JP4659099B2 - 自動二輪車用タイヤ、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、不整地走行用として好適であり、加速時のトラクション性を高めた自動二輪車用タイヤ、及びその製造方法に関する。

例えば、不整地走行用の自動二輪車用タイヤでは、８０〜１２０ｋＰａ程度の低内圧で使用されるため、オンロード用のタイヤに比して高い剛性が要求される。そのため、この種のタイヤには、タイヤの骨格をなすカーカスとして、コードがタイヤ周方向に対して８０°以下の角度で配列する２枚以上のカーカスプライを用い、かつ各コードをプライ間相互で交差させた所謂バイアス構造或いはセミラジアル構造が採用されるとともに、トレッド部には、コードがタイヤ周方向に対して２０〜５０°の角度で配列する２枚以上のブレーカプライからなる所謂カットブレーカが配されている。

このカットブレーカは、前記カーカスと同様、プライ間相互でコードが互いに交差するため、高い曲げ剛性を確保しうるという利点がある。しかしその反面、周方向剛性に劣るなど周方向への拘束力が弱いため、加速時において優れたトラクション性を発揮することが難しいという問題がある。

そこで本発明者は、高い曲げ剛性を確保しながら周方向剛性を高めるために、トレッド補強部材として、前記カットブレーカに代え、スチールコードをタイヤ周方向に螺旋巻きしたバンド層を用いることを提案した。

なお自動二輪車用タイヤにスチールコードのバンド層を用いるものとして下記の特許文献１がある。

特開２００１−１３０２１８号公報

しかしながら、前述のバイアス構造あるいはセミラジアル構造のタイヤでは、加硫成型時の外径変化（所謂加硫ストレッチ）が、ラジアル構造のタイヤに比して大であるため、ラジアル構造のタイヤに用いられる如き従来的なバンドコード用スチールコードを前記タイヤに採用することは難しい。しかも不整地走行用の自動二輪車用タイヤのバンドコードには、前記伸び特性以外にも、耐破断性と曲げ剛性とが共に要求されるため、操縦安定性を確保しながら加速時のトラクション性に優れるタイヤを実現させるためには、さらなる検討が必要とされる。

そこで本発明は、線径が０．０８〜０．２０mmのスチール素線からなるＬ×Ｍ×Ｎ構造のスチールコードをバンドコードに用いることを基本として、要求する伸び特性と、曲げ剛性と、耐破断性とを得ることができ、操縦安定性を確保しながら加速時のトラクション性を向上させた自動二輪車用タイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部のトレッド面がタイヤ赤道からトレッド縁まで凸円弧状に湾曲してのび、かつ前記トレッド縁間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾がタイヤ最大巾をなす自動二輪車用タイヤであって、
カーカスコードをタイヤ周方向に対して２０〜８０°の角度で配列した少なくとも２枚のカーカスプライからなり、かつトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した少なくとも１枚のバンドプライからなり、かつ前記カーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具え、
しかも前記バンドコードは、複数本（Ｎ本）の二次ストランドを上撚りにて撚り合わせたスチールコードからなり、かつ前記二次ストランドは、線径ｄが０．０８〜０．２０mmの複数本（Ｌ本）のスチール素線を下撚りにて撚り合わせた一次ストランドの複数本（Ｍ本）を、さらに中間撚りにて撚り合わせることにより形成されるとともに、
前記スチールコードは、タイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつスチールコード単体の状態において、その荷重−伸び曲線が、原点から変曲点に至る低弾性域と該変曲点を越える高弾性域とを有し、かつ前記変曲点が伸び２〜７％の範囲にあり、しかも２％伸び時の荷重が６０Ｎ以下としたことを特徴としている。

又請求項４の発明は、トレッド部のトレッド面がタイヤ赤道からトレッド縁まで凸円弧状に湾曲してのび、かつ前記トレッド縁間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾がタイヤ最大巾をなすとともに、
カーカスコードをタイヤ周方向に対して２０〜８０°の角度で配列した少なくとも２枚のカーカスプライからなり、かつトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した少なくとも１枚のバンドプライからなり、かつ前記カーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具えた自動二輪車用タイヤの製造方法であって、
生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、前記生タイヤを加硫金型内で加熱、加圧して加硫成形する加硫工程とを具え、
かつ前記生タイヤ形成工程は、１本のバンドコード又は複数本のバンドコードを並列したバンドコード配列体をトッピングゴムで被覆した小巾帯状のバンドストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回する巻回工程を含み、
しかも前記バンドコードは、複数本（Ｎ本）の二次ストランドを上撚りにて撚り合わせたスチールコードからなり、かつ前記二次ストランドは、線径ｄが０．０８〜０．２０mmの複数本（Ｌ本）のスチール素線を下撚りにて撚り合わせた一次ストランドの複数本（Ｍ本）を、さらに中間撚りにて撚り合わせることにより形成されるとともに、
前記スチールコードは、バンドストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつスチールコード単体の状態において、その荷重−伸び曲線が、原点から変曲点に至る低弾性域と該変曲点を越える高弾性域とを有し、かつ前記変曲点が伸び２〜７％の範囲にあり、しかも２％伸び時の荷重が６０Ｎ以下としたことを特徴としている。

又請求項２、５の発明では、前記スチールコードは、 前記本数Ｌ、Ｍ、Ｎが、それぞれ２〜４本の範囲であることを特徴としている。

又請求項３、６の発明では、前記スチールコードは、タイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつスチールコード単体の状態において、前記下撚りの撚りピッチをＰ１、中間撚りの撚りピッチをＰ２、上撚りの撚りピッチをＰ３としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３であることを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、低内圧で使用する不整地走行用の自動二輪車用タイヤにおいて、操縦安定性を確保しながら加速時のトラクション性を向上させることができる。

本発明の自動二輪車用タイヤの一実施例を示す断面図である。 バンドストリップを示す斜視図である。 バンドコードの構造を示す断面図である。 バンドコードの「荷重−伸び曲線」を示すグラフである。 表１の実施例１〜３に用いたバンドコードの「荷重−伸び曲線」を示すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の自動二輪車用タイヤ１が、例えば８０〜１２０ｋＰａの低内圧で使用される不整地走行用のタイヤである場合の断面図である。

図１において、不整地走行用の自動二輪車用タイヤ１は、トレッド面２Ｓがタイヤ赤道Ｃからトレッド縁Ｔｅまで凸円弧状に湾曲してのびるとともに、前記トレッド縁Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなし、これにより、大きなバンク角での旋回走行を可能としている。

又前記自動二輪車用タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るバイアス構造或いはセミラジアル構造のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるバンド層７とを具える。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して２０〜８０°のコード角度で配列した少なくとも２枚、本例では２のカーカスプライ６Ａ、６Ｂから形成される。このカーカス６は、各カーカスコードがプライ間相互で互いに交差することによりカーカス剛性を高め、低内圧仕様のタイヤに要求される大きなタイヤ剛性、とりわけタイヤ横剛性を確保している。特に不整地での操縦安定性の観点から、前記コード角度は７５°以下、さらには７０°以下、さらには６７°以下であるのが好ましい。なお前記カーカスコードとしては、ナイロン、レーヨン、ポリエステル等の有機繊維コードが好適であり、本例ではナイロンコードを用いた場合が例示される。

又各前記カーカスプライ６Ａ、６Ｂは、ビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の回りをタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返した折返し部６ｂを一連に具える。そしてこの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向の外方に向かって先細状にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス８が設けられ、ビード部４を補強している。

次に、前記バンド層７は、バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した少なくとも１枚、本例では１枚のバンドプライ７Ａから形成される。

具体的には、このバンドプライ７Ａは、生タイヤを形成する生タイヤ形成工程において、図２に略示する小巾帯状のバンドストリップ９をタイヤ周方向に螺旋状に巻回する巻回工程を行うことによって形成される。なお前記バンドストリップ９は、１本のバンドコード１０をトッピングゴムＧで被覆する、或いは複数本（例えば２〜５本）のバンドコード１０を並列したバンドコード配列体をトッピングゴムＧで被覆することにより形成される。そして、このような巻回工程を含む生タイヤ形成工程によって形成される生タイヤに対して、加硫金型内で加熱、加圧して加硫成形する加硫工程を行うことにより、図１に示す既加硫の自動二輪車用タイヤ１が形成される。なお前記加硫工程、生タイヤ形成工程、巻回工程として従来的な種々の方法が好適に採用でき、従って、本明細書ではその詳しい説明を省略する。

そして本発明では、前記バンドコード１０として、図３に示す如きＬ×Ｍ×Ｎ構造のスチールコード１１を用いることを一つの特徴としている。具体的には、複数本（Ｌ本）のスチール素線ｆが下撚りにて撚り合わされた一次ストランド１２のＭ本を、中間撚りにて撚り合わせることにより二次ストランド１３を形成するとともに、さらにこの二次ストランド１３のＮ本を上撚りにて撚り合わせることにより、前記スチールコード１１が形成される。

このとき、前記スチール素線ｆとして、線径ｄが０．０８〜０．２０mmの極細のものが採用される。又各前記本数Ｌ、Ｍ、Ｎは、それぞれ２〜４本の範囲が好ましく、特に、撚り構造の安定化のために、Ｌ＝３、Ｍ＝３、Ｎ＝３であるのがより好ましい。なお前記本数Ｌ、Ｍ、Ｎがそれぞれ２本未満では、後述するコードの伸び特性を得ることが難しくなり、逆に４本を越えると、不必要な重量増加を招く。

このよう一次、二次のストランドを経て形成されるスチールコード１１は、従来的なコードに比して撚りの度合いが高いため初期伸びが大である。そのため、バンドストリップ９或いはバンドコード１０をタイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつトッピングゴムにて被覆されていないスチールコード単体の状態（以下に、この状態を巻回工程前のコード単体状態という場合がある。）における「荷重−伸び曲線」を図４に示すように、原点０から変曲点Ｐに至る低弾性域Ｙ１と、前記変曲点Ｐを越える高弾性域Ｙ２とを有する伸び特性を、コードに付与することができる。

しかも、前記変曲点Ｐの位置を、より高伸度側に移行させうるとともに、前記低弾性域Ｙ１における弾性率を非常に低く抑えることが可能となる。しかも、このような特性を、撚りによってなし得るため、スチール素線の型付けに依存する従来的なコードに比して、伸び特性を安定化させることができ、さらには、型付けに起因する素線のバラケを抑制しうるなどコードの形状自体を安定化させることもできる。なお、変曲点Ｐが高伸度側に移行した前記伸び特性を得るためには、スチールコード１１の前記下撚りの撚りピッチをＰ１、中間撚りの撚りピッチをＰ２、上撚りの撚りピッチをＰ３としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３であることが好ましい。

又前記スチールコード１１は、６本以上の多数本（例えば２７本）の極細のスチール素線ｆからなるため、しなやかさ（柔軟性）を維持しながら曲げ剛性を確保できる。そのため、路面追従性を維持しながらトレッド剛性を高めることができ、従来のカットブレーカ構造のタイヤに匹敵する、若しくはそれ以上の操縦安定性を発揮することが可能となる。しかも、スチールコード１１の螺旋巻きによって周方向への拘束力が特に高まるため、加速時のトラクション性を向上させることが可能となる。又コード内部へのゴム浸透性に優れるため、フレッチングに起因するスチール素線ｆの破断損傷を抑制できるなど、優れたコード耐久性を発揮しうる。

なお前記線径ｄが０．０８mmを下回ると、切断荷重が減じ、必要なコード強力を得ることが難しく、逆に０．２０mmを上回ると、変曲点Ｐの位置を高伸度側に移行させることが困難となるなど、所望の伸び特性を得ることができなくなる。このような観点から前記線径ｄの下限値は０．０８mm以上が好ましく、又上限値は０．２０mm以下が好ましい。

そして、本実施形態の自動二輪車用タイヤ１に要求されるコードの伸び特性として、前記図４に例示するように、前記巻回工程前のコード単体状態における「荷重−伸び曲線」において、前記変曲点Ｐの位置が、２〜７％の伸びの範囲にあり、しかも２％伸び時の荷重が６０Ｎ以下であることが重要である。

これは、バイアス構造或いはセミラジアル構造のタイヤでは、ラジアル構造のタイヤに比して加硫ストレッチが大であるためであり、もし前記変曲点Ｐの位置での伸びｅｐが低すぎると、加硫成型時に生じるバンドコード１０の伸びが高弾性域Ｙ２で生じることになる。その結果、加硫ストレッチ不足となって、タイヤを金型内面に十分に押し付けることができなくなり、加硫成形不良、或いは成形精度の低下を招くという問題が生じる。或いはコード切れが発生する。又前記加硫ストレッチによってバンドコード１０には約６０Ｎの引張荷重が負荷されるため、そのときの伸びが低すぎると、同様に、加硫成形不良、或いは成形精度の低下の問題が発生する。逆に、変曲点Ｐの位置での伸びが高すぎると、タイヤ走行時にバンドコード１０が高弾性域Ｙ２で機能しなくなるため、スチールコード１１としての利点を発揮することができなくなり、タイヤ剛性不足や応答性不足を招き、操縦安定性及び加速時のトラクション性を十分に向上することができなくなる。

このような観点から、前記変曲点Ｐの位置における伸びｅｐを２〜７％の範囲、かつ２％伸び時の荷重Ｆ（２％）を６０Ｎ以下としている。なお前記伸びｅｐとしては、その下限が３％以上、さらには３．５以上であるのが好ましく、又上限は６％以下、さらには５．５％以下が好ましい。又前記荷重Ｆ（２％）は、その上限が５０Ｎ以下、さらには４５Ｎ以下が好ましく、又下限は５Ｎ以上、さらには１０Ｎ以上が好ましい。

ここで、前記変曲点Ｐは、下記のように定義される。前記低弾性域Ｙ１及び高弾性域Ｙ２は、それぞれ「荷重−伸び曲線」が略直線状にのびる直線状領域Ｙ１ａ、Ｙ２ａを含み、この直線状領域Ｙ１ａの延長線と、直線状領域Ｙ２ａの延長線との交点をＰｐとしたとき、この交点Ｐｐを通る垂直線が、前記「荷重−伸び曲線」と交わる点を、前記変曲点Ｐと定義する。

なおバンドプライ７Ａでは、プライ巾５ｃｍあたりのコード打ち込み本数が１５〜５０本の範囲であるのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示すタイヤ構造をなし、かつ表１に示す仕様のバンドコードを用いた不整地走行用の自動二輪車用タイヤ（タイヤサイズ９０／１００−２１）を試作するとともに、各試供タイヤの操縦安定性、加速時のトラクション性、及び耐久性をテストし、その結果を表１に記載した。各タイヤとも、バンドコード以外は同仕様である。又表１に記載のバンドコードの伸び特性は、前述の巻回工程前のコード単体状態における伸び特性であり、加硫タイヤから取り出したバンドコードの伸び特性とは相違する。
＜カーカス＞
・プライ数 ：２枚
・カーカスコード ：ナイロンコード（２１００dtex／２）
・コード角度 ：＋６５°、 −６５°
・コード打ち込み数 ：３０本／５ｃｍ
＜バンド層＞
・プライ数 ：表１に示す
・バンドコード ：表１に示す
・コード角度 ：０°（螺旋巻き）
・コード打ち込み数 ：２５本／５ｃｍ

なお図５に、表１の実施例１〜３に用いたバンドコードの巻回工程前のコード単体状態「荷重−伸び曲線」を示す。

（１）操縦安定性、及び加速時のトラクション性：
タイヤをリム（１９×２．１５）、内圧（８０ｋＰａ）の条件にて、排気量２５０ｃｃの不整地走行用自動二輪車の後輪に装着し、不整地テストコースを走行したときの操縦安定性（ダンピング性能、旋回性能など）、及び加速時のトラクション性をドライバーの官能評価により、比較例１の従来的タイヤを３．０とする５点法で評価した。点数の大な方が優れている。なお前輪には、タイヤサイズ９０／１００−２１の市販のタイヤを装着している。

（２）耐久性：
上記車両を用い、不整地テストコースを４時間走行させた後、タイヤを解体し、バンドコードの破断の有無を目視検査によって確認した。一箇所でもコード破断が発生した場合には破断有りと評価した。この耐久性テストで、コード破断が発生していなければ、一般市場で要求されるレベルを満足しうる

表１に示すように、実施例のタイヤは、加硫ストレッチ不足による成形不良、及びコード耐久性の低下を抑制しながら操縦安定性、及び加速時のトラクション性が向上しているのが確認できる。

２ トレッド部
２Ｓ トレッド面
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ、６Ｂ カーカスプライ
７ バンド層
７Ａ バンドプライ
１０ バンドコード
１１ スチールコード
１２ 一次ストランド
１３ 二次ストランド
Ｃ タイヤ赤道
ｆ スチール素線
Ｐ 変曲点
Ｔｅ トレッド縁
ＴＷ トレッド巾
Ｙ１ 低弾性域
Ｙ２ 高弾性域

Claims (6)

1. トレッド部のトレッド面がタイヤ赤道からトレッド縁まで凸円弧状に湾曲してのび、かつ前記トレッド縁間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾がタイヤ最大巾をなす自動二輪車用タイヤであって、
   カーカスコードをタイヤ周方向に対して２０〜８０°の角度で配列した少なくとも２枚のカーカスプライからなり、かつトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
   バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した少なくとも１枚のバンドプライからなり、かつ前記カーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具え、
   しかも前記バンドコードは、複数本（Ｎ本）の二次ストランドを上撚りにて撚り合わせたスチールコードからなり、かつ前記二次ストランドは、線径ｄが０．０８〜０．２０mmの複数本（Ｌ本）のスチール素線を下撚りにて撚り合わせた一次ストランドの複数本（Ｍ本）を、さらに中間撚りにて撚り合わせることにより形成されるとともに、
   前記スチールコードは、タイヤ周方向に螺旋状に巻回される前かつスチールコード単体の状態において、その荷重−伸び曲線が、原点から変曲点に至る低弾性域と該変曲点を越える高弾性域とを有し、かつ前記変曲点が伸び２〜７％の範囲にあり、しかも２％伸び時の荷重が６０Ｎ以下としたことを特徴とする自動二輪車用タイヤ。
2. 前記スチールコードは、 前記本数Ｌ、Ｍ、Ｎが、それぞれ２〜４本の範囲であることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車用タイヤ。
3. 前記スチールコードは、タイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつコード単体の状態において、前記下撚りの撚りピッチをＰ１、中間撚りの撚りピッチをＰ２、上撚りの撚りピッチをＰ３としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３であることを特徴とする請求項１又は２記載の自動二輪車用タイヤ。
4. トレッド部のトレッド面がタイヤ赤道からトレッド縁まで凸円弧状に湾曲してのび、かつ前記トレッド縁間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾がタイヤ最大巾をなすとともに、
   カーカスコードをタイヤ周方向に対して２０〜８０°の角度で配列した少なくとも２枚のカーカスプライからなり、かつトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、
   バンドコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した少なくとも１枚のバンドプライからなり、かつ前記カーカスの半径方向外側かつトレッド部の内部に配されるバンド層とを具えた自動二輪車用タイヤの製造方法であって、
   生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、前記生タイヤを加硫金型内で加熱、加圧して加硫成形する加硫工程とを具え、
   かつ前記生タイヤ形成工程は、１本のバンドコード又は複数本のバンドコードを並列したバンドコード配列体をトッピングゴムで被覆した小巾帯状のバンドストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回する巻回工程を含み、
   しかも前記バンドコードは、複数本（Ｎ本）の二次ストランドを上撚りにて撚り合わせたスチールコードからなり、かつ前記二次ストランドは、線径ｄが０．０８〜０．２０mmの複数本（Ｌ本）のスチール素線を下撚りにて撚り合わせた一次ストランドの複数本（Ｍ本）を、さらに中間撚りにて撚り合わせることにより形成されるとともに、
   前記スチールコードは、バンドストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつスチールコード単体の状態において、その荷重−伸び曲線が、原点から変曲点に至る低弾性域と該変曲点を越える高弾性域とを有し、かつ前記変曲点が伸び２〜７％の範囲にあり、しかも２％伸び時の荷重が６０Ｎ以下としたことを特徴とする自動二輪車用タイヤの製造方法。
5. 前記スチールコードは、 前記本数Ｌ、Ｍ、Ｎが、それぞれ２〜４本の範囲であることを特徴とする請求項４記載の自動二輪車用タイヤの製造方法。
6. 前記スチールコードは、バンドストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回する前かつスチールコード単体の状態において、前記下撚りの撚りピッチをＰ１、中間撚りの撚りピッチをＰ２、上撚りの撚りピッチをＰ３としたとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３であることを特徴とする請求項４又は５記載の自動二輪車用タイヤの製造方法。

Images