一种采用形状记忆合金的轮胎结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮胎带束层帘线结构，具体涉及一种采用形状记忆合金的轮胎结构。
【背景技术】
[0002]汽车轮胎作为汽车与路面接触的唯一物体，轮胎的各项性能与汽车的燃油经济性以及行驶安全息息相关。子午线轮胎是由多种橡胶材料和骨架材料(胎圈钢丝，钢丝帘线)组成的复杂的柔性结构。子午线轮胎的带束层作为传导轮胎受力的主要结构，由帘线层与包裹在外围的胶料组成，其中的帘线层目前基本使用钢丝作为材料，力学性能较为单一，在带束层帘线渗水后容易导致钢丝帘线腐蚀，影响轮胎寿命，并且密度较大，对于轮胎的轻量化设计有一定阻碍。
[0003]形状记忆合金(SMA)是一种具有形状记忆效应等一般金属不具备特性的新型功能材料，形状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定外界激励后，能够产生回复原始形态趋势的现象。同时NITI合金还拥有一般金属所不具有的负膨胀特性，即在宏观上表现为“冷胀热缩”的现象，加工方式不同，则NITI合金的热膨胀系数呈现很大差别。NITI合金由于具有好的形状记忆性能，高的比强度以及耐腐蚀性和耐磨损性，已经在医学以及航天等领域有了广泛运用，如运用于混凝土桥梁上的纵向预应力施加，轮胎防滑钉的制造等。中国专利公开号为CN102094774B的专利文献公开了一种利用形状记忆合金进行汽车能量回收的装置。中国专利公开号为CN2821390的专利文献公开了一种利用形状记忆合金保护汽车雾灯的装置。中国专利公开号为CN203410410U的专利文献公开了一种采用形状记忆合金的汽车智能安全气囊。国外专利号US4761955A的专利文献公开了一种采用形状记忆合金的制动器装置，国外专利号US4747887A公开了一种采用形状记忆合金元件的驱动装置，可见，形状记忆合金材料近年在各个领域得到了长足的发展，然而目前将形状记忆合金用于汽车轮胎的研究尚乏。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的是提出一种采用形状记忆合金的轮胎结构，使其能够在不同工况下综合平衡轮胎的经济性，安全性以及舒适性。
[0005]本发明提出的一种采用形状记忆合金的轮胎结构，包括第一号带束层、第二号带束层、第三号带束层、第零号带束层、胎体层和加强层；所述第二号带束层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于50% ;所述第二号带束层包括第一部分，所述第一部分位于所述第二号带束层的中间位置，所述第一部分的一侧至所述第二号带束层的右端部依次分为第二部分、第三部分、第四部分、第五部分；所述第一部分的另一侧至所述第二号带束层的左端部依次分为第二部分、第三部分、第四部分、第五部分；所述第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第五部分中形状记忆合金帘线材料的约束应力均为250MPA ;所述第五部分中形状记忆合金帘线的处理方式为室温时效处理；所述第四部分中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度360°，时效时间130小时；所述第三部分中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间20小时；所述第二部分中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间70小时；所述第一部分中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度520°，时效时间70小时；所述胎体层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于35%，所述胎体层中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间20小时，所述胎体层中形状记忆合金帘线材料的约束应力250MPA。
[0006]上述方案中，所述第一号带束层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于35%，所述第一号带束层中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间为20小时，所述第一号带束层中形状记忆合金帘线材料的约束应力250MPA。
[0007]上述方案中，所述第三号带束层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于35%，所述第三号带束层中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间为20小时，所述第一号带束层中形状记忆合金帘线材料的约束应力250MPA。
[0008]上述方案中，所述第零号带束层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于35%，所述第零号带束层中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间为20小时，所述第一号带束层中形状记忆合金帘线材料的约束应力250MPA。
[0009]上述方案中，所述加强层包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于35%，所述加强层中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间为20小时，所述第一号带束层中形状记忆合金帘线材料的约束应力250MPA。
[0010]上述方案中，所述形状记忆合金帘线为NITI合金，所述NITI合金中TI元素所占比例为50.6%?51%。
[0011]上述方案中，所述NITI合金帘线直径为0.15?0.38mm。
[0012]上述方案中，所述NITI合金帘线与普通帘线以包围方式或是环绕方式并捻成股，外围采用外绕丝进行缠绕。
[0013]上述方案中，所述第二部分的宽度是第一部分宽度的90% ;所述第三部分的宽度是第二部分的宽度的90% ;所述第四部分的宽度是第三部分宽度的90% ;所述第五部分的宽度是第四部分宽度的90 %。
[0014]上述方案中，第一号带束层内的帘线与轮胎轴线呈66°布置、第二号带束层内的帘线与轮胎轴线呈105°布置、第三号带束层内的帘线与轮胎轴线呈75°布置、第零号带束层内的帘线与轮胎轴线呈90°布置、胎体层内的帘线与轮胎轴线呈0°布置、加强层内的帘线与轮胎轴线呈60°布置。
[0015]使用NITI合金替代原有的部分钢丝帘线，以一定结构方式进行混编，NITI合金帘线直径为0.15mm至0.38mm，NITI合金帘线Ti元素所占比例为50.6%至51 %，使得形状记忆合金晶体呈现室温时为马氏体相，高温时为奥氏体相的性状，且将马氏体与奥氏体的转变温度控制在80°至130°内。
[0016]NITI合金帘线材料需要经过一定约束时效处理以及温度时效处理，使其具有足够的形状记忆效应(SMA效应)以及不同的负热膨胀行为(NTE效应)。NITI合金材料与钢丝帘线材料按比例混编使用，使用时，将NITI合金丝与普通钢丝帘线按小于50%的比例并捻成股，外围采用外绕丝进行缠绕，使其不易松动。以3+9+15*0.22mm+l*0.15mm型钢丝帘线结构为例，NITI合金帘线可以用于帘线股内部或外部，同时通过不同的热处理工艺获得具有不同的热膨胀因子的形状记忆合金材料，并将之按照一定组合方式布置在胶片内部。以轮胎内部的第二号带束层为例，将第二号带束层由胎肩至胎面处划分为9段，每段使用的NITI合金线膨胀系数由胎面至胎侧依次减小。
[0017]本发明的有益效果:本发明通过修改帘线结构，能够使得轮胎在低速与高速情况下呈现不同的工作状态，即低速下确保舒适性，高速下确保安全性和经济性的特点；同时减轻了胎肩处的应力集中现象，达到综合平衡轮胎的经济性一滚动阻力，安全性一划水抓地，与舒适性一包络性三个性能指标的效果；1.汽车轮胎的使用温度与汽车行驶速度关系密切，研究表明，汽车的行驶速度越快，轮胎的整体温度越高，轮胎的滚动阻力越大；通过在轮胎胎面帘线层处混合使用经过特定热处理工艺，热膨胀系数为负的形状记忆合金材料，在汽车低速时形状记忆合金趋向马氏体状态，此时帘线材料呈现超弹性效应，弹性模量较小，能够增加轮胎的包络性与乘坐舒适性；2.在汽车高速运作时，由于轮胎温度升高，轮胎易发生驻波现象，滚动阻力急剧上升，此时帘线处的形状记忆合金材料受热力激励，增加并且均匀分布了胎面处的钢丝帘线力，使得胎面刚度变大，增加轮胎的接地面积，同时此时形状记忆合金趋向于奥氏体状态，弹性模量较大，使轮胎整体刚度较大，提升轮胎的滚动阻力性能；3.众所周知，轮胎胎肩处为轮胎最易发生破坏的位置，通过在汽车胎肩处使用受热膨胀系数为正值的，预先经过锻炼的形状记忆合金材料，能够减轻二号带束层端部的帘线应力来降低胎肩处的应力集中现象，提升了轮胎的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1为一种采用形状记忆合金的轮胎结构的示意图。
[0019]图2为第二号带束层的帘线层断面图。
[0020]图3为第二号带束层的帘线层剖面图。
[0021]图4为普通帘线和形状记忆合金帘线编排结构横截面图。
[0022]图中:1、第三号带束层；2、第零号带束层；3、第二号带束层；4、第一号带束层；5、胎体层；6、加强层；7、橡胶覆胶；8、第一部分；9、第二部分；10、第三部分；11、第四部分；12、第五部分；13、外绕丝；14、NITI合金帘线，15、普通帘线。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0024]下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0025]如图1和图2所示，一种采用形状记忆合金的轮胎结构，包括第一号带束层4、第二号带束层3、第三号带束层1、第零号带束层2、胎体层5和加强层6 ;
[0026]第一号带束层4、第二号带束层3、第三号带束层1、第零号带束层2、胎体层5以及加强层6由外围的橡胶覆胶和内部的帘线构成，所述第二号带束层3包括普通帘线和形状记忆合金帘线，所述形状记忆合金帘线占总帘线的比例小于50% ;所述第二号带束层3包括外部的橡胶覆胶7与内部的帘线结构，第一部分8的帘线结构位于所述第二号带束层3的中间位置，所述第一部分8的一侧至所述第二号带束层3的右端部依次分为第二部分9、第三部分10、第四部分11、第五部分12 ;所述第一部分8的另一侧至所述第二号带束层3的左端部依次分为第二部分9、第三部分10、第四部分11、第五部分12 ;所述第一部分8、第二部分9、第三部分10、第四部分11、第五部分12中形状记忆合金帘线材料的约束应力均为250MPA ;所述第五部分12中形状记忆合金帘线的处理方式为室温时效处理；所述第四部分11中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度360°，时效时间130小时；所述第三部分10中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间20小时；所述第二部分9中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度430°，时效时间70小时；所述第一部分8中形状记忆合金帘线的处理方式为时效温度