JP5893866B2 - 軽量航空機タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤに関し、特に、航空機に使用されるような高速高荷重タイヤに関する。

高速用途の空気入りタイヤは、タイヤがフットプリントに入りかつフットプリントから出るときにタイヤのクラウン領域で高度のたわみを受ける。この問題は、タイヤが離陸時および着地時に２００ｍｐｈ（３２１．８Ｋｍ／ｈ）を超える速度に達する航空機タイヤでは特に深刻である。

タイヤが非常に高速で回転すると、角加速度および角速度が高いためクラウン領域の寸法が大きくなり、トレッド領域が半径方向外側に引かれる傾向がある。このような力に対抗するのは、タイヤの、フットプリント領域と呼ばれる狭い領域でのみ支持される車輌の荷重である。

現在推進されているタイヤ構成は、高速・高荷重で動作可能な軽量の航空機タイヤである。従来技術では、特許文献１で開示されているように、航空機タイヤにジグザグベルト層を使用することが公知である。ジグザグベルト層は、ベルトパッケージの外側縁部の所の切断されたベルト縁部を無くす利点を有する。ジグザグベルト層が本来有する可撓性は、コーナリング力を改善するのも助ける。

米国特許第５４２７１６７号明細書

しかし、ジグザグベルト層を備えるタイヤは、現在の民間航空機の設計要件で必要とされるような大きい荷重を保持することはできない。さらに、一般に、耐荷重と重量とはトレードオフの関係にある。したがって、高速・高荷重で動作可能で軽量である、改善された航空機タイヤが必要である。

定義
「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以外の、複数のビードを含むタイヤ構造を意味する。

「周方向」は、環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びる軸方向に垂直なラインまたは方向を意味する。

「コード」は、タイヤ内の複数のプライを構成する複数の補強ストランドの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、タイヤのトレッドの中心を通過する平面を意味する。

「プライ」は、ゴムで被覆された互いに平行な複数のコードの連続的な層を意味する。

「ラジアル（半径方向の）」および「半径方向に」は、半径方向においてタイヤの回転軸線に向かうかあるいは回転軸線から離れる方向を意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードへ延びる複数のプライコードがタイヤの赤道面に対して６５°から９０°の間のコード角度で配置された、ベルトが巻かれるかあるいは周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。

「ジグザグベルト補強構造」は、各リボン内に１本から２０本のコードを有し、複数のベルト層の横縁部同士の間を５°から３０°の間の角度で交互に延びるパターンとして配置された、複数のコードからなる少なくとも２つの層または互いに平行なコードのリボンを意味する。

本発明の空気入りタイヤは、カーカスとベルト補強構造とを有する空気入りタイヤであって、前記ベルト補強構造は、赤道面に対して５°以下の角度で配置された複数のコードを有する第１および第２のベルト層と、前記赤道面に対して５°から３０°傾斜し各横縁部の所の折り返し点まで交互に延びるコードの２つの層を形成するジグザグベルト補強構造とを有し、前記ジグザグベルト補強構造は、前記第１および第２のベルト層より幅が広いことを特徴とする

高速・高荷重で動作可能で軽量である、改善された航空機タイヤが実現される。

本発明によるタイヤの半部の第１の実施形態の概略断面図である。 構造の中央に位置するジグザグベルト層の概略斜視図である。 ベルト層構成を有するタイヤ用の複合ベルトパッケージの半部の第１の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第２の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第３の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第４の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第５の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第６の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第７の実施形態の概略拡大断面図である。 ベルト層構成を有する複合ベルトパッケージの第８の実施形態の概略拡大断面図である。

図１は、本発明のラジアル航空機タイヤ１０の一方の半部の断面図を示している。このタイヤは、一方の半部のみが図示されるように中央周方向面（赤道面ＥＰ）に関して対称になっている。図示のように、航空機タイヤは、各ビード部１２にビードコア１４が埋め込まれた一対のビード部１２を有している。航空機タイヤで使用するのに適したビードコアの一例は、米国特許第６５７１８４７号に示されている。ビードコア１４は、複数の鋼シースワイヤ１５に囲まれた中央部１３にアルミニウム、アルミニウム合金、または他の軽量合金を有することが好ましい。当業者には、他の複数のビードコアを利用してもよいことが理解できよう。

航空機タイヤは、複数のビード部１２の各々からほぼタイヤの半径方向外側に延びるサイドウォール部１６と、各サイドウォール部１６の半径方向外側端部同士の間を延びるトレッド部２０とをさらに有する。さらに、タイヤ１０は、一方のビード部１２から他方のビード部１２まで環状に延びるカーカス２２で補強されている。カーカス２２は、好ましくは半径方向に向けられた、内側カーカスプライ２４および外側カーカスプライ２６で構成されている。これらのカーカスプライのうちで、通常４つの内側プライ２４がビードコア１４の周りをタイヤの内側から外側に向かって巻かれて複数の折り返し部を形成しており、一方、２つの外側プライ２６が内側カーカスプライ２４の折り返し部の外側に沿って下向きにビードコア１４まで延びている。これらのカーカスプライ２４、２６のそれぞれは、タイヤの赤道面ＥＰにほぼ垂直に延びる（すなわち、タイヤの半径方向に延びる）任意の適切なコード、通常はナイロン６，６コードなどのナイロンコードを有してよい。ナイロンコードは１８９０デニール／２／２または１８９０デニール／３構成を有することが好ましい。１つまたは複数のカーカスプライ２４、２６は、アラミドおよびナイロンコード構造、たとえば、ハイブリッドコード、高エネルギーコード、融合コードを有してもよい。適切なコードの例は、米国特許第４８９３６６５号、米国特許第４１５５３９４号、または米国特許第６７９９６１８号に記載されている。

航空機タイヤ１０は、カーカス２２とトレッドゴム２０との間に配置されたベルトパッケージ４０をさらに有する。図３は、航空機タイヤで使用するのに適したベルトパッケージの一方の半部の第１の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、ベルトパッケージの一方の半部のみが図示されるように中央周方向面（赤道面ＥＰ）に関して対称になっている。図示のベルトパッケージ４０は、カーカス２２に隣接して配置された第１のベルト層５０を有する。第１のベルト層５０は、中央周方向面に対して５°以下の角度を有する複数のコードで形成することが好ましい。第１のベルト層５０は、複数のコードを周方向に対して±５°以下の角度でらせん状に巻くことによって作られた２つまたは３つ以上のコードのゴム引きされたストリップ４３で形成することが好ましい。第１のベルト層５０は、ベルトパッケージ４０の最も狭いベルト構造であり、幅がリム幅（フランジ同士の間の幅）の約１３％から約１００％の範囲であり、特にリム幅（フランジ同士の間の幅）の約２０％から約７０％の範囲であり、さらにリム幅（フランジ同士の間の幅）の約３０％から約４２％の範囲である。

ベルトパッケージ４０は、第１のベルト層５０の半径方向外側に配置された第２のベルト層６０をさらに有する。第２のベルト層６０は、中央周方向面に対して５°以下の角度を有する複数のコードで形成することが好ましい。第２のベルト層６０は、複数のコードを周方向に対して±５°以下の角度でらせん状に巻くことによって作られた２つまたは３つ以上のコードのゴム引きされたストリップ４３で形成することが好ましい。第２のベルト層６０は、幅がリム幅の約１０１％から約１２０％の範囲であり、幅が第１のベルト層５０より広い。

ベルトパッケージ４０は、少なくとも１つのジグザグベルト補強構造７０をさらに有する。ジグザグベルト補強構造７０は、図２に示されているように形成された互いに織られた２つのコード層で構成されている。ジグザグベルト補強構造は、全体的に周方向に巻かれ、一方、タイヤ組み立てドラム４９またはコアの横縁部４４および４５間を交互に延びるように傾斜させられた１つまたは２つ以上のコード４６のゴム引きされたストリップ４３で形成されている。このストリップは、このようなジグザグ経路に沿って何度も巻かれ、一方、互いに隣接するストリップ４３間に隙間を形成しないように周方向に所望の量だけずらされる。その結果、複数のコードは、両方の端部４４、４５の折り返し点で屈曲方向を変更しつつ周方向に延びている。ジグザグベルト補強構造の複数のコードは、ストリップ４３が前述のように周方向において３６０°以内でプライの側端部４４および４５間を少なくとも１度往復する際に、通常、タイヤの赤道面ＥＰに対して５°から３０°のコード角で互いに交差する。各ジグザグベルト補強構造に形成された２つのコード層は、ベルト層に埋め込まれており分離不能であり、ベルトの外側端部の所に切断された端部は存在しない。

ジグザグベルト補強構造７０がベルトパッケージ４０の最も半径方向外側のベルト構造であることが好ましい。また、ジグザグベルト補強構造が１つだけであることが好ましい。ジグザグベルト補強構造７０は、第１のベルト構造より幅が広いことが好ましく、第１のベルト構造５０と第２のベルト構造６０の両方より幅が広いことがより好ましい。ジグザグベルト補強構造の幅Ｗｚと第２のベルト構造６０の幅Ｗｓとの比は以下のようであることが好ましい。
（１）０．６＜Ｗ／ｓ／Ｗｚ＜１
図４は、本発明の第２の実施形態を示している。第２の実施形態は、以下の違いを除いて第１の実施形態と同じである。ベルトパッケージは、第１のベルト層５０の半径方向内側に配置された追加的な第３のベルト層５５をさらに有する。第３のベルト層５５は、幅がすべての他のベルト層５０、６０、７０の幅より狭いことが好ましい。第３のベルト層５５は、幅がフランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲であることがより好ましい。

図５は、本発明の第３の実施形態を示している。第３の実施形態は、以下の違いを除いて、図４に示されている第２の実施形態と同じである。第１のベルト層５０は削除されている。第２のジグザグベルト補強構造９０が第１のジグザグベルト補強構造７０の半径方向外側に追加されている。第２のジグザグベルト補強構造９０は、幅が第１のジグザグベルト補強構造７０より狭い。第１のジグザグベルト補強構造７０は最も幅の広いベルト層である。ベルト層６０の幅は、第１のジグザグベルト補強構造７０の幅より狭く、第２のジグザグベルト補強構造９０の幅より広い。第１および第２のジグザグベルト補強構造は、互いに隣接しかつ低角度ベルト５５、６０の半径方向外側に配置されることが好ましい。

図６は、以下の違いを除いて、図４と同様の追加的な実施形態を示している。ベルトパッケージは、第１のジグザグベルト補強構造７０の半径方向外側に配置された第２のジグザグベルト補強構造９２をさらに含む。第２のジグザグベルト補強構造９２は、幅が第１のジグザグベルト補強構造より狭い。ジグザグベルト補強構造７０は、最も幅が広いベルトであり、その幅はベルト層６０の幅より広い。

図７は、２つの半径方向外側ジグザグベルト補強構造７０、９２と３つの低角度ベルト層６０、５０、５６とを有するベルトパッケージの実施形態を示している。半径方向最内ジグザグベルト補強構造７０は最も幅が広いベルトである。３つの低角度ベルト層６０、５０、５６はジグザグベルト補強構造９２、７０の半径方向内側に配置されている。中央低角度ベルト層５０は、ベルトパッケージ４０の最も狭いベルト層であり、より大きい幅を有する２つの低角度ベルト層５６、６０間に配置されている。

図８は、以下の違いを除いて、図６に示されている実施形態と同様の他の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、２つの半径方向外側ジグザグベルト補強構造９２、７０と３つの低角度ベルト層５５、６０、６１とを含む。２つの低角度ベルト層６０、６１は、幅が同じであり、最も幅が広い低角度ベルト層である。半径方向内側低角度ベルト層５５は、幅が最も狭く、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲である。

図９は、本発明の他の実施形態を示している。図９は、以下の違いを除いて、図３に示されている実施形態に類似している。図９の実施形態は、２つの半径方向内側低角度ベルト層５０、６０を含む。ベルトパッケージは、２つの追加的なジグザグベルト補強構造６８、６９をさらに含み、これらのベルト構造はどちらも第１のジグザグベルト補強構造７０の半径方向外側に配置されている。ベルト構造６８、６９、７０は、半径方向最内ベルト構造７０が最も幅が広いベルトであり、かつ半径方向最外ベルト構造６８が最も狭くなるように、ベルト幅が次第に狭くなっておいる。図１０は、図９の実施形態の変形実施形態を示しており、第３の低角度ベルト層５１が、低角度ベルト層５０の半径方向内側に配置されており、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲の幅を有している。

上述の実施形態のいずれでも、複数のコードは、１つのベルト構造から次のベルト構造へ連続的に巻かれることが好ましい。

上述のカーカス、上述のらせん状またはジグザグベルト層のいずれの複数のコードも、当業者に公知の融合構成、ハイブリッド構成、高エネルギー構成を含む、ナイロン、ナイロン６，６、アラミド、またはそれらの組み合わせであってよい。ベルトコード、カーカスコード（またはその両方）用の適切なコード構成の一例は、繊度が３３００ｄｔｅｘで撚り係数が６．７の構成を有するポリアミド（アラミド）の２つのコードと、繊度が１８８０ｄｔｅｘで撚り係数が４．５の構成を有する１つのナイロンまたはナイロン６／６コードとを含む、アラミドとナイロンの複合材料を有してよい。全体的な融合ケーブル撚り係数は６．７である。この複合材料コードは、破断点伸びが１１％より大きく、引張強度が９００ニュートンより高い。任意に、当初の線密度は８５００ｄｔｅｘを超えてよい。伸び、破断、線密度、および引張強度は、ディップ加工されてからタイヤが加硫されるまでの間に得られるコードサンプルから求められる。

本明細書に記載された説明を考慮すれば本発明の複数の変形実施形態が可能である。本発明を例示するために複数のある代表的な実施形態および細部を示したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更および修正を施せることが当業者には明らかになろう。

Claims (6)

1. カーカスとベルト補強構造とを有し、複数のフランジを備えるリムに取付けられる空気入りタイヤであって、
   前記ベルト補強構造は、赤道面に対して５°以下の角度で配置された複数のコードを有する第１、第２及び第３のベルト層と、各々が前記タイヤの前記赤道面に対して５°から３０°傾斜し各横縁部の所の折り返し点まで交互に延びるコードの２つの層を形成する、第１及び第２のジグザグベルト補強構造とを有し、前記第１及び第２のジグザグベルト補強構造は、前記第１、第２及び第３のベルト層の半径方向外側に配置され、
   前記第１のジグザグベルト補強構造は最も幅の広いベルト層であり、前記ベルト層のうちの１つは、前記第２のジグザグベルト補強構造の幅よりも大きな幅を有し、
   前記第１、第２及び第３のベルト層のうちの少なくとも１つは、前記フランジ同士の間の前記リムの幅の１３％から４７％の範囲の幅を有する、空気入りタイヤ。
2. 前記第１、第２及び第３のベルト層のうちの少なくとも２つは、前記第２のジグザグベルト補強構造の幅よりも大きな幅を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第１および第２のベルト層は、２つのらせん層を形成しているらせん状に巻かれたコードによって形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第１のジグザグベルト補強構造の幅Ｗｚと幅が最大であるベルト層の幅Ｗｓとの比は、０．６＜Ｗｓ／Ｗｚ＜１である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. １つ以上の前記ベルト層は、ナイロンとアラミドの混合物で作られた複数のコードを有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. １つ以上の前記ベルト層は、アラミドで作られた複数のコードを有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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