[发明专利]具有超低滞后橡胶的剪切带

说明书

提供一种可用于例如非充气轮胎中的剪切带。所述剪切带使用定位在弹性材料的剪切层内的交错增强元件。可使用多种配置来产生所述增强元件的交错定位，包含例如水平菱形或垂直菱形配置。所述剪切层由具有极低滞后的橡胶组合物形成。

技术领域

本发明大体上涉及一种适用于非充气轮胎的增强剪切带，且更具体地说涉及形成所述剪切带的橡胶组合物。

背景技术

非充气轮胎构造的细节和权益描述于例如第6,769,465；6,994,134；7,013,939；和7,201,194号美国专利中。某些非充气轮胎构造提出并入有剪切带，其实施例描述于例如第6,769,465和7,201,194号美国专利中，所述美国专利以引入的方式并入本文中。此类非充气轮胎提供无需依赖于气体充气压力以支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。

作为背景，图1提供了并有剪切带110的非充气轮胎100的示例性实施例的横截面图。轮胎100还包含多个张力传递元件，示出为腹板轮辐150，其横向地跨越剪切带110并从剪切带110向内延伸。安装带160安置在腹板轮辐的径向内端处。安装带160将轮胎100锚定到轮毂10。胎面部分105形成于剪切带110的外周并且上面可包含例如凹槽或肋状物。

轮胎100的剪切带110包含剪切层以及粘附到剪切层的径向最内延伸部的最内增强层和粘附到剪切层的径向最外延伸部的最外增强层。增强层的拉伸刚度大于剪切层的剪切刚度，使得剪切带在垂直负载下经历剪切变形。更具体地，如第7,201,194号美国专利中所阐述，当增强层的弹性模量与剪切层的剪切模量(E'_膜/G)的比率(如第7,201,194号美国专利中所表示)相对较低时，剪切带110在负载下的变形近似于均匀带的负载并产生不均一的地面接触压力。或者，当时此比率足够高，剪切带110在负载下的变形基本上是剪切层的剪切变形，而增强层的纵向延伸或压缩很小。如图1所指示，放置在轮胎旋转轴线X上的负载L通过腹板轮辐150中的张力传递到环形带110。环形剪切带110以类似于拱形的方式起作用，并且在轮胎赤道平面中提供足够高的周向压缩刚度和纵向抗弯刚度，以充当负载支撑构件。在负载下，剪切带110通过包含剪切带110的剪切变形的机制在与地面接触的区域CA中变形。利用剪切变形的能力提供了柔性的地面接触区域CA，其起到类似于充气轮胎的作用，且具有类似的有利结果。

除了第7,201,194号美国专利所示的实施例之外，存在可并入有剪切带的若干非充气轮胎构造。例如，第6,769,465号美国专利涉及一种结构支撑弹性轮胎，其在没有内部气压的情况下支撑负载。在示例性实施例中，此非充气轮胎包含地面接触部分和侧壁部分，所述地面接触部分和侧壁部分从胎面部分径向朝内延伸且锚定在胎圈部分中，所述胎圈部分适于在轮胎滚动期间保持固定到车轮。增强环形带安置在胎面部分的径向内侧。此剪切带包含至少一个均匀剪切层、粘附到剪切层的径向朝内延伸部的第一膜和粘附到剪切层的径向朝外延伸部的第二膜。膜中的每一个具有足够大于剪切层的动态剪切模量的纵向拉伸模量，使得当在负载下时，轮胎的地面接触部分通过剪切层中的剪切应变变形为平坦的接触区，同时保持膜的恒定长度。膜的相对位移基本上通过剪切层中的剪切应变发生。第6,769,465号美国专利的发明提供了若干优势，包含例如在没有充气压力的情况下操作的能力以及在一定程度上独立于地面接触压力的情况下灵活地调整轮胎的竖直刚度。

在充气和非充气轮胎的情况下，需要改善轮胎的燃料效率。这种改善可以通过例如减小轮胎的整体尺寸或质量和/或使用轮胎中的较低损耗材料来实现。对于采用具有均匀剪切层的剪切带的非充气轮胎，在进行这种减少时会遇到挑战。举例来说，由于这些材料的剪切模量通常较低，因此使用具有低能量耗散的剪切层材料可能导致所需材料质量的不可接受的偏移增加。

这种改进的实例是2011年12月22日提交的国际申请PCT/US1166793中公开的发明，所述国际申请公开了一种剪切带，其具有定位在整个环形剪切层中的离散增强元件。

因此，可通过例如降低质量和/或滚动阻力和/或改进形成剪切带的材料来改善燃料效率的剪切带将是有益的。可并入到多种非充气轮胎构造中的此剪切带将尤其有用。