JP5054955B2

JP5054955B2 - 航空機ラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP5054955B2
Application number: JP2006269003A
Authority: JP
Inventors: 忠大福田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008087572A

Description

この発明は、航空機ラジアルタイヤに関するものであり、とくには、リム組みタイヤのビード部が、タイヤの外側へ倒れ込み変形することに起因して、そのビード部の、カーカスとリムフランジとの間のゴム質が、カーカスから剥離するのを防止する技術を提案するものである。

航空機ラジアルタイヤに対する要求性能の一つとしては、異物に対する耐カット性がある。
これは、航空機用タイヤは異物を踏んでバーストしたり、パンクしたりすることがあり、これにより、タイヤの破片が飛散したり、飛散したタイヤ破片が機体にダメージを与えたりするおそれがあることによる。

タイヤのこのような耐カット性の向上は、タイヤの半径方向の迫出し量を抑制して、タイヤが異物を踏んだ場合の耐カット性を高めることによって実現することができる。
また、航空機用ラジアルタイヤに対する他の要求性能としては、航空機体の軽量化に伴う、タイヤ質量の低減がある。

そこで出願人は、先に、トレッド面の径方向成長を抑制して、異物等によるカットに対する耐久性を向上させ、同時に軽量化も達成できる航空機用ラジアルタイヤを特許文献１に開示した。

これは、一対のビードコアと、一方のビードコアから他方のビードコアに向けてトロイド状に延びる一枚以上のカーカスプライからなるカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ半径方向外側のクラウン域外周面に、有機繊維コードを含む一枚以上のベルトプライからなるベルト層と、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、タイヤ赤道面位置POでの単位幅当りにおける前記ベルト層のタイヤ周方向の総強力をKO、タイヤ赤道面を中心として前記ベルト層の最大幅の2／3の幅位置P2での単位幅当りにおける前記ベルト層のタイヤ周方向の総強力をK2としたときに、K2＜KOを満足する、ことを特徴とするものであり、この空気入りラジアルタイヤでは、タイヤ赤道面位置POでの単位幅当りにおけるベルト層のタイヤ周方向の総強力KOを、タイヤ赤道面を中心としてベルト層の最大幅の2／3の幅位置P2での単位幅当りにおけるベルト層のタイヤ周方向の総強力より大きく設定したので、ベルト層の材料使用量を抑えつつ、標準内圧充填時、及び高速回転時に、トレッド中央域でのトレッドゴムの周方向伸張量を抑制し、タイヤの径成長を抑制することができ、これによって、ゴムの緊張度合が低下するので、異物の進入に対する抵抗力が増大し、また、万一異物が刺さり込んだ場合であっても亀裂の成長を抑えることが出来るとする。

また、上記特許文献１では、ベルトコードとして、従来一般的に用いられていた脂肪族ポリアミド繊維コード（ナイロンコード）に代えて、より高弾性、高強度の芳香族ポリアミド繊維コードを用いることにより、その高弾性の下でタイヤの径成長を抑制し、そして、その高強度の下で、ベルトプライ数を減らしてタイヤの軽量化を実現できるとしており、さらには、ベルト層の総厚みを、幅方向の中央部分から側部部分に向けて次第に薄くすることで、幅中央部分では、径成長を有効に抑制する一方で、側部部分では、質量の低減を実現できるともしている。

国際公開03／061991号パンフレット

ところで、この従来技術は、芳香族ポリアミド等の高弾性ベルトコードを、タイヤ赤道面に対してほぼ０度の角度で延在させていることから、トレッド、ひいては、タイヤの円周方向には高い剛性を有することになるも、タイヤの幅方向の剛性は相対的に不足する傾向にある。

これがため、タイヤへの空気圧の充填および、空気圧を充填したタイヤへの負荷の作用時等に、タイヤサイド部の、タイヤ幅方向外側への倒れ込み量が増加して、タイヤビード部の、リムフランジの周りでの変形量が多くなるため、ビード部の、カーカスとリムフランジとの間のゴム質が、動的疲労等によって、カーカスから剥離するおそれがあった。

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、それの目的とするところは、タイヤの負荷転動時等において、カーカスとリムフランジとの間に存在することになるゴム質の、そのカーカスからの剥離を有効に抑制することができる航空機用ラジアルタイヤを提供するにある。

この発明に係る航空機用ラジアルタイヤは、一対のビードコアと、それらのビードコア間にトロイダルに延びる一枚以上のカーカスプライからなるラジアル構造のカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配設した、たとえば、芳香族ポリアミド、スチールコード、芳香族ポリアミドコードと脂肪族ポリアミドコードとを含むハイブリッドコード等の一本もしくは複数本の非伸長性コードの、タイヤ中心軸線周りでの螺旋巻回構造になるベルト層の一層以上で構成したベルトを具えるものであって、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）より半径方向内方側で、カーカスの内面に沿わせて、該カーカスとインナーライナとの間に補強層を配設してなるものである。

ここで、タイヤ断面高さ（Ｈ）とは、タイヤを適用リムに装着して、規定の空気圧を充填した無負荷状態のタイヤ外径と、リム径の差の1／２をいうものとし、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／2）とは、リム径ラインから半径方向外側へ向けて測った、断面高さ（Ｈ）の１／２の高さをいうものとする。
この場合、「適用リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定されたリムを、「規定の空気圧」とは、下記の規格において最大負荷能力に応じて規定される空気圧をいい、最大負荷能力とは、下記の規格で、タイヤに負荷することが許容される最大の質量をいう。なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

そして規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められたものであり、たとえば、アメリカ合衆国では“THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC．のAIR CRAFT YEAR BOOK”をいい、欧州では、“THE European Tyre and Rim Technical OrganisationのAir craft Tyre and Rim Data BOOK ”をいう。

このようなタイヤにおいてより好ましくは、補強層の半径方向の外端を、タイヤ断面高さ（Ｈ）に対し、それの半分の高さ（Ｈ／２）と、１／４の高さ（Ｈ／４）との間に位置させ、それの半径方向の内端を、ビードコアの中心を通り、タイヤ中心軸線と平行に延びる線分に対し、半径方向の内外各１０ｍｍの範囲内に位置させる。
ここで、１／４の高さ（Ｈ／４）とは、タイヤ断面の半分の高さと同様にして測った高さをいうものとする。

また好ましくは、補強層を形成する補強素子を、タイヤ周方向に対して４５〜９０度、より好ましくは、４５〜７５度の範囲内の角度で延在させる。
なおここでの補強素子角度は、上記１／４の高さ(H／４)の半径方向位置で図った角度をいうものとする。

ところで、補強層を形成する補強素子の弾性率は、カーカスプライコードの弾性率、たとえば１．１×１０⁹〜１．７×１０⁹Ｎ／ｍ²の、７０〜２５０％、なかでもとくに１３０〜２００％の範囲内とすることが好ましく、補強層を形成する補強素子は、芳香族ポリアミド繊維コードすることが好ましく、また、ベルト層の層数はベルトの中央域から側部域に向けて減少させることが好ましい。

この航空機用ラジアルタイヤでは、補強層を、カーカスの内面に沿わせて配設するとともに、それらの配設域を、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）より半径方向内方側とすることにより、タイヤサイド部が、タイヤの幅方向の外側へ、リムフランジの周りに倒れ込み変形にするに当って、その補強層を、曲がりの中立軸より引張り側に位置させて耐張部材として機能させることにより、タイヤサイド部の倒れ込み変形を有効に抑制することができるので、ビード部の、カーカスとリムフランジとの間に挟まれるゴム質の、そのカーカスからの剥離のおそれを有利に取り除くことができる。

この場合、補強層の全体を、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）を越える半径方向外方域に配設すると、タイヤサイド部の倒れ込み変形に際し、その補強層が、曲がりの中立軸より圧縮側に位置することになるため、補強層を耐張部材として機能させることができず、また、補強層を、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）より半径方向外側へはみ出させて配設すると、ビード部からショルダー部に到る領域の厚みが一様に厚くなって、リムフランジ周りの変形量の低減に寄与する部分以外の部分、いいかえれば、H／2より半径方向外側部分の発熱量が増加することになり、動的疲労と相俟って、ゴム質にブローアウトが発生し易くなる。

なおこのタイヤにおいて、補強層の半径方向の外端を、タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）と、（Ｈ／４）との間に位置させ、それの半径方向の内端をビードコアの中心に対して、半径方向の内外各１０ｍｍの範囲内に位置させた場合には、その補強層に、耐張部材としての機能をより十分に発揮させることができる。

すなわち、補強層の半径方向外端を、1／4の高さ（Ｈ／４）より半径方向内方側に位置させるときは、タイヤサイド部の倒れ込み変形に対する抑制機能を所期したほどにまで高めることが難しく、また補強層の半径方向内端については、それをビードコア中心より半径方向内方側へ、１０ｍｍを越えて位置させても、その内端が高硬度のゴムからなるゴムチェーファに達することになるため、補強層の機能の一層の増加は期し難い。一方、半径方向外方側へ、１０ｍｍ越えて位置させるときは、補強層の耐張機能の低下が否めない。

ここで、補強層を形成する補強素子、すなわち、コードを、タイヤ周方向に対して４５〜９０度の角度で延在させた場合は、その補強層に、所要の耐張機能をより効果的に発揮させることができる。
いいかえれば、その角度が４５度未満では、耐張機能の効果的な発揮が難しくなる。

またここで、補強層を形成する補強素子の弾性率を、カーカスプライの弾性率の７０〜２５０％の範囲としたときは、補強層に、所期した通りの耐張機能をより有効に発揮させることができ、このことは、その補強素子を、カーカスプライの弾性率の１３０〜２００％の弾性率を有する芳香族ポリアミド繊維コードとした場合にとくに顕著である。

この一方で、補強素子の弾性率を、カーカスプライのそれの７０％未満としたときは、タイヤサイド部の倒れ込み変形を効果的に抑制することが難しくなり、２５０％を越える値としたときは、補強層の張力負担が大きくなりすぎる剛性段差によって、その補強層が剥離するおそれがでてくることになる。

しかも、補強層の補強素子を、高弾性、高強度の芳香族ポリアミド繊維コードとしたときは、補強層の層数を減じてなお、タイヤサイド部の倒れ込み変形を有効に抑制することができる。

そしてさらに、ベルト層の層数を、タイヤの中央域から側部域に向けて減少させる場合は、前述したように、ベルトの幅中央部分でタイヤの径成長を抑制しつつ、ベルトの側部部分でベルト質量の低減を図ることができる。

図１は、この発明に係る航空機用ラジアルタイヤの実施形態を、適用リムに組付けて規定の空気圧を充填した姿勢で示す幅方向断面図である。
図中１はトレッド部を、２は、そのトレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ伸びる一対のサイドウォール部を、そして３は、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部をそれぞれ示す。

ここでは、それぞれのビード部３に配設した一対のビードコア４間にトロイダルに延在し、側部部分をビードコア４の周りに巻き返してなる一枚以上のカーカスプライにより、ラジアル構造になって、上記各部１，２，３を補強するカーカス５を配設するとともに、このカーカスのクラウン域の外周側に非伸長性コード、たとえば芳香族ポリアミド繊維コードの螺旋巻回構造になる主ベルト層の一層以上、たとえば、四〜八層、図では五層のベルト層６ａ〜６ｅで構成したベルト６を配設し、そして、このベルト６のさらに外周側に、たとえば、波状を呈して円周方向に延びる複数本の有機繊維コードを平行に並べてなる一枚以上の波状プライからなるベルト保護層７を配設する。
なお図中８は、ベルト保護層７の外周側に配設されてトレッド踏面を形成するトレッドゴムを示す。

ここで、非伸長性コードの螺旋巻回構造のベルト層６ａ〜６ｅからなるベルト６は、たとえば、図２に部分展開平面図で示すように、引き揃えた複数本の非伸長性コード９に未加硫ゴムを一体的に被覆してなる、３〜３０ｍｍ程度の幅のストリップ１０を、たとえばタイヤ成型ドラムの中心軸線の周りで、所要の一方の側部から他方の側部まで、螺旋状に隙間なく巻回し、このことを、各ベルト層の所要幅と対応する領域の全体にわたって継続することによって各ベルト層素材１１を成型するとともに、かかるベルト層素材１１を、所定のベルト層数に応じた層数にわたって成型し、次いで、それらのベルト層素材１１を一体的に加硫成形することにて形成することができる。

このような構造のラジアルタイヤにおいて、ここでは、タイヤ断面高さＨの半分の高さＨ／２より半径方向内方側で、カーカス５の内面に沿わせて、そのカーカス５とインナーライナ１２との間に補強層１３を配設する。

この場合、補強層１３の半径方向の外端ｍは、タイヤ断面高さの半分の高さＨ／２と、１／４の高さＨ／４との間に位置させ、また、それの半径方向の内端ｎは、ビードコア４の中心を通って、タイヤ中心軸線と平行に延びる線分ｌに対して、半径方向の内外各１０ｍｍの範囲内に位置させることが好ましい。

またこの場合は、補強層を形成する補強素子を、タイヤ半径方向のH／４の位置で測定して４５〜９０度の範囲内の角度で延在させることが好ましく、補強素子それ自体については、カーカスプライコードの弾性率（１．１×１０⁹〜１．７×１０⁹Ｎ／ｍ²）の７０〜２５０％の範囲内の弾性率を有するものとすることが好ましい。

そしてまた、補強素子は、カーカスプライコードの弾性率の１３０〜２００％の弾性率を有する芳香族ポリアミド繊維コードにより形成することがより好適である。

ところで、ベルト６は、図示のように、ベルト層６ａ〜６ｅの層数を、ベルト６の中央部から側部域に向けて次第に減少させることが好ましい。

このようなベルト構造においてより好ましくは、タイヤ赤道面位置Ｐ０での単位幅当りにおける、ベルト６のタイヤ周方向の総強力をＫ０、タイヤ赤道面を中心として、ベルト６の最大幅の２／３の幅位置Ｐ２での、単位幅当りのベルト６のタイヤ周方向の総強力をＫ２としたとき、
０．２≦Ｋ２／Ｋ０≦０．８
を満足するものとする。

すなわち、強力の比Ｋ２／Ｋ０が０．２を下回ると、トレッド部のショルダー部分付近に位置する非伸長性コードに過大な張力が負担されることによる耐圧性能の低下を引き起こすおそれがある一方、強力の比Ｋ２／Ｋ０が０．８を上回ると、２／３点に配置したベルト層の非伸長性コードが有効に活用されず、ラジアルタイヤの重量増加につながることになるので、強力の比Ｋ２／Ｋ０は、０．２≦Ｋ２／Ｋ０≦０．８を満足することが好ましい。

ところで、ここでいう総強力とは、ベルト層の周方向の強力を指しており、１本のコードの強力に単位幅当り（ここでは１０ｍｍ）の本数を掛けて算出したものである。
なお、コードが周方向に対して角度θで傾斜している場合の総強力は、上記単位幅当りの総強力にｃｏｓθを掛けて算出するものとする。

サイズが１４００×５３０Ｒ２３４０ＰＲの実施例タイヤ、従来タイヤおよび比較例タイヤのそれぞれを、ＴＲAに規定された標準のリムに装着するとともに、１９００ｋＰａの空気圧を充填し、下記の試験条件の下で、タイヤビード部のセリアル側および反セリアル側の両面にゴム質の剥離が発生するまでの走行距離を測定し、従来タイヤをコントロールとして指数評価した。
その結果を表１に示す。
なお、表中の指数値は大きいほどすぐれた結果を示すものとした。

ここで、実施例タイヤは、芳香族ポリアミド繊維コードを、タイヤ周方向に対して８０度の角度で延在させてなる補強層１３を具えるものとし、従来タイヤは補強層を有しないものとした。
試験条件
荷重３３３．２ｋＮ
速度６４．４ｋｍ／ｈ（４０Ｍｉｌｅ／ｈ）
走行時間１０分
試験間隔１２０分

表１によれば、実施例タイヤは、補強層の適正配置により、従来タイヤおよび比較例タイヤのいずれに対しても、すぐれた走行耐久性を発揮し得ることが明らかである。

この発明に係るタイヤの実施形態を示す幅方向断面図である。ベルト層素材の形成態様を例示する部分展開平面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス
６ベルト
６ａ〜６ｅベルト層
７ベルト保護層
８トレッドゴム
９非伸長性コード
１０ストリップ
１１ベルト層素材
１２インナーライナ
１３補強層
Ｈタイヤ断面高さ
ｍ外端
ｎ内端
ｌ線分

Claims

一対のビードコアと、両ビードコア間にトロイダルに延びる一枚以上のカーカスプライからなるカーカスと、このカーカスのクラウン域の外周側に配設した非伸長性コードの螺旋巻回構造になるベルト層の一層以上で構成したベルトとを具える航空機用ラジアルタイヤにおいて、
タイヤ断面高さ（Ｈ）の半分の高さ（Ｈ／２）より半径方向内方側で、カーカスの内面に沿わせて、該カーカスとインナーライナとの間に補強層を配設してなる航空機用ラジアルタイヤ。
補強層の半径方向の外端を、タイヤ断面高さ（Ｈ）に対し、それの半分の高さ（Ｈ／2）と1／４の高さ（Ｈ／4）との間に位置させ、それの半径方向の内端を、ビードコアの中心を通り、タイヤ中心軸線と平行に延びる線分に対し、半径方向の内外各１０ｍｍの範囲内に位置させてなる請求項１に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
補強層を形成する補強素子を、タイヤ周方向に対して４５〜９０度の範囲内の角度で延在させてなる請求項１もしくは２に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
補強層を形成する補強素子の弾性率を、カーカスプライコードの弾性率の７０〜２５０%の範囲内としてなる請求項１~３のいずれかに記載の航空機用ラジアルタイヤ。
補強層を形成する補強素子を、芳香族ポリアミド繊維コードとしてなる請求項１〜４のいずれかに記載の航空機用ラジアルタイヤ。
ベルトの層数をベルト中央域から側部域に向けて減少させてなる請求項１〜５のいずれかに記載の航空機用ラジアルタイヤ。