用于飞机轮胎的胎冠增强件 |
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| 申请号 | CN201580020262.7 | 申请日 | 2015-04-17 | 公开(公告)号 | CN106232388A | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 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; | 发明人 | V·艾蒂安; E·茹利纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于飞机的轮胎(1)，其包括布置在 胎面 (3)的径向内侧且在 胎体 增强件(4)径向外侧的工作增强件(2)，所述工作增强件(2)包括至少一个径向最内工作双帘布层(21)，所述双帘布层具有最大轴向宽度(LT)并包括两个轴向端部(E)，胎面增强件包括至少一个胎体层(41)。在双帘布层(21)的轴向端部(E)和其在胎体层且在位于轴向端部(E)轴向内侧距离(L)为25mm的双帘布层(21)的点(F)和其在胎体层(41)上的 正交 投影(J)之间的距离(D’)不大于距离(D)，并使得等于atan[(D-D')/L]的 角 度(A)大于12°。(41)上的正交投影(I)之间的距离(D)大于8mm， | ||||||
| 权利要求 | 1.飞机轮胎(1)，其包括： |
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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] 本发明涉及用于飞机的轮胎，具体地，涉及飞机轮胎胎冠增强件。 背景技术[0002] 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相切于轮胎的胎面表面的方向、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。“径向内侧或径向外侧”分别意指“靠近或远离轮胎的旋转轴线”。“轴向内侧或轴向外侧”分别意指“靠近或远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为穿过轮胎胎面表面的中间并垂直于轮胎的旋转轴线的平面。 [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通常包括至少一个胎体层，每个胎体层由通常为织物的增强体制成，所述增强体被包覆在弹性体或弹性体化合物类型的聚合材料中，这些增强体相互平行，并相对于周向方向形成包括在80°和100°之间的角度。 [0006] 胎冠增强件是在胎面的径向内侧上的轮胎增强结构，并至少部分地位于径向胎体增强件的径向外侧上。飞机轮胎的胎冠增强件通常包括至少一个胎冠层，每个胎冠层由增强体制成，增强体相互平行且被包覆在弹性体或弹性体化合物类型的聚合材料中。在胎冠层中，通常在工作层和保护层之间进行区分，所述工作层组成工作增强件，并通常由织物增强体制得，所述保护层组成保护增强件，并由金属或织物增强体制得，并布置在工作增强件的径向外侧上。工作增强件决定了胎冠增强件的整体机械性能，而保护增强件实质上保护工作层免于受到很可能通过胎面径向地朝着轮胎内部传播的攻击。 [0007] 胎体层和胎冠层的织物增强体通常为由纺织织物长丝组成的帘线，纺织织物长丝优选由脂族聚酰胺或芳族聚酰胺制得。在预先调节后测量织物增强体在拉伸下的机械特性，如弹性模量，断裂伸长率和断裂力。“预先调节”意指在测量前，这些织物增强体根据欧洲标准DIN EN 20139(温度为20±2℃；相对湿度为65±2％)在标准大气压下存放至少24小时。以已知的方式使用ZWICK GmbH&Co(德国)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的额定速率经受拉伸。所有结果都是对超过10次以上的测量进行平均而得出。 [0008] 在飞机轮胎的制造过程中，更具体地，在铺设工作增强件的步骤中，通常通过在具有轮胎旋转轴线作为其回转轴线的圆柱形铺设表面上之字形周向缠绕或成匝周向缠绕条带而获得工作层。所述条带通常由至少一个包覆在弹性体化合物中的连续织物增强体组成，最常见由包覆在弹性体化合物中的并列的相互平行的连续织物增强体组成。不论通过之字形周向缠绕或通过成匝周向缠绕来产生，工作层随后由此由并列的条带的部分组成。具有之字形周向缠绕或成匝周向缠绕的优点在于在工作层的轴向端部处避免了增强体的自由端部，增强体的自由端部易于在这些区域产生裂缝并因此容易减少工作增强件的耐久性和轮胎的使用寿命。 [0009] 条带的成匝周向缠绕意指在周向方向上以半径等于圆柱形铺设表面半径的螺旋来缠绕条带，并螺旋相对于周向方向成0°至5°之间的平均角度。通过成匝缠绕由此获得的工作层被认为是周向的，因为形成在赤道平面中的条带的织物增强体与周向方向之间的角度在0°至5°之间，所述织物增强体成对相互平行。 [0010] 条带的之字形周向缠绕意指在周向方向上以周期曲线(换言之，在极值之间周期波动振荡组成的曲线)缠绕条带。通过周期曲线缠绕条带意指条带的中线(与条带边缘等距)与周期曲线重合。在之字形周向缠绕的情况下，条带的中线在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成至少等于8°且至多等于30°的角度。换言之，组成每个工作层的增强体在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成至少等于8°且至多等于30°的角度。在条带之字形周向缠绕的过程中，工作层成对铺设，每对工作层构成工作双帘布层(binappe de travail)。因此，工作双帘布层在其主要部分(换言之，远离其轴向端部的部分)中由两个径向重叠的工作层组成。在其轴向端部，工作双帘布层通常包括多于两个径向重叠的工作层。与工作双帘布层的主要部分的两个工作层相比，在径向方向上额外数量的工作层被称为轴向端部加厚部(surépaisseur)。对之字形缠绕每一圈而言，此轴向端部加厚部由在工作双帘布层的端部处交叉条带而产生。如包括通过条带的之字形周向缠绕获得的工作双帘布层的这种工作增强件已描述于文献EP 0240303、EP 0850787、EP 1163120和EP 1518666中。 [0011] 已知的是，工作双帘布层的轴向端部加厚部，特别是那些具有最大轴向宽度的工作双帘布层的轴向端部加厚部，容易发生诸如裂缝的长期损害，裂缝可能发展成工作增强件的显著劣化，且在某些情况下导致轮胎使用寿命的降低。 [0012] 这是因为在轴向端部加厚部及其临近部分中，在飞机运行条件下当轮胎被压缩并驱动行进时，热机械应力非常高。例如且非限定性地，商业航线飞机轮胎可能经受超过15巴的额定压力，超过20吨的额定负载，以及360km/h的最大速度。这导致大量的热耗散，并因此造成可能限制轮胎的耐久性性能的高温水平。 [0013] 飞机轮胎的耐久性性能通常通过初级资格测试来测量，如由FAA(美国联邦航空管理局)标准强制要求的TSO(技术标准规定)测试。 [0014] TSO测试是在滚动道路上进行的测试，其分成4个阶段： [0015] 50次航空器起飞循环，其中轮胎经受额定压力Pv并经受在额定负载Zn和0之间变化的负载。 [0016] 8次飞机滑行循环，其中轮胎经受额定压力Pv，经受额定负载Zn，并在约10700m的距离中经受约65km/h的速度。 [0017] 2次航空器滑行循环，其中轮胎经受额定压力Pv，经受1.2倍的额定负载Zn，并在约10700m的距离中经受约65km/h的速度。 [0018] 1次超载航空器起飞循环，其中轮胎经受额定压力Pv并经受在1.5倍额定负载Zn和0之间变化的负载。 [0019] TSO测试的目的在于在没有对轮胎损害的情况下进行全部循环，尽管在最终循环中允许轮胎的分层剥离(这意味着胎面损耗)，但不是压力损失。 [0020] 存在本领域技术人员已知的方案用于减少工作增强件的轴向端部处的温度，这些方案的每一个可能具有如下缺点： [0021] 对于胎面使用低滞后性的弹性体化合物，这种化合物更通常易受磨损，因此易于加速轮胎胎面磨损； [0022] 对于第一中间元件使用低滞后性的弹性体化合物，该第一中间元件位于胎面的轴向内侧且位于保护增强件的轴向外侧，但存在在苛刻的操作条件下，特别是在TSO测试中，在所述第一中间元件和胎面之间存在分离的风险； [0023] 优化第二中间元件的几何轮廓，该第二中间元件的几何轮廓位于保护增强件的轴向内侧且位于工作增强件的轴向外侧，但这可能导致所述第二中间元件随着胎面的磨损而在胎面的表面过早地露出，由此导致加速胎面磨损的风险； [0024] 对于工作层使用周向增强体，换言之，增强体与周向方向形成零角度，这可能导致轮胎的侧偏刚度的下降以及对其离心膨胀轮廓控制的损害。 发明内容[0025] 发明人对自己设定了这样的任务：通过减少制成工作增强件的工作双帘布层的轴向端部加厚部的热机械应力来改进飞机轮胎的工作增强件的耐久性。 [0026] 根据本发明，此目标已经通过如下飞机轮胎来实现，该飞机轮胎包括： [0027] 工作增强件，其位于胎面的径向内侧且位于胎体增强件的径向外侧上，[0028] 所述工作增强件包括至少一个工作双帘布层，所述工作双帘布层至少部分地由两个径向重叠的工作层构成， [0029] 每个工作层包括增强体，所述增强体包覆在弹性体材料中，所述增强体沿着周期曲线周向设置，并在轮胎的赤道平面中与轮胎的周向方向形成至少等于8°且至多等于30°的角度， [0030] 径向最内工作双帘布层具有最大轴向宽度，并包括两个轴向端部，每个轴向端部对应于工作双帘布层的轴向最外且径向最内点， [0031] 胎体增强件，其包括至少一个胎体层，所述胎体层包括增强体，所述增强体包覆在弹性体材料中并与轮胎的周向方向形成至少等于80°且至多等于100°的角度。 [0032] 在径向最内工作双帘布层的轴向端部和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D至少等于8mm，且在径向最内工作双帘布层上的轴向端部轴向内侧距离L等于25mm上的点和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D’至多等于距离D，且使得角度A＝atan[(D-D')/L]至少等于12°。 [0033] 根据本发明，径向最内工作双帘布层的轴向端部，即轴向最外点，和径向最内工作双帘布层上定位于在所述轴向端部的轴向内侧上距离L等于25mm的点分别以至少等于最小值的距离D和D’设置在径向最外胎体层的径向外侧上。在径向最内工作双帘布层的轴向端部和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D至少等于8mm。在径向最内工作双帘布层上在轴向端部轴向内侧距离L等于25mm上的点和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D’一方面至多等于距离D，另一方面使得角度A＝atan[(D-D')/L]至少等于12°。角度A为由穿过双帘布层的轴向端部和双帘布层上位于轴向内侧25mm的点的直线和穿过上述两点各自在径向最外胎体层上的正交投影的直线形成的角度。 [0034] 这些最小距离大于在现有技术的轮胎上通常发现的那些，使得其可以获得相比于现有技术中的轮胎的情况离胎体增强件更远的径向最内工作双帘布层的端部的几何轮廓。在轴向端部处的这种几何轮廓使其可以减少在双帘布层的轴向端部处的周期热机械应力，因此，在此区域中的温度使其可以改进工作增强件的耐久性并增加轮胎的使用寿命。 [0035] 在径向最内工作双帘布层的轴向端部和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D有利地至多等于16mm。此最大值减少了在胎面的轴向端部部分或胎肩磨损掉时工作双帘布层的轴向端部在轮胎表面处露出的风险。 [0036] 在径向最内工作双帘布层上在轴向端部轴向内侧距离L等于25mm上的点和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D’有利地使得角度A＝atan[(D-D')/L]更有利地至少等于15°。更高的角度A和由此得到的甚至更明确的轴向端部几何轮廓使得在双帘布层的轴向端部处的周期热机械应力以及由此造成的在此区域中的温度甚至更显著地减少。 [0037] 在径向最内工作双帘布层上在轴向端部轴向内侧距离L等于25mm上的点和其在径向最外胎体层上的正交投影之间的距离D’有利地使得角度A＝atan[(D-D')/L]有利地至多等于30°。此最大值还减少了胎面的轴向端部部分或胎肩磨损掉时工作双帘布层的轴向端部露出的风险。 [0038] 任何工作双帘布层的工作层的增强体优选由织物材料制得。织物确保了在增强体的质量和断裂强度之间的良好的折中。使用织物增强体用于任何工作双帘布层，换言之用于全部工作层，显著地有助于最小化轮胎的质量，并因此最大化飞机的有效负载。在飞机轮胎中通常使用的织物增强体中，对由脂族聚酰胺制得的增强体(如尼龙)和由芳族聚酰胺制得的增强体(如芳纶)进行了区分。相比于由脂族聚酰胺制得的增强体，由芳族聚酰胺制得的增强体提供了在质量和断裂强度之间的更好的折中。 [0039] 根据一个优选的实施方案，至少径向最内工作双帘布层的工作层的增强体有利地为由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合构成的混合增强体。具有最大轴向宽度的径向最内双帘布层具有最重的机械负载轴向端部，因此对工作双帘布层的工作层而言，使用混合增强体的优势在于其提供了脂族聚酰胺和芳族聚酰胺两者的优点：高断裂强度、高拉伸变形性和轻的质量。 [0040] 根据另一优选的实施方案，轮胎包括环箍增强件，所述环箍增强件包括至少一个环箍层，所述环箍层包括包覆在弹性体材料中的增强体，并所述增强体与轮胎的周向方向形成至多等于5°的角度，至少一个环箍层位于径向最内工作双帘布层的径向内侧，并且具有的轴向宽度至多等于径向最内工作双帘布层的轴向宽度的0.8倍。环箍增强件为中心在轮胎的赤道平面上的增强件，并由包括包覆在弹性体材料中的增强体的至少一个环箍层组成。通常为织物的增强体与轮胎的周向形成至多等于5°的角度，换言之，它们基本上在周向上。通过轴向最宽环箍层的轴向宽度限定的环箍增强件的轴向宽度至多等于0.8倍的径向最内工作双帘布层的轴向宽度，即轴向宽度相对于工作增强件的轴向宽度来说是有限的。最后，通常但不排他地，环箍层在径向最内工作双帘布层的径向内侧上。环箍层还可以在工作增强件，换言之，任何工作层的径向外侧上，或径向地插在在两个连续工作层之间。如上所述的环箍增强件确保在轮胎的赤道部分中的高周向刚性，并由此确保对由离心引起的轮胎径向形变的良好控制。 [0041] 轮胎通常包括保护增强件，保护增强件包括在工作增强件的径向外侧的至少一个保护层，其目的在于保护工作增强件免于胎面的机械攻击。 [0042] 至少一个保护层优选地包括包覆在弹性体材料中的金属增强体。具有金属增强体而非如工作层中的织物增强体的优势在于确保有效保护工作增强件免于FOD(外部物体损伤)。这些增强体在周向方向上通常为波浪形。附图说明 [0043] 借助于如下未按比例绘制的图1至图5将更好地理解本发明的特征和其他优点。 [0044] 图1：现有技术的飞机轮胎的胎冠的横截面的一半的视图，该截面位于穿过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中。 [0045] 图2：根据本发明的飞机轮胎的胎冠的横截面的一半的视图，该截面位于穿过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中。 [0046] 图3：根据本发明的飞机轮胎的工作增强件的轴向端部的横截面的详细视图，该截面位于穿过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中。 [0047] 图4：构成飞机轮胎的工作双帘布层的条带的立体图，该条带沿着周期曲线在圆柱形铺设表面上以之字形周向缠绕。 [0048] 图5：构成飞机轮胎的工作双帘布层的条带的展开图，该条带在铺设一个周期后沿着周期曲线以之字形周向缠绕。 具体实施方式[0049] 图1显示，在穿过轮胎的旋转轴线YY’的径向平面YZ中，根据现有技术的飞机轮胎1的胎冠的横截面的一半的视图，其包括在胎面3的径向内侧且在胎体增强件4的径向外侧上的工作增强件2。在给出的示例中，工作增强件2包括5个工作双帘布层21，径向最内工作双帘布层具有在其两个轴向端部之间测量的最大轴向宽度LT。图1仅显示径向最内工作双帘布层21的轴向端部E和赤道平面XZ之间的半宽度LT/2。每个工作双帘布层21至少部分地由两个径向重叠的工作层(211、212)组成(参见图3)。每个工作层(211、212)包括包覆在弹性体材料中的脂族聚酰胺类型的织物增强体。胎体增强件4包括胎体层41的重叠。每个胎体层41包括包覆在弹性体材料中的脂族聚酰胺类型的织物增强体，所述织物增强体与轮胎的周向方向XX'形成至少等于80°且至多等于100°的角度。此外，在胎面3的径向内侧，轮胎1包括由保护层组成的保护增强件8。 [0050] 图2显示，在穿过轮胎的旋转轴线YY’的径向平面YZ中，根据本发明的飞机轮胎1的胎冠的横截面的一半的视图，其包括在胎面3的径向内侧且在胎体增强件4的径向外侧上的工作增强件2。在给出的示例中，工作增强件2包括三个工作双帘布层21，径向最内工作双帘布层具有在其两个轴向端部E之间测量的最大轴向宽度LT。图2仅显示径向最内工作双帘布层21的轴向端部E和赤道平面XZ之间的半宽度LT/2。每个工作双帘布层21至少一部分地由两个径向重叠的工作层(211、212)组成(参见图3)。每个工作层(211、212)包括由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合构成的混合增强体。胎体增强件4包括胎体层41的径向重叠。每个胎体层41包括脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合构成的混合增强体，所述混合增强体与轮胎的周向方向XX'形成至少等于80°且至多等于100°的角度。此外，轮胎1包括环箍增强体7，环箍增强体7包括环箍层，环箍层包括包覆在弹性体材料中的增强体，该增强体与轮胎的周向方向(XX')形成至多等于5°的角度。环箍层在径向最内工作双帘布层21的径向内侧上，并具有的轴向宽度LF至多等于径向最内工作双帘布层21的轴向宽度LT的0.8倍。图2仅显示了环箍层的轴向半宽度LF/2。根据本发明，径向最内工作双帘布层21在其轴向端部E处的几何轮廓并未如图1中所示的现有技术的轮胎中的情况那样对着胎体增强件紧密压制。最后，在胎面3的径向内侧，轮胎1包括由保护层组成的保护增强件8。 [0051] 图3为根据本发明的飞机轮胎1的工作增强件2的轴向端部的横截面的详细视图，该截面位于穿过轮胎的旋转轴线YY’的径向平面YZ中。在给出的示例中，工作增强件2包括三个工作双帘布层21，三个工作双帘布层21的各个轴向端部具有加厚部。每个工作双帘布层21由在主要部分中的两个径向重叠的工作层(211、212)和在轴向端部区域中的三个工作层组成。每个工作层(211、212)由轴向并列的条带9的组成，每个条带本身为包覆在弹性体化合物中的轴向并列的织物增强体5。在此情况下，织物增强体5为由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合构成的混合增强体。胎体增强件4包括径向重叠的胎体层41，每个胎体层41包括由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合构成的混合增强体，所述混合增强体与轮胎的周向方向XX'形成至少等于80°且至多等于100°的角度。根据本发明，在径向最内工作双帘布层21的轴向端部E和其在径向最外胎体层41上的正交投影I之间的距离D至少等于8mm，且在径向最内工作双帘布层21上在轴向端部E轴向内侧距离L等于25mm上的点F和其在径向最外胎体层41上的正交投影J之间的距离D’至多等于距离D，且使得角度A等于atan[(D-D')/L]至少等于12°。角度A为由穿过径向最内工作双帘布层21的轴向端部E和所述双帘布层上位于轴向内侧25mm的点F的直线和穿过上述两点各自在径向最外胎体层上41的正交投影I和J的直线形成的角度。 [0052] 图4为构成飞机轮胎的工作双帘布层的条带9的立体图，所述条带9沿着周期曲线6以之字形周向缠绕在圆柱形铺设表面10上，圆柱形铺设表面10具有围绕着轮胎的旋转轴线(YY’)的回转对称性并具有半径R。 [0053] 图5为构成根据本发明的轮胎的工作双帘布层的条带9的展开图，该条带9在铺设一个周期后沿着周期曲线6以之字形周向缠绕。条带9铺设在以展开的形式表示的圆周长为2ΠR的圆柱形表面10上。条带9的中线沿着周期曲线6，并与周向方向XX’形成角度B。周期曲线6具有等于2ΠR的周期P和振幅C，振幅C通过条带9的宽度W而增加，其限定了工作双帘布层的宽度LT＝C+W。 [0054] 发明人在尺寸为46X17R 20的飞机轮胎上实施了本发明，其工作增强件包括3个径向重叠的工作双帘布层。发明人比较了对照轮胎和根据本发明的轮胎，对照轮胎和根据本发明的轮胎均包括3个径向重叠的工作双帘布层，工作双帘布层的增强体为混合增强体。分别为对照轮胎和根据本发明的轮胎的两个轮胎在径向最内工作双帘布层在其轴向端部处的几何轮廓方面有区别，所述轮廓被认为在根据本发明的轮胎的情况下是明确的。 [0055] 下表1中给出了所研究的轮胎的几何特征： [0056] 表1 [0057] 对照 本发明 区别 距离D(mm) 5mm 9mm 4mm 距离D’(mm) 2mm 2.5mm 0.5mm 距离L(mm) 25mm 25mm A＝atan[(D-D')/L](°) 6.8° 12.4° 5.6° [0058] 距离D、D'和L在轮胎的径向横截面上测量。 [0059] 在径向最内工作双帘布层的倒数第二个增强体的径向最内点和径向最外胎体层中遇到的第一个增强体的径向最外点之间，相对于径向最外胎体层以直角测量距离D。 [0060] 在径向最内工作双帘布层的轴向最外增强体的轴向内侧距离25mm处的径向最内工作双帘布层的增强体的径向最内点和径向最外胎体层中遇到的第一个增强体的径向最外点之间，垂直于径向最外胎体层测量距离D’。 [0061] 距离L通过中心在径向最内工作双帘布层的轴向最外增强体上的半径等于25mm的圆来测量。 [0062] 根据三个标准测量，对以对照的方式参考的现有技术的轮胎和根据本发明的轮胎的各个性能进行测量：径向最内工作双帘布层的轴向端部附近的温度，在车轮转一圈的过程中径向最内工作双帘布层的轴向端部处的增强体中的最大拉伸负载，以及在TSO测试过程中在没有损伤的情况下实现的最大循环数。前两个标准来自在假设轮胎以10km/h的速度稳定态运行的基础上的有限元数值模拟。没有损伤的循环数目通过TSO测试来确定。 [0063] 下表2中给出了所研究轮胎的性能标准。 [0064] 表2 [0065] |
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