CN209719170U - 重载用充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及重载用充气轮胎，特别是其中的深沟花纹轮胎，是一种关于在高气压（800kpa以上）条件下使用的超重载轮胎降低滚动阻力的技术。重载用充气轮胎，该轮胎在交叉配置的带束层和胎面之间设置基部胶，基部胶和带束层相邻的并覆盖带束层，胎面和基部胶之间由第一胎面胶和第二胎面胶组成，第一胎面胶配置在轮胎赤道中央区域，第二胎面胶设置在第一胎面胶的两侧并将第一胎面胶夹在中间；其特征在于，第一胎面胶和第二胎面胶在80℃状态下的胶料物性关系如下：tanδ值：第一胎面胶＞第二胎面胶，硬度值：第一胎面胶＞第二胎面胶。本实用新型通过有效地使用低滞后损失（低tanδ特性）的胎面胶，实现之前没有做到的降滚阻效果。

Description

重载用充气轮胎

技术领域

本实用新型涉及重载用充气轮胎，特别是其中的深沟花纹轮胎，是一种关于在高气压 (800kpa以上)条件下使用的超重载轮胎降低滚动阻力的技术。

背景技术

近年来作为环境保护的其中一环，卡客车的尾气排放受到控制，对重载轮胎的滚动阻力要求渐高。行驶过程中轮胎材料的损失能量占了轮胎滚动阻力的绝大部分，其中重载胎的40％到60％的滚动阻力源于胎面部位胶料的滞后损失。因此为了降低轮胎的滚动阻力，一般采用的行之有效的方法是胎面胶使用滞后损失小的胶料。

然而，重载充气轮胎中，若是高气压使用条件(800kpa以上)，并且花纹沟深超过标准沟深的轮胎，而花纹又是混合花纹或者块状花纹之类实际接地面积比例在70％以下的充气轮胎的情况下，即使采用滞后损失低的胶料，也无法实现降低滚动阻力的效果。有时甚至比滞后损失大的胶料滚动阻力还差，此事已通过试验得到确认。

发明内容

本专利的目的是针对上述的高气压、深沟轮胎、并且实际接地面积比在70％以下的中短途混合系列花纹这样的重载充气轮胎，提供一种重载充气轮胎，通过有效地使用低滞后损失 (低tanδ特性)的胎面胶，实现之前没有做到的降滚阻效果。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

重载用充气轮胎，该轮胎在交叉配置的带束层和胎面之间设置基部胶，基部胶和带束层相邻的并覆盖带束层，胎面和基部胶之间由第一胎面胶和第二胎面胶组成，第一胎面胶配置在轮胎赤道中央区域，第二胎面胶设置在第一胎面胶的两侧并将第一胎面胶夹在中间；其特征在于，第一胎面胶和第二胎面胶在80℃状态下的胶料物性关系如下：

tanδ值：第一胎面胶＞第二胎面胶，

硬度值：第一胎面胶＞第二胎面胶。

作为进一步改进，所述的第一胎面胶的胎面宽度方向的宽度TWAS和整个胎面宽度TW的关系为TWAS/TW＝0.30～0.50，越靠近花纹沟底越窄；花纹沟底位置的第一胎面胶的宽度TWAG 为TWAG/TW＝0.15～0.30。

附图说明

图1本实验采用的三种胎面胶物性(tanδ、Hs)的分布图。

图2传统胎面结构。

图3本实用新型胎面结构。

图4-1～4-5胎面内部接地压分布的有限元计算结果；

图4-1：胎面表面，

图4-2：花纹沟深4.5mm位置，

图4-3：花纹沟深9.0mm位置，

图4-4：花纹沟深13.5mm位置，

图4-5：花纹沟深17.5mm位置(沟底)。

图5试验用的花纹类型。

具体实施方式

轮胎的滚动阻力中占比最大的是轮胎滚动中由反复变形造成的胶料滞后损失引起的，轮胎滚动阻力值大致可用以下公式表示。

RR≈1/2∑σеtanδdV……

RR：轮胎滚动阻力

σ：应力(胎面胶区域应力的主要成分是接地面传导过来的接地反力)

е：应变

tanδ：橡胶的滞后损失

V：橡胶体积

1/2σе：应变能

重载充气轮胎中，胎面在轮胎整体滚动阻力中所占的比例为40％到60％。从上述公式也可理解，一般为了降低滚动阻力，采用的方法是减少胎面胶的滞后损失也就是tanδ。

然而对轮胎的低滚阻要求从之前的高速长途胎扩大到了中短途轮胎范围，只是单纯地换成低滞后损失的胶料也达不到滚阻要求的目标值，这点已被试验确认。

图2是本公司的长途胎胎面胶A019和在此基础上降生热的H019-1、H019-2这三种胶料的硬度(Hs)和tanδ的关系。

根据滚动阻力公式①，一般胎面胶tanδ降低，邵尔硬度也会跟着降低。

公式①的应力σ相当于接地反力，几乎和气压、带束层结构呈线性相关。应变e是胎面花纹块、花纹条部分由接地反力引起的变形(向下的变形)，邵氏硬度降低应变e增加，其结果是应变能1/2σε增大，和胶料的滞后损失tanδ降低效果相互抵消。

因此可以解释为什么在高气压、深花纹沟、实际接地面积比例小(70％)的轮胎上即使用了低生热的胎面胶，也无法得到期待中的滚阻改善效果。

为此本实用新型设计人员着眼于轮胎接地面和胎面内部的接地反力分布，在接地反力高的区域配置硬度Hs高的胶料抑制变形，在接地反力低的区域配置低tanδ的胶料，使花纹沟又深、花纹接地面积小的充气轮胎也能有效地降低滚阻。

轮胎模型设定为规格12.00R20，花纹沟深17.5mm，用有限元计算轮胎接地面和胎面内部的接地反力分布，结果见图4-1到图4-5。

图4-1～图4-5表示的是以下深度方向位置。

轮胎规格12.00R20 18PR、花纹沟深17.5mm、实际接地面积比65％的混合花纹，用以下两种胎面结构和三种胎面配方组合进行了试验。

胎面结构

Ⅰ：传统胎面结构图.2

Ⅱ：本实用新型胎面结构图.3。

行驶面宽TW 226mm，胎面中央区域的胎面A表面宽度TWS 82mm，胎面中央区域的胎面A 沟底部分宽度TWG 72mm，TWG/TW＝31.5％，TWS/TW＝36％。

胎面配方物性：

80℃	tanδ	Hs
			A019	0.189	67
H019-Ⅰ	0.156	64
			H019-Ⅱ	0.13	63

试验方案：

以上五个方案根据国标GB/T18861的规定、进行了滚阻阻力系数的测定。

试验结果如下。

滚动阻力系数RRC＝滚动阻力/负荷：

如此通过本专利中的胎面结构，使得深沟花纹、实际接地面积比在70％以下的轮胎可以更有效地降低滚动阻力。

如上所述、根据接地压在胎面内部的分布情况，把胎面区域分成胎面A和胎面B，胎面中央的胎面A表面宽度为TWS、沟底宽度为TWG、TWS>TWG，对于减小胎面中央部分的压缩变形、并且有效地配置低生热胎面胶B很重要。

上述实施例中的混合花纹也常用在差路面上，要求一定的耐刺扎性能。而低生热配方由于胶料硬度降低，一般无法避免耐刺扎性能的减弱。

本专利的胎面结构因为在容易被刺扎的胎面中央区域没有配置低生热橡胶，可以避开差路行驶中病疵产生的风险。

本实用新型适用于深花纹沟的重载充气子午线轮胎，特别是实际接地面积比70％以下的混合花纹、雪地花纹系列。

以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.重载用充气轮胎，该轮胎在交叉配置的带束层和胎面之间设置基部胶（C），基部胶（C）和带束层相邻的并覆盖带束层，胎面和基部胶（C）之间由第一胎面胶（A）和第二胎面胶（B）组成，第一胎面胶（A）配置在轮胎赤道中央区域，第二胎面胶（B）设置在第一胎面胶（A）的两侧并将第一胎面胶（A）夹在中间；其特征在于，第一胎面胶（A）和第二胎面胶（B）在80℃状态下的胶料物性关系如下：

tanδ值：第一胎面胶（A）＞第二胎面胶（B），

硬度值：第一胎面胶（A）＞第二胎面胶（B）。

2.根据权利要求1所述的重载用充气轮胎，其特征在于，第一胎面胶（A）的胎面宽度方向的宽度TWAS和整个胎面宽度TW的关系为TWAS/TW=0.30~0.50，越靠近花纹沟底越窄；花纹沟底位置的第一胎面胶（A）的宽度TWAG为TWAG/ TW=0.15~0.30。