CN107953728A - 一种缆型胎圈及轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缆型胎圈及轮胎，缆型胎圈包括位于胎圈中间位置的芯圈钢丝和至少一层缠绕在所述芯圈钢丝外的外缠线钢丝，每层的所述外缠线钢丝均沿所述芯圈钢丝的周向均匀缠绕；其特征在于：所述外缠线钢丝的断面为具有长轴和短轴的扁平形面，所述长轴与胎圈断面的径向垂直，所述短轴与胎圈断面的径向平行；所述外缠线钢丝和所述芯圈钢丝之间为面接触；所述外缠线钢丝至少为两层时，所述外缠线钢丝层之间形成线接触。本发明具有的有益效果：能够减小排列间隙和断面尺寸，提高断面强度，减小胎圈内的应力集中，从而延长胎圈寿命。

Description

一种缆型胎圈及轮胎
技术领域
本发明属于橡胶制品技术领域，具体涉及一种缆型胎圈及轮胎。
背景技术
轮胎一般由胎冠、胎侧、胎圈构成，胎圈箍紧在轮辋上，给轮胎胎体提供了支撑点，承载着胎体的外向膨胀压力和轮胎转弯行驶中的横向作用力，因此胎圈要求具有高强度，结构紧密坚固，稳定不易变形等性能。
缆型胎圈为圆形断面的胎圈，公开号为CN202071638U的实用新型专利中提供了一种异形胎圈钢丝，相比于六角形胎圈而言，没有尖角，不易形成应力集中，对胎体帘线不会产生切割作用，对轮胎可以起到更好的保护作用。
公开号为CN104349916A的发明专利中提供了一种更轻质混合胎圈线。
公开号为CN105415986A的发明专利中提供了一种不同层外绕线强度有区别的缆型胎圈，减轻重量，节约成本。
然而，现有技术的缆型胎圈的外缠线钢丝为圆形断面，这种结构下线与线之间的排列间隙较大，胎圈的有效强度不高，并且，外缠线钢丝与芯圈钢丝形成线接触，当外缠线钢丝为至少两层时，相邻两层外缠线钢丝之间易形成点接触，在应力作用下形成应力集中，降低胎圈的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种缆型胎圈及轮胎，能够减小排列间隙和端面尺寸，提高断面强度，减小胎圈内的应力集中，从而延长胎圈寿命。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种缆型胎圈，包括位于胎圈中间位置的芯圈钢丝和至少一层缠绕在芯圈钢丝外的外缠线钢丝，每层的外缠线钢丝均沿芯圈钢丝的周向均匀缠绕；外缠线钢丝的断面为具有长轴和短轴的扁平形面，长轴与胎圈断面的径向垂直，短轴与胎圈断面的径向平行；外缠线钢丝和芯圈钢丝之间为面接触；外缠线钢丝至少为两层时，外缠线钢丝层之间形成线接触。
作为优选方案，长轴和短轴的比值Rax为1＜Rax≤2。
作为优选方案，长轴和短轴的比值Rax为1.1≤Rax≤1.8。
作为优选方案，长轴为0.80～3.00mm。
作为优选方案，长轴为1.50～2.50mm。
作为优选方案，外缠线钢丝至少为两层时，每层外缠线钢丝的缠绕方向均为相同。
作为优选方案，外缠线钢丝至少为两层时，相邻两层外缠线钢丝之间的缠绕方向互为反向。
作为优选方案，外缠线钢丝至少为两层时，每层外缠线钢丝的尺寸均相同。
作为优选方案，外缠线钢丝至少为两层时，较外层的外缠线钢丝的尺寸大于较内层的外缠线钢丝的尺寸。。
作为优选方案，外缠线钢丝涂有能够促进与橡胶粘合的涂层。
本发明还公开了一种轮胎，包括上述缆型胎圈。
本发明具有的有益效果：能够减小排列间隙和断面尺寸，提高断面强度，减小胎圈内的应力集中，从而延长胎圈寿命。
附图说明
图1是现有技术1的缆型胎圈的断面示意图；
图2是现有技术2的缆型胎圈的断面示意图；
图3是现有技术3的缆型胎圈的断面示意图；
图4是本发明中实施例1的缆型胎圈的断面示意图；
图5是本发明中实施例2的缆型胎圈的断面示意图；
图6是本发明中实施例2的缆型胎圈的缠绕示意图；
图7是本发明中实施例4的缆型胎圈的断面示意图；
图8是本发明中实施例6的缆型胎圈的断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明中，“扁平形面”是指包括两个平行的直边和两个分别连接两个直边两端且成对称的弧边的面。在垂直于直边的方向上，两个直边之间的距离为该扁平形面的短轴尺寸，该尺寸对应的线段为扁平形面的短轴；在平行于直边的方向上，两个弧边之间的最大距离为该扁平形面的长轴尺寸，该尺寸对应的线段为扁平形面的长轴。基于断面的形状可以确定外缠线钢丝为具有两个平行且沿直线延伸的壁和两个对称且具有弧度的壁的扁平形钢丝。该种外缠线钢丝可以采用一个或多个配合成型的模具对圆钢丝拉拔获得，也可以采用一组或多组两辊轧机对圆钢丝轧制获得。
“S向”与“Z向”是指互为相反的两个缠绕方向。
胎圈断面直径为胎圈截面的外接圆直径。
胎圈总断裂力为芯圈钢丝与外缠钢丝的断裂力之和。
胎圈有效断面强度为胎圈总断裂力与胎圈截面外接圆面积的比值。
根据胎圈总断裂力与断面尺寸的设计要求，胎圈的外缠线钢丝一般为1～6层，也可以设置更多层。
胎圈在实际使用时，最外层钢丝的受力最大，内层钢丝的受力相对较小，因此当选择外缠线钢丝的规格不同时，选择外层钢丝的强度较高，内层钢丝的强度相对较低，能获得更有利的设计结构。
疲劳断裂保持力测量在胎圈运行预定时间后进行。将包括缆型胎圈的轮胎安装并运行预定时间，接着从轮胎取出胎圈，测量钢丝的断裂力，与其初始断裂力的比值为疲劳断裂保持力。疲劳断裂保持力越接近1，说明断裂力的损失越小，具有更好的使用寿命。
如图1所示的现有技术1的一种缆型胎圈，其规格为1×φ5.00+(10)×φ2.00，芯圈钢丝01为直径5.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝02为直径2.00mm的圆钢丝。
如图2所示的现有技术2的一种缆型胎圈，其规格为1×φ3.00+(8+14)×φ1.80，芯圈钢丝11为直径3.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝12为直径1.80mm的圆钢丝。
如图3所示的现有技术3的一种缆型胎圈，其规格为1×φ3.00+(7+14)×φ2.00，芯圈钢丝21为直径3.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝22为直径2.00mm的圆钢丝。
实施例1
如图4所示，一种缆型胎圈，其规格为1×φ5.00+(10)×(2.00×1.80)，芯圈钢丝31为直径5.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝32为扁平钢丝，其长轴尺寸为2.00mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.80mm，短轴与胎圈断面的径向平行。如表1所示，与现有技术1相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了3.18％，疲劳断裂保持力提高了4.26％，而胎圈断面直径则减小了3.78％。
表1
实施例2
如图5和6所示，一种缆型胎圈，其规格为1×φ3.00+(7+12)×(1.98×1.70)，芯圈钢丝41为直径3.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝42为扁平钢丝，其长轴尺寸为1.98mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.70mm，短轴与胎圈断面的径向平行。沿胎圈断面的径向由内而外第一层的外缠线42的缠绕方向为S向，第二层的外缠线42的缠绕方向为Z向。如表2所示，与现有技术2相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了2.16％，疲劳断裂保持力提高了7.95％，而胎圈断面直径则减小了2.64％。
实施例3
与实施例2的不同之处在于，沿胎圈断面的径向由内而外第一层的外缠线的缠绕方向为S向，第二层的外缠线的缠绕方向为S向。如表2所示，与现有技术2相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了2.16％，疲劳断裂保持力提高了7.95％，而胎圈断面直径则减小了2.64％。
表2
实施例4
如图7所示，一种缆型胎圈，其规格为1×φ3.00+(7+12+16)×(1.75×1.30)，芯圈钢丝51为直径3.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝52为扁平钢丝，其长轴尺寸为1.75mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.30mm，短轴与胎圈断面的径向平行。沿胎圈断面的径向由内而外第一层的外缠线52的缠绕方向为S向，第二层的外缠线52的缠绕方向为Z向，第三层的外缠线52的缠绕方向为S向。如表3所示，与现有技术3相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了5.45％，疲劳断裂保持力提高了7.95％。
实施例5
与实施例4的不同之处在于，沿胎圈断面的径向由内而外第一层的外缠线的缠绕方向为S向，第二层的外缠线的缠绕方向为S向，第三层的外缠线的缠绕方向为S向。如表2所示，与现有技术3相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了5.45％，疲劳断裂保持力提高了7.95％。
实施例6
如图8所示，一种缆型胎圈，其规格为1×φ3.00+(7+12)×(1.55×1.00)+(13)×(1.98×1.70)，芯圈钢丝61为直径3.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝62和63为扁平钢丝，沿胎圈断面的径向由内而外第一层的外缠线钢丝62和第二层的外缠线钢丝62的长轴尺寸均为1.55mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸均为1.00mm，短轴与胎圈断面的径向平行，第三层的外缠线钢丝63的长轴尺寸为1.98mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.70mm，短轴与胎圈断面的径向平行。第一层的外缠线62的缠绕方向为S向，第二层的外缠线62的缠绕方向为S向，第三层的外缠线63的缠绕方向为Z向。与现有技术3相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了2.41％，疲劳断裂保持力提高了9.09％，而胎圈断面直径则减小了3.45％。
表3
实施例7
一种缆型胎圈，其规格为1×φ6.50+(8+11)×(3.00×1.50)，芯圈钢丝为直径6.50mm的圆钢丝，外缠线钢丝为扁平钢丝，其长轴尺寸为3.00mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.50mm，短轴与胎圈断面的径向平行，长轴与短轴的比值为2。如表4所示，与现有技术4相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了1.81％，疲劳断裂保持力提高了2.13％。
表4
实施例8
一种缆型胎圈，其规格为1×φ5.00+(8+11+15)×(2.50×1.39)，芯圈钢丝为直径5.00mm的圆钢丝，外缠线钢丝为扁平钢丝，其长轴尺寸为2.50mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.39mm，短轴与胎圈断面的径向平行，长轴与短轴的比值为1.8。如表5所示，与现有技术5相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了2.67％，疲劳断裂保持力提高了6.67％，而胎圈断面直径则减小了2.03％。
表5
实施例9
一种缆型胎圈，其规格为1×φ2.15+(7)×(1.50×1.36)，芯圈钢丝为直径2.15mm的圆钢丝，外缠线钢丝为扁平钢丝，其长轴尺寸为1.50mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为1.36mm，短轴与胎圈断面的径向平行，长轴与短轴的比值为1.1。如表6所示，与现有技术6相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了1.27％，疲劳断裂保持力提高了2.13％，而胎圈断面直径则减小了4.66％。
实施例10
一种缆型胎圈，其规格为1×φ2.15+(11+16)×(0.80×0.72)，芯圈钢丝为直径2.15mm的圆钢丝，外缠线钢丝为扁平钢丝，其长轴尺寸为0.80mm，长轴与胎圈断面的径向垂直，其短轴尺寸为0.72mm，短轴与胎圈断面的径向平行，长轴与短轴的比值为1.1。如表6所示，与现有技术6相比，本实施例中的缆型胎圈的有效断面强度提高了9.63％，疲劳断裂保持力提高了3.19％，而胎圈断面直径则减小了1.55％。
表6
本发明中的缆型胎圈，外缠线钢丝的表面具有铜层、锌层、黄铜层、硅烷偶联剂或其它能够促进与橡胶粘合的涂层，以提高胎圈与橡胶的粘合。
通过上述方式得到的缆型胎圈可以广泛应用于各种轮胎，如摩托车轮胎、轿车轮胎、皮卡车轮胎、轻型卡车及重型卡车轮胎，也可以是农业机械及工程机械轮胎，甚至是航空轮胎。
值得注意的是，长轴与胎圈断面的径向垂直，短轴与胎圈断面的径向平行，但在实际制造时会产生略微的偏差，但都应视为设计意图为垂直和平行的设置方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种缆型胎圈，包括位于胎圈中间位置的芯圈钢丝和至少一层缠绕在所述芯圈钢丝外的外缠线钢丝，每层的所述外缠线钢丝均沿所述芯圈钢丝的周向均匀缠绕；其特征在于：所述外缠线钢丝的断面为具有长轴和短轴的扁平形面，所述长轴与胎圈断面的径向垂直，所述短轴与胎圈断面的径向平行；所述外缠线钢丝和所述芯圈钢丝之间为面接触；所述外缠线钢丝至少为两层时，所述外缠线钢丝层之间形成线接触。
2.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述长轴和短轴的比值Rax为1＜Rax≤2。
3.根据权利要求2所述的缆型胎圈，其特征在于：所述长轴和短轴的比值Rax为1.1≤Rax≤1.8。
4.根据权利要求2或3中任一所述的缆型胎圈，其特征在于：所述长轴为0.80～3.00mm。
5.根据权利要求4所述的缆型胎圈，其特征在于：所述长轴为1.50～2.50mm。
6.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述外缠线钢丝至少为两层时，每层所述外缠线钢丝的缠绕方向均为相同。
7.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述外缠线钢丝至少为两层时，相邻两层所述外缠线钢丝之间的缠绕方向互为反向。
8.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述外缠线钢丝至少为两层时，每层所述外缠线钢丝的尺寸均相同。
9.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述外缠线钢丝至少为两层时，较外层的所述外缠线钢丝的尺寸大于较内层的所述外缠线钢丝的尺寸。
10.根据权利要求1所述的缆型胎圈，其特征在于：所述外缠线钢丝涂有能够促进与橡胶粘合的涂层。
11.一种轮胎，包括缆型胎圈，其特征在于：所述缆型胎圈为权利要求1所述的缆型胎圈。
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