用于飞机轮胎的胎体增强件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及在轮辋(4)上的胎圈(3)的弯曲区域中对飞机轮胎(1)的胎体增强件(5)的耐久性的改进。该轮胎包括：具有在两个胎圈之间延伸的层(51和52)的两个组的胎体增强件(5)，第一组包括至少一个层，所述层从轮胎的内部至外部围绕杆(6)缠绕，卷边(511)的自由端部(E1)在径向上位于杆的径向最外点(E)的外部，第二组包括至少两个层，所述层在每个胎圈(3)中从轮胎的外部至内部延伸直至各自的端部(E2)，端部(E2)同样在径向上位于轴向直线(DY)的内部并且在轴向上位于径向直线(Dz)的内部的至少等于5mm的轴向距离(d2)处，所述轴向直线(DY)穿过杆的中心(O)，所述径向直线(Dz)穿过杆的中心。第二组的胎体层(52)在轴向上位于至少一个卷边(511)的内部。
【专利说明】用于飞机轮胎的胎体增强件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞机轮胎，飞机轮胎的应用的特征在于高的压力、负载和速度条件。
【背景技术】
[0002]飞机轮胎需要更特别地满足耐磨损性和耐久性的要求。耐久性意指轮胎随时间抵抗其所经受的循环应力的能力。当轮胎的胎面磨损时(这标志着第一使用寿命的结束)，轮胎进行翻新，即用新胎面更换磨损胎面从而允许第二工作寿命。改进的耐磨损性意指在每个工作寿命中可以实现更高的着陆次数。改进的耐久性意指同一个轮胎可以具有的工作寿命的次数增加。
[0003]通常地，轮胎包括胎面，所述胎面旨在经由胎面表面与地面接触并且通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述胎圈旨在提供轮胎和其上安装轮胎的轮辋之间的机械连接。
[0004]在下文中，周向、轴向和径向方向分别表示在轮胎的旋转方向上与轮胎的胎面表面正切的方向，平行于轮胎的旋转轴线的方向和垂直于轮胎的旋转轴线的方向。“在径向上位于内部或在径向上位于外部”意指“更接近轮胎的旋转轴线或更远离轮胎的旋转轴线”。“在轴向上位于内部或在轴向上位于外部”意指“更接近轮胎的赤道平面或更远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为经过胎面表面的中间并且垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
[0005]子午线轮胎更特别地包括增强件，所述增强件包括在径向上位于胎面内部的胎冠增强件，和在径向上位于胎冠增强件的内部的胎体增强件。
[0006]飞机轮胎的胎体增强件通常包括多个胎体层，所述胎体层在两个胎圈之间延伸并且在第一组和第二组之间分布。
[0007]第一组由胎体层组成，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的内部朝向外部围绕被称为胎圈线的周向增强元件缠绕从而形成卷边，所述卷边的端部通常在径向上位于胎圈线的径向最外点的外部。卷边是胎体层的位于胎体层的径向最内点和其端部之间的部分。第一组的胎体层为最靠近轮胎内腔的胎体层并且因此是胎侧中的轴向最内胎体层。
[0008]第二组由胎体层组成，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的外部朝向内部延伸直至端部，所述端部通常在径向上位于胎圈线的径向最外点的内部。第二组的胎体层为最靠近轮胎外表面的胎体层并且因此是胎侧中的轴向最外胎体层。
[0009]通常地，第二组的胎体层沿着其整个长度设置在第一组的胎体层的外部，即第二组的胎体层特别地包围第一组的胎体层的卷边。
[0010]第一组和第二组的每个胎体层由互相平行的增强元件制成，所述增强元件与周向方向形成在80°和100°之间的角度。
[0011]胎体层的增强元件通常为由纺制织物长丝制成、优选由脂族聚酰胺或芳族聚酰胺制成的帘线并且特征在于它们的机械延伸性质。
[0012]织物增强元件的机械延伸性质，例如弹性模量、断裂伸长和断裂强度，在初始调节之后测得。“初始调节”意指织物增强元件在测量之前在根据欧洲标准DIN EN20139 (20±2°C的温度；65±2%的相对湿度)的标准气氛下储存至少24小时。以已知的方式使用ZWICK GmbH&Co (德国)的1435型或1445型拉伸测试机进行测量。织物增强元件在400mm的初始长度上以200mm/min的标称速度经受拉伸测试。所有结果在10次测量上取平均。
[0013]在使用中，飞机轮胎经受造成高挠曲程度(通常超过30%)的负载和压力的组合。根据定义，轮胎的挠曲程度是当轮胎在例如由轮胎和轮辋协会或TRA标准定义的压力和负载条件下从未负载的充气状态改变至静态负载的充气状态时的径向变形，或其径向高度的变化。其通过轮胎的径向高度的变化与轮胎的外径和轮辋的最大直径之间的差值的一半的比限定，所述轮胎的外径在充气至参考压力的未负载状态下静态地测量，所述轮辋的最大直径在轮辋凸缘上测量。TRA标准特别关于飞机轮胎的挤压半径描述了飞机轮胎的挤压，所述挤压半径即轮胎的车轮轴线和轮胎在参考压力和负载条件下与其接触的地面平面之间的距离。
[0014]飞机轮胎也经受通常超过9bar的高充气压力。该高压力水平需要大量的胎体层，因为胎体增强件具有这样的尺寸从而为轮胎提供抵抗该压力水平的能力和高的安全系数。举例而言，具有如TRA标准推荐的15bar的工作压力的轮胎的胎体增强件需要被评级为承受60bar的压力，假设安全系数为4。使用目前用于增强元件的织物材料，例如脂族聚酰胺或芳族聚酰胺，胎体增强件可以例如包括至少5个胎体层。
[0015]在使用中，运转的机械应力造成缠绕在轮辋凸缘上的轮胎胎圈中的挠曲循环。在位于在轮辋上弯曲的区域中的胎体层部分内，这些挠曲循环或弯曲循环特别造成曲率变化，所述曲率变化与胎体层的增强元件的伸长变化相结合。特别是在轴向最外胎体层中，这些伸长变化或变形可能具有对应于其处于压缩中的负的最小值。该压缩负载可能造成增强元件的疲劳失效并且因此造成过早的轮胎劣化。
[0016]本领域技术人员还知晓包括由芳族聚酰胺制成的增强元件的胎体层具有低的压缩强度并且对压缩疲劳失效特别敏感。
[0017]为了改进旨在运载重型负载并且充气至高压的轮胎(例如飞机轮胎)的胎圈的疲劳强度，文献EP O 567 521描述了胎体增强件，其中轴向最外胎体层的端部设置在轴向最内胎体层的各个卷边之间并且从轮胎的内部朝向外部围绕胎圈线缠绕。
[0018]如文献EP I 381 525中所述的胎体增强件包括至少两个从轮胎的内部朝向外部围绕胎圈线缠绕的第一组的胎体层，和至少一个在轴向上位于第一组的胎体层的外部的胎体层及其各自的卷边。用于改进飞机轮胎的胎圈的耐久性所提出的方案在于，用由混合增强元件(即由不同模量的纺制长丝形成的元件)形成的胎体层更换由脂族聚酰胺制成的增强元件形成的胎体层。胎体层的增强元件为如下帘线，所述帘线通过将至少一根纺制纱线与过度捻合或未过度捻合的纺制纱线捻合和折叠而形成，所述至少一根纺制纱线具有至少2000cN/tex的弹性伸长模量，所述过度捻合或未过度捻合的纺制纱线具有至多1500cN/tex的弹性伸长模量，所述纺制纱线的所述弹性伸长模量在等于纺制纱线的断裂强度的0.1倍的拉伸力下测得。
【发明内容】
[0019]本发明人为其自身设定的目的是，在胎圈在轮辋上弯曲的区域中进一步改进飞机轮胎的胎体增强件的耐久性。
[0020]根据本发明，使用包括如下的飞机轮胎实现该目的:
[0021]-胎面，所述胎面通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述胎圈旨在提供轮胎和轮辋之间的机械连接，
[0022]-胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内部，和胎体增强件，所述胎体增强件在径向上位于胎冠增强件的内部，
[0023]-胎体增强件包括在两个胎圈之间延伸的胎体层的第一组和第二组，
[0024]-第一组包括至少一个胎体层，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的内部朝向外部围绕被称为胎圈线的周向增强元件而缠绕，从而形成具有自由端部的卷边，所述自由端部在径向上位于胎圈线的径向最外点的外部，
[0025]-第二组包括至少两个彼此邻近的胎体层，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的外部朝向内部延伸直至它们各自的端部，所述端部在径向上位于轴向直线的内部并且在轴向上位于径向直线的内部的至少等于5mm的轴向距离处，所述轴向直线穿过胎圈线的中心，所述径向直线穿过胎圈线的中心，第二组的胎体层在轴向上位于第一组的胎体层的至少一个卷边的内部。
[0026]第二组的彼此邻近的胎体层暗示着不存在介于第二组的两个相邻层之间的第一组的胎体层卷边。第二组的胎体层因此形成一组并列层。
[0027]此外，第二组的胎体层的端部在径向上位于轴向直线的内部，所述轴向直线穿过胎圈线的中心。胎圈线的中心意指围绕多边形或基本上圆形整体形状的胎圈线的子午线截面外接的圆的中心。穿过胎圈线的中心的轴向直线为平行于轮胎的旋转轴线并且穿过胎圈线的中心的直线。第二组的胎体层的端部因此介于胎圈线和轮辋凸缘的径向部分(被称为轮辋凸缘钩)之间，并且因此经受由胎圈线施加至轮辋凸缘钩的夹压负载，有助于所述端部在胎圈中的锚固。
[0028]此外，第二组的胎体层的端部在轴向上位于径向直线的内部，所述径向直线穿过胎圈线的中心。穿过胎圈线的中心的径向直线为平行于轮胎的赤道平面并且穿过胎圈线的中心的直线。在该情况下，第二组的胎体层接合在胎圈线的下方然而不形成卷边，因为它们各自的端部在径向上维持在穿过胎圈线的中心的轴向直线的内部。第二组的胎体层的端部因此介于胎圈线和轮辋凸缘的基本轴向部分(被称为轮辋凸缘座)之间，并且因此经受由胎圈线施加至轮辋凸缘座(所述轮辋凸缘座为高压区域)的夹压力，这有助于进一步增强所述端部在胎圈中的锚固。
[0029]最后，第二组的每个胎体层的端部和穿过胎圈线的中心的径向直线之间的轴向距离至少等于5mm。考虑到轮胎的制造公差，该最小距离良好地保证了所述端部在轴向上位于穿过胎圈线的中心的径向直线的内部。
[0030]根据本发明，第二组的胎体层在轴向上位于第一组的一个胎体层的至少一个卷边的内部，这需要在被称为轮辋挠曲区域的轮辋凸缘上的胎圈的挠曲区域中，第二组的在胎侧中轴向最远的胎体层在轴向上位于第一组的至少一个胎体卷边的内部，而不是如常规现有技术那样位于所有卷边的外部。
[0031]因此，第二组的胎体层更接近胎圈的中性轴线，这在机械方面类似于在轮辋凸缘上弯曲的梁。因此，第二组的胎体层的增强元件中的压缩水平降低。在轮辋上的弯曲区域中(所述区域由于最远离胎圈的中性轴线而被最大程度地压缩)，在轴向上最朝外的胎体层的增强元件中该压缩降低特别明显。这因此降低了所述胎体层在压缩下的疲劳失效的风险，并因此降低了第二组的在轴向上进一步朝向第二组内部的其它胎体层在压缩下的疲劳失效的风险。
[0032]在实践中，相对于胎圈的中性轴线调节第二组的在轮辋上的弯曲区域中的轴向最远的胎体层的位置，从而获得所述胎体的增强元件中的最低的可能压缩，或者甚至是几乎为零的压缩。因此，第二组的更接近胎圈的中性轴线的其它胎体层中的增强元件随后或多或少地经受张力。
[0033]根据本发明的优选的实施方式，第二组的胎体层在轴向上位于第一组的胎体层的所有卷边的内部。该构造允许第二组的胎体层尽可能地接近胎圈的中性轴线并且因此对于给定的胎体层数目实现最小压缩。
[0034]优选地，胎体层的增强元件由织物材料制成。织物材料通常用在飞机轮胎中，特别是为了最小化胎体层的质量并因此最小化轮胎的质量，这在空运中是重要因素。
[0035]胎体层的增强元件由脂族聚酰胺(例如尼龙)制成，脂族聚酰胺为飞机轮胎领域中的通用材料。
[0036]还更有利地，胎体层的增强元件由芳族聚酰胺(例如芳纶)制成。相比于尼龙，芳纶的使用使得有可能减少胎体层的数目，因为芳纶的断裂强度比尼龙更高。由于胎体层的数目不如尼龙情况下的数目那么多，第二组的胎体层中的压缩水平不那么高，因为所述胎体层不那么远离胎圈的中性轴线。
[0037]优选地，胎体层的增强元件为组合至少一种脂族聚酰胺和至少一种芳族聚酰胺的混合增强元件。混合类型的增强元件例如描述于专利EP I 381 525。它们通过显示出双模量行为从而提供尼龙的优点和芳纶的优点之间的折中，所述双模量行为的特征在于在低伸长下的低弹性模量和在高伸长下的高弹性模量。
[0038]为了进一步改进胎圈的耐久性，可想到的是通过使用织物增强元件改进第一组和第二组的胎体层的耐久性，所述织物增强元件由于其结构而提供固有的更好耐久性。
[0039]制造织物增强元件的一个常规方法包括过度捻合的第一步骤和随后的折叠的第二步骤。过度捻合步骤在于通过以逆时针方向(即与表针旋转方向相反的方向)捻合纺制纱线从而将由平行织物长丝组成的纺制纱线转变成过度捻合。之后，组装在之前步骤中获得的多个过度捻合从而通过以顺时针方向(即与指针移动相同的方向)捻合过度捻合的集合构成折叠纱线。
[0040]捻合水平通过每米的圈数表示。捻合水平对增强元件的断裂强度、伸长模量和压缩耐久性产生影响。当扭转增加时，断裂强度和伸长模量降低，而压缩耐久性得以改进。
[0041]本发明人已经证实，为了获得胎体层的织物增强元件的至少等于250圈/米和至多等于290圈/米的过度捻合，过度扭转允许胎体层达到令人满意的耐久性水平。
[0042]根据实施方式的第一个替代形式，分别用于获得第一组和第二组的胎体层的织物增强元件的过度捻合的过度捻合相同，这意味着横穿第一组和第二组的胎体层，所使用的织物增强元件的类型可以标准化。
[0043]根据实施方式的第二个替代形式，有利的是，为了获得第二组的胎体层的织物增强元件的过度捻合的过度捻合至少等于为了获得第一组的胎体层的织物增强元件的过度捻合的过度捻合的1.15倍。举例而言，为了获得第二组的胎体层的织物增强元件的过度捻合的过度捻合等于290圈/米，然而为了获得第一组的胎体层的织物增强元件的过度捻合的过度捻合等于250圈/米。换言之，根据胎体层的第一组和第二组特别是在压缩下分别经受的机械应力，在胎体层的第一组和第二组之间过度捻合不同。
[0044]有利的是，轮胎包括被称为鳍状条带的额外的增强层，所述鳍状条带围绕胎圈线缠绕并且使胎圈线与胎体层分离。这特别暗示着第二组的在轴向上最朝内的胎体层不与胎圈线直接接触。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]将借助于图1更清楚地理解本发明的特征和其它优点，所述图1显示了根据本发明的轮胎胎圈的子午线横截面。
【具体实施方式】
[0046]图1未按比例绘制。不必显示所有元件。特别地，不必提及胎体层的所有端部。
[0047]图1显示了根据本发明的安装在安装轮辋4上的轮胎I在胎侧2和胎圈3区域中的子午线横截面。
[0048]胎体增强件包括多个胎体层，所述胎体层分布在第一组胎体层(51)和第二组胎体层(52)之间。
[0049]第一组由两个胎体层(51)组成，所述胎体层(51)在每个胎圈(3)内从轮胎的内部朝向外部围绕胎圈线(6)缠绕，从而形成卷边(511)，所述卷边(511)的端部(E1)在径向上位于胎圈线(6)的径向最外点(E)的外部。卷边(511)为胎体层(51)的包括在胎体层的径向最内点和卷边(511)的端部(E1)之间的部分，所述胎体层的径向最内点与胎圈线(6)的径向最内点(I)直接一致。第一组的胎体层(51)为最靠近轮胎内腔的胎体层并且因此是胎侧⑵内的轴向最内胎体层。
[0050]第二组由两个胎体层(52)组成，所述胎体层(52)在每个胎圈(3)内从轮胎的外部朝向内部延伸直至端部(E2)，所述端部(E2)在径向上位于胎圈线(6)的径向最外点(E)的内部。第二组的胎体层(52)为最靠近轮胎外表面的胎体层并且因此是胎侧(2)内的轴向最外胎体层。
[0051]第二组的两个胎体层(52)彼此邻近并且在轴向上位于第一组的胎体层(51)的所有卷边(511)的内部。此外，第二组的胎体层(52)的端部(E2)在径向上位于轴向直线(Dy)的内部并且在轴向上位于径向直线(Dz)的内部，所述轴向直线(Dy)穿过胎圈线(6)的中心
(O)，所述径向直线(Dz)穿过胎圈线(6)的中心(O)。
[0052]本发明更具体地研究了用在班机上的尺寸为46x17.0R20的具有径向胎体增强件的飞机轮胎，所述飞机轮胎的标称压力为15.9bar，标称负载为20642daN并且最大速度为378km/h。
[0053]在所研究的实施例中，胎体增强件包括第一组的两个胎体层，第二组的两个胎体层和与胎圈线接触的一个额外的增强层。在表示现有技术的参考轮胎中，第一组的层的卷边在轴向上位于第二组的胎体层的内部。在根据本发明的轮胎中，第一组的层的卷边在轴向上位于第二组的胎体层的外部。第一组和第二组的胎体层的增强元件相同并且由脂族聚酰胺或尼龙制成。
[0054]在上述构造中，通过有限元计算的数值模拟证实了参考轮胎的第二组的轴向最外的胎体层中的最大压缩等于1.6%，而根据本发明的轮胎降低至几乎为零，因此证实了胎圈耐久性的期望的增加。
【权利要求】
1.飞机轮胎(1)，包括: -胎面，所述胎面通过两个胎侧(2)连接至两个胎圈(3)，所述胎圈(3)旨在提供轮胎(I)和轮辋(4)之间的机械连接， -胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内部，和胎体增强件(5)，所述胎体增强件(5)在径向上位于胎冠增强件的内部， -胎体增强件(5)包括在两个胎圈(3)之间延伸的胎体层(51、52)的第一组和第二组， -第一组包括至少一个胎体层(51)，所述胎体层(51)在每个胎圈(3)内从轮胎的内部朝向外部围绕被称为胎圈线出)的周向增强元件而缠绕，从而形成具有自由端部(E1)的卷边(511)，所述自由端部(E1)在径向上位于胎圈线(6)的径向最外点(E)的外部， -第二组包括至少两个彼此邻近的胎体层(52)，所述胎体层(52)在每个胎圈(3)内从轮胎的外部朝向内部延伸直至它们各自的端部(E2)，所述端部(E2)在径向上位于轴向直线(Dy)的内部并且在轴向上位于径向直线(Dz)的内部的至少等于5mm的轴向距离(d2)处，所述轴向直线(Dy)穿过胎圈线(6)的中心(O)，所述径向直线(Dz)穿过胎圈线(6)的中心(O), 其特征在于，第二组的胎体层(52)在轴向上位于第一组的胎体层(51)的至少一个卷边(511)的内部。
2.根据权利要求1所述的飞机轮胎(I)，其特征在于，第二组的胎体层(52)在轴向上位于第一组的胎体层(51)的所有卷边的内部。
3.根据权利要求1和2任一项所述的飞机轮胎(I)，其特征在于，胎体层(51、52)的增强元件由织物材料制成。
4.根据权利要求1至3任一项所述的飞机轮胎(I)，其特征在于，胎体层(51、52)的增强元件由脂族聚酰胺制成。
5.根据权利要求1至3任一项所述的飞机轮胎(1)，其特征在于，胎体层(51、52)的增强元件由芳族聚酰胺制成。
6.根据权利要求1至3任一项所述的飞机轮胎(I)，其特征在于，胎体层(51、52)的增强元件为组合至少一种脂族聚酰胺和至少一种芳族聚酰胺的混合增强元件。
7.根据权利要求3至6任一项所述的飞机轮胎(I)，任何胎体层(51、52)的任何织物增强元件通过以顺时针方向捻合至少两个过度捻合而获得，每个过度捻合通过以逆时针方向捻合由互相平行的织物长丝组成的纺制纤维获得，该捻合通过被称为过度捻合的每米多次捻合限定，其特征在于，为了获得胎体层(51、52)的织物增强元件的过度捻合，过度捻合至少等于250圈/米和至多等于290圈/米。
8.根据权利要求3至7任一项所述的飞机轮胎(I)，任何胎体层(51、52)的任何织物增强元件通过以顺时针方向捻合至少两个过度捻合而获得，每个过度捻合通过以逆时针方向捻合由互相平行的织物长丝组成的纺制纤维获得，该捻合通过被称为过度捻合的每米多次捻合限定，其特征在于，为了获得第二组的胎体层(52)的织物增强元件的过度捻合的过度捻合至少等于为了获得第一组的胎体层(51)的织物增强元件的过度捻合的过度捻合的1.15 倍。
9.根据权利要求1至8任一项所述的飞机轮胎(I)，其特征在于，所述轮胎(I)包括额外的增强层，所述增强层围绕胎圈线(6)缠绕并且使胎圈线(6)与胎体层(51、52)分离。
【文档编号】B60C15/00GK104271367SQ201380021416
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】C·卡福, A·布尔森 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司