飞机轮胎胎冠增强件的制作方法

本发明涉及飞机轮胎，特别地，其主题是飞机轮胎胎冠增强件。

在下文中，按惯例，周向、轴向和径向方向分别表示沿轮胎的旋转方向与轮胎的胎面表面相切的方向、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。“沿径向位于内部”和“沿径向位于外部”分别表示“更接近轮胎的旋转轴线”和“更远离轮胎的旋转轴线”。“沿轴向位于内部”和“沿轴向位于外部”分别表示“更接近轮胎的赤道平面”和“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间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连接至两个胎圈，所述两个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。

更具体地，子午线飞机轮胎包括例如在文献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，所述增强体通常为涂布有通过混合其组分获得的弹性体类型或弹性体配混物类型的聚合材料的纺织材料，所述增强体互相平行并且与周向方向形成80°到100°之间的角度。

胎冠增强件是沿径向位于胎面内部并且通常沿径向位于径向胎体增强件外部的轮胎增强结构。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涂布有弹性体混配物的增强体组成。在胎冠层中，在组成工作增强件并且通常包括纺织材料增强体的工作层和组成保护增强件并且包括金属或纺织材料增强体的保护层之间存在差别，所述保护增强件在径向上布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扩散的攻击。

在飞机轮胎的技术领域中，胎体层和胎冠层的纺织材料增强体通常由纺丝组成，优选地由脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺组成。在保护层中具有应用潜力的金属增强体是由金属线组成的帘线。

背景技术：

在制造飞机轮胎的过程中，更具体地，在放置工作增强件的步骤的过程中，通常通过在以轮胎的旋转轴线作为其旋转轴线的圆柱形铺设表面上以之字形连续地周向缠绕条带而获得工作层。条带通常由至少一个涂布有弹性体配混物的连续的纺织材料增强体组成，并且通常由并列的互相平行的纺织材料增强体组成。然后工作层由并列的条带部分组成。

以之字形周向缠绕条带可以理解为条带在周向方向上沿周期性曲线缠绕，即所述周期性曲线为由在极端之间震荡的周期性波形组成的曲线。沿周期性曲线缠绕条带表示与条带边缘等距的条带的中线与周期性曲线相一致。当以之字形周向缠绕条带时，工作层成对铺设，每对工作层构成工作双帘布层。因此，工作双帘布层在其主要部分(也就是说沿轴向位于其轴向端部的内部)中由两个沿径向重叠的工作层组成。工作双帘布层在其轴向端部处通常包括多于两个的沿径向重叠的工作层。包括多于两个的沿径向重叠的工作层的工作双帘布层的轴向端部部分被称为轴向端部额外厚度。对于每圈以之字形的缠绕，该轴向端部额外厚度通过在工作双帘布层的端部处的条带的交叉产生。这种包括通过以之字形周向缠绕条带获得的工作双帘布层的工作增强件已经描述于文献ep0540303、ep0850787、ep1163120和ep1518666中。

通常地，以之字形的条带的周向缠绕在轮胎的赤道平面开始和结束，所述赤道平面为经过工作增强件的中间并且垂直于轮胎的旋转轴线的周向平面。因此，条带增强体的端部设置在工作增强件的中心并且因此沿轴向位于工作增强件的轴向端部的内部，该区域是受到高度机械应力的区域，不承受荷载的增强体端部在该区域中会在结构中产生薄弱点并且减少工作增强件的爆破压力势。

然而，本发明人在根据标准tsoc62-e使用水进行的轮胎的爆破压力测试期间发现，对于工作增强件的机械强度来说，将条带增强体端部设置在中间是薄弱点。这是由于工作增强件在爆破压力测试期间是轮胎的断裂元件。

为了增加工作增强件的机械强度，众所周知的是增加工作层的数量和/或选择具有更高断裂强度的工作层增强体。

本发明人为其自身设定的目标是：增加飞机轮胎工作增强件的机械强度，并且因此在标准压力测试中增加轮胎的爆破压力而不改变工作增强件中关于工作层数量和/或工作层增强体的选择和/或工作层增强体的角度的设计。

技术实现要素：

根据本发明，通过包括如下的飞机轮胎实现该目标：

-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，

-所述工作增强件通过两个轴向端部轴向界定并且包括至少两个径向重叠的工作层，所述两个轴向端部通过轴向宽度wt隔开，

-每个工作层由并列的宽度w的条带部分组成，

-所述条带在以轮胎的旋转轴线作为旋转轴线的圆柱形表面上从起始端到终止端在轮胎周向方向上且沿周期性曲线以之字形连续地缠绕，所述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，

-所述条带的起始端和终止端设置为轴向地与工作增强件的轴向端部的距离最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍。

现有技术的飞机轮胎的工作增强件通常包括构成工作双帘布层的至少两个沿径向重叠的工作层。更具体地，工作双帘布层在沿轴向位于轴向端部额外厚度的内部的主要部分包括两个工作层，并且在轴向端部额外厚度处包括多于两个的工作层。

工作双帘布层通常由从起始端到终止端的以之字形连续周向缠绕的宽度w的条带组成。这种缠绕在轮胎的周向方向中，在以轮胎的旋转轴线作为其旋转轴线的圆柱形表面(也被称为半径为r的铺设表面)上实行。此外，所述缠绕沿对应于所述条带的中线并且与轮胎的周向方向形成非零角度a的周期性曲线实行。更具体地，工作双帘布层由缠绕圈数为t的周期性曲线的周向长度为p的周期数为n的缠绕组成，也就是说半径r的圆柱形铺设表面的圆周2iir的数目t，通过关系式n*p＝t*2iir表示。

因此在轮胎的周向方向上，每个工作层由并列的宽度w的条带部分组成。两个连续的条带部分在周向方向上并列，也就是说彼此连续接触。换句话说，两个连续的条带部分既不分离也不部分重叠。它们各自的中线由条带缠绕的周期性曲线体现，因此具有对应于工作层的轴向端部的极端。

因为工作增强件是不一定具有相同轴向宽度的工作层的径向叠加，所以具有最大轴向宽度的工作层的轴向端部被称为工作增强件的轴向端部。因此，工作增强件的轴向宽度wt等于工作层的最大轴向宽度。

根据本发明，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地与工作增强件的轴向端部的距离最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍。

换句话说，每个条带起始端或终止端沿轴向设置在工作增强件的两个侧面部分(所述侧面部分的轴向宽度等于工作增强件的轴向宽度wt的四分之一)之一的内部，也就是说沿轴向设置在工作增强件的中间部分(所述中间部分的轴向宽度等于工作增强件的轴向宽度wt的一半)的外部。

这种条带起始端和终止端的设置使得能够在充气压力的作用下离开最大拉伸应力区域，从而能够增加工作增强件的机械强度和相应地轮胎的爆破压力。

有利地，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地与工作增强件的轴向端部的距离最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.1倍。

这种设置是一种折中，使得所述条带能够尽可能地靠近工作增强件的轴向端部，也就是说尽可能的远离工作增强件的中间部分，同时避免在工作双帘布层的端部由于条带的交叉产生轴向端部额外厚度，对于每圈以之字形的缠绕，这种额外厚度是受到机械应力的区域。

优选地，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地与工作增强件的轴向端部的距离至少等于工作增强件的轴向宽度wt的0.05倍。

这种离工作增强件的轴向端部以最小轴向距离设置的方式能够避免在工作双帘布层的端部由于条带的交叉产生轴向端部额外厚度，对于每圈以之字形的缠绕，这种额外厚度是受到机械应力的区域。因此，所述条带的起始端和终止端(可能是裂纹开裂点)设置为沿轴向位于由轮胎在地面上碰撞产生的高机械应力区域的外部，从而提高胎冠增强件的耐久性。

根据本发明的第一个实施方案变体，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地在工作增强件的相同的轴向端部，也就是说所述条带的两端设置在赤道平面的同一侧。

该第一个实施方案变体能够优化条带铺设的长度以及避免由在所述条带路径的直线部分中的条带部分的重叠导致的局部额外厚度。

根据本发明的第二个实施方案变体，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地在工作增强件的两个不同的轴向端部，也就是说所述条带的两端设置在赤道平面的对侧。

该第二个实施方案变体允许在制造过程中的所述条带的起始端和终止端的轴向设置的更大公差并且因此更容易制造工作增强件，尤其是对于小尺寸的轮胎，例如打算安装在公称直径最大为15英寸的轮辋上的轮胎。

根据本发明的优选实施方案变体，所述条带的起始端和终止端沿轴向以相同距离设置。

该优选实施方案变体确保在所述条带路径的直线部分中的工作增强件的恒定厚度，局部避免了额外厚度或孔洞。

通过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进一步有利地至少等于5°。5°的最小角度a确保轮胎的最小侧偏刚度。

通过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也有利地最多等于20°。当角度a大于20°时，飞机轮胎的侧偏刚度对于理想性能来说变得过高。

所述条带的宽度w有利地至少等于2mm，优选至少等于6mm。最小条带宽度值对于条带的技术可行性和铺设条带的生产率都是必须的。

条带的宽度w进一步有利地最多等于20mm，优选最多等于14mm。最大条带宽度值能够减少产生工作双帘布层所需的以之字形铺设的条带的圈数，因此减少产生工作双帘布层所需的时间并且因此增加生产率。

根据增强体的第一个实施方案变体，条带由涂布有弹性体配混物的增强体组成，所述条带包括由纺织材料，优选由脂肪族聚酰胺组成的增强体。具体地，特别由脂肪族聚酰胺(例如尼龙)组成的纺织材料增强体相比于金属增强体具有相对低的质量，因此允许明显节约轮胎的质量，因此增加飞机可以承载的有效载荷。

根据增强体的第二个实施方案变体，条带由涂布有弹性体配混物的增强体组成，所述条带包括由芳香族聚酰胺组成的增强体。具体地，由芳香族聚酰胺(例如芳纶)组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。

根据增强体的第三个实施方案变体，条带由涂布有弹性体配混物的增强体组成，所述条带包括由脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺的组合组成的混合增强体。这种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。

本发明也涉及一种制造飞机轮胎的方法，所述方法包括制造工作增强件的步骤，其中条带在以轮胎的旋转轴线作为其旋转轴线的圆柱形表面上从起始端到终止端在轮胎周向方向上沿周期性曲线以之字形连续地缠绕，所述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，所述条带的起始端和终止端设置为轴向地与工作增强件的轴向端部的距离最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍。

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，所述附图未按比例绘制：

-图1：根据本发明的在穿过轮胎旋转轴线(yy’)的子午平面或径向平面(yz)中的飞机轮胎的半剖视图。

-图2：在圆柱形表面上沿周期性曲线以之字形周向缠绕的条带的透视图。

-图3：根据现有技术的以之字形周向缠绕的条带的展开图，所述条带的起始端和终止端设置于轮胎的赤道平面上。

-图4：根据本发明的第一个实施方案变体的以之字形周向缠绕的条带的展开图，所述条带的起始端和终止端设置于轮胎的赤道平面的同一侧。

-图5：根据本发明的第二个实施方案变体的以之字形周向缠绕的条带的展开图，所述条带的起始端和终止端设置于轮胎的赤道平面的两侧。

具体实施方式

图1显示了现有技术飞机轮胎1在径向平面(yz)中的半剖视图，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。在所示的实施例中，所述工作增强件2包括工作双帘布层，所述工作双帘布层由两个沿径向重叠的工作层(21，22)组成并且通过在以轮胎的旋转轴线(yy’)作为其旋转轴线的半径为r的圆柱形铺设表面6上以之字形周向缠绕(参见图2)宽度为w的条带而获得。为了清楚起见，未显示工作双帘布层21的轴向端部额外厚度。在径向平面中，每个工作层(21，22)由宽度为w/cosa的轴向并列的条带部分5组成，其中w为垂直于条带中线测量的条带5的宽度，a为所述条带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)。由于工作增强件的宽度等于wt，图1中显示了其半宽度wt/2。

图2为组成现有技术轮胎的工作增强件的条带5的立体图，所述条带5在圆柱形铺设表面6上沿周期性曲线7以之字形周向缠绕，所述圆柱形铺设表面6围绕轮胎的旋转轴线(yy’)呈旋转对称并且具有半径r。图2仅显示了所述条带5的三个缠绕圈数，也就是说在生产过程中的一个工作层。

图3为显示具有宽度w以之字形缠绕的条带5的起始和终止的展开图，所述条带5的中线7在赤道平面xz中与周向方向xx’形成角度a，缠绕的中间部分并未在这里示出。之字形的振幅定义工作增强件的轴向宽度wt，也就是说工作增强件的两个轴向端部e1和e2之间的轴向距离。图3所示的现有技术的缠绕的特征在于条带起始端和终止端设置于赤道平面xz中，更可能普遍的在赤道平面xz附近。

图4为显示根据本发明的第一个实施方案变体的以之字形缠绕的条带5的起始和终止的展开图。在这种情况下，所述条带5的起始端51和终止端52设置为轴向地与工作增强件的相同的轴向端部e2的各自的距离di和df最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍。

图5为显示根据本发明的第二个实施方案变体的以之字形缠绕的条带5的起始和终止的展开图。在这种情况下，所述起始端51设置为与工作增强件的轴向端部e2的距离di最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍，所述终止端52设置为与工作增强件的相对的轴向端部e1的距离df最多等于工作增强件的轴向宽度wt的0.25倍。

本发明人分别根据现有技术和本发明的第二个实施方案变体生产了尺寸为50x20r22的飞机轮胎。根据本发明的第二个实施方案变体的轮胎的特征在于条带的起始端和终止端轴向设置于轮胎的赤道平面的两侧，并且与工作增强件的轴向端部的轴向距离相同且等于di＝df＝0.1wt。

根据标准tsoc62-e，这些轮胎经受使用水的压力测试。所述两个轮胎因工作增强件的断裂而破裂。本发明的轮胎的测量的爆破压力比现有技术轮胎的测量的爆破压力大0.2pn，pn为轮胎的公称充气压力。