JP6606366B2 - 航空機用の軽量タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスおよびベルト補強構造を有する空気入りタイヤに関し、より具体的には、航空機に用いられるような、高速且つ高負荷用のタイヤに関する。

高速用途の空気入りタイヤは、タイヤがフットプリントの領域に入ったり離れたりするのにつれて、タイヤのクラウン領域内において屈曲度が高い状態が発生する。この問題は特に、離陸および着陸時において、タイヤが２００ｍｐｈ（３２１．９ｋｍ／ｈ）のスピードに達し得る航空機用のタイヤにおいて悪化する。

タイヤが非常に高速に回転するとき、クラウン領域の寸法は、高い角加速度および速度に起因して大きくなる傾向があり、トレッド領域を半径方向外側に引っ張る傾向がある。これらの力に対向するものは、フットプリント領域として知られているタイヤの小さな領域のみで支えられている車両の荷重である。

現在のタイヤ設計をけん引しているのは、高速かつ高負荷用途に用いることが可能であり、且つ、軽量な航空機用タイヤである。特許文献１に開示されているような、航空機用のタイヤにおいてジグザグベルト層を用いる従来技術が知られている。ジグザグベルト層は、ベルトパッケージの外周側縁においてカットベルトエッジをなくすという利点を有する。ジグザグベルト層固有の柔軟性はまた、旋回力を改善させるために役立つ。

米国特許第５４２７１６７号明細書

しかしながら、ジグザグベルト層を有するように設計されたタイヤは、ベルト端においてあまりに多くの層を有するため、タイヤの耐久性が低下してしまう。さらに、負荷容量と重量との間のトレードオフが一般的にある。このため、高速で高負荷な状況に耐えることが可能であって軽量な、改善された航空機用のタイヤが求められている。

本発明による空気入りタイヤは、
カーカスおよびベルト補強構造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、少なくとも２つの補強コードを有する補強ストリップからなるジグザグベルト補強構造によって特徴づけられ、
前記補強コードの前記補強ストリップは、それぞれの側縁部において複数の転換点に交互に延びるタイヤの中心面と比較して、５度から３０度傾斜しており、複数のコードの前記ストリップは、第１のコードおよび第２のコードが形成されており、前記第１のコードおよび前記第２のコードは、異なる材料で作られている。

また、本発明による空気入りタイヤは、
カーカスおよびベルト補強構造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、平行な関係に並べられた少なくとも３つの補強コードを有する補強ストリップによって特徴づけられ、
第２のコードは、第１のコードおよび前記第２のコードの間に位置し、
前記第２のコードは、前記第１のコードおよび前記第３のコードと異なる材料で作られている。

また、本発明による空気入りタイヤは、
カーカスおよびベルト補強構造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、少なくとも６つの補強された内側コードおよび平行な関係に並べられた２つの外側コードを含む補強ストリップを有し、
前記外側コードは、前記ストリップの側端部に配置され、前記内側コードとは異なる材料から形成されている。

また、本発明による空気入りタイヤは、
カーカスおよびベルト補強構造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、第１および第２の補強コードを有する補強ストリップの２つの層からなるジグザグベルト補強構造によって特徴付けられ、
前記補強ストリップは、それぞれの側縁部において複数の転換点に交互に延びるタイヤの中心面と比較して５から３０度傾斜しており、
前記第１の補強コードは、前記第２の補強コードと異なる弾性率を有する。

本発明によれば、高速で高負荷な状況に耐えることが可能であって軽量な、改善された航空機用のタイヤを提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るタイヤの半分を模式的に示す断面図である。 形成途中のジグザグベルト層を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るタイヤ用の複合ベルトパッケージの半分のベルト層構成を示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る複合ベルトパッケージのベルト層構成を示す拡大断面図である。 複合ストリップの一例の断面図である。

（定義）
「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、プライ上のサイドウォールラバーとは別で、しかし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トレッドの表面の周囲に沿って延びているラインまたは方向を意味する。
「コード」は、タイヤ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、かつ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する層を意味する。
「半径方向」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に半径方向に向かうかタイヤの回転軸線から半径方向に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、または周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。
「断面幅」は、定格圧力まで膨張させられかつ荷重を受けていないときにタイヤの最も広い部分において測定されたタイヤのサイドウォール同士の間の距離を意味する。
「ジグザグベルト補強構造」は、複数のコードからなる少なくとも二つの層、すなわち平行な複数のコードからなるリボンであって、リボンごとに１本〜２０本のコードを有し、複数のコードがベルト層の側縁部同士の間を５°から３０°の間の角度に延びる交互パターンをなすように配置されたものを意味する。

図１は、本発明の航空機用のラジアルタイヤの半分の断面図を示している。タイヤは、周方向の中間面に対して対称であるため、半分だけが示されている。図示されるように、航空機用タイヤは、一対のビード部１２を含み、一対のビード部１２のそれぞれは、そこに埋め込まれたビードコア１４を含む。航空機用タイヤに用いるために適したビードコアの一例が、米国特許第６５７１８４７号明細書に示されている。ビードコア１４は、複数のスチール被覆ワイヤ１５によって囲まれた中央部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含むことが好ましい。当業者であれば、他のビードコアもまた用いることができることを理解するであろう。

航空機用タイヤは、タイヤの半径方向においてビード部１２のそれぞれから実質的に外側に延びるサイドウォール部１６と、サイドウォール部１６の半径方向外側の端部同士の間に延びるトレッド部２０とをさらに有する。タイヤは、１つのビードから他のビードまで伸び、図１でＷ_ＢＦとして示されるリムフランジ幅を有するリムフランジ上に取り付けられている。タイヤの断面幅は、図１中でＷとして示されており、通常の圧力であって負荷が無い場合の最も広い部分のタイヤの断面幅である。また、タイヤ１０は、１つのビード部１２から他のビード部１２までトロイダル状に延びるカーカス２２を用いて補強されている。カーカス２２は、内側カーカスプライ２４および外側カーカスプライ２６とを有し、半径方向に配向することが好ましい。これらのカーカスプライの中で、典型的には４つの内側カーカスプライ２４がタイヤの内側からその外側に向かってビードコア１４の周りを巻かれて、折り返し部を形成している。一方、典型的には２つの外側カーカスプライ２６は、内側カーカスプライ２４の折り返し部の外側に沿って、ビードコア１４の下方に延びている。

航空機は、およそ０．６５から０．７の範囲内、より好ましくは０．６５から０．６８の範囲内でＷ_ＢＦ／Ｗの比率を有するＨ型のタイヤであることが好ましい。これらのカーカスプライ２４，２６のそれぞれは、任意の適切なコード、典型的にはナイロン−６，６コードのようなタイヤの赤道面ＥＰに対して実質的に垂直に延びる（すなわち、タイヤの半径方向に延びる）ナイロンコードを有することができる。ナイロンコードは、１８９０デニール／２／２または１８９０デニール／３の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、例えば、ハイブリッドコード、高エネルギーコード、またはマージコードを含むことができる。好適なコードの例が、米国特許４８９３６６５号明細書、米国特許４１５５３９４号明細書、または米国特許６７９９６１８号明細書に記載されている。プライコードは、８％より大きく３０％未満、より好ましくは９％より大きく２８％未満の破断点伸び率を有することができる。

航空機用のタイヤ１０は、カーカス２２およびトレッドゴム２８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、航空機用タイヤに使用するのに適したベルトパッケージ４０の半分の第１の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、周方向面の中間に対して対称であるため、ベルトパッケージの半分だけが描かれている。図示されたベルトパッケージ４０は、カーカス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、周方向の中間面に対して１０度以下、より好ましくは５度以下の角度をなす補強コードから形成されることが好ましい。第１のベルト層５０は、周方向に対してスパイラル状またはヘリカル状にコードを巻くことによって作られている２つ以上のコードのゴム製のストリップ４１からなることが好ましい。第１のベルト層５０は、ベルトパッケージ４０の最も狭い幅のベルト構造であり、リム幅（フランジ間の幅）の約１３％から約１００％の範囲の幅を有する。

ベルトパッケージ４０は、第１のベルト層５０の半径方向外側に位置する第２のベルト層５５をさらに有する。第２のベルト層５５は、周方向の中間面に対して１０度以下の角度を有するコードから形成されることが好ましい。第２のベルト層５５は、周方向に対してスパイラル状またはヘリカル状にコードを巻くことによって作られている２つ以上のコードのゴム製のストリップ４１からなることが好ましい。第２のベルト層５５は、リム幅の約１３％から約１００％の範囲の幅を有する。第２のベルト層５５は、第１のベルト層５０と同じかまたは少しだけ大きい幅を有することが好ましい。ベルトパッケージ４０は、第３のベルト層６０および第４のベルト層６１をさらに有することができる。第３のベルト層６０は、第２のベルト層５５の半径方向外側に位置し、第２のベルト層よりも実質的に幅が広い。第４のベルト層６１は、第３のベルト層６０の半径方向外側に位置し、第３のベルト層６０と同じ幅であるか、または少しだけ幅が広くてよい。第３および第４のベルト層６０，６１は、低い角度のベルトであり、典型的には、周方向の中間面に対して１０度以下のベルト角度を有する。第３および第４のベルト層６０，６１は、周方向に対してスパイラル状またはヘリカル状にコードを巻くことによって作られている２つ以上のコードのゴム製のストリップで形成されることが好ましい。

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。図２に示されるように、ジグザグベルト補強構造７０は、一緒に織り込まれて形成されたコードの２つの層を有している。ジグザグベルト構造は、２つ以上のコードのゴム製の複合ストリップ４３から形成されている。複合ストリップ４３は、図５に示されており、以下により詳細が説明される。複合ストリップ４３は、一般的に周方向に巻かれており、タイヤ成形ドラム４９またはコアの側縁部４４および４５間に交互に延びている。ストリップは、そのようなジグザグ経路に沿って何度も巻かれる。またストリップ４３は、隣接するストリップ４３間に隙間を形成しないように、周方向に所望の量ずれている。結果的に、側縁部４４，４５で折り返し点において曲げ方向を変化させながら、コードは周方向に延びている。ジグザグベルト構造のコードは、ストリップ４３が少なくとも一度は前述したように、円周の３６０度ごとにプライの側縁部４４，４５間で往復移動されるとき、典型的には、タイヤの赤道面ＥＰに対して５度から３０度のコード角度Ａにおいて互いにクロスする。各ジグザグベルト構造において形成されるコードの２つの層は埋め込まれ、ベルト層で分離できず、ベルトの外側の側端部で切断端がない。

ベルト端部で重なり合うストリップの数を減らすために、ジグザグベルトを巻く振幅または幅を変えることが好ましい。一般的にジグザグベルトは、一定の振幅または幅を有するように形成される。ベルト端における層の数を減らすために、ジグザグの振幅（ドラム中央からドラムの軸端の距離）を変えることができる。振幅はランダムに変化させることができ、またはそれはパターンによって行うことができる。一例において、ドラム状の第１のジグザグ巻線は、Ｗ１Ｗ２の第１の巻線パターンを有する。ここで、Ｗ１は第１の振幅でありＷ２は第１の振幅に続く第２の振幅であり、Ｗ１はＷ２に等しくない。第２の巻線は、第１の巻線上に重なり、Ｗ２Ｗ１の第２の巻線パターンを有している。各巻線パターンは、ドラム上で巻線を完成させるのに必要な回数繰り返される。

複合ストリップ４３は、図５に示され、上述のベルト構造のいずれかを形成するために使用することができ、ジグザグベルト構造の少なくとも１つを形成するために使用されることが好ましい。複合ストリップ４３は、ジグザグベルト構造の全てを形成するために使用されることがより好ましい。複合ストリップ４３は、少なくとも２種類の補強コード４４，４６からなる。第１の補強コード４４は、第２の補強コード４６よりも高い弾性率を有する。複合ストリップは、横方向内側に位置する少なくとも２つのより高い弾性率の補強コード４４を有し、少なくとも２つのより低い弾性率の補強コードを有することが好ましい。より低い弾性率の補強コード４６は、複合ストリップの横方向外側の端部に位置している。図５は、複合ストリップの一例の断面図を示している。この例において、全８つの互いに平行に配置された補強コードがある。複合ストリップ４３は、ストリップの横方向の両端部に位置する、より低い弾性率の補強コード４６を有している。また、外側の４つの補強コード４６のうち、２つの補強コード４６は、各側縁部に位置する。図５に示す複合ストリップ４３は、より低い弾性率の補強コード４６の横方向内側に位置する、６つのより高い弾性率の補強コード４４を有している。内側の補強コード４４は、アラミド、ＰＯＫ、またはアラミドおよびナイロンからなるマージコードまたはハイブリッドコードのようなより高い弾性率の材料で形成されてよい。好適なコード構成の一例は、６．７ツイストと３３００デシテックスの構造を有する２つのポリアミド（アラミド）のコードと４．５ツイストと１８８０デシテックスの構造を有する１つのナイロンまたはナイロン６／６のコードとを含むアラミドおよびナイロンの複合物を有していてもよい。全体的にマージされたケーブルのツイストは６．７である。ベルトコードは、８％より大きく２６％未満の破断点伸び率を有し、破断強度は４００Ｎより大きいことが望ましい。またベルトコードは、約９％から約２５％の範囲において破断点伸び率を有することがより好ましい。

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、第１および第２のジグザグベルト構造８０，９０を有している。第２のジグザグベルト構造９０は、第１のジグザグベルト構造８０の半径方向外側に位置している。第２のジグザグベルト構造９０は、第１のジグザグベルト構造８０よりも幅が狭い。

プライコードは、ベルトコードの破断点伸び率よりも大きい破断点伸び率を有していることがさらに好ましい。破断点伸び率、線密度、および引張強度などのようなコード特性は、ディップされた後であってタイヤの加硫前に取り出されたコードサンプルから特定される。

本発明の変形は、ここに提供されたように、説明に照らして行うことが可能である。特定の代表的な態様や詳細が対象の発明を説明する目的のために示されているが、当業者であれば、様々な変更や修正は、対象の発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは明らかであろう。

Claims (14)

1. カーカスおよびベルト補強構造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、２種類の補強コードを有する補強ストリップからなるジグザグベルト補強構造によって特徴づけられ、
   前記補強コードを有する前記補強ストリップは、それぞれの側縁部において複数の折り返し点に交互に延び、タイヤの中心面に対して５度から３０度傾斜しており、前記２種類のコードは、異なる材料で作られている、空気入りタイヤ。
2. カーカスおよびベルト補強構造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、平行な関係に並べられた３つの種類のコード、すなわち、第１、第２および第３のコードを有する補強ストリップによって特徴づけられ、
   前記第２のコードは、前記第１のコードおよび前記第３のコードの間に位置し、
   前記第２のコードは、前記第１のコードおよび前記第３のコードと異なる材料で作られている、空気入りタイヤ。
3. 請求項２に記載の空気入りタイヤであって、
   前記第１のコードおよび前記第３のコードは、それぞれナイロンで作られている、空気入りタイヤ。
4. 請求項２に記載の空気入りタイヤであって、
   前記第２のコードは、アラミドで作られている、空気入りタイヤ。
5. 請求項２に記載の空気入りタイヤであって、
   前記第２のコードは、アラミドおよびナイロンの混合物で作られている、空気入りタイヤ。
6. 請求項２に記載の空気入りタイヤであって、
   前記第２のコードは、マージコードで作られている、空気入りタイヤ。
7. 請求項２に記載の空気入りタイヤであって、
   前記補強ストリップは、ジグザグ状に巻かれており、ジグザグベルトを形成する、空気入りタイヤ。
8. カーカスおよびベルト補強構造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、平行な関係に並べられた、少なくとも６本の補強された内側コードおよび該内側コードの外側に並べられた２本の外側コードを含む補強ストリップを有し、
   前記外側コードは、前記ストリップの側端部に配置され、前記内側コードとは異なる材料から形成されている、空気入りタイヤ。
9. 請求項８に記載の空気入りタイヤであって、
   前記外側コードはナイロンで作られている、空気入りタイヤ。
10. 請求項８に記載の空気入りタイヤであって、
    前記内側コードはアラミドで作られている、空気入りタイヤ。
11. 請求項８に記載の空気入りタイヤであって、
    前記内側コードは、アラミドおよびナイロンの混合物で作られている、空気入りタイヤ。
12. 請求項８に記載の空気入りタイヤであって、
    前記内側コードは、８０％の負荷時において前記外側コードの８０％の負荷時よりも高い弾性率で形成されている、空気入りタイヤ。
13. 請求項８に記載の空気入りタイヤであって、
    前記補強ストリップは、ジグザグ状に巻かれており、ジグザグベルトを形成する、空気入りタイヤ。
14. カーカスおよびベルト補強構造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、第１および第２の補強コードを有する補強ストリップの２つの層からなるジグザグベルト補強構造によって特徴付けられ、
    前記補強ストリップは、それぞれの側縁部において複数の折り返し点に交互に延び、タイヤの中心面に対して５から３０度傾斜しており、
    前記第１の補強コードは、前記第２の補強コードと異なる弾性率を有する、空気入りタイヤ。

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