JP5767348B2

JP5767348B2 - 自動二輪車用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5767348B2
Application number: JP2014004466A
Authority: JP
Inventors: 直也村松
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP2014061891A

Description

本発明は、自動二輪車用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、高速時の操縦安定性能および耐久性を高めると共に、特に車体を大きく倒す深いコーナリング時から加速する際のトラクション性能と車体倒し込み時の安定性を向上させることができる自動二輪車用空気入りタイヤに関する。

高性能二輪車用タイヤでは、タイヤの回転速度が高速となるため、遠心力の影響が大きく、タイヤのトレッド部分が外側に膨張してしまい、操縦安定性を害する場合がある。このため、タイヤのトレッド部分に、有機繊維やスチールの補強部材（スパイラル部材）を、タイヤ赤道面と略平行になるように、巻きつけるタイヤ構造が開発されている。タイヤ赤道面に沿ってスパイラル状に巻きつける補強部材としては、ナイロン繊維や芳香族ポリアミド（アラミド）、スチールなどを用いている。中でも、芳香族ポリアミドやスチールは、高温時においても伸張せずにトレッド部分の膨張を抑制することができるため、高速でタイヤが回転した場合でもタイヤが遠心力で膨らむことなく、操縦安定性や耐久性を向上させることができる。

例えば、特許文献１には、同一ピッチで螺旋型付けされたスチールの素線を複数本同位相で撚り合わせずに束ねたスチールコードをスパイラルベルト層に用いた自動二輪車用タイヤが開示されている。このスチールコードは型付けしたフィラメントを撚り合わせないことで、ゴムをスチールコード内部に閉じ込めずに、加硫後でも型付けによるばねのような初期の伸びを保つことを可能にするものである。

このようなスパイラル部材を巻きつけたタイヤにおいては、高速直進時の操縦安定性が優れ、トラクションが非常に高いことが知られている。しかし、車両を大きく倒した場合の旋回性能については、スパイラル部材を巻きつけたからといって操縦安定性能が飛躍的に向上するものではない。そこで、車両を大きく倒したときのグリップ力の向上が望まれている。

また、スパイラル部材の弾性率を高めることによって、高速時の耐久性能が特に向上することが知られている。一般的に、高弾性率のスパイラル部材をスパイラルベルトに用いると、タイヤのトレッド部分の遠心膨張を抑制することができ、高速時の耐久性能が向上する。自動二輪車用タイヤの場合、高速で使用されるトレッドの中央部領域は、大きな遠心力を受けるため、スパイラル部材には遠心膨張を防ぐために高い弾性率のものを使用することが効果的である。その一方で、車両を大きく倒した際に接地するトレッド両側部領域は、中央部領域よりも低い弾性率のスパイラル部材を使用して、接地の安定性を重視することもある。このように、タイヤでは、トレッドの中央部領域と両側部領域で求められる性能が異なるため、トレッドの配置箇所内でスパイラル部材の弾性率を変える技術も提案されている（例えば、特許文献２、３）。

特開２００７−３０２０３３号公報特開平０３−１２８７０３号公報欧州特許第０９７８３９６号明細書

上述のように、ラジアルカーカスの半径方向外側に、コードを周方向に巻回してなるスパイラルベルト層を配置した自動二輪車用空気入りタイヤが知られている。そして、そのスパイラルベルトを形成するコードの材料としては、高速走行時の遠心力によって発生するトレッド部の周方向伸びを抑えるため、張力の高いものが用いられ、具体的には、スチールコードもしくは高弾性有機繊維コードのいずれか一種類をスパイラルベルト全幅にわたって巻き回してスパイラルベルトが形成されることも知られている。

スパイラルベルト用のコードとして、スチールコードを用いた場合には、トレッド部の半径方向膨張を抑える効果が高く、高速耐久性、直進安定性の向上に寄与し得ることになる。しかしながら、車両を大きく倒して旋回する場合には、その周方向剛性の高さのため、接地が不安定となり、タイヤ回転方向の滑りが大きく、それに起因して旋回時の操縦安定性が低下するという問題が生じる。一方、スパイラルベルト用のコードとして、高弾性有機繊維コードを用いた場合には、低速走行時であれば特に問題はないが、さらなる高速性能が要求された場合には、高速耐久性、直進安定性の点で不満足なものになってしまう。

そこで、本発明の目的は、高速時の操縦安定性能および耐久性を高めると共に、特に車体を大きく倒す深いコーナリング時から加速する際のトラクション性能と車体倒し込み時の安定性を向上させることができる自動二輪車用空気入り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、下記構成とすることにより、上記課題を解消することができることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤは、トレッド部と、該トレッド部の両縁部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内側に連なるビード部とからなり、これら各部をビード部内に埋設されたビードコア相互間にわたり補強し、かつ、タイヤ赤道面に対して６０〜９０°をなすコードをゴムで被覆した少なくとも１層のカーカスプライからなるカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に、タイヤ赤道面に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなり、幅が前記トレッド部の０．８〜１．１倍であるスパイラルベルト層と、を具備する自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、
前記スパイラルベルト層が、スチールコードがゴムに埋設されてなるゴム−スチールコード複合体からなるとともに、中央部領域と、その両側の両側部領域の３つの領域に分割されており、かつ、前記中央部領域のゴムに埋設されたスチールコードよりも前記両側部領域に埋設されたスチールコードのほうが低弾性であり、
前記両側部領域のスチールコードが、実質的に同一ピッチで型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせずに束ねられ、かつ、螺旋型付けされてなり、
前記スチール線状体がスチールフィラメントであり、
前記中央部領域におけるスチールコードが、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせてなり、
前記中央部領域のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、該スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＞１００
で表される関係を満足し、かつ、
前記両側部領域のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、該スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＜５０
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明においては、タイヤの接地幅を、タイヤを適用リムに装着して規定空気圧を充填して平板上に垂直姿勢で静止配置し、最大負荷能力に対応する負荷を加えたときのタイヤの平板への接触面の最大幅としたとき、前記中央部領域の幅が接地幅の７０〜１３０％であることが好ましい。

本発明によれば、高速時の操縦安定性能および耐久性を高めると共に、特に車体を大きく倒す深いコーナリング時から加速する時のトラクション性能と車体倒し込み時の安定性を向上させることができる自動二輪車用空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の自動二輪車用空気入りタイヤを示す概略断面図である。本発明に係るスパイラルベルトの構造を示す、タイヤ半径方向外側から見た平面図である。１×５撚りコードの断面図である。１×２撚りコードの断面図である。１×５螺旋型付けコードの断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一例の概略断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤは、トレッド部１と、トレッド部１の両縁部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ半径方向内側に連なるビード部３とからなる。また、これら各部をビード部３内に埋設されたビードコア４相互間にわたり補強し、かつ、タイヤ赤道面に対して６０〜９０°をなすコードをゴムで被覆した少なくとも１層（図示例では２層）のカーカスプライからなるカーカス層５と、カーカス層５のタイヤ半径方向外側に、タイヤ赤道面に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなり、幅がトレッド部の０．８〜１．１倍であるスパイラルベルト層６を具備する。

図２は、カーカス層５およびスパイラルベルト層６を、タイヤ半径方向外側から見た場合における平面図である。本発明においては、スパイラルベルト層６が、ゴム−スチールコード複合体からなるとともに、図示するように、スパイラルベルト層が中央部領域７、両側部領域８の３つの領域に分割され、中央部領域７に埋設されたスチールコードよりも両側部領域８に埋設されたスチールコードを低弾性とすることが肝要である。

中央部領域７の周方向剛性が不十分である場合は、中央部領域７が接地して高速走行する際に遠心力で径成長する変形が大きくなり、高速耐久性や高速直進性が悪化してしまう。一方、両側部領域８の周方向剛性が高すぎる場合は、接地が安定せず、旋回時の操縦安定性が悪化してしまう。そこで、本発明においては、中央部領域７に高弾性のスチールコードを、両側部領域には低弾性率のスチールコードを配置することにより、高速直進安定性および旋回時操縦安定性の向上を図っている。

両側部領域８に埋設されたスチールコードを低弾性とする好適手段としては、両側部領域８のスチールコードに、実質的に同一ピッチで型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせずに束ねられ、かつ、螺旋型付けされてなるスチールコードを使用することが挙げられる。この場合、中央部領域７のゴムに埋設されたスチールコードは、撚りコードを使用することが挙げられ、好適には、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされてなる。このようにして中央部領域７における張力（引張力）を両側部領域８よりも大きくしてスパイラルベルト層６を配置する方法は最が効率的である。

また、中央部領域７のゴムに埋設されたスチールコードよりも両側部領域８に埋設されたスチールコードの方を低弾性とする他の好適手段として、両側部領域８におけるスチールコードの螺旋型付け量を、中央部領域７におけるスチールコードの螺旋型付け量よりも大きくする手段を挙げることができ、かかる手段を採用しても所期の目的を達成することができる。

本発明においては、両側部領域８のスチールコードが、実質的に同一ピッチで型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせずに束ねられ、かつ、螺旋型付けされてなり、スチール線状体がスチールフィラメントである。

即ち、スチール線状体を撚り合わせてスチールコードを作製した場合、引張り荷重を加えた際にフィラメント間に隙間がある初期においては、撚りしまることでバネのように低い剛性を示し、荷重が増すことでこれらが接して隙間がなくなると、急激に剛性が高くなるという特性を示すが、これをゴムに埋設して加硫すると、コード内部のゴムがほとんど体積変化しないために、隙間があっても撚り絞まることができなくなって初期から高い剛性を示すようになる。しかし、上記のように撚り合わせないことでゴムをコード内部に閉じ込めずにコード外に逃げられるようにすることにより、加硫後でもバネのような伸びをたもつことができる。上記特性はスチール線状体を束ねた場合の特徴であり、その型付け方は螺旋型付けでも平面内の型付けでも構わない。

弾性率としては、具体的には、中央部領域７のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＞１００
で表される関係を満足し、かつ、
両側部領域８のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＜５０
で表される関係を満足することが好ましい。

中央部領域７に巻き付けるスチールコードの歪−荷重特性が（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ≦１００となる場合、高弾性有機繊維と同程度の弾性率となってしまい、周方向剛性が低すぎて遠心膨張を十分に抑制できず、高速耐久性、高速直進安定性が低下してしまう。一方、両側部領域８に巻き付けるスチールコードの歪−荷重特性が（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ≧５０となる場合、高弾性有機繊維と同程度の弾性率となってしまい、周方向剛性が高すぎて接地が安定せずにタイヤ回転方向の滑りを誘発し、旋回時の操縦安定性が低下してしまう。

かかるゴム−スチールコード複合体を、安定して効率的に作製する方法としては、例えば、別個のリールに巻かれた複数本の前記スチール線状体を一つの口金に通して束ねてスチールコードとし、このスチールコードを、ゴムにより被覆した後、ゴム複合体に埋設する方法や、別個のリールに巻かれた複数本のスチール線状体を１つのスリットに通して束ねてスチールコードとし、このスチールコードに対し上下からゴムを圧着した後、このスチールコードをゴム複合体に埋設して製造する方法などが有用である。

さらに、本発明においては、タイヤの接地幅を、タイヤを適用リムに装着して規定空気圧を充填して平板上に垂直姿勢で静止配置し、最大負荷能力に対応する負荷を加えたときのタイヤの平板への接触面の最大幅としたとき、中央部領域７の幅が接地幅の７０〜１３０％であることが好ましい。中央部領域７が接地幅の７０％を下回ると、直進時接地面内に存在するスパイラルベルト層６の弾性率が低下し、高速耐久性、高速直進安定性が低下してしまう。また、接地幅の１３０％を上回ると、旋回時接地面内に存在するスパイラルベルト層６の弾性率が高くなりすぎて接地が安定せず、タイヤ回転方向の滑りを誘発して操縦安定性が低下してしまう。

ここで、「接地幅」とは、下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）時の接地幅のことであり、内圧は、下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対する空気圧であり、リムは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、「Approved Rim」、「Recommended Rim」）である。

ここで、規格とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている規格である。例えば、アメリカ合衆国では「The Tire and Rim Association Inc.のYear Book」であり、欧州では「The European Tire and Rim Technical Organization の Standards Manual」であり、日本では日本自動車タイヤ協会の「JATMAYearBook」にて規定されている。

本発明の自動二輪車用空気入りタイヤは、上記スパイラルベルト層の構造に係る条件を満足するものであれば、それ以外の具体的なコード構造、スチール線状体の本数や線径、具体的構造、スチールおよびゴムの材質等については、特に制限されるものではない。また、それ以外のタイヤ構造、各構成部材の材質等についても、特に制限されるものではない。

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１〜３および実施例）
下記の表１に従い、図１に示す断面構造を有する自動二輪車用空気入りタイヤを作製した。タイヤサイズを１９０／５０ＺＲ１７、リムサイズをＭＴ６．００×１７インチ、内圧２９０ｋＰａとし、各供試タイヤをリヤタイヤとして装着した。これらのタイヤにおいて、中央部領域の幅は、接地幅と同じとした。その後、高速直進安定性、コーナー旋回時操縦安定性および高速耐久性のそれぞれにつき評価した。なお、従来例１〜３および実施例に係るスパイラルベルト層のコード断面図を図３〜５に示す。

＜評価方法＞
高速直進安定性およびコーナー旋回時操縦安定性については、ライダーによるフィーリング評価をおこなった。結果を、従来例１を１００とする指数にて示す。いずれも数値が大なるほど安定性に優れ、結果が良好である。また、高速耐久性については、荷重１７５０Ｎにてドラム試験を行い、ステップスピード法にて初期速度１８０ｋｍ／ｈから１０分ごとに１０ｋｍ／１０ｍｉｎ速度をアップして、故障が発生したときの速度および走行時間にて評価をおこなった。結果を、従来例１を１００とする指数にて示す。数値が大なるほど高速耐久性に優れ、結果が良好である。これらの結果を下記の表１中に併せて示す。

上記表１より、本発明のタイヤは従来のタイヤに比して、コーナー旋回時操縦安定性、高速直進安定性および高速耐久性に優れていることがわかる。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス層
６スパイラルベルト層
７中央部領域
８両側部領域

Claims

トレッド部と、該トレッド部の両縁部からタイヤ半径方向内側に配設された一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部のタイヤ半径方向内側に連なるビード部とからなり、これら各部をビード部内に埋設されたビードコア相互間にわたり補強し、かつ、タイヤ赤道面に対して６０〜９０°をなすコードをゴムで被覆した少なくとも１層のカーカスプライからなるカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に、タイヤ赤道面に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなり、幅が前記トレッド部の０．８〜１．１倍であるスパイラルベルト層と、を具備する自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、
前記スパイラルベルト層が、スチールコードがゴムに埋設されてなるゴム−スチールコード複合体からなるとともに、中央部領域と、その両側の両側部領域の３つの領域に分割されており、かつ、前記中央部領域のゴムに埋設されたスチールコードよりも前記両側部領域に埋設されたスチールコードのほうが低弾性であり、
前記両側部領域のスチールコードが、実質的に同一ピッチで型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせずに束ねられ、かつ、螺旋型付けされてなり、
前記スチール線状体がスチールフィラメントであり、
前記中央部領域におけるスチールコードが、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされたスチール線状体の複数本を略同位相で撚り合わせてなり、
前記中央部領域のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、該スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＞１００
で表される関係を満足し、かつ、
前記両側部領域のゴムに埋設されたスチールコードが、ゴムが付着した状態での歪−荷重特性において、該スチールコードのスチール部断面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、０．５％伸び時の負荷荷重Ｗ１（Ｎ）と１．０％伸び時の負荷荷重Ｗ２（Ｎ）とが下記式、
（Ｗ２−Ｗ１）／Ｓ＜５０
で表される関係を満足することを特徴とする自動二輪車用空気入りタイヤ。
タイヤの接地幅を、タイヤを適用リムに装着して規定空気圧を充填して平板上に垂直姿勢で静止配置し、最大負荷能力に対応する負荷を加えたときのタイヤの平板への接触面の最大幅としたとき、前記中央部領域の幅が接地幅の７０〜１３０％である請求項１記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。