適用於5°斜底輪輞的全鋼載重無內輪胎的製作方法

2023-06-01 21:12:41 2

本發明涉及輪胎技術領域，具體涉及一種適用於5°斜底輪輞的全鋼載重無內輪胎，該類輪胎與5°斜底輪輞裝配，保證車輛在標準氣壓和低壓條件下行駛的保氣性和使用性能。

背景技術：

隨著市場的需求變化，部分特種用途的全鋼載重規格輪胎如12.00R20、14.00R20、16.00R20出現了提高速度級別、減輕輪胎重量等需求，解決方法之一是去掉內胎墊帶，採用無內輪胎設計進行滿足，而市場上使用的全鋼子午線無內輪胎規格輪輞的尺寸均為22.5、24.5的15°深槽輪輞，部分特殊領域對輪輞尺寸的固定，導致上述12.00R20、14.00R20、16.00R20規格輪胎需配用5°斜底輪輞，為保證氣密性，需對上述規格輪胎進行全新設計從而滿足產品的無內輪胎化。

現行市場上配套5°斜底輪輞的全鋼載重輪胎，均為有內胎結構，在設計上輪胎胎圈處著合直徑與輪輞的標定直徑相當，胎踵弧切線相對於胎圈著合直徑的水平線形成的夾角小於輪胎胎圈座角度，或與輪輞胎圈座角度相當，經有限元分析發現採用上述設計的輪胎胎圈與輪輞間的接觸壓力最大在5～6MPa，採用上述設計方案輪胎裝配在5°斜底輪輞上，經過實際氣密性測試發現，輪胎使用過程中存在充氣壓力降低和胎圈處漏氣現象，說明上述設計產生的輪胎與輪輞接觸壓力不能滿足輪胎氣密性要求。

技術實現要素：

本發明提供一種適用於5°斜底輪輞的全鋼載重無內輪胎，通過增大胎圈部位剛性，增大胎圈部位與輪輞間的接觸壓力，同時通過輪胎設計彌補輪輞製造缺陷等方法來保證輪胎的氣密性，保證輪胎負載行駛在胎圈處不會發生漏氣現象。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：

一種適用於5°斜底輪輞的全鋼載重無內輪胎，包括與輪輞配合的胎圈，該胎圈的輪廓由胎圈底弧、胎踵弧和胎圈側弧構成，所述胎踵弧的切線相對於胎圈著合直徑所在的水平線形成有胎圈座夾角，所述胎圈著合直徑小於輪輞的標定直徑，其差值範圍為3mm～5mm，所述胎圈座夾角的範圍為7°～10°，該胎圈座夾角的斜面和胎踵弧在水平上的投影寬度為胎圈總寬度的50％～60％。

所述胎圈座夾角的夾角線靠近胎圈中點處的端點延伸一條直線，該直線與胎圈著合直徑的水平線平行，截止至胎圈內端點。

所述胎圈底弧和胎圈側弧上均設置有凸起半圓弧，該凸起半圓弧的中心點與胎踵弧的中心點之間的弧長為10～15mm。

所述胎圈包括由單根鋼絲繞成的六邊行鋼絲圈，該鋼絲圈的內徑與胎圈著合直徑的比值小於1.03。

所述全鋼載重無內輪胎的著合寬度與斷面寬度的比值大於0.69。

由以上技術方案可知，本發明通過增加胎圈底部尺寸與輪輞間過盈量來提高輪胎與輪輞間的接觸壓力，同時調整輪胎的輪廓和結構設計來提高胎圈部位的剛性，減少輪胎胎圈在輪輞上的變形蠕動，保證輪胎的氣密性能；本發明讓裝配5°斜底輪輞的充氣無內全鋼子午線輪胎可以在標準氣壓和低壓條件下都具有良好的保氣性和相關使用性能。

附圖說明

圖1為本發明全鋼載重無內輪胎中胎圈部位結構示意圖；

圖2為本發明全鋼載重無內輪胎與輪輞的裝配示意圖；

圖3為本發明全鋼載重無內輪胎中胎圈示意圖，示出了鋼絲圈底部直徑；

圖4為本發明全鋼載重無內輪胎中胎圈整體輪廓示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一種優選實施方式作詳細的說明。

以下對專業術語進行定義：

如圖1所示，輪胎的胎圈輪廓由胎圈底弧(abc)、胎踵弧(cde)和胎圈側弧(ef)共同組成，定義一條過切線bc和ef交點的水平線L1為輪胎的胎圈著合直徑ΦD1，定義胎踵弧(cde)的切線(bc)相對於水平線L1形成胎圈座夾角α1，定義胎圈座總寬度為W,胎圈座夾角線bc和胎踵弧(cde)共同所形成的水平線寬度為W1。

如圖2所示，輪輞的標定直徑為ΦD2，輪輞的胎圈座角度為α2。

如圖3所示，定義輪胎胎圈部位鋼絲圈底部直徑為ΦD3。

如圖4所示，定義輪胎的著合寬度為BW,定義輪胎的斷面寬度為SW。

輪胎與輪輞接觸面主要是胎圈底部、胎踵和胎圈側部，其中胎圈底弧(abc)、胎踵弧(cde)和胎圈側弧(ef)構成了胎圈的輪廓。

本發明通過增加胎圈底部尺寸與輪輞間過盈量來提高輪胎與輪輞間的接觸壓力，本實施例從兩個方面進行調整，參照圖1和2。

首先是調整胎圈著合直徑的設計，胎圈處著合直徑小於輪輞的標定直徑，且隨著輪胎著合直徑的增大，該差值由3mm至5mm逐漸增大。

其次是調整胎圈座角度，胎圈座夾角α1的範圍為7°～10°。同時經過實際測試發現，輪胎胎圈底部的密封面主要在50％～60％胎圈水平寬度的斜面上，故胎圈座夾角斜面bc和胎踵弧cde在水平上的投影寬度W1設計為胎圈總寬度W的50％～60％。

根據上述思路，胎圈底部與輪輞接觸面均採用過盈配合，但會導致輪胎的裝配困難，且會導致輪胎胎圈底部配合面與輪輞胎圈座配合過程中無法完全貼合的問題，通過在胎圈底部的胎圈座夾角的夾角線(bc)靠近胎圈中點處的端點延伸一條直線(ab)來解決，該直線與胎圈著合直徑的水平線平行，截止至胎圈內端點。根據有限元分析，輪胎充氣負載時，輪胎胎趾部位(ab段)會與輪輞相應位置分離，向上方翹起，不起密封作用，而不採用水平直線設計，a點直徑與輪輞相應點部位的直徑過盈量偏大，導致輪胎裝配困難，考慮到ab段不起密封作用，故採用水平直線設計可以減少a點與輪輞相應部位的過盈量，減輕裝配困難。

考慮到輪輞長期使用後存在變形，或者輪輞製造過程中存在製造缺陷，導致輪輞胎圈座和輪緣與輪胎胎圈底部和側部接觸不上，通過在胎圈底弧和胎圈側弧上均設置有凸起半圓弧來解決，該凸起半圓弧的中心點與胎踵弧的中心點之間的弧長為10～15mm。該設計尺寸主要是考慮輪胎的密封部位是bc和ef段，故在該部位增加凸起半圓弧可以降低因為輪輞問題導致的密封不良的風險。

如圖3所示，在胎圈處有一個由單根鋼絲繞成的六邊行鋼絲圈，該鋼絲圈的底部直徑ΦD3與胎圈著合直徑ΦD1的比值小於1.03，通過有限元分析，其它設計不發生改變的情況下，該設計比值大於1.04，輪胎胎圈與輪輞間的接觸壓力將下降35％～45％，通過固定該設計比值小於1.03，同時可以避免成品輪胎胎圈底部出現裂口、缺膠等外觀缺陷，從而保證輪胎的氣密性。

如圖4所示，輪胎的著合寬度BW與斷面寬度SW的比值設計為大於0.69，通過有限元分析，其它設計不發生改變的情況下，該設計比值下降0.02，輪胎胎圈與輪輞接觸壓力下降約10％，同時通過該設計可以增大輪胎整體剛性，減少胎圈處的變形。

下表是實驗對比：

由上表可知，輪胎胎圈與輪輞接觸壓力達到12～14MPa,通過實際測試，輪胎在負載下胎圈處無漏氣現象，長期使用後輪胎壓力實際降低約5％/月，可以滿足實際使用要求。

使用本發明的產品，因輪胎的輪廓未發生變化，也可以作為有內胎產品配上內胎和墊帶直接使用，提高了產品的通用性能。

以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。