JP4564268B2 - 複合ベルト構造を有するタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスおよびベルト補強構造を有する空気入りタイヤに関し、特に、航空機に用いられるような高速かつ重負荷に適したラジアルプライタイヤに関する。

高速用途用の空気入りタイヤは、路面との接触を開始する時と接触を終了する時に、タイヤのクラウン領域に大きなたわみを受ける。この問題は、タイヤが離陸時および着陸時に２００ｍｐｈ（３２１．８ｋｍ／ｈ）を超える速度に達することがある航空機タイヤで特に深刻である。

タイヤが非常に高速で回転すると、クラウン領域は、トレッド領域を半径方向外側に引っ張る傾向がある大きな角加速度および高速度のために寸法が大きくなる傾向がある。タイヤの接触部分と呼ばれる小さな領域でのみ支持される乗物の荷重が、これらの力に反作用する。

特許文献１において、株式会社ブリヂストンの渡辺淳は、多数のベルトプライを互いに重ね合わせて使用すると、ベルト層の内側に亀裂が入りこの亀裂が外側に広がり、走行中にベルトおよびトレッドが切れて剥がれ落ち散らばる傾向があることを指摘した。したがって、このようなベルトプライは航空機には用いられない。渡辺は、コード角度が内側のベルト層から外側のベルト層へ次第に大きくなる場合に、半径方向内側のベルト層上にジグザグ状のベルト層を重ね合わせることができることを見出した。言い換えれば、半径方向内側のベルトプライは、プライの両側部すなわち横方向の両縁部において曲げられつつ、赤道面に対して周方向に５゜から１５゜のコード角度Ａで実質的にジグザグ状の経路に延びるコードを含んでいた。外側のベルトプライの各々は、半径方向内側のベルトプライのコード角度Ａよりも大きなコード角度Ｂを有するコードを含んでいる。
米国特許第５４２７１６７号

一実施態様では、互いに隣接する２つの内側ベルトプライの間の各側端部は、周方向に連続的に延びるストリップの余分な積層部分を備えており、半径方向内側のベルトプライの数が４つ以上である場合には、これらの余分な積層部分は半径方向に互いに重ね合わせられる。発明者の渡辺は、高速走行時のトレッドの端部の近くで半径方向に大きくなるのを抑えるように、各プライの側端部、すなわちトレッドの端部の近くの周方向の剛性を局所的に高めることができることに気づいた。

カーカスおよびベルト補強構造を有する空気入りタイヤにおいて、ベルト補強構造は、半径方向外側のジグザグ状の少なくとも１対のベルト層と、半径方向外側のジグザグ状の少なくとも２つのベルト層の半径方向内側にそれと隣接して配置され、タイヤの中央平面に対して５゜以下の角度をなしているコードを有しているらせん状に巻かれた少なくとも１つのベルト層とを有する複合ベルト構造である。

半径方向外側のジグザグ状の少なくとも２つのベルト層は、タイヤの中央平面に対して５゜から３０゜の角度をなしており、ベルト層の各横方向縁部の折返し点まで交互に延びている複数のコードを有している。各コードは各折返し点で、折り畳まれるか、または好ましくは曲げられてカーカスのクラウンを横切るように方向を変え、したがって、ジグザグ状のコード経路を形成する。

好ましい実施形態では、半径方向内側のジグザグ状のベルト層は、カーカスとらせん状に巻かれた少なくとも１つのベルト層との間に位置している。半径方向内側のジグザグ状のベルト層は、タイヤの中央平面に対して５゜から３０゜の角度をなして巻かれ、ベルト層の横方向の各縁部の折返し点まで交互に延びている複数のコードを有している。

半径方向内側のらせん状に巻かれた少なくとも２つのベルト層のコードは、単一のコード、またはらせん状に巻かれたベルト層と半径方向外側の少なくとも２つのベルト層とを形成するように連続的に延びている、２本から２０本のコードの組を巻いたものである。

あるいは、単一のコードまたは２本から２０本のコードの組である、らせん状に巻かれたベルト層のコードは、半径方向外側の少なくとも２つのベルト層を形成するように連続的に巻かれていてもよい。

上述のように、このタイヤは、タイヤの中心で測定したときに、最小で３つ、好ましくは５つのベルト層を有していなければならない。

このタイヤは、航空機タイヤに見られるような高速度および重負荷に適している。

［定義］
「エイペックス」は、ビードコアの半径方向上方に位置する補強されていないエラストマを意味する。

タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面高さ（ＳＨ）のタイヤの断面幅に対する比を、百分率で表すために１００倍した値を意味する。

「軸線方向」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を意味する。

「ビード」は、プライコードによって被覆されており、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガード、チェーファーのような他の補強部材と一緒に、またはそれらの補強部材なしで、設計リムに嵌るように形作られた管状の引張部材を有する、タイヤの部分を意味する。

「カットベルトまたはカットブレーカ補強構造」は、トレッドの下に存在し、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面に対して１０゜から３３゜の範囲の左および右のコード角を有する、織られていても織られていなくてもよい、平行なコードのプライの少なくとも２つの切断された層を意味する。

「バイアスプライタイヤ」は、タイヤの赤道面に対して約２５゜〜５０゜でビードコアからビードコアへタイヤを横切って斜めに延びている補強コードをカーカスプライ内に持つカーカスを有するタイヤを意味する。各コードは、交互に配置された層において互いに逆の角度に延びている。

「カーカス」は、プライ上のベルト構造、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るラインまたは方向を意味する。

「チェーファー」は、コードプライをリムから保護し、たわみをリムの上方に分散させ、かつタイヤを密封するように、ビードの外側の周囲に配置された幅の狭いストリップ材を指す。

「チッパ」は、タイヤのビード部内に配置された補強構造を意味する。

「コード」は、タイヤ内のプライを構成する補強ストランドの１つを意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直であり、かつタイヤのトレッドの中心を通る平面を意味する。

「フリッパ」は、ビードコアおよびエイペックスの周りに巻き付けられている補強繊維を意味する。

「フットプリント」は、速度が零でかつ標準荷重および標準圧力下において、平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分すなわち接触領域を意味する。

「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内側表面を形成し、かつタイヤ内にタイヤを膨張させる流体を収容するエラストマまたはその他の材料の、１つまたは複数の層を意味する。

「ネット対グロス比」は、フットプリント内の、路面に接触するタイヤトレッドゴムを、フットプリント内の、溝などの非接触部分を含むトレッドの面積で割った比を意味する。

「公称リム直径」は、タイヤのビード部が置かれる位置におけるリムフランジの平均直径を意味する。

「標準膨張圧」は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機構によって決められた特定の設計膨張圧を意味する。

「標準荷重」は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機構によって決められた特定の設計荷重を意味する。

「プライ」は、ゴムで被覆された互いに平行なコードの連続する層を意味する。

「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方向、または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た、ベルトが巻かれた、または周方向に拘束された空気入りタイヤを意味する。

「断面高さ（ＳＨ）」は、タイヤの赤道面における、公称リム直径からタイヤの外径までの半径方向の距離を意味する。

「ジグザグ状のベルト補強構造」は、少なくとも２つのコード層、または、各リボン内に２本から２０本のコードを有し、各ベルト層の横方向縁部の間を５゜から３０゜の間の角度に延びる、交互に異なるパターンで重ね合わせられた互いに平行なコードのリボンを意味する。

図１および２において、符号２１は、図示されているように、各々にビードコア２２が埋め込まれている１対のビード部２３と、各ビード部２３から実質的に外側にタイヤの半径方向に延びているサイドウォール部２４と、これらのサイドウォール部２４の半径方向外側端部の間を延びているほぼ円筒状のトレッド部２５とを有する、航空機に取り付けられる、本発明の好ましい実施形態のラジアルタイヤである。さらに、タイヤ２１は、一方のビード部２３から他方のビード部２３まで環状に延びているカーカス３１で補強されている。カーカス３１は、少なくとも２つのカーカスプライ３２、たとえば図示されている実施形態では６つのカーカスプライ３２で構成されている。これらのカーカスプライ３２のうちで、内側の４つのカーカスプライ３２は、ビードコア２２の周りに、タイヤ２１の内側からタイヤ２１の外側へ向かって巻かれ、折返し部を形成しており、一方、外側の２つのカーカスプライ３２は、内側のカーカスプライ３２の折返し部の外側に沿って下向きにビードコア２２まで延びている。これらのカーカスプライ３２の各々は、タイヤの赤道面Ｅにほぼ垂直に延びている（すなわち、タイヤの半径方向に延びている）、ナイロン−６、６などの多数のナイロンコードを含んでいる。トレッドゴム３６は、カーカス３１の半径方向外側に配置されている。

ベルト４０は、カーカス３１とトレッドゴム３６との間に配置されており、かつベルト４０は、カーカス３１の近くに配置された複数の内側のベルトプライすなわちベルト層４１、すなわち図示されている実施形態では半径方向内側の２つのベルト層４１と、トレッドゴム３６の近くに配置された複数の半径方向外側のベルト層４２、すなわち図示されている実施形態では半径方向外側の２つのベルト層４２とで構成されている。図３および図８に示されているように、半径方向内側の各ベルト層４１は、１本または２本以上のコード４６のゴム引きされたストリップ４３を設け、ストリップ４３を、ベルト層の側端部すなわち横方向の縁部４４と４５の間を延びるように傾けてジグザグの経路を形成しながら概ね周方向に巻き、互いに隣接するストリップ４３の間に隙間を形成しないようにストリップ４３を概ねストリップ４３の幅だけ周方向に移動しながらこのように何回もストリップ４３を巻くことによって形成される。その結果、コード４６は、両端部４４，４５の折返し点で曲げ方向を変えながら周方向にほぼジグザグに延び、内側の第１のベルト層４１の全領域にわたって内側の第１のベルト層４１内にほぼ一様に埋め込まれる。さらに、上記の方法によって半径方向内側のベルト層４１を形成するために、各コード４６が互いに重ね合わせられ、したがって、内側の２つの、第１および第２のベルト層４１を、これらのプライのコード４６を互いに交差させながら形成することが考えられる。同様に、半径方向外側のベルト層４２は、同じ方法を用いて作られている。周方向に対して±５゜以下の角度で巻かれたコード４６の、少なくとも１つのらせん状に巻かれた層３９が、内側のベルト層４１と外側のベルト層４２との間に挿入されている。

航空機用の空気入りラジアルタイヤには様々なサイズがあり、図示されているタイヤは、プライレーティングが２６の４２ｘ１７．０Ｒ１８のサイズであり、タイヤ２１は、図９に示されているように複合ベルト補強構造を有している。図９に示されているタイヤ２１は、内側のジグザグ状の２つのベルト層４１と、らせん状の３つの層３９と、外側のジグザグ状の２つのベルト層４２とを有している。このようなタイヤサイズの全てにおいて、内側のベルト層４１のコード４６は、ストリップ４３が、前述したように円周の３６０゜内に少なくとも１回ずつプライの両側端部４４と４５の間を往復するときに、タイヤ２１の赤道面に対して５゜から１５゜のコード角度Ａで互いに交差する。

図示されている実施形態では、ベルト層４１が半径方向外側に形成され、すなわちトレッドゴム３６の方へ近づくにつれて、内側のベルト層４１の幅が狭くなっていく。さらに、前述したように互いに平行に配置された複数のコード４６を含むゴム引きされたストリップ４３を巻くことによって内側のベルト層４１を形成すると、ベルト層４１を形成する時間を短縮することができ、また、コード４６を正確に配置することができる。しかし、ストリップ４３は、図５に示されているようにプライの側端部４４，４５で小さな曲率半径Ｒを有するように曲げられており、したがって、大きな圧縮ひずみが、ストリップ４３の湾曲部Ｒの最も内側に配置されたコード４６に発生し、残留ひずみとして残る。コード４６がナイロンコードであるときには、圧縮ひずみが２５％を超えると、コードの疲労が促進されるおそれがある。しかし、Ｒ／Ｗ比（Ｒはベルト層の側端部４４，４５におけるストリップ４３の曲率半径（ｍｍ）であり、Ｗはストリップ４３の幅である）が、図６に示されているように２．０以上であるときには、コード３６に発生する圧縮ひずみを、２５％を超えないように調節することができる。したがって、複数のナイロンコード４６を内包するゴム引きされたストリップ４３を用いて内側のベルト層４１を形成するときには、Ｒ／Ｗ比の値は２．０以上であることが好ましい。ストリップ４３は、図５に示されているようにプライの両側端部４４，４５において弧状に曲げられる場合だけでなく、図６に示されているように、側端部４４，４５に沿って延びる真っ直ぐな部分と、真っ直ぐな部分の両端部に配置された弧状部分とを有してもよい。後者の場合でも、弧状部分のＲ／Ｗ比の値は２．０以上であることが好ましい。さらに、ストリップ４３を、プライの両側端部４４，４５において所与の曲率半径で曲げながら巻くと、図７に示されているように３つのストリップ４３をストリップの幅の２分の１の所で互いに重ね合わせることによって形成された、湾曲した三つ組の領域４７が、図５に示されているように、これらの湾曲部分、すなわち周方向のプライの両側端部４４，４５の近くに繰り返し形成される。これらの２つのストリップ４３は、通常、各形成工程によって互いに重ね合わせられる。幅は、周方向の位置に応じて、周方向に連続的に変化する。さらに、前述したように内側のベルト層４１の幅は半径方向外側に向かって狭くなっていくので、これらの積層された湾曲部分４７は、図７に示されているように半径方向外側に形成されるにつれて軸線方向内側に曲がっていく。湾曲部分４７では、上部ストリップ４３ａと下部ストリップ４３ｂの間に挟まれた中央ストリップ４３ｃの幅方向の外側端部が、図７に示されているように、半径方向において中央ストリップ４３ｃから内側に配置された領域４７に重なり合っている。ベルト４０をこれらの内側のベルト層４１で構成すると、全体の強度を維持するが重量を減らしつつ、ベルト層すなわちプライの総数を少なくすることができ、さらに、高速走行時の定常波の発生を防止することができる。

複合ベルト構造４０の中央層３９は、半径方向内側のベルト層４１の周りにらせん状に巻かれている。図７に示されているように、らせん状に巻かれた層３９は、２つの半径方向内側のベルト層４１を完全に横切って延び、端部４１ａのすぐ内側で終わっている。各ストリップ３９内のコード４６は、周方向の赤道面に対して５゜以下の角度で延びている。図示されているように、４本のコードが各ストリップ内にある。実際には、ストリップ４１、３９、および４２は、各ストリップ内に２本から２０本の範囲の複数のコードを有するストリップ、すなわちリボン内の単一のコード４６または複数のコード４６を用いて巻くことができる。１つ当たり８本のコードを有するストリップ４３が、例示されたサイズ４２ｘ１７．０Ｒ１８のタイヤ２１において用いられた。ストリップ４３は、０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の幅を有していた。内側のベルト層４１および外側のベルト層４２のジグザグ経路を形成するように曲げるのを容易にするためには、ストリップ４３の幅Ｗが１．０インチ（約２．５４ｃｍ）以下であることが好ましいと考えられる。

最も好ましい実施形態では、層４１、３９、および４２はすべて、半径方向のジグザグ状の少なくとも２つの層４１が形成され、次に引き続きらせん状に巻かれた少なくとも１つの層３９が形成され、次に引き続き半径方向外側の少なくとも２つの層４２が形成された、連続的なストリップ４３で形成されている。あるいは、らせん状に巻かれた層３９は、ストリップ４３とは別の層として形成することもできる。この別の構成方法では、コード４６を、ジグザグ状の層４１および４２とは異なるサイズにするか、あるいはそれと異なる材料にすることさえもできる。本発明の最も重要な点であると考えられるのは、タイヤ２１が周方向に大きくなることが、周方向の層３９をジグザグ状の層４１とジグザグ状の層４２の間に配置することによって、ベルト縁部４４，４５だけでなく、特にトレッド３６のクラウン領域においてもかなり抑えられることである。タイヤのクラウン領域が大きくなることを妨げることによって、周方向のらせん状に巻かれた層３９が、異物による損傷のために切れ易い傾向が大幅に抑えられ、溝の下方のトレッドのひび割れも抑えられる。このことは、タイヤの高速耐久性が大幅に向上し、タイヤの荷重保持能力がより大きくなることを意味する。ラジアルプライのカーカス上に、ジグザグ状のリボンのみから成る複数の層を用いる航空機タイヤは、優れた横方向のコーナリング力を示した。これは、コーナリング力に対する、すなわち横方向の力に対する不十分な特性を示す、らせん状の層とカットベルト層の組合せを用いているラジアルタイヤの共通の問題である。残念なことに、全てジグザグ状の層をなすベルト層を用いると、より一般的な、らせん状のベルト層とカットベルト層の組合せよりも劣る、不十分な荷重特性および耐久性を有するという問題が生じる。

本発明は、図１０に示されているように、非常に良好な、横方向の力に対する特性を実現しつつ、ジグザグ状のベルト構成の耐久性を大幅に向上させた。横方向の力に関しては、全てのベルトがジグザグ状であるタイヤＡは、カットベルト層とらせん状のベルト層の組合せを有するタイヤＣよりも優れていることが判っている本発明のタイヤＢよりもわずかに優れている。それにもかかわらず、全てのベルトがジグザグ状であるタイヤＡは、膨張時に必要な２倍の過大荷重を保持できず、一方、本発明のタイヤＢはこれらの荷重要件を容易に満たす。

本発明のタイヤはトレッドのすぐ下にナイロンのオーバレイ５０を有していてもよい。このオーバレイ５０はタイヤの更正を容易にするために用いられる。

本発明によるタイヤの第１の実施形態の概略断面図である。 図１に示されているタイヤの部分切取平面図である。 本発明のタイヤの構造の中央における内側または外側のジグザグ状のベルト層の概略斜視図である。 本発明のタイヤの構造の中央における内側または外側のジグザグ状のベルト層の概略展開図である。 本発明のタイヤの構造の中央におけるプライの側端部の近くの内側または外側のジグザグ状のベルト層の拡大展開図である。 本発明のタイヤの構造の中央におけるプライの側端部の近くの内側のベルト層の他の実施形態の拡大展開図である。 これらのプライの側端部の近くの複合ベルト層の概略拡大断面図である。 最も外側に配置された内側のベルト層の概略展開図である。 これらのプライの側端部の近くの複数の内側のベルト層の他の実施形態の概略拡大断面図である。 タイヤＡ、Ｂ、およびＣの、横方向の力に対する偏揺れ角を示すグラフである

符号の説明

２１ ラジアルタイヤ
２２ ビードコア
２３ ビード部
２４ サイドウォール部
２５ トレッド部
３１ カーカス
３２ カーカスプライ
３３ コード
３６ トレッドゴム
３９ らせん状に巻かれた層
４０ ベルト
４１ 半径方向内側のベルト層
４１ａ 端部
４２ 半径方向外側のベルト層
４３ ストリップ
４３ａ 上部ストリップ
４３ｂ 下部ストリップ
４３ｃ 中央ストリップ
４４，４５ 横方向の縁部
４６ コード
４７ 湾曲部分
５０ オーバレイ
Ａ，Ｂ，Ｃ タイヤ

Claims (2)

1. カーカスおよびベルト補強構造を有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト補強構造は、
   半径方向外側のジグザグ状ベルト補強構造および半径方向内側のジグザグ状ベルト補強構造であって、各々の前記ジグザグ状ベルト補強構造が、タイヤの中央平面に対して５°から３０°の角度をなして横方向の各縁部の折返し点まで交互に延びているコードを有している２つの層を含む、半径方向外側のジグザグ状ベルト補強構造および半径方向内側のジグザグ状ベルト補強構造と、
   らせん状に巻かれた少なくとも１つのベルト層であって、前記タイヤの前記中央平面に対して５゜以下の角度をなしてらせん状に巻かれているコードを有し、前記半径方向外側のジグザグ状ベルト補強構造と前記半径方向内側のジグザグ状ベルト補強構造の間に配置されている、らせん状に巻かれた少なくとも１つのベルト層と、を含む
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス内に１つ以上のラジアルプライを有する航空機用タイヤである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
   

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