CN116438085A - 航空器用充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的航空器用充气轮胎包括从轮胎径向内侧向外以以下顺序配置的带束层：内侧之字形带束层、螺旋带束层和外侧之字形带束层，在这些带束层中，内侧之字形带束层在轮胎宽度方向上具有最大宽度。

Description

航空器用充气轮胎
技术领域
本公开涉及航空器用充气轮胎。
背景技术
传统上，已经提出了航空器用充气轮胎：其具有一对胎圈芯、包括在胎圈芯之间环形延伸的一个或多个胎体帘布层的子午线胎体以及在胎面部中位于子午线胎体的径向外侧的作为胎面加强构件的带束层；上述带束层由螺旋带束层和之字形带束层构成，螺旋带束层由沿大致周向(相对于轮胎赤道面的倾斜角度为5度以下)卷绕的丝带状有机纤维制成，之字形带束层位于螺旋带束层的轮胎径向外侧，由以相对于轮胎赤道面5至30度的角度卷绕且在带束的两端折返的丝带状有机纤维制成；并且之字形带束层的宽度小于螺旋带束层的宽度(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-100253号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，环保意识的提高也导致了对航空器用充气轮胎的较长轮胎寿命的强烈需求。提高耐磨性能对于延长轮胎寿命是有效的。在这方面，由于专利文献1中说明的技术将以上之字形带束层的宽度设定为小于螺旋带束层的宽度，因此当轮胎受到横向力时，之字形带束层的面内剪切变形增大。结果，当航空器转弯时，轮胎沿横向显著变形，导致转弯时耐磨性能变差。
用于解决问题的方案
相反，如果在上述带束结构中简单增大之字形带束层的宽度，则之字形带束层的带束端附近的从轮胎外表面到之字形带束层的距离将变小，导致之字形带束层的早期暴露。也可以将之字形带束层放置在螺旋带束层的轮胎径向内侧，但在这种情况下，承受大量张力的螺旋带束层将位于轮胎径向的最外层，并且如果尖锐的异物卡在轮胎中，则担心容易损坏带束帘线。
因此，本公开的目的是提供一种如下的航空器用充气轮胎：其可以通过提高航空器转弯时的耐磨性能、通过使轮胎磨损时带束不易于暴露以及还通过使带束难以被异物损坏来实现较长的轮胎寿命。
以下是本公开的概要结构。
(1)一种航空器用充气轮胎，包括：
一对胎圈部；
胎体，其包括以环形形状跨接所述一对胎圈部的一个以上胎体帘布层；以及
带束，其由布置在所述胎体的胎冠部的径向外侧的三个以上带束层构成；其中，
所述带束包括，
一个以上螺旋带束层，其由丝带状第一条带构件构成，所述第一条带构件利用涂布有橡胶的第一带束帘线制成，螺旋地卷绕在所述轮胎的周向上，以及
两个以上之字形带束层，其由丝带状第二条带构件构成，所述第二条带构件利用涂布有橡胶的第二带束帘线制成，以重复以下方式的状态螺旋地卷绕在所述轮胎的周向上：从一个轮胎宽度方向端延伸到另一个轮胎宽度方向端，在所述另一个轮胎宽度方向端处折返，从所述另一个轮胎宽度方向端延伸到所述一个轮胎宽度方向端，在所述一个轮胎宽度方向端处折返，再次从所述一个轮胎宽度方向端延伸到所述另一个轮胎宽度方向端，
所述之字形带束层包括一个以上内侧之字形带束层以及一个以上外侧之字形带束层，所述外侧之字形带束层在轮胎径向上位于所述内侧之字形带束层的外侧，
所述带束层从轮胎径向内侧起以以下顺序配置：所述内侧之字形带束层、所述螺旋带束层以及所述外侧之字形带束层，并且
在所述带束层中，所述内侧之字形带束层在轮胎宽度方向上具有最大宽度。
本文中的各带束层的轮胎宽度方向上的宽度应意味着当航空器用充气轮胎安装在适用轮辋上、填充到规定内压且无负载时(下文称为基准状态)，轮胎宽度方向的截面中的轮胎宽度方向上的宽度。
如本文所使用的，“适用轮辋”是指美国TRA(轮胎和轮辋协会)出版的最新版《航空器年鉴》或最新版EDI(用于航空器轮胎的工程设计信息)中所说明的或将来可能说明的适用尺寸的标准轮辋(设计轮辋)。在本文中，数值说明使用2017版。对于上述标准中未列出的尺寸，“适用轮辋”应意味着适用于轮胎的轮辋。
此外，“规定内压”意味着在如上述标准中说明的适用尺寸和帘布层等级下的单轮最大负载能力所对应的空气压力(即最大空气压力)。对于上述标准中未列出的尺寸，“规定内压”应意味着对于安装有轮胎的每辆车辆所规定的最大负载能力所对应的空气压力(即最大空气压力)。
本文中，带束帘线的弹性模量是指根据标准编号JIS L 1017：2002，“化纤轮胎帘线的试验方法”的布置在轮胎中的帘线的每厘米宽度的帘线弹性模量(N/cm)，其通过由单帘线伸长0.5％时的斜率“s-s曲线”计算出的单帘线的弹性模量(cN/dtex)乘以单帘线的厚度(dtex)并且进一步乘以每厘米宽度的单帘线的打入数量而获得。
发明的效果
根据本公开，可以提供一种如下的航空器用充气轮胎：其可以通过提高航空器转弯时的耐磨性能、通过使轮胎磨损时带束不易于暴露以及还通过使带束难以被异物损坏来实现较长的轮胎寿命。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据本公开的一个实施方式的航空器用充气轮胎的轮胎宽度方向的截面图；
图2示出了图1的带束部分的放大图；
图3示出了螺旋带束层；和
图4示出了之字形带束层。
具体实施方式
以下是根据本公开的航空器用充气轮胎(在下文中简称为“轮胎”)的实施方式的参照附图的详细的例示说明。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的航空器用充气轮胎的轮胎宽度方向的截面图。图2示出了图1的带束部分的放大图。图1和图2示出了在轮胎1安装在适用轮辋40上、填充到规定内压并且无负载的基准状态下的轮胎宽度方向的截面。图2示出了以轮胎赤道面CL为界的轮胎宽度方向的一个半部的一部分的截面图，并且在本示例中，相同的构造用于轮胎的另一半部。
如图1所示，轮胎1包括一对胎圈部5、包括以环形形状跨接一对胎圈部5的一个以上胎体帘布层的胎体7以及布置在胎体7的胎冠部7b的径向外侧的三个以上带束层10。由胎面橡胶38制成的胎面部3布置在带束层10的轮胎径向外侧，并且一对胎侧部4连接到胎面部。
胎圈芯6埋设在每个胎圈部5中。在图示的示例中，胎圈芯6由环状的线缆胎圈构成。在图示中，胎圈芯6的截面为圆形。胎圈线可以是例如高碳钢线。在本示例中，在每个胎圈芯6的轮胎径向外侧布置胎圈填料61。胎圈填料61具有从轮胎径向内侧到外侧在轮胎宽度方向上渐缩的大致三角形截面，但胎圈填料61可以具有各种截面。例如，一种以上类型的任何已知的硬质橡胶可以用于胎圈填料61。
胎体7由一个以上(例如，4至7个)胎体帘布层7a构成。在本示例中，胎体7为子午线胎体。
胎体7由一个以上重叠的胎体帘布层7a构成，例如4至7个胎体帘布层7a重叠，并且帘布层的端部在轮胎径向上从内侧向外侧卷起并固定在胎圈芯6周围。在本实施方式的轮胎1中，由尼龙绳制成的七层胎体帘布层7a彼此堆叠在一起。
由三个以上带束层构成的带束10布置在胎体7的胎冠部7b的径向外侧。胎面橡胶38附着到带束10的外周以形成胎面部3。
带束10包括一个以上螺旋带束层12和两个以上之字形带束层11、13。之字形带束层包括一个以上内侧之字形带束层11和一个以上外侧之字形带束层13，外侧之字形带束层13在轮胎径向上位于内侧之字形带束层11的外侧。带束层从轮胎径向内侧起以以下顺序配置：内侧之字形带束层11、螺旋带束层12以及外侧之字形带束层13。在图示示例中，带束10共由八个带束层构成：两个内侧之字形带束层11a和11b、四个螺旋带束层12a、12b、12c、12d以及两个外侧之字形带束层13a、13b。然而，带束层的数量不限于以上所述；例如，内侧之字形带束层的数量可为1至4，螺旋带束层的数量可为1至8，外侧之字形带束层的数量可为1至4。从减轻重量的角度来看，带束层的总数优选地为10以下。
在此，解释螺旋带束层12。图3示出了螺旋带束层。如图3所示，螺旋带束层12由螺旋地卷绕在轮胎周向上的丝带状第一条带构件12a构成，第一条带构件12a利用涂布有橡胶的第一带束帘线12b制成。
作为第一带束帘线12b，可以使用诸如芳纶等芳香族聚酰胺制成的有机纤维帘线，可替代地，可以使用由诸如尼龙等脂肪族聚酰胺制成的混合纤维帘线或者诸如芳纶等芳香族聚酰胺和诸如尼龙等脂肪族聚酰胺的组合制成的混合纤维帘线。
脂肪族和芳香族聚酰胺纤维的混合帘线可以通过由脂肪族聚酰胺纤维制成的纱线与由芳香族聚酰胺纤维制成的纱线捻合而制成，或由脂肪族和芳香族聚酰胺纤维的预复合和加捻纱线制成。
在条带构件12a在轮胎宽度方向上偏离预定量使得相邻的条带构件12a之间不产生间隙的情况下，通过在生轮胎的胎体7的胎冠部上围绕轮胎周向螺旋地卷绕条带构件12a来形成螺旋带束层12。第一带束帘线12b相对于轮胎周向的倾斜角度为例如5度以下。
当螺旋带束层12由多层构成时，条带构件12a在卷绕到螺旋带束层12的宽度方向端缘12c时折返，并开始作为下一层围绕外表面朝向另一个宽度方向端缘12c卷绕，从而堆叠。
接下来，解释内侧之字形带束层11和外侧之字形带束层13。图4示出了之字形带束层。在图4中，作为示例示出了内侧之字形带束层11，但同样适用于外侧之字形带束层13。之字形带束层11由丝带状第二条带构件11a构成，第二条带构件11a利用涂布有橡胶的第二带束帘线11b制成，以重复以下方式的状态螺旋地卷绕在轮胎周向上：从一个轮胎宽度方向端11c延伸到另一个轮胎宽度方向端11c，在所述另一个轮胎宽度方向端11c处折返，从所述另一个轮胎宽度方向端11c延伸到所述一个轮胎宽度方向端11c，在所述一个轮胎宽度方向端11c处折返，再次从所述一个轮胎宽度方向端11c延伸到所述另一个轮胎宽度方向端11c。
作为第二带束帘线11b，可以使用诸如芳纶等芳香族聚酰胺制成的有机纤维帘线，可替代地，可以使用由诸如尼龙等脂肪族聚酰胺制成的混合纤维帘线或者诸如芳纶等芳香族聚酰胺和诸如尼龙等脂肪族聚酰胺的组合制成的混合纤维帘线。
脂肪族和芳香族聚酰胺纤维的混合帘线可以通过由脂肪族聚酰胺纤维制成的纱线与由芳香族聚酰胺纤维制成的纱线捻合而制成，或由脂肪族和芳香族聚酰胺纤维的预复合和加捻纱线制成。
返回图2，在本实施方式的轮胎中，在带束层中，内侧之字形带束层11(在本示例中为内侧之字形带束层11b)在轮胎宽度方向上具有最大宽度W1。特别地，在本示例中，一个以上内侧之字形带束层11a、11b中的任何内侧之字形带束层的轮胎宽度方向上的宽度均大于螺旋带束层12和外侧之字形带束层13中的在轮胎宽度方向上具有最大宽度W2的带束层(在本示例中为螺旋带束层12b)的轮胎宽度方向上的宽度。
以下是对根据本实施方式的航空器用充气轮胎的效果的说明。
在根据本实施方式的该航空器用充气轮胎中，首先，带束层的内侧之字形带束层11(在本示例中为内侧之字形带束层11b)在轮胎宽度方向上具有最大宽度，使得内侧之字形带束层11的面内剪切刚度以及因此带束10的面内剪切刚度可以增大，以减少航空器转弯时轮胎宽度方向上的轮胎变形，提高转弯期间的耐磨性能。而且，因为在轮胎宽度方向上具有这样的最大宽度W1的内侧之字形带束层11b位于外侧之字形带束层13和螺旋带束层12的轮胎径向内侧，因此可以确保与轮胎外表面的距离，并且内侧之字形带束层11b在磨损发展期间不易于暴露。这使得内侧之字形带束层11b在磨损发展期间难以暴露。另外，不是螺旋带束层，而是具有较低张力负载的外侧之字形带束层13布置在轮胎径向最外侧，因此不容易受到尖锐异物的损坏。
根据本实施方式的航空器用充气轮胎，可以提供一种如下的航空器用轮胎：其可以通过提高航空器转弯时的耐磨性能、通过使轮胎磨损时带束不易于暴露以及还通过使带束难以被异物损坏来实现较长的轮胎寿命。
之字形带束层的第二带束帘线的弹性模量优选地小于螺旋带束层的第一带束帘线的弹性模量。这是因为具有折返结构的之字形带束层的折返端处容易产生大应力，导致故障，而使用具有小弹性模量的带束帘线可以减小应力，并因此抑制了故障的发生。外侧之字形带束层和内侧之字形带束层中的至少一者的第二带束帘线的弹性模量优选地小于螺旋带束层的第一带束帘线的弹性模量。然而，特别优选的是外侧之字形带束层和内侧之字形带束层两者中的第二带束帘线的弹性模量都小于螺旋带束层中的第一带束帘线的弹性模量。例如，为了实现这种弹性模量关系，还优选的是之字形带束层中的第二带束帘线的材料为芳纶帘线，螺旋带束层中的第一带束帘线的材料为尼龙帘线。
在此，在轮胎宽度方向上具有最大宽度的内侧之字形带束层的轮胎宽度方向宽度W1优选地是螺旋带束层和外侧之字形带束层中的在轮胎宽度方向上具有最大宽度的带束层的轮胎宽度方向宽度W2的102％至110％。这是因为102％以上的比率可以进一步提高航空器转弯时的耐磨性能，110％的比率可以减轻重量。
在轮胎宽度方向上具有最大宽度的内侧之字形带束层的宽度W1优选地是胎面宽度的90％-110％。这是因为90％以上的比率可以进一步提高航空器转弯时的耐磨性能，110％的比率可以减轻重量。胎面宽度是指轮胎在室温、最大负载以及具有规定内压的条件下接地时，接地端之间在轮胎宽度方向上的距离。
在本示例中，外侧之字形带束层13a、13b的轮胎宽度方向宽度都小于螺旋带束层中的在轮胎宽度方向上具有最小宽度的螺旋带束层的轮胎宽度方向宽度。这使得外侧之字形带束层在磨损进展期间难以暴露。然而，这并不限于这种情况，任何或所有螺旋带束层的轮胎宽度方向宽度都可以小于任何或所有外侧之字形带束层的轮胎宽度方向宽度。
示例
为了确认本公开的效果，作为原型制造了轮胎尺寸为H44.5×16.5×R21的发明例轮胎和比较例轮胎。发明例和比较例轮胎具有胎体，胎体包括五个由尼龙制成的胎体帘布层。发明例轮胎具有如下的带束结构：其从轮胎径向内侧起具有两个内侧之字形带束层、六个螺旋带束层和两个外侧之字形带束层。比较例轮胎具有如下的带束结构：其在六个螺旋带束层的轮胎径向外侧具有两个之字形带束层。在发明例和比较例轮胎中，之字形带束层的带束帘线为尼龙帘线，螺旋带束层的带束帘线为芳纶帘线。在轮胎宽度方向上具有最大宽度的内侧之字形带束层的轮胎宽度方向宽度W1为螺旋带束层和外侧之字形带束层中的在轮胎宽度方向上具有最大宽度的带束层的轮胎宽度方向宽度W2的103％。
对发明例和比较例轮胎进行以下试验：
<转弯时的耐磨性能>
由于众所周知的是转弯时的耐磨性能与拐弯力的平方成比例，因此通过仿真对拐弯力进行了预测。计算滑移角度为2度时的横向力。
<磨损期间是否存在带束的暴露>
在最简单的模型中，带束暴露之前的行进距离被认为与从胎面表面到带束的距离成比例。因此，测量了从胎面表面到带束的距离(最短距离)。
与比较例轮胎相比，发明例轮胎显示拐弯力增大10％，并且从胎面表面到带束的距离等同于比较例轮胎。
附图标记列表
1 航空器用充气轮胎
3 胎面部
38 胎面橡胶
4 胎侧部
5 胎圈部
6 胎圈芯
61 胎圈填料
7 胎体
7a 胎体帘布层
7b 胎冠部
10 带束
11 内侧之字形带束层
12 螺旋带束层
13 外侧之字形带束层
40 适用轮辋

Claims (3)

1.一种航空器用充气轮胎，包括：
一对胎圈部；
胎体，其包括以环形形状跨接所述一对胎圈部的一个以上胎体帘布层；以及
带束，其由布置在所述胎体的胎冠部的径向外侧的三个以上带束层构成；其中，
所述带束包括，
一个以上螺旋带束层，其由丝带状第一条带构件构成，所述第一条带构件利用涂布有橡胶的第一带束帘线制成，螺旋地卷绕在所述轮胎的周向上，以及
两个以上之字形带束层，其由丝带状第二条带构件构成，所述第二条带构件利用涂布有橡胶的第二带束帘线制成，以重复以下方式的状态螺旋地卷绕在所述轮胎的周向上：从一个轮胎宽度方向端延伸到另一个轮胎宽度方向端，在所述另一个轮胎宽度方向端处折返，从所述另一个轮胎宽度方向端延伸到所述一个轮胎宽度方向端，在所述一个轮胎宽度方向端处折返，再次从所述一个轮胎宽度方向端延伸到所述另一个轮胎宽度方向端，
所述之字形带束层包括一个以上内侧之字形带束层以及一个以上外侧之字形带束层，所述外侧之字形带束层在轮胎径向上位于所述内侧之字形带束层的外侧，
所述带束层从轮胎径向内侧起以以下顺序配置：所述内侧之字形带束层、所述螺旋带束层以及所述外侧之字形带束层，并且
在所述带束层中，所述内侧之字形带束层在轮胎宽度方向上具有最大宽度。
2.根据权利要求1所述的航空器用充气轮胎，其中，所述一个以上内侧之字形带束层中的任何内侧之字形带束层的轮胎宽度方向宽度均大于所述螺旋带束层和所述外侧之字形带束层的在轮胎宽度方向上具有最大宽度的带束层的轮胎宽度方向宽度。
3.根据权利要求1或2所述的航空器用充气轮胎，其中，所述之字形带束层的第二带束帘线的弹性模量小于所述螺旋带束层的第一带束帘线的弹性模量。
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