飞机轮胎的胎冠增强件的制作方法

本发明涉及飞机轮胎，具体涉及飞机轮胎的胎冠增强件。

背景技术：

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。“分别地沿径向位于内部或沿径向位于外部”意指“分别地更接近轮胎的旋转轴线或更远离轮胎的旋转轴线”。“分别地沿轴向位于内部或沿轴向位于外部”意指“分别地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轮胎的胎面表面的中央并且垂直于轮胎的旋转轴线的平面。

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而连接至两个胎圈，两个胎圈旨在提供轮胎与其上安装轮胎的轮辋之间的机械连接。

子午线飞机轮胎更特别地包括例如在文献EP1381525中描述的径向胎体增强件和胎冠增强件。

径向胎体增强件是连接轮胎的两个胎圈的轮胎增强结构。飞机轮胎的径向胎体增强件通常包括至少一个胎体层，每个胎体层由增强体组成，所述增强体通常为覆盖有弹性体或弹性体配混物类型的聚合材料的织物，增强体互相平行并且与周向方向形成在80°和100°之间的角度。

胎冠增强件是沿径向位于胎面的内部且至少部分沿径向位于径向胎体增强件的外部的轮胎增强结构。飞机轮胎的胎冠增强件通常包括至少一个胎冠层，每个胎冠层由互相平行的增强体组成，所述增强体覆盖有弹性体或弹性体配混物类型的聚合材料。在胎冠层中，在构成工作增强件(通常由织物增强体组成)的工作层与构成保护增强件的保护层之间通常存在差别，所述保护增强件由金属或织物增强体组成并且沿径向设置在工作增强件的外部。工作增强件影响胎冠增强件的整体机械行为，而保护增强件基本上保护工作层免受可能沿径向通过胎面朝向轮胎内部蔓延的攻击。

胎体层的和胎冠层的织物增强体通常为由纺丝织物长丝制成，优选由脂族聚酰胺或芳族聚酰胺制成的帘线。织物增强体在拉伸下的机械性质(例如弹性模量、断裂伸长率和断裂力)在初始调节之后进行测量。“初始调节”意指织物增强体在测量之前在根据欧洲标准DIN EN20139(20±2℃的温度；65±2％的相对湿度)的标准大气下储存至少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。织物增强体在400mm的初始长度上以200mm/min的标称速度经受拉伸。所有结果在10次测量值上取平均。

在制造飞机轮胎的过程中，更具体地在铺设工作增强件的步骤的过程中，通常通过将条带沿周向之字形缠绕或沿周向成圈缠绕至圆柱形铺设表面从而获得工作层，所述圆柱形铺设表面具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线。条带通常由至少一个覆盖有弹性体配混物的连续的织物增强体组成，更通常的由互相平行的织物增强体的并置组成。不管是通过沿周向之字形缠绕制备还是通过沿周向成圈缠绕制备，工作层都由条带部分的并置组成。

沿周向成圈缠绕条带被理解为意指在周向方向上以相对于周向方向的一定的平均角度螺旋缠绕条带，所述螺旋的半径等于圆柱形铺设表面的半径，所述平均角度在0°和5°之间。由此通过成圈缠绕获得的工作层被称为周向的，因为条带的相互平行的织物增强体在赤道平面中与周向方向形成的角度在0°和5°之间。

沿周向之字形缠绕条带被理解为意指在周向方向上以周期性曲线(即由在极端之间摆动的周期波形成的曲线)缠绕条带。以周期性曲线缠绕条带意指条带的离条带边缘等距的中线与周期性曲线一致。在沿周向之字形缠绕条带的过程中，工作层成对铺设，每对工作层构成工作双层。因此，工作双层在其主要部段(即沿轴向位于其轴向端部的内侧)中由两个沿径向重叠的工作层组成。工作双层在其轴向端部处通常包括多于两个沿径向重叠的工作层。工作双层的包括多于两个沿径向重叠的工作层的轴向端部被称为轴向端部额外厚度。对于每圈之字形缠绕，在工作双层的端部处通过条带的交叉产生该轴向端部额外厚度。包括通过沿周向之字形缠绕条带获得的工作双层的所述工作增强件已经描述于文献EP 0540303、EP 0850787、EP 1163120和EP 1518666中。

在沿周向之字形缠绕的情况下，已知工作双层的轴向端部额外厚度对耐久性损伤(例如可能发展成工作增强件的明显劣化的裂纹)的开始特别敏感，因此造成轮胎寿命的缩短。这些裂纹通常在轴向端部额外厚度的内部界面(即所述轴向端部额外厚度处的沿径向重叠的工作层之间)处出现。因此，轴向端部额外厚度处的沿径向重叠的工作层的数量越多，内部界面的数量越多，由此开裂的风险越大。

技术实现要素：

本发明人为其自身设定的目的是通过降低构成工作增强件的工作双层的轴向端部额外厚度对开裂风险的敏感性从而提高飞机轮胎的工作增强件的耐久性。

根据本发明，通过这样一种飞机轮胎实现该目的，该飞机轮胎包括：

-工作增强件，所述工作增强件沿径向位于胎面的内部并且沿径向位于胎体增强件的外部，

-工作增强件包括至少一个工作双层，所述工作双层至少部分地由两个沿径向重叠的工作层组成，

-每个工作层由宽度为W的条带部分的并置组成，

-条带在轮胎的周向方向上以周期性曲线之字形缠绕在半径R的圆柱形铺设表面上，所述圆柱形铺设表面具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线，

-周期性曲线对应于条带的中线并且在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成非零角度A，

-两个连续的条带部分，所述条带部分具有各自的包括极端的中线，

-两个连续的条带部分的各自的中线的极端之间的周向距离等于条带的宽度W与角度A的正弦之间的比值W/sinA，

-并且，对于由具有各自的包括极端的中线的第一、第二和第三条带部分组成的任意一组三个连续的条带部分，第一和第三条带部分的各自的中线在交点处交叉，所述交点沿轴向与第二条带部分的中线的极端对齐并且沿轴向位于所述极端内部的轴向距离处，所述轴向距离至少等于条带的宽度W。

现有技术的飞机轮胎的工作增强件通常包括至少一个工作双层，所述工作双层至少部分地由两个沿径向重叠的工作层组成，即在沿轴向位于轴向端部额外厚度内部的主要部段中的两个工作层，并且在轴向端部额外厚度中的多于两个工作层。

通常通过将宽度W的条带以周期性曲线沿周向之字形缠绕至半径为R的圆柱形铺设表面从而获得工作双层，所述圆柱形铺设表面具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线。更具体地，通过缠绕周期数量为N的周期性曲线的周长P达到数量为T的缠绕圈数从而获得工作双层，即数量为T的半径为R的圆柱形铺设表面的周长2πR，这通过关系式N*P＝T*2πR表示。

因此在轮胎的周向方向上，每个工作层由宽度W的条带部分的并置组成。两个连续的条带部分在周向方向上并置，即彼此连续接触。换言之，两个连续的条带部分既不分离也不部分重叠。它们各自的中线由缠绕条带的周期性曲线显示，因此具有对应于工作层的轴向端部的极端。

根据本发明，两个连续的条带部分的各自的中线的极端之间的周向距离等于条带的宽度W和角度A的正弦之间的比值W/sinA，即在轮胎的周向方向上投影的条带宽度。具体地，条带具有垂直于其中线测得的宽度W，所述中线在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成角度A。该几何特征暗示了两个连续的条带部分邻近并且连续。

同样根据本发明，对于由具有各自的包括极端的中线的第一、第二和第三条带部分组成的任意一组三个连续的条带部分，第一和第三条带部分的各自的中线在交点处交叉，所述交点沿轴向与第二条带部分的中线的极端对齐并且沿轴向位于所述极端内部的轴向距离处，所述轴向距离至少等于条带的宽度W。该几何特征保证了在工作双层的轴向端部处沿径向重叠的条带部分的最大数量等于2。因此，在工作双层的轴向端部处沿径向重叠的工作层的最大数量等于2，与主要部段相同，即不存在轴向端部额外厚度。换言之，工作双层横穿其整个轴向宽度而包括两个沿径向重叠的工作层而不具有任何轴向端部额外厚度。因此，相比于现有技术的包括轴向端部额外厚度的轮胎，工作层之间的内部界面的数量在工作双层的轴向端部处更少，并且开裂风险更低并且胎冠增强件的耐久性得以改进。

第一和第三条带部分的各自的中线之间的交点沿轴向位于第二条带部分的中线的极端内部的轴向距离处，所述轴向距离至多等于条带的宽度W的两倍。在工作双层的轴向端部处，由于条带路径方向的变化，工作双层的刚度不同于工作双层的主要部段中的刚度，主要部段中的刚度是恒定的因为其取决于恒定的角度A。该特征由此使得能够限定刚度变化的轴向端部部段的轴向宽度，因此使工作双层的具有恒定刚度的部分最大化。

在一个具体的实施方案中，显示任何条带部分的中线的周期性曲线在其极端处包括半径R₁的凹圆形部分，第一和第三条带部分的各自的中线之间的交点有利地沿轴向位于第二条带部分的中线的极端内部的轴向距离处，所述轴向距离等于R₁*(1-cosB)并且B＝asin((W/sinA)/R₁)。半径R₁的凹圆形部分使得半径R₁的圆的中心沿轴向位于极端的内部。B对应于在中心处由穿过凹圆形部分的中心并且分别穿过第一条带部分的中线的极端及穿过第一和第三条带部分的各个的中线之间的交点的两个直线形成的角度。在该具体情况下，轴向距离R₁*(1-cosB)(其中B＝asin((W/sinA)/R₁))应当至少等于条带的宽度W。

周期性曲线的凹圆形部分的半径R₁和条带的宽度W之间的比值R₁/W有利地至少等于10。换言之，相比于条带的宽度W，曲率半径R₁应当足够大。当在制造过程中铺设条带的时候，在周期性曲线的极端处的方向变化的过程中，该最小值能够避免条带在其平面外部屈曲的风险。

根据一个优选的实施方案，周期性曲线的沿轴向从周期性曲线的一个极端向内延伸至轮胎的赤道平面上的点的任何部分包括半径R₁的第一凹圆形部分，所述第一凹圆形部分沿轴向从极端向内延伸至半径R₂的第二凸圆形部分，半径R₂的第二凸圆形部分沿轴向向内延伸至第三直线部分，所述第三直线部分与周向方向形成角度A，第三直线部分沿轴向向内延伸至轮胎的赤道平面上的点。周期性曲线的由上述第一、第二和第三部分全体组成的部分对应于周期性曲线的四分之一周期。周期性曲线的该四分之一周期由此从极端至赤道平面包括凹圆形部分，所述凹圆形部分结合至凸圆形部分(即相比于前述圆形部分倒转的圆形部分)，该凸圆形部分结合至直线部分，所述直线部分与赤道平面形成角度A。凸圆形部分的曲率中心沿轴向位于周期性曲线的外部。周期性曲线因此被称为在每个极端处具有双曲率，即凹形曲率然后是凸形曲率。

周期性曲线的第二凸圆形部分的半径R₂有利地等于周期性曲线的第一凹圆形部分的半径R₁。该特征使得能够同时优化比值R₁/W和R₂/W。

由周期性曲线在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成的角度A更有利地至少等于5°。5°的最小角度确保了轮胎的最小侧偏刚度。

由周期性曲线在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成的角度A还有利地至多等于20°。当角度A大于20°时，飞机轮胎的侧偏刚度对于期望的性能来讲变得过高。

条带的宽度W有利地至少等于2mm，优选至少等于6mm。条带宽度的最小值对条带的技术可行性和条带的铺设生产率来说是必要的。另外，条带宽度越接近其最小值，工作双层的轴向端部处的曲率半径R₁越可以减小，由此特别使得能够减小工作双层的轴向端部的轴向宽度，轴向端部的刚度不同于工作双层的主要部段中的刚度。

还更有利地，条带的宽度W至多等于20mm，优选至多等于14mm。条带宽度的最大值能够减少产生工作双层所需的以之字形铺设条带的圈数，由此减少产生工作双层所需的时间并且因此提高生产率。

根据第一变体实施方案，条带由覆盖有弹性体配混物的增强体组成，条带包括由织物材料，优选由脂族聚酰胺制成的增强体。具体地，特别由脂族聚酰胺(例如尼龙)制成的织物增强体相比于金属增强体具有相对低的质量，从而使得明显节约轮胎的质量，因此增加飞机可以承载的有效载荷。

根据第二变体实施方案，条带由覆盖有弹性体配混物的增强体组成，条带包括由芳族聚酰胺制成的增强体。具体地，由芳族聚酰胺(例如芳纶)制成的增强体使得能够实现高机械强度和低重量之间的良好折中。

根据第三变体实施方案，条带由覆盖有弹性体配混物的增强体组成，条带包括由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合制成的混合增强体。所述增强体通常被称为混合增强体并且提供尼龙和芳纶的技术优点：高机械强度、高拉伸变形性和低重量。

本发明还涉及用于制备飞机轮胎的方法，包括制造工作双层的步骤，其中通过将宽度W的条带以周期性曲线沿周向之字形缠绕在半径为R的圆柱形铺设表面上从而获得工作双层，所述圆柱形铺设表面具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线。周期性曲线在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成非零角度A并且包括极端。根据本发明，两个连续的条带部分具有各自的包括极端的中线，两个连续的条带部分的各自的中线的极端之间的周向距离等于条带的宽度W和角度A的正弦之间的比值W/sinA，并且，对于由具有各自的包括极端的中线的第一、第二和第三部分组成的任意一组三个连续的条带部分，第一和第三条带部分的各自的中线在交点处交叉，所述交点沿轴向与第二条带部分的中线的极端对齐并且沿轴向位于所述极端内部的轴向距离处，所述轴向距离至少等于条带的宽度W。

附图说明

借助于图1至图5将更好地理解本发明的特征和其它优点，图1至图5未按比例绘制：

-图1：根据本发明的飞机轮胎在穿过轮胎旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中的半截面图。

-图2：构成现有技术轮胎的工作双层的条带的立体图，所述条带以周期性曲线沿周向之字形缠绕在圆柱形铺设表面上。

-图3：构成现有技术轮胎的工作双层的条带在铺设一个周期之后的展开图，所述条带以周期性曲线沿周向之字形缠绕。

-图4：构成根据本发明的轮胎的工作双层的条带在铺设一个周期之后的展开图，所述条带以周期性曲线沿周向之字形缠绕。

-图5：根据本发明的轮胎的具有一组三个连续的条带部分的轴向端部部段的细节图。

具体实施方式

图1显示了现有技术的飞机轮胎1在径向平面(YZ)中的半截面图，所述飞机轮胎1包括工作增强件2，所述工作增强件2沿径向位于胎面3的内部并且沿径向位于胎体增强件4的外部。在所示实施例中，工作增强件2包括工作双层21，所述工作双层21由两个沿径向重叠的工作层(211、212)组成并且通过将宽度W的条带沿周向之字形缠绕至半径R的圆柱形铺设表面6而获得(参见图2)，所述圆柱形铺设表面6具有轮胎的旋转轴线(YY’)作为其回转轴线。为了清楚起见，未显示工作双层21的轴向端部额外厚度。在径向平面中，每个工作层(211、212)由宽度W/cosA的条带部分5的轴向并置组成，其中W为垂直于条带中线测得的条带5的宽度，并且A为由条带5的中线在赤道平面(XZ)中与周向方向(XX’)形成的角度(参见图3)。由于工作双层的宽度等于L，因此图1中显示了其一半宽度L/2。

图2为构成现有技术轮胎的工作双层的条带5的立体图，所述条带5以周期性曲线7沿周向之字形缠绕在圆柱形铺设表面6上，所述圆柱形铺设表面6围绕轮胎的旋转轴线(YY’)旋转对称并且具有半径R。图2中仅显示了缠绕的三圈条带5，即在制备过程中的一个工作层。

图3为现有技术的轮胎的情况下的条带5在铺设一个周期之后的展开图，所述条带5以周期性曲线7沿周向之字形缠绕。条带5铺设在周长为2πR的圆柱形表面6上，在图3中以展开方式显示。条带5的中线遵循周期性曲线7，与周向方向XX’形成角度A。条带5具有垂直于条带中线测得的宽度W，所述中线由周期性曲线7显示。其还包括极端S，所述极端S的特征在于曲率半径R₁。在S处，曲率被称为是凹形的，因为曲率中心O₁沿轴向位于极端S的内部。周期性曲线7的周期P等于周长2πR加上或减去W/sinA，其中W/sinA为在周向方向XX’上投影的条带5的宽度。另外，周期性曲线7具有振幅C，所述振幅C通过条带的宽度W增加并且限定工作双层的宽度L＝C+W。

图4为根据本发明的轮胎的情况下的条带5在铺设一个周期之后的展开图，所述条带5以周期性曲线7沿周向之字形缠绕。条带5铺设在周长为2πR的圆柱形表面6上，在图3中以展开方式显示。条带5的中线遵循周期性曲线7，与周向方向XX’形成角度A。条带5具有垂直于条带中线测得的宽度W，所述中线由周期性曲线7显示。条带使得周期性曲线7的沿轴向从周期性曲线7的一个极端S向内延伸至轮胎的赤道平面XZ上的点E的任何部分包括半径为R₁的第一凹圆形部分8，所述第一凹圆形部分8沿轴向从极端S向内延伸至半径为R₂的第二凸圆形部分9，半径为R₂的第二凸圆形部分9沿轴向向内延伸至第三直线部分10，所述第三直线部分10与周向方向XX’形成角度A，第三直线部分10沿轴向向内延伸至轮胎的赤道平面XZ上的点E。直径为R₁的第一圆形部分8为凹形的，因为中心O₁(参见图5)沿轴向位于周期性曲线7的内部。直径为R₂的第二圆形部分9为凸形的，因为中心O₂(参见图5)沿轴向位于周期性曲线7的外部。

图5显示了根据本发明的轮胎的轴向端部部段。其更具体地具有一组三个连续的条带部分(51、52、53)，所述条带部分(51、52、53)由具有各自的包括极端(S₅₁、S₅₂、S₅₃)的中线的第一、第二和第三部分组成。每个条带部分的各自的中线包括具有半径R₁和中心O₁的第一凹圆形部分8、具有半径R₂和中心O₂的第二凸圆形部分9以及第三直线部分10，所述第三直线部分10与周向方向XX’形成角度A。两个连续的条带部分(51、52、53)的各自的中线的极端(S₅₁、S₅₂、S₅₃)之间的周向距离c等于条带5的宽度W和角度A的正弦之间的比值W/sinA。第一和第三条带部分(51、53)的各自的中线在交点(I)处交叉，所述交点(I)沿轴向与第二条带部分52的中线的极端S₅₂对齐并且沿轴向位于所述极端S₅₂内部的轴向距离a处，所述轴向距离a至少等于条带5的宽度W。在图5中显示的优选的实施方案中，周期性曲线7在其极端(S₅₁、S₅₂、S₅₃)处包括半径为R₁的圆形部分8，第一和第三条带部分(51、53)的各自的中线之间的交点I沿轴向位于第二条带部分52的中线的极端S₅₂内部的轴向距离a处，所述轴向距离a等于R₁*(1-cosB)并且B＝asin((W/sinA)/R₁)。图5未按比例绘制：三个连续的条带部分在主要部段中连续，并且相比于图5中显示的情况，它们各自的轴向端部包括彼此之间的更小间隙。

本发明的发明人制备了尺寸为1400X530R 23的飞机轮胎，所述轮胎的工作增强件包括三个重叠双层，沿径向从内至外分别为BF1、BF2和BF3，其几何特征和铺设特征列于下表1：

表1

当轮胎在严苛测试条件(例如FAA(联邦航空管理局)标准所实行的TSO(技术标准规定)测试的测试条件)下运转时，相比于参考的现有技术轮胎，根据本发明的飞机轮胎的胎冠增强件受到损坏的时间更晚并且严重性更低。

TSO测试的目的是确定轮胎的无损坏使用周期阶段，然而在最后周期的过程中允许轮胎的胎面分离(即胎面的损失)而无压力损失。

TSO测试为在滚动路面上进行的测试，所述测试分解成四个阶段：

-50飞机起飞周期，其中轮胎经受标称压力P_v以及在标称负载Z_n和0之间变化的负载。

-8飞机滑行周期，其中轮胎经受标称压力P_v和标称负载Z_n以及约65km/h的速度达约10 700m。

-2飞机滑行周期，其中轮胎经受标称压力P_v，1.2倍标称负载Z_n以及约65km/h的速度达约10 700m。

-1超负荷飞机起飞周期，其中轮胎经受标称压力P_v以及在1.5倍标称负载Z_n和0之间变化的负载。

本发明不仅适用于飞机轮胎的胎冠增强件的任何工作双层，而且更通常地适用于胎冠增强件的任何双层，例如保护增强件的保护双层。

其还适用于包括具有至少一个双层(所述双层通过之字形缠绕条带而获得)的胎冠增强件的任何轮胎，例如非穷尽地，地铁列车轮胎。