JP6902993B2 - 航空機用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、航空機用ラジアルタイヤ、特に、ビード部のセパレーションの発生を低減するタイヤに関する。

航空機用ラジアルタイヤ（以下、「タイヤ」ともいう）は、重荷重条件下で使用され、非常に高い内圧が公的規格により定められるとともに、一般に、有機繊維コードからなるプライを複数枚積層した補強材がカーカスに用いられている。

このような航空機ラジアルタイヤでは、重荷重が加えられると、ビード部において、最もタイヤ幅方向外側に位置するプライとゴムの間に、セパレーション（以下、「背面セパレーション」という）が発生することがあった。

上記の背面セパレーションを低減するための方途として、特許文献１に記載の航空機用ラジアルタイヤでは、リムとの関係で、ビード部背面におけるゴムの厚みを適正化することにより、ゴムの歪みによるセパレーションの発生を防止している。

特開２００６−１３１０９５号公報

近年、環境保全や経済性の観点から、航空機の燃料消費を低減することが求められる中、航空機に装着するタイヤの軽量化への要求も厳しくなってきている。しかしながら、特許文献１に記載の、ゴムの厚みを適正化する手法では、必ずしも上記軽量化の要求を十分に満たすことができない場合があった。そこで、ビード部の耐久性向上と、軽量化とを両立し得るタイヤが希求されている。

発明者らは、前記課題を解決する手段について鋭意究明したところ、以下の知見を得た。該知見について説明するため、従来の航空機用ラジアルタイヤのビード部を示す概略断面図を、図１Ａ及び図１Ｂに示す。図１Ａは、タイヤに荷重が加えられる前のビード部を示しており、図１Ｂは、タイヤに荷重が加えられた状態での、タイヤ荷重直下のビード部３００を示している。なお、図１Ａ及び図１Ｂのいずれのタイヤのビード部３００も、ケーブルビード２００及びラジアルカーカス４００が埋設されている。ラジアルカーカス４００は、図示では１本の太線で示されるが、複数積層されたプライから構成されている。

即ち、図１Ａに示されるのは、タイヤがリムＲに組み付けられ、内圧を充填された状態で、荷重を加えられる前の、ビード部３００の状態である。この状態から、タイヤに荷重が加えられると、図１Ｂに示すとおり、タイヤ荷重直下のビード部３００が、タイヤ幅方向外側に大きく倒れ込む（矢印Ｙ１）。すると、複数積層されたプライのうち、最もタイヤ外側に位置するプライは、プライコードの長手方向（矢印Ｙ２）に圧縮される。これにより、プライを構成する有機繊維コードと、これと接しているゴムとの間に微小な亀裂が発生する。このような微小な亀裂がコードに沿って徐々に進展し、やがては有機繊維コードとゴムとの間のセパレーションとなる。

発明者らは、さらに、上記の背面セパレーションの発生過程に関する知見に基づいて、この亀裂の発生を回避する手段について究明したところ、有機繊維コードとゴムとの間の微小な亀裂の発生を抑制するには、プライコードの長手方向に、圧縮とは逆の引っ張りの力を作用させることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
本発明の航空機用ラジアルタイヤは、一対の環状のケーブルビードと、これらケーブルビード間にトロイド状に延在する、複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるプライの少なくとも２枚にて構成したラジアルカーカスと、を備え、前記ラジアルカーカスは、前記プライを各前記ケーブルビードのタイヤ幅方向内側から外側へ巻上げた、１枚以上のターンアッププライと、前記プライを前記ターンアッププライの巻上げ部分のタイヤ幅方向外側を覆って、少なくとも前記ケーブルビードのタイヤ径方向内側まで延ばした、１枚以上のダウンプライと、を有してなり、かつ、規定内圧１０００〜２０００ｋＰａの航空機用ラジアルタイヤにおいて、ＴＲＡに定める適用サイズにおけるプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードのタイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａ（ｍｍ）との関係は、
ＰＲ／Ａ≧１．６
を満たす事を特徴とする。
ここで、ＴＲＡとは、米国のＴＩＲＥ ＡＮＤ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ，ＩＮＣ．）が発行する、最新版のＡＩＲＣＲＡＦＴ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫあるいはＥＤＩ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＤＥＳＩＧＮ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＩＲＣＲＡＦＴ ＴＩＲＥＳ）（本発明の数値の記載は2017年度版を使用）に定められた規格を意味し、プライレーティングとは、タイヤの強度を示す指数である。
なお、本発明における「ケーブルビード」とは、ケーブルビード構造のビードコアを指す。
また、本発明における規定内圧とは、ＴＲＡに記載されている適用サイズ、プライレーティングにおける単輪の規定荷重に対応する空気圧を指す。

かかる構成の本発明の航空機用ラジアルタイヤによれば、ビード部の耐久性向上と、軽量化とを両立し得る。

本発明の航空機用ラジアルタイヤにおいては、前記ＴＲＡに定める適用サイズにおけるプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードの、タイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａ（ｍｍ）との関係は、２．１１≧ＰＲ／Ａを満たすことが好ましい。

かかる構成の本発明の航空機用ラジアルタイヤによれば、プライとケーブルビードとの間にあるスティフナーにおけるせん断変形が過剰となるのを防止して、耐久性の低下を避けることができる。

本発明により、ビード部の耐久性向上と、タイヤの軽量化とを両立し得るタイヤを提供することができる。

従来の航空機用ラジアルタイヤのビード部を示す概略断面図である。 従来の航空機用ラジアルタイヤのビード部を示す概略断面図である。 実験に供した航空機用ラジアルタイヤのプライ構造を示す図である。 実験結果を示すグラフである。

以下、本発明の航空機用ラジアルタイヤを導くに至った実験結果について説明する。
まず、図２に、実験に供した航空機用ラジアルタイヤのプライ構造を示す。図２の航空機用ラジアルタイヤ１（以下、タイヤ１という）は、一対の環状のケーブルビード２と、これらケーブルビード２間にトロイド状に延在する、複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるラジアル方向プライの少なくとも２枚、図示例では７枚にて構成したラジアルカーカス４と、を備え、ラジアルカーカス４は、プライを各ケーブルビードのタイヤ幅方向内側から外側へ巻上げた、１枚以上のターンアッププライ５ａ〜５ｅと、プライをターンアッププライ５ｅの巻上げ部分のタイヤ幅方向外側を覆って、少なくとも前記ケーブルビードのタイヤ径方向内側まで延ばした、１枚以上のダウンプライ６ａ及び６ｂと、を有している。なお、図２では、５枚のターンアッププライ５ａ〜５ｅと、２枚のダウンプライ６ａ及び６ｂとが示されるが、この枚数に限られず、任意の枚数にて構成することができる。

上記の構造を有するタイヤ１を用いて、タイヤに内圧を充填した際の、ビード部周辺の挙動について説明する。

タイヤ１に、内圧が充填されると、タイヤのトレッドの径成長に伴い、ターンアッププライ５ａ〜５ｅ及びターンアッププライ５ａ〜５ｅと接しているゴムが、トレッド側に向かって引き上げられる（図２の矢印Ｙ３方向）。このようなターンアッププライ５ａ〜５ｅ及び周囲のゴムの引き上げ動作によって、ケーブルビード２は、回転する方向（図２の矢印Ｙ４方向）へ動く。さらに、ターンアッププライ５ａ〜５ｅの引き上げとケーブルビード２の回転とによって、周囲のゴムと一緒に、内圧充填で元々引っ張られているダウンプライ６ａ及び６ｂはさらに引っ張られ、Ｙ３方向に動く。発明者らは、このような引っ張りの力がダウンプライ６ｂに作用すると、上述の荷重付加時におけるダウンプライ６ｂの圧縮が緩和されることを新たに知見した。

さらに、発明者らは、ケーブルビード２のタイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａ（以下、ケーブルビード径Ａともいう）を小さくする程、上述の、ケーブルビード２の矢印Ｙ４方向への回転の動きが、より大きくなることにも想到した。一方、このような回転の動きが大きくなり過ぎると、プライとケーブルビードとの間にあるスティフナーにおけるせん断変形が過剰となり、耐久性の低下につながる虞がある。

そこで、発明者らは、内圧充填時に、ダウンプライ６ｂに作用する引っ張り力が、上述のダウンプライ６ｂに作用する圧縮力に勝るための要件について、さらに究明するため、種々の実験を行った。すると、上記要件には、プライレーティングとケーブルビード径Ａとの比が密接に関連することを新たに知見した。

即ち、ケーブルビード径Ａは、タイヤの設計上、当該タイヤのプライレーティングの数値に応じて、アンカーとして機能し得る範囲に定められていた。しかしながら、発明者らは、最外側のカーカスプライに作用する力の向きの観点から、プライレーティングＰＲとケーブルビード径Ａとの関係に着目し、様々な値のタイヤに対して、ビード部の耐久性を計測する試験を行い、従来の航空機用ラジアルタイヤよりも高いビード部の耐久性を有する、比ＰＲ／Ａの条件を導出した。
以下、ビード部の耐久性の向上に、プライレーティングＰＲとケーブルビード径Ａとの比が関連することを導出するに至った実験結果について、詳しく説明する。

まず、評価基準となるタイヤとして、タイヤ性能の比較に適している、タイヤサイズ１（５２×２１．０Ｒ２２ ３８ＰＲ）及びタイヤサイズ２（１４００×５３０Ｒ２３ ４２ＰＲ）のタイヤを作製して、表１に示す仕様に基づいて試作し、ケーブルビード径Ａを多様に変化させて、ビード部背面のセパレーション耐久性を各々評価した。評価は、後述する実施例と同様の条件にて行い、得られた評価結果を、縦軸をビード部耐久性とし、横軸を比ＰＲ／Ａとする、グラフとして整理した。整理したグラフを、図３に示す。

図３に示すように、タイヤのプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードの外径Ａとの関係が、ＰＲ／Ａ≧１．６を満たすタイヤについては、ビード部耐久性が著しく向上し、ビード部背面のセパレーション耐久性が向上することがわかる。なお、上記数値範囲を満たさないタイヤでは、比ＰＲ／Ａを変化させても、ビード部耐久性の向上効果はほとんど得られない。
発明者らは、斯くの如くして、航空機用ラジアルタイヤにおいて、タイヤのプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードの外径Ａとの関係が、ＰＲ／Ａ≧１．６を満たすことで、ビード部の耐久性向上と、タイヤの軽量化とを両立し得ることを見出したものである。

また、ＴＲＡに定める適用サイズにおけるプライレーティングＰＲと、該タイヤのケーブルビードの、タイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａとの関係は、２．１１≧ＰＲ／Ａ
を満たすことが好ましい。この構成によれば、プライとケーブルビードとの間にあるスティフナーにおけるせん断変形が過剰となるのを防止して、耐久性の低下を避けることができる。

なお、より好適な数値範囲としては、２．１１≧ＰＲ／Ａ≧１．６５である。

さらに、本発明の航空機用ラジアルタイヤにおいては、ベルトの剛性を上げたり、ケーブルビードの強度を上げた素材を使用したりすることが好ましい。例えば、本ケーブルビードは、環状に形成されたスチールからなるコアと、該コアの周りにスチールからなるシースフィラメントが螺旋状に巻き付けられてなる、少なくとも１層のシース層からなるシースとを有するケーブルビードを使用することができる。さらに、シースフィラメントの炭素含有量は、０．９０〜０．９５質量％であり、かつ、クロム含有量は、０．１５〜０．３０質量％であることが好適である。このような構成によれば、ケーブルビードの外径を従来よりも小さくした場合においても、ビードのアンカー機能を効果的に維持することができる。

上記表１に示す仕様の、タイヤサイズ１及びタイヤサイズ２のタイヤを用いて、表２に示す諸元のもと、各比較例及び発明例に係るタイヤについて、ビード部背面のセパレーション耐久性を各々評価した。
具体的には、タイヤをリムに組み付けたリム組立体を、ドラム上で所定の負荷をかけて、６４ｋｍ／ｈの速度で１０分間繰り返し回し、背面セパレーションが生じるまでのドラム試験での繰り返し回数により評価した。その結果を表２に示す。
結果は、タイヤサイズ１のタイヤについては、比較例１のタイヤのセパレーション耐久性を１００とし、タイヤサイズ２のタイヤについては、比較例３のタイヤのセパレーション耐久性を１００として、タイヤサイズ毎に指数表示した。指数値が大きいほど、ビード部背面のセパレーション耐久性に優れることを示している。また、ケーブルビードの重量は、タイヤサイズ１においてはケーブルビード径Ａが２５ｍｍの時を１００（比較例１）、タイヤサイズ２においてはケーブルビード径Ａが２７ｍｍの時を１００（比較例３）とし、数値が小さいほど軽いことを示す。

１：タイヤ、 ２、２００：ケーブルビード、 ３００：ビード部、 ４、４００：ラジアルカーカス、 ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ：ターンアッププライ、 ６ａ、６ｂ：ダウンプライ、 Ｒ：リム

Claims (2)

1. 一対の環状のケーブルビードと、これらケーブルビード間にトロイド状に延在する、複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなるプライの少なくとも２枚にて構成したラジアルカーカスと、を備える、規定内圧１０００〜２０００ｋＰａの航空機用ラジアルタイヤにおいて、
   前記ラジアルカーカスは、前記プライを各前記ケーブルビードのタイヤ幅方向内側から外側へ巻上げた、１枚以上のターンアッププライと、前記プライを前記ターンアッププライの巻上げ部分のタイヤ幅方向外側を覆って、各前記ケーブルビードのタイヤ径方向内側を通り、各前記ケーブルビードよりタイヤ幅方向内側まで延ばした、１枚以上のダウンプライと、を有してなり、
   ＴＲＡに定める適用サイズにおけるプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードのタイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａ（ｍｍ）との関係は、
   ＰＲ／Ａ≧１．６
   を満たす事を特徴とする、航空機用ラジアルタイヤ。
2. 前記ＴＲＡに定める適用サイズにおけるプライレーティングＰＲと、該タイヤの前記ケーブルビードのタイヤ回転軸を含む平面による断面視における径Ａ（ｍｍ）との関係は、
   ２．１１≧ＰＲ／Ａ
   を満たす、請求項１に記載の航空機用ラジアルタイヤ。
   

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