JP4034933B2

JP4034933B2 - 航空機用タイヤ

Info

Publication number: JP4034933B2
Application number: JP2000504012A
Authority: JP
Inventors: ティモシールーキッチ、リュイス; アンドリュードゥエンガー、トーマス; ロバートマクジルヴレイ、ジョン
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: DE69713165T2; JP2001510757A; EP1007376A1; WO1999004989A1; AU3965297A; EP1007376B1; DE69713165D1

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、航空機での使用に好適な高モジュラスコードで補強された空気タイヤに関する。
【０００２】
（背景技術）
タイヤ業界では、航空機での使用に好適なタイヤは、自動車、バス、トラックまたは同様の地上車両で使用されるタイヤと比較して、非常に高速かつ高負荷の条件下で運転できるものでなければならないと考えられている。地上車両で使用されるタイヤは、比較的小さい範囲の負荷下で、その寿命までの期間に、数百万回の伸縮（回転）を受ける。航空機タイヤは、離陸時に大きい遠心力および高い負荷を受け、着陸時に大きく急激な衝撃応力（高Ｇ力など）および負荷を受ける。航空機タイヤにおいては、（地上用タイヤと比較して）その寿命までの収縮回数が相対的に少ない。本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、タイヤが「タイヤ・リム協会年鑑（Yearbook of the Tire and Rim Association）」もしくは「欧州タイヤ・リム技術機構年鑑（Yearbook of the European Tire and Rim Technical Organization）」または現行の米国軍規格「ＭＩＬ−Ｔ−５０４１」のいずれかに規定の大きさおよび負荷範囲またはプライレーティングのものである場合に、該タイヤは「航空機での使用に好適」であるとする。先行技術においては、必要なレーティングを満足するため、航空機タイヤは、補強材として高ｅ．ｐ．ｉ．数のマルチフィラメントコード（通常はナイロン）を有する多くのカーカスプライおよびブレーカプライを用いて製造されていた。ナイロンは耐疲労性であり、それ以外の点では他の種類の補強材料より柔軟性が高く、航空機タイヤで使用する必要のある高耐熱性ゴムコンパウンドと適合性であることから、航空機タイヤには好ましい補強材料である。しかしながら、ナイロン補強材料は、比較的低温で融解し、通常の航空機運転温度で軟化することから、ナイロン補強材を用いて製造したタイヤはフラットスポットを起こす。さらに、ナイロンが他の種類の補強材料のような強度を持たないことから、航空機タイヤを構築するのに、上記の多数のプライが必要になるのである。
【０００３】
例えばポリエステル類のように、ナイロンより高温で融解する比較的高モジュラスの材料によって、フラットスポットに対する耐性が相対的に高く、恐らくは比較的軽量なタイヤが得られると考えられるが、高モジュラス材料は、航空機タイヤで最も高頻度で使用される高温安定性ゴムコンパウンドとの適合性が低いように思われることから、航空機タイヤで広く有用な補強材料ではないと考えられてきた。欧州特許出願０６７７５４６Ａ１には、ゴム／ポリエステルコード複合物およびタイヤであって、ポリエステルフィラメントおよび／またはコードがＲＦＬ接着剤でコーティングされ、前記ゴムがスルホンアミド系および／またはベンゾチアジルジスルフィド系促進剤を含有するものが記載されている。説明されている実施態様では、ゴムにはさらに、サリチル酸も含有されている。該複合物は、ゴムとポリエステルコードとの間で高い接着性を示すと述べられている。
【０００４】
（発明の開示）
本発明は、航空機での使用に好適な空気タイヤに関するものである。該タイヤは、（ａ）１対以上の軸方向に隔てられた実質的に非伸縮性のビード、（ｂ）該ビード上に巻き付けられたカーカスプライ、（ｃ）タイヤの冠状部分において該カーカスプライの放射方向で外側に配置されたブレーカプライを有してなる。カーカスプライおよびブレーカプライは、以下の組成を有するゴムコンパウンド中に埋め込まれた実質的に平行な高モジュラスコードを有する。
【０００５】
ゴム：１００
カーボン・ブラック：４０〜６０
処理オイル：３〜１０
脂肪酸：１〜３
酸化亜鉛：３〜８
硫黄：０．５〜２．５
促進剤：１〜３
接着増進剤：１〜７
上記において、成分はゴム１００重量部当たりの重量部として列記してあり、該コンパウンドには遊離アミン類は含まれていない。該ゴムコンパウンド用の接着増進剤は、レゾルシン、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミンおよび反応性フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択され、促進剤は非アミン発生性とすることができ、スルフェンアミド系促進剤またはベンゾチアゾール系促進剤からなる群から選択される。高モジュラスコードは、強力が６．６〜８．２ｇ／デニールであり、初期モジュラスが１２０〜２８０ｇ／デニールであり、破壊時伸び率が８〜１８％であり、収縮率が３％以下である。ブレーカプライの高モジュラスコードは、末端数６〜２８ｅ．ｐ．ｉ．でゴムコンパウンドに埋め込まれている。
【０００６】
本発明によれば、ＡＳＴＭＤ４１２に従った試験で３００％モジュラスが１２〜１８ＭＰａであって、最低引張り強さが２３ＭＰａであり、ＡＳＴＭＤ２０８４に従った試験で基準温度１３５℃でのＴ９０が３０〜４０分間であるコンパウンドが、本発明での使用に好適であることが認められている。
【０００７】
定義
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、用語は以下の意味を有する。
「軸方向」および「軸方向に」という用語は、タイヤの回転軸に平行な方向を指す。
【０００８】
「放射方向」および「放射方向に」という用語は、タイヤの回転軸に対して垂直な方向を指す。
【０００９】
「ビード」とは、プライコードによって覆われ、他の補強要素を有してまたはそれらを持たずに、設計タイヤリムに適合するよう成型されている環状引張部材を有してなるタイヤ部分を指す。
【００１０】
「アペックス」とは、ビード領域を支持し、ビード領域における屈曲を低減する、ビードの横（放射方向でビードより上）に設けられた楔形の弾性材料を指す。
【００１１】
「カーカス」とは、ベルト構造、トレッド、アンダートレッドおよび側壁ゴム以外のビードを含むタイヤ構造を指す（カーカスプライはビード周囲に巻き付けられている）。
【００１２】
「フリッパ」とは、ビード／アペックス周囲、通常はビード／アペックスとカーカスプライとの間に配置される別の補強材（通常はファブリック）を指す。
【００１３】
「赤道面」とは、タイヤの回転軸に対して垂直で、タイヤトレッドの中心を通る面を指す。
【００１４】
「ブレーカプライ」とは、タイヤの冠状領域にある環状補強部材であって、タイヤの赤道面に対する角度が、（バイアス）カーカスプライにおけるそのような補強部材の角度より約５゜小さい長手方向の補強部材（図示の実施態様）を有する部材を指す。
【００１５】
「冠状部」とは、実質的に、トレッドが配置されているタイヤの外側円周部を指す。
【００１６】
「強力」とは、引っ張られていない試料の単位線密度当たりの力（ｇ／テクスまたはｇ／デニール）として表現される応力（通常はテキスタイルで使用される）を指す。
【００１７】
「モジュラス」とは、歪み変化に対する応力変化の比を指す。
【００１８】
（発明を実施するための最良の形態）
ポリエステル補強旅客用タイヤで使用されるゴムコンパウンドは、航空機タイヤで生じる高温に耐える必要がないことから、航空機タイヤでの使用には適さない。航空機タイヤで最も高頻度で使用されるゴムコンパウンドは高温に耐えることができるが、ポリエステル類などのように、融点が高く、フラットスポットに対する耐性の高い高モジュラス補強材料に対して良好な接着性を示さない。航空機タイヤでの使用に適した高モジュラス補強材料を得ることができれば、比較的少ないプライで、そのようなタイヤに必要な強度が得られることから、これまで以上に軽量の航空機タイヤを製造できる可能性がある。高温で安定であって、良好な摩耗性および耐久性を示すある種の先行技術のコンパウンドは、ポリエステルに対しても良好な接着性を示す場合があり、ポリエステルおよび他の高モジュラス材料とともに用いて、フラットスポットに対して耐性の、軽量で耐久性の航空機タイヤを構築する上で有用なものとなり得ることが認められている。
本発明によれば、ＡＳＴＭＤ４１２に従った試験で３００％モジュラスが１２〜１８ＭＰａであって、最低引張り強さが２３ＭＰａであり、ＡＳＴＭＤ２０８４に従った試験で基準温度１３５℃でのＴ９０が３０〜４０分間であるコンパウンドが、本発明での使用に好適であることが認められている。
【００１９】
本発明で使用可能なゴムコンパウンドの例としては、以下の組成を有するコンパウンドがある。成分は重量部で示してある。最終コンパウンドには、遊離アミンは含まれていない。
【００２０】
天然ゴム：１００
カーボン・ブラック：４０〜６０
処理オイル：３〜１０
脂肪酸：１〜３
酸化亜鉛：３〜８
硫黄：０．５〜２．５
促進剤：１〜３
接着増進剤：１〜７
接着増進剤の例としては、レゾルシン、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミンおよび反応性フェノール−ホルムアルデヒド樹脂がある。
【００２１】
促進剤は、スルフェンアミド系促進剤またはベンゾチアゾール系促進剤などの非アミン発生性促進剤から選択することができる。他の好適な促進剤は、当業者には明らかであろう。
【００２２】
コンパウンド中に遊離アミンが存在すると、ポリエステルおよび恐らくは他の高モジュラス補強材料との化学反応を起こし、そのような反応によって、本発明の航空機タイヤの製造に使用される高モジュラス補強材の破壊が生じる可能性があることが認められていることから、非アミン発生性促進剤が好ましい。いくつかの工程段階によって、ゴム組成物の混和後に遊離アミンが確実に除去される場合には、アミン発生性促進剤を使用することができる。
【００２３】
図１について説明すると、本発明の図示の実施態様では、航空機用空気タイヤ１０は、１対の平行な環状ビード１２、ビード１２の周囲に巻き付けられたカーカスプライ１６、タイヤの冠状領域２４において放射方向でカーカスプライ１６の上に配置されたベルトもしくはブレーカ２２、カーカスプライの放射方向で内側に配置された内側ライナー１１、放射方向でベルト／ブレーカ２２の上に配置されたトレッド２８（タイヤの冠状領域２４で）、ならびにタイヤ１０のトレッド２８とビード領域１５との間に設けられた側壁２６を有する。
【００２４】
当業界で一般的に行われるように、カーカスプライおよびブレーカプライは、実質的に平行な長手方向補強部材で補強されている。図示の実施態様では、ラジアルプライ航空機タイヤにおいて、上記のゴム組成を高モジュラス補強材とともに使うことも可能であると考えられるが、該タイヤは、ポリエステル製の補強コードによって補強されたバイアスカーカスプライおよび／またはブレーカプライを有するバイアスプライ空気タイヤである。使用可能なポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートおよびそれらの混合物がある。
【００２５】
本発明で有用な高モジュラス補強コードは、強力が６．６〜８．２ｇ／ｄ（デニール当たりのグラム数）であり、初期モジュラスが１２０〜２８０ｇ／ｄであり、破壊時伸び率が８〜１８％であり、収縮率が０．５〜３．０％である。
【００２６】
図示の実施態様では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）カーカス補強コードを用いた。使用した種類のＰＥＴコード、すなわち撚りが８．５×８．５である１５００／１／２のコードは、強力が６．５〜７ｇ／ｄであり、破壊時伸び率が１４〜２０％であり、収縮率が１．５〜１．８％であり、初期モジュラスが１２０〜１８０ｇ／ｄである。そのようなポリエステルコードは市販されている（例：Akzo Nobel、AlliedSignal、Hoechst Celanese、Teijin、ToyoboおよびKolon）。
【００２７】
図示の実施態様で使用した具体的なコードは、強力が６．９ｇ／ｄ、破壊時伸び率が１４．８％、収縮率が１．７％、初期モジュラスが１４０ｇ／ｄであるヘキスト・セラニーズ・トレビラ（Hoechst Celanese Trevira）７９２ポリエステルであった。図２には、本発明の図示のタイヤと同型の航空機用に設計された先行技術のタイヤ２０を示してある。先行技術のタイヤ２０は、アペックスやフリッパを使用せずに構築されていることが明らかであり、ビード１４は、４本のワイヤ１８×５本のワイヤ１８の構成を有する。この先行技術の設計を用いたタイヤを、本発明によって製造されるポリエステルカーカスプライを用いて構築したところ、タイヤのビード真上でのコード破損のために、タクシー試験時にタイヤが破損した。タイヤの破損は恐らく、高モジュラスポリエステルコードがナイロンコードに比べて脆く、タイヤのビード領域での疲労によって、側壁の屈曲部分でコードが破砕されたためであると考えられる。
【００２８】
先行技術のタイヤ設計でのポリエステルコードは疲労のために破損したが、該ポリエステルコードは、タイヤ構成で使用された耐高温性コンパウンドに対して良好な接着性を示したことから、タイヤ構成で使用される高温のポリエステル適合性コンパウンドの有効性が裏付けられたように思われる。
【００２９】
図１および３について説明すると、タイヤ１０における応力をタイヤのビード領域１５から移動させる努力の一環として、先行技術のワイヤ４本×ワイヤ５本の構成ではなく、５本のワイヤ１８×６本のワイヤ１８というビード構成を用いることで先行技術のタイヤ２０のビード１４よりビード１２を大きくすることにより、そしてタイヤ設計にフリッパ１７とアペックス１９を加えることによって、タイヤのビード領域１５を堅牢にすることが提案された。ビードを大きくし、しかもフリッパ１７とアペックス１９によってビード領域１５をさらに堅牢にすることで、側壁の屈曲部分がビードから離れる。
図４について説明すると、図示の本発明のプライ４０は、平行な高モジュラス補強コード４２を弾性基材４４に組み込むことで製造される。好ましい実施態様では、平行補強コードを相互に位置関係が固定された状態で、ガスを吸収もしくは放出し、恐らくはゴム基材からのガスの方向を変えることで、ガスの方向を補強コードから離すように特に設計されたｐｉｃコード４３によって、カレンダー処理してゴム基材中に入れる。例えば、米国特許５２２１３８２号（該特許は、引用によって本明細書に含まれるものとする）に記載のように、サーマックス（Thermax；登録商標）ｐｉｃコード４３は、タイヤを硬化しながらタイヤからガスを排出するのに役立ち、高モジュラスコードと適合性のゴムコンパウンドの使用と相まって、タイヤにおける高モジュラス補強コードがそのゴム基材から分離するのを防ぐ上で役立ち得る。
【００３０】
２対、３対または４対のタイヤビードを用いたタイヤで、同様のプライを使用し得ることは、当業者には明らかであろう。
【００３１】
撚りが８．５×８．５で、２８ｅ．ｐ．ｉ．（１インチ当たり末端数）である１５００／２デニールＰＥＴ補強コードを有してなるプライを用いて製造された図１に図示のタイヤ構造は、タクシー試験および破損試験で許容される成績を示し、ＦＡＡ試験要件を満足した。
【００３２】
図示の実施態様では、使用するポリエステルコードの大きさに応じて約８〜３２ｅ．ｐ．ｉ．の濃度でポリエステル補強材を有するカーカスプライを用いて、良好な破損特性および耐久性を有するタイヤを構築できることが明らかになっている。約６〜２８ｅ．ｐ．ｉ．、好ましくは８〜２０ｅ．ｐ．ｉ．の濃度で補強材を用いたブレーカまたはベルトプライは、タイヤの破損特性、耐久性および横安定性にも有効なものとなり得る。本発明によって製造されるタイヤはまた、優れた寸法安定性および低い発熱量を示すと考えられる。
【００３３】
本発明のバイアスプライタイヤ１０では、ビード１２の上にカーカスバイアスプライが巻き付けられていることで、ポリエステルコード４２は、タイヤの赤道面に対して３０゜〜５５゜、好ましくは４０゜〜５０゜の角度を有するようになっている。定義によると、ブレーカプライにおける補強部材は、カーカスプライにおける補強部材の角度より５゜以上小さい角度を有することから、ブレーカプライでの補強部材は、タイヤの赤道面に対して、２５゜〜５０゜、好ましくは３５゜〜４５゜の角度を有する。
【００３４】
本発明の図示した実施態様では、バイアスプライとブレーカプライの両方が、本明細書に記載のように、ポリエステルコードで補強されている。しかしながら、当業者であれば、バイアスカーカスプライをポリエステルコードで補強し（軽量のタイヤを製造できるようにするため）、同時にブレーカプライをスチールその他の種類の高モジュラス補強材で補強する（強度その他の望ましい特性の向上のため）本発明に従ってタイヤを製造できることは明らかであろう。本明細書に記載のプライの別の配置は、当業者には明らかであろう。
【００３５】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
【００３６】
（実施例１）
１４〜１５ｅ．ｐ．ｉ．およびバイアスカーカス角度４６〜４９゜のＰＥＴカーカス補強材を有する、大きさが６．００−６６ＰＲ（プライレーティング）の航空機タイヤについて、ＦＡＡＴＳＯ認定試験および別のグッドイヤ試験を行い、以下の結果を得た。
【００３７】
該タイヤは６１サイクル後に力学的要件を満足したが、分離が生じた。そこで、試験を継続せずに、拡散要件が満足されているか否かを確認した。グッドイヤ耐久性試験、すなわちプログレッシブ・タクシー（Progressive Taxi）試験では、該タイヤは４２サイクルを完了した。それは大型の商用タイヤには問題ないが、本実施例のタイヤで予想されるタイヤには低いものである。該タイヤは４４０ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）で破裂するが、最低要件は２００ｐｓｉである。
【００３８】
ＦＡＡＴＳＯ認定試験では、５０回のテークオフサイクル、８回のタクシーサイクル、２回の１２０％負荷タクシーサイクルおよび１回の１５０％負荷テークオフサイクルという計６１サイクルを行う。拡散試験では、試験後のタイヤ空気圧を測定し、最初の空気充填から２４時間後で、失われる圧が初期充填圧の１０％以下の場合に、タイヤは合格である。
【００３９】
グッドイヤ・プログレッシブ・タクシー試験では、タイヤが破損するか１００サイクルが完了するまで、連続的に距離を長くしながらタクシー試験を行う。
【００４０】
（産業上の利用可能性）
本発明のタイヤについては、商業化に望まれるレベルでの試験は行わなかったが、上記の試験から、本発明の考え方が今後とも有効である可能性のあること、ならびにさらに改良を加えることで、十分な実証および商業化が期待されることが明らかになった。
以上、本発明の具体的な実施態様について例示および説明したが、本発明を多様な形で修正・実行することが可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤの回転軸を含む面で切った場合の、本発明の１実施態様によるタイヤの断面図である。
【図２】本発明のタイヤと同型の航空機用に製造された先行技術のタイヤの断面図である。
【図３】本発明のタイヤのビード領域の拡大図である。
【図４】補強プライの一部を示す図である。

Claims

（ａ）１対以上の軸方向に隔てられた実質的に非伸縮性のビード（１２）、
（ｂ）該ビード（１２）上に巻き付けられたカーカスプライ（１６）、
（ｃ）タイヤ（１０）の冠状部分（２４）において該カーカスプライ（１６）の放射方向で外側に配置されたブレーカプライ（２２）を有してなる航空機用空気タイヤ（１０）において、
前記カーカスプライ（１６）および前記ブレーカプライ（２２）が、以下の組成：
ゴム：１００
カーボン・ブラック：４０〜６０
処理オイル：３〜１０
脂肪酸：１〜３
酸化亜鉛：３〜８
硫黄：０．５〜２．５
促進剤：１〜３
接着増進剤：１〜７
を有するゴムコンパウンド（４４）中に埋め込まれた実質的に平行なポリエステルコード（４２）を有し；上記組成における成分はゴム１００重量部当たりの重量部として列記してあり；前記ゴムコンパウンド用の接着増進剤が、レゾルシン、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミンおよび反応性フェノール−ホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択され、前記促進剤は非アミン発生性であって、スルフェンアミド系促進剤またはベンゾチアゾール系促進剤からなる群から選択され；該コンパウンドが遊離アミン類を含有せず；前記ゴムコンパウンド（４４）において、ＡＳＴＭＤ４１２に従った試験で３００％モジュラスが１２〜１８ＭＰａであって、最低引張り強さが２３ＭＰａであり、ＡＳＴＭＤ２０８４に従った試験で基準温度１３５℃でのＴ９０が３０〜４０分間であることを特徴とするタイヤ（１０）。
前記ポリエステルコード（４２）が約１５００／２デニールのコードであり、強力が６．６〜８．２ｇ／デニールであり、初期モジュラスが１２０〜２８０ｇ／デニールであり、破壊時伸び率が８〜１８％であり、収縮率が３％以下である請求項１に記載のタイヤ（１０）。
前記ブレーカプライ（２２）のポリエステルコード（４２）が、末端数６〜２８ｅ．ｐ．ｉ．（１ｍ当たり末端数：２３６．２〜１１０２）で前記ゴムコンパウンド（４４）に埋め込まれている請求項１に記載のタイヤ。