JP4933990B2

JP4933990B2 - 自動二輪車用タイヤ

Info

Publication number: JP4933990B2
Application number: JP2007227990A
Authority: JP
Inventors: 徹福本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009057008A

Description

本発明は、カーカスコードに、特定の精製セルロース繊維コードを用いることで耐久性（耐疲労性）を犠牲にすることなく操縦安定性を向上させた自動二輪車用タイヤに関する。

空気入りタイヤのカーカスコードとして、例えばナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維コードが広く採用されており、中でもレーヨン繊維コードは、引張弾性特性や熱寸法安定性などに優れるため、特に操縦安定性能が重要視される自動二輪車用タイヤにおいて多用されている。

しかし前記レーヨンは、引張弾性特性や熱寸法安定性に優れる反面、湿度による強度低下や、伸度特性の変化が大きい。そのため、製造工程において厳格な湿度や温度管理が必要でありコストの大幅な上昇を招く。又完全な湿度や温度管理が困難であり、コードとゴムとの接着力低下、強度低下、及び伸度上昇等の影響をある程度受けざるを得ず、目的とする操縦安定性能の向上が充分期待できない傾向にある。又タイヤに外傷を受けた場合、この外傷部分から浸入する湿気によってコードが強度低下を起こしてタイヤ耐久性を低下させるという問題も懸念される。

そこで近年、再生セルロース繊維である前記レーヨンに代えて精製セルロース繊維コードを用いることが例えば下記の特許文献１に提案されている。

特開２００７−１５３１７５号公報

ここで、レーヨンは、木質パルプの繊維素であるセルロースを溶剤を用いていったん化学分解し、しかる後それを凝固再生したもので、再生セルロース繊維として知られている。これに対して、前記精製セルロース繊維は、レーヨンと同様のセルロースを原料として生産されるが、このセルロースを化学分解せずに物理的に精製したもので、セルロースの分子を生かしたまま溶解、紡糸することで形成される。この精製セルロース繊維としては、例えばリヨセル（レンチング社の商標）や、テンセル（コートルズ社の商標）が知られている。このような精製セルロース繊維は、再生セルロース繊維に比して結晶化度が高く、また結晶部分と非結晶部分との配向性が高いため、高弾性を有するという特徴を有する。又再生セルロース繊維であるレーヨンが、湿度によって強度低下等を起こすのは、セルロース鎖間に水分が入って膨潤することでセルロース鎖間の水素結合が弱くなることに起因すると推察されるが、精製セルロース繊維では、前述の如く、結晶化度が高くかつ結晶部分と非結晶部分との配向性が高いため、セルロース鎖間に水分が入りにくく、従って、湿度に対する強度や伸度の安定性が高いという特性も有する

しかし、このような精製セルロース繊維を自動二輪車用タイヤのカーカスコードに使用した場合、レーヨン繊維の場合と同等若しくはそれ以上の操縦安定性を発揮するものの、レーヨン繊維に比して耐疲労性に劣るため、タイヤの耐久性を逆に低下させる傾向があることが、本発明者の研究の結果判明した。

そこで本発明は、精製セルロース繊維コードの総繊度Ｄ、撚り係数Ｔ、中間伸度係数Ｋを所定範囲に規制することを基本として、耐疲労性を高め、レーヨン繊維コードを上回る優れた操縦安定性と耐久性とを発揮しうる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を有する自動二輪車用タイヤであって、
前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆した１枚以上のカーカスプライから形成され、
かつ前記カーカスコードは、下撚りした精製セルロース繊維のフィラメント束の複数本を上撚りにて互いに撚り合わせた精製セルロース繊維コードからなるとともに、
前記精製セルロース繊維コードは、総繊度Ｄが３６８０〜５５２０dtexの範囲、かつ次式（１）で示されるコードの撚り係数Ｔを２．６〜３．２の範囲とし、しかも次式（２）で示されるコードの中間伸度係数Ｋを０．０１６〜０．０２１の範囲としたことを特徴としている。
Ｔ＝ｎ×（√Ｄ）×１０^−３−−−（１）
Ｋ＝Ｅ／√Ｄ −−−（２）
（但し、ｎはコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、Ｄはコードの総繊度（単位：dtex）、Ｅは４４Ｎ荷重時のコードの伸び（単位：％））

又請求項２の発明では、前記カーカスは、１枚のカーカスプライからなり、かつこのカーカスプライは、前記カーカスコードの総繊度Ｄ（単位：dtex）と、カーカスプライの巾５ｃｍ当たりのカーカスコードの打込み本数Ｎ（単位；本）との積Ｄ×Ｎを、７３６００〜２４８４００の範囲としたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、カーカスコードに精製セルロース繊維コードを用いるとともに、該精製セルロース繊維コードの総繊度Ｄ、撚り係数Ｔ、中間伸度係数Ｋを所定範囲に規制している。これにより、屈曲疲労によるコード強力の低下を低く抑え、レーヨン繊維コードを上回る優れた操縦安定性と耐久性とを発揮することが可能となる。

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を示す断面図である。

図１に示すように、本例の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。なお前記トレッド部２は、タイヤ赤道Ｃからトレッド端Ｔｅに向かって凸円弧状に湾曲してのびるトレッド面２Ｓを有し、前記トレッド端Ｔｅ、Ｔｅ間の距離であるトレッド巾ＴＷがタイヤ最大巾をなすことにより、大きなバンク角での旋回走行を可能としている。

前記カーカス６は、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを有する。又該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配置されている。

前記ビードエーペックスゴム８のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ１は、前記トレッド端Ｔｅの半径方向高さｈｅより小であり、好ましくは、その下限値を前記高さｈｅの３５％以上さらには４０％以上、又上限値を７０％以下さらには６０％以下としている。本例では、前記プライ折返し部６ｂが、サイドウォール部３を通った後、前記プライ本体部６ａとバンド層７との間に挟まれて終端するハイターンアップ構造をなす場合を例示しているが、バンド層７の外端よりも半径方向内側で終端させた構造でも良い。

又前記バンド層７は、バンドコードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回させた１枚以上、本例では１枚のバンドプライ７Ａにより形成される。このバンドプライ７Ａは、１本のバンドコードまたは複数本のバンドコードの引き揃え体をトッピングゴム中に埋設してなるテープ状の帯状プライを、タイヤ周方向に沿って螺旋巻することにより形成され、このとき前記バンドコードとタイヤ周方向とのなす角度を５°以下に設定する。このようなバンドプライ７Ａは、継ぎ目のない所謂ジョイントレス構造をなすため、タイヤのユニフォミティに優れかつトレッド部２への拘束力を高めてタガ効果を向上させる。なお前記バンドコードとしては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミド等の有機繊維コードが好適に使用できる。

そして本発明では、前記カーカスコード１０は、図２に示すように、下撚りした精製セルロース繊維ｆのフィラメント束１０Ａの複数本を、上撚りにて互いに撚り合わせた精製セルロース繊維コード１２から形成される。本例では、下撚り数と上撚り数とを同一とした所謂バランス撚りのものを使用している。

精製セルロース繊維は前述の如く、セルロースを化学分解せずに物理的に精製したもので、セルロースの分子を生かしたまま溶解、紡糸することで形成される。このものは、レーヨン繊維（再生セルロース繊維）に比して結晶化度が高く、また結晶部分と非結晶部分との配向性が高いため、高弾性を有するとともに、セルロース鎖間に水分が入りにくく、湿度に対する強度や伸度の安定性に優れる。しかしその反面、レーヨン繊維に比して耐疲労性に劣るため、疲労によって強度が低下しカーカスに損傷を招くなどタイヤ耐久性を減じる傾向を招く。

そこで本発明は、屈曲疲労によるコード強力の低下を低く抑え、優れた操縦安定性と耐久性とを発揮させるために、
（ア）精製セルロース繊維コード１２の総繊度Ｄを、３６８０〜５５２０dtexの範囲、
（イ）次式（１）で示されるコードの撚り係数Ｔを、２．６〜３．２の範囲、かつ
（ウ）次式（２）で示されるコードの中間伸度係数Ｋを、０．０１６〜０．０２１の範囲、
にそれぞれ規制している。
Ｔ＝ｎ×（√Ｄ）×１０^−３ −−−（１）
Ｋ＝Ｅ／√Ｄ −−−（２）
但し、ｎはコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、Ｄはコードの総繊度（単位：dtex）、Ｅは４４Ｎ荷重時のコードの伸び（単位：％）である。なお前記コードの伸びＥを中間伸度と呼ぶ場合があり、又このコードの伸びＥは、製品としてのタイヤからサンプリングされるカーカスコードを測定して得られる値である。

一般的に、コードの撚り数を増加させることにより、コードの伸び性が増すとともにコードの耐疲労性が向上することは知られている。しかし、例えコードの伸びが同じであっても、コードの太さが大な場合には、しなやかさに劣るため細いコードに比べて耐疲労性への改善効果は低く、逆に太いコードは、伸びが同じでも細いコードに比べてタイヤの剛性が高まるため、操縦安定性は高く確保される。このように、耐疲労性と操縦安定性とを検討する場合、コードの伸び性に係わる撚り係数Ｔだけでなく、コードの伸び性とコードの太さとを互いに関連づけて考えることが重要であり、そのために前述のコードの中間伸度係数Ｋを設定している。

ここで、中間伸度係数Ｋにおいて、コードの伸び性を４４Ｎ荷重時の伸びＥで評価する理由は、タイヤ走行時に作用するカーカスコード１本当たりの最大荷重が、おおよそ４４Ｎであるからであり、走行中のカーカスコードの伸びとして捉えることができる。そして、この伸びＥをコード太さに係わる√Ｄで除した中間伸度係数Ｋを、０．０１６〜０．０２１の範囲に規制している。前記中間伸度係数Ｋが０．０１６を下回ると、コードの耐疲労性が不充分となり、疲労によって強度が低下しカーカスコード１０に損傷を招き、逆に０．０２１を上回ると操縦安定性を低下させる。

このとき、精製セルロース繊維コード１２の総繊度Ｄが３６８０〜５５２０dtexの範囲、かつ撚り係数Ｔが２．６〜３．２の範囲であることが必要である。前記総繊度Ｄが３６８０dtexを下回ると、コードがしなやかとなって耐疲労性には有利であるものの、コードの細径化によりコード１本当たりの変形量自体が増加してしまい、その結果、疲労による強度低下が大きくなって、中間伸度係数Ｋが前記範囲内であってもコード損傷の傾向を招く。さらにタイヤ剛性が不足するため操縦安定性の低下も招く。逆に総繊度Ｄが５５２０dtexを上回ると、タイヤ剛性が過大となって乗り心地性を低下させる他、カーカスプライが厚くなりタイヤ重量の不必要な増加を招くという不利がある。

又コードの撚り係数Ｔが２．６を下回る、或いは３．２を上回ると、中間伸度が過小、或いは過大となって前記中間伸度係数Ｋを前述の範囲に設定するのが難しくなる。

次に、前記カーカスプライ６Ａでは、前記カーカスコード１０の総繊度Ｄ（単位：dtex）と、カーカスプライ６Ａの巾５ｃｍ当たりのカーカスコード１０の打込み本数Ｎ（単位；本）との積Ｄ×Ｎを、７３６００〜２４８４００の範囲とすることが好ましく、７３６００未満では、コード１本当たりに作用する荷重が増加し、疲労による強度低下が大きくなって耐久性を低下させる。逆に積Ｄ×Ｎが２４８４００を超えると、不必要な重量増加を招く他、打込み本数Ｎが過大となってカーカスコード１０、１０間が接近し過ぎ、トッピングゴムとのセパレーションを誘発するなど、新たな損傷の起点となる。

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に示す構造をなすタイヤサイズ１９０／５０ＺＲ１７の自動二輪車用タイヤを表１の仕様で試作するとともに、各試供タイヤの、操縦安定性及び耐久性をテストし、その結果を表１に記載した。表１に記載以外は同仕様である。

＜カーカス＞
・プライ枚数 −−−１枚
・カーカスコード −−−表１に記載
・コード角度 −−−９０°
・コード打ち込み本数 −−−５１本／５ｃｍ
＜バンド層＞
・プライ枚数 −−−１枚
・バンドコード −−−アラミド繊維コード（１６７０dtex／２）
・コード角度 −−−０°（螺旋巻き）
・コード打ち込み本数 −−−４０本／５ｃｍ

（１）操縦安定性；
タイヤをリム（ＭＴ６．００）、内圧（２９０ｋＰａ）の条件で、大型自動二輪車（１０００ｃｃ）の後輪に装着して、ドライアスファルトのタイヤテストコースを実車走行し、その時の操縦安定性をドライバーの官能評価により比較例１を３．０とする５点法で評価した。指数の大きい方が良好である。

（１）耐久性；
タイヤをリム（ＭＴ３．５０）、内圧（２２５ｋＰａ）、荷重（１．９４ｋＮ））、速度（６５ｋｍ／ｈ）の条件にてドラム上を走行させ、カーカスコードに破断損傷が発生するまでの走行距離を、比較例１を１００とする指数で評価した。指数の大きい方が良好である。

表の如く実施例のタイヤは、レーヨン繊維コードを上回る優れた操縦安定性と耐久性とを発揮しうるのが確認できる。

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。カーカスコード拡大して示す斜視図である。

符号の説明

２トレッド部
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カーカスプライ
１０カーカスコード
１０Ａフィラメント束
１２精製セルロース繊維コード
ｆ精製セルロース繊維

Claims

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を有する自動二輪車用タイヤであって、
前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆した１枚以上のカーカスプライから形成され、
かつ前記カーカスコードは、下撚りした精製セルロース繊維のフィラメント束の複数本を上撚りにて互いに撚り合わせた精製セルロース繊維コードからなるとともに、
前記精製セルロース繊維コードは、総繊度Ｄが３６８０〜５５２０dtexの範囲、かつ次式（１）で示されるコードの撚り係数Ｔを２．６〜３．２の範囲とし、しかも次式（２）で示されるコードの中間伸度係数Ｋを０．０１６〜０．０２１の範囲としたことを特徴とする自動二輪車用タイヤ。
Ｔ＝ｎ×（√Ｄ）×１０^−３ −−−（１）
Ｋ＝Ｅ／√Ｄ −−−（２）
（但し、ｎはコード長さ１０ｃｍ当たりの上撚り数（単位：回）、Ｄはコードの総繊度（単位：dtex）、Ｅは４４Ｎ荷重時のコードの伸び（単位：％））
前記カーカスは、１枚のカーカスプライからなり、かつこのカーカスプライは、前記カーカスコードの総繊度Ｄ（単位：dtex）と、カーカスプライの巾５ｃｍ当たりのカーカスコードの打込み本数Ｎ（単位；本）との積Ｄ×Ｎを、７３６００〜２４８４００の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の自動二輪車用タイヤ。