JP2019172136A

JP2019172136A - 二輪自動車用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2019172136A
Application number: JP2018064259A
Authority: JP
Inventors: 将瑛角田; Masaaki Tsunoda
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP6977649B2

Abstract

【課題】耐摩耗性を損なうことなくトレッドゴム層への再生ゴム又は粉砕ゴムの使用を可能にし、安価であると共に環境保護への貢献を可能にした二輪自動車用空気入りタイヤを提供する。【解決手段】バイアス構造を有すると共に、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にトレッドゴム層１０が配置された二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層１０がトレッド部１のセンター側に位置するセンターゴム層１１とトレッド部１のショルダー側に位置するショルダーゴム層１２とから構成され、ショルダーゴム層１２がマトリクスゴム中に分散された再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子１３を含み、ショルダーゴム層１２の厚さがトレッド部１のセンター側からショルダー側に向かって漸増すると共に、センターゴム層１１がショルダーゴム層１２のセンター側の端部を覆うように配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、二輪自動車に使用される空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、耐摩耗性を損なうことなくトレッドゴム層への再生ゴム又は粉砕ゴムの使用を可能にし、安価であると共に環境保護への貢献を可能にした二輪自動車用空気入りタイヤに関する。

二輪自動車用の空気入りタイヤは、キャンバースラストによる力により旋回するため、四輪自動車用の空気入りタイヤに比べてトレッド部の曲率半径が小さくなるように設計されている（例えば、特許文献１参照）。そのため、直線道路が多い地域では、トレッドショルダー部が殆ど摩耗せず、トレッドセンター部のみが摩耗した状態でタイヤを使い切ることが多い。言い換えれば、直線道路が多い地域では、トレッドセンター部の摩耗性能がタイヤの使用寿命を決定する要因となる。

ところで、地球環境を保護する観点及びコストダウンの観点から、空気入りタイヤのリサイクル率を高くすることが要求されており、使用済みのタイヤやチューブから回収された再生ゴムを新しいゴム原料中に配合し、新たなタイヤのトレッドゴムとして使用することが検討されている。

再生ゴムとは、使用済みの加硫ゴムに化学的・物理的な処理を加えることにより、再び成形加工可能な可塑性と粘着性を持たせたゴム状物質である。このような再生ゴムは、一般的に、安価であること、加工性が優れること、押出などの作業が容易であるという利点を有しているが、その反面、ゴム製品の弾性、引裂抵抗、引張強さ等の性能が低下するという欠点を有している。特に、再生ゴムをトレッドゴム層に適用した場合、耐摩耗性を損なう恐れがある。同様に、使用済みのタイヤやチューブを粉砕して得られる粉砕ゴムをトレッドゴム層に適用した場合も、耐摩耗性が低下する要因となる。

特開昭６１−２７７０７号公報

本発明の目的は、耐摩耗性を損なうことなくトレッドゴム層への再生ゴム又は粉砕ゴムの使用を可能にし、安価であると共に環境保護への貢献を可能にした二輪自動車用空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の二輪自動車用空気入りタイヤは、バイアス構造を有すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側にトレッドゴム層が配置された二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴム層が前記トレッド部のセンター側に位置するセンターゴム層と前記トレッド部のショルダー側に位置するショルダーゴム層とから構成され、前記ショルダーゴム層がマトリクスゴム中に分散された再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子を含み、前記ショルダーゴム層の厚さが前記トレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増すると共に、前記センターゴム層が前記ショルダーゴム層のセンター側の端部を覆うように配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層がトレッド部のセンター側に位置するセンターゴム層とトレッド部のショルダー側に位置するショルダーゴム層とから構成され、ショルダーゴム層がマトリクスゴム中に分散された再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子を含み、ショルダーゴム層の厚さがトレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増すると共に、センターゴム層がショルダーゴム層のセンター側の端部を覆うように配置された構造を採用することにより、耐摩耗性を損なうことなくトレッドゴム層に再生ゴム又は粉砕ゴムを使用することが可能になる。

つまり、二輪自動車用空気入りタイヤでは、旋回時以外の走行状態において、トレッド部のセンター側の部位が主として摩耗することから、センターゴム層に再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子を配合すると、耐摩耗性が低下することになる。これに対して、使用頻度が低いトレッド部のショルダー側の部位に配置されたショルダーゴム層だけに再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子を配合することにより、耐摩耗性の低下を回避することができる。これにより、耐摩耗性を低下させることなくトレッドゴム層への再生ゴム又は粉砕ゴムの使用が可能になり、その結果、二輪自動車用空気入りタイヤの製造コストを低減すると共に、環境保護に大きく貢献することができる。

本発明において、トレッド部のセンター部の曲率半径の中心位置を通りタイヤ径方向に延びるタイヤ中心線と、その曲率半径の中心位置を通りタイヤ中心線に対して２０°の角度をなす第１基準線と、その曲率半径の中心位置とトレッド部のショルダーエッジを通る第２基準線とを想定したとき、タイヤ中心線と第１基準線との間に規定されるセンター区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率が０％であり、第１基準線と第２基準線との間に規定されるショルダー区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率が５％〜２０％であることが好ましい。直線道路においては、通常、タイヤ中心線に対して２０°の角度をなす第１基準線よりもセンター側の部位が大きく摩耗する傾向があるので、上記センター区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率を０％とすることで、耐摩耗性の低下を回避することができる。一方、第１基準線よりもショルダー側の部位は摩耗し難いので、上記ショルダー区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率を５％〜２０％とすることで、製造コストの低減と環境保護への貢献を実現することができる。

粒子の各々の体積は１ｍｍ³以下であることが好ましい。これにより、耐摩耗性と耐クラック性を良好に維持することができる。

トレッド部のセンター部の曲率半径は３０ｍｍ〜８０ｍｍであり、トレッド部のショルダーエッジの高さＳＬＨはタイヤ断面高さＳＨに対して０．５５≦ＳＬＨ／ＳＨ≦０．８の関係を満足することが好ましい。これにより、トレッド部のセンター側の部位又はショルダー側の部位に早期摩耗が生じるのを防止することができる。

ショルダーゴム層のＪＩＳ硬度は５５〜６５であり、ショルダーゴム層の破断伸びは３００％〜４６０％であることが好ましい。これにより、耐摩耗性と耐クラック性を良好に維持することができる。

ショルダーゴム層はトレッド部の外表面から離間した位置に埋設されており、トレッド部の外表面からショルダーゴム層までの最短距離Ｘが２ｍｍ≦Ｘ≦４ｍｍの範囲にあることが好ましい。このようにショルダーゴム層をトレッド部の外表面から離間した位置に埋設することにより、耐摩耗性を効果的に改善することができる。

本発明において、トレッド部のセンター部の曲率半径、トレッド部のショルダーエッジの高さＳＬＨ及びタイヤ断面高さＳＨは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で測定されるものである。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“ＤｅｓｉｇｎＲｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“ＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥＲＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

本発明の実施形態からなる二輪自動車用空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。本発明の他の実施形態からなる二輪自動車用空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる二輪自動車用空気入りタイヤ（以下、空気入りタイヤとも言う。）を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４が装架されている。これらカーカス層４は、タイヤ径方向に対して傾斜しながら延在する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。つまり、この空気入りタイヤはバイアス構造を有している。カーカス層４において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２５°〜４０°の範囲に設定されている。カーカス層４の補強コードとしては、ナイロンやポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用される。カーカス層４は、各ビード部３に配置されたビードコア５に係止されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはトレッドゴム層１０が配置されている。このトレッドゴム層１０はトレッド部１のセンター側に位置するセンターゴム層１１とトレッド部１のショルダー側に位置するショルダーゴム層１２とから構成されている。ショルダーゴム層１２は、マトリクスゴム中に均一に分散された再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子１３を含んでいる。また、ショルダーゴム層１２の厚さはトレッド部１のセンター側からショルダー側に向かうに連れて徐々に大きくなっており、センターゴム層１１がショルダーゴム層１２のセンター側の端部を覆うように配置されている。つまり、センターゴム層１１とショルダーゴム層１２との境界面（破線にて図示）はトレッド部１の踏面の法線方向に対して傾斜している。

上述のように二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層１０をトレッド部１のセンター側に位置するセンターゴム層１１とトレッド部１のショルダー側に位置するショルダーゴム層１２とに区分し、ショルダーゴム層１２のマトリクスゴム中に再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子１３を分散させ、ショルダーゴム層１の厚さをトレッド部１のセンター側からショルダー側に向かって漸増させると共に、ショルダーゴム層１２のセンター側の端部を覆うようにセンターゴム層１１を配置することにより、耐摩耗性を損なうことなくトレッドゴム層に再生ゴム又は粉砕ゴムを使用することが可能になる。これにより、二輪自動車用空気入りタイヤの製造コストを低減すると共に、環境保護に大きく貢献することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１のセンター部の曲率半径Ｒの中心位置Ａを通りタイヤ径方向に延びるタイヤ中心線ＣＬと、曲率半径Ｒの中心位置Ａを通りタイヤ中心線ＣＬに対して２０°の角度をなす第１基準線Ｌ１と、曲率半径Ｒの中心位置Ａとトレッド部１のショルダーエッジＥを通る第２基準線Ｌ２とを想定したとき、タイヤ中心線ＣＬと第１基準線Ｌ１との間にセンター区間Ａｃｅが規定され、第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間にショルダー区間Ａｓｈが規定される。

ここで、センター区間Ａｃｅにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率は０％に設定され、ショルダー区間Ａｓｈにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率は５％〜２０％の範囲に設定されていると良い。粒子１３の充填率とは、センター区間Ａｃｅ及びショルダー区間Ａｓｈの各々において、トレッドゴム層１０に占める粒子１３の割合である。このような粒子１３の充填率は、例えば、タイヤ子午線に沿って切断されたカットサンプルの切断面を観測することで求めることができる。センター区間Ａｃｅにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率が０％であることは、粒子１３を含むショルダーゴム層１２のセンター側の端部が第１基準線Ｌ１よりもトレッド部１のショルダー側に配置されることを意味する。

直線道路においては、通常、タイヤ中心線ＣＬに対して２０°の角度をなす第１基準線Ｌ１よりもセンター側の部位が大きく摩耗する傾向があるので、センター区間Ａｃｅにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率を０％とすることで、耐摩耗性の低下を回避することができる。一方、第１基準線Ｌ１よりもショルダー側の部位は摩耗し難いので、ショルダー区間Ａｓｈにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率を５％〜２０％とすることで、製造コストの低減と環境保護への貢献を実現することができる。ショルダー区間Ａｓｈにおけるトレッドゴム層１０中の粒子１３の充填率が５％よりも低いと、製造コストの低減と環境保護への貢献に関する効果が低下し、逆に２０％よりも高いと、耐摩耗性の低下が懸念される。

上記空気入りタイヤにおいて、粒子１３の粒ごとの体積は１ｍｍ³以下であると良い。粒子１３の体積を小さくすることにより、耐摩耗性と耐クラック性を良好に維持することができる。粒子１３の粒ごとの体積が１ｍｍ³よりも大きいと、摩耗を生じ易くなると共に、ショルダーゴム層１２のマトリクスゴムと粒子１３との界面にクラックを生じ易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１のセンター部の曲率半径Ｒは３０ｍｍ〜８０ｍｍであり、トレッド部１のショルダーエッジＥの高さＳＬＨはタイヤ断面高さＳＨに対して０．５５≦ＳＬＨ／ＳＨ≦０．８の関係を満足すると良い。これにより、トレッド部１のセンター側の部位又はショルダー側の部位に早期摩耗が生じるのを防止することができる。ここで、トレッド部１のセンター部の曲率半径Ｒが３０ｍｍよりも小さいとトレッド部１のセンター側の部位での接地圧が高くなって当該部位に早期摩耗が生じ易くなり、逆に８０ｍｍよりも大きいとトレッド部１のショルダー側の部位に早期摩耗が生じ易くなる。また、ＳＬＨ／ＳＨが０．５５よりも小さいとトレッド部１のセンター側の部位での接地圧が高くなって当該部位に早期摩耗が生じ易くなり、逆に０．８よりも大きいとトレッド部１のショルダー側の部位に早期摩耗が生じ易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、ショルダーゴム層１２のＪＩＳ硬度は５５〜６５であり、ショルダーゴム層１２の破断伸びは３００％〜４６０％であると良い。これにより、トレッドゴム層１０に再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子１３を使用するにあたって、耐摩耗性と耐クラック性を良好に維持することができる。ＪＩＳ硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２３℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さである。破断伸びは、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準拠して、ダンベル状試験片を用いて温度２３℃の条件にて測定される引張強さである。

図２は本発明の他の実施形態からなる二輪自動車用空気入りタイヤを示すものである。図２において、図１と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。図２において、ショルダーゴム層１２はトレッド部１の外表面から離間した位置に埋設されている。つまり、センターゴム層１１のショルダー側の端部がショルダーエッジＥまで延長されており、センターゴム層１１がショルダー区間Ａｓｈにおいてショルダーゴム層１２を覆うように配置されている。そして、トレッド部１の外表面からショルダーゴム層１２までの最短距離Ｘは２ｍｍ≦Ｘ≦４ｍｍの範囲に設定されている。

このようにショルダーゴム層１２をトレッド部１の外表面から離間した位置に埋設することにより、耐摩耗性を効果的に改善することができる。ここで、トレッド部１の外表面からショルダーゴム層１２までの最短距離Ｘが２ｍｍよりも小さいと耐摩耗性の改善効果が低下し、逆に４ｍｍよりも大きいと再生ゴム又は粉砕ゴムの使用量が減少する。

タイヤサイズが２．７５−１４であり、２層のカーカス層によるバイアス構造を有すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側にトレッドゴム層が配置された二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層をセンターゴム層とショルダーゴム層とから構成し、ショルダーゴム層のマトリクスゴム中に再生ゴムの粒子を分散させ、ショルダーゴム層の厚さをトレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増させ、ショルダーゴム層のセンター側の端部を覆うようにセンターゴム層を配置すると共に、センター区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率、ショルダー区間におけるトレッドゴム層中の粒子の充填率、粒子の各々の体積、タイヤ断面高さＳＨに対するトレッド部のショルダーエッジの高さＳＬＨの比ＳＬＨ／ＳＨ、トレッド部のセンター部の曲率半径Ｒ、ショルダーゴム層のＪＩＳ硬度、ショルダーゴム層の破断伸び、トレッド部の外表面からショルダーゴム層までの最短距離Ｘを表１及び表２のように種々異ならせた実施例１〜１１のタイヤを作製した。

比較のため、ショルダーゴム層に再生ゴムの粒子を配合していないこと以外は実施例１と同じ構造を有する従来例のタイヤと、ショルダーゴム層のみならずセンターゴム層にも再生ゴムの粒子を配合したこと以外は実施例１と同じ構造を有する比較例１のタイヤと、センターゴム層とショルダーゴム層との境界面をトレッド部の踏面に対して直交させたこと以外は実施例１と同じ構造を有する比較例２のタイヤを用意した。表１及び表２において、ショルダーゴム層の構造として、ショルダーゴム層の厚さがトレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増する場合を「Ａ」にて示し、漸増しない場合を「Ｂ」にて示した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、耐摩耗性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

耐摩耗性：
各試験タイヤをリム組みして二輪自動車に装着し、空気圧２２５ｋＰａ、荷重９７ｋｇ（規定荷重の８０％）、速度８０ｋｍ／ｈ、走行距離１万ｋｍの条件で実車走行試験を行った後、トレッド部の摩耗量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数値にて示した。この指数値が大きいほど耐摩耗性が優れていることを意味する。指数値が「９７」以上であれば許容範囲内である。

表１及び表２から明らかなように、実施例１〜１１のタイヤは、いずれも、トレッドゴム層を構成するショルダーゴム層に再生ゴムを使用しているものの、従来例との対比において良好な耐摩耗性を有していた。一方、比較例１のタイヤは、ショルダーゴム層のみならずセンターゴム層にも再生ゴムを使用しているため、耐摩耗性の低下が顕著であった。比較例２のタイヤは、ショルダーゴム層の厚さがトレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増する構成になっていないため、耐摩耗性が不十分であった。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
１０トレッドゴム層
１１センターゴム層
１２ショルダーゴム層
１３再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子

Claims

バイアス構造を有すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側にトレッドゴム層が配置された二輪自動車用空気入りタイヤにおいて、前記トレッドゴム層が前記トレッド部のセンター側に位置するセンターゴム層と前記トレッド部のショルダー側に位置するショルダーゴム層とから構成され、前記ショルダーゴム層がマトリクスゴム中に分散された再生ゴム又は粉砕ゴムの粒子を含み、前記ショルダーゴム層の厚さが前記トレッド部のセンター側からショルダー側に向かって漸増すると共に、前記センターゴム層が前記ショルダーゴム層のセンター側の端部を覆うように配置されていることを特徴とする二輪自動車用空気入りタイヤ。
前記トレッド部のセンター部の曲率半径の中心位置を通りタイヤ径方向に延びるタイヤ中心線と、前記曲率半径の中心位置を通り前記タイヤ中心線に対して２０°の角度をなす第１基準線と、前記曲率半径の中心位置と前記トレッド部のショルダーエッジを通る第２基準線とを想定したとき、前記タイヤ中心線と前記第１基準線との間に規定されるセンター区間における前記トレッドゴム層中の前記粒子の充填率が０％であり、前記第１基準線と前記第２基準線との間に規定されるショルダー区間における前記トレッドゴム層中の前記粒子の充填率が５％〜２０％であることを特徴とする請求項１に記載の二輪自動車用空気入りタイヤ。
前記粒子の各々の体積が１ｍｍ³以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の二輪自動車用空気入りタイヤ。
前記トレッド部のセンター部の曲率半径が３０ｍｍ〜８０ｍｍであり、前記トレッド部のショルダーエッジの高さＳＬＨがタイヤ断面高さＳＨに対して０．５５≦ＳＬＨ／ＳＨ≦０．８の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の二輪自動車用空気入りタイヤ。
前記ショルダーゴム層のＪＩＳ硬度が５５〜６５であり、前記ショルダーゴム層の破断伸びが３００％〜４６０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の二輪自動車用空気入りタイヤ。
前記ショルダーゴム層は前記トレッド部の外表面から離間した位置に埋設されており、前記トレッド部の外表面から前記ショルダーゴム層までの最短距離Ｘが２ｍｍ≦Ｘ≦４ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の二輪自動車用空気入りタイヤ。