CN114132123B - 一种低滚阻的载重子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低滚阻的载重子午线轮胎，载重子午线轮胎包括胎面、胎体、钢丝圈、带束层，以及钢丝包布层；胎面径向截面形成胎面外轮廓，且胎面外轮廓的弧长为L；胎面周向外侧开设直沟槽，直沟槽包括深度均为GD的中部直沟槽和的边部直沟槽，且中部直沟槽的深度等于边部直沟槽的深度；其中关系为：14.5≤L/GD≤16.5；胎面外轮廓端点到胎面外轮廓中点的径向高度差为SD，胎面外轮廓端点到胎体内轮廓的垂线距离为SG，胎面外轮廓中点到胎体内轮廓的垂心距离为TG，且径向高度差SD、垂线距离SG，以及垂心距离TG的关系为1.30≤SG/TG≤1.45、5.8≤SG/SD≤6.8。本发明通过优化轮胎轮廓，材料分布设计，骨架材料优化实现轮胎的轻量化、低滚阻，保证磨耗均匀和磨耗寿命。

Description

一种低滚阻的载重子午线轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎设计技术领域，特别涉及一种低滚阻的载重子午线轮胎。

背景技术

随着轮胎相关法规实施以来，中长途货运市场上卡车车辆负载降低、重型商用车燃油限值要求，各大主机厂在进行车辆轻量化和燃油经济性改善时，必然对各主要配套零部件轮胎提出轻量化和低滚阻性能的需求。同时为提高运输经济效益，提升轮胎的磨耗寿命需求也随之而来。目前低滚阻轮胎设计原理及方法主要有两个：一是轮胎轻量化，在确保轮胎使用性能的前提下，优化轮胎结构、减少材料的使用，来降低滚动阻力，这也是最直接，最快捷有效的方法。二是通过减少胶料的能耗(滞后损失)，通过对橡胶配方的改进优化和改良，实现降低滚动阻力的效果。

现有技术的不足之处在于，轮胎与地面的直接接触部件是胎面，胎面胶的能耗耗散对整个轮胎能量耗散的影响约占30％至40％，通过降低花纹沟深或减窄冠宽(减少胎面胶用量)可以快速实现滚阻降低，但是这样会直接损失轮胎的磨损寿命。使用低滞后损失的胎面配方必定会导致轮胎耐切割性，抗湿滑性能下降。部分技术采用轮廓(如轮胎扁平率)和结构(如胎圈三角胶的形状位置，垫胶的形状位置)的调整来降低滚动阻力，但是会引起轮胎耐久力的下降，也有通过调整胎冠部带束层结构排布，束缚胎冠部变形来降低滚动阻力，但是会造成轮胎胎面磨损不均匀。

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，采用一种低滚阻的载重子午线轮胎，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种低滚阻的载重子午线轮胎，载重子午线轮胎包括胎面、胎体、钢丝圈、带束层，以及钢丝包布层；

所述胎面径向截面形成胎面外轮廓，且胎面外轮廓的弧长为L；

所述胎面周向外侧开设直沟槽，所述直沟槽包括深度均为GD的中部直沟槽和的边部直沟槽，且中部直沟槽的深度等于边部直沟槽的深度；

所述胎面外轮廓弧长、中部直沟槽的深度，以及边部直沟槽的深度的关系为：14.5≤L/GD≤16.5；

所述胎面外轮廓端点到胎面外轮廓中点的径向高度差为SD，胎面外轮廓端点到胎体内轮廓的垂线距离为SG，胎面外轮廓中点到胎体内轮廓的垂心距离为TG，且径向高度差SD、垂线距离SG，以及垂心距离TG的关系为1.30≤SG/TG≤1.45、5.8≤SG/SD≤6.8。

作为本发明的进一步的方案：所述胎体径向截面的最宽距离为CW，所述带束层中心点到水平轴的高度为H2B，所述带束层宽度为W2B，且最宽距离CW、高度H2B与带束层宽度W2B的关系为0.62≤W2B/CW≤0.72、4.0≤(W2B+CW)/H2B≤5.0。

作为本发明的进一步的方案：所述胎体的反包层端点到轮辋着和位置的径向高度为HP，钢丝包布层的内端点到轮辋着和位置的径向高度为HC，所述水平轴的高度为SH1，所述胎体的反包层与轮胎径向的夹角为α，其中0.32≤HP/SH1≤0.35、1.13≤HC/HP≤1.22、17°≤α≤21°。

作为本发明的进一步的方案：所述胎体的覆胶厚度为a，胎体覆胶帘布厚度为h，胎体的钢丝直径为φ，其中a/φ≥0.44、h/φ≥1.88。

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，通过调整轮胎轮廓设计，如轮胎胎面的弧长及花纹沟深度设计等，材料分布设计，骨架材料优化设计，达到提高刚性、改善接地状况，实现长途高速货运市场使用轮胎具有高里程和轻量化，低滚阻的性能。

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载重子午线轮胎的结构示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的接地状况的示意图；

图3为本申请公开的一些实施例的胎体骨架材料表面上下覆胶的示意图。

图中：1、胎面；2、胎体；3、钢丝圈；4、带束层；5，钢丝包布层。

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。

请参考图1和图2，本发明实施例中，一种低滚阻的载重子午线轮胎，包括：

载重子午线轮胎包括胎面1、胎体2、钢丝圈3、带束层4，以及钢丝包布层5；

所述胎面1径向截面形成胎面1外轮廓，且胎面1外轮廓的弧长为L；具体的，胎面1外轮廓为一段弧，胎面1部曲率过渡一致，接地过渡均匀，利于胎面1均匀磨损。

所述胎面1周向外侧开设直沟槽，所述直沟槽包括深度均为GD的中部直沟槽和的边部直沟槽，且中部直沟槽的深度等于边部直沟槽的深度；

所述胎面1外轮廓弧长、中部直沟槽的深度，以及边部直沟槽的深度的关系为：14.5≤L/GD≤16.5；

具体实施例中，沿轮胎圆周方向开设四条直沟槽，两条中部直沟槽深度GD1，两条边部直沟槽深度GD2。其中，GD1＝GD2，14.5≤L/GD≤16.5，优选的L/GD1(GD2)＝15.5。

若胎面1花纹直沟槽深度过大，则花纹刚性偏小，刚性小不利用轮胎滚阻降低；若胎面1花纹直沟槽深度过小，则胎面1体积变小，轮胎磨耗寿命减少；若胎冠部外轮廓弧长过大，则胎面1肩部位置不易接地，影响轮胎接地形状及接地压力分布，导致胎面1异常磨损。若胎冠部外轮廓弧长过小，则胎面1肩部过渡成长，轮胎接地形状会出现严重反弧现象，不利于胎面1磨损均匀及轮胎耐久性能。

如图2所示，图示为在上述设计下的改善接地状况的示意图。

所述胎面1外轮廓端点到胎面1外轮廓中点的径向高度差为SD，即胎面1外轮廓端点处距离胎面1外轮廓中心在轮胎径向上有一定高度差；胎面1外轮廓端点到胎体2内轮廓的垂线距离为SG，即胎面1外轮廓端点处到胎体2内轮廓的垂线距离，胎面1外轮廓中点到胎体2内轮廓的垂心距离为TG，即胎面1外轮廓中心处到胎体2内轮廓的垂心距离，且径向高度差SD、垂线距离SG，以及垂心距离TG的关系为1.30≤SG/TG≤1.45、5.8≤SG/SD≤6.8。

具体的，SG/TG的优选为1.35，SG/SD的优选为6.0。

胎面1外轮廓与胎体2内轮廓之间的材料分布走势，不但影响着轮胎与地面的接地状况，同时也影响着整个轮胎的滚动阻力和耐久性能，若胎面1外轮廓端点处到胎体2内轮廓距离过大，轮胎滚动阻力会明显增大，反之，轮胎肩部接地状况不良。因此，在对上述距离关系的设计下，胎面1材料厚度分布合理并减少胶料用量，接地分布均匀，既利于胎面1磨损均匀，又能保证轮胎滚动阻力优异。

具体实施例中，所述胎体2径向截面的最宽距离为CW，所述带束层4中心点到水平轴的高度为H2B，所述带束层4宽度为W2B，且最宽距离CW、高度H2B与带束层4宽度W2B的关系为0.62≤W2B/CW≤0.72、4.0≤(W2B+CW)/H2B≤5.0。

具体的，胎体2内轮廓走势会影响轮胎的整体刚性，影响所述胎体2内轮廓走势的因素有轮胎截面最宽处胎体2之间的距离、水平轴与工作层第二带束层4中心点之间高度、工作层第二带束层4宽度。其中(W2B+CW)/H2B的优选为4.5。通过此种设计，胎体2轮廓从冠部沿胎体2帘线方向至轮胎截面最宽处刚性过渡合理，既可以使轮胎接地形状均匀，又可以保证轮胎整体刚性，减少轮胎形变量，利于轮胎滚阻降低。

具体实施例中，所述胎体2的反包层端点到轮辋着和位置的径向高度为HP，钢丝包布层5的内端点到轮辋着和位置的径向高度为HC，所述水平轴的高度为SH1，所述胎体2的反包层与轮胎径向的夹角为α，其中0.32≤HP/SH1≤0.35、1.13≤HC/HP≤1.22、17°≤α≤21°。

具体的，轮胎的下部胎圈位置，胎体2绕过钢丝圈3形成反包，胎体2反包端与胎体2内轮廓之间设置有胎圈填充型胶，在该部位胎体2外侧包覆一层U形的钢丝包布层5，形成刚性均匀过渡的加强胎圈结构，用于支撑轮胎受到的外部载荷。

能够影响胎圈性能的因素主要有胎体2反包端点与轮辋着和位置之间的径向高度，钢丝包布内端点与轮辋着和位置之间的径向高度，胎体2反包端与轮胎径向方向之间的夹角、水平轴高，即断面宽位置与轮辋直径处之间距离。

通过上述尺寸关系设置，胎圈部具有理想的刚性支撑，既可以减小钢丝端点附近的应力应变，增加胎圈耐久性能，又可以适当减薄胎圈区域橡胶厚度，保证了减小滚阻阻力和减轻轮胎重量，同时胎圈耐久性能不下降。

具体实施例中，如图3所示，所述胎体2的覆胶厚度为a，胎体2覆胶帘布厚度为h，胎体2的钢丝直径为φ，其中a/φ≥0.44、h/φ≥1.88。

具体的，轮胎的胎体2内轮廓胎体2骨架材料表面上下覆胶，胎体2表面上下覆胶需保证一定厚度，既要满足生产工艺条件的需要，又要成品轮胎胎体2上下表面具有一定覆胶以保证胎体2钢丝与胶料之间的粘合性能。在满足以上要求及选定合适胎体2钢丝的情况下，减薄胎体2表面上下覆胶厚度，减少胎体2覆胶的用胶量，可以降低轮胎重量，降低轮胎滚阻阻力。

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其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低滚阻的载重子午线轮胎，其特征在于，载重子午线轮胎包括胎面(1)、胎体(2)、钢丝圈(3)、带束层(4)，以及钢丝包布层(5)；

所述胎面径向截面形成胎面外轮廓，且胎面外轮廓的弧长为L；

所述胎面周向外侧开设直沟槽，所述直沟槽包括深度均为GD的中部直沟槽和边部直沟槽，且中部直沟槽的深度等于边部直沟槽的深度；

所述胎面外轮廓弧长、中部直沟槽的深度，以及边部直沟槽的深度的关系为：14.5≤L/GD≤16.5；

所述胎面外轮廓端点到胎面外轮廓中点的径向高度差为SD，胎面外轮廓端点到胎体内轮廓的垂线距离为SG，胎面外轮廓中点到胎体内轮廓的垂心距离为TG，且径向高度差SD、垂线距离SG，以及垂心距离TG的关系为1.30≤SG/TG≤1.45、5.8≤SG/SD≤6.8。

2.根据权利要求1所述一种低滚阻的载重子午线轮胎，其特征在于，所述胎体径向截面的最宽距离为CW，所述带束层中心点到水平轴的高度为H2B，所述带束层宽度为W2B，且最宽距离CW、高度H2B与带束层宽度W2B的关系为0.62≤W2B/CW≤0.72、4.0≤(W2B+CW)/H2B≤5.0。

3.根据权利要求1所述一种低滚阻的载重子午线轮胎，其特征在于，所述胎体的反包层端点到轮辋着和位置的径向高度为HP，钢丝包布层的内端点到轮辋着和位置的径向高度为HC，水平轴的高度为SH1，所述胎体的反包层与轮胎径向的夹角为α，其中0.32≤HP/SH1≤0.35、1.13≤HC/HP≤1.22、17°≤α≤21°。

4.根据权利要求1所述一种低滚阻的载重子午线轮胎，其特征在于，所述胎体的覆胶厚度为a，胎体覆胶帘布厚度为h，胎体的钢丝直径为φ，其中a/φ≥0.44、h/φ≥1.88。