CN1438945A - 具有改进胎边的飞机轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气压力高于12巴的飞机轮胎，该轮胎包括：一胎冠，二个侧壁和二个胎边，一个固定在二胎边和一个胎冠加强件内的胎体加强件，其中，胎体加强件包括至少二个具有高弹性模量的第一加强线的环形列，并且在各胎边内的所述第一加强线的固定装置包括在圆周方向排列的第二加强线，该第二加强线与所述环形第一加强线在轴向上相邻接，所述第一增强和第二加强线由一弹性模量很高的胶料层隔开。

Description

具有改进胎边的飞机轮胎

本发明涉及一种用于承受重载并充以12巴以上很高压力气体的轮胎，如飞机轮胎。

美国专利4832102描述了一种飞机轮胎，包括一胎冠，两侧壁和两胎边，一胎体加强件和一胎冠加强件，其中该胎体加强件具有两个固定在两个胎边中的高弹性模量的加强线的环形列，以及胎冠加强件包括至少一个高弹性模量加强线线网层的至少一个工作块。该胎体加强件通过绕着一胎边钢丝翻转高弹性模量的第一加强线的两个环形列而固定在该胎边中。

本发明的对象是飞机轮胎，其胎体加强件的固定方法得到改进。

在下面，“线密度”理解为指的是一千米加强线的克重量。该线密度以特为单位。一加强线所承受的应力或这个加强线的模量以“cN/tex”为单位，cN指的是百分之一牛顿(厘牛)。

“加强线”理解为指的是线的形式的任何加强部件，其能够用于加强一给定的基块，例如一橡胶块。加强线可以描述为例如多纤维股绳，这些股绳可以自身缠绕或不缠绕，单个线，例如自身缠绕或不缠绕的大单体直径的单根钢丝，通过绞拧或绞合这些单个线或股绳获得缆线或绞合索(芯线)，这种加强线可以是混合的，就是说，是将具有不同特性部件集合的。

“合股线”(或“折叠股绳”)理解为指的是通过绞合两个单独的股绳或多个集合在一起构成的加强线，这些股绳通常构成多纤维股绳，它首先在第一绞合步骤中在一个方向(S或Z拧绕方向)上单独绞合，然后在第二绞合步骤中在相反的方向(Z或S拧绕方向)拧绕在一起。

“粘附加强线”理解为指的是在热处理、粘合该橡胶块后经过适当包覆处理的加强线，该包覆处理是制造这种加强线的定尺和粘合处理。

“轴向”理解为指的是平行于该轮胎轴线A的方向；当指向轮胎里边时，这个方向是“轴向里边”，而当指向轮胎外边时，这个方向是“轴向外边”。

“径向”理解为指的是垂直于该轮胎轴线A并经过该轴线的方向，根据指向该轴线A或轮胎外边，这个方向可以是“径向里边”或“径向外边”。

橡胶胶料的“弹性模量”理解为指的是在室温下和10％伸长变形的正割伸长模量。

根据本发明所述的飞机轮胎，其充气压力大于12巴，该轮胎包括：一胎冠，二个侧壁和二个胎边，一个固定在二胎边和一个胎冠加强件内的胎体加强件。这种轮胎的胎体加强件包括至少二、三个具有高弹性模量的第一加强线的环形列，并且在各胎边内的所述第一加强线的固定装置包括在圆周方向排列的第二加强线，该第二加强线与所述环形第一加强线在轴向上相邻接，所述第一增强和第二加强线由一弹性模量很高的胶料层隔开。

第一加强线的正割拉伸模量最好大于1000CN/tex，这样的加强线例如可用芳族聚酰胺制成。

该高弹性模量胶料层具有大于20MPa，最好大于30MPa，的10％伸长的拉伸正割伸长模量。这胶料层的肖氏硬度值大于70。

飞机轮胎使用期内必须承受极端工作条件，特别在考虑到它在重量和尺寸较小情况下所承受的外加负荷与速度。因此，尽管其充气压力很高(大于12巴)，它在工作时的负载或变形通常可达载重汽车或小客车的二倍。

起飞时速度很高，达到350公里/小时，因此温度状况很严重。

这些条件对轮胎胎边寿命很不利。

十分出人意外，本申请人注意到在根据本发明所述的轮胎中，用一层弹性模量很高的胶料层将加强线环形列与胎体加强件的加强线结合来固定绕钢丝圈向上弯的胎体加强件，不会引起该结构牢固性下降，而是正相反。

这样的固定结构是已知的，可从专利EP0258196或EP0664232中了解。但这些结构明确规定用于小客车的轮胎，它在使用时的应力很小。

本发明所述轮胎的胎体加强件包括二、三弹性模量高的加强线环形列，例如由芳族聚酰胺制造。

二加强线环形列对承受很高机械应力是必要的，但却不可超过三行，以便不要有害地增强侧壁的抗弯刚度。

有利的是，每个第一加强线环形列在各胎边内轴向里边和外边与第二加强线环形列相邻接。

第二加强线的拉伸模量最好比第一加强线的高。它们最好从碳、钨、高模量的芳族聚酰胺或钢丝的组合中选用。

根据一个有利的实施例，第二加强线固定件是由钢的单丝形成。这些单丝的直径为0.7-1.3mm.直径超过1.3mm时其施工较费劲，因为这时加强线不再柔软，当直径小于0.7mm时，施工所花时间太长。

应用这种单丝的优点是，对给定刚度的第二加强线而言，胎边的结构十分紧凑。这种单丝的成本也比轮胎行业常用的钢丝绳低。

根据本发明所述轮胎的另一特征，∑R₁是设置在该胎体加强件轴向里边的该第二加强线拉伸强度的总和，而∑R_E是设置在该胎体加强件轴向两边的该第二加强线拉伸强度的总和，进而：

                 0.6≤∑R_I/∑R_E≤1.5

并且最好：

0.7≤∑R_I/∑R_E≤1.3。

将各胎边内胎体增强件内侧布置的第二加强线的拉伸总强度，与布置在胎体加强件外侧的第二加强线的拉伸总强度之比保持在所述范围内具有以下优点，即胎边内第二加强线所受应力较均匀，不管是在何位置。

根据另一优选的特征，本发明所述轮胎的胎边外表面包括一基座，一径向里边邻接横截面壁的基本径向排列的截锥形壁，该横截面为中心C的圆的一段弧EF，这些侧壁用来压紧相应轮辋的钩形件和轮缘的。线CD经过该胎边，其与该轮胎的轴线A构成一夹角α＝+45±5度，所有第二加强线设置在距轴线A的径向距离上，该距离小于或等于该线CD。

CD线限定出嵌入区的范围，此嵌入区刚性很大，变形很小，及CD线径向上方的弯曲区。所有第二加强线均在嵌入内这一事实提示了胎边的耐用性。

根据本发明所述轮胎胎边，其外表面打算安装到轮辋上且轮胎充气后与基座及轮辋钩形件的相应表面相接触，胎边的外表面与轮辋间的接触区最好至少延伸到钩形件最大半径RJ处的B点处。

有利的是，φ是拟压紧在轮辋的最大半径RJ的钩形件周界内的胎边外表面的圆周直径，则：φ＝2(R_J-ε)

式中：ε是在0.5到2mm之间。

这样，胎边能正确地“座落”在轮辋的基座和钩形件上，其优点是能限制车辆行驶时胎体加强件环形列的曲率，尤其在接触区的曲率。

根据一较佳实施例，该胎体加强件的第一加强线形成相邻排列的往复轨迹，并在每个胎边平面上带有每一次都连接一个向前和一个返回轨迹的环路。

根据本发明所述飞机轮胎的胎冠加强件最好包括至少一块工作块，它包括二层或二层以上基本上环向分布且弹性模量高的加强线，加强线在每线网层中平行，较佳的加强线是由芳族聚酰胺制成。

“大致环向”可理解为与圆周方向相差不超过5°的方向。

必要时，胎冠加强年可包括一个中心区和二个旁侧区，而且工作块可包括二层弹性模量高的大致环向的加强元件，它们在该胎冠旁侧区内沿轴向分布在轮胎对称面两侧。这二层可承受高速行驶时离心力的作用。它们最好布置在工作块二层环向加强线的径向向里侧。这二层加强件的优点是加强了胎冠旁侧区的加箍作用，而不必增加其厚度。

例如，这种胎冠加强件与飞机的主起落架的轮胎相配。

胎冠加强件还可包括加强线线网层，各线网层中的纤维互相平行且层与层之间的加强线是交错的，从而与圆周方向形成5°-35°的夹角α，以加强轮胎的抗漂移性。

这样的胎冠加强件符合飞机的转向轮胎的要求，这就是说，相当于位于加强舱下支承飞机“前轮”但当飞机在跑道和滑行道上可使飞机在地上转向的“前轮”。

胎冠加强件还可包括布置在工作块径向外边的胎冠保护线网层。此保护线网层最好轴向延伸到高弹性模量的圆周方向加强线层的轴向宽度以外。

本发明的特征和优点可参照附图并参看下面的说明获得较好的理解。附图中示出几个非限制性实施例的例子，在图中：

图1是根据本所述轮胎的轴向示意图；

图2是一透视图，示出胎体加强件部分加强线的布置；

图3示出第二实施例胎边；

图4示出第三实施例；及

图5示出第4实施例。

在图1轴向半剖面中所示的飞机轮胎1包括胎冠2，二个侧壁3，及二个胎边4。胎体加强件5从一个胎边延伸到另一胎边，且由二行第一加强线的环形列6和7构成。第一加强线的环形列6和7在侧壁3中沿径向定位且由芳族聚酰胺的加强线构成。各第一加强线平行布置且由一胶料层8隔开，胶料层8的性质与模量取决于其在轮胎中的位置。

该两个环形列6和7在胎边3中的固定是由环形排列的第二加强线列或“束”9来保证的，其轴向设置在该第一加强线环形列6和7每一边。每个第二加强线列或束9可通过螺旋缠绕一加强线获得。首先，径向的第一加强线和环向的第二加强线由一很高模量橡胶胶料层10彼此隔开，以避免加强线彼此直接接触。该层10具有大于10的肖氏A硬度，其10％拉伸的正割伸长模量还可大于20Mpa，最好大于30Mpa。该轮胎充气时产生于该第一加强线中的拉力由该环形列6和7与环形加强线束9之间的粘结力来承受。这种胎边结构保证了良好的固定，它可有效地保证了飞机轮胎很高的充气压力，该压力大于12巴，在特定的使用中甚至可达到25巴。

第二加强线束9被分成三组，其中两束11设置在轮胎外侧的胎体加强件5的轴向外边，两束13设置在轮胎里侧的胎体加强件5的轴向里边，而四束12设置在胎体加强件5的两环形列6和7之间。

应当注意，用在这种轮胎上的第二加强线是直径为0.98mm的钢质单元线或单丝线，这个加强线当然要涂上黄铜或锌。这样使用能够实现该线束9以非常小的体积得到非常大的拉伸强度。由此，其价格也低于轮胎的常规装配。它还能够替代已知轮胎领域的金属装置。

∑R₁是布置在胎体加强件与里侧的第二加强线12拉伸强度的总和，∑R_E是布置在胎体加强件与两侧的第二加强线11、13拉伸强度的总和，则最好有：0.6≤∑R_I/∑R_E≤1.5，最好是0.7≤∑R_I/∑R_E≤1.3。在所述轮胎中，设圈数布置在胎体加强件的里边和外边，则

∑R₁/∑R_E≡1.24

这时胎体中第二加强线中的机械动均匀，这是个优点。

还应注意，线的圈数随着与轮胎1的A轴的距离增大而逐渐减小。其结果是第二加强线大体上呈锥形布置。其优点是轮胎充气时及行驶期间驶向接触区时胎边4十分稳定。

束9各圈均嵌入弹性模量很高的橡胶胶料10，以确保充气压力引起的力得到很好吸收，因此胎边4中胎体加强件固定得很好。

图2是一第一加强线的环形列6的透视图，图中只示出加强线。在此图中可以看到这行第一加强线的环形列6是由部分加强线17构成。在其径向下端，那部分加强线17形成了并置环18，定位于胎边4中。这些环18互相毗邻但不重叠。在这行环形第一加强线6的沿轴向两侧只示出与此行纤维6邻近的线11和12。为了绘图清楚起见，只示出这行第一加强线的环形列6和二个线，但第一加强线的环形列7的布置与加强线17同。

图3示出本发明轮胎20的第二实施例的胎边21和侧壁22，其中胎体加强件23由三行由芳族聚酰胺制造的加强线的环形列24、25、26构成。在胎边21中，布置着圆周向的第二加强线线27。该线27在此分成四组，发现从胎边内侧沿轴向向外依次有，环形第一加强线24向里布置的三个线28，布置在环形第一加强线24和25之间的四个线29，布置在环形加强线25和26之间的三个线30，及沿轴向布置在加强线26外侧的三个线31。

如上所述，第二加强线由钢质单丝制成，其圈数可看出，布置在胎体加强体外线延伸部分的总刚度与布置在胎体加强件23内侧的线延伸部分的总刚度大体相同。

胎边21的外表面包括基座32；与侧壁34沿径向向里内内贴靠近的基本上沿径向的截锥形侧壁33，其截面是圆弧形EF，圆弧中心C位于胎边21外侧。设通过胎边的CD线与轴胎轴A的夹角α＝+45±5度(此角度在轮胎装到轮辋上时确定)，应当注意，所有第二加强线27布置与其到轴A的径向距离小于等于CD线至轴A的径向距离处。由CD线大致确定的嵌入区刚性很好，其变形很小，CD线以上的区域可径向弯曲。所有第二加强线都处于嵌入区这一事实提示了胎边的耐久性。

胎边的此外表面用于支撑在轮辋35的壁上，其外形也示于图3，包括基座36，及与轮缘38相连的钩形件37的径向侧壁。轮缘38的横截面形状是中心为C的圆弧。直径的最高点是半径RJ的B点。胎边21的轴向外表面上的E点与B点接触。当轮胎装到轮辋35上时，两个表面34和38是同中心的，这就是说，它们的中心C、C是同一点。E点位于直径中的圆周上。φ的圆周上，其关系为：

                     φ＝2(R_J-ε)

ε在0.5和2mm之间。

与B相接触的在自由位置与其在轮辋上安装位置之间的点E的小偏移，能够使该胎边在安装到轮辋上时处于稍微拉伸的状态，并获得良好的接触质量。这样的直到E点的接触作用使轮胎增压和行驶时通向接触这的胎边稳定性加强。因此，应注意，胎体加强件的环形纤维当进入接触区时压压缩应力降低，这与传统结构的飞机轮胎发生的情况相反。

图1示出胎冠加强件14的第一实施例，这是由工作块组成，工作块包括螺旋缠绕至少一加强线获得的基本环形排列的两列加强线15和16。这种加强线是用芳族聚酰胺加强线做成。加强件层数及铺设节随轮胎尺寸其使用条件而定。本实施例的胎冠的优点是提供十分有效的加箍作用，使轮胎在充气和高速行驶时尺寸变化最小。应注意，其外形变化比传统飞机轮胎，如30-7.7R16AIRX小3-4倍，这种优异的加箍作用还有一优点，即不必在高度张紧状态下放置胶料来形成轮胎胎冠的行驶面。因空气中的臭氧化胎面开裂也大大降低。

图4所示轮胎40的胎冠加强件41，如前所述，包括二层基本上呈圆周方向加强线15和16，并还加上二层高弹性模量增强元件42和43，这二层增强元件42，43也圆周方向且布置在胎冠旁侧区中轮胎对称面两侧。这二层也是由芳族聚酰胺加强线构成。这使胎冠的旁侧区L的加箍作用能加强。层42和层43在径向布置在层15、16与胎体加强件5的中间。

加强件14还加上胎冠保护线网层44，它布置在其它几线网层胎冠加强件41的径向向外处。这层胎冠保护线网层可由波纹金属丝构成，因此正常工作时不受力。应当注意，此保护线网层在轴向伸出飞机轮胎对称面P两侧的增强层15、16以外一个轴向长度a。

图5示出的轮胎50，其胎冠加强件51还包括二层增强线网层52、53它们在各线网层中互相平行且一线网层与另一线网层交错，与圆周方向夹角α在5-35度之间，加强线的弹性模量高。这二线网层沿径向布置在环形加强线15、16以下。它们的滑移力比轮胎40高。这种轮胎特别适用于飞机转向轮轮胎或导向轮。

检测本发明的30-7.7R16AIRX直径轮胎，包括：

—作为胎体加强件的3个第一加强线环形列，由线密度501tex的胶合股线构成，胶合股线由三个相同的167tex芳香族单根股线制成。在该胎边区域中第一加强线的密度是88t/dm；

—作为第二线加强件，直径为0.98mm的钢质单丝分成13个线束9：

·3个14、17和20圈在轴向最里边的线束，

·4个10、14、16和20圈的在环形列24和25之间的线束，

·3个19、15和10圈的在环形列25和26之间的线束，及

·3个14、10和7圈的在轴向最外边的线束。

—一胎冠加强件，具有基本环形排列的3个加强线的线网层，由线密度660tex的胶合股线构成，胶合股线由2个相同的330tex芳香族聚酰氨单根股线制成，该加强线具有1.2mm的层距。

该高弹性模量胶料层具有45MPa的10％伸长的拉伸正割伸长模量和90肖氏A硬度。

轮胎所经受的防爆检测和最大压力检测是在约为100巴下进行的。它的特点还在于在0压力和其工作压力15巴的1.5％范围之间的伸长量。这种轮胎还能有效的经受类似于飞机轮胎验证时的标准检测的起飞检测。

根据本发明轮胎的构成，可对形成一内腔的刚性芯线有良好的作用，例如在此参考的EP242840或EP822047中所使用的。对于直接设置在最终位置的所有轮胎部分的最终结构需要中使用的这些芯线，在制造工作的任何过程中不承受变形。该固化发生在该芯线上，后者在固化后被取下。

在成型过程中，这种制造步骤的优点是可大大减少或消除了加强线上的预应力，特别是0°上排列的线。

实心轮胎还可在芯线上被部分地冷却，来维持该加强线所处于受敷设影响的变形状态中。

同样，还能够如WO97/47463或EP718090所述在一成型模上制造轮胎，在敷设环形排列的加强线之前，提供轮胎成型块的成型。

该环形排列的加强线还可敷设成一种具有一形状的形式，该形状相同于在固化模具中的形状。该胎冠块随后用本专业技术人员已知的运送技术装成完整的轮胎块。然后，任用已知的原理，将该轮胎固定，并通过敷设在该轮胎里边的薄膜加压。

这个实施例还保证没有由于硫化压力而使其变形的预应力。

Claims (21)

1、一种充气压力大于12巴的飞机轮胎，包括：一胎冠，二个侧壁和二个胎边，一个固定在二胎边和一个胎冠加强件内的胎体加强件，其中，胎体加强件包括至少二、三个具有高弹性模量的第一加强线的环形列，并且在各胎边内的所述第一加强线的固定装置包括在圆周方向排列的第二加强线，该第二加强线与所述环形第一加强线在轴向上相邻接，所述第一增强和第二加强线由一弹性模量很高的胶料层隔开。

2、根据权利要求1所述的飞机轮胎，其中，各第一加强线环形列在各胎内在轴向里边和外边与圆周方向排列的第二加强线相邻接。

3、根据权利要求1和2中任一项所述的飞机轮胎，其中，第二加强线的模量大于第一加强线的模量。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述固定装置的所述第二加强线是从一组材料中选择出来的加强线构成，该组由碳、钨、高模量芳族聚酰胺或钢质加强线组成。

5、根据权利要求4所述的飞机轮胎，其中，所述固定装置的第二加强线是由钢质单丝或单元线构成。

6、根据权利要求5所述的飞机轮胎，其中，所述钢质单丝的直径为0.7-1.3mm。

7、根据权利要求1-6中任一项所述的飞机轮胎，其中，∑R_I为布置在胎体加强件轴向里边的第二加强线拉伸强度的总和，∑R_E为布置在胎体加强件轴向两边的第二加强线拉伸强度的总和，则：

      0.6≤∑R_I/∑R_E≤1.5。

8、根据权利要求7所述的飞机轮胎，其中：0.7≤∑R_I/∑R_E≤1.3。

9、根据权利要求1-8中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述胎边外表面包括一基座，一径向里边邻接横截面壁的基本径向排列的截锥形壁，该横截面为中心C的圆的一段弧EF，线CD经过该胎边，其与该轮胎的轴线A构成一夹角α＝+45±5度，所有第二加强线设置在距轴线A的径向距离上，该距离小于或等于该线CD。

10、据权利要求1-9之一所述的飞机轮胎，其中，该胎边具有一外表面，在安装到轮辋上并将轮胎充气后，用于使该基座外表面与相应的基座和轮辋的钩形件表面相接触，该胎边外表面与该轮辋之间的接触区域延伸至最大半径R_J的该钩形件的点B。

11、根据权利要求10所述的飞机轮胎，其中，

该胎边外表面圆周直径为φ，其支撑于最大半径R_J的轮辋钩形件圆周上，进而：φ＝2(R_J-ε)

ε在0.5和2mm之间。

12、根据权利要求1-11中任一项所述的飞机轮胎，其中，该胎体加强件的第一加强线形成相邻排列的往复轨迹，并在每个胎边平面上带有每一次都连接一个向前和一个返回轨迹的环路。

13、根据权利要求1-12中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述胎冠加强件包括至少一个工作块，它至少有二层在圆周方向排列且弹性横数高的加强线线网层，该加强线在每一线网层中互相平行。

14、根据权利要求13所述的飞机轮胎，其中，所述胎冠包括一中心区和二个旁侧区，所述工作块还包括二层高弹性模量的增强元件上，它们呈圆周方向排列且沿轴向分布在轮胎对称面两侧所述胎冠旁侧区中。

15、根据权利要求14所述的飞机轮胎，其中，所述工作块的二线网层径向设置在所述工作块的圆周方向排列二线网层的下面。

16、根据权利要求13-15中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述工作块还包括二加强线线网层，各加强线在线网层中互相平行，且一线网层与另一线网层交错，与圆周方向形成一5°-35°的夹角α，该加强线具有高的弹性模量。

17、根据权利要求13-16中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述胎冠增强件还包括一保护线网层，该保护线网层布置在该工作块径向外边且轴向延伸到所述高弹性模量的加强线层的轴向宽度以外。

18、根据权利要求1-17中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述高弹性模量的加强线的正割拉伸模量大于1000CN/tex。

19、根据权利要求18所述的飞机轮胎，其中，所述高弹性模量的加强线是由芳族聚酰胺制成。

20、根据权利要求1-19中任一项所述的飞机轮胎，其中，该高弹性模量胶料层具有大于20MPa，最好大于30MPa，的10％伸长的拉伸正割伸长模量。

21、根据权利要求1-19中任一项所述的飞机轮胎，其中，所述弹性模量很高的胶料层的肖氏硬度大于70。

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