CN107139656B - 一种用于低断面载重子午线轮胎 - Google Patents

一种用于低断面载重子午线轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轮胎生产领域，尤其涉及一种用于低断面载重子午线轮胎。一种用于低断面载重子午线轮胎，该轮胎包括胎体、胎面和带束层，带束层包括1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层，1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层依次缠绕设置在胎体上，所述的3#带束层为整齐有序的交叉网状结构，采用帘布条按“之”字形缠绕；4#带束层设置在3#带束层的上方，4#带束层采用帘布条连续平行螺旋缠绕，4#带束层用于约束和保护网状结构。该带束结构大大减少了帘线接头数量，可以有效约束轮胎在使用中的周向变形，优化带束层应力分布，降低胎冠区域的生热，减少脱层撕裂出现的几率。同时，提高了轮胎的耐久、高速、负荷和操控性能。

Description

一种用于低断面载重子午线轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎生产领域，尤其涉及一种用于低断面载重子午线轮胎。
背景技术
带束层是子午线轮胎的主要受力部件，其刚度和强度在很大程度上决定着轮胎的充气形状和胎冠区域的抗冲击能力。目前，载重子午线轮胎普遍采用三层零度结构或四层结构。这些结构在普通规格轮胎中发挥的作用已经比较充分，但在不断优化升级以及朝向低断面、宽基化发展的全钢子午线轮胎中，这些结构的劣势正逐渐表现出来。低断面、宽基化轮胎带束层的环箍作用力在胎面横向上分布不均，胎肩区域的径向扩张相对较大。在高速行驶过程中，周向变形较大，由胎冠中心的蠕变而带动的带束层间相互应力提高，生热较高，易造成脱层撕裂，从而影响轮胎的使用寿命。
为了约束轮胎在使用中的周向变形，Watanabe提出了采用之字形(zigzag)带束层结构(Pat.No.5427167)。这种结构不仅可以约束轮胎的周向变形，同时消除了带束层横向的切割边缘。但是“之”字形缠绕交织形成的网状结构在成型充气膨胀和硫化胶囊充气定型时会发生拉伸变形，易导致网状结构的不规整或帘线排列混乱，降低了轮胎的耐用性。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种用于低断面载重子午线轮胎，避免在充气时造成的网状结构的不规整或帘线混乱，增加了带束层的抗冲击性能，改善了轮胎的均匀性，提高了轮胎的耐久、高速、负荷性能。整个带束结构钢丝接头少，可以有效约束轮胎在使用中的周向变形，优化带束层应力分布，降低胎冠区域的生热，减少早期脱层撕裂出现的几率。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种用于低断面载重子午线轮胎，该轮胎包括胎体、胎面和带束层，带束层包括1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层，1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层依次缠绕设置在胎体上，所述的3#带束层为整齐有序的交叉网状结构，采用帘布条按“之”字形缠绕；4#带束层设置在3#带束层的上方，4#带束层采用帘布条连续平行螺旋缠绕，4#带束层用于约束和保护网状结构。
所述1#、2#带束层为钢丝结构，是轮胎带束层结构的工作层。作为优选，1#带束层与2#带束层倾斜方向相反，倾斜角度大小相同。角度选择在15°～50°之间。
3#带束层采用单根帘布条缠绕，帘布条宽度在2～40mm之间，优选6～20mm，帘线根数为2-20根，优选3～9根；相邻平行帘布条间距可在0～20mm之间，优选1～4mm；带束层两侧边缘点均匀错开分布，数量相同，一侧边缘点数优选6～24。帘布条方向回转处过渡段的长度为1-400mm，优选10～100mm。3#带束层宽度大于1#、2#带束层。所述的带束层可由钢丝、芳纶、芳纶/尼龙复合帘线制成。“之”字形缠绕开始点应避开带束边缘点，优选胎面中心线上的点。
“之”字缠绕层作为所述整个轮胎带束结构的加强层。缠绕层消除了在带束层横向边缘处的切割带束层边缘，大大减少了钢丝接头数量，提高轮胎均匀性，显著减少应力集中和周向最大应力应变，提高了轮胎使用寿命。同时，缠绕层具有弹性，有利于提高轮胎的回转力和操控性。
在“之”字缠绕层之上是采用单根帘布条平行连续螺旋缠绕的4#带束层，作为约束层和保护层。4#带束层的宽度在所有带束层中最宽。帘布条与轮胎周向夹角不大于3°。相邻帘布条之间的间隙为0.5～3mm。帘线根数可以根据需要选择1-12根。对现有成型技术而言，螺旋缠绕层如果采用钢丝材料，充气定型膨胀存在较大难度。故为不影响轮胎的成型过程，螺旋缠绕层宜采用具有弹性的纤维材料，优选芳纶、尼龙、芳纶/尼龙混纺材料。
本结构中，4#带束层对3#带束层起到保护和约束作用，既可以有效地减缓轮胎在行驶中受到的撞击和刺扎，保护钢丝带束层不受刺扎锈蚀，又作为钢丝带束层与胎面的过渡，减缓冲击。另外，本结构可以有效地约束轮胎在使用过程中的周向变形，增加了胎体强度，提升轮胎耐久、高速和负荷性能；同时，优化带束层应力分布，减少带束层受力时的变形，降低胎冠区域的生热，降低脱层撕裂等早期损坏出现的几率，增加高扁平、宽基轮胎的使用寿命。改善轮胎接地印痕和压力分布，提升轮胎磨耗。通过减少形变还可降低轮胎滚动阻力，提升燃油经济性。另外，由于轮胎最外层帘布层采用螺旋缠绕，角度很小，而且1#、2#带束层角度相同方向相反，因此整个轮胎角度效应力会相对较小，使轮胎具有较好的直线行驶性能，同时，不影响轮胎的翻新。
附图说明
图1为带束增强型载重子午线轮胎断面图。1、1#带束层；2、2#带束层；3、3#带束层；4、4#带束层；5、胎面；6、胎体。
图2为“之”字缠绕路径示意图。
图3为“之”字缠绕层示意图。
图4为增强型带束结构展开示意图。
具体实施方式
本发明针对上述问题，提供了所述轮胎采用四层带束层结构。附图1所示，一种用于低断面载重子午线轮胎，该轮胎包括胎体6、胎面5和带束层，带束层包括1#带束层1、2#带束层2、3#带束层3和4#带束层4，1#带束层1、2#带束层2、3#带束层3和4#带束层4依次缠绕设置在胎体6上，3#带束层3为“之”字形缠绕加强层，设置于2#带束层上，“之”字缠绕层之上为采用螺旋缠绕结构的4#带束层4，用于约束和保护网状结构。
本发明是一种用于低断面载重子午线轮胎的增强型带束结构(附图1)，为四层带束层结构。胎体6上依次贴合1#带束层1、2#带束层2，3#带束层3为“之”字形缠绕加强层，位于2#带束层上层，“之”字缠绕层之上为采用螺旋缠绕结构的4#带束层4。
1#带束层与2#带束层倾斜方向相反，倾斜角度大小相同。角度选择在15°～50°之间。
3#带束层为整齐有序的交叉网状结构，采用单根帘布条按“之”字形缠绕(图3)。3#带束层两侧边缘点均匀错开分布，数量相同，边缘点数应根据带束层宽度和帘布条宽度来确定。
“之”字形缠绕如图2所示，帘布条通过3#带束层边缘点1，与圆周方向成一定角度，沿周向缠绕到另一侧边缘点13，经过一定距离沿边缘过渡后，由点13沿周向缠绕到边缘点2。再由点2出发，经过数次交替缠绕，通过每一个边缘点之后回到开始的出发点，从而交织形成一层整齐有序的交叉网状结构(图3)。当边缘点数较多时，为使带束层边缘应力更加分散，同时，为了减少该带束边缘厚度，点1到胎面中心线的垂直距离与点2到胎面中心线的垂直距离可不同。
3#带束层宽度W和帘布条宽度为W’；帘布条宽度在2～40mm之间，优选6～20mm，帘线根数为2-20根，优选3～9根；相邻平行帘布条间距为W1，W1可在0～20mm之间，优选1～4mm；边缘点数n可根据公式(1)来确定，优选6-24个。共缠绕2n圈。
Figure BDA0001291071490000031
成型时，VL为帘布条缠绕贴合时机头水平移动速度，VR为带束层鼓转动线速度，D为带束层鼓缠绕时的直径，成型机速度参数根据公式(2)设定。
Figure BDA0001291071490000032
帘布条方向回转处过渡段长度为L1，长度为1-400mm，优选10～100mm。使用帘布条总长度为L，L可通过式(3)计算(仅供参考)。
Figure BDA0001291071490000041
所述的3#带束层可由钢丝、芳纶、芳纶/尼龙复合帘线制成。“之”字形缠绕开始点避开带束边缘点，优选胎面中心线上的点。由于1#、2#带束层边缘处存在横向切割边缘，易产生应力集中。而3#带束层钢丝接头不在边缘处，为分散1#、2#带束边缘的应力，可将3#带束宽度设定宽于1#、2#带束层。为了减少带束层间的剪切应力和更好的材料分布及工艺性能，可在带束层边缘处加贴一定厚度的胶片或型胶。
4#带束层为约束和保护层，采用单根帘布条连续平行螺旋缠绕。4#带束层的宽度在所有带束层中最宽。帘布条与轮胎周向夹角不超过3°。相邻帘布条之间的间隙为0.5～3mm。帘线根数可以根据需要选择1-12根。螺旋缠绕层宜采用具有弹性的纤维材料，优选芳纶、尼龙、芳纶/尼龙混纺材料。

Claims (9)

1.一种用于低断面载重子午线轮胎，该轮胎包括胎体、胎面和带束层，其特征在于：带束层包括1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层，1#带束层、2#带束层、3#带束层和4#带束层依次缠绕设置在胎体上，所述的3#带束层为整齐有序的交叉网状结构，采用帘布条按“之”字形缠绕；4#带束层设置在3#带束层的上方，4#带束层采用帘布条连续平行螺旋缠绕；
“之”字形缠绕如下：帘布条通过3#带束层边缘点（1），与圆周方向成一定角度，沿周向缠绕到另一侧边缘点（13），经过一定距离沿边缘过渡后，由点（13）沿周向缠绕到边缘点（2）；再由点（2）出发，经过数次交替缠绕，通过每一个边缘点之后回到开始的出发点，从而交织形成一层整齐有序的交叉网状结构；
3#带束层宽度W和帘布条宽度为W’， 相邻平行帘布条间距为W1，边缘点数n可根据公式（1）来确定，共缠绕2n圈；
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
成型时，VL为帘布条缠绕贴合时机头水平移动速度，VR为带束层鼓转动线速度，D为带束层鼓缠绕时的直径，成型机速度参数根据公式（2）设定；
Figure 235470DEST_PATH_IMAGE002
(2)；
帘布条方向回转处过渡段长度为L1，长度为1-400mm，使用帘布条总长度为L，L可通过式（3）计算；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：1#带束层与2#带束层倾斜方向相反，倾斜角度大小相同；3#带束层两侧边缘点均匀错开分布，数量相同；3#带束层帘布条宽度在2~40mm之间，帘线根数为2-20根，相邻平行帘布条间距为在0~20mm之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：1#带束层与2#带束层倾斜角度为15°~50°之间。
4.根据权利要求2所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：3#带束层帘布条宽度在6~20mm之间，帘线根数为3-9根，相邻平行帘布条间距为在1~4mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：边缘点数n为6-24个；L1长度为10~100mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：所述的3#带束层由钢丝、芳纶、芳纶/尼龙复合帘线制成；3#带束层“之”字形缠绕开始点避开带束边缘点；3#带束层宽度设定宽于1#、2#带束层；并在3#带束层边缘处加贴胶片或型胶。
7.根据权利要求6所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：3#带束层“之”字形缠绕开始点为胎面中心线上的点。
8.根据权利要求1所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：4#带束层的宽度在所有带束层中最宽；帘布条与轮胎周向夹角不超过3°；相邻帘布条之间的间隙为0.5~3mm；帘线根数选择1-12根；螺旋缠绕层采用具有弹性的纤维材料。
9.根据权利要求8所述的一种用于低断面载重子午线轮胎，其特征在于：4#带束层的螺旋缠绕层采用芳纶、尼龙、芳纶/尼龙混纺材料。
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