CN212267159U - 一种具有优异性能的缺气保用胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有优异性能的缺气保用胎，包括内衬层、胎体、胎侧及胎圈，所述胎圈包括三角胶和钢圈，所述胎侧包括胎侧耐磨胶，所述胎侧处的内衬层与所述胎体之间设有支撑胶；所述三角胶的弹性模量M₁、所述支撑胶的弹性模量M₂、及所述胎侧耐磨胶的弹性模量M₃之间设定以下关系：0.85≤M₂/M₁≤1.15且0.85≤M₂/M₃≤1.15；所述三角胶的上端点至下端点的距离L₁、所述支撑胶的上端点至下端点的距离L₂及所述胎侧耐磨胶的上端点至下端点的距离L₃之间设定以下关系：2.5≤L₂/L₁≤3.5且1.5≤L₁/L₃≤2.5。本实用新型通过对支撑胶、三角胶及耐磨胶的限定，提高轮胎的耐久性。

Description

一种具有优异性能的缺气保用胎

技术领域

本实用新型属于轮胎技术领域，具体涉及一种具有优异性能的缺气保用胎。

背景技术

目前缺气保用胎是指在完全泄气的情况下仍具有良好的续行能力，因此目前缺气保用胎多偏向于解决缺气保用胎的0气压耐久性能，未充分考虑其他性能需求，而舒适性的需求也是轮胎的一个重点性能需求，而市面上的缺气保用胎多不能兼顾耐久性和舒适性的双重性能；即使兼顾了双重性能，轮胎的均匀性也达不到要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有优异性能的缺气保用胎，以克服上述技术问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有优异性能的缺气保用胎，包括内衬层、胎体、胎侧及胎圈，所述胎圈包括三角胶和钢圈，所述胎侧包括胎侧耐磨胶，所述胎侧处的内衬层与所述胎体之间设有月牙形的支撑胶，

所述胎体采用人造丝进行制作；

所述三角胶的弹性模量M₁、所述支撑胶的弹性模量M₂、及所述胎侧耐磨胶的弹性模量M₃之间设定以下关系：0.85≤M₂/M₁≤1.15且0.85≤M₂/M₃≤1.15；

所述三角胶的上端点至下端点的距离L₁、所述支撑胶的上端点至下端点的距离L₂及所述胎侧耐磨胶的上端点至下端点的距离L₃之间设定以下关系：2.5≤L₂/L₁≤3.5且1.5≤L₁/L₃≤2.5；

所述支撑胶的厚度H与轮胎断面高度SH的关系为：0.04≤H/SH≤0.07。

进一步地，所述三角胶的体积V₁、所述支撑胶的体积V₂及所述胎侧耐磨胶的体积V₃之间设定以下关系：0.45≤V₁/V₂≤0.65且0.75≤V₃/V₁≤0.95。

进一步地，所述支撑胶的上端点设于轮胎的带束层下、且插入量处于5～15mm。

进一步地，所述人造丝的断裂强度≥135N。

进一步地，所述支撑胶朝向内衬层方向连接有补胶层，所述支撑胶的口型与所述补胶层的口型均呈倒梯形状、且所述补胶层的顶边宽度为所述支撑胶的底边宽度，所述支撑胶的口型中靠近于所述补胶层的两个内角的角度分别为130°～160°和130°～160°，所述补胶层的底边宽度l与所述支撑胶的底边宽度L之间具有0.5≤l/L≤0.8的关系，所述补胶层的厚度h与所述支撑胶的厚度H之间具有0.06≤h/H≤0.15的关系。

进一步地，所述补胶层的弹性模量m与所述支撑胶的弹性模量M₂之间具有0.5≤m/M₂≤0.7的关系。

有益效果：

1、本实用新型通过对支撑胶、三角胶及耐磨胶的限定，提高轮胎的耐久性；

2、本实用新型为提供轮胎的均匀性和舒适性，在使用人造丝进一步提高耐久性的基础上，降低支撑胶厚度，保证耐久性的前提下，提高均匀性和舒适性；

3、本实用新型中为解决支撑胶厚度降低所导致的气泡率的问题，在支撑胶上增加一层补胶层，降低气泡率的产生。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中支撑胶与补胶层的口型示意图；

图中：1、三角胶；2、支撑胶；3、胎侧耐磨胶；4、补胶层。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型所述的一种具有优异性能的缺气保用胎，包括内衬层、胎体、胎侧及胎圈，所述胎圈包括三角胶和钢圈，所述胎侧包括胎侧耐磨胶，所述胎侧处的内衬层与所述胎体之间设有月牙形的支撑胶，上述结构为缺气保用胎的常规结构。

下面从两个方面对本实用新型中提升缺气保用胎耐久性的设计进行说明。

首先，对所述三角胶的弹性模量M₁、所述支撑胶的弹性模量M₂、及所述胎侧耐磨胶的弹性模量M₃进行限定，所述弹性模量M₁、弹性模量M₂、弹性模量M₃之间具有以下关系：0.85≤M₂/M₁≤1.15且0.85≤M₃/M₁≤1.15；

且对所述三角胶的上端点至下端点的距离L₁、所述支撑胶的上端点至下端点的距离L₂及所述胎侧耐磨胶的上端点至下端点的距离L₃进行限定，所述距离L₁、距离L₂、距离L₃之间具有以下关系：2.5≤L₂/L₁≤3.5且1.5≤L₁/L₃≤2.5。

由此通过以上的设计对支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的模量进行合理限定，使三者的模量尽量接近，同步对三者的上端点位置进行限定，保证三者的上端点位置合力分散，由此通过两方面减少应力集中，降低生热，改善轮胎的耐久性能。

为使轮胎产生的应力传递更为平和和均匀，在上述限定后，进一步对所述三角胶的体积V₁、所述支撑胶的体积V₂及所述胎侧耐磨胶的体积V₃进行设计，所述体积V₁、体积V₂、及体积V₃之间具有以下关系：0.45≤V₁/V₂≤0.65且0.75≤V₃/V₁≤0.95。

为明确支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的端点情况，所述支撑胶的上端点设于轮胎的带束层下、且插入量处于5～15mm，所述支撑胶的下端点与所述胎圈的距离L₄限定在5～15mm；由于三角胶是与所述钢圈的钢丝复合，所述三角胶的下端点位置即为钢圈钢丝的上端点位置；所述胎侧耐磨胶的作用是保护胎圈，因此胎侧耐磨胶的下端点位置为胎趾点往上5～15mm；由此在上述所限定的距离L₁、距离L₂、距离L₃的基础上，即可完成本实用新型中对支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的设计。

其次，对本实用新型中的胎体的材质进行优化，使用具有较高热稳定性的人造丝材料作为胎体材料，且所述人造丝的断裂强度需≥135N。

在完成上述耐久性提升的设计后，考虑其耐久性能已大大满足缺气保用胎的需求，在此改进基础上，对本实用新型中支撑胶的厚度进行减薄，虽降低了部分耐久性，但提升了轮胎的舒适性，而降低的耐久性并不会对缺气保用胎的需求造成影响，对此，本实用新型中支撑胶的厚度H与轮胎的断面高度轮SH的关系为：0.04≤H/SH≤0.07，相比于常规的缺气保用胎，支撑胶厚度有所减薄且限定于合适的范围内，以此使制成的缺气保用胎的耐久性与舒适性均有所提升，得到综合性能较优的缺气保用胎。

以下通过具体实施例与测量数据对上述结构进行具体说明。

第一组：在不考虑胎体材料与支撑胶厚度的限定基础上，对三角胶、支撑胶及胎侧耐磨胶限定后制成的轮胎进行性能检测，下表1为列举的实施例，且本实用新型中的实施例不仅于此。

表1

测量条件与标准：

1、子口温度：在进行耐久转鼓试验时通过热红外线成像仪进行温度测量，测量时将转鼓实验保护网打开，将热红外线成像仪放置于三角架上，置于距轮胎外表面1.7米的位置。

2、耐久性能：

实验条件：

2.1、试验轮胎：外观质量应符合HT/T 2177的规定；试验轮辋的宽度应符合GB/T2978的规定；

2.2、充以250kPa气压后的试验轮辋组合体，应在38℃±3℃的实验室环境温度下停放3H以上；

2.3、试验速度设定为80KM/H，试验负荷为负荷指数对应的负荷能力×65％，试验持续时间为60min；

2.4、试验转鼓以匀加速启动达到2.4规定的试验速度，时间应在5min以内；

2.5、试验轮胎的外倾角、侧偏角均为0度；

2.6、在整个试验过程中，环境温度应保持在38℃±3℃的范围内。

实验步骤：

步骤1、将停放后的实验轮胎气压重新校正到2.2规定的值；

步骤2、拔掉气门芯，使试验轮胎完全放气；

步骤3、将按步骤1和步骤2规定准备好的轮胎轮辋组合体安装在高速耐久试验机上，使其垂直于实验转鼓面并给试验轴施加2.3规定的试验负荷，在开机前读取试验负荷下轮轴中心到转鼓表面的距离；

步骤4、按2.3～2.6规定的试验条件进行试验，期间不得中断，不得人为冷却轮胎，不应调整轮胎气压，应保持试验速度与试验负荷的恒定；

步骤5、按规定程序完成实验后，在试验负荷下测量轮轴中心到转鼓表面的距离，然后待实验轮胎自然冷却后拆卸并进行外观检查，记录轮胎外观出现损坏的时间。2、应力值与剪应变：对轮胎进行虚拟建模，指定模型的实况条件和材料，采用我司开发的FEA模拟分析工具，模拟轮胎在不同工况下的受力状况，以此得到轮胎的应力值和剪应变的数据，其中应力值和剪应变的数值越小越好。

在上述测量条件下对表1中的实施例与对比例所对应轮胎进行测量，测量所得数据具体如表2所示。

表2

	应力值(MPA)	剪应变	子口温度(℃)	耐久性能(min)
					实施例1	3.42	0.65	145	314
实施例2	3.45	0.66	147	278
					实施例3	3.49	0.66	152	253
实施例4	3.53	0.68	150	289
					实施例5	3.51	0.66	151	292
实施例6	3.52	0.7	154	215
					实施例7	3.61	0.81	166	85
实施例8	3.59	0.8	165	92
					实施例9	3.57	0.75	157	167
实施例10	3.55	0.72	155	154
					实施例11	3.54	0.7	154	203
对比例1	3.66	0.85	176	48
					对比例2	3.68	0.83	175	46

由此，从实施例1-6、实施例10-11与对比例2的对比可知，本实用新型首先对支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的模量进行合理限定，减少应力集中，改善轮胎的耐久性能；同时对支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的上端点进行限定，使支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的上端点合理分布，进而使轮胎的应力将依次通过支撑胶、三角胶、胎侧耐磨胶进行传递，由此轮胎的应变是均匀且呈线形变化。

为使具有优异性能的缺气保用胎的应力、剪应变、子口温度进一步降低及耐久性能进一步提升，对支撑胶、三角胶及胎侧耐磨胶的体积进行限定，通过实施例7-11与对比例1的对比可知，合理的体积限定，可使应力的扩散和传递更加均匀和平和，因此，可极大的降低剪应变。

对此，由于具有优异性能的缺气保用胎在0气压下各部分的应力得到有效的扩散，不会在局部区域产生较大的应变，而这种应变的外在表现形式就是生热，即应变越低，生热也就越低，从表1中子口温度即可得到说明。

第二组：在第一组的基础上，选取其中的实施例1，并对其胎体与支撑胶的厚度进行设计，对由此所制备轮胎的耐久性与舒适性进行测量，下表3为所列举的方案及性能数据，当然本申请中所采用的方案不仅于此。

测量条件与标准：

1、耐久性能：耐久性能指轮胎在规定的测量条件和测量步骤下，在轮胎破坏时的持续行驶的时间(单位：min)

2、舒适性指数：是一个主客观测评的评判参数，舒适性包括对轮胎的良路振动、不规则路的冲击、缓冲、共鸣音四个细分项，及对轮胎噪音的主观感受，包括空腔共鸣、花纹噪音、路面噪音、制动噪音四个细分项，共计8个细分项，评价时对每个细分项进行打分，分数范围从1分到10分不等，打分完成后即可计算舒适性指数；同时在本申请中，为提高舒适性指数的精准性，每个方案通过10个本领域的专业技术人员和10个非专业性技术人员共同进行打分，最后采取20个评分的均值。

3、均匀性(Uniformity)合格率：轮胎的不均匀性是指轮胎圆周方向和断面方向上各对称部位的几何形状和力学性能不一致的总称，轮胎的均匀性性能包括(1)质量均匀：动平衡和静平衡；(2)尺寸均匀：径向尺寸均匀(RRO)、侧向尺寸波动(LRO)等；(3)刚性均匀，包括径向力波动(RFV)、侧向力波动(LFV)、圆锥度(Conicity)。测量均匀性时，是将轮胎置于均匀性检测机上，按照规定GB/T 18506 5.3选取和调整试验机的轮辋；将轮胎按照在轮辋上，充气至GB/T 18506 5.5规定的试验气压；试验机的主轴按照GB/T 18506 5.7规定的速度进行旋转，移动试验转鼓使其靠上轮胎，直至达到规定的负荷，保持主轴顺时针和逆时针方向各旋转二周以上，设备自动记录下各项均匀性数据。

均匀性合格率：对每一项均匀性检测参数皆制定合格标准，若所有项目皆达到合格标准，则判定该条轮胎均匀性合格，反之，若均匀性检测指标中任一项达不到要求，则判定该轮胎均匀性不合格。

均匀性合格率＝均匀性合格的轮胎条数/总检测轮胎条数。

表3

	是否采用人造丝	H/SH	耐久性能	舒适性指数	均匀性合格率
						方案1	否	0.1	314	85	72％
方案2	是	0.1	376	85	72％
						方案3	否	0.08	286	87	76％
方案4	是	0.08	322	87	76％
						方案5	否	0.07	254	88	80％
方案6	是	0.07	288	88	80％
						方案7	否	0.065	225	89	83％
方案8	是	0.065	264	89	83％
						方案9	否	0.06	198	90	86％
方案10	是	0.06	218	90	86％
						方案11	否	0.055	168	91	88％
方案12	是	0.055	196	91	88％
						方案13	否	0.05	131	92	90％
方案14	是	0.05	162	92	90％
						方案15	否	0.045	112	92	91％
方案16	是	0.045	138	92	91％
						方案17	否	0.04	89	92	92％
方案18	是	0.04	125	92	92％

从上述方案1和方案2、方案3与方案4、方案5与方案6、方案7与方案8、方案9与方案10及方案1-2与方案3-10的相互对比可知，通过胎体采用人造丝在第一组的基础上进一步提升其耐久性，以此在两方面对轮胎的耐久提升后，对支撑胶厚度进行设定，在保证耐久性满足缺气保用胎的前提下，提升轮胎的舒适性和均匀性。

进一步地，缺气保用胎因支撑胶的缘故，在成型过程中，由于没有完全把各个半成品部件之间的气体完全排出，在硫化完成后，这部分气体会聚集并形成气泡，聚集在内衬层与支撑胶之间的气体即形成胎里气泡，胎里气泡的产生会使缺气保用胎的废品率居高不下，而在本实用新型中因支撑胶口型的调整，使胎里气泡的发生率进一步降低，对此通过下述结构解决这一问题。

首先，所述支撑胶朝向内衬层方向连接有一补胶层，所述支撑胶的口型与所述补胶层的口型均呈倒梯形状、且其中所述补胶层的顶边宽度即为所述支撑胶的底边宽度，即所述补胶层连接在所述支撑胶的底边上。

如图1所示，所述支撑胶中靠近于所述补胶层的两个内角的角度分别为130°～160°和130°～160°，且其中所述的两个内角中接近于轮胎胎面方向的角度α大于接近于轮胎三角胶方向的角度β，优选两者的差值在10°；在此基础上，对支撑胶的底边宽度L与所述补胶层的底边宽度l进行限定，优选地，所述底边宽度L与所述底边宽度l之间具有0.5≤l/L≤0.8的关系。

进一步地，在上述基础上，对支撑胶的厚度与补胶层的厚度进行限定，其中，所述支撑胶的厚度H与所述补胶层的厚度h之间具有0.06≤h/H≤0.15，其中，所述厚度H与所述厚度h的范围优选为0.06≤h/H≤0.07；由此在使支撑胶口型与成型机鼓上的支撑胶曲线相契合的同时，对支撑胶与补胶层的形状进行限定，由此使补胶层先接触机鼓，以此降低气泡率的几率。

同时，进一步地，对所述支撑胶的弹性模量M₂与所述补胶层的弹性模量m进行限定，所述弹性模量M₂与所述弹性模量m之间具有0.5≤m/M₂≤0.7的关系，优选地，所述弹性模量M₂与所述弹性模量m之间优选为0.65≤m/M₂≤0.75，由此使补胶层的模量低于补胶层的模量，在压力辊作用下补胶层的变形越易，进一步，降低气泡率的产生。

下面提供下述具体实施例与对比例对本实用新型所述的支撑胶与补胶层的口型进行分析，对实施例与对比例制备的轮胎的气泡率进行计算，具体如下表1。

测量条件与标准：

气泡率＝硫化后出现气泡轮胎的条数/硫化总轮胎条数，气泡率越高说明出现气泡的轮胎条数越多，品质越差。

表1

通过上述实施例1-5中可知，通过对内角的范围、支撑胶的底边宽度与补胶层的底边宽度的限定，在支撑胶与补胶层的模量差异的基础上，极大幅度降低气泡率，使制备轮胎的气泡率控制在合适的范围内。

气泡降低原理说明：

将在支撑胶上增加一层补胶层，补胶层较小、且采用模量较低的胶料，支撑胶较大、且采用模量较高的胶料，成型时在压力辊的作用下，补胶层先接触机鼓，由于补胶层的接触面很小、且这部分胶料模量较低、较软，因此在压力辊的作用下，补胶层在较大的压力下变形并完全匹配机鼓的形状，这个过程中由于机鼓是在旋转，轮胎内衬和支撑胶空隙间的空气会完全被排出，因此不会产生胎里气泡，且不会对轮胎的均匀性产生不良影响。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本实用新型用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本实用新型，不能理解为对本实用新型的范围的限制。应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种具有优异性能的缺气保用胎，包括内衬层、胎体、胎侧及胎圈，所述胎圈包括三角胶(1)和钢圈，所述胎侧包括胎侧耐磨胶(3)，所述胎侧处的内衬层与所述胎体之间设有月牙形的支撑胶(2)，其特征在于，

所述胎体采用人造丝进行制作；

所述三角胶的弹性模量M₁、所述支撑胶的弹性模量M₂、及所述胎侧耐磨胶的弹性模量M₃之间设定以下关系：0.85≤M₂/M₁≤1.15且0.85≤M₂/M₃≤1.15；

所述三角胶的上端点至下端点的距离L₁、所述支撑胶的上端点至下端点的距离L₂及所述胎侧耐磨胶的上端点至下端点的距离L₃之间设定以下关系：2.5≤L₂/L₁≤3.5且1.5≤L₁/L₃≤2.5；

所述支撑胶的厚度H与轮胎断面高度SH的关系为：0.04≤H/SH≤0.07。

2.根据权利要求1所述的具有优异性能的缺气保用胎，其特征在于，所述三角胶的体积V₁、所述支撑胶的体积V₂及所述胎侧耐磨胶的体积V₃之间设定以下关系：0.45≤V₁/V₂≤0.65且0.75≤V₃/V₁≤0.95。

3.根据权利要求1所述的具有优异性能的缺气保用胎，其特征在于，所述支撑胶的上端点设于轮胎的带束层下、且插入量处于5～15mm。

4.根据权利要求1所述的具有优异性能的缺气保用胎，其特征在于，所述人造丝的断裂强度≥135N。

5.根据权利要求1所述的具有优异性能的缺气保用胎，其特征在于，所述支撑胶朝向内衬层方向连接有补胶层(4)，所述支撑胶的口型与所述补胶层的口型均呈倒梯形状、且所述补胶层的顶边宽度为所述支撑胶的底边宽度，所述支撑胶的口型中靠近于所述补胶层的两个内角的角度分别为130°～160°和130°～160°，所述补胶层的底边宽度l与所述支撑胶的底边宽度L之间具有0.5≤l/L≤0.8的关系，所述补胶层的厚度h与所述支撑胶的厚度H之间具有0.06≤h/H≤0.15的关系。

6.根据权利要求5所述的具有优异性能的缺气保用胎，其特征在于，所述补胶层的弹性模量m与所述支撑胶的弹性模量M₂之间具有0.5≤m/M₂≤0.7的关系。

Images