CN102821980B - 包括至少两个双层的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括胎冠增强件的轮胎，所述胎冠增强件由在一层之内平行的增强元件的至少两个双层（5、7）形成，所述增强元件以恒定节距分布，在从一个层到另一个层交叉，并且在其边缘处不具有任何自由端部。根据本发明，在径向平面中，在由成对地分属一个双层（5、7）并形成四边形（11）的四个两两毗邻的增强元件（12a、12b、13a、13b）的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度在轮胎的中央处比其在所述双层的端部处更大。

Description

包括至少两个双层的轮胎
技术领域
本发明涉及一种包括胎冠增强件的轮胎，所述胎冠增强件由在一个帘布层中平行的增强元件的至少两个双层形成，这些增强元件从一个帘布层到另一个帘布层交叉，并且在其边缘处不具有自由端部。
背景技术
虽然不限制于这样的应用，但是本发明将更特别地参照航空器轮胎进行描述。航空器轮胎的区分之处具体在于结合了大于9巴的充气压力和大于28%的相对挠度。
在额定负载和额定压力条件下，当所述轮胎从卸载状态达到静止加载状态时，轮胎的挠度由轮胎的径向变形量或径向高度的变化量来限定。
挠度以相对挠度的形式来表达，该相对挠度由轮胎径向高度的该变化量与轮胎外径和轮缘最大直径（在沟槽上测得）之差一半的比值来限定。轮胎外径是在额定压力下在卸载状态中静态测得的。
根据本发明的轮胎包括由至少两个双层构成的胎冠增强件，由此形成四个工作帘布层，这些帘布层叠置并由处于每一个帘布层中的平行增强元件形成，这些增强元件从一个帘布层到另一个帘布层交叉，并与轮胎的周向方向形成角度。根据本发明的双层的存在由此使得可以具有工作帘布层，其中的增强元件在帘布层边缘处不具有自由端部。
这样的双层可以缓解由于胎冠帘布层之间的自由端部所产生的剪切应力而造成的通常后果，这些应力会使得所述帘布层端部处的操作温度明显升高，从而使得在所述端部处的橡胶混配物中出现裂纹并使裂纹蔓延。
生产航空器轮胎中的双层的技术通常在于：对增强元件或者由从一个边缘到另一个边缘连续行进的数个增强元件构成的胶条进行堆设，以便在每个车轮回转中形成一个周期或多个周期。利用这些技术，由此可以生产由处于每一个帘布层中的平行增强元件形成的工作帘布层，这些增强元件从一个帘布层到另一个帘布层交叉并且在帘布层的边缘处不具有自由端部，因此使得轮胎的耐久性得以提高。
这些双层还能够由周向缠绕的复合胶条形成，所述复合胶条由从一个帘布层穿行到另一个帘布层的连续增强元件所构成的两个帘布层形成。所述复合胶条可以利用如下工艺事先获得：对胶管进行碾压，该胶管本身通过使胶条缠绕相接的多匝而形成，这些匝与该胶管的纵向方向成给定角度，在该胶条中的增强元件彼此平行且平行于所述胶条的纵向方向，并且被包封在聚合物混配物中。根据缠绕所述匝的角度调节所述胶条的宽度，从而使其形成相接的多匝。在碾压所述胶管时，由于所述匝极好地邻近，所以得到的复合胶条由连续增强元件的两个帘布层构成，这些连续增强元件从一个帘布层穿行到另一个帘布层，所述增强元件在一个帘布层中平行，并且以绝对值相等的与周向方向所成的一定角度从一个帘布层到另一个帘布层交叉。通过生产具有相接的多匝的胶管，可以在除了每一个帘布层的轴向端部之外的每一个帘布层中获得线性增强元件，在每一个帘布层的轴向端部处，所述增强元件形成弯曲部，从而确保了从一个帘布层到下一个帘布层的连续性。
由周向缠绕构成的该第二技术的优点是便于实施且能够高速执行。
第一生产技术实际上造成了更长的制造时间。
当帘线在等于断裂力的10％的拉伸力下的相对伸长率至多等于0.2％时，所述帘线被称为是不可拉伸的。
当帘线在受到的拉伸力等于断裂载荷，在该拉伸力下具有了至少等于4%的相对伸长的时候，该帘线被称为是弹性的。
轮胎的周向方向，或者纵向方向，是对应于轮胎的周边并由轮胎的运行方向所限定的方向。周向增强元件是与所述方向形成的角度落在0°周围的[＋2.5°至-2.5°]的间距之内的元件。
轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并垂直的方向。径向增强元件实质上是与子午线方向形成的角度落在0°周围的＋5°至－5°的间距之内的元件。
轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。
径向平面或子午线平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向中平面或赤道平面是垂直于轮胎旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。
根据上述技术中的一种或另一种所生产而形成的航空器轮胎在耐久性方面受到限制，这是因为双层的增强元件会在轮胎的胎肩区域中发生断裂。在这些断裂出现之前的时间延迟或者出现这些断裂所处的状况从工业角度来说都是完全可接受的，包括在设想对轮胎进行胎面翻新时。
然而，发明人所要完成的任务是提供与通常轮胎相比耐久性得到了提高的轮胎，具体而言，在轮胎磨损获得极大改进的同时，特别是进一步延迟断裂出现在胎肩区域中的胎冠增强件的双层的增强元件中，甚至几乎使其不存在。
发明内容
根据本发明，该目的通过一种包括胎冠增强件的轮胎而得以实现，所述胎冠增强件由在一个帘布层中平行的增强元件的至少两个双层形成，所述双层以恒定节距分布，并且从一个帘布层到另一个帘布层交叉，并且所述双层在其边缘处不具有自由端部，在所述轮胎中，在径向平面之内，在由成对地分属一个双层且形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度在轮胎的中央处比在所述双层的端部处更大。
在本发明的上下文中，所述节距等于沿着正交于所述增强元件的主轴线而测得的两个增强元件之间的距离。
在本发明的上下文中，所述表面密度等于由平行四边形限定边界的区域所分割的增强元件所占据的面积，所述平行四边形的顶点为两两毗邻且成对地分属两个径向毗邻的帘布层的四个增强元件的几何中心，每一个所述帘布层分属不同的双层。其表述为增强元件的百分率。
根据本发明，由于增强元件的表面密度在轮胎的中央处比在所述双层的端部处更大，所以在所述增强元件之间存在的聚合物混配物的量在增强元件的帘布层的端部处比在轮胎的中央处更大。
根据本发明的另一个实施方案，由于所述节距恒定，所以在每一个均分属一个双层的一个帘布层的两个毗邻增强元件之间的径向距离在所述双层的端部处比在所述轮胎的中央处更大，所述帘布层径向毗邻。
在本发明的上下文中，在每一个所述胎冠帘布层的各个增强元件之间的径向距离在径向内胎冠帘布层和径向上胎冠帘布层的所述增强元件的各自的上母线和下母线之间在径向上测得。
发明人已经证明，由此生产的轮胎能够在比通常更为严酷的条件下运行，而不会在帘布层的端部处或者更为精确地不会在胎冠增强件的双层的端部处出现增强元件的任何断裂。
发明人将耐久性能方面的这一提高解释为如下事实：两个毗邻帘布层的增强元件彼此接触的风险被极大地降低了。这是因为环绕增强元件的聚合物混配物层（被称为压延层）通常相对较薄，并且在轮胎用于大型航空器的情况下，这些压延层在各种制造阶段的过程中承受相对较大的变形，其包含压延聚合物混配物的变形，特别是蠕变。两个径向毗邻的帘布层（每一个帘布层分属一个双层）的增强元件会由此具有彼此接触的风险，在使用轮胎的过程中的摩擦作用可能使其断裂。因为这些压延层在制造轮胎的过程中所经受的变形由于轮胎的特定形状而在胎肩处更大，所以该解释就解释了在双层的端部处的增强元件中断裂的出现。另外，当轮胎滚动时，在车轮回转的过程中拉伸应力的变化量同样在所述双层的端部处最大。这会使增强元件的基本构成丝线开始断裂，然后促进增强元件之间的摩擦。
根据本发明的优选实施方案，在径向平面之内，在所述双层的端部处，在由成对地分属一个双层并形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度小于45%。在增强元件的这样的表面密度以上，在抓地力性能方面的益处不再变大，特别是在轮胎的不当使用下在增强元件中可能出现断裂。
同样优选地，在径向平面之内，在轮胎的中央处，在由成对地分属一个双层并形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度大于55%。由于增强件的中央部分的增强元件受压较小，所以首先在制造轮胎的过程中其次在使用轮胎的过程中，存在更少量的聚合物混配物仍是充分的。
本发明还提出了一种包括胎冠增强件的轮胎，所述胎冠增强件由在一个帘布层中平行的增强元件的至少两个双层形成，所述双层以恒定节距分布，并且从一个帘布层到另一个帘布层交叉，并且所述双层在其边缘处不具有自由端部，在所述轮胎中，在径向平面之内，在所述双层的端部处，两个毗邻帘布层的两个增强元件之间的径向距离与一个双层的两个帘布层的两个帘布层的两个增强元件之间的径向距离的比值大于1.5，优选为大于2，其中每一个帘布层都属于一个双层。
根据本发明的该实施方案，所述轮胎在所述双层的端部处在每一个帘布层分属不同双层的两个毗邻帘布层的增强元件之间比在任意一个双层的帘布层的两个增强元件之间具有更大量的聚合物混配物。在轮胎中央处的该相同比值接近一，这意味着在每一个帘布层分属不同双层的两个毗邻帘布层的增强元件之间的聚合物混配物的量实质等同于在任意一个双层的帘布层的两个增强元件之间存在的聚合物混配物的量。由于每一个帘布层的由分别位于增强元件的径向外侧和径向内侧的两个聚合物混配物压延层之间的所述增强元件形成，每一个所述压延层形成一定厚度，所以每一个所述胎冠帘布层在轮胎中央处的各个增强元件之间的径向距离实质上等于位于径向内胎冠帘布层的增强元件的径向外侧的所述压延层的聚合物混配物的厚度与位于径向外胎冠帘布层的增强元件的径向内侧的所述压延层的聚合物混配物的厚度之和。
本发明的一个有利实施方案所提出的至少一个聚合物混配物层在径向上位于两个双层的端部之间。在制造轮胎的过程中，由此可以在堆设的两个双层之间叠置一个聚合物混配物层，从而在轮胎的该区域中在每一个帘布层分属不同双层的两个毗邻帘布层的增强元件之间增大聚合物混配物的量。根据聚合物混配物的预期厚度，可以叠置数个层。数个层的存在还可以在这些不同层之间产生属性梯度。例如，由此可以从一个帘布层到下一个帘布层沿着径向方向改变弹性模量。
根据本发明的该实施方案，在径向平面之内，所述至少一个聚合物混配物层的轴向内端部优选为与赤道平面相距一定轴向距离，该轴向距离小于与所述至少一个聚合物混配物层毗邻的最宽双层的轴向半宽度的4/5。该聚合物层由此覆盖与其毗邻的所述最宽双层的半宽度的至少1/5，并且提供在该区域中所选的数值以下的增强元件的表面密度。
根据该实施方案同样有利地，在径向平面之内，所述至少一个聚合物混配物层的轴向外端部位于与所述至少一个聚合物混配物层毗邻的所述最宽双层的轴向外端部的轴向外侧。该聚合物层由此有利地覆盖与其毗邻的所述最宽双层的端部，从而覆盖另一个双层的轴向外端部。
本发明的优选实施方案所提出的胎冠增强件帘布层的增强元件与周向方向成角度地倾斜，该角度介于－20°和＋20°之间，优选地介于－10°和＋10°之间。
本发明的有利实施方案所提出的胎冠增强件帘布层的增强元件由织物材料制成，优选地由脂肪族聚酰胺和/或芳香族聚酰胺织物材料制成。有利地，所述增强元件为合成帘线，例如专利申请WO02/085646中描述的合成帘线。
同样有利地，当所述轮胎的胎冠增强件包括周向增强元件的至少一个帘布层时，所述周向增强元件由织物材料制成，优选地由脂肪族聚酰胺和/或芳香族聚酰胺织物材料制成。航空器轮胎的胎冠增强件有利地包括周向增强元件的多个帘布层，从而特别地确保在轮胎的胎冠中央处形成环箍增强件，由这些增强元件与周向方向形成的角度有利地小于5°。
根据本发明的优选实施方案，轮胎的胎体增强件由基本径向取向的相互平行的增强元件的至少一个帘布层构成，所述至少一个胎体增强件帘布层的增强元件由织物材料制成，优选地由脂肪族聚酰胺和/或芳香族聚酰胺织物材料制成。有利地，所述增强元件为合成帘线，例如专利申请WO02/085646中描述的合成帘线。
根据本发明的其它实施方案，胎体增强件还可以通过至少一个附加帘布层而在径向外侧得到补充，所述附加帘布层被称为保护帘布层并由弹性增强元件构成，这些弹性增强元件取向为与周向方向形成介于10°和45°之间的角度，并且与由与其径向毗邻的复合胶条的元件形成的角度相同。
附图说明
本发明的其它有利特征和细节将会从以下参考图1至图2的本发明的各个实施方案的描述中变得显而易见，这些附图显示了：
-图1a为显示根据本发明的一个实施方案的轮胎的示图的子午线视图；
-图1b为图1a中所示示图的一部分的局部放大图；
-图1c为图1a中所示示图的另一部分的局部放大图；并且
-图2为根据本发明的第二实施方案的轮胎的示图的子午线视图。
这些附图并未按比例绘制，从而使得更便于对其进行理解。图1a和2仅仅表示了轮胎的一半视图，轮胎相对于轴线XX’对称地延续，该轴线XX’表示轮胎的周向中平面或赤道平面。
具体实施方式
图1a显示的轮胎1包括锚固在两个胎圈（图1中未示出）中并由胎面3覆盖的径向胎体增强件2。胎体增强件2还具有作为环箍增强件的胎冠增强件4。
胎冠增强件4在径向上从内侧向着外侧由如下部件形成：
-包括两个帘布层51、52的第一双层5，在双层5的边缘上并不具有自由端部。该双层5例如通过横向缠绕由八根相互平行的增强元件构成的胶条而获得。横向缠绕对应于从一个边缘到另一个边缘连续地铺设胶条，从而在每一个车轮回转中形成一个周期或多个周期。铺设胶条的该技术可以生产帘布层51、52，增强元件在每一个帘布层中平行，且从一个帘布层到下一个帘布层交叉，并且在一个帘布层的边缘处不具有自由端部；然后
-橡胶层6，该橡胶层6覆盖双层5的端部，并且由此覆盖帘布层52的端部；以及
-包括两个帘布层71、72的第二双层7，该第二双层7等同于双层5，并且基本以相同的方式生产，但是宽度更小。
胎冠增强件4进一步包括由金属增强元件构成的保护帘布层10，所述帘布层为胎冠增强件4的径向最外帘布层。
构成帘布层51、52、71和72的胶条的增强元件是由两股芳香族聚酰胺细纱构成的合成帘线，每一股细纱具有330特克斯的线性密度，单独以230转/米的S捻来进行强捻，并且由线性密度等于188特克斯的脂肪族聚酰胺细纱构成，所述细纱单独以230转/米的S捻来进行强捻。本身事先捻合的三股细纱随后以230转/米的Z捻捻合在一起，以形成准备用于轮胎帘布层中的帘线。由此制备的帘线具有1.1mm的直径。
胶条由八根帘线制备，这些帘线以在两个橡胶压延层之间的等于1.37mm的铺设节距分布，每一个压延层的厚度为0.21mm。该胶条通过横向缠绕而被堆设，从而使增强元件与周向方向形成介于6°和10°之间的角度。
双层5的宽度L5为300mm。
双层7的宽度L7为280mm。
橡胶层6在等于35mm的宽度l1上覆盖双层5的端部，并由此在略大于所述双层5的宽度的1/10的长度上对其进行覆盖。层6在该宽度l1上的厚度为0.6mm，所述层以逐渐减小的厚度稍微延伸，从而形成过渡区域。
图1b更为具体地显示了两个双层5和7的端部区域，聚合物混配物层6在径向上设置在两个双层之间。该图1b显示了平行四边形11，其顶点对应于成对地分属帘布层52和71的四个相互毗邻的增强元件12a、12b、13a、13b的中心。在轮胎的该区域中，帘布层52的增强元件12a、12b通过橡胶层6在径向上与帘布层71的元件13a、13b分离。
在双层的该区域中的元件12和13之间的径向距离d1等于1mm。
在轮胎的相同区域中，在双层5的两个帘布层51、15的两个增强元件12和14之间或者在双层7的两个帘布层71、72的两个增强元件13和15之间的径向距离d2等于0.4mm。
根据本发明，比值d1/d2等于2.5，因此大于2。
平行四边形11的面积等于2.22mm2。由此可以推断出，增强元件的表面密度等于43%，因此根据本发明小于45%。
图1c更为具体地显示了轮胎的中央区域，其中不存在橡胶层6。该图1c显示了平行四边形11’，其顶点对应于成对地分属帘布层52和71的四个相互毗邻的增强元件12’a、12’b、13’a、13’b的中心。
在双层的该区域中的元件12’和13’之间的径向距离d’1等于0.4mm。
在轮胎的相同区域中，在双层5的两个帘布层51、52的两个增强元件12’和14’之间或者在双层7的两个帘布层71、72的两个增强元件13’和15’之间的径向距离d’2等于0.4mm。
根据本发明比值d’1/d’2等于1。
平行四边形11'的面积等于1.53mm2。由此可以推断出，增强元件的表面密度等于62%，因此根据本发明大于55%。
因此根据本发明，在由成对地分属一个双层且形成四边形的四个成对地毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中的增强元件的表面密度在轮胎的中央处比在双层的端部处更大。
图2显示的轮胎21包括锚固在两个胎圈（图2中未示出）中并由胎面23覆盖的径向胎体增强件22。胎体增强件22还具有作为环箍增强件的胎冠增强件24。
胎冠增强件24在径向上从内侧到外侧由如下部件形成：
-包括两个帘布层251、252的第一双层25，在双层25的边缘上并不具有自由端部；
-橡胶层26，该橡胶层26覆盖双层25的端部，并且由此覆盖帘布层252的端部；
-包括两个帘布层271、272的第二双层27，该第二双层27等同于双层25，并且基本以相同的方式生产，但是宽度更小；
-第二橡胶层28，该第二橡胶层28覆盖双层27的端部，并且由此覆盖帘布层272的端部；以及
-包括两个帘布层291、292的第三双层29，该第三双层29等同于双层25和27，并且基本以相同的方式生产，但是宽度小于双层27的宽度。
胎冠增强件24还包括由金属增强元件构成的保护帘布层210，所述帘布层为胎冠增强件24的径向最外帘布层。
因此，轮胎21与图1中的轮1的不同之处在于橡胶层28和第三双层29的存在。
双层29的宽度L29为260mm。
类似于层26的橡胶层28在35mm的宽度l2上覆盖双层27的端部，并由此在大于所述双层27的宽度的1/10的长度上对其进行覆盖。
由于双层25、27和29基本以同样的方式由同样的胶条形成，并且由于橡胶层26和28基本等同，所以由于存在橡胶层28而使得双层27和29的帘布层271、272、291和292的增强元件同样满足与增强元件之间的径向距离以及表面密度相关的所有指标。
利用如图2所示的根据本发明生产的46×17.0R20尺寸的航空器轮胎来进行试验，并且利用对照轮胎来进行其它试验。对照轮胎不具有橡胶层26和28。
试验在于，使轮胎在就负载和速度方面模仿粗糙操作条件的道路上运行。
这些试验表明，在运行大约250km之后，对照轮胎的胎冠增强件帘布层的增强元件退化，而所述胎冠增强件帘布层的压延层在其端部处具有开裂区域。
对于对照轮胎的观测表明，胎冠增强件帘布层的增强元件未显示断裂的任何迹象，并且压延层在所述胎冠增强件帘布层的端部处并未开裂。

Claims (13)

1.一种轮胎，包括胎冠增强件，所述胎冠增强件由在一个帘布层中平行的增强元件的至少两个双层形成，所述增强元件以恒定节距分布，并且从一个帘布层到另一个帘布层交叉，并且所述增强元件在其边缘处不具有自由端部，其特征在于，在径向平面之内，在由成对地分属一个双层且形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度在轮胎的中央处比在所述双层的端部处更大。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在径向平面之内，在所述双层的端部处，在由成对地分属一个双层并形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度小于45％。
3.根据权利要求1和2所述的轮胎，其特征在于，在径向平面之内，在轮胎的中央处，在由成对地分属一个双层并形成四边形的四个两两毗邻的增强元件的几何中心限定边界的区域中，增强元件的表面密度大于55％。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在径向平面之内，在所述双层的端部处，两个分属于不同双层的毗邻帘布层的两个增强元件之间的径向距离与一个双层的两个帘布层的两个增强元件之间的径向距离的比值大于1.5。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，至少一个聚合物混配物层在径向上位于两个双层的端部之间。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，在径向平面之内，所述至少一个聚合物混配物层的轴向内端部与赤道平面相距一定轴向距离，该轴向距离小于与所述至少一个聚合物混配物层毗邻的最宽双层的轴向半宽度的4/5。
7.根据权利要求5或6所述的轮胎，其特征在于，在径向平面之内，所述至少一个聚合物混配物层的轴向外端部位于与所述至少一个聚合物混配物层毗邻的最宽双层的轴向外端部的轴向外侧。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件帘布层的增强元件与周向方向成角度地倾斜，该角度介于－20°和+20°之间。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠增强件帘布层的增强元件由织物材料制成。
10.根据权利要求1所述的轮胎，当所述轮胎的胎冠增强件包括周向增强元件的至少一个帘布层时，其特征在于，所述周向增强元件由织物材料制成。
11.根据权利要求1所述的轮胎，所述轮胎所包括的胎体增强件包括基本径向取向的相互平行的增强元件的至少一个帘布层，其特征在于，所述至少一个胎体增强件帘布层的增强元件由织物材料制成。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的轮胎用于航空器的用途。
13.根据权利要求12所述的轮胎的用途，其特征在于，所述轮胎的额定充气压力大于9巴，并且所述轮胎在额定负载下的相对挠度大于28％。
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