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

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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、5a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、5a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、5a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、5a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の端部領域Aがターンアッププライ5aのタイヤ径方向外側端5aE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の端部領域Aがターンアッププライ5aのタイヤ径方向外側端5aE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。
Figure 0005435889
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。
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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