CN115179690B - 一种高性能轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能轮胎，轮胎包括胎体帘布层、带束层、胎冠、三角胶、钢丝圈、冠带层，以及轮辋保护条；胎体帘布层由第一胎体帘布层、第二胎体帘布层，以及胎体帘布反包层构成，其中，第二胎体帘布层的端点设置于钢丝圈的径向外侧，胎体帘布反包层与三角胶之间设置加强层；带束层由第一带束层和第二带束层构成，其中，带束层之间设置有胶片，且第一带束层的端部设置有边胶；根据干地和湿地性能影响因素，对轮胎的矩形率进行调整，得到目标矩形率；对轮辋保护条的尺寸和胎面口型进行设计。本发明通过胎面、胎侧及钢丝圈之间结构设置，达到刚度的平衡性的设计，有利于发挥轮胎的操控性。

Description

一种高性能轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，特别涉及一种高性能轮胎。
背景技术
轮胎结构与性能密切相关，高性能轮胎是为轿跑和超级跑车所打造，为了凸显驾驶安全性和驾控乐趣，对轮胎的操控性、抓地力要求极高，优异的性能表现需要结合轮胎接地印痕进行分析，这亦是对轮胎性能进行预判的重要手段。影响轮胎矩形率的因素很多，为了达到目标矩形率而进行部件参数调整时，要考虑对轮胎其他性能的影响。
现有技术的不足之处在于，轮胎设计往往只考虑了胎冠中心处的带束层伸张，而忽略了胎肩部的带束层伸张。肩部带束层的伸张关系到肩部的冠带层是否会受到压缩，处于压缩状态时，冠带层材料的耐疲劳性会下降，因此有必要对胎肩的带束层伸张系数进行单独计算。
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，采用一种高性能轮胎，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种高性能轮胎，所述轮胎包括胎体帘布层、带束层、胎冠、三角胶、钢丝圈、冠带层，以及轮辋保护条；
所述胎体帘布层由第一胎体帘布层、第二胎体帘布层，以及胎体帘布反包层构成，其中，所述胎体帘布反包层与三角胶之间设置加强层；
所述带束层由第一带束层和第二带束层构成，其中，所述第一带束层和第二带束层之间设置有胶片，且第一带束层的端部设置有边胶；
根据轮胎的带束层、胎冠，以及冠带层的尺寸参数计算带束层肩部伸张系数，所述带束层肩部伸张系数C的计算公式为：
C＝(H0-2*(H1+H2+H3+H4))*Π/L；
式中，H0表示轮胎模具外直径，H1表示胎肩部沟底弧相对于胎冠中心处的下沉量，H2表示胎冠中心处深度，H3表示胎肩部花纹沟底胶厚度，H4表示胎肩部冠带层与带束层总厚，Π为圆周率，L为带束鼓周长；
对轮胎的尺寸参数和带束层肩部伸张系数进行计算调整，使得轮胎的矩形率达到目标矩形率。
作为本发明的进一步的方案：所述胎体结构采用的是非对称胎体结构，本发明的胎体结构采用的是非对称胎体结构配合花纹的非对称花纹设计，不仅会相辅相成、相得益彰，还可以释放出更多的运动性能。所述带束层采用双层高强度钢帘线材料。
作为本发明的进一步的方案：所述第一带束层的铺设角度为27°～30°，第二带束层的铺设角度为24°～27°。这样有助于缓解带束层钢帘线之间的纵向拉力变化及过度倾斜，不仅不会牺牲轮胎周向的束缚作用，对实现增大矩形率有正向作用。
作为本发明的进一步的方案：所述第一胎体帘布层为反包结构形式，第一胎体帘布层的反包端点位于轮胎的胎侧区域，第二胎体帘布层为正包结构形式，第二胎体帘布层的正包端点设置于钢丝圈的径向外侧。与现有技术相比，本发明的第二胎体帘布层端点设置在内侧，位于钢丝圈上方，避免了现有设计的正包帘布端点位于钢圈部位时，因长期与轮辋接触、摩擦易发的子口开裂及漏线，提升了轮胎在动负荷、高速的工作条件下的耐久能力，也解决了胎圈子口处应力过渡不均的问题。
作为本发明的进一步的方案：所述第一胎体帘布层与轮胎的内衬层之间设置肩部胶条。轮胎存在刚性过渡区，材料在过渡区的伸张很大，增加肩部胶条有利于改善该处因伸张造成的气密层偏薄，从而提升气密性。
作为本发明的进一步的方案：所述轮胎的矩形率为内、外侧肩部接地长度分别与中心接地长度的比值的平均值。
作为本发明的进一步的方案：所述轮辋保护条的尺寸和轮胎的胎面口型进行优化设计，其中轮辋保护条的上弧与轮胎径向的夹角范围为0°＜a＜8°，轮辋保护条的下弧与轮胎径向的夹角范围为b＜50°，上弧与下弧夹角范围为c＞130°，轮辋保护条的最宽处距离轮辋外边缘的外侧间距x≤5mm，所述轮胎的胎面口型为V字形沟槽。
作为本发明的进一步的方案：所述目标矩形率为85％±2％。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
采用上述的技术方案，通过利用非对称胎体结构的两层胎体帘布层、两层带束层构成的轮胎。再通过对两层胎体帘布层和两层带束层的结构形式和尺寸设计，从而实现避免端点长期与轮辋接触和摩擦导致的子口开裂及漏线，以提升了轮胎的耐用性，同时也可以避免端点与钢丝圈分布较近时的应力集中，提高轮胎的使用寿命。通过对轮辋保护条形状进行改进，以发挥保护轮辋且降低空气阻力，以减少燃油消耗，促进低碳环保。通过胎面、胎侧及钢圈之间刚度的平衡性的设计，有利于发挥轮胎的操控性。
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高性能轮胎的结构示意图；
图2为本申请公开的一些实施例的包边式带束层的示意图；
图3为本申请公开的一些实施例的接地印痕示意图；
图4为本申请公开的一些实施例的胎面口型示意图。
图中：1、冠带层；10、轮胎断面宽基准线；11、加强层；111、加强层上端点；112、加强层下端点；12、肩部胶条；13、胎冠弧；130、胎冠弧截止点；14、耐磨胶端点；2、带束层；21、第一带束层；210、边胶；211、胶片；22、第二带束层；3、胎体帘布层；31、第一胎体帘布层；310、第一胎体帘布层反包端点；32、第二胎体帘布层；320、第二胎体帘布层端点；4、钢丝圈；5、轮辋保护条；6、轮辋。
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，本发明实施例中，一种高性能轮胎，所述轮胎包括胎体帘布层3、带束层2、胎冠、三角胶、钢丝圈4、加强层11、冠带层1、胎冠弧13、内衬层，以及轮辋保护条5；
本实施例中，轮胎是由两层胎体帘布层3、两层带束层2构成，具体实施方式中，采用非对称胎体结构设计。
所述胎体帘布层3由第一胎体帘布层31、第二胎体帘布层32，以及胎体帘布反包层构成，其中，第二胎体帘布层32的端点设置于钢丝圈4的径向外侧；
本实施例中，如图1所示，轮胎由两层胎体帘布层3组成，所述第一胎体帘布层31为反包结构形式，第一胎体帘布层31的帘布包过钢丝圈4反包至胎侧区域，即第一胎体帘布层31的反包端点位于轮胎的胎侧区域，第二胎体帘布层32为正包结构形式，第二胎体帘布层32的正包端点设置于钢丝圈4的径向外侧。
胎侧是轮胎相对薄弱的地方，车辆转向和过弯时，轮胎外侧与地面的接触压力会剧增，变形更剧烈，屈挠运动加快。所述胎体帘布反包层与三角胶之间的轮胎外侧设置芳纶材料的加强层11，由此可以发挥芳纶材料的尺寸稳定性、强度高和耐高温性较好的特点，实现增强轮胎外侧的胎侧纵向刚度和转弯时的侧向抵抗力，从而提升操控的精准性。
本实施例中，为了避免部件端点分布过于集中而产生应力集中，如图1所示，加强层上端点111不得超出轮胎断面宽基准线10，且距离第一胎体帘布层反包端点310的间距大于5mm，距离耐磨胶端点14的间距大于5mm且小于10mm,加强层下端点112与第二胎体帘布层端点320的间距大于5mm且小于8mm，第二胎体帘布层端点320相对位于加强层下端点112之上，加强层下端点112须位于钢丝圈4的外端点上方，设定间距大于6mm且小于8mm。
本实施例中，所述带束层2采用双层高强度钢帘线材料(2*0.25HT 39E)，用于保证轮胎具有充足的胎面刚性。
本实施例中，为了实现上述目标，如图1和2所示，所述带束层2由第一带束层21和第二带束层22构成，第二带束层22因受到冠带层的束缚角度变化幅度会小于第一带束层21。具体的，将所述第一带束层21的铺设角度设置为27°～30°，优选角度为30°。第二带束层22的铺设角度设置为24°～27°，优选角度为27°。这样有助于缓解带束层2钢帘线之间的纵向拉力变化及过度倾斜，不仅不会牺牲轮胎周向的束缚作用，对实现增大矩形率有正向作用，与现有同角度设计方式不同。此外，如图2所示，所述第一带束层21和第二带束层22之间设置有0.5～0.8mm厚度的胶片211，且第一带束层21的两端端部设置有边胶210进行包裹，边胶210的厚度范围为0.8～1.0mm，优选0.8mm，宽度X1设定为20～25mm，优选25mm，包裹端点延伸至第二带束层22下方，且2＜X2＜5mm，可避免带束层边缘发生层间剪切，降低端点处材料脱层风险，也减少带束层之间的滑移。
第一带束层21的宽度相对于胎冠弧13的胎冠弧截止点130，设定其宽度比例关系为0.97～1.0，优先取0.97。
具体实施方式中，如图1所示，所述内衬层与第一胎体帘布层31之间且位于过渡区增加设置有厚度为0.5～0.8mm的肩部胶条12，优选0.5mm，肩部胶条12的宽度区间为30～50mm，优选40mm。在轮胎的胎肩部位，从金属钢丝过度到胎体帘线和橡胶，会产生刚性段差即刚性过渡区，材料在过渡区的伸张很大，增加肩部胶条12有利于改善该处因伸张造成的气密层偏薄，从而提升气密性。
带束层2作为轮胎重要的骨架材料之一，带束层2的参数设定会影响轮胎的矩形率，本实施例中，对于轿跑和超跑，通常会对轮胎设定较大的矩形率，以增加胎面与地面的接触面积，保证充分接触，发挥最大的抓地力。
对轮胎的尺寸参数和带束层肩部伸张系数进行计算调整，使得轮胎的矩形率达到目标矩形率，得到目标矩形率为85％±2％，根据轮胎的带束层2、胎冠，以及冠带层1的尺寸参数计算带束层肩部伸张系数，具体步骤为：
具体实施方式中，根据轮胎的带束层、胎冠，以及冠带层的尺寸参数计算带束层肩部伸张系数，所述带束层肩部伸张系数C的计算公式为：
C＝(H0-2*(H1+H2+H3+H4))*Π/L；
式中，H0表示轮胎模具外直径，H1表示胎肩部沟底弧相对于胎冠中心处的下沉量，H2表示胎冠中心处深度，H3表示胎肩部花纹沟底胶厚度，H4表示胎肩部冠带层与带束层总厚，Π为圆周率，L为带束鼓周长；
由此，设定带束层肩部伸张系数区间为1.015～1.020，确保肩部的冠带层1始终处于拉伸状态，保障轮胎的使用性能。
综合上述设计，可得到轮胎矩形率为85％，以满足轮胎操控性能。(矩形率的试验工况条件为，充气压力设定为220kPa，负荷为最大负荷的80％)。
具体实施方式中，如图3所示，所述轮胎的矩形率为内、外侧肩部接地长度分别与中心接地长度的比值的平均值。
本实施例中，所述轮辋保护条5的尺寸和轮胎的胎面口型进行设计，其中轮辋保护条5的上弧与轮胎径向的夹角范围为0°＜a＜8°，优选角度5°，轮辋保护条5的下弧与轮胎径向的夹角范围为b＜50°，上弧与下弧夹角范围为c＞130°，所述轮辋保护条5的最宽处距离轮辋6外边缘的外侧间距x≤5mm，既能保护轮辋6也可有效降低风阻。
所述轮胎的胎面口型为V字形沟槽。如图4所示，图中B、C表征花纹主沟的宽度，A表征由B、C主沟分割的花纹块的宽度，通常当A宽度值小或者B、C宽度值大时，模具硫化时，流入A处的胶料会增多，导致A处的花纹块受挤压剧烈，引起该处呈现凸起形态,造成胎里不平，影响矩形率及轮胎性能。
具体的，当时，需要将胎面口型设计为沟槽“V”字形，同理可进行D与E、B，F与C、G的设计。
如下表所示，实施例与现有技术的对比例相比，实施例在结构上使用本发明创新点，干、湿地操控性能均显著提升，表明该结构对轮胎操控性和抓地力的影响是正向的。
实施例 对比例
正包结构形式 已设置 未设置
带束层边胶&夹胶 已设置 未设置
带束层角度差异 已设置 未设置
带束层肩部伸张系数 已设置 未设置
肩部胶条 已设置 未设置
外侧加强层 已设置 未设置
V形胎面口型 已设置 未设置
矩形率(％) 85.3 80.2
干地操控(％) 107 100
湿地操控(％) 103 100
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 (8)

1.一种高性能轮胎，其特征在于，所述轮胎包括胎体帘布层、带束层、胎冠、三角胶、钢丝圈、冠带层，以及轮辋保护条；
所述胎体帘布层由第一胎体帘布层、第二胎体帘布层，以及胎体帘布反包层构成，其中，所述胎体帘布反包层与三角胶之间设置加强层；
所述带束层由第一带束层和第二带束层构成，其中，所述第一带束层和第二带束层之间设置有胶片，且第一带束层的端部设置有边胶；
根据轮胎的带束层、胎冠，以及冠带层的尺寸参数计算带束层肩部伸张系数，所述带束层肩部伸张系数C的计算公式为：
C＝(H0-2*(H1+H2+H3+H4))*Π/L；
式中，H0表示轮胎模具外直径，H1表示胎肩部沟底弧相对于胎冠中心处的下沉量，H2表示胎冠中心处深度，H3表示胎肩部花纹沟底胶厚度，H4表示胎肩部冠带层与带束层总厚，Π为圆周率，L为带束鼓周长；
对轮胎的尺寸参数和带束层肩部伸张系数进行计算调整，使得轮胎的矩形率达到目标矩形率。
2.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述胎体结构采用的是非对称胎体结构，所述带束层采用双层高强度钢帘线材料。
3.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述第一带束层的铺设角度为27°～30°，第二带束层的铺设角度为24°～27°。
4.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述第一胎体帘布层为反包结构形式，第一胎体帘布层的反包端点位于轮胎的胎侧区域，第二胎体帘布层为正包结构形式，第二胎体帘布层的正包端点设置于钢丝圈的径向外侧。
5.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述第一胎体帘布层与轮胎的内衬层之间设置肩部胶条。
6.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述轮胎的矩形率为内、外侧肩部接地长度分别与中心接地长度的比值的平均值。
7.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述轮辋保护条的尺寸和轮胎的胎面口型进行设计，其中轮辋保护条的上弧与轮胎径向的夹角范围为0°＜a＜8°，轮辋保护条的下弧与轮胎径向的夹角范围为b＜50°，上弧与下弧夹角范围为c＞130°，轮辋保护条的最宽处距离轮辋外边缘的外侧间距x≤5mm，所述轮胎的胎面口型为V字形沟槽。
8.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于，所述目标矩形率为85％±2％。
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