用于航空器轮胎的胎冠增强件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空器轮胎，特别地涉及航空器轮胎的胎冠增强件。
【背景技术】
[0002]通常，轮胎包括胎面，所述胎面旨在经由胎面表面与地面接触并由两个胎侧连接至两个胎圈，两个胎圈旨在提供轮胎与轮辋(轮胎安装在该轮辋上)之间的机械连接。
[0003]在下文中，轮胎的周向、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。“分别地在径向上位于内部或在径向上位于外部”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” ο “分别地在轴向上位于内部或在轴向上位于外部”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间并垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
[0004]子午线航空器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。
[0005]径向胎体增强件是连接轮胎的两个胎圈的轮胎增强结构。航空器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混合物类型的聚合材料的织物，增强体互相平行且与周向方向形成8 O °与100°之间的角度。
[0006]胎冠增强件是在径向上位于胎面的内部且至少部分在径向上位于径向胎体增强件的外部的轮胎增强结构。航空器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混合物类型的聚合材料。在胎冠层中，在构成工作增强件且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存在差别，所述保护增强件由金属或织物增强体组成并在径向上设置在工作增强件的外部。工作层控制胎冠增强件的机械性质。保护层主要保护工作层免受可能通过胎面沿径向朝着轮胎内部传播的攻击。胎冠层，特别是工作层，在几何上的特征在于其轴向宽度，即其轴向端部之间的距离。
[0007]胎体层和胎冠层的织物增强体通常为由纺丝织物长丝制成的帘线，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(模量、伸长率和断裂力)在预先调节之后测量。“预先调节”意指织物增强体在测量之前在根据欧洲标准DIN EN20139 (20 ± 2 °C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型拉伸试验机进行测量。织物增强体在400mm的初始长度上以200mm/min的标称速率经受拉伸。所有结果在10次测量值上取平均。
[0008]例如用于覆盖胎体层的和胎冠层的增强体的弹性体材料可以在固化之后通过由拉伸试验确定的拉伸应力-应变特征进行机械表征。根据本领域技术人员已知的方法(例如根据国际标准ISO 37)并在由国际标准ISO 471定义的标称温度(23+或-2°C )和相对湿度(50+或-5%相对湿度)条件下在试样上进行该拉伸试验。弹性体配混物在10%伸长率下的用兆帕(MPa)表示的弹性模量是赋予在试样的10%伸长率下测得的拉伸应力的名称。
[0009]制成覆盖有弹性体配混物的增强体的复合材料还可以通过在单位宽度的试样上进行的拉伸试验而进行机械表征。特别地，可以测量单位宽度的复合材料试样的拉伸刚度K和断裂拉伸力或断裂强度R。
[0010]在航空器轮胎的制造过程中，更具体地在铺设工作增强件的步骤的过程中，通常通过在成型鼓的侧表面上沿周向之字形缠绕或者通过沿周向成圈缠绕条带从而获得工作层，所述条带由至少一根覆盖有弹性体混合物的连续织物增强体制成。不管是通过沿周向之字形缠绕制造还是通过沿周向成圈缠绕制造，工作层由缠绕的每圈条带的并置宽度构成。
[0011]沿周向之字形缠绕意指在轮胎的周向方向上以周期性曲线进行缠绕，所述周期性曲线意指由在极端之间震荡的周期性波纹形成的曲线。以周期性曲线缠绕条带意指经缠绕条带的中线(定义为离条带边缘等距的线)与周期性曲线一致。周期性曲线的极端之间的峰对峰幅度由此定义了工作层的轴向宽度，即其轴向端部之间的距离。周期性曲线的周期通常为其上铺设条带的成型鼓的周长的0.5倍与3倍之间。周期性曲线的特征还在于其在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成的角度，以及在周期性曲线的极端处的曲率半径。对于常规之字形缠绕，周期性曲线相对于周向方向的角度(所述角度对应于由构成条带的相互平行的织物增强体形成的角度)通常在5°与35°之间。沿周向之字形缠绕暗示了工作层必须成对组装，一对工作层构成工作双层。工作双层在主要部段中(即在沿轴向位于工作双层的两个轴向端部的内部的部分中)由沿径向重叠的两个工作层组成，并且在其轴向端部处由多于两个沿径向重叠的工作层组成。相比于主要部段中的两个工作层，在轴向端部处的在径向方向上的额外数量的额外工作层被称为轴向端部额外厚度。该轴向端部额外厚度由条带在周期性曲线的极端处的交叉形成。工作增强件因此由多个工作双层的径向重叠组成。包括通过沿周向之字形缠绕条带获得的工作层的所述工作增强件已经描述于文献EP0540303、EP 0850787、EP 1163120和EP 1518666中。
[0012]沿周向成圈缠绕意指在轮胎的周向方向上以直径等于其上铺设条带的成型鼓的直径的螺旋形进行缠绕，并且相对于周向方向的平均角度在0°与5°之间。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组成条带的织物增强体在赤道平面中与周向方向形成的角度在0°与5°之间。沿周向成圈缠绕的原理造成产生单个工作层而不是之字形缠绕获得的工作双层。
[0013]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的开始(例如可能发展成工作增强件的明显劣化的裂纹)敏感，因此轮胎的寿命缩短。这些裂纹可能在工作双层的轴向端部额外厚度的内界面处或者在两个相邻工作双层的轴向端部额外厚度之间的界面处出现。
【发明内容】
[0014]本发明人为其自身设定的目的是通过降低工作层的轴向端部额外厚度对开裂风险的敏感性从而提高航空器轮胎的工作增强件的耐久性。
[0015]根据本发明，由包括如下特征的航空器轮胎实现该目的:
[0016]-工作增强件，所述工作增强件沿径向位于胎面的内部并沿径向位于胎体增强件的外部，
[0017]-工作增强件包括至少一个工作层，所述工作层通过在具有轮胎的旋转轴线作为其旋转轴线的圆柱形表面上以周期性曲线沿周向之字形缠绕条带形成，所述周期性曲线的峰对峰幅度定义了工作层在第一轴向端部与第二轴向端部之间的轴向宽度L，
[0018]-在包括轮胎的旋转轴线的任何子午平面中，工作层由条带的沿轴向从工作层的第一轴向端部延伸至第二轴向端部的部分的布置组成，
[0019]-宽度W的条带由覆盖有弹性体配混物的织物增强体组成，
[0020]在包括轮胎的旋转轴线的任何子午平面中，条带的沿轴向从工作层的第一轴向端部延伸至第二轴向端部的部分的布置使得条带的两个连续部分至少部分地以重叠宽度e重叠，并且条带的两个连续部分之间的重叠宽度e在工作层的整个轴向宽度L上不变。
[0021]根据本发明，工作层由条带的沿轴向从工作层的第一轴向端部延伸至第二轴向端部的部分的布置组成，使得条带的两个连续部分至少部分地以重叠宽度e重叠。换言之，不同于现有技术的常规工作层，条带的两个连续部分不是并置而是部分重叠。所述工作层被称为重叠工作层。在远离轴向端部的主要部段中，重叠工作层的径向厚度等于条带厚度的2*W/(W_e)倍，其中W为条带的宽度，e为重叠宽度，而常规工作双层的径向厚度等于条带厚度的两倍。在轴向端部处，条带部分以V形构造布置，即重叠层的轴向端部额外厚度小于双层的等效径向堆叠的轴向端部额外厚度的总和，从而减小轴向端部额外厚度处的内部开裂风险。此外，相比于常规工作层，重叠原则能够增加工作层的主要部段中的厚度，因此能够减少为获得工作增强件的目标断裂强度所需要重叠的工作层数量。这样的好处是，工作层的轴向端部额外厚度之间的界面数量减少，由此减小两个连续的轴向端部额外厚度之间的界面处的开裂风险。
[0022]重叠工作层的断裂强度等于由条带部分的轴向并置形成的常规工作层的断裂强度R的W/(W-e)倍。因此重叠宽度等于条带的宽度W的0.5倍的重叠工作层具有等于2R的断裂强度，从而等同于工作双层。通常，重叠宽度的选择意味着可以仅使用一个工作层来调节拉伸刚度和断裂强度的水平。
[0023]连续条带部分的重叠实际上存在于重叠工作层的整个宽度上，因此条带增强体的量在主要部段与轴向端部额外厚度之间更均匀地分布。相比于常规工作层，主要部段中的增强体的数量由于重叠而更多，因此工作层在该主要部段中的断裂强度更高，从而确保更好的承受轮胎充气压力的能力。
[0024]最后，重叠宽度在重叠工作层的整个轴向宽度上不变，使得可以获得在重叠工作层的整个轴向宽度上平均的断裂强度。
[0025]有利地，条带的两个连续部分之间的重叠宽度e等于条带宽度W的至少0.5倍和至多0.8倍。小于0.5的e/W比例不允许获得明显的重叠效果。高于0.8的e/W比例暗示了条带部分在任何子午平面中相对于轴向方向的倾斜角度过高，因此难以控制重叠工作层的几何形状。
[0026]根据第一个优选的实施方案，条带的两个连续部分之间的重叠宽度e等于条带宽度W的0.5倍。该值能够获得从断裂强度角度来看等同于两个工作层或等同于一个工作双层的重叠工作层，优点是在轴向端部额外厚度处的条带部分之间少一个界面，从而降低开裂风险。
[0027]根据第二个优选的实施方案，条带的两个连续部分之间的重叠宽度e等于条带宽度W的0.66倍。该值能够获得从断裂强度角度来看等同于三个工作层的重叠工作层，优点是在轴向端部额外厚度处的条带部分之间少两个界面，从而降低开裂风险。
[0028]有利地，条带的宽度W至少等于2mm，优选至少等于6_。条带通常包括至少2个织物增强体，所述织物增强体的直径大约等于1mm，因此产生2mm的最小条带宽度。小于2mm的条带宽度不允许在条带的两个连续部分之间实现明显的重叠宽度。至少等于6mm的条带宽度能够缩短形成重叠工作层的构造时间，从而提高生产率。
[0029]还更有利地，条带的宽度W最多等于20mm，优选最多等于14mm。条带的宽度越大，轴向端部额外厚度处的条带部分之