JP2006103425A - 航空機用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 他性能はそのまま維持しつつ、高速耐久性に優れるとともに、グルーブクラックの発生を防止することができる航空機用空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 カーカス１のタイヤ半径方向外側に配置され、周方向ストレート溝４を有するトップトレッド２を備え、カーカス２とトップトレッド３との間に、クラウン保護層３が設けられた航空機用空気入りタイヤである。トップトレッド２が、周方向ストレート溝４の直下であって周方向ストレート溝幅が占める部分以外の部分において、ベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２とを内側から順次積層してなる二層構造を有し、かつ、ベーストレッド層１１およびキャップトレッド層１２が、
１．０５＜Ｍ（５０）_b／Ｍ（５０）_c≦１．３０ （１）
１．０４＜Ｒ_b／Ｒ_c≦１．２０ （２）
で表される関係を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は航空機用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ジェット旅客機等の航空機に使用される航空機用空気入りタイヤに関する。

一般に、航空機用空気入りタイヤには、カーカスがバイアス構造であるバイアスタイヤと、ラジアル構造であるラジアルタイヤとの２種類がある。このうちバイアスタイヤは、バイアスカーカスプライの外側に、内面側から順次、カーカスプライを外傷から保護するためのクッションゴム層と、一層乃至二層の有機繊維を斜めに配置してなるクラウン保護層とを備え、さらに、踏面部には、周方向のストレート溝を有するトップトレッドを備えている。

また、ラジアルタイヤは、ラジアルカーカスの外側に複数層のベルトプライを有し、このベルトプライを外傷から保護するために、その外側に内面側から順次、クッションゴム層と、一層のコードを波型に型付けして配置してなるクラウン保護層、または一層乃至二層の有機繊維を斜めに配置してなるクラウン保護層とを備え、さらに、踏面部には、周方向のストレート溝を有するトップトレッドを備えた構造を有する。

ところで、従来の航空機用空気入りタイヤにおいては、乗用車やトラック／バス用の空気入りタイヤに使用されているような、いわゆるキャップ−ベース構造のトップトレッドは使用されていない。これは、従来のベースゴムコンパウンドを航空機用空気入りタイヤに適用すると、クラウン保護層およびキャップゴムの双方との剛性段差が不適切となり、高荷重かつ高速で使用される航空機用空気入りタイヤの特性上、トレッド変形時の歪が集中して破壊しやすくなるためである。

これに対し、特許文献１には、キャップ−ベーストレッドを適用した航空機タイヤの開示があるが、この文献中では剛性段差についての考慮がなされていないため、トレッド変形時に歪が集中して破壊しやすくなるという上記の問題は残っており、ベースゴムの占める領域についても、何ら開示されていない。

また、航空機用以外では、例えば、特許文献２に、キャップトレッドゴムおよびベーストレッドゴムのレジリエンス（反発弾性）や弾性率、トレッドゲージ等の関係を規定することにより、少なくとも２種類のゴムよりなるトレッドを有する空気入りタイヤにおいて、ベルト端の耐久性を低下させることなくタイヤの発熱を低下させ、同時にタイヤの耐久性の向上を図る技術が記載されている。また、特許文献３には、二重積層構造のトレッドゴムのレジリエンスを各々規定した乗用車用ラジアルタイヤが記載されており、特許文献４には、ベースゴムの反発弾性率およびキャップゴムの損失弾性率の関係に言及した自動車用タイヤが記載されている。さらに、特許文献５にも、キャップゴム層とベースゴム層のレジリエンスの関係に言及した空気入りタイヤが記載されている。
特開平２−１８５８０６号公報 特開昭５４−３８００４号公報 特開昭５５−９９４０３号公報 特開昭５６−８７０４号公報 特開平６−２２７２１１号公報

近年、航空機の高速化、大型化により、航空機の離陸および着陸速度が高速化しており、航空機用空気入りタイヤには、より高速耐久性を有するタイヤが要求されている。特に、航空機の頭部に装着されるノーズタイヤは、両翼もしくは胴体に装着されるメインタイヤに比し外径が小さいため、同じ距離を離陸、着陸する場合にはメインタイヤよりもタイヤの回転速度が高くなり、そのため、より高速耐久性に優れたタイヤが要求されている。また、近年盛んに開発が進められている小型旅客機等に使用される小径のタイヤについても、同様に、さらなる高速耐久性の向上が求められている。

しかしながら、従来の航空機用空気入りタイヤ、特に、小径の航空機用空気入りタイヤにおいては、より高速で離陸や着陸を行った場合、高速になればなるほどタイヤの遠心変形量が大きくなるので、タイヤの発熱が高くなり、トレッドゴムがブローするという問題が生じる。これに対し、従来、航空機用においては使用されなかったキャップ−ベース構造をトレッドゴムに適用して、トレッドのブローを抑制することが考えられるが、航空機用空気入りタイヤの場合、先に述べた踏面部における周方向ストレート溝の溝底とクラウン保護層との間の間隙が狭いため、その狭い間隙にベースゴムが存在すると、その剛性段差により溝底部分が割れる、所謂グルーブクラックが発生してしまうという新たな問題があった。

そこで本発明の目的は、従来は航空機用においては使用されなかったキャップ−ベース構造をトレッドゴムに適用することで、他性能はそのまま維持しつつ、高速耐久性に優れるとともにグルーブクラックの発生を防止することができる航空機用空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の航空機用空気入りタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビードコアと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビードコアに巻回されてビード部に係留されたカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置され、少なくとも１本の周方向ストレート溝を有するトップトレッドと、を備え、前記カーカスとトップトレッドとの間に、少なくとも一層のクラウン保護層が設けられた航空機用空気入りタイヤにおいて、
前記トップトレッドが、前記周方向ストレート溝の直下であって該周方向ストレート溝幅が占める部分以外の部分において、ベーストレッド層とキャップトレッド層とを内側から順次積層してなる二層構造を有し、かつ、該ベーストレッド層およびキャップトレッド層が、下記式（１）および（２）、
１．０５＜Ｍ（５０）_b／Ｍ（５０）_c≦１．３０ （１）
１．０４＜Ｒ_b／Ｒ_c≦１．２０ （２）
（式中、Ｍ（５０）_bおよびＭ（５０）_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムの５０％モジュラスを示し、Ｒ_bおよびＲ_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムのレジリエンスを示す）で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、タイヤ幅方向断面における、前記周方向ストレート溝の溝底と、前記ベーストレッド層とキャップトレッド層との界面と、の間の最短距離をｇ（ｍｍ）とし、前記周方向ストレート溝の溝底と前記クラウン保護層との間の最短距離をＧ（ｍｍ）としたとき、下記式（３）、
Ｇ≦ｇ≦２Ｇ （３）
で表される関係を満足することが好ましい。

本発明は、タイヤ幅方向断面における、前記周方向ストレート溝の溝底と前記クラウン保護層との間の最短距離Ｇ（ｍｍ）が、下記式（４）、
０．８≦Ｇ≦３．０ （４）
で表される関係を満足する場合により効果的である。

また、本発明は特に、リム径１０インチ以上１６インチ以下のリムに装着され、かつ、最高離陸速度２２５ＭＰＨ以上にて使用される航空機用空気入りタイヤに、好適に適用することができる。

本発明によれば、上記所定の物性を有するベーストレッド層とキャップトレッド層とを積層した二層構造をトップトレッドに適用したことで、他の性能を維持しつつ、より高速耐久性を向上した航空機用空気入りタイヤを実現することが可能となった。また、本発明においては、かかる二層構造を適用する領域を、周方向ストレート溝の直下であって周方向溝幅が占める部分以外の部分としたことで、溝底からのグルーブクラックの発生も適切に防止することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適実施形態に係る航空機用空気入りタイヤのクラウン部近傍の片側断面図を示す。図示するように、本発明の航空機用空気入りタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビードコア（図示せず）と、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、ビードコアに巻回されてビード部に係留されたカーカス１と、そのタイヤ半径方向外側に配置されたトップトレッド２とを備え、カーカス１とトップトレッド２との間に、少なくとも一層のクラウン保護層３が設けられてなる。また、トップトレッド２の表面には、少なくとも１本、図示する例では４本（片側２本）の周方向ストレート溝４（４ａ、４ｂ）が設けられている。

本発明においては、トップトレッド２が、ベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２とを内側から順次積層してなる二層構造、いわゆるキャップ−ベース構造を有し、これらベーストレッド層１１およびキャップトレッド層１２が、下記式（１）および（２）、
１．０５＜Ｍ（５０）_b／Ｍ（５０）_c≦１．３０ （１）
１．０４＜Ｒ_b／Ｒ_c≦１．２０ （２）
（式中、Ｍ（５０）_bおよびＭ（５０）_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムの５０％モジュラスを示し、Ｒ_bおよびＲ_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムのレジリエンスを示す）で表される関係を満足することが必要である。このように規定することで、タイヤの発熱を低減して、高速での離陸および着陸時におけるトレッドブローを改善することが可能となる。

上記式（１）および（２）において、ベーストレッドゴムとキャップトレッドゴムとの５０％モジュラス比を１．０５より大きく、かつ、レジリエンス比を１．０４より大きくしたのは、各値がこれ以下であると、ベーストレッド層１１に歪が集中して、ベーストレッドゴムがブローしてしまうためである。また、ベーストレッドゴムとキャップトレッドゴムとの５０％モジュラス比を１．３以下、かつ、レジリエンス比を１．２０以下としたのは、各値がこれを超えると、クラウン保護層３とベーストレッドゴムとの間の剛性段差が大きくなり、界面における破壊が生じやすくなってしまうためである。

また、キャップトレッドゴムの具体的な物性値としては、適切な耐摩耗性の他、耐シェブロンカット性および耐チッピング性を確保する観点から、夫々、５０％モジュラスＭ（５０）_cについては１．５〜１．７ＭＰａ、１００％モジュラスＭ（１００）_cについては３．０〜３．３ＭＰａ、レジリエンスＲ_cについては５０〜５２、動的貯蔵弾性率Ｅ’については０．９〜１．２ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。

ところで、周方向ストレート溝４の溝底の部分では、前述したように、トレッドゲージが薄いために、上記物性を満足するキャップ−ベース構造を適用した場合であっても、溝底にグルーブクラックが生じやすい。そこで本発明においては、周方向ストレート溝４の溝底部分、即ち、周方向ストレート溝４の直下であってその溝幅が占める部分には、ベーストレッドゴムが存在しない構造とすることで、グルーブクラックの発生を回避することが必要となる。

但し、ベーストレッドゴムが周方向ストレート溝４より離れ過ぎてしまうと、発熱低減効果が薄れてしまう。そのため、本発明のタイヤは、好適には、タイヤ幅方向断面における、周方向ストレート溝４の溝底と、ベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２との界面と、の間の最短距離をｇ（ｍｍ）とし、周方向ストレート溝４の溝底とクラウン保護層３との間の最短距離をＧ（ｍｍ）としたとき、下記式（３）、
Ｇ≦ｇ≦２Ｇ （３）
で表される関係を満足する（図１参照）。ｇ＜Ｇであるとグルーブクラックが起こりやすく、一方、２Ｇ＜ｇであるとキャップ−ベース構造を適用する効果が不十分となり、高速耐久性の向上効果が低減してしまう。従って、ｇはトレッドゲージＧと同じかそれ以上の距離となるので、本発明のタイヤにおいて、周方向ストレート溝４の溝側壁にベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２との界面が露出することはない。

本発明は特に、タイヤ幅方向断面における、周方向ストレート溝４の溝底とクラウン保護層３との間の最短距離Ｇ（ｍｍ）が、下記式（４）、
０．８≦Ｇ≦３．０ （４）
で表される関係を満足する航空機用空気入りタイヤに適用する場合において、より効果的である。

また、本発明は、リム径１０インチ以上１６インチ以下のリムに装着される小型の航空機用空気入りタイヤであって、最高離陸速度２２５ＭＰＨ以上が要求される航空機用空気入りタイヤに適用することが望ましい。

本発明は、前述したバイアスタイヤとラジアルタイヤとのいずれにも適用可能であり、例えば、本発明のタイヤがバイアスタイヤである場合には、図示はしないが、カーカス１とクラウン保護層３との間に、クッションゴム層が適宜設けられる。また、本発明のタイヤがラジアルタイヤである場合には、図示はしないが、カーカス１とクラウン保護層３との間に、適宜ベルト層およびクッションゴム層が設けられる。本発明においては、周方向ストレート溝の溝底部分以外の部分において、トップトレッド２を、上記ベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２とからなる二層構造とする以外の点については特に制限されるものではなく、それ以外のタイヤ構造、材質等については、常法に従い適宜構成することが可能である。

なお、本発明のタイヤは、押出し製法のトレッドゴムを使用する場合には、分割押出しを利用することにより容易に作製することが可能である。また、ベーストレッドゴムシートをクラウン保護層の上に部分的に張付けた後に、キャップトレッドゴムを張付ける手法によっても容易に作製可能である。さらに、この場合、更生タイヤで主に利用されているトレッドゴムのリボン巻製法を用いても、容易に作製することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
タイヤサイズ２７×７．７５−１５ １２ＰＲ ２２５ＭＰＨ（最高離陸速度）にて、下記の表１に示す条件に従い、図２に示す構造を有する従来例のタイヤ、図１に示す構造を有する実施例のタイヤ、および、図３に示す構造を有する比較例のタイヤを夫々試作した。

（室内高速離陸試験）
従来例および実施例の各供試タイヤにつき、室内高速離陸試験を繰り返し実施したところ、繰り返し回数が、従来例１００回に対し実施例１５０回となり、実施例の供試タイヤは従来例の供試タイヤよりも高速耐久性を有していることが確かめられた。

（タクシー試験）
また、従来例、実施例および比較例の各供試タイヤにつき、スリップ角を付与しながらタクシー（ＴＡＸＩ）走行を繰り返し実施したところ、従来例および実施例のタイヤはともに３００回繰り返してもグルーブクラックは発生しなかったが、比較例のタイヤは、１４０回でグルーブクラックが発生してしまった。

上記各試験結果を、各タイヤの周方向ストレート溝４ａ、４ｂ（２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ）の溝底とクラウン保護層３との間の最短距離Ｇ_aおよびＧ_b、周方向ストレート溝４ａ、４ｂ（２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ）の溝底と、ベーストレッド層１１とキャップトレッド層１２との界面と、の間の最短距離ｇ_aおよびｇ_b、キャップトレッドゴムの５０％モジュラス、１００％モジュラス、レジリエンスおよび動的貯蔵弾性率Ｅ’、ベーストレッドゴムの５０％モジュラスおよびレジリエンスの各ゴム物性値、並びに、タイヤ構造を示す図面の表示とともに、下記の表１中に示す。各ゴム物性値の測定方法は以下に示すとおりである。

（モジュラスの測定）
キャップトレッドゴムとベーストレッドゴムの双方について、５０％伸び時における引張応力を、ＪＩＳ Ｋ ６２５１−１９９３に従い、ＪＩＳ ダンベル状（３）号型試験片を用いて、試験温度２４±２℃にて測定して、これを５０％モジュラスとした。また、キャップトレッドゴムについては、同条件で、１００％モジュラスについても測定した。

（レジリエンスの測定）
キャップトレッドゴムとベーストレッドゴムの双方について、ＪＩＳ Ｋ ６２５５−１９９６に従う反発弾性試験方法に基づき、試験温度２４±２℃にて測定を行った。

（動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の測定）
キャップトレッドゴムについて、東洋精機（株）製のスペクトロメータを用いて、試料片（厚さ２ｍｍ、幅４．７ｍｍ、長さ２０ｍｍ）に対し静的に初期荷重１６０ｇを与えて、平均歪振幅２％、周波数５２Ｈｚの条件下で、試験温度２４±２℃にて測定を行った。

上記表１中に示すように、本発明を適用した実施例の航空機用空気入りタイヤは、従来に比し高速耐久性に優れるとともに、繰り返しタクシー試験においてグルーブクラックを発生することもなく、高速の離陸および着陸に耐え得る高い耐久性を有することが確かめられた。

本発明の一好適実施形態に係る航空機用空気入りタイヤを示すクラウン部近傍の片側断面図である。 従来例に係る航空機用空気入りタイヤを示すクラウン部近傍の片側断面図である。 比較例に係る航空機用空気入りタイヤを示すクラウン部近傍の片側断面図である。

符号の説明

１、２１、３１ カーカス
２、２２、３２ トップトレッド
３、２３、３３ クラウン保護層
４、４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ 周方向ストレート溝
１１、４１ ベーストレッド層
１２、４２ キャップトレッド層

Claims (4)

1. 左右一対のビード部に設けられたビードコアと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビードコアに巻回されてビード部に係留されたカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側に配置され、少なくとも１本の周方向ストレート溝を有するトップトレッドと、を備え、前記カーカスとトップトレッドとの間に、少なくとも一層のクラウン保護層が設けられた航空機用空気入りタイヤにおいて、
   前記トップトレッドが、前記周方向ストレート溝の直下であって該周方向ストレート溝幅が占める部分以外の部分において、ベーストレッド層とキャップトレッド層とを内側から順次積層してなる二層構造を有し、かつ、該ベーストレッド層およびキャップトレッド層が、下記式（１）および（２）、
   １．０５＜Ｍ（５０）_b／Ｍ（５０）_c≦１．３０ （１）
   １．０４＜Ｒ_b／Ｒ_c≦１．２０ （２）
   （式中、Ｍ（５０）_bおよびＭ（５０）_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムの５０％モジュラスを示し、Ｒ_bおよびＲ_cは各々、ベーストレッドゴムおよびキャップトレッドゴムのレジリエンスを示す）で表される関係を満足することを特徴とする航空機用空気入りタイヤ。
2. タイヤ幅方向断面における、前記周方向ストレート溝の溝底と、前記ベーストレッド層とキャップトレッド層との界面と、の間の最短距離をｇ（ｍｍ）とし、前記周方向ストレート溝の溝底と前記クラウン保護層との間の最短距離をＧ（ｍｍ）としたとき、下記式（３）、
   Ｇ≦ｇ≦２Ｇ （３）
   で表される関係を満足する請求項１記載の航空機用空気入りタイヤ。
3. タイヤ幅方向断面における、前記周方向ストレート溝の溝底と前記クラウン保護層との間の最短距離Ｇ（ｍｍ）が、下記式（４）、
   ０．８≦Ｇ≦３．０ （４）
   で表される関係を満足する請求項１または２記載の航空機用空気入りタイヤ。
4. リム径１０インチ以上１６インチ以下のリムに装着され、かつ、最高離陸速度２２５ＭＰＨ以上にて使用される請求項１〜３のうちいずれか一項記載の航空機用空気入りタイヤ。

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