CN114132121B - 一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法，轮胎包括胎面、胎体、胎侧和胎趾，胎面布置有至少两条花纹主沟，且形成宽度为A的花纹中心块；胎体与胎面间布置有胎体帘布层、帘布反包层，以及宽度为B的冠带层，冠带层的缠绕张力的区间为25N至40N，宽度A和B的比例关系为0.85≤B/A≤0.9。本发明通过在胎面的中心部位，使用芳纶作为冠带层材料，利用其优异的耐热稳定性，耐疲劳性，应对轮胎使用过程中高低温的变化，保证尺寸稳定性，避免轮胎引起较大的径向力变动，从而抑制轮胎的平点效应。

Description

一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法

技术领域

本发明涉及轮胎设计技术领域，特别涉及一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法。

背景技术

车辆在长时间停放或者长时间运输过程中会产生平点(flat spotting)，从而引起车辆行驶过程中的振动。轮胎的平点通常是由于轮胎处在高温、低温、温度波动以及汽车长时间的停放或者长时间处于运输状态等环境下形成的不均匀形变。因此，平点是一个与轮胎均匀性相关联的问题，通常由上述不可控的外因激励而产生。

现有不足之处在于，难以解决轮胎的结构设计和材料选取的最优组合，以及如何平衡轮胎性能与成本之间的制约是需要考量的重点。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法，所述轮胎包括胎面、胎体、胎侧和胎趾，所述胎面布置有至少两条花纹主沟，且所述至少两条花纹主沟形成宽度为A的花纹中心块；

所述胎体与胎面之间布置有胎体帘布层、帘布反包层，以及宽度为B的冠带层，所述冠带层的缠绕张力的区间为25N至40N，宽度A和B的比例关系为0.85≤B/A≤0.9。

作为本发明的进一步的方案：所述胎趾布置有三角胶(41)和胎圈钢丝(42)，且所述三角胶和胎圈钢丝外侧设置有包裹层(43)；

作为本发明的进一步的方案：所述冠带层、包裹层，以及胎侧的区域采用芳纶作为制作材料。

作为本发明的进一步的方案：所述包裹层外端点与三角胶端点间的差级为5mm≤E≤10mm。

作为本发明的进一步的方案：所述包裹层内端点和外端点间的差级为5mm≤D≤12mm。

作为本发明的进一步的方案：所述包裹层设置有子口护胶，且所述包裹层的外端点与子口护胶的端点间的差级为：F≥5mm。

作为本发明的进一步的方案：所述胎体帘布层采用人造丝制成。

一种包括如上述任一项所述的一种具有改善平点效应的轮胎的测试方法，包括：

S1、制取试验轮胎与标准轮辋组装成组合体，并放置于在自然环境室温下；

S2、将组合体设置于高速均匀性试验机上，对轮胎施加载荷至预设载荷，同时将转鼓加速至预设速度，调整轮胎的负荷至规定的试验负荷，使转鼓和组合体快速达到稳定状态，其中所述试验负荷为最大负荷的70％；

S3、在达到稳定状态下采集数据，数据按照预设时间间隔采集，连续捕获数据30分钟，将在30分钟内所获得的数据集作为生成平点之前的初始均匀性；

S4、数据采集完成后，将组合体放置在加载装置上以触发产生平点，其中平点试验规定是温度为在试验高温保持，再将轮胎移至自然环境室温冷却，并在自然环境室温温度下，让轮胎加载并停放；

S4、再重复步骤S2和S3后进行数据采集，得到生成平点之后的均匀性，并进行上述数据处理。

作为本发明的进一步的方案：所述预设载荷为500N，所述预设速度为110km/h，所述自然环境室温为21℃±3℃，所述试验高温为43.3℃±3℃。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

通过采用上述的技术方案，利用在胎体帘布层采用人造丝制成，取代现行的聚酯材料，其生热低，模量及尺寸稳定性能显著提高，同时在轮胎负荷发生变化时，材料的伸长率变化也不大，且蠕变很小。从而减少轮胎在使用过程中过度胀大现象，也可显著提高帘线的尺寸稳定性，保证了轮胎的使用性能，也有效减少了产生胎侧凹陷的品质缺陷及其导致的均匀性问题。所述冠带层、包裹层，以及胎侧的区域采用芳纶作为制作的补强材料。增强了胎侧的刚性和减小了径向力波动，也能过解决轮胎的平点效应产生的问题。且配合改善轮胎的胎面中心部位的尺寸设定，增加了胎面的强度，抑制冠带层的蠕动和变形，缓解胎冠的振动，同时轮胎的重量增幅不大，也潜在改善了轮胎响应性和操控性能以及轮胎的高速性能。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的改善平点效应的轮胎的结构示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的三角胶和包裹层处的结构示意图。

图中：1、胎面；11、花纹主沟；12、花纹中心块；2、胎体；21、胎体帘布层；22、帘布反包层；23、冠带层；3、胎侧；4、胎趾；41、三角胶；411、三角胶端点；42、胎圈钢丝；43、包裹层；431、包裹层外端点；432、包裹层内端点；5、子口护胶；51、子口护胶端点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

车辆在行驶过程中，轮胎与路面发生相互作用，胎面接地区不断蠕动变形，同时冠带层材料会变软，在车辆停泊过程中冷却而变硬，由此造成下一次行驶时会产生颠簸从而发生轮胎平点效应。

本发明设计轮胎时，冠带层的作用非常重要，一方面，减小轮胎在使用过程中的胀大，同时抑制带束层边缘脱层；另一方面，具备较高的尺寸稳定性以抑制轮胎平点和均匀性不良的问题。通过提高冠带层材料的束缚力，是一种有效缓解材料的蠕动和形变以及胎冠振动的手段，使用刚性较高的冠带层材料可以有效降低升温时材料的软化程度，避免轮胎引起较大的径向力变动(RFV)，从而抑制轮胎的平点效应。

请参考图1，本发明实施例中，一种具有改善平点效应的轮胎及测试方法，包括：

所述轮胎包括胎面1、胎体2、胎侧3和胎趾4，所述胎面1布置有至少两条花纹主沟11，且所述至少两条花纹主沟11形成宽度为A的花纹中心块12；

所述胎体2与胎面1之间布置有胎体帘布层21、帘布反包层22，以及宽度为B的冠带层23，所述冠带层23的缠绕张力的区间为25N至40N，宽度A和B的比例关系为0.85≤B/A≤0.9；

具体实施方式中，与现有的轮胎相比，改善的轮胎在胎面1的中心部位，使用了定负荷伸长率更小的芳纶作为冠带层23材料，其高模量、低收缩的显著特征，且模量不易随着材料收缩而下降。尤其是其优异的耐热稳定性，耐疲劳性，可应对使用轮胎过程中不可控的高低温反复的变化，保证了尺寸稳定性。

同时，本实施例中，如图1所示，设置有四条花纹主沟11，其中定义中间的两条花纹主沟11所分割的花纹中心块12的宽度为A，设置冠带层23的宽度为B，且为了避免冠带层23端点落入花纹主沟11沟底从而导致产生沟底裂纹，设定宽度A和B的比例关系为0.85≤B/A≤0.9。

所述胎趾4布置有三角胶41和胎圈钢丝42，且所述三角胶41和胎圈钢丝42外侧设置有包裹层43；

具体实施方式中，如图1和图2所示，所述包裹层外端点431与三角胶端点411间的差级设定为5mm≤E≤10mm，图中C为三角胶高度。本实施例中，在保证轮胎胎侧3刚性的同时，为了避免端点较近引起的应力集中，本实施例中，差级E设定为5mm≤E≤10mm，优选E＝8mm；

具体实施方式中，所述包裹层内端点432和包裹层外端点431间的差级为5mm≤D≤12mm，本实施例中，差级D设定为5mm≤E≤12mm，优选D＝10mm。

具体实施方式中，所述包裹层43设置有子口护胶，且所述包裹层外端点431与子口护胶端点51间的差级为：F≥5mm，本实施例中，差级F设定为F≥5mm，优选F＝5mm。

上述设计主要作用为增强胎冠中心处的缠绕张力，增加了胎面1的强度，抑制冠带层23的蠕动和变形，缓解胎冠的振动，同时轮胎的重量增幅不大，也潜在改善了轮胎响应性和操控性能以及轮胎的高速性能。

所述胎体帘布层21采用人造丝制成，且所述冠带层23、包裹层43，以及胎侧3的区域采用芳纶作为制作材料。

具体实施方式中，胎体帘布层21使用耐热稳定性好、高模量、低收缩的人造丝取代现行的聚酯材料而形成，以减少轮胎在使用过程中过度胀大现象，也可显著提高帘线的尺寸稳定性，保证轮胎的使用性能，同时有效减少了产生胎侧3凹陷的品质缺陷及其导致的均匀性问题。

在轮胎的胎侧3区域，使用了耐疲劳、耐剪切、耐高温、变形小的芳纶作为补强材料，补强了胎侧3的刚性也减小了径向力波动，通过这些措施可以解决轮胎的平点问题。

另一方面，需要对改善的轮胎进行平点试验，主要是基于轮胎均匀性试验数据评估轮胎在生成平点后的恢复能力，通过测量规定温度下的负荷所引起的均匀性的变化，试验步骤如下：

平点的生成需使用轮胎加载装置，该装置包括轮胎加载部分和环境温度控制箱。平点的测试结果需要两次均匀性测量，一次是生成平点之前的均匀性，另一次为生成平点之后的均匀性。

一种包括如上述任一项所述的一种具有改善平点效应的轮胎的测试方法，包括：

S1、制取试验轮胎与标准轮辋组装成组合体，并放置于在21℃±3℃的环境室温下至少2小时；

S11、将试验轮胎安装在标准轮辋上；

S12、试验前将轮胎与轮辋的组合体在21℃±3℃的环境室温下停放至少2小时；

S2、将组合体设置于高速均匀性试验机上，对轮胎施加载荷至500N，同时将转鼓加速至110km/h，调整轮胎的负荷至规定的试验负荷，使转鼓和组合体快速达到稳定状态，其中所述试验负荷为最大负荷的70％；

S3、在达到稳定状态下进行采集数据，数据按照30秒的间隔采集，连续捕获数据30分钟，将在30分钟内所获得的数据集作为生成平点之前的初始均匀性；

S4、数据采集完成后，立即将组合体放置在加载装置上以触发产生平点，其中平点试验规定是温度为在43.3℃±3℃保持22小时，再将轮胎移至21℃±3℃冷却2小时，最后在21℃±3℃的环境温度下，让轮胎加载并停放24小时；

S4、再重复步骤S2和S3后进行数据采集，得到生成平点之后的均匀性，并进行上述数据处理。

具体实施步骤中，将组合体从加载装置快速移至高速均匀性试验机上，固定转鼓，加载轮胎至500N，尽可能快的加速转鼓至110km/h，调整轮胎负荷至规定的试验负荷，使转鼓和组合体快速达到稳定状态。一旦达到稳定状态，便立即开始采集数据。数据按照30s的间隔来采集，连续捕获数据30分钟，该数据集即为生成平点之后的均匀性。

最后进行数据处理。

试验数据：

根据上述步骤，对改善前、后的轮胎进行平点测试，各取8条轮胎的RFV作为样本数据，以生成平点后的RFV2与生成平点前的RFV1的比值作为其恢复能力的表征。如下表一和表二所示：

表一、改善前的轮胎数据：

表二、改善后的轮胎数据

根据上述表格数据分析，改善后的轮胎，平点生产前的均匀性水平总体好于改善前的轮胎且平点恢复能力较强，提升了约13％，效果比较明显。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有改善平点效应的轮胎，所述轮胎包括胎面(1)、胎体(2)、胎侧(3)和胎趾(4)，其特征在于：

所述胎面布置有至少两条花纹主沟(11)，且所述至少两条花纹主沟形成宽度为A的花纹中心块(12)；

所述胎体包括胎体帘布层(21)和帘布反包层(22)，胎面径向内侧设置有宽度为B的冠带层(23)，所述冠带层的缠绕张力的区间为25 N至 40N，宽度A和B的比例关系为；

所述胎趾布置有三角胶(41)和胎圈钢丝(42)，且所述三角胶和胎圈钢丝外侧设置有包裹层(43)；

所述冠带层、包裹层，以及胎侧的区域采用芳纶作为制作材料；

所述帘布反包层的轴向外侧设置有子口护胶(5)，且所述包裹层的外端点与子口护胶的径向外端点间的差级为：。

2.根据权利要求1所述一种具有改善平点效应的轮胎，其特征在于，所述包裹层外端点与三角胶的径向外端点间的差级为。

3.根据权利要求2所述一种具有改善平点效应的轮胎，其特征在于，所述包裹层内端点和外端点间的差级为。

4.根据权利要求1所述一种具有改善平点效应的轮胎，其特征在于，所述胎体帘布层采用人造丝制成。

5.一种包括如权利要求1至4任一项所述的一种具有改善平点效应的轮胎的测试方法，其特征在于，包括：

S1、制取试验轮胎与标准轮辋组装成组合体，并放置于在自然环境室温下；

S2、将组合体设置于高速均匀性试验机上，对轮胎施加载荷至预设载荷，同时将转鼓加速至预设速度，调整轮胎的负荷至规定的试验负荷，使转鼓和组合体快速达到稳定状态，其中所述试验负荷为最大负荷的70%；

S3、在达到稳定状态下采集数据，数据按照预设时间间隔采集，连续捕获数据30分钟，将在30分钟内所获得的数据集作为生成平点之前的初始均匀性；

S4、数据采集完成后，将组合体放置在加载装置上以触发产生平点，其中平点试验规定温度在试验高温保持，再将轮胎移至自然环境室温冷却，并在自然环境室温温度下，让轮胎加载并停放；

S5、再重复步骤S2和S3后进行数据采集，得到生成平点之后的均匀性，并进行上述数据的处理。

6.根据权利要求5所述一种具有改善平点效应的轮胎的测试方法，其特征在于，所述预设载荷为500N，所述预设速度为110km/h，所述自然环境室温为21℃±3℃，所述试验高温为43.3℃±3℃。