CN107415591B - 一种提升耐久力性能的充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提升耐久力性能的充气子午线轮胎，包括胎体，该胎体分为胎体层、胎肩部、胎侧部和胎圈部，所述胎体层绕胎圈芯由内向外包括一层反包层和一层正包层，所述胎圈芯和三角胶置于反包层内，所述子口护胶置于正包层的轮胎轴向外侧；所述反包层的轮胎轴向外侧与子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包层从轮胎截面高度的30%～34%位置到轮胎截面高度的4%～7%位置设置一层胎侧粘合性补强胶条，所述带束层的侧边设置有用于防止带束层之间蠕动的边胶。本发明在配方和花纹维持不做改变，保证优异的承载性能的基础上，通过增加带束层边胶、正包结构以及胎侧粘合性补强胶条结构，同时限定各部件的尺寸和相对位置来提升轮胎的耐久力性能。

Description

一种提升耐久力性能的充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种用于提升耐久力性能的充气子午线轮胎。

背景技术

耐久力性能是充气轮胎的一项重要指标，特别是针对商用载重车来说更是至关重要。尤其对于国内市场轮胎而言，超载超时长驾驶更为严重，目前的法规实验已经不能满足现有的市场需求，因此更为严格的技术要求就被提出，那就是超负荷超时长耐久力实验，实验时间由目前法规的34h(法规值)提升到300h。

根据研究反馈轮胎耐久力实验及实际使用中出现的问题主要集中在胎肩和子口部位，根据有限元分析，其中肩部带束层端点处的应力最大，此区域为最容易产生脱层的位置；其次是子口，该区域的断面非常多,比如帘布、内衬、RC\三角胶、补强层、白胶等等，端点处应力集中，所以非常容易导致帘布和RC胶脱开。

现有技术中，提升轮胎耐久力的方式多是采用胎体部件强度来提升，但没有通过同时改变轮胎胎肩和胎侧部位结构来实现耐久力提升的方案。

发明内容

本发明提供一种充气子午线轮胎，通过增加带束层边胶、正包结构以及胎侧补强层结构，同时限定各部件的尺寸和相对位置来提升轮胎的耐久力性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提升耐久力性能的充气子午线轮胎，包括胎体，该胎体分为胎体层、胎肩部、胎侧部和胎圈部，胎肩部内设有带束层，胎圈部具有埋设其中的胎圈芯、三角胶以及置于外围的子口护胶，所述胎体层沿着胎肩部、胎侧部和胎圈部布置，所述胎体层绕胎圈芯由内向外包括一层反包层和一层正包层，所述胎圈芯和三角胶置于反包层内，所述子口护胶置于正包层的轮胎轴向外侧；所述反包层的轮胎轴向外侧与子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包层从轮胎截面高度的30％～34％位置到轮胎截面高度的4％～7％位置设置一层胎侧粘合性补强胶条，所述带束层的侧边设置有用于防止带束层之间蠕动的边胶。

本发明胎侧粘合性补强胶条的位置设计是为了避免应力集中，其上端点在轮胎截面高度的30％-34％之间，如果高于34％可能会与三角胶端点过于接近，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30％，就会与子口护胶端点接近，出现应力集中，而且胎侧粘合性补强的效果就会明显降低而达不到补强效果。胎侧补强胶条的下端点在轮胎截面高度的4％-7％之间，如果高于7％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％而处于胎圈部位，会使定位压力增大。

优选地，胎侧粘合性补强胶条的上端点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点距离的黄金分割点，胎侧粘合性补强胶条的下端点为胎圈芯至轮辋接触点高度的中点。胎侧粘合性补强胶条的材料为粘合性与帘布材料一致的胶条，胎侧粘合性补强胶条如此的材料、厚度及定位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。

所述子口护胶、胎侧粘合性补强胶条与三角胶的端点位置依次错开5mm以上。三角胶、胎侧粘合性补强胶条以及子口护胶错开5mm以上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。

本发明还对正包层和反包层位于胎侧部和胎圈部的端点进行了位置限定，其中正包层的下端点为轮辋接触点，所述反包层的上端点低于轮胎断面最宽处5mm。

由于反包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，同时由于该轮胎的SDH较大，如果反包端点高于SDH可能会影响胎侧凹痕，而SDH以下最高的部件端点为三角胶，端点距离SDH为15mm以上，因此胎体层的反包部上端点要低于轮胎断面最宽处5mm，当然不建议更低的设计，除了成本因素外，更重要的因为避免端点集中，故低5mm的设计最为合理，此前实验验证低于最宽处10mm以及高出10mm的设计会出现胎侧鼓包及凹痕现象。

原先轮胎的两层反包会增加更多的端点及应力集中，正包结构的采用可以使此区域的应力响应更为顺畅，减少热量堆积，此前已有实验进行验证。

进一步地，所述边胶包括置于不同带束层上并错位布置的上层带束层边胶和下层带束层边胶。所述上层带束层边胶和下层带束层边胶的宽度分别为15mm和40mm，上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向内侧端点错位19mm，上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向外侧端点错位6mm，两层边胶两端错位，且错位程度不一样，是为了更好的减少蠕动降低生热，提高耐久能力。

胎肩部材料端点更为集中，同时由于带束层这种钢丝材料的存在更容易产生热量，为避免纯带束层之间蠕动，增加两层边胶，为保证应力的过渡，在尺寸定位上限定了上层尺寸较小为15mm，下层较大为40mm，实验验证此区域的这种设计可以有效降低生热性。

由以上技术方案可知，本发明在配方和花纹维持不做改变，保证优异的承载性能的基础上，通过增加带束层边胶、正包结构以及胎侧粘合性补强胶条结构，同时限定各部件的尺寸和相对位置来提升轮胎的耐久力性能。

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为图1中胎肩部的局部放大图。

图中：A、胎圈芯；B、子口护胶；C、胎侧粘合性补强胶条；D、帘布反包；E、三角胶；F、钢丝圈包布；G、帘布正包；H、上层带束层边胶；K、下层带束层边胶。

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所示，所述充气子午线轮胎包括胎体，该胎体分为胎体层、胎肩部、胎侧部和胎圈部，胎肩部内设有带束层，胎圈部具有埋设其中的胎圈芯、三角胶以及置于外围的子口护胶，所述胎体层沿着胎肩部、胎侧部和胎圈部布置。

所述胎体层绕胎圈芯由内向外包括一层反包层和一层正包层，所述胎圈芯和三角胶置于反包层内，所述子口护胶置于正包层的轮胎轴向外侧；所述反包层的轮胎轴向外侧与子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包层从轮胎截面高度的30％～34％位置到轮胎截面高度的4％～7％位置设置一层胎侧粘合性补强胶条。所述带束层的侧边设置有用于防止带束层之间蠕动的边胶，所述边胶包括置于不同带束层上并错位布置的上层带束层边胶和下层带束层边胶。

图1中的附图标记①代表轮辋接触点，也是子口护胶B的最下端，②代表正包层G的最下端，③代表胎侧粘合性补强胶条C的最下端，④代表子口护胶B的最上端，⑤代表胎侧粘合性补强胶条C的最上端，⑥三角胶E端点的最上端，⑦代表反包部D的最上端，⑧代表下层带束层边胶K的最外端，⑨代表上层带束层边胶H的最外端，⑩代表上层带束层边胶H的最内端，⑾代表下层带束层边胶K的最内端。

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0.51SH(考虑操控性能设计)，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。

如图2所示，附图标记H1表示胎侧粘合性补强胶条的上端点距离轮辋接触点的尺寸，即①与⑤之间的距离，图中标记的H2是胎侧粘合性补强胶条的下端点距离轮辋接触点的尺寸。

胎侧粘合性补强胶条需要设置在从轮胎截面高度的30％-34％位置到轮胎截面高度的4-7％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，则会影响定位压力。本实施例优选，胎侧补强胶条在从轮胎截面高度的31.5％位置到轮胎截面高度的5.9％位置，结合附图中位置，胎侧粘合性补强胶条的上端点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点距离的黄金分割点，胎侧粘合性补强胶条的下端点为胎圈芯至轮辋接触点高度的中点。采用这样的位置布置，主要是为了定位胎侧粘合性补强胶条，保证尺寸均匀性，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。

当使用帘布补强层时会使得胎圈多出一层部件，从而使此区域的应力明显增加，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，实验证明帘布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,为规避这一风险，此次补强层放弃传统的帘布材料而采用了粘合性与帘布材料胶料一致的胶条进行补强。

所述胎体部正包的下端点位置为轮辋接触点，即是②的位置，轮胎的两层反包会增加更多的端点及应力集中，正包结构的采用可以使此区域的应力响应更为顺畅，减少热量堆积。

附图标记的10mm/8mm是表示三角胶E、胎侧粘合性补强胶条C、子口护胶B的最上端之间的高度差值，即⑥、⑤、④之间的距离，要求高度差值均在5mm以上，避免应力集中。

所述胎体层的反包部D上端点低于轮胎断面最宽处5mm，尺寸是⑦与SDH上端点之间的距离，保证操控性能和刚度。优选地，轮胎的胎侧胶SW厚3.5mm，保证胎侧承载能力。

如图3所示，所述胎肩部带束层的边胶为两层，厚度均为0.8mm，层带束层边胶宽度为15mm，即是⑨与⑩之间的距离，下层带束层边胶为40mm，即是⑧与⑾之间的距离。上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向内侧端点错位19mm，上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向外侧端点错位6mm。

胎肩部材料端点更为集中，同时由于带束层这种钢丝材料的存在更容易产生热量，为避免纯带束层之间蠕动，增加两层边胶，为保证应力的过渡，在尺寸定位上限定了上层尺寸较小为15mm，下层较大为40mm，此区域的这种设计可以有效降低生热性。

本发明中，胎侧粘合性补强胶条C和胎体层的反包层在图示例中均为一层，但也可以设置两层以上，但在成本上将会增加较多。

下表，使用实施例的耐久力实验更详细的说明本发明技术效果：

300h耐久力实验：

1.实验条件：

速度：81km/h；温度：35±3℃

内压：6PR(375kpa)/8PR(475kpa)/10PR(575kpa)/12PR(675kpa)

2.实验步骤

1.6测试结果：

原有设计的耐久力性能的测试结果是144.5h(肩部起鼓)，而本发明新的设计方式的实施例1测试结果是312h(轮胎完好)，实施例2测试结果是312h(轮胎完好)，实施例3测试结果是312h(轮胎完好)，完全到达苛刻条件要求。

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 (3)

1.一种提升耐久力性能的充气子午线轮胎，包括胎体，该胎体分为胎体层、胎肩部、胎侧部和胎圈部，胎肩部内设有带束层，胎圈部具有埋设其中的胎圈芯、三角胶以及置于外围的子口护胶，所述胎体层沿着胎肩部、胎侧部和胎圈部布置，其特征在于，所述胎体层绕胎圈芯由内向外包括一层反包层和一层正包层，所述胎圈芯和三角胶置于反包层内，所述子口护胶置于正包层的轮胎轴向外侧；所述反包层的轮胎轴向外侧与子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包层从轮胎截面高度的30％～34％位置到轮胎截面高度的4％～7％位置设置一层胎侧粘合性补强胶条，所述带束层的侧边设置有用于防止带束层之间蠕动的边胶；

所述边胶包括置于不同带束层上并错位布置的上层带束层边胶和下层带束层边胶；所述上层带束层边胶和下层带束层边胶的宽度分别为15mm和40mm，上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向内侧端点错位19mm，上层带束层边胶和下层带束层边胶的轮胎轴向外侧端点错位6mm；

所述胎侧粘合性补强胶条的上端点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点距离的黄金分割点，胎侧粘合性补强胶条的下端点为胎圈芯至轮辋接触点高度的中点。

2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述正包层的下端点为轮辋接触点，所述反包层的上端点低于轮胎断面最宽处5mm。

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、胎侧粘合性补强胶条与三角胶的端点位置依次错开5mm以上。

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