CN114132122A - 一种具有高耐久性能的带束层结构及充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高耐久性能的带束层结构及充气子午线轮胎，所述带束层结构包括由内向外依次布置的第一带束层、第二带束层、第三带束层以及第四带束层，所述第一带束层与轮胎行驶方向的角度为10°‑45°，所述第二带束层与轮胎行驶方向的角度为0°‑5°，所述第三带束层与轮胎行驶方向的角度与第一带束层相同且帘线倾斜方向与第一带束层相反，所述第四带束层与轮胎行驶方向的角度为10°‑45°且帘线倾斜方向与第三带束层相同。本发明采用0°的四层带束层结构，改进各带束层的宽度和角度，抑制轮胎肩部的径向成长，减小带束层周向伸张，提升带束层耐久性能，同时使胎面的径向成长更均匀，提高磨耗性能；并在第一带束层和第三带束层之间，增加橡胶混合物，以减少层间的剪切力进一步提高带束层耐久性能；设置有该带束层结构的低扁平充气子午线轮胎能够满足更高速度和更低底盘的使用需求。

Description

一种具有高耐久性能的带束层结构及充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及子午线轮胎设计技术领域，具体涉及一种具有高耐久性能的带束层结构及充气子午线轮胎。

背景技术

随着车辆更高速度和更低底盘的使用需求，使得安装在车辆上的轮胎越来越扁平化。轮胎的扁平率越低，充气后胎面的径向膨胀越大，进而加剧了带束层端部应力集中，导致轮胎带束层端部早期分离，引发带束层耐久问题。

现有技术下，对于低扁平系列轮胎，尤其是扁平率70以下的，除非加宽带束层宽度，否则很难如期抑制胎面肩部区域的径向成长；然而受胎面冠弧的影响，越靠近轮胎的肩部，带束层的周向拉伸越大，这种周向拉伸在带束层之间的差别很大，从而产生剪切力，导致带束层端部层间分离，同时周向拉伸增大，带束层端部易发生疲劳断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐久性能的带束层结构，用于充气子午线轮胎，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有高耐久性能的带束层结构，该带束层结构由钢丝帘线和覆胶构成，所述带束层结构包括由内向外依次布置的：

第一带束层，所述第一带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°；

第二带束层，所述第二带束层与轮胎行驶方向的角度为0°-5°；

第三带束层，所述第三带束层与轮胎行驶方向的角度与第一带束层相同且帘线倾斜方向与第一带束层相反；

第四带束层，所述第四带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°，其帘线倾斜方向与第三带束层相同，且所述第四带束层沿长度方向的两侧与沟槽沟底之间的水平距离不小于5mm；

各带束层的宽度满足W1≥0.85TW；W2≥0.7TW；0.9TW≥W3≥0.75TW；W4≥0.6TW；W1＞W3＞W2＞W4且20mm≤W1-W3≤50mm；

其中：W1为第一带束层的宽度，W2为第二带束层的宽度，W3为第三带束层的宽度，W4为第四带束层的宽度，TW为胎面宽度。

进一步地，所述第一带束层和第三带束层沿长度方向两侧的边缘还设置有橡胶混合物，该橡胶混合物的厚度H和宽度L满足：2mm≤H≤5mm、20mm≤L≤50mm。

一种具有高耐久性能充气子午线轮胎，包括胎面、胎侧部、胎圈部以及胎体，所述胎面和胎体之间设置有上述权利要求1-2任一所述的带束层结构，所述第一带束层、第二带束层的宽度、第三带束层以及第四带束层沿轮胎轴向依次贴合在胎体上，且所述胎体由钢丝帘线和覆胶从胎冠经由胎侧再到胎圈部位形成环状轮廓，所述胎面至少设置有三条周向沟槽。

由以上技术方案可知，本发明采用0°的四层带束层结构，改进各带束层的宽度和角度，抑制轮胎肩部的径向成长，减小带束层周向伸张，提升带束层耐久性能，同时使胎面的径向成长更均匀，提高磨耗性能；并在第一带束层和第三带束层之间，增加橡胶混合物，以减少层间的剪切力进一步提高带束层耐久性能；设置有该带束层结构的低扁平充气子午线轮胎能够满足更高速度和更低底盘的使用需求。

附图说明

图1为本发明的整体结构的剖视图；

图2为本发明对比实验中轮胎充气前后胎面各位置的径向成长量分析图；

图3本发明对比实验中轮胎肩部各位置的应变能云图；

图中：1、第一带束层；2、第二带束层；3、第三带束层；4、第四带束层；5、橡胶混合物；6、胎面；7、胎侧部；8、胎圈部；9、胎体。

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做详细的说明。

如图1所示的轮胎结构轮廓，本优选实施例所述的带束层结构包括由内向外依次布置的第一带束层、第二带束层、第三带束层以及第四带束层，所述第一带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°，所述第二带束层与轮胎行驶方向的角度为0°-5°，所述第三带束层与轮胎行驶方向的角度与第一带束层相同且帘线倾斜方向与第一带束层相反，所述第四带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°，其帘线倾斜方向与第三带束层相同，且所述第四带束层沿长度方向的两侧与沟槽沟底之间的水平距离不小于5mm，优选为不小于10mm，避免胎面沟槽沟底裂。

具体的，本优选实施例所述的第一带束层和第四带束层的角度优选为15°-25°，且各带束层的宽度满足W1≥0.85TW；W2≥0.7TW；0.9TW≥W3≥0.75TW；W4≥0.6TW；W1＞W3＞W2＞W4且20mm≤W1-W3≤50mm；其中：W1为第一带束层的宽度，W2为第二带束层的宽度，W3为第三带束层的宽度，W4为第四带束层的宽度，TW为胎面宽度；受轮胎胎面冠弧的影响，轮胎胎面中心至肩部的径向半径逐渐减小，这种半径差，会引起轮胎在行驶过程中，轮胎的肩部区域发生相对滑动，从而产生肩部异磨的现象；因此本发明所述第二带束层的宽度设置为小于第一带束层和第三带束层，以提升轮胎的抗偏磨性能。

同时，为减小第一带束层和第三带束层端部之间的剪切力，本优选实施例所述的第一带束层和第三带束层沿长度方向两侧的边缘还设置有橡胶混合物，所述混合物具体成分包括橡胶、炭黑、硫化体系、活性剂以及加工助剂，该橡胶混合物的厚度H和宽度L满足：2mm≤H≤5mm、20mm≤L≤50mm。

如图1所示的轮胎结构轮廓，是一种具有高耐久性能充气子午线轮胎，包括胎面、胎侧部、胎圈部以及胎体，所述胎面和胎体之间设置有上述带束层结构，其中所述第一带束层、第二带束层的宽度、第三带束层以及第四带束层沿轮胎轴向依次贴合在胎体上，且所述胎体由钢丝帘线和覆胶从胎冠经由胎侧再到胎圈部位形成环状轮廓，所述胎面至少设置有三条周向沟槽。

下面通过具体的对比实施例来对本发明的技术效果进行阐述：

实验对象：参数尺寸为315/60R22.5的充气子午线轮胎；

试验条件：对比例轮胎的第一带束层采用大角度设计，其余带束层采用小角度(≤30°)设计，且各带束层宽度满足W2＞W1＝W3＞W4；本优选实施例轮胎的第二带束层采用0°、其余带束层采用小角度(≤30°)设计，且各带束层宽度满足W1＞W3＞W2＞W4，W1-W3＝20mm，且第四带束层端点与胎面沟槽沟底距离m＝11.0mm；具体参数如下表所示，其中帘线倾斜角度以第一带束层的方向为基准，方向相同为正，方向相反为负。

对比分析：

由图2所示，通过有限元分析，实施例相较对比例，轮胎在充气后，胎面中部的径向成长相对更均匀，且抑制了轮胎肩部的径向成长；轮胎肩部径向成长较小，能够抑制带束层端部的周向伸张，从而减小带束层层间的剪切力，提升轮胎的带束层耐久性能。

由图3所示，通过有限元分析得到的轮胎肩部各位置的应变能云图，其中图3a为传统例，图3b为对比例。具体的，应变能是指单位面积内的能量，应变能越大，代表该位置的能量大，生热高，带束层耐久性能相对较差。因此，从图3可看出，较对比例，实施例带束层端部位置的应变能较大的区域面积较小，即实施例的带束层端部生热更低，带束层耐久性能更好。

测量充气前后轮胎胎面径向成长量的差值，差值越小，代表轮胎各部位的成长更均匀，有利于轮胎的磨耗性能；由下表可知，实施例较对比例，充气前后轮胎胎面径向成长量的差值更小。

充气前后胎面径向成长量(mm)	Max	Min	差值(Max-Min)
				传统例	1.8	-0.9	2.7
实施例	1.3	-1.2	2.5

通过有限元分析，检测轮胎在负载状态下，带束层端点的剪应变及应变能的最大值的指数；由于剪应变是指带束层端点在轮胎行驶方向和轮胎径向方向形成的面内的变形，指数越小，代表变形越小，带束层耐久性能越好。因此，由下表可知，实施例的剪应变及应变能相对更小，带束层耐久性能优于传统例。

综上，本发明采用0°的四层带束层结构，通过改进各带束层的宽度和角度，有效抑制了轮胎肩部的径向成长，减小了带束层周向伸张，提升了带束层耐久性能，同时使胎面的径向成长更均匀，以提高磨耗性能；并在第一带束层和第三带束层之间，增加橡胶混合物，以减少层间的剪切力进一步提高带束层耐久性能；同时使设置有该带束层结构的低扁平充气子午线轮胎能够满足更高速度和更低底盘的使用需求。

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做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 (3)

1.一种具有高耐久性能的带束层结构，该带束层结构由钢丝帘线和覆胶构成，其特征在于，所述带束层结构包括由内向外依次布置的：

第一带束层，所述第一带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°；

第二带束层，所述第二带束层与轮胎行驶方向的角度为0°-5°；

第三带束层，所述第三带束层与轮胎行驶方向的角度与第一带束层相同且帘线倾斜方向与第一带束层相反；

第四带束层，所述第四带束层与轮胎行驶方向的角度为10°-45°，其帘线倾斜方向与第三带束层相同，且所述第四带束层沿长度方向的两侧与沟槽沟底之间的水平距离不小于5mm。

各带束层的宽度满足W1≥0.85TW；W2≥0.7TW；0.9TW≥W3≥0.75TW；W4≥0.6TW；W1＞W3＞W2＞W4且20mm≤W1-W3≤50mm；

其中：W1为第一带束层的宽度，W2为第二带束层的宽度，W3为第三带束层的宽度，W4为第四带束层的宽度，TW为胎面宽度。

2.根据权利要求所述的一种具有高耐久性能的带束层结构，其特征在于，所述第一带束层和第三带束层沿长度方向两侧的边缘还设置有橡胶混合物，该橡胶混合物的厚度H和宽度L满足：2mm≤H≤5mm、20mm≤L≤50mm。

3.一种具有高耐久性能充气子午线轮胎，包括胎面、胎侧部、胎圈部以及胎体，其特征在于，所述胎面和胎体之间设置有上述权利要求1-2任一所述的带束层结构，所述第一带束层、第二带束层的宽度、第三带束层以及第四带束层沿轮胎轴向依次贴合在胎体上，且所述胎体由钢丝帘线和覆胶从胎冠经由胎侧再到胎圈部位形成环状轮廓，所述胎面至少设置有三条周向沟槽。

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