JPWO2012141149A1 - 自動二輪車用空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
スパイラルベルトを用いた自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、トレッド部の表面に形成された溝の端部からクラックが生じることを抑制して、耐摩耗性を向上させる。カーカス(5)の外周側に、少なくとも一層のスパイラルベルト(6)を備え、スパイラルベルト(6)よりもタイヤ(1)の径方向外側のトレッド部(4)の表面に、トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道(E)とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に溝端が位置する溝(14)を有する自動二輪車用空気入りタイヤである。溝(14)は、トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に位置する溝端を形成する溝壁が、幅方向断面において、面取り形状を有する。
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」ともいう。)に関し、トレッド部に形成された溝にクラックが発生することを抑えたものである。
自動二輪車用空気入りタイヤは、当該タイヤのトレッド部が遠心力によりタイヤ径方向外側に膨張すると操縦安定性能が低下する。そのため、当該タイヤのトレッド部よりもタイヤ径方向の内側において、カーカスの外側に位置させるベルトに関して、ゴム被覆コードをタイヤ周方向にスパイラル状に巻回してなる、スパイラルベルトを用いたタイヤがある(特許文献1)。スパイラルベルトを用いたタイヤは、当該スパイラルベルトが、たがの効果を十分に発揮するので、タイヤが高速回転した場合でもタイヤのトレッド部が遠心力で膨らむことが抑制され、よって高い操縦安定性能や高いトラクション性能を有している。
上述したスパイラルベルトを用いたタイヤは、タイヤ周方向に対して所定の角度をなす2枚又はそれ以上のコード層を、それぞれのコード層のコードの向きが互いに交錯するように重ねて配設してなるクロスベルトを用いたタイヤに比べて、トレッド部の耐屈曲特性が低い。そのため、スパイラルベルトを用いたタイヤは、クロスベルトを用いたタイヤに比べて、トレッド部における直進時の接地面よりもトレッド部の幅方向外側の部分、より具体的には、トレッドペリフェリの幅方向中央と端との中間点である1/4点から当該端までの部分の屈曲が大きく、よって当該1/4点から当該端までの部分に加わる歪が大きくなる。したがって、スパイラルベルトを用いたタイヤであって、トレッド部の表面に形成された溝の端部がこの1/4点から端までの部分に位置しているタイヤは、当該溝の端部に加わる歪によってクラックが生じるおそれが、クロスベルトを用いたタイヤよりも大きかった。
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、スパイラルベルトを用いた自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、トレッド部の表面に形成された溝の端部からクラックが生じることを抑制することを目的とする。
本発明者は、溝の端部がトレッドペリフェリの1/4点から端までの部分に位置している溝の当該溝端において、溝壁面とトレッド表面とにより画成される溝の角部を面取り形状にすることにより、溝の端部のクラックの発生を抑制できることを見出し、このことから更に研究を進め、本発明に至った。
本発明の自動二輪車用空気入りタイヤは、一対のビード部の間でトロイド状をなすカーカスの外周側に、ゴム被覆コードをタイヤ周方向にスパイラル状に巻回してなる少なくとも一層のスパイラルベルトを備え、該スパイラルベルトよりもタイヤ径方向外側のトレッド部の表面に、該トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に溝端が位置する溝を有する自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、前記溝は、前記トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に位置する溝端を形成する溝壁が、幅方向断面において、面取り形状を有することを特徴とする。
本発明の自動二輪車用空気入りタイヤにおいては、面取り形状が、溝の溝端からトレッド幅方向にトレッドペリフェリ長さの1%から25%の長さまでの範囲に形成されている構成とすることができる。また、面取り形状が、曲面の面取り形状であって、かつ、曲率半径が0.5〜5mmである構成や、面取り形状が、平面の取り形状である構成とすることができる。
ここで、ペリフェリ長さとは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格としての、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)YEAR BOOK、欧州ではETRTO(EuropeanTyreandRim TechnicalOrganisation) STANDARD MANUAL、米国ではTRA(THETIRE andRIM ASSOCIATIONINC.)YEARBOOK等に規定されたリムに、タイヤを組み付けて、当該JATMA等の規格においてタイヤサイズに応じて規定された空気圧を充填した状態で、無荷重時の、トレッド表面に沿って測定した子午線方向の長さをいうものとする。
本発明によれば、タイヤのトレッド部の表面に形成された溝について、幅方向端部近傍に位置する溝端の溝壁が面取り形状であるから、溝体積の増加を抑制しつつ溝端の角部の曲率半径を大きくすることができるので、この角部を起点としたクラックの発生を抑制することができる。
以下、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一実施形態について、タイヤ回転軸を通る断面でかつ、タイヤの赤道面Eで二分された部分の模式図により示す図1において、タイヤ1は、一対のビード部2と、このビード部2に連なる一対のサイドウォール部3と、両サイドウォール部3間に連なるトレッド部4とを備えている。また、これらのビード部2、サイドウォール部3及びトレッド部4をタイヤ1の内側で補強するために、少なくとも1層、図示した例では2層のカーカスプライからなるカーカス5と、カーカス5のタイヤ半径方向外側にて、ゴム被覆コードがタイヤ1の周方向に螺旋状に巻回されてなる、いわゆるスパイラルベルトで構成されたベルト層6とを有している。また、トレッド部4の表面には溝14が形成されている。
本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一実施形態について、タイヤ回転軸を通る断面でかつ、タイヤの赤道面Eで二分された部分の模式図により示す図1において、タイヤ1は、一対のビード部2と、このビード部2に連なる一対のサイドウォール部3と、両サイドウォール部3間に連なるトレッド部4とを備えている。また、これらのビード部2、サイドウォール部3及びトレッド部4をタイヤ1の内側で補強するために、少なくとも1層、図示した例では2層のカーカスプライからなるカーカス5と、カーカス5のタイヤ半径方向外側にて、ゴム被覆コードがタイヤ1の周方向に螺旋状に巻回されてなる、いわゆるスパイラルベルトで構成されたベルト層6とを有している。また、トレッド部4の表面には溝14が形成されている。
図1のタイヤ1のトレッド部4の部分展開図を図2に示すように、本実施形態のタイヤ1は、トレッド部4に、複数の溝141、142及び143を有している。溝141は、タイヤ赤道を横切る溝であってタイヤ赤道を境に当該タイヤ赤道となす角度が異なり、一方の溝端がタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置、すなわちタイヤペリフェリの1/4点から該トレッド端までの間まで延びている。溝142は、タイヤペリフェリの1/4点から該トレッド端までの間に位置している。溝143は、一方の溝端がタイヤ赤道からタイヤペリフェリの1/4点までの間に位置し、他方の溝端がタイヤペリフェリの1/4点から該トレッド端までの間に位置している。
これらの溝141、溝142及び溝143は、いずれもトレッド端に近い側の溝端が、トレッド端に開口していない、言うなればクローズ溝である。仮に溝端が開口している場合には、トレッド部4の踏面陸部の剛性が低下するおそれがある。したがって、この剛性低下を回避するために溝端はトレッド端に開口していない。
前述のとおり溝141、溝142及び溝143はいずれも、少なくとも一方の溝端がタイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に位置している。しかも、これらの溝の当該溝端を形成する溝壁が、面取り形状を有している。このような溝端の面取り形状の一例を図2の溝142の溝端近傍のA−A断面図により図3に示す。図3に示した例では、溝142の溝壁142wとトレッド表面4sとの間がR面取りされた形状になり、すなわち溝壁142wとトレッド表面4sとが、曲面142Rにより滑らかに接続された形状になっている。このようなR面取り形状は、例えばタイヤの製造工程中の加硫成型に用いられるタイヤ成型金型に形成された溝形成用の突起の端部を、上記曲面142Rを転写し得る曲面形状にすることによって形成することができる。
図3は、溝142の溝端近傍のA−A断面図を示しているが、図2に示した溝143の溝端近傍のB−B断面、C−C断面についても図3と同様の面取り形状を有している。また、図2の溝141における、タイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に位置する溝端についても、図3と同様の面取り形状を有している。
一般に、自動二輪車用空気入りタイヤのトレッド部表面における溝の溝端の角部は、踏面から見た場合に、所定の曲率半径を有する曲線となっている。従来のタイヤにおける溝端の角部の曲率半径は、例えば2mm程度である。タイヤのトレッドペリフェリにおける1/4点から端までの部分に、力が加わって変形したとき、クラックの起点となり易いのは、当該部分に位置する溝端の上記角部である。本実施形態のタイヤは、トレッド部溝端を形成する溝壁が、面取り形状を有することにより、当該溝端の角部の曲率半径を従来よりも大きくすることができる。面取り形状を有する場合の溝の溝端の角部の曲率半径は、例えば図2の溝141の溝端の角部141cに示したように4mm程度になる。この曲率半径は、従来のタイヤにおける溝端の角部の曲率半径よりも二倍程度大きい。したがって、トレッド部が変形したときに角部に応力が集中することを緩和することができ、よって、当該角部を起点としたクラックの発生を従来のタイヤよりも抑制することができる。
図3に示す本実施形態のR面取り形状の部分の曲面142Rの曲率半径Rは、0.5〜5mmの範囲が好ましい。曲率半径Rが0.5mm未満だと溝端部のクラックの抑制に効果が小さく、また、5mmを超えると溝体積が増え過ぎて耐摩耗性に悪影響が出るおそれがある。より好ましくは1〜3mmの範囲である。
本発明で目的とする、クラック発生の抑制を考慮すると、図2に示したように、トレッドに形成された溝141、142、143は、タイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に位置している溝端のすべてが面取り形状になる例が好ましい。
図4に、本発明の別の実施形態のタイヤを、図3同様に溝の溝端近傍の断面図で示す。図4の溝242は、図3の溝142と同様にタイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に両溝端が位置している溝である。この溝242の溝端をする溝壁は、トレッド表面4sと溝242の溝壁242wとの間がC面取りされた形状になり、すなわちトレッド表面4sと溝壁242wとが、平面242Cにより接続された形状になっている。この図4に示した実施形態のタイヤと、先に図3に示した実施形態のタイヤとは、面取り形状がC面取りであるか、R面取り形状であるかの点で相違し、それ以外の点は同じ構成になっている。
図4に示した本実施形態のタイヤは、タイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に位置している溝端を形成する溝壁が、C面取り形状を有することから、図3に示した実施形態と同様の効果、すなわち、トレッド部が変形したときに溝の角部に応力が集中することを緩和することができ、よって、溝の角部を起点としたクラックの発生を従来のタイヤよりも抑制することができる。
図4に示した実施形態では、溝壁の面取り形状は平面242Cであったが、本発明のタイヤは、この平面の代わりに曲面とする構成とすることもできる。図5に、この構成を具備する本発明の別の実施形態のタイヤを、図3、図4同様に溝の溝端近傍の断面図で示す。図5の溝342は、図3の溝142と同様にタイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に両溝端が位置している溝である。この溝342の溝端をする溝壁は、溝342のトレッド表面4sと溝壁342wとの間が曲面342Rにより接続された形状になっている。図5に示した本実施形態の面取り形状の曲面342Rと、図3に示した先の実施形態の面取り形状の曲面142Rとの相違点は、図3に示した曲面142Rは、トレッド表面4S及び溝壁142Wと、滑らかに接続しているのに対して、図5に示した本実施形態の曲面342Rは、トレッド表面4S及び溝壁342Wのそれぞれと、接続部342A及び342Bにおいて滑らかではなく接続している点である。それ以外の点は同じ構成になっている。なお、図5では、曲面342Rは、トレッド表面4S及び溝壁342Wのそれぞれと、接続部342A及び342Bにおいて接続している例を図示しているが、図示した例に限られず、トレッド表面4Sと接続部342Aにおいて接続し、かつ、溝壁142Wとは滑らかに接続する例や、トレッド表面4Sと滑らかに接続し、かつ、溝壁142Wとは342Bにおいて接続している例とすることもできる。
図5に示した本実施形態のタイヤは、タイヤペリフェリの1/4点からトレッド端までの間に位置している溝端を形成する溝壁が、曲面の面取り形状を有することから、図3に示した実施形態と同様の効果、すなわち、トレッド部が変形したときに溝の角部に応力が集中することを緩和することができ、よって、溝の角部を起点としたクラックの発生を従来のタイヤよりも抑制することができる。
図4及び図5に示した溝壁のC面取り又はR面取りの形状は、前述した実施形態と同様に、タイヤ製造工程中の加硫成型時の成型金型により形成することができる。
図4に示した実施形態及び図5に示した実施形態において、面取り部のトレッド表面の長さLを、面取り形状の平面又は曲面がトレッド表面4sと接続する位置Aから仮想的に面取りを行わなかった場合の溝壁がトレッド表面と接する位置までの長さとすると、この面取り部のトレッド表面の長さLは1mm以上5mm以下が好ましい。1mmに満たないとクラック抑制効果が小さく、5mmを超えると溝体積が増えすぎて耐摩耗性に悪影響が出るおそれがある。
図4に示した実施形態及び図5に示した実施形態において、面取り部の、トレッド表面からの深さH1を、トレッド表面から溝深さ方向に面取り形状の平面又は曲面が溝壁と接続する位置Bまでの距離とすると、この面取り部のトレッド表面からの深さH1の、溝深さH2に対する比H1/H2は、0.2以上0.5以下であることが好ましい。H1/H2が0.2に満たないと位置Bがトレッド表面に近くなり過ぎて、角部の面取りがない場合と同様に位置Bの部分の縁にクラックが出やすくなる。一方、H1/H2が0.5を超えると、溝体積が増えすぎて、耐摩耗性能に悪影響が出るおそれがある。
図3〜図5に示した各実施形態のタイヤに共通する、溝の好適な態様について以下説明する。溝の溝端に形成された面取り形状は、当該溝端からトレッド幅方向にトレッドペリフェリ長さの1%から25%の長さまでの範囲に形成されていることが好ましい。1%に満たないと溝端の角部を充分にR面取りまたはC面取りによって囲うことができず、よってクラック抑制効果が十分に得られず、25%を超えると、溝端の表面に生じるクラックが発生しない、1/4点からトレッド中央までの領域まで面取り形状にすることになり、クラック抑制の向上の効果がそれ以上望めないからである。好ましくは、1/4よりトレッド幅方向外側のみを面取りする。
溝がトレッド表面で延在する方向が、トレッド幅方向となす角度、すなわち溝の溝振り角度は、0°から85°までの範囲であることが好ましい。85°を超え90°までの範囲では、溝がほぼ周方向溝であることを意味する。本発明のタイヤは、ベルトがモノスパイラルベルト構造になっている。このモノスパイラルベルト構造は、トレッド幅方向の伸びを抑制するのが難しいベルト構造であり、それゆえ、溝の溝振り角度が85°を超え90°までの範囲である場合は、溝の溝底に大きな幅方向歪みが発生し、溝底からの耐クラック性が著しく劣ることになる。
溝の深さ、すなわち、トレッド表面から溝底までの直線距離は、1mm以上9mm以下であることが好ましい。溝深さが1mmに満たないと、ウエット時のグリップ性能が充分に確保できず、溝深さが9mmを超えると旋回時に接地する部分のトレッドゲージが厚くなり過ぎて、旋回時の高速耐久性が著しく劣ることになるからである。
溝の幅、すなわち、溝がトレッド表面で延在する方向と直交する方向の溝幅は、トレッドペリフェリ長さの1%から10%の長さとすることが好ましい。溝幅がトレッドペリフェリ長さの1%に満たないと、溝底に十分な曲面形状を形成することが難しく、溝底クラック性能を著しく低下させてしまう。溝幅がトレッドペリフェリ長さの10%を超えると、溝幅が広くなり過ぎて、トレッド表面における溝面積の割合が大きくなり過ぎることから、1/4点からトレッド端までの領域の耐摩耗性が低下してしまうからである。
本発明においては、トレッド部の溝が本発明の要件を満たすものであれば、それ以外のタイヤ構造やタイヤ材料などについては特に限定されるものではないが、好適なタイヤ構造やタイヤ材料を述べると次のとおりである。
ベルト層を構成するスパイラルベルトの補強コードとしては、スチールコードを用いることができ、その他、芳香族ポリアミド(アラミド、例えば、デュポン社製:商品名ケブラー)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、レーヨン、ザイロン(登録商標)(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維)、脂肪族ポリアミド(ナイロン)等の有機繊維、さらにはグラスファイバーやカーボンファイバー等の材質のものを適宜選択して用いることができる。もっとも、直進安定性および高速耐久性を高いレベルに確保するためには、剛性が高く踏面の動きを安定化させることができるスチールコードを補強コードとして用いることが好ましい。
ベルト層を構成するスパイラルベルトの補強コードとしては、スチールコードを用いることができ、その他、芳香族ポリアミド(アラミド、例えば、デュポン社製:商品名ケブラー)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、レーヨン、ザイロン(登録商標)(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維)、脂肪族ポリアミド(ナイロン)等の有機繊維、さらにはグラスファイバーやカーボンファイバー等の材質のものを適宜選択して用いることができる。もっとも、直進安定性および高速耐久性を高いレベルに確保するためには、剛性が高く踏面の動きを安定化させることができるスチールコードを補強コードとして用いることが好ましい。
タイヤの一対のビード部には夫々ビードコアが埋設され、カーカスはこのビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。また、タイヤの径方向最内層にはインナーライナーが形成されている。
本発明のタイヤは、自動二輪車のフロントタイヤおよびリアタイヤのいずれとしても適用可能である。特に、リアタイヤとして好適である。
<実施例1〜16、比較例1>
図1に示す構造を有する自動二輪車用空気入りタイヤを、タイヤサイズ160/60ZR17M/Cにて作製した。カーカスは2層で補強コードにはナイロンを用い、タイヤ幅方向に対して0°となるように配置した。また、ベルト層には、ゴム被覆スチールコードをタイヤ周方向に沿って、すなわちタイヤ幅方向に対して90°の方向に螺旋状に巻回してなるモノスパイラルベルトを用いた。
図1に示す構造を有する自動二輪車用空気入りタイヤを、タイヤサイズ160/60ZR17M/Cにて作製した。カーカスは2層で補強コードにはナイロンを用い、タイヤ幅方向に対して0°となるように配置した。また、ベルト層には、ゴム被覆スチールコードをタイヤ周方向に沿って、すなわちタイヤ幅方向に対して90°の方向に螺旋状に巻回してなるモノスパイラルベルトを用いた。
トレッド部は、図2に示すトレッドパターンを有していた。より具体的には、トレッド部の溝は、タイヤのトレッドペリフェリにおける1/4点から幅端までの間に溝端を有する溝141、溝142及び溝143よりなるものであった。各溝の当該溝端の壁面は、溝底部と接する部分近傍のトレッド表面に対する垂線となす角度が0°であり、つまり、壁面がトレッド表面に対して垂直な部分と、この垂直な部分とトレッド表面とを滑らかに接続する曲面形状のR面取り形状の部分とかからなるものとした。
このR面取り形状の部分の曲率半径を種々に変えたタイヤをそれぞれ用意し、実施例1〜16とした。また、比較のために溝端の壁面にR面取り形状の部分を有しない例、つまりR面取り形状の部分の曲率半径が0mmの比較例も用意した。
これらの実施例及び比較例のタイヤをMT4.50−17M/Cのリムに装着し、ドラム試験を行い、溝端の角部にクラックが発生するまでの走行距離を求め、比較例1を基準として指数表示した。この数値が大きいほど耐クラック特性が優れている。ドラム試験の条件は次のとおりとした。
内圧:290kPa
荷重:3.19kN
速度:50km/h
荷重:3.19kN
速度:50km/h
また、グリップ特性については、実車官能試験によって評価し、比較例を100とする指数にて評価した。さらに、耐摩耗性については、テストコースの周回路にて、実車走行テストを行い、1/4点近傍領域の溝の摩耗量によって評価し、比較例を100とする指数にて評価した。これらの結果を表1及び表2に示す。なお、表1中、実施例8は、図4に対応したC面取り形状(図4の断面図で直線状)を有している実施例であるため、曲率半径は記載していない。
表1及び表2より、本発明に従う各実施例のタイヤは、優れたグリップ特性を有し、クラックの発生を抑制できていることがわかる。また、実施例6や7のように曲面の曲率半径が5mmを上回ってくると、耐クラック性の効果は飽和傾向を示し、かつ耐摩耗性及び
グリップ性能が低下傾向を示してくる。
グリップ性能が低下傾向を示してくる。
1 タイヤ
2 ビード部
3 サイドウォール部
4 トレッド部
5 カーカス
6 ベルト
14 溝
141、142、143、242、342 溝
2 ビード部
3 サイドウォール部
4 トレッド部
5 カーカス
6 ベルト
14 溝
141、142、143、242、342 溝
Claims (4)
- 一対のビード部の間でトロイド状をなすカーカスの外周側に、ゴム被覆コードをタイヤ周方向にスパイラル状に巻回してなる少なくとも一層のスパイラルベルトを備え、該スパイラルベルトよりもタイヤ径方向外側のトレッド部の表面に、該トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に溝端が位置する溝を有する自動二輪車用空気入りタイヤにおいて、
前記溝は、前記トレッドの幅方向におけるタイヤ赤道とトレッド端との間の中央の位置から該トレッド端までの間に位置する溝端を形成する溝壁が、幅方向断面において、面取り形状を有することを特徴とする自動二輪車用空気入りタイヤ。 - 前記面取り形状は、前記溝の溝端からトレッド幅方向にトレッドペリフェリ長さの1%から25%の長さまでの範囲に形成されている請求項1記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。
- 前記面取り形状は、曲面の面取り形状であり、かつ、曲率半径が0.5〜5mmである請求項1記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。
- 前記面取り形状は、平面の面取り形状である請求項1記載の自動二輪車用空気入りタイヤ。
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