CN108116165B - 一种提升低压高负荷耐久力性能的充气子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提升低压高负荷耐久力性能的充气子午线轮胎，其胎体包括第一胎体帘布层、第二胎体帘布层和第三胎体帘布层，其中第一胎体帘布层和第二胎体帘布层反包，第三胎体帘布层正包，第一胎体帘布层的反包端点高度为(0.45～0.55)SH，所述第二胎体帘布层的反包端点高度为(0.35～0.45)SH，第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置的上下5mm内，其中SH为轮胎断面高度。本发明通过调整气密层厚度，同时改变胎体帘布结构并限定尺寸范围来实现提升轮胎的低压高负荷耐久力性能。

Description

一种提升低压高负荷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低压高负荷耐久力性能的充气子午线轮胎，适用轻型载重型轮胎、轿车轮胎。
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，那就是低气压高温高负荷耐久力实验，实验时间由目前的34h提升到71.5h(无损坏)。
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子口部位，根据有限元分析，该区域的端点非常多,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。
现有技术无法解决低压高负荷条件下的轻型载重型轮胎的耐久力问题，在30～40h就会出现轮胎损坏，无法正常使用，影响安全。
本发明技术可以提高低压高负荷条件下的轻型载重型轮胎的耐久力时间长达两倍以上，到达71.5h无损坏，破坏性试验可以达到100h以上，苛刻要求。
发明内容
本发明提供一种充气子午线轮胎，提高低压高负荷条件下的轻型载重型轮胎的耐久力时间。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种提升低压高负荷耐久力性能的充气子午线轮胎，包括胎体、胎圈芯、三角胶和子口护胶，所述胎体包括第一胎体帘布层、第二胎体帘布层和第三胎体帘布层。
所述第一胎体帘布层和第二胎体帘布层围绕所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的内侧朝向轮胎轴向方向上的外侧反包，所述第三胎体帘布层沿着所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的外侧向下延伸正包。采用两层反包一层正包的胎体结构方式，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。
所述第一胎体帘布层的反包端点高度为(0.45～0.55)SH，其中SH为轮胎断面高度。超过0.55SH会使反包端点达到上胎侧的高屈挠区，应力集中，影响轮胎性能，如果低于0.45SH会使反包端点与第二胎体帘布层的反包端点重合，出现端点集中，从而出现应力集中，造成生热较大，会出现脱层的风险.
所述第二胎体帘布层的反包端点高度为(0.35～0.45)SH，如果高于0.45SH会使反包端点与第一胎体帘布层的反包端点重合，出现端点集中，从而出现应力集中，造成生热较大，会出现脱层的风险，如果低于0.35SH会使端点与子口护胶端点重合，出现端点集中，从而出现应力集中，造成生热较大，会出现脱层的风险。
所述第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置的上下5mm内，如果超过5mm会使胎圈芯底部多一层材料，影响定位压力，如果低于5mm会端点处于钢圈上边缘，出现尺寸固定不准确，帘线张力不够，影响使用效果。
所述三角胶的高度为(0.06～0.12)SH，所述子口护胶的高度为(0.23～0.29)SH。
优选为，所述三角胶的高度为15mm±5，所述子口护胶的高度为45mm±5。
为了更好维持轮胎的气密性，保证轮胎的正常使用性能，所述胎体内侧的气密层厚度为2.0mm±0.5。如果低于1.5mm会使这种高气压高负荷的轮胎出现气体缓慢散失的风险，影响性能；高于2.5mm不仅会增加成本，而且会导致气密层与胎体层的粘合性不够，影响轮胎安全。
所述子口护胶的上端点与三角胶的上端点位置错开15mm以上，三角胶以及子口护胶错开15mm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。
所述三角胶的上端点、子口护胶的上端点、第二胎体帘布层的反包端点、第一胎体帘布层的反包端点的位置依次错开15mm以上，也为了避免应力集中。
由以上技术方案可知，本发明通过调整气密层厚度，同时改变胎体帘布结构并限定尺寸范围来实现提升轮胎的低压高负荷耐久力性能。
附图说明
图1为本发明轮胎子午线方向的剖视图；
图2为本发明中子口部位的局部放大图。
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，充气子午线轮胎，包括胎体、胎圈芯1、三角胶2和子口护胶3，所述胎体包括第一胎体帘布层5、第二胎体帘布层6和第三胎体帘布层7。
所述第一胎体帘布层5和第二胎体帘布层6围绕所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的内侧朝向轮胎轴向方向上的外侧反包，所述第三胎体帘布层7沿着所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的外侧向下延伸正包。
图1和2中的附图标记A代表轮辋接触点，也是子口护胶3的最下端，B代表第三胎体帘布层7的正包端点，C代表三角胶2的上端点，D代表子口护胶3的上端点，E代表第二胎体帘布层6的反包端点，F代表第一胎体帘布层5的反包端点。
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。
本发明所述高度均为端点到胎趾8的垂直距离，如图2所示，附图中A与F之间的距离，即第一胎体帘布层的反包高度，附图A与E之间的距离，即第二胎体帘布层的反包高度。
所述胎体部正包的下端点位置近似轮辋接触点，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，故采用两层正包一层反包的方式。
附图标记的30mm/30mm/21mm是表示三角胶的上端点C、子口护胶的上端点D、第二胎体帘布层的反包端点E、第一胎体帘布层的反包端点F之间的高度差值，要求高度差值均在15mm以上，避免应力集中。
所述第一胎体帘布层的反包端点F高于轮胎断面最宽处5mm，第一胎体帘布层的反包端点E低于轮胎断面最宽处5mm，尺寸分别是8mm/13mm，保证操控性能和刚度。
实施例1
所述第一胎体帘布层的反包端点高度为0.45SH，所述第二胎体帘布层的反包端点高度为0.35SH，第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置以下5mm处。
所述三角胶的高度为0.06SH，所述子口护胶的高度为0.23SH。
所述胎体内侧的气密层4厚度为1.5mm。
实施例2
所述第一胎体帘布层的反包端点高度为0.55SH，所述第二胎体帘布层的反包端点高度为0.45SH，第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置以上5mm内。
所述三角胶的高度为0.12SH，所述子口护胶的高度为0.29SH。
所述胎体内侧的气密层4厚度为2.5mm。
实施例3
所述第一胎体帘布层的反包端点高度为0.5SH，所述第二胎体帘布层的反包端点高度为0.4SH，第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置处。
所述三角胶的高度为0.09SH，所述子口护胶的高度为0.26SH。
所述胎体内侧的气密层4厚度为2.0mm。
下表，使用上述四组实施例的轮胎耐久性能实验，更详细的说明本发明技术效果：参考GB/T 4501-2008，制定一种模拟轮胎实际使用状况的耐久试验，试验气压为单胎最大气压，试验负荷为单胎最大负荷*115％，试验速度为120km/h。每24h检测轮辋外观，外观损坏立即停止试验，直到损坏为止。测试结果如下：
Figure BDA0001512987110000041
原有设计的耐久力性能的测试结果是34h(胎侧起鼓)，而在不同产品上采用本发明新的设计方式的实施例1、实施例2、实施例3的测试结果均是71.5h(轮胎完好)，做破坏性试验时都可以达到100h以上，完全到达苛刻条件要求。实施例4、5和6是采用了部分创新点的测试结果为50h～62.5h。
由上述实验数据可知，本发明通过增加第二三角胶以及补强胶片作为缓冲区域，减小不同部件的应力应变差异，从而减小各种材料间分离的风险，提高轮胎耐久性能。
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 (5)

1.一种提升低压高负荷耐久力性能的充气子午线轮胎，包括胎体、胎圈芯、三角胶和子口护胶，其特征在于，所述胎体包括第一胎体帘布层、第二胎体帘布层和第三胎体帘布层；
所述第一胎体帘布层和第二胎体帘布层围绕所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的内侧朝向轮胎轴向方向上的外侧反包，所述第三胎体帘布层沿着所述胎圈芯和三角胶从轮胎轴向方向上的外侧向下延伸正包，所述第一胎体帘布层的反包端点高度为(0.45～0.55)SH，所述第二胎体帘布层的反包端点高度为(0.35～0.45)SH，第三胎体帘布层的正包端点位于胎趾位置的上下5mm内，其中SH为轮胎断面高度；
所述三角胶的高度为(0.06～0.12)SH，所述子口护胶的高度为(0.23～0.29)SH。
2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述三角胶的高度为15mm±5，所述子口护胶的高度为45mm±5。
3.根据权利要求1-2任一项所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述胎体内侧的气密层厚度为2.0mm±0.5。
4.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述子口护胶的上端点与三角胶的上端点位置错开15mm以上。
5.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述三角胶的上端点、子口护胶的上端点、第二胎体帘布层的反包端点、第一胎体帘布层的反包端点的位置依次错开15mm以上。
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