JP7188038B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

下記特許文献１には、ミドルブロックに補助溝が設けられた不整地走行用の自動二輪車用タイヤが記載されている。この種のタイヤは、コーナリング中、補助溝のエッジが路面を引っ掻いて路面に対して大きな摩擦力を発揮するので、優れたコーナリング性能を有する。

特開２０１６－２８８５号公報

一般に、空気入りタイヤ、とりわけ、内圧が小さいモトクロス用の空気入りタイヤ等は、走行時、タイヤ軸方向の内外で接地圧の差が大きくなりやすく、トレッド部の接地形状の中央部分が路面から離間するバックリングが生じやすいという問題があった。このようなバックリングが生じた空気入りタイヤは、その挙動が不安定になり、旋回性能が悪化する。このように、旋回性能を高めるためには、バックリングを抑制することが重要であるところ、上記特許文献１のタイヤは、このバックリングについて考慮されたものではなく、旋回性能をさらに向上させる余地があるものであった。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出されたもので、バックリングを抑制して、旋回性能を向上することができる空気入りタイヤを提供することを主たる課題としている。

本発明は、空気入りタイヤであって、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスコードを有するカーカスを含み、ビードベースラインから前記カーカスのタイヤ半径方向の最外側点までのタイヤ半径方向の高さＨと、前記カーカスのタイヤ軸方向の最大幅Ｗとの比であるカーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が、１００％を超える。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）は、１０５％～１４５％であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記トレッド部には、前記カーカスのタイヤ半径方向外側にトレッドゴムが配され、前記サイドウォール部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側にサイドウォールゴムが配され、前記ビード部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側にクリンチゴムが配され、前記トレッドゴムのタイヤ赤道上でのゴム厚さａ、前記カーカスの前記最大幅Ｗのタイヤ半径方向位置における前記サイドウォールゴムのゴム厚さｂ、前記クリンチゴムの最大ゴム厚さｃは、下記式（１）及び（２）を満足するのが望ましい。
１００％≦ｂ／ａ≦１２５％…（１）８０％≦ｃ／ａ≦１００％…（２）

本発明に係る空気入りタイヤは、前記カーカスコードが、タイヤ赤道に対して２０～４５度で配されるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された状態で、前記空気入りタイヤに縦荷重Ａが負荷されたときの縦撓み量Ｂと前記縦荷重Ａとの比（Ａ／Ｂ）を縦ばね定数としたときに、前記空気入りタイヤは、第１縦荷重における縦ばね定数の変化率が、前記第１縦荷重よりも大きい第２縦荷重における縦ばね定数の変化率以上であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記第１縦荷重が、０．９６～１．９２kNであり、前記第２縦荷重は、１．９２kNより大かつ２．８８kN以下であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤが、モトクロス用であるのが望ましい。

発明者らは、カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が、トレッド部の接地圧に大きな影響を与えることを突き止めた。前記カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）は、ビードベースラインからカーカスのタイヤ半径方向の最外側点までのタイヤ半径方向の高さＨと、前記カーカスのタイヤ軸方向の最大幅Ｗとの比である。本発明では、前記カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が、１００％を超えるように形成される。これにより、トレッド部の接地形状において、タイヤ軸方向の接地幅がタイヤ周方向の接地長さに比して著しく小さくなり、ひいては、タイヤ軸方向での接地圧分布が均一化する。したがって本発明の空気入りタイヤは、バックリングが抑制されて、優れた旋回性能を有する。

本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤのタイヤ子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤの接地形状を示す平面図である。 （Ａ）は、カーカスコードの断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、縦荷重が作用したときのカーカスコードの撚り構造の変化を示す側面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）１の正規状態におけるタイヤ回転軸（図示省略）を含むタイヤ子午線断面図である。図１には、好ましい態様として、自動二輪車用、とりわけ、モトクロスに適したタイヤ１が示される。但し、本発明は、例えば、乗用車用、重荷重用等の空気入りタイヤ１にも適用しうる。

前記「正規状態」は、タイヤ１が正規リム（図示省略）にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤ１の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規リム」は、タイヤ１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 "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」は、タイヤ１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"TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。

本実施形態のタイヤ１は、トレッド部２と、その両端部からタイヤ半径方向内側に向けてのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３のタイヤ半径方向内側に位置するビード部４とを有する。

本実施形態のトレッド部２は、タイヤ半径方向外側に凸となる比較的小さな曲率半径で円弧状に湾曲し、タイヤ軸方向の最も外側にトレッド端２ｅ、２ｅが設けられている。また、トレッド部２には、比較的疎らに複数個のブロックＢｕと、ブロックＢｕ、Ｂｕ間を継ぐ溝Ｇとが設けられる。各ブロックＢｕは、例えば、トレッド部２の接地圧を全体的に高め、軟質な土砂ないし泥濘路において路面への食い込み量を大きくして、高い駆動力を発揮できるように配置されている。また、溝Ｇは、タイヤ半径方向の最も内側に配される溝底Ｇｓを含んでいる。

図１に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、カーカス６とトレッドゴム２Ｇとサイドウォールゴム３Ｇとクリンチゴム４Ｇとを含んでいる。

本実施形態のカーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３をへて、両側のビード部４のビードコア５、５間までのびている。

本実施形態のタイヤ１は、タイヤ１のカーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が１００％を超える。カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）は、ビードベースラインＢＬからカーカス６のタイヤ半径方向の最外側点６ｃまでのタイヤ半径方向の高さＨと、カーカス６のタイヤ軸方向の最大幅Ｗとの比である。これにより、図２に示されるように、トレッド部２の接地形状２ａにおいて、タイヤ軸方向の接地幅Ｌａがタイヤ周方向の接地長さＬｂに比して著しく小さくなり、ひいては、タイヤ軸方向での接地圧分布が均一化する。したがって、本実施形態のタイヤ１は、バックリング変形が抑制されて、優れた旋回性能を有する。なお、図２は、正規荷重負荷状態で得られるトレッド部２の形状である。

前記「正規荷重負荷状態」は、正規状態のタイヤ１に正規荷重を負荷して、キャンバー角０度で平面に接地させた状態をいう。前記「正規荷重」とは、タイヤ１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荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば"LOAD CAPACITY"である。

とりわけ、カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が１０５％～１４５％であるのが望ましい。カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が１４５％を超える場合、接地形状２ａの接地幅Ｌａが過度に小さくなり、タイヤ１の横剛性（タイヤ軸方向の剛性）が低下するので、旋回性能が悪化するおそれがある。このような観点より、カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が１１５％～１４０％であるのが、さらに望ましい。

カーカス６は、本実施形態では、ビードコア５、５間を継ぐ本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつビードコア５のタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有するカーカスプライで構成されている。カーカスプライは、少なくとも１枚以上、本実施形態では、タイヤ半径方向内外に重ねられた２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂで形成されている。

内のカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの外端６ｓは、本実施形態では、外のカーカスプライ６Ｂの折返し部６ｂの外端６ｔとタイヤ半径方向で異なる位置に配されている。これにより、各外端６ｓ、６ｔ近傍での歪が緩和される。内のカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの外端６ｓは、例えば、外のカーカスプライ６Ｂの折返し部６ｂの外端６ｔよりもタイヤ半径方向の外側に位置している。内のカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂの外端６ｓは、本実施形態では、カーカス６のタイヤ軸方向の最大幅Ｗとなるタイヤ半径方向位置よりもタイヤ半径方向内側に配されている。カーカス６の最大幅Ｗは、本実施形態では、外のカーカスプライ６Ａの本体部６ａ間の距離である。

各カーカスプライ６Ａ、６Ｂは、カーカスコード９（図３（Ａ）に示す）をトッピングゴム（図示省略）で被覆したコードプライである。カーカスコード９は、例えば、アラミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、レーヨン等の有機繊維やスチールが好適に採用される。

カーカスコード９は、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば２０度～４５度の角度で配されている。また、各カーカスプライ６Ａ、６Ｂのカーカスコード９は、プライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて配される。このようなバイアス構造のカーカス６は、サイドウォール部３の横剛性を高めて、高い旋回性能を発揮する。

本実施形態のタイヤ１には、例えば、バンド層（図示省略）が配されていても良い。バンド層は、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配され、カーカス６と接触する。バンド層には、公知の構成が適宜採用される。

本実施形態のトレッドゴム２Ｇは、トレッド部２に配され、かつ、カーカス６のタイヤ半径方向の外側に配されている。本実施形態のサイドウォールゴム３Ｇは、サイドウォール部３に配され、かつ、カーカス６のタイヤ軸方向の外側に配されている。本実施形態のクリンチゴム４Ｇは、ビード部４に配され、かつ、カーカス６のタイヤ軸方向の外側に配されている。

トレッドゴム２Ｇのタイヤ赤道Ｃ上でのゴム厚さａ、カーカス６の最大幅Ｗのタイヤ半径方向位置におけるサイドウォールゴム３Ｇのゴム厚さｂ、及び、クリンチゴム４Ｇの最大ゴム厚さｃは、下記式（１）及び（２）を満足するのが望ましい。ゴム厚さａは、本実施形態では、タイヤ赤道Ｃ上でのカーカス６と溝底Ｇｓとの間の厚さである。また、各ゴム厚さａないしｃは、外のカーカスプライ６Ｂの本体部６ａに対する法線方向の距離である。
１００％≦ｂ／ａ≦１２５％…（１）
８０％≦ｃ／ａ≦１００％…（２）

カーカス６の最大幅Ｗ付近のサイドウォールゴム３Ｇには、走行時、大きな圧縮荷重が作用する。このため、ゴム厚さｂをゴム厚さａ以上とすることで、カーカス６の最大幅Ｗ付近の剛性を大きく維持して、接地形状２ａの接地幅Ｌａの増加を抑制することができる。これにより、バックリングを抑えることができる。また、最大ゴム厚さｃをゴム厚さａ以下とすることにより、走行時、ビード部４の縦撓みを小さくして、トレッド端２ｅ側の接地圧を低減し、トレッド部全体の接地圧分布を均一化する。これにより、バックリングをさらに抑制することができる。したがって、旋回性能が一層向上する。ゴム厚さｂがゴム厚さａの１２５％を超えると、カーカス６の最大幅Ｗ付近の剛性が過度に大きくなり、タイヤ１の撓みが過度に小さくなるので、旋回性能が悪化するおそれがある。最大ゴム厚さｃがゴム厚さａの８０％未満の場合、ビード部４の剛性が過度に小さくなるので、旋回性能が悪化するおそれがある。
このような観点より、下記式（３）又は（４）を満足するのが、一層望ましい。
１０５％≦ｂ／ａ≦１２０％…（３）
８５％≦ｃ／ａ≦９５％…（４）

トレッドゴム２Ｇは、その損失正接tanδ１が０．２～０．４であるのが望ましい。このようなトレッドゴム２Ｇは、摩擦力が大きい高ヒステリシスロスのゴムで形成している。これにより、旋回時のグリップ性を高めることができる。なお、損失正接tanδは、JIS-K6394の規定に準拠して、下記の条件で、粘弾性スペクトロメータを用いて測定された値である。
初期歪：１０％
振幅：±２％
周波数：１０Hz
変形モード：引張
測定温度：７０℃

同様の観点より、サイドウォールゴム３Ｇの損失正接tanδ２はトレッドゴム２Ｇの損失正接tanδ１よりも大きいのが望ましい。サイドウォールゴム３Ｇの損失正接tanδ２は、例えば、０．４～０．６であるのが望ましい。さらに、クリンチゴム４Ｇの損失正接tanδ３は、サイドウォールゴム３Ｇの損失正接tanδ２よりも小さいのが望ましい。クリンチゴム４Ｇの損失正接tanδ３は、例えば、０．２～０．４であるのが望ましい。

一般に、縦荷重Ａが大きくなるほど、トレッド部２の接地形状２ａにおいて、タイヤ軸方向での接地圧分布の差が大きくなるので、バックリングの生じるおそれが大きくなる。このため、タイヤ１は、第１縦荷重Ａ１における縦ばね定数の変化率ε１が、第１縦荷重Ａ１よりも大きい第２縦荷重Ａ２における縦ばね定数の変化率ε２以上であるのが望ましく、縦ばね定数の変化率ε２よりも大きいのが、さらに望ましい。縦ばね定数は、正規状態のタイヤ１に縦荷重Ａが負荷されたときの縦撓み量Ｂと縦荷重Ａとの比（Ａ／Ｂ）である。縦ばね定数の変化率εは、異なる縦荷重Ａにおける縦ばね定数の差を、前記異なる縦荷重Ａの差で除した比率である。

発明者らの種々の実験より、第１縦荷重Ａ１は、０．９６～１．９２kNであり、第２縦荷重Ａ２は、１．９２kNより大かつ２．８８kN以下であるのが望ましいことが突きとめられた。第１縦荷重Ａ１は、１Ｇ（重力加速度）に相当する荷重であり、基準となる。第２縦荷重Ａ２は、一般に旋回時にタイヤ１に作用する荷重である。このため、第１縦荷重Ａ１及び第２縦荷重Ａ２の縦ばね定数の変化率εを比較することで、低荷重時及び高荷重時の旋回走行を向上することができる。第１縦荷重Ａ１における縦ばね定数の変化率ε１は、５０～１００N/mm・kNが望ましい。第２縦荷重Ａ２における縦ばね定数の変化率ε２は、３０～８０N/mm・kNが望ましい。

このような第１縦荷重Ａ１における縦ばね定数の変化率ε１、及び、第２縦荷重Ａ２における縦ばね定数の変化率ε２を具えるタイヤ１は、例えば、カーカスコード９を規定することで実現される。本実施形態のカーカスコード９は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コア１０と外層１１とからなる層撚り構造とされている。コア１０は、アラミド繊維を撚り合わせた１本のアラミド繊維コード部１０Ａからなる。外層１１は、コア１０の周囲に巻き付けられ、かつ、複数のスチール素線１１ｆを撚り合わせた１本のスチールコード部１１Ａからなる。

アラミド繊維コード部１０Ａは、例えば、太さ１１００～１６７０dtexのアラミド繊維の束を撚り合わせた束撚り構造のものが使用される。スチールコード部１１Ａは、例えば、２～９本のスチール素線１１ｆの束を撚り合わせた束撚り構造のものが使用される。スチール素線１１ｆは、例えば、素線径が０．１５～０．２５mmの範囲のものが使用される。

このような構造のコードは、図４（Ａ）に記載されているように、縦荷重Ａが小さいときには、スチールコード部１１Ａがアラミド繊維コード部１０Ａの周囲に巻き付くコール状の形態をなしている。そして縦荷重Ａが大きくなるに従い、アラミド繊維コード部１０Ａがしだいに伸張していくとともに、スチールコード部１１Ａは、コール状から真直状へとその巻き付けがのばされていく。そして、スチールコード部１１Ａが真直状となった後は、図４（Ｂ）に記載されているように、スチールコード部１１Ａの周囲に、アラミド繊維コード部１０Ａがコール状に巻き付く逆の形態に変化する。この形態では、スチールコード部１１Ａが支配的となるため、カーカスコード９は急激に伸びにくくなる。これにより、本実施形態の第１縦荷重Ａ１における縦ばね定数の変化率ε１、及び、第２縦荷重Ａ２における縦ばね定数の変化率ε２を具えるタイヤ１が形成される。

なお、第１縦荷重Ａ１における縦ばね定数の変化率ε１、及び、第２縦荷重Ａ２における縦ばね定数の変化率ε２を具えるタイヤ１は、例えば、前記カーカスコード９の規定に代えて、又は、加えて、各ゴム２Ｇ、３Ｇ、４Ｇの損失正接tanδを調整することでも実現される。

以上、本発明の実施形態について、詳述したが、本発明は例示の実施形態に限定されるものではなく、種々の態様に変形して実施し得るのは言うまでもない。

図１の基本構造を有するモトクロス用の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、旋回性能についてテストされた。各試供タイヤの共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。

＜旋回性能＞
各試供タイヤが、下記の条件で、排気量４５０ccのモトクロス用の自動二輪車の全輪に装着された。テストライダーが、この車両をオフロード路面のテストコースを走行させ、旋回時の安定性やグリップ力、ハンドル操作等に関する旋回性能がテストライダーの官能により評価された。結果は、５点満点で表示され、数値が大きい程良好である。
タイヤサイズ：８０／１００－２１（前輪）、１２０／８０－１９（後輪）
リム：２１×１．６０（前輪）、１９×２．１５（後輪）
内圧：８０kPa（全輪）
第１縦荷重：０．９６～１．９２kN
第２縦荷重：１．９２kNより大かつ２．８８kN以下
第１縦荷重の変化率ε１：７５N/mm・kN（各例共通）
テストの結果などが表１に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて、旋回性能が向上していることが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
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
６ｃ 最外側点
ＢＬ ビードベースライン

Claims (6)

1. 空気入りタイヤであって、
   トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスコードを有するカーカスを含み、
   ビードベースラインから前記カーカスのタイヤ半径方向の最外側点までのタイヤ半径方向の高さＨと、前記カーカスのタイヤ軸方向の最大幅Ｗとの比であるカーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）が、１００％を超え、
   前記空気入りタイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された状態で、前記空気入りタイヤに縦荷重Ａが負荷されたときの縦撓み量Ｂと前記縦荷重Ａとの比（Ａ／Ｂ）を縦ばね定数としたときに、
   前記空気入りタイヤは、第１縦荷重における縦ばね定数の変化率が、前記第１縦荷重よりも大きい第２縦荷重における縦ばね定数の変化率以上である、
   空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス偏平率（Ｈ／Ｗ）は、１０５％～１４５％である、請求項１の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド部には、前記カーカスのタイヤ半径方向外側にトレッドゴムが配され、
   前記サイドウォール部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側にサイドウォールゴムが配され、
   前記ビード部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側にクリンチゴムが配され、
   前記トレッドゴムのタイヤ赤道上でのゴム厚さａ、
   前記カーカスの前記最大幅Ｗのタイヤ半径方向位置における前記サイドウォールゴムのゴム厚さｂ、
   前記クリンチゴムの最大ゴム厚さｃは、下記式（１）及び（２）を満足する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
   １００％≦ｂ／ａ≦１２５％…（１）
   ８０％≦ｃ／ａ≦１００％…（２）
4. 前記カーカスコードは、タイヤ赤道に対して２０～４５度で配される、請求項１ないし３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第１縦荷重は、０．９６～１．９２kNであり、
   前記第２縦荷重は、１．９２kNより大かつ２．８８kN以下である、請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記空気入りタイヤは、モトクロス用である、請求項１ないし５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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