CN110341382A - 子午线航空轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种子午线航空轮胎，属于轮胎领域。额定内压充气状态下，过轮胎断面最宽点的直线定义为水平轴，轮胎断面中水平轴与胎侧内外轮廓的交点间的距离为T1，表征了该处的厚度；在过钢丝圈的圆心O与三角胶的径向顶点P的直线上确定一个胎圈中部厚度的定位点Q，Q点在钢丝圈的径向外侧，与钢丝圈圆心O的距离为1.85倍钢丝圈直径D；轮胎断面中过定位点Q和胎圈部位外轮廓圆弧的圆心的直线与该部位内外轮廓的交点间的距离为T2，表征了该处的厚度；轮胎断面中过钢丝圈圆心O且与轮胎旋转轴线平行的直线与轮胎内外轮廓的交点间的距离为T3，表征了该处的厚度；2.3≤T2/T1≤2.8且1.6≤T3/T2≤1.8。本发明可获得良好的胎圈刚度梯度。

Description

子午线航空轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎领域，详细地讲是一种子午线航空轮胎。
背景技术
下列定义适用于本发明：
径向：垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
轴向：平行于轮胎的旋转轴线的方向。
子午平面：包含轮胎的旋转轴线的平面。
赤道平面：垂直于轮胎的旋转轴线的平面，轮胎相对于该平面是对称的。
径向内侧／外侧：部件A与轮胎的旋转轴线的径向距离分别小于／大于参照部件B与轮胎的旋转轴线的径向距离。
轴向内侧／外侧：部件A与轮胎的轴向对称平面的轴向距离分别小于／大于参照部件B与轮胎的赤道平面的轴向距离。
三角胶顶点：三角胶的径向顶点。
钢丝圈中心：圆截面钢丝圈的圆心。
轮胎断面：轮胎在子午平面上有两个对称的截面，把其中任意一个称为轮胎断面。观察轮胎断面的方式习惯上把胎面置于上方，胎圈置于下方。
水平轴：额定充气压力下，通过轮胎断面外轮廓水平方向最宽点且平行于轮胎旋转轴线的直线称为水平轴。所述额定充气压力为标准规定的压力，如TRA规定的额定充气压力。
正包：胎体帘布从钢丝圈的轴向外侧包过钢丝圈的径向内侧。
反包：胎体帘布从钢丝圈的轴向内侧包过钢丝圈的径向内侧并继续向其径向外侧延伸。
航空轮胎由橡胶和骨架材料构成。其中，胎面胶、胎侧胶、气密层胶等橡胶部件的强度较低，主要提供摩擦、防护、保压等功能。帘线、胎圈钢丝等骨架材料强度很高，主要提供充气状态下承担内压应力功能。子午线航空轮胎的承力结构与斜交航空轮胎比有很大差异。子午线航空轮胎的承力结构主要由位于胎冠的带束层和横贯整个轮胎断面的胎体构成。其中，带束层帘线与赤道平面的夹角一般为-25°～+25°，承担大部分内压产生的周向应力；胎体层帘线与赤道平面的夹角一般为-85°～+85°，承担大部分内压产生的轴向应力。而斜交航空轮胎的承力结构为横贯整个轮胎断面的胎体，没有带束层，其胎体帘线与赤道平面的夹角一般为50°～25°，既承担周向应力也承担轴向应力。因此，相同规格的子午线轮胎所需的胎体层数比斜交轮胎的要少。例如，子午线航空轮胎27×7.75R15的胎体层数为3层；斜交航空轮胎27×7.75-15的胎体层数为10层。具有较少层数的子午线轮胎胎侧抵抗垂直载荷的弯曲刚性必然较低，那么，子午线轮胎的胎侧在额定负荷下的形变也必然较大，尤其是胎圈部位的压缩形变较大。因此，子午线航空轮胎在苛刻的高载荷、高速度条件下胎圈部位很容易产生脱层、帘线断裂、爆破等问题。
为解决上述问题，专利ZL201210551004.X提供了降低界面剪切应力的技术方案。该方案是在胎圈部位的胎体层外侧设置一层2-4mmm的过渡胶片和两层具有特定密度和角度的纤维帘布层。该方案的优点是使该部位的胎体与外侧橡胶之间的界面最大剪切应力降低约30%，对提高子午线航空轮胎的耐久性具有良好的益处。
专利ZL201210550785.0提供了降低界面应力、应变和生热的解决方案。该方案是是在在胎圈部位的胎体层外侧与胎侧胶之间设置两层不同厚度和硬度的应力缓冲胶片。该方案的特点是通过降低由外至内的刚度梯度来降低胎体层与外侧橡胶之间的应力、应变以及生热来提高胎圈部位的耐久性，在胎圈结构刚度类似的情况下耐久性可提高80%以上。
如上所述，为解决胎圈的耐久性问题通常需要在胎圈部位用各种刚度橡胶材料、帘布材料等方式进行加强，这些材料可以提供较高的抵抗弯曲的刚度。
在选择加强方案时，如果结构刚度梯度设置不当，比如结构刚度突变，就会造成应力集中问题，上述胎圈的耐久性问题仍然难以解决。现有技术没有提供解决胎圈部位结构刚度梯度问题的方案。
为获得良好的结构刚度梯度，对不同的结构刚度梯度方案进行了仿真分析。研究发现，如果刚度梯度过大，胎圈部位的内层拉伸应力、外层压缩应力较大，容易造成胎圈部位的脱层、帘线断裂等耐久性问题。为降低刚度梯度，需要增加补强材料或填充材料，如果单纯追求降低刚度梯度带来的好处，则需要牺牲重量和成本，同时还会带来生热增高的不利影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种子午线航空轮胎，获得良好的胎圈刚度梯度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种子午线航空轮胎，包括：胎面胶，两个对称分布于胎面胶两侧的胎侧胶，其与胎面胶连接并延伸至两个胎圈，在胎圈的外表面有橡胶层覆盖，每个胎圈的内部有至少一个钢丝圈和至少一个位于其径向外侧的三角胶，一层位于轮胎内表面的气密层，至少一层位于胎面胶径向内侧的保护层，一层位于保护层径向内侧的橡胶层，至少一层带束层，至少一层反包胎体层和至少一层正包胎体层，其特征在于：额定内压充气状态下，过轮胎断面最宽点的直线定义为水平轴，轮胎断面中水平轴与胎侧内外轮廓的交点间的距离为T1，表征了该处的厚度；在过钢丝圈的圆心O与三角胶的径向顶点P的直线上确定一个胎圈中部厚度的定位点Q，Q点在钢丝圈的径向外侧，与钢丝圈圆心O的距离为1.85倍钢丝圈直径D；轮胎断面中过定位点Q和胎圈部位外轮廓圆弧的圆心的直线与该部位内外轮廓的交点间的距离为T2，表征了该处的厚度；轮胎断面中过钢丝圈圆心O且与轮胎旋转轴线平行的直线与轮胎内外轮廓的交点间的距离为T3，表征了该处的厚度；2.3≤T2/ T1≤2.8且 1.6≤T3/ T2≤1.8。
所述的带束层由纤维帘线和橡胶粘合构成。
所述的胎体层由纤维帘线和橡胶粘合构成。
所述的纤维帘线由脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺或两者的长丝通过加捻而成。
本发明的有益效果是，使必须补强的子午线航空轮胎胎圈部位的应力变化平缓无突变，使胎圈耐久性具备满足适航标准TSO-C62d要求的基础，同时不会过分增加补强材料。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的轮胎断面结构及充气装配图。
图2为本发明的轮胎断面在胎圈部位的厚度特征图。
图中 11.胎面胶，12.胎侧胶，13.钢丝圈，14.三角胶，15.保护层，16.橡胶层，17.带束层，18.带束层，19.带束层，20.包胎体层，21.反包胎体层，22.反包胎体层，23.气密层，25.水平轴，26.胎圈部位外轮廓圆弧。
具体实施方式
一个规格为27×7.75R15的子午线航空轮胎，其断面及与之装配的轮辋见图1。如图1所示，轮胎的基本构造如下：胎面胶11与两个胎侧胶12连接在一起，两个胎侧胶延伸至两个胎圈，每个胎圈的内部有一个钢丝圈13和一个三角胶14，一层位于胎面胶径向内侧的保护层15、一层位于保护层15径向内侧的橡胶层16以及三层位于橡胶层16径向内侧的带束层17、18、19对称地分布于胎冠两侧，两层胎体层21、22从带束层径向内侧向下延伸，并从钢丝圈13的轴向内侧包过钢丝圈13，然后向上包过三角胶，一层正包胎体层20从带束层径向内侧向下延伸，并从钢丝圈13的轴向外侧包过钢丝圈13，一层气密层23紧贴胎体层22并由胎冠延伸至胎圈。
轮胎通过胎圈与轮辋装配并充入额定气压，其水平轴25位于胎圈的径向外侧。
如图2所示，过水平轴25的直线与胎侧部位的内外轮廓交于a、b两点， a、b两点之间的距离记为T1， T1=8mm。
如图2所示，三角形填充胶14的顶点记为P，钢丝圈13的圆心记为O。实例的钢丝圈断面直径D=14mm。在通过O、P两点的直线上，距离O点25mm的点记为Q。通过Q向胎圈外轮廓圆弧26的圆心作一直线，该直线与胎圈部位的内外轮廓交于c、d两点，c、d两点之间的距离记为T2，T2=20mm。
如图2所示，通过钢丝圈13的圆心平行于轮胎旋转轴作一直线，该直线与胎圈部位的内外轮廓交于e、f两点， e、f两点之间的距离记为T3，T3=35mm。
上述厚度比例分别为T2/T1=2.5，T3/T2=1.75，符合本发明的刚度梯度要求。
对上述轮胎进行有限元力学建模和基于材料生热特性的热学建模。静负荷分析结果表明，上述轮胎胎圈部位的应力梯度平缓，没有应力集中现象。额定载荷、速度为30km/h的等速条件下的热学分析结果表明，胎圈部位温度处于安全范围。上述轮胎按TSO-C62d标准进行的动态模拟试验通过了50次正常起飞、8次正常滑行、2次超载滑行、1次超载起飞，满足了标准规定的性能要求。

Claims (4)

1.一种子午线航空轮胎，包括：胎面胶，两个对称分布于胎面胶两侧的胎侧胶，其与胎面胶连接并延伸至两个胎圈，在胎圈的外表面有橡胶层覆盖，每个胎圈的内部有至少一个钢丝圈和至少一个位于其径向外侧的三角胶，一层位于轮胎内表面的气密层，至少一层位于胎面胶径向内侧的保护层，一层位于保护层径向内侧的橡胶层，至少一层带束层，至少一层反包胎体层和至少一层正包胎体层，其特征在于：额定内压充气状态下，过轮胎断面最宽点的直线定义为水平轴，轮胎断面中水平轴与胎侧内外轮廓的交点间的距离为T1，表征了该处的厚度；在过钢丝圈的圆心O与三角胶的径向顶点P的直线上确定一个胎圈中部厚度的定位点Q，Q点在钢丝圈的径向外侧，与钢丝圈圆心O的距离为1.85倍钢丝圈直径D；轮胎断面中过定位点Q和胎圈部位外轮廓圆弧的圆心的直线与该部位内外轮廓的交点间的距离为T2，表征了该处的厚度；轮胎断面中过钢丝圈圆心O且与轮胎旋转轴线平行的直线与轮胎内外轮廓的交点间的距离为T3，表征了该处的厚度；2.3≤T2/ T1≤2.8且 1.6≤T3/ T2≤1.8。
2.根据权利要求1所述子午线航空轮胎，其特征在于所述的带束层由纤维帘线和橡胶粘合构成。
3.根据权利要求1所述子午线航空轮胎，其特征在于所述的胎体层由纤维帘线和橡胶粘合构成。
4.根据权利要求1所述子午线航空轮胎，其特征在于所述的纤维帘线由脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺或两者的长丝通过加捻而成。
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