JP5080895B2 - 自動二輪車用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスコードとそのトッピングゴムとのマッチングを図り、操縦安定性と耐久性とを向上させた自動二輪車用空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのカーカスコードとして、例えばナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維コードが広く採用されており、中でもレーヨン繊維コードは、引張弾性特性や熱寸法安定性などに優れるため、特に操縦安定性能が重要視される自動二輪車用タイヤにおいて多用されている。しかし、レーヨン繊維コードは、その製造工程において発生する廃液が環境に悪影響を与える傾向があり、又タイヤ製造時などにおけるレーヨン繊維コードの吸湿性管理が不十分であると、コードとゴムとの接着力が低下し、かつ荷重時伸度の増加を招くなど目的とする操縦安定性の向上が期待できなくなるという問題がある。

そこで下記の特許文献１には、このようなレーヨン繊維コードの諸問題を解決しながら、レーヨン繊維コードと同等若しくはそれ以上の操縦安定性を発揮しうるカーカスコードとして、例えばコード構造が８００dtex／２、４４０dtex／２、又は２２０dtex／２の極細のアラミド繊維コードが提案されている。

前記アラミド繊維コードを極細で使用する理由は、タイヤの操縦安定性については、カーカスコードの伸び難くさと復元性とをバランスさせることが重要であるからであり、例えば１６７０dtex／２の一般的な太さのアラミド繊維コードは、１８４０dtex／２のレーヨン繊維コードよりも動的弾性率が大きく伸び難いものの、損失正接がレーヨン繊維コードよりも大であるため、コ−ドが一旦伸びた状態から荷重が除去されて元に復元する際のヒステリシスロスが大きくなる。そのためコードの復元性に劣り、操縦安定性を高めることを難しくしている。これに対して、前記提案された極細のアラミド繊維コードでは、その撚り係数Ｔを例えば１．０〜２．５の範囲に調整することで、コードの伸び性と復元性とのバランスを適正化させることが可能となり、レーヨン繊維コードを上回る優れた操縦安定性を発揮させうることができるのである。

特開平１０−２９７２１１号公報

しかしながら、撚り係数Ｔが前記範囲のアラミド繊維コードでは、耐疲労性が不足し、耐久性を不充分なものとしている。特にレースに用いられる自動二輪車用タイヤでは、グリップ性を高めるために低内圧にて使用されるが、係る場合にはカーカスコードへの負担が大となるため、耐疲労性の不足はより顕著なものとなる。

そこで本発明は、フィラメント束の繊度を限定したアラミド繊維コードを使用するとともに、そのときのコードの撚り係数Ｔ、及びトッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊１を所定範囲に規制することを基本として、操縦安定性を高レベルで維持しながら、耐疲労性を高め、とりわけ低内圧走行時の耐久性を向上しうる自動二輪車用空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、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カーカスを有するとともに、前記トレッド部のトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなす自動二輪車用空気入りタイヤであって、
前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆した１枚以上のカーカスプライからなり、
前記カーカスコードは、下撚りしたフィラメント束の２本又は３本を、上撚りにて互いに撚り合わせた双撚り構造のアラミド繊維コードからなり、かつ各フィラメント束の繊度が２２０dtex、４４０dtex、又は８００dtexであり、
前記アラミド繊維コードは、コードの総繊度Ｄが２４００dtex以下であり、
次式（１）で示す前記アラミド繊維コードの撚り係数Ｔは、２．７〜３．４の範囲であり、
前記トッピングゴムは、複素弾性率Ｅ＊１が３．７〜１２．０Ｍｐａの範囲、かつ、損失正接（tanδ１）が０．０８〜０．１７の範囲であることを特徴としている。
Ｔ＝ｎ×｛√（Ｄ／ρ）｝×１０^−３ −−−（１）
（但し、ｎはコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、Ｄはコードの総繊度（単位：dtex）、ρはアラミド繊維の比重である。）

又請求項２の発明では、前記フィラメント束の繊度が２２０dtex又は４４０dtexであることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記アラミド繊維コードのコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数ｎは８０回以上であることを特徴としている。

なお本明細書では、ゴムの複素弾性率、及び損失正接は、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期伸張歪１０％、動歪の振幅±２％の条件で測定した値である。

本発明は叙上の如く、フィラメント束の太さ（繊度）を２２０dtex、４４０dtex、又は８００dtexとした細いアラミド繊維コードにおいて、フィラメント束の撚り係数Ｔを、２．７〜３．４の範囲と、前記特許文献１の撚り係数Ｔ（１．０〜２．５）よりも大に設定している。この撚り係数Ｔの増加により、コードの耐疲労性が高まり、低内圧走行時の耐久性を向上することができる。

しかしながら、前記撚り係数Ｔの増加は、逆に、コードの伸び性を高めてタイヤ剛性を低下させるため操縦安定性に不利を招く。そこで本発明では、カーカストッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊１を３．７ＭＰａ以上に規制することにより、前記コードの伸び性上昇に伴うタイヤ剛性の低下を抑制する。その結果、カーカス全体として、伸び性と復元性とのバランスが適正化され、操縦安定性を高レベルで維持することが可能となる。又トッピングゴムの複素弾性率の増加により、カーカスコードへの荷重負担および変形を減らすため、前記コード自体の耐疲労性の上昇との相乗作用によって、通常内圧走行時の耐久性だけでなく、低内圧走行時の耐久性も大幅に向上させることができる。

又前記アラミド繊維コードでは、フィラメント束の本数を３本に増やすことで、従来的な２本撚り構造の場合に比して、撚り係数Ｔが同じ場合にも高い撚り量をうることができ、コードのしなやかさを高めて耐疲労性を向上することができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤを示す断面図である。

図１に示すように、本例の空気入りタイヤ１は、自動二輪車用タイヤであって、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に至るカーカス６を具える。なお前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部には、本例ではバンド層７を設けている。前記トレッド部２は、本例では、タイヤ赤道Ｃからトレッド端Ｔｅに向かって凸円弧状に湾曲してのびるトレッド面２Ｓを有し、前記トレッド端Ｔｅ、Ｔｅ間の距離であるトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなすことにより、大きなバンク角での旋回走行を可能としている。

前記カーカス６は、図２（Ａ）に概念的に示すように、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコード１０の配列体をトッピングゴム１１で被覆した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを有する。又該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配置されている。

前記ビードエーペックスゴム８のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ１は、前記トレッド端Ｔｅの半径方向高さｈｅより小であり、好ましくは、その下限値を前記高さｈｅの３５％以上さらには４０％以上、又上限値を７０％以下さらには６０％以下としている。本例では、前記プライ折返し部６ｂが、サイドウォール部３を通った後、前記プライ本体部６ａとバンド層７との間に挟まれて終端するハイターンアップ構造をなす場合を例示しているが、バンド層７の外端よりも半径方向内側で終端させた構造でも良い。

又前記バンド層７は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回させた１枚以上、本例では１枚のバンドプライ７Ａにより形成される。このバンドプライ７Ａは、図３に示すように、１本のバンドコード１４または複数本のバンドコード１４の引き揃え体をトッピングゴム１５中に埋設してなるテープ状の帯状プライ１６を、タイヤ周方向に沿って螺旋巻することにより形成され、このとき前記バンドコード１４とタイヤ周方向とのなす角度を５°以下に設定する。このようなバンドプライ７Ａは、継ぎ目のない所謂ジョイントレス構造をなすため、タイヤのユニフォミティに優れかつトレッド部２への拘束力を高めてタガ効果を向上させる。なお前記バンドコードとしては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コードが好適に使用できる。

そして本発明では、前記カーカスコード１０として、図２（Ｂ）に例示するように、下撚りしたフィラメント束１０Ａの複数本を、上撚りにて互いに撚り合わせた双撚り構造のアラミド繊維コード１３が採用される。このとき、前記フィラメント束１０Ａが太すぎると、撚り数を増やしてもしなやかさが不足し、耐疲労性を充分に向上させることが難しくなる。従って、本発明では、前記フィラメント束１０Ａとして、繊度（太さ）を小とした、細いフィラメント束が使用される。又フィラメント束１０Ａの本数としては、コードの生産性や生産コストの観点から２本又は３本とされる。従って、アラミド繊維コード１３として、具体的には２２０dtex／２、２２０dtex／３、４４０dtex／２、４４０dtex／３、８００dtex／２、８００dtex／３のコード構造のものが採用される。

なお図２（Ｂ）には、下撚りしたフィラメント束１０Ａの２本を、上撚りにて撚り合わせた２本撚り構造のものが例示されており、本例では下撚り数と上撚り数とを同一とした所謂バランス撚りのものを使用している。

このアラミド繊維コード１３は、レーヨンと同様、耐熱性や熱寸法安定性は充分ではあるが、アラミド繊維の弾性率が高い分、耐疲労性に劣る。そこで、操縦安定性を高レベルで維持しながら、特に低内圧走行時の耐久性を充分に確保するために、次式（１）で示す撚り係数Ｔを、フィラメント束１０Ａの本数が２本のとき２．６〜３．４の範囲、３本のとき１．７〜３．４の範囲に規制するとともに、前記トッピングゴム１１の複素弾性率Ｅ＊１を、３．７〜１２．０Ｍｐａの範囲に規制している。式（１）中の「ｎ」はコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、「Ｄ」はコードの総繊度（単位：dtex）、ρはアラミド繊維の比重で約１．４４である。
Ｔ＝ｎ×｛√（Ｄ／ρ）｝×１０^−３ −−−（１）

繊度が２２０dtex、４４０dtex、又は８００dtexの細いフィラメント束１０Ａを用いた２本撚り構造のアラミド繊維コード１３の場合、撚り係数Ｔを２．６以上に高めることにより、コードの耐疲労性が高まり、低内圧走行時の耐久性を向上することができる。しかし前記撚り係数Ｔの増加は、逆にコードの伸び性を高めてタイヤ剛性を低下させるため操縦安定性に不利を招く。しかしながら本発明では、カーカス６の前記トッピングゴム１１の複素弾性率Ｅ＊１を３．７ＭＰａ以上に規制することにより、コードの伸び性上昇に伴うタイヤ剛性の低下が抑制される。その結果、カーカス全体として、伸び性と復元性とのバランスが適正化され、操縦安定性を高レベルで維持することが可能となる。前記トッピングゴム１１の複素弾性率Ｅ＊１の増加により、カーカスコード１０への荷重負担および変形を減らすため、前記撚り係数Ｔによるコード自体の耐疲労性の上昇との相乗作用によって、通常内圧走行時の耐久性に加え、低内圧走行時の耐久性をも大幅に向上させることができる。

なお前記２本撚り構造において、前記撚り係数Ｔが２．６を下回ると、コードの耐疲労性が不充分となって低内圧走行時の耐久性を充分に得ることができず、逆に３．４を超えると、アラミド繊維とはいえコードの伸びが過大となり、タイヤ剛性を低下させるため必要な操縦安定性を得ることができなくなる。又前記複素弾性率Ｅ＊１が３．７ＭＰａを下回ると、前記撚り係数Ｔの増加に伴うタイヤ剛性の低下を充分に抑制できず、操縦安定性を高レベルで維持することができなくなる。又カーカスコード１０への荷重負担も増すため、耐久性の向上にも不利となる。逆に複素弾性率Ｅ＊１が１２．０ＭＰａを超えると、タイヤ剛性が過大となって、乗り心地性を損ねるとともに、トッピングゴムの発熱性が高くなりトッピング工程での生産性が著しく悪化するという不利を招く。

このような観点から、２本撚り構造の場合、前記撚り係数Ｔの下限値は２．７以上であるのがさらに好ましく、又上限値は３．２以下であるのがさらに好ましい。又トッピングゴム１１の複素弾性率Ｅ＊１の下限値は４．２ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、又上限値は１０．０ＭＰａ以下であるのがさらに好ましい。

他方、アラミド繊維コード１３では、フィラメント束１０Ａの本数を３本に増やすことで、従来的な２本撚り構造の場合に比して、撚り係数Ｔが同じ場合にも高い撚り量をうることができ、その分、コードのしなやかさが高まり耐疲労性を向上することができる。従って、３本撚り構造の場合にも、２本撚り構造の場合と同様、トッピングゴム１１とのマッチングにより、操縦安定性を高レベルで維持しながら、特に低内圧走行時の耐久性を充分に確保することができる。なお３本以上の多数撚り構造の場合、前記撚り係数Ｔの下限値を２．２以上とするのがさらに好ましく、又上限値を３．２以下とするのがさらに好ましい。

又本例では、アラミド繊維コードにおける伸びからの復元性の欠点を補うため、前記トッピングゴム１１の損失正接（tanδ１）を０．１７以下に規制している。これによりカーカス６全体としての伸びからの復元性を高めることができ、操縦安定性に有利となる。なお損失正接（tanδ１）が０．０８未満と低すぎると、ゴムの耐引裂抵抗性などが減じて耐久性を低下する傾向を招く。このような観点から、トッピングゴム１１の損失正接（tanδ１）の下限値は０．０９以上がより好ましく、又上限値は０．１５以下がより好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造をなすタイヤサイズ１９０／５０ＺＲ１７の自動二輪車用タイヤを表１の仕様で試作するとともに、各試供タイヤの、操縦安定性、通常内圧耐久性、及び低内圧耐久性をテストし、その結果を表１に記載した。表１に記載以外は同仕様である。

なお各タイヤとも、カーカスのプライ枚数は１枚、カーカスコード角度は９０°である。又バンド層としてアラミド繊維コード（１６７０dtex／２）を螺旋巻きした１枚のバンドプライを用い、そのトッピングゴムの損失正接（tanδ２）を０．０９としている。又撚り係数Ｔにおいて、レーヨンの比重は１．５１、アラミドの比重は１．４４で計算している。

（１）通常内圧耐久性；
リム（ＭＴ６．００×１７）、内圧（２９０ｋＰａ）、荷重（４．８４ｋＮ））、速度（６５ｋｍ／ｈ）の条件にてドラム上を走行させ、タイヤに損傷が発生するまでの走行距離を、比較例１を１００とする指数で評価した。指数の大きい方が良好である。

（２）低内圧耐久性；
リム（ＭＴ６．００×１７）、内圧（１００ｋＰａ）、荷重（４．８４ｋＮ））、速度（６５ｋｍ／ｈ）の条件にてドラム上を走行させ、タイヤに損傷が発生するまでの走行距離を、比較例１を１００とする指数で評価した。指数の大きい方が良好である。

（３）操縦安定性；
タイヤを、リム（ＭＴ６．００×１７）、内圧（２９０ｋＰａ）の条件で、大型自動二輪車（１０００ＣＣ）の後輪に装着して、ドライアスファルトのタイヤテストコースを実車走行し、その時の操縦安定性をドライバーの官能評価により比較例１を３とする５点法で評価した。指数の大きい方が良好である。

表１の如く、実施例のタイヤは、操縦安定性を高レベルで維持しながら、通常内圧耐久性及び低内圧耐久性を向上しているのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 （Ａ）はカーカスプライを示す断面図、（Ｂ）はカーカスコード拡大して示す斜視図である。 バンド層の帯状プライを示す斜視図である。

符号の説明

２ トレッド部
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 カーカスプライ
１０ カーカスコード
１０Ａ フィラメント束
１１ トッピングゴム
１３ アラミド繊維コード

Claims (3)

1. 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カーカスを有するとともに、前記トレッド部のトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなす自動二輪車用空気入りタイヤであって、
   前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆した１枚以上のカーカスプライからなり、
   前記カーカスコードは、下撚りしたフィラメント束の２本又は３本を、上撚りにて互いに撚り合わせた双撚り構造のアラミド繊維コードからなり、かつ各フィラメント束の繊度が２２０dtex、４４０dtex、又は８００dtexであり、
   前記アラミド繊維コードは、コードの総繊度Ｄが２４００dtex以下であり、
   次式（１）で示す前記アラミド繊維コードの撚り係数Ｔは、２．７〜３．４の範囲であり、
   前記トッピングゴムは、複素弾性率Ｅ＊１が３．７〜１２．０Ｍｐａの範囲、かつ、損失正接（tanδ１）が０．０８〜０．１７の範囲であることを特徴とする自動二輪車用空気入りタイヤ。
   Ｔ＝ｎ×｛√（Ｄ／ρ）｝×１０^−３ −−−（１）
   （但し、ｎはコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、Ｄはコードの総繊度（単位：dtex）、ρはアラミド繊維の比重である。）
2. 前記フィラメント束の繊度が２２０dtex又は４４０dtexである請求項１記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。
3. 前記アラミド繊維コードのコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数ｎは８０回以上である請求項２記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。

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