CN102582368B - 具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，绕着其胎体外部铺设了多层钢帘线带束层，多层钢帘线带束层绕着胎体的外表面沿圆周方向放置并位于胎面之下，该钢帘线带束层包括第一、第二、第三以及0度带束层，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，第一、二、三带束层的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面，第一带束层铺设在胎体紧上方，分为左右两段，第二和第三带束层依次铺设在第一带束层的上方，第三带束层两端的第二带束层的上方分别铺设两层0度带束层。本发明的优点在于：使得从胎面中心到带束层边缘的整体带束层刚性均等化，从而使轮胎在充气时不会造成局部膨胀的情况，改善了轮胎行驶过程中产生的局部偏磨耗。

Description

具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及一种汽车轮胎，特别是一种载重充气子午线轮胎。

背景技术

近年来，载重充气子午线轮胎的扁平化不断进展，扁平率在60%以下的超扁平宽基轮胎不断增加。载重充气子午线轮胎低扁平宽基轮胎现在国内市场以单胎替代双胎出现在低底盘公交客车上；单胎替代双胎在国内将是一种发展趋势。低扁平轮胎的行驶性能，主要取决于轮胎行驶过程中较宽的胎面与地面的接地的均匀性。如果轮胎的接地不均匀，则会对轮胎的耐偏磨耗性起到恶化作用。

载重充气子午线轮胎的接地的均匀性受轮胎结构中胎冠部位的带束层的铺设影响很大。

一般子午线轮胎带束层帘线角度设为相对轮胎周方向的15～60度左右；并在层间使帘线反方向交差。但是，这样的轮胎带束层结构直接应用于低扁平的子午线轮胎时，由于带束层的宽度较宽，在带束层的边缘部周向的刚性下降，会出现胎肩边缘部极度膨胀的现象，接地形状（如图5）A所示，从而引起的轮胎的偏磨耗。

带有0度带束层结构的轮胎，由于0度带周向地铺设在轮胎肩部，使得轮胎胎肩部的刚性增强，可以有效地束缚肩部的膨胀。但是当0度带束层结构使用在低扁平载重轮胎时，轮胎在充气情况下，其肩部仍出现膨胀，胎面中间部位下凹现象，出现胎面弧线反弧现象，因此单纯地使用0度带结构在低扁平轮胎中并不能起到改善轮胎抗偏磨耗的效果。

作为低扁平轮胎接地不均匀的对策，往往是在反方向交差的带束层帘线中插入相对于轮胎周方向排列成0度的带束层，由此增大周方向的刚性，如中国专利第98810625.6号。这样的轮胎结构具有一定的提高轮胎的耐久性、耐偏磨损性的效果。但是，所得到的轮胎的耐久性的效果并没有达到应该满足的水平。

目前的发明带有分离带束层结构充气子午胎，如美国专利第6394160号，其中带束层的帘布被划分成至少3个部分。每层帘布上的每个部分的加强帘线都以相同的倾斜方向排列。通过保持每个部分帘线相同排列方向，把帘布分成小部分使得带束层帘布上产生铰链点，减少了穿越轮胎中心线到胎面两个边缘的横向上的帘布的刚度。这样的发明通过带束层边缘部与带束层边缘部胶料刚度的平缓过渡具有一定的提高轮胎耐久性。但该发明若用在低扁平载重轮胎时，在轮胎充气时会造成轮胎外径局部膨胀，使得轮胎行驶过程中出现偏磨耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，分段式的带束层结构能够有效地提高轮胎的抗偏磨耗能力。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，包括接地胎面、分别在胎面两侧的胎肩、沿着胎肩向下的胎侧、胎侧下端的胎圈、包括至少一个帘布层的胎体、绕着胎体外部铺设的多层钢帘线带束层，胎圈中具有胎圈芯，多层钢帘线带束层绕着胎体的外表面沿圆周方向放置并位于胎面之下，所述钢帘线带束层由第一带束层、第二带束层、第三带束层，以及0度带束层组成，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，所述第一带束层、第二带束层、第三带束层的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面，第一带束层铺设在胎体紧上方，分为左右两段，第二带束层和第三带束层依次铺设在第一带束层的上方，在第三带束层两端的第二带束层的上方分别铺设两层0度带束层。

该发明可进一步具体为：

所述第二带束层和第三带束层均为未分段的倾斜带束层。第二带束层和第三带束层中的整层帘线的倾斜角度相同，角度分别相对于轮胎周方向设为10～30度。第二带束层的宽度设为轮胎总宽度的75%～90%；第三带束层的宽度设为轮胎总宽度的50%～60%。

作为另一个方案，一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，包括接地胎面、分别在胎面两侧的胎肩、沿着胎肩向下的胎侧、胎侧下端的胎圈、包括至少一个帘布层的胎体、绕着胎体外部铺设的多层钢帘线带束层，胎圈中具有胎圈芯，多层钢帘线带束层绕着胎体的外表面沿圆周方向放置并位于胎面之下，所述钢帘线带束层由第一带束层、第二带束层、第三带束层、0度带束层，以及保护带束层组成，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，所述第一带束层、第二带束层、第三带束层的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面，第一带束层铺设在胎体紧上方，分为左右两段，第二带束层和第三带束层依次铺设在第一带束层的上方，在第三带束层两端的第二带束层的上方分别铺设两层0度带束层，所述第二带束层分段成左、中、右三段带束层，并在第三带束层的上方铺设一层由钢帘线构成的保护带束层，保护带束层的绕圆周的中心线也位于轮胎的赤道面。

此时，所述第二带束层的左、中、右三段带束层中的整层的帘线倾斜角度均相同，角度相对于轮胎周方向设为10～30度，第三带束层中的整层帘线的倾斜角度相同，角度相对于轮胎周方向设为10～30度。所述第二带束层的中段宽度设为轮胎总宽度的20%～35%，左右两段宽度相同，其宽度设为中段宽度的80%～130%，第三带束层的宽度设为轮胎总宽度的50%～60%。保护带束层中的钢帘线相对于轮胎周方向的角度为10～30度，保护带束层的宽度设为轮胎总宽度的30%～50%。

上述方案中，所述第一带束层的分段位置位于其绕圆周的中心线上。所述第一带束层的左右两段的整层帘线的倾斜角度相同，相对于轮胎周方向倾斜角度设为15～40度，所述第一带束层的宽度设为轮胎总宽度的70%～80%。

本发明的优点在于：分段式带束层使得从胎面中心到带束层边缘的整体带束层刚性均等化，从而使轮胎在充气时不会造成局部膨胀的情况，使轮胎接地时不会产生接地压力分布不均匀的现象。分段式带束层的实施改善了轮胎行驶过程中产生的局部偏磨耗。

附图说明

图1是本发明第一实施例的轮胎断面图。

图2是从半径方向观察的第一实施例的带束层局部展开图。

图3是本发明第二实施例的的轮胎断面图。

图4是从半径方向观察的第二实施例的带束层局部展开图。

图5是重型载重用扁平轮胎接地形状俯视图。

图6是充气轮胎各点外径测量示意图。

图7A是第一实施例分段带束层实施前后充气轮胎各点外径。

图7B是第二实施例分段带束层实施前后充气轮胎各点外径。

图8是分段带束层实施前轮胎接地足迹示例图。

图9是第二实施例分段带束层实施后轮胎接地足迹示例图。

具体实施方式

第一实施例

如图1及图2所示，本发明中的分段式带束层结构子午线轮胎10包括接地胎面12、分别在胎面12两侧的胎肩13、沿着胎肩13向下的胎侧14、胎侧14下端的胎圈16、包括至少一个帘布层182的胎体18、绕着胎体18外部铺设的多层钢帘线带束层。胎圈16中具有胎圈芯162。多层钢帘线带束层绕着胎体18的外表面沿圆周方向放置并位于胎面12之下。

胎体作为轮胎最重要的结构，通常指由一层或数层帘布层与胎圈组成整体的充气轮胎的受力结构。胎体的作用是使轮胎具有充分的强度，以便承受负荷和振动，并使轮胎保持一定的外缘尺寸。带束层是子午线轮胎或带束斜交轮胎的胎面与胎体之间的一个强化层，它的功能与缓冲层相似，通过紧紧包裹胎体，以增加胎面的刚性。钢帘线的定义是：由两根或两根以上钢丝组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。

所述钢帘线带束层包括第一带束层20、第二带束层30、第三带束层40，以及0度带束层50。相邻的带束层帘线倾斜方向相反。所述第一带束层20、第二带束层30、第三带束层40的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面。赤道面是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面。

第一带束层20铺设在胎体紧上方，为分段式带束层，分为左右两段，所述分段位置位于其绕圆周的中心线上。左右两段的整层帘线的倾斜角度相同，相对于轮胎周方向倾斜角度设为15～40度，且该第一带束层20的宽度W1设为轮胎总宽度W的70%～80%。

第二带束层30和第三带束层40依次铺设在第一带束层20的上方，均为未分段的倾斜带束层。第二带束层30和第三带束层40中的整层帘线的倾斜角度相同，角度分别相对于轮胎周方向设为10～30度。虽然第二带束层30和第三带束层40的倾斜角度的设置范围都为10～30度，但是具体的，第二带束层30和第三带束层40的倾斜角度可以设置为相同，也可以设置为不同，并且正如上面所述，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，也就是第一带束层20与第二带束层30的帘线倾斜方向相反，第二带束层30与第三带束层40的帘线倾斜方向相反。

第二带束层30的宽度W2设为轮胎总宽度W的75%～90%；第三带束层40的宽度W2设为轮胎总宽度W的50%～60%；在第三带束层40两端的第二带束层30的上方分别铺设两层0度带束层50。

第二实施例

请参照图3及图4所示，其他结构与第一实施例完全相同，保持第一带束层20分段式的基础上，将所述第二带束层30分段成左、中、右三段带束层。所述左、中、右三段带束层中的整层的帘线倾斜角度均相同，角度相对于轮胎周方向设为10～30度，分段式带束层中段宽度设为轮胎总宽度W的20%～35%，左右两段宽度相同，其宽度设为中段宽度的80%～130%。

并在第三带束层40的上方铺设一层相对于轮胎周方向的帘线角度为10～30度由钢帘线构成的保护带束层60，保护带束层60的宽度设为轮胎总宽度W的30%～50%。保护带束层60的绕圆周的中心线也位于轮胎的赤道面。

上述两实施例中，第一带束层20角度设置为15°～40°，因为它是靠近胎体帘布层182最近的一层，属于过渡层，该层使由径向排列（90°）的胎体帘线角度过渡到接近周向排列的小角度带束层，这样可减小层间的剪切力，避免带束层与胎体帘布层182之间的脱层。

第二、三带束层30、40角度设置为10°～30°，它们是带束层结构中主要承受应力的帘布层称为工作层，它起着束缚子午线轮胎的胎体向外膨胀并形成带束层的刚性。此刚性可直接影响轮胎的耐磨性、操纵稳定性和节省油耗等使用性能；帘线角度过大起不到箍紧胎体的效果，如帘线角度太小，不仅使带束层的裁断和接头等工艺操作复杂化，而且对轮胎的使用性能不利，容易产生带束层脱层的危险。

第四层为保护带束层60，其角度与工作层相仿，它起着保护工作层的作用，同时也起着防止产生胎面与带束层脱空现象以及提高轮胎的强度和提高轮胎使用寿命与翻新率。

考虑第二、三带束层30、40为工作层，所以这两层的受力一定要小，一般不超过该帘线扯断力的15%。

根据以上考虑因素在对各层角度选择做计算机模拟分析（FEA），通过模拟分析各层不同的角度，得出下列这组数据为最优设计方案。

本发明的轮胎，将带束层钢帘线构成为在胎体帘布层上方铺设分段式的带束层。分段式带束层使得从胎面中心到带束层边缘的整体带束层刚性均等化。从而使轮胎在充气时不会造成局部膨胀的情况。从而使轮胎接地时不会产生接地压力分布不均匀的现象。

分段带束层实施前后充气轮胎外径膨胀见图7A及图7B所示，图6为5个测量点位于轮胎位置示意图，其中测量点3位于轮胎圆周中心线上，测量点1、5位于胎肩部位，测量点2、4位于胎肩与中心线之间的中间部位。分段带束层实施前后充气轮胎接地足迹示例图分别如图8和图9所示。从而可以看出，分段式带束层的实施改善了轮胎行驶过程中产生的局部偏磨耗。

本申请人并分别对三种不同结构的轮胎进行了耐偏磨性的实验，过程及结果如下：

Ⅰ：未实施分段带束层的轮胎；

Ⅱ：第一带束层实施分段带束层的轮胎；

Ⅲ：第一二带束层实施分段带束层并加有保护层的轮胎。

将试验轮胎安装在实际车上，在行驶两万公里时刻，测定胎面中央部与两端部的磨损量的差。

评价通过测定值的倒数进行，用指数来表示，该指数以Ⅱ的倒数为100；指数越大意味耐磨损性越优异，评价结果如下表所示。

	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
				耐磨损性（指数）	80	100	110

Claims (12)

1.一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，包括接地胎面、分别在胎面两侧的胎肩、沿着胎肩向下的胎侧、胎侧下端的胎圈、包括至少一个帘布层的胎体、绕着胎体外部铺设的多层钢帘线带束层，胎圈中具有胎圈芯，多层钢帘线带束层绕着胎体的外表面沿圆周方向放置并位于胎面之下，其特征在于：所述钢帘线带束层由第一带束层、第二带束层、第三带束层，以及0度带束层组成，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，所述第一带束层、第二带束层、第三带束层的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面，第一带束层铺设在胎体紧上方，分为左右两段，第二带束层和第三带束层依次铺设在第一带束层的上方，在第三带束层两端的第二带束层的上方分别铺设两层0度带束层。

2.根据权利要求1所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第二带束层和第三带束层均为未分段的倾斜带束层。

3.根据权利要求2所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：第二带束层和第三带束层中的整层帘线的倾斜角度相同，角度分别相对于轮胎周方向设为10～30度。

4.根据权利要求3所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：第二带束层的宽度设为轮胎总宽度的75%～90%；第三带束层的宽度设为轮胎总宽度的50%～60%。

5.根据权利要求1至4任一项所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第一带束层的分段位置位于其绕圆周的中心线上。

6.根据权利要求1至4任一项所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第一带束层的左右两段的整层帘线的倾斜角度相同，相对于轮胎周方向倾斜角度设为15～40度，所述第一带束层的宽度设为轮胎总宽度的70%～80%。

7.一种具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，包括接地胎面、分别在胎面两侧的胎肩、沿着胎肩向下的胎侧、胎侧下端的胎圈、包括至少一个帘布层的胎体、绕着胎体外部铺设的多层钢帘线带束层，胎圈中具有胎圈芯，多层钢帘线带束层绕着胎体的外表面沿圆周方向放置并位于胎面之下，其特征在于：所述钢帘线带束层由第一带束层、第二带束层、第三带束层、0度带束层，以及保护带束层组成，相邻的带束层帘线倾斜方向相反，所述第一带束层、第二带束层、第三带束层的绕圆周的中心线均位于轮胎的赤道面，第一带束层铺设在胎体紧上方，分为左右两段，第二带束层和第三带束层依次铺设在第一带束层的上方，在第三带束层两端的第二带束层的上方分别铺设两层0度带束层，所述第二带束层分段成左、中、右三段带束层，并在第三带束层的上方铺设一层由钢帘线构成的保护带束层，保护带束层的绕圆周的中心线也位于轮胎的赤道面。

8.根据权利要求7所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第二带束层的左、中、右三段带束层中的整层的帘线倾斜角度均相同，角度相对于轮胎周方向设为10～30度，第三带束层中的整层帘线的倾斜角度相同，角度相对于轮胎周方向设为10～30度。

9.根据权利要求8所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第二带束层的中段宽度设为轮胎总宽度的20%～35%，左右两段宽度相同，其宽度设为中段宽度的80%～130%，第三带束层的宽度设为轮胎总宽度的50%～60%。

10.根据权利要求7所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：保护带束层中的钢帘线相对于轮胎周方向的角度为10～30度，保护带束层的宽度设为轮胎总宽度的30%～50%。

11.根据权利要求7至10任一项所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第一带束层的分段位置位于其绕圆周的中心线上。

12.根据权利要求7至10任一项所述的具有分段式带束层结构的载重充气子午线轮胎，其特征在于：所述第一带束层的左右两段的整层帘线的倾斜角度相同，相对于轮胎周方向倾斜角度设为15～40度，所述第一带束层的宽度设为轮胎总宽度的70%～80%。