JP6754188B2 - 航空機用タイヤ - 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、航空機において用いられるタイヤのような高速高荷重タイヤに関する。

航空機用タイヤのラジアルカーカス補強材は、一般に、織物コードのいくつかのプライを有し、それらのプライは、少なくとも１つの環状ビード部材にしっかりと固定されている。第１のグループの補強プライは、一般に、環状ビードの周りを内側から外側へと巻かれて折り返しを形成し、それらのそれぞれの端部は、タイヤの回転軸から半径方向に離れて位置している。第２のグループのプライは、一般に、環状ビードの周りをタイヤの外側から内側へ巻かれている。

航空機用タイヤは、典型的には、プライの多数の層を使用し、このプライの多数の層はタイヤを重くする大きな要因となり得る。プライの多数の層は、ビード耐久性の問題をもたらすかもしれない。したがって、改良されたビード耐久性を有する軽量で効率的なタイヤ構造を提供することが望まれている。また、内側の上方に折り返したプライと外側の下方に折り返したプライの使用とそれらのプライのそれぞれの位置とが最適化された、改良されたビード構造を提供することが望まれている。このように、低減された重量で高速かつ高荷重に適合することができる改良された航空機用タイヤが必要である。

本発明に基づく空気入りタイヤは、２つの環状のビード部分と、カーカスと、ベルト補強層と、を有する。カーカスは、両方のビード部分の間を両方のサイドウォール部分とトレッド部分とを通って延びる。カーカスは、トレッドから下方にビードコアの軸方向内側に延びる少なくとも２つの軸方向内側プライを含み、少なくとも２つの軸方向内側プライは、ビードコアの周りを巻かれてそれぞれの折り返し部を形成し、各折り返し部は、ビードコアの軸方向外側に位置する。カーカスは、さらに、トレッドから下方にビードコアに向けて延びてビードコアの軸方向外側に位置する第１の軸方向外側プライを有し、第１の軸方向外側プライは、軸方向内側プライの補強材よりも高い強度を有する補強材で形成されている。

［定義］
「１００パーセントモジュラス」は、１００％の伸びを生成する（例えば、元の長さの２倍に引き延ばす）ために必要な、メガパスカル（ＭＰａ）で表わされた力を意味する。

「３００パーセントモジュラス」または「Ｍ３００モジュラス」は、３００％の伸びを生成する（例えば、元の長さの４倍に引き延ばす）ために必要な、メガパスカル（ＭＰａ）で表わされた力を意味する。

「エイペックス（頂部）」は、ビードコアの半径方向上方であって、プライと折り返されたプライとの間または折り返されたプライの軸方向外側に位置しているエラストマー製のフィラーを意味する。

「環状」は、リング（環）のように形成されていることを意味する。

「軸方向の」及び「軸方向に」は、ここでは、タイヤの回転軸に平行な線または方向を示すために用いられている。

「ビード」は、プライコードによって覆われた環状の引張部材であって、フリッパー、チッパー、エイペックス、トウガード及びチェーファーのような他の補強部材を用いてあるいは用いずに設計リムに適合するように形成された環状の引張部材を有するタイヤの部分を意味する。

「ベルト構造」は、トレッドの下に位置し、ビードに固定されていない、織られたまたは不織の互いに平行なコードを有する少なくとも２つの環状層またはプライであって、タイヤの赤道面に対して傾いたコードを有するものを意味する。ベルト構造は、比較的低角度で傾斜し、制限層として機能する、互いに平行なコードからなるプライを含んでいてもよい。

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

「ケーシング（外皮）」は、トレッド及びアンダートレッドを除いた、カーカス、ベルト構造、ビード、サイドウォール及びタイヤの他の全ての構成部品、すなわちタイヤ全体を意味する。

「チェーファー」は、ビードの外側の配置され、ビード構造をリムから保護し、屈曲をリム上で半径方向に分散させ、リムに対してタイヤをより気密に密着させる細長いストリップ材を示す。

「チッパー」は、ビード領域内に位置した織物またはスチールのコードからなる細い帯を指し、その機能は、ビード領域を補強してサイドウォールの半径方向最内側部分を安定化することである。

「周方向の」は、赤道面（ＥＰ）に平行で軸方向に垂直な、環状タイヤの表面の周囲に沿って延びる線または方向を意味する。また断面で見たときに、その半径がトレッドの軸方向の曲率を規定する、互いに隣接した数組の円曲線の方向を指すこともある。

「コード」は、タイヤの補強構造を構成する補強ストランドの１つを意味する。

「コード角度」は、赤道面に対してコードによって形成される、タイヤの平面図における左右の鋭角を意味する。「コード角度」は、硬化しているが膨張していないタイヤで測定される。

「クラウン」は、タイヤトレッドの幅限界内にあるタイヤの部分を意味する。

「デニール」は、９０００メートル当たりのグラムで表した重量（線密度を表す単位）を意味する。デシテックス（Ｄｔｅｘ）は、１００００メートル当たりのグラムで表した重量を意味する。

「密度」は、単位長さ当たりの重量を意味する。

「エラストマー」は、変形後にサイズおよび形状を回復することができる弾性材料を意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直であってタイヤのトレッドの中心を通る平面、またはトレッドの周方向の中心線を含む平面を意味する。

「織物(fabric)」は、実質的に一定方向に延びるコードのネットワークを意味する。ここでコードは、互いに撚り合わせることができ、高モジュラス（弾性率）材料の（互いに撚り合わせることもできる）複数の多重フィラメントで構成されている。

「繊維(fiber)」は、フィラメントの基本要素を形成する、天然または人工の物質の単位である。直径または幅の少なくとも１００倍の長さを有することを特徴とする。

「フィラメントカウント」は、糸を構成するフィラメントの数を意味する。例：１０００デニールのポリエステルは、約１９０のフィラメントを有している。

「フリッパー」は、強度のためにビードワイヤの周りにあって、タイヤ本体内でビードワイヤを結合する補強織物を指す。

「ゲージ」は、一般に測定値を指し、特に厚さの測定値を指す。

「内側」はタイヤの内側の方向を意味し、「外側」はタイヤの外側の方向を意味する。

「内側ライナー」は、チューブレスタイヤの内側表面を構成し、膨張流体をタイヤ内に収容する、エラストマーまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。

「横方向」は、軸方向を意味する。

「荷重範囲」は、タイヤ・リム協会(The Tire and Rim Association, Inc.)の表によって規定される特定の種類の用途において使用される所与のタイヤに関する荷重および膨張の限界を意味する。

「定格荷重」は、タイヤの使用条件に関し適切な標準化機構によって設定された特定の設計タイヤ空気圧及び荷重を意味する。

「プライ」は、半径方向に展開しているかそうでなければ相互に平行な、ゴムで被覆された複数のコードからなるコード補強層を意味する。

「半径方向の」及び「半径方向に」は、タイヤの回転軸に対して放射状に向かう方向、または、タイヤの回転軸から放射状に離れる方向を意味するために用いられる。

「ラジアルプライ構造」は、少なくとも１つのプライが、タイヤの赤道面に対して６５°から９０°の間の角度に向けられた補強コードを有する、１つまたは２つ以上のカーカスプライを意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、少なくとも１つのプライが、ビードからビードへ延びてタイヤの赤道面に対して６５°から９０°の間のコード角度に配置されたコードを有する、ベルトで締め付けられているかまたは周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。

「断面高さ」は、タイヤの赤道面における、公称リム直径からタイヤの外直径までの半径方向の距離を意味する。

「断面幅」は、表示付け、装飾あるいは保護帯によるサイドウォールの隆起を除き、タイヤを定格圧力かつ無荷重で２４時間にわたって膨張させたときの及びその後の、タイヤの両方のサイドウォール外側の相互間の、タイヤの軸に平行な最大直線距離を意味する。

「サイドウォール」は、トレッドとビードとの間のタイヤの部分を意味する。

「剛比」は、制御ベルト構造の剛性の値を他のベルト構造の剛性の値で割ったものを意味し、これらの値は、コードの両端が支持され、その固定された両端間の中心に加えられた負荷によって曲げられる固定３点曲げ試験によって求められる。

「トレッド」は、タイヤケーシングへの結合時に、タイヤが定格空気圧で膨張し定格荷重を加えられているときにタイヤが道路に接触する部分を含む、成形されたゴム製の構成部品を意味する。

「トレッド幅」は、タイヤの回転軸を含む面でのトレッド表面の弧長を意味する。

「折り返し端部(turnup end)」は、プライが巻き付けられているビードから上向き（すなわち半径方向外側）に折れ曲がっているカーカスプライの部分を意味する。

本発明に基づくビード構造の例示概略部分断面図である。 プライコードのケーブル構造を示す例示概略図である。

次に、添付の図面を参照して、本発明を例示によって説明する。

図１は、本発明に基づく空気入りタイヤの例示のタイヤビード構造１００の部分断面図である。ここに示される例示のタイヤは、定格荷重が５７１００ポンド（２５．９ｔ）、定格圧力が２２０ｐｓｉ（１．５１７ＭＰａ）の標準サイズタイヤ５０×２０．０ Ｒ２２であるタイヤである。このような構造１００は、優れた耐久性とリムにおける低減された擦傷とをもたらすことができる。カーカス補強材１０は、４枚の軸方向内側プライ１，２，３，４と２枚の軸方向外側プライ５，６とによって形成されていてもよい。ビード２の断面の半径方向上側には、断面が実質的に三角形状を有するエラストマー混合物からなるフィラーまたは第１のエイペックス１１１が配置されていてもよい。フィラーまたは第１のエイペックス１１１の末端部７は、タイヤの回転軸から半径方向に、基準線ＸＸからの距離Ｄだけ延びている。基準線ＸＸは、ビードワイヤの中心を通って軸方向に延びている。軸方向内側カーカスプライ１，２，３，４は、トレッドから下方に延びてビードコア１０３の軸方向内側に位置し、ビードコア１０３の周りを巻き付き、それぞれ、折り返し部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを形成している。軸方向最内側のカーカスプライ１の折り返し部１Ａは、線ＸＸから半径方向に大きさＨ_Bだけ離れているその折り返し端部を有していてもよい。大きさＨ_Bは、例えば、１１６ｍｍ、あるいは、エイペックスの高さすなわち距離Ｄである５６ｍｍの１．５倍であってもよい。さらに、例えば、内側プライ２の折り返し端部２Ａもまた、１３０ｍｍの距離Ｈ_Cで、第１のエイペックス１１１の末端部７の半径方向上方に位置していてもよい。折り返し部１Ａ，２Ａは、好ましくはエイペックスの先端７の半径方向外側に位置し、また好ましくはチェーファー１２２のチェーファー端部１２３よりも高い。折り返し部４Ａ，５Ａは、エイペックスの高さＤの半径方向内側に位置している。好ましくは、軸方向最内側のプライ１は、軸方向で最外側の折り返し端部１Ａを有する。

内側カーカスプライ１，２，３，４の折り返し部１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａを包み込む少なくとも１つのカーカス外側プライ５が存在する。軸方向外側プライ５は、外側プライ５の端部５Ａが基準線ＸＸの半径方向内側に位置するように、例えば、ビードコア１０３に外接させた円の中心での１８０°以下の角度に対応した部分すなわち円弧上でビードコア１０３の周りを部分的に巻かれていてもよい。好ましくは、ビードワイヤの周りを部分的に巻かれて基準線ＸＸの半径方向内側に据えられた第２の軸方向外側プライ６が存在する。

軸方向の最外側のプライ５，６が、軸方向内側のカーカスプライ１〜４よりも最大に高い強度と最小に低い伸び率を有する補強コードで形成されるように、これらのプライは異なる材料によって形成される。好ましくは、プライ５，６の補強コードは、図２に示すように、１８９０ｄ／２×／２構造を有するナイロンケーブルによって、すなわち、２本の１８９０デニール（ｄ）の糸を撚り合わせたものの２組をさらに撚り合わせたものから形成される。各組は、Ｚ方向に１インチ（２５．４ｍｍ）あたり４回転の割合で撚られており、それから全ての糸がＳ方向に１インチあたり４回転の割合で撚り合わされいる。プライコード５，６は、プライコード１〜４と比較して、好ましくは、最も高い破壊強度と最も小さい破壊伸びとを有するケーブルから形成される。より好ましくは、プライコード５，６は、プライコード３，４よりも１０〜２０％高い破壊強度を有する。より好ましくは、プライコード５，６は、プライコード１，２よりも３０〜５０％高い破壊強度を有する。

プライコード３，４は、好ましくは、同一荷重下でコード５，６よりも高い伸びを有する補強材から形成される。プライコード３，４に好適なコード構造は、１８９０ｄ／２／２ ５×６構造によって、すなわち、１８９０ｄ／２×２構造を有するナイロンケーブルによって、すなわち、２本の１８９０ｄの糸を撚り合わせたものの２組をさらに撚り合わせたものから形成される。各組は、Ｚ方向に１インチあたり５回転の割合で撚られており、それから全ての糸がＳ方向に１インチあたり６回転の割合で撚り合わされている。

軸方向最内側のプライコード１，２は、プライコード３〜６と比較して、好ましくは、最も高い伸び特性と最も低い破壊強度とを有する補強材によって形成される。より好ましくは、プライコード１，２は、１８９０デニールの線密度を有する３本の糸を備えるナイロンケーブルから形成され、各糸は個別にＺ方向に１インチ当たり６回転の割合で撚られ、それから全ての糸がＳ方向に１インチ当たり６回転の割合で縒り合されている。

要約すれば、軸方向最外側あるいは下方のカーカスプライ５，６は、もっとも低い伸び特性と最も高い強度特性とを有する補強ケーブルによって形成される。軸方向最内側プライ１，２は、最も高い伸び特性と最も低い破壊強度とを有する補強ケーブルによって形成される。中間カーカスプライ３，４は、中間の伸び特性、すなわちプライ５，６よりも高い伸び特性であってプライ１，２よりも低い伸び特性を有するケーブルから形成される。カーカスプライ３，４は、カーカスプライ１，２よりも高い破壊強度であってプライ５，６よりも低い破壊強度を有するケーブルから形成される。軸方向内側カーカスプライ１〜４は、好ましくは、下方カーカスプライ５，６と比べて５〜２０％低い強度を有する。

軸方向内側プライ１〜４の少なくとも１つは、１１〜１９ＭＰａの範囲内にあるＭ３００ゴムモジュラスを有し、軸方向外側プライ５，６の少なくとも１つは、２０〜２５ＭＰａの範囲内にあるＭ３００ゴムモジュラスを有する。

内側プライの角度は、ＰＬＡとして示された図１に示される角度によって測定される。角度ＰＬＡは、軸方向（線Ｘ−Ｘ¹）と、軸方向内側プライ１〜４のうちの軸方向で最外側のプライ４、すなわちビードコアに最も近いプライとの間の角度である。角度ＰＬＡは、ビードコアの半径方向外側であってビードエイペックスの先端の半径方向内側の位置で、最外側のプライ４上で測定される。好ましくは、ＰＬＡは、リムに装着されておらず膨張もしていない新品タイヤの切断面で計測して、４０°から５５°の範囲にある。

フリッパー８が、カーカス補強材１０からビードワイヤ１０３を分離するとともに、カーカスプライコードと同一の（または異なるコードの）半径方向織物コードで形成されていてもよい。フリッパー８の一方の末端部は、例えば、１８ｍｍの半径方向の距離Ｌ_Iで線ＸＸから延びていてもよい。この距離は、上述した距離Ｈ_B，Ｈ_Cよりも小さくてもよい。このように３つの端部が、第１のエイペックス１１１の末端部７の半径方向上方に設けられ、末端部とタイヤが最大の軸方向を有するサイドウォールの位置との間でずれて配置されてもよい。フリッパー８の他方の端部は、１０ｍｍに等しい半径方向距離Ｌ_Cだけ線ＸＸから延びていてもよい。

タイヤビードコア１０３は、補強プライ、あるいは半径方向織物コードで補強された外側の第１のチェーファー１２１が補足的に付け加えられていてもよい。ゴムチェーファー１２１は、取付け時の損傷に対するカーカスプライに対する保護を確実にするとともに、タイヤとその使用リムとの間でのより良い圧力の配分を可能にすることができる。第１のチェーファーの軸方向外側の端部は、基準線ＸＸからわずかに上方（約２０ｍｍ）にあってよい。

図１に示されるようにビード構造を有する例示のタイヤは、２つの環状ビード部分／構造１００と、２つのサイドウォール部分１０１を通ってビード部分の間を延びるカーカス１０と、トレッド部分（不図示）と、を含んでいてもよい。カーカス１０は、相互に平行なコードからなりビード部分１００の周りで折り返された少なくとも１つのカーカスプライ１と、カーカス１０の半径方向外側であってトレッド部分の半径方向内側に配置されたベルト補強層（不図示）と、を有していてよい。各環状ビード部分１００は、環状ビードコアであってその周りで折り返された１または複数のカーカスプライ１Ａ〜６Ａを有する環状ビードコア１０３と、ビードコアに隣接してビードコアの半径方向外側に配置された第１のエイペックス１１１と、ビードコア及び１または複数のカーカスプライの軸方向外側に配置された第２のエイペックス１１２と、１または複数のカーカスプライに隣接しビードコアの軸方向外側に配置された第１のチェーファー１２１と、第２のエイペックスに隣接し第２のエイペックスの軸方向外側に配置された第２のチェーファーと、を含んでいてもよい。

第１のエイペックス１１１は、１８ＭＰａから２５ＭＰａの間の３００パーセントモジュラスを有する材料で構成されていてもよい。第２のエイペックスは、１４ＭＰａから１８ＭＰａの間の３００パーセントモジュラスを有する材料で構成されていてもよい。第１のチェーファー１２１は、１７ＭＰａから２１ＭＰａの間の３００パーセントモジュラスを有する材料で構成されていてもよい。第２のチェーファー１２２は、７ＭＰａから９ＭＰａの間の３００パーセントモジュラスを有する材料で構成されていてもよい。第２のチェーファー１２２の軸方向外側の端部は、線ＸＸ¹から約６０ｍｍｍ上方にあってよい。第２のチェーファー１２２の軸方向外側の端部は、このように、２００％定格荷重条件の下でのタイヤとホイールフランジとの間の接触領域を覆ってもよい。サイドウォール部分１０１は、３ＭＰａから８ＭＰａの間の３００パーセントモジュラスを有する材料で構成されてもよい。

上述したように、本発明に基づくビード構造１００は、優れた耐久性とリムにおける低減された擦傷とをもたらす。このビード構造１００は、完全で満足できる理論が提唱されていないほどに空気入りタイヤの構造や挙動が複雑であるとしても、このように、空気入りタイヤの性能を向上させる。

上述の説明は、本発明を実施するために現時点で最良と期待される態様のものである。この説明は、本発明の一般的な原理の例を示す目的のためになされたものであり、本発明を限定するものとして解釈されてはならない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して最もよく決定される。図面において記載されている参照符号は、明細書において引用されている参照番号と同じである。本願の目的のために、図面に描かれた種々の例の各々が、同様の構成要素に対して同じ参照符号を使用する。例示の構造は、場所や量における種々の変化を有する同様の構成要素を使用してもよく、それにより、本発明に基づく代替の構成が生み出される。

Claims (13)

1. 空気入りタイヤにおいて、
   ビードコアを有する２つの環状のビード部分と、
   両方の前記ビード部分の間を両方のサイドウォール部分とトレッド部分とを通って延びるカーカスと、
   を有し、
   前記カーカスは、前記トレッドから下方に前記ビードコアの軸方向内側に延びる少なくとも２つの軸方向内側プライを含み、前記少なくとも２つの軸方向内側プライは、前記ビードコアの周りを巻かれてそれぞれの折り返し部を形成し、各折り返し部は、前記ビードコアの軸方向外側に位置し、
   前記カーカスは、さらに、前記トレッドから下方に前記ビードコアに向けて延びて前記ビードコアの軸方向外側に位置する第１の軸方向外側プライを有し、前記第１の軸方向外側プライは、前記軸方向内側プライの補強材よりも高い破壊強度と低い破壊伸び率を有する補強材から形成されていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記軸方向内側プライよりも高い強度を有する第２の軸方向外側プライをさらに有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記軸方向内側プライの角度は、未装着かつ未膨張の新品条件で測定したときに、前記ビードコアの中心を通って軸方向に延びている基準線に関して測定して４０°〜５５°に範囲内のある、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記軸方向内側プライの角度は、未装着かつ未膨張の新品条件で測定したときに、前記ビードコアの中心を通って軸方向に延びている基準線に関して測定して４０°〜５０°に範囲内のある、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. 軸方向の最内側のプライは、１８９０ｄ／３ ６×６コード構造のナイロン補強材から形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカスプライの少なくとも１つは、１８９０ｄ／２／２ ５×６コード構造のナイロン補強材から形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１及び第２の軸方向内側プライの軸方向外側に位置する２つの付加プライをさらに有し、前記付加プライは、前記第１及び第２の軸方向内側プライよりも低い破壊強度を有する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。
8. 軸方向最外側のプライは、１８９０ｄ／２／２ ４×４コード構造を有するナイロンによって形成されている、請求項６に記載の空気入りタイヤ。
9. 軸方向最外側のプライは前記軸方向内側プライよりも高い強度の材料で形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
10. 軸方向最内側のプライは、１８９０ｄ／３ ６×６コード構造から形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
11. 前記軸方向外側プライは、前記軸方向内側プライよりも５〜２０％高い強度を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
12. 前記軸方向内側プライは、前記軸方向外側プライよりも５〜２０％高い破壊伸び率を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
13. 前記少なくとも２つの軸方向内側プライの軸方向外側に位置する第３及び第４のプライを有し、前記第３及び第４のプライは前記少なくとも２つの軸方向内側プライよりも高い破壊伸び率を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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