JPWO2012141149A1

JPWO2012141149A1 - 自動二輪車用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPWO2012141149A1
Application number: JP2013509910A
Authority: JP
Inventors: 勝彦梶本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2014-07-28
Also published as: CN103492197A; US9308781B2; EP2698263A4; WO2012141149A1; EP2698263A1; US20140034201A1; EP2698263B1; CN103492197B

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。

特開２００９−５１３６０号公報

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）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）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。

図1は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一実施形態の模式的な断面図である。図２は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一実施形態のトレッド部の踏面の部分展開図である。図３は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの一実施形態の部分断面図である。図４は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの別の実施形態の部分断面図である。図５は、本発明の自動二輪車用空気入りタイヤの別の実施形態の部分断面図である。

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。

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。

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。

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

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。

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

Claims

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。