不導電輪胎胎面的導電通路的製作方法
2023-06-02 17:34:31
專利名稱：不導電輪胎胎面的導電通路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種構成有導電輪胎胎面的充氣輪胎，該導電輪胎胎面限定了一個經過具有較高電阻率的胎面基體橡膠徑向向內延伸的通道，以便提供一個到達輪胎內的帶形層的導電通路。在特定實施例中，本發明還提供了一個從該帶形層經過一個帶形緩衝部分到達輪胎中的胎體的導電通路。
背景技術：
除非提供了接地通路，否則行駛的車輛可產生很高電壓的靜電，而出於許多原因不希望這種電荷的形成。例如，由於這種電荷的存在而對於包括無線接收機的車輛電路可具有不利的作用。電荷可產生一個在補給燃料時威脅安全的放電電壓。電荷經過車輛使用者的接地，特別是進入或離開車輛時，是非常不舒服的。
在車輛上形成電荷的趨勢可以通過提供一個連續的接地而消散。從前，特別是大型車輛，通過拖曳與車架連接的鏈子或其它電導體而提供了接地。在車輛運動時，電荷沿著該鏈子傳導到地面。
輪胎也可以用於提供消散電荷的接地。然而，不是所有可用於輪胎結構的材料都必須是導電的。導電的橡膠組分通常由具有足夠比例的導電炭黑特性的組分構成。相反，相對不導電的橡膠組分具有相對炭黑而言大比例的矽石。通常相對該炭黑增加矽石的相對比例來降低導電率。然而，炭黑顆粒的尺寸和類型以及炭黑的數量會影響導電水平。
同時，矽石基組分通常是不良的導電體，用矽石做為胎面中的加強填料可在潮溼條件下提供增加的制動能力，並且可以使該輪胎行駛阻力降低。因此，提供一個經過電絕緣胎面的導電通路的方法已經被提出。例如，參見美國專利第6220319號和美國專利第6367525號。然而，這些結構是不可接受的，其中製造者希望使用由導電材料構成的胎面。另外，如果製造者希望在輪胎其他層上而不是胎面使用不導電組分，無論是否是導電的胎面，該輪胎都不能提供接地。
發明內容
本發明的目的和優點在下文中闡明，或可以從說明中獲得，或可以從本發明的實施中了解。
在根據本發明的一個充氣輪胎示例性實施例中，提供了一個導電材料製造的胎面部分。這樣的輪胎包括一對非導電的側壁部分，一對胎邊鋼絲圈，和一個在該對胎邊鋼絲圈之間延伸並環繞每個胎邊鋼絲圈的胎體部分。一個帶形緩衝部分由導電材料製成並設置在該胎體部分的徑向外邊。至少一個帶形層設置在該帶形緩衝層徑向外邊，但從該胎面部分徑向向內。
該帶形緩衝層包括一系列導電節段，這些導電節段在繞輪胎圓周方向上延伸。這些節段徑向向內延伸，以在該帶形層和該胎體部分之間提供一個導電通路。
該胎面部分可以用具有約1010歐姆或更小的放電電阻的材料構成。一系列導電節段還可以由用於該帶形層的相同材料構成，可以由用於胎體部分的相同材料構成，或者由兩者構成。對於該示例性實施例，該胎面部分可以用導電胎面胎冠橡膠和不導電胎面基體橡膠構成，該胎面基體橡膠位於該胎面胎冠橡膠的徑向裡邊。在這種情況下，該胎面胎冠橡膠確定一個從該胎面胎冠橡膠經過該胎面基層材料徑向向裡延伸的導電橋，給該帶形層提供一個導電通路。該胎面胎冠橡膠可以構成為包括一系列胎面凸塊和溝槽，該溝槽具有從該胎面溝槽徑向向裡延伸的導電橋。
在另一實施例中，提供了一個充氣輪胎，該充氣輪胎具有胎面胎冠橡膠，該橡膠限定了該輪胎的胎面並由導電橡膠材料構成。一個胎面基體橡膠設置在該胎面胎冠橡膠的徑向裡邊。該胎面基體橡膠由電絕緣材料構成。在這個實施例中，一個充氣輪胎包括一對不導電側壁部分，一對胎邊鋼絲圈，和一個在該對胎邊鋼絲圈之間延伸的胎體。該胎體環繞每個胎邊鋼絲圈。一個帶形緩衝部分由外電絕緣部分構成，該外電絕緣部分由一個內導電部分環向隔開，該帶形緩衝部分設置在該胎體徑向外邊。至少一個帶形層設置在該帶形緩衝層徑向外邊，但在該胎面基層材料的徑向裡邊。該胎面胎冠橡膠還限定一個從該胎面胎冠橡膠經過該胎面基體橡膠的導電橋，給該帶形層提供一個導電通路。
在另一個示例性實施例中，提供一個充氣輪胎，該充氣輪胎包括一個限定該輪胎胎面的胎面胎冠橡膠，該胎面胎冠橡膠由導電橡膠材料構成。一個胎面基層材料設置在該胎面胎冠橡膠的徑向裡邊，並由電絕緣材料構成。這樣一個輪胎包括一對不導電側壁部分，一對胎邊鋼絲圈，和一個在該對胎邊鋼絲圈之間延伸並環繞每個胎邊鋼絲圈的胎體。一個帶形緩衝部分設置在該胎體徑向外邊。至少一個帶形層設置在該帶形緩衝層徑向外邊，但在該胎面基層材料的徑向裡邊。該胎面胎冠橡膠也確定一個從該胎面胎冠橡膠經過該胎面基層橡膠的第一導電路線，在該胎面胎冠橡膠和至少一個帶形層之間提供電連接。
在本發明的又一個實施例中，提供了一種製造充氣輪胎的方法。該方法的步驟包括提供一個在該對胎邊鋼絲圈之間延伸的胎體部分。該胎體環繞每個胎邊鋼絲圈，並由第一導電材料構成。一個帶形緩衝部分在該胎體部分上面，該帶形緩衝部分由一個電絕緣材料構成。一系列間隔的孔沿著該帶形緩衝部分環向形成。設置至少一個帶形層，該帶形層設置於帶形緩衝部分上的該帶形緩衝部分徑向外邊位置上。該至少一個帶形緩衝部分由一個第二導電材料構成。
一個胎面部分被擠出，並包括一個限定該輪胎胎面的胎面胎冠橡膠，該胎面胎冠橡膠由導電橡膠材料構成。一個胎面基層橡膠設置在該胎面覆蓋材料的徑向裡邊，該胎面胎冠橡膠限定了一個穿過該胎面基體橡膠延伸的第一導電通路。
該胎面部分被施加在至少一個帶形層上以構成中間的輪胎，該輪胎具有與該至少一個帶形層電連接的第一導電通路。該中間的輪胎隨後經受加熱和壓力，導致從該胎體部分該第一和第二導電材料和該至少一個帶形層分別移動到該連串間隔的孔中並連接，以在該胎體部分和該至少一個帶形層之間提供一個第二導電通路。在需要時，該第一和第二導電材料可以構成使得該輪胎具有約1010歐姆或更小的放電電阻。可選擇地，如果需要，該第一和第二導電可以構成使得該輪胎具有約106歐姆或更小的放電電阻。
本發明的這些和其他特徵、狀況和優點將通過下面的描述和所附的權利要求而更好地理解。結合併構成這個申請文件一部分的附圖用於與該說明一起描述示例性實施例，用於解釋本發明的構思。本領域普通技術人員利用在此公開的教導可以理解，本發明可以用於變化的實施例而給出許多不同的充氣輪胎。
圖1是一個充氣輪胎的局部截面視圖，圖2是沿圖1中2-2線的該充氣輪胎的截面視圖，圖3是本發明另一示例性實施例的局部截面視圖，圖4是本發明又一示例性實施例的局部截面視圖，圖5是沿圖4中5-5線的該示例性實施例的截面視圖，圖6是本發明再一示例性實施例的局部截面視圖，圖7是沿圖6中7-7線的該示例性實施例的截面視圖。
具體實施例方式
本發明的實施例將通過參照一個或多個附圖示出的例子進行詳細描述，每個例子以說明本發明的方式提供，但不意味著用於限定本發明。例如，作為一個例子的部件所示出或者描述的部件可以用於其他例子。實際上在不脫離本發明構思和範圍下，本領域技術人員可以得到許多變換和改變。
本發明提供了一種充氣輪胎，具有一個導電輪胎胎面，該輪胎胎面限定了一個徑向向內穿過具有較高電絕緣性的胎面基體橡膠的通道，以在輪胎中給帶形層提供一個導電通路。在特定的實施例中，本發明還提供了一個從該帶形層經過帶形緩衝層到達該輪胎胎體的導電通路。因此，本發明允許放電或消散積聚在未接地的行駛車輛上的靜電電荷。
如圖1和2所示，一個充氣輪胎10具有一個胎體12，該胎體12環繞胎邊14和16，並延伸過一個氣密內襯18。當該輪胎10被加壓時，胎體12通過包容該內襯18並將力傳遞給該胎邊14和16而保持該輪胎10的完整形狀。當該輪胎洩氣時，胎邊14和16起保證輪胎10在該車輪上的作用。胎邊14和16通常用包括多種類型鋼的金屬製造。胎體12由可用包括多種金屬或有機材料的材料製成的芯線20加強，該有機材料例如尼龍、人造絲、聚酯或類似物。
帶形緩衝層22位於該胎體12的徑向外邊，並大致延伸過該胎體12的寬度。帶形緩衝層22給帶形層24、26和28提供了一個平面。三個帶形層24、26和28隻是以實例的方式繪出，它可以被理解成一個或多個帶形層可以用於本發明的不同實施例中。帶形層24、26和28具有在橡膠基體組分中的鋼製芯線30。本領域技術人員可以理解，每個帶形層24、26和28的芯線30可以相對於每個層以不同的排列方式布置。
胎面部分32位於該帶形層24、26和28的徑向外邊，並橫跨在該側壁部分33和35之間。胎面部分32具有一個胎面基體橡膠34和一個胎面胎冠橡膠36。僅出於描述的目的，在附圖中胎面部分32的相對高度相對於輪胎10的其餘部分有些被放大。如圖1和圖2所示，胎面部分32限定了一系列由胎面溝槽40分隔的胎面凸塊38。該凸塊38和溝槽40的具體結構只以實例的方式示出，許多胎面結構可以用於本發明。可以理解，在這裡使用的術語「胎面凸塊」指的是胎面刻痕以及胎面突稜。利用在此公開的技術，本領域技術人員可以理解本發明可以使用多種不同的胎面刻紋。
用不導電組分製造帶形緩衝層22。此外，胎面基體橡膠34也用不導電組分製造，同時胎面胎冠橡膠36用具有較高導電率的炭黑基組分構成。因此，為了將裝有輪胎10的車輛上形成的靜電電荷消散，需要一個從胎面胎冠橡膠36到導電胎體12的導電通路。
圖3給出了一個根據本發明的充氣輪胎的示例性實施例，(在說明中相似的標號用於標示相同或相似的部件一即24、124、224和324)。輪胎10提供有一個允許經過車輛車輪、胎體12並且到達與胎面胎冠橡膠136接觸的地面而消散靜電電荷的通路。
帶形緩衝層122由三部分構成。外絕緣部分142和144由一個內導電部分146分隔，外絕緣部分142和144由一個例如矽基組份的相對不導電材料構成。相反，內導電部分146由具有較高導電率的材料構成。由此，該內導電部分146提供一個在胎體12和帶形層124、126和128之間的導電通路。僅以實例的方式，本領域技術人員可以理解使用這裡所公開的技術，帶形緩衝層122可以用許多擠出方法構成。
由於帶形層124、126和128的組分具有金屬芯線130，所以帶形層124、126和128也是導電的。結果是該帶形層124、126和128提供了一個連接該內導電部分146和導電橋148的導電通路。從胎面胎冠橡膠136徑向向內延伸，導電橋148穿過絕緣的胎面基體橡膠134，給該帶形層128提供了一個導電通路。利用在此公開的技術，本領域技術人員可以理解胎面部分132還可以用多種擠出方法製成。
因此，輪胎110被設置了一個用於通過將車輛車輪與地面電連接而允許消散靜電電荷的通路。靜電電荷通過經由車輛的金屬車架、經由安裝有輪胎110的金屬車輪並達到胎體12的導電通路而被消散。該導電通路然後以內導電部分146的方式延伸過帶形緩衝層122，它又通過帶形層124、126和128與導電橋148連接。因此，當胎面胎冠橡膠136與路面接觸時，提供了與地面接觸和導電的通路。
圖4和5提供了根據本發明充氣輪胎210的另一個示例性實施例，輪胎210還提供有一個允許經過車輛車輪、經過胎體212，並在輪胎210與地面接觸時經胎面胎冠橡膠236到達地面而消散靜電的通路。帶形緩衝層222具有一系列導電節段250，在輪胎的圓周方向上基本均勻地分隔並徑向向內延伸，以在該帶形層224和胎體212之間提供了一個導電通路。可以理解，本發明不限於均勻分隔的節段250，如圖4和5所示相對輪胎圓周排列。利用在此公開的內容，本領域技術人員應當理解可以構成相對輪胎的節段250許多方向的排列。
僅以實施例的方式，帶形緩衝層222可以用針輪或其他裝置構成形成，用以沿著帶形緩衝層222構成放置材料的一系列孔。在製造過程中，帶形緩衝層222放置在胎體212的上方，而帶形層224、226和228放置在帶形緩衝層222的上方。所得到的中間輪胎隨後被加熱和加壓，使一個或多個胎體212和帶形層224的導電組分移動到一系列均勻分布的空隙中，形成節段250。結果是節段250在胎體212和帶形層224之間提供一個導電通路。利用在此公開的內容，本領域技術人員可以理解其他方法也可用於構成節段250。
對於示例性實施例210，導電橋248從該胎面凸塊238徑向向裡延伸到帶形層228，同時示出的節段250形狀為圓形。然而其他結構也在本發明的構思和範圍中。以另一實施例的方式，圖6和圖7示出了一個根據本發明充氣輪胎310的另一個示例性實施例。帶形緩衝層322具有一系列導電節段350，在繞輪胎圓周地延伸的方向上均勻分布並徑向向內延伸，使其提供了一個在帶形層324和胎體312之間的導電通路。如圖6所示，節段350的形狀為正方形與圖4所示的環形節段250相反。此外，導電橋248從胎面溝槽340而不是胎面凸塊338徑向向內延伸。
這裡已經說明了絕緣材料和導電材料。現在，還未建立關於稱為絕緣或導電的輪胎或輪胎組分電阻或導電數值的國際標準。然而，可以參考Employer’s Association of German Rubber Industries提供的一個標準，稱為WDK準則110。根據這個標準，具有約1010歐姆的放電電阻的輪胎認為適合於靜電消散。在有爆胎危險區域的輪胎使用中，建議放電電阻不超過106歐姆。如果需要，滿足這種建議的結構材料可以用於製造根據本發明的充氣輪胎。
由此，提供了一個充氣輪胎，該充氣輪胎使用具有導電胎面還具有確定的絕緣或不導電內層的輪胎提供靜電放電。可以理解，本發明包括許多變換，這些變換可用於上述示例性實施例並且這些變換落入所附的權利要求及等同物的範圍。本發明上述實施例只是實例的方式，不是用於限定下述權利要求的構思和精神。
權利要求
1.一種充氣輪胎，包括由導電橡膠材料構成的胎面部分；一對不導電的側壁部分；一對胎邊鋼絲圈；在該對胎邊鋼絲圈之間延伸並環繞每個所述胎邊鋼絲圈的胎體部分；設置在所述胎體部分徑向外邊的帶形緩衝層，所述帶形緩衝層由電絕緣材料構成；設置在所述帶形緩衝部分徑向外邊而從所述胎面部分徑向向內的至少一個帶形層；其中所述帶形緩衝部分包括一系列導電節段，該導電節段在繞輪胎圓周延伸的方向上間隔，並徑向向內延伸，以提供一個在所述至少一個帶形層和所述胎體部分之間的導電通路。
2.根據權利要求1的充氣輪胎，其中所述胎面部分構成使所述輪胎具有約1010歐姆或更小的放電電阻。
3.根據權利要求1的充氣輪胎，其中所述系列導電節段由從所述帶形層伸出的材料構成。
4.根據權利要求3的充氣輪胎，其中所述系列節段還由從所述胎體部分伸出的材料構成。
5.根據權利要求1的充氣輪胎，其中所述胎面部分包括導電的胎面胎冠橡膠和不導電的胎面基體橡膠，所述不導電胎面基體橡膠位於所述胎面胎冠橡膠徑向裡邊，並且其中所述胎面胎冠橡膠還限定一個導電橋，該導電橋從所述胎面胎冠橡膠經過所述胎面基體橡膠徑向向內延伸，以給所述至少一個帶形層提供導電通路。
6.根據權利要求5的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠包括一系列胎面凸塊和胎面溝槽，並且所述導電橋從所述胎面溝槽徑向向內延伸。
7.一種充氣輪胎，包括胎面胎冠橡膠，其限定所述輪胎胎面，所述胎面覆蓋材料由導電橡膠材料構成；胎面基體橡膠，設置在所述胎面胎冠橡膠徑向裡邊，所述胎面基體橡膠由電絕緣材料構成；一對不導電的側壁部分；一對胎邊鋼絲圈；在該對胎邊鋼絲圈之間延伸並環繞每個所述胎邊鋼絲圈的胎體；設置在所述胎體徑向外邊的帶形緩衝層，所述帶形緩衝層由外絕緣部分構成，該外絕緣部分由一個內導電部分環向隔離；以及設置在所述帶形緩衝部分徑向外邊而從所述胎面基體橡膠徑向向內的至少一個帶形層；其中所述胎面胎冠橡膠還限定一個導電橋，該導電橋從所述胎面胎冠橡膠經所述胎面基體橡膠徑向向內延伸，以給所述至少一個帶形層提供了導電通路。
8.根據權利要求7的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠包括一系列胎面凸塊和胎面溝槽，並且所述導電橋從所述胎面凸塊徑向向內延伸。
9.根據權利要求7的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠包括一系列胎面凸塊和胎面溝槽，並且所述導電橋從所述胎面溝槽徑向向內延伸。
10.根據權利要求7的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠構造成使得所述輪胎具有約1010歐姆或更小的放電電阻。
11.根據權利要求7的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠構造成使得所述輪胎具有約106歐姆或更小的放電電阻。
12.一種充氣輪胎，包括胎面胎冠橡膠，其限定所述輪胎胎面，所述胎面胎冠橡膠由導電橡膠材料構成；胎面基體橡膠，其設置在所述胎面胎冠橡膠徑向裡邊，所述胎面基體橡膠由電絕緣材料構成；一對不導電的側壁部分；一對胎邊鋼絲圈；在該對胎邊鋼絲圈之間延伸並環繞每個所述胎邊鋼絲圈的胎體部分；設置在所述胎體部分徑向外邊的帶形緩衝層；設置在所述帶形緩衝部分徑向外邊而從所述胎面基體橡膠徑向向內的至少一個帶形層；以及其中所述帶形覆蓋橡膠還限定第一導電通路，該第一導電通路從所述胎面胎冠橡膠經所述胎面基體橡膠徑向向內延伸，以在所述胎面胎冠橡膠和所述至少一個帶形層之間提供電傳導。
13.根據權利要求12的充氣輪胎，進一步包括第二導電通路，該第二導電通路從所述帶形層經過所述帶形緩衝層並延伸到胎體部分，以在所述胎體部分和所述至少一個帶形層之間提供電傳導。
14.根據權利要求12的充氣輪胎，進一步包括一系列導電節段，該導電節段繞輪胎在圓周延伸的方向上基本均勻地隔開，從所述帶形層經過所述帶形緩衝層徑向向內延伸並延伸到所述胎體部分，以在所述至少一個帶形層和所述胎體部分之間提供電傳導。
15.根據權利要求12的充氣輪胎，其中所述帶形緩衝層由兩個軸向外部分構成，該軸向外部分由一個內部分環向地隔開，其中所述外部分由電絕緣材料構成，而所述內部分由導電材料構成。
16.根據權利要求12的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠包括一系列胎面凸塊和胎面溝槽，所述第一導電通路從所述胎面溝槽徑向向內延伸。
17.根據權利要求12的充氣輪胎，其中所述胎面胎冠橡膠包括一系列胎面凸塊和胎面溝槽，並且所述第一導電通路從所述胎面凸塊徑向向內延伸。
18.一種充氣輪胎的製造方法，包括提供一個在一對胎邊鋼絲圈之間延伸的、第一導電材料的胎體部分，所述胎體部分環繞每個胎邊鋼絲圈；在所述胎體部分上覆蓋一個電絕緣材料的帶形緩衝部分；沿所述帶形緩衝部分設置圓周間隔的一系列孔；提供至少一個第二導電材料的帶形層，該帶形層設置在所述帶形緩衝部分上並在所述帶形緩衝部分的徑向外邊；擠出一個胎面部分，所述胎面部分包括(i)限定所述輪胎胎面並由導電橡膠材料構成的胎面胎冠橡膠，以及(ii)位於所述胎面胎冠橡膠徑向裡邊的胎面基體橡膠，其中所述胎面胎冠橡膠還形成伸過所述胎面基體橡膠的第一導電通路；在所述至少一個帶形層上敷設所述胎面部分，以形成一個中間輪胎，其中所述第一導電通路與所述至少一個帶形層電連接；以及，所述中間輪胎承受加熱和加壓，以使所述第一和第二導電材料從所述胎體部分和所述至少一個帶形層移動到所述系列孔中並連接，以在所述胎體部分和所述至少一個帶形層之間提供第二導電通路。
19.根據權利要求18的充氣輪胎製造方法，所述第一和第二導電材料的選擇使所述輪胎具有約1010歐姆或更小的放電電阻。
20.根據權利要求18的充氣輪胎製造方法，所述第一和第二導電材料的選擇使所述輪胎具有約106歐姆或更小的放電電阻。
全文摘要
一種充氣輪胎，具有一個導電的輪胎胎面(38)，該輪胎胎面限定了一個徑向向內經過所述胎面基體橡膠(134)的通道(148)，該胎面基體橡膠具有較高導電率，使其給在所述輪胎中的帶形層(128)提供一個導電通路。在特定的實施例中，還提供一個導電通路(146)，該通路從所述輪胎的所述帶形層(124)經過一個帶形緩衝部分(124)到達一個胎體部分(112)。
文檔編號B60C11/00GK1705573SQ200380101410
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月6日 優先權日2002年10月14日
發明者I·M·賈納傑, G·戈登, P·安德烈亞尼 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司