CN116533684A - 一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，包括胎面、冠带层、胎侧、胎体和胎圈钢丝，胎面沿轮胎周向延伸，冠带层包裹于胎面内，一对胎侧配置于胎面的两侧，胎体配置于胎侧内侧，胎圈钢丝配置于胎体内，胎体内设置有用于胎体增强的复合钢帘线，复合钢帘线为以1股纺织纱线为芯线、N条金属单丝为面线捻合而成。本发明提高轮胎的负载能力，增强轮胎纵向刚性，减小轮胎加速响应时间，通过轮胎及时释放车辆使用过程中产生的静电。
Description
技术领域
本发明涉及车辆轮胎技术领域，尤其涉及一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎。
背景技术
在可持续发展的背景下，节能降排、减少化学能源需求，推行新能源的使用是当前、也是以后社会发展的趋势，目前国内市场，以电为新能源的汽车销量明显高于以燃油为能源的汽车销量。通常，在同等条件下，由于新能源车配置储能电池自身较重的因素，新能源车重量比燃油车要重，对于承载车身重量的轮胎便有了新的负载能力要求；新能源车的扭矩比传统燃油车大是由新能源车的电机决定的，因为电机本身低扭充沛的特点，如果车辆配置双电机，即使车身较重，新能源车仍旧可以拥有极快的零百加速，可以轻松超越同级别传统燃油车，因此，新能源车的轮胎必须具有更快的加速响应；以电能为新能源的车辆本身在使用过程中更容易产生静电，静电的累积会对车辆造成安全事故。
通常，半钢轿车轮胎或轻型卡车轮胎胎体骨架增强材料使用聚酯纤维，人造丝，芳纶及尼龙等，断裂强力一般在140～305N/根，断裂伸长率一般≥13％，粘合强度(H-抽出)一般在100～180N/cm，在这些材料周围包覆高分子橡胶组合物组成胎体，如此构成的胎体已无法满足上述新能源车所需配置轮胎的新要求：1)更高的负载能力；2)更低的加速响应时间；3)及时释放车辆运行时产生的静电。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，提高轮胎的负载能力，增强轮胎纵向刚性(纵向指车辆前进方向)，减小轮胎加速响应时间，通过轮胎及时释放车辆使用过程中产生的静电。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：
本发明提供一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，包括胎面、冠带层、胎侧、胎体和胎圈钢丝，胎面沿轮胎周向延伸，冠带层包裹于胎面内，一对胎侧配置于胎面的两侧，胎体配置于胎侧内侧，胎圈钢丝配置于胎体内，胎体内设置有用于胎体增强的复合钢帘线，复合钢帘线为以1股纺织纱线为芯线、N条金属单丝为面线捻合而成。
进一步地，N为2～10。
进一步地，纺织纱线为尼龙6或尼龙66，芯线纱径为0.15mm～0.45mm，芯线丹尼尔系数为420～840。
进一步地，金属单丝的横截面为圆形或椭圆形，其横截面为圆形时的直径为0.100mm～0.500mm。
进一步地，复合钢帘线的捻距为10mm～20mm，捻向为S捻或Z捻。
进一步地，复合钢帘线的覆胶厚度满足以下等式：
0.20≤2a/(2a+b)≤0.50
式中，a为覆胶厚度，b为复合钢帘线的直径。
进一步地，还包括导电橡胶，导电橡胶内均匀分布有导电颗粒，导电橡胶填充于胎面，导电橡胶的一端与冠带层接触连接，另一端与路面接触，复合钢帘线的一端与冠带层接触连接，另一端连接胎圈钢丝。
进一步地，导电橡胶于胎面的填充上开口距胎面中心50mm以内，上开口的宽为1mm～10mm，下开口的宽为10mm～150mm。
进一步地，还包括纺织帘布层，纺织帘布层设置在复合钢帘线绕过胎圈钢丝后的上端点外侧。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明采用复合钢帘线作为胎体增强元件，相较于传统轮胎胎体聚酯材料，轮胎的承载能力大大提高。
2、本发明采用复合钢帘线作为胎体增强元件，其弹性模量约为200GPa，相较于传统轮胎胎体聚酯材料约为2.0～2.5MPa，复合钢帘线的弹性模量明显大于传统轮胎胎体聚酯材料，使得新能源电机更容易输出较大的扭矩，获得更快的加速响应时间。
3、本发明采用复合钢帘线作为胎体增强元件，提高了轮胎的导电率，车辆使用时自身产生的静电能够及时通过轮胎得以释放。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎中复合钢帘线的第一种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎中复合钢帘线的第二种结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎中复合钢帘线的第三种结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎中复合钢帘线的覆胶示意图；
图6是本发明实施例提供的一种以聚酯材料等为胎体增强元件的传统充气子午线轮胎的结构示意图；
图中：1、复合钢帘线；2、导电橡胶；3、胎圈钢丝；4-1、带束一；4-2、带束二；5、纺织帘布层；6、传统胎体增强件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例提供一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，包括胎面、冠带层、胎侧、胎体和胎圈钢丝3，胎面沿轮胎周向延伸，冠带层包括重叠交叉的带束一4-1、带束二4-2以及带束一4-1、带束二4-2外侧的一层或两层的紧箍层，冠带层包裹于胎面内，一对胎侧配置于胎面的两侧，胎体配置于胎侧内侧，胎圈钢丝3配置于胎体内；该具有复合钢帘线的充气子午线轮胎相较于图6所示以聚酯材料等为胎体增强元件的传统充气子午线轮胎，采用复合钢帘线1作为胎体增强元件，替换了传统胎体增强件6，是一种特别适合新能源轿车使用的充气子午线轮胎。
如图2、图3和图4所示，上述复合钢帘线1的结构为1+N，即以1股纺织纱线为芯线、N条金属单丝为面线捻合而成，结构标记方法满足GB/T 11181-2016标准规定。1为一种纺织纱，优选采用N6或N66，中文名尼龙6或尼龙66，又称锦纶，尼龙具有耐磨，耐高温，耐老化，抗变形等优良性能，由于纺织纱比金属丝有较好的橡胶渗透性，因此，可以提高覆胶率约5％，在组合体内部可以有效阻断N金属丝间的摩擦，并且在受到冲击时得以缓冲，从而提高耐久疲劳性能约8％；芯线纱径至少大于等于0.15mm，至多小于等于0.45mm，优选至少大于等于0.2mm，小于等于0.30mm，芯线丹尼尔数优选大于等于420，小于等于840。N(N＝2，3，4，5，.......10；优选N＝3，4，5)为一种金属单丝，优选碳钢，也可以使用其他钢，如不锈钢或其他合金，当使用碳钢时，其碳含量(以钢的重量％计)优选包含在0.8％至1.2％，特别适用高强度钢帘线，称为HT，超高强度钢帘线，称为ST，特高强度钢帘线，称为UT，碳钢增强件的抗拉强度优选高于3000MPa，更优选高于3500MPa，碳钢增强件的总断裂强度(弹性伸长和塑性伸长的总和)优选大于2.0％；金属单丝的横截面可以为圆形或椭圆形，当截面为圆形时其直径至少大于等于0.100mm，至多小于等于0.500mm，优选至少大于等于0.175mm，至多小于等于0.350mm，在保证轮胎设计强度要求的情况下，优选直径小的金属单丝，有利于减轻工作层的重量，以及有利于胎体的抗弯曲疲劳耐久性能。
在复合钢帘线1中，尼龙纱线作为芯线，金属单丝为面线，捻距至少大于等于10mm，至多小于等于20mm，优选大于等于14mm，小于等于16mm，捻向可以S捻，也可以Z捻，通常使用S捻，复合钢帘线1的破断力至少大于等于200N/根，由此可见，复合钢帘线破断力下限虽然与传统的聚酯等纺织纱是接近的，但复合钢帘线破断力的上限是显著大于聚酯等纺织纱，胎体强度增强，承载力提升，轮胎使用寿命延长。
复合钢帘线1作为胎体增强元件，其弹性模量约为200GPa，相较于传统轮胎胎体聚酯材料约为2.0～2.5MPa，复合钢帘线1的弹性模量明显大于传统轮胎胎体聚酯材料，使得新能源电机更容易输出较大的扭矩，获得更快的加速响应时间。
如图5所示，该复合钢帘线1的覆胶厚度需满足以下等式，可以有效降低轮胎重量：
0.20≤2a/(2a+b)≤0.50
优选：0.25≤2a/(2a+b)≤0.45
式中，a为覆胶厚度，b为复合钢帘线的直径。
此外，复合钢帘线1绕过胎圈钢丝3后的外侧上端点被一层纺织帘布层5保护，纺织帘布层5端点与复合钢帘线的端点至少相差10mm，且端点不能与胎圈钢丝3的三角胶端点重合，优选差异5mm以上。
传统轮胎的胎体主要组成为混合高分子橡胶组合物及纺织纱，橡胶材料的电导率很低，距离或厚度与电导率成反比，轮胎胎面橡胶厚度通常大于5mm，胎面部分也没有导电胶，因此，轮胎胎面基本不具有导电性，若需轮胎导电，胎面必须设计特殊结构，植入特殊材料才能达到轮胎胎面导电效果。如图1所示，此特殊结构上开口L1在胎面距中心50mm以内，上开口宽L2至少大于等于1mm，至多小于等于10mm，优先至少大于等于2mm，至多等于5mm，底部L3宽至少大于等于10mm，小于等于150mm，优选至少大于等于30mm，小于等于50mm；植入的特殊材料是一种混合橡胶，混合橡胶主要是将玻璃镀银，铝镀银，银等导电颗粒均匀分布的硅橡胶，当然也可以为其他导电材料分布的橡胶，称为导电橡胶2，导电橡胶2的一端与冠带层接触连接，另一端与路面接触，复合钢帘线1的一端与冠带层接触连接，另一端连接胎圈钢丝3，导电橡胶2在压力作用下，导电颗粒相互接触，达到导电作用，车辆使用时产生的静电则可以通过车辆轮毂经胎圈钢丝→胎体中复合钢帘线→带束层→胎面导电胶→释放路面，如此车辆在行驶过程中可以及时由轮胎释放车辆自身产生的静电，提升车辆行驶安全性。
以205/55R16为例：传统聚酯材料胎体(单层胎体，1670dtex/2)更换复合钢帘线胎体(单层，1+3*0.175)，胎体基本材料信息如下表：
表1
轮胎承载力提升：(230-205)/205＝12％；轮胎胎体材料重量增加27g，轮胎重量约增加2.7％；胎体复合钢帘线组件覆胶厚度系数：0.20≤0.46≤0.50，满足等式要求。
上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，包括胎面、冠带层、胎侧、胎体和胎圈钢丝，胎面沿轮胎周向延伸，冠带层包裹于胎面内，一对胎侧配置于胎面的两侧，胎体配置于胎侧内侧，胎圈钢丝配置于胎体内，其特征在于，胎体内设置有用于胎体增强的复合钢帘线，复合钢帘线为以1股纺织纱线为芯线、N条金属单丝为面线捻合而成。
2.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，N为2～10。
3.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，纺织纱线为尼龙6或尼龙66，芯线纱径为0.15mm～0.45mm，芯线丹尼尔系数为420～840。
4.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，金属单丝的横截面为圆形或椭圆形，其横截面为圆形时的直径为0.100mm～0.500mm。
5.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，复合钢帘线的捻距为10mm～20mm，捻向为S捻或Z捻。
6.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，复合钢帘线的覆胶厚度满足以下等式：
0.20≤2a/（2a+b）≤0.50
式中，a为覆胶厚度，b为复合钢帘线的直径。
7.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，还包括导电橡胶，导电橡胶内均匀分布有导电颗粒，导电橡胶填充于胎面，导电橡胶的一端与冠带层接触连接，另一端与路面接触，复合钢帘线的一端与冠带层接触连接，另一端连接胎圈钢丝。
8.根据权利要求7所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，导电橡胶于胎面的填充上开口距胎面中心50mm以内，上开口的宽为1mm～10mm，下开口的宽为10mm～150mm。
9.根据权利要求1所述具有复合钢帘线的充气子午线轮胎，其特征在于，还包括纺织帘布层，纺织帘布层设置在复合钢帘线绕过胎圈钢丝后的上端点外侧。
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