JP5072046B2 - 二輪車用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は二輪車用タイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、高速コーナリング走行される、一般にスーパースポーツタイプと称される高性能自動二輪車に供される自動二輪車用空気入りラジアルタイヤであって、高速耐久性、直進安定性等の諸性能を保持しつつ、高速コーナリング時の操縦安定性能を向上した高性能自動二輪車用低扁平空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、二輪車用タイヤに対し、１本乃至並列した複数本のコードが被覆ゴム中に埋設された帯状体を、略タイヤ周方向に向かう角度で螺旋状にタイヤ回転軸方向に巻き回してなる所謂スパイラルベルト層を適用して、タイヤの高速耐久性や直進安定性、ユニフォミティ性能、加速性能等を向上することが行われている。

かかるスパイラルベルト層における補強材としてのスチールコードの改良に係る技術として、例えば、特許文献１には、螺旋巻きされたスチールコードからなるベルトコードの引張り伸びを所定に規定することで、高速走行時における直進性、旋回性を著しく低下させることなく、また、ハンドリング性を維持して耐摩耗性を向上した自動二輪車用ラジアルタイヤが開示されている。また、特許文献２には、螺旋巻きされた帯状プライを構成するバンドコードの荷重−伸び曲線により規定された自動二輪車用ラジアルタイヤが開示されている。
特開平４−３６２４０２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００１−１３０２１８号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、二輪車用タイヤにスパイラルベルト層を適用すると、上記各種タイヤ性能の向上を図ることができる一方で、車両の方向を変える際の反応が鈍くなり、軽快性が失われてしまうという問題点があった。従って、上記の高速耐久性や直進安定性、ユニフォミティ性能、加速性能等を向上しつつ、かかる旋回操縦性能（コーナリング性）についても確保することができるタイヤの改良技術が求められていた。

そこで本発明の目的は、直進走行性能、高速性能、乗り心地、ユニフォミティ等のタイヤ諸性能を損なうことなく、旋回操縦性能（コーナリング性）を向上させた二輪車用タイヤを提供することにある。

本発明者は、かかるスパイラルベルト層を備える二輪車用タイヤにおいて旋回性能を高めるための技術につき鋭意検討した結果、旋回性能の向上には、周方向ベルトであるスパイラルベルト層の曲げ剛性を高めることが重要であることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の二輪車用タイヤは、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、これら各部を該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、タイヤ周方向に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなる少なくとも１層のスパイラルベルトとを具備する二輪車用タイヤにおいて、
前記スパイラルベルト層が、螺旋型付けされたスチール素線の１本以上を撚り合わせずにゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体からなり、かつ、該スチール素線の素線径が、０．２５ｍｍ〜０．６０ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明の二輪車用タイヤにおいては、前記スチール素線の表層部の残留応力量ＲｓがＲｓ＜０を満足することが好ましい。また、本発明において好適には、前記スパイラルベルト層が、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされたスチール素線の２本以上を略同位相で撚り合わせずに束ねてゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体からなる。この場合、前記スチール素線の任意の１本と、少なくとも１本の他のスチール素線との、型付け螺旋の外接円同士が重なり合うことが好ましく、前記２本以上のスチール素線の素線径および型付け量が、全て同一であることも好ましい。また、好適には、前記スチール素線の型付け螺旋の外接円直径をＤ、螺旋ピッチをＰ、該スチール素線の素線径をｄとしたとき、下記式、
Ｌ＝√（１＋（Ｄ−ｄ）^２π^２／Ｐ^２）−１ （１）
で定義されるＬが、０．１＞Ｌ＞０．００５を満足する。

本発明によれば、上記構成としたことにより、直進走行性能、高速性能、乗り心地、ユニフォミティ等のタイヤ諸性能を損なうことなく、旋回操縦性能（コーナリング性）を向上させた二輪車用タイヤを実現することが可能となった。

本発明の一例の自動二輪車用空気入りラジアルタイヤを示す概略断面図である。 本発明に係るスチール−ゴム複合体の一好適例に係るコード部を示す断面図である。 実施例２のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 実施例３のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 実施例４のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 実施例５のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 実施例６のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 比較例１のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 比較例２のスチール−ゴム複合体に係るコード部を示す断面図である。 比較例３のゴム−スチールコード複合体に係るコード部を示す断面図である。 比較例４のゴム−スチールコード複合体に係るコード部を示す断面図である。 実施例における残留応力量の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１ スチール素線
１１ トレッド部
１２ サイドウォール部
１３ ビード部
２１ ビードコア
２２ カーカス層
２３ スパイラルベルト層
１００ スチール素線

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の二輪車用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１１と、そ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１２と、そのタイヤ半径方向内側に連なるビード部１３とからなり、これら各部をビード部１３内に埋設されたビードコア２１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２２と、そのタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなる少なくとも１層のスパイラルベルト層２３とを具備する。

本発明においては、かかるスパイラルベルト層２３を、螺旋型付けされたスチール素線の１本以上、好適には１〜５本を撚り合わせずにゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体により形成するとともに、そのスチール素線の素線径を０．２５ｍｍ〜０．６０ｍｍ、特には０．３０ｍｍ〜０．４２ｍｍとした点が重要である。これは、以下のような理由による。

二輪車では、旋回する際、車両を傾け、タイヤにキャンバ力を働かせて旋回する。このキャンバ力の発生メカニズムを検討すると、キャンバ力は、周方向ベルト（すなわち、スパイラルベルト層）がタイヤ周方向に回転する進行方向と、トレッドゴムが路面に接地して路面方向に追従する進行方向とのずれで発生するせん断歪みにより発生するが、周方向ベルトの曲げ剛性が低いと、路面方向に追従し易くなって、このキャンバ力の発生が低下するものと考えられる。したがって、スパイラルベルト層に用いるスチール素線として、素線径を従来の０．１７５ｍｍ〜０．２２ｍｍ程度より太くして、曲げ剛性を高めた素線径０．２５ｍｍ〜０．６０ｍｍのスチール素線を用いることで、上記キャンバ力を高めることができ、これにより、旋回性能を向上することが可能となるのである。

但し、あまり素線径を太くしてしまい、スチール素線の素線径が０．６０ｍｍを超えると、巻き癖が付くなど製造安定性が悪くなってしまうため、０．６０ｍｍ以下とする。

また一方、旋回性能と、振動吸収性・成型作業性とを両立するためには、曲げ剛性を高く保ちつつ引張り圧縮剛性を低くするために、スチール素線に螺旋の型付けを施すことが必要である。したがって本発明においては、スパイラルベルト層２３に、螺旋型付けされたスチール素線の１本以上を撚り合わせずにゴムに埋設したスチール−ゴム複合体を適用している。

また、タイヤの使用環境によらず、充分な疲労寿命を担保するためには、スパイラルベルト層に用いるスチール素線の表層部の残留応力量ＲｓをＲｓ＜０とすることが好ましい。ここで、Ｒｓ＜０、すなわち、残留応力量Ｒｓが０未満であるとは、スチール素線の表層部における残留応力が圧縮側にあることを意味する。

さらに、隣接するスチール素線を接触しにくくするためには、スチール素線の螺旋型付けを実質的に同一ピッチとすることが好適である。より具体的には、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされたスチール素線の２本以上を、略同位相で撚り合わせずに束ねてゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体を、好適に用いることができる。

この場合、例えば、図２に示すように、スチール素線１の任意の１本と、少なくとも１本の他のスチール素線１との、型付け螺旋の外接円同士が互いに重なり合う状態とすることが好ましく、これにより、高剛性および高強度を得ることができる。

また、２本以上のスチール素線の素線径および型付け量を全て同一とすることも好ましく、これにより、応力が各スチール素線に均一にかかることになって、強度効率を向上することができる。

さらに、本発明においては、スチール素線１の型付け螺旋の外接円直径をＤ（ｍｍ）、螺旋ピッチをＰ（ｍｍ）、スチール素線の素線径をｄ（ｍｍ）としたとき（図２参照）、下記式、
Ｌ＝√（１＋（Ｄ−ｄ）^２π^２／Ｐ^２）−１ （１）
で定義されるＬが、０．１＞Ｌ＞０．００５を満足するものとすることで、良好な成型作業性を担保しつつ、充分な旋回性能を得ることができ、好適である。

本発明に係る２本以上のスチール素線からなるスチール−ゴム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スチール素線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素線を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。

本発明に用いるスチール−ゴム複合体としては、上記コード構造に係る条件について満足するものであれば、それ以外の、具体的なコード構造や、使用する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、本発明の二輪車用タイヤにおいては、前述した特性を満足するスチール−ゴム複合体をタイヤのスパイラルベルト層に適用したものであれば、それ以外のタイヤ構造、各構成部材の材質等については、特に制限されるものではなく、これにより、本発明の所期の効果を得ることが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記表１，２に示す型付け量およびピッチで型付けされたスチール素線（ブラスめっき：Ｃｕ６３重量％，Ｚｎ３７重量％）を用いて、下記表１，２中に示す条件に従い、スチール−ゴム複合体を作製した。コーティングゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）１００重量部と、カーボンブラック（ＨＡＦ）５５重量部と、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７重量部と、硫黄５重量部と、Ｃｏ塩（ナフテン酸コバルト）０．１重量部とからなるゴム組成物を使用した。

＜表層部の残留応力量Ｒｓの測定＞
得られた各スチール−ゴム複合体を長さ方向に１０ｃｍ切り取り、素線にほぐした後、過硫酸アンモニウム水溶液によりブラスめっきを除去し、図１２（ａ）に示すように、この素線１００のうち長手方向に半周部部分Ａについてはエッチングされないようにラッカーで被覆し、端部Ｂについては全周をラッカーで被覆した。その後、５０℃の５０容量％硝酸でエッチングし、端部Ｂを基準として、素線の曲がりが最大となったときの曲がり量を残留応力量とした。残留応力が圧縮であるか引張りであるかの判別は、エッチングされた側に素線が曲がった場合を圧縮（−）、ラッカー被覆側に曲がった場合を引張り（＋）とした（図１２（ｂ）参照）。その結果を、前記式（１）に従い外接円直径Ｄ、螺旋ピッチＰ、スチール素線の素線径ｄより求めたＬの値とともに、下記の表１中に示す。

また、得られた各スチール−ゴム複合体を、図１に示すスパイラルベルト構造を有する自動二輪車用空気入りラジアルタイヤ（ＭＣタイヤ）（タイヤサイズ：１９０／５０ＺＲ１７）のスパイラルベルト層に打ち込み数４０本／５０ｍｍにて適用して、振動吸収性・旋回性能および疲労性につき、下記に従い評価を行った。これらの結果を、下記の表１中に併せて示す。

＜振動吸収性・旋回性能＞
供試タイヤを、リムサイズＭＴ６．００×１７のリムにて空気圧２５０ｋＰａで１００ｃｃのスポーツタイプの二輪車に装着して、実車フィーリングテストを行い、直進走行時における振動吸収性および旋回走行時におけるコーナリング性につき、１０点満点で評価した。いずれも、７点以上であれば合格である。

＜疲労性＞
供試タイヤのインナーライナーを剥ぎ取り、タイヤ内に水を入れて、低内圧で１５０００ｋｍドラム走行させた後、タイヤのベルトコードを取り出し、コード切れが発生していたものを不合格（×）、発生していなかったものを合格（○）とした。

＜成型作業性＞
スチール素線を製造後、リールに巻きつけて３ヶ月放置してから使用する際に、スチール素線複合体がパスから脱落する等の生産性を阻害する事態を起こさず、通常のスピードで成型できるものを合格（○）とした。

＊１）コードを構成するフィラメント間に隙間を有する構造。
＊２）前記式（１）に従う値×１００（％）である。

上記表１，２に示すように、本発明に係る所定の条件を満足するスチール−ゴム複合体を用いた実施例のタイヤにおいては、振動吸収性や疲労性等を損なうことなくコーナリング性を向上することができることが確かめられた。

Claims (6)

1. 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、これら各部を該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、タイヤ周方向に対して実質上平行に螺旋巻き形成されてなる少なくとも１層のスパイラルベルトとを具備する二輪車用タイヤにおいて、
   前記スパイラルベルト層が、螺旋型付けされたスチール素線の１本以上を撚り合わせずにゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体からなり、かつ、該スチール素線の素線径が、０．２５ｍｍ〜０．６０ｍｍであることを特徴とする二輪車用タイヤ。
2. 前記スチール素線の表層部の残留応力量ＲｓがＲｓ＜０を満足する請求項１記載の二輪車用タイヤ。
3. 前記スパイラルベルト層が、実質的に同一ピッチで螺旋型付けされたスチール素線の２本以上を略同位相で撚り合わせずに束ねてゴムに埋設してなるスチール−ゴム複合体からなる請求項１記載の二輪車用タイヤ。
4. 前記スチール素線の任意の１本と、少なくとも１本の他のスチール素線との、型付け螺旋の外接円同士が重なり合う請求項３記載の二輪車用タイヤ。
5. 前記２本以上のスチール素線の素線径および型付け量が、全て同一である請求項３記載の二輪車用タイヤ。
6. 前記スチール素線の型付け螺旋の外接円直径をＤ、螺旋ピッチをＰ、該スチール素線の素線径をｄとしたとき、下記式（１）、
   Ｌ＝√（１＋（Ｄ−ｄ）^２π^２／Ｐ^２）−１ （１）
   で定義されるＬが、０．１＞Ｌ＞０．００５を満足する請求項１記載の二輪車用タイヤ。

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