JP4199536B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤにかかり、特に、ビード部の耐久性に優れた、航空機に好適な空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
重荷重の作用する空気入りタイヤでは、ビード背面部のカーカスプライとゴム層間、及びゴム層内部のセパレーションを防ぐ目的で、リムと接触する外側の高弾性ゴム(ゴムチェーファー)とカーカスプライとの間に、ゴムチェーファーとカーカスプライのコードをコーティングしているプライコーティングゴムよりも低弾性のゴム(第2スティフナー)を配置する工夫がなされていたが、従来の航空機用の空気入りタイヤ(例えば、特許文献1参照)では、ビードベース部のゴムの配置に関しては厳密な設計はなされていなかった。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−172118号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気入りタイヤの中でも航空機用空気入りタイヤにおいては、軽量化等のためにビード部内にビードコアが一個しかなく、かつそのビードコアの断面が円形であることから、内圧と荷重により発生するタイヤとホイール間の接触圧がビードコア直下の1点で非常に高くなる問題があった。
【0005】
近年、タイヤサイズの大型化、高プライレーティング化により、この接触圧が高くなってきており、従来の設計のままではビードベースの耐久性が充分でない虞があった。
【0006】
本発明は上記事実を考慮し、ビードベースの耐久性を向上することのできる航空機に好適な空気入りタイヤを提供することが目的である。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の空気入りタイヤは、一対のビードコアと、前記一対のビードコアをトロイド状に跨り、幅方向端部付近が前記ビードコア回りで折り返される少なくとも1枚のカーカスプライからなるカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられるベルトと、前記ベルトのタイヤ径方向外側に設けられトレッド部を構成するトレッドゴムと、前記カーカスのタイヤ幅方向外側に設けられタイヤサイド部を構成するサイドゴムと、前記カーカスプライの本体部と折り返し部との間に配置され、前記サイドゴムよりも高硬度のゴムから形成されて前記ビードコアのタイヤ半径方向外側端からタイヤ半径方向外に向けて延びる第1スティフナーと、前記サイドゴムよりも高硬度のゴムから形成され、前記タイヤサイド部からビード部のビードベース部に至るタイヤ外側面を形成するゴムチェーファーと、前記ゴムチェーファーよりも低弾性のゴムから形成され、前記カーカスプライと前記ゴムチェーファーとの間に配置された第2スティフナーと、を備え、前記第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部は、前記ビードコアの中心を通りかつタイヤ軸方向に対して平行な第1仮想線に対する角度が35°とされる前記ビードコアの中心からビードヒール側に向けて延びる第2の仮想線と、前記第1仮想線に対する角度が50°とされる前記ビードコアの中心からビードヒール側に向けて延びる第3の仮想線とで挟まれる領域内に配置されている、ことを特徴としている。
【0008】
次に、請求項1に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【0009】
タイヤ転動時には、タイヤが撓むことによりビード部の背面部(タイヤ幅方向外側部分)はリムフランジから押され、一方、ビードベース部はビードコアの中心を支点としたモーメント力による幅方向に沿った剪断力が発生する。
【0010】
ビードコアが断面円形の所謂ケーブルビードコアである場合、ホイールとの接触圧分布を見ると、該接触圧はビードコア中心直下付近でピークを持つ分布になり、ビードベースにかかる剪断力は、ビードコア中心直下付近が一番厳しいものとなる。
【0011】
請求項1に記載の空気入りタイヤでは、カーカスプライとゴムチェーファーとの間に、ゴムチェーファーよりも低弾性の第2スティフナーを配置し、第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部を第2の仮想線と第3の仮想線とで挟まれる領域内に配置したので、第2スティフナーがクッション的な役割を果たして路面からの入力を吸収し、ビードベース部にかかるビードコアを中心としたモーメント力を緩和することができ、ビードコア中心直下付近の剪断力を低減することができる。
【0012】
ここで、第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部が、第2の仮想線よりもタイヤ径方向外側に位置すると、上記モーメント力が緩和されず、ビードヒール部からビードベース部にかけて故障が発生する懸念がある。
【0013】
一方、第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部が、第3の仮想線よりもタイヤ径方向内側に位置すると、ビードベースにおいて高弾性のゴムチェーファーのボリュームが相対的に減少してしまい、高い圧縮力と剪断力によりセパレーション故障を発生する虞がある。
【0014】
なお、第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部は、第1の仮想線に対して40°の仮想線と45°の仮想線との間に配置することが更に好ましい。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の空気入りタイヤにおいて、前記第2スティフナーは、第1の仮想線と交差する部分からタイヤ径方向内側端部に向けて、その厚みが漸減している、ことを特徴としている。
【0016】
次に、請求項2に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【0017】
第2スティフナーの厚みを、第1の仮想線と交差する部分からタイヤ径方向内側端部に向けて漸減させることで、ゴム弾性を滑らかに変化させ、ゴムの剛性段差による歪みを緩和することができる。
【0018】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤにおいて、前記ゴムチェーファーは、100%伸張モジュラスが2.7〜3.7Mpaに設定され、
前記第2スティフナーは、100%伸張モジュラスが2.0〜3.0Mpaに設定されている、ことを特徴としている。
【0019】
次に、請求項3に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【0020】
ゴムチェーファーの100%伸張モジュラスが2.7Mpa未満になると、タイヤたわみによる入力や、リム反力によるゴムチェーファーの変形、破損の懸念がある。
【0021】
一方、ゴムチェーファーの100%伸張モジュラスが3.7Mpaを越えると、発熱が高くなり、厳しい使用条件下において熱による故障の懸念がある。
【0022】
次に、第2スティフナーの100%伸張モジュラスが2.0Mpa未満になると、タイヤたわみによる入力や、リム反力による第2スティフナーの変形、破損の懸念がある。
【0023】
一方、第2スティフナーの100%伸張モジュラスが3.0Mpaを越えると、配置が適切であっても、ビードベース部にかかるビードコアを中心としたモーメント力が充分緩和されなくなり、ビードベース部に故障発生の懸念がある。
【0024】
したがって、ゴムチェーファーの100%伸張モジュラスを2.7〜3.7Mpaに設定し、第2スティフナーの100%伸張モジュラスを2.0〜3.0Mpaに設定することが好ましい。
【0025】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の空気入りタイヤにおいて、リムに対するビードベースの締め代tが2.0〜4.0mmの範囲内に設定され、リムに装着した時の下式(1)で定義されるコンプレッションファクターCが29.0〜45.0%の範囲内に設定されている、ことを特徴としている。
D=t/g・・・(1)
g:ビードコアの中心からタイヤ半径方向内側に向けて延びる仮想線上におけるトータルゴムゲージ。0.3≦G2/G0≦0.8を満足することを特徴としている。
【0026】
次に、請求項4に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【0027】
ビードベースの締め代tが2.0mm未満になると、リム滑り発生の懸念がある。
【0028】
一方、ビードベースの締め代tが4.0mmを越えると、リム組み、リム解きが困難になる。
【0029】
コンプレッションファクターCが29.0%未満になると、リム滑り発生の懸念がある。
【0030】
一方、コンプレッションファクターCが45.0%を越えると、ホイールの損傷や、リム組み、リム解きが困難になる懸念がある。
【0031】
【発明の実施の形態】
図1、2には本実施例に係るタイヤサイズ:52×21.0R22 36PRとされた航空機用ラジアルタイヤ10が示されている。
【0032】
図1に示すように、この航空機用ラジアルタイヤ10のビード部12には、ケーブルビードと呼ばれる円形断面のビードコア14が1個埋設されている。
【0033】
なお、ビードコア14の外周面には、薄肉のビードカバーゴム15が設けられている。
【0034】
航空機用ラジアルタイヤ10は、一方のビード部12から他方のビード部12(図2では片側のみ図示)に跨るトロイド状のカーカス16を備えている。
【0035】
カーカス14は複数枚のカーカスプライから構成されており、カーカスプライの端部付近がビードコア14を周回している。
【0036】
なお、カーカスプライのコード(図示せず)はラジアルタイヤ方向に延びている。
【0037】
カーカス16のタイヤ軸方向外側は、サイドウォール18を形成するサイドゴム20によって被覆されている。
【0038】
サイドゴム20を構成しているゴムの300%伸長モジュラスは、6.0〜8.0MPaとされている。
【0039】
ビードコア14のタイヤ半径方向外方(図1の上方)、且つカーカス12の本体部と折り返し部との間には、タイヤ半径方向外向きに延びる第1スティフナー22が設けられている。
【0040】
この第1スティフナー22を構成しているゴムは、サイドゴム20よりも高硬度である。
【0041】
なお、第1スティフナー22を構成しているゴムの100%伸長モジュラスは、8.0〜10.5MPaの範囲内が好ましい。
【0042】
サイドゴム22よりもビードコア側において、カーカス12のタイヤ軸方向外側はゴムチェーファー24で覆われている。
【0043】
サイドゴム22のビード部側の端部、及びゴムチェーファー24のサイドウォール側は各々テーパー形状とされ、サイドゴム22のビード部側の端部は、ゴムチェーファー24で覆われている。
【0044】
なお、ゴムチェーファー24は、サイドゴム44のとの接続部分からビードトゥ12Aまで延びている。
【0045】
このゴムチェーファー24の100%伸長モジュラスは、2.7〜3.7MPaの範囲内が好ましい。
【0046】
また、ビード部12において、カーカス12のタイヤ軸方向外側面と、ゴムチェーファー24及びサイドゴム20との間、には、第2スティフナー26が配設されている。
【0047】
第2スティフナー26を構成しているゴムは、ゴムチェーファー24を構成しているゴムよりも低弾性である。
【0048】
なお、第2スティフナー26を構成しているゴムの100%伸長モジュラスは、2.0〜3.0MPaの範囲内が好ましい。
【0049】
図1に示すように、第2スティフナー26は、ビードコア14の中心を通りかつタイヤ軸方向に対して平行な第1仮想線L1と交差する部分からタイヤ径方向内側端部26Aに向けて、その厚みが漸減している。
【0050】
また、第2スティフナー26のタイヤ径方向内側端部26Aは、ビードコア14の中心から略ビードヒール12B側に向けて延びると共に、前述した第1仮想線L1に対する角度が35°とされた第2の仮想線L2と、ビードコア14の中心から略ビードヒール12B側に向けて延びると共に、第1仮想線L1に対する角度が50°とされた第3の仮想線L3とで挟まれる領域内に配置されている。
【0051】
また、この空気入りタイヤ10は、リム28に対するビードベース12Cの締め代tが2.0〜4.0mmの範囲内に設定され、リム28に装着した時の下式(1)で定義されるコンプレッションファクターCが29.0〜45.0%の範囲内に設定されることが好ましい。
C=t/g・・・(1)
g:ビードコア14の中心からタイヤ半径方向内側に向けて延びる仮想線L4上におけるビード部12のトータルゴムゲージ。
【0052】
ここで、締め代tとは、空気入りタイヤ10をリム28に装着する前と装着後の、ビードコア14の中心からタイヤ径方向内側のビードベース12C表面までの寸法の差(即ち、ビードベース12Cの圧縮量)である。なお、図1において、リム28は想像線で示されており、実線で示す空気入りタイヤ10のタイヤ外輪郭は、リム装着前の状態を示している。
【0053】
ここでいうリム28は、"The Tire and Rim Association Inc. のYear Book"(2002年度版)に記載の規格にて定めるラジアルプライタイヤのサイズに対応する標準リム("Approved Rim")である。
【0054】
また、ビード部12のトータルゴムゲージとは、仮想線L4上において、金属のビードコア14の表面からビードベース12C表面までの厚みGから、カーカス16のプライ糸(コード)トータルゲージを減じた厚み、即ち、ゴム部分のみの厚みをいう。
【0055】
なお、図2に示すように、カーカス12のタイヤ内面側にはインナーライナー30、カーカスのタイヤ径方向外側にはベルト32、保護層34、トレッド部36を形成するトレッドゴム38が設けられている。
(作用)
以下に本実施例の作用を説明する。
【0056】
空気入りタイヤ10が負荷転動すると、ビード部12には路面側からの入力がサイドウォール18を経て伝達され、かつビードコア14を中心としてタイヤ外側に倒れ込むが、カーカス16とゴムチェーファー24との間にゴムチェーファー24よりも低弾性の第2スティフナー26を配置しているので、第2スティフナー26がクッション的な役割を果たして路面からの入力を吸収し、ビードベース部12Cにかかるビードコア14を中心としたモーメント力を緩和することができ、ビードコア中心直下付近のゴムチェーファー24に作用する剪断力を低減できる。
【0057】
また、本実施形態では、第2スティフナー26の厚みを第1仮想線L1と交差する部分からタイヤ径方向内側端部26Aに向けて漸減させているので、第2スティフナー26とゴムチェーファー24とのゴム弾性が滑らかに変化しており、ゴムの剛性段差による歪みを緩和することができる。
【0058】
なお、第2スティフナー26のタイヤ径方向内側端部26Aが、第3の仮想線L3よりもタイヤ径方向内側に位置すると、高い圧縮力と剪断力によりセパレーション故障を発生する虞がある。
【0059】
一方、第2スティフナー26のタイヤ径方向内側端部26Aが、第2の仮想線L2よりもタイヤ径方向外側に位置すると、ビードベース部12Cにかかるビードコア14を中心としたモーメント力が緩和されず、ビードヒール12Bからビードベース部12Cにかけて故障が発生する懸念がある。
【0060】
なお、第2スティフナー26のタイヤ径方向内側端部26Aは、第1の仮想線L1に対して40°の仮想線と45°の仮想線との間に配置することが更に好ましい。
【0061】
ゴムチェーファー24の100%伸張モジュラスが2.7Mpa未満になると、タイヤたわみによる入力や、リム反力によるゴムチェーファー24の変形、破損の懸念がある。
【0062】
一方、ゴムチェーファー24の100%伸張モジュラスが3.7Mpaを越えると、発熱が高くなり、厳しい使用条件下において熱による故障の懸念がある。
【0063】
次に、第2スティフナー26の100%伸張モジュラスが2.0Mpa未満になると、タイヤたわみによる入力や、リム反力による第2スティフナー26の変形、破損の懸念がある。
【0064】
一方、第2スティフナー26の100%伸張モジュラスが3.0Mpaを越えると、配置が適切であっても、ビードベース部12Cにかかるビードコア14を中心としたモーメント力が充分緩和されなくなり、ビードベース部12Cに故障発生の懸念がある。
【0065】
ビードベース12Cの締め代tが2.0mm未満になると、リム滑り発生の懸念がある。
【0066】
一方、ビードベース12Cの締め代tが4.0mmを越えると、リム組み、リム解きが困難になる。
【0067】
コンプレッションファクターCが29.0%未満になると、リム滑り発生の懸念がある。
【0068】
一方、コンプレッションファクターCが45.0%を越えると、ホイールの損傷や、リム組み、リム解きが困難になる懸念がある。
(試験例)
次に、本発明の効果を確かめるために、従来例のタイヤと、本発明の適用された実施例のタイヤとを用意し、耐久試験を行い、耐久性の比較を行った。なお、試験は以下の2種類を行った。
・試験1:ドラム試験機にて、TRAに定めさられた規定荷重の80%を負荷し、64km/hで8分間走行させ、走行開始時刻から120分後に次の走行を開始する試験をビード部が故障するまで繰返す。充填内圧は、平板上でTRAに定められた正規内圧を充填して規定荷重の80%を負荷したときの撓み率を測定した後、ドラム上でも同じ荷重を掛けて同じたわみ率になるように調整した内圧とした。
【0069】
評価は、従来例のタイヤのビード部が故障した時点の試験回数を100とする指数で表しており、数値が大きいほど耐久性に優れていることを表している。なお、本試験は、長期耐久性を見る試験である。
・試験2:TRAに定められた規定荷重の120%を負荷し、64km/hで10分間走行させ、走行開始時刻から120分後に次の走行を開始する試験をビード部が故障するまで繰返す。充填内圧は、試験1と同様に調整した。なお、本試験は、オーバーロードの耐久性を見る試験である。
【0070】
評価は、従来例のタイヤのビード部が故障した時点の試験回数を100とする指数で表しており、数値が大きいほど耐久性に優れていることを表している。
【0071】
試験結果は以下に示すとおりである。
【0072】
【表1】
【0073】
【表2】
【0074】
試験の結果、本発明の適用された実施例の空気入りタイヤは、従来例の空気入りタイヤに比較して長期耐久性、及びオーバーロード耐久性の両方の耐久性が向上していることが分かる。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の空気入りタイヤは上記の構成としたので、ビードベースの耐久性を向上することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのビード部の拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。
【符号の説明】
10 空気入りタイヤ
14 ビードコア
16 カーカス
20 サイドゴム
22 第1スティフナー
24 ゴムチェーファー
26 第2スティフナー
32 ベルト
38 トレッドゴム
Claims (4)
- 一対のビードコアと、
前記一対のビードコアをトロイド状に跨り、幅方向端部付近が前記ビードコア回りで折り返される少なくとも1枚のカーカスプライからなるカーカスと、
前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられるベルトと、
前記ベルトのタイヤ径方向外側に設けられトレッド部を構成するトレッドゴムと、
前記カーカスのタイヤ幅方向外側に設けられタイヤサイド部を構成するサイドゴムと、
前記カーカスプライの本体部と折り返し部との間に配置され、前記サイドゴムよりも高硬度のゴムから形成されて前記ビードコアのタイヤ半径方向外側端からタイヤ半径方向外に向けて延びる第1スティフナーと、
前記サイドゴムよりも高硬度のゴムから形成され、前記タイヤサイド部からビード部のビードベース部に至るタイヤ外側面を形成するゴムチェーファーと、
前記ゴムチェーファーよりも低弾性のゴムから形成され、前記カーカスプライと前記ゴムチェーファーとの間に配置された第2スティフナーと、
を備え、
前記第2スティフナーのタイヤ径方向内側端部は、前記ビードコアの中心を通りかつタイヤ軸方向に対して平行な第1仮想線に対する角度が35°とされる前記ビードコアの中心からビードヒール側に向けて延びる第2の仮想線と、前記第1仮想線に対する角度が50°とされる前記ビードコアの中心からビードヒール側に向けて延びる第3の仮想線とで挟まれる領域内に配置されている、ことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記第2スティフナーは、第1の仮想線と交差する部分からタイヤ径方向内側端部に向けて、その厚みが漸減している、ことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴムチェーファーは、100%伸張モジュラスが2.7〜3.7Mpaに設定され、
前記第2スティフナーは、100%伸張モジュラスが2.0〜3.0Mpaに設定されている、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。 - リムに対するビードベースの締め代tが2.0〜4.0mmの範囲内に設定され、
リムに装着した時の下式(1)で定義されるコンプレッションファクターCが29.0〜45.0%の範囲内に設定されている、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の空気入りタイヤ。
C=t/g・・・(1)
g:ビードコアの中心からタイヤ半径方向内側に向けて延びる仮想線上におけるトータルゴムゲージ。
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