CN102405143A - 航空器用子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种航空器用子午线轮胎，其具有带束，该带束具有通过在周向上螺旋状缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线形成的螺旋层，该轮胎能够显著地改善由“拖曳磨损”引起的胎肩部的偏磨损。假设在给定轮辋、给定内压和给定负载下的接地宽度为Wf，那么在轮胎被安装于给定轮辋、并以给定内压充气、然后在不施加负载的状态将内压降至50kPa的条件下，在轮胎的宽度方向上的截面中，与轮胎的赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的轮胎外径A和与轮胎的赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的轮胎外径B的比例A/B，以及与赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的带束内径C和与赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的带束内径D的比例C/D，均为0.98-1.0。

Description

航空器用子午线轮胎
技术领域
本发明涉及航空器用子午线轮胎，该轮胎包括：设有多个周向槽的胎面、一对胎圈芯、在该对胎圈芯之间呈环状延伸的子午线胎体和布置于该子午线胎体和胎面之间的凸透镜状(lens-like)的带束，其中，带束具有通过在周向上螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性(变形后能够恢复原状而不伸长)的帘线而形成的螺旋层，并且，在该轮胎被安装在TRA标准中规定的轮辋上、以TRA标准中规定的内压充气且放置(allow)12小时之后，该轮胎的在赤道面处的外径相对于施加该内压之前的轮胎的外径的膨胀率为0％至4％。本发明的目的是抑制轮胎的胎肩部的偏磨损。
背景技术
这种航空器用子午线轮胎是传统已知的。通过在周向上螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线而形成的螺旋层，可以抑制由航空器用轮胎所需的高内压和与高速旋转有关的离心力的作用而引起的胎面的大的径向隆起(参见例如专利文献1)。
相关背景文献：
专利文献：
专利文献1：国际公开WO 03/061991 A
发明内容
发明要解决的问题
然而，具有这种螺旋层的子午线轮胎的带束很难在周向上伸展。特别是，由宽度方向中央部的隆起大于宽度方向端部的隆起这个事实引起的直径差导致轮胎旋转时的所谓“拖曳现象(drag phenomenon)”。大的剪切应力产生在胎肩部附近并且该胎肩部比轮胎中央部磨损得快，这导致缩短了轮胎的寿命，并被称为“拖曳磨损(drag wear)”。在这种情况下，即使轮胎中央部具有足够量的橡胶，胎肩部也很大程度地被磨损，并且轮胎不能再使用。
与上述问题有关的，胎面的厚度可以被调节成消除胎肩部附近区域和轮胎中央部之间的直径差。然而该外径差的消除不能显著地改善“拖曳磨损”。
本发明意在解决这些问题，其目的是提供一种航空器用子午线轮胎，该轮胎包括带束，该带束具有通过在周向上螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线而形成的螺旋层，并且该轮胎能够显著地改善由于“拖曳磨损”引起的胎肩部的偏磨损。
用于解决问题的方案
根据本发明的航空器用子午线轮胎包括：设有多个周向槽的胎面、一对胎圈芯、在所述一对胎圈芯之间呈环状延伸的子午线胎体和布置于所述子午线胎体和所述胎面之间的凸透镜状的带束，所述带束具有通过在周向上螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线而形成的螺旋层，并且，在所述轮胎被安装于TRA标准中规定的给定轮辋、以TRA标准中规定的给定内压充气且被放置12小时之后，所述轮胎的在赤道面处的外径相对于施加所述内压之前的所述轮胎的在所述赤道面处的外径的膨胀率为0％至4％，其中，假设：在所述轮胎被安装于TRA标准中规定的给定轮辋、以TRA标准中规定的给定内压充气并且承受TRA标准中规定的给定负载的条件下，接地印痕(foot print)内的在轮胎宽度方向上的接地宽度为Wf，那么：在所述轮胎被安装于所述轮辋、并以所述内压充气、然后在不施加负载的状态将所述内压降至50kPa的条件下，在所述轮胎的宽度方向上的截面中，与所述轮胎的所述赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的轮胎外径A和与所述轮胎的所述赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的轮胎外径B的比例A/B，以及与所述赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的带束内径C和与所述赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的带束内径D的比例C/D，均为0.98-1.0。
此处所使用的给定负载、给定内压和给定轮辋依照下面的说明：给定负载是指在TRA标准(“轮胎和轮辋协会，年刊(TheTire and Rim Association Inc.，Year Book)”(包括设计指南))中规定的标准)中规定的适用尺寸的单轮的最大负载(最大负载能力)；给定内压是指与在同一标准中规定的适用尺寸的单轮的最大负载(最大负载能力)对应的空气压力；给定轮辋是指在同一标准中规定的适用尺寸的标准轮辋(或“适用轮辋”或“推荐轮辋”)。这里使用的关于非伸张且高弹性的帘线的术语“在周向上螺旋状地缠绕”是指在周向上缠绕帘线使得帘线沿着轮胎赤道面定向。在考虑了加工误差的基础上，帘线的倾斜角度优选为约5°或更小。
在本发明中，在所述宽度方向上的截面中，所述轮胎外径A与所述赤道面处的轮胎外径H的比例A/H优选为0.95-0.98。
发明的效果
根据本发明，将比例A/B设定为0.98-1.0，将比例C/D设定为0.98-1.0，使得在位置0.8×Wf/2与位置0.5×Wf/2之间的宽度方向上的整个区域，即从轮胎中央部的端部到胎肩部的区域，不仅轮胎的外径恒定，而且带束的内径也恒定。这能够使该区域内的带束的周向拉伸力均匀，以降低周向剪切应力，结果减小了“拖曳磨损”。
此外，该轮胎被构造成将范围0.95-0.98作为比例A/H的优选范围，即，使轮胎中央部的外径稍微大于胎肩部的外径，使得在胎肩部接地压力增高的高速范围处能够防止分离。
附图说明
图1是示出根据本发明的航空器用子午线轮胎的一个实施方式的构造的截面图；
图2是示出带束的构造的示例的带束的截面图；
图3是带束的构造示例的立体图；
图4是构成Z字形(zigzag)层的带束帘布层(belt ply)的平面展开图；以及
图5是作为实施例轮胎接受评价的根据本发明的航空器用子午线轮胎的胎面部的截面图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。图1是示出根据本发明的航空器用子午线轮胎的一个实施方式的构造的截面图。该航空器用子午线轮胎具有一对胎圈部1和在各胎圈部1内的圆形截面的胎圈芯2。由六个胎体帘布层(未示出)构成的子午线胎体3被固定到胎圈芯2，在该胎体3中被橡胶包覆的有机纤维帘线被排列且被定向成沿子午线方向。除了胎圈芯2之外，和传统轮胎的情况一样，也可以在胎圈部1中设置诸如钢丝圈包布(flipper)和胎圈包布(chafer)等小型结构性构件，只是附图中未示出。
带束5在子午线胎体3的径向外侧被配置在子午线胎体3的轮胎中央部(胎冠区域)的外周面上，构成胎面部6的胎面橡胶7被设置于带束5的外侧。经由橡胶层11保护带束的带束保护层12可以被设置于带束5和胎面橡胶7之间。
构成胎侧部8的胎侧橡胶9被设置于子午线胎体3的宽度方向上的外侧。
图2是示出带束5的构造的截面图，图3是示出同一构造的立体图。在本实施方式中，带束5由螺旋层26和配置在该螺旋层26外侧的Z字形层28构成。
螺旋层26由多个带束帘布层构成，在本实施方式中为八个带束帘布层：第一带束帘布层26A、第二带束帘布层26B、第三带束帘布层26C、第四带束帘布层26D、第五带束帘布层26E、第六带束帘布层26F、第七带束帘布层26G和第八带束帘布层26H。在本实施方式中，第一带束帘布层26A和第二带束帘布层26B具有相同的宽度，第三带束帘布层26C和第四带束帘布层26D具有相同的宽度，第五带束帘布层26E和第六带束帘布层26F具有相同的宽度，第七带束帘布层26G和第八带束帘布层26H具有相同的宽度。这四对带束帘布层的带束宽度被构造成使得径向外侧的一对带束帘布层比径向内侧的一对带束帘布层宽。请注意，与该构造相反，径向最内侧的带束帘布层可以具有最大的带束宽度并且带束帘布层的带束宽度朝向径向外侧连续地变小。
构成螺旋层26的带束帘布层通过沿周向螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线而形成。有机纤维帘线可以被用作非伸张且高弹性的帘线，并且作为示例可以列举单纯的芳香族聚酰胺(aromatic polyamide)帘线或者芳香族聚酰胺帘线与不同帘线的组合。
如图4所示，Z字形层28被形成为：通过用橡胶包覆一根或多根凯夫拉尔(Kevlar
Figure BPA00001447477200051
商标名)帘线来制备带状的细长体34；当该细长体34在该帘布层的两个端部之间往复运动大体一圈的同时，以相对于轮胎赤道面2°-25°的倾斜角度沿周向缠绕该细长体34；并且，以该细长体34在周向上移位约该细长体34的宽度从而不在圈之间产生间隙的方式，继续缠绕多圈该细长体34。
结果，在通过在两端改变方向形成Z字形的状态下大体在周向上延伸的有机纤维帘线在整个带束帘布层28A上被大体均一地埋入带束帘布层28A内。
在截面图中，由此形成的带束帘布层28A具有有机纤维帘线的向斜右上方延伸的部分与有机纤维帘线的向斜左上方延伸的部分彼此交叠的构造。因此该构造与所谓的交叉带束相对应，该交叉带束通过相继地堆积仅具有向斜右上方的帘线的带束帘布层和仅具有向斜左上方的帘线的带束帘布层而形成。然而，和交叉带束不同的是，带束帘布层28A在宽度方向上的端部处不具有帘线的切断端，使得带束帘布层28A包含层间剪切应力在端部处更小从而难以产生带束分离的特征。
此外，带束5使得：当轮胎被安装在轮辋上、以TRA标准中规定的内压充气并且被放置12小时之后，轮胎的赤道面E处的外径相对于施加内压之前的轮胎外径的膨胀比为0％至4％，这是根据本发明的航空器用子午线轮胎的前提。也就是说，根据本发明的轮胎具有如下特征：在继充气之后又放置12小时之后的轮胎赤道面E处的外径比充气前的轮胎赤道面E处的外径大不超过4％。
本发明针对如此构造的航空器用子午线轮胎，其具有如下特征：在轮胎被安装于给定轮辋、并以给定内压充气、然后在不施加负载的状态将该内压降至50kPa的条件下，如图1所示，在轮胎的宽度方向上的截面中，与轮胎赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的轮胎外径A和与轮胎赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的轮胎外径B的比例A/B，以及与赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的带束的内径C和与赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的带束的内径D的比例C/D，均为0.98-1.0。
其中，Wf被定义为：在轮胎被安装于TRA标准中规定的给定轮辋、以同一标准中规定的给定内压充气并且承受同一标准中规定的给定负载的条件下，接地印痕内的在轮胎宽度方向上的接地宽度。
也就是说，上述特征意味着：上面定义的接地印痕的1/2-4/5区域内的轮胎外径和带束5的内径是大体恒定的，这能够显著地降低胎肩部处的带束的周向剪切应力。如果比例A/B和C/D中的任一个小于0.98或大于1.0，那么带束的周向剪切应力会在轮胎的宽度方向上变化，并且该变化会导致周向剪切应力。
假设H表示赤道面处的轮胎外径，则比例A/H优选为0.95-0.98。当比例A/H大于0.98时，胎肩部处的外径与轮胎中央部处的外径相比过大，这导致增加了在胎肩部接地压力增加的高速范围内引起分离的可能性。另一方面，当比例A/H小于0.95时，周向刚性在轮胎宽度方向上变化很大，这容易引起拖曳磨损。
图1中示出的满足两个期望比例C/D和A/H的带束5可以通过使得用于缠绕构成螺旋层26的带束帘布层的帘线的带束成型机(带束形成鼓)的外部形状与带束5的内部形状对应而形成。也就是说，该带束成型机的与胎肩部对应的部分的外周面被构造为平坦的，并且该部分的外径被构造为小于宽度方向中央的外径。
另一方面，为了形成满足期望比例A/B和A/H的轮胎，将用于硫化处理轮胎的模具的内部形状构造为与轮胎10的外部形状对应。也就是说，模具的与胎肩部对应的内部表面被构造为在宽度方向上是平坦的。
实施例
实验性地制备胎面构造如图5所示且比例A/B和C/D不同的、规格为1400×530 R23的航空器用子午线轮胎。借助于转鼓试验机对这些轮胎进行起飞实验和磨损工作负荷(abrasionworkload)测量实验。
请注意，图5中示出的航空器用子午线轮胎被优选地构造为使得在从轮胎赤道面E开始的0.5Wf-0.8Wf区域内的条状花纹(rib)上的胎面承载面的曲率大于穿过赤道面E的条状花纹上的胎面承载面的曲率；并且在0.5Wf-0.8Wf区域内的条状花纹上的胎面承载面和带束保护层12大体上是直线状的，即，与轮胎的旋转轴线大体平行。其他构造与图1中示出的航空器用子午线轮胎一样。
在本发明中，从轮胎赤道面E开始的0.5Wf-0.8Wf区域内的条状花纹上的胎面承载面的曲率优选地大于穿过赤道面E的条状花纹上的胎面承载面的曲率，并且在0.5Wf-0.8Wf区域内的条状花纹上的胎面承载面优选地大体上是直线状的，即与轮胎的旋转轴线大体平行。类似地，在上述区域内的带束保护层12优选地大体上是直线状的，即与轮胎的旋转轴线大体平行。请注意，术语“大体平行”是指相对于轮胎的旋转轴线在0-3°内的范围。在0.8Wf位置的轮胎宽度方向外侧的区域，带束5与胎体3之间的间隔朝向轮胎宽度方向上的外侧增加。
在转鼓试验机上对以TRA标准中规定的给定内压充气并且承受给定负载的187％的负载的轮胎进行起飞实验，在轮胎以恒定的加速度被加速至235MPH的过程中，通过检查任何故障来进行评价。
对以TRA标准中规定的给定内压充气且承受给定负载的轮胎进行磨损工作负荷测量实验，在胎肩部处测量磨损工作负荷。以实施例1的结果作为90，将这些结果换算成指数。指数越小，磨损越不容易发生，被认为性能越优异。
通过测量作用在胎肩部的接地面上的剪切力和滑动量，并且通过从前端到尾端对二者的乘积进行积分，来获得磨损工作负荷。通过埋设在转鼓表面中的应力传感器测量剪切力，通过对接地面的变化进行图像处理来测量滑动量。
对于各实验轮胎，与轮胎形状有关的比例A/B、C/D和A/H、起飞实验的结果和磨损工作负荷测量实验的结果均在表1中示出。在表1中，起飞实验中比较例1的结果因为胎肩部脱落所以是“DNF“(未完成)。
表1
Figure BPA00001447477200091
附图标记说明
1胎圈部
2胎圈芯
3子午线胎体
5带束
6胎面部
7胎面橡胶
8胎侧部
9胎侧橡胶
10航空器用子午线轮胎
11橡胶层
12带束保护层
26螺旋层
26A，26B，26C，26D螺旋层的带束帘布层
26E，26F，26G，26H螺旋层的带束帘布层
28Z字形层
28A Z字形层的带束帘布层
34细长体
E赤道面

Claims (2)

1.一种航空器用子午线轮胎，其包括：设有多个周向槽的胎面、一对胎圈芯、在所述一对胎圈芯之间呈环状延伸的子午线胎体和布置于所述子午线胎体和所述胎面之间的凸透镜状的带束，所述带束具有通过在周向上螺旋状地缠绕拉伸强度为1500MPa或更大的非伸张且高弹性的帘线而形成的螺旋层，并且，在所述轮胎被安装于TRA标准中规定的给定轮辋、以TRA标准中规定的给定内压充气且被放置12小时之后，所述轮胎的在赤道面处的外径相对于施加所述内压之前的所述轮胎的在所述赤道面处的外径的膨胀率为0％至4％，
其中，假设：在所述轮胎被安装于TRA标准中规定的给定轮辋、以TRA标准中规定的给定内压充气并且承受TRA标准中规定的给定负载的条件下，接地印痕内的在轮胎宽度方向上的接地宽度为Wf，那么：在所述轮胎被安装于所述轮辋、并以所述内压充气、然后在不施加负载的状态将所述内压降至50kPa的条件下，在所述轮胎的宽度方向上的截面中，与所述轮胎的所述赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的轮胎外径A和与所述轮胎的所述赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的轮胎外径B的比例A/B，以及与所述赤道面间隔0.8×Wf/2的位置处的带束内径C和与所述赤道面间隔0.5×Wf/2的位置处的带束内径D的比例C/D，均为0.98-1.0。
2.根据权利要求1所述的航空器用子午线轮胎，其特征在于，在所述宽度方向上的截面中，所述轮胎外径A与所述赤道面处的轮胎外径H的比例A/H为0.95-0.98。
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