JP2015044584A - 航空機用ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を有するベルトを具えたタイヤにおいて、「引きずり摩耗」によるショルダー部の偏摩耗を大幅に改善することのできる航空機用ラジアルタイヤを提供する。【解決手段】所定リム、所定内圧、所定荷重の条件での接地幅をWfとしたとき、所定リムに装着して所定内圧を充填した後に、内圧を５０ｋＰａまで落として無負荷状態としたタイヤの幅方向断面内において、赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Aの、赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Bに対する比A/B、並びに、赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Cの、赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Dに対する比C/Dが、ともに0.98〜1.0である。【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の周方向溝を有するトレッドと、一対のビードコアと、これらのビードコアの間にトロイド状に架け渡されたラジアルカーカスと、このラジアルカーカスおよび前記トレッドとの間に配置された凸レンズ状のベルトとを具え、このベルトは、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を有し、リムに装着後ＴＲＡ規格で定められた所定内圧を充填して12時間放置したタイヤの状態の、このタイヤの内圧充填前の状態に対する赤道面における外径の拡張率が0〜4%である航空機用ラジアルタイヤに関し、特に、ショルダー部での偏摩耗を抑えることのできるものに関する。

従来から、上記のような航空機用ラジアルタイヤは知られており、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を具えることによって、航空機タイヤに要求される高い使用内圧や、高速回転に伴う遠心力の作用によって、トレッドの径方向の大きなせり出しを抑えるよう構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第０３／０６１９９１号パンフレット

しかしながら、このようなスパイラル層を用いたベルトを有するラジアルタイヤは、ベルトが周方向に伸びづらくなり、特に、タイヤ幅方向中央部のせり出し量がタイヤ幅方向両端部付近よりも大きくなることによって生じる径差がタイヤの回転中にいわゆる「引きずり現象」を起こし、ショルダー部付近に大きな剪断応力が作用してこの部分がタイヤ中央部よりも早く摩耗してタイヤの寿命を縮める「引きずり摩耗」が発生する。この場合タイヤ中央部に十分なゴムが残っていてもショルダー部が大きく摩耗してしまっているのでそれ以上タイヤを使用することができない。

上記の問題に対して、トレッドの厚さを調整することによりショルダー部付近とタイヤ中央部との径差をなくすことはできるが、タイヤ外径の径差をなくすだけでは、「引きずり摩耗」は大きく改善することはできなかった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を有するベルトを具えたタイヤにおいて、「引きずり摩耗」によるショルダー部の偏摩耗を大幅に改善することのできる航空機用ラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、複数本の周方向溝を有するトレッドと、一対のビードコアと、両ビードコアの間にトロイド状に架け渡されたラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスおよび前記トレッドとの間に配置された凸レンズ状のベルトとを具え、該ベルトは、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を有し、リムに装着後ＴＲＡ規格で定められた所定内圧を充填して12時間放置したタイヤの状態の、該タイヤの内圧充填前の状態に対する赤道面における外径の拡張率が0〜4%である航空機用ラジアルタイヤにおいて、
ＴＲＡ規格で定められた所定リムに装着し同規格で定められた所定内圧を充填して同規格で定められた所定荷重をかけたときのフットプリントにおけるタイヤ幅方向最外側に位置するリブ上における接地幅をWfとしたとき、
前記所定リムに装着して前記所定内圧を充填した後に、該内圧を５０ｋＰａまで落として無負荷状態とした、当該タイヤの幅方向断面内において、
タイヤ赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Aの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Bに対する比A/B、並びに、タイヤ赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Cの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Dに対する比C/Dが、ともに0.98〜1.0であることを特徴とする航空機用ラジアルタイヤである。

なお、ここでいう所定荷重、所定内圧および所定リムとは、次の説明に従うものとする。すなわち、所定荷重とはＴＲＡ規格（“The Tire and Rim Association Inc. Year Book”（デザインガイドを含む）で規定されている規格）に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、所定内圧とは同規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、また所定リムとは同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。
また、非伸張性高弾性コードに関して、「周方向にスパイラル状に巻いて」とは、前記コードがタイヤの赤道面に沿った方向を向くようにして、該コードをタイヤ周方向に巻き回すことを言い、赤道面に対するコードの傾斜角度としては、製造時の誤差を勘案すれば、およそ５°以内の範囲が好ましい。

本発明において、前記幅方向断面内において、前記タイヤ外径Aの、赤道面におけるタイヤ外径Hに対する比A/Hを0.95〜0.98とする。

本発明によると、前記比A/Bを、0.98〜1.0とすると同時に、比C/Dも0.98〜1.0としたので、0.8xWf/2〜0.5xWf/2の間の幅方向領域、すなわち、タイヤ中央部の端からショルダー部までの領域にわたってタイヤの外径が一定となるようにするだけでなく、ベルトの内径もこの領域にわたって一定となるように構成したので、ベルトのこの領域における周方向張力を均一化し、よって周方向剪断応力を低下させ、「引きずり摩耗」を低減させることができる。

また、前記比A/Hに対して0.95〜0.98が好適範囲となるように、すなわち、タイヤ中央部の外径をショルダー部よりわずか径大となるようにしたので、ショルダー部の接地圧が高くなる高速度域においてセパレーションが発生するのを防止することができる。

本発明に係る実施形態の航空機用ラジアルタイヤの構造を示す断面図である。 ベルトの構成例を示すベルトの断面図である。 ベルトの構成例を示す斜視図である。 ジグザグ層を構成するベルトプライを示す平面展開図である。 実施例の評価に供した本発明の航空機用ラジアルタイヤのトレッド部の構造を示す断面図である。

本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実施形態の航空機用ラジアルタイヤの構造を示す断面図であり、航空機用ラジアルタイヤは、一対のビード部１のそれぞれに丸形断面を有するビードコア２を具え、ゴム被覆された有機繊維コードがラジアル方向に配列された６枚のカーカスプライ（図示せず）よりなるラジアルカーカス３がそれらのビードコア２に係留されている。なお、ビード部１には、ビードコア２の他、フリッパーやチェーファーなどの小物構造部材が設けられていることは従来通りであり、図示は省略する。

ラジアルカーカス３のタイヤ半径方向外側のタイヤ中央部（クラウン域）外周面には、ベルト５が配置され、ベルト５の外側には、トレッド部６を構成するトレッドゴム７が設けられている。ベルト５とトレッドゴム７との間にゴム層１１を介してベルト５を保護するベルト保護層１２を設けることもできる。

また、ラジアルカーカス３のタイヤ幅方向外側には、サイドウォール部８を構成するサイドウォールゴム９が配設されている。

図２は、ベルト５の構成を示す断面図であり、図３は、斜視図である。この実施形態の場合、ベルト５は、スパイラル層２６とその外側に配置されたジグザグ層２８とよりなる。

スパイラル層２６は、複数枚のベルトプライ、本実施形態では、タイヤ径方向内側から第１ベルトプライ２６Ａ、第２ベルトプライ２６Ｂ、第３ベルトプライ２６Ｃ、第４ベルトプライ２６Ｄ、第５ベルトプライ２６Ｅ、第６ベルトプライ２６Ｆ、第７ベルトプライ２６Ｇ、および、第８ベルトプライ２６Ｈの８枚のベルトプライから構成されている。
本実施形態では、第１ベルトプライ２６Ａと第２ベルトプライ２６Ｂとが同じ幅に設定され、第３ベルトプライ２６Ｃと第４ベルトプライ２６Ｄとが同じ幅に設定され、第５ベルトプライ２６Ｅと第６ベルトプライ２６Ｆとが同じ幅に設定され、第７ベルトプライ２６Ｇと第８ベルトプライ２６Ｈとが同じ幅に設定されていて、これらの４対のベルトプライのベルト幅は、半径方向外側の対が内側の対より広くなるように設定されている。尚、これとは逆に、本発明では、半径方向内側にあるベルトプライのベルト幅を広くし、径方向外側に向って各ベルトプライのベルト幅を小さくする形態でもよい。

スパイラル層２６を構成する各ベルトプライは、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成されていて、非伸張性高弾性コードとしては、有機繊維コードが好ましく、芳香族ポリアミド系コードの単体、または異なるコードと撚りあわせたものを例示することができる。

ジグザグ層２８は、図４に示すような、１本もしくは複数本のケブラー（登録商標）コードをゴム被覆した帯状の細長体３４を準備し、この細長体３４をほぼ１周するごとに両プライ端間を往復させながらタイヤ赤道面に対して2〜25°の角度で傾斜させて周方向に巻き付けるとともに、このような巻き付けを細長体３４間に隙間が生じないように周方向にほぼ細長体３４の幅だけずらして多数回巻回することによって形成している。

この結果、ベルトプライ２８Ａ内には両プライ端において折り曲げ方向を変えることによりジグザグしながらほぼ周方向に延びる有機繊維コードが、ベルトプライ２８Ａの全領域においてほぼ均一に埋設されることになる。

なお、このように形成されたベルトプライ２８Ａは、断面で見ると、右上がりの有機繊維コード部分と、左上がりの有機繊維コード部分とが互いに重なりあった形態となるので、右上がりのコードのみからなるベルトプライと左上がりのコードのみからなるベルトプライとを重ねた、いわゆる交差ベルトに相当する構成となる。しかし、このベルトプライ２８Ａは、交差ベルトと異なり、幅方向両端において、コードの切断端を有さないため、端部における層間剪断歪みが小さくベルトセパレーションを発生させにくいという特長がある。

また、本発明の航空機用ラジアルタイヤは、このようなベルト５を有することによって、リムに装着後ＴＲＡ規格で定められた所定内圧を充填して12時間放置したタイヤの状態の、このタイヤの内圧充填前の状態に対する赤道面Ｅにおける外径の拡張率が0〜4%であることを前提としている。すなわち、上記の条件で測定した、赤道面Ｅにおける内圧充填前の外径に対して、内圧充填後12時間放置した後の赤道面Ｅにおける外径は、最大でも4%しか大きくならない特性を有していることを意味している。

本発明は、このように構成された航空機用ラジアルタイヤにおいて、その特徴として、図１に示すように、所定リムに装着して所定内圧を充填した後に、該内圧を５０ｋＰａまで落として無負荷状態とした、当該タイヤの幅方向断面内において、タイヤ赤道面Ｅから0.8xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Aの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Bに対する比A/B、並びに、タイヤ赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Cの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Dに対する比C/Dは、ともに0.98〜1.0である。

ここで、Wfは、ＴＲＡ規格で定められた所定リムに装着し同規格で定められた所定内圧を充填して同規格で定められた所定荷重をかけたときのフットプリントにおけるタイヤ幅方向最外側に位置するリブ上における接地幅をいう。

すなわち、上記特徴は、前記に定義されたフットプリントの、１／２〜４／５の領域でタイヤの外径も、ベルト５の内径もほぼ一定であることを意味しており、このことによって、ショルダー部のベルトの周方向剪断応力を大幅に低減することができる。ここで、比A/B、もしくは、比C/Dのいずれかが0.98を下回った場合にも、これらのいずれかが1.0を上回った場合にも、ベルトの周方向剪断応力がタイヤ幅方向に変化することになり、この変化に起因する周方向剪断応力が発生する。

また、赤道面におけるタイヤ外径をHとしたとき、比A/Hを0.95〜0.98とするのが好ましく、比A/Hが0.98を越える場合には、ショルダー部の外径がタイヤ中央部に対して大きくなりすぎ、ショルダー部の接地圧が高くなる高速度域においてセパレーションが発生する可能性が高まり、一方、比A/Hが0.95を下回ると、タイヤ幅方向の周方向剛性の変化が大きくなり、ひきずり摩耗が発生しやすくなる。

図１に示すような、比C/Dおよび比A/Hを同時に満足するベルト５を形成するには、スパイラル層２６を構成するベルトプライのコードを螺旋巻きする際に用いるベルトフォーマ（ベルト成型ドラム）の外面形状をベルト５の内面形状に対応させておくことによって得ることができる。すなわち、ショルダー部に対応するベルトフォーマの部分の外周をフラットに構成するとともに、その部分の外径を幅方向中央の外径より小さくすることによって得られる。

一方、比A/Bおよび比A/Hを同時に満足するタイヤを形成するには、タイヤを加硫する金型の内面形状を、タイヤ１０の外面形状に対応させておけばよい。すなわち、ショルダー部に対応する金型内面を幅方向にフラットになるようにしておけばよい。

図５に示したトレッド部の構造を有するサイズ1400x530R23の航空機用ラジアルタイヤについて、比A/B、比C/Dの異なる複数のタイヤを試作し、ドラム試験機を用いて離陸試験および摩耗仕事量測定試験を行った。

なお、図５に示す航空機用ラジアルタイヤは、タイヤ赤道面Ｅから0.5Wf〜0.8Wfまでの領域でのリブ上の踏面の曲率を、赤道面Ｅを通るリブ上の踏面の曲率よりも大きくし、この0.5Wf〜0.8Wfまでの領域でのリブ上の踏面及びベルト保護層１２をほぼ直線状、即ち、タイヤの回転軸に対して略平行としたものであり、その他の構造においては、図１に示した航空機用ラジアルタイヤと同一である。

本発明では、図５に示すように、タイヤ赤道面Ｅから0.5Wf〜0.8Wfまでの領域でのリブ上の踏面の曲率を、赤道面Ｅを通るリブ上の踏面の曲率よりも大きくし、この0.5Wf〜0.8Wfまでの領域でのリブ上の踏面をほぼ直線状、即ち、タイヤの回転軸に対して略平行とすることが好ましく、同様に、上記領域において、ベルト保護層１２もほぼ直線状、即ち、タイヤの回転軸に対して略平行とすることが好ましい。尚、略平行とは、タイヤの回転軸に対して０〜３°の範囲であることを言う。また、０．８Ｗｆよりもタイヤ幅方向外側の領域では、ベルト５とカーカス３との間の間隔は、タイヤ幅方向外側に向かうに従って大きくなっていることが好ましい。

離陸試験は、ドラム試験機上で、ＴＲＡ規格に定められた所定内圧を充填したタイヤに所定荷重の187%の荷重を負荷し、一定加速度にて235MPHまで加速し、その間の故障等をチェックして行った。

摩耗仕事量測定試験は、ドラム試験機上で、ＴＲＡ規格に定められた所定内圧を充填したタイヤに所定荷重を負荷し、ショルダー部の摩耗仕事量を測定し、結果を実施例１を90とする指数で表した。指数が小さい方が摩耗しにくく優れている。

摩耗仕事量は、ショルダー部の接地面何に作用する剪断力と滑り量を測定し、それらの積を踏み込みから蹴り出しまでの区間に亘って積分したものである。剪断力は、ドラム表面に埋め込んだ応力センサを用いて測定し、滑り量は、接地面の変化を画像処理することにより測定した。

各試験タイヤについて、タイヤ形状に関わる比A/B、比C/D、比A/H、および、離陸試験の結果ならびに摩耗仕事量測定試験の結果を表１に示す。表１において、離陸試験において比較例１のタイヤは「未完走」であったが、これはショルダー部が剥離したためであった。

１ ビード部
２ ビードコア
３ ラジアルカーカス
５ ベルト
６ トレッド部
７ トレッドゴム
８ サイドウォール部
９ サイドウォールゴム
１０ 航空機用ラジアルタイヤ
１１ ゴム層
１２ ベルト保護層
２６ スパイラル層
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ スパイラル層のベルトプライ
２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ、２６Ｈ スパイラル層のベルトプライ
２８ ジグザグ層
２８Ａ ジグザグ層のベルトプライ
３４ 細長体
Ｅ 赤道面

Claims (1)

1. 複数本の周方向溝を有するトレッドと、一対のビードコアと、両ビードコアの間にトロイド状に架け渡されたラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスおよび前記トレッドとの間に配置された凸レンズ状のベルトとを具え、該ベルトは、引張り強度が1500Mpa以上の非伸張性高弾性コードを周方向にスパイラル状に巻いて形成したスパイラル層を有し、リムに装着後ＴＲＡ規格で定められた所定内圧を充填して12時間放置したタイヤの状態の、該タイヤの内圧充填前の状態に対する赤道面における外径の拡張率が0〜4%である航空機用ラジアルタイヤにおいて、
   ＴＲＡ規格で定められた所定リムに装着し同規格で定められた所定内圧を充填して同規格で定められた所定荷重をかけたときのフットプリントにおけるタイヤ幅方向最外側に位置するリブ上における接地幅をWfとしたとき、
   前記所定リムに装着して前記所定内圧を充填した後に、該内圧を５０ｋＰａまで落として無負荷状態とした、当該タイヤの幅方向断面内において、
   タイヤ赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Aの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるタイヤ外径Bに対する比A/B、並びに、タイヤ赤道面から0.8xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Cの、タイヤ赤道面から0.5xWf/2だけ離れた位置におけるベルト内径Dに対する比C/Dが、ともに0.98〜1.0であり、
   前記幅方向断面内において、前記タイヤ外径Aの、赤道面におけるタイヤ外径Hに対する比A/Hが0.95〜0.98であることを特徴とする航空機用ラジアルタイヤ。

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