JP2009202661A - 航空機用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、タイヤ重量の増加を招くことなしに、所期した耐久性を満足する航空機用空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】一対のビードコア間にトロイダル状に延びる本体部および該本体部から延びて、該ビードコアのタイヤ内側から外側へ折返される折返し部を有する少なくとも１枚の内側カーカスプライと、該内側カーカスプライの折返し部からビードコアまでを覆う少なくとも１枚の外側カーカスプライからなるカーカスを有し、該カーカスプライの少なくとも1枚が、所定の特性を満足するポリケトン繊維コードのゴム被覆層からなる航空機用空気入りタイヤであって、
前記内側カーカスプライの折返し端と該折返し端からタイヤ回転軸に下ろした垂線の長さLが少なくとも１０ｍｍとなる折返し端からの領域において、該内側カーカスプライのコード表面と外側カーカスプライのコード表面との間のゴムの厚みｇａを、０．５（ｍｍ）＜ｇａ≦２０（ｍｍ）とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機用空気入りタイヤに関し、特にタイヤ重量の増加を招くことなしに、耐久性の向上を図ろうとするものである。

航空機用の空気入りタイヤは、１０気圧を超える非常に高い規定内圧が公的規格として定められている。さらに、高い信頼性が要求されているため、タイヤの構成部材には、規定内圧の４倍となる内圧を付与した場合でも耐えられるような高い耐圧性が要求されている。

また、航空機用空気入りタイヤは、タイヤ走行時における負荷荷重が大きいため、カーカスの変形量を大きくして、カーカスが非常に大きく撓むように設定しなければならない。そのため、繰り返される変形に耐えられるような素材を使用することが要求されている。

これらの要求を満足するため、タイヤのカーカスを、有機繊維のコードからなるカーカスプライを複数枚重ねた構造とし、この有機繊維のコードには、耐疲労性および熱収縮性に優れ、かつカーカスプライの補強材として高い信頼性を有する、ポリアミド繊維を使用することが知られている。

一方、航空機メーカーからは、タイヤの重量を低減することが、強く要求されている。そのため、カーカスプライを複数枚重ねた構造とすることは、タイヤの重量を低減する上で妨げとなる。さらに、ポリアミド繊維のコードは、破断強度が比較的小さいため、複数枚のカーカスプライが必要となる。

そこで、特許文献１には、カーカスの構成部材に、高い破断強度を有するポリケトン繊維のコードにゴム被覆したカーカスプライを使用することによって、高い耐久性を満足した上で、カーカスプライの枚数を減らして、タイヤ重量の大幅な低減を図った技術が提案されている。さらに、ポリケトン繊維を使用したカーカスプライは、耐疲労性および熱収縮性に優れているため、ポリアミド繊維を使用したカーカスプライよりも優れた耐久性を有する。

また、航空機用空気入りタイヤには、耐久性の大幅な向上も求められていることから、一対のビードコア間にトロイダル状に延在する本体部とビードコアの周囲でタイヤ幅方向の内側から外側へ巻返した巻返し部とを有する少なくとも１枚のターンアッププライと、ターンアッププライを外包みしてビードコアの少なくとも直下まで延びる、少なくとも１枚のダウンプライとを備えたカーカス構造を有する。
特開２００７−１９０９６３号公報

しかしながら、ポリケトン繊維コードを使用して、カーカスプライの枚数を減少させたことによって、プライ１枚１枚が負担する張力は増加することになる。そのため、ターンアッププライの巻返し端では、タイヤ転動時の動きが大きくなる。

そして、ターンアッププライの巻返し端と、ダウンプライが隣接した部分において、タイヤに張力が発生した場合、内側カーカスプライの巻返し端の引き抜ける方向と外側カーカスプライが動く方向が逆方向となるため、両プライのコード間のゴムに大きなせん断力が生じる。それに伴い、内側カーカスプライの巻返し部のコードとゴムが離れてしまう、いわゆるセパレーションの発生が懸念される。

さらに、一旦セパレーションが発生した場合、ターンアッププライの巻返し端の動きがさらに大きくなってダウンプライを擦るため、ダウンプライの破断に至り、所期した耐久性が得られないおそれがある。

そのため、セパレーションの発生を防止することが必要であり、ポリケトン繊維コードをカーカスプライに使用して、タイヤ重量の増加を阻止した場合であっても、所期した耐久性を満足する方策が求められている。

そこで本発明は、所期した耐久性を満足する航空機用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

さて、ポリアミド繊維コードをカーカスプライの補強に使用したタイヤは、ポリアミド繊維コードの破断強度が比較的小さいため、カーカスプライの枚数を多くする必要がある。しかし、カーカスプライの枚数が多いと、カーカスプライに生じる張力負担は小さくなる。そのため、ターンアッププライの巻返し端とこれに隣接するダウンプライとの間に生じるせん断力も小さくなる。その結果、ここでのゴムの厚みが比較的薄くてもセパレーションを発生することは無かった。

一方、ポリケトン繊維コードをカーカスプライの補強に使用したタイヤは、ポリケトン繊維コードの破断強度がポリアミド繊維のコードよりも大きいため、カーカスプライの枚数を少なくすることができる。しかし、カーカスプライの枚数が少ないと、カーカスプライにおける張力負担は大きくなる。そのため、ターンアッププライの巻返し端とこれに隣接するダウンプライとの間のゴムに生じるせん断力も大きくなる。その結果、ここでのゴム厚みが薄いとセパレーションが容易に発生する。

そこで、発明者は、セパレーション発生を阻止する方策について鋭意検討した結果、ターンアッププライの巻返し端近傍とダウンプライとの間に生じるせん断力を緩和することが有利であり、そのためには、ここでのゴムの厚みをポリケトン繊維コードを使用したカーカスに対応させて適切に調整することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
（１）一対のビードコア間にトロイダル状に延びる本体部および該本体部から延びて、該ビードコアのタイヤ内側から外側へ折返される折返し部を有する少なくとも１枚の内側カーカスプライと、少なくとも該内側カーカスプライの折返し部からビードコアまでを覆う１枚以上の外側カーカスプライからなるカーカスを有し、該内側カーカスプライおよび外側カーカスプライのいずれか少なくとも1枚が、下記式（Ｉ）および（II）を満足するポリケトン繊維コードのゴム被覆層からなる航空機用空気入りタイヤであって、
前記内側カーカスプライの折返し端をＡとし、該折返し端からタイヤ回転軸に下ろした垂線の長さＬが１０ｍｍとなる点をＢとした場合、少なくともＡとＢとの間の領域において、該内側カーカスプライのコード表面と外側カーカスプライのコード表面との間のゴムの厚みｇａが、０．５（ｍｍ）＜ｇａ≦２０（ｍｍ）を満足することを特徴とする航空機用空気入りタイヤ。
記
σ≧―０．０１Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（II）
[式中、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）]

（２）上記ゴムの１００％モジュラスが０．５〜１５ＭＰａであることを特徴とする上記（１）に記載の航空機用空気入りタイヤ。

（３）上記ポリケトン繊維コードの熱収縮応力σが０．４以上１．５未満であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の航空機用空気入りタイヤ。

本発明によれば、内側カーカスプライの巻返し端近傍と外側カーカスプライとの間に適切な厚みを有するゴムを配置したので、せん断力が緩和されて内側カーカスプライのセパレーションを阻止することができる。その結果、所期した耐久性を満足することができる。

以下、図面に従い本発明の空気入りタイヤを具体的に説明する。
図１に、タイヤの幅方向断面を示す。図１において、符号１は一対のビードコア、２は一対のビードコア１間にトロイダル状に延びる少なくとも１枚の内側カーカスプライ、３は内側カーカスプライ２の少なくとも幅方向外側を覆った１枚以上の外側カーカスプライ、４はビード部、５は外側カーカスプライ３のクラウン部の径方向外側に配置したベルト、６はベルト５のタイヤ径方向外側に配置したベルト保護層、７でベルト保護層６のタイヤ径方向外側に配置したトレッドを示す。なお、８でビード部補強層を、９でタイヤを、１０で適用リムを示す。

次に、図２にビード部４の拡大図を示す。図２において、符号２ａは一対のビードコア１間にトロイダル状に延びる内側カーカスプライ２の本体部であり、２ｂは本体部２ａから延びて、ビードコア１のタイヤ内側から外側へ折返される内側カーカスプライ２の折返し部である。そして、外側カーカスプライ３は、少なくとも内側カーカスプライ２の折返し部２ｂからビードコア１までを覆っている。

すなわち、外側カーカスプライ３が内側カーカスプライ２の折返し部２ｂからビードコア１まで覆うことによって、タイヤに高い内圧が付与された状態であっても内側カーカスプライがビードコアから引抜けることを効果的に防止することができる。従って、航空機用空気入りタイヤに求められている高い耐圧性を確保することが可能になる。

次に、内側カーカスプライ２および外側カーカスプライ３のいずれか少なくとも１枚は、下記式（Ｉ）および（II）を満足する複数本のポリケトン繊維コードのゴム被覆層とする。
記
σ≧―０．０１＋１．２・・・（Ｉ）
σ≧０．０２・・・（II）
[式中、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）]

ここで、熱収縮応力σは、一般的なディップ処理を施した加硫前のポリケトン繊維を使用したコードの２５ｃｍの長さサンプルを、５℃／分の昇温スピードで加熱して、１７７℃での測定時にコードに発生する応力であり、また、上記ポリケトン繊維を使用したコードの２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率Ｅは、ＪＩＳのコード引張り試験による応力―歪み曲線（ＳＳカーブ）の４９Ｎ時の接線から算出した単位ｃＮ／ｄｔｅｘでの弾性率である。

すなわち、上記式（Ｉ）および（II）を満足するポリケトン繊維のコードは高い破断強度を有するため、このコードをカーカスプライに適用した場合、航空機用空気入りタイヤに要求される高い耐圧性を満足した上で、従来のポリアミド繊維を使用したコードをカーカスプライに使用した場合に比しカーカスプライの枚数を減らしても同じカーカス強度が得られるため、タイヤ重量を大幅に低減することができる。

さらに、ポリケトン繊維コードは、温度の上昇に伴って熱収縮して、大きな熱収縮応力および弾性力を発揮する熱収縮性および温度の低下に伴って伸張変形して、圧縮方向の応力を発揮する耐疲労性を有するため、従来のポリアミド繊維を使用したコードよりも高い耐久性を満足することができる。

ここで、内側カーカスプライの折返し端をＡとし、該折返し端からタイヤ回転軸に下ろした垂線の長さＬが１０ｍｍとなる点をＢとした場合、少なくともＡとＢとの間の領域（以下、設定領域という）において、該内側カーカスプライのコード表面と外側カーカスプライのコード表面との間のゴムの厚みｇａを、０．５（ｍｍ）＜ｇａ≦２０（ｍｍ）にすることが肝要である。

まず、設定領域の終点を点Ｂより径方向外側にすると、ゴムの厚みｇａを上記の範囲に設定した領域が小さくなるため、内側カーカスプライ２の折返し端Ａの近傍と外側カーカスプライ３との間のゴムに生じるせん断力を十分に緩和することができない。

なお、ゴム厚みを規制する設定領域は、長さＬが１０ｍｍとなる範囲にまで跨ることが好ましい。なぜなら、長さＬが１０ｍｍを超えると、内側カーカスの形状が大きく変形し、耐久性が低下する懸念があるからである。

さらに、ゴム厚みｇａが０．５以下であると、内側カーカスプライの折返し端Ａの近傍と外側カーカスプライ３との間のゴムの厚みが十分に確保されないため、タイヤ転動時に比較的大きなせん断力が発生した際、セパレーションの発生を防止することが難しくなる。一方、厚みｇａが２０ｍｍを超えると、カーカスプライのラインが歪み、外側カーカスプライ３に屈曲部が発生し、その屈曲部に歪が集中して発生するため、２０ｍｍ以下とする。さらに、ゴムの厚みｇａは、１．０（ｍｍ）≦ｇａ≦８．０（ｍｍ）とすることが好ましい。

次に、内側カーカスプライの折返し端Ａの近傍と外側カーカスプライ３との間のゴムの１００％モジュラスを０．５〜１５ＭＰａとすることが好ましい。ここで、ゴムの１００％モジュラスとは、ダンベル状の試験片にしたゴムに１００％の伸びを与えた場合の引張り応力である。

すなわち、ゴムの１００％モジュラスが０．５ＭＰａ未満では、タイヤ転動時に外側プライと内側プライの動きを抑制することが出来ず、両プライ間にあるゴムが発熱し、タイヤケースの耐久性を低下させる可能性がある。一方、１５ＭＰａを超えると、タイヤ転動時における内側プライと外側プライ間に生じる歪みを緩和する機能が低下し、セパレーションを引き起こす可能性がある。

そして、ポリケトン繊維コードの熱収縮応力σは、０．４以上１．５未満とすることが好ましい。すなわち、σが０．４未満では、２枚以上の多層カーカスプライを有するタイヤの場合、成型にてケーブルビードにカーカスプライコードを巻きつけた際に周差が生じた際、その後の加硫工程にて、コードの熱収縮が少ないために、ビード部にコードのたるみが生じるおそれがある。一方、σが１．５を超えると、加硫時の収縮力が大きくなりすぎ、結果的にタイヤ内部のコード乱れやゴムの配置乱れを引き起こし、耐久性の悪化やユニフォミティーの悪化を招くおそれがある。

また、内側カーカスプライ２の折返し部２ａの端部Ａは、最もベルト幅が広いベルト端からカーカスプライに引いた直線をＷとした際、適用リム１０のリムフランジＨと直線Ｗとの間に配置されていることが好ましい。ここで、直線Ｗは、カーカスプライの任意の１点を通り、この点の接線における法線が、最も幅の広いベルト端を通る直線を意味する。

すなわち、端部ＡをリムフランジＨから直線Ｗとの間に配置したことによって、
リムや路面からの入力を受けにくくなり、タイヤケース部の耐久性が安定する、有利な効果がある。

表１に示す種々の仕様の下で、サイズ４６×１７Ｒ２０ ３０ＰＲの航空機用空気入りタイヤを試作した。かくして得られたタイヤの重量およびタイヤの耐久性を調査した。その結果を表１に示す。

なお、タイヤの重量は、タイヤのリム組み前のタイヤ単体の状態で測定することによって調査した。そして、従来例１の結果を１００として指数化した。ここに、指数値が小さいほど、タイヤの重量が低減されていることを示す。

また、タイヤの耐久性は、サイド部の耐久性を調査することによって評価した。すなわち、サイド部の耐久性は、ドラム試験機上にて、規定内圧、規定荷重にて、離陸試験を繰り返し、タイヤの故障が発生するまでの試験回数を調査した。そして、従来例１の結果を１００として指数化した。ここに、指数値が大きいほどタイヤの耐久性に優れていることを示す。

表１の結果より、発明例の航空機用空気入りタイヤは、従来例のタイヤと比べて、サイド部の耐久性が大幅に向上されていることが分かる。さらに、比較例のタイヤのサイド部の耐久性は、従来例のタイヤよりも優れているが、発明例のタイヤのサイド部耐久性よりも劣っていることが分かる。

本発明の航空機用空気入りタイヤの幅方向断面を示す。 ビード部の拡大図を示す。

符号の説明

１ ビードコア
２ 内側カーカスプライ
２ａ 本体部
２ｂ 折返し部
３ 外側カーカスプライ
４ ビード部
５ ベルト
６ ベルト保護層
７ トレッド
８ ビード部補強層
９ タイヤ
１０ 適用リム

Claims (3)

1. 一対のビードコア間にトロイダル状に延びる本体部および該本体部から延びて、該ビードコアのタイヤ内側から外側へ折返される折返し部を有する少なくとも１枚の内側カーカスプライと、少なくとも該内側カーカスプライの折返し部からビードコアまでを覆う１枚以上の外側カーカスプライからなるカーカスを有し、該内側カーカスプライおよび外側カーカスプライのいずれか少なくとも1枚が、下記式（Ｉ）および（II）を満足するポリケトン繊維コードのゴム被覆層からなる航空機用空気入りタイヤであって、
   前記内側カーカスプライの折返し端をＡとし、該折返し端からタイヤ回転軸に下ろした垂線の長さＬが１０ｍｍとなる点をＢとした場合、少なくともＡとＢとの間の領域において、該内側カーカスプライのコード表面と外側カーカスプライのコード表面との間のゴムの厚みｇａが、０．５（ｍｍ）＜ｇａ≦２０（ｍｍ）を満足することを特徴とする航空機用空気入りタイヤ。
   記
   σ≧―０．０１Ｅ＋１．２・・・（Ｉ）
   σ≧０．０２・・・（II）
   [式中、σは１７７℃における熱収縮応力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）であり、Ｅは２５℃における４９Ｎ荷重時の弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）]
2. 前記ゴムの１００％モジュラスが０．５〜１５ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の航空機用空気入りタイヤ。
3. 前記ポリケトン繊維コードの熱収縮応力σが０．４以上１．５未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の航空機用空気入りタイヤ。

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