一种钢丝圈结构及充气轮胎的制作方法

1.本实用新型涉及充气轮胎技术领域，特别是一种钢丝圈结构及充气轮胎。


背景技术：

2.充气轮胎在当下商用车、乘用车市场依旧有着不可替代的作用，顺应轮胎市场节能降耗、轻量化设计的发展趋势，提高轮胎耐久能力，降低轮胎重量变得尤为重要。
3.目前市场上对于充气轮胎钢丝圈的设计，大多为单丝缠绕钢丝圈，除单根钢丝有圆形、矩形外，钢丝圈截面形状也颇具多样性，有矩形、六边形、圆形等。诸如专利公开号为cn101934684a所公开的断面为钻戒形的无钢丝圈充气轮胎及其轮辋，其采用的就是传统钢丝圈，但无论哪种类型传统钢丝圈，单根钢丝缠绕工艺都比较复杂，它对钢丝的平直度、残余扭转、屈强比、钢丝的柔顺性、通条性的要求也极为严格，且在轮胎结构的各部件中，传统钢丝圈重量均占较高比例，其虽然采用了异形轮毂以及异形轮胎但是也无法克服上述问题。
4.在单根钢丝缠绕钢丝圈的充气轮胎中，长时间使用后由于载重对钢丝圈的应力挤压过大，会出现钢丝圈散圈、钢丝锈蚀、钢丝翘头以及钢丝挂胶不好等情况，充气轮胎钢丝圈出现这些情况不仅会影响轮胎性能，且存在一定的安全隐患，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种钢丝圈结构及充气轮胎，解决了现有的背景技术问题。
6.实现上述目的本实用新型的技术方案为：一种钢丝圈结构，包括钢丝圈芯部，所述钢丝圈芯部是一根环形闭合的钢丝，所述钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，所述芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；
7.所述芳纶带由芳纶骨架纤维以及芳纶挂胶组成；
8.所述芳纶骨架纤维是若干呈单线阵列排布的周向截面为圆形的纤维丝组成，所述芳纶挂胶为包裹在芳纶骨架纤维外侧的矩形截面的带状体；
9.所述芳纶挂胶的截面宽度取值范围为5～12mm，所述芳纶挂胶的截面厚度取值范围为0.4～1.5mm；芳纶带在钢丝圈芯部截面中心方向上有1％左右的压缩量，且具有不大于0.5％的伸长率；
10.钢丝圈芯部的钢丝周向截面为圆形，且截面直径取值范围为3～15mm。
11.优选的，所述芳纶骨架纤维为改性聚酯芳纶纤维，所述芳纶带缠绕芯部钢丝的方式为单层交错重叠式缠绕。
12.优选的，所述芳纶带缠绕芯部钢丝的缠绕角度在30～60
°
之间，绕距在5～12mm之间。
13.优选的，所述钢丝圈芯部的钢丝为压铸成型无接头设计。
14.优选的，所述钢丝圈覆胶外周截面为圆形结构。
15.优选的，所述钢丝圈芯部钢丝的杨氏模量在150～210gpa之间。
16.一种钢丝圈结构的充气轮胎，包括钢丝圈芯部、芳纶带以及钢丝圈覆胶，所述钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，所述芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；
17.上述充气轮胎还包括胎冠部、胎侧部、胎圈部以及轮辋胎圈座，所述胎冠部、胎侧部以及胎圈部一体延伸呈类环形结构，所述轮辋胎圈座装配在胎圈部外侧，所述胎圈部包含了三角区的上三角胶、下三角胶，逆时针将三角区反包的胎体、子口加强层、子口耐磨胶、部分胎侧胶以及内衬层胶，胎体反包后与下三角胶共同包裹在钢丝圈覆胶的外部。
18.优选的，所述钢丝圈芯部的截面直径取值范围在胎圈座宽度的6％以内。
19.优选的，所述钢丝圈芯部轴心到趾口耐磨胶的截面外周侧端点的长度设定为l1，所述钢丝圈芯部轴心到子口耐磨胶的截面外周底沿长度设定为l2，l1的取值范围在15～30mm之间，l2的取值范围在15～30mm之间。
20.利用本实用新型的技术方案制作的该钢丝圈结构及基于该钢丝圈结构的充气轮胎，采用钢丝外部包裹改性芳纶并覆胶使之截面呈圆形，具有如下优点：
21.芳纶缠绕钢丝圈能使钢丝应力降低，可减小胎圈钢丝伸张率，降低胎圈滑移率，提高轮胎的纵向刚性，降低胎圈爆的可能性，提高轮胎安全性能；
22.在钢丝圈横截面积相同的情况下，芳纶缠绕钢丝圈重量比传统钢丝圈重量轻60％左右；
23.使胎体应力降低，芳纶缠绕钢丝圈的轮胎胎体相较于传统钢丝圈轮胎，胎体钢丝应力更低，可有效提高轮胎胎侧的抗曲挠能力，提高轮胎耐久性能；
24.芳纶缠绕钢丝圈的轮胎胎体相较于传统钢丝圈轮胎，硬质三角胶应力更低，可有效降低胎圈空的发生率。
附图说明
25.图1为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的半断面结构示意图。
26.图2为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的胎圈部结构示意图。
27.图3为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的局部胎侧结构示意图。
28.图4为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的g部位放大结构示意图。
29.图5为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的钢丝圈缠绕样式示意图。
30.图6为本实用新型所述一种钢丝圈结构及充气轮胎的芳纶带结构示意图。
31.图中：1、胎冠部；2、胎侧部；3、胎圈部；4、轮辋胎圈座；32、钢丝圈覆胶；33、钢丝圈芯部；34、芳纶带；35、上三角胶；36、下三角胶；5、胎体；6、子口耐磨胶；7、子口加强层；8、内衬层胶；9、胎侧胶；341、芳纶骨架纤维；342、芳纶挂胶。
具体实施方式
32.下面结合附图对本实用新型进行具体描述：
33.根据说明书附图1-6可知，本案公开了一种钢丝圈结构，包括钢丝圈芯部，钢丝圈芯部是一根环形闭合的钢丝，钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；
34.芳纶带由芳纶骨架纤维以及芳纶挂胶组成；
35.芳纶骨架纤维是若干呈单线阵列排布的周向截面为圆形的纤维丝组成，芳纶挂胶为包裹在芳纶骨架纤维外侧的矩形截面的带状体；
36.芳纶挂胶的截面宽度取值范围为5-12mm，芳纶挂胶的截面厚度取值范围为0.4-1.5mm；芳纶带在钢丝圈芯部截面中心方向上有1％左右的压缩量，且具有不大于0.5％的伸长率；
37.钢丝圈芯部的钢丝周向截面为圆形，且截面直径取值范围为3～15mm。
38.作为优选方案，更进一步的，芳纶骨架纤维为改性聚酯芳纶纤维，芳纶带缠绕芯部钢丝的方式为单层交错重叠式缠绕。
39.作为优选方案，更进一步的，芳纶带缠绕芯部钢丝的缠绕角度在30～60
°
之间，绕距在5～12mm之间。
40.作为优选方案，更进一步的，钢丝圈芯部的钢丝为压铸成型无接头设计。
41.作为优选方案，更进一步的，钢丝圈覆胶外周截面为圆形结构。
42.作为优选方案，更进一步的，钢丝圈芯部钢丝的杨氏模量在150～210gpa之间。
43.一种钢丝圈结构的充气轮胎，包括钢丝圈芯部、芳纶带以及钢丝圈覆胶，钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；
44.上述充气轮胎还包括胎冠部、胎侧部、胎圈部以及轮辋胎圈座，胎冠部、胎侧部以及胎圈部一体延伸呈类环形结构，轮辋胎圈座装配在胎圈部外侧，胎圈部包含了三角区的上三角胶、下三角胶，逆时针将三角区反包的胎体、子口加强层、子口耐磨胶、部分胎侧胶以及内衬层胶，胎体反包后与下三角胶共同包裹在钢丝圈覆胶的外部。
45.作为优选方案，更进一步的，钢丝圈芯部的截面直径取值范围在胎圈座宽度的6％以内。
46.作为优选方案，更进一步的，钢丝圈芯部轴心到趾口耐磨胶的截面外周侧端点的长度设定为l1，钢丝圈芯部轴心到子口耐磨胶的截面外周底沿长度设定为l2，l1的取值范围在15～30mm之间，l2的取值范围在15～30mm之间。
47.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：本实施例提供一种防脱轮辋，包括胎冠部1、胎侧部2、胎圈部3，胎圈部包括了部分上三角胶36、胎侧胶9及内衬层胶8，趾口耐磨胶6、子口加强层7和部分胎体5，下三角胶35及钢丝圈，钢丝圈包括了芯部钢丝33、芳纶带34及钢丝圈覆胶32，且钢丝圈定位由l1和l2确定。
48.本技术实施例提供了一种钢丝圈结构及充气轮胎，可有效避免充气轮胎钢丝圈散圈、钢丝锈蚀、钢丝翘头以及钢丝挂胶不好等情况。且成型工艺更简单、并有效降低了充气轮胎中钢丝圈的重量占比，提升了轮胎耐久性能及安全性能。
49.本技术实施例提供的一种充气轮胎，充气轮胎包括胎冠部1、胎侧部2以及胎圈部3；
50.胎圈部包含了三角区的上三角胶36、下三角胶35，逆时针将三角胶反包的胎体5、子口加强层7，子口耐磨胶6和部分胎侧胶9以及内衬层胶8，胎体反包后与下三角胶35之间的钢丝圈；
51.钢丝圈芯部有一颗环形闭合的钢丝、芯部钢丝33表面有多层呈螺旋状缠绕的芳纶
带34，以及芳纶带最外层的钢丝圈覆胶32。
52.在一些具体实施例中，钢丝圈芯部钢丝33单根钢丝压铸成型，无接头设计，钢丝周向截面为圆形，且截面直径取值范围为3～15mm或胎圈座宽度的3％以内。
53.在一些具体实施例中，钢丝圈芯部钢丝33的杨氏模量在150～210gpa之间。
54.在一些具体实施例中，缠绕芯部钢丝33的芳纶带34截面为类矩形，其宽度在5～12mm之间，厚度在0.4～1.5mm之间。
55.在一些具体实施例中，芳纶带34经改性后在其表面均匀附着挂胶，以便在钢丝圈成型的过程中芳纶缠绕更紧密，钢丝圈刚性更高、力学性能更好。
56.在一些具体实施例中，芳纶带34缠绕芯部钢丝33的方式为(单层)交错重叠式缠绕，这样的缠绕方式能使钢丝圈具备更高的周向刚性及周向抗拉强度。
57.在一些具体实施例中，芳纶带34呈螺旋状缠绕在钢丝圈芯部，其缠绕角度在30～60
°
之间，绕距在5～12mm之间，这样的设计可以使得钢丝圈的成型工艺更简单。
58.在一些具体实施例中，芳纶带34呈螺旋状缠绕在芯部钢丝33后，芳纶带34在钢丝圈截面中心方向上有1％左右的压缩量，且具有极小的伸长率，一定的压缩量及拉伸量，可以减少钢丝圈的空隙比，提高钢丝圈刚性，能更好的给充气轮胎起到支撑作用，同时可以更好的避免芯部钢丝33与外部接触，尽可能地避免芯部钢丝33出现生锈的情况。
59.如表1所附的数据对比可以得知，在基于钢丝圈结构的充气轮胎，采用钢丝外部包裹改性芳纶并覆胶使之截面呈圆形，能够使钢丝应力降低，使胎体应力降低，减轻重量的同时，提高轮胎安全性能以及使用寿命；
[0060][0061]
表1
[0062]
在一些具体实施例中，钢丝圈芯部钢丝33缠绕芳纶带34后，其最外层有钢丝圈覆胶32，钢丝圈在周向的截面为圆形，钢丝圈圆形的设计受力更均匀，可减少对胎圈部骨架材
料和型胶部件带来的应力破坏，提高充气轮胎的耐久性能及安全性能。
[0063]
在一些具体实施例中，钢丝圈被胎圈部下三角胶完全包覆，钢丝圈定位由l1和l2确定(钢丝圈放在胎圈座的中心区域，l1和l2相等，l1为胎圈总宽度的1/2，钢丝圈直径设定为胎圈总宽度的60％以内)，l1的取值范围在15～30mm之间，l2的取值范围在15～30mm之间，当充气轮胎胎圈部3与轮辋胎圈座4完成装配并充气后，此时因胎圈部3被压缩，使得l1、l2变为l1'、l2'，且在任何时候，l1'＜l1、l2'＜l2。
[0064]
上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种钢丝圈结构，包括钢丝圈芯部，所述钢丝圈芯部是一根环形闭合的钢丝，其特征在于，所述钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，所述芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；所述芳纶带由芳纶骨架纤维以及芳纶挂胶组成；所述芳纶骨架纤维是若干呈单线阵列排布的周向截面为圆形的纤维丝组成，所述芳纶挂胶为包裹在芳纶骨架纤维外侧的矩形截面的带状体；所述芳纶挂胶的截面宽度取值范围为5~12mm，所述芳纶挂胶的截面厚度取值范围为0.4~1.5mm；芳纶带在钢丝圈芯部截面中心方向上有1%左右的压缩量，且具有不大于0.5%的伸长率；钢丝圈芯部的钢丝周向截面为圆形，且截面直径取值范围为3~15mm。2.根据权利要求1所述的一种钢丝圈结构，其特征在于，所述芳纶骨架纤维为改性聚酯芳纶纤维，所述芳纶带缠绕芯部钢丝的方式为单层交错重叠式缠绕。3.根据权利要求1所述的一种钢丝圈结构，其特征在于，所述芳纶带缠绕芯部钢丝的缠绕角度在30~60
°
之间，绕距在5～12mm之间。4.根据权利要求1所述的一种钢丝圈结构，其特征在于，所述钢丝圈芯部的钢丝为压铸成型无接头设计。5.根据权利要求1所述的一种钢丝圈结构，其特征在于，所述钢丝圈覆胶外周截面为圆形结构。6.根据权利要求1所述的一种钢丝圈结构，其特征在于，所述钢丝圈芯部钢丝的杨氏模量在150～210gpa之间。7.一种充气轮胎，包含权利要求1-6任一项所述的钢丝圈结构，包括钢丝圈芯部、芳纶带以及钢丝圈覆胶，其特征在于，所述钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，所述芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；上述充气轮胎还包括胎冠部、胎侧部、胎圈部以及轮辋胎圈座，所述胎冠部、胎侧部以及胎圈部一体延伸呈类环形结构，所述轮辋胎圈座装配在胎圈部外侧，所述胎圈部包含了三角区的上三角胶、下三角胶，逆时针将三角区反包的胎体、子口加强层、子口耐磨胶、部分胎侧胶以及内衬层胶，胎体反包后与下三角胶共同包裹在钢丝圈覆胶的外部。8.根据权利要求7所述的一种充气轮胎，其特征在于，所述钢丝圈芯部的截面直径取值范围在胎圈座宽度的6%以内。9.根据权利要求7所述的一种充气轮胎，其特征在于，所述钢丝圈芯部轴心到趾口耐磨胶的截面外周侧端点的长度设定为l1，所述钢丝圈芯部轴心到子口耐磨胶的截面外周底沿长度设定为l2，l1的取值范围在15~30mm之间，l2的取值范围在15~30mm之间。

技术总结
本实用新型公开了一种钢丝圈结构及充气轮胎，包括钢丝圈芯部，所述钢丝圈芯部是一根环形闭合的钢丝，所述钢丝圈芯部外呈螺旋状多层缠绕有芳纶带，所述芳纶带的外部包裹有钢丝圈覆胶；所述芳纶带由芳纶骨架纤维以及芳纶挂胶组成；本实用新型的有益效果是，该钢丝圈结构及基于该钢丝圈结构的充气轮胎，采用在但钢丝外部包裹改性芳纶并覆胶使之截面呈圆形，能够使钢丝应力降低，使胎体应力降低，减轻重量的同时，提高轮胎安全性能以及使用寿命。提高轮胎安全性能以及使用寿命。提高轮胎安全性能以及使用寿命。


技术研发人员：董代强 龙盛忠 蒋中凯 罗诚 朱可 洪禹 李正江 胡龙
受保护的技术使用者：贵州轮胎股份有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/6/28