JP5094102B2 - 航空機用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は航空機用空気入りラジアルタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関する。

航空機用空気入りラジアルタイヤは、高荷重、高速度といった過酷な条件下で使用されるため、リム接触部におけるビード部の負担が大きい。そのため、航空機用空気入りラジアルタイヤのビード部耐久性の向上に関しては、従来より種々検討されてきている。

例えば、特許文献１には、ビードコアのタイヤ径方向の中心点から引いたタイヤ回転軸に対する水平線とタイヤ外表面との交点Ａから折り返されたカーカスへの垂直線上のゴム層のゴムゲージＴＡと、正規荷重の１００％負荷時のビード部のリム離反点である点Ｂから折り返されたカーカスへの垂直線上のゴム層のゴムゲージＴＢとを、ＴＲＡに規定されたリムのフランジハイトを用いて所定範囲内に設定するとともに、点ＡからＢの間におけるタイヤ外表面上の任意の点Ｘから折り返されたカーカスへの垂直線上のゴム層のゴムゲージＴＸをゴムゲージＴＡを用いて設定することにより、ビード部耐久性の向上を図った航空機用ラジアルタイヤが記載されている。
特開２００２−３６８２９号公報

ところで、従来の航空機用空気入りラジアルタイヤにおいては、左右のビード部は実質上同じに作られており、即ち、ビード部の剛性が左右で略同一となるように設計されていた。しかしながら、近年、ホイールで走行するような緊急事態を想定して、車軸の撓みに合わせて左右のフランジに均等に力が加わるように、ホイールのフランジの高さ（フランジハイト）を左右で異ならしめるケースが多くなってきている。この場合、低い側のフランジ高さは、米国のＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．（ＴＲＡ）発行の２００２年度版のＡＩＲＣＲＡＦＴ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに記載されたフランジハイト設定標準値よりも低くなる。

従来の航空機用空気入りラジアルタイヤを、このような左右非対称のリムに装着して荷重を負荷した場合には、ビード部の変形は左右で異なることになる。特に、フランジ高さの低い側での曲げ変形が大きくなって、背面部のせん断歪や、ターンアッププライの本体〜巻上げ部間のせん断歪が増大し、その結果、ビード部の疲労のために更生回数が制限されるという問題が生じていた。これに対し、左右両方のビード部の剛性を上げる手段も考えられるが、変形はフランジ高さの低い側に集中するため必要以上の剛性アップとなって、重量が増大してしまうという問題があった。

そこで本発明の目的は、重量の増加を最小限に抑えつつ、左右のフランジ高さが異なるリムに装着して用いる際におけるフランジ高さが低い側におけるせん断歪を、フランジ高さが高い側とほぼ同等まで低減して、ビード部の耐疲労性を向上した航空機用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の航空機用空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部と、該一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止された１プライ以上のターンアッププライ、および、該ターンアッププライを巻上げ部を含み外包みして少なくとも前記ビードコア直下まで延在する１プライ以上のダウンプライを有するゴム被覆ラジアル配列コードのカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置する一対のサイドウォール部とを備え、両側でフランジハイトが異なるリムに装着される航空機用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記リムに組み、ＴＲＡに規定された正規内圧を充填し、タイヤ回転軸に対して垂直に正規荷重を負荷した際に、前記一対のビード部の、ビード部背面部のせん断歪、および、前記ターンアッププライの前記ビードコア間に延在する本体部と巻上げ部との間のせん断歪が、実質的に同一となるよう、該一対のビード部の剛性が左右非対称となっており、
前記リムに組んで該リムに前記ビード部をフィットさせた状態で、フランジハイトの低い側のフランジの半径中心Ｆからタイヤ回転軸と３０°をなす直線Ｎを引いて、直線Ｎとタイヤ外郭との交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に測定したビード部背面部のゴムゲージをＧとしたとき、フランジハイトの低い側のビード部背面部のゴムゲージＧ_Ｌが、フランジハイトの高い側のゴムゲージＧ_Ｈ対比で下記式、
Ｇ_Ｌ＞Ｇ_Ｈ＋ＡＢ×ｃｏｓθ
（式中、ＡＢは直線Ｎ上でのフランジハイトの低い側と高い側とのフランジ間の距離を示し、θは直線Ｎと交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に下ろした線とのなす角度を示す）で示される関係を満足し、
前記ビード部背面部に、前記ダウンプライの外周に順次配置された補強ゴム層と、ゴムチェーファーとを有し、直線Ｎと、前記ビードコアの中心を通りタイヤ回転軸に平行な直線Ｒとで囲まれる前記ビード部背面部領域内において、前記補強ゴム層の占める面積の割合が、７０％以上であることを特徴とするものである。

なお、本発明において「正規荷重」および「正規内圧」とは、前述した米国のＴＲＡが発行する２００２年度版のＡＩＲＣＲＡＦＴ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重および最大荷重に対する空気圧をいうものである。

本発明によれば、左右で異なるフランジハイトに合わせて各ビード部の剛性を変えたことにより、特に負荷時に増大の著しい、フランジハイトの低い側（以下、「低フランジ側」とも称する）のビード部における背面部のせん断歪およびターンアッププライの本体と巻上げ部との間のせん断歪を、フランジ高さの高い側（以下、「高フランジ側」とも称する）のビード部における値とほど同等まで低減することができ、タイヤ重量の増加を最小限に抑えつつ、耐疲労性を向上させることが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の航空機用空気入りラジアルタイヤの一例の片側断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤ１０は、一対のビード部１１と、各ビード部１１に夫々埋設されたビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止された１プライ以上のターンアッププライ３、および、ターンアッププライ３を巻上げ部３Ａを含み外包みして少なくともビードコア２直下まで延在する１プライ以上のダウンプライ４を有するゴム被覆ラジアル配列コードのカーカス２と、そのクラウン部外周に位置するトレッド部１２と、サイド部に位置する一対のサイドウォール部１３とを備え、両側でフランジハイトが異なるリム（図示せず、以下、「非対称リム」とも称する）２０に装着される。

本発明のタイヤにおいては、上記非対称リム２０に組み、ＴＲＡに規定された正規内圧を充填し、タイヤ回転軸に対して垂直に正規荷重を負荷した際に、一対のビード部１１の、ビード部背面部のせん断歪、および、ターンアッププライ３の前記ビードコア１間に延在する本体部３Ｂと巻上げ部３Ａとの間のせん断歪が、実質的に同一となるよう、一対のビード部１１の剛性が左右非対称となっている点が重量である。ここで、本発明においてせん断歪が実質的に同一とは、±５％までの範囲を含むものとする。即ち、低フランジ側における上記せん断歪と高フランジ側におけるせん断歪とが、実質的に同一となるよう、非対称リムの各フランジ高さに合わせて両側ビード部の剛性を左右非対称に変えることで、ビード部の耐疲労性を向上させることができ、タイヤの更生回数を確実に担保することができる。また、本発明によれば、両側の剛性をアップさせる場合のような大幅なタイヤの重量増を招くこともない。好適には、一対のビード部１１のうち、フランジハイトの低い側の剛性を、フランジハイトの高い側の剛性よりも高く設定する。

本発明においては、好適には、上記非対称リム２０に組んで、ＴＲＡに規定された内圧を充填した後、内圧を抜いて該リムにビード部１１をフィットさせた状態で、図２（ａ）に示すように、フランジハイトの低い側のフランジ２０の半径中心Ｆからタイヤ回転軸と３０°をなす直線Ｎを引いて、直線Ｎとタイヤ外郭との交点Ｃから最外層ダウンプライ４に対して垂直に測定したビード部背面部のゴムゲージをＧとしたとき、低フランジ側のビード部背面部のゴムゲージＧ_Lが、高フランジ側のゴムゲージＧ_H対比で下記式、
Ｇ_L＞Ｇ_H＋ＡＢ×ｃｏｓθ
（式中、ＡＢは直線Ｎ上でのフランジハイトの低い側と高い側とのフランジ間の距離を示し（図２（ｂ）参照）、θは直線Ｎと交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に下ろした線とのなす角度を示す）で示される関係を満足するとともに、ビード部背面部に、ダウンプライ４の外周に順次配置された補強ゴム層７と、ゴムチェーファー６とを有し、直線Ｎと、ビードコア１の中心を通りタイヤ回転軸に平行な直線Ｒとで囲まれるビード部背面部領域内において、補強ゴム層７の占める面積の割合が、７０％以上、好ましくは８０〜９５％である。

すなわち、低フランジ側の倒れ込みが大きいことに起因するせん断歪の増大を防止するためには、補強ゴム層７のゲージをアップして、ダウンプライ４近傍でのゴムの押し出し量を下げ、せん断歪を減少させることが有効である。また、その必要ゲージアップ量としては、高フランジ側とのフランジ形状の違いの分（倒れ込みの増大分）のゴムゲージであり、ＡＢ：フランジ形状の違い分、ｃｏｓθ：タイヤゲージへの変換より、上記式が導かれる。

また、本発明においては、ターンアッププライ３の本体部３Ｂと巻上げ部３Ａとの間に、ビードコア１からタイヤ径方向外方に向かい先端先細り状に延びるビードエペックス５が配置され、ビードコア１の中心からビードエペックス５の先端までの距離をビードエペックス５の高さＥとしたとき、低フランジ側のビードエペックス高さＥ_Lが、下記式、
Ｅ_L＞Ｅ_H×（ＦＨ_H／ＦＨ_L）²
（式中、Ｅ_Hはフランジハイトの高い側のビードエペックス高さを示し、ＦＨ_HおよびＦＨ_Lは夫々、フランジハイトの高い側および低い側における、呼称リム径端からフランジ端までのタイヤ径方向距離により表されるフランジ高さを示す）で示される関係を満足し、かつ、ビードエペックス５の１００％伸長時の弾性率（Ｍ １００Ａ）が４９０〜１４７０Ｎ／ｃｍ²、特には７００〜１３００Ｎ／ｃｍ²の範囲内であることが好ましい。

すなわち、低フランジ側ではビード倒れ込み量が大きい分、ビード部の曲げ剛性を大きくして倒れ込みを抑制し、該当部の歪を低減することも有効である。そこで、フランジ高さの２乗の逆数分だけビードエペックス高さ（Ｅ）を高くすることによりビード部の面積を増やして（厚みを増やして）、曲げ剛性を増大させることで、歪の低減効果を得るものである（上記式）。

さらに、非対称リム２０に組み、ＴＲＡに規定された正規内圧を充填し、タイヤ回転軸に対して垂直に正規荷重を負荷した際のタイヤ外周面上におけるリム２０との離反点Ｋから、ターンアッププライの本体部３Ｂに対し垂直に引いた直線Ｓ上において、フランジハイトの低い側におけるターンアッププライの本体部３Ｂと巻上げ部３Ａとの間のゴムゲージＤ_Lが、下記式、
Ｄ_L＞Ｊ_H／Ｊ_L×Ｄ_H
（式中、Ｄ_Hはフランジハイトの高い側のターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のゴムゲージを示し、Ｊ_HおよびＪ_Lは夫々、フランジハイトの高い側および低い側における、ビードコアの中心からフランジの先端までのタイヤ径方向距離を示す）で示される関係を満足することも好ましい。

すなわち、荷重時の曲げによりターンアッププライ３とダウンプライ４との間のせん断歪が増加するが、このせん断歪と上記ビードコア中心からフランジ先端までのタイヤ径方向距離Ｊとは、せん断歪∝タイヤ曲げ量∝（１／Ｊ）という関係にあり、Ｊが低いほど曲げ量が大きくなることになる。そこで、曲げ量に合わせてプライ間のゴムゲージを増加させて、せん断歪の低減効果を得るものである（上記式）。

なお、本発明のタイヤにおいては、両側ビード部に関して上記条件を満足するものであれば、その他のタイヤ構造や具体的な部材、材質等については、特に制限されるものではない。例えば、カーカス２とトレッド部１２との間には、少なくとも１層のベルト層８が配設され、タイヤの最内層には、図示はしないがインナーライナーが形成される。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
タイヤサイズ：５０×２０．０Ｒ２２ ２６ＰＲにて、下記の表１、２に示す条件に従い、図１に示すようなビード部構造を有する各実施例および比較例の共試タイヤを作製した。なお、θ＝３０°、ＡＢ＝１８、Ｊ_H＝３１．９ｍｍ、Ｊ_L＝２３．８ｍｍとした。表中、ビード部背面部ゴムゲージＧ、ビードエペックスゴム高さＥおよびターンアッププライ本体部〜巻上げ部間ゴムゲージＤの各数値は、夫々比較例１を基準とした指数にて示す。また、表中の「高ＦＨ」および「低ＦＨ」は夫々、「高フランジ側」および「低フランジ側」を示す。

各実施例および比較例の供試タイヤを、フランジ高さが高フランジ側（外側）５２．８ｍｍ、低フランジ側（内側）４４．７ｍｍである非対称リムに組み、内圧１２２Ｎ／ｃｍ²を充填して、タイヤ回転軸に対して垂直に荷重２０１０５０Ｎを負荷した。この条件下でのビード部背面部のせん断歪およびターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のせん断歪を、下記に従い測定した。

（１）ビード部背面部の外側ゴムを３ｃｍ×３ｃｍにて切欠いて、最外層ダウンプライ４を露出させ、切欠き部分の側面に正方形の升目を転写して、無負荷時を基準とした負荷時における升目のせん断変形より、ビード部背面部のせん断歪を測定した。

（２）タイヤ成型時に、あらかじめターンアッププライの本体部と巻上げ部との間に鋼線を織り込んでおき、無負荷時を基準とした負荷時における鋼線の変形をＸ線で測定して、ターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のせん断歪を算出した。

上記（１）および（２）の測定結果を、下記表３、４中に、比較例１の高フランジ側を１００とした指数にて示す。歪の増加が５％までならば実質上問題はない。また、各供試タイヤの、比較例１を基準とした重量の増加率についても、比較例１を１００とした指数にて、下記表３、４中に併せて示す。重量増が３％までならば実質上問題はない。

本発明の航空機用空気入りラジアルタイヤの一例の片側断面図である。 （ａ）は本発明の航空機用空気入りラジアルタイヤの一例のビード部近傍を示す拡大部分断面図であり、（ｂ）は両側フランジ間の距離を示す説明図である。

符号の説明

１ ビードコア
２ カーカス
３ ターンアッププライ
３Ａ ターンアッププライ巻上げ部
３Ｂ ターンアッププライ本体部
４ ダウンプライ
５ ビードエペックス
６ ゴムチェーファー
７ 補強ゴム層
８ ベルト層
１０ 航空機用空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ トレッド部
１３ サイドウォール部
２０ リム
Ａ：直線Ｎと低フランジとの交点
Ｂ：直線Ｎと高フランジとの交点
Ｃ：直線Ｎとタイヤ外郭との交点
Ｄ：直線Ｓ上におけるターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のゴムゲージ
Ｅ：ビードエペックス高さ
Ｆ：低フランジ側のフランジ半径中心
Ｇ：リムに組んでビード部をフィットさせた状態で、直線Ｎとタイヤ外郭との交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に測定したビード部背面部のゴムゲージ
Ｊ：ビードコアの中心からフランジの先端までのタイヤ径方向距離
Ｋ：リムに組んで正規内圧を充填し正規荷重を負荷した際の、タイヤ外周面上のリムとの離反点
Ｎ：点Ｆから引いたタイヤ回転軸に対して３０°をなす直線
ＦＨ：呼称リム径端からフランジ端までのタイヤ径方向距離（フランジ高さ）
Ｑ：呼称リム径
Ｒ：ビードコアの中心を通りタイヤ回転軸に平行な直線
Ｓ：タイヤ外表面からターンアッププライ本体部に垂直に引いた直線

Claims (4)

1. 一対のビード部と、該一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止された１プライ以上のターンアッププライ、および、該ターンアッププライを巻上げ部を含み外包みして少なくとも前記ビードコア直下まで延在する１プライ以上のダウンプライを有するゴム被覆ラジアル配列コードのカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置する一対のサイドウォール部とを備え、両側でフランジハイトが異なるリムに装着される航空機用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記リムに組み、ＴＲＡに規定された正規内圧を充填し、タイヤ回転軸に対して垂直に正規荷重を負荷した際に、前記一対のビード部の、ビード部背面部のせん断歪、および、前記ターンアッププライの前記ビードコア間に延在する本体部と巻上げ部との間のせん断歪が、実質的に同一となるよう、該一対のビード部の剛性が左右非対称となっており、
   前記リムに組んで該リムに前記ビード部をフィットさせた状態で、フランジハイトの低い側のフランジの半径中心Ｆからタイヤ回転軸と３０°をなす直線Ｎを引いて、直線Ｎとタイヤ外郭との交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に測定したビード部背面部のゴムゲージをＧとしたとき、フランジハイトの低い側のビード部背面部のゴムゲージＧ _Ｌ が、フランジハイトの高い側のゴムゲージＧ _Ｈ 対比で下記式、
   Ｇ _Ｌ ＞Ｇ _Ｈ ＋ＡＢ×ｃｏｓθ
   （式中、ＡＢは直線Ｎ上でのフランジハイトの低い側と高い側とのフランジ間の距離を示し、θは直線Ｎと交点Ｃから最外層ダウンプライに対して垂直に下ろした線とのなす角度を示す）で示される関係を満足し、
   前記ビード部背面部に、前記ダウンプライの外周に順次配置された補強ゴム層と、ゴムチェーファーとを有し、直線Ｎと、前記ビードコアの中心を通りタイヤ回転軸に平行な直線Ｒとで囲まれる前記ビード部背面部領域内において、前記補強ゴム層の占める面積の割合が、７０％以上であることを特徴とする航空機用空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記一対のビード部のうち、フランジハイトの低い側の剛性が、フランジハイトの高い側の剛性よりも高い請求項１記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ターンアッププライの本体部と巻上げ部との間に、前記ビードコアからタイヤ径方向外方に向かい先端先細り状に延びるビードエペックスが配置され、該ビードコア中心からビードエペックス先端までの距離をビードエペックスの高さＥとしたとき、フランジハイトの低い側の該ビードエペックス高さＥ_Ｌが、下記式、
   Ｅ_Ｌ＞Ｅ_Ｈ×（ＦＨ_Ｈ／ＦＨ_Ｌ）^２
   （式中、Ｅ_Ｈはフランジハイトの高い側のビードエペックス高さを示し、ＦＨ_ＨおよびＦＨ_Ｌは夫々、フランジハイトの高い側および低い側における、呼称リム径端からフランジ端までのタイヤ径方向距離により表されるフランジ高さを示す）で示される関係を満足し、かつ、前記ビードエペックスの１００％伸長時の弾性率が４９０〜１４７０Ｎ／ｃｍ^２の範囲内である請求項１または２記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記リムに組み、ＴＲＡに規定された正規内圧を充填し、タイヤ回転軸に対して垂直に正規荷重を負荷した際のタイヤ外周面上におけるリムとの離反点Ｋから、前記ターンアッププライの本体部に対し垂直に引いた直線Ｓ上において、フランジハイトの低い側における前記ターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のゴムゲージＤ_Ｌが、下記式、
   Ｄ_Ｌ＞Ｊ_Ｈ／Ｊ_Ｌ×Ｄ_Ｈ
   （式中、Ｄ_Ｈはフランジハイトの高い側のターンアッププライの本体部と巻上げ部との間のゴムゲージを示し、Ｊ_ＨおよびＪ_Ｌは夫々、フランジハイトの高い側および低い側における、ビードコアの中心からフランジの先端までのタイヤ径方向距離を示す）で示される関係を満足する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。

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