JP2012001206A - 軽量の航空機用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高速および高負荷に対応することが可能な軽量の航空機用タイヤを提供する。
【解決手段】カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤであって、ベルト補強構造は、中央円周面に対して５度以下の角度に配置されている複数のコードを有する第１のベルト層５０および第２のベルト層６０と、第１のベルト層５０の半径方向外側に位置している少なくとも１つのジグザグのベルト補強構造７０とを有している複合ベルト構造である。第１のベルト層５０はジグザグのベルト補強構造７０よりも広く、第２のベルト層６０は前記ジグザグのベルト補強構造７０よりも狭い。
【選択図】図３

Description

本発明は、カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤ、特に、航空機に使用されるような高速かつ高負荷のタイヤに関する。

高速用途用の空気入りタイヤは、タイヤがフットプリント領域に入るときとフットプリント領域から出るときに、タイヤのクラウン領域において大きな屈曲が発生する。この問題は、離陸時や着陸時に約３２２ｋｍ／時（２００ｍｐｈ）を超える速度に達することがある航空機用タイヤにおいて特に深刻である。

タイヤが非常に高速で回転すると、クラウン領域は、大きな角加速度および速度のために寸法が大きくなりやすく、トレッド領域を半径方向外向きに引っ張る傾向がある。フットプリント領域として知られているタイヤの小領域内でのみ支持される乗り物の負荷が、これらの力に対抗している。

現在のタイヤの構成を導いたのは、高速および高負荷に対応可能で軽量である航空機用タイヤである。ワタナベの特許文献１に開示されているように、ジグザグのベルト層を航空機用タイヤに用いることは、従来技術において公知である。ジグザグのベルト層は、ベルトパッケージの外側の側縁に切断されたベルト縁部が存在しないようにするのに有利である。ジグザグのベルト層の固有の柔軟性は、コーナリング力を改善するのにも役立つ。

米国特許第５，４２７，１６７号明細書 米国特許第６，５７１，８４７号明細書 米国特許第４，８９３，６６５号明細書 米国特許第４，１５５，３９４号明細書 米国特許第６，７９９，６１８号明細書

しかしながら、複数のジグザグのベルト層を備えた構成のタイヤは、現在の民間航空機の設計要件によって要求されているほどの大きな負荷を支えることができない。さらに、負荷許容量と重さとの間には、一般にトレードオフの関係が存在する。したがって、軽量で高速かつ高負荷に対応可能な、改良された航空機用タイヤが必要とされている。

本発明の特徴は、カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤにおいて、ベルト補強構造は、中央円周面に対して５度以下の角度に配置されている複数のコードを有する第１および第２のベルト層と、第１のベルト層の半径方向外側に位置しているジグザグのベルト補強構造と、を有しており、ジグザグのベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を構成しており、複数のコードは、タイヤの中央面に対して５〜３０度だけ傾いており、交互に各側縁の方向転換点まで延びており、第１のベルト層はジグザグのベルト補強構造よりも広く、第２のベルト層はジグザグのベルト補強構造よりも狭いところにある。

本発明のもう１つの特徴は、カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤにおいて、ベルト補強構造は、中央円周面に対して５度以下の角度に配置されている複数のコードを有する第１のベルト層と、第１のベルト層の半径方向内側に位置しており第１のベルト層よりも狭い幅を有する第２のベルト層と、第２のベルト層の半径方向内側に位置しており第２のベルト層よりも広い幅を有する第３のベルト層と、第１のベルト層の半径方向外側に位置しているジグザグのベルト補強構造と、を有し、ジグザグのベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を構成しており、複数のコードは、タイヤの中央面に対して５〜３０度だけ傾いており、交互に各側縁の方向転換点まで延びており、第１、第２、および第３のベルト層のうちの１つは、ジグザグのベルト補強構造よりも広いところにある。

［定義］
「カーカス」は、プライの上方の、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびサイドウォールのゴムを除くが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

「周方向」は、軸線方向に垂直な、環状トレッドの表面の周囲に沿って延びているラインまたは方向を意味する。

「コード」は、タイヤ内のプライを構成している補強ストランドの１つを意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸線に垂直でトレッドの中心を通る平面を意味する。

「プライ」は、ゴムに被覆された平行な複数のコードの連続した層を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に半径方向に向かう、またはタイヤの回転軸線から半径方向に離れる方向を意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードへ延びるプライコードがタイヤの赤道面に対して６５°から９０°の間のコード角度で配置されている、ベルトが巻かれた、つまり周方向に拘束された空気入りタイヤを意味する。

「ジグザグのベルト補強構造」は、複数のコード、または、各々が１〜２０本のコードを有し、ベルト層の側縁同士の間を５°から３０°の間の角度で延びる交互パターンをなすように配置されている平行な複数のコードのリボンからなる少なくとも２つの層を意味する。

本発明の第１の実施形態のタイヤの半分の模式的な断面図である。 形成途中のジグザグのベルト層の模式的な斜視図である。 ベルト層の構造を示す、第１の実施形態のタイヤの複合ベルトパッケージの半分の模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第２の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第３の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第４の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第５の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第６の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第７の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第８の実施形態の複合ベルトパッケージの模式的な拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の航空機用ラジアルタイヤ１０の半分の断面図を示している。タイヤは中央円周面を中心として対称なので、半分のみを図示している。図示されているように、航空機用タイヤは、各々にビードコア１４が埋め込まれている１対のビード部分１２を有している。航空機用タイヤ内に用いるのに適しているビードコアの一例が、特許文献２に示されている。ビードコア１４は、複数の鋼製シースワイヤ１５によって囲まれている中心部分１３に、アルミニウム、アルミニウム合金、または他の軽量合金を有していることが好ましい。当業者は他のビードコアも使用可能なことがわかるであろう。

航空機用タイヤは、ビード部分１２の各々からタイヤの半径方向に実質的に外向きに延びているサイドウォール部分１６と、複数のサイドウォール部分１６の半径方向外側端部同士の間を延びているトレッド部分２０と、を有している。さらに、タイヤ１０は、一方のビード部分１２から他方のビード部分１２まで回転体状に（toroidally）延びているカーカス２２によって補強されている。カーカス２２は、半径方向に向いていることが好ましい複数の内側カーカスプライ２４と複数の外側カーカスプライ２６からなる。これらのカーカスプライのうち、４つの内側のプライ２４が、ターンアップ部分を構成するように、タイヤの内側から外側に向かってビードコア１４の周りに巻き付けられているのが一般的であり、また、２つの外側のプライ２６が、内側カーカスプライ２４のターンアップ部分の外側に沿ってビードコア１４まで下向きに延びているのが一般的である。これらのカーカスプライ２４，２６の各々は、任意の適切なコード、一般的には、タイヤの赤道面ＥＰに対して実質的に垂直方向に延びている（つまり、タイヤの半径方向に延びている）ナイロン６，６コードなどのナイロンコードを含んでいてよい。ナイロンコードは、１８９０デニール／２／２の構造または１８９０デニール／３の構造を有していることが好ましい。１つ以上のカーカスプライ２４，２６が、アラミドとナイロンのコード構造、例えばハイブリッドコード、高エネルギーコード、または混成コード（merged cords）などを含んでいてもよい。適切なコードの例は、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。

航空機用タイヤ１０は、カーカス２２とトレッドゴム２０との間に配置されているベルトパッケージ４０をさらに有している。図３は、航空機用タイヤにおける使用に適しているベルトパッケージ４０の半分の、第１の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、中央円周面を中心として対称なので、ベルトパッケージ４０の半分のみを図示している。図示されているように、ベルトパッケージ４０は、カーカス２２に隣接して配置されている第１のベルト層５０を含んでいる。第１のベルト層５０は、中央円周面に対して５度以下の角度を有する複数のコードから構成されていることが好ましい。第１のベルト層５０は、２つ以上のコードを円周方向に対して±５度以下の角度で渦巻状すなわち螺旋状に巻くことによって作られている、これらのコードのゴム引きされたストリップ４３から構成されていることが好ましい。第１のベルト層５０は、ベルトパッケージ４０の最も狭いベルト構造であって、リム幅（フランジ同士の間の幅）の約１３％から約１００％の範囲内の幅を有している。

ベルトパッケージ４０は、第１のベルト層５０の半径方向外側に配置された第２のベルト層６０をさらに含んでいる。第２のベルト層６０は、中央円周面に対して５度以下の角度を有する複数のコードから構成されていることが好ましい。第２のベルト層６０は、２つ以上のコードを円周方向に対して±５度以下の角度で渦巻状すなわち螺旋状に巻くことによって作られている、これらのコードのゴム引きされたストリップ４３から構成されていることが好ましい。第２のベルト層６０は、リム幅の約１０１％から約１２０％の範囲内の幅であって、第１のベルト層５０よりも広い幅を有している。第２のベルト層６０は、ベルトパッケージ４０の最も広いベルト層であることがより好ましい。

ベルトパッケージ４０は、少なくとも１つのジグザグのベルト補強構造７０をさらに含んでいる。ジグザグのベルト補強構造７０は、図２に示すように構成されている、互いに織り合わされて１つになったコードの２つの層からなる。ジグザグのベルト構造７０は、タイヤ組立ドラム４９すなわちコアの側縁４４と４５の間を交互に延びるように傾いた状態で概ね円周方向に巻かれている、１つ以上のコード４６のゴム引きされたストリップ４３から構成されている。ストリップ４３は、隣接するストリップ４３同士の間に隙間ができないように円周方向に所望の量だけずらしながらジグザグ経路に沿って多数回巻かれている。その結果、コード４６は両方の端部４４，４５の方向転換点で曲がる方向を変えながら円周方向に延びている。前述したようにストリップ４３が円周の３６０度以内ごとにプライの両側端部４４と４５の間で少なくとも１回往復する場合に、ジグザグのベルト構造７０の複数のコード４６は、一般にタイヤ１０の赤道面ＥＰに対して５度から３０度のコード角度Ａで、互いに交差している。各々のジグザグのベルト構造７０内に形成されている複数のコード４６の２つの層は、ベルト層内に埋め込まれて分離不能であって、ベルトの外側の側端部に切断端部は存在しない。

ジグザグのベルト構造７０が、ベルトパッケージ４０の半径方向の最も外側のベルト構造であることが好ましい。また、ジグザグのベルト構造は１つだけ存在することが好ましい。ジグザグのベルト構造７０は、第１のベルト構造５０よりも広いことが好ましく、第１のベルト構造５０よりも広く第２のベルト構造６０よりも狭い幅を有していることがより好ましい。第２のベルト構造の幅Ｗｓに対するジグザグのベルトの幅Ｗｚの比は、以下の通りであることが好ましい。
（１） ０．６＜Ｗｚ／Ｗｓ＜１．０

図４は本発明の第２の実施形態を示している。第２の実施形態は、以下に記す相違点以外は、第１の実施形態と同じである。ベルトパッケージ４０は、第１のベルト層５０の半径方向内側に配置された追加の第３のベルト層５５をさらに含んでいる。第３のベルト層５５は、他の全てのベルト層５０，６０，７０の幅よりも狭い幅を有していることが好ましい。第３のベルト層５５は、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲内の幅を有していることがより好ましい。

図５は本発明の第３の実施形態を示している。第３の実施形態は、以下に記す相違点以外は、図４に示されている第２の実施形態と同じである。第１のベルト層５０は取り除かれている。第２のジグザグのベルト構造９０が、第１のジグザグのベルト構造７０の半径方向外側に追加されている。第２のジグザグのベルト構造９０は、第１のジグザグのベルト構造７０よりも狭い幅を有している。ジグザグのベルト構造７０，９０は、ベルト層６０の幅よりも狭い幅を有している。

図６は、以下に記す相違点を除いて図４と同様である、さらに他の実施形態を示している。ベルト構造４０は、第１のジグザグのベルト構造７０の半径方向外側に位置する第２のジグザグのベルト構造９２をさらに有している。第２のジグザグのベルト構造９２は、第１のジグザグのベルト構造７０よりも狭い幅を有している。ジグザグのベルト構造７０，９２は、ベルト層６０の幅よりも狭い幅を有している。

図７は、以下に記す相違点を除いて図６と同様である、さらに他の実施形態を示している。図７は、２つの外側のジグザグのベルト構造７０，９２と、３つの小角度のベルト層６０，５０，５６とを有している。ベルト層６０は、ベルト構造４０の最も広いベルト層である。中間の小角度のベルト層５０は、ベルトパッケージ４０の最も狭いベルト層である。半径方向の最も内側のベルト５６は、中間のベルト層５０および半径方向の最も外側のジグザグのベルト９２よりも広い幅を有している。

図８は、以下に記す相違点を除いて、図６に示されている実施形態と同様である、さらに他の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、２つの半径方向外側のジグザグのベルト９２，７０と、３つの小角度のベルト５５，６０，６１とを有している。２つの小角度のベルト６０，６１は同じ幅を有しており、ベルトパッケージの最も広いベルトである。１つのベルト５５は半径方向内側に位置しており、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲内である、最も狭い幅を有している。

図９は、本発明のさらに他の実施形態を示している。図９は、以下に記す相違点を除いて、図３に示されている実施形態と同様である。図９の実施形態は、２つの半径方向内側の小角度のベルト５０，６０を有している。小角度のベルト６０は、ベルトパッケージの最も広いベルトである。本実施形態は、２つの追加のジグザグのベルト構造６８，６９をさらに有しており、これらの両ベルト構造は、第１のジグザグのベルト構造７０の半径方向外側に位置している。ベルト構造６８，６９，７０は、半径方向の最も内側のベルトが最も広いベルトであり、半径方向の最も外側のベルトが最も狭くなるように、ベルトの幅が減少している。図１０は、第３の小角度のベルト５１が小角度のベルト５０の半径方向内側に位置し、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲内の幅を有している、図９の実施形態の変形例を示している。

前述した実施形態のいずれにおいても、複数のコードが、１つのベルト構造から次のベルト構造へと連続して巻かれていることが好ましい。

前記したカーカスと、前記した螺旋状またはジグザグのベルト構造のいずれのコードも、ナイロン、ナイロン６，６、アラミド、または、それらの組み合わせであってよく、当業者に公知の、混成構造、ハイブリッド構造、高エネルギー構造が含まれる。ベルトコードとカーカスコードと（またはそれらの両方）に適しているコード構造の一例は、６．７撚り（6.7 twist）の３３００ｄｔｅｘの構造を備えたポリアミド（アラミド）の２本のコードと、４．５撚り（4.5 twist）の１８８０ｄｔｅｘの構造を有する１本のナイロンまたはナイロン６／６のコードとを含んでいる、アラミドとナイロンの複合物を含んでいてよい。混成ケーブル全体の撚りは６．７である。複合コードは、破断時の伸びが１１％よりも大きく、引張り強さが９００ニュートンよりも大きい。元々の線密度は８５００ｄｔｅｘよりも大きくてもよい。延び、破断、線密度、および引張り強さは、タイヤの浸漬（dipped）の後であるが加硫の前に得られたコードのサンプルから求められる。

ここに提示した説明を考慮して、本発明の変形例が可能である。本発明の主旨を示すために、代表的な特定の実施形態およびその詳細を示したが、本発明の主旨の範囲から逸脱しない限り、さまざまな変更や修正が可能であることが、当業者には明らかであろう。

１０ タイヤ
２２ カーカス
４０ ベルトパッケージ
４４，４５ 側縁
４６ コード
５０ 第１のベルト層
５５ 第３のベルト層
６０ 第２のベルト層
７０ ジグザグのベルト補強構造（第１のジグザグのベルト構造）
９０，９２ 第２のジグザグのベルト構造

Claims (13)

1. カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤであって、
   前記ベルト補強構造は、中央円周面に対して５度以下の角度に配置されている複数のコードを有する第１および第２のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に位置しているジグザグのベルト補強構造と、を有しており、
   前記ジグザグのベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を構成しており、
   前記複数のコードは、タイヤの中央面に対して５〜３０度だけ傾いており、交互に各側縁の方向転換点まで延びており、
   前記第１のベルト層は前記ジグザグのベルト補強構造よりも広く、前記第２のベルト層は前記ジグザグのベルト補強構造よりも狭い
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第２のベルト層は前記第１のベルト層よりも狭い幅を有している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第１および第２のベルト層は、複数のコードを螺旋状に巻いて２つの螺旋状の層を形成することによって構成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ジグザグのベルトの幅Ｗｚの、最も広いベルト層の幅Ｗｓに対する比は、およそ０．６＜Ｗｚ／Ｗｓ＜１．０の範囲内である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. １つ以上のベルトは、ナイロンとアラミドの混合物からなる複数のコードを含んでいる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. １つ以上のベルトは、アラミドからなる複数のコードを含んでいる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１および第２のベルト層の半径方向内側に位置する第３のベルト層をさらに有し、前記第３のベルト層は、前記第１のベルト層より狭い幅と、前記第２のベルト層より狭い幅を有している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ベルト構造は、半径方向内側の２つの螺旋状のベルト層と、２つのジグザグのベルト構造と、半径方向外側の２つの螺旋状のベルト層とをさらに有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
9. 少なくとも１つのベルトプライ層が、破断時の伸びが約１１％よりも大きく、破断強度が約９００Ｎよりも大きく、元々の線密度が約８５００ｄｔｅｘよりも大きい複数のコードを有している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
10. カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤであって、
    前記ベルト補強構造は、中央円周面に対して５度以下の角度に配置されている複数のコードを有する第１のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向内側に位置しており前記第１のベルト層よりも狭い幅を有する第２のベルト層と、前記第２のベルト層の半径方向内側に位置しており前記第２のベルト層よりも広い幅を有する第３のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に位置しているジグザグのベルト補強構造と、を有し、
    前記ジグザグのベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を構成しており、
    前記複数のコードは、タイヤの中央面に対して５〜３０度だけ傾いており、交互に各側縁の方向転換点まで延びており、
    前記第１、第２、および第３のベルト層のうちの１つは、前記ジグザグのベルト補強構造よりも広い
    ことを特徴とする空気入りタイヤ。
11. 前記第１のベルト層は前記ジグザグのベルト補強構造よりも広い、請求項１０に記載の空気入りタイヤ。
12. 第１のベルト構造の半径方向外側に位置しており、第１の前記ジグザグのベルト構造よりも狭い幅を有する第２のジグザグのベルト構造をさらに有する、請求項１０に記載の空気入りタイヤ。
13. ラジアルカーカスプライコード繊維はナイロンである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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