DE60209221T2

DE60209221T2 - Gürtel für flugzeugreifen

Info

Publication number: DE60209221T2
Application number: DE60209221T
Authority: DE
Inventors: Cyrille Roget; Lilian Vialatte
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: CN100482480C; FR2823698A1; EP1381525B1; ATE317771T1; WO2002085646A1; US7905265B2; JP4393770B2; US20070235116A1; CN1511090A; CN100484779C; CN1810527A; DE60209221D1; EP1381525A1; FR2823698B1; US20040206439A1; JP2004523430A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Luftreifen mit radialer Karkassenbewehrung, die große Lasten tragen und auf relativ hohe Drücke aufgepumpt werden sollen, und insbesondere Luftreifen für Flugzeuge.
Die radialen Karkassenbewehrungen solcher Luftreifen umfassen im Allgemeinen mehrere Lagen von textilen Verstärkungselementen, die in jedem Wulst an mindestens einem ringförmigen Verstärkungselement und meistens einem einzigen Wulstkern verankert sind. Die Verstärkungselemente dieser Bewehrungen sind um den Wulstkern von innen nach außen zur Bildung von Hochschlägen umgeschlagen, deren jeweilige Enden in Bezug auf die Drehachse des Luftreifens radial beabstandet sind. Die Luftreifen für Flugzeuge werden unter so schwierigen Bedingungen verwendet, dass die Dauerfestigkeit der Wülste klein ist, insbesondere auf Höhe der Hochschläge der Karkassenbewehrung.
Eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften erhält man, wenn die Lagen der Karkassenbewehrung in zwei Gruppen aufgeteilt werden. Die erste Gruppe umfasst die im Bereich der Flanken und Wülste axial innen liegenden Lagen der Karkassenbewehrung, wobei diese Lagen in jedem Wulst von der Innenseite zur Außenseite des Luftreifens um einen Wulstkern zur Verankerung umgeschlagen sind. Die zweite Gruppe besteht aus mindestens einer in dem oben angegebenen Bereich axial äußeren Lage, einer Lage, die im Allgemeinen von der Außenseite zur Innenseite des Luftreifens um den Wulstkern teilweise umgeschlagen ist. Solche Anordnungen sind bekannt und beispielsweise in dem Patent US 4 244 414 dargestellt (2 des Patents).
Die Dauerfestigkeit der so aufgebauten Wülste kann verbessert werden, wenn in jedem Wulst eine zusätzliche Verstärkungslage vorhanden ist, die um den Wulstkern hochgeschlagen ist und so einen axial äußeren Strang und einen axial inneren Strang bildet, wobei die Verstärkungslage die Lage ist, die dem im Allgemeinen dreieckigen und radial über dem Wulstkern zur Verankerung liegenden Kautschukprofilteil zur Füllung oder Einlage am nächsten ist. Eine solche Architektur ist in dem Patent US 5 285 835 gezeigt worden.
Es wurde außerdem eine Lösung vorgeschlagen, die darin besteht, den Rand oder die Ränder der Lage oder der Lagen, die axial außen liegen, zwischen den Hochschlägen der axial inneren Lagen anzubringen.
Die Dauerfestigkeit der Wülste von Luftreifen für Flugzeuge sollte jedoch verbessert werden, insbesondere, wenn die Wülste großer Überlastung ausgesetzt sind, durch die sie in der Größenordnung von 50 % ihrer Höhe und darüber gestaucht werden können. Ein weiterer Fortschritt durch die Weiterentwicklung der Architektur der Wülste scheint zumindest derzeit wegen der Anzahl der Karkassenlagen ziemlich begrenzt, die erforderlich ist, damit die durch den als Prüfdruck bezeichneten Druck verursachte Spannung ausgehalten wird, der bekanntermaßen das Vierfache des Betriebsdrucks betragen muss, wobei die Karkassenlagen im Allgemeinen aus Verstärkungselementen aus einem aliphatischen Polyamid gebildet sind. Die große Anzahl der Karkassenlagen führt natürlich zur Vervielfachung der freien Enden der Verstärkungselemente, der Vervielfachung der Grenzflächen zwischen den Lagen, großen Hystereseverlusten und somit höhere Betriebstemperaturen, wobei jeder dieser Faktoren zu einer weiteren Ermüdung der Wülste und einer Begrenzung ihrer Dauerfestigkeit beiträgt.
Die Lösung, die von der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Dauerfestigkeit der Wülste eines Flugzeugluftreifens vorgeschlagen wird, beruht auf dem Ersatz der Karkassenlagen aus einem aliphatischen Polyamid durch Karkassenlagen, die aus zusammengesetzten Verstärkungselementen gebildet sind, d. h. aus Drähten unterschiedlicher Module zusammengesetzt sind.
Gemäß der Erfindung weist ein Flugzeugluftreifen, der auf einen hohen Druck aufgepumpt ist, einen Laufstreifen, eine Scheitelbewehrung und eine radiale Karkassenbewehrung auf, wobei die radiale Karkassenbewehrung eine Vielzahl von textilen, in etwa radial ausgerichteten (d. h. sie bilden mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 80 bis 100°) Verstärkungselemente aufweist, wobei diese Bewehrung in jedem Wulst an mindestens einer umlaufenden Verstärkungsbewehrung verankert ist, wobei der Luftreifen dadurch gekennzeichnet ist, dass die radialen Verstärkungselemente der Karkassenbewehrung gemischte kombinierte Seile sind, die durch Zwirnen mindestens eines Drahts mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von mindestens 2.000 cN/tex mit mindestens einem Draht gebildet werden, der einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von höchstens 1.500 cN/tex aufweist, wobei die Elastizitätsmoduln der Drähte bei einer Zugbeanspruchung gemes sen werden, die zehn Prozent (10 %) der Reißkraft des jeweiligen Drahts beträgt.
Der erfindungsgemäße Flugzeugluftreifen liegt vorzugsweise so vor, dass einige Verstärkungselemente um ein umlaufendes Verstärkungselement (wie beispielsweise einen Wulstkern) axial von innen nach außen verankert sind und die anderen Verstärkungselemente um das umlaufende Verstärkungselement von außen nach innen verankert sind.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform ist ein auf einen hohen Druck aufgepumpter Flugzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, einer Scheitelbewehrung und einer radialen Karkassenbewehrung, der umfasst:
mindestens zwei axial innere Lagen, die aus textilen Verstärkungselementen gebildet werden, die in radialer Richtung orientiert sind (d. h. die an dem Luftreifen mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 80° bis 100° bilden), wobei die beiden Lagen in jedem Wulst zur Bildung von Hochschlägen von innen nach außen um mindestens einen Wulstkern umgeschlagen sind, und
mindestens eine axial äußere Lage radial orientierter textiler Elemente, die unter dem Scheitel radial über den inneren Lagen liegen und sich in den Wülsten entlang der Hochschläge der inneren Lagen erstrecken,
und dadurch gekennzeichnet ist, dass die radialen Verstärkungselemente aller Lagen der Karkassenbewehrung Seile sind, die durch Zwirnen mindestens eines Drahts, der einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von mindestens 2.000 cN/tex aufweist, mit mindestens einem Draht gebildet sind, der überdreht oder nicht überdreht ist und unter Zugbeanspruchung einen Elastizitätsmodul von höchstens 1.500 cN/tex aufweist, wobei die Elastizitätsmoduln der Drähte jeweils bei einer Zugbeanspruchung gemessen werden, die zehn Prozent (10 %) der Reißkraft des jeweiligen Drahts entspricht.
Da die Lagen der Karkassenbewehrung mit Seilen verstärkt sind, die aus Drähten bestehen, welche bei geringen Deformationen unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, können sie überraschend den Zugbeanspruchungen und Ermüdungsbeanspruchungen (insbesondere bei Kompression) besser widerstehen.
Definitionen:

– ein Draht (englische Bezeichnung "yarn") besteht aus einem oder mehreren Einzelfilamenten;
– ein vorgedrehter Draht (in Englisch "folded yarn") ist ein Draht, der vor dem Zusammenfügen mit mindestens einem weiteren Draht durch Zwirnen zur Bildung eines Seils oder einer Litze ("plied yarn"; "cord" in angelsächsischem Sprachgebrauch) gedreht wurde.

Es ist klar, dass aus identischen Filamenten durch geeignete Drillvorgänge ein vorgedrehter Draht mit hohem Modul und ein vorgedrehter Draht mit niedrigem Modul gebildet werden kann, wobei diese beiden vorgedrehten Drähte mit unterschiedlichen Moduln, die so erhalten werden, dann durch Zwirnen zusammengefügt werden und ein Verstärkungselement für eine oder mehrere Lagen der Karkassenbewehrung eines erfindungsgemäßen Luftreifens bilden.
Die Elastizitätsmoduln der Drähte unter Zugbeanspruchung ergeben sich, wie an sich bekannt ist, aus Kurven, die die Zugkräfte in Abhängigkeit von der relativen Dehnung darstellen, die an den Drähten als solche erhalten werden, bevor sie in das Verstärkungselement eingebracht werden; diese Elastizitätsmoduln entsprechen den Sekantenmoduln am Deformationspunkt entsprechend einer Zugkraft von 10 % der Reißkraft des jeweiligen Drahts.
Die gemischten kombinierten Seile oder Hydridseile, die oben verwendet wurden, sind an sich bekannt. Beispielsweise lehrt das Patent US 3 977 172 ihre Verwendung zur Verstärkung eines verarbeiteten Produkts. Das Patent US 4 893 665 beansprucht die Verwendung von Seilen, die aus mindestens zwei Drähten gebildet sind, die aus einem aromatischen Polyamid und einer Seele in Form mindestens eines Filaments aus einem aliphatischen Polyamid oder aus einem Polyester bestehen. Der gleiche Typ von Seilen wird insbesondere als Verstärkungselement für eine Scheitelbewehrung bei Flugzeugluftreifen verwendet. Das Patent EP 335 588 beschreibt die besonders vorteilhafte Verwendung von gemischten kombinierten Seilen als umlaufende Verstärkungselemente in einer Verstärkungslage für eine Funktionsscheitelbewehrung mit zwei Lagen aus Metallseilen, die von einer Lage zur nächsten gekreuzt sind. Keine dieser Druckschriften beschreibt jedoch die Merkmalskombination, die der Gegenstand der Erfindung ist, insbesondere die Verwendung der o ben definierten gemischten kombinierten Seile als Verstärkungen für die Karkassenbewehrung, oder legt diese nahe.
Im Falle eines Luftreifens für Flugzeuge ist es vorteilhaft, wenn die in den erfindungsgemäßen Luftreifen verwendeten gemischten kombinierten Seile aus mindestens zwei Drähten mit hohem Elastizitätsmodul und einem einzigen Draht mit niedrigem Elastizitätsmodul gebildet sind, da solche Seile den besten Kompromiss zwischen den beiden Eigenschaften Gewichtsreduktion des Luftreifens und Ermüdungsfestigkeit der Seile darstellen. Die drei oben angegebenen Drähte werden einzeln in geeigneter Weise überdreht und dann zur Bildung des Verstärkungselements gemeinsam gezwirnt. Man erhält auf diese Weise, wie an sich bekannt ist, Seile, die eine für die Zugkraft in Abhängigkeit von der relativen Dehnung ε repräsentative Kurve aufweisen, die sich auf beiden Seiten eines Übergangspunktes T im Wesentlichen aus zwei Teilen zusammensetzt: Einem ersten Bereich, wo der Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung niedrig ist, und einem zweiten Bereich, wo der Modul groß ist.
Wenn man in bekannter Weise einen Übergangspunkt T als den Schnittpunkt zwischen der Kurve [Zugkraft in Abhängigkeit von der Dehnung ε] und einer Geraden parallel zur Ordinate der Kurve definiert, die durch den Schnittpunkt der Tangente an die Kurve durch den Ursprung (entsprechend dem Punkt mit der Deformation Null ε₀) und am Bruch (Reißdeformation ε_R) hindurchgeht, ist der erste Bereich der Bereich zwischen dem Ursprung und der Deformation ε_T und der zweite Bereich der Bereich zwischen der Deformation ε_T und der Reißdeformation ε_R. Damit das Profil der Karkassenbewehrung in Umfangsrichtung und/oder Meridianrichtung eine gewisse Formsta bilität erhält, ist es wesentlich, dass die relative Dehnung ε_T am Übergangspunkt T im Bereich von 1 bis 7 % liegt.
Das Verhältnis der Steigung der Tangente an die Zugkraft-relative Dehnung-Kurve am Punkt der relativen Dehnung null und der Steigung der Tangente an die Zugkraft-relative Dehnung-Kurve am Punkt der relativen Dehnung beim Bruch liegt vorteilhaft im Bereich von 0,08 bis 1,0, wobei die Reißkraft eines Verstärkungselements vorzugsweise über 70 cN/tex liegt.
Die Lagen der gemischten kombinierten Seile oder Hybridseile, die oben beschrieben wurden, werden durch Einbetten dieser Seile in eine Kautschukmischung, die als Kalandriermischung bezeichnet wird, erhalten, wobei die Anzahl der Seile pro Zentimeter der Lage, die senkrecht zur Richtung der Seile gemessen wird, so berechnet ist, dass die erforderliche Zugfestigkeit erhalten wird. Um die Lebensdauer der Wülste dieses Luftreifens noch zu steigern, weisen die Kalandriermischung(en) der axial inneren Karkassenlagen, die um den Wulstkern zur Verankerung zur Bildung von Hochschlägen umgeschlagen sind, Dehnungssekantenmoduln mit einem Wert unter dem (den) Sekantenmodul(n) der Kalandriermischungen der axial äußeren Lage(n) auf. Diese Moduln sind Dehnungsmoduln, die bei 10 % relativer Dehnung gemäß der Norm ASTM D 412 gemessen werden. Der Modul der Kalandriermischung der axial inneren Lagen liegt vorzugsweise im Bereich von 4,5 bis 6,0 MPa, wohingegen der Modul der Mischung der axial äußeren Lagen im Bereich von 10,0 bis 14,0 MPa liegt.
Die Scheitelbewehrung für Luftreifen für Flugzeuge ist, wie an sich bekannt ist, aus einer Funktionsbewehrung, die im Allgemeinen aus textilen Verstärkungselementen gebildet ist, und einer Schutzbewehrung zusammengesetzt, die aus mindestens einer Lage von Metallelementen oder Elementen aus einem aromatischen Polyamid besteht. Die Funktionsbewehrung ist im Allgemeinen radial von innen nach außen aus mindestens einer Lage von umlaufenden Verstärkungselementen (in der vorliegenden Beschreibung wird ein Verstärkungselement als umlaufend bezeichnet, wenn es mit der Umfangsrichtung einen Winkel von –8 bis +8 ° bildet) und mindestens einer Doppellage aus zwei Lagen von gekreuzten Elementen zusammengesetzt, die durch Aufwickeln eines Bandes aus mindestens einem Verstärkungselement um einen mehr oder weniger zylindrischen Träger von einem Rand der Bewehrung zum anderen in Zickzackform bis zur Bildung von mindestens zwei Lagen der Elemente hergestellt werden, die mit der Umfangsrichtung Winkel in entgegengesetzten Richtungen von 8 bis 30° bilden.
Die Verstärkungselemente der Funktionsscheitelbewehrung sind vorteilhaft gemischte kombinierte Seile der gleichen Art und Struktur wie die Seile, die die Karkassenbewehrung bilden. Daraus ergibt sich eine verminderte Anzahl von Lagen, um die gleiche Zugfestigkeit zu erreichen, wobei die geringere Anzahl zu mehreren Vorteilen führt, nämlich einer Gewichtsreduktion, einer leichteren Herstellung, geringeren Gestehungskosten, einem insgesamt weniger dicken Scheitel und somit niedrigeren Betriebstemperaturen, jedoch auch kürzeren Härtungszeiten, wobei in dem noch nicht vulkanisierten Luftreifen auch die Härtungstemperaturen gleichmäßiger verteilt sind.
Im Vergleich mit der Verwendung von Nylonseilen macht die Verwendung von gemischten kombinierten Seilen für die Funktionsbewehrung eine Laufstreifenmischung möglich, die weniger Zugbeanspruchungen ausgesetzt ist und somit eine höhere Beständigkeit gegenüber dem Angriff von Ozon am Boden der Hohlräume (weniger Risse), eine größere Beständigkeit im Hinblick auf die Ausbreitung der Risse oder von Schnitten, die durch äußere Gegenstände am Luftreifen verursacht wurden, bessere Abriebeigenschaften, eine höhere Beständigkeit gegenüber der Bildung von muschelartigen Ausbrüchen am Laufstreifen sowie eine höhere Beständigkeit gegenüber Perforationen am Laufstreifen, die von äußeren Gegenständen verursacht werden, besitzt.
Die oben angegebenen Vorteile sind noch ausgeprägter, wenn der Modul der Kalandriermischung der Lagen der Funktionsscheitelbewehrung einen Wert zwischen den entsprechenden Werten der Moduln für die Kalandriermischungen der axial äußeren bzw. axial inneren Karkassenlagen aufweist. Dieser Modul, der wie die oben angegebenen Moduln definiert ist und unter den gleichen Bedingungen gemessen wird, liegt vorteilhaft im Bereich von 7,5 bis 9,5 MPa.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels hervor, zu dem eine Zeichnung gehört, worin:
1 schematisch im Meridianschnitt einen erfindungsgemäßen Luftreifen zeigt;
2 ein Beispiel für eine Kraft-Dehnungs-Kurve eines Verstärkungselements der Karkassenbewehrung des Luftreifens von 1 angibt; und
3 das Profil eines Laufstreifens für einen erfindungsgemäßen Luftreifen zeigt.
In dem Beispiel wird ein Luftreifen mit der Standarddimension 1 400 × 530 R 23 (gemäß der Norm 'Tire and Rim Association') angegeben. Die Karkassenbewehrung 1 besteht aus vier Lagen 1A bis 1D von textilen radialen Seilen. Bei einem Flugzeugluftreifen sind unter radialen Seilen Seile zu verstehen, die mit der Umfangsrichtung Winkel bilden, die im Bereich von 90 ± 15° liegen können. Von diesen vier Lagen sind die beiden Lagen 1A und 1B, die in den Flanken und Wülsten axial innen liegen, in jedem Wulst 2 um einen Wulstkern 3, der in diesem Fall einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, von der Innenseite des Luftreifens P zur Außenseite zur Bildung von Hochschlägen 10A und 10B umgeschlagen. Es ist ferner ein Schutzstreifen (der aus textilen Verstärkungen aus einem aliphatischen Polyamid gebildet ist) vorgesehen, der um den Wulstkern umgeschlagen ist und den Wulstkern von der Karkassenbewehrung trennt.
Die Enden der Hochschläge sind von der Basis des Wulstes, die durch eine parallel zur Drehachse des Luftreifens und durch den Schnittpunkt der senkrechten Wand des Wulstes und der kegelstumpfförmigen Erzeugenden ihres Sitzes hindurchgehenden Linie YY' mit Höhen h₁ bzw. h₂ beabstandet. Die kleinere Höhe h₁ ist die Höhe des Hochschlags 10A der ersten axial inneren Lage 1A, wohingegen die größere Höhe h₂ die Höhe des Hochschlags 10B der axial inneren zweiten Lage 1B ist. Die beiden Höhen h₁ und ha betragen 20 bzw. 15 % der Höhe H des Luftreifens auf der Felge, die 394 mm entspricht.
Die Höhe des aufgepumpten und montierten Luftreifens ist im Meridianschnitt per definitionem der radiale Abstand, der zwischen dem Punkt des Laufstreifens, der von der Drehachse am weitesten entfernt ist, und einer Parallele zu dieser Achse gemessen wird, die von dieser Achse um einen Betrag beabstandet ist, der dem nominalen Radius der Betriebsfelge entspricht. Ein Kautschukprofilteil von in etwa dreieckiger Form 5 ist axial zwischen den Hochschlägen 10A und 10B und den Hauptteilen der inneren Karkassenlagen radial über dem Wulstkern angeordnet.
Die axial äußeren Lagen 1C und 1D der Karkassenbewehrung weisen Enden 10C und 10D auf, die die Hochschläge 10A und 10B der Lagen 1A und 1B der Karkassenbewehrung 1 axial außen bedecken und daran angrenzen. Die Lagen 1C und 1D sind um den Wulstkern zur Verankerung 3 an einem Bereich oder Kreisbogen umgeschlagen, der im Zentrum des im Wulstkern eingeschriebenen Kreises einem Winkel von höchstens 180° entspricht, so dass die Enden der Lagen 1C und 1D radial unter der parallel zur Drehachse, durch den Schwerpunkt des Querschnitts des Wulstkerns 3 verlaufenden Geraden liegen.
Die Lagen 1A bis 1D der Karkassenbewehrung des Flugzeugluftreifens bestehen aus gemischten kombinierten Seilen, die aus zwei Drähten aus einem aromatischen Polyamid, wobei jeder Draht einen Titer von 330 tex aufweist und einzeln mit einer S-förmigen Verdrillung von 230 U/Meter überdreht ist, und einem Draht aus einem aliphatischen Polyamid (genauer aus Nylon) gebildet sind, dessen Titer 188 tex beträgt, wobei der Draht einzeln mit einer S-förmigen Verdrillung von 230 U/Meter überdreht ist. Die drei vorab um sich selbst gedrehten Drähte werden dann gemeinsam mit einer Z-förmigen Verdrillung von 230 U/Meter verdrillt, um das zur Verwendung in Lagen gebrauchsfertige Seil zu bilden. In 2 ist die Kraft-Dehnungs-Kurve in Abhängigkeit von der relativen Dehnung (oder Deformation) eines aus diesen drei Drähten bestehenden Seils gezeigt; diese Kurve weist einen Übergangspunkt T für eine relative Dehnung ε_T von 3,8 % und ein Verhältnis E₀/E_R der Steigung E₀ der Tangente an die Kurve im Ursprung (ε₀ null) und der Steigung ε_R der Tangente der Kurve beim Bruch von 0,175 auf. In dem dargestellten Fall hat das verwendete Seil eine Reißkraft von etwa 120 daN für eine Deformation von 7,5 %.
In dem gezeigten Fall wird für die Lagen 1A bis 1D das gleiche Seil verwendet, wobei dies erfindungsgemäß nicht erforderlich ist. Die Dichte ist jedoch in den verschiedenen Lagen unterschiedlich: Für die axial inneren Lagen ist sie größer: 83 Seile pro Dezimeter im Vergleich mit 75 Seilen pro Dezimeter für die axial äußeren Lagen.
Die Kautschukmischung, die die gemischten kombinierten Seile der Lagen 1A und 1B der Karkassenbewehrung umhüllt, basiert auf Naturkautschuk und weist im vulkanisierten Zustand einen Dehnungssekantenmodul bei 10 % relativer Dehnung vom 5,4 MPa auf, wobei der Modul unter den in der oben angegebenen Norm vorgeschriebenen Bedingungen gemessen wird. Die Kautschukmischung, die die gemischten kombinierten Seile der Lagen 1C und 1D der Karkassenbewehrung umhüllt, basiert wiederum auf Naturkautschuk und weist einen unter den gleichen Bedingungen gemessenen Sekantenmodul von 12,0 MPa auf. Die Kautschuklagenmischungen von geringer Dicke, die gegebenenfalls zwischen den Karkassenlagen angebracht sind und/oder die Enden der Lagen einfassen, folgen für die Moduln den gleichen Regeln: Jede den Lagen 1A und 1B hinzugefügte Lage hat einen Modul, der kleiner ist als der Modul der Lagen, die den Lagen 1C und 1D hinzugefügt sind.
Radial über der radialen Karkassenbewehrung 1 befindet sich eine Scheitelbewehrung 6, die einerseits eine Funktionsbewehrung 6T und radial außen eine Schutzbewehrung 6P umfasst. Die Funktionsbewehrung 6T wird durch zickzackförmiges Aufwickeln eines Streifens aus acht gemischten kombinierten Seilen der Art und Struktur, wie sie für die Karkassenlagen verwendet werden, zickzackförmig auf eine mehr oder weniger zylindrische Form von einr Kante der Bewehrung zur anderen aufgewickelt (die Dichte der Funktionsbewehrung 6T ist 73 Drähte pro Dezimeter). Das Aufwickeln erfolgt zunächst mit einem Winkel von 5° und wird fortgesetzt, bis eine komplette Lage von Seilen mit 5° erhalten wird, dann wird der Auflegewinkel auf einen Wert von 9° modifiziert, wobei das Aufwickeln fortgesetzt wird, bis die erforderliche Anzahl von gekreuzten Lagen erreicht ist, d. h. sechs Lagen für diese Dimension.
Die Kautschukmischung zum Umhüllen der Seile des Laufstreifens, die verwendet wird, basiert auf Naturkautschuk und besitzt einen Sekantenmodul von 8,5 MPa, der unter den gleichen Bedingungen wie die vorhergehenden Moduln gemessen wird. Die Schutzbewehrung 6P setzt sich aus mindestens einer Lage zusammen, die aus Elementen aus einem aromatischen Polyamid 330/2 gebildet wer den, die mit 450 U/Meter gewickelt sind, wobei die Elemente mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 45 bis 70° und im beschriebenen Fall genauer einen Winkel von 60° bilden. Die Schutzbewehrung 6P des Scheitels ist von der Funktionsbewehrung 6T über eine Lage aus einer Kautschukmischung 6C entkoppelt, die die Erneuerung des Laufstreifens erleichtert. Die Schutzbewehrung kann auch aus einer Lage von metallischen Verstärkungselementen, die in der Ebene der Lage gewellt sind, gebildet werden, entsprechend der Lehre des Patents US 4 402 356 , wobei die Orientierung der mittleren Wellungsachse in Bezug auf die Umfangsrichtung 90° ± 5° oder 0° ± 5° beträgt.
Ein Laufstreifen 7, Flanken 8, äußere Schutzlagen für die Wülste 9, Füllprofilteile für die Wülste 11, 12 sowie eine innere Kautschuklage 13 vervollständigen in bekannter Weise den Aufbau des untersuchten Luftreifens.
Durch die beschriebene Architektur, mit einer Karkassenbewehrung 1 und einer Funktionsscheitelbewehrung 6T, die aus gemischten kombinierten Verstärkungselementen zusammengesetzt ist, kann wegen der Formstabilität des erhaltenen Luftreifens in vorteilhafter Weise ein Profil verwendet werden, das die Blöcke aufweist, wie sie in 3 gezeigt sind. Ein Laufstreifen 7 umfasst fünf Rippen, eine zentrale Rippe 70 und anschließend zwei dazwischenliegende Rippen 71, wobei die Ränder des Laufstreifens zwei seitliche Rippen 72 bilden und die Rippen in axialer Richtung durch umlaufende Rillen 73 getrennt sind. Die dazwischenliegenden Rippen 71 und die seitlichen Rippen 72 sind in Umfangsrichtung durch allgemein in Querrichtung orientierte Rillen 75 in Blöcke unterteilt, deren axial inneren Enden 750 etwas näher an der Äquatorialebene XX' des Luftreifens liegen als die axial inneren Wände 730 der Längsrillen 73, die dieser Ebene am Nächsten sind, wobei die zentrale Rippe 70 keine durch sie hindurchgehende Rille 75 aufweist.
Die Querrillen 75 sind mit einer mittleren Orientierung (gegeben durch den Winkel, den die durch die beiden Enden hindurchgehende Gerade mit der Umfangsrichtung bildet) im Bereich von 45 bis 70° etwas gekrümmt, d. h. sie haben die gleiche Orientierung wie die Schutzlage 6P, die radial darunter angrenzt. Sie sind auf beiden Seiten der Äquatorialebene XX' so angeordnet, dass sie ein nicht ausgerichtetes Profildesign bilden, d. h. ein Profil, das verwendet werden kann, ohne dass die Laufrichtung angegeben werden muss. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Architektur der Verstärkungslage mit dem beschriebenen Profil ermöglicht einerseits eine bessere Haftung auf Fahrbahnen, die durch feuchte Stäube rutschig sind, und andererseits eine höhere Beständigkeit beim Rollen unter geringem Druck (Druck unter einem Drittel des Betriebsdrucks) und bei hoher Geschwindigkeit.
Im Übrigen wurde der beschriebene Luftreifen erfolgreich gemäß der Norm TSO C62D getestet. Im Vergleich zu einem Luftreifen der gleichen Dimension, der eine aus acht Lagen aus einem aliphatischen Polyamid zusammengesetzte Karkassenlage besitzt, beträgt die Gewichtsverminderung des Luftreifens 15 %, die Herstellungszeit ist um 20 % kleiner.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass durch die Verwendung von gemischten kombinierten Verstärkungselementen als Verstär kungselemente der Scheitelbewehrung wegen der hohen Formstabilität des erhaltenen Luftreifens in seinem Scheitelbereich durch diese Verstärkungselemente die Verwendung des mit Blöcken versehenen Profils (3) möglich ist. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass dieser Vorteil erhalten bleibt, unabhängig davon, ob die Karkassenbewehrung Verstärkungselemente des gleichen Typs enthält oder nicht. Die Probleme, die an herkömmlichen Scheitelbewehrungen von Flugzeugluftreifen festzustellen sind, insbesondere die Ermüdung am Boden der Rillen, sind hier gelöst.

Claims

Luftreifen für Flugzeuge, der auf einen hohen Druck aufgepumpt ist, mit einem Laufstreifen (7), einer Scheitelbewehrung (6) und einer radialen Karkassenbewehrung (1), wobei die radiale Karkassenbewehrung (1) eine Vielzahl von textilen Verstärkungselementen aufweist, die in etwa radial orientiert sind (d. h. mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 80° bis 100° bilden), wobei diese Bewehrung in jedem Wulst (2) an mindestens einer umlaufenden Verstärkungsbewehrung (3) verankert ist, wobei der Luftreifen dadurch gekennzeichnet ist, dass er als radiale Verstärkungselemente der Karkassenbewehrung (1) gemischte kombinierte Seile aufweist, deren Kurve, die die Zugkraft in Abhängigkeit von der relativen Dehnung darstellt, im Wesentlichen aus zwei Bereichen auf beiden Seiten eines Übergangspunktes T zusammengesetzt ist, wobei der Übergangspunkt T einer relativen Dehnung von 1 bis 7 % entspricht, wobei das Verhältnis der Steigung der Tangente am Punkt der relativen Dehnung Null und der Steigung der Tangente an die Kraftdehnungskurve beim Bruch im Bereich von 0,08 bis 1,0 liegt, und dadurch, dass die Reißkraft eines Verstärkungselements der Karkassenbewehrung über 70 cN/tex liegt, damit der Luftreifen formbeständiger wird.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verstärkungselemente der Karkassenbewehrung (1) gemischte kombinierte Seile sind, die durch Zwirnen mindes tens eines Drahts mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von 2.000 cN/tex und mindestens einem Draht mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von höchstens 1.500 cN/tex gebildet werden, wobei die Elastizitätsmoduln der Drähte bei einer Zugkraft von zehn Prozent (10 %) der Reißkraft des jeweiligen betrachteten Drahts gemessen werden.
Luftreifen für Flugzeuge nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einige Verstärkungselemente an der umlaufenden Verstärkungsbewehrung (3) von innen nach außen verankert sind und andere Verstärkungselemente an der gleichen umlaufenden Verstärkungsbewehrung (3) von außen nach innen verankert sind.
Luftreifen für Flugzeuge, der auf einen hohen Druck aufgepumpt ist, mit einem Laufstreifen (7), einer Scheitelbewehrung (6) und einer radialen Karkassenbewehrung (1), der umfasst: – mindestens zwei axial innere Lagen (1A und 1B), die aus textilen, in radialer Richtung orientierten Verstärkungselementen (Winkel der Verstärkungen mit der Umfangsrichtung 80° bis 100°) gebildet sind, wobei die beiden Lagen in jedem Wulst (2) zur Bildung von Hochschlägen (10A und 10B) von innen nach außen um mindestens einen Wulstkern (3) umgeschlagen sind, und – mindestens eine axial äußere Lage (1C, 1D) von textilen, radial ausgerichteten Verstärkungselementen, die unter der Scheitelbewehrung (6) in radialer Richtung über den inneren Lagen (1A und 1B) liegen und sich in den Wülsten (2) ent lang der Hochschläge (10A und 10B) der inneren Lagen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Verstärkungselemente aller Lagen (1A, 1B, 1C, 1D, ...) der Karkassenbewehrung (1) gemischte kombinierte Seile sind, die durch Zwirnen mindestens eines Drahts mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von mindestens 2.000 cN/tex mit mindestens einem überdrehten oder nicht überdrehten Draht mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung von höchstens 1.500 cN/tex gebildet sind, wobei die Elastizitätsmoduln der Drähte bei einer Zugkraft gemessen werden, die dem 0,1-Fachen der Reißkraft des jeweiligen Drahts entspricht.
Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve, die die Zugkraft in Abhängigkeit von der relativen Dehnung für jedes Verstärkungselement der Karkasse darstellt, eine Steigung am Ursprung (Deformation Null) und eine Steigung beim Bruch (Deformation εR) aufweist, wobei das Verhältnis der Steigung der Tangente an die Kurve am Punkt der relativen Dehnung Null ε0 und der Steigung der Tangente an die gleiche Kurve am Punkt der Dehnung εR beim Bruch im Bereich von 0, 08 bis 1, 0 liegt.
Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dehnung εT am Übergangspunkt T, der als Schnittpunkt der Kurve, die die Zugkraft in Abhängigkeit von der Dehnung ε darstellt, und einer Geraden definiert ist, die parallel zur Ordinate der Kurve verläuft und durch den Schnittpunkt der Tangenten an die Kurve in den Punkten, die der relativen Deh nung Null ε0 und der relativen Reißdehnung εR entsprechen, hindurchgeht, im Bereich von 1 bis 7 % liegt.
Luftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißkraft eines Verstärkungselements größer als 70 cN/tex ist.
Luftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht mit hohem Modul ein Draht aus Filamenten aus einem aromatischen Polyamid ist, und dadurch, dass der Draht mit niedrigem Modul ein Draht aus Filamenten aus einem aliphatischen Polyamid ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalandrierkautschukmischung(en) der axial inneren Karkassenlagen (1A, 1B), die zur Bildung der Hochschläge (10A, 10B) um den Wulstkern zur Verankerung (3) umgeschlagen sind, Sekantenmoduln aufweisen, die kleiner sind als der oder die Sekantenmodul(n) der Kalandriermischungen der axial äußeren Lage(n) (1C, 1D).
Luftreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul der einzigen Kalandriermischung der axial inneren Lagen (1A, 1B) im Bereich von 4, 5 bis 6,0 MPa und der Modul der einzigen Mischung der axial äußeren Lagen (1C, 1D) im Bereich von 10,0 bis 14,0 MPa liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung (6) mindestens eine Funktionsbewehrung (6T) umfasst, die durch zickzackförmiges Aufwickeln eines Streifens mindestens eines Verstärkungselements bis zur Bildung von mindestens zwei Lagen von gekreuzten Elementen, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 8° bis 30° bilden, um eine mehr oder weniger zylindrische Form von einem Rand der Bewehrung zum anderen gebildet wird, wobei es sich bei dem Verstärkungselement um ein gemischtes kombiniertes Seil gleicher Art und gleicher Struktur handelt wie die Seile, die die Karkassenbewehrung (1) bilden.
Luftreifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsscheitelbewehrung (6T) in radialer Richtung zwischen der Karkassenbewehrung und den durch zickzackförmiges Aufwickeln erhaltenen Lagen mindestens eine Lage aufweist, die aus umlaufenden Elementen der gleichen Art und der gleichen Struktur, wie die Seile, die die Karkassenbewehrung (1) bilden, gebildet wird.
Luftreifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekantenmodul der Kalandriermischung der Funktionsscheitelbewehrungslagen (6T) einen Wert zwischen den entsprechenden Werten der Sekantenmoduln der Kalandiermischungen der axial äußeren Karkassenlagen (1C, 1D) und axial inneren Karkassenlagen (1A, 1B) aufweist, wobei der Modul im Bereich von 7,5 bis 9,5 MPa liegt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelbewehrung (6) radial über der Funktionsbewehrung (6T) eine Schutzbewehrung (6P) aufweist, die aus mindestens einer Lage von Verstärkungselementen aus einem aromatischen Polyamid besteht, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel von 45° bis 70° bilden.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seile der Funktionsscheitelbewehrung gemischte kombinierte Seile sind, deren Kurve, die die Zugkraft in Abhängigkeit von der relativen Dehnung darstellt, sich im Wesentlichen aus zwei Bereichen auf beiden Seiten eines Übergangspunkts (T) zusammensetzt, wobei der Punkt (T) einer relativen Dehnung von 1 bis 7 % entspricht und das Verhältnis der Steigung der Tangente am Punkt der relativen Dehnung Null und der Steigung der Tangente an die Kraftdehnungskurve beim Bruch im Bereich von 0,08 bis 1,0 liegt, und dadurch, das die Reißkraft eines Elements der Karkassenbewehrung über 70 cN/tex liegt.
Luftreifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasse aus Verstärkungselementen gebildet wird, die mit den Elemente der Funktionsscheitelbewehrung identisch sind.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufstreifen ein Profil aufweist, das eine zentrale Rippe besitzt, in axialer Richtung über umlaufende Rillen von weiteren Rippen getrennt wird, wobei die zentrale Rippe in Umfangsrichtung kontinuierlich ist, wohingegen die anderen Rippen durch allgemein in Querrichtung orientierte Rillen in Blöcke unterteilt sind.