CN217294147U - 一种改善高速性能的子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种改善高速性能的子午线轮胎，包括胎面，还包括：冠带层，冠带层设置在胎面内侧；带束层，带束层设置在冠带层内侧，带束层包括由冠带层向轮胎内侧依次设置的第二带束层和第一带束层，第一带束层和第二带束层均由胎面中心向胎肩处延伸并止于冠带层内侧；胎体，胎体设置在带束层内侧；其中，带束层伸张率为1.020‑1.045，且第一带束层和第二带束层的设置方向与轮胎周向之间的夹角为20°‑30°。本实用新型通过增大带束层伸张系数，以达到调整成品带束层角度，增加带束层对左右两侧的束缚力，以降低轮胎变形，同时降低带束层端点区域的生热，有效提高轮胎的高速性能，不会增加工艺复杂度，降低了其他风险的可能性，另可降低轮胎生产成本。

Description

一种改善高速性能的子午线轮胎
技术领域
本实用新型涉及轮胎结构技术领域，具体涉及一种改善高速性能的子午线轮胎。
背景技术
轮胎是车辆行驶过程中重要的受力部件之一，其主要作用有承载、驱动、制动以及转向。目前，我国交通运输业发展方兴未艾，汽车及轮胎出口贸易逐年增加。但轮胎在高速公路上频繁发生脱层乃至爆破，甚至于酿成惨重交通事故，其迫切的要求我们提高轮胎高速性能，以适应市场需求。
轮胎胶料为粘弹性材料，其力学行为同时依赖于外力大小和作用时间，即其在发生变形时，不能立即恢复初始状态，轮胎在低速行驶时，接地区域变形在离开路面已恢复。但当行驶速度增加时，接地区域离开路面时间低于变形恢复时间，这部分变形复原产生的作用力与行驶产生的离心力引起胎面振动。这种振动经过传递在行驶达到一定速度时，就会连续在相同位置产生和前次完全相同的振动，产生驻波。另一方面，由于轮胎的部件多为热的不良导体，行驶速度的增加导致轮胎温度不断增高，热量的聚集使得出现胎面脱层、掉块等破坏形式，驻波与生热是提高轮胎高速性能必须要考虑的两大课题。在轮胎结构设计方面，常见提高轮胎高速性能的方法主要有以下几点：(1)、增大带束层角度(使带束层尽可能贴合周向方向)，以达到抑制应力集中，降低生热；(2)、更换导热性能较好的冠带层、胎体等材料；(3)、适当增加带束层宽度，限制轮胎周向变形；(4)、增加冠带层层数，尤其是肩部冠带，提高对带束层的束缚，限制轮胎周向变形。然而，随着轮胎市场竞争日益激烈，轮胎企业势必通过产品差异化进行非价格竞争，这通常意味着成本的上升，优化轮胎生产工艺势在必行。然而上述4种常见提高轮胎高速性能的方法均会导致轮胎生产工艺复杂度增加，而且(2)、(3)、(4)中涉及到的方法还会导致半成品成本有所增加。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型通过增大带束层伸张系数，增加带束层对左右两侧的束缚力，以降低轮胎变形，同时降低带束层端点区域的生热，有效提高轮胎的高速性能，不会增加工艺复杂度，降低了其他风险的可能性，另可降低轮胎生产成本，具体技术方案如下：
一种改善高速性能的子午线轮胎，包括胎面，还包括：
冠带层，所述冠带层设置在胎面内侧；
带束层，所述带束层设置在冠带层内侧，所述带束层包括由冠带层向轮胎内侧依次设置的第二带束层和第一带束层，所述第一带束层和第二带束层均由胎面中心向胎肩处延伸并止于冠带层内侧；
胎体，所述胎体设置在带束层内侧；以及
内衬，所述内衬设置在胎体内侧；
其中，所述带束层伸张率为1.020-1.045，且第一带束层和第二带束层的设置方向与轮胎周向之间的夹角为20°-30°。
优选的，所述冠带层包括由胎面中心向胎肩处延伸的第一冠带层以及设置在第一冠带层与胎面内侧之间的第二冠带层。
优选的，所述第二冠带层设置在第一冠带层肩部。
优选的，所述第一带束层的长度大于第二带束层的长度，且两者的端点由胎面中心延伸至第一冠带层内侧。
优选的，所述胎体包括由带束层向内衬方向依次设置的第二胎体和第一胎体。
优选的，所述带束层伸张率满足以下公式：
Figure BDA0003364589720000021
式中，Lb为带束层伸张率；J.Dia为轮胎模具内周；MGD为轮胎模具沟深；TG1为主沟沟底胶厚；TF为全冠带层半成品总厚度；TB为带束层半成品总厚度；K1为带束层半成品总厚度膨胀系数；TLast为冠部最后一层半成品厚度；K2为冠部最后一层半成品厚度膨胀系数；DCord为冠部最后一层半成品材料直径；L1stB为第一带束层半成品长度；此外，成品带束层角度αB与半成品带束层角度αGB之间的关系公式：
Figure BDA0003364589720000022
由上述两公式可知，当带束层伸张率Lb增大时，成品带束层角度αB增大，来达到提高轮胎高速性能的目的。
由以上技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过增大带束层伸张系数，以达到调整成品带束层角度，增加带束层对左右两侧的束缚力，以降低轮胎变形，同时降低带束层端点区域的生热，有效提高轮胎的高速性能，不会增加工艺复杂度，降低了其他风险的可能性，另可降低轮胎生产成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型应变能密度分布图。
图中：10、胎面；20、冠带层；21、第一冠带层；22、第二冠带层；30、带束层；31、第二带束层；32、第一带束层；40、胎体；41、第二胎体；42、第一胎体；50、内衬。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明，在详细说明本实用新型各实施例的技术方案前，对所涉及的名词和术语进行解释说明，在本说明书中，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
实施例：
参照图1，一种改善高速性能的子午线轮胎，包括胎面10，还包括：
冠带层20，冠带层设置在胎面内侧；
带束层30，带束层设置在冠带层内侧，带束层包括由冠带层向轮胎内侧依次设置的第二带束层31和第一带束层32，第一带束层和第二带束层均由胎面中心向胎肩处延伸并止于冠带层内侧；
胎体40，胎体设置在带束层内侧；以及
内衬50，内衬设置在胎体内侧；
其中，所述带束层伸张率为1.020-1.045，且满足以下公式：
Figure BDA0003364589720000031
式中，Lb为带束层伸张率；J.Dia为轮胎模具内周；MGD为轮胎模具沟深；TG1为主沟沟底胶厚；TF为全冠带层半成品总厚度；TB为带束层半成品总厚度；K1为带束层半成品总厚度膨胀系数；TLast为冠部最后一层半成品厚度；K2为冠部最后一层半成品厚度膨胀系数；DCord为冠部最后一层半成品材料直径；L1stB为第一带束层半成品长度，本实用新型通过增大带束层伸张系数，以达到调整成品带束层角度，增加带束层对左右两侧的束缚力，以降低轮胎变形，同时降低带束层端点区域的生热，有效提高轮胎的高速性能，不会增加工艺复杂度，降低了其他风险的可能性，另可降低轮胎生产成本。
进一步的，冠带层包括由胎面中心向胎肩处延伸的第一冠带层21以及设置在第一冠带层与胎面内侧之间的第二冠带层22，具体的，第二冠带层可设置在第一冠带层肩部，以提高对带束层的束缚，限制轮胎周向变形。
进一步的，第一带束层32的长度大于第二带束层31的长度，且两者的端点由胎面中心延伸至第一冠带层内侧，以使得带束层尽可能贴合轮胎周向设置，抑制应力集中，降低生热。
作为本实用新型优选的技术方案，第一带束层32和第二带束层31的设置方向与轮胎周向之间的夹角为20°-30°。
进一步的，胎体40包括由带束层向内衬方向依次设置的第二胎体41和第一胎体42，以提高轮胎的整体支撑效果，限制轮胎周向变形。
由带束层伸张率公式可知，降低第一带束层半成品长度L1stB，在其余条件一致的情况下，带束层伸张率Lb增大，再结合成品带束层角度αB与半成品带束层角度αGB之间的关系公式：
Figure BDA0003364589720000041
其中式中eb为带束层伸张率调整系数，可通过带束层半成品角度与带束层伸张率查表得知。可知，当带束层伸张率Lb增大时，成品带束层角度αB增大，来达到提高轮胎高速性能的目的。
具体的，选取已上市规格235/55R17 99Y PS10进行验证。第一带束层半成品长度采用2037mm、2028mm、2019mm、2007mm、1998mm、1989mm分别进行验证(其余半成品材料一致)。通过仿真有限元分析得知，冠部区域应变能密度集中在带束层端点位置，如图2所示，仿真结果如下：
Figure BDA0003364589720000042
Figure BDA0003364589720000051
注：A为第一带束层端点位置，见图1标注；B为第二带束层端点位置，见图1标注，表中应变能密度单位为：10-6J/mm3。
从仿真结果可知，Lb在1.020-1.045的范围内，随着带束层伸张率的增大，A、B位置应变能密度减小，即带束层端点位置生热降低，相应的轮胎高速性能提升。
另通过高速耐久试验里程机对Ⅲ、Ⅳ两个方案进行试验验证，参考标准GB/T4502-2016、GB9743-2015。高速试验结果如下：
Figure BDA0003364589720000052
由上述试验可知，Ⅳ胎的高速试验结果明显优于Ⅲ胎，另从试验结束后的外观检查结果可发现，增大带束层伸张率Lb可有效改善高速花纹肩部掉块情况。
本实用新型通过调整带束层伸张系数的方式来改变成品带束层角度，避免应力在带束层端点处集中，降低其生热，提升轮胎高速性能。避免现场出现多种带束层角度的半成品，造成轮胎生产工艺复杂，本实用新型未更换较好导热性的材料及未增加带束层半成品宽度，避免成品偏离设计目标值，同时避免增加生产成本。
以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种改善高速性能的子午线轮胎，包括胎面(10)，其特征在于，还包括：
冠带层(20)，所述冠带层设置在胎面内侧；
带束层(30)，所述带束层设置在冠带层内侧，所述带束层包括由冠带层向轮胎内侧依次设置的第二带束层(31)和第一带束层(32)，所述第一带束层和第二带束层均由胎面中心向胎肩处延伸并止于冠带层内侧；
胎体(40)，所述胎体设置在带束层内侧；以及
内衬(50)，所述内衬设置在胎体内侧；
其中，所述带束层伸张率为1.020-1.045，且第一带束层(32)和第二带束层(31)的设置方向与轮胎周向之间的夹角为20°-30°。
2.根据权利要求1所述的子午线轮胎，其特征在于，所述冠带层包括由胎面中心向胎肩处延伸的第一冠带层(21)以及设置在第一冠带层(21)与胎面内侧之间的第二冠带层(22)。
3.根据权利要求2所述的子午线轮胎，其特征在于，所述第二冠带层(22)设置在第一冠带层(21)肩部。
4.根据权利要求2所述的子午线轮胎，其特征在于，所述第一带束层(32)的长度大于第二带束层(31)的长度，且两者的端点由胎面中心延伸至第一冠带层(21)内侧。
5.根据权利要求4所述的子午线轮胎，其特征在于，所述胎体(40)包括由带束层向内衬方向依次设置的第二胎体(41)和第一胎体(42)。
6.根据权利要求5所述的子午线轮胎，其特征在于，所述带束层伸张率满足以下公式：
Figure FDA0003364589710000011
式中，Lb为带束层伸张率；J.Dia为轮胎模具内周；MGD为轮胎模具沟深；TG1为主沟沟底胶厚；TF为全冠带层半成品总厚度；TB为带束层半成品总厚度；K1为带束层半成品总厚度膨胀系数；TLast为冠部最后一层半成品厚度；K2为冠部最后一层半成品厚度膨胀系数；DCord为冠部最后一层半成品材料直径；L1stB为第一带束层半成品长度。
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