CN109446550B - 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法 - Google Patents

一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109446550B
CN109446550B CN201811069427.1A CN201811069427A CN109446550B CN 109446550 B CN109446550 B CN 109446550B CN 201811069427 A CN201811069427 A CN 201811069427A CN 109446550 B CN109446550 B CN 109446550B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tire
nylon belt
tread
nylon
arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811069427.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109446550A (zh
Inventor
王剑波
张典
胡德斌
张宁
程飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongce Rubber Group Co Ltd
Original Assignee
Zhongce Rubber Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongce Rubber Group Co Ltd filed Critical Zhongce Rubber Group Co Ltd
Priority to CN201811069427.1A priority Critical patent/CN109446550B/zh
Publication of CN109446550A publication Critical patent/CN109446550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109446550B publication Critical patent/CN109446550B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

本发明通过提供一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，来改善尼龙带束层应力分布的方案，进而延长轮胎的使用寿命，提高轮胎的高速性能，胎肩耐久性能和磨耗里程。

Description

一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法
技术领域
本发明涉及轮胎设计和制造领域，特别涉及轮胎尼龙带束预应力(BeltPrestress Obtain Technology--BPOT)的设计方法和实现工艺。
背景技术
目前的轮胎设计，由于胎面的弧形曲线曲率半径较小且段数较少，同时由于轮胎生产成型时尼龙带束为平面铺设且铺设张力恒定，导致成品轮胎的张力由肩部到胎冠中心逐渐增大(物理伸张逐渐增大)。肩部尼龙带束张力相对胎冠中心弱，致使轮胎在使用中的破坏位置多集中在胎肩位置(尼龙带束层和钢丝带束层的端点)，这会降低轮胎的使用寿命，高速性能，胎肩耐久性能，甚至磨耗里程。
通过轮胎轮廓设计的优化和轮胎生产成型时尼龙带束层张力的调整，来调节每匝尼龙带束的铺设张力，使成品轮胎中尼龙带束层的张力由肩部到胎冠中心均匀分布，减少因尼龙带束层张力分布不均造成的轮胎肩部位置的损坏。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，来改善尼龙带束层应力分布的方案，进而延长轮胎的使用寿命，提高轮胎的高速性能，胎肩耐久性能和磨耗里程。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下方法，该方法包括如下步骤：
步骤1)确定轮胎外轮廓胎面弧弧段数N；N为3～6；根据带束预应力(BPOT)理论，在目前设计的基础上增加胎面弧2～3段。
步骤2)确定轮胎的外轮廓半径R；R＝(14.8-0.14ar)sG，
ar表示轮胎扁平率；sG表示由安装轮辋宽度决定的允许使用最大断面宽度；
步骤3)根据ETRTO中提供的计算方法来计算胎面弧每段弧的半径Rm；
步骤4)根据每匝尼龙带束在成品轮胎中位置的半径Rci和在成型铺设时位置的半径Rgi，来匹配每匝冠带的伸长率Kni；其中，Kni＝Rgi/Rci，随着伸张率的增大，铺设张力相应降低。
尼龙带束的匝数为n；从中心到端点尼龙带束的顺序号，i＝1，2，3，4，5，6，7…n；
步骤5)根据步骤3)得出的每匝尼龙带束的伸长率来计算每匝尼龙带束在成型铺设时的张力Fgi，Fgi＝F0*Kni*α；
其中，轮胎速度级别为Q及以下时，α＝1.01；轮胎速度级别为S～T时，α＝1.015～1.025；轮胎速度级别为H～V时，α＝1.025～1.035；轮胎速度级别为W～Y时，α＝1.03～1.04；
F0表示最边端尼龙带束的铺设张力，且F0＝3～5kgf。
作为优选，步骤1)中的多段胎面弧之间平缓连接。
作为优选，轮胎名义断面宽为205mm及以下规格：外轮廓胎面弧段数为3-4段；轮胎名义断面宽为215-255mm规格，外轮廓胎面弧段数为4-5段，断面宽为265mm及以上规格轮胎的外轮廓胎面弧段数为5-6段。
作为优选，m＝1，2，3；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)；或m＝1，2，3，4；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)；或m＝1，2，3，4，5；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)，R5＝R4*(50％～70％)；或m＝1，2，3，4，5，6；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)，R5＝R4*(50％～70％)，R6＝R5*(30％～60％)。
在发明中“每匝尼龙带束”表示对应于整个尼龙带束的一部分。
轮胎硫化过程中，尼龙带束会产生伸张(生胎尺寸小于成品尺寸)，每匝尼龙带束的伸张率会根据轮胎成型时尼龙带束铺设的设定张力/直径以及成品轮胎中相应位置直径而大小不同。因此，通过轮胎的外轮廓的曲线弧段数和曲率半径并结合轮胎制造过程中尼龙带束的铺设直径，可以计算出每匝尼龙带束的铺设预应力，进而实现成品中尼龙带束的应力均匀分布。
按照上述BPOT设计方法制作的轮胎降低甚至避免了因轮胎肩部尼龙带束张力较弱，造成的轮胎在使用中的破坏位置多集中在尼龙带束层和钢丝带束层的端点位置的问题。提高了轮胎的使用寿命，高速性能，胎肩耐久性能，甚至磨耗里程。
附图说明
图1显示了轮胎外轮廓，胎面的弧以及每段弧曲率半径；
图2显示了轮胎成品中每匝尼龙带束的半径；
图3显示了每匝尼龙带束的铺设半径(一致)；
图4显示了运用BPOT设计和工艺的轮胎与目前的设计的轮胎，成型时每匝尼龙带束的铺设张力对比；
图5显示了运用BPOT设计和工艺的轮胎与目前的设计的轮胎，成品中轮胎每匝尼龙带束张力对比示意图；
图6为现有轮胎接地形状和压力分布示意图；
图7为本发明提供的轮胎接地形状和压力分布示意图。
具体实施方式
下文的描述在示例性实施方案如图1、图2和图3的基础上进行，该示例有助于更好的理解本发明的具体实施方式，在这些图中：
如图2和3中所示，胎面1，胎侧2，带束鼓6，胎冠部分包括1#钢丝带束,3、2#钢丝带束4、尼龙带束层5。
钢丝带束层钢帘线与胎胚周向方向成一定角度排列。
如图1所示，胎冠弧由更平缓连接的曲线构成，以减少胎面中心到胎肩部位的高度差。
尼龙带束成型铺设时的位置如图2所示，硫化后在成品胎中的位置如图3所示。
尼龙带束以计算出的张力进行铺设；计算方法具体如下：
步骤1)令N为轮胎外轮廓胎面弧段数，增加胎面弧曲率半径并使多段弧平缓连接，减小尼龙带束在胎冠端点和中心处的伸张差异(高度差)；
Rm表示胎面每段弧半径，m为自然数。
根据具体需求确定轮胎外轮廓胎面弧段数i，增加胎面弧Ri的数量，由单弧/双到多弧连接。
轮胎名义断面宽为205mm及以下规格：外轮廓胎面弧段数为3-4段；轮胎名义断面宽为215-255mm规格，外轮廓胎面弧段数为4-5段，断面宽为265mm及以上规格轮胎的外轮廓胎面弧段数为5-6段。
步骤2)令R表示轿车胎胎面外轮廓半径，ar表示轮胎扁平率；sG表示由安装轮辋宽度决定的允许使用最大断面宽度；
引用ETRTO公式：R＝(14.8-0.14ar)sG，由该公式计算胎面弧半径R，如图1所示；
步骤4)给出关系式R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)，R5＝R4*(50％～70％)，R6＝R5*(30％～60％)。
由以上公式公式计算并绘制各段弧半径，如图1所示。
步骤5)令Rgi表示成型时每匝尼龙带束的铺设半径，Rci表示成品轮胎中每匝尼龙带束的半径，Kni表示每匝冠带伸长率。
尼龙带束的匝数为n；从中心到端点尼龙带束的顺序号，i＝1，2，3，4，5，6，7…n；
给出关系式：Kni＝Rgi/Rci；如图2，3所示。
步骤5)令Fgi表示成型时每匝尼龙带束的铺设张力，F0表示最边端尼龙带束的铺设张力，且F0＝3～5kgf。
给出关系式Fgi＝F0*Kni*α。
α为修正系数：轮胎速度级别为Q及以下时，α＝1.01；轮胎速度级别为S～T时，α＝1.015～1.025；轮胎速度级别为H～V时，α＝1.025～1.035；轮胎速度级别为W～Y时，α＝1.03～1.04；(修正系数除了轮胎速度级别，也考虑了尼龙材料的干热收缩性的综合影响)
基于上述设计原则和铺设张力的计算，经验证：可以应用于轮胎的设计和制造。张力控制系统可将张力控制在设定值的±0.3kgf范围内，生产过程稳定。张力系统的张力设定可根据不同轮胎外轮廓进行调整，使实际生产具备更大的灵活性。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，轮胎外轮廓胎面弧段数为3，运用本发明提供的设计方法前后，如图4所示，L表示距离尼龙带束边端的距离，本发明提供的轮胎在成型时每匝尼龙带束的铺设张力与现有轮胎尼龙带束铺设张力相比，从尼龙带束边缘到胎冠中心铺设张力逐步降低。
运用BPOT技术前后，成品轮胎中每匝尼龙带束张力对比，如图5所示，L表示距离尼龙带束边端的距离，本发明提供的轮胎尼龙带束张力分布与现有轮胎尼龙带束张力分布相比，有效降低了尼龙带束边缘到胎冠中心的应力差异，尼龙带束边缘到胎冠中心应力差大幅降低，分布均匀
应用本发明提供的尼龙带束预应力设计方法，可有效改善胎肩部尼龙带束张力不足的问题，使胎冠部胎冠部尼龙带束张力均匀分布，有效改善轮胎接地压力分布，降低其矩形化趋势；如下图6、图7所示。
测试试验
将采用本发明方法获得的轮胎与现有轮胎进行对比，测试项目包括轮胎高速性，肩部耐久性能，湿地操控性能，磨耗性能；测试标准参照国际标准或者企业标准，结果显示，在各个测试项目，本发明提供的轮胎均有正向提高，如表1所示。
表1
Figure BDA0001799142290000061
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，该方法包括如下步骤：
步骤1)确定轮胎外轮廓胎面弧弧段数N；N为3～6；
步骤2)确定轮胎的外轮廓半径R；R＝(14.8-0.14ar)sG，
ar表示轮胎扁平率；sG表示由安装轮辋宽度决定的允许使用最大断面宽度；
步骤3)根据ETRTO中提供的计算方法来计算胎面弧每段弧的半径Rm；
步骤4)根据每匝尼龙带束在成品轮胎中位置的半径Rci和在成型铺设时位置的半径Rgi，来匹配每匝冠带的伸长率Kni；其中，Kni＝Rgi/Rci，
尼龙带束的匝数为n；从中心到端点尼龙带束的顺序号，i＝1，2，3，4，5，6，7…n；
步骤5)根据步骤3)得出的每匝尼龙带束的伸长率来计算每匝尼龙带束在成型铺设时的张力Fgi，Fgi＝F0*Kni*α；
其中，轮胎速度级别为Q及以下时，α＝1.01；轮胎速度级别为S～T时，α＝1.015～1.025；轮胎速度级别为H～V时，α＝1.025～1.035；轮胎速度级别为W～Y时，α＝1.03～1.04；
F0表示最边端尼龙带束的铺设张力，且F0＝3～5kgf。
2.根据权利要求1所述的乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，其特征在于：步骤1)中的多段胎面弧之间平缓连接。
3.根据权利要求1所述的乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，其特征在于：轮胎名义断面宽为205mm及以下规格：外轮廓胎面弧段数为3-4段；轮胎名义断面宽为215-255mm规格，外轮廓胎面弧段数为4-5段，断面宽为265mm及以上规格轮胎的外轮廓胎面弧段数为5-6段。
4.根据权利要求3所述的乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法，其特征在于：m＝1，2，3；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)；或
m＝1，2，3，4；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)；或m＝1，2，3，4，5；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)，R5＝R4*(50％～70％)；或m＝1，2，3，4，5，6；R1＝R*(110％～130％)，R2＝R1*(75％～95％)，R3＝R2*(70％～90％)，R4＝R3*(60％～80％)，R5＝R4*(50％～70％)，R6＝R5*(30％～60％)。
CN201811069427.1A 2018-09-13 2018-09-13 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法 Active CN109446550B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811069427.1A CN109446550B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811069427.1A CN109446550B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109446550A CN109446550A (zh) 2019-03-08
CN109446550B true CN109446550B (zh) 2022-12-16

Family

ID=65530561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811069427.1A Active CN109446550B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109446550B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011108276A (ru) * 2008-08-04 2012-09-10 Титан Интернешнл, Инк. (Us) Радиальная шина высокой проходимости с брекером с нейлоновыми и металлическими кордами
JP6059429B2 (ja) * 2010-12-21 2017-01-11 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
CN105718678B (zh) * 2016-01-22 2018-11-06 江苏大学 一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓及设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109446550A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10857836B2 (en) Pneumatic tire
AU2016234380B2 (en) Pneumatic tire
CN105718678A (zh) 一种宽基载重子午线轮胎成型机带束鼓及设计方法
US8752601B2 (en) Pneumatic tire with specified carcass curvature
CN109501523B (zh) 一种高里程的全钢子午线轮胎
EP3530485B2 (en) Pneumatic tire
WO2017183704A1 (ja) タイヤ
US20050173041A1 (en) Pneumatic tire and method of making the same
US20180222255A1 (en) Heavy duty tire and method for manufacturing the same
CN109446550B (zh) 一种乘用车轮胎尼龙带束预应力的设计方法
US9669660B2 (en) Pneumatic tire with specified tread thickness distribution
JP3198070B2 (ja) 空気入りタイヤ
JP4333975B2 (ja) 空気入りタイヤ及びその製造方法
US8215355B2 (en) Pneumatic tire
EP3584095B1 (en) Pneumatic tire
CN111746200B (zh) 一种能解决胎里露线问题的航空轮胎结构
JP5718022B2 (ja) 更生タイヤ
CN210706741U (zh) 一种载重用70系列低扁平充气子午线轮胎
US11142023B2 (en) Pneumatic tire
CN208290861U (zh) 一种扁平70以下系列的载重充气子午线轮胎
CN219856684U (zh) 一种改善乘用车轮胎高速性能的硫化前生胎
EP3156255B1 (en) Pneumatic tire and mold for vulcanizing tire
US6502611B1 (en) Pneumatic racing cart tire and manufacturing method thereof
CN217532420U (zh) 一种改善磨耗性能的轮胎
US20210323356A1 (en) Pneumatic tire

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 310018 No. 1, No. 1 Street, Qiantang District, Hangzhou, Zhejiang

Applicant after: Zhongce Rubber Group Co.,Ltd.

Address before: 310018 No.2, 10th Street, Hangzhou Economic and Technological Development Zone, Zhejiang Province

Applicant before: ZHONGCE RUBBER GROUP Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant