CN101486303A - 带有整体式传感器安装架的轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带有整体式传感器安装架的轮胎。一种充气轮胎，所述充气轮胎包括两个彼此隔开不能伸展的胎圈；接地的胎面部分；一对分别从所述胎面部分的轴向外边缘朝内径向延伸连接各自胎圈的单独的胎侧，胎面部分的轴向外边缘界定了胎面宽度；用于胎面部分和胎侧的支撑胎体；径向布置在胎体内部的内衬层；以及在朝内径向布置在内衬层并暴露于轮胎内腔的发泡传感器安装架内安装的电子传感器，发泡传感器安装架包含与内衬层共同硫化并整体形成的泡沫橡胶合成物，所述泡沫橡胶合成物的密度在0.1－1g/m3的范围内。
Description
背景技术
将传感装置嵌入到橡胶制品中以便感测所述制品的多个物理参数对于许多工业品应用而言都是有用的。一种这样的应用是将相对刚性的射频识别(RFID)发射机应答器结合到轮胎中以便探测和测量到轮胎内的压力并且将该压力大小传递给外部读数装置。同样普通的是使用包括天线的环状设备，用于以射频电子发射轮胎或轮子的识别或其它数据。所述设备包括射频发射机应答器，所述射频发射机应答器包括具有至少足以保留用于轮胎或轮子的识别信息的数据容量的集成电路芯片。其它一些数据，例如轮胎的充气压力或者在发射机应答器位置处的轮胎或轮子的温度，可与所述识别数据一起被所述射频发射机应答器发射出。
这些传感装置可采用多种方法被安装到轮胎上。一种附接这些系统的方式为通过采用粘结剂结合方法将传感装置安装到经过固化的轮胎上而实现上述目的。结合到轮胎的内衬表面上会产生一些问题。粘结剂体系需要洁净的表面。该内衬的表面上一般涂覆有含硅的固化胶囊脱模剂，所述脱模剂要求利用溶剂被受控除去并且接下来进行研磨从而去除影响层。在轮胎生产工艺中，这些步骤均不是所希望的。所述这些清洗工艺同样也没有考虑到污染层的变化而容易地自动产生变化。
这样，提供带有包括经过改进的安装架的传感装置的轮胎将是有益的。
发明内容
本发明涉及一种充气轮胎，所述充气轮胎包括两个彼此隔开不能伸展的胎圈；接地的胎面部分；一对分别从所述胎面部分的轴向外边缘朝内径向延伸连接各自胎圈的单独的胎侧，胎面部分的轴向外边缘界定了胎面宽度；用于胎面部分和胎侧的支撑胎体；径向布置在胎体内部的内衬层；以及在朝内径向布置在内衬层并暴露于轮胎内腔的发泡传感器安装架(foamedsensor mount)内安装的电子传感器，发泡传感器安装架包含与内衬层共同硫化并整体形成的泡沫橡胶合成物，所述泡沫橡胶合成物的密度在0.1-1g/cm3的范围内。
附图说明
结合以下附图，本领域的技术人员将更易于理解本发明，其中：
图1为具有发泡传感器安装架的轮胎的一个实施例的剖视图；
图2为具有发泡传感器安装架的轮胎的透视图；和
图3为安装在发泡传感器安装架内的传感器的剖视图。
具体实施方式
根据本发明，提供了一种充气轮胎，所述充气轮胎包括两个彼此隔开不能伸展的胎圈；接地的胎面部分；一对分别从所述胎面部分的轴向外边缘朝内径向延伸连接各自胎圈的单独的胎侧，胎面部分的轴向外边缘界定了胎面宽度；用于胎面部分和胎侧的支撑胎体；径向布置在胎体内部的内衬层；以及在朝内径向布置在内衬层并暴露于轮胎内腔的发泡传感器安装架内安装的电子传感器，发泡传感器安装架包含与内衬层共同硫化并整体形成的泡沫橡胶合成物，所述泡沫橡胶合成物的密度在0.1-1g/cm3的范围内。
整体式发泡传感器安装架可布置在轮胎内不同的部位。例如其可在中心轴向布置或邻近胎圈，这取决于将要安装的具体传感器。
该发泡传感器安装架与轮胎共同进行硫化，以便与动态轮胎构造构成整体。该发泡传感器安装架被构造成包含有在贴合用模上未经处理的、非硫化轮胎内部的热活化发泡剂的实心非硫化层，接着在压力下成形、塑造和加热以随其同时共同硫化。压力通常由位于轮胎内的成形气泡施加以便朝向模子向外挤压成形。发泡传感器安装架通过热活化发泡剂在硫化过程中形成以便同时扩张所述粘化固体层。典型的硫化温度范围从大约90℃到大约200℃。因此，发泡传感器安装架随共同硫化步骤基本同时形成以便加强整体式轮胎结构。所以发泡传感器安装架本身与轮胎结构成为整体，而不是胶合或另外的粘合到早期硫化的轮胎上的单层薄片。
轮胎的整体式发泡传感器安装架具有不占用任何实际的充气轮胎内部的尺寸。通常，其长度、宽度和厚度足以提供传感器的适当安装架。
为了在轮胎内通过发泡传感器安装架获得传感器的支撑，泡沫结构具有适合支撑已安装的传感器的密度或密度及孔隙率范围。
在一个实施例中，发泡传感器安装架的密度在约0.1-约1g/cm3的范围内。此密度用于发泡、充分装载化合物，包括弹性体和添加剂，如炭黑、硅石、氧化锌、固化剂和油。在另一个实施例中，发泡传感器安装架的密度在约0.2-约0.9g/cm3的范围内。在又一个实施例中，发泡传感器安装架的密度在约0.2-约0.8g/cm3的范围内。
在一个实施例中，发泡传感器安装架的孔隙率大小在体积百分比约20％-约80％的范围内。在另一个实施例中，发泡传感器安装架的孔隙率大小在体积百分比约30％-约70％的范围内。如本发明所定义的，孔隙率是没有被橡胶化合物占用的发泡传感器安装架总体积的分数。换句话说，孔隙率是由起泡剂形成的气孔和气室内的空闲空间占用的发泡传感器安装架的体积分数。
发泡传感器安装架由发泡剂发泡形成。在本发明实例中使用的用于生产充气轮胎的发泡剂在加热情况下释放气体。这些发泡剂的典型例子是其释放诸如氮气或二氧化碳之类的气体并促成整体式闭合气孔内部层的形成。最好使用通常释放氮气的发泡剂。这种发泡剂是化合物，其通过硫化温度被触发释放气体，其代表是含硝基、磺酰基和偶氮基的化合物，如二亚硝基五亚甲基四胺、N，N′-dimethyl-N，N′-dinitrosophthalamide、偶氮甲酰胺、磺酰肼如苯磺酰肼、甲苯磺酰肼和二苯磺酰阱醚(p，p′-oxy-bis-(benzenenesulfonyl)hydrazide)以及磺醯氨基(sulfonylsemicarbazides)例如对甲苯磺酰氨基脲和p，p′-oxy-bis-(benzenesulfonylsemicarbazide。二氧化碳可通过诸如碳酸氢铵和碳酸氢钠之类的化合物释放。
为了在发泡传感器安装架内获得理想的密度和孔隙率，发泡剂的量可以变化。在一个实施例中，在发泡传感器安装架的橡胶合成物内使用的发泡剂的量范围从大约5phr到大约25phr。在另一个实施例中，发泡剂的量范围从大约10phr到大约25phr。
硫化橡胶轮胎和共同硫化整体式发泡传感器安装架可具有不同的固化或硫化橡胶，如天然橡胶和合成橡胶以及它们的合成物或混合物。例如，它们可以是类似橡胶的苯乙烯一丁二烯共聚物、丁二烯—丙烯腈共聚物、顺式-1，4-聚异戊二烯、聚丁二烯、异戊二烯—丁二烯共聚物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶如氯丁基橡胶或溴丁基橡胶、乙烯—丙烯共聚物、乙烯—丙烯—二烯烃三元共聚物和聚氨酯弹性体。典型地，各种聚合体通过普通的固化方法和制法进行固化或硫化，如使用硫磺，或在乙烯丙烯共聚物的情况下使用过氧化物，或在聚氨酯橡胶的情况下主要使用二胺。硫磺固化或硫化天然橡胶和合成橡胶共聚物优选例如为丁苯橡胶、顺式-1，4-聚异戊二烯、聚丁二烯、丁基橡胶、氯丁基橡胶、溴丁基橡胶。
本领域技术人员很容易理解在整体式发泡传感器安装架中使用的橡胶合成物可以通过橡胶合成领域公知的方法合成，如将不同的可硫化组成橡胶和不同的通用添加剂材料混合，例如，添加剂材料为固化助剂如硫磺，活化剂、缓凝剂和加速剂，过程添加剂如油、包括粘性树脂的树脂、硅石，和增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧化剂和抗臭氧剂、胶溶剂和加强材料如炭黑。如本领域技术人员所公知地，基于可硫化和硫化材料(橡胶)的计划使用，上述添加剂是可选的并通常以常规量使用。
橡胶合成物可包含不同的常规橡胶添加剂。典型的炭黑的添加包括每一百份二烯橡胶的重量(phr)中大约20到200份重量的炭黑，优选为50到100phr。
可使用许多商业上可获得的炭黑。在炭黑的列表中包括在ASTM牌号指示体系中已公知的N299、S315、N326、N330、M332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550和N582。加工助剂可存在并且可包括，例如，芳香烃的、环烃的、和/或链烷的加工油。粘性树脂的典型量范围从1phr到3phr，如苯酚胶粘剂。如果使用硅石，其使用量范围为大约5phr到大约80phr，通常使用硅石偶联剂。例如，典型的硅石可以是水合无定形硅石。抗氧化剂的典型量范围为大约1phr到5phr。例如，典型的抗氧化剂可以是二苯基对苯二胺(diphenyl-p-phenylenediamine)、1，2-二氢-2，2，4-三甲基喹啉的均聚物(polymerized 1，2-dihydro-2，2，4-trimethylquinoline)和其他，例如，如在范德比尔特橡胶手册(1990)中343-362页公开的那样。抗臭氧剂的典型量范围为大约1phr到大约5phr。例如，典型的抗臭氧剂可以是在范德比尔特橡胶手册(1990)中363-367页公开的那些。如果使用脂肪酸，其可包括大约0.5phr到大约3phr的硬脂酸。氧化锌的典型量包括大约2phr到大约10phr。蜡的典型量包括大约1phr到大约5phr。通常使用微晶蜡。胶溶剂的典型量包括大约0.1phr到大约1phr。如果使用典型的胶溶剂，其可以是五氯硫酚和二硫二苯甲酰胺(dibenzamidodiphenyl disulfide)。
硫化过程在有硫磺硫化剂的参与的情况下进行。适当的硫磺硫化剂包括单质硫磺(游离的硫)或硫磺捐助硫化剂，例如，二硫胺、聚硫或硫磺石蜡加合物。优选地，硫磺硫化剂为单质硫磺。如本领域技术人员所知的，硫磺硫化剂的使用量范围从大约0.5phr到大约5phr，或在某些环境中，增加到大约8phr，范围优选为从大约3到大约5。
加速剂用来控制硫化过程要求的时间和/或温度且能改善硫化特性。在一个实施例中，可使用单个加速剂系统，即主加速剂。按照惯例，主加速剂的使用量范围为大约0.5phr到大约2.5phr。在另一个实施例中，两个或多个加速剂的组合通常使用较大量(0.5phr到2.0phr)，且次加速剂通常使用较小量(0.05phr到0.50phr)以便刺激并改善硫化性能。用这些加速剂的组合产生的最终特性的效应有些好于那些由使用单个加速剂产生的效应。另外，可使用延迟作用加速剂，其不受正常处理温度的影响，但能在普通的硫化温度下产生满意的固化。可用在本发明中适当类型的加速剂是胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐和黄酸盐。优选地，主加速剂是亚磺酰胺。如果使用次加速剂，次加速剂可优先为胍、二硫代氨基甲酸盐或秋兰姆化合物。
轮胎可通过各种方法构造、成形、塑造和固化，这对本领域技术人员来说是显而易见的。这里要注意的是，发泡传感器安装架同轮胎一起硫化以便与动力轮胎结构整体形成。它构建为包含有在贴合用模上未经处理的、非硫化轮胎内部的热活化发泡剂的实心非硫化层，接着在压力下成形、塑造和加热以随其同时共同硫化。压力通常由位于轮胎内的成形气泡施加以便朝向模子向外挤压成形。发泡传感器安装架通过热活化发泡剂在硫化过程中形成以便同时扩张所述粘化固体层。典型的硫化温度范围从大约90℃到大约200℃。因此，发泡传感器安装架随共同硫化步骤基本同时形成以便加强整体式轮胎结构。要这样做，未成形和未硫化的轮胎在轮胎成型鼓周围通过第一道成型在鼓上构造出包括发泡剂和内衬的橡胶组合物的内层。在橡胶的初始层上，制造轮胎的剩余部分，包括用橡胶处理的叠层胶布的层叠、胎圈部分、胎侧和胎面。随后制造好的轮胎从成型模中取出并成形，塑造和在轮胎内硫化。
当发泡剂在硫化过程中受热活化时特别的复合橡胶膨胀，从而形成发泡传感器安装架。但是，这种膨胀在轮胎塑造时通过成形气泡的参与被抑制，由于气泡的巨大压力，气泡挤压轮胎内部。气泡内的压力保持高于在发泡传感器安装架内释放的发泡剂的压力。一旦气泡内的压力得到释放，发泡传感器安装架能够自由膨胀到其最终构形，其可包括开启和/或关闭气室。
图1示出了本发明的轮胎10的一个实施例的剖视图。轮胎10包括具有被设置在最外侧表面上的胎面13的胎体12，该胎面13是在轮胎10的工作过程中轮胎10与地面相接触的部分。如本技术领域中已公知地，胎体12可包括一堆或多堆帘线(图中未示出)并且胎体包绕住轮胎的胎面部分15。发泡传感器安装架18被设置在胎体12内部空气室20中。轮胎10包括被设置邻近胎体12的内衬16和被设置邻近内衬16的发泡传感器安装架18。
图3示出了被设置在内衬16上的发泡传感器安装架18的放大视图。传感器22被设置在传感器安装架18的狭缝24中。通过在进行硫化后切入到传感器安装架18中从而产生用于插入传感器22的位置，由此可以形成狭缝24。随后，传感器22被紧固在传感器安装架18内并且借助泡沫橡胶合成物的弹性而被保留在传感器安装架18内。
虽然在附图中所示出的传感器安装架18理想化地具有相对正方形的边缘和拐角，但是应当理解：在实践中，这些泡沫模制形状典型地会呈现出更多的圆形特征。
在图中未示出的其它可选实施例中，所述发泡传感器安装架可呈现为与图1—3中所示不同的形式。例如，所述传感器安装架可包括通向轮胎空气室的空腔。在该实施例中，所述传感器可以被紧固在所述空腔内。在另一实施例中，所述传感器安装架可包括一个或多个安装销。在该实施例中，通过使所述传感器中的一个或多个安装孔与安装销相配合且将所述安装销插入安装孔中，所述传感器可以被紧固在安装销上。
虽然出于对本发明进行解释说明的目的，在前文中已经示出了一些代表性实施例和细节，但是对于本领域的技术人员而言明显的是：可以在不偏离本发明的精神和范围的条件下对本发明作出多种改变和变型。
Claims (9)
1.一种充气轮胎，所述充气轮胎包括两个彼此隔开不能伸展的胎圈；接地的胎面部分；一对分别从所述胎面部分的轴向外边缘朝内径向延伸连接各自胎圈的单独的胎侧，胎面部分的轴向外边缘界定了胎面宽度；用于胎面部分和胎侧的支撑胎体；径向布置在胎体内部的内衬层；且
其特征在于，
在朝内径向布置在内衬层并暴露于轮胎内腔的发泡传感器安装架内安装的电子传感器，发泡传感器安装架包含与内衬层共同硫化并整体形成的泡沫橡胶合成物，所述泡沫橡胶合成物的密度在0.1-1g/cm3的范围内。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器安装架的密度在02-0.9g/cm3的范围内。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器安装架的密度在0.2-0.8g/cm3的范围内。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器安装架包括狭缝，传感器被插入到所述狭缝中。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器安装架沿轴向大体上居中地设置在所述轮胎的轴向中心线上。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述至少一个泡沫结构的孔隙率大小在体积百分比20％-80％的范围内。
7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述至少一个泡沫结构的孔隙率大小在体积百分比30％-70％的范围内。
8.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器安装架包括暴露在轮胎空气室中的空腔，其中所述传感器被安装在空腔内。
9.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述发泡传感器包括一个或多个安装销，所述传感器被安装在所述一个或多个安装销上。
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