CN113386506A - 一种轻型载重轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎领域，尤其是一种能够改善胎圈部位耐久性的轻型载重轮胎，胎体帘布层包括第一帘线和第二帘线，第二帘线位于第一帘线的外侧，且第一帘线的反包高度高于第二帘线的反包高度；所述反包结构内设置上三角胶和下三角胶；胎圈胶与上三角胶之间设置有增强胶，由轮胎外侧至内侧，胎圈胶、增强胶与上三角胶的100%模量依次逐步减小；增强胶上端点的高度低于上三角胶上端点高度，且间距至少为5mm；增强胶下端点高度高于胎圈芯，且间距至少为5mm；增强胶上端点高度高于第二帘线上端点高度，下端点高度低于第二帘线上端点高度，且增强胶上端点和下端点与第二帘线上端点的间距大于8mm。本专利削弱部件端点的应力集中情况，提高轮胎的胎圈耐久性能。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎领域，尤其是一种能够改善胎圈部位耐久性的轻型载重轮胎。
背景技术
轻型载重轮胎的使用工况介于乘用车轮胎和重载轮胎之间，即速度略低于乘用轮胎，高于重载轮胎；负荷低于重载轮胎，远高于乘用轮胎。因其使用条件为速度高且载荷大，轮胎在使用过程中的主要抱怨为胎圈处的损坏，具体在三角胶外侧，部件端点(间)的分层、脱开。根据其使用工况，对轮胎的结构形式和材料属性分别做了考量。已有的解决方案包括在三角胶外侧的相应部件处增加补强装置(金属或纤维)，或增加此处材料的厚度、模量等等。
例如中国发明专利(公开号：CN101544165B，公开日：20110105)公开了一种载重轮胎，包括：胎体帘布层，其具有一对帘布层反包部以及在帘布层反包部之间的帘布层主体部；胎圈三角胶，其设置在帘布层主体部与每个帘布层反包部之间；胎圈补强层；以及压紧橡胶，其位于胎圈补强层的轴向外侧。胎圈三角胶包括：高模量的内部部分和低模量的外部部分，其中内部部分与外部部分之间的分界面从帘布层主体部延伸到帘布层反包部。胎圈补强层的轴向内部部分的高度HPi大于胎体帘布层反包部的高度HN。三角胶内部部分的高度HEi大于胎圈补强层的轴向内部部分的高度HPi。沿着第二测量线X2测量的三角胶内部部分的厚度T2i是沿着轮胎轴向测量的胎圈芯最大宽度Wc的10％到25％。沿着第二测量线X2测量的三角胶外部部分的厚度T2o是沿着第一测量线X1测量的胎圈三角胶的整个橡胶厚度T1的70％到100％。
但上述轮胎的胎圈补强层的端点位置，容易在应变的作用下，导致材料疲劳损坏，降低轮胎耐久性。
发明内容
为了解决上述补强层端点位置不合理，影响轮胎耐久的问题，本发明的目的是提供一种轻型载重轮胎，通过在胎圈胶与上三角胶之间设置有增强胶，且将增强胶的上下端点合理的设置在胎圈部，将端点分散，减小应力集中现象，提高胎圈耐久性能。
为本发明的目的，采用以下技术方案予以实施：
一种轻型载重轮胎，包括位于轮胎顶部的胎面部，胎面部的下方设置带束层，胎面部的左端和右端设置向下延伸的胎侧部，胎侧部的下部内侧通过胎圈胶连接胎圈部；胎圈部内设置胎圈芯，胎圈芯用于将轮胎固定在轮辋上；在胎面部、胎侧部和胎圈部均设置胎体帘布层，胎体帘布层在胎圈部形成反包结构；胎体帘布层至少包括第一帘线和第二帘线，第二帘线位于第一帘线的外侧，且第一帘线的反包高度高于第二帘线的反包高度；所述反包结构内设置上三角胶和下三角胶；胎圈胶与上三角胶之间设置有增强胶，由轮胎外侧至内侧，胎圈胶、增强胶与上三角胶的100％模量依次逐步减小；增强胶上端点的高度低于上三角胶上端点高度，且间距至少为5mm；增强胶下端点高度高于胎圈芯，且间距至少为5mm；增强胶上端点高度高于第二帘线上端点高度，下端点高度低于第二帘线上端点高度，且增强胶上端点和下端点与第二帘线上端点的间距大于8mm。
作为优选，胎圈胶、增强胶和上三角胶的100％模量比值为4：3：2；其中，增强胶的100％模量为2.0MPa～6.0MPa。
作为优选，增强胶的拉断伸长率为400％～600％。
作为优选，增强胶厚度t7为胎圈胶厚度t6的0.25～0.4；其中，t7的厚度为0.5～1.5mm，t6的厚度为2.0～4.5mm。
作为优选，第一帘线的反包端点高度h31＝轮胎断面高度H*(0.35～0.45)，并且第一帘线的反包端点高于胎圈胶的上端点，且间距至少为5mm；第一帘线的反包端点高于上三角胶上端点，且间距至少为15mm。
作为优选，第二帘线的反包端点高度h32＝轮胎断面高度H*(0.11～0.25)，并且第二帘线的反包端点高于下三角的上端点，且间距至少为5mm。
作为优选，胎圈胶的上端点位于第一帘线反包端点与上三角胶上端之间，且胎圈胶的上端点与第一帘线反包端点间距以及胎圈胶的上端点与上三角胶上端的间距均大于5mm。
作为优选，上三角胶的最大厚度t51Max为下三角胶的最大厚度t52Max的0.65～0.8。
作为优选，下三角胶的高度h52为轮胎断面高度H的0.1～0.2；上三角胶的高度h1为下三角胶高度的1.5～2.5。
作为优选，上三角胶与下三角胶的模量比值为1：5；上三角胶的100％模量为1.0MPa～4MPa；下三角胶的100％模量为5.0MPa～20MPa。
综上所述，本发明的技术效果是：在胎圈胶与上三角胶之间设置有增强胶，由轮胎外侧至内侧，胎圈胶、增强胶与上三角胶的100％模量依次逐步减小，对应相应区域的压缩应变由外至内逐渐减小的变化，可以减小部件之间的层间剪切作用力，削弱部件端点的应力集中情况，进而提高轮胎的胎圈耐久性能。分散的部件端点可以有效减小应力集中现象，提高胎圈耐久性能。同时通过优化上下三角胶的材料属性与尺寸，保持轮胎的垂向刚性(舒适性)。
附图说明
图1为本发明的轮胎沿着径向的剖视图。
图2为轮胎断面的高度。
图3和图4为轮胎胎圈部分的结构示意图。
具体实施方式
如图1到图4所示，轮胎包括胎面部1，一对胎侧部4，一对胎圈部，带束层2，胎体帘布层，胎圈三角胶。
胎面部1位于轮胎顶部，沿轮胎周向环绕整个轮胎。至少两层带束层2置于胎面部1下方，且交叉铺设，与胎面中心线的角度为20～50度。带束层2采用钢丝带。胎侧部4与胎圈部之间通过胎圈胶6连接。在每个胎圈部中具有胎圈芯8，胎圈芯8用于将轮胎固定于轮辋上。胎圈芯8采用钢丝圈。胎体帘布层经过所述胎面部1和所述胎侧部4在所述胎圈部之间延伸，并在每个所述胎圈部中从所述轮胎的内侧到所述轮胎的外侧绕所述胎圈芯8反包，从而形成一对帘布层反包部以及在所述帘布层反包部之间的帘布层主体部。胎体帘布层至少包括第一帘线31和第二帘线32，第二帘线32位于第一帘线31的外侧，且第一帘线31的反包高度高于第二帘线32的反包高度。第一帘线31和第二帘线32为高分子聚酯帘线。胎圈三角胶设置在每个所述胎圈部中的所述帘布层主体部与所述帘布层反包部之间并从所述胎圈芯径向向外延伸。胎圈三角胶包括上三角胶51和下三角胶52。胎圈胶6与上三角胶51之间设置有增强胶7。
由轮胎外侧至内侧，胎圈胶6、增强胶7与上三角胶51的100％模量依次逐步减小，胎圈胶6、增强胶7和上三角胶51的100％模量比值为4：3：2；其中，增强胶7的100％模量为2.0MPa～6.0MPa。上述结构使对应此区域由外至内的变形由压缩转变为拉伸，可以减小部件之间的层间剪切作用力，削弱部件端点的应力集中情况，提高胎圈耐久性能。
增强胶7的拉断伸长率为400％～600％，可以有效抵御第二帘线32端点处的损坏。超出此范围的拉断伸长率不利于第二帘线32端点处的保护。增强胶7厚度t7为胎圈胶6厚度t6的0.25～0.4；其中，t7的厚度为0.5～1.5mm，t6的厚度为2.0～4.5mm。增强胶7上端点的高度低于上三角胶51上端点高度，且间距至少为5mm；增强胶7下端点高度高于胎圈芯8，且间距至少为5mm；增强胶7上端点高度高于第二帘线32上端点高度，下端点高度低于第二帘线32上端点高度，且增强胶7上端点和下端点与第二帘线32上端点的间距大于8mm。提高部件端点抵抗剪切变形的能力。
上三角胶51的最大厚度t51Max为下三角胶52的最大厚度t52Max的0.65～0.8；上三角胶51与下三角胶52的模量比值为1：5。上三角胶51的100％模量为1.0MPa～4MPa；下三角胶52的100％模量为5.0MPa～20MPa。这样的材料属性并结合尺寸设置，较好地实现了由胎圈向胎侧的刚性过渡的，提高了胎圈耐久性的同时保持了轮胎的径向刚性。
第一帘线31的反包端点高度h31＝轮胎断面高度H*(0.35～0.45)，并且第一帘线31的反包端点高于胎圈胶6的上端点，且间距至少为5mm；第一帘线31的反包端点高于上三角胶51上端点，且间距至少为15mm。分散的部件端点可以有效减小应力集中现象，提高胎圈耐久性能。第二帘线32的反包端点高度h32＝轮胎断面高度H*(0.11～0.25)，并且第二帘线32的反包端点高于下三角52的上端点，且间距至少为5mm。
胎圈胶6的上端点位于第一帘线31反包端点与上三角胶51上端之间，且胎圈胶6的上端点与第一帘线31反包端点间距以及胎圈胶6的上端点与上三角胶51上端的间距均大于5mm。
下三角胶52的高度h52为轮胎断面高度H的0.1～0.2；过高的下三角胶不利于轮胎的径向刚性保持，造成舒适性的降低；同时，因其模量高，也会造成耐久过程中的应变区域上移，不利于胎圈耐久性能的提高；上三角胶51的高度h51为下三角胶52高度的1.5～2.5。过低的上三角胶51会降低耐久过程中的应变区域，造成第二帘线32端点的应力过于集中，不利胎圈耐久性能提高。
验证实例
轮胎规格为225/75R15LT 8P.R，增强胶、三角胶、胎体帘等部件的尺寸、位置、和材料属性如表1定义。
胎圈耐久性能的测试方法：将不同方案的轮胎分别装配于GB-T 2977规定的轮辋，充气压力设定与GB规定一致，轮胎载荷为GB规定最大载荷的200％，测试速度为60km/h。考察轮胎的损坏时的运行时间(小时)，运行时间越长代表其胎圈耐久性能越好。
径向刚性的测试方法：以轮胎最大负荷与其对应的负荷下半径比值的倒数mm/kg为表征，数值越高代表轮胎负荷下半径越大，径向刚性越高。以参考轮胎方案的径向刚性为100，各个方案轮胎的径向刚性与参考轮胎径向刚性的比值，做相对比较。
结果见表1：
从表1可知，方案1～18的轮胎与基准轮胎相比不同程度地提高了胎圈耐久性。同时，径向刚性与基准轮胎的差异在5％以内，保持了轮胎的舒适性。
Claims (10)
1.一种轻型载重轮胎，其特征在于，包括位于轮胎顶部的胎面部（1），胎面部（1）的下方设置带束层（2），胎面部（1）的左端和右端设置向下延伸的胎侧部（4），胎侧部（4）的下部内侧通过胎圈胶（6）连接胎圈部；胎圈部内设置胎圈芯（8），胎圈芯（8）用于将轮胎固定在轮辋上；在胎面部（1）、胎侧部（4）和胎圈部均设置胎体帘布层，胎体帘布层在胎圈部形成反包结构；胎体帘布层至少包括第一帘线（31）和第二帘线（32），第二帘线（32）位于第一帘线（31）的外侧，且第一帘线（31）的反包高度高于第二帘线（32）的反包高度；所述反包结构内设置上三角胶（51）和下三角胶（52）；胎圈胶（6）与上三角胶（51）之间设置有增强胶（7），由轮胎外侧至内侧，胎圈胶（6）、增强胶（7）与上三角胶（51）的100%模量依次逐步减小；增强胶（7）上端点的高度低于上三角胶（51）上端点高度，且间距至少为5mm；增强胶（7）下端点高度高于胎圈芯（8），且间距至少为5mm；增强胶（7）上端点高度高于第二帘线（32）上端点高度，下端点高度低于第二帘线（32）上端点高度，且增强胶（7）上端点和下端点与第二帘线（32）上端点的间距大于8mm。
2.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，胎圈胶（6）、增强胶（7）和上三角胶（51）的100%模量比值为4：3：2；其中，增强胶（7）的100%模量为2 .0MPa ~6.0 MPa。
3.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，增强胶（7）的拉断伸长率为400%~600%。
4.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，增强胶（7）厚度t7为胎圈胶（6）厚度t6的0.25~0.4；其中，t7的厚度为0.5~1.5mm， t6的厚度为2.0~4.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，第一帘线（31）的反包端点高度h31=轮胎断面高度H*(0.35~0.45)，并且第一帘线（31）的反包端点高于胎圈胶（6）的上端点，且间距至少为5mm；第一帘线（31）的反包端点高于上三角胶（51）上端点，且间距至少为15mm。
6.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，第二帘线（32）的反包端点高度h32=轮胎断面高度H*(0.11~0.25)，并且第二帘线（32）的反包端点高于下三角（52）的上端点，且间距至少为5mm。
7.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，胎圈胶（6）的上端点位于第一帘线（31）反包端点与上三角胶（51）上端之间，且胎圈胶（6）的上端点与第一帘线（31）反包端点间距以及胎圈胶（6）的上端点与上三角胶（51）上端的间距均大于5mm。
8.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，上三角胶（51）的最大厚度t51Max为下三角胶（52）的最大厚度t52Max的0.65~0.8。
9.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，下三角胶（52）的高度h52为轮胎断面高度H的0.1~0.2；上三角胶（51）的高度h51为下三角胶（52）高度的1.5~2.5。
10.根据权利要求1所述的一种轻型载重轮胎，其特征在于，上三角胶（51）与下三角胶（52）的模量比值为1：5；上三角胶（51）的100%模量为1.0MPa~4 MPa；下三角胶（52）的100%模量为5.0MPa~20 MPa。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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