JP4959182B2

JP4959182B2 - 航空機用ラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4959182B2
Application number: JP2005357383A
Authority: JP
Inventors: 直樹澤田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP2007161003A

Description

この発明は、ビードコアを埋設した左右一対のビード部、両ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部に跨って延在するトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層のクラウン域とトレッド部の間に配置され、有機繊維コードをゴム被覆してなるリボン状部材をタイヤ周方向にらせん巻回して構成された複数層の主ベルト層と、該主ベルト層とトレッド部の間に配置され、ナイロン繊維コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の副ベルト層を有する航空機用ラジアルタイヤに関するものであり、特にかかるタイヤのベルト層の耐久性の向上を図る。

航空機用ラジアルタイヤは、高内圧、高荷重、高速回転といった過酷な条件下で使用されるため、特にトレッド部の径方向へのせり出しが大きくなりやすい。トレッド部が径方向にせり出すと、これに伴ってトレッドゴムがタイヤ周方向に引き伸ばされた状態となる。このようにトレッドゴムが引き伸ばされた状態で異物を踏みつけると、踏みつけた異物がトレッド部内に容易に侵入し、ベルト層を破損し易いという問題がある。また、タイヤ幅方向中央領域のせり出し量がタイヤ幅方向両端部領域のそれよりも大きくなることによって生じる径差、回転中のタイヤの引きずり現象を招き、タイヤのショルダー域が中央域よりも早く摩耗してタイヤの寿命を短縮させる現象、いわゆる偏摩耗現象を起こすという問題もある。したがって、航空機用ラジアルタイヤでは、トレッド部のせり出しを抑制することが特に求められている。

また、航空機用ラジアルタイヤは、必要とされる耐久性を満たすためにベルト層数が多く、転動する際に大きな遠心力が作用してトレッド部の一層のせり出しを招くことから、軽量化に対する要求もある。

かかるトレッド部の径方向成長を抑制し、異物等によるカット傷に対する耐久性を向上させると同時に、軽量化を達成することを目的として、例えば特許文献１には、芳香族ポリアミド等の高剛性有機繊維コードを用いて主ベルト層を形成し、このタイヤ径方向外側に、ナイロン繊維等の低弾性有機繊維コードを用いて副ベルト層を形成した航空機用ラジアルタイヤが記載されている。

国際公開第０３／０６１９９１号パンフレット

特許文献１に記載されたような副ベルト層を配設することで、異物の主ベルト層へに侵入が防がれ、かつカット傷の進展を抑制することができる。しかし、かかる副ベルト層を構成する低弾性有機繊維コードは一般に熱収縮性でもあるため、加硫成型時の副ベルト層の収縮とゴム流れによって、主ベルト層のコード間隔が小さくなったり、主ベルト層の歪が増大したりする場合がある。このような歪の増大は、航空機が超大型化し更なる負荷能力の増強への要求が高まる中、ベルト耐久性向上の障害となり得る。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、ベルト構造の適正化を図ることにより、耐久性を格段に向上させた航空機用ラジアルタイヤを提供することにある。

前記の目的を達成するため、この発明は、ビードコアを埋設した左右一対のビード部、両ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部に跨って延在するトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層のクラウン域とトレッド部の間に配置され、有機繊維コードをゴム被覆してなるリボン状部材をタイヤ周方向にらせん巻回して構成された複数層の主ベルト層と、該主ベルト層とトレッド部の間に配置され、ナイロン繊維コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の副ベルト層を有する航空機用ラジアルタイヤにおいて、タイヤ幅方向断面にて、前記主ベルト層を、タイヤ赤道面を中心として主ベルト層の最大幅の８０％の幅位置より外側にある両端部領域とこれら両端部領域に挟まれた中央領域とに区分して、主ベルト層は、端部領域の層間ゴムの厚さがタイヤ赤道面位置における層間ゴムの厚さよりも大きく、前記主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔が中央領域におけるタイヤ幅方向コード間隔よりも大きいことを特徴とする航空機用ラジアルタイヤである。かかる構成を採用することにより、副ベルト層が熱収縮した場合にも、特にセパレーション故障の発生しやすい主ベルト層端部の層間ゴムの厚さを確保することができる。

なお、ここでいう「層間ゴムの厚さ」とは、隣接する２層の主ベルト層を構成する２本のコードの間に存在する被覆ゴム（層間ゴム）のタイヤ径方向厚さをいうものとし、タイヤ径方向に隣接する２本のコードに対し、タイヤ径方向内側に位置するコードのタイヤ径方向最外端とタイヤ径方向外側に位置するコードのタイヤ径方向最内端との間をタイヤ径方向に沿って測定した距離に相当する。

また、主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔がタイヤ幅方向外側に向かって漸増すること、及び、主ベルト層の端部領域における層間ゴムの厚さがタイヤ幅方向外側に向かって増加することがそれぞれ好ましい。

さらに、隣接するリボン状部材の間にゴムシートを配置してなることが好ましい。

さらにまた、主ベルト層の端部領域における層間ゴムの最大厚さがタイヤ赤道面位置における層間ゴムの厚さの１．５〜３．０倍の範囲内にあることが好ましい。

加えて、主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔が中央領域におけるタイヤ幅方向コード間隔の１．５〜３．０倍の範囲内にあることが好ましい。なお、端部領域内及び／又は中央領域内でコード間隔が変化する場合には、それら領域内のコード間隔の平均値が前記条件を満たすものとする。

また、主ベルト層の最大幅はトレッド幅の９０〜１２０％の範囲内にあることが好ましい。

さらに、副ベルト層は、コードをゴム被覆してなるリボン状部材を、幅端部でそれぞれ反対方向に傾斜するように同一面内で屈曲させてジグザグ状にタイヤ周方向に延びるよう構成してなることが好ましい。

この発明によれば、ベルト構造の適正化を図り、副ベルト層が熱収縮した場合にも、特にセパレーション故障の発生しやすい主ベルト層端部の層間ゴムの厚さを確保することによって、耐久性を格段に向上させた航空機用ラジアルタイヤを提供することが可能となる。

次に、図面を参照しつつこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な航空機用ラジアルタイヤ（以下「タイヤ」という。）のタイヤ幅方向断面図であり、図２は、図１に示すタイヤの主ベルト層の右半域のコード配置の概略図である。

図１に示すタイヤ１は、ビードコア２を埋設した左右一対のビード部３、３と、両ビード部３、３からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部４、４と、両サイドウォール部４、４に跨って延在するトレッド部５を具える。タイヤ１内には、ビード部３、サイドウォール部４及びトレッド部５にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス層６と、このカーカス層６のクラウン域とトレッド部の間に配置された複数層の主ベルト層、図１では４層の主ベルト層７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、主ベルト層とトレッド部の間に配置された少なくとも１層の副ベルト層、図１では２層の副ベルト層８ａ、８ｂとが埋設されている。

主ベルト層７ａ〜７ｄは、有機繊維コードをゴム被覆してなるリボン状部材をタイヤ周方向につる巻き状にらせん巻回して構成された、いわゆるスパイラルベルトである。主ベルト層にかかるスパイラルベルトを採用することによって、従来のシート状部材からベルト層を構成した場合に不可避的に発生していた周方向両端部のジョイント部におけるシート状部材の重合を排除でき、ジョイント部の重合寸法の不均一化による接合強度のばらつきや、ジョイント部の段差を解消でき、主ベルト層による径方向成長を抑制する効果、いわゆるたが効果が向上するとともに、タイヤの均一性が向上している。タイヤ質量の顕著な増加を伴うことなく、このたが効果を高める観点からは、リボン状部材を構成する有機繊維コードとして、非伸長性かつ高弾性の、例えば芳香族ポリアミド系繊維、特にはアラミド繊維を用いることが好ましい。なお、ここでいう「非伸長性」とは、長手方向に０．３ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重を加えたときの伸び率が２．０％以下であることをいうものとし、「高弾性」とは、引張破断強度が６．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることをいうものとする。

副ベルト層８ａ、８ｂを構成するコードとしては、ナイロン繊維コードを用いる。ナイロン繊維コードは、比較的弾性率が小さいので、路面の存在する異物等をタイヤが踏みつけ、これがトレッド部を貫通し副ベルト層に達した場合においても、副ベルト層のコードの張力負担率は主ベルト層のコードに比べて小さく、タイヤの径方向成長抑制効果に与える影響は小さい。また、カット傷底部周辺の応力集中が小さくなるため、そのまま走行を続けた場合も、損傷が進展する可能性が小さくなるという効果がある。

しかし、ナイロン繊維の熱収縮率は比較的大きい。このため、加硫成型時には、熱により副ベルト層は収縮し、これが主ベルト層を締め付け、主ベルト層間のゴム流れを引き起こす結果、製品タイヤの層間ゴムの厚さの減少を招く。層間ゴムの厚さが減少すると、隣接するコード間の接触を起こしやすくなり、タイヤの耐久性を低下させる原因となり得る。この傾向は、特にタイヤ赤道面ＣＬを中心として主ベルト層７ａ〜７ｂの最大幅ＢＷの８０％の幅位置よりも外側にある端部領域９、９において顕著である。そこで、この発明では、図２に示すように、主ベルト層７の端部領域９における層間ゴムの厚さ、すなわちタイヤ径方向に隣接する２本のコード１０、１０のタイヤ径方向コード間隙Ｔ_１を、タイヤ赤道面における層間ゴムの厚さＴ_２よりも大きくすることによって、加硫成型時に副ベルト層が熱収縮しても、コード相互が接触するのを防止し、タイヤの耐久性を向上させている。また、このように端部領域のみの層間ゴムの厚さを大きくすることで、主ベルト層７全体の層間ゴムの厚さを一様に大きくした場合に比べて、耐久性は同等レベルに維持しながら、大幅な軽量化を図ることができるのである。

端部領域９における層間ゴムの厚さＴ_１は、図２に示すように一定であってもよいが、ゴム流れは主ベルト層の幅端部に向かうほど大きくなることから、図３に示すように端部領域９における層間ゴムの厚さＴ_１をタイヤ幅方向外側に向かって増加させることが、コード相互の接触を防ぎ、主ベルト層の耐久性を向上させる上で有利である。なお、図３には厚さＴ_１がタイヤ幅方向外側に向かって単調に増加する態様を示したが、図４に示すように、ステップ状に増加させることもできる。

端部領域９における層間ゴムの厚さＴ_１を増加させる手段は特に限定されず、例えば端部領域９と中央領域１１とで、被覆ゴムの厚さの異なるリボン状部材を用いることもできるが、製造工程が比較的単純で、かつリボン状部材の接合部が増加しないことから、リボン状部材の間にゴムシートを挟み込むことが特に好ましい。

また、主ベルト層７の端部領域９における層間ゴムの最大厚さＴ_ｍａｘを、タイヤ赤道面ＣＬの位置における層間ゴムの厚さＴ_２の１．５〜３．０倍の範囲内とすることが好ましい。これは、Ｔ_ｍａｘ／Ｔ_２が１．５未満の場合には、層間ゴムのせん断歪の増加を抑制することが困難となるおそれがあるからであり、３．０を超える場合には、層間ゴム量の増加に伴って発熱量も増加するため、熱による主ベルト層の劣化が懸念されるからである。

図５は、この発明の他の代表的なタイヤの主ベルト層７の右半域のコード配置の概略図である。図示のように、主ベルト層７の端部領域９におけるタイヤ幅方向コード間隔ｐ_１を中央領域１１におけるタイヤ幅方向コード間隔ｐ_２よりも大きくすることが好ましい。これは、タイヤ負荷転動時に、主ベルト層は接地面下で平坦形状に強制変形され、両端部領域において圧縮されるが、両端部領域におけるコード間隔が小さくなる方向に変形可能とすることで、コード界面に生じるせん断力を緩和し、主ベルト層をスムーズに変形させてトレッド外表面に生じる局所的な歪を緩和することができるからである。より好ましくは、ｐ_１／ｐ_２を１．５〜３．０の範囲内とする。これは、ｐ_１／ｐ_２が１．５未満ではコード間隔を確保して歪の増加を抑制する効果が十分でなく、３．０を超えると両端部領域でのベルト剛性が低下する結果、タイヤのショルダー部の径成長が大きくなり、耐久性や耐摩耗性能に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。なお、図５には、両端部領域及び中央領域のそれぞれにおけるコード間隔が一定の場合を示したが、これらが変化していてもよく、その場合には両端部領域におけるコード間隔の平均値を中央領域におけるコード間隔の平均値の１．５〜３．０倍とすることが好ましく、これらコード間隔をタイヤ幅方向外側に向かって漸増させることがさらに好ましい。

さらに、主ベルト層７の最大幅ＢＷはトレッド幅ＴＷの９０〜１２０％の範囲内にあることが好ましい。これは、ＢＷ／ＴＷが９０％未満の場合には、主ベルト層によるたが効果が不足しトレッド部の径方向成長を十分に抑制できないおそれがあるからであり、これが１２０％を超える場合には、質量が増加し、軽量化の要求を満足できない場合があるからである。

副ベルト層８ａ、８ｂは通常のタイヤのベルト層と同様に、広幅のシート状部材をタイヤ周方向に１周巻回し、その両端を接合して構成することもできるが、図６に示すように、コードをゴム被覆してなるリボン状部材１２を、幅端部１３ａ、１３ｂでそれぞれ反対方向に傾斜するように同一面内で屈曲させて、全体としてジグザグ状にタイヤ周方向に延びるように構成することが好ましい。これによって、副ベルト層８ａ、８ｂは、幅端部１３ａ、１３ｂにおいてコードの切断端を有しない構成となるため、コード切断端における剛性段差に起因するセパレーションの発生を有効に防止することができ、ベルト層の耐久性の向上が望めるからである。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、この発明に従うタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１及び２のタイヤは、サイズ１４００×５３０Ｒ２３４０ＰＲの航空機用ラジアルタイヤであり、図１に示すような全体構造を有し、主ベルト層がアラミド繊維コードを用いて図２（実施例１）及び図５（実施例２）に示すような構成とされており、副ベルト層が図６に示すようにリボン状部材をジグザグ状に屈曲させて構成されており、表１に示す諸元を有する。

比較のため、タイヤサイズが実施例１及び２と同じであり、図１に示すような全体構造を有し、主ベルト層にアラミド繊維コードを用いており、副ベルト層が図６に示すようにリボン状部材をジグザグ状に屈曲させて構成されているものの、両端部領域における層間ゴムの厚さ及びコード間隔がそれぞれ中央領域における層間ゴムの厚さ及びコード間隔と同じであり、表１に示す諸元を有する従来例のタイヤについても併せて試作した。

前記各供試タイヤをＴＲＡ規格で定めるＭＥＡＳＵＲＩＮＧＲＩＭに組み付けてタイヤ車輪とし、下記の条件下でドラム試験機にて、４分間の走行と６０分間の停止を交互に繰り返し、トレッド膨れの発生するベルト故障の発生するまでの累積走行距離を測定し、この測定値によって耐久性を評価した。その評価結果を表１に示す。なお、表１中の耐久性の評価結果は、従来例の評価結果を１００としたときの指数比で示してあり、数値が大きいほど耐久性は高い。

試験条件
・試験内圧：ＴＲＡに定める正規内圧の９０％
・試験荷重：ＴＲＡに定める正規荷重の９５％
・試験速度：４０ＭＰＨ（６４ｋｍ／ｈ）

表１に示す結果から、実施例１及び２のタイヤは、従来例のタイヤに比べて、ベルトの耐久性が格段に向上していることが分かる。また、実施例１のタイヤと実施例２のタイヤの比較から、主ベルト層の両端部領域のタイヤ幅方向コード間隔を中央領域のタイヤ幅方向コード間隔よりも大きくすることによって、一層耐久性が向上することが分かる。

以上の説明から明らかなように、この発明により、耐久性を格段に向上させた航空機用ラジアルタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な航空機用ラジアルタイヤのタイヤ幅方向断面図である。この発明に従う代表的な航空機用ラジアルタイヤの主ベルト層の右半域のコード配置の概略図である。この発明に従う他の航空機用ラジアルタイヤの主ベルト層の右半域のコード配置の概略図である。この発明に従う他の航空機用ラジアルタイヤの主ベルト層の右半域のコード配置の概略図である。この発明に従う他の航空機用ラジアルタイヤの主ベルト層の右半域のコード配置の概略図である。この発明に従う代表的な航空機用ラジアルタイヤの副ベルト層の平面図である。

符号の説明

１タイヤ
２ビードコア
３ビード部
４サイドウォール部
５トレッド部
６カーカス層
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ主ベルト層
８ａ、８ｂ副ベルト層
９主ベルト層の端部領域
１０コード
１１主ベルト層の中央領域
１２リボン状部材
１３ａ、１３ｂ副ベルト層の幅端部

Claims

ビードコアを埋設した左右一対のビード部、両ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部に跨って延在するトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層のクラウン域とトレッド部の間に配置され、有機繊維コードをゴム被覆してなるリボン状部材をタイヤ周方向にらせん巻回して構成された複数層の主ベルト層と、該主ベルト層とトレッド部の間に配置され、ナイロン繊維コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の副ベルト層を有する航空機用ラジアルタイヤにおいて、
タイヤ幅方向断面にて、前記主ベルト層を、タイヤ赤道面を中心として主ベルト層の最大幅の８０％の幅位置より外側にある両端部領域とこれら両端部領域に挟まれた中央領域とに区分して、主ベルト層は、端部領域の層間ゴムの厚さがタイヤ赤道面位置における層間ゴムの厚さよりも大きく、前記主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔が中央領域におけるタイヤ幅方向コード間隔よりも大きいことを特徴とする航空機用ラジアルタイヤ。
前記主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔がタイヤ幅方向外側に向かって漸増する、請求項１に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
前記主ベルト層の端部領域における層間ゴムの厚さがタイヤ幅方向外側に向かって増加する、請求項１又は２に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
隣接するリボン状部材の間にゴムシートを配置してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
前記主ベルト層の端部領域における層間ゴムの最大厚さがタイヤ赤道面位置における層間ゴムの厚さの１．５〜３．０倍の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
前記主ベルト層の端部領域におけるタイヤ幅方向コード間隔が中央領域におけるタイヤ幅方向コード間隔の１．５〜３．０倍の範囲内にある、請求項１〜５のいずれか一項に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
前記主ベルト層の最大幅はトレッド幅の９０〜１２０％の範囲内にある、請求項１〜６のいずれか一項に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
前記副ベルト層は、コードをゴム被覆してなるリボン状部材を、幅端部でそれぞれ反対方向に傾斜するように同一面内で屈曲させてジグザグ状にタイヤ周方向に延びるよう構成してなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の航空機用ラジアルタイヤ。