CN110843426A - 一种高负荷全钢子午线轮胎 - Google Patents

一种高负荷全钢子午线轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高负荷全钢子午线轮胎，包括胎圈、内衬层和胎体，所述胎圈包括钢丝圈、三角胶和子口包布，所述胎体反包端点高度H1与轮胎断面水平轴高度H3之间具有H1/H3=0.48~0.54的关系，所述胎体反包端点高度H1与子口包布反包端点高度H2之间具有H1‑H2=10~20mm的关系，子口包布内端点高度H4与钢丝圈高度H5之间具有H4‑H5=0~20mm的关系，钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到胎体外轮廓的距离T1与胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2之间具有T2/T1=0.7~0.9的关系，本发明通过调整胎圈部位内轮廓和外轮廓尺寸、调整胎圈部位结构设计，从而减少轮胎故障。

Description

一种高负荷全钢子午线轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种高负荷全钢子午线轮胎。
背景技术
现有子午线轮胎在高负载、高气压的使用条件下，胎圈部位的应力、应变及应变能较大，在胎体反包端点、子口包布反包端点、尼龙包布反包端点位置的剪应变较大，在负荷作用下胎圈与轮辋接触部位应变能密度较大，轮胎早中期胎圈故障率胶高，主要故障现象为轮胎胎圈部胎体帘布反包端点发生裂纹和脱层，子口包布外端点发生裂纹和脱层，子口包布内端点发生裂纹和脱层，子口反包端点处尼龙包布与填充型胶脱层，子口反包端点处尼龙包布间脱层以及由上述问题导致的胎圈爆破等。
发明内容
本发明提供一种高负荷全钢子午线轮胎。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高负荷全钢子午线轮胎，包括胎圈1、内衬层2和胎体3，所述胎体贴合设置在胎圈与内衬层之间，胎体绕过胎圈底部截面呈U型，所述胎圈包括钢丝圈4、设置与钢丝圈上部的三角胶5，以及贴合胎体且绕过胎体底部的子口包布6，所述胎体反包端点高度H1与轮胎断面水平轴高度H3之间具有H1/H3=0.48~0.54的关系，所述胎体反包端点高度H1与子口包布反包端点高度H2之间具有H1-H2=10~20mm的关系，子口包布内端点高度H4与钢丝圈高度H5之间具有H4-H5=0~20mm的关系，钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到胎体外轮廓的距离T1与胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2之间具有T2/T1=0.7~0.9的关系，胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2与胎体反包端点至胎体外轮廓的距离T3之间具有T3/T2=0.5~0.6的关系，H1/2高度处与反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4与钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到外轮廓的距离T1之间具有T4/T1=0.75~0.95的关系，在H1/2高度处反包胎体交点至胎体外轮廓的距离T5与H1/2高度处反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4之间具有T5/T4=0.35~0.5的关系，所述水平轴处胎侧胶厚W为W=4~5m。
优选地，所述胎体侧边贴合有第二层胎体，第二层胎体设置在胎体位于胎肩部的侧边、胎体位于胎圈部的侧边或胎体位于胎肩部至胎圈部的侧边。
优选地，所述第二层胎体的材质为钢帘线，强度为800~3000N，厚度为2.0~2.4mm。
优选地，所述子口包布与胎体连接靠近胎侧的一侧之间设有型胶。
由以上技术方案可知，本发明通过改变胎圈部位和胎体轮廓的结构设计来调整充气和加载状态下胎体的张力，以及提升胎圈部位的刚性，从而减少反包端点区域的变形，降低该区域的应变能密度，来提高轮胎的耐久性能，去除尼龙包布，解决生产复杂度高，整体降低且均化胎圈部位各端点的剪应变，降低且均化负荷下胎圈与轮辋接触区域的应变能密度，从而减少轮胎故障；另外增加第二层胎体，胎圈部位各端点的剪应变和胎圈与轮辋接触区域的应变能密度相对于改变胎圈部位结构设计再次得到了下降和均衡，更加提高了轮胎的承载性能。
附图说明
图1为本发明实施例1轮胎结构设计；
图2为本发明实施例2轮胎结构设计；
图3为本发明实施例3轮胎结构设计；
图4为本发明实施例4轮胎结构设计；
图5为本发明实施例5轮胎结构设计；
图6为本发明实施例6轮胎结构设计
图7为本发明实施例7轮胎结构设计。
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。
实施例1：
如图1所示，一种高负荷全钢子午线轮胎，包括胎圈1、内衬层2和胎体3，胎体贴合设置在胎圈与内衬层之间，胎体绕过胎圈底部截面呈U型，胎圈包括钢丝圈4、设置与钢丝圈上部的三角胶5，以及贴合胎体且绕过胎体底部的子口包布6，胎体反包端点高度H1与轮胎断面水平轴高度H3之间具有H1/H3=0.48的关系，胎体反包端点高度H1与子口包布反包端点高度H2之间具有H1-H2=10mm的关系，子口包布内端点高度H4与钢丝圈高度H5之间具有H4=H5的关系，钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到胎体外轮廓的距离T1与胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2之间具有T2/T1=0.7的关系，胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2与胎体反包端点至胎体外轮廓的距离T3之间具有T3/T2=0.5的关系，H1/2高度处与反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4与钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到外轮廓的距离T1之间具有T4/T1=0.75的关系，在H1/2高度处反包胎体交点至胎体外轮廓的距离T5与H1/2高度处反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4之间具有T5/T4=0.35的关系，水平轴处胎侧胶厚W =4mm，子口包布与胎体连接靠近胎侧的一侧之间设有型胶8，减小子口包布与胎体反包端点之间的剪切变形。
实施例2：
如图2所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎肩部的内侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，一带端点投影到第二层胎体上的点与第二层胎体上端点之间的距离L1为22mm，第二层胎体下端点到水平轴的垂直距离L2与断面高H、轮胎断面水平轴高度H3之间的关系为L2/(H-H3)=0.1。
实施例3：
如图3所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎肩部的外侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，一带端点投影到第二层胎体上的点与第二层胎体上端点之间的距离L1为22mm，第二层胎体下端点到水平轴的垂直距离L2与断面高H、轮胎断面水平轴高度H3之间的关系为L2/(H-H3)=0.1。
实施例4：
如图4所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎圈部的内侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，第二层胎体下端点到钢丝圈上端的垂直距离M2为17mm，第二层胎体上端点到水平轴的垂直距离M1与轮胎断面水平轴高度H3之间的关系为M1/H3=0.2。
实施例5：
如图5所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎圈部的外侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，第二层胎体下端点到钢丝圈上端的垂直距离M2为17mm，第二层胎体上端点到水平轴的垂直距离M1与轮胎断面水平轴高度H3之间的关系为M1/H3=0.2。
实施例6：
如图6所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎肩部至胎圈部的内侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，一带端点投影到第二层胎体上的点与第二层胎体上端点之间的距离L1为22mm，第二层胎体下端点到钢丝圈上端的垂直距离M2为17mm。
实施例7：
如图7所示，在实施例1的基础上，在胎体位于胎肩部至胎圈部的外侧边贴合有第二层胎体7，第二层胎体的材质为钢帘线，强度为1000N，厚度为2mm，一带端点投影到第二层胎体上的点与第二层胎体上端点之间的距离L1为22mm，第二层胎体下端点到钢丝圈上端的垂直距离M2为17mm。
表一、现行技术（对比例1、2）与T2/T1、T3/T2、T4/T1、T5/T4、W、H1/H3不同设计参数对比：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表二、选取表一的案例对轮胎进行胎体与子口包布端点最大剪应变指标、胎体与子口包布端点最大应变能密度指标、胎体(或子口包布)在钢丝圈下方最低点处到胎体(或子口包布)反包端点处应变能密度指标进行实验分析：
A1代表胎体端点最大剪应变；A2代表子口包布端点最大剪应变；B1代表胎体端点最大应变能；B2代表子口包布端点最大应变能；C1代表胎在钢丝圈下方最低点处到胎体反包端点处应变能密度；C2代表子口布在钢丝圈下方最低点处到子口反包端点处应变能密度。
通过试验数据可以看出，实施例1-1~1-6相对于对比例1和对比例2，降低且均化了胎体与子口包布端点的剪应变、胎体与子口包布端点最大应变能密度指标，实施例1-1~1-6相对于对比例1和对比例2，降低且均化了胎体(或子口包布)在钢丝圈下方最低点处到胎体(或子口包布)反包端点处应变能密度的应变能密度，鉴于以上，轮胎在使用过程中，胎圈部位应力更加分散，生热更加均匀，延缓了轮胎失效模式的发生，增加了轮胎的使用寿命。
表三为增加第二层胎体，第二层胎体的参数对比：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表四、选取表三的案例对轮胎进行胎体与子口包布端点最大剪应变指标、胎体与子口包布端点最大应变能密度指标、胎体(或子口包布)在钢丝圈下方最低点处到胎体(或子口包布)反包端点处应变能密度指标实验，并将表三与表二中无第二层胎体的轮胎实验进行对比：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
通过试验数据可以看出，实施例2-7相对于对比例1-1至对比例1-6，降低且均化了两胎体与子口包布端点的剪应变、胎体与子口包布端点最大应变能密度指标，实施例2-7相对于对比例1-1至对比例1-6，降低且均化了胎体(或子口包布)在钢丝圈下方最低点处到胎体(或子口包布)反包端点处应变能密度的应变能密度，鉴于以上，轮胎在使用过程中，胎圈部位应力更加分散，生热更加均匀，延缓了轮胎失效模式的发生，增加了轮胎的使用寿命。
表五为现有轮胎（具有尼龙包布）和本实施例添加第二层胎体工艺复杂度对比：
从表五中得知采用第二层胎体设计方案相比于尼龙包布的现有设计方案降低了工艺复杂度。
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 (4)

1.一种高负荷全钢子午线轮胎，包括胎圈（1）、内衬层（2）和胎体（3），所述胎体贴合设置在胎圈与内衬层之间，胎体绕过胎圈底部截面呈U型，所述胎圈包括钢丝圈（4）、设置与钢丝圈上部的三角胶（5），以及贴合胎体且绕过胎体底部的子口包布（6），其特征在于：所述胎体反包端点高度H1与轮胎断面水平轴高度H3之间具有H1/H3=0.48~0.54的关系，所述胎体反包端点高度H1与子口包布反包端点高度H2之间具有H1-H2=10~20mm的关系，子口包布内端点高度H4与钢丝圈高度H5之间具有H4-H5=0~20mm的关系，钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到胎体外轮廓的距离T1与胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2之间具有T2/T1=0.7~0.9的关系，胎体反包端点处向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与胎体外轮廓交点的距离T2与胎体反包端点至胎体外轮廓的距离T3之间具有T3/T2=0.5~0.6的关系，H1/2高度处与反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4与钢丝圈最宽处胎体内轮廓端点处到外轮廓的距离T1之间具有T4/T1=0.75~0.95的关系，在H1/2高度处反包胎体交点至胎体外轮廓的距离T5与H1/2高度处反包胎体交点向胎体内轮廓作垂线的交点至垂线延长线与外轮廓交点的距离T4之间具有T5/T4=0.35~0.5的关系，所述水平轴处胎侧胶厚W为W=4~5mm。
2.根据权利要求1所述的高负荷全钢子午线轮胎，其特征在于：所述胎体侧边贴合有第二层胎体（7）。
3.根据权利要求2中所述的高负荷全钢子午线轮胎，其特征在于：所述第二层胎体的强度为800~3000N，厚度为2.0~2.4mm。
4.根据权利要求1所述的高负荷全钢子午线轮胎，其特征在于：所述子口包布与胎体连接靠近胎侧的一侧之间设有型胶（8）。
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