轮胎wetgrip机理研究及改善

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1、轮胎WetGrip机理研究及改善　　摘要：本文主要是针对轮胎的WetGrip（湿地抓地力性能）进行机理研究及改善，在配方和花纹维持不做改变，保证优异的操控性能的基础上，通过在胎侧位置增加胎侧补强层以及限定该胎侧补强层的分布范围来实现轮胎扭转刚度的变化，进而提升轮胎WetGrip性能。　　关键词：轮胎；WetGripFEA；钢丝圈；补强层；三角胶　　WetGrip是充气轮胎的一项重要指标，尤其对于轿车轮胎而言，操控性至关重要，特别是在雨天快速行驶时的转弯、变道、急刹等，要保证非常高的力传递和轮胎给予车辆的快

2、速响应，这些都需要提升轮胎的wetgrip性能。　　1轮胎子口部件尺寸合理布局　　本次的研究方向主要是通过增加胎侧补强层以及限定胎侧部位各部件的尺寸和相对位置来提升轮胎的WetGrip，具体方案如下：　　提升WetGrip的轮胎，包括胎体层和胎圈部，胎体层绕该胎圈部中的胎圈芯由内向外反包，由至少一层主体部和反包部构成，主体部与反包部之间设置有三角胶，反包部的轮胎轴向外侧设置有子口护胶，胎体层的反包部的轮胎轴向外侧与子口护胶的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部从轮胎截面高度的40%-44%位置到轮胎截面高度的4

3、.5-8%位置设置一层胎侧补强层。5　　胎侧补强层的位置设计为了避免应力集中，其上端点在轮胎截面高度的40%-44%之间，如果高于44%可能会与胎体层反包端点过于接近，出现应力集中，因为轮胎最宽处本身就是蠕动较频繁区域；如果低于40%，那么胎侧补强层的效果就会明显降低而达不到补强层效果。胎侧补强层的下端点在轮胎截面高度的4.5%-8%之间，如果高于8%那么补强层的效果就会明显降低而达不到补强层效果，如果低于4.5%而处于胎圈部位，使得胎圈多出一层部件，从而使此区域的应力明显增加，除了有漏线的风险之外，更重

4、要的是轮胎的定位压力与胎圈压力会增加许多，装卸轮胎时异常困难，实验证明胎侧补强层在胎圈处出现会导致胎圈胶料因装卸而发生掉块现象，更有时出现钢圈断裂和爆胎现象。5　　进一步的说，胎侧补强层的中心点为轮胎断面最宽处距离轮辋接触点的距离的中心点，即胎侧补强层的中心点为轮胎截面高度的24.25%。胎侧补强层在此中心点重合是为了保证均匀性一致性，使车辆行驶中操控更为顺畅，应力反馈平稳。同时其他部件之间的位置具体如下：（1）子口护胶比三角胶的高度高5mm以上，三角胶和子口护胶错开5mm是为了避免应力集中以规避侧鼓现象

5、，保证行驶安全，保证使子口护胶的形状以及与胎侧交接的匀称，如果反过来设计会影响子口护胶形状，导致胶料堆积，产生应力集中，影响产品性能。（2）胎体层的反包部上端点高于轮胎断面最宽处5mm，由于子口护胶的高度高于三角胶5mm，也就是说在高度上更接近轮胎断面最宽处，为避免应力集中，所以要避开各部件端点，因此胎体层的反包部上端点要高于轮胎断面最宽处5mm，当然不建议更高的设计，除了成本因素外，更重要的因为靠近胎冠处的区域是轮胎的屈挠区，应避免部件端点存在，故高5mm的设计最为合理，此前实验验证低于最宽处5mm以及

6、高出10mm的设计会出现胎侧鼓包现象。　　2补强层相对位置优化设计　　下面结合附图对本设计作详细的说明：如附图所示，包括胎体层1和胎圈部2，其中胎圈部2内具有单钢丝钢圈，并形成有胎圈芯21，胎体层1绕该胎圈芯由内向外反包，胎体层1由主体部12和反包部11构成，主体部与反包部之间设置有三角胶3，反包部的轮胎轴向外侧设置有子口护胶4。胎体层的反包部11的轮胎轴向外侧与所述子口护胶4的轮胎轴向内侧之间，沿着该反包部设置有胎侧补强层5（附图中阴影部分）。　　附图标记①代表轮辋接触点，也是子口护胶4的最下端，②代表

7、胎侧补强层5的最下端，④代表胎侧补强层5的最上端，⑤代表轮胎断面最宽处，③代表轮胎断面最宽处距离轮辋接触点的距离的中心点，也是胎侧补强层5的中心点，⑥代表反包部11的最上端，⑦代表子口护胶4的最上端，⑧代表三角胶3的最上端，⑨代表三角胶3的最下端。　　附图标记SH表示轮胎断面高度（通过法规标准值进行设定），由于轮辋的高度是标准的，所以在设定所需的轮胎高度时就需要通过SH来实现，通常情况下我们是以法规中值为基准。附图标记SDH表示断面最宽处距离轮辋接触点的距离，设定为0.485SH（考虑操控性能设计），即①

8、与⑤之间的距离，此种比例关系是根据FEA模拟计算最优的接地形状及应力区域分布为最佳计算而出。　　附图标记H1表示SDH的中心点距离端点的尺寸，即①与③以及③与⑤之间的距离，主要是为了定位胎侧补强层，保证尺寸均匀性，部件的中点保证一致可以很好的控制均匀性，特别是局部区域，有利于应力的传递。5　　附图标记H2表示胎侧补强层的布置区域，即②与③以及③与④之间的距离，胎侧补强层中心点为轮胎截面高度的24.25%，即是SDH的中心点，胎