CN107000486A - 用于飞机轮胎的保护胎冠增强件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机轮胎，更具体地涉及其保护增强件，目的是增加飞机轮胎对于由外来物体造成的穿孔和切断的抵抗力。根据本发明，保护增强件(3)的平均径向厚度T至少等于增强体(4)的直径D的两倍，保护增强件(3)在其径向内表面(31)和径向外表面(32)上分别包括由弹性体复合物制成的部分(7)，所述部分(7)的轴向宽度W至少等于增强体(4)的直径D，任何增强体(4)在周向方向(XX’)上的路径在径向内部第一表面(31)和径向外部第二表面(32)之间沿径向变化，使得保护增强件(3)的增强体(4)的路径构成三维网格。此外，任何增强体(4)在周向方向(XX’)上的路径为之字曲线，所述之字曲线在保护增强件(3)的整个轴向宽度L上沿轴向延伸。

Description

用于飞机轮胎的保护胎冠增强件
技术领域
本发明涉及飞机轮胎，具体涉及飞机轮胎的保护增强件。
背景技术
通常地，由于轮胎的几何形状显示出相对于旋转轴线的旋转对称性，轮胎的几何形状通常在包括轮胎的旋转轴线的子午平面或径向平面中进行描述。对于给定的子午平面，径向、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎的旋转轴线、平行于轮胎的旋转轴线和垂直于子午平面的方向。
在下文中，表述“沿径向”、“沿轴向”和“沿周向”分别意指“在轮胎的径向方向上”、“在轮胎的轴向方向上”和“在轮胎的周向方向上”。表述“在径向上位于内部和在径向上位于外部”分别表示“在径向方向上更接近轮胎的旋转轴线和更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内部和在轴向上位于外部”分别意指“在轴向方向上更接近轮胎的赤道平面和更远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为经过轮胎胎面的中间并且垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
轮胎的保护增强件是圆筒形结构，所述圆筒形结构具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线。保护增强件以轴向宽度L沿轴向从第一轴向端部延伸至第二轴向端部并且以平均径向厚度T沿径向从径向内部第一表面延伸至径向外部第二表面。在径向方向上，保护增强件是由增强元件或增强体组成的至少一个保护层的堆叠，所述增强元件或增强体由金属或织物制成。增强体涂布有弹性体化合物，即基于天然橡胶或通过混合各种成分获得的合成橡胶的材料。当保护增强件由至少两个保护层的堆叠组成时，保护增强件的轴向宽度L是具有最大轴向宽度的保护层的轴向宽度，并且保护增强件的平均径向厚度T是保护层的平均径向厚度的总和。保护增强件沿径向位于胎面的内部并且沿径向位于工作增强件的外部。保护增强件主要保护工作增强件免受可能通过胎面沿径向朝向轮胎内部传播的攻击。
胎面是轮胎旨在经由径向外部胎面表面与地面接触的部分；其为轮胎的磨损部分。在飞机轮胎的情况下，包含至少一种弹性体复合物的胎面通常由周向肋状物组成，所述周向肋状物通过被称为周向凹槽的周向空腔分离。
沿径向位于保护增强件的内部的工作增强件也是圆筒形结构，所述圆筒形结构具有轮胎的旋转轴线作为回转轴线。在径向方向上，工作增强件是通常由织物增强体组成的至少两个工作层的堆叠，所述织物增强体涂布有弹性体复合物。在飞机轮胎中，工作层的增强体通常在轮胎的周向方向上具有周期性之字路径，所述周期性之字路径的幅度限定工作层的轴向宽度。工作增强件控制轮胎胎冠的机械行为。由工作增强件和保护增强件组成的组件构成胎冠增强件。
根据目前的飞机轮胎设计，保护增强件通常由单个保护层组成。保护层包括金属增强件或织物增强件，所述金属增强件在轮胎的周向方向上具有波纹路径，所述织物增强件在轮胎的周向方向上具有波纹路径或者与轮胎的周向方向形成角度。
在保护层具有金属增强件并且金属增强件在轮胎的周向方向上具有波纹路径的情况下，考虑到金属增强体的质量，保护增强件的质量相对较大，这在轮胎的质量和飞机载运的有效载荷方面是不利的。
无论保护层包括具有波纹路径的金属增强体还是具有波纹路径或以角度铺设的织物增强体，发现保护增强件有时可能不足以防止外来物体从胎面至工作增强件的迁移，换言之可能不足以抵抗外来物体损伤(FOD)。特别地，考虑到其恶劣使用条件(特征在于高充气压力、高静态负荷和高速度)，飞机轮胎特别容易在其胎面上受到跑道上意外存在的刺穿外来物体的任何攻击。在胎面上出现所述攻击的情况下，已经穿过保护增强件的刺穿外来物体可能朝向工作增强件前进。如果工作增强件被完全刺穿，这可能造成缓慢的压力损失并且通常损坏轮胎结构。如果工作增强件被部分刺穿，不再能保证轮胎的翻新能力，即其胎面磨损之后更换胎面的能力。
发明内容
本发明的目的是增加飞机轮胎的保护增强件相对于已经穿过轮胎胎面的外来物体的刺穿和切割的抵抗力，即改进保护增强件相对于外来物体损伤的抵抗力。
通过包括如下的飞机轮胎实现该目的：
-胎面，所述胎面旨在与地面接触，
-保护增强件，所述保护增强件沿径向位于胎面的内部，
-保护增强件具有圆筒形结构，所述圆筒形结构具有轮胎的旋转轴线作为其回转轴线，以轴向宽度L沿轴向从第一轴向端部延伸至第二轴向端部并且以平均径向厚度T沿径向从径向内部第一表面延伸至径向外部第二表面，
-保护增强件包括增强体，所述增强体涂布有弹性体复合物，具有直径D并且具有在轮胎的周向方向上的路径，
-保护增强件沿径向位于工作增强件的外部，
-工作增强件包括至少两个沿径向重叠的工作层，所述工作层由增强体组成，所述增强体在轮胎的周向方向上具有之字路径，
-保护增强件的平均径向厚度T至少等于增强体的直径D的两倍，
-保护增强件在其径向内表面和径向外表面上分别包括由弹性体复合物制成的部分，所述部分的轴向宽度W至少等于增强体的直径D，
-保护增强件的任何增强体在轮胎的周向方向上的路径在径向内部第一表面和径向外部第二表面之间沿径向变化，使得保护增强件的增强体的一组路径构成三维网格，
-保护增强件的任何增强体在轮胎的周向方向上的路径为之字曲线，所述之字曲线在保护增强件的整个轴向宽度L上沿轴向延伸。
本发明的原理是获得保护增强件，归因于三维网格工作效果(即归因于增强体交错的效果)，所述保护增强件分别在其径向内表面和径向外表面与工作增强件和胎面具有更好的机械连接，并且在所述保护增强件被破坏的情况下更好地抵抗形成所述保护增强件的增强体的拆散。
根据本发明，保护增强件的平均径向厚度T至少等于增强体的直径D的两倍从而能够获得三维网格效果。
再次根据本发明，保护增强件在其径向内表面和径向外表面上分别包括由弹性体复合物制成的部分，所述部分的轴向宽度W至少等于增强体的直径D。换言之，在径向内表面和径向外表面上分别存在不具有任何增强体的由弹性体复合物制成的部分。在实践中，在制造过程中，在轮胎固化阶段之前，这些由弹性体复合物制成的部分对应于增强体之间的间隙孔，然后在轮胎固化之时用弹性体复合物填充所述间隙孔。因此，在径向内表面和径向外表面上分别存在包括增强体的部分和不具有增强体的部分的交替，不具有增强体的部分有助于更有效地连接至与保护增强件接合的部件，例如工作增强件和胎面。为了有效，这些由弹性体复合物制成的部分需要具有最小尺寸，所述最小尺寸的特征在于等于增强体直径D的最小轴向宽度W。
本发明的另一个主要特征是：保护增强件的任何增强体在轮胎的周向方向上的路径在径向内部第一表面和径向外部第二表面之间沿径向变化，使得保护增强件的增强体的一组路径构成三维网格。换言之，任何增强体在周向方向上的路径不包括在具有轮胎的旋转轴线作为回转轴线的圆筒形表面中。此外，该路径可以在轴向方向上变化或不变。其结果是在周向方向上，任何增强体相对于至少另一个增强体交替地沿径向位于外部和沿径向位于内部。一组所述增强体因此构成圆筒形结构，所述圆筒形结构在其径向厚度中具有三维网格或交错的形状，使得在一些点处被外来物体意外切断的任何增强体被与其接触的其它增强体固定并且不能在整个圆周上拆散。该三维网格因此是自锁定体系，其保证增强体不能沿周向完全拆散。
本发明的最后一个基本特征在于：保护增强件的任何增强体在轮胎的周向方向上的路径符合之字曲线，所述之字曲线在保护增强件的整个轴向宽度L上沿轴向延伸。从制造这种保护增强件的方法的角度来看，通常使用被称为卷轴缠绕法的方法以成组的增强体或条的形式铺设增强体。该卷轴缠绕法是在轮胎的周向方向上以周期性之字曲线缠绕条，并且通常用于铺设飞机轮胎的工作增强件的工作层。在本发明的范围内，该卷轴缠绕法因此也用于保护增强件。一个基本参数是周期性之字曲线的周期P，因为其使得能够调整增强体与轮胎的周向方向形成的角度。这种保护增强件提供的优点是能够使用常规的卷轴缠绕法制造。
有利地，保护增强件的平均径向厚度T至多等于增强体的直径D的五倍。当超过该最大平均径向厚度T时，保护过度并且保护增强件的质量变得过大。
还有利地，分别包括在保护增强件的径向内表面和径向外表面上的由弹性体复合物制成的部分的轴向宽度W至多等于增强体的直径D的十倍，优选至多等于增强体的直径D的五倍。当超过该最大平均宽度W时，存在的风险是对于外来物体迁移通过保护增强件的保护不太有效。
在任何子午平面中，分别包括在保护增强件的径向内表面和径向外表面上的由弹性体复合物制成的部分的轴向宽度W的总和与保护增强件的轴向宽度L之间的比例R至少等于0.08，优选至少等于0.10。该比例表征不具有增强体的部分相对于保护增强件的轴向宽度L的百分比。该比例需要具有最小值从而保证保护增强件一方面与工作增强件另一方面与胎面的足够的机械连接。
在任何子午平面中，分别包括在保护增强件的径向内表面和径向外表面上的由弹性体复合物制成的部分的轴向宽度W的总和与保护增强件的轴向宽度L之间的比例R至多等于0.20，优选至多等于0.15。该比例最大值需要保证保护增强件一方面与工作增强件另一方面与胎面的机械连接不会过强。
根据一个优选的实施方案，保护增强件的增强体集合成条，所述条包括至少两个连续的增强体。为了获得令人满意的制造生产率，使用例如且非穷尽地包括至少四个增强体的增强体条是飞机轮胎领域中常见的。
在由条组成的保护增强件的情况下，在轮胎的周向方向上各自具有符合之字曲线的路径的增强体的两个连续的条之间的轴向间隔P1至少等于条的轴向宽度B的0.5倍并且至多等于条的轴向宽度B的五倍。两个连续的条各自相对的轴向端部之间的轴向距离被称为两个连续的条之间的轴向间隔。该间隔需要足够大从而保证存在弹性体复合物的间隙，但不能过大从而不允许外来物体沿径向朝向轮胎内部迁移。
有利地，任何增强体在轮胎的周向方向上的路径为周期性之字曲线，所述周期性之字曲线的幅度A等于保护增强件的轴向宽度L并且具有周期P＝2ΠR1/K，K为]N，N+1[范围内的非整数，其中N为至少等于0并且至多等于9，优选至多等于4的整数，并且R1为径向内部第一表面的半径。幅度A等于保护增强件的轴向宽度L使得在横跨整个宽度上一次性地产生保护增强件。周期P使得能够调整由所述增强体与周向方向形成的角度，通常在5°和35°之间。K为非整数(即周期P不是展开表面2ΠR1的整数除数)的事实保证了在保护增强件的径向内表面和径向外表面上分别存在弹性体复合物的部分。
根据一个优选的替代形式，保护增强件的增强体由至少一种织物材料制成。这是因为织物材料保证增强体的质量和断裂强度之间的良好折中。保护增强件使用织物增强体非常有助于最小化轮胎质量，因此改进飞机的有效载荷。
保护增强件的增强体通常由脂族聚酰胺或芳族聚酰胺或脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合制成。相比于由脂族聚酰胺(例如尼龙)制成的增强体，由芳族聚酰胺(例如芳纶)制成的增强体提供质量和断裂强度之间更好的折中。由脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合制成的增强体(也被称为混合增强体)提供脂族聚酰胺和芳族聚酰胺两者的优点，即高断裂强度、高拉伸应变和低质量。
附图说明
借助于下图1至4将更好地理解本发明的特征和其它优点，图1至4未按比例绘制：
-图1：现有技术的飞机轮胎的胎冠在穿过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中的一半截面图。
-图2：根据本发明的飞机轮胎的保护增强件在穿过轮胎的旋转轴线(YY’)的径向平面(YZ)中的子午截面。
-图3：根据本发明的飞机轮胎的保护增强件的周向部分的俯视图。
-图4：根据本发明的飞机轮胎的保护增强件在制造过程中的俯视图。
具体实施方式
图1显示现有技术的飞机轮胎1的胎冠在穿过轮胎的旋转轴线YY’的径向平面YZ中的一半截面图，所述飞机轮胎1包括旨在与地面接触的胎面2和沿径向位于胎面2内部的保护增强件3。保护增强件3为圆筒形结构，所述圆筒形结构具有轮胎的旋转轴线YY’作为其回转轴线，相对于赤道平面XZ(未显示)对称地以轴向宽度L沿径向从第一轴向端部E1延伸至第二轴向端部E2，并且以平均径向厚度T沿径向从径向内部第一表面31延伸至径向外部第二表面32。保护增强件3包括增强体4，所述增强体4涂布有弹性体复合物，具有直径D并且具有在轮胎的周向方向XX’上的路径。保护增强件3沿径向位于工作增强件5的外部，所述工作增强件5在该情况下包括四个工作层，所述四个工作层沿径向重叠并且由增强体6组成，所述增强体6在轮胎的周向方向XX’(未显示)上具有之字路径。
图2显示了根据本发明的飞机轮胎的保护增强件在穿过轮胎的旋转轴线YY’的径向平面YZ中的子午截面。保护增强件3的平均径向厚度T至少等于增强体4的直径D的两倍，在该情况下约等于增强体4的直径D的五倍。保护增强件3在其径向内表面31和径向外表面32上分别包括由弹性体复合物制成的部分7，所述部分7的轴向宽度W至少等于增强体4的直径D。该子午截面还显示保护增强件3的增强体4的路径集合形成三维网格，这是由于如下事实造成的，即保护增强件3的任何增强体4在轮胎的周向方向XX’上的路径在径向内部第一表面31和径向外部第二表面32之间沿径向变化。此外，保护增强件3的增强体4集合成条8，所述条8在该情况下包括四个连续增强体4并且具有轴向宽度B。
图3显示了根据本发明的飞机轮胎的保护增强件的周向部分的俯视图。显示的保护增强件3由增强体的条的三维网格构成，所述增强体在轮胎的周向方向XX’上以之字曲线延伸。图3更具体地显示了弹性体复合物的部分7，所述部分7不具有任何增强体并且具有轴向宽度W，所述部分保证保护增强件3分别与胎面和工作增强件的强烈机械结合。
图4显示了根据本发明的飞机轮胎的保护增强件在制造过程中的俯视图。根据卷轴缠绕法制造保护增强件3，所述卷轴缠绕法包括在轮胎的周向方向(XX’)上以周期性之字曲线连续缠绕由增强体组成的条8。周期性曲线的幅度A等于保护增强件3的轴向宽度L并且具有周期P＝2πR1/K，K为]N，N+1[范围内的非整数，其中N为至少等于0并且至多等于9，优选至多等于4的整数，并且R1为径向内部第一表面31的半径。宽度B的条8以节距P1隔开。它们与轮胎的周向方向XX’形成角度D。图4显示了分别对应于4个连续绕圈N、N+1、N+2和N+3的周期性路径。
本发明人针对46X17R 20尺寸的飞机轮胎实施本发明，所述飞机轮胎的保护增强件是通过卷轴缠绕铺设保护增强件的方法获得的三维网格，所述三维网格具有等于200mm的轴向宽度L和等于4mm的平均径向厚度T。组成保护增强件的织物增强体由尼龙制成并且具有等于1mm的直径D。由弹性体复合物制成的部分的轴向宽度W在2mm和7mm之间。

Claims (10)

1.飞机轮胎(1)，包括：
-胎面(2)，所述胎面(2)旨在与地面接触，
-保护增强件(3)，所述保护增强件(3)沿径向位于胎面(2)的内部，
-保护增强件(3)具有圆筒形结构，所述圆筒形结构具有轮胎的旋转轴线(YY’)作为其回转轴线，以轴向宽度L沿轴向从第一轴向端部(E1)延伸至第二轴向端部(E2)并且以平均径向厚度T沿径向从径向内部第一表面(31)延伸至径向外部第二表面(32)，
-保护增强件(3)包括增强体(4)，所述增强体(4)涂布有弹性体复合物，具有直径D并且具有在轮胎的周向方向(XX’)上的路径，
-保护增强件(3)沿径向位于工作增强件(5)的外部，
-工作增强件(5)包括至少两个沿径向重叠的工作层，所述工作层由增强体(6)组成，所述增强体(6)在轮胎的周向方向(XX’)上具有之字路径，
其特征在于，保护增强件(3)的平均径向厚度T至少等于增强体(4)的直径D的两倍，保护增强件(3)在其径向内表面(31)和径向外表面(32)上分别包括由弹性体复合物制成的部分(7)，所述部分(7)的轴向宽度W至少等于增强体(4)的直径D，保护增强件(3)的任何增强体(4)在轮胎的周向方向(XX’)上的路径在径向内部第一表面(31)和径向外部第二表面(32)之间沿径向变化，使得保护增强件(3)的增强体(4)的一组路径构成三维网格，并且保护增强件(3)的任何增强体(4)在轮胎的周向方向(XX’)上的路径为之字曲线，所述之字曲线在保护增强件(3)的整个轴向宽度L上沿轴向延伸。
2.根据权利要求1所述的飞机轮胎(1)，其中保护增强件(3)的平均径向厚度T至多等于增强体(4)的直径D的五倍。
3.根据权利要求1和2任一项所述的飞机轮胎(1)，其中分别包括在保护增强件(3)的径向内表面(31)和径向外表面(32)上的由弹性体复合物制成的部分(7)的轴向宽度W至多等于增强体(4)的直径D的十倍，优选至多等于增强体(4)的直径D的五倍。
4.根据权利要求1至3任一项所述的飞机轮胎(1)，其中在任何子午平面(YZ)中，分别包括在保护增强件(3)的径向内表面(31)和径向外表面(32)上的由弹性体复合物制成的部分(7)的轴向宽度W的总和和保护增强件(3)的轴向宽度L之间的比例R至少等于0.08，优选至少等于0.10。
5.根据权利要求1至4任一项所述的飞机轮胎(1)，其中在任何子午平面(YZ)中，分别包括在保护增强件(3)的径向内表面(31)和径向外表面(32)上的由弹性体复合物制成的部分(7)的轴向宽度W的总和和保护增强件(3)的轴向宽度L之间的比例R至多等于0.20，优选至多等于0.15。
6.根据权利要求1至5任一项所述的飞机轮胎(1)，其中保护增强件(3)的增强体(4)集合成条(8)，所述条(8)包括至少两个连续的增强体(4)并且具有轴向宽度B。
7.根据权利要求6所述的飞机轮胎(1)，其中在轮胎的周向方向(XX’)上各自具有符合之字曲线的路径的增强体(4)的两个连续的条(8)之间的轴向间隔P1至少等于条(8)的轴向宽度B的0.5倍并且至多等于条(8)的轴向宽度B的五倍。
8.根据权利要求1至7任一项所述的飞机轮胎(1)，其中任何增强体(4)在轮胎的周向方向(XX’)上的路径为周期性之字曲线，所述周期性之字曲线的幅度A等于保护增强件(3)的轴向宽度L并且具有周期P＝2ΠR1/K，K为]N，N+1[范围内的非整数，其中N为至少等于0并且至多等于9，优选至多等于4的整数，并且R1为径向内部第一表面(31)的半径。
9.根据权利要求1至8任一项所述的飞机轮胎(1)，其中保护增强件(3)的增强体(4)由至少一种织物材料制成。
10.根据权利要求1至9任一项所述的飞机轮胎(1)，其中保护增强件(3)的增强体(4)由脂族聚酰胺制成，或由芳族聚酰胺制成，或脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合制成。
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