JP2013001391A - 軽量化された航空機用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】航空機に使用されるような高速重荷重タイヤを提供する。
【解決手段】この空気入りタイヤはカーカスとベルト補強構造とを有し、該ベルト補強構造が、少なくとも１つの半径方向内側らせん層とこのらせん層の半径方向外側に配置された少なくとも１つのジグザグベルト補強構造とを有する複合ベルト構造である。ジグザグベルト幅は、らせん層よりも狭いことが好ましい。
【選択図】 図１

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重荷重用タイヤに関する。

高速用途用の空気入りタイヤは、タイヤがフットプリント領域に出入りするときにタイヤのクラウン領域がかなりたわむ。この問題は、タイヤの速度が離陸および着陸時に約３２２ｋｍ／時（２００ｍｐｈ）を超える速度に達することがある航空機用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、クラウン領域は、大きな角加速度および速度のために寸法が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。このような力には、フットプリント領域として知られているタイヤの小領域においてのみ支持される車両の荷重が反作用している。

現在のタイヤ構成の牽引者となっているのは、高速高荷重性能を有する軽量の航空機用タイヤである。従来技術では、ワタナベの特許文献１で開示されているように、航空機用タイヤにおいて複数の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の側縁部の所に切断されたベルト縁部を無くするという利点がある。ジグザグベルト層の生来の柔軟性は、コーナリングフォースを向上させる働きをする。

米国特許第５４２７１６７号 米国特許第６５７１８４７号 米国特許第４８９３６６５号 米国特許第４１５５３９４号 米国特許第６７９９６１８号

しかしながら、複数のジグザグベルト層を有して構成されたタイヤは、現在の事業用航空機の設計要件により要求されているほどの大きな荷重を支持することができない。また、一般に、荷重許容量と重量との間にはトレードオフの関係がある。したがって、高速高荷重に対応することができ、かつ軽量の、改良された航空機用タイヤが必要とされている。

本発明の一態様は、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、タイヤの中央円周方向平面に対して１０°以下の角度に配置された複数のコードを有する第１のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に配置されたジグザグベルト補強構造と、を有しており、
前記ジグザグベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を形成しており、前記複数のコードは、前記タイヤの中央平面に対して５°〜３０°に傾斜し、各側縁部の所の折り返し点まで交互に延びており、
前記第１のベルト層は前記ジグザグベルト補強構造よりも幅広く、定格圧力下における、車輪のフランジ間の幅Ｗ_ＢＦと膨張時の前記タイヤの断面幅Ｗとの比であるＷ_ＢＦ／Ｗが、約０．６５から約０．７の範囲内であることを特徴とする。

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を除くが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

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

「コード」は、タイヤ内のプライを構成する補強ストランドの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。

「半径方向の（ラジアル）」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、あるいはタイヤの回転軸線から半径方向に遠ざかる方向を意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードへと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°の間のコード角に配置されている、ベルトが巻かれた、つまり周方向に拘束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。

本発明による第１の実施形態のタイヤの半分についての概略断面図である。 形成途中のジグザグベルト層の概略斜視図である。 ベルト層の構造を示す、第１の実施形態のタイヤの複合ベルトパッケージの半分についての概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第２の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第３の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第４の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第５の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第６の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第７の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。 ベルト層の構造を示す、第８の実施形態の複合ベルトパッケージの概略的な拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の航空機用ラジアルタイヤ１０の片側半分の断面図を示している。タイヤはタイヤの中央円周方向平面（the mid-circumferential plane）を中心として対称的なので、半分のみが図示されている。図示のように、航空機用タイヤは、それぞれにビードコア１４が埋め込まれた一対のビード部１２を有している。航空機用タイヤに使用するのに適しているビードコアの一例は特許文献２に示されている。ビードコア１４は、複数の鋼製シースワイヤ１５に囲まれた中心部分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、他のビードコアも利用可能であることが理解できよう。

航空機用タイヤは、各ビード部分１２からタイヤの半径方向に実質的に外向きに延びているサイドウォール部１６と、両サイドウォール部１６の半径方向外側の端部同士の間を延びているトレッド部２０とをさらに有している。タイヤは、一方のビードから他方のビードへ延びている図１ではＷ_ＢＦとして示されてい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るように図示されている。タイヤの断面幅は、図１ではＷとして示されており、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のタイヤの最も広い部分における断面幅である。本発明の航空機用タイヤは、Ｗ_ＢＦ／Ｗの比が約０．６５から約０．７の範囲であり、より好ましくは約０．６５から約０．６８の範囲である、Ｈ型定格タイヤであることが好ましい。また、リムフランジ幅と最大ベルト幅の比Ｗ_ＢＦ／ＢＷは約０．８４から１の範囲であり、より好ましくは約０．８６から０．９２の範囲であり、最も好ましくは約０．８８から約０．９の範囲であることが好ましい。

また、タイヤ１０は、一方のビード部分１２から他方のビード部分１２まで回転体状（toroidally）に延びているカーカス２２によって補強されている。カーカス２２は、半径方向に向いていることが好ましい、複数の内側カーカスプライ２４と複数の外側カーカスプライ２６とで構成されている。これらのカーカスプライのうち、４つの内側のプライ２４は通常、ビードコア１４の周りにタイヤの内側からタイヤの外側に向かって巻き付けられて折り返し部を形成しており、他方、２つの外側のプライ２６は通常、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まで下向きに延びている。

これらのカーカスプライ２４，２６はそれぞれ、タイヤの赤道面ＥＰに対して実質的に垂直に延びている（すなわち、タイヤの半径方向に延びている）任意の適切なコード、通常は６，６−ナイロンのコードのようなナイロンコードを有していてよい。ナイロンコードは１８９０デニール／２／２の構造または１８９０デニール／３の構造を有することが好ましい。１つ以上のカーカスプライ２４，２６は、アラミドとナイロンのコード構造、たとえば、ハイブリッドコード、高エネルギーコード、または混成コード（merged cords）を有してもよい。適切なコードの例は、特許文献３、特許文献４、または特許文献５に記載されている。好ましくは、これらのプライコードは、破断時の伸びが８％よりも高くかつ３０％よりも低く、より好ましくは９％よりも高くかつ２８％よりも低い。

航空機用タイヤ１０は、カーカス２２とトレッドゴム２８との間に配置されたベルトパッケージ４０をさらに有している。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の片側半分についての第１の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０はタイヤの中央円周方向平面を中心として対称なので、ベルトパッケージの片側半分のみが図示されている。図示のようなベルトパッケージ４０は、カーカスに隣接して配置された第１のベルト層５０を有している。第１のベルト層５０は、タイヤの中央円周方向平面に対して１０°以下、より好ましくは５°以下の角度を有する複数のコードから構成されていることが好ましい。第１のベルト層５０は、２つ以上のコードを周方向に対して渦巻き状すなわち螺旋状に巻くことによって作られた、これらのコードのゴム引きされたストリップ４３から構成されていることが好ましい。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って、リム幅（フランジ同士の間の幅）の約１３％から約１００％の範囲内の幅を有している。

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をさらに有している。第２のベルト層６０は、タイヤの中央円周方向平面に対して５°以下の角度を有する複数のコードから構成されていることが好ましい。第２のベルト層６０は、２つ以上のコードを周方向に対して渦巻き状すなわち螺旋状に巻くことによって作られた、これらのコードのゴム引きされたストリップ４３から構成されていることが好ましい。第２のベルト層６０は、リム幅の約１０１％から約１２０％の範囲内の幅であって、第１のベルト層５０よりも広い幅を有している。第２のベルト層６０は、ベルトパッケージ４０の中で最も広いベルト層であることがより好ましい。また、好ましくは、最も狭いベルト層（第１のベルト層５０）の幅と最も広いベルト層（第２のベルト層６０）の幅との比ＢＷｓ／ＢＷが、約０．３から約０．６の範囲であり、より好ましくは約０．４から約０．５である。

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をさらに有している。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、互いに織り合わされたコードからなる２つの層によって構成されている。ジグザグベルト補強構造７０は、タイヤ組み立てドラム４９またはコアの側縁部４４と４５の間を交互に延びるように傾斜した状態で概ね周方向に巻かれている、１つ以上のコードのゴム引きされたストリップ４３から構成されている。ストリップ４３は、隣接するストリップ４３同士の間に隙間ができないように周方向に所望の量だけずらしながら、そのようなジグザグ経路に沿って何度も巻かれている。その結果、複数のコードは、両方の端部４４，４５の所の折り返し点において曲がる方向を変えながら周方向に延びている。上述のようにストリップ４３が周方向の３６０°ごとにプライの両側の端部４４と４５の間を少なくとも１回往復する場合に、ジグザグベルト補強構造７０の複数のコードは、タイヤの赤道面ＥＰに対して５°〜３０°のコード角Ａにおいて、互いに交差している。各ジグザグベルト補強構造内に形成された複数のコードの２つの層は、ベルト層内に埋め込まれて分離不能であって、ベルトの外側の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は、ベルトパッケージ４０の半径方向において最も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は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のベルト層５０よりも幅広いことが好ましく、第１のベルト層５０よりも広くかつ第２のベルト層６０よりも狭い幅を有することがより好ましい。ジグザグベルト補強構造７０の幅ＢＷｚと第２のベルト層６０の幅ＢＷとの比は以下のとおりであることが好ましい。
（１） ０．６＜ＢＷｚ／ＢＷ＜１．０
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、以下の相違点を除いて第１の実施形態と同じである。ベルトパッケージ４０は、第１のベルト層５０の半径方向内側に配置された追加の第３のベルト層５５をさらに有している。第３のベルト層５５は、他のすべてのベルト層５０，６０，７０の幅よりも狭い幅を有することが好ましい。第３のベルト層５５は、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲内の幅を有す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、以下の相違点を除いて、図４に示されているような第２の実施形態と同じである。第１のベルト層５０は取り除かれている。第１のジグザグベルト補強構造７０の半径方向外側に第２のジグザグベルト補強構造９０が付加されている。第２のジグザグベルト層９０は第１のジグザグベルト補強構造７０よりも狭い幅を有している。ジグザグベルト補強構造７０，９０はベルト層６０の幅よりも狭い幅を有している。

図６は、以下の相違点を除いて図４と同様の、その他の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０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をさらに含んでいる。第２のジグザグベルト補強構造９２は第１のジグザグベルト補強構造７０よりも狭い幅を有している。ジグザグベルト補強構造７０，９２はベルト層６０の幅よりも狭い幅を有している。

図７は、以下の相違点を除いて図６と同様の、その他の実施形態を示している。図７は、半径方向外側の２つのジグザグベルト補強構造７０，９２と、３つの小角度のベルト層６０，５０，５６とを示している。ベルト層６０はベルトパッケージ４０の中の最も幅広いベルト層である。中央の小角度のベルト層５０はベルトパッケージ４０の中の最も幅狭いベルト層である。半径方向において最も内側のベルト層５６は、中央のベルト層５０および半径方向において最も外側のジグザグベルト補強構造９２よりも広い幅を有している。

図８は、以下の相違点を除いて図６と同様の、その他の実施形態を示している。ベルトパッケージ４０は、半径方向外側の２つのジグザグベルト補強構造９２，７０と、３つの小角度のベルト層５５，６０，６１を含んでいる。２つの小角度のベルト層６０，６１は同じ幅を有しており、ベルトパッケージの中の最も幅広いベルトである。１つのベルト層５５は、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％の範囲内の、最も狭い幅を有している。

図９は、本発明のさらに他の実施形態を示している。図９は、以下の相違点を除いて、図３に示されている実施形態と同様である。図９の実施形態は、２つの半径方向内側の小角度のベルト層５０，６０を含んでいる。小角度のベルト層６０はベルトパッケージの中の最も幅広いベルトである。本実施形態は、追加の２つのジグザグベルト補強構造６８，６９をさらに有しており、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。ジグザグベルト補強構造６８，６９，７０は、半径方向において最も内側のベルトが最も幅広いベルトになり、半径方向において最も外側のベルトが最も幅狭いベルトになるように、ベルト幅が減少している。図１０は、第３の小角度のベルト層５１が小角度のベルト層５０の半径方向内側に配置され、フランジ同士の間のリム幅の約１３％から約４７％の範囲の幅を有する、図９の実施形態の変形実施形態を示している。

上述の実施形態のいずれにおいても、各コードは、１つのベルト構造から次のベルト構造へと連続して巻かれていることが好ましい。

上述した螺旋状またはジグザグの複数のベルト層のうちのいずれの層のコードも、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く、当業者に公知の混成構造、ハイブリッド構成、高エネルギー構成が含まれる。ベルトコードとカーカスコードと（またはそれらの両方）に適したコード構成の一例は、６．７撚りの３３００ｄｔｅｘの構造を有するポリアミド（アラミド）の２本のコードと、４．５撚りの１８８０ｄｔｅｘの構造を有する１本のナイロンまたはナイロン６/６のコードとを含む、アラミドとナイロンの複合物を有してよい。混成ケーブル全体の撚りは６．７である。ベルトコードは破断時の伸びが約８％よりも大きくかつ２６％よりも小さく、破断強さが約４００Ｎよりも大きいことが好ましい。より好ましくは、各ベルトコードは破断時の伸びが約９％から約２５％の範囲である。また、各プライコードは各ベルトコードよりも破断時の伸びが大きいことが好ましい。破断時の伸び、線密度、および引張強度のようなコード特性は、タイヤの浸漬工程の後であるが加硫の前に得られたコードのサンプルから求められる。

本明細書の説明を考慮すれば、本発明の変形例が実施可能である。本発明を例示するために、ある代表的な実施形態およびその詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変更および修正を施せることが明らかであろう。

１０ 航空機用ラジアルタイヤ
１２ ビード部分
１３ 中心部
１４ ビードコア
１５ 鋼製シースワイヤ
１６ サイドウォール部
２０ トレッド部
２２ カーカス
２４ 内側カーカスプライ
２６ 外側カーカスプライ
２８ トレッドゴム
４０ ベルトパッケージ
４３ ゴム引きされたストリップ
４４、４５ 側縁部
４９ タイヤ組み立てドラム
５０ 第１のベルト層
５５ 第３のベルト層
５６ 小角度のベルト層
６０ 第２のベルト層
６１ 小角度のベルト
６８、６９ ジグザグベルト補強構造
７０ ジグザグベルト補強構造
９０、９２ 第２のジグザグベルト補強構造
ＢＷ 最大ベルト幅
ＢＷｚ ジグザグベルト幅
Ｗ_ＢＦ リムフランジ幅
Ｗ 断面幅

Claims (10)

1. 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、タイヤの中央円周方向平面に対して１０°以下の角度に配置された複数のコードを有する第１のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に配置されたジグザグベルト補強構造と、を有しており、
   前記ジグザグベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を形成しており、前記複数のコードは、前記タイヤの中央平面に対して５°〜３０°に傾斜し、各側縁部の所の折り返し点まで交互に延びており、
   前記第１のベルト層は前記ジグザグベルト補強構造よりも幅広く、定格圧力下における、車輪のフランジ間の幅Ｗ_ＢＦと膨張時の前記タイヤの断面幅Ｗとの比であるＷ_ＢＦ／Ｗが、約０．６５から約０．７の範囲内であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記中央円周方向平面に対して１０°以下の角度に配置された複数のコードを有する第２のベルト層を有し、前記第２のベルト層の幅は前記ジグザグベルト補強構造よりも狭い、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２のベルト層は、前記第１のベルト層よりも狭い幅を有する、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルト補強構造の中の最も広いベルト層の幅Ｗ２と前記第１のベルト層の幅Ｗ１との比がおよそ ０．４＜Ｗ２／Ｗ１＜０．６
   の範囲内である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. 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、タイヤの中央円周方向平面に対して１０°以下の角度に配置された複数のコードを有する第１のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に配置されたジグザグベルト補強構造と、を有しており、
   前記ジグザグベルト補強構造は、複数のコードからなる２つの層を形成しており、前記複数のコードは、前記タイヤの中央平面に対して５°〜３０°に傾斜し、各側縁部の所の折り返し点まで交互に延びており、
   前記第１のベルト層は前記ジグザグベルト補強構造よりも幅広く、車輪のフランジ間の幅Ｗ_ＢＦとベルト幅ＢＷとの比であるＷ_ＢＦ／ＢＷが、約０．８４から約１．０の範囲内であることを特徴とする空気入りタイヤ。
6. カーカスと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、各々が中央円周方向平面に対して１０°以下の角度に配置された複数のコードを有する、第１のベルト層および第２のベルト層と、前記第１のベルト層の半径方向外側に配置された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、複数のコードからなる２つの層を形成しており、前記複数のコードは、前記タイヤの中央平面に対して５°〜３０°に傾斜し、各側縁部の所の折り返し点まで交互に延びており、
   前記第１のベルト層は前記ジグザグベルト補強構造よりも幅広く、前記第２のベルト層の幅Ｗ２と前記第１のベルト層の幅Ｗ１との比がおよそ ０．４＜Ｗ２／Ｗ１＜０．６の範囲内であることを特徴とする空気入りタイヤ。
7. 前記車輪のフランジ間の幅と前記ベルト補強構造の中の最も広いベルト層の幅との比であるＷ_ＢＦ／ＢＷが約０．８４から約１の範囲内である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記車輪のフランジ間の幅と前記ベルト補強構造の中の最も広いベルト層の幅との比であるＷ_ＢＦ／ＢＷが約０．８６から約０．９５の範囲内である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記車輪のフランジ間の幅と前記ベルト補強構造の中の最も広いベルト層の幅との比であるＷ_ＢＦ／ＢＷが約０．８８から約０．９の範囲内である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記第１、第２、および第３のベルト層の幅は、半径方向において最も内側の層から半径方向において最も外側の層へと増加している、請求項１１に記載の空気入りタイヤ。

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