用于飞机轮胎的胎冠增强件 |
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| 申请号 | CN201580008954.X | 申请日 | 2015-02-23 | 公开(公告)号 | CN106029353B | 公开(公告)日 | 2017-11-14 |
| 申请人 | 米其林集团总公司; | 发明人 | M·罗梅罗德拉奥萨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于飞机的轮胎，特别涉及该轮胎的胎冠增强件。飞机轮胎(1)包括工作增强件(2)，其在径向上位于 胎面 (3)的内侧，并在径向上位于 胎体 增强件(4)的外侧。所述工作增强件(2)包括至少一个工作双帘布层(21)，该工作双帘布层(21)由两个径向 叠加 的工作层(211、212)组成。所述工作双帘布层(21)由在半径为R的柱形铺设表面(6)上以周期性曲线(7)沿周向Z字形缠绕的宽度为W的条带(5)组成，所述柱形铺设表面的旋 转轴 线为轮胎的 旋转轴 线(YY’)。所述周期性曲线(7)具有周期P，并在轮胎的赤道平面(XZ)上相对于轮胎的周向方向(XX’)形成 角 度A。沿周向Z字形缠绕条带(5)为在柱形铺设表面(6)的数量为T个周长2πR上包括N个所述周期性曲线(7)的周期P。根据本发明，周期性曲线(7)的周期P的数量N是整数，其满足以下条件：(a)N*(W/sinA)＝2πR，(b)N*P＝2πR*T，其中T是整数，(c)N*T是N和T的最小公倍数，并且比值T/N为1.8至2.2。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种飞机轮胎(1)，包括： |
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| 说明书全文 | 用于飞机轮胎的胎冠增强件技术领域[0001] 本发明涉及用于一种用于飞机的轮胎，特别涉及飞机轮胎的胎冠增强件。 背景技术[0002] 在下文中，周向、轴向、径向方向分别指示在轮胎的旋转方向上与轮胎的胎面表面相切的方向、与轮胎的旋转轴线平行的方向以及与轮胎的旋转轴线垂直的方向。“分别为径向内侧或者径向外侧”意指“分别靠近轮胎的旋转轴线或者远离轮胎的旋转轴线”。“分别为轴向内侧或者轴向外侧”意指“分别靠近或者远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面是穿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] 子午线飞机轮胎更特别地包括例如在文献EP 1381525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。飞机轮胎的径向胎体增强件一般包括至少一个胎体层，每个胎体层由增强物构成，该增强物一般是织物并涂覆有弹性体或者弹性体化合物类型的聚合物材料，这些增强物互相平行，并与周向方向形成80°至100°之间的角度。 [0006] 胎冠增强件是在径向上位于胎面的内侧并且至少部分在径向上位于径向胎体增强件的外侧的轮胎增强结构。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且涂覆有弹性体或者弹性体化合物类型的聚合物材料的增强物构成。在胎冠层中，通常在工作层与保护层之间存在差别，所述工作层构成工作增强件且通常由织物增强物构成，而所述保护层构成保护增强件且由金属或织物增强物构成且在径向上设置在工作增强件的外侧。工作增强件限定了胎冠增强件的全部机械性能，而保护增强件主要保护工作层免受可能在径向上穿过胎面朝向轮胎的内部的侵袭。 [0007] 胎体层和胎冠层的织物增强物通常是由纺织织物丝制成的帘线，优选由脂族聚酰胺或芳香族聚酰胺制成的帘线。在拉伸下的机械性质(诸如弹性模量、织物增强物的断裂伸长量和断裂力)在在先调节之后测量。“在先调节”是指织物增强物在测量之前在根据欧洲标准DIN EN 20139(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。使用ZWICK GmbH&Co(德国)的1435型或者1445型的织物测试机用已知的方式进行测量。织物增强物以200mm/min的标定速度在400mm的初始长度上承受拉伸。所有的结果是对10次测量取平均值。 [0008] 在飞机轮胎的制造过程中，更特别地，在铺设工作增强件的步骤期间，通常通过在柱形铺设表面上沿周向Z字形进行缠绕或者沿周向来回缠绕条带来获得工作层，所述柱形铺设表面的旋转轴线为轮胎的旋转轴线。条带通常由至少一个涂覆有弹性化合物的连续的织物增强物构成，最通常的是，由互相平行的织物增强物并列构成。无论是通过沿周向Z字形缠绕或者沿周向来回缠绕，工作层都由并列的条带部分构成。 [0009] 沿周向来回缠绕条带意指，沿周向方向以等于柱形铺设表面的半径的螺旋方式，并以在相对于周向方向成0°至5°之间的平均角度来缠绕条带。由此通过来回缠绕而获得的工作层被称为是沿周向的，这是因为在赤道平面内形成的条带的织物增强物(成对的织物增强物是互相平行的)与周向方向之间的角度在0°至5°之间。 [0010] 沿周向Z字形缠绕条带意指，在周向方向上成周期性曲线地缠绕条带，周期性曲线是指由在极值之间摆动的周期性的波动构成的曲线。成周期性的曲线地方式来缠绕条带意指，与条带的边缘等距的条带的等分线与周期性曲线一致。在沿周向Z字形缠绕条带的过程中，工作层成对地铺设，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(是指远离其轴向端部)上由两个径向叠加的工作层构成。在其轴向端部处，工作双帘布层一般包括多于两个的径向叠加的工作层。与工作双帘布层的主要部分的两个工作层相比，额外的工作层的数量被称为是轴向端部增厚。该轴向端部增厚由用于每圈Z字形缠绕的在工作双帘布层的端部处的条带交叉而形成。诸如这种包括由沿周向Z字形缠绕条带而获得的工作双帘布层的工作增强件已在文献EP 0540303、EP 0850787、EP 1163120和EP 1518666中描述。 [0011] 沿周向Z字形缠绕的周期性的曲线的特征在于其振幅及其周期。周期性的曲线的振幅，即沿轴向方向测量的其极值之间的距离，限定工作双帘布层的轴向宽度，即在工作双帘布层的轴向端部之间的距离。更具体而言，工作双帘布层的轴向宽度等于周期性的曲线的振幅加上条带的宽度。在轮胎的赤道平面内测量的周期性曲线的周期使得柱形铺设表面的圆周通常是该周期或者相应的半周期的整数倍。文献EP 2199108和US 5730814描述周期性曲线的周期与铺设条带的柱形表面的圆周之间的关系。 [0012] 在飞机轮胎的情况下，对于给定振幅的周期性曲线(也就是说对于给定轴向宽度的工作双帘布层)，在赤道平面内(即在周期性曲线与赤道平面相交的点处)与周期性曲线相切而形成的角度仅仅能够采用有限数量的值。通过非穷举的示例，对于型号为1400X530R 23的飞机轮胎，其具有轴向宽度为大约350mm并在半径为650mm的柱形铺设表面上铺设的工作双帘布层，等于柱形铺设表面的圆周的周期能够获得大约10°的角度，等于柱形铺设表面的圆周的一半的周期能够获得大约20°的角度，而等于柱形铺设表面的圆周的三分之一的周期能够获得大约30°的角度。在轮胎的赤道平面内的该角度(其也是由条带的织物增强物相对于周向方向形成的角度)是重要的设计参数，其限定了工作双帘布层的不同的机械刚度并因此限定工作增强件的不同的机械刚度，这尤其影响轮胎的转向刚度。通过定义，轮胎的转向刚度等于这样的扭矩，该扭矩必须施加在轮胎的径向方向上以便通过相对于径向方向成1°的旋转角度使轮胎转动。因此，由通常使用的周期的数量所实现的角度值的有限数量使得用于使工作增强件的机械刚度优化的选择受到限制。 发明内容[0013] 本发明发明人的目的在于，通过Z字形缠绕的条带的织物增强物(该织物增强物构成飞机轮胎的工作增强件的工作双帘布层)来增加相对于轮胎的周向方向形成的角度的可能值的数量，以便能够优化工作增强件的机械刚度。 [0014] 根据本发明，通过如下的用于飞机的轮胎来实现该目的，所述用于飞机的轮胎包括： [0015] -工作增强件，其在径向上位于胎面的内侧，并在径向上位于胎体增强件的外侧，[0016] -所述工作增强件包括至少一个工作双帘布层，该工作双帘布层由两个径向叠加的工作层组成， [0017] -所述工作双帘布层通过在半径为R的柱形铺设表面上以周期性曲线沿周向Z字形缠绕的宽度为W的条带组成，所述柱形铺设表面的旋转轴线为轮胎的旋转轴线，[0018] -所述周期性曲线具有周期P，并在轮胎的赤道平面上相对于轮胎的周向方向形成角度A， [0019] -沿周向Z字形缠绕条带为在柱形铺设表面的数量为T个周长2πR上包括N个所述周期性曲线的周期P， [0020] 周期性曲线的周期P的数量N是整数，其满足以下条件： [0021] (a)N*(W/sinA)＝2πR, [0022] (b)N*P＝2πR*T，其中T是整数， [0023] (c)N*T是N和T的最小公倍数， [0024] 并且柱形铺设表面的周长2πR的整数数量T与需要用于构成工作双帘布层的周期性曲线的周期P的整数数量N之间的比值T/N至少等于1.8并至多等于2.2。 [0025] 构成工作双帘布层的两个工作层中的每一个由N个条带部分并列构成，所述条带的宽度为W并相对于轮胎的周向方向形成角度A，其中N是周期性曲线的周期P的数量，也就是说，是为了形成工作双帘布层，条带铺设路径必须重复的次数。因此，工作层的展开的周向长度等于N*(W/sinA)，其中W/sinA是条带投影在周向方向上的宽度。第一个条件N*(W/sinA)＝2πR表示的事实是，工作层的展开的周向长度严格地等于半径为R的柱形铺设表面的周长2πR，也就是说，均匀地实施条带部分的并列。条带部分的所述均匀并列是指，该并列在两个相邻的条带部分之间不包含不连续部分或者间隙，或者不包含两个相邻的条带部分的重叠。 [0026] 在周向方向上投影的条带的需要用于形成工作双帘布层的全部长度等于N*P，其中N是周期性曲线的周期P的整数数量个，其中P是周期性曲线的周期。第二个条件N*P＝2πR*T，其中T是整数数量，表示的事实是，条带的全部投影长度等于半径为R的柱形铺设表面的周长2πR的整数T倍。T代表条带在半径为R的柱形铺设表面上需要用于形成工作双帘布层的缠绕的圈数。T是整数数量的事实能够保证工作双帘布层的机械强度在周向方向上是均匀的。具体来说，如果T不是整数，则工作双帘布层在其轴向端部的轴向内侧的主要部分包含由两个径向叠加的工作层构成的区域，以及由多于两个的径向叠加的工作层构成的区域，因而具有不同机械强度的区域，导致工作双帘布层的机械强度不均匀。 [0027] 第三个条件“N*T是N和T的最小公倍数”表示的事实是，为了形成均匀厚度的工作双帘布层，在周期性曲线的周期P的整数数量N和在柱形铺设表面上缠绕的条带的缠绕圈数的整数数量T之间必须具有特定的算数关系。如果不符合该条件，则工作双帘布层包含具有由于缺少条带而造成的间隙的区域以及包括由交叉产生的过度厚度并由此形成条带部分重叠的区域。 [0028] 这三个条件的组合能够通过相对于周向方向形成给定的角度A的Z字形缠绕条带而形成工作双帘布层，即能够保持对工作双帘布层的机械刚度的控制，最终优化轮胎的性能，诸如耐久性能或者磨损性能。 [0029] 根据本发明，柱形铺设表面的周长2πR的整数数量T与需要用于构成工作双帘布层的周期性曲线的周期P的整数数量N之间的比值T/N至少等于1.8并至多等于2.2。在常规的沿周向多圈缠绕下，由条带相对于周向方向形成的角度A接近于0°。在常规的沿周向Z字形缠绕下，其中周期性曲线的周期P等于柱形铺设表面的周长2πR，也即比值T/N等于1，角度A接近10°。比值T/N接近2的沿周向Z字形缠绕能够获得大约等于5°的角度A，这导致轮胎的较低的转向刚度，这通常是飞机轮胎所追求的。 [0030] 还有利的是，条带的宽度W至少等于2mm，优选为至少等于6mm。条带需要具有最小的宽度值，既是为了条带在技术上的可行性，也是为了将铺设条带步骤的生产力最小化。 [0031] 进一步有利的是，条带的宽度W至多等于20mm，优选至多等于14mm。条带的最大宽度值能够减少条带在柱形铺设表面上缠绕的圈数，这是为了形成工作双帘布层所需要的，从而减少需要形成工作双帘布层的时间，并从而改进生产力。 [0032] 条带一般包括由织物材料构成的，优选为由脂肪族聚酰胺构成的增强物。具体而言，尤其由脂肪族聚酰胺，诸如尼龙构成的织物增强物，与金属增强物相比其具有相对较低的质量，这能够显著地实现轮胎质量的降低，并从而获得飞机有效负载。 [0034] 根据另一个实施方案，条带包括由脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺的组合而构成的增强物。这种增强物通常指的是混合增强物，并提供尼龙和芳族聚酰胺纤维的以下技术优势：机械强度、拉伸下的变形、和重量的减轻。 [0035] 本发明还涉及一种飞机轮胎的制造方法，包括制造工作增强件的步骤，其中通过在半径为R的柱形铺设表面上以周期性曲线沿周向Z字形缠绕宽度为W的条带而获得工作双帘布层，该柱形铺设表面的旋转轴线为轮胎的旋转轴线，所述周期性曲线具有周期P，并在轮胎的赤道平面上相对于轮胎的周向方向形成角度A，沿周向Z字形缠绕条带为在柱形铺设表面的数量为T个周长2πR上包括N个周期性曲线的周期P，周期性曲线的周期P的数量N是满足以下条件的整数： [0036] (a)N*(W/sinA)＝2πR, [0037] (b)N*P＝2πR*T，其中T是整数， [0038] (c)N*T是N和T的最小公倍数， [0040] 借助于所附附图来更好地理解本发明的特征及其他优点，这些附图是并非按比例绘制： [0041] -图1：根据本发明的飞机轮胎的在通过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中的横截面的半视图。 [0042] -图2：构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带的立体图，该条带在柱形铺设表面上以周期性曲线而沿周向Z字形缠绕。 [0043] -图3：构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带在铺设一个周期之后的展开图，该条带以周期性曲线而沿周向Z字形缠绕。 [0044] -图4A至4D：构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带分别在铺设N＝1个周期之后(图4A)、在铺设N＝4个周期之后(图4B)、在铺设N＝8个周期之后(图4C)、以及在铺设N＝16个周期之后(图4D)的不同阶段的展开图，该条带以周期性曲线而沿周向Z字形缠绕。 具体实施方式[0045] 图1显示飞机轮胎1的在通过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)内的横截面的半视图，该飞机轮胎1包括在径向上在胎面3的内侧且在径向上在胎体增强件4的外侧的工作增强件2。所述工作增强件2包括工作双帘布层21，其至少由两个在径向上叠加的工作层(211、212)构成，并通过在半径为R的柱形铺设表面上沿周向Z字形缠绕宽度为W的条带获得，该柱形铺设表面的旋转轴线为轮胎的旋转轴线(YY’)。在径向平面(YZ)内，每个工作层(211、212)由条带5的宽度为W/cosA的轴向并列的部分构成，其中W为条带5的宽度(未示出)，其垂直于条带5的等分线测量，并且A为由条带5的等分线相对于赤道平面(XZ)内的周向方向(XX’)形成的角度(未示出)。 [0046] 图2是构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带5的立体图，该条带5在柱形铺设表面6上以周期性曲线7而沿周向Z字形缠绕，该柱形铺设表面6围绕轮胎的旋转轴线(YY’)旋转并具有半径R。 [0047] 图3为构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带的在铺设一个周期之后的展开图，该条带以周期性曲线7而沿周向Z字形缠绕。条带5铺设在周长为2ΠR的柱形表面上(以展开的形式显示)。条带5的等分线沿循周期性曲线7，相对于周向方向(XX’)形成角度A。周期性曲线7具有周期P和振幅C，周期P等于2ΠR+B，其中B是周期P超出周长2ΠR的部分，振幅C加上条带5的两个半宽度W/2(即条带5的宽度W)限定工作双帘布层的宽度L＝C+W。条带5的在周向方向(XX’)上投影的宽度等于W/sinA。 [0048] 图4A至图4D显示构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带的在铺设N＝1个周期之后(图4A)、在铺设N＝4个周期之后(图4B)、在铺设N＝8个周期之后(图4C)以及在铺设N＝16个周期之后(图4D)的展开视图，该条带分别以周期性曲线而沿周向Z字形缠绕。所显示的示例对应于通过沿周向Z字形缠绕条带而形成工作双帘布层，该缠绕包括在半径为R的柱形铺设表面的数量T＝21个周长2ΠR上的周期性曲线的N＝16个周期P。图4D显示完整形成的工作双帘布层的展开视图，其显示出没有间隙的均匀的外观。 [0049] 发明人已经将本发明实施用于型号为1400X530R 23的飞机轮胎，这种轮胎的工作增强件包括三个叠加的双帘布层，其分别在径向内侧、中间和径向外侧，其几何特性及铺设特性列于下面的表1中： [0050] 表1 [0051] [0052] [0053] 在所研究的轮胎中，发明人目的在于获得三个在径向上从内向外叠加的工作双帘布层，它们分别具有大致等于370mm、350mm和320mm的轴向宽度，并包括相对于周向方向形成大约为5°的角度的混合织物增强物，所述工作双帘布层通过沿周向Z字形缠绕宽度为11.4mm的条带而形成，其中柱形铺设表面的周长2ΠR的数量T(或者是缠绕的圈数)与周期性曲线(需要用于构成每个工作双帘布层)的周期P的数量N之间的比值等于2.03，该比值因而包含在1.8至2.2之间。由此获得的工作双帘布层符合均匀厚度的标准并因此符合均匀机械强度的标准。 [0054] 本发明不限于飞机轮胎的技术领域，也可以应用于包含胎冠增强件的具有至少一个通过Z字形缠绕条带而获得的双帘布层的任何轮胎，诸如，示例性地且非穷举地，应用于用于地铁列车的轮胎。还可以应用于保护增强件，该保护增强件包括通过Z字形缠绕条带而获得的双帘布层。 |
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