CN220198977U - 一种超低滚动阻力的轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轮胎制造技术领域，尤其涉及一种超低滚动阻力的轮胎。一种超低滚动阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎圈，胎侧按轮胎的安装方向分为内侧胎侧和外侧胎侧，内侧胎侧和外侧胎侧分别采用不同固定胶料硫化制得，外侧胎侧的物理性能优于内侧胎侧的物理性能，内侧胎侧的滚动阻力优于外侧胎侧的滚动阻力。该轮胎使用物理性能较差但滚动阻力较低的胶料作为内侧胎侧，使用物理性能较优异的胶料作为外侧胎侧，在保证了使用性能的基础上可以获得超低滚动阻力的轮胎。

Description

一种超低滚动阻力的轮胎

技术领域

本实用新型涉及轮胎制造技术领域，尤其涉及一种超低滚动阻力的轮胎。

背景技术

随着世界燃油资源的日益枯竭，特别是在双碳背景的加持下，社会对节能减排愈发的关注，汽车作为石化燃油的高消耗个体，汽车的燃油经济性变得愈发重要。轮胎的滚动阻力是影响汽车油耗的关键指标，欧盟已经颁布了轮胎的标签法规，规定将轮胎的滚动阻力作为轮胎的关键指标进行分级别售卖，并要求滚动阻力高于F级别的轮胎不允许在欧盟市场进行售卖。

橡胶作为高分子弹性体，自身的物理机械强度很低，需要使用如炭黑、白炭黑类的补强材料进行补强后才能使用，但是补强材料会和橡胶分子链摩擦，产生大量的能量损失，从而增加配方的滚动阻力，这就是轮胎的魔鬼三角不能突破的原因，即轮胎的物理性能（如磨耗性能）和轮胎的滚动阻力性能很难同时得到提升。

轮胎中不同部位部件所承担的功能不同，对物理性能的要求不尽相同。如轮胎胎面部件，由于直接和地面接触，负责与地面的摩擦制动，因此对物理性能要求极高。而轮胎气密层部件，由于其在轮胎的最里面，负责保持轮胎的充气压力，因此对物理性能要求就很低。轮胎胎侧部件主要的功能是对轮胎的支撑与减震，其最重要的性能是在轮胎滚动行驶中的屈挠性能，因此对物理性能要求也不是很高，但是由于车辆驾驶环境的复杂性，轮胎胎侧在泊车等使用环境下回面临着刮擦的风险，基于这点原因对胎侧的物理性能也提出了要求。

跟据相关数据测算，轮胎胎侧对整个轮胎的滚动阻力影响占比为25%-30%，因此胎侧配方胶料的滚动阻力高低对轮胎整体滚动阻力的影响至关重要。而为了弥补车辆转弯时的离心力所带来的车辆外倾，车辆的轮胎存在内倾角的设计（如图1所示），这种内倾角结构导致了轮胎在行驶时轮胎内侧的屈挠形变高于轮胎外侧，因此轮胎内侧的胎侧滚动阻力高于轮胎外侧。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种超低滚动阻力的轮胎，该轮胎使用物理性能较差但滚动阻力较低的胶料作为内侧胎侧，使用物理性能较优异的胶料作为外侧胎侧，在保证了使用性能的基础上可以获得超低滚动阻力的轮胎。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种超低滚动阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎圈，胎侧按轮胎的安装方向分为内侧胎侧和外侧胎侧，内侧胎侧和外侧胎侧分别采用不同胶料硫化制得，外侧胎侧胶料的物理性能优于内侧胎侧胶料的物理性能，内侧胎侧胶料的滚动阻力优于外侧胎侧胶料的滚动阻力。

作为优选，内侧胎侧胶料的tanδ@60℃为0.02-0.05，外侧胎侧胶料的tanδ@60℃为0.10-0.15。

再优选，内侧胎侧胶料的tanδ@60℃为0.02-0.03，外侧胎侧胶料的tanδ@60℃为0.11-0.13。

作为优选，内侧胎侧胶料选用的胶料断裂强度为8.0-12.0 Mpa，断裂伸长率300-450%，抗张积为2500-5000，回弹性65-68；外侧胎侧胶料选用的胶料断裂强度为15.0-20.0Mpa，断裂伸长率500-800%，抗张积为8000-15000，回弹性60-62。

再优选，内侧胎侧胶料选用的胶料断裂强度为9.0-10.5 Mpa，断裂伸长率350-400%，抗张积为3000-4000，回弹性65-68；外侧胎侧胶料选用的胶料断裂强度为16.0-19.0Mpa，断裂伸长率520-650%，抗张积为9000-11000，回弹性60-62。

作为优选，内侧胎侧半制品压出中间位置的厚度为1.5-2.5mm，外侧胎侧半制品压出中间位置的厚度为3.0-4.0mm。

再优选，内侧胎侧半制品压出中间位置的厚度为1.8-2.2mm，外侧胎侧半制品压出中间位置的厚度为3.2-3.8mm。

本实用新型针对轮胎具有内外两侧，而有可能产生刮擦的部位只会是轮胎的外侧，创新性的将轮胎内外两侧的胶料区分使用，外侧使用物理性能较优异的胶料，而内侧使用物理性能较差但滚动阻力较低的胶料。可以获得超低滚动阻力的轮胎。

附图说明

图1为车辆的轮胎存在内倾角的示意图。

图2为本实用新型实施例的轮胎结构示意图。

图3为外侧胎侧半制品结构示意图。

图4为内侧胎侧半制品结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释发明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。给予本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示的一种超低滚动阻力的轮胎，该轮胎包括胎面1、胎侧2、胎体3和胎圈4，胎侧2按轮胎的安装方向分为内侧胎侧21和外侧胎侧22，内侧胎侧21和外侧胎侧22分别采用不同固定胶料硫化制得，外侧胎侧22胶料的物理性能优于内侧胎侧21胶料的物理性能，内侧胎侧21胶料的滚动阻力优于外侧胎侧22胶料的滚动阻力；如图3、图4所示，内侧胎侧21半制品压出中间位置B的厚度为2.0mm，外侧胎侧22半制品压出中间位置A的厚度为3.5mm。

胶料1-2具体如表1所示（重量份）。

表1 胶料1-2配方明细

表1脚注

*1：SVR 10#，越南产品；

*2：BR9000，大庆石化有限公司产品；

*3：1250H，日本瑞翁株式会社产品；

*4：N330，卡博特化工产品；

*5：N660，卡博特化工产品；

*6：V500，宁波汉盛有限公司产品；

*7：RD，朗盛化学有限公司产品；

*8：4020，汉径河化工有限公司产品；

*9：11213，百瑞美化工有限公司产品；

*10：增硬补强剂 8180，黄岩东海化工有限公司产品；

其他成分为氧化锌为2.5重量份，硬脂酸为1.5重量份，硫磺为2.0重量份，促进剂CZ为0.5重量份，促进剂NS为1.0重量份。

其余原材料均为市售工业级产品。

胶料1-2的制备：（本过程使用剪切型密炼机）

控制密炼机转子速度40-60 rpm，上顶栓压力50-60N/cm²，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤：

① 加入橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、模量增强剂（如果有）等，降上顶栓保持30秒；

②升上顶栓，保持10秒；

② 上顶栓使胶料升温至100℃；

③ 上顶栓加入软化油（如果有），保持5秒；

⑤降上顶栓使胶料升温至160℃；

⑥排胶至开炼机：翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺、硫化促进剂分散均匀，下片冷却至室温。

将混炼得到的橡胶组合物在预先准备的模具中进行硫化，硫化的条件为160℃*15min，压力为15 MPa。然后使用以下所示的测试方法对其测定硫化橡胶的各项性能，测定结果如表2所示。

用于评价橡胶性能的测试方法

物理性能 ：

基于GB/T 531.1-2008测定室温下的硬度，该值越大，硬度越高。

基于GB/T 528-2009测定的拉伸强度显示为“拉伸强度”。此外，相同的测试期间断裂时的伸长率显示为“断裂伸长率”。拉伸强度与断裂伸长率的乘积显示为“抗张积”。该值越大，增强性越高，物理性能越好。

耐老化性能：

基于GB/T 3512-2014测定老化性能变化率，老化条件100℃×48h，老化性能变化率的绝对值越小，耐老化性能越好。

屈挠性能：

基于GB/T 13934-2016测定的屈挠性能显示为“屈挠次数”。该值越大，耐屈挠性能越好。

滚动阻力性能：

动态性能-动态热机械分析（Dynamic thermomechanical analysis，DMA）：采用日本UESHIMA公司生产的VR-7120型动态热机械分析仪测定。测试条件为：拉伸模式；频率，12Hz；应变，7%±2%；温升，2℃/min。60℃下的tanδ值表征硫化橡胶的滞后损失，该值越小，硫化橡胶的滞后损失越低，制得轮胎的滚动阻力越低。

基于GB/T 1681-2009测定的回弹性能显示为“回弹值”。该值越大，硫化橡胶的弹性越好，制得轮胎的滚动阻力越低。

表2 胶料1-2测试结果

通过比较胶料1和胶料2可以看出，胶料2胶料的物理性能较胶料1有很大的下降，曲挠性能相同，但耐老化性能得到了提升，同时滚动阻力性能得到了大大的提升，以DMAtanδ@60℃数据标定，胶料生热下降高达80.3%。

使用胶料1、2胶料进行轮胎整胎试验，试制规格235/45R19，各方案用胶明细如表3所示。

表3 试制轮胎方案用胶明细

试验结果如表4所示。

表4试制轮胎机床性能数据

从表4的数据看以看出，本实用新型试制的轮胎高速和耐久性能皆满足法规要求，同时轮胎的滚动阻力系数下降较多。

为验证胶料1/2的实际使用性能，将各个方案轮胎装车后在综合路况上行驶2万公里后观察胎侧使用情况，各方案刮擦情况如下：

	方案A	方案B	方案C
				外侧刮擦点数量	1	10	11
内侧刮擦点数量	0	1	0

由刮擦点数量可以看出，物理性能较差的胶料2胶料在轮胎外侧表现较差，存在大量的刮擦点，但在轮胎内侧刮擦点很少，和物理性能优异的胶料1胶料在同一水平。

综上可以看出，胶料2的胶料物理性能较差但是生热性能优异，虽然不能用于轮胎外侧胎侧的制作，但是可以用于轮胎内侧胎侧的制作，在保证无使用问题的前提下大量降低轮胎的生热，从而降低轮胎的滚动阻力。

工业实用性

根据本实用新型，可以制造出一款滚动阻力极低的轮胎，同时在使用过程中无异常。本实用新型可用于但不限于轮胎的轮胎内侧胎侧的制造。

以上为对本实用新型胶料的描述，通过对所公开的胶料的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些胶料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，在其它胶料中实现。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 (5)

1.一种超低滚动阻力的轮胎，该轮胎包括胎面（1）、胎侧（2）、胎体（3）和胎圈（4），其特征在于，胎侧（2）按轮胎的安装方向分为内侧胎侧（21）和外侧胎侧（22），内侧胎侧（21）和外侧胎侧（22）分别采用不同胶料硫化制得；内侧胎侧（21）胶料的60℃下的损耗因子tanδ值为0.02-0.05，外侧胎侧（22）胶料的60℃下的损耗因子tanδ值为0.10-0.15；内侧胎侧（21）胶料选用的胶料断裂强度为8.0-12.0 Mpa，断裂伸长率300-450%，抗张积为2500-5000，回弹性65-68；外侧胎侧（22）胶料选用的胶料断裂强度为15.0-20.0Mpa，断裂伸长率500-800%，抗张积为8000-15000，回弹性60-62。

2.根据权利要求1所述的一种超低滚动阻力的轮胎，其特征在于，内侧胎侧（21）胶料的60℃下的损耗因子tanδ值为0.02-0.03，外侧胎侧（22）胶料的60℃下的损耗因子tanδ值为0.11-0.13。

3.根据权利要求1所述的一种超低滚动阻力的轮胎，其特征在于，内侧胎侧（21）胶料选用的胶料断裂强度为9.0-10.5 Mpa，断裂伸长率350-400%，抗张积为3000-4000，回弹性65-68；外侧胎侧（22）胶料选用的胶料断裂强度为16.0-19.0Mpa，断裂伸长率520-650%，抗张积为9000-11000，回弹性60-62。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种超低滚动阻力的轮胎，其特征在于，内侧胎侧（21）半制品压出中间位置B的厚度为1.5-2.5mm，外侧胎侧（22）半制品压出中间位置A的厚度为3.0-4.0mm。

5.根据权利要求4所述的一种超低滚动阻力的轮胎，其特征在于，内侧胎侧（21）半制品压出中间位置B的厚度为1.8-2.2mm，外侧胎侧（22）半制品压出中间位置A的厚度为3.2-3.8mm。