本發(fā)明涉及具有胎體和帶束層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的充氣輪胎，更具體地涉及高速重載輪胎，諸如用于飛行器上的那些。

背景技術(shù)：

用于高速應(yīng)用的充氣輪胎在輪胎進(jìn)入和離開(kāi)印跡（footprint）區(qū)域時(shí)在輪胎的胎冠區(qū)域中經(jīng)歷很高程度的屈曲。此問(wèn)題在飛行器輪胎中尤其嚴(yán)重，其中，輪胎在起飛和降落時(shí)可達(dá)到超過(guò)200mph的速度。

當(dāng)輪胎以非常高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，胎冠區(qū)域傾向于由于高的角加速度和速度而尺寸擴(kuò)大，這傾向于徑向向外推動(dòng)胎面區(qū)域。交通工具的載荷抵消這些力，所述載荷僅在被稱作印跡區(qū)域的較小輪胎區(qū)域中被支撐。

目前驅(qū)動(dòng)輪胎設(shè)計(jì)的是能夠適應(yīng)高速、高載荷并且具有減小的重量的飛行器輪胎。在現(xiàn)有技術(shù)中，已知在飛行器輪胎中使用之字形（zigzag）帶束層，諸如在Watanabe的美國(guó)專利No.5,427,167中所公開(kāi)的。之字形帶束層的優(yōu)點(diǎn)是消除了在帶束層包的外橫向邊緣處的切割帶束層邊緣。之字形帶束層的固有彈性還幫助提高回轉(zhuǎn)力。但是，設(shè)計(jì)有之字形帶束層的輪胎可在帶束層邊緣處產(chǎn)生過(guò)多層，這可降低耐用性。此外，載荷能力和重量之間通常也存在取舍。因此，需要一種改進(jìn)的飛行器輪胎，其能夠滿足高速、高載荷并具有減小的重量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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定義

“胎體”表示除帶束層結(jié)構(gòu)、胎面、底胎面以及簾布層上的胎側(cè)橡膠之外的輪胎結(jié)構(gòu),但是包括胎圈。

“周向”表示沿著與軸向方向垂直的環(huán)形胎面的表面的周長(zhǎng)延伸的線或方向。

“簾線”表示組成輪胎中的簾布層的加強(qiáng)線束之一。

“赤道面（EP）”表示垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線并且穿過(guò)其胎面中心的平面。

在給定應(yīng)變或應(yīng)力下簾線的“彈性模量（modulus of elasticity）”表示在給定應(yīng)變或應(yīng)力下計(jì)算的延伸割線模量（extension secant modulus）。高彈性模量表示超過(guò)1000cN/tex的割線彈性模量，并且低彈性模量表示低于600cN/tex的割線模量。

“簾布層”表示涂覆有橡膠的平行簾線的連續(xù)層。

“徑向的”和“徑向地”表示在徑向方向上朝著或遠(yuǎn)離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。

“子午線輪胎”表示帶束或周向地限制的充氣輪胎，其中，從胎圈延伸至胎圈的簾布層相對(duì)于輪胎赤道面以65°與90°之間的簾線角安置。

“斷面寬度”表示當(dāng)膨脹至額定壓力并未承載時(shí)，在輪胎的最寬部分處測(cè)量的輪胎胎側(cè)之間的距離。

在給定應(yīng)變或應(yīng)力下簾線的“切線彈性模量（tangent modulus of elasticity）”表示簾線的延伸切線模量（extension tangent modulus）。在給定應(yīng)變或應(yīng)力下，切線彈性模量是應(yīng)力應(yīng)變曲線的切線的斜率值，并且可利用名稱為“Standard Test Method for Young’s Modulus, Tangent Modulus and Chord Modulus”的ASTM E111-04確定。

“之字形帶束層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)”表示至少兩個(gè)簾布層或平行簾線的帶，每個(gè)帶中具有1至20個(gè)簾線，并且以在帶束層的橫向邊緣之間以5°與30°之間的角延伸的交錯(cuò)圖案布置。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的輪胎的第一實(shí)施例的一半的示意性剖視圖；

圖2是在形成過(guò)程中的之字形帶束層的示意性立體圖；

圖3是用于輪胎的復(fù)合帶束層包的第一實(shí)施例的一半的示意性放大剖視圖，示出帶束層配置；

圖4是復(fù)合帶束層包的第二實(shí)施例的示意性放大剖視圖，示出帶束層配置；

圖5是帶束層加強(qiáng)條的第一實(shí)施例；以及

圖6是帶束層加強(qiáng)條的第二實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1圖示本發(fā)明的子午線飛行器輪胎10的一半的剖視圖。輪胎關(guān)于中間周向平面對(duì)稱，從而僅圖示一半。如圖所示，飛行器輪胎包括一對(duì)胎圈部分12，每個(gè)胎圈部分包含嵌入其中的胎圈芯14。美國(guó)專利No.6,571,847示出了適合用于飛行器輪胎的胎圈芯的一個(gè)例子。胎圈芯14優(yōu)選在被多個(gè)護(hù)套鋼絲15包圍的中心部分13中具有鋁、鋁合金或其他輕質(zhì)合金。本領(lǐng)域技術(shù)人員可明白也可采用其他胎圈芯。

飛行器輪胎還包括沿輪胎的徑向方向從每個(gè)胎圈部分12大體向外延伸的胎側(cè)部分16，以及在胎側(cè)部分16的徑向外端之間延伸的胎面部分20。所述輪胎被示出被安裝在輪輞凸緣上，輪輞凸緣具有從一個(gè)胎圈延伸到另一個(gè)胎圈的輪輞凸緣寬度并且在圖1中由W_BF表示。輪胎的斷面寬度在圖1中由W表示并且是當(dāng)膨脹到正常壓力并且未承載時(shí)輪胎的最寬部分的剖面寬度。此外，輪胎10由從一個(gè)胎圈部分12環(huán)向地延伸到另一胎圈部分12的胎體22加強(qiáng)。胎體22由優(yōu)選沿徑向方向定向的內(nèi)胎體簾布層24和外胎體簾布層26組成。在這些胎體簾布層之中，通常四個(gè)內(nèi)簾布層24從輪胎內(nèi)側(cè)朝向輪胎外側(cè)纏繞在胎圈芯14上，以形成反包部分，同時(shí)通常兩個(gè)外簾布層26沿內(nèi)胎體簾布層24的反包部分的外側(cè)向下延伸到胎圈芯14。

飛行器可優(yōu)選是H型輪胎，具有在約0.65至0.7的范圍內(nèi)的W_BF/W的比率，并且優(yōu)選在約0.65至約0.68的范圍內(nèi)。

這些胎體簾布層24、26中的每個(gè)可包括任何合適的簾線，通常是大體垂直于輪胎的赤道面EP延伸（即，沿輪胎的徑向方向延伸）的尼龍簾線，諸如尼龍-6，6簾線。優(yōu)選地，尼龍簾線具有1890旦尼爾/2/2或1890旦尼爾/3的構(gòu)造。胎體簾布層24、26中的一個(gè)或更多個(gè)還可包括芳綸和尼龍簾線結(jié)構(gòu)，例如混合簾線（hybrid cord）、高能簾線（high energy cord）或合并簾線（merge cord)。美國(guó)專利No. 4,893,665、美國(guó)專利No. 4,155,394或美國(guó)專利No. 6,799,618描述了合適的簾線的例子。簾布層簾線可具有大于8%且小于30%的斷裂伸長(zhǎng)百分比，更優(yōu)選地大于9%且小于28%。

飛行器輪胎10還包括被布置在胎體22和胎面橡膠28之間的帶束層包40。圖3圖示適合用于飛行器輪胎中的帶束層包40的第一實(shí)施例的一半。帶束層包40關(guān)于中間周向平面對(duì)稱，從而僅圖示帶束層包的一半。如圖所示，帶束層包40包括與胎體相鄰設(shè)置的第一帶束層50。第一帶束層50優(yōu)選由加強(qiáng)簾線形成，加強(qiáng)簾線相對(duì)于中間周向平面形成10度或更小的角，更優(yōu)選地，5度或更小。優(yōu)選地，第一帶束層50由兩個(gè)或更多個(gè)簾線的第一經(jīng)橡膠處理的條41形成，通過(guò)相對(duì)于周向方向螺旋或盤(pán)旋地纏繞簾線制成。第一帶束層50是帶束層包40中的最窄帶束層結(jié)構(gòu)，并且具有在輪輞寬度（凸緣之間的寬度）的約13%至約100%范圍內(nèi)的寬度。

帶束層包40還包括位于第一帶束層50的徑向外側(cè)的第二帶束層55。第二帶束層55優(yōu)選由相對(duì)于中間周向平面具有10度或更小的角的簾線形成。優(yōu)選地，第二帶束層55由兩個(gè)或更多個(gè)簾線的經(jīng)橡膠處理的條41形成，通過(guò)相對(duì)于周向方向螺旋或盤(pán)旋地纏繞簾線制成。第二帶束層55具有在輪輞寬度的約13%至約100%范圍內(nèi)的寬度。優(yōu)選地，第二帶束層55具有與第一帶束層50相同或比第一帶束層50略大的寬度。帶束層包40還可包括第三帶束層60和第四帶束層61。第三帶束層60位于第二帶束層55的徑向外側(cè)，并且可大體寬于第二帶束層。第四帶束層位于第三帶束層60的徑向外側(cè)，并且可與第三帶束層60寬度相同或比第三帶束層60略寬。第三和第四帶束層60、61是低角帶束層（low angle belts），通常相對(duì)于中間周向平面具有10度或更小的帶束層角。優(yōu)選地，第三和第四帶束層60、61由兩個(gè)或更多個(gè)簾線的第一經(jīng)橡膠處理的條41形成，通過(guò)相對(duì)于周向方向螺旋或盤(pán)旋地纏繞簾線制成。

帶束層包40還包括至少一個(gè)之字形帶束層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)70、92。之字形帶束層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)70、92由如圖2所示地形成的交織在一起的兩層簾線組成。兩個(gè)或更多個(gè)簾線的經(jīng)橡膠處理的復(fù)合條43形成每個(gè)之字形帶束層結(jié)構(gòu)70、92。復(fù)合條43在圖5中被示出并且在下文中被更詳細(xì)地描述。復(fù)合條43大體沿周向方向纏繞，以在輪胎成型鼓49或芯的交替橫向邊緣44和45之間延伸。該條沿這種之字形路徑纏繞許多次，同時(shí)條43沿周向方向移動(dòng)期望量，從而在鄰接的條43之間不形成間隙。因此，簾線沿周向方向延伸，同時(shí)在兩端44、45處的轉(zhuǎn)向點(diǎn)處改變彎曲方向。之字形帶束層結(jié)構(gòu)的簾線彼此交叉，其通常當(dāng)條43在上述周向的每360度之內(nèi)在簾布層的兩個(gè)側(cè)端44和45之間往復(fù)至少一次時(shí)，相對(duì)于輪胎的赤道面EP成5度至30度簾線角A。形成在每個(gè)之字形帶束層結(jié)構(gòu)中的兩層簾線被不可分離地嵌入帶束層中，并且其中，在帶束層的外橫向端處不存在切割端。

在圖3所示的實(shí)施例中，優(yōu)選的是，低角帶束層50、55、60、61中的一個(gè)或更多個(gè)由EPI為18的加強(qiáng)簾線條形成。優(yōu)選的是，該加強(qiáng)簾線條由加強(qiáng)簾線形成，該加強(qiáng)簾現(xiàn)由芳綸、尼龍或由芳綸和尼龍混合物的合并加強(qiáng)簾線制成。此外優(yōu)選的是，所述條具有0.5英寸的寬度，并且具有9個(gè)加強(qiáng)簾線。之字形帶束層條優(yōu)選由8個(gè)加強(qiáng)簾線構(gòu)成的0.5英寸的復(fù)合條形成，其具有的EPI為16。

為了減少帶束層邊緣處的重疊條的數(shù)量，優(yōu)選改變之字形帶束層繞層的幅度或?qū)挾取Ｒ话愕?，之字形帶束層被形成為具有恒定的幅度或?qū)挾?。為了減小帶束層邊緣處的層數(shù)，可改變之字形的幅度（從鼓中心到鼓的軸向端的距離）?？呻S機(jī)地改變幅度，或者可按圖案改變。在一個(gè)例子中，鼓上的第一之字形繞層具有第一繞層圖案W1W2，其中，W1是第一幅度，W2是緊緊跟隨第一幅度的第二幅度，其中，W1不等于W2。第二繞層覆蓋在第一繞層上，并且具有第二繞層圖案W2W1。在必要的情況下盡可能多地重復(fù)每個(gè)繞層圖案，以完成鼓上的纏繞。

條配置

復(fù)合條43在圖5中被示出，并且可用于形成任何上述帶束層結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選用于形成至少一個(gè)之字形帶束層結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，復(fù)合條用于形成所有之字形帶束層結(jié)構(gòu)。復(fù)合條由兩個(gè)或更多個(gè)平行的加強(qiáng)簾線制成，其中，加強(qiáng)簾線彼此不同。加強(qiáng)簾線被內(nèi)嵌在橡膠中。更優(yōu)選地，復(fù)合條43由不同材料制成的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形成?？筛鶕?jù)期望改變條的寬度，但優(yōu)選約為0.5英寸，變化率為+/-5%?？筛鶕?jù)應(yīng)用改變條的規(guī)格或厚度。如果加強(qiáng)條被用于螺旋的（盤(pán)旋纏繞的）或低角的帶束層，則條的規(guī)格或厚度可為0.062英寸。如果加強(qiáng)條被用于之字形帶束層，則條厚度比低角/螺旋帶束層大。用于之字形帶束層的條厚度優(yōu)選為0.065英寸。

在圖5所示的第一實(shí)施例中，第一簾線加強(qiáng)結(jié)構(gòu)44具有比第二簾線加強(qiáng)結(jié)構(gòu)46高的切線模量。優(yōu)選地，復(fù)合條具有在條上沿橫向向內(nèi)（即，朝向條的中心）設(shè)置的至少兩個(gè)更高切線模量的加強(qiáng)簾線44，以及至少兩個(gè)更低切線模量加強(qiáng)簾線。優(yōu)選地，更低切線模量加強(qiáng)簾線46位于復(fù)合條的橫向外端上。更高切線模量加強(qiáng)簾線44具有在80%的斷裂比大于4500MPA的切線模量，更優(yōu)選大于10000MPA且小于31000MPA。更低切線模量簾線46具有在80%的斷裂比小于4500MPA的切線模量。

在圖5所示的例子中，總計(jì)8個(gè)加強(qiáng)簾線彼此平行關(guān)系地布置。復(fù)合條43具有0.5英寸的寬度。復(fù)合條43的EPI（端數(shù)/英寸）為16。復(fù)合條43具有位于條的每個(gè)橫向邊緣上的尼龍加強(qiáng)簾線46。也可以具有四個(gè)外加強(qiáng)簾線46，其中，兩個(gè)加強(qiáng)簾線46位于每個(gè)橫向邊緣。更低模量加強(qiáng)簾線46可由任何期望的材料形成，諸如尼龍或尼龍6，6。優(yōu)選的是更低模量簾線46具有2100旦尼爾/2/2構(gòu)造的尼龍。如圖5所示，復(fù)合條43具有位于更低模量加強(qiáng)簾線44徑向內(nèi)側(cè)的六個(gè)更高模量加強(qiáng)簾線46。內(nèi)側(cè)加強(qiáng)簾線44可由任何更高模量材料形成，諸如芳綸、POK、或由芳綸和尼龍制成的合并或混合簾線。合適的簾線構(gòu)造的一個(gè)例子可包括芳綸和尼龍的復(fù)合材料，其包含由捻度為6.7的3300dtex構(gòu)造的聚酰胺（芳綸）構(gòu)成的兩個(gè)簾線，以及具有捻度為4.5的1860dtex構(gòu)造的一個(gè)尼龍或尼龍6，6簾線?？偤喜⒗|線捻度為6.7。合適的高模量簾線構(gòu)造的第二個(gè)例子包含由具有1670旦尼爾/1/3構(gòu)造的聚酰胺構(gòu)成的三個(gè)簾線。

圖6圖示適合用于本發(fā)明的條的第二實(shí)施例。復(fù)合條100具有0.5英寸的條寬度和九個(gè)加強(qiáng)簾線。復(fù)合條100的EPI（端數(shù)/英寸）為18。位于條的每個(gè)橫向端處的橫向外側(cè)加強(qiáng)簾線146由更低模量材料形成，具有在80%的斷裂比小于4500MPA的切線模量。優(yōu)選地，外側(cè)加強(qiáng)簾線146由尼龍形成。復(fù)合條還包括更高模量簾線144，其優(yōu)選位于更低模量加強(qiáng)簾線146之間。

圖4圖示本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例包括第一和第二之字形帶束層結(jié)構(gòu)80、90。第二之字形帶束層結(jié)構(gòu)90位于第一帶束層結(jié)構(gòu)80的徑向外側(cè)。第二之字形帶束層結(jié)構(gòu)90具有比第一之字形帶束層結(jié)構(gòu)80更小的寬度。

此外優(yōu)選的是，簾布層簾線的斷裂伸長(zhǎng)率大于帶束層簾線的斷裂伸長(zhǎng)率。利用在浸漬之后輪胎硫化之前獲得的簾線樣品確定簾線特性，諸如斷裂伸長(zhǎng)百分比、線密度和抗拉強(qiáng)度。

鑒于本文提供的描述，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變。雖然為了說(shuō)明本發(fā)明已經(jīng)示出了某些代表性實(shí)施例和細(xì)節(jié)，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是可進(jìn)行各種改變和修改而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。