CN111016545B - 一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，包括胎体、包覆在胎体径向最外周的胎面，所述胎面上包括胎冠和胎肩，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩的起始处的胎冠轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，第一段冠弧的外径R1与所述第二段冠弧的外径R2具有1.2≤R1/R2≤1.6的关系，第一段冠弧的弧长L1与第一段冠弧的弧长L2之间具有0.8≤L1/L2≤1.8的关系，所述胎肩在轮胎子午线截面上的落差h与胎面宽度TDW之间具有0.02≤h/TDW≤0.035的关系。该抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎增加胎面与路面的有效接触面积，提高胎面的横向刚度；使得胎面受横向力时不容易发生横向滑移，减少横向磨损。

Description

一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎。
背景技术
轮胎的磨耗因胎面的磨损而产生，胎面的磨损通常是轮胎在周向和横向作用力下，胎面与路面互相摩擦使胎面胶表层受到机械应力，发生橡胶分子链与交联键断裂破坏，迫使橡胶脱离胎面。轮胎在滚动过程中会因车辆的非直线行驶(如转弯，避让、路面不平等)受到动态变化的横向作用力，使胎面与路面之间产生横向滑移，进而导致横向磨损。
提升轮胎的磨耗寿命，一般是通过增加磨耗体积(增加沟深、行驶面加宽)来提升轮胎的磨耗，这样带来的负面影响有：1、轮胎重量增加，轮胎成本提升并且额外占用配货量，使用经济性降低；2、沟深或行驶面宽的增加，轮胎的滚动阻力会变大，燃油经济性下降；3、因磨耗体积的增加散热性降低，轮胎耐久力水平降低导致轮胎故障率上升，进而导致轮胎的综合使用寿命降低。
发明内容
本发明提供一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，包括胎体、包覆在胎体径向最外周的胎面、设置在胎体与胎面之间的带束层)和胎圈，所述胎面上包括胎冠和胎肩，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩部的起始处的胎冠部轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，第一段冠弧的外径R1与所述第二段冠弧的外径R2具有1.2≤R1/R2≤1.6的关系，第一段冠弧的弧长L1与第一段冠弧的弧长L2之间具有0.8≤L1/L2≤1.8的关系，所述胎肩在轮胎子午线截面上的落差h与胎面宽度TDW之间具有0.02≤h/TDW≤0.035的关系。
进一步地，所述带束层的宽度W2B与轮胎断面水平轴最宽位置点的总宽度SW之间具有0.65≤W2B/SW≤0.75的关系。
进一步地，所述轮胎断面高度SH与轮胎断面水平轴最宽位置点到胎圈底部的垂直距离SH1具有0.45≤SH1/SH≤0.55的关系。
进一步地，所述三角胶上端点到胎圈底部的垂直距离HSBF与轮胎断面高度SH之间具有0.35≤HSBF上/SH≤0.45的关系。
进一步地，所述胎面刚度KT与胎侧刚度KS，具有5≤KT/KS≤7的关系。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎通过对第一段冠弧和第二段冠弧的半径和弧长以及胎肩在轮胎子午线截面上的落差(冠弧高)进行改进，在上述范围内，能够增加胎面与路面的有效接触面积，提高胎面的横向刚度；使得胎面受横向力时不容易发生横向滑移，减少横向磨损，同时接地的良好状态使得胎面中心受应力减少，行驶过程中不易出现异常磨损；另外在该范围内的冠弧高使轮胎在滚动过程中肩部的变形量减少，轮胎的肩部耐久性能上升，轮胎不容易产生早期故障，延长轮胎的磨损寿命。
附图说明
图1为本发明轮胎子午线方向的剖视图；
图2为本发明横向刚度分解示意图；
图3为本发明“8”字快速横向磨损试验结构图。
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1-2所示，一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，包括胎体1、包覆在胎体径向最外周的胎面2、设置在胎体与胎面之间的带束层3和胎圈4，所述胎圈包括钢丝圈401、设置与钢丝圈上部的三角胶402，所述胎面上包括胎冠和胎肩，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩的起始处的胎冠轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧；
第一段冠弧的外径R1与所述第二段冠弧的外径R2具有1.2≤R1/R2≤1.6的关系，优选R1/R2＝1.4，第一段冠弧的弧长L1与第一段冠弧的弧长L2之间具有0.8≤L1/L2≤1.8的关系，优选L1/L2＝1.2，所述胎肩在轮胎子午线截面上的落差h与胎面宽度TDW之间具有0.02≤h/TDW≤0.035的关系，优选h/TDW＝0.03，在该设计下能够增加胎面与路面的有效接触面积，提高胎面的横向刚度；使得胎面受横向力时不容易发生横向滑移，减少横向磨损，同时接地的良好状态使得胎面中心受应力减少，行驶过程中不易出现异常磨损；另外在该范围内的冠弧高使轮胎在滚动过程中肩部的变形量减少，轮胎的肩部耐久性能上升，轮胎不容易产生早期故障，延长轮胎的磨损寿命。
带束层的宽度W2B与轮胎断面水平轴最宽位置点的总宽度SW之间具有0.65≤W2B/SW≤0.75的关系，优选W2B/SW＝0.67，轮胎断面高度SH与轮胎断面水平轴最宽位置点到胎圈底部的垂直距离SH1具有0.45≤SH1/SH≤0.55的关系，优选SH1/SH＝0.5，三角胶上端点到胎圈底部的垂直距离HSBF与轮胎断面高度SH之间具有0.35≤HSBF/SH≤0.45的关系，优选HSBF/SH＝0.4，在该设计下轮胎胎侧受到带束层横向的约束作用会变小，进而使胎侧的横向刚度变小，当轮胎受到横向作用力时，胎侧的缓冲作用增大，导致胎面与路面的横向滑移变小，横向磨损变慢；另外肩部及胎侧胶料体积的减少，使轮胎的散热性能变好，利于轮胎的滚阻和耐久性能。
轮胎具有一定的横向刚度，将轮胎的横向刚度分解，带束层上表面以上部分所具有的横向刚度为胎面刚度KT，胎体中心以下部分所具有的横向刚度为胎侧刚度KS，通过控制胎面第一段冠弧、第二段冠弧的半径和弧长，胎肩在轮胎子午线截面上的落差从而控制胎面刚度，通过控制带束层的宽度、轮胎断面水平轴最宽位置点的总宽度、轮胎断面高度、轮胎断面水平轴最宽位置点到胎圈底部的垂直距离以及三角胶上端点到胎圈底部的垂直距离从而控制胎侧刚度，使得胎面刚度KT与胎侧刚度KS，具有5≤KT/KS≤7的关系，优选KT/KS＝6，在该范围内，轮胎受到横向作用力时，胎面横向刚度大变形小，胎面与路面的横向滑移变小，进而横向磨损变小；同时胎侧刚度的变小，使胎侧的缓冲作用变强，轮胎所受的横向作用力不容易传递到胎面上，使胎面与路面的滑移变小，横向磨损变小。若大于上述范围时，胎侧刚度过小，胎侧变形过大，影响轮胎的承载与操控性能。
本发明通过轮胎有限元仿真分析和模拟转弯的“8”字快速横向磨损试验法，对比采用原设计和改善后设计的胎面胎侧刚度比值Kr/Ks，并使用优化后的设计制造轮胎，以此来验证优化后设计的轮胎实际抗横向磨损技术.
下表，使用实施例的轮胎抗横向磨损试验更详细的说明本发明技术效果：
Figure BDA0002349350550000041
1、轮胎有限元仿真分析，对比例、实施例1、实施例2、实施例3的初始胎面胎侧刚度比Kr/Ks分别为4.7、5.1、5.9、6.9；
2、模拟转弯的“8”字横向快速磨损试验：
2.1测试条件
轮胎规格：12R22.5
负载：3000kg
气压：1100Kpa
速度V：20km/h
双纽线半径Rmin＝8m
绕行圈数n：1000圈
2.2试验方法
2.2.1测量新胎的沟深并记录；
2.2.2在试验场地上，画出色迹可寻的伯努利双纽线路径(极坐标方程式：
Figure BDA0002349350550000051
)，轨迹任意点的曲率半径
Figure BDA0002349350550000052
最小半径Rmin＝d/3；
2.2.3使车辆以恒定的速度V，沿着所画轨迹行驶，绕完一个完整双纽线的轨迹为一圈(如图3所示)；
2.2.4车辆绕行N圈后，采集轮胎的沟深数据并记录；
2.2.5新胎沟深与绕行后轮胎沟深的差值为轮胎的磨损量；
2.2.6负载、气压、速度V、双纽线半径Rmin、绕行圈数N根据测试需求选定。
2.3测试场地要求
干燥、平坦、清洁的沥青铺装路面，任意方向的坡度不大于2％。
2.4测试结果：
通过试验得出对比例、实施例1、实施例2、实施例3磨耗量分别为2.5mm，2.3mm，1.9mm、1.6mm，最优方案耐磨度提升36％，即在本发明新的设计方式的三个实施例测试结果磨损量均比对比例的磨损量低。
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)

1.一种抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，包括胎体（1）、包覆在胎体径向最外周的胎面（2）、设置在胎体与胎面之间的带束层（3）和胎圈（4），所述胎圈包括钢丝圈（401 ）、设置于钢丝圈上部的三角胶（402 ），所述胎面上包括胎冠和胎肩，其特征在于，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩的起始处的胎冠轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，第一段冠弧的外径R1与所述第二段冠弧的外径R2具有1.2≤R1/R2≤1.6的关系，第一段冠弧的弧长L1与第一段冠弧的弧长L2之间具有0.8≤L1/L2≤1.8的关系，所述胎肩在轮胎子午线截面上的落差h与胎面宽度TDW之间具有0.02≤h/TDW≤0.035的关系。
2.根据权利要求1所述的抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，其特征在于，所述带束层的宽度W2B与轮胎断面水平轴最宽位置点的总宽度SW之间具有0.65≤W2B/SW≤0.75的关系。
3.根据权利要求1所述的抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，其特征在于，所述轮胎断面高度SH与轮胎断面水平轴最宽位置点到胎圈底部的垂直距离SH1具有0.45≤SH1/SH≤0.55的关系。
4.根据权利要求1所述的抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，其特征在于，所述三角胶上端点到胎圈底部的垂直距离HSBF与轮胎断面高度SH之间具有0.35≤HSBF/SH≤0.45的关系。
5.根据权利要求1所述的抵抗轮胎横向滑移磨损的子午线轮胎，其特征在于，所述胎面刚度KT与胎侧刚度KS，具有5≤KT/KS≤7的关系。
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