JP5435889B2 - 航空機用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、軽量化を達成しつつ、耐圧性能および耐久性能を向上させた航空機用空気入りラジアルタイヤに関するものである。

航空機用空気入りラジアルタイヤは、１０気圧を超える非常に高い規定内圧が公的規格により定められている上、タイヤへの高度な信頼性要求を満たすため、タイヤ強度メンバーは規定内圧の４倍もの耐圧性能を有することが必要とされている。一方、航空機メーカーからはタイヤ重量低減の厳しい要求が課せられており、このため、カーカスプライのコードに高強力の有機繊維を利用することにより、カーカスプライの積層枚数を減らすという手法がとられている。

また、耐圧性能を向上させ、かつ軽量化を達成する従来技術として、ビードコアのまわりに巻き返されて延びるカーカスプライの折返し部をタイヤ径方向外側まで延長し、カーカスプライの折返し部の端末をトレッド部に近い位置に配置し、張力負担が大きく破壊の起点となるサイドウォール部を補強するという方法も挙げられる。

しかし、上述したカーカスプライの積層枚数を減らすという手法では、コードの繊維一本あたりが受け持つ張力が増加するので、十分な耐圧性能を確保できないおそれがあった。
また、上述したカーカスプライの折返し部の端末（カーカスプライ端）をトレッド部に近い位置に配置する手法では、カーカスプライ端を張力負担が大きい位置に配置するため、カーカスプライ端での応力集中もさらに増加することとなり、いわゆる、プライ端セパレーションの発生につながるおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消し、軽量化を達成しつつ、耐圧性能およびカーカスプライ端での耐久性能を向上した航空機用空気入りラジアルタイヤを提案することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）一対のビードコア間にトロイダル状に延在し、タイヤのラジアル方向に延びるゴム被覆コードによるカーカスプライからなるカーカスを有する航空機用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカスプライが、ビードコア間に跨って延びる本体部とビードコアの周りにタイヤの幅方向内側から外側へ巻き返されて延びる折返し部とからなる少なくとも１層のターンアッププライと、該折返し部のタイヤ幅方向外側を覆って、少なくともビードコアの径方向内側まで延びる少なくとも１層のダウンプライと、を含み、
前記折返し部の少なくとも端部領域のコードがタイヤ周方向に波型付けされた波形状であり、
前記ターンアッププライが複数層であって、
タイヤ径方向最外側に位置する折返し部の端部領域が、該折返し部以外の折返し部のタイヤ径方向外側端とタイヤ幅方向に重ならず、
前記端部領域のコードの波長λと、１周期におけるコード長ｌとが、
１．１３λ≦ｌ≦１．１９λ
の関係を満足す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）前記端部領域が、前記コードの波形の１波長以上の長さであることを特徴とする上記（１）に記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。

（３）前記コードがポリケトン繊維コードであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。

（４）前記端部領域のタイヤ径方向外側端にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ｈ１の、タイヤの断面高さＨに対する比ｈ１／Ｈが、
０．４５≦ｈ１／Ｈ≦０．６
であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。

本発明の航空機用空気入りラジアルタイヤによれば、軽量化を達成しつつ、耐圧性能およびカーカスプライ端での耐久性能を向上するという有利な効果を奏する。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、航空機用空気入りラジアルタイヤの一実施例を示す幅方向断面図である。この航空機用空気入りラジアルタイヤ（以下、タイヤと称する）は、ビードコア１を埋設した一対のビード部３間にトロイダル状に延在するカーカス５を骨格とし、このカーカス５のクラウン部のタイヤ径方向外側に、複数層のベルト層、図では４層のベルト層からなるベルト７およびトレッド部９を配置して成る。
カーカス５は、ラジアル方向に延びるコードの多数本をゴムで被覆したゴム被覆コードによるターンアッププライ５ａとダウンプライ５ｂとからなる。なお、図示はしないが、ベルト７とトレッド部９との間にベルト保護層を設けてもよい。カーカス５以外の部分について、その詳細な構造は一般の航空機用空気入りラジアルタイヤの構造に準ずるので、説明を省略する。
なお、「ラジアル方向」とは、直線状のコードの場合、タイヤ赤道ＣＬに対して実質的に直交する方向であり、曲線状、例えば波形のコードの場合、コード軸方向がタイヤ赤道ＣＬに対して実質的に直交する方向のことである。また、「タイヤ赤道ＣＬに対して実質的に直交する方向」とは、タイヤ赤道ＣＬに対して９０°±１０°の幅を有するものとする。

図２（ａ）に図１のビード部およびサイドウォール部の拡大図を示す。カーカス５は、ビードコア１間にトロイダル状に延在する本体部５ａｍとビードコア１のまわりにタイヤの幅方向内側から外側へ巻き返されて延びる折返し部５ａｐとからなる、少なくとも１層、図では１層のターンアッププライ５ａと、該折返し部５ａｐのタイヤ幅方向外側を覆って、少なくともビードコア１の径方向内側まで延びる少なくとも１層、図では１層のダウンプライ５ｂとを具える、いわゆるアップダウン構造を有する。
このようなアップダウン構造を用いることにより、高い内圧がタイヤに付加された状態においてもターンアッププライ５ａがビードコア１から引き抜けるのを効果的に防止することができる。

また、このタイヤにおいて、図２（ｂ）に示すように、ターンアッププライ５ａの折返し部５ａｐの端部領域Ａのコードを波形状とすることが肝要であり、この理由を以下に説明する。
タイヤの走行時にカーカスへ繰り返し入力があると、該カーカスのコードの端部に応力が集中し易くなる結果、いわゆるプライ端セパレーションを誘発するおそれがあるのは上述したとおりである。そこで、規定内圧下での走行中は、カーカスへ繰り返し入力があると、端部領域Ａに含まれるコードは、波形が伸び縮みすることにより張力を直接に負担することなく周囲の変形に追随する結果、端部領域Ａへの応力集中は緩和される。一方、高内圧下において走行する場合、端部領域Ａに含まれるコードの波形部分は引張され直線状になるまで変形し、この直線状となったコード部分は以降張力を負担することになり、耐圧性能の向上に寄与する。よって、規定内圧下においてプライ端セパレーションを防止するとともに、耐圧性能試験時の規定内圧の４倍以上に達する高内圧下において、耐圧性能を向上させることができる。
なお、ターンアッププライのコードは、端部領域Ａのコードを波形状とし、端部領域Ａ以外のコードを直線状にした同一のコードからなるものである。また、端部領域Ａに含まれるコードは波形状でなくジグザグ状とすることもできる。

図３（ａ）、（ｂ）に、本発明に従うタイヤのその他の実施例を示す。図３（ａ）、（ｂ）ともに、２層のターンアッププライ５ａ_１、５ａ_２を有する点以外は、図２（ａ）に示すタイヤの構造と同じである。
図３（ａ）に示す例では、ビードコア１から外側に向かって順にターンアッププライ５ａ_１、５ａ_２がビードコア１の周りに巻き返され、ターンアッププライ５ａ_１、５ａ_２のうちタイヤ径方向最外側に折返し部が位置する（トレッド９に近い位置）ターンアッププライ５ａ_１の折返し部の端部領域Ａのコードを波形状にしたものである。
図３（ｂ）に示す例では、ターンアッププライ５ａ_１、５ａ_２のうちタイヤ径方向最外側に折返し部が位置するターンアッププライ５ａ_２の折返し部の端部領域Ａのコードを波形状にしたものである。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、タイヤ径方向最外側に折返し部が位置するターンアッププライの折返し部の端部領域を波形状にすることが好適である。これは、タイヤ径方向最外のカーカスプライ端には応力が集中しやすく、この領域のコードを波形にすることによって、プライ端セパレーションの発生を効果的に抑制することができるためである。

また、波形状のコードの波長λと、１周期におけるコード長ｌとが、
１．１３λ≦ｌ≦１．１９λ
の関係を満足することが好適である。
コード長ｌが１．１３λ未満の場合、すなわち、波形が緩やかな場合、規定内圧下での繰り返し入力により、波形のコードが直線状にまで変形してしまうため、コードがプライ端の張力を緩和する効果が十分に得られないおそれがある。一方、コード長ｌが１．１９λを超えると、高内圧下において、コードが引張されてもコードが波形であり直線状にまで変形しないため、コードが直線状になって張力を負担する作用を十分に発揮できないおそれがあるためである。
なお、コード長とはコードに沿った長さのことである。

また、端部領域Ａの長さが、コードの波形の１波長λ以上の長さであることが好適である。なぜなら、端部領域Ａの長さが波長λより短い場合、コードがプライ端の張力を緩和する効果が十分ではないおそれがあるためである。

また、図３に示すように、複数のターンアッププライを有する場合、タイヤ径方向最外側に位置する折返し部の端部領域Ａが、該折返し部以外の折返し部のタイヤ径方向外側端とタイヤ幅方向に重ならないことが好適である。
すなわち、図３（ａ）では、ターンアッププライ５ａ_１の端部領域Ａがターンアッププライ５ａ_２のタイヤ径方向外側端５ａ_２Ｅとタイヤ幅方向に重ならないこと、図３（ｂ）では、ターンアッププライ５ａ_２の端部領域Ａがターンアッププライ５ａ_１のタイヤ径方向外側端５ａ_１Ｅとタイヤ幅方向に重ならないことが好適である。
なぜなら、タイヤ径方向最外側に位置する折返し部の端部領域Ａが、該折返し部以外の折返し部のタイヤ径方向外側端とタイヤ幅方向に重なる場合、この重なり部分でプライ端セパレーションが発生しやすくなるおそれがあるためである。なお、通常は、端部領域Ａのタイヤ径方向内側端と、その他のターンアッププライのタイヤ径方向外側端は、タイヤ赤道ＣＬに直交する一直線上で２５ｍｍ程度離間している。

また、カーカスプライのコードがポリケトン繊維コードであることが好適である。なぜなら、ポリケトン繊維は高い破断強力を有するため優れた耐圧性能を達成でき、従来のナイロン繊維コードをカーカスプライに適用した場合よりもカーカスプライの層数を減らすことができ、タイヤ重量の大幅な低減を達成できるからである。

また、図１において、前記端部領域Ａのタイヤ径方向外側端５ａＥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥ２にタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ｈ１の、タイヤの断面高さＨに対する比ｈ１／Ｈが、
０．４５≦ｈ１／Ｈ≦０．６
であることが好適である。
これは、張力負担の大きいサイドウォール部を折返し部５ａｐで保護するための規定である。この比ｈ１／Ｈが０．４５未満の場合、張力負担の大きいサイドウォール部を折返し部５ａｐで補強していないため、十分な耐圧性能を得られないおそれがある。また、折返し部５ａｐの端部領域Ａがビード部３付近に存在することになり、走行中に生じるビード部３の変形に伴い、この端部領域Ａに大きな歪みが生じ、その結果、端部領域Ａにてセパレーションが発生するおそれがある。カーカスプライ５ｂを適用することにより、折返し部５ａｐの端部領域Ａがビード部３付近に存在する場合であっても、端部領域Ａに対する保護効果は得られるが、上記の比ｈ１／Ｈを０．４５以上とすることが、さらに該端部領域でのセパレーションを防止し、ビード部３の耐久性を向上させる点で好適である。
一方、比ｈ１／Ｈが０．６超の場合、カーカスプライのプライ端をトレッド部に近い位置に配置することとなり、プライ端セパレーションが発生しやすいおそれがある。

なお、本発明では、ターンアッププライ５ａおよびダウンプライ５ｂの層数をそれぞれ少なくとも１層とすればよく、カーカスプライの層数は特に制限されるものではないが、タイヤサイズに応じて、規定の耐圧性を確保できるようにカーカスプライの層数を調整することができる。

図１に示す基本構造を有し、サイズ１４００×５３０Ｒ２３ ４０ＰＲの参考例タイヤ１、２、従来例タイヤ、および比較例タイヤ１、２を、表１に示す仕様の下に試作し、各供試タイヤについて、耐圧性能および耐久性能の評価を行ったので以下に説明する。表１のタイヤの重量は、従来例タイヤの重量を１００として指数表示し、数字が小さいほどタイヤが軽いことを示す。また、カーカスの打ち込み数は３９本／５０ｍｍである。
参考例タイヤ１、２は端部領域Ａに含まれるコードが波形状であるのに対し、従来例タイヤおよび比較例タイヤ１、２は端部領域Ａに含まれるコードが直線状である。なお、参考例タイヤ１、２はともに、端部領域Ａの長さ１８ｍｍ、端部領域Ａに含まれる波形のコードの波長λ＝９ｍｍ、波高２．５ｍｍ（振幅１．２５ｍｍ）、波形のコードのコード長ｌ＝１０．５ｍｍである。
また、表１に示すプライ枚数は、（ターンアッププライの枚数＋ダウンプライの枚数）を示している。

（１）耐圧性能評価
各供試タイヤ内をリムサイズ１４００×５３０Ｒ２３のリムに装着した後、水で満たし、タイヤ内圧を上昇させたとき、タイヤが破壊する圧力、いわゆる破壊圧を測定した。従来例タイヤにおいてタイヤ破壊が発生した圧力を１００として、指数表示し、数値が大きいほどタイヤの耐圧性能が良好であることを示す。

（２）耐久性能評価
各供試タイヤを、リムサイズ１４００×５３０Ｒ２３のリムに装着し、室内ドラム試験機上に取り付け、規定内圧１７２０ｋＰａ、規定荷重３４０００ｋｇの条件下で、離陸試験条件を繰り返し実施した際にタイヤ故障（プライ端セパレーション）が発生するまでの試験回数を測定した。従来例タイヤにおいてタイヤ故障が発生した試験回数を１００として、指数表示し、数字が大きいほど耐久性能が良好であることを示す。

表１の結果より、端部領域Ａに含まれるコードが波形状である参考例タイヤ１、２においては、従来例タイヤと同等の耐圧性能を維持しながら、耐久性能を向上させ、かつ重量低減を達成できていることが分かる。

以上により、アップダウン構造を有し、各ビードコアのまわりにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ巻き返されて延びる折返し部の端部領域に含まれるコードを波形状にすることにより、軽量化を達成しつつ、耐圧性能および耐久性能を向上させた航空機用空気入りラジアルタイヤを提供できる。

タイヤの幅方向断面図である。 （ａ）は、タイヤのビードコアの拡大図であり、（ｂ）は内外折返しプライの端部領域に含まれるコードである。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明に従うタイヤのその他の実施例である。

符号の説明

１ ビードコア
２ ビードトゥ
３ ビード部
５ カーカス
５ａ ターンアッププライ
５ｂ ダウンプライ
５ａｐ 折返し部
７ ベルト
９ トレッド部
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (4)

1. 一対のビードコア間にトロイダル状に延在し、タイヤのラジアル方向に延びるゴム被覆コードによるカーカスプライからなるカーカスを有する航空機用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記カーカスプライが、ビードコア間に跨って延びる本体部とビードコアの周りにタイヤの幅方向内側から外側へ巻き返されて延びる折返し部とからなる少なくとも１層のターンアッププライと、該折返し部のタイヤ幅方向外側を覆って、少なくともビードコアの径方向内側まで延びる少なくとも１層のダウンプライと、を含み、
   前記折返し部の少なくとも端部領域のコードがタイヤ周方向に波型付けされた波形状であり、
   前記ターンアッププライが複数層であって、
   タイヤ径方向最外側に位置する折返し部の端部領域が、該折返し部以外の折返し部のタイヤ径方向外側端とタイヤ幅方向に重ならず、
   前記端部領域のコードの波長λと、１周期におけるコード長ｌとが、
   １．１３λ≦ｌ≦１．１９λ
   の関係を満足す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. 前記端部領域が、前記コードの波形の１波長以上の長さであることを特徴とする請求項１に記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記コードがポリケトン繊維コードであることを特徴とする請求項１または２に記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記端部領域のタイヤ径方向外側端にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ｈ１の、タイヤの断面高さＨに対する比ｈ１／Ｈが、
   ０．４５≦ｈ１／Ｈ≦０．６
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の航空機用空気入りラジアルタイヤ。

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