JP5022027B2 - 自動二輪車用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用タイヤに関し、詳しくは旋回時に生じがちなタイヤの過度の倒れ込み現象を抑制して旋回時の操縦安定性を向上させる技術に関する。

自動二輪車では、主に車体を傾けてタイヤにキャンバー角を与え、該タイヤに遠心力に釣り合うキャンバースラストを発生させることにより旋回が行われる。旋回速度が大きい場合又は旋回半径が小さい場合、大きな求心力が必要になるので、タイヤにもより大きなキャンバー角が与えられることになる。

ここで、タイヤにキャンバー角を与えるために車体を徐々に傾けていく場合、車体が傾く（倒れ込んでいく）スピードが一定であると、ライダーは安心して旋回動作を維持できる。しかしながら、車体を傾けていく途中で車体が倒れ込むスピードが急に大きくなると、バランスを損ね転倒するおそれがある。

さらに詳しく述べると、例えば、自動二輪車を一定の旋回半径で連続旋回走行させる場合、速度を徐々に大きくするためには、キャンバー角も徐々に大きくする必要がある。この旋回速度の上昇とキャンバー角の増加とがほぼ比例関係にあればドライバーは安心した旋回動作を行い得る。しかしながら、車体が急激に倒れ込む（キャンバー角の急激な増加が生じる）と、旋回時の操縦安定性が著しく悪化することになる。
関連する技術としては、次のものがある。

特開２００２−３６８１２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ベルト層にスチールコードを用いるとともに、トレッド部の外面輪郭線におけるクラウン円弧とショルダー円弧との比などを最適化することを基本として、キャンバー角の増加に基づいてタイヤのばね定数を増加させることにより、上述のタイヤの過度の倒れ込みを抑制し、旋回走行時の操縦安定性を向上させ得る自動二輪車用タイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた自動二輪車用タイヤであって、前記カーカスは、有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ赤道に対して６０〜９０度の角度で配列した３枚のカーカスプライからなり、前記カーカスプライは、最も内側に配された第１のカーカスプライと、そのタイヤ半径方向外側に配された第２のカーカスプライと、該第２のカーカスプライのタイヤ半径方向外側に配された第３のカーカスプライとを含み、前記第１のカーカスプライ及び前記第２のカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部と、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向の内側から外側に折返された折返し部とを含む巻上げプライとして構成され、前記第３のカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部を通って前記第１のカーカスプライ及び前記第２のカーカスプライの前記本体部と前記折返し部との間にのび、かつ前記折返し部のタイヤ半径方向の外端よりも、タイヤ半径方向内側で終端する本体部のみからなる巻下げプライとして構成され、前記ベルト層は、スチールコードをゴム被覆した帯状プライを前記カーカスのタイヤ半径方向外側にタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻き付けることにより形成され、しかも正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷である正規状態のタイヤ子午線断面において、トレッド部の外面輪郭線は、タイヤ赤道点を含むクラウン領域をのびかつ曲率半径Ｒｃのクラウン円弧と、トレッド縁からタイヤ赤道側にのびるとともに曲率半径Ｒｓのショルダー円弧とを含み、しかも前記曲率半径の比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．７０以上かつ１．０未満であるとともに、前記トレッド縁からタイヤ赤道点までのタイヤ半径方向の高さであるトレッド高さＴＨをトレッド半幅（ＴＷ／２）で除したキャンバー比が０．６０以下であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．８０よりも大かつ１．０よりも小である請求項１記載の自動二輪車用タイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記タイヤ子午線断面において、前記クラウン円弧はタイヤ赤道点を中心としてトレッド展開幅の２０％の領域を少なくとものびるととともに、前記ショルダー円弧は、トレッド縁からトレッド展開幅の２０％の領域をのびている請求項１又は２に記載の自動二輪車用タイヤである。

本発明では、有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ赤道に対して６０〜９０度の角度で配列した少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、１本又は複数本のスチールコードをゴム被覆した帯状プライを前記カーカスのタイヤ半径方向外側にタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻き付けることにより形成されたベルト層とを具える。スチールコードからなるベルト層は、トレッド部の剛性を高め、キャンバー角が与えられたときのトレッド部の過度の変形を抑制しうる。

また、本発明の自動二輪車用タイヤは、正規状態のタイヤ子午線断面において、トレッド部の外面輪郭線が、タイヤ赤道点を含むクラウン領域をのびかつ曲率半径Ｒｃのクラウン円弧と、トレッド縁からタイヤ赤道側にのびるとともに曲率半径Ｒｓのショルダー円弧とを含み、しかも前記曲率半径の比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．７０以上かつ１．０未満に設定されるとともに、トレッド縁からタイヤ赤道点までのタイヤ半径方向の高さであるトレッド高さＴＨをトレッド半幅（ＴＷ／２）で除したキャンバー比が０．６０以下に設定される。

これらの相乗作用により、本発明の自動二輪車用タイヤは、キャンバー角の増加に伴いばね定数を増すことができ、ひいては旋回走行時の過度の倒れ込みが防止され、安定した旋回走行を実現しうる。

以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態の自動二輪車用タイヤ１の正規状態のタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図を示す。

ここで、タイヤの正規状態とは、タイヤが正規リム（図示せず）にリム組みされかつ正規内圧が充填された状態とする。また、前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。また、前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。

本実施形態の自動二輪車用タイヤ１は、駆動力を受ける後輪用として好適に自動二輪車に装着されるものであって、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方に向けてのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを有し、該ビード部４、４間には少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス６が架け渡されるとともに、該カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方にはベルト層７が配される。

前記トレッド部２は、タイヤ半径方向外側に凸となるように円弧状に湾曲しており、かつ、そのタイヤ軸方向の最外側の位置であるトレッド縁２ｅ、２ｅが、最もタイヤ軸方向外側に設けられる。従って、このトレッド縁２ｅ、２ｅ間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅ＴＷがタイヤ最大幅をなす。

前記カーカス６は、タイヤ周方向に対して６０〜９０゜の角度でカーカスコードを配列した少なくとも１枚、本実施形態では３枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂ及び６Ｃから構成される。前記カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コードが採用される。また、前記カーカスプライとして、本実施形態では、最も内側に配された第１のカーカスプライ６Ａと、そのタイヤ半径方向外側に配された第２のカーカスプライ６Ｂと、該第２のカーカスプライ６Ｂのタイヤ半径方向外側に配された第３のカーカスプライ６Ｃとを含む。

前記第１及び第２のカーカスプライ６Ａ及び６Ｂは、いずれもトレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る本体部６ａと、前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向の内側から外側に折返された折返し部６ｂとを含むいわゆる巻上げプライとして構成される。なお、これらの本体部６ａと折返し部６ｂとの間にはビードコア５から半径方向外方に先細状にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配されることにより、ビード部４及びサイドウォール部３が補強される。また、前記第３のカーカスプライ６Ｃは、トレッド部２からサイドウォール部３を通って前記第１及び第２のカーカスプライ６Ａ及び６Ｂの間にのびて終端する本体部６ａのみからなる巻下げプライとして構成される。このようないわゆる（２−１）構造のカーカス６は、少ない質量でトレッド部２からサイドウォール部３及びビード部４の剛性をバランス良く向上させる点で好ましい。

また、前記ベルト層７は、スチールコードを用いた少なくとも１枚、本実施形態では１枚のベルトプライ７Ａから構成される。該ベルトプライ７Ａは、スチールコードをゴム被覆した帯状プライを前記カーカス６のタイヤ半径方向外側にかつタイヤ周方向に対して５゜以下の角度で螺旋状に巻き付けることにより形成される。

このようなスチールコードからなるベルト層７は、トレッド部２の剛性を効果的に高める結果、キャンバー角が与えられたときでもトレッド部２のショルダー領域が過度に変形するのを抑制してばね定数の低下を確実に防止できる。他方、ベルトコードが有機繊維コードの場合、トレッド部２の剛性が不足するので、キャンバー角の増加に伴いトレッド部の変形量が増大し、前述の倒れ込みが生じやすくなる。

また、ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度が５度よりも大きくなると、高速走行時などでは、トレッド部２の大きなせり出し変形が生じやすい。これは、トレッド部２の外面輪郭線２ａを大きく変形させ、ひいてはキャンバー角が与えられたときのばね定数の増加作用が十分に得られないおそれがある。

また、ベルト層７が、幅広のベルトプライを巻き付けかつその両端部をスプライスしたもので形成された場合、トレッド部２への拘束力が不足し、前記と同様に、高速走行時などでは、トレッド部２の大きなせり出し変形が生じやすいため好ましくない。

前記帯状プライとしては、図２（ａ）に示されるように、１本のスチールコード１０を未加硫ゴム１１で被覆した紐状の帯状プライＰ１、又は図２（ｂ）に示されるような複数本のスチールコード１０を未加硫ゴム１１で被覆したリボン状の帯状プライＰ２のいずれでも良い。

また、本実施形態の自動二輪車用タイヤ１は、正規状態のタイヤ子午線断面におけるトレッド部２の外面輪郭線２ａが、タイヤ赤道点ＣＰを含むクラウン領域Ｃｒをのびかつ曲率半径Ｒｃのクラウン円弧Ａｃと、トレッド縁２ｅからタイヤ赤道Ｃ側にのびるとともに曲率半径Ｒｓの一対のショルダー円弧Ａｓとを含み、しかもこれらの曲率半径の比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．７０以上かつ１．０未満に設定される。

ここで、前記トレッド部２の外面輪郭線２ａは、トレッド部２に溝が設けられている場合には、該溝を埋めた状態で特定される。また、前記タイヤ赤道点ＣＰは、タイヤ赤道Ｃとトレッド部２の外面輪郭線２ａとの交点である。

さらに、前記クラウン領域Ｃｒは、タイヤ赤道点ＣＰを中心としたトレッド部２の外面輪郭線２ａの展開長さの２０％の領域とし、クラウン円弧Ａｃはこの領域をのびる円弧とする。また、クラウン円弧Ａｃの曲率半径が変化する場合、その曲率半径Ｒｃは、それが最も近似する単一の半径を有する近似円弧の半径とする。

また、前記ショルダー領域Ｓｈは、トレッド縁２ｅから、トレッド部２の外面輪郭線２ａの展開長さの２０％の領域とし、ショルダー円弧Ａｓは、この領域をのびる円弧とする。また、ショルダー円弧Ａｓの曲率半径が変化する場合、前記曲率半径Ｒｓは、それが最も近似する単一の半径を有する近似円弧の半径とする。

発明者らは、上述の曲率半径の比（Ｒｓ／Ｒｃ）を変化させたタイヤを種々試作するとともに、台上試験機を使用して、キャンバー角を与えた状態でのそれらのばね定数を測定した。なお各タイヤは、トレッド部２の外面輪郭線以外は同一の構成を有するものとした。実験条件は、次の通りである。
タイヤサイズ：１７０／６０ＺＲ１７
リム：１７×ＭＴ５．００
内圧：２９０ｋＰａ
カーカス：レーヨンコードからなる３枚のカーカスプライ（２−１構造）
ベルト層：スチールコードからなる１枚

図３はその結果を示すグラフであり、縦軸はばね定数、横軸はキャンバー角をそれぞれ示す。図から明らかなように、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．６０のタイヤ１では、キャンバー角が大きくなってもばね定数は実質的に変化していないことが分かる。しかしながら、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）を０．７０以上かつ１．０未満としたタイヤ２乃至４では、タイヤ１と同一の内部構造を有するにも拘わらず、キャンバー角が大きくなるにつれてばね定数も大きくなることが判明した。即ち、上述の比（Ｒｓ／Ｒｃ）を充足させることにより、相対的にショルダー円弧Ａｓの曲率半径Ｒｓが大きくなり、ひいては旋回時の有効接地面積を増大させ、かつベルト層７を含めたトレッドパッケージとしての一体の剛性を確保しうる。これによりキャンバー角の増加とともにばね定数を大きくできる。なお、他のタイヤサイズについても同様の試験を行った結果、概ね同一の結果が得られた。

以上のように、本発明の自動二輪車用タイヤ１では、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）を０．７０以上かつ１．０未満とすることにより、キャンバー角の増加に従いタイヤのばね定数を高めることができる。これにより、走行中にタイヤにキャンバー角が大きく与えられる自動二輪車の旋回時において、タイヤの過度の倒れ込みが防止され、ひいては旋回時の走行安定性が大幅に向上する。

また、図３のグラフからも明らかなように、このような過度の倒れ込みをより効果的に防止するためには、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）は、より好ましくは０．７５よりも大、さらに好ましくは０．８１以上が望ましい。他方、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）が１．０になると、直進走行時に安定性が悪化する他、キャンバー角が大きくなったときに、トレッド縁２ｅが接地し易くなり、旋回時の挙動が非線形となる。このような観点より、前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）は、好ましくは０．９９以下、より好ましくは０．９５以下が望ましい。

なお、前記クラウン領域Ｃｒとショルダー領域Ｓｈとの間の領域は、クラウン円弧Ａｃ及びショルダー円弧Ａｓとの間を滑らかに継ぐ円弧によって形成されれば良い。

また、クラウン円弧Ａｃの曲率半径Ｒｃとトレッド幅ＴＷとの比（Ｒｃ／ＴＷ）は、好ましくは０．６７以上が望ましい。前記比（Ｒｃ／ＴＷ）が０．６７未満の場合、クラウン領域Ｃｒが過度に丸くなり、直進走行時の安定性の悪化や偏摩耗の発生が生じるおそれがある。逆に前記比（Ｒｃ／ＴＷ）が過度に大きくなると、クラウン領域Ｃｒが著しく平坦化され、旋回時の操縦安定性が悪化するおそれがある。このような観点より、前記比（Ｒｃ／ＴＷ）は、好ましくは０．８０以下、より好ましくは０．７５以下が望ましい。

また、本発明の自動二輪車用タイヤ１は、前記トレッド縁２ｅからタイヤ赤道点ＣＰまでのタイヤ半径方向の高さであるトレッド高さＴＨをトレッド半幅（ＴＷ／２）で除したキャンバー比（２・ＴＨ／ＴＷ）が０．６０以下に設定される。該キャンバー比は、トレッド部２の偏平度合いを表し、この値が小さくなるほどトレッド部２の外面輪郭線２ａが偏平化される。本発明では、該キャンバー比を０．６０以下とすることにより、トレッド部２を適度に平坦化し、ひいてはキャンバー角が付与されたときの剛性が確保される。

キャンバー比が０．６よりも大きくなると、トレッド部２の湾曲が大きくなり、キャンバー角が与えられたときにばね定数を十分に増加させることができない。他方、前記キャンバー比が小さすぎると、トレッド部２の外面が過度に平坦化されてしまい、旋回走行時の操縦安定性を悪化させるおそれがある。このような観点より、キャンバー比は、好ましくは０．５５以上、より好ましくは０．５７以上が望ましい。

図１の構造を有するテストタイヤ（サイズ１７０／６０ＺＲ１７）が表１に示す仕様にて試作され、それらの直進走行時の安定性及び旋回走行時の倒れ込み度合いがテストされた。なお、カーカスは、レーヨンコードからなる３枚のカーカスプライが用いられた。
テスト方法は、次の通りである。

＜直進走行時の安定性＞
テストタイヤを下記条件にて大型自動二輪の後輪に装着し、プロのドライバーのフィーリングにより低速及び高速直進走行時の安定性が総合的に評価された。結果は、比較例１を１００とする評点であり、数値が大きいほど良好である。
リム：１７×ＭＴ５．００
内圧：２９０ｋＰａ
テスト車両：排気量１３００cc
前輪タイヤ：１２０／７０ＺＲ１８
前輪リム：１８×ＭＴ３．５０
前輪内圧：２９０ｋＰａ

＜旋回走行時の倒れ込み＞
上記車両で徐々に速度を上げながら半径１００ｍの円周上を旋回走行した際に、車体の急激な倒れ込み度合い及びキャンバースラストとキャンバー角のリニア感などがドライバーのフィーリングにより評価された。結果は、比較例１を１００とする評点であり、数値が大きいほど良好である。

＜タイヤ質量＞
タイヤ１本当たりの質量が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数であり、数値が大きいほど重いことを示す。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、旋回走行時の倒れ込みが抑制されていることが確認できた。とりわけ、比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．８１以上である実施例に優れた結果が見られた。

本発明の実施形態を示す自動二輪車用タイヤの断面図である。 （ａ）、（ｂ）はベルト層を形成する帯状プライの実施形態を示す斜視図である。 キャンバー角とばね定数との実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 自動二輪車用タイヤ
２ トレッド部
２ａ トレッド部の外面輪郭線
２ｅ トレッド縁
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ カーカスプライ
７ ベルト層
Ｃｒ クラウン領域
Ａｃ クラウン円弧
Ｓｈ ショルダー領域
Ａｓ ショルダー円弧
ＣＰ タイヤ赤道点
ＴＷ トレッド幅
ＴＨ トレッド高さ

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されたベルト層とを具えた自動二輪車用タイヤであって、
   前記カーカスは、有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ赤道に対して６０〜９０度の角度で配列した３枚のカーカスプライからなり、
   前記カーカスプライは、最も内側に配された第１のカーカスプライと、そのタイヤ半径方向外側に配された第２のカーカスプライと、該第２のカーカスプライのタイヤ半径方向外側に配された第３のカーカスプライとを含み、
   前記第１のカーカスプライ及び前記第２のカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部と、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向の内側から外側に折返された折返し部とを含む巻上げプライとして構成され、
   前記第３のカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部を通って前記第１のカーカスプライ及び前記第２のカーカスプライの前記本体部と前記折返し部との間にのび、かつ前記折返し部のタイヤ半径方向の外端よりも、タイヤ半径方向内側で終端する本体部のみからなる巻下げプライとして構成され、
   前記ベルト層は、スチールコードをゴム被覆した帯状プライを前記カーカスのタイヤ半径方向外側にタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻き付けることにより形成され、
   しかも正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷である正規状態のタイヤ子午線断面において、
   トレッド部の外面輪郭線は、タイヤ赤道点を含むクラウン領域をのびかつ曲率半径Ｒｃのクラウン円弧と、トレッド縁からタイヤ赤道側にのびるとともに曲率半径Ｒｓのショルダー円弧とを含み、しかも前記曲率半径の比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．７０以上かつ１．０未満であるとともに、
   前記トレッド縁からタイヤ赤道点までのタイヤ半径方向の高さであるトレッド高さＴＨをトレッド半幅（ＴＷ／２）で除したキャンバー比が０．６０以下であることを特徴とする自動二輪車用タイヤ。
   
2. 前記比（Ｒｓ／Ｒｃ）が０．８０よりも大かつ１．０よりも小である請求項１記載の自動二輪車用タイヤ。
3. 前記タイヤ子午線断面において、前記クラウン円弧はタイヤ赤道点を中心としてトレッド展開幅の２０％の領域を少なくとものびるととともに、
   前記ショルダー円弧は、トレッド縁からトレッド展開幅の２０％の領域をのびている請求項１又は２に記載の自動二輪車用タイヤ。

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