JP5599602B2 - 航空機用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、概してラジアルプライタイヤに関し、特に非常に重い荷重および高い圧力を受けるタイヤに関する。

航空機用タイヤは、航空機の速度が速いこと相まってタイヤ当たりの荷重が非常に重いことによる厳しい動作条件にさらされる。重い荷重のために、タイヤは、乗用車またはトラックのタイヤよりずっと大きいたわみを受ける。

航空機用タイヤは、２つの一般的な構成、すなわち、バイアスタイヤおよびラジアルタイヤを有する。航空機タイヤのうちの８０％を超えるタイヤはバイアスタイヤであり、バイアスタイヤとは、トレッドの中心線に対して９０度よりかなり小さい角度を交互に形成するプライの交互の層で構成されたケーシングを有することを意味する。しかし、機体製造業者がより軽い重量を求めているためラジアルタイヤがより一般的になりつつある。ラジアルタイヤは、トレッド中心線に対してほぼ９０度に向けられたプライを有するという点で乗用車用のタイヤに類似している。

航空機用のタイヤはさまざまな範囲のサイズを有するが、Ｈサイズの範囲は従来、バイアスタイヤである。現代の傾向では、航空機用ラジアルタイヤがＨサイズで利用可能になることが望ましい。このことは従来可能でなかった。なぜなら、航空機用タイヤは、荷重を受けているときの湾曲のためにサイドウォールのたわみがより大きいからである。その結果、ラジアルタイヤでは、発熱と、タイヤのビード領域での機械的疲労が増大する。ビード部分でのビードの亀裂および擦り減りとともに、ビードコアの下方のゴムの変形の問題が生じることもある。

したがって、疲労抵抗および曲げ抵抗が強化された改良されたラジアルタイヤが望ましい。

本発明の第１の態様は、ラジアルカーカスと、トレッドと、タイヤの赤道面に対して０°から４５°の間の角度で周方向に対して向きを定められたコードによって補強された１つ以上のベルト層つまりストリップを含むクラウン補強部材とを有する空気入りタイヤである。タイヤのＢ／Ａｏは６０％〜７０％の範囲であり、ここで、Ｂは車輪フランジ間のタイヤの幅であり、Ａは定格圧力の下での膨張したタイヤの幅である。

本発明の第２の態様は、ラジアルカーカスと、トレッドと、タイヤの赤道面に対して０°から４５°の間の角度で周方向に対して向きを定められたコードによって補強された１つ以上のベルト層つまりストリップを有するクラウン補強部材とを有する空気入りタイヤを含む。タイヤは、約０．６から約０．７の範囲のＢ／Ａｏ比を含み、ここで、Ｂは車輪フランジ間のタイヤの幅であり、Ａｏは定格圧力の下での膨張したタイヤの幅である。タイヤは、任意で、Ｒａ／Ｆｒ１の関係が約０．６から約２．１の範囲であるタイヤビード部をさらに含んでよく、ここで、Ｒａは、膨張しておらずかつ新品で未使用の状態でのビードサイドウォールのタイヤ半径であり、Ｆｒ１は、車輪フランジの楕円最大半径である。タイヤは、任意に、約０．１から約０．５の範囲のＳＷ／ＴＳ比をさらに含んでよく、ここで、ＳＷは領域Ａでのチェーファー厚さであり、ＴＳは領域Ａでのサイドウォールゴムの全厚さであり、Ａは、膨張しており荷重を受けていない状態でフランジとタイヤとの間の接触点によって形成される半径方向下方端点と、タイヤが膨張しており１００％定格荷重を受けているときにタイヤの車輪のフランジ接触点によって形成される半径方向上方端点ＡHとを有するサイドウォールの領域として定義される。
定義
「エイペックス」は、ビードコアの半径方向上方に位置する補強されていないエラストマを意味する。

タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面高さと断面幅との比に、百分率で表すために１００％を掛けた値を意味する。

「軸線方向の」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を意味する。

「ビード」は、プライコードで覆われるかまたは他の方法でプライコードに取り付けられ、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガード、チェーファーのような他の補強部材を備えまたは備えずに、設計リムに嵌るように形作られた環状の引張り部材を有するタイヤの一部分を意味する。

「ベルトまたはブレーカ補強構造」は、織物または不織布であり、トレッドの下方に位置し、ビードに固定されず、タイヤの赤道面に対して５°から４５°の範囲の左右両方のコード角度を有する、互いに平行なコードの少なくとも２つの層つまりプライを意味する。

「バイアスプライタイヤ」は、タイヤの赤道面に対して約２５°〜６５°の角度でビードコアからビードコアまでタイヤを横切って斜めに延びるカーカスプライ内の補強コードを備えるカーカスを有するタイヤを意味する。コードは、各層間で交互に反対の角度に延びる。

「カーカス」は、プライの上方のベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびサイドウォールゴムを含まず、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

「周方向」は、軸線方向に垂直な環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びる線または方向を意味する。

「チェーファー」は、コードプライをリムから保護し、リムの上方でたわみを分散させ、タイヤを密封するためにビードの外側の周りに配置された材料の狭いストリップを指す。

「コード」は、タイヤ内のプライを構成する補強ストランドの１つを意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直であり、そのトレッドの中心を通過する面を意味する。

「フリッパ」は、ビードコアの周りを覆う補強織物を意味する。

「フットプリント」は、速度が零ならびに通常の荷重および空気圧で平坦な表面を有するタイヤトレッドの接触領域を意味する。

「Ｈ型タイヤ」は、６０％〜７０％のＢ／Ａｏ範囲を意味し、ここで、Ｂは車輪フランジ間の幅であり、Ａｏは定格圧力の下での膨張したタイヤの幅である。

「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内側の表面を形成し、タイヤ内に膨張流体を閉じ込めるエラストマまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。

「ネット対グロス比」は、フットプリントの間に路面に接触するタイヤトレッドゴムの面積を、溝などの非接触部を含むフットプリント内のトレッドの面積で割った比を意味する。

「標準膨張圧」は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機構によって定められた特定の設計空気圧および荷重を意味する。

本発明のビードコア構成を用いた空気入りラジアルタイヤの断面図である。 図１のタイヤのビード部の断面図である。 本発明のタイヤの車輪の接触圧力のグラフである。 本発明のタイヤのビードの発熱と離着陸滑走距離のグラフである。

本発明について、一例として添付の図面を参照して説明する。

図１を参照すると、ラジアルプライタイヤ１００の断面図が示されている。タイヤ１００は、図示のように、航空機用タイヤとして使用される構成である。タイヤ１００は、一例として、高い内部圧力および極めて大きい荷重にさらされる航空機用ラジアルタイヤである。本発明は、航空機用タイヤに限定されず、土工機械、商用トラックなどのタイヤや道路外走行用タイヤのような他のタイヤに使用してよい。

タイヤ１００は、チューブレスタイヤ型の構成のラジアルプライタイヤである。タイヤ１００は、加圧下で流体または空気を含む空気不透過性インナーライナ２２を有している。インナーライナ２２の半径方向外側に１つ以上のラジアルプライ２０が位置している。各プライ２０は、一般にビードコア３０と呼ばれる環状の引張り部材から延びている。図示のように、プライ２０は、ビードコア３０の周りを覆い、軸線方向外側に向き上方に折り返されプライ折り返し部を形成するか、または軸線方向内側に向きビードコア３０の下方を延びている。プライは、当業者には公知の他の構成を利用してビードに固定することができる。

ビードコア３０の半径方向上方に第１のゴムエイペックス４０が位置している。第１のゴムエイペックスは、三角形であることが好ましく、かつ以下に詳しく説明する点Ａ_Hを越えて延びないことが好ましい。フリッパ３１は、第１のエイペックスおよびビードコアの周りを覆い、かつエイペックス４０の半径方向内側に端部を有している。ビードの半径方向内側の位置からビードトウまで延び、次にビードヒールまで延び、さらにビードの半径方向外側の位置まで延びて点Ｃ_H １３で終わるチェーファー１１が、プライ２０の半径方向下方に位置することが好ましい。チェーファー１１は半径方向外側に延び、したがって、端部Ｃ_H １３はＡ_Hの半径方向外側に位置することが好ましい。Ａは、車輪フランジを含むタイヤの接触面積であり、膨張しているが荷重を受けていない状態で接触縁部によって形成される下限点Ａ_Iと、１００％定格荷重の下での膨張された条件での上限Ａ_Hを有する。

チェーファーに隣接してビードの半径方向外側を延びる弾性材料の細長いストリップである第２の任意のエイペックス４３が、プライ２０の軸線方向外側に位置している。このエイペックス４３は、サイドウォール９とチェーファー１１とプライ２０との間に挿入されている。

カーカスプライ２０の半径方向外側に複数のベルト補強層５０が位置している。ベルト補強層の各層はコード５１で補強されている。織物層５３がベルト層５０の半径方向外側に示されている。図示のように、織物層５３の上方にトレッド１８が位置しており、トレッド１８は、周方向に連続的な複数の溝１７を有している。

上述のタイヤ構造１００は、本発明の、ビードコア３０を利用できるタイヤ構造の一種類の例である。図示のタイヤ１００は航空機タイヤ構造であるが、本発明は、たとえばトラック用タイヤ、道路外走行用タイヤ、あるいは高負荷の高耐久性タイヤのような他のタイヤでも使用可能である。図２を参照すると、本発明のビードコア３０が示されている。図示のように、中央コア３３は３６０°に巻かれた単一のワイヤつまりロッド３４として示されている。ワイヤ３４の端部は、１つの連続的な輪または中央コア３３を形成するように溶接されることが好ましい。中央コア３３は、アルミニウムの合金、またはマグネシウムや、チタンや、鋼より重量の軽い任意の金属合金のような他の軽量金属合金で作られている。

アルミニウムは、鋼と一緒に使用されたときに優れた腐食抵抗を示し、かつ溶接継手において非常に高い強度を示すという点で理想的な合金である。
アルミニウムを焼き戻して、中央コア３３の引張り強さをさらに高めることができる。６０６１アルミニウム合金の引張り強さは、６０６１Ｔ₀の１２５ＭＰａから６０６１Ｔ₆の３１０ＭＰａまでの範囲であってよい。６０６１Ｔ₄範囲のアルミニウム合金は、優れた延性を維持しつつ優れた強度比を有する。

さらに図示されているように、中央コア３３は、２つ以上のシース層、好ましくは少なくとも２つのシース層３５のシースで覆われている。シース層のワイヤ３６は、中央コア３３の周りにらせん状または渦巻状に巻かれた鋼である。本発明は、図示のビードコアに制限されず、他のビード構成を利用してよい。

本発明のビード領域構成は、タイヤの車輪の接触圧力を低下させ発熱を低減させることによってビードの亀裂および変形の問題を軽減させる。図２に最も良く示されているように、タイヤは半径Ｒａを有している。Ｒａは、未使用または新品のタイヤ上で、リム上に取り付けられる前に測定される。半径Ｒａの中心点はタイヤの外側に配置され、したがって、タイヤのリム接触部は凹状に湾曲している。使用されるように選択されたフランジが最大半径Ｆｒ１の楕円形を有する場合、Ｒａの値はＦｒ１の０．６倍〜２．１倍の範囲、より好ましくはＦｒ１の約１．３倍〜２．１倍の範囲であるべきである。この結果、ビードがフランジをこすることによって生じる発熱が低減する。

本発明のビードは、約２４％未満、より好ましくは約１８％未満のビード圧縮比を有するように構成されている。ビード圧縮比は、ｔ１／Ｔで定めることができ、この場合、ｔ１はタイヤビードシート面１４に垂直なビードコアの中心の下方で測定された、リムとタイヤの間のチェーファーゴムの干渉厚さである。ｔ１は、リムフランジ半径からビードシート半径を引き算することによって算出することができる。Ｔは、ビードコア３３の半径方向に最も内側の縁部１５からビード領域１４の半径方向に最も内側の縁部までビードコア中心線に沿って半径方向に測定された、ビードコアの下方の全材料の厚さである。

したがって、
ｔ１／Ｔ ≦ ０．２４であり、より好ましくは、ｔ１／Ｔ ≦ ０．１８である。

ビードの耐久性を向上させる場合、他の重要なパラメータが以下の関係によって定められる。

ＳＷ／ＴＳ＝０．１〜０．５

上式で、ＳＷは、点Ａにおけるサイドウォールの厚さであり、Ａは、車輪フランジを含むタイヤの接触面積であり、膨張しているが荷重を受けていない状態で接触縁部によって形成される下限点Ａ１と、１００％定格荷重の下での膨張した状態での上限Ａ_Hを有する。ＴＳは、点Ａ_Hで測定された、プライの軸線方向外側の、サイドウォールおよびエイペックスのような他のゴム構成部材の全てのゴムの厚さである。

以下の表Ｉは、タイヤ例１〜６の値および結果を表形式で示したものである。すべてのタイヤのサイズは以下のサイズである。取り付けられる車輪のサイズはＨ３７．５ｘ１２．０Ｒ１９ ２０ＰＲであり、Ｈ３７．５ｘ１２．０Ｒ１９の楕円フランジ形状、車輪フランジ間の幅は７．７５”である。パラメータＲａ、Ｆｒ１、Ｔ、ｔ１、ＴＳ、Ｓｗを求めた。表Ｉのすべてのタイヤについて地上走行距離指数を求めた。地上走行距離指数については、定格荷重２５６００ポンド、定格圧力２１２ｐｓｉ、試験速度４０ｍｐｈ、試験荷重５１２００ポンドで、動的タイヤ試験機上で試験された各タイヤで測定した。タイヤは、破裂するまで同じ試験条件で連続的に走行させた。

表１の各タイヤ構成にＦＡＡ ＴＳＯ試験を実施した。試験後、ビード領域における亀裂の幅、深さ、および長さの目視検査および測定によって各タイヤについて擦過指数を求めた。ビードコアの下方の、ビードシートの所のビード変形についても、変形の深さを測定することによって測定した。すべての３つの指数について、数値が高いほど、性能が高かった。したがって、すべての３つの指数について最高の性能を示したタイヤは、本発明の例５および例６であった。

図３は、本発明の例１のタイヤおよび例５のタイヤについて得られた接触圧力試験結果を示している。例１のタイヤの試験結果は、トウとヒールの間の中点でピーク接触圧力を示した。例１のタイヤの最大接触圧力値は、例５のタイヤの４倍大きかった。したがって、例５のタイヤはより優れた性能を示した。

図４は、例１のタイヤ、例２のタイヤ、および例６のタイヤについてのビード温度対距離（指数）の実試験データを示している。低いビード温度が望ましかったとき、例６のタイヤはより優れた性能を示した。

本明細書に与えられた本発明の説明を考慮して本発明の変形が可能である。本発明を例示するために、ある代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに実施形態に様々な変更および修正を施せることが明らかになろう。したがって、特許請求の範囲によって定められる本発明の対象となる全範囲内の変更を上述の特定の実施形態に施せることを理解されたい。

Claims (8)

1. サイドウォール下方の湾曲したリム接触部と結合する領域で楕円形を有するフランジを有する車輪上に取り付けられる航空機用空気入りタイヤであって、ラジアルカーカスと、トレッドと、前記タイヤの赤道面に対して０°から４５°の間の角度で周方向に対して向きを定められたコードによって補強された１つ以上のベルト層つまりストリップを含むクラウン補強部材とを有し、
   前記タイヤのＢ／Ａｏ比は０．６から０．７の範囲であり、ここで、Ｂは車輪フランジ間の幅であり、Ａｏは定格圧力の下での膨張したタイヤの最大幅であり、
   Ｒａ／Ｆｒ１の関係が０．６から２．１の範囲であるタイヤビード部を含み、Ｒａは、膨張しておらずかつ新品または未使用の状態でのタイヤビード部に隣接する前記サイドウォール下方の前記リム接触部の半径であり、前記半径Ｒａの中心点は前記タイヤの外側に配置され、Ｆｒ１は、車輪フランジの楕円最大半径である、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 鋼より軽い重量を有する軽量金属合金である中央コアを覆う複数のシースワイヤによって形成されたビードコアを有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 新品または未使用の状態での前記車輪上の前記ビードコアの下方の材料のビード圧縮比ｔ１／Ｔは２４％未満であり、ここで、ｔ１は前記ビードコアの下方のゴムの干渉厚さであり、Ｔは前記ビードコアの半径方向内側または下方の全材料の厚さである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビード圧縮比ｔ１／Ｔは１８％未満である、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. チェーファー端部はＡ_Ｈの半径方向外側に位置し、ここで、Ａ_Ｈは、前記タイヤが膨張しており１００％定格荷重を受けているときのタイヤの車輪フランジの接触点として定義される、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. ＳＷ／ＴＳは、０．１から０．５の範囲であり、ここで、ＳＷは領域Ａでのチェーファー厚さであり、ＴＳは領域Ａでのサイドウォールゴムの全厚さであり、Ａは、膨張しており荷重を受けていない状態で前記フランジと前記タイヤとの間の接触点によって形成される半径方向下方の端点と、前記タイヤが膨張しており１００％定格荷重を受けているときにタイヤの車輪フランジ接触点によって形成される半径方向上方の端点とを有するサイドウォールの領域として定義される、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記チェーファーは、５ｍｐａ〜１５ｍｐａの範囲の３００％弾性係数（Ｍ３００）を有するゴムからなる、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
8. サイドウォール下方の湾曲したリム接触部と結合する領域で楕円形を有するフランジを有する車輪上に取り付けられるタイヤであって、
   ラジアルカーカスと、トレッドと、前記タイヤの赤道面に対して０°から４５°の間の角度で周方向に対して向きを定められたコードによって補強された１つ以上のベルト層つまりストリップを有するクラウン補強部材とを有し、
   前記タイヤのＢ／Ａｏ比は０．６から０．７の範囲であり、ここで、Ｂは車輪フランジ間の幅であり、Ａｏは定格圧力の下での膨張したタイヤの最大幅であり、
   Ｒａ／Ｆｒ１の関係が０．６から２．１の範囲であるタイヤビード部を含み、Ｒａは、膨張しておらずかつ新品で未使用の状態でのタイヤビード部に隣接する前記サイドウォール下方の前記リム接触部の半径であり、前記半径Ｒａの中心点は前記タイヤの外側に配置され、Ｆｒ１は、車輪フランジの楕円最大半径であり、
   ＳＷ／ＴＳ比は、０．１から０．５の範囲であり、ここで、ＳＷは領域Ａでのチェーファー厚さであり、ＴＳは領域Ａでのサイドウォールゴムの全厚さであり、Ａは、膨張しており荷重を受けていない状態で前記フランジと前記タイヤとの間の接触点によって形成される半径方向下方端点と、前記タイヤが膨張しており１００％定格荷重を受けているときにタイヤの車輪フランジ接触点によって形成される半径方向上方端点ＡＨとを有するサイドウォールの領域として定義されることを特徴とする空気入りタイヤ。

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