CN113635586A - 一种缺气保用轮胎设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缺气保用轮胎设计方法，方法包括：在胎体鼓处于平整状态且鼓头呈膨胀状态时，将内衬层贴合于平整的鼓头上；将支撑体平面的一侧贴合于平整的内衬层上，然后鼓头进行收缩，收缩完毕后将扎有气孔的胎体层贴合至胎体鼓上，即内衬层及支撑体之上，由此将气体积存由不易排出的内衬层与支撑体间隙转移到可以顺利排出的支撑体与胎体层间隙，从源头杜绝气泡的产生，减小离层风险，在此工艺基础上，在选定的鼓头宽度厚度范围内设计支撑体口型，通过与三角胶配合，保证侧壁的支撑作用，保证缺气保用轮胎的零气压行驶性能；极大地减弱了支撑体口型对鼓头设计的限制，使得成型现场不用频繁更换鼓头工装，避免时间及人力浪费。

Description

一种缺气保用轮胎设计方法

技术领域

本发明涉及轮胎制备技术领域，尤其涉及一种缺气保用轮胎设计方法。

背景技术

轮胎对汽车的安全性至关重要，一旦爆胎或被扎会迅速漏气，很容易导致交通事故，而缺气保用轮胎拥有非常有韧性和支撑性的胎壁，在轮胎发生爆胎或突然泄气的情况下，仍可以保证轮毂和轮胎结合在一起并给予车辆一定的支撑，保障车辆行驶安全。

由于支撑体的引入，缺气保用轮胎不同于普通轮胎，需要特别设计，其成型过程也较为复杂，需要特殊的成型鼓结构及成型工艺；公知的缺气保用专用一次法成型机，其胎体鼓有相对独立可更换的鼓头设计，可以使得一段成型工序中，内衬贴合完成以后在支撑体贴合处的鼓头向内收缩出支撑体形状的凹槽，以保证支撑体贴合后胎体鼓面平整，保证后续胎体贴合质量及自动扣圈程序的执行。但是这种鼓头只能在膨胀和收缩成一定形状之间切换，可收缩的形状固定，即鼓头可收缩的形状截面是由预先设计好的支撑体口型决定的，且一旦定制以后无法更改。

目前缺气保用的结构设计方法没有从成型工艺考虑的比较系统的、明确的设计方法，往往断面高的轮胎规格设计有较宽的支撑体，同样宽度的支撑体厚度也不尽相同，所以同一宽度条件下往往有多个支撑体口型，若使用的鼓头收缩后的形状与支撑胶口型不匹配会造成内衬层与支撑体复合处存有气泡1或支撑体溢出2影响胎体贴合及扣圈等问题，如图3、图4所示，所以这就造成了不同的寸别、不同的支撑胶口型设计需要定制不同的成型鼓头，生产过程中更换轮胎规格若支撑体口型不一致则需要更换鼓头。

目前缺气保用的结构设计方法不系统，较少从现场成型工艺考虑，为了满足其零气压80Km/h行驶60min的性能要求，支撑体口型相对较多，若每个口型都配备相应寸别的鼓头，那么鼓头数量＝口型数量*寸别数，就需要定制相当数量的鼓头，而定制鼓头的价格很高，购入和维护保养费用昂贵，这就造成开发成本飙升。

每次成型规格的更换几乎都会伴随着鼓头规格的调整，更换工装将造成较大的时间和人力资源的浪费，严重影响生产效率，频繁更换鼓头工装也不利于设备及工装的维护保养及产品的质量稳定性。

对于支撑体设计较宽的支撑体口型在使用时需配合相应较宽的成型鼓头，对成型鼓所能达到的最小横向位置限制较大，位置参数设置太小鼓内横向有发生碰撞的风险，设置过大则造成成型压合调试困难；另外，若支撑体口型设计不合理被弃用，那么相应的鼓头也将闲置，造成浪费。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种缺气保用轮胎设计方法，以取消支撑体宽度、厚度对鼓头设计的限制，使得成型现场不用频繁更换鼓头工装，以解决当前技术中存在的因频繁更换鼓头工装导致的资源浪费的技术问题。

本发明提出一种缺气保用轮胎设计方法，包括：

内衬层贴合步骤：在胎体鼓处于平整状态且鼓头呈膨胀状态时，将内衬层贴合于平整的所述鼓头上；

支撑体贴合步骤：将支撑体平面的一侧贴合于平整的所述内衬层上；

胎体层贴合步骤：所述鼓头进行收缩，收缩完毕后将扎有气孔的胎体层贴合至所述胎体鼓上；

扣圈步骤：扣圈过程中，通过胎圈中的三角胶与所述支撑体配合进行支撑。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，还包括：

鼓头设计步骤：根据同寸别条件下轮胎断面高h的跨度设计宽度不同的鼓头，当所述轮胎断面高h≥30mm时设计两款宽度不同的鼓头，否则设计一款鼓头。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，鼓头的总宽度L’与所述轮胎断面高h的限定关系为：0.7≤L’/h≤1；支撑体总宽L与轮胎断面高h的限定关系为：0.7≤L/h≤0.85；三角胶总高度L₀与轮胎断面高h的限定关系为：0.25＜L₀/h＜0.55。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，所述鼓头的总宽度L’≥使用所述鼓头的支撑体的最大宽度L_max；鼓头的深度H’≥所有使用所述鼓头的支撑体的最大厚度H_max；鼓头的平面宽度L₂’≥所有使用所述鼓头的支撑体的最大平面宽度L_2max。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，鼓头的第一斜面宽度L₁’、鼓头的平面宽度L₂’与鼓头的第二斜面宽度L₃’之间满足以下关系：0.7≤L₁’/L₂’≤1.0，0.7≤L₃’/L₂’≤1.0。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，支撑体总宽L的估算公式为：L≈1/2(平直宽度-第一层带束宽度)-a+b，a为支撑体垫入第一层带束下的宽度，取值范围为：10～40mm；b为支撑体下端点距离钢丝圈上端点水平线的距离,取值范围为：0～30mm。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，支撑体厚度H的取值范围为8～15mm。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，支撑体第一斜面宽度L₁、支撑体平面宽度L₂、支撑体第二斜面宽度L₃之间具有以下关系：1.0≤L₁/L₂≤1.5，1.0≤L₃/L₂≤1.5。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，三角胶第一高度L₀₁、三角胶第二高度L₀₂与所述支撑体下端点距离钢丝圈上端点水平线的距离b之间具有以下关系：(b-5)＜L₀₁+L₀₂＜(b+5)。

上述缺气保用轮胎设计方法，其中，三角胶第一厚度H1、三角胶第二厚度H2、三角胶第三厚度H3与所述支撑体厚度H具有以下关系：H-5＜H₁＜H，0.7H₁＜H₃≤H₂≤H₁。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、调整成型步序，配合调整支撑体与内衬层的复合面，使支撑体平面与内衬层复合，将气体积存由不易排出的内衬与支撑胶间隙转移到可以顺利排出的支撑体与胎体层间隙，取消了支撑体厚度对鼓头设计的限制，从源头杜绝气泡的产生，减小离层风险，保证缺气保用轮胎的零气压行驶性能；

2、通过灵活调整支撑体与三角胶的比例，将同寸别所有系列的缺气保用轮胎的支撑体宽度控制在两个固定宽度以内，配合对鼓头形状加以设计，最大程度减少现场更换鼓头工装的频次，减小生产难度、提高生产效率的同时提升产品质量；

以上两点结合使得成型现场不用频繁更换鼓头工装，避免时间及人力浪费，提高生产效率，有利于设备的维护保养，且更能保证产品稳定性。

附图说明

图1为缺气保用轮胎的传统成型步序；

图2为本发明提供的调整后的缺气保用轮胎的成型步序；

图3为鼓头与支撑胶口型不匹配造成内衬层积存气泡示意图；

图4为鼓头与支撑胶口型不匹配造成支撑胶贴合后溢出示意图；

图5为使用传统成型步序鼓头收缩示意图；

图6为本发明提供的支撑体贴合步骤示意图；

图7为本发明提供的鼓头收缩步骤示意图；

图8为本发明提供的鼓头设计示意图；

图9为本发明提供的支撑体设计示意图；

图10为本发明提供的三角胶设计示意图；

图11为本发明提供的缺气保用轮胎材料分布图；

图12为本发明提供的19寸鼓头B设计示例图；

图13为本发明提供的支撑体口型B120设计示例图；

图14为本发明提供的三角胶口型A45设计示例图；

图15为使用传统设计方法设计的缺气保用轮胎的材料分布图；

图16为本发明提供的缺气保用轮胎设计方法一实施例材料分布图。

其中，附图标记为：

1、气泡；2、支撑体溢出；3、支撑体；4、胎体层；5、三角胶；6、内衬层；7、鼓头。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本发明提供了一种简化工艺操控稳定的缺气保用轮胎设计方法，通过一种新型的支撑体与三角胶口型组合的灵活设计，配合生产工艺的调整及工装的设计，可以降低缺气保用轮胎的生产复杂度，降低开发成本，提高生产效率和均匀性等产品质量稳定性指标。

如图1、图2所示，本发明首先调整了成型步序，传统步序如图1所示，鼓头收缩后进行支撑体3贴合，然后贴合胎体层4，然后扣圈，以保证支撑体3贴合后胎体鼓面平整，但即便支撑体口型与鼓头形状匹配，因为支撑体3为纯胶部件，形状不可避免地有一定的波动，结合处就会产生气泡1，且形成后被封存在两纯胶部件之间不易排出，如图5所示。

调整后的步序如图2所示，将鼓头收缩步骤和支撑体贴合步骤进行互换，将支撑体3与内衬复合面进行调换，如图6所示，在鼓头7收缩前，支撑体3底部平面的一侧贴合在尚平整的胎体鼓上，由于内衬层6平整，支撑体3底部平整，底部不易产生气体存积，贴合后再进行鼓头收缩步骤，鼓头7进行收缩，收缩完毕后将扎有气孔的胎体层4贴合至整体平整、鼓头处可能有凹陷的胎体鼓上，即内衬层6及支撑体3之上，如图7所示，鼓头7贴合支撑体3后贴合胎体层4，由于胎体层4上扎有气孔，即便支撑体3与胎体层4间有积存的空气也可顺利排出。

具体而言，这样做的好处是将气体积存由不易排出的内衬层6与支撑体3间隙转移到可以顺利排出的支撑体3与胎体层4间隙，即使鼓头7收缩后的尺寸大于支撑体3的尺寸，鼓头7收缩后支撑体3与胎体层4之间有间隙，存有气室，也可以在扣圈后充气反包的过程中通过胎体层4的气孔将气体挤压排出。

因此使得在选用鼓头的时候不再受制于支撑体口型的限制，即只要选用鼓头宽度与支撑体口型宽度相等或略大，鼓头深度大于支撑体厚度即可。

具体而言，本设计工艺实施步骤中调整成型步序，配合调整支撑体与内衬的复合面，使支撑体平面与内衬复合，将气体积存由不易排出的内衬与支撑胶间隙转移到可以顺利排出的支撑胶与胎体间隙，取消了支撑体厚度对鼓头设计的限制，从源头杜绝气泡的产生，减小离层风险，保证缺气保用轮胎的零气压行驶性能。

本发明提出的设计方法的总原则为：通过灵活调整支撑体3与三角胶5的比例，将同寸别所有系列的缺气保用轮胎的支撑体宽度控制在两个固定宽度以内，配合对鼓头形状加以设计，最大程度减少现场更换鼓头工装的频次，减小生产难度、提高生产效率的同时提升产品质量。以下分别为鼓头、支撑体、三角胶的设计原则：

鼓头设计原则(设计参数见图8)：

本发明设计方法仅需每个寸别设计≤2款鼓头，

1、对于同寸别各系列断面高跨度≥30mm的设计2款不同宽度的鼓头：宽度较小的鼓头A用于低扁平比低断面高系列使用，宽度较大的鼓头B用于高扁平比高断面高系列使用，要求(L_A’-20,L_B’)可以涵盖所有本寸别轮胎使用到的支撑体宽度；

2、跨度＜30mm的仅需设计一款鼓头，鼓头C，宽度L_C’；

3、为方便现场使用及管理，建议鼓头宽度采用5的倍数；

4、为保证使用此鼓头的支撑体在零气压条件下起到足够的支撑作用，对鼓头总宽L’的最小值进行限定；同时为减小鼓头对最小成型位置的限制，对鼓头总宽L’的最大值进行限定；总宽L’需满足：0.7≤L’/h≤1，其中h为轮胎断面高，断面高h＝名义断面宽*高宽比；

5、鼓头总宽L’还需满足：L’≥L_max,此处L_max指所有使用此鼓头的支撑体的最大宽度，L’取值范围一般在70～120mm；

6、鼓头深度H’满足：H’≥H_max，此处H_max指所有使用此鼓头的支撑体的最大厚度，H’取值范围一般在10～15mm；

7、鼓头平面宽度L₂’满足：L₂’≥L_2max，此处L_2max指所有使用此鼓头的支撑体的最大平面宽度，L₂’取值范围一般在20～50mm；

8、鼓头的第一斜面宽度L₁’、鼓头的平面宽度L₂’、鼓头的第二斜面宽度L₃’满足这样的比例：0.7≤L₁’/L₂’≤1.0，0.7≤L₃’/L₂’≤1.0。

支撑体设计原则(设计参数见图9)：

1、支撑体总宽L估算公式:L≈1/2(平直宽度-1层带束宽度)-a+b，a为材料分布图上支撑体垫入1层带束下的宽度，取值范围：10～40mm；b为材料分布图上支撑体下端点距离钢丝圈上端点水平线的距离,取值范围：0～30mm，如图11所示；

2、为保证支撑体与三角胶组合在零气压条件下起到足够的支撑作用，对支撑体的总宽最小值进行限定，为保证支撑体可以在相应的鼓头上正常使用不溢出，对支撑体的总宽上限进行限定，支撑体总宽L与断面高h比例需满足：0.7≤L/h≤0.85；

3、支撑体厚度H取值范围:8～15mm；

4、支撑体第一斜面宽度L₁、支撑体平面宽度L₂、支撑体第二斜面宽度L₃满足这样的比例：1.0≤L₁/L₂≤1.5，1.0≤L₃/L₂≤1.5。

三角胶设计原则(设计参数见图10)：

1、三角胶总高度L₀与断面高h比例：0.25<L₀/h<0.55；

2、三角胶第一高度L₀₁、三角胶第二高度L₀₂满足：(b-5)<L₀₁+L₀₂<(b+5)；

3、三角胶厚度H₁、H₂、H₃满足：H-5<H₁<H，0.7H₁<H₃≤H₂≤H₁；

4、三角胶厚度参数H₄，高度参数L₀₁、L₀₂、L₀₃、L₀₄及其比例可以视材料分布图，参考仿真结果进行灵活设计，原则是最小化剪切应变；

5、三角胶厚度参数H₄，高度参数L₀₄设计时还需考虑现场工艺可行性。

本设计方法采取同寸别选用同一宽度不同口型的支撑体，不同高度的三角胶灵活调整侧壁厚度分布的设计原则，取消了支撑体宽度对鼓头设计的限制，减小鼓头对成型过程两胎圈横向位置限制，保证压合质量；

相比于传统设计，本发明提出的设计方法增大了三角胶与支撑体的高度比，三角胶的硬度和模量大于支撑体硬度，能够提升侧壁的支撑性，不但可有效提升轮胎零气压行驶性能，还能够提升非缺气行驶时轮胎的抗侧倾能力，减小实车转弯工况下，由载荷转移造成的侧向力损失，改善操控稳定性。

以下结合具体实施例进行进一步说明：

235/55RF19传统设计方案：三角胶A25，支撑体B140,支撑体较宽较厚，如图15所示，生产过程有以下问题：

大鼓头对胎体鼓横向最小位置限制较大，不利于压合；支撑体设计较厚，鼓头不匹配，支撑体溢出，鼓面不平整，贴合胎体质量较差，需要每条手动调整；由于支撑体溢出，支撑体处胎体鼓周长远大于原胎体鼓周长，胎圈通过时常被蹭掉，需手动调整，生产效率很低；另外，由于支撑体与内衬复合处常存有气泡，零气压行驶时气泡处最先脱层破损，导致零气压性能损失，质量极不稳定；

按本发明提出的可高效生产的缺气保用轮胎设计方法进行设计，设计鼓头宽度如下表所示：

寸别	鼓头A宽度/mm	鼓头B宽度/mm
			16	100	/
17	70	100
			18	80	110
19	80	120
			20	90	120

选取19寸鼓头B，设计支撑体口型B120，三角胶口型A45,各口型设计如图12、图13、图14所示，材料分布图如图16所示。

按本方法设计施工后，现场生产顺利，无气泡，不再出现胎圈被蹭掉的现象，班产由150条提升至450条，此规格生产效率提升近70％；且19寸不同轮胎规格之间切换80％不需要更换鼓头，配合生产计划根据产品选用鼓头A/B类型进行合理优化，相比原传统模式，节约更换鼓头工装时间1～2h/天。零气压耐久性能可达80Km/h，95min，满足法规要求，且产品质量稳定。

以上方案更为简洁的体现设计原则及思路，对鼓头、支撑体及三角胶的口型的设计进行了适当的简化，还可以在不违背此设计思路的前提下根据实际情况对口型进行细致的设计。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，包括：

内衬层贴合步骤：在胎体鼓处于平整状态且鼓头呈膨胀状态时，将内衬层贴合于平整的所述鼓头上；

支撑体贴合步骤：将支撑体平面的一侧贴合于平整的所述内衬层上；

胎体层贴合步骤：所述鼓头进行收缩，收缩完毕后将扎有气孔的胎体层贴合至所述胎体鼓上；

扣圈步骤：扣圈过程中，通过胎圈中的三角胶与所述支撑体配合进行支撑。

2.根据权利要求1所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，还包括：

鼓头设计步骤：根据同寸别条件下轮胎断面高h的跨度设计宽度不同的鼓头，当所述轮胎断面高h≥30mm时设计两款宽度不同的鼓头，否则设计一款鼓头。

3.根据权利要求2所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，鼓头的总宽度L’与所述轮胎断面高h的限定关系为：0.7≤L’/h≤1；支撑体总宽L与轮胎断面高h的限定关系为：0.7≤L/h≤0.85；三角胶总高度L₀与轮胎断面高h的限定关系为：0.25＜L₀/h＜0.55。

4.根据权利要求3所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，所述鼓头的总宽度L’≥使用所述鼓头的支撑体的最大宽度L_max；鼓头的深度H’≥所有使用所述鼓头的支撑体的最大厚度H_max；鼓头的平面宽度L₂’≥所有使用所述鼓头的支撑体的最大平面宽度L_2max。

5.根据权利要求4所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，鼓头的第一斜面宽度L₁’、鼓头的平面宽度L₂’与鼓头的第二斜面宽度L₃’之间满足以下关系：0.7≤L₁’/L₂’≤1.0，0.7≤L₃’/L₂’≤1.0。

6.根据权利要求4所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，支撑体总宽L的估算公式为：L≈1/2(平直宽度-第一层带束宽度)-a+b，a为支撑体垫入第一层带束下的宽度，取值范围为：10～40mm；b为支撑体下端点距离钢丝圈上端点水平线的距离,取值范围为：0～30mm。

7.根据权利要求6所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，支撑体厚度H的取值范围为8～15mm。

8.根据权利要求7所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，支撑体第一斜面宽度L₁、支撑体平面宽度L₂、支撑体第二斜面宽度L₃之间具有以下关系：1.0≤L₁/L₂≤1.5，1.0≤L₃/L₂≤1.5。

9.根据权利要求3所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，三角胶第一高度L₀₁、三角胶第二高度L₀₂与所述支撑体下端点距离钢丝圈上端点水平线的距离b之间具有以下关系：(b-5)＜L₀₁+L₀₂＜(b+5)。

10.根据权利要求9所述的缺气保用轮胎设计方法，其特征在于，三角胶第一厚度H1、三角胶第二厚度H2、三角胶第三厚度H3与所述支撑体厚度H具有以下关系：H-5＜H₁＜H，0.7H₁＜H₃≤H₂≤H₁。

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