CN110605941B - 充气轮胎的胎唇加强装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充气轮胎的胎唇加强装置，更详细地，涉及如下的充气轮胎的胎唇加强装置，即，上述充气轮胎的胎唇加强装置的特征在于，包括：胎唇部，作为轮胎与轮圈相接触的部分，形成轮胎的圆周；胎体部，以将上述胎唇部从内侧包围至外侧的方式形成，并形成轮胎的整体骨架；以及胎唇加强材料部，以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成。

Description

充气轮胎的胎唇加强装置
技术领域
本发明涉及充气轮胎胎唇的加强装置，更详细地，涉及如下的胎唇加强装置，即，为了轻量化并提高动态特性，对于具有低宽高比的轮胎包围轮胎的胎唇部的整体外侧。
背景技术
最近，为了应对汽车的发达的行驶性能、提高车辆的外观等各种目的，汽车及汽车部件企业快速地适用超高性能轮胎(UHPT)。虽然各制造企业有可能有基准差，但通常，超高性能轮胎为针对高速行驶的具有16英寸以上的轮缘直径和55以下的低宽高比的轮胎。
这种55以下的低宽高比在高速行驶条件中呈现优秀的调整稳定性，制动能力突出，向车辆提供优良的安全性能。在时速240km/h以上的高速行驶条件下，为了提供稳定的驾驶性能，最近，多数汽车及汽车部件企业集中研发提高轮胎的动态特性的轮胎胎唇加强技术。
轮胎的胎唇意味着将轮胎固定于轮缘的部分，从上述胎唇挂置于轮胎的侧壁的胎唇填充物部分的刚性对轮胎的动态性能具有很大的影响。尤其，在针对高速行驶的超高性能轮胎中，轮胎的动态性能尤为重要，因此，轮胎的胎唇部更重要。
但是，在安装于汽车并长时间行驶的情况下，轮胎需承受行驶中产生的各种内压和载荷，产生胎唇的耐久性及性能降低等的问题。因此，为防止上述问题，为了提高轮胎胎唇的耐久性及动态特性，公开了用于加强胎唇的技术。
以往的韩国授权专利第10-1760876号(发明名称：胎唇部的耐久性得到提高的充气轮胎)公开了利用加强材料包围胎唇部来缓和可能从胎唇部产生的变形及应力集中，从而提高胎唇部的耐久性的技术。
并且，在韩国授权专利第10-1127637号(发明名称：具有胎唇部加强材料的重载荷用轮胎)公开了在胎唇部的内部面设置加强材料来在使用重载荷用轮胎的过程中防止在轮胎的胎体的端部产生的分离的技术。
以往的上述专利技术的胎唇加强为不包围胎唇部的整体外侧面的类型或仅包围一部分的类型，这可很好地用于具有高宽高比的轮胎，在以超高性能轮胎为主的低宽高比轮胎中无法使用或其使用效率很低。
因此，需要研发以符合低宽高比轮胎的方式加强胎唇并提高轮胎的动态特性和轻量化的新技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：韩国授权专利第10-1760876号
专利文献2：韩国授权专利第10-1127637号
发明内容
用于解决如上所述的问题的本发明的目的在于，提供如下的胎唇加强装置：为了提高轮胎的耐久性和动态性能并将通过以往的胎唇加强材料的胎唇加强方法扩大适用于具有低宽高比的轮胎，利用加强材料包围轮胎胎唇部的整体外侧面。
本发明所要实现的技术目的并不局限于以上所提及的技术目的，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过下述记载明确理解未提及的其他技术目的。
用于实现如上所述的目的的本发明提供一种充气轮胎的胎唇加强装置，上述充气轮胎的胎唇加强装置包括：胎唇部，作为轮胎与轮圈相接触的部分，形成轮胎的圆周；胎体部，以将上述胎唇部从内侧包围至外侧的方式形成，并形成轮胎的整体骨架；以及胎唇加强材料部，以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述胎唇部包括：胎唇钢丝，在上述胎唇部的中心由钢丝形成；以及胎唇填充物，以包围上述胎唇钢丝的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，还包括与上述胎唇部的侧面的一部分相接触的橡胶片部。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述胎唇加强材料部由纺织材质形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述胎唇加强材料部为包括第一外侧胎唇加强材料部和第一内侧胎唇加强材料部的第一胎唇加强材料部，上述第一外侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成，上述第一内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的整体内侧面的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述胎唇加强材料部为包括第二外侧胎唇加强材料部和第二内侧胎唇加强材料部的第二胎唇加强材料部，上述第二外侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成，上述第二内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的内侧面的一部分的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述橡胶片部位于上述胎唇加强材料部之间，上述橡胶片部为以包围上述胎唇部的外侧面或内侧面的一部分的方式构成的第一橡胶片部。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第一橡胶片部以比上述第一内侧胎唇加强材料部的末端更突出的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第一内侧胎唇加强材料部的上部末端以比上述第一外侧加强材料部的上部末端更突出的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第一橡胶片部以包围上述胎唇部的外侧面及内侧面的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述橡胶片部为以包围上述胎唇加强材料部未包围的上述胎唇部的内侧面的方式构成的第二橡胶片部。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第二橡胶片部以比上述第二外侧胎唇加强材料部的上部末端更突出的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第二外侧胎唇加强材料部的上部末端以比上述胎唇部的上部末端更突出的方式形成。
在本发明的实施例中，本发明的特征在于，上述第二内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的内侧面的方式形成。
如上所述的结构的本发明的效果如下，即，对于具有低宽高比的轮胎提供适当的胎唇加强装置，相比于现有技术，具有轮胎的轻量化及提高轮胎的动态性能。
并且，本发明的另一效果如下，即，胎唇加强材料适用纺织材质，对于增加胎唇的耐久性和管理方面有效，另一方面，在胎唇加强材料之间适用橡胶片来预先防止适用非均质材料引起的半成品剥离现象。
本发明的效果并不限定于如上所述的效果，包括可从本发明的详细说明或记载于发明要求保护范围的发明的构成推论的所有效果。
附图说明
图1为示出充气轮胎的常规结构的示意图。
图2的(a)部分为现有技术的未包围胎唇部的外侧面类型的胎唇加强装置的剖视图。
图2的(b)部分为现有技术的仅包围胎唇部的外侧面的一部分的类型(Half BeadPacking)的胎唇加强装置的剖视图。
图3为本发明一实施例的包围胎唇部的整体外侧面和内侧面的类型(Full BeadPacking)的胎唇加强装置的剖视图。
图4为本发明一实施例的包围胎唇部的整体外侧面并仅包围内侧面的一部分的类型(Mixed Bead Packing)的胎唇加强装置的剖视图。
图5的(a)部分为示出将现有技术的仅包围胎唇部的外侧面的一部分的类型(HBP)的胎唇加强适用于40mm胎唇填充物的轮胎的重量的表。
图5的(b)部分为将本发明一实施例的包围胎唇部的整体外侧面和内侧面的类型(FBP)的胎唇加强适用于20mm胎唇填充物的轮胎的重量的表。
图6的(a)部分为对将现有技术的仅包围胎唇部的外侧面的一部分的类型(HBP)的胎唇加强适用于40mm胎唇填充物的情况与将本发明一实施例的包围胎唇部的整体外侧面和内侧面的类型(FBP)的胎唇加强适用于20mm胎唇填充物的情况之间的轮胎转弯刚度(Cornering stiffness)进行比较的实验数据曲线图。
图6的(b)部分为对将现有技术的仅包围胎唇部的外侧面的一部分的类型(HBP)的胎唇加强适用于40mm胎唇填充物的情况与将本发明一实施例的包围胎唇部的整体外侧面和内侧面的类型(FBP)的胎唇加强适用于20mm胎唇填充物的情况之间的轮胎峰值抓地力(Peak grip)进行比较的实验数据曲线图。
符号说明
1：胎面 2：胎体
3：胎唇 100：胎唇部
110：胎唇钢丝 120：胎唇填充物
200：胎唇加强材料部 210：第一胎唇加强材料部
211：第一外侧胎唇加强材料部 212：第一内侧胎唇加强材料部
220：第二胎唇加强材料部 221：第二外侧胎唇加强材料部
222：第二内侧胎唇加强材料部 300：橡胶片部
310：第一橡胶片部 320：第二橡胶片部
400：胎体部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行说明。但是，本发明可由各种不同的实施方式实现，因此，并不限定于在此说明的实施例。并且，为了明确说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对类似的部分赋予了类似的附图标记。
在说明书全文中，当提出一个部分与另一个部分“相连接(联接、接触、结合)”时，不仅包括“直接连接”的情况，还包括两者之间隔着其他部件“间接连接”的情况。并且，当提出一个部分“包括”一种结构要素时，除非具有特别反对的记载，意味着还包括其他结构要素，而不是排除其他结构要素。
在本说明书中使用的术语仅用于说明特定实施例，并不限定本发明。除非在文脉上明确表示不同，则单数的表达包括复数的表达。在本说明书中，“包括”或“具有”等的术语用于指定记载于说明书中的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合，而不是事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
以下，参照附图对本发明进行详细说明。
参照附图对本发明的充气轮胎的加强装置进行更详细地说明。
图1示出常规充气轮胎的结构。充气轮胎包括：胎面1，与路面直接接触，由厚的橡胶层构成；胎体2，相当于轮胎的骨架，承受车辆的载荷；以及胎唇3，使轮胎安装于轮缘。
从轮胎的上述胎唇3挂置于作为轮胎的侧面的侧壁的部分的刚性对轮胎的动态性能具有直接且很大的影响。但是，轮胎需承受长时间行驶产生的各种载荷，因此，在上述胎唇3可产生耐久性降低及变形等，这种问题与轮胎的动态性能降低具有直接联系。
因此，需要如下的技术，即，通过加强上述胎唇3来提高轮胎的动态性能，防止应力集中于上述胎唇3来维持耐久性。
图2为与以往存在的胎唇加强装置有关的图，为与利用胎唇加强材料仅包围胎唇的外侧面的一部分的类型(Half Bead Packing)的胎唇加强装置有关的剖视图。
这种轮胎胎唇的加强利用胎唇加强材料包围轮胎胎唇，从凸缘部的大变形中保护上述胎唇部，使应力不集中，使得提高整体耐久性。并且，由于上述胎唇的加强，刚性得到提高，使车辆的变形最小化，提高车辆的调整性，使得实现车辆的稳定性。
但是，所图示的以往的上述胎唇加强材料及胎唇加强方法可很好地用于具有高宽高比的轮胎，相反，对于低宽高比的轮胎无法使用或有效性显著降低。
轮胎的宽高比意味着轮胎的截面高度除以截面宽度并乘以100的比率，还可称为级数。通常，若宽高比高，具有乘车感好的优点，当高速行驶或拐弯时，操纵稳定性、制动能力等的稳定感降低，因此，将宽高比低的轮胎分类为高性能的轮胎。
最近，汽车及汽车部件市场推出了具有高性能的各种车辆，可支持其性能的超高性能轮胎(UHPT)被快速普及。每个制造企业的基准不同，但是，通常，超高性能轮胎(UHPT)指满足16英寸的轮缘直径、55以下的宽高比及V级(240km/h)以上的速度等级的条件的轮胎。
超高性能轮胎(UHPT)的宽高比低且侧壁强，使得轮胎的推挤减少，因此，制动性能变好，驻波现象减少，使得可行驶的最大界限速度得到提高。并且，与对快速行驶优化的块性能一同以热量产生率也低的方式设计，当高速行驶时，也维持稳定的乘车感。
因此，与超高性能轮胎的性能相对应地，为了提高轮胎胎唇部的动态性能和耐久性，对于加强具有低宽高比的轮胎胎唇部的技术备受关注。
本发明为将以往存在的胎唇加强装置及胎唇加强方法适用于以超高性能轮胎(UHPT)为主的低宽高比轮胎的方式，提高轮胎的轻量化及轮胎动态性能的同时提供用于弥补现有技术所具有的各种缺点的轮胎的胎唇加强装置。
图3和图4为本发明一实施例的利用胎唇加强材料部200包围胎唇部100的整体外侧面的胎唇加强装置的剖视图。
上述胎唇部100为轮胎与轮圈相接触的部分，起到使上述轮胎与轮缘相连接的作用。上述胎唇部100沿着轮胎的圆周呈环形态，包括：胎唇钢丝110，在上述胎唇部100的中心由钢丝形成；以及胎唇填充物120，以包围上述胎唇钢丝110的方式形成。
以往的胎唇加强方法的胎唇加强材料主要由钢(Steel)材质、芳族聚酰胺(Aramid)材质或尼龙(Nylon)材质中的材质构成。与此不同地，根据本发明的一实施例，上述胎唇加强材料部200由纺织材质(Textile)形成。
在由纺织材质形成上述胎唇加强材料部200的情况下，相比于以往的加强材料，上述胎唇部100的本来胎唇加强的目的除提高耐久性之外，制造及管理相对容易。
考虑到本发明针对低宽高比轮胎，上述胎唇部100的高度在10mm以上且20mm以下时容易适用。但并不是将上述胎唇部100的高度限定于如上所述的内容，可根据需求适用于各种高度的胎唇部100。
并且，根据本发明的一实施例，在上述胎唇加强材料部200之间或上述胎唇加强材料部200与上述胎体部400之间可包括橡胶片部300。添加上述橡胶片部300对事先防止利用上述胎唇加强材料部200包围上述胎唇部100而产生的半成品的剥离现象具有效果。
图3为本发明一实施例的与利用第一胎唇加强材料部210包围上述胎唇部100的整体外侧面和整体内侧面的类型(Full Bead Packing)的胎唇加强装置有关的剖视图。上述第一胎唇加强材料部210包括：第一外侧胎唇加强材料部211，包围上述胎唇部100的外侧面；以及第一内侧胎唇加强材料部212，包围上述胎唇部100的内侧面。
根据本发明的一实施例，可在上述第一胎唇加强材料部210之间适用第一橡胶片部310。上述第一橡胶片部310位于上述第一胎唇加强材料部210之间，以包围上述胎唇填充物120的侧面的一部分的方式构成。
为了适当地适用本发明，图3所示的长度c1可根据模具轮廓(Mold profile)及规格选择性地适用，优选地，a1和d1长度为5mm，b1长度为7mm。
图4为本发明一实施例的与利用第二胎唇加强材料部220包围上述胎唇部100的整体外侧面和内侧面的一部分的类型(Mixed Bead Packing)的胎唇加强装置有关的剖视图。上述第二胎唇加强材料部220包括：第二外侧胎唇加强材料部221，包围上述胎唇部100的外侧面；以及第二内侧胎唇加强材料部222，包围上述胎唇部100的内侧面。
在借助上述类型来向第二胎唇加强材料部220未包围的上述胎唇部100的内侧面的一部分与上述胎体部400之间适用第二橡胶片部320，以使上述第二橡胶片部320包围未包围的上述胎唇部100的内侧面的方式构成。
为了适当地适用本发明的一实施例，图4所示的长度c2可根据模具轮廓及规格选择性地适用，长度a2和长度d2为5mm，b2长度为3mm。
但是，本发明的上述胎唇加强材料部200及上述橡胶片部300的适用位置或各长度等并不限定于如上所述的内容，为了适用本发明，可适当地变更。
通过以下图5及图6所附的表和曲线图对具体适用本发明的效果进行详细说明。
图5为示出将现有技术的仅包围胎唇部的一部分的类型(Half Bead Packing)的胎唇加强适用于40mm的胎唇填充物时的轮胎重量的表(a)和将本发明的包围整体上述胎唇部100的类型(Full Bead Packing)的胎唇加强适用于20mm的上述胎唇填充物120时的轮胎重量的表(b)。
如上述表(a)所示，通过以往的加强技术加强胎唇的轮胎的总重量为1.666kg，如上述表(b)所示，通过本发明加强胎唇的轮胎的总重量为1.413kg。
通过上述实验表(a)和表(b)的结果可知，相比于对低宽高比的轮胎，即，截面高度低的轮胎适用现有技术的胎唇加强(Half Bead Packing)的轮胎，适用本发明的胎唇加强(Full Bead Packing)的轮胎具有200g以上的轻量效果。
图6的曲线图(a)示出对将现有技术的包围胎唇部的一部分的类型(Half BeadPacking)的胎唇加强适用于正常负载(Normal load)的40mm胎唇填充物的情况与将本发明的包围整体上述胎唇部100的类型(Full Bead Packing)的胎唇加强适用于20mm上述胎唇填充物120的情况之间的转弯刚度(Cornering stiffness)进行比较的实验数据。
转弯刚度(Cornering stiffness)为根据轮胎的滑移角与侧向力的关系的0度滑移角中产生侧向力的微分值。在切换继续行驶中的轮胎的方向的情况下，成为所产生的力的大小的基准，为对汽车的操纵、稳定性具有影响的要素。通常，转弯刚度(Corneringstiffness)越高，轮胎具有优秀的动态性能。
图6的曲线图(b)示出对将现有技术的包围胎唇部的一部分的类型(Half BeadPacking)的胎唇加强适用于正常负载(Normal load)的40mm胎唇填充物的情况与将本发明的包围整体上述胎唇部100的类型(Full Bead Packing)的胎唇加强适用于20mm上述胎唇填充物120的情况之间的峰值抓地力(Peak grip)进行比较的实验数据。
以上述曲线图(a)为基准，各结构的影响也稍有不同，在借助本发明的胎唇加强的情况下，可确认转弯刚度(Cornering stiffness)大致提高5～15％以上。根据上述曲线图(b)的结果，在借助本发明的胎唇加强的情况下，可确认峰值抓地力也得到提高。
5％以上的转弯刚度(Cornering stiffness)的提高效果不借助通常轮胎的结构化合物的变更难以呈现，根据上述实验结果可知，相比于现有技术，在借助本发明的情况下对于提高轮胎的动态性能更有效。
通过以下所示的表1对适用本发明的正向特性的效果进行详细说明。
[表1]
Figure BDA0001889828450000091
从上述表1的结果可确认，在适用本发明的胎唇加强的情况下，相比于现有技术，由于Kd值的变化，轮胎的扭曲刚性(Distortional stiffness)提高51％左右，并且，由于Kv值的变化，垂直刚性(Vertical stiffness)降低22％左右。
因此，随着将本发明的胎唇加强适用于低高度的胎唇填充物，垂直方向静态刚性降低，使得整体上可期待作为轮胎吸收冲击的特性的包围(Enveloping)特性及车辆的稳定感(Comfort)等得到提高的效果。
由此，在借助本发明的情况下，可将现有技术公开的轮胎胎唇部的加强装置及胎唇加强方法放大适用于具有低宽高比的轮胎来实现轮胎的轻量化及静动态特性的提高，并且，弥补现有技术所具有的各种缺点。
根据本发明的一实施例，由纺织材质构成上述胎唇加强材料部200，除了耐久性能之外还可具有管理优点，可在上述胎唇部100的内侧或外侧加强之前适用上述橡胶片部300来事先防止适用非均质材料引起的剥离现象。
上述本发明的说明仅为例示，本发明所属技术领域的普通技术人员可不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下容易变形为其他具体形态。因此，以上所记述的实施例在所有方面仅为例示，而不是限定本发明。例如，以单一型说明的各结构要素可分散来实施，相同地，以分散型说明的结构要素也能够以结合的方式实施。
本发明的范围通过后述的发明要求保护范围示出，发明要求保护范围的含义及范围、从等同概念导出的所有变更或变形的形态均包括于本发明的范围。

Claims (6)

1.一种充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，包括：
胎唇部，作为轮胎与轮圈相接触的部分，形成轮胎的圆周；
胎体部，以将上述胎唇部从内侧包围至外侧的方式形成，并形成轮胎的整体骨架；
胎唇加强材料部，以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成；以及
橡胶片部，以与上述胎唇部的侧面的一部分相接触的方式布置，
上述胎唇加强材料部包括外侧胎唇加强材料部和内侧胎唇加强材料部，上述外侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的整体外侧面的方式形成，上述内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的内侧面的一部分或者整体内侧面的方式形成，
上述胎唇部包括在上述胎唇部的中心由钢丝形成的胎唇钢丝以及以包围上述胎唇钢丝的方式形成的胎唇填充物，上述橡胶片部以局部地接触于上述胎唇填充物的侧面的方式形成，
上述橡胶片部以比上述外侧胎唇加强材料部的上部末端更突出的方式形成。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，在上述内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的内侧面的整体内侧面的方式形成的情况下，
上述橡胶片部为位于上述胎唇加强材料部之间且以包围上述胎唇部的外侧面或内侧面的一部分的方式构成的第一橡胶片部。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，上述胎唇加强材料部由纺织材质形成。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，在上述内侧胎唇加强材料部以仅包围上述胎唇部的内侧面的一部分的方式形成的情况下，
上述橡胶片部为以包围上述胎唇加强材料部未包围的上述胎唇部的内侧面的方式构成的第二橡胶片部。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，上述外侧胎唇加强材料部的上部末端以比上述胎唇部的上部末端更突出的方式形成。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎的胎唇加强装置，其特征在于，上述内侧胎唇加强材料部以包围上述胎唇部的内侧面的方式形成。
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