JP5331559B2 - 航空機用タイヤ及び航空機用タイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特にジェット旅客機などの航空機に用いられる航空機用のタイヤ、及びその製造方法に関する。

航空機用ラジアルタイヤは非常に高い規定内圧が公的規格により定められていると共に、厳しい信頼性要求を満たすことも必要である。そのため、航空機用ラジアルタイヤの補強材となるベルトについては、例えば有機繊維からなるプライを多数枚積層することで耐圧性能を満足するようにしている。その一方で、航空機メーカーからは厳しい重量低減の要求が課せられており、タイヤの耐久性能と軽量化との両立がタイヤ設計上で重要な技術課題の１つとなっている。

そこで、従来にあって上記の技術課題に対処する手法として、有機繊維などで形成した複数本の撚りコードをゴム被覆してリボンのようなストリップ状とした帯状体（以下、ストリップ材と称する）を準備し、このストリップ材を、ベルトの形成領域幅内でジグザグ状に巻き付けて、無端のジグザグベルトとする構造がある。このように、内部に撚りコードが埋設したストリップ材によるジグザグ構造のベルトとすれば、上記のように要求の厳しい航空機用タイヤの耐久性能及び軽量化の要請に応えることができ、また成形時間の短縮やコード整列を良好とすることが期待できる（特許文献１、特許文献２などを参照）。

特開平５−１９３３０６号公報 特開２００６−３２１４７３号公報

上記のようにジグザグ構造のベルトは、長尺状のストリップ材をジグザグ状にしながら周方向に連続して巻き付けることにより無端状に形成してある。すなわちストリップ材が、ベルト幅方向での両端（プライ両端）において、繰り返して屈曲されることで上記のようにジグザグ状とされる。
ところが、屈曲される折返し部でのストリップ材内の状態に着目すると、内部には複数本のコードが存在しているので、通る経路差（内外差）によって各コードが受ける応力が異なっている。そのために、特に未加硫タイヤの成型時に、折返し部においてストリップ材内で吸収できる歪み量を超えたような場合には、ストリップ材の外側が「めくれ上がる」という事態が発生することがあった。特に、曲率半径を小さくしてストリップ材を屈曲させた場合などにあっては、ストリップ材の貼付け時に折返し部に多数の「めくれ上がり」が顕著に発生してしまう。

航空機用のラジアルタイヤの製造時に、上記のようなストリップ材の「めくれ上がり」が発生してしまった場合、これに対処する措置がなされる。例えば成型中での修理、手直しなどの対処処理が必要となるので、タイヤの製造工程が著しく煩雑となって製造効率が悪化してしまう。また、上記「めくれ上がり」の存在下に製造されたタイヤは、当然に強度不足やエア入りなどの不良タイヤとなるので歩留りの低下となり、製造コストが上昇してしまう。

よって、本発明の目的は、ストリップ材をジグザグ状に配置して形成したベルトの折返し部における「めくれ上がり」を抑制する構成を備えた航空機用タイヤを提供することであり、更にこのような航空機用タイヤの製造方法を提案することである。

上記目的は、一対のビードコア間にわたってトロイド状をなして跨がるカーカスのタイヤ径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順次に配置した航空機用タイヤであって、前記ベルトは、複数本のコードにゴム被覆した帯状のストリップ材を、ベルト両側縁の一方から他方へタイヤの赤道面に対して斜めにかつ側縁での折れ曲がりを介して実質上トレッドの周方向にジグザグ状に連続して延ばした配置の下に、前記カーカスのクラウン部に巻き付けてなり、
前記ストリップ材は、前記巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りである航空機用タイヤにより達成できる。

また、前記ストリップ材内のコードは、該ストリップ材の幅方向中心を境に、左側に位置するものがＳ撚り、かつ、右側に位置するものがＺ撚りとするのがより好ましい。

また、上記目的は、上記に記載の航空機用タイヤの製造に供する未加硫タイヤの成型工程において、未加硫ケースのカーカスプライのクラウン部分に、複数本のコードに未加硫ゴムを被覆したストリップ材を、ベルト形成域の両側縁の一方から他方へ未加硫ケースの周縁に対して斜めにかつ側縁での折れ曲がりを介してジグザグ状に連続して延ばした配置の下に巻き付けて未加硫タイヤを成型するに当たり、
前記ストリップ材として、前記巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りであるものを用いて未加硫タイヤを成型し、該未加硫タイヤに加硫成型を施す航空機用タイヤの製造方法によっても達成される。

前記ストリップ材として、該ストリップ材の幅方向中心を境に、左側に位置するものがＳ撚り、かつ、右側に位置するものがＺ撚りであるものを用いるのがより好ましい。

なお、前記ストリップ材内の前記コード数が奇数であって、前記幅方向中心に位置するコードが在る場合は、このコードの撚りは特に限定する必要はなく、その他のコードの撚りを前記に従う設定とすればよい。

本発明の航空機用タイヤは、ベルトを形成するストリップ材として、このストリップ材を巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りであるものを用いることで、ジグザグ状に連続配置されるストリップ材が屈曲する右側の折返し部および左側の折返し部のいずれでも「めくれ上がり」を抑制できる構造となる。これにより、成型中のストリップ材の「めくれ上がり」が抑制できるので、成型中の修理や手直し、またエア入りなどの不良タイヤの発生を防止できる。よって、生産効率や歩留りの良い航空機用タイヤとすることができ、また、不良品が少ない信頼性のある航空機用タイヤとして供給できる。

本発明の一実施形態に係る航空機用の空気入りラジアルタイヤの略線幅方向断面図である。 （ａ）は本発明のタイヤのベルトを形成するのに好適である一例のストリップ材の断面構成を示している図、（ｂ）は比較例となるストリップ材の構成を示している図である。 コードの撚り方向を示している図であり、（ａ）がＳ方向の撚り、（ｂ）がＺ方向の撚りを示している図である。 ストリップ材を巻回してベルトを形成するときの様子を示した図である。 折返し部で屈曲されるストリップ材の状態を説明するため１本を取り出して示した図であり、（ａ）は折返し部で反時計方向へ屈曲する場合、（ｂ）は折返し部で時計方向へ屈曲する場合について示している図である。

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る航空機用の空気入りラジアルタイヤＴＲの略線幅方向断面図である。図１において、１はトレッド部を、２はこのトレッド部１の側部に連続して半径方向ＲＤで内方に延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の内周側に連続させて設けたビード部を示している。

また両ビード部３の間には、トロイダル状に延在させて設けた少なくとも一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス４が設けられている。上記の各部１、２、３に跨りタイヤの骨格となるラジアルカーカス４は、それぞれの側部をビード部３に埋設してある円環状のビードコア５の周りにタイヤの内外に巻き返して配置されている。そして、このようなラジアルカーカス４のクラウン部７の外周上には、後述する帯状のストリップ材をジグザグ状に連続して巻き付けてタイヤ半径方向で積層状に形成されるベルト６を備えている。なお、ＥＬはラジアルタイヤＴＲのタイヤ赤道面である。

図１で示す航空機用ラジアルタイヤＴＲは、特に、カーカス４のクラウン部７の外側に配設されるベルト６に新規な構成が組込まれている。以下、図を参照して、この点を詳細に説明する。
図２（ａ）は、本発明の航空機用ラジアルタイヤのベルト６を形成するのに好適である一例のストリップ材の断面構成を示している図である。なお、図２（ｂ）は比較例となるストリップ材の構成を示しているものであるが、これについては後に述べる。

図２（ａ）で示す、ストリップ材１０は内部には４本のコード１１が間隔をもって略平行に埋設され、コーティングゴム１２でゴム被覆した帯状（リボン状）の細長体である。より詳細には、ストリップ材１０はその幅方向での中心ＣＬに対して、左側Ｌに位置する２本のコード１１Ｌ−１、１１Ｌ−２はＳ方向へ撚られている。これとは逆に、右側Ｒに位置する２本のコード１１Ｒ−１、１１Ｒ−２はＺ方向へ撚られている。ここでの図示例では、左側Ｌに位置する全てのコードがＳ撚り、右側Ｒに位置する全てのコードがＺ撚りであるが、少なくとも左端に位置するコードがＳ撚り、右端に位置するコードがＺ撚りであればよい。
なお、上記のコード１１（１１Ｌ−１、１１Ｌ−２および１１Ｒ−１、１１Ｒ−２）の材料としては、ナイロン、アラミド（ポリアミド繊維）等の合成樹脂製繊維が好適であるが、適宜にスチール製としてもよい。

なお、図２（ａ）での左右方向とは、ストリップ材１０をカーカスクラウン部へ巻き付ける方向（図２の紙面に垂直な方向）に見たときを基準として、その左右である。本明細書における左右方向は、以下同様とする。そして、Ｓ方向の撚り、および、Ｚ方向の撚りとは、図３で図示するように定義した方向であり、（ａ）がＳ方向撚り、（ｂ）がＺ方向撚りである。また、特に、上記合成樹脂製繊維によるコードにおいては上撚りの方向を意味するものとする。

ここで、更に、図４を参照する。図４は図２（ａ）で示したストリップ材１０を巻回してベルト６を形成するときの様子を示した図である。ストリップ材１０は、ベルト６とするための領域幅６Ｗの両端を折返し部ＴＥとして、ここで屈曲されてジグザグ状とされながらタイヤ周方向ＣＤに巻回されている。ストリップ材１０が領域幅６Ｗ内で全体均一に隈無くジグザグ状にしながら周方向へ連続して巻き付けられることにより、最終的にタイヤ径方向に複数層となる無端様のジグザグ構造が形成されることになる。

このジグザグ無端状の構造では、図４に示すように折返し部ＴＥでストリップ材１０が屈曲され、この屈曲が左右両側で周期的に繰り返されている。この折返し部ＴＥで発生する問題は先に指摘をした通りであり、ストリップ材が屈曲されたときに許容できる歪み量を越えると外側の部分（図４で１０ＥＴ、参照）に、めくれ上がりが発生することになる。

本発明に係る航空機用の空気入りラジアルタイヤＴＲは、前述した図２（ａ）で示したストリップ材１０により新規なジグザグ構造のベルト６が形成されているので、上記で指摘した「めくれ上がり」を抑制できる。これについて、更に図５を参照して説明する。
図５は、折返し部で屈曲されるストリップ材の状態を説明するため、該ストリップ材の左右端側の各１本を取り出して示した図であり、図５（ａ）は折返し部で反時計方向へ屈曲する場合、図５（ｂ）は折返し部で時計方向へ屈曲する場合について示している。
この図５は（ａ）、（ｂ）共に、上段はストリップ材１０が折返し部で屈曲される様子を模式的に示している図であり、下段では折返し部断面に作用している力の様子を示している。なお、１本のストリップ材内には必要に応じて複数本（少なくとも２本）のコードが埋設されるものであるが、下段の図ではストリップ材の幅方向中心に対して左側・右側のコードの撚り方向を白抜きの矢印ＡＡで包括的に図示している。

図５（ａ）および（ｂ）で示す状態は、どちらもストリップ材１０の折返し部で屈曲するので、外側（ＵＳ）が内側（ＩＳ）と比較して対比経路が長くなる。そのため外側（ＵＳ）では引張、内側（ＩＳ）では圧縮の力が発生する。この力に基づいて、ストリップ材の外側がめくれ上がる方向に力を受けることになる。この状態で、ストリップ材１０内に許容量を越える歪みが発生すると、外側がめくれ上がるという先に指摘した問題が発生する事態となる。

本発明は、内部に配置するコードの撚り方向を最適に規定することにより、ストリップ材の外側をめくれ上がる方向に作用する力を抑制できることを確認して完成に至ったものである。

例えば、図５（ａ）において、ストリップ材１０の折返し部では、反時計回りに回す方向に「めくれ上がり」力が発生することになる。
上記のような状況に対して、ストリップ材１０内には図５の下段（および図２（ａ））で示すように、ストリップ材を巻く方向で、左側に位置しているコードがＳ撚りとされ、かつ右側に位置しているコードがＺ撚りとされている。
ストリップ材１０の内側（ＩＳ）には圧縮力、外側（ＵＳ）には引張力が作用するので、内側（ＩＳ）にあるコードには時計回りの撚り戻り力が発生し、外側（ＵＳ）にあるコードには反時計回りの撚り増し力が発生する。このように、内部に配置したコードの撚りの状態に基づいて発生する力が結果として、上記で指摘した「めくれ上がり」を発生させる力を効果的に打消す方向に作用する。

図５（ａ）の下段には、ストリップ材１０内で発生する力の様子が示され、左側のコードはＳ撚り（反時計回りの撚り）であり圧縮力を受けて戻りの力が作用する。一方、右側のコードはＺ撚り（時計回りの撚り）であり引張力を受けて増した撚り力が作用する。このような２つの力により、点線で示す矢印ＣＡのようにモーメントが発生する。このモーメントは、黒矢印ＢＡで示すストリップ材の「めくれ上がり」を発生させる力を打消す方向に作用する。よって、折返し部におけるストリップ材の「めくれ上がり」を抑制できる。

図５（ｂ）は、ストリップ材１０の折返し部が時計回りに回す方向に「めくれ上がり」力が発生するものであるが、この場合も図５（ａ）と同様に、コードに設定した撚りによりストリップ材の「めくれ上がり」を発生させる力を打消す方向に作用する。よって、折返し部におけるストリップ材の「めくれ上がり」を抑制できる。「めくれ上がり」を抑制できる様子は、図５（ａ）の場合と同様に作用する力関係を下段に示してある。

上記のように、本願に係る航空機用ラジアルタイヤＴＲはカーカス４のクラウン部７の外側に配設されるベルト６を、ストリップ材１０をジグザグ状に巻回して形成するもので、左側に位置しているコードをＳ撚り、右側に位置しているコードをＺ撚りにするという、新規で簡易な構造で、問題となる折返し部で「めくれ上がり」が抑制できる。これにより製造効率の向上および製品歩留りの向上を図ることができる航空機用ラジアルタイヤを提供できる。

なお、上記で説明した図２（ａ）は内部に４本のコードを埋設するストリップ材を一例として示しているが、埋設するコードの本数は適宜に設定すればよい。ここで、上記では幅方向での中心位置に対して左右に同数（すなわち、偶数本）のコードを配備する場合を例に説明しているが、これに限らずコードは奇数本の配置としてもよい。この場合は、中央に位置することになるコードについては、撚り方向を考慮しないで他のコードの撚り方向を前述したように規定すればよい。

さらに、上記例では中央に対して左側にあるコードの全てがＳ方向撚り、右側にあるコードの全てがＺ方向撚りとして説明しているが、これは好適例である。少なくとも左側端部に位置しているコードがＳ方向の撚りであり、かつ、少なくとも右側端部に位置しているコードがＺ方向の撚りとされていれば、折返し部での「めくれ上がり」を抑制する効果を得ることができる。

なお、本発明に係る航空機用の空気入りラジアルタイヤは、従来のファースト（１ＳＴ）及びセカンド（２ＮＤ）の２段階よりなるラジアルタイヤ製造工程に簡単な変更を加えて製造できる。すなわち、２ＮＤ工程に含まれる未加硫タイヤの成型工程において、未加硫ケースのカーカスプライのクラウン部分に、複数本のコードに未加硫ゴムを被覆したストリップ材を、ベルト形成域の両側縁の一方から他方へ未加硫ケースの周縁に対して斜めにかつ側縁での折れ曲がりを介してジグザグ状に連続して延ばした配置の下に巻き付けて未加硫タイヤを成型する。このときに、前記ストリップ材として、前記巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りであるものを用いて未加硫タイヤを成型し、該未加硫タイヤに加硫成型を施して、タイヤを製造するようにすればよい。

（実施例）
以下、更に、本発明を航空機用の空気入りラジアルタイヤ（ＡＰＲ サイズ：１４００×５３０Ｒ２３ プライレート：４０ＰＲ）に適用した場合の実施例を説明する。ストリップ材内に埋設するコードとして、アラミド、ナイロン、ポリケトンを準備した。
これらの各コードを２本（左右１本ずつ）、４本（左右２本ずつ）、６本（左右３本ずつ）として実施例のタイヤを製造して評価した。その結果を、アラミドコードの場合を表１、ナイロンコードの場合を表２、ポリケトンコードの場合を表３に、それぞれまとめて示す。

アラミドコードを用いて場合の表１で、Ｓｐｅｃ（Ａ）、Ｓｐｅｃ（Ｃ）、Ｓｐｅｃ（Ｅ）が本発明の実施例である。これらに対する比較例がそれぞれＳｐｅｃ（Ｂ）、Ｓｐｅｃ（Ｄ）、Ｓｐｅｃ（Ｆ）である。なお、この比較例では、コードの撚り方向について考慮していない従来のストリップ材を想定して、図２（ｂ）で示しているストリップ材１００が採用されている。このストリップ材１００ではコード１０１の総てが同じＺ方向の撚りとされている。

表１で確認できるように、実施例に係るＳｐｅｃ（Ａ）、Ｓｐｅｃ（Ｃ）、Ｓｐｅｃ（Ｅ）で、「めくれ上がり」の発生回数が軽減されていることを確認できる。

さらに、下記表２は、ナイロンコードを用いた場合で、Ｓｐｅｃ（Ｇ）、Ｓｐｅｃ（Ｉ）、Ｓｐｅｃ（Ｋ）が本発明の実施例である。これらに対する比較例がそれぞれＳｐｅｃ（Ｈ）、Ｓｐｅｃ（Ｊ）、Ｓｐｅｃ（Ｌ）である。この場合も、実施例に係るＳｐｅｃ（Ｇ）、Ｓｐｅｃ（Ｉ）、Ｓｐｅｃ（Ｋ）で、「めくれ上がり」の発生回数が軽減されていることを確認できる。

さらに、下記表３は、ポリケトンコードを用いた場合で、Ｓｐｅｃ（Ｍ）、Ｓｐｅｃ（Ｏ）、Ｓｐｅｃ（Ｑ）が本発明の実施例である。これらに対する比較例がそれぞれＳｐｅｃ（Ｎ）、Ｓｐｅｃ（Ｐ）、Ｓｐｅｃ（Ｒ）である。この場合も、実施例に係るＳｐｅｃ（Ｍ）、Ｓｐｅｃ（Ｏ）、Ｓｐｅｃ（Ｑ）で、「めくれ上がり」の発生回数が軽減されていることを確認できる。

上記実施例は、左側に位置する全てのコードをＳ撚り、右側に位置する全てのコードをＺ撚りとしたものである。次に、埋設するコードの一部に撚りを付与する場合の実施例を示す。ここで使用するコードは、ナイロン繊維とする。
下記表４は本発明の実施例としてコード数（例えば６本）のときに左側左端部の１本だけをＳ撚り、右側右端部の１本だけをＺ撚りとした場合をＳｐｅｃ（Ｓ）とした。また、左側中央側の１本だけをＳ撚り、右側中央側の１本だけをＺ撚りとした場合をＳｐｅｃ（Ｔ）とした。
この比較例として全てのコードをＺ撚りとした場合をＳｐｅｃ（Ｕ）とした。これにより、少なくとも左端部のコードがＳ撚り、右端部がＺ撚りとされていれば、「めくれ上がり」の発生回数が軽減されていることを確認できる。

さらに、下記表５はコード数（例えば４、６本）のときに、本発明の実施例として左側をＳ撚り、右側をＺ撚りとしたのがＳｐｅｃ（Ｖ）、Ｓｐｅｃ（Ｘ）である。これに対して、逆の撚りを与えて左側をＺ撚り、右側をＳ撚りとしたのが比較例のＳｐｅｃ（Ｗ）、Ｓｐｅｃ（Ｙ）である。これにより、本発明のように左側のコードをＳ撚り、右側のコードをＺ撚りとした場合に、「めくれ上がり」を抑制できることを確認できる。

ＴＲ 航空機用ラジアルタイヤ
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス
６ ベルト
７ クラウン部
１０ ストリップ材
１１（１１Ｌ、１１Ｒ） コード

Claims (4)

1. 一対のビードコア間にわたってトロイド状をなして跨がるカーカスのタイヤ径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順次に配置した航空機用タイヤであって、
   前記ベルトは、複数本のコードにゴム被覆した帯状のストリップ材を、ベルト両側縁の一方から他方へタイヤの赤道面に対して斜めにかつ側縁での折れ曲がりを介して実質上トレッドの周方向にジグザグ状に連続して延ばした配置の下に、前記カーカスのクラウン部に巻き付けてなり、
   前記ストリップ材は、前記巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りである、ことを特徴とする航空機用タイヤ。
2. 前記ストリップ材内のコードは、該ストリップ材の幅方向中心を境に、左側に位置するものがＳ撚り、かつ、右側に位置するものがＺ撚りである、ことを特徴とする請求項１に記載の航空機用タイヤ。
3. 請求項１に記載の航空機用タイヤの製造に供する未加硫タイヤの成型工程において、未加硫ケースのカーカスプライのクラウン部分に、複数本のコードに未加硫ゴムを被覆したストリップ材を、ベルト形成域の両側縁の一方から他方へ未加硫ケースの周縁に対して斜めにかつ側縁での折れ曲がりを介してジグザグ状に連続して延ばした配置の下に巻き付けて未加硫タイヤを成型するに当たり、
   前記ストリップ材として、前記巻き付け方向視において、左側端部に位置するコードがＳ撚り、かつ、右側端部に位置するコードがＺ撚りであるものを用いて未加硫タイヤを成型し、該未加硫タイヤに加硫成型を施す、ことを特徴とする航空機用タイヤの製造方法。
4. 前記ストリップ材として、該ストリップ材の幅方向中心を境に、左側に位置するものがＳ撚り、かつ、右側に位置するものがＺ撚りであるものを用いる、ことを特徴とする請求項３に記載の航空機用タイヤの製造方法。

Images