JP4369205B2 - 自動二輪車用タイヤ - Google Patents

Description

この発明は、自動二輪車用のタイヤの構造に関するものである。

一般に、自動二輪車用タイヤは、その骨格を形成するカーカスプライを備えており、このカーカスプライを補強するためにバンド部が設けられている。このバンド部は、シート状に形成されたバンドプライを有し、これがカーカスプライの外側（タイヤの径方向外側）にタイヤの周方向に沿って巻き付けられている。バンドプライはバンドコードを備えており、バンドプライは、バンドコードがタイヤの周方向に沿うように配置される。

バンド部によるカーカスプライの確実な補強が実現されるために、従来では、バンド部が、いわゆるＪＬＢ（Joint-Less Band ）構造を備えている自動二輪車用タイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＪＬＢ構造を有するバンド部は、バンドコードがトッピングゴムにより被服された帯体を備え、この帯体がカーカスプライの外側に螺旋状に巻回されることにより構成される。このＪＬＢ構造を有するバンド部では、バンドコードについて、いわゆる「継ぎ目」が存在しないので、カーカスプライを軸方向について均一且つ確実に補強することができる。

特開平１０−２０３１１１号

上記ＪＬＢ構造が採用されたバンド部を有するタイヤは、いわゆるシミー（キングピン周りの自励振動）の発生を抑制し、高速安定性及び外乱吸収性に優れるという特性がある一方、バンドコードがタイヤの周方向に沿って配置されるため、特にトレッド部のねじり剛性が低下しやすい傾向にある。

ところで、自動二輪車は、運転者が車体をバンクさせることにより生じるキャンバースラストにより旋回運動を行う。そして、このキャンバースラストは、車体がバンクされたときにタイヤのトレッド部に作用するねじりに対するねじり反力と釣り合う。したがって、タイヤのねじり剛性が低い場合は、大きなねじり反力が発生しないために十分なキャンバースラストが発生しない。その結果、自動二輪車の操縦特性に関し、高い軽快性及び旋回性を実現することは困難になる傾向にある。このことは、近年の自動二輪車の大型化、高速化という背景のもとでは、自動二輪車の安全性を向上させるために解決しなければならない問題である。

タイヤのねじり剛性の向上は、カーカスプライの強度が向上されること（例えば、カーカスプライの枚数が増加されることや、ブレーカーが備えられること等）によって、簡単に実現される。しかし、これらの手段によってタイヤのねじり剛性が向上された場合には、カーカスプライの剛性がきわめて大きくなる。すなわち、タイヤの骨格部分の剛性が他の部分（例えば、サイドウォール部等）の剛性に比べて突出して大きくなり、そのため、旋回中に旋回方向に舵角が生じにくくなる。すなわち、いわゆる倒れ込みが発生するという新たな問題が発生する。さらに、タイヤ全体の重量が大きくなってしまうという不都合もある。

そこで、本発明の目的は、タイヤの重量の増加を抑制しつつ、トレッド部に大きなねじり反力が生じ得る自動二輪車用タイヤを提供することである。

(1) 上記目的を達成するために、本願発明者は、タイヤのサイドウォール部の剛性を高めずにトレッド部のねじり剛性を高めることが重要であると考えた。

(2) そこで、本願に係る自動二輪車用タイヤは、軸方向に沿って対向配置されたビードコア間にアーチ状に巻き架けられたカーカスプライを補強するバンド部が備えられた自動二輪車用タイヤにおいて、上記バンド部は、上記カーカスプライの径方向外側に周方向に沿って螺旋状に巻回された細長長尺の帯体から構成されるバンド層を有し、上記帯体は、トッピングゴムシートと、当該トッピングゴムシート内に長手方向に沿って埋設されたバンドコードとを有し、上記トッピングゴムシートは、所定方向に配向された短繊維を含有していることを特徴とするものである。

この構成によれば、バンド部は、カーカスプライの径方向外側にバンド層が設けられることにより構成され、バンド層は、バンドコードを有する帯体がカーカスプライの径方向外側に螺旋状に巻き付けられることにより形成されている。すなわち、当該自動二輪車用タイヤは、バンドコードの方向が周方向に略一致されたＪＬＢ構造を有し、これにより、カーカスプライは、軸方向に均等且つ確実に補強される。なお、タイヤの構造として、このバンド部の径方向外側には、トレッド部が設けられる。

ところで、バンドコードの方向が周方向に略一致されることにより、バンド部は、そのねじり剛性を高く確保することは困難になる傾向にある。ところが、バンドコードは、トッピングゴムシートに埋設されており、しかも、このトッピングゴムシートは、短繊維を含有している。これにより、帯体について、バンドコードの方向と交差する方向についての引張強度が向上する。したがって、バンド部のねじり剛性が向上する。さらに、このことは、上記トッピングゴムシートに短繊維が含有されることに起因するから、タイヤの他の部分（例えば、サイドウォール部やトレッド部等）の重量の増加等は生じず、バンド部のねじり剛性のみが向上される。

(3) 上記トッピングゴムシートの、上記バンドコードに対して一方側部分に含有された短繊維は、周方向に対して１０°〜４５°の角度で配向され、上記トッピングゴムシートの、上記バンドコードに対して他方側部分に含有された短繊維は、周方向に対して−１０°〜−４５°の角度で対称に配向されているのが好ましい。

この構成では、バンド部は、バンドコードの方向に対して交差する方向に左右対称に補強され、引張強度が向上する。しかも、この交差角の絶対値が１０°〜４５°の範囲に設定されるから、バンド部は、左右対称に効率よく補強される。これにより、バンド部のねじり剛性のみが、大きく向上される。

以上のように、本発明によれば、自動二輪車用タイヤがいわゆるＪＬＢ構造を有するバンド部を備えるので、カーカスプライが均一且つ確実に補強され、シミーの発生が抑制され、高い高速安定性及び外乱吸収性が実現される。

しかも、バンド部の帯体は、短繊維が含有されたトッピングゴムシートによりバンドコードが被覆されているから、サイドウォール部やトレッド部等の重量の増加が抑制されつつ、バンド部のねじり剛性のみが向上される。したがって、自動二輪車が旋回される際に、いわゆる倒れ込み現象が生じることなく、トレッド部は、大きなねじり反力を発生させ得る。その結果、自動二輪車の操縦特性に関し、高い軽快性及び旋回性が実現される。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車用タイヤ（以下、単に「タイヤ」と称される。）１０の構造を示す要部断面図である。この図には、タイヤ１０の中心を通り且つタイヤ１０の赤道面Ｅと直交する平面に沿った断面が示されている。同図において上下方向がタイヤ１０の径方向であり、左右方向がタイヤ１０の軸方向である。

タイヤ１０は、トレッドパターンを除き、赤道面Ｅを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。タイヤ１０は、トレッド部１１、サイドウォール部１２、ビード部１３、カーカス部１４及びバンド部１５を備えている。

本実施形態の特徴とするところは、バンド部１５がいわゆるＪＬＢ構造を備えている点、及びバンド部１５を構成する帯体５１が後述される構造を備えている点である。これにより、カーカス部１４が確実に補強されると共に、トレッド部１１のねじり剛性が向上され、その結果、タイヤ１０は、大幅に重量が増加されることなく走行時の軽快性及び旋回性が向上されている。以下、タイヤ１０の構造についてさらに詳述される。

トレッド部１１は架橋ゴムからなり、そのトレッド面２１は、径方向外向きに凸となるようにアーチ状に形成されている。自動二輪車が旋回されるときは、運転者が当該自動二輪車を旋回方向内側に傾斜させるが、このとき、タイヤは、路面とキャンバー角を成して接地する。そして、自動二輪車の旋回時に生じる遠心力に対抗するように、タイヤの接地面にキャンバースラストが発生し、この力によって当該自動二輪車は安定した旋回がなされる。このように、安定したキャンバースラストが発生するために、トレッド部１１の外面、すなわちトレッド面２１は、図１が示すように大きくアーチを描くように形成されている。

トレッド面２１は、路面と接地する。このため、トレッド面２１には、溝部とランド部とからなるトレッドパターン（図示せず）が形成されている。

サイドウォール部１２は、トレッド部１１に連続し、トレッド部１１の両端から径方向内向きに延びている。このサイドウォール部１２も、架橋ゴムからなる。サイドウォール部１２は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。また、サイドウォール部１２は、カーカス部１４の外傷を防止する。

ビード部１３は、サイドウォール部１２に連続して形成されている。ビード部１３は、ビードコア２２と、このビードコア２２から径方向外向きに延びるビードエーペックス２３とを備えている。

ビードコア２１は環状に形成されており、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）からなる。ビードエーペックス２３は、径方向外向きに先細りとなるテーパ状に形成されており、架橋ゴムからなる。

図２は、タイヤ１０の径方向に沿う仮想面によって切断された断面図であり、カーカスプライ１７及びバンド層５２の配置関係が図示されている。また、図３は、バンド層５２の構造を示す要部拡大斜視図である。

カーカス部１４は、上記カーカスプライ１７を備えている。カーカスプライ１７は、トレッド部１１、サイドウォール部１２及びビード部１３の内周面に沿うように配置されている（図１参照）。カーカスプライ１７の端部３０，３１は、ビードコア２２に掛け回され、サイドウォール部１２側へ延びている。

カーカスプライ１７は、カーカスコード１８を備えている。このカーカスコード１８は、本実施形態では、タイヤ１０の赤道面Ｅに対して略９０°の方向に延びるように配置されている。もっとも、カーカスコードの方向は、この方向に限定されるものではないことは勿論である。

バンド部１５は、バンド層５２を備えている。バンド層５２は、環状に形成されており、上記カーカスプライ１７の径方向外側に配置されている。したがって、カーカスプライ１７は、バンド層５２によって囲繞され、補強されている。

バンド層５２は、ＪＬＢ構造を有する。バンド層５２は、シート状に形成されたバンドプライにより構成されている。バンド層５２は、バンドコード１９がトッピングゴムシート２０で被覆されることにより形成されている。

バンドコード１９は、例えば長尺の単一のアラミド繊維から構成されており、バンド層５２の長手方向（つまり、タイヤ１０の略周方向）に沿って螺旋状に巻回されている。ただし、バンドコード１９は、螺旋状に巻回されるから、タイヤ１０の周方向に完全に平行に巻かれるものではなく、タイヤ１０の周方向（赤道面Ｅの方向）に対して５°以下の角度で配置される。

上記トッピングゴムシート２０は、繊維強化ゴム（ＦＲＲ：Fiber Reinforced Rubber ）から構成されている。すなわち、トッピングゴムシート２０は、基材となるゴム２４（例えば、天然ゴム等）に多数の繊維２５（例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維等）が含有されている。

繊維２５は、短繊維である。本実施形態では、繊維２５の外径は１０μｍ、長さは５００μｍに設定されている。ただし、繊維２５の外径は、１μｍ〜１００μｍの範囲に設定され、長さは、２００μｍ〜２０００μｍの範囲に設定される。

また、繊維２５は、トッピングゴムシート２０に５〜３０重量％（ナイロン繊維の場合）含有されている。ただし、繊維２５は、１０重量％だけ含有されているのが好ましい。

バンド層５２は、公知の要領で形成される。図４は、バンド層５２を構成する帯体５１の要部拡大斜視図である。同図（ａ）は、帯体５１を表側から見た図であり、同図（ｂ）は、帯体５１を裏側から見た図である。

バンド層５２は、タイヤ１０の製造工程の一部である加硫工程において形成される。具体的には、細長長尺の帯体５１が上記カーカスプライ１７の外側に螺旋状に巻回された状態で加硫処理が施され、これにより、単一のバンドプライが成形される。そして、当該バンドプライが上記バンド層５２を構成する。

図４が示すように、帯体５１は、トッピングゴム（上記ゴム）２４にバンドコード１９が埋設されて構成されている。すなわち、帯体５１は、バンドコード１９及びトッピングゴム２４（未加硫ゴム）が一対の成形ローラ間に供給され、且つ当該成形ローラによって所定方向に送られながら展開（圧延）されることによって形成される。

なお、本実施形態では、バンドコード１９は、２本設けられているが、単一でもよいし、さらに多数であってもよい。本実施形態では、バンドコード１９が２本設けられているから、バンド層５２は、２本のバンドコード１９が螺旋状に巻回された構造となる。

トッピングゴム２４は、予め上記繊維２５が上記割合で混合されている。本実施形態では、トッピングゴム２４は、上トッピングゴム２４ａ及び下トッピングゴム２４ｂとを有しており、各トッピングゴム２４ａ，２４ｂによってバンドコード１９が挟み込まれている。ただし、各トッピングゴム２４ａ、２４ｂは前述のように未加硫ゴムであり、当該帯体５１がカーカスプライ１７の外側に巻き付けられた状態で上記加硫工程が行われることによって、隣り合うトッピングゴム２４ａ（２４ｂ）同士が連続され、単一の上記トッピングゴム２４として形成される。そして、この状態で、上記バンド層５２が構成される。

上トッピングゴム２４ａに含有された繊維２５は、その長手方向が一定の方向に向くように矯正されている。本実施形態では、上記繊維２５は、バンドコード１９の方向Ｐ（すなわち、タイヤ１０の周方向）に対してα＝２０°となるように配向されている。なお、この角度αは、バンドコード１９の方向Ｐに対して０°〜９０°の角度に設定され得るものであるが、１０°〜４５°の範囲で設定されるのが好ましい。

下トッピングゴム２４ｂに含有された繊維２５は、その長手方向が一定の方向に向くように矯正されている。本実施形態では、上記繊維２５は、バンドコード１９の方向Ｐ（すなわち、タイヤ１０の周方向）に対してβ＝−２０°となるように配向されている。なお、この角度βは、バンドコード１９の方向Ｐに対して０°〜−９０°の角度に設定され得るものであるが、−１０°〜−４５°の範囲で設定されるのが好ましい。

すなわち、各トッピングゴム２４ａ、２４ｂに含有された繊維２５は、タイヤ１０の周方向に対して対称な角度となるように配向されている。上記角度α、βがこの範囲に設定されることによる作用効果については、後述される。

ここで、上記繊維２５が上記角度α、βに配向されているとは、繊維２５の方向が、上記方向Ｐに対して一定の割合で上記角度α、βの角度を成していることをいう。具体的には、配向とは、トッピングゴム２４に含有された繊維２５のうち、無作為に抽出された所定個数の繊維２５の方向の平均値が、上記方向Ｐに対して上記角度α、βの角度を成している状態であると定義される。

本実施形態に係るタイヤ１０では、バンド部１５を構成するバンド層５２は、バンドコード１９を有する帯体５１がカーカスプライ１７の径方向外側に螺旋状に巻き付けられることにより形成されている。すなわち、タイヤ１０は、バンドコード１９の方向が周方向に略一致されたＪＬＢ構造を有し、これにより、カーカスプライ１７は、軸方向に均等且つ確実に補強される。これにより、シミーの発生が抑制され、タイヤ１０は、高い高速安定性及び外乱吸収性が実現される。

ところで、一般にバンドコードの方向が周方向に略一致されることにより、バンド部は、そのねじり剛性を高く確保することは困難になる傾向にある。ところが、本実施形態では、バンドコード１９は、トッピングゴム２４に埋設されており、しかも、このトッピングゴム２４は繊維２５を含有している。これにより、上記帯体５１について、バンドコード１９の方向と交差する方向についての引張強度が向上し、これにより、バンド部１５のねじり剛性及びトレッド部１１のねじり剛性が向上する。したがって、自動二輪車が旋回される際に、いわゆる倒れ込み現象が生じることなく、トレッド部１１は、大きなねじり反力を発生させ得る。その結果、自動二輪車の操縦特性に関し、高い軽快性及び旋回性が実現される。

しかも、このことは、上記トッピングゴム２４に繊維２５が含有されることに起因するから、タイヤ１０の他の部分（例えば、サイドウォール部やトレッド部等）の重量の増加等は生じず、バンド部１５のねじり剛性のみが向上される。したがって、タイヤ１０の重量増加が抑制されるという利点がある。

特に、本実施形態では、上記繊維２５は、上記角度α、βで配向されており、バンドコード１９の方向Ｐに対して交差する方向に左右対称に配向されている。これにより、バンド部１５は、左右対称に効率よく補強され、タイヤ１０の大幅な重量増加が抑制されつつ、バンド部１５の剛性が大きく向上し、自動二輪車の操縦特性に関して、より高い軽快性及び旋回性が実現される。加えて、上記角度α、βの大きさが、１０°〜４５°の範囲に設定されることにより、もっとも効果的にバンド部１５の剛性が向上されるという利点がある。

次に、実施例によって本発明の効果について説明される。なお、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

表１は、本発明の実施例に係るタイヤの性能について、比較例に対する比較試験が行われた結果が示されている。なお、この比較試験の結果は、無次元数である評点（５点満点）に表されている。
比較例及び実施例に係るタイヤのサイズは、１２０／７０ＺＲ１７である。比較試験に使用されたテスト車両は、１０００ｃｃスーパースポーツ用自動二輪車である。
比較試験は、タイヤの性能として、シミー、軽快性、走行安定性及び重量について測定された。比較例及び実施例に係るタイヤの諸元は次の通りである。

［比較例１］
比較例１に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有しないが、カーカスプライを２枚備え、カットブレーカーは設けられていない。すなわち、比較例１に係るタイヤは、カーカスプライの枚数が増やされることにより、タイヤのねじり剛性が向上されている。
［比較例２］
比較例２に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有しないが、カーカスプライを１枚備え、カットブレーカーを２枚備えている。すなわち、比較例２に係るタイヤは、カットブレーカが設けられることにより、タイヤのねじり剛性が向上されている。

［実施例１］
実施例１に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有し、繊維の方向の方向は２０°である。具体的には、バンド層の上側（周方向外方側）の繊維の角度αが２０°であり、バンド層の下側の繊維の角度βが−２０°である。なお、実施例１では、カットブレーカは設けられていない。
［実施例２］
実施例２に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有し、繊維の方向の方向は２０°である。具体的には、バンド層の上側（周方向外方側）の繊維の角度αが２０°であり、バンド層の下側の繊維の角度βも２０°である。なお、実施例２では、カットブレーカは設けられていない。
［実施例３］
実施例３に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有し、繊維の方向の方向は０°である。具体的には、バンド層の上側（周方向外方側）の繊維の角度αが０°であり、バンド層の下側の繊維の角度βも０°である。なお、実施例３では、カットブレーカは設けられていない。
［実施例４］
実施例４に係るタイヤは、バンド層に繊維を含有し、繊維の方向の方向は９０°である。具体的には、バンド層の上側（周方向外方側）の繊維の角度αが９０°であり、バンド層の下側の繊維の角度βも９０°である。なお、実施例４では、カットブレーカは設けられていない。

表１から明らかなように、タイヤのねじり剛性等を向上させて、軽快性及び安定性を向上させるためには、カーカスプライが増加され、カットブレーカーが設けられることも有効ではあるが、各実施例のように、バンド層に繊維が含有されることにより、タイヤを軽量化しつつ、タイヤのねじり剛性等を向上させて、軽快性及び安定性を向上させることができる。

本発明は、自動二輪車用のタイヤに適用され得る。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤの構造を示す要部断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るタイヤの径方向に沿う仮想面によって切断された断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るタイヤのバンド層の構造を示す要部拡大斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るタイヤのバンド層を構成する帯体の要部拡大斜視図であり、（ａ）は、帯体を表側から見た図、（ｂ）は、帯体を裏側から見た図である。

符号の説明

１０・・・タイヤ
１１・・・トレッド部
１４・・・カーカス部
１５・・・バンド部
１７・・・カーカスプライ
１８・・・カーカスコード
１９・・・バンドコード
２０・・・トッピングゴムシート
２１・・・トレッド面
２４・・・トッピングゴム
２５・・・繊維
５１・・・帯体
５２・・・バンド層

Claims (2)

1. 軸方向に沿って対向配置されたビードコア間にアーチ状に巻き架けられたカーカスプライを補強するバンド部が備えられた自動二輪車用タイヤにおいて、
   上記バンド部は、上記カーカスプライの径方向外側に周方向に沿って螺旋状に巻回された細長長尺の帯体から構成されるバンド層を有し、
   上記帯体は、短繊維が混合されたトッピングゴムが上下にされて得られるトッピングゴムシートと、当該トッピングゴムが上下に挟み込んでトッピングゴムシート内に長手方向に沿って埋設されたバンドコードとを有し、
   上記トッピングゴムシートは、所定方向に配向された短繊維を含有していることを特徴とする自動二輪車用タイヤ。
2. 上記トッピングゴムシートの、上記バンドコードに対して一方側部分に含有された短繊維は、周方向に対して１０°〜４５°の角度で配向され、
   上記トッピングゴムシートの、上記バンドコードに対して他方側部分に含有された短繊維は、周方向に対して−１０°〜−４５°の角度で対称に配向されている請求項１記載の自動二輪車用タイヤ。

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