JP7123038B2 - ケーブルビードおよびこれを用いた航空機用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルビードおよびこれを用いた航空機用タイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、破壊耐圧性を維持しつつ、軽量化を実現し得るケーブルビードおよびこれを用いた航空機用タイヤに関する。

航空機用タイヤのビードコアとして、環状のコアの周囲に、シースフィラメントを螺旋状に巻付けてなる１層以上のシースを形成した断面円形状である、いわゆるケーブルビードが知られている。このようなケーブルビードの改良技術として、特許文献１では、５層構造のケーブルビードが提案されている。

このケーブルビードは、シースフィラメントがブラスめっきされた炭素鋼であり、コアがシースフィラメントと同等もしくはそれ以下の炭素含有量の炭素鋼から構成されている。そして、このケーブルビードを用いた新品タイヤからケーブルビードを取り出し、コイル状に巻き付けられているシースフィラメントをほぐした時のフィラメントの内径をｂ、タイヤに埋設されていたときのビード内径をａとしたとき、ｂ／ａ＞０．９０超とすることで、ビードの耐久性を向上させている。

また、特許文献１では、シースフィラメントの炭素含有量についても検討されている。具体的には、シースフィラメントの炭素含有量が０．５０重量％未満であると、走行中にビードが受ける応力に耐えがたく、また逆に０．９０重量％より大きくなった場合、型付け時に曲げにくいことや、タイヤ走行中に働く応力に耐えられるビードに必要最小限の伸びを確保できない、と述べられている。

特開平０６－２１１００９号

今日における航空機機体メーカーからタイヤメーカーに対する要求の一つとして、タイヤの軽量化が挙げられる。航空機機体を支える芯の役割を果たすケーブルビードは、破壊耐圧性を基準として、ケーブルビードの構造、すなわち、コア径、シース径およびシースフィラメント本数が決められている。

破壊耐圧性はシースフィラメント１本の強力およびシースフィラメント本数によって大きく影響受け、高い破壊耐圧性を確保するためには、シースフィラメント強力を高くする必要がある。そのため、従来はシースフィラメント径を太くして、シースフィラメントの強力を高めていた。しかしながら、シースフィラメント径が太くなると、ケーブルビードの重量が重くなってしまう。したがって、タイヤの破壊耐圧性を保ちつつ、軽量化することは、二律背反の関係にある。

そこで、本発明の目的は、破壊耐圧性を維持しつつ、軽量化を実現し得るケーブルビードおよびこれを用いた航空機用タイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、シースフィラメントの炭素含有量に加えて、クロムの含有量を所定の範囲とすることで、上記課題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のケーブルビードは、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において、
前記シースフィラメントの炭素含有量が０．９０質量％超０．９５質量％以下であり、かつ、クロム含有量が０．１５～０．３０質量％であり、
層構造が、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であり、
前記コアを構成するコアフィラメントの径が４～８．０ｍｍであり、
前記シースフィラメントの径が１．５０～２．００ｍｍであり、
航空機用タイヤに用いられることを特徴とするものである。

ここで、炭素含有量は、ＪＩＳ Ｇ１２１１に準拠した赤外線吸収法（附属書３：全炭素定量法－高周波誘導加熱炉燃焼）により測定され、より詳細には、ＬＥＣＯ製「ＣＳ－４００」なる装置を用い、鋼を高周波加熱により溶解し、赤外線吸収法で定量分析を行うことにより求めることができる。また、クロム、ケイ素およびマンガンの含有量は、ＪＩＳ Ｇ１２５８－１（発光強度比法）に準拠して測定され、より詳細には、塩酸：硝酸：水＝１：１：２（質量比）の水溶液に鋼材を溶解し、ＩＣＰ分析（発光分光分析）することにより測定できる。

本発明のケーブルビードにおいては、Ａは６～１２、Ｂは１２～２０、Ｃは１８～２８、Ｄは２４～３４、Ｅは３０～３８であることが好ましい。ここで、層構造における１は、コアを表す。また、本発明のケーブルビードにおいては、前記シースフィラメントは、ブラスめっきを施されていることが好ましい。さらに、本発明のケーブルビードにおいては、前記シースフィラメントの抗張力は、２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明の航空機用タイヤは、本発明のケーブルビードを備えてなることを特徴とするものである。

本発明によれば、破壊耐圧性を維持しつつ、軽量化を実現し得るケーブルビードおよびこれを用いた航空機用タイヤを提供することができる。

本発明の一好適な実施の形態に係るケーブルビードの概略断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係る航空機用タイヤのタイヤ幅方向における概略断面図である。

以下、本発明のケーブルビードについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るケーブルビードの概略断面図である。本発明のケーブルビード１０は、環状に形成されたスチールからなるコア１と、コア１の周りにスチールからなるシースフィラメント２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３と、を有する。図示例においては、シース３は、第１シース層３ａ、第２シース層３ｂ、第３シース層３ｃ、第４シース層３ｄ、および第５シース層３ｅの５層のシース層を有しているが、本発明のケーブルビード１０の構造はこれに限られるものではなく、シース層は５層以上であってもよい。図示するケーブルビード１０においては、１＋１１＋１７＋２３＋２９＋３５構造である。

本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメント２の炭素含有量は０．９０質量％超０．９５質量％以下であり、かつ、クロム含有量は０．１５～０．３０質量％である。かかる条件を満足することで、シースフィラメント２を細径化することが可能となり、ケーブルビード１０を軽量化することができる。すなわち、クロム含有量を上記範囲とすることで、炭素含有量を０．９０質量％超としても、前述したような、シースフィラメントが型付け時に曲げにくい、タイヤ走行中に働く応力に耐えられるビードに必要最小限の伸びが確保できない、といった不具合を生じることなく、シースフィラメント２の強力を向上させることができる。その結果、シースフィラメント２の細径化が可能になり、タイヤの軽量化を実現することができる。シースフィラメント２中のクロム含有量が０．１５質量％未満であると、上記効果が得られず、シースフィラメント２に十分な強力を与えることができない。なお、クロム含有量が０．３０質量％を超えると、コストの面で不利になり、また、本発明の効果が飽和してしまうため、好ましくない。炭素含有量は、好適には０．９１～０．９４質量％であり、クロム含有量は、好適には０．２０～０．２５質量％、より好適には、０．２０～０．２３質量％である。このような条件を満足することで、ケーブルビード全体における炭素量含有量およびクロム含有量のバラツキを抑えることができ、その結果、ケーブルビードの物性のバラツキが少なくなる。

本発明のケーブルビード１０においては、層構造は、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であること、すなわち、コア１の周りに設けられるシース３は５層のシース層からなることが好ましい。また、シースフィラメント２の本数は、好適にはＡは６～１２本、Ｂは１２～２０本、Ｃは１８～２８本、Ｄは２４～３４、Ｅは３０～３８本が好ましい。好適には、１＋１１＋１７＋２３＋２９＋３５構造である。かかる構造とすることで、本発明のケーブルビードを航空機用タイヤのビードコアに用いた場合に、十分な破壊耐圧性を発揮し、かつ、タイヤの軽量化を図ることができる。

また、本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメント２はめっき処理が施されていることが好ましい。めっき処理としては、ブラスめっきやブロンズめっき、銅めっき，亜鉛めっき等が挙げられるが、ブラスめっきが好ましい。シースフィラメント２にブラスめっきを施すことで、ケーブルビード１０とゴムとの接着性を向上させることができ、タイヤの耐久性を向上させることができる。なお、ブラスめっきの組成としては、特に制限されるものはないが、好適には銅の含有率は６０質量％以上である。

さらに、本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメント２の抗張力は２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。シースフィラメント２の抗張力を２０００ＭＰａ以上とすることで、本発明のケーブルビード１０を航空機用タイヤのビードコアとして用いた場合、十分な強度を発揮することができる。また、シースフィラメント２の抗張力が高いほど、シースフィラメント２の本数を少なくすることができるため、タイヤの軽量化の面でも好ましい。

さらにまた、本発明のケーブルビード１０においては、シースフィラメント２の径は、１．５０～２．００ｍｍであることが好ましい。シースフィラメントの径をかかる範囲とすることで、本発明のケーブルビード１０を航空機用タイヤのビードコアとして用いた場合、タイヤの軽量化を十分に達成することができ、また、十分な強度を発揮することができる。なお、本発明のケーブルビード１０においては、コアフィラメントの径は、軽量性および強度の観点から、２．０～８．０ｍｍが好ましい。

本発明のケーブルビード１０は、シースフィラメント２中の炭素含有量およびクロム含有量が上記範囲を満足すればよく、それ以外については特に制限はない。例えば、ケーブルビード１０のコア１は、コアフィラメントの両端を突き合わせて溶接して環状に製造することができる。その後、例えば、供給リールに巻回されることにより螺旋型付けされた、上記要件を満足するシースフィラメント２を、コア１に螺旋状に巻き付けることで、本発明のケーブルビード１０を製造することができる。コアフィラメントの材質についても特に制限はなく、従来ケーブルビードのコアとして用いられてきた材質を用いることができる。

次に、本発明の航空機用タイヤについて説明する。図２は、本発明の一好適な実施の形態に係る航空機用タイヤのタイヤ幅方向における概略断面図である。図示するタイヤ１００は、トレッド部１０１と、トレッド部１０１のタイヤ幅方向両外側に位置する一対のショルダー部１０２と、ショルダー部１０２の側部からタイヤ径方向内方に延びる一対のサイドウォール部１０３と、各サイドウォール部１０３のタイヤ径方向内方に連なるビード部１０４と、ビード部１０４に埋設されてなる断面円形のビードコア１０５を備えている。

また、タイヤ１００は、一対のビード部１０４間に延在する２層のカーカスプライからなるラジアルカーカス１０６を備えている。このラジアルカーカス１０６は、トレッド部１０１から一対のショルダー部１０２および一対のサイドウォール部１０３を介して一対のビード部１０４にわたってトロイド状に延び、ビード部１０４内に埋設されたビードコア１０５の周りに折り返されてなる第１ラジアルカーカスプライ１０６ａおよび第２ラジアルカーカスプライ１０６ｂからなる。なお、図示例では、カーカスプライの層数を２層とした場合を示しているが、本発明のタイヤにおいては、カーカスプライの層数は必要に応じて適宜変更することができる。

本発明のタイヤ１００は、ビード部１０４に埋設されてなるビードコア１０５として、本発明のケーブルビードを用いる。前述のとおり、本発明のケーブルビードは、航空機用タイヤの破壊耐圧性を維持しつつ、軽量化を実現し得るケーブルビードである。したがって、本発明のタイヤ１００は、従来のタイヤと比較して、破壊耐圧性を維持しつつ、軽量性に優れたものとなる。

本発明のタイヤ１００は、ビードコア１０５として本発明のケーブルビードを用いたこと以外に特に制限はなく、その他の構造等については、既知の構造を採用することができる。例えば、図示例においては、トレッド部１０１のラジアルカーカス１０６のタイヤ径方向外方には、４層のベルト層１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄからなるベルト１０７および１層のベルト保護層１０８が順次配設されている。また、ベルト保護層１０８のタイヤ径方向外方には、トレッドゴムが配設されており、トレッドゴムの表面には、タイヤ周方向に延びる周方向溝等の溝１０９が形成されている。なお、図示例では、ベルト１０７が合計４層のベルト層１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄからなる場合を示しているが、本発明のタイヤ１００においては、ベルト層の数や配設位置は、必要に応じて任意の数や配設位置とすることができる。また、本発明のタイヤ１００では、ベルト１０７やベルト保護層１０８の構成は任意の構成とすることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜従来例、比較例１～３および実施例１～４＞
表１、２に示す炭素含有量およびクロム含有量を有するスチールフィラメントを用い、同表に示す構造のケーブルビードをサイズ、Φ２３ｍｍにて作製し、重量を求める。また、これらのケーブルビードを用いて、図２に示すタイプのタイヤをタイヤサイズ５２×２１．０Ｒ２２ ３８ＰＲにて作製し、下記の手順で破壊耐圧安全率を測定する。得られた結果を同表に併記する。

なお、抗張力および捻回値はＪＩＳ Ｇ３５２２の引張り試験およびねじり試験法に基づいて測定する。

＜安全率＞
タイヤをリムサイズ５２×２１Ｒ２２のリムに装着し、タイヤ内を水で満たし内圧を上昇させた時、タイヤが破壊する圧力と、ＴＲＡで定められた規定内圧に対する比（タイヤが破壊する圧力／ＴＲＡで定められた正規内圧）を測定する。なお、米国連邦航空局（ＦＡＡ）の定めるＴＳＯでは、航空機用タイヤについては安全率４倍以上に規定されている。数値が大きいほど耐圧性が良好である。なお、表中の指数１００が上記安全率４倍に当たる。

以上より、本発明のケーブルビードは、航空機用タイヤの破壊耐圧性を維持しつつ、軽量化を実現することが期待できるものであることが分かる。

１ コア
２ シースフィラメント
３ シース
１０ ケーブルビード
１００ 航空機用タイヤ（タイヤ）
１０１ トレッド部
１０２ ショルダー部
１０３ サイドウォール部
１０４ ビード部
１０５ ビードコア
１０６ ラジアルカーカス
１０７ ベルト
１０８ ベルト保護層
１０９ 溝

Claims (5)

1. 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において、
   前記シースフィラメントの炭素含有量が０．９０質量％超０．９５質量％以下であり、かつ、クロム含有量が０．１５～０．３０質量％であり、
   層構造が、１＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ構造であり、
   前記コアを構成するコアフィラメントの径が４～８．０ｍｍであり、
   前記シースフィラメントの径が１．５０～２．００ｍｍであり、
   航空機用タイヤに用いられることを特徴とするケーブルビード。
2. Ａが６～１２、Ｂが１２～２０、Ｃが１８～２８、Ｄが２４～３４、Ｅは３０～３８である請求項１記載のケーブルビード。
3. 前記シースフィラメントが、ブラスめっきを施されている請求項１または２記載のケーブルビード。
4. 前記シースフィラメントの抗張力が、２０００ＭＰａ以上である請求項１～３のうちいずれか一項記載のケーブルビード。
5. 請求項１～４のうちいずれか一項記載のケーブルビードを備えてなることを特徴とする航空機用タイヤ。

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