一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎的制作方法

1.本实用新型涉及轮胎技术领域，尤其涉及一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎。


背景技术：

2.轻型载重汽车轮胎指设计主要用于微型汽车或轻型商用车辆的轮胎，是载重汽车轮胎的一种。大型载重汽车轮胎通常都使用钢丝材料作为胎体，轻型载重汽车介于载重汽车和轿车之间，乘用商用都有可能，受车辆使用情况和生产制造技术影响，轻型载重汽车轮胎通常以纤维材料作为胎体。
3.然而很多轻型载重汽车轮胎实际使用时对承载能力也有很高的要求，使用纤维胎体时，需要二层或者三层的胎体材料，生产成本高、滚动阻力大。如果改用钢丝材料，只需一层胎体，可以获得高强度和低生热的子午胎胎体结构，既能控制生产成本、降低滚动阻力，同时因钢丝材料优异的强度和抗冲击能力，也能满足高承载需求。
4.从上个世纪开始国内外不少先进的轮胎企业都有尝试在轻型载重汽车轮胎甚至轿车轮胎上使用钢丝材料用作胎体，然而受钢丝材料弯曲刚度大、回弹性强等特性的影响，工业化生产困难，或者即使勉强实现了工业化生产，也是合格率低下，市场客诉不断。
5.钢丝胎体轻型载重汽车轮胎在生产和使用过程中最容易发生问题主要有三个区域：曲挠区域、上胎圈区域、下胎圈区域，本实用新型要解决的技术难点也主要在这三个区域。所述的三个区域仅为了便于本文阐述，并不是对轮胎部位的明确定义。
6.①
曲挠区域易发生胎里跳线、胎体弯曲、稀并线、疲劳损坏以及各种气泡；
7.②
上胎圈区域易发生开裂、脱空等各类早期机械性损坏；
8.③
下胎圈区域易发生胎体反包引起的各类脱空、材料变形以及各种气泡。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，该轮胎可以满足市场的高承载需求，同时生产成本低、滚动阻力低、舒适性和操控性能良好。
10.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
11.一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，该轮胎包括胎冠、带束层、胎体、内衬、胎侧和胎圈，胎圈包括上三角胶、下三角胶和钢丝圈，上三角胶，邵氏硬度在50~70之间，下三角胶邵氏硬度在85~95之间；所述的胎体绕过钢丝圈反包至上三角胶的外侧，反包端点位于胎踵排气线q点径向往上20-30mm，胎体反包端点附近的整体厚度需要在20mm以上；并在反包端点预包覆一层隔离胶片，隔离胶片的外侧端点和内侧端点错开的径向高度距离在5mm以上；并在胎体反包后再贴合一层子口包布，子口包布的中心位置大致位于胎体的反包端点，子口包布的上端点避开上三角胶端点10mm以上，下端点不低于q点所在的水平高度。
12.作为优选，所述隔离胶片包覆在反包端点，外侧面与胎侧接触，内侧面与三角接触，所述隔离胶片宽度在30-60mm之间，内侧面宽度略宽于外侧面，与内外侧面端点错开5-10mm；所述隔离胶片厚度在0.5-1.0mm之间,覆盖在钢丝上的上下胶片厚度公差。
13.作为优选，隔离胶片的宽度为20mm-80mm，厚度为0.4mm-0.8mm，所述子口包布宽度在30mm-60mm，厚度在0.4mm-1.5mm。
14.作为优选，所述内衬由过渡层和保气层复合而成，所述过渡层与胎体钢丝胶配方一致，所述内衬在成品胎的曲挠区域厚度不低于2mm；优选的，所述内衬在成品胎的曲挠区域厚度接近胎侧厚度。
15.作为优选，下三角胶底座的宽度与钢丝圈上端的宽度要匹配，下三角胶下端形状尽量设计宽厚饱满。
16.作为优选，胎侧包括胎侧胶和胎肩垫胶，胎侧胶和胎肩垫胶分界面宽度在15mm以上。
17.作为优选，子口包布的材质可以是尼龙、聚酯或钢丝；优选，所述子口包布半制品帘线角度为45
±
10度。
18.作为优选，钢丝圈上周向均匀缠绕一圈钢圈缠绕布，钢圈缠绕布的宽度在5mm-15mm之间，厚度为0.4mm-0.6mm，材质为尼龙。
19.作为优选，胎冠包括胎面胶、基部胶和胎肩胶，胎冠与冠带层、带束层成型时组合成二段胎胚；所述胎侧包括胎肩垫胶和胎侧胶，胎肩垫胶垫入带束层下端，胎侧胶与胎肩垫胶和胎冠相连；内衬包括保气层和过渡层，内衬与胎侧之间为胎体。
20.作为优选，胎体帘布强度在21000-60000n/10cm之间；压延密度在70-80根/10cm的情况下，钢丝单根强力在300-750n之间；钢丝帘线弯曲刚度为60 nmm
2-100nmm2。
21.作为优选，所述胎体帘布在覆胶后厚度为1.0mm-1.5mm，覆盖在钢丝上的上下胶片厚度公差为
±
0.02mm。
22.本实用新型由于采用了上述的技术方案，该轮胎可以满足市场的高承载需求，同时生产成本低、滚动阻力低、舒适性和操控性能良好。本实用新型实现钢丝胎体轻型载重汽车轮胎的工业化生产，并且生产合格率高，市场反馈良好。
附图说明
23.图1为钢丝胎体轻型载重汽车轮胎主要部件的断面示意图。
24.图2为本实用新型所述的曲挠区域、上胎圈区域、下胎圈区域三个区域位置示意图。
25.图3为本实用新型所述的曲挠区域示意图。
26.图4为本实用新型所述的上胎圈区域示意图。
27.图5为本实用新型所述的下胎圈区域示意图。
28.以上各图中，1、胎冠；2、冠带层；3、带束层；4、胎体；5、内衬；6、胎侧；7、子口包布；8、隔离胶片；9、胎圈。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。
30.如图1所示，本实用新型提供了一种钢丝胎体轻型载重子午线轮胎，轮胎纵向切面从上至下几个部件依次为：胎冠1、冠带层2、带束层3、胎体4、内衬5、胎侧6、子口包布7、隔离胶片8、胎圈9。
31.本实用新型的核心技术是钢丝胎体在轻型载重子午线轮胎中的应用，因此钢丝胎体品种的选择和运用是设计关键。针对钢丝帘线品种的选择，必须重点考虑钢丝的强力、耐疲劳性、弯曲刚度。
32.关于强力，钢丝的强力通常是聚酯材料的好几倍，因此将钢丝用作胎体有利于增强轮胎强度，提高轮胎的抗冲击能力，从而提升轮胎的承载能力。但同时我们也必须兼顾可生产性和经济效益，因此我们需要根据轮胎产品的实际需求选择强力适当的钢丝。钢丝压延成帘布后应用到轮胎中，因此在轮胎应用中最终要考虑的是帘布强度，所述帘布强度指帘线单根强力和压延密度的乘积。因此要保证帘布强度，除了选择强力适当的钢丝，还需要搭配合适的帘布密度。
33.轻型载重子午线轮胎多数为8pr、10pr、12pr，负荷指数通常在121以下。目标产品的帘布强度在21000-60000n/10cm之间。压延密度在70-80根/10cm的情况下，钢丝单根强力在300-750n之间。钢丝帘线弯曲刚度为60 nmm
2-100nmm2。
34.如图3所示，所述曲挠区域，胎冠1包括胎面胶11、基部胶12、胎肩胶13，与冠带2、带束3成型时组合成二段胎胚。胎侧6包括胎肩垫胶61和胎侧胶62，胎肩垫胶61垫入带束3下端，胎侧胶62与胎肩垫胶61和胎冠1相连。内衬5包括保气层51和过渡层52，内衬5与胎侧6之间为胎体4。所述曲挠区域通常厚度设计较薄，由于胎体4为钢丝材料，轮胎在充气形变时的钢丝的延展能力与周围的橡胶材料匹配性有差异，如果胎体单侧的橡胶材料过薄，钢丝容易透过橡胶材料形成跳线，通常该区域半钢胎的胎侧厚度在3mm以上，但内衬厚度通常较薄，因此钢丝胎体轮胎在该区域需要加强内衬的厚度，内衬半制品厚度正常需要在3mm以上，同时过渡层52的模量也需要适当提高以抵抗钢丝跳线。另外由于曲挠区域的形变大，该区域也是最考验胎体帘布耐疲劳性的位置，如果胎体帘布耐疲劳性不足，轮胎容易早期疲劳损坏。
35.如图4所示，所述上胎圈区域，胎圈9包括上三角胶91和下三角胶92，上三角胶91相对较软，邵氏硬度在50~70之间，下三角胶92相对较硬，邵氏硬度在85~95之间。为提升三角胶与胎体之间的粘性，同时防止钢丝胎体端点的金属裸露，在胎体4的反包端点预包覆一层隔离胶片8，隔离胶片8的宽度为20mm-80mm，厚度为0.4mm-0.8mm，需要有较好的粘合性，为防止端点重叠间隙过大，隔离胶片8的外侧端点8a和内侧端点8b错开的径向高度距离在5mm以上。胎体4的反包端点4a不宜过底，过底时胎体的反弹应力较大，成型反包困难，而且胎胚放置期间也容易弹开，成品胎会有胎圈脱空不良。反包端点4a也不宜过高，所述上胎圈区域通常越往上材料厚度和刚性设计越小，曲挠形变也越大，过高时由于钢丝胎体与其它复合材料刚性匹配差异，反包端点4a处容易与其它复合材料发生分离或三角折断，轮胎上表现为胎圈裂口。因此，反包端点4a的落点设计在保障反包不会弹开的前提下，尽量设置在刚性较大，形变较小的区域，大致位于胎踵排气线q点径向往上25mm左右。为进一步防止胎体4的反包反弹，在胎体4反包后再贴合一层子口包布7，所述子口包布7宽度在30mm-60mm，厚度在0.4mm-1.0mm，材质可以是尼龙、聚酯、钢丝。子口包布7的中心位置大致位于胎体端点4a，子口包布7的上端点7a避开三角端点10mm以上，下端点7b不低于q点所在的水平高度。胎侧6包括胎侧胶62和胎肩垫胶63，胎侧胶62和胎肩垫胶63分界面宽度在15mm以上。为避免上胎圈区域出现开裂、脱空等各类早期机械性损坏，该区域需要设计较大的厚度来支撑胎圈刚性，胎体反包端点4a附近的整体厚度需要在20mm以上。
36.如图5所示，所述下胎圈区域，胎圈9包括下三角胶92、钢丝圈93、钢圈缠绕布94。为防止钢丝圈93和胎体4两种金属材料间产生磨损，同时保护钢丝圈排列不松散，在钢丝圈93上周向均匀缠绕一圈钢圈缠绕布94，钢圈缠绕布94的宽度在5mm-15mm之间，厚度为0.4mm-0.6mm，材质为尼龙。下三角胶92底座的宽度与钢丝圈93上端的宽度要匹配，过松和过紧都会因贴合缝隙产生窝气。另外由于钢丝胎体4的弯曲刚度相对纤维较大，钢丝胎体反包不像纤维胎体会贴紧钢丝圈93和下三角92，钢丝胎体整体呈弧线型，这就使胎体4和胎圈9之间部分位置会有一定的间隙，特别是钢丝圈中上的左右两侧的ab位置容易产生窝气，因此下三角胶92下端形状尽量设计宽厚饱满，在减少间隙窝气的同时，也有利于提高胎圈刚性。
37.依照本实用新型的方式实施生产，钢丝胎体轻型载重汽车轮胎的工业化生产得到实现，生产合格率通常保持在97%以上，产品性能稳定，满足了市场高承载需求，机床测试结果优于普通纤维胎体轮胎。
38.本实用新型挑选215/70r15c 8pr规格进行开发试验，胎体4选用1+5*0.18ut钢丝，胎体帘线伸张系数按1.03计算成型鼓宽，压延厚度为1.3mm，压延密度为：80根/10cm，胎体4宽度设计为520mm，胎体反包后端点4a在q点径向往上25mm。
39.胎体钢丝材料信息如表1。
40.表1
[0041][0042]
胎侧6采用160mm宽度，曲挠区域半制品厚度为4mm，上胎圈区域半制品厚度为6mm。胎肩垫胶的宽度为15mm，胎肩垫胶的宽度为30mm。
[0043]
隔离胶片8包覆在帘布端点，宽度为40mm，外侧面宽度为15mm,内侧面宽度为25mm，厚度为0.5mm。
[0044]
内衬5厚度设计为3.5mm，其中过渡层厚度为2.0mm，保气层厚度为1.5mm，保气层宽度宽于过渡层20mm，内衬5整体宽度为460mm。
[0045]
胎圈9的上三角胶邵氏硬度为62，下三角胶的邵氏硬度为90，整个三角胶的高度为55mm。钢丝圈92排列采用5+6+5+4的形式，钢圈缠绕布93的宽度为10mm，在钢丝圈上周向均匀缠绕一圈。
[0046]
子口包布7采用尼龙930dtex/2f94材料，宽度为40mm，低于三角端点径向高度为15mm。
[0047]
依照方案1实施生产的钢丝胎体轻型载重汽车轮胎机床性能测试结果如表2。
[0048]
耐久1测试方法为：前34h按正常耐久4标准测试，34h后气压不变，速度调整为80km/h,每增加4h，增加10%负荷，负荷达到200%后不再增加，直至损坏。
[0049]
表2
[0050][0051]
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。

技术特征：
1.一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，该轮胎包括胎冠（1）、带束层（3）、胎体（4）、内衬（5）、胎侧（6）和胎圈（9），胎圈（9）包括上三角胶（91）、下三角胶（92）和钢丝圈（93），上三角胶（91）邵氏硬度在50~70之间，下三角胶（92）邵氏硬度在85~95之间；其特征在于，所述的胎体（4）绕过钢丝圈（93）反包至上三角胶（91）的外侧，反包端点（4a）位于胎踵排气线q点径向往上20-30mm，胎体（4）的反包端点（4a）附近的整体厚度需要在20mm以上；并在反包端点（4a）预包覆一层隔离胶片（8），隔离胶片（8）的外侧端点（8a）和内侧端点（8b）错开的径向高度距离在5mm以上；并在胎体（4）反包后再贴合一层子口包布（7），子口包布（7）的中心位置大致位于胎体（4）的反包端点（4a），子口包布（7）的上端点（7a）避开上三角胶（91）端点10mm以上，下端点（7b）不低于q点所在的水平高度。2.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，所述隔离胶片（8）包覆在反包端点（4a），外侧面与胎侧（6）接触，内侧面与上三角胶（91）接触，所述隔离胶片（8）宽度在30-60mm之间，内侧面宽度宽于外侧面，与内外侧面端点错开5-10mm；所述隔离胶片（8）厚度在0.5-1.0mm之间，覆盖在钢丝上的上下胶片厚度公差。3.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，隔离胶片（8）的宽度为20mm-80mm，厚度为0.4mm-0.8mm，所述子口包布（7）宽度在30mm-60mm，厚度在0.4mm-1.5mm。4.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，所述内衬（5）由过渡层（51）和保气层（52）复合而成，所述过渡层（51）与胎体（4）钢丝胶配方一致，所述内衬（5）在成品胎的曲挠区域厚度不低于2mm；所述内衬（5）在成品胎的曲挠区域厚度接近胎侧（6）厚度。5.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，下三角胶（92）底座的宽度与钢丝圈（93）上端的宽度要匹配，下三角胶（92）下端形状尽量设计宽厚饱满。6.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，胎侧（6）包括胎侧胶（62）和胎肩垫胶（61），胎侧胶（62）和胎肩垫胶（61）分界面宽度在15mm以上。7.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，子口包布（7）的材质是尼龙、聚酯或钢丝；所述子口包布（7）半制品帘线角度为45
±
10度。8.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，钢丝圈（93）上周向均匀缠绕一圈钢圈缠绕布（94），钢圈缠绕布（94）的宽度在5mm-15mm之间，厚度为0.4mm-0.6mm，材质为尼龙。9.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，胎冠（1）包括胎面胶（11）、基部胶（12）和胎肩胶（13），胎冠（1）与冠带层（2）、带束层（3）成型时组合成二段胎胚；所述胎侧（6）包括胎肩垫胶（61）和胎侧胶（62），胎肩垫胶（61）垫入带束层（3）下端，胎侧胶（62）与胎肩垫胶（61）和胎冠（1）相连。10.根据权利要求1所述的一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎，其特征在于，胎体（4）帘布强度在21000-60000n/10cm之间；压延密度在70-80根/10cm的情况下，钢丝单根强力在300-750n之间；钢丝帘线弯曲刚度为60 nmm
2-100nmm2；所述胎体（4）帘布在覆胶后厚度为1.0mm-1.5mm，覆盖在钢丝上的上下胶片厚度公差为
±
0.02mm。

技术总结
本实用新型涉及轮胎技术领域，尤其涉及一种钢丝胎体轻型载重汽车轮胎。该轮胎包括胎冠、带束层、胎体、内衬、胎侧和胎圈，胎圈包括上三角胶、下三角胶和钢丝圈，胎体绕过钢丝圈反包至上三角胶的外侧；并在反包端点预包覆一层隔离胶片；胎体反包后再贴合一层子口包布，所述子口包布宽度在30mm-60mm，厚度在0.4mm-1.5mm，子口包布的中心位置大致位于胎体的反包端点，子口包布的上端点避开上三角胶端点10mm以上，下端点不低于Q点所在的水平高度。该轮胎可以满足市场的高承载需求，同时生产成本低、滚动阻力低、舒适性和操控性能良好。舒适性和操控性能良好。舒适性和操控性能良好。


技术研发人员：刘风丽 宋立 张建军 杨和涛 蔡习舟 宁研彤 董红舟
受保护的技术使用者：中策橡胶集团股份有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/9/26