CN104985987B - 一种提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎，包括胎体层和胎圈部，所述胎体层绕该胎圈部中的胎圈芯由内向外反包，由至少一层主体部和反包部构成，所述主体部与反包部之间设置有三角胶，所述反包部的轮胎轴向外侧设置有子口护胶，所述胎体层的反包部的轮胎轴向外侧与所述子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部从轮胎截面高度的40%‑44%位置到轮胎截面高度的4.5‑8%位置设置至少一层胎侧补强层。本发明在配方和花纹维持不做改变，保证优异的操控性能的基础上，通过在胎侧位置增加胎侧补强层以及限定该胎侧补强层的分布范围来实现轮胎扭转刚度的变化，进而提升轮胎湿地抓地力性能。

Description

一种提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及充气轮胎技术领域，具体涉及一种用于提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎。

背景技术

湿地抓地力性能是充气轮胎的一项重要指标，市面上采用湿地性能非常好的配方或特殊的花纹结构，但湿地抓地力等级（欧法标签wet grip，见图3）测试的结果仍然是不能达到A等级。尤其对于SUV轮胎而言，操控性至关重要，特别是在快速行驶时的转弯、变道、急刹等，要保证非常高的力传递和轮胎给予车辆的快速响应，这些都需要提升胎侧的扭转刚度来实现。

现有技术中，轮胎刚度的改进多是在轮胎胎圈部位设置加强层，用于增强胎圈部的耐久性和提高车辆的稳定性，但没有在胎侧设置加强层用于提升轮胎湿地抓地力的效果。如专利文献1：公开号104723804A，一种充气子午线轮胎，可抑制轮胎质量的增加和气眼的产生，并提高胎圈部的耐久性。该充气子午线轮胎具备：纤维加强层，其设置在帘布层的卷起部外侧；金属加强层，其介于卷起部和纤维加强层之间设置；及胶垫，其介于胎圈填充胶条与纤维加强层之间设置，其中，将从胶垫下端至金属加强层上端的距离作为H0，将从金属加强层上端至帘布层的卷起端的距离作为H1，将从该卷起端至纤维加强层上端的距离作为H2，将纤维加强层上端彼此的距离作为H3，将从胶垫上端至纤维加强层上端的距离作为H4，设定成：H1/H0＝0.80-1.0；H2/H4＝0.60-0.90；H3/H4＝0.80-1.0；H0及H1均大于H2及H4中的任意一个。

现有技术中，提升轮胎湿地抓地力的方式多是采用改进轮胎胎面花纹结构或者轮胎胎面橡胶的成分，没有通过改变轮胎胎侧部位结构来实现湿地抓地力提升的方案。

发明内容

本发明提供一种充气子午线轮胎，通过增加胎侧补强层以及限定胎侧部位各部件的尺寸和相对位置来提升轮胎的湿地抓地力性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎，包括胎体层和胎圈部，所述胎体层绕该胎圈部中的胎圈芯由内向外反包，由至少一层主体部和反包部构成，所述主体部与反包部之间设置有三角胶，所述反包部的轮胎轴向外侧设置有子口护胶，所述胎体层的反包部的轮胎轴向外侧与所述子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部从轮胎截面高度的40%-44%位置到轮胎截面高度的4.5-8%位置设置至少一层胎侧补强层。

胎侧补强层的位置设计为了避免应力集中，其上端点在轮胎截面高度的40%-44%之间，如果高于44%可能会与胎体层反包端点过于接近，出现应力集中，因为轮胎最宽处本身就是蠕动较频繁区域；如果低于40%，那么胎侧补强层的效果就会明显降低而达不到补强层效果。胎侧补强层的下端点在轮胎截面高度的4.5%-8%之间，如果高于8%那么补强层的效果就会明显降低而达不到补强层效果，如果低于4.5%而处于胎圈部位，使得胎圈多出一层部件，从而使此区域的应力明显增加，除了有漏线的风险之外，更重要的是轮胎的定位压力与胎圈压力会增加许多，装卸轮胎时异常困难，实验证明胎侧补强层在胎圈处出现会导致胎圈胶料因装卸而发生掉块现象，更有时出现钢圈断裂和爆胎现象。

进一步地，所述胎侧补强层的中心点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点的距离的中心点。

优选地，所述胎侧补强层的中心点为轮胎截面高度的24.25%。

24.25%的比例是轮胎断面最宽处至轮辋接触点的中心点，胎侧补强层在此中心点重合是为了保证均匀性一致性，使车辆行驶中操控更为顺畅，应力反馈平稳。

优选地，所述子口护胶比三角胶的高度高5mm以上。

三角胶和子口护胶错开5mm是为了避免应力集中以规避侧鼓现象，保证行驶安全，保证使子口护胶的形状以及与胎侧交接的匀称，如果反过来设计会影响子口护胶形状，导致胶料堆积，产生应力集中，影响产品性能。

优选地，所述胎体层的反包部上端点高于轮胎断面最宽处5mm。

由于子口护胶的高度高于三角胶5mm，也就是说在高度上更接近轮胎断面最宽处，为避免应力集中，所以要避开各部件端点，因此胎体层的反包部上端点要高于轮胎断面最宽处5mm，当然不建议更高的设计，除了成本因素外，更重要的因为靠近胎冠处的区域是轮胎的屈挠区，应避免部件端点存在，故高5mm的设计最为合理，此前实验验证低于最宽处5mm以及高出10mm的设计会出现胎侧鼓包现象。

由以上技术方案可知，本发明在配方和花纹维持不做改变，保证优异的操控性能的基础上，通过在胎侧位置增加胎侧补强层以及限定该胎侧补强层的分布范围来实现轮胎扭转刚度的变化，进而提升轮胎湿地抓地力性能。

附图说明

图1为本发明充气子午线轮胎的轮胎子午线方向的剖视图；

图2为图1中胎圈部的局部放大图；

图3为欧法标签wet grip指数表。

图中：1、胎体层；11、主体部；12、反包部；2、胎圈部；21、胎圈芯；3、三角胶；4、子口护胶；5、胎侧补强层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1和2所示，所述充气子午线轮胎包括胎体层1和胎圈部2，其中胎圈部2内具有单钢丝钢圈，并形成有胎圈芯21，所述胎体层1绕该胎圈芯由内向外反包，所述胎体层1由主体部11和反包部12构成，所述主体部与反包部之间设置有三角胶3，所述反包部的轮胎轴向外侧设置有子口护胶4。所述胎体层的反包部12的轮胎轴向外侧与所述子口护胶4的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部设置有胎侧补强层5（附图中阴影部分）。

图1中的附图标记①代表轮辋接触点，也是子口护胶4的最下端，②代表胎侧补强层5的最下端，④代表胎侧补强层5的最上端，⑤代表轮胎断面最宽处，③代表轮胎断面最宽处距离轮辋接触点的距离的中心点，也是胎侧补强层5的中心点，⑥代表反包部12的最上端，⑦代表子口护胶4的最上端，⑧代表三角胶3的最上端，⑨代表三角胶3的最下端。

附图标记SH表示轮胎断面高度（通过法规标准值进行设定），是指在轮胎安装于适用轮辋上并且填充规定的空气压且无负载状态下的轮胎的外径的轮辋直径之差的1/2。由于轮辋的高度是标准的，所以在设定所需的轮胎高度时就需要通过SH来实现，通常情况下我们是以法规中值为基准，此规格是以法规中值为目标进行设计。

附图标记SDH表示断面最宽处距离轮辋接触点的距离，设定为0.485 SH（考虑操控性能设计），即①与⑤之间的距离，此种比例关系是根据FEA模拟计算最优的接地形状及应力区域分布为最佳计算而出。

以上两种主要是模具设计尺寸，下面是轮胎部件结构设计：

附图标记H1表示SDH的中心点距离端点的尺寸，即①与③以及③与⑤之间的距离，主要是为了定位胎侧补强层，保证尺寸均匀性，部件的中点保证一致可以很好的控制均匀性，特别是局部区域，有利于应力的传递。

附图标记H2表示胎侧补强层的布置区域，即②与③以及③与④之间的距离，胎侧补强层中心点为轮胎截面高度的24.25%，即是SDH的中心点，胎侧补强层的长度是SDH两端均缩短，保证胎侧扭转刚度。

所述胎侧补强层5需要设置在从轮胎截面高度的40%-44%位置到轮胎截面高度的4.5-8%位置，若胎侧补强层的上端位置高于上述范围，则会由于作用力过大而有损耐久性，若其下端位置低于上述范围，则会与胎圈芯接触而有损耐久性。本实施例优选，胎侧补强层在从轮胎截面高度的41.3%位置到轮胎截面高度的7.2%位置。

优选地，H2=H1-10mm，即胎侧补强层的长度是SDH两端均缩短10mm，此时增加胎侧补强层之后的胎侧扭转刚度相对于之前要增加50%以上，对于胎侧刚度的保证具有明显的作用。

胎侧补强层的材质选择kevlar，中文是凯夫拉，是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名，材质是芳纶纤维复合材料，原名是聚对苯二甲酰对苯二胺。

附图标记H3表示子口护胶4的最上端与三角胶3的最上端之间的高度差值，即⑦与⑧之间的距离，要求高度差值5mm以上，且子口护胶高度（⑦与①之间的距离）高于三角胶（⑧与⑨之间的距离），避免应力集中。

所述胎体层1的反包部12上端点高于轮胎断面最宽处5mm，尺寸是①与⑥之间的距离，保证操控性能和扭转刚度。优选地，轮胎的胎侧胶SW厚4.0mm，保证胎侧扭转刚度。

本发明中，胎侧补强层5和胎体层1的反包部12在图示例中均为一层，但也可以设置两层以上，没有特别限制。当胎侧补强层和反包部均以多层设置的情况下，通过使其相互交错能获得更大的技术效果。

下表，使用实施例的湿地抓地力实验更详细的说明本发明技术效果：

湿地抓地力实验：

1.1测试车辆要求

可测量制动状态下单个轮胎垂直方向和行驶方向受力情况的专用车辆。

1.2试验方法分类

拖车法，将轮胎装在拖车上或专用轮胎试验车上试验。

1.3测试场地要求

1.3.1.路面

（a）试验部面的坡度应不大于2%且均匀一致，用3m长的直尺测量时试验路面长度或宽度方向的坡度 应不大于6mm；

（b）路面所用的材料、铺设年限、磨蚀要一致，路面上不得有松动材料和外来物；

（c）路面应采用密集配沥青混合材料，最大石料粒径为8mm~13mm；

（d）用铺砂法测试路面的不平度时，路面砂层深度为0.7±0.3mm；

（e）路面的湿摩擦特性必须采用英国摆式测试仪或标胎的来测试。

1.3.2.气候条件

（a）应避免风速过大对湿滑路面的干扰，必要时可采用屏障装置；

（b）雪地胎试验路面实测和修正温度范围为2℃~20℃，普通轮胎为5℃~35℃，试验过程中路面实测和修正温度变化不应超过10℃

1.3.3路面水膜要求

试验路面上水膜的深度应控制在0.5mm~1.5mm范围内。

1.5拖车法测试

气压：标准型为180kPa，增强型为220kPa；

负荷：负荷能力的75±5%；

原理：

本方法是将待测试轮胎装在被牵引车拖动的拖车上，或将待测试轮胎装在转用轮胎试验车上，当拖车或轮胎专用试验车以65km/h均匀通过试验轮面时，测量从开始紧急制动到车轮锁死之时轮胎的最大制动力。

1.6 测试结果：

原有设计的湿地抓地力性能的测试结果是G=1.43，该测试结果具体是指轮胎湿地抓地力指数，对轮胎湿地抓地力性能的影响是指数越高表示抓地力越好，轮胎行驶更安全。参见图3，C1（轿车轮胎）的欧法标准规定修正后的结果G达到1.55即是等级A，指数越高越好，而本发明新的设计方式的三个实施例测试结果G分别为1.65、1.66和1.60，完全符合等级A的标准。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种提升湿地抓地力性能的充气子午线轮胎，包括胎体层(1)和胎圈部(2)，所述胎体层(1)绕该胎圈部中的胎圈芯(21)由内向外反包，由至少一层主体部(11)和反包部(12)构成，所述主体部与反包部之间设置有三角胶(3)，所述反包部(12)的轮胎轴向外侧设置有子口护胶(4)，其特征在于，所述胎体层的反包部(12)的轮胎轴向外侧与所述子口护胶(4)的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部从轮胎截面高度的40%-44%位置到轮胎截面高度的4.5-8%位置设置至少一层胎侧补强层(5)，所述胎侧补强层(5)的中心点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点的距离的中心点。

2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎侧补强层(5)的中心点为轮胎截面高度的24.25%。

3.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述子口护胶(4)比三角胶(3)的高度高5mm以上。

4.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎体层的反包部(12)上端点高于轮胎断面最宽处5mm。