JP2015137057A

JP2015137057A - 自動二輪車用タイヤ

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Publication number: JP2015137057A
Application number: JP2014011014A
Authority: JP
Inventors: 高橋　淳一; Junichi Takahashi; 淳一高橋; 高橋　健; Takeshi Takahashi; 高橋　　健
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: CN105934355B; EP3098088B1; EP3098088A4; CN105934355A; EP3098088A1; JP6320764B2; US20160339747A1; WO2015111439A1

Abstract

【課題】旋回性能とセンター部27における耐摩耗性とを共に向上させる。
【解決手段】ベルト層24を構成する補強コードを低弾性率（ 1％伸長時の引張力が15Ｎ以下）のコードから構成したので、トレッド26の周方向剪断力が低下すし、この結果、摩耗エネルギーの値が小さくなり、トレッド26（センター部27）の耐摩耗性が向上する。しかも、ショルダー部28の tanδをセンター部27の tanδより大としたので、旋回時に接地するショルダー部28でのグリップ限界が高くなり、旋回性能が向上する。
【選択図】図１

Description

この発明は、トレッド部にベルト層とトレッドとが配置された自動二輪車用タイヤに関する。

従来の自動二輪車用タイヤとしては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。

特開平５−４５０３号公報

このものは、トレッド部に、ゴムコーティングされたスチールコードを螺旋状に巻回することで構成したベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に設けられたゴムからなるトレッドとが配置されたものである。ここで、前記ベルト層内のスチールコードは引張力、圧縮力に対して大きな剛性を有しているため、旋回時に大きな横力がタイヤに作用しても、該スチールコードは横力に耐えることができ、高い旋回性能を発揮することができる。

しかしながら、前述のようなタイヤはクラウンアールが小さいにも拘わらず、高剛性のスチールコードが埋設されているベルト層によりトレッド部の接地変形、径成長を抑制するようにしているため、直進走行時にはセンター部しか接地せず、この結果、センター部のゴムが比較的早期に摩耗して耐摩耗性が低下してしまうという課題があった。前述のようなセンター部における耐摩耗性を向上させるため、例えば、トレッドのゴムゲージを厚くすることも考えられるが、このようにすると、厚肉のトレッドが旋回時の横力により大きく変形するため、旋回性能が低下してしまうのである。このように前述の手法では旋回性能の向上と悪化、および、耐摩耗性の向上と悪化とが互いに相殺し合うため、旋回性能、耐摩耗性のいずれも十分に向上させることができず、両者を共に向上させることは困難であった。

この発明は、旋回性能とセンター部における耐摩耗性とを共に向上させることができる自動二輪車用タイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、トレッド部に、ゴムコーティングされた補強コードを螺旋状に巻回することで構成したベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に設けられたゴムからなるトレッドとが配置された自動二輪車用タイヤにおいて、前記ベルト層の補強コードを 1％伸長時の引張力が15Ｎ以下であるコードから構成する一方、前記トレッドを少なくともタイヤ赤道面を含むセンター部と、トレッド端を含む一対のショルダー部とに区画し、前記ショルダー部におけるゴムの tanδの値をセンター部におけるゴムの tanδの値より大とした自動二輪車用タイヤにより、達成することができる。

この発明においては、ベルト層の補強コードを 1％伸長時の引張力が15Ｎ以下である低弾性率のコードから構成しているため、ベルト層は周方向に比較的容易に伸長することができ、この結果、トレッドの剪断力が低下する。ここで、トレッドの摩耗エネルギーは前記剪断力と蹴り出し時の路面に対する滑り量との積により求めることができるが、前述のように剪断力が低下すると、摩耗エネルギーが小さくなるため、トレッドの耐摩耗性、当然のことながらセンター部における耐摩耗性をも向上させることができる。ここで、前述のようにベルト層の補強コードを低弾性率のコードから構成すると、横方向の剪断力も低下するため、旋回走行時における横力が低下し、旋回性能が低下するのが一般的である。しかしながら、前述のようにベルト層の補強コードが低弾性率のコードから構成されていると、ベルト層の面外剛性が低くなり、この結果、旋回走行時におけるショルダー部と路面との接地長が長くなり（結果として接地面積が増大し）、前述した旋回性能の低下を防止することができる。

また、この発明においては、ショルダー部におけるゴムの tanδの値をセンター部におけるゴムの tanδの値より大としているが、このように tanδの値が大きなゴムは、一般にグリップ力が大きな値であるため、旋回時に接地するショルダー部でのグリップ限界が高くなり、旋回性能を容易に向上させることができる。ここで、センター部におけるゴムは tanδの値が小さいが、このようなゴムは、一般にモジュラスの値が高いため、センター部における耐摩耗性の低下を容易に防止することができる。このようにショルダー部での旋回性能およびセンター部での耐摩耗性に関して相殺されることがないため、タイヤの旋回性能および耐摩耗性を共に確実かつ容易に向上させることができる。

また、請求項２に記載のように構成すれば、センター部におけるゴムの摩滅、破壊特性が高くなり、この結果、センター部での耐摩耗性をさらに向上させることができる。ここで、前述のような 300％モジュラスの値が大であるゴムは、面外剛性が高いため、タイヤの乗り心地性が低下すると考えられるが、前述のようにベルト層の補強コードを低弾性率のコードから構成すれば、該ベルト層の面外剛性が低くなり、この結果、面外剛性が互いに相殺され、乗り心地性を維持することができる。

さらに、請求項３に記載のように構成すれば、トレッド部の幅方向における大幅な性能変化を抑えることができ、円滑な旋回が可能となる。また、請求項４に記載のように構成すれば、サーキット走行等のように旋回走行が多い場合であってもショルダー部の摩耗（肌荒れ等）を効果的に抑制することができる。さらに、湿潤路面を旋回走行する際には転倒を防止するため、ショルダー部でのウエット性能を向上させる必要があるが、請求項５に記載のように構成すれば、旋回時に路面に接触するショルダー部のウエット性能を向上させることができ、安全な走行を確保することができる。

この発明の実施形態１を示す子午線断面図である。この発明の実施形態２を示す子午線断面図である。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１において、11は高速走行に適する自動二輪車用空気入りタイヤであり、このタイヤ11は子午線断面が略弧状を呈しながら半径方向外側に向かって凸状に滑らかに湾曲するトレッド部13と、このトレッド部13の幅方向両端からほぼ半径方向内側に向かって延びる一対のサイドウォール部14と、これらサイドウォール部14の半径方向内側端に連続しビードコア16がそれぞれ埋設された一対のビード部15とを備え、両トレッド端Ｅ間の幅がタイヤ最大幅となるよう成形されている。ここで、前述のトレッド端Ｅとはトレッド部13とサイドウォール部14との境界に位置する急激な屈曲部（エッジ）のことである。

また、前記タイヤ11は一対のビードコア16間をトロイダル状に延びてサイドウォール部14、トレッド部13を補強するカーカス層20を有し、このカーカス層20の両端部は前記ビードコア16の回りを内側から外側に向かって折り返されることで、これらビードコア16に係止されている。前記カーカス層20は少なくとも１枚、ここでは２枚のカーカスプライ21から構成され、これらのカーカスプライ21はタイヤ赤道面Ｓに対して60〜90度のコード角で交差する多数本のコードをコーティングゴムで被覆することにより構成している。そして、これらのコードは前記コード角が90度未満である場合には、２枚のカーカスプライ21においてタイヤ赤道面Ｓに対し逆方向に傾斜し、互いに交差している。また、前記コードとしてナイロンを用いているが、レーヨン、ポリエステル等の有機繊維を用いることができる。なお、前述したタイヤ赤道面Ｓとはトレッドセンター全周を含むタイヤ11の軸線に垂直な平面のことである。

24はカーカス層20の半径方向外側で前記トレッド部13に配置されたベルト層であり、このベルト層24は１枚の周方向プライ25から構成されている。そして、このベルト層24の子午線方向における幅は、トレッド26の後述する子午線方向ペリフェリ長Ｌの 0.8〜 1.1倍とすることが好ましい。前記周方向プライ25は１本または複数本の補強コードを被覆ゴムでゴムコーティングしたストリップをタイヤ赤道面Ｓにほぼ沿って螺旋状に多数回巻回することで構成されており、この結果、該周方向プライ25内に埋設されている補強コードはタイヤ赤道面Ｓにほぼ平行に延びることとなって、強力なたが効果を発揮する。これにより、高速走行時の遠心力によるトレッド部13の径成長および接地形状の変化が強力に抑制され、直進走行時の操縦安定性および高速耐久性が向上する。ここで、前述のようにストリップを螺旋状に多数回巻回することで周方向プライ25を構成するようにすれば、周方向プライ25を簡単かつ安価に製造することができる。また、前述の補強コードとしては、耐久性に優れ安価であるスチールを用いることが好ましいが、芳香族ポリアミドを用いるようにしてもよい。

26は前記ベルト層24より半径方向外側の前記トレッド部13に設けられ全体が加硫済みゴムからなるトレッドであり、このトレッド26は前記タイヤ赤道面Ｓをタイヤ幅方向中央に含むセンター部27と、前記センター部27のタイヤ幅方向両外側に連続し、前記トレッド端Ｅをタイヤ幅方向外側端に含む一対のショルダー部28とに区画、合計３つの部位に区画されている。ここで、タイヤサイズに応じて下記の規格で規定する適用リムに装着したタイヤに、最大負荷能力に対応する規定空気圧を充填し、路面に対してキャンバー角 0度で最大負荷能力を作用させたときのトレッド接地域の子午線方向幅をＭとしたとき、前記センター部27の子午線方向幅は前記トレッド接地域の子午線方向幅Ｍの70〜 130％の範囲内とすることが好ましい。なお、前記空気は窒素ガス等の不活性ガスに置換可能である。

そして、規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であり、例えば、アメリカ合衆国では「The Tire and Rim Association Inc. のYear Book」が、欧州では「The European Tire and Rim Technical Organization の Standards Manual」が、日本では「日本自動車タイヤ協会のJATMA Year Book」が相当する。一方、前記ショルダー部28の子午線方向幅はトレッド26の子午線方向ペリフェリ長Ｌからセンター部27の子午線方向幅を減じた値の 1/2である。ここで、トレッド26の子午線方向ペリフェリ長Ｌとは、適用リムに組み付けたタイヤに前記規定空気圧を充填した状態で、トレッド26の外周面上においてタイヤ子午線方向にトレッド端Ｅ間の距離を測定した長さである。

また、この実施形態においては、前記ベルト層24を構成する補強コードを低弾性率のコード、即ち、後述の試験結果から導かれた 1％伸長時の引張力Ａが15Ｎ以下であるコードから構成している。ここで、前述の引張力Ａは、対象となる補強コード１本の両端を逆方向に引っ張り、該補強コードに 1％の伸びが生じた時の荷重（引張力）を測定した値である。このような低弾性率の補強コードとしては、例えば、補強コードを構成するフィラメントの本数を低減させたもの、フィラメント径を小径としたもの、同一ピッチで螺旋型付けされた複数本のフィラメントを撚り合わせることなく束ねたものを用いることができる。また、前記引張力Ａが 5Ｎ未満となると、ベルト層24によるタガ効果が低下して操縦安定性および高速耐久性が低下するため、前記引張力Ａは 5Ｎ以上でなければならない。なお、従来多用されているベルト層24の補強コードにおける 1％伸長時の引張力Ａは25Ｎ程度である。

そして、前述のようにベルト層24の各補強コードを 1％伸長時の引張力Ａが15Ｎ以下である低弾性率のコードから構成すれば、該補強コードはタイヤ11に周方向の力が作用したとき、該タイヤ11の周方向に比較的容易に伸長することができ、この結果、トレッド26の周方向剪断力が低下する。ここで、トレッド26の摩耗エネルギーは前記剪断力と蹴り出し時の路面に対するトレッド26の滑り量との積により求めることができるが、前述のように剪断力が低下すると、摩耗エネルギーの値が小さくなるため、トレッド26の耐摩耗性、当然のことながらセンター部27における耐摩耗性を向上させることができる。また、前述のようにベルト層24の補強コードを低弾性率のコードから構成すると、トレッド26における横方向の剪断力も低下するため、自動二輪車を傾けて旋回走行する際に接地するショルダー部28での横力が低下し、旋回性能が低下するのが一般的であると考えられる。

しかしながら、前述のようにベルト層24の補強コードが低弾性率のコードから構成されていると、ベルト層24の面外剛性が低くなるため、旋回走行時におけるショルダー部28と路面との接地長が長くなり（接地面積が増大し）、前述した旋回性能の低下を防止することができる。そして、このような接地面積の増加は、クラウンアールの曲率半径が小さなタイヤ11より、曲率半径が大きなタイヤ11においてより明確に現れる。なお、前記ベルト層24を構成する補強コードとして、 3％伸長時における引張力が 150Ｎ以下であるコードを用いることが好ましい。その理由は、 3％伸長時の引張力が前述のような値のコードであると、タイヤ11に著しく大きな入力が作用したときにも前述の効果を期待することができるからである。

また、この実施形態においては、前記ショルダー部28におけるゴムの tanδ（損失係数）の値をセンター部27におけるゴムの tanδの値より大としている。ここで、前述の tanδとは、ＪＩＳＫ７１９８に準拠して、温度30度Ｃ、歪振幅 1％、周波数52Hzの条件で測定し、動的損失弾性率を動的貯蔵弾性率で除することにより求められる値である。ここで、 tanδの値が大きなゴムは、一般にグリップ力が大きな値であるため、前述のようにショルダー部28におけるゴムの tanδの値をセンター部27におけるゴムの tanδの値より大とすると、旋回時に接地するショルダー部28でのグリップ限界が高くなり、旋回性能を容易に向上させることができる。ここで、センター部27におけるゴムは tanδの値が小さいが、このようなゴムは、一般にモジュラスの値が高いため、センター部27における耐摩耗性の低下を容易に防止することができる。

このようにベルト層24の補強コードを低弾性率のコードから構成すれば、ショルダー部28における旋回性能の低下を防止しながらセンター部27における耐摩耗性を向上させることができ、一方、ショルダー部28におけるゴムの tanδの値をセンター部27におけるゴムの tanδの値より大とすれば、センター部27における耐摩耗性の低下を防止しながらショルダー部28における旋回性能を向上させることができ、このように、前述した２つの手法を共に適用した場合には、ショルダー部28での旋回性能およびセンター部27での耐摩耗性に関して相殺されることがない。このようなことから、ショルダー部28での旋回性能およびセンター部27での耐摩耗性を共に確実かつ容易に向上させることができるのである。

また、この実施形態においては、前記センター部27におけるゴムの 300％モジュラスの値（単位はＭPa）をショルダー部28におけるゴムの 300％モジュラスの値より大とすることが好ましい。ここで、前述の 300％モジュラス値とは、ＪＩＳダンベル状３号形のサンプルをＪＩＳＫ６２５１に準拠して30度Ｃで引張試験を行ったときの測定応力値である。そして、前述のようにセンター部27の 300％モジュラス値をショルダー部28の 300％モジュラス値より大とすれば、センター部27におけるゴム硬度が高くなって該センター部27におけるゴムの耐摩滅、耐破壊性を高めることができ、これにより、センター部27での耐摩耗性をさらに向上させることができる。ここで、前述のような 300％モジュラスの値が大であるゴムは、面外剛性が高いため、タイヤ11の乗り心地性が低下すると考えられるが、前述のようにベルト層24の補強コードを低弾性率のコードから構成したので、該ベルト層24の面外剛性が低くなり、この結果、面外剛性の値が互いに相殺され、乗り心地性を維持することができる。

さらに、前述したタイヤ11のトレッド26に充填材としてシリカを配合する場合には、ショルダー部28におけるシリカの配合比率（重量部）をセンター部27におけるシリカの配合比率より大とすることが好ましい。その理由は、湿潤路面を走行する際には転倒を防止するため、旋回時のウエット性能を向上させる必要があるが、前述のようにすれば、旋回時に路面に接触するショルダー部28のウエット性能を向上させることができ、これにより、安全な走行を担保することができる。

図２は、この発明の実施形態２を示す図である。この実施形態においては、前記センター部27とショルダー部28との間のトレッド部13、換言すれば、前記センター部27のタイヤ幅方向両外側で各ショルダー部28のタイヤ幅方向内側に、これらセンター部27、ショルダー部28に幅方向内、外端がそれぞれ連続する一対の中間部30を配置している。この結果、トレッド26は合計５つの部位に区画されることになる。ここで、トレッド26におけるセンター部27の子午線方向幅は前述と同一であるが、ショルダー部28の子午線方向幅は前記子午線方向ペリフェリ長Ｌの 5〜35％の範囲内と、また、中間部30の子午線方向幅は前記子午線方向ペリフェリ長Ｌの10〜40％の範囲内とすることが好ましい。また、前記中間部30におけるゴムの tanδの値をショルダー部28におけるゴムの tanδの値より小で、センター部27におけるゴムの tanδの値より大とし、トレッド26における tanδの値をタイヤ赤道面Ｓから両トレッド端Ｅに向かうに従い徐々に（段階的に）大とすることが好ましい。このようにすれば、トレッド部13の幅方向における大幅な性能変化、特に旋回性能の変化を抑えることができ、自動二輪車の円滑な旋回が可能となる。

一方、 300％モジュラス値に関しては、センター部27とショルダー部28との間に中間部30を配置した場合、中間部30におけるゴムの 300％モジュラスの値を、センター部27におけるゴムの 300％モジュラスの値より小である、ショルダー部28におけるゴムの 300％モジュラスの値よりさらに小とし、トレッド26における 300％モジュラスの値をタイヤ赤道面Ｓから両トレッド端Ｅに向かって大、小、中の関係とすることが好ましい。このようにすれば、サーキット走行等のように旋回走行が多い場合であっても、中間部30が先行して摩耗することで、ショルダー部28の摩耗（肌荒れ等）を効果的に抑制することができる。なお、この実施形態２に記載のようにセンター部27とショルダー部28との間に中間部30を配置した場合には、該中間部30におけるシリカの配合比率をセンター部27における配合比率より大で、ショルダー部28における配合比率より小とすることが好ましい。このようにすれば、湿潤路面での大幅な旋回性能の変化を招くことなく適切な旋回性能を維持することができる。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様であるため、説明は省略する。

次に、第１試験例について説明する。この試験に当たっては、 1％伸長時における引張力Ａが25Ｎである補強コードが埋設されたベルト層を有する比較タイヤ１と、前記引張力Ａが18Ｎである補強コードが埋設されたベルト層を有する比較タイヤ２と、前記引張力Ａが15Ｎである補強コードが埋設されたベルト層を有する実施タイヤ１と、前記引張力Ａが12Ｎである補強コードが埋設されたベルト層を有する実施タイヤ２と、前記引張力Ａが10Ｎである補強コードが埋設されたベルト層を有する実施タイヤ３とを準備した。

ここで、前記各タイヤのトレッドはいずれもセンター部とショルダー部とに区画され、センター部における tanδ、 300％モジュラスの値はそれぞれ 0.3、10（ＭPa）、ショルダー部における tanδ、 300％モジュラスの値はそれぞれ 0.5、 8であり、タイヤサイズは 190／55ＺＲ17であった。次に、前記各タイヤを 6.0×17のリムに装着するとともに 290ｋPaの内圧を充填した後、自動二輪車の後輪に装着して一般公道を2500km走行し、走行後におけるセンター部での残溝深さを測定してセンター部における摩耗量を求め、耐摩耗性試験とした。その結果は、比較タイヤ１を指数 100とすると、比較タイヤ２では 100、実施タイヤ１では 104、実施タイヤ２では 104、実施タイヤ３では 105であった。ここで、指数の数値が大であるほど摩耗量が少なく、耐摩耗性が良好となる。そして、この結果から明らかなように、 1％伸長時における引張力Ａが15Ｎを境界としてそれ以下であると、センター部における耐摩耗性が大幅に向上している。なお、センター部とショルダー部との間に中間部を設けたタイヤについても同様の耐摩耗性試験を行ったが、その結果は前述の結果と同様の傾向であった。

次に、第２試験例について説明する。この試験に当たっては、従来タイヤ１と、前述した実施タイヤ２と、従来タイヤ１のセンター部とショルダー部との間に中間部を設けた従来タイヤ２と、実施タイヤ２のセンター部とショルダー部との間に中間部を設けた実施タイヤ４と、実施タイヤ４の各部における tanδおよび 300％モジュラスの関係を本願発明とは異なるものとした比較タイヤ３とを準備した。ここで、各タイヤにおけるセンター部、中間部、ショルダー部 tanδの値を以下の表１に示すが、この表１においてセンター部、中間部、ショルダー部はそれぞれａ、ｂ、ｃで表している。また、この表１には各タイヤのセンター部、中間部、ショルダー部における 300％モジュラスの値も示しているが、この表１においてセンター部、中間部、ショルダー部はそれぞれｄ、ｅ、ｆで表している。ここで、各タイヤのサイズは 190／55ＺＲ17であった。

次に、前述した各タイヤを 6.0×17のリムに装着するとともに 290ｋPaの内圧を充填した後、自動二輪車の後輪に装着した状態でテストコースを走行し、テストドライバーによる高速旋回時のフィーリングを旋回安定性として評価した。そして、各タイヤの旋回安定性を、従来タイヤ１を指数 100として表１に示しているが、その数値が大であるほど旋回安定性が優れている。また、前述した各タイヤを前記試験例１と同一条件下で耐摩耗性試験を行った。その結果を表１に示す。この表１から明らかなように引張力Ａ、 tanδ、 300％モジュラスの値が本願発明のような関係にあれば、耐摩耗性、旋回安定性を共に向上させることができる。

この発明は、トレッド部にベルト層とトレッドとが配置された自動二輪車用タイヤの産業分野に適用できる。

13…トレッド部 24…ベルト層
26…トレッド 27…センター部
28…ショルダー部 30…中間部
Ｓ…タイヤ赤道面Ｅ…トレッド端

Claims

トレッド部に、ゴムコーティングされた補強コードを螺旋状に巻回することで構成したベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に設けられたゴムからなるトレッドとが配置された自動二輪車用タイヤにおいて、前記ベルト層の補強コードを 1％伸長時の引張力が15Ｎ以下であるコードから構成する一方、前記トレッドを少なくともタイヤ赤道面を含むセンター部と、トレッド端を含む一対のショルダー部とに区画し、前記ショルダー部におけるゴムの tanδの値をセンター部におけるゴムの tanδの値より大としたことを特徴とする自動二輪車用タイヤ。
前記センター部におけるゴムの 300％モジュラスの値をショルダー部におけるゴムの 300％モジュラスの値より大とした請求項１記載の自動二輪車用タイヤ。
前記センター部とショルダー部との間のトレッド部に一対の中間部を配置し、該中間部におけるゴムの tanδの値をショルダー部におけるゴムの tanδの値より小で、センター部におけるゴムの tanδの値より大とした請求項１または２記載の自動二輪車用タイヤ。
前記センター部とショルダー部との間のトレッド部に一対の中間部を配置し、該中間部におけるゴムの 300％モジュラスの値をショルダー部におけるゴムの 300％モジュラスの値より小とした請求項１または２記載の自動二輪車用タイヤ。
前記トレッドに充填材としてシリカを配合するとともに、ショルダー部におけるシリカの配合比率をセンター部におけるシリカの配合比率より大とした請求項１または２記載の自動二輪車用タイヤ。