JP4750793B2 - 二輪車用空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回したゴムストリップ積層体からなるトレッド部を具える二輪車用空気入りタイヤ及びその製造方法に関するものであり、特にかかるタイヤの使用寿命の向上を図る。

近年、二輪車用タイヤの成型工程での作業工数の低減及び作業時間の短縮とともに、タイヤ構成部材の製造装置を不要にして製造ユニットの小型化を図るため、インナーライナー、ビードフィラ、サイドゴムおよびトレッドゴム等のタイヤ構成部材を個別に準備することなく、剛体コア又は成型ドラム等の成型台上に、リボン状のゴムストリップをオーバーラップさせながららせん巻回して貼り付け、所定のグリーンタイヤを形成し、このグリーンタイヤを加硫成型することによって所定の製品タイヤを製造する方法、いわゆるコア成型方法が提案されている（例えば特開２００３−１３６６１１号公報参照）。

一般に二輪車のコーナリングに当っては、タイヤにキャンバー角を付与してトレッド部の側方域を接地させる走行、いわゆるキャンバー走行を行う。この際に発生するサイドフォースの作用により、接地しているトレッド部と路面の間には、タイヤ赤道面側からトレッド端に向かう向きの抗力が発生する。また、タイヤの幅を小さくするため、二輪車用空気入りタイヤのトレッド部のクラウン半径は、四輪車用タイヤのそれに比べて小さい。このような二輪車用空気入りタイヤ固有の特性により、従来のコア成型方法により製造されたタイヤにあっては、トレッド部踏面を形成するゴムストリップ同士が剥離しやすく、これがためにその使用寿命を全うできない場合があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、ゴムストリップの積層体でトレッド部を形成した二輪車用空気入りタイヤの耐久性を高めること、及びかかるタイヤを製造する方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、この発明の二輪車用空気入りタイヤは、ゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回したゴムストリップ積層体からなるトレッド部を具える二輪車用空気入りタイヤにおいて、トレッド部踏面を形成するゴムストリップ積層体の最外層は、それを構成するゴムストリップ間の境界面をトレッド部踏面からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置し、仮想延長面とトレッド部踏面に立てた法線とのなす角が全て８０〜９０°の範囲にあることを特徴とするものである。このような向きにゴムストリップを巻き付けることにより、サイドフォースが作用した際にも、ゴムストリップ同士が剥離することを防止できる。

この二輪車用空気入りタイヤにおいては、トレッド部を、タイヤ赤道面を含む中央域と、該中央域を挟んで位置する両側方域とに区分して、中央域の最外層を硬質のゴムストリップで構成し、両側方域の最外層を軟質のゴムストリップで構成することが好ましい。なお、本明細書中において、「中央域」とは、タイヤ赤道面を中心としたトレッド接地幅の５０％の幅の領域をいうものとし、「側方域」とは、この中央域の両側に位置する領域をいうものとし、「硬質のゴムストリップ」とは、その３００％モジュラスが「軟質のゴムストリップ」の３００％モジュラスよりも大きいゴムストリップをいうものとする。硬質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは６〜１０ＭＰａの範囲、より好ましくは７〜９ＭＰａの範囲であり、軟質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは１〜６ＭＰａの範囲、より好ましくは２〜５ＭＰａの範囲であり、両者の差は、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは３ＭＰａ以上である。

さらに、かかるタイヤを剛体コアにより成型することが好ましい。

そして、この発明の二輪車用空気入りタイヤの製造方法は、ゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回して積層することによりトレッド部を形成する二輪車用空気入りタイヤの製造方法において、トレッド部踏面となるべきゴムストリップの最外層を形成するにあたり、拡径状態の剛体コア上に、ゴムストリップ間の境界面をトレッド部踏面からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置し、仮想延長面とトレッド部踏面に立てた法線とのなす角が全て８０〜９０°の範囲にあるように、ゴムストリップをトレッド端からタイヤ赤道面に向かって順次巻き付けることを特徴とするものである。このような向きにゴムストリップを巻き付けることにより、サイドフォースが作用した際にも、ゴムストリップ同士が剥離することを防止できる。なお、ここでいう「拡径状態」とは、その外面形状が製品タイヤの内面形状とほぼ対応する状態のことをいうものとし、より具体的には加硫金型への出し入れを円滑にするために必要な径変化を除いて、加硫成型終了まで径変化することのない状態をいうものとする。

この製造方法においては、トレッド部の中央域の最外層を硬質のゴムストリップで構成し、トレッド部の両側方域の最外層を軟質のゴムストリップで構成することが好ましく、硬質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは６〜１０ＭＰａの範囲、より好ましくは７〜９ＭＰａの範囲であり、軟質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは１〜６ＭＰａの範囲、より好ましくは２〜５ＭＰａの範囲であり、両者の差は、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは３ＭＰａ以上である。

この発明によれば、サイドフォースが作用した際にも、ゴムストリップ同士が剥離しにくい向きにゴムストリップを巻き付けることにより、ゴムストリップの積層体でトレッド部を形成した二輪車用空気入りタイヤの耐久性を高めることが可能となる。

この発明に従う代表的な二輪車用空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。 図１に示すタイヤのトレッド部右半域の一部の拡大断面図である。 この発明に従う代表的なタイヤの製造方法を示す図である。 この発明に従う他の製造方法のゴムストリップ巻き付け手順を示す図である。 従来のコア成型方法により製造されたタイヤのタイヤ幅方向断面図である。 コーナリング走行中の二輪車に発生する力を示す図である。 コーナリング走行中の二輪車用タイヤに発生する力を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ビードコア
３ ビード部
４ サイドウォール部
５ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト
８ ゴムストリップ積層体
９ トレッド部踏面
１０ａ ゴムストリップ最外層
１０ｂ ゴムストリップ最内層
１１ ゴムストリップ
１２ 剛体コア
１３ トレッド部中央域
１４ トレッド部側方域

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な二輪車用空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）のタイヤ幅方向断面を示しており、図２は、図１に示すタイヤのトレッド部右半域の一部を拡大した断面を示す。

図１に示すタイヤ１は、ビードコア２を埋設した１対のビード部３、ビード部３からタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォール部４、及び両サイドウォール部４、４の間にまたがって延びるトレッド部５を具える。また、タイヤ１は、ビード部３、サイドウォール部４、トレッド部５にわたってトロイド状に延び、両端部がビードコア２で係止されるカーカス６と、そのクラウン部外周に位置するベルト７を有しており、このベルト７のタイヤ径方向外側に前記のトレッド部５が配置されている。ビードコア２、ビード部３、サイドウォール部４、カーカス６及びベルト７については、従来のタイヤと同様の構成とすることができる。

トレッド部５は、ゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回し、隣接する側面同士を接合してなるゴムストリップ積層体８で構成されている。図１に示す実施態様では、ゴムストリップ積層体８は、トレッド部踏面９を形成する最外層１０ａとその内側に位置する最内層１０ｂの２層で構成されている。

そして、この発明のタイヤ１の構成上の主な特徴は、図２に示すように、最外層１０ａを構成するゴムストリップ１１、１１間の境界面をトレッド部踏面９からタイヤ外部に延ばした仮想延長面ｐが、トレッド部踏面９に立てた法線ｎに対してトレッド端側Ｔ_Ｒに位置すること、すなわちトレッド部右半域を示す図２においては、仮想延長面ｐが法線ｎの右側に位置することにある。また、トレッド部左半域においては、これと反対の構成となる。したがって、最外層１０ａ全体としては、図１に示すように、タイヤ赤道面ＣＬを対称軸として略線対称の構成となる。

以下、この発明が前記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。
従来のコア成型方法では、一方のトレッド端から他方のトレッド端に向かって順次ゴムストリップを巻き付けてトレッド部を形成していた。このようにして製造されたタイヤ１０１は、図５に示すように、一方のトレッド部半域（図５では左半域）では、最外層１１０ａを構成するゴムストリップ間１１１、１１１の境界面ｐがトレッド部踏面に立てた法線ｎに対してトレッド端側に傾き、他方のトレッド部半域（図５では右半域）では、最外層１１０ａを構成するゴムストリップ１１１、１１１間の境界面ｐがトレッド部踏面に立てた法線ｎに対してタイヤ赤道面ＣＬ側に傾いていた。

ところで、二輪車のコーナリングに当っては、図６に示すように、車体をコーナーの内側に傾け、タイヤにキャンバー角θを付与してトレッド部の側方域を接地させるキャンバー走行を行う。この際、走行速度と回転半径に応じたサイドフォースＦ_１がコーナーの外側に向かって作用する。これをタイヤについてみると、図７に示すように、接地しているトレッド部と路面の間には、摩擦により、サイドフォースＦ_１と作用方向が逆向きで大きさが同じ摩擦力Ｆ_２が抗力として発生する。すなわち、コーナリング中のタイヤのトレッド部踏面には、タイヤ赤道面からトレッド端に向かって力が作用するのである。

したがって、図５に示したような従来のタイヤでは、トレッド部左半域を接地した状態でのコーナリング時には問題は生じないが、トレッド部右半域を接地した状態でのコーナリング時には、摩擦力Ｆ_２がゴムストリップ１１１の接合を剥がす向きに作用するため、隣接するゴムストリップ間にクラックが生じ、この状態で使用を続ければ、クラックがゴムストリップの境界面に沿って進展し、やがてタイヤの故障を引き起こす。

そこで発明者らは、最外層を構成するゴムストリップの境界面を摩擦力Ｆ_２の作用方向に傾けるように、すなわち境界面をトレッド部踏面からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置するようにゴムストリップを巻き付ければ、コーナリング中にサイドフォースが作用した場合にも、最外層を構成するゴムストリップ間での剥離を有効に防止して耐久性を向上することができることを見出し、この発明を完成させるに至ったのである。

次に、かかるタイヤの具体的な製造方法を説明する。
図３は、周面上にビード部３、サイドウォール部４及びゴムストリップ積層体の最内層１０ｂを形成した状態の剛体コア１２の幅方向断面斜視図である。ビード部３及びサイドウォール部４については、従来のコア成型方法と同様にして剛体コア１２上に形成する。最内層１０ｂは、図示の例では、右側のトレッド端Ｔ_Ｒから左側のトレッド端Ｔ_Ｌに向かってゴムストリップを巻き付けているが、これに限定されず、左側のトレッド端Ｔ_Ｌから右側のトレッド端Ｔ_Ｒに向かって巻き付けてもよく、両トレッド端Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒからタイヤ赤道面ＣＬに向かって巻き付けてもよく、タイヤ赤道面ＣＬから両トレッドＴ_Ｌ、Ｔ_Ｒ端に向かって巻き付けてもよい。そして、トレッド部右半域の最内層１０ｂの上に最外層１０ａを形成するに当たり、剛体コア１２を拡径し、その外面形状が製品タイヤの内面形状とほぼ対応する状態にした上で、図示のように、トレッド端Ｔ_Ｒからタイヤ赤道面ＣＬに向かってゴムストリップ１１を順次巻き付けていく。この際、製品タイヤにおいて、ゴムストリップ１１間の境界面をトレッド部踏面９からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置するように、ゴムストリップ１１のオーバーラップ量及び前記法線に対する配設角度を制御する。ゴムストリップ１１の巻き付けがタイヤ赤道面ＣＬに達すると、ゴムストリップ１１を切断し、トレッド部左半域について、トレッド部右半域と同様にして、トレッド端Ｔ_Ｌからタイヤ赤道面ＣＬに向かってゴムストリップ１１を巻き付ける。このようにしてトレッド部を形成したグリーンタイヤをモールド内で加硫成型すれば、所望のトレッド部構造を有する製品タイヤを得ることができる。

このように剛体コアを用いるコア成型法によってこの発明のタイヤを成型すると、一般に加硫圧力が５ＭＰａ以上と高くなるので、製品タイヤにおいてゴムストリップの境界面が割れにくく、剥離防止に有利である。また、ゴムストリップを積層した後に従来のシェーピング製法のように大きな拡径を行うとゴムストリップの境界面が割れ剥離を起こしやすいが、この発明では、製品タイヤの内面形状とほぼ対応する外面形状の剛体コア上で積層を行うので、その後の拡径が少なく、ゴムストリップ相互の剥離を防止できる。ちなみに、コア成型法により成型されたタイヤはタイヤ内面が平滑であるのに対して、従来のブラダを用いて成型されたタイヤはタイヤ内面にエア抜き用のパターンを有しているので、両者は容易に判別できる。

なお、図３では、トレッド部右半域の最外層１０ａの形成から左半域の最外層１０ａの形成に移行する際にゴムストリップ１１を切断したが、図４に示すように、タイヤ赤道面ＣＬ付近からゴムストリップの巻き付けを開始し、図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に作業を行えば、ゴムストリップ１１を切断することなく連続的にゴム積層体８を形成することもできる。

また、トレッド部５を、タイヤ赤道面ＣＬを含む中央域１３と、この中央域１３を挟んで位置する両側方域１４、１４とに区分して、中央域１３の最外層１０ａを硬質のゴムストリップで構成し、両側方域１４、１４の最外層１０ａを軟質のゴムストリップで構成することが好ましい。自動二輪車は、直進走行中はタイヤのトレッド部５の中央域１３が主として接地し、一方、コーナリング走行中は車体を傾けて旋回することに伴い、タイヤの接地域がトレッド部５のセンター域１３から側方域１４へと移行する。直進走行とコーナリング走行の走行頻度を比較すると、直進走行の頻度がはるかに多いことから、中央域１３には高速耐久性を重視したゴムを配置し、側方域１４にはグリップ力を重視したゴムを配置することで、高速耐久性とコーナリング性の双方に優れたタイヤを得ることができる。したがって、高速耐久性を確保する観点から、硬質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは６〜１０ＭＰａの範囲、より好ましくは７〜９ＭＰａの範囲とする。また、グリップ力を確保する観点から、軟質のゴムストリップの３００％モジュラスは、好ましくは１〜６ＭＰａの範囲、より好ましくは２〜５ＭＰａの範囲とする。そして、高速耐久性とコーナリング性を高いレベルで両立させる観点から、両者の差は、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは３ＭＰａ以上とする。

また、仮想延長面ｐとトレッド部踏面に立てた法線ｎとのなす角αが全て８０〜９０°の範囲にある。角αが８０°未満の場合には、車体を傾けた状態から直立した状態に戻す際に、トレッド部踏面と路面の間に発生する摩擦力の作用によりゴムストリップ同士に剥離が生じるおそれがあるからであり、９０°を超える場合には、ゴムストリップ層の厚みが薄くなり、積層数を増やす必要があることから、生産効率が低下するからである。より好ましくは、各αを８５〜９０°の範囲とする。

さらに、隣接するゴムストリップのオーバーラップ量は、少なくとも１ｍｍであることが好ましく、より好ましい範囲はゴムストリップの幅の２５％以上である。オーバーラップ量が少ないと、路面との間に発生する摩擦力によりゴムストリップ同士が剥がれやすくなるからである。

なお、上述したところは、この発明の実施態様の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、２層のゴムストリップ層でトレッド部を形成した態様を例にして図示及び説明を行ったが、トレッド部を１層又は３層以上のゴムストリップ層で形成してもよい。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、ゴムストリップの積層体でトレッド部を形成した二輪車用空気入りタイヤの耐久性を高めることが可能となった。また、かかるタイヤを製造する方法を提供することも可能となった。

Claims (7)

1. ゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回したゴムストリップ積層体からなるトレッド部を具える二輪車用空気入りタイヤにおいて、
   トレッド部踏面を形成するゴムストリップ積層体の最外層は、それを構成するゴムストリップ間の境界面をトレッド部踏面からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置し、前記仮想延長面とトレッド部踏面に立てた法線とのなす角が全て８０〜９０°の範囲にあることを特徴とする二輪車用空気入りタイヤ。
2. トレッド部を、タイヤ赤道面を含む中央域と、該中央域を挟んで位置する両側方域とに区分して、中央域の最外層を硬質のゴムストリップで構成し、両側方域の最外層を軟質のゴムストリップで構成してなる、請求項１に記載の二輪車用空気入りタイヤ。
3. 前記硬質ゴムストリップと前記軟質ゴムストリップの３００％モジュラスの差が２ＭＰａ以上である、請求項２に記載の二輪車用空気入りタイヤ。
4. 剛体コアを用いて成型された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の二輪車用空気入りタイヤ。
5. 剛体コア上でゴムストリップをタイヤ周方向に連続的にらせん巻回して積層することによりトレッド部を形成する二輪車用空気入りタイヤの製造方法において、
   トレッド部踏面となるべきゴムストリップの最外層を形成するにあたり、拡径状態の剛体コア上に、ゴムストリップ間の境界面をトレッド部踏面からタイヤ外部に延ばした仮想延長面が、トレッド部踏面に立てた法線に対してトレッド端側に位置し、前記仮想延長面とトレッド部踏面に立てた法線とのなす角が全て８０〜９０°の範囲にあるように、ゴムストリップをトレッド端からタイヤ赤道面に向かって順次巻き付けることを特徴とする製造方法。
6. トレッド部を、タイヤ赤道面を含む中央域と、該中央域を挟んで位置する両側方域とに区分して、中央域の最外層を硬質のゴムストリップで構成し、両側方域の最外層を軟質のゴムストリップで構成する、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記硬質ゴムストリップと前記軟質ゴムストリップの３００％モジュラスの差が２ＭＰａ以上である、請求項６に記載の製造方法。

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