CN109849393B - 一种标准化轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种标准化轮胎的制造方法，包括通过轮胎花纹的设计从而确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部；计算出中间部的体积T1、连接部的体积T2、过渡部的体积T3、胎肩部的体积T4；计算出中间部的最大厚度H1、连接部的最大厚度H2、过渡部的最大厚度H3和胎肩部的最大厚度H4；确定轮胎的整体形状和体积，进行制造，进行制造，本发明改变现有的依靠经验来设计轮胎尺寸的方法，规范了轮胎胎面尺寸设计，该标准化轮胎的设计方法适用于大多数种类的乘用子午线轮胎，胎面的设计效率较高，后续调整较少，且将花纹细节纳入到胎面的设计中，设计精度较高。

Description

一种标准化轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种标准化轮胎的制造方法。

背景技术

乘用子午线轮胎的制造过程就是将胎面、胎侧、三角胶、钢圈、带束层、冠带层等半成品复合，然后在花纹模具中硫化，最终形成轮胎，胎面的尺寸主要受到轮胎类型、规格和花纹形状的影响，不同类型的轮胎各个位置胶料厚度的目标值不同，不同规格的轮胎胎面的尺寸也不同，花纹形状不同对胎面的整体体积也会造成影响，传统的胎面设计采用经验设计的方法，根据市场需要确定轮胎规格、类型和花纹形状，寻找最接近的老产品，然后进行轮胎的试制，测量各个位置的胶料厚度，如果不能达到目标尺寸，则对半成品尺寸进行调整，最终形成合乎要求的轮胎，由于乘用子午线轮胎种类繁多，包括普通轿车轮胎、冬季胎、缺气保用胎、SUV轮胎、拖车轮胎和越野轮胎等等，各类型轮胎的花纹特点存在区别，规格差异较大，采用传统的经验设计方法设计胎面，受主观因素的影响较大，产品的品质一致性较差，而且胎面需要经过多次试制调整，设计周期较长。

发明内容

本发明提供一种标准化轮胎的制造方法，使得胎面的设计效率较高，后续调整较少，且将花纹细节纳入到胎面的设计中，设计精度较高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种标准化轮胎的制造方法，包括如下步骤：

S1、对轮胎进行虚拟建模，通过对胎面花纹和轮胎结构进行计算，从而确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部；

S2、计算出中间部的体积T1、连接部的体积T2、过渡部的体积T3、胎肩部的体积T4；

S3、计算出中间部的最大厚度H1、连接部的最大厚度H2、过渡部的最大厚度H3和胎肩部的最大厚度H4。

S4、确定轮胎的整体结构，进行制造。

进一步地，步骤S1中所述虚拟建模是搭建轮胎结构并在胎面上绘制花纹结构。

进一步地，步骤S1中所述通过对胎面花纹和轮胎结构进行计算是通过胎面花纹计算出横向长度一L1、横向长度二L2，通过轮胎结构计算出横向长度三L3。

进一步地，步骤S1中所述确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部是将横向长度一L1、横向长度二L2和横向长度三L3在胎面上进行排布从而确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部。

进一步地，步骤S1中所述对轮胎进行虚拟建模的具体方法为：利用软件建模虚拟搭建成胎面和内衬层，在胎面和内衬层之间设置多个带束层；在形成的胎面上绘制设计花纹，从胎面周向中心轴到轮胎侧边依次开设有第一主沟和第二主沟。

进一步地，步骤S1中所述通过胎面花纹计算出横向长度一L1、横向长度二L2，通过轮胎结构计算出横向长度三L3的具体方法为：测量出第一主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L10，第二主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L20；根据L10和L20计算出横向长度L1和横向长度L2，通过距胎面距离值最大的带束层和L20计算出横向长度L3。

进一步地，步骤S1中所述确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部的具体方法为：以轮胎周向中心轴为起点向轮胎外侧A延伸的长度与L1的长度相等时，该区域为中间部，从中间部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L2的长度相等时，该区域为连接部，从连接部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L3的长度相等时，该区域为过渡部，过渡部与同侧胎肩之间的区域为胎肩部。

进一步地，所述根据L10计算出L1的公式具体如下：

L1＝L10/α₁

式中，α₁为胎面打压阶段L1部位宽度的收缩比例系数。

进一步地，所述根据L20计算出L2的公式具体如下：

L2＝(L20-L10)/α₂

式中，α₂为胎面打压阶段L2部位宽度的收缩比例系数。

进一步地，所述通过距胎面距离最大的带束层和L20计算出L3的公式具体如下：

L3＝[1/2(1B-25)-L20]/α₃

式中，1B为距胎面距离值最大的带束层的宽度，α₃为胎面打压阶段L3宽度的伸张比例系数。

进一步地，步骤S3中所述H1的计算公式具体如下：

H1＝T1/(2*L1*δ)

式中，δ为胶料的收缩比例。

进一步地，步骤S3中所述H2的计算公式具体如下：

H2＝2*T2/(L2*δ)-H1

进一步地，骤S3中所述H3的计算公式具体如下：

H3＝2*T3/(L3*δ)-H2

进一步地，步骤S3中所述H4的计算公式具体如下：

式中，L5为肩部总长。

由以上技术方案可知，本发明改变现有的依靠经验来设计轮胎尺寸的方法，规范了轮胎胎面尺寸设计，该标准化轮胎的设计方法适用于大多数种类的乘用子午线轮胎，胎面的设计效率较高，后续调整较少，且将花纹细节纳入到胎面的设计中，设计精度较高。

附图说明

图1为本发明轮胎建模模型结构示意图；

图2为本发明轮胎建模模型剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，一种标准化轮胎的制造方法，包括如下步骤：

S1、利用CATIA软件建模虚拟搭建成胎面1和内衬层2，并根据各个位置胶料厚度的目标值调整，形成一个轮胎；在形成的胎面上绘制设计花纹的3D模型，在胎面和内衬层之间从外到内依次设置带束层一3和带束层二4，从胎面周向中心轴到轮胎侧边依次开设有第一主沟5和第二主沟6，测量出第一主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L10，第二主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L20；根据L10和L20计算出横向长度一L1和横向长度二L2，通过带束层一3(带束层一为距胎面距离最大的带束层)和L20计算出横向长度三L3，通过计算得出胎面上横向长度一L1、横向长度二L2和横向长度三L3，根据L10计算出L1的具体公式为：

L1＝L10/α₁

式中，α1为胎面打压阶段中间部宽度的收缩比例系数。中间部为轮胎成型时打压的低压区，低压区在打压的过程中会发生长度的收缩，收缩比例系数为98％-99％。

根据L20计算出L2的具体公式为：

L2＝(L20-L10)/α₂

式中，α₂为胎面打压阶段连接部宽度的收缩比例系数。连接部为轮胎成型时打压的低压区，低压区在打压的过程中会发生长度的收缩，收缩比例系数为98％-99％。

通过带束层一和L20计算出L3的具体公式为：

L3＝[1/2(1B-25)-L20]/α₃

式中，1B为带束层一的宽度，α₃为胎面打压阶段过渡部宽度的伸张比例系数。过渡部为轮胎成型时打压的高压区，高压区在打压的过程中会发生长度的延伸，延伸比例系数为101％-103％。

根据L1、L2和L3在胎面上进行排布从而确定轮胎的中间部7、连接部8、过渡部9和胎肩部10，确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部的具体方法为：以轮胎周向中心轴为起点向轮胎外侧A延伸的长度与L1的长度相等时，该区域为中间部，从中间部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L2的长度相等时，该区域为连接部，从连接部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L3的长度相等时，该区域为过渡部，过渡部与同侧胎肩之间的区域为胎肩部。

轮胎的肩部总长L5的计算公式为：

L5＝TDW*(100％-110％)

式中，TDW为花纹设计的接地宽度。

则胎肩部的长度L4的计算公式为：

L4＝0.5*L5-(L1+L2+L3)

胎冠的总长L6的计算公式为：

L6＝2B*(100％-110％)

式中，2B为带束层二4(带束层二为距胎面距离最小的带束层)的宽度。

胎面的横向长度L7的计算公式为：

L7＝L6+2*H5

式中，H5的范围值为6mm-8mm。

S2、利用定位点分割轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部，利用CATIA自带的体积计算插件分别计算各部分的体积，计算出中间部的体积T1、连接部的体积T2、过渡部的体积T3、胎肩部的体积T4；

S3、计算出中间部的最大厚度H1、连接部的最大厚度H2、过渡部的最大厚度H3和胎肩部的最大厚度H4，H1的具体计算公式如下：

H1＝T1/(2*L1*δ)

式中，δ为胶料的收缩比例。轮胎在成型后需要进行硫化，在硫化的过程中，胶料会发生收缩或者膨胀，不同胶料的收缩或者膨胀系数的数值不同，但是均落入在95％-98％之间，在轮胎结构设计的过程中，根据轮胎主要注重的性能，选取胶料，胶料一旦确定，其胶料的收缩或膨胀系数也即确定，即胶料的收缩比例δ。

根据L2、T2、H1计算出连接部的最大厚度H2，H2的计算公式具体如下：

H2＝2*T2/(L2*δ)-H1

根据L3、T3、H2计算出过渡部的最大厚度H3，H3的计算公式具体如下：

H3＝2*T3/(L3*δ)-H2

根据L1、L2、L3、T4、H3计算出胎肩部的最大厚度H4，H4的计算公式具体如下：

式中，L5为肩部总长。

S4、通过L1、L2、L3、T1、T2、T3、T4、H1、H2、H3、H4、H5、L4、L5、L6、L7确定整个轮胎的胎面横向长度、整体形状、和体积，进行制造，进行生产制造。

利用本发明设计的标准化胎面的制造方法，进行以下轮胎制造实验：

实验1、选取已经上市的规格为225/40ZR18 88Y轮胎进行验证，采用本发明的标准化轮胎设计方法进行轮胎的设计，其他半成品尺寸与原方案保持一致，然后进行轮胎试制，并将成型硫化后的轮胎切割出断面，在断面上测量关键尺寸，然后与目标尺寸进行比对，测量及比对结果如表1所示：

表一：

表一中标准为规格为225/40ZR18 88Y轮胎的各个部分的尺寸，上模和下模为采用本发明的标准化胎面设计方法设计出的轮胎各个部分对应的左右两侧，从表一中可得出，通过采用本发明的标准化胎面设计方法进行胎面的设计，设计出的轮胎基本符合标准化轮胎的尺寸，设计精准度较高，减少后续调整。

实验2、选取已经上市的规格为225/45R17轮胎进行验证，采用本发明的标准化轮胎设计方法进行轮胎的设计，其他半成品尺寸与原方案保持一致，然后进行轮胎试制，并将成型硫化后的轮胎切割出断面，在断面上测量关键的位置的尺寸，然后与目标尺寸进行比对，测量及比对结果如表2所示：

表二：

表二中标准为规格为225/45R17轮胎的各个部分的尺寸，上模和下模为采用本发明的标准化胎面设计方法设计出的轮胎各个部分对应的左右两侧，从表一中可得出，通过采用本发明的标准化胎面设计方法进行胎面的设计，设计出的轮胎基本符合标准化轮胎的尺寸，设计精准度较高，减少后续调整。

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)

1.一种标准化轮胎的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对轮胎进行虚拟建模，通过对胎面花纹和轮胎结构进行计算，从而确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部；

S2、计算出中间部的体积T1、连接部的体积T2、过渡部的体积T3、胎肩部的体积T4；

S3、计算出中间部的最大厚度H1、连接部的最大厚度H2、过渡部的最大厚度H3和胎肩部的最大厚度H4；

S4、确定轮胎的整体形状和体积，进行制造；

步骤S1中所述通过对胎面花纹和轮胎结构进行计算是通过胎面花纹计算出横向长度一L1、横向长度二L2，通过轮胎结构计算出横向长度三L3，步骤S1中所述确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部是将横向长度一L1、横向长度二L2和横向长度三L3在胎面上进行排布从而确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部；

步骤S1中所述通过胎面花纹计算出横向长度一L1、横向长度二L2，通过轮胎结构计算出横向长度三L3的具体方法为：测量出第一主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L10，第二主沟的中心到轮胎周向中心轴的距离L20；根据L10和L20计算出横向长度L1和横向长度L2，通过距胎面距离值最大的带束层和L20计算出横向长度L3；

步骤S1中所述确定轮胎的中间部、连接部、过渡部和胎肩部的具体方法为：以轮胎周向中心轴为起点向轮胎外侧A延伸的长度与L1的长度相等时，该区域为中间部，从中间部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L2的长度相等时，该区域为连接部，从连接部靠近轮胎外侧A的边界向轮胎外侧A延伸的长度与L3的长度相等时，该区域为过渡部，过渡部与同侧胎肩之间的区域为胎肩部；

所述根据L10计算出L1的公式具体如下：

L1＝L10/α₁

式中，α₁为胎面打压阶段L1部位宽度的收缩比例系数；

所述根据L20计算出L2的公式具体如下：

L2＝(L20-L10)/α₂

式中，α₂为胎面打压阶段L2部位宽度的收缩比例系数；

所述通过距胎面距离最大的带束层和L20计算出L3的公式具体如下：

L3＝[1/2(1B-25)-L20]/α₃

式中，1B为距胎面距离值最大的带束层的宽度，α₃为胎面打压阶段L3宽度的伸张比例系数；

步骤S3中所述H1的计算公式具体如下：

H1＝T1/(2*L1*δ)

式中，δ为胶料的收缩比例；

所述H2的计算公式具体如下：

H2＝2*T2/(L2*δ)-H1；

所述H3的计算公式具体如下：

H3＝2*T3/(L3*δ)-H2；

所述H4的计算公式具体如下：

式中，L5为肩部总长。

2.根据权利要求1所述的标准化轮胎的制造方法，其特征在于，步骤S1中所述虚拟建模是搭建轮胎结构并在胎面上绘制花纹结构。

3.根据权利要求1所述的标准化轮胎的制造方法，其特征在于，步骤S1中所述对轮胎进行虚拟建模的具体方法为：利用软件建模虚拟搭建成胎面和内衬层，在胎面和内衬层之间设置多个带束层；在形成的胎面上绘制设计花纹，从胎面周向中心轴到轮胎侧边依次开设有第一主沟和第二主沟。

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