CN102826219B - 降低重量的航空轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充气轮胎，其具有胎体和带束层加强结构，其中，带束层加强结构是具有至少一个径向内侧的盘旋层和定位在所述盘旋层的径向外侧的至少一个锯齿带束层加强结构的复合带束层结构。锯齿带束层宽度优选比盘旋层更宽。

Description

降低重量的航空轮胎
技术领域
本发明涉及具有胎体和带束层加强结构的充气轮胎，更具体地涉及诸如用于航空器上的高速重负荷轮胎。
背景技术
用于高速应用的充气轮胎在轮胎进入和离开胎印区域时在轮胎的胎冠区域经历高度的挠曲。该问题对于轮胎在起飞和降落时能够达到超过200mph的速度的航空轮胎尤其严重。
当轮胎以非常高速旋转时，由于高的角加速度和速度，胎冠区域的尺寸可能会增大，可能使胎面区域径向向外拉伸。抵消这些力是仅支撑在轮胎的已知为胎印区域的小区域中的交通工具的负荷。
当前轮胎设计的驱动力在于获得高速、高负荷和降低重量的航空轮胎。在现有技术中已知在航空轮胎中使用锯齿带束层，诸如Watanabe的美国专利No.5427167中公开的。锯齿带束层具有减少在带束层组合件的外横向边缘的露边带束层边缘的优点。锯齿带束层的内在易弯性还帮助改善所提到的力。然而，设计带有锯齿带束层的轮胎不能够承受当前商业航空器设计要求所需要的重负荷。另外，通常在负荷能力和重量之间存在折中。因此，需要一种改善的航空轮胎，其能够满足高速度、高负荷并且具有降低的重量。
发明内容
“胎体”是指除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的侧壁橡胶之外但是包括胎圈的轮胎结构。
“周向”是指沿着环形胎面的表面的周边延伸的与轴向方向垂直的线或者方向。
“帘线”是指加强绞线中的一股，轮胎中的帘布层由帘线形成。
“赤道面（EP）”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面的中心的平面。
“帘布层”是指连续的一层涂覆有橡胶的平行帘线。
“径向”和“径向地”是指径向地朝向或离开轮胎的旋转轴线的方向。
“子午线轮胎”是指具有带束层或者周向受限的充气轮胎，其中从胎圈到胎圈延伸的帘布层帘线相对于轮胎的赤道面以65°和90°之间的帘线角度布置。
“锯齿带束层加强结构”指的是至少两层帘线或在每个带中具有1至20条帘线的平行帘线带，并且以交替的图案布置，以带束层的横向边缘之间5°至30°的角度延伸。
本发明涉及以下技术方案。
1. 一种具有胎体和带束层加强结构的充气轮胎，所述带束层加强结构包括：第一带束层以及锯齿带束层加强结构，所述第一带束层具有以相对于中间周向平面成10度或更小角度布置的帘线，所述锯齿带束层加强结构形成两层帘线，这两层帘线相对于轮胎的中心平面以5至30度倾斜，交替地延伸至每个横向边缘的转向点，其特征在于，所述锯齿带束层加强结构的带束层宽度比所述第一带束层更宽，在额定的压力下，轮凸缘之间的宽度WBF与截面宽度W之比在约0.65至约0.7的范围内。
2. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，所述锯齿带束层加强结构定位在所述第一带束层的径向外侧。
3. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，所述轮胎还包括第二带束层，所述第二带束层具有以相对于所述中间周向平面成10度或更小角度布置的帘线。
4. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，所述第一带束层是盘旋缠绕的。
5. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，所述第一带束层具有相对于所述中间周向平面以5度或更小的角度布置的帘线。
6. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，所述第一带束层的宽度（BWs）与所述锯齿带束层加强结构的宽度（BW）之比（BWs/BW）在约0.4至约0.6的范围内。
7. 如技术方案3所述的充气轮胎，其中，所述第二带束层的宽度与所述锯齿带束层加强结构的宽度之比在约0.6至约0.99的范围内。
8. 如技术方案1所述的充气轮胎，还包括第二和第三带束层，其中，所述第一、第二和第三带束层由从带束层至带束层螺旋地缠绕连续的帘线而形成。
9. 如技术方案8所述的充气轮胎，其中，所述第一、第二或第三带束层中最窄的宽度BWs与最宽的锯齿带束层的宽度BW之比（BWs/BW）在约0.4至约0.6的范围内。
10. 如技术方案1所述的充气轮胎，还包括第二和第三带束层，其特征在于，所述第一、第二和第三带束层的宽度从径向最内层至径向最外层增加。
11. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，至少一个带束层具有断裂伸长率小于约20%、断裂强度大于约400N的帘线。
12. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，胎体帘布层帘线的断裂伸长率大于带束层帘线。
13. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与额定压力下的截面宽度（W）之比在约0.67至约0.7的范围内。
14. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在约0.84至约1.0的范围内。
15. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在约0.88至约0.92的范围内。
16. 如技术方案1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在约0.88至约0.90的范围内。
17. 一种具有胎体和带束层加强结构的充气轮胎，所述带束层加强结构包括：第一和第二盘旋带束层以及锯齿带束层加强结构，所述第一和第二盘旋带束层具有以相对于中间周向平面成5度或更小角度布置的帘线，所述锯齿带束层加强结构形成两层帘线，这两层帘线相对于轮胎的中心平面以5度倾斜，交替地延伸至每个横向边缘的转向点，其特征在于，所述锯齿带束层加强结构比所述第一和第二盘旋带束层更宽，并且胎体帘布层帘线的断裂伸长率大于带束层帘线。
18. 如技术方案1所述的充气轮胎，其中，所述锯齿带束层加强结构定位在所述第一和第二盘旋带束层的径向外侧。
19. 如技术方案3所述的充气轮胎，其中，所述第一和第二带束层由螺旋地缠绕帘线形成两个盘旋层而形成。
20. 如技术方案1所述的充气轮胎，还包括定位在所述第一和第二带束层径向内侧的第三带束层，其中，所述第三带束层的宽度小于所述第一带束层和所述第二带束层。
附图说明
图1是根据本发明的轮胎的一半的第一实施例的示意性横截面图；
图2是在构造中间的锯齿带束层的示意性透视图；
图3是轮胎的复合带束层组合件的一半的第一实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图4是复合带束层组合件的第二实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图5是复合带束层组合件的第三实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图6是复合带束层组合件的第四实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图7是复合带束层组合件的第五实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图8是复合带束层组合件的第六实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图9是复合带束层组合件的第七实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造；
图10是复合带束层组合件的第八实施例的示意性放大横截面图，示出了带束层构造。
具体实施方式
图1示出了本发明的径向航空轮胎10的一半的横截面图。轮胎关于中间周向平面是对称的，因此仅示出了一半。如图所示，航空轮胎包括一对胎圈部分12，每个胎圈部分12包含嵌入其中的胎圈芯14。适用于航空轮胎的胎圈芯的一个例子示于美国专利No.6571847中。胎圈芯14优选在由多个钢护套线15围绕的中心部分13中具有铝、铝合金或其它轻重量合金。本领域技术人员可以理解的是，还可以使用其它的胎圈芯。
航空轮胎还包括沿轮胎的径向方向从每个胎圈部分12基本上向外延伸的侧壁部分16，以及在侧壁部分16的径向外端之间延伸的胎面部分20。轮胎显示为安装在轮辋凸缘上，该轮辋凸缘具有从一个胎圈延伸到另一个胎圈的轮辋凸缘宽度，在图1中以WBF表示。轮胎的截面宽度在图1中表示为W，是当充气到额定压力并且不载荷时在最宽部分的轮胎横截面宽度。本发明的航空轮胎优选是WBF/W的比率在约0.65至约0.7的范围内的H类型额定轮胎。另外还优选的是，轮辋凸缘宽度与最大带束层宽度之比WBF/BW在约0.84至约1、更优选约0.86至约0.92的范围内。
此外，轮胎10以从一个胎圈部分12至另一个胎圈部分12环形地延伸的胎体22来加强。胎体22包括内胎体帘布层24和外胎体帘布层26，它们优选定向在径向方向。在这些胎体帘布层中，通常四个内帘布层24从轮胎的内侧朝向其外侧地围绕胎圈芯14缠绕，以形成反包部分，而通常两个外帘布层26沿着内胎体帘布层24的反包部分的外侧向下延伸到胎圈芯14。
这些胎体帘布层24、26中的每一个可以包括基本垂直于轮胎的赤道面EP延伸（即，沿轮胎的径向方向延伸）的任何适当帘线，典型地是诸如尼龙6,6帘线的尼龙帘线。优选地，尼龙帘线具有1890旦/2/2或1890旦/3的结构。一个或多个胎体帘布层24、26还可以包括芳纶和尼龙帘线结构，例如，一种混合帘线、高能量帘线或合并帘线。在美国专利No.4893665、美国专利No.4155394或美国专利No.6799618中描述了适当的帘线的例子。优选地，帘布层帘线具有30%或更小的断裂伸长率。更优选地，帘布层帘线具有小于28%的断裂伸长率。
航空轮胎10还包括布置在胎体22和胎面橡胶28之间的带束层组合件40。图3示出了适用于航空轮胎中的带束层组合件40的一半的第一实施例。带束层组合件40关于中间周向平面是对称的，因此仅示出了一半的带束层组合件。所示的带束层组合件40包括邻近胎体定位的第一带束层50。第一带束层50优选由相对于中间周向平面具有10度或更小角度的帘线形成，并且更优选地由相对于中间周向平面具有5度或更小角度的帘线形成。优选地，第一带束层50由通过将帘线相对于周向方向盘旋地或螺旋地缠绕而制成的两个或多个帘线的橡胶条带43形成。第一带束层50是带束层组合件40的最窄的带束层结构，并且宽度在轮辋宽度（凸缘之间的宽度）的约13%至约100%的范围内，并且更优选在轮辋宽度（凸缘之间的宽度）的约20%至约70%的范围内，并且最优选在轮辋宽度（凸缘之间的宽度）的约30%至约42%的范围内。
带束层组合件40还包括定位在第一带束层50径向外侧的第二带束层60。第二带束层60优选由相对于中间周向平面具有10度或更小角度的帘线形成，并且更优选地由相对于中间周向平面具有5度或更小角度的帘线形成。优选地，第二带束层60由通过将帘线相对于周向方向盘旋地或螺旋地缠绕而制成的两个或多个帘线的橡胶条带43形成。第二带束层的宽度大于第一带束层50。带束层组合件40还包括至少一个锯齿带束层加强结构70。锯齿带束层加强结构70包括如图2所示形成的交织在一起的两层帘线。锯齿带束层结构由一个或多个帘线的橡胶条带43形成，该橡胶条带43大致沿周向方向缠绕，同时倾斜以在轮胎成型鼓49或芯的交替的横向边缘44和45之间延伸。该条带沿着这种锯齿路径缠绕很多次，同时条带43在周向方向位移期望的量以便在相邻条带43之间不形成间隙。结果，帘线在周向方向延伸，同时在两个端部44、45的转向点改变弯曲方向。当条带43如上所述地在周向的每360度内在帘布层的两侧端部44和45之间往复至少一次时，锯齿带束层结构的帘线通常以相对于轮胎的赤道面EP的5度至30度的帘线角度A彼此交叉。形成在每个锯齿带束层结构中的两层帘线嵌入在带束层中并且不可分离，并且其中，在带束层的外横向端部没有露边的端部（cut end）。
优选的是，锯齿带束层结构70是带束层组合件40的径向最外侧的带束层结构。此外，优选的是，仅有一个锯齿带束层结构。锯齿带束层结构70优选比第一带束层更宽，并且更优选的是比第一带束层50和第二带束层60都宽。锯齿带束层宽度BW与第二带束层结构60的宽度BWs2之比优选如下：
(1)  0.6<BWs2/BW<1
第一带束层宽度BWs与锯齿带束层结构宽度BW之比优选如下：
(2)  0.4<BWs/BW<0.6
另外优选的是，第二带束层宽度BWs2与锯齿带束层结构宽度BW之比优选如下：
(3)  0.75<BWs2/BW<0.85。
图4描述了本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例相同，除了以下的区别。带束层组合件还包括定位在第一带束层50径向内侧的另外的第三带束层55。第三带束层55的宽度优选小于所有其他带束层50、60、70的宽度。更优选地，第三带束层55的宽度在凸缘之间的轮辋宽度的约13%至约47%的范围内。另外优选的是，第一、第二或第三带束层中最窄的宽度BWs与最宽的带束层宽度BW之比（BWs/BW）在约0.4至约0.6的范围内。另外优选的是，第一、第二和第三带束层的宽度从径向最内层至径向最外层增加。
图5描述了本发明的第三实施例。第三实施例与图4所示的第二实施例相同，除了以下的区别。第一带束层50已经被除去。第二锯齿带束层结构90已经被添加到第一锯齿带束层结构70的径向外侧。第二锯齿带束层结构90的宽度小于第一锯齿带束层结构70。第一锯齿带束层结构70是最宽的带束层。带束层60的宽度小于第一锯齿带束层结构70的宽度，并且大于第二带束层结构90的宽度。优选地，第一和第二锯齿带束层结构定位为彼此相邻，并且在低角度带束层55、60的径向外侧。
图6示出了类似于图4的另一个实施例，除了以下不同。带束层结构还包括定位在第一锯齿带束层结构70径向外侧的第二锯齿带束层结构92。第二锯齿带束层结构92的宽度小于第一锯齿带束层结构70。锯齿带束层结构70是最宽的带束层，并且其宽度大于带束层60的宽度。
图7示出了具有两个径向外锯齿带束层结构70、92以及三个低角度带束层60、50、56的带束层结构的实施例。径向最内侧的锯齿带束层结构70是最宽的带束层。三个低角度带束层60、50、56定位在锯齿带束层结构92、70的径向内侧。中间的低角度带束层50是带束层组合件40的最窄的带束层，并且定位在具有更大宽度的两个低角度带束层56、60之间。
图8示出了类似于图6所示的实施例的又一实施例，除了以下区别。带束层组合件40包括两个径向外锯齿带束层92、70以及三个低角度带束层55、60、61。低角度带束层中的两个60、61具有相同的宽度，并且是最宽的低角度带束层。径向内侧的低角度带束层55具有最窄的宽度，该宽度在凸缘之间的轮辋宽度的约13%至约47%的范围内。
图9描述了本发明的又一实施例。图9类似于图3所示的实施例，除了以下区别。图9的实施例包括两个径向内侧的低角度带束层50、60。带束层组合件还包括两个另外的锯齿带束层结构68、69，这两个带束层结构都定位在第一锯齿带束层结构70的径向外侧。带束层结构68、69、70具有减小的带束层宽度，使得径向最内侧的带束层是最宽的带束层，径向最外侧的带束层68是最窄的。图10示出了图9的实施例的变型，其中，第三低角度带束层51定位在低角度带束层50的径向内侧，并且其宽度在凸缘之间的轮辋宽度的约13%至约47%的范围内。
在以上所述的实施例的任意一个中，帘线优选从一个带束层结构连续地缠绕到下一个带束层结构。
以上所述的带束层（例如，50、55、60、61、70）中的任意一个的帘线可以包括任何适当的帘线，通常是诸如尼龙6,6帘线的尼龙帘线。优选地，尼龙帘线具有1890旦/2/2或1890旦/3的结构。一个或多个带束层帘线还可以包括芳纶和尼龙帘线结构，例如，混合帘线、高能量帘线或合并帘线。在美国专利No.4893665、美国专利No.4155394或美国专利No.6799618中描述了适当的帘线的例子。优选地，带束层帘线具有26%或更小、更优选20%或更小的断裂伸长率。优选的是，胎体帘线的断裂伸长率大于带束层帘线的断裂伸长率。
以上所述的胎体、以上所述的盘旋或锯齿带束层的任意一个的帘线可以是尼龙、尼龙6,6、芳纶、或其组合，包括本领域技术人员已知的合并、混合、高能量结构。适合于带束层帘线、胎体帘线（或两者）的帘线结构的一个示例可以包括芳纶和尼龙的复合物，包含具有6.7twist、3300dtex结构的聚酰胺（芳纶）的两个帘线，以及具有4.5twist、1880dtex结构的一个尼龙或尼龙6,6帘线。整体合并的缆线捻数为6.7。复合帘线的断裂伸长率可以大于8%并且抗拉强度大于900牛。可选地，初始线性密度可以大于8500dtex。断裂伸长率、线性密度和抗拉强度由浸渍之后但轮胎硫化之前的帘线样品确定。
本发明还包括一种充气轮胎，该充气轮胎具有胎体和带束层加强结构，该带束层加强结构具有第一和第二盘旋带束层，第一和第二盘旋带束层具有相对于中间周向平面以5度或更小的角度布置的帘线，还具有锯齿带束层加强结构，该锯齿带束层加强结构形成两层帘线，这两层帘线相对于轮胎的中心平面以5度倾斜，交替地延伸到每个横向边缘的转向点，其中，锯齿带束层加强结构比第一和第二盘旋带束层更宽，并且其中，胎体帘布层帘线的断裂伸长率大于带束层帘线。
本发明还包括一种充气轮胎，其中，锯齿带束层加强结构定位在第一和第二盘旋带束层的径向外侧。
本发明还包括一种充气轮胎，其中，第一和第二带束层由螺旋地缠绕帘线而形成两个盘旋层而形成。
本发明还包括一种充气轮胎，其还包括定位在第一和第二带束层径向内侧的第三带束层，其中，第三带束层的宽度小于第一带束层且小于第二带束层。
根据本文提供的描述，本发明可以有各种变型。虽然已经为说明本发明的目的示出了某些代表性的实施例和细节，但是本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变和修改。

Claims (10)

1.一种具有胎体和带束层加强结构的充气轮胎，所述带束层加强结构包括：第一带束层以及锯齿带束层加强结构，所述第一带束层具有以相对于中间周向平面成10度或更小角度布置的帘线，所述锯齿带束层加强结构形成两层帘线，这两层帘线相对于轮胎的中心平面以5至30度倾斜，交替地延伸至每个横向边缘的转向点，其特征在于，所述锯齿带束层加强结构的带束层宽度比所述第一带束层更宽，在额定的压力下，轮凸缘之间的宽度（WBF）与截面宽度（W）之比在0.65至0.7的范围内。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述轮胎还包括第二带束层，所述第二带束层具有以相对于所述中间周向平面成10度或更小角度布置的帘线。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述第一带束层的宽度（BWs）与所述锯齿带束层加强结构的宽度（BW）之比（BWs/BW）在0.4至0.6的范围内。
4.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，所述第二带束层的宽度与所述锯齿带束层加强结构的宽度之比在0.6至0.99的范围内。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，包括第二和第三带束层，其特征在于，所述第一、第二和第三带束层的宽度从径向最内层至径向最外层增加。
6.如权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于，所述第一、第二或第三带束层中最窄的宽度（BWs）与最宽的锯齿带束层的宽度（BW）之比（BWs/BW）在0.4至0.6的范围内。
7.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与额定压力下的截面宽度（W）之比在0.67至0.7的范围内。
8.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在0.84至1.0的范围内。
9.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在0.88至0.92的范围内。
10.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，轮凸缘之间的宽度（WBF）与最宽的带束层的宽度（BW）之比（WBF/BW）在0.88至0.90的范围内。
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