JP3889474B2

JP3889474B2 - Pneumatic radial tire

Info

Publication number: JP3889474B2
Application number: JP10163897A
Authority: JP
Inventors: 至孝佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10292276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり抵抗が小さくかつ乗り心地に優れる空気入りラジアルタイヤに関し、とくにベルトの耐久性を向上しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、中でも乗用車用タイヤには、自動車の燃費を向上させるために転がり抵抗が小さく、かつ乗り心地が良く、しかも安価であることが要求される。ここで、タイヤの転がり抵抗や乗り心地に、ベルト性能が与える影響は大きく、このベルトに関して、ゴムおよびその補強材の両面から、種々の提案がなされてきた。
【０００３】
例えば、補強材に関して実開昭63−19404 号公報には、ベルトにコードではなくスチールの単線材を使用することによって、タイヤの転がり抵抗を小さくすることが提案されている。しかしながら、かようなタイヤにて、とくに急旋回を繰返したり、いわゆるつづら折り路を長距離にわたって走行した際、ベルトが座屈してスチール単線材に折れが発生し、これがトレッドの偏磨耗をまねくという、新たな問題を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明は、転がり抵抗および乗り心地の改良を、その他のベルト性能を犠牲にすることなしに達成する、空気入りラジアルタイヤについて提供することを目的とする。ここに、その他のベルト性能としては、所期したベルト剛性を確保すること、またベルト幅端で発生するセパレーション、いわゆるベルトエンドセパレーションを回避することも重要である。
【０００５】
ここに、ベルト剛性は、タイヤ走行時のベルト部の変形を支配し、タイヤの基本性能及び耐久性能を左右するものである。特に、基本性能である高速走行性能やコーナリング性能に影響を与えると共に、タイヤ走行中の入力によるベルト端のゴムの亀裂から生じるベルトエンドセパレーションにも影響を与える。そこで、所期したベルト剛性を確保することが必要となる。
また、ベルトエンドセパレーションは、タイヤ走行時のベルト部のくり返し入力、特にコーナリング、レーンチェンジ時のベルト部の変形により、ベルト端部に歪が加わってゴムに亀裂が生じ、それが成長して発生するものである。従って、タイヤの耐久性を確保する為に、耐ベルトエンドセパレーション性は重要となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカスのクラウン部を少なくとも２層のベルトで補強した空気入りラジアルタイヤであって、ベルトは、断面が円形の金属線材の３または４本を撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた束を単位として、この束を50mm幅当たり15〜30単位の打込み数でゴムに埋設して成り、該金属線材は、径が 0.20 〜 0.35mm 、強力が 300kgf ／ mm ² 以上および炭素含有率が 0.80wt ％以上であり、さらにベルトの少なくとも 60 ％の束は、ｎ本の金属線材をベルトの幅方向に並列させて揃えた束における、ベルト幅方向の長径Ｄ _l に対するベルト厚み方向の短径Ｄ _s の比Ｄ _s ／Ｄ _l が、１／ｎをこえて２／３以下の範囲にある束であり、各束は、隣接する金属線材を相互に金属線材径未満の間隔で離間した隙間を少なくとも１つは有することを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
さて、図１に、この発明に従う空気入りタイヤの具体例を図解する。この空気入りタイヤは、一対のビードコア１間でトロイド状に延びるカーカス２、このカーカス２のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、例えば２層のベルト３およびこのベルト３のタイヤ径方向外側に配置したトレッド４から成り、ベルト３に、図２に示す、金属線材の束（以下、線材束と示す）５をゴムに埋設したプライを適用することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、図２(a) に示す線材束５は、断面が円形のスチールフィラメントなどの金属線材６の３本を、撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えたものである。また、図２(b) は、４本の金属線材６を、同様に撚り合わせることなくベルトの幅方向に並べて引き揃えた、線材束５である。
【００１２】
ここで、線材束５は３または４本の金属線材６から構成する。なぜなら、金属線材が２本以下の線材束で所定のベルト剛性を得るには、ベルトでの線材束の打込み数を増加しなければならないため、ベルトの幅端において隣接する線材束間の間隔が狭くなり、各線材端末を起点としたゴム剥離が容易に線材束の隣接相互間で伝播して、ベルトエンドセパレーションが早期に発生する不利をまねく。一方、金属線材が５本以上になると、所定のベルト剛性が少ない打込み数で達成される為、隣接する線材束間の間隔が広くなり、ベルトの周面に沿う向きに生じる変形に抗する能力、いわゆる面内曲げ剛性が小さくなる結果、操縦安定性が低下する。また、ベルトプライとなるトリート材を製造する際の加工性が悪化し、生産性も低下する。
【００１３】
さらに、上記の線材束５を補強単位として埋設したベルトにおいて、線材束５の打込み数を50mm幅当たり15〜30単位とすることが肝要である。すなわち、線材束５の打込み数が15単位未満では、面内曲げ剛性が小さくなる結果、操縦安定性が低下し、一方打込み数が30単位をこえると、隣接する線材束間の間隔が狭くなり、上記と同様、耐ベルトエンドセパレーション性が劣化する。
【００１４】
また、金属線材には、径が0.20〜0.35mm、強力が300kgf／mm²以上、そして少なくとも0.80wt％の炭素を含有する、例えばスチールフィラメントを用いることが有利である。
すなわち、金属線材の径が0.20mm未満では、ベルトの剛性を確保するために、線材束の打込む数を多くしなくてはならず、その結果隣接する線材束間の間隔が狭くなり耐ベルトエンドセパレーション性が低下し、一方径が0.35mmをこえると、金属線材の剛性が大きくなり、乗り心地性が悪化する。
【００１５】
金属線材の強力が300kgf／mm²未満では、ベルトの剛性を確保するために、線材束の打込み数が多くなって、隣接する線材束間の間隔が狭くなる結果、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。同様に、金属線材、とりわけスチールフィラメントの炭素含有量が0.80wt％未満では強度が低下し、線材束の打込み数が増加して隣接する線材束間の間隔が狭くなって、耐ベルトエンドセパレーション性が低下する。
【００１６】
次に、図２に例示した、３または４本の金属線材をベルトの幅方向に並列させて揃えた線材束は、金属線材がほぼ一列に並ぶ配置であるが、金属線材は厳密に整列させる必要はなく、例えば図３に示すように、乱れた配列も許容される。要は、金属線材が重なることなくベルト幅方向に並ぶ配置であればよいが、ベルトの少なくとも60％の束は、その金属線材の配置が以下の関係を満足することが、所期した諸特性を向上するのに有利である。
【００１７】
すなわち、図３(a) または(b) に示すように、３または４のいずれかｎ本の金属線材６をベルトの幅方向に並列させて揃えた線材束５における、ベルト幅方向の長径Ｄ_l に対するベルト厚み方向の短径Ｄ_s の比Ｄ_s ／Ｄ_l が、１／ｎをこえて２／３以下の範囲にある束にて、ベルトの少なくとも60％の束を構成すること、が必要である。なぜなら、比Ｄ_s ／Ｄ_l が１／ｎ、つまりベルト幅方向に各々の金属線材６が一直線上に並んだ状態は、ベルト周面の法線方向に生じる変形に抗する能力、いわゆる面外曲げ剛性が低いため、高速時の転がり抵抗が大きくなる傾向にあるからである。一方、比Ｄ_s ／Ｄ_l が２／３をこえると、従来の撚り合わせたスチールコードでの同比と近似して、従来対比での転がり抵抗の改良効果が小さくなる。従って、比Ｄ_s ／Ｄ_l が１／ｎをこえて２／３以下の線材束がベルトの60％以上の線材束を占めることにより、転がり抵抗の改善が顕著となるのである。
【００１８】
さらに、各束において、図４に示すように、隣接する金属線材６を相互に金属線材径未満の間隔で離間した隙間ｔを、少なくとも１つは設けることが、ベルト端の歪を分散させ、隙間がない束材に比べてベルト端のゴムの亀裂の成長が遅くなるため、ベルトエンドセパレーションに対して有利である。なお、この隙間ｔは、隣接する金属線材間の全てに設けてもよいが、束の長径Ｄ_lが大きくなりすぎると、束間の間隔が狭くなり、束間のゴムの亀裂のつながりを早めることから、金属線材径の１／２以下とすることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
金属線材として種々のスチールフィラメントを使用して、線材束を表１および２に示す仕様の下に作製し、各線材束を同表に示す打込み数にてベルトに適用し、図１に示した構造のタイヤを、サイズ165 ／70SR13で試作した。なお、ベルト３は、カーカス２上に、タイヤの赤道面に対して線材束が左20°の角度で傾斜する向きで第１ベルト3aを配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対して線材束が右20°の角度で傾斜する向きで第２ベルト3bを配置して成る。
また、従来例として、図５に示すスチールコードによるベルトをそなえる、同様のタイヤも試作した。
【００２０】
かくして得られたタイヤについて、5.00B のリムに装着後に1.5kgf/cm²の内圧を充填し乗用車に装着してから、一般路を６万km走行させた後、タイヤを解剖して、ベルトの端縁に発生している亀裂の長さを測定し、各測定値を従来タイヤの亀裂長さを100 としたときの指数として示した。なお、指数が小さいほど耐ベルトエンドセパレーション性に優れている。
【００２１】
乗り心地性について、外径２ｍの鉄製ドラム上の１箇所に幅２cmおよび高さ１cmの突起物を取付け、該ドラム上に所定の荷重でタイヤを押しつけてドラムを回転させ、タイヤが突起物を乗り越したときの上下方向振動を、タイヤ取付け軸の力として加速度計にて測定し、記録された波形から第１周期の振幅を測定し、従来タイヤの振幅を100 としたときの指数にて表示した。指数は、小さいほど乗り心地が良好なことを示している。
【００２２】
操縦安定性は、外径3000mmのドラム上に、JIS 規格D4202 に準じて調整した供試タイヤを設置し、所定のサイズと内圧から定められる荷重を負荷した後30km/hの速度で30分間予備走行させ、しかる後荷重を除去し内圧を再調整した後、再度同一速度及び同一荷重の下に、前記ドラム上でスリップアングルを最大±14°まで正負連続してつけた。正負各角度でのコーナリングフォース(CF)を測定し、次式：
【数１】

にてコーナリングパワー(CP)を求めた。
尚、指数化は各試験タイヤのCPを従来タイヤのCPで除算し、従来タイヤを100 とした。この指数が大きい程操縦安定性が良好である。
【００２３】
転がり抵抗は、ＳＡＥＪ 1269 に準拠して測定し、従来タイヤの転がり抵抗値を100 としたときの指数で表示した。指数は、小さいほど転がり抵抗が小さいことを示している。
【００２４】
カレンダー加工性は、コードとゴムの複合体を製造する前のコード準備及びカレンダー作業に要する時間を測定し、従来コード対比作業時間を20％以上要する場合「劣」と、それ以外は「同」と表示した。
以上の各評価結果を表１および２に併記する。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、タイヤの転がり抵抗および乗り心地の改善が、とりわけベルトの耐久性を維持した上で実現され、タイヤの高性能化を促進し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のタイヤ構造を示した図である。
【図２】３本あるいは４本の金属線材からなる線材束の断面図である。
【図３】３本あるいは４本の金属線材からなる線材束の断面図である。
【図４】隙間を有する線材束の断面図である。
【図５】従来のコードの断面図である。
【符号の説明】
１ビードコア
２カーカス
３ベルト
3a 第１ベルト
3b 第２ベルト
４トレッド
５金属線材
６線材束[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic radial tire that has low rolling resistance and excellent ride comfort, and particularly intends to improve the durability of a belt.
[0002]
[Prior art]
Pneumatic radial tires, particularly passenger car tires, are required to have low rolling resistance, good riding comfort, and low cost in order to improve the fuel efficiency of automobiles. Here, the belt performance has a great influence on the rolling resistance and riding comfort of the tire, and various proposals have been made for this belt from both sides of rubber and its reinforcing material.
[0003]
For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-19404 has proposed a method for reducing the rolling resistance of a tire by using a steel single wire instead of a cord for a belt. However, with such tires, especially when turning sharply repeatedly or traveling on a so-called zigzag folding road over a long distance, the belt buckles and folds in the steel single wire, which leads to uneven wear on the tread. Create new problems.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pneumatic radial tire that achieves improved rolling resistance and ride comfort without sacrificing other belt performance. Here, as other belt performance, it is also important to ensure the expected belt rigidity and to avoid the separation that occurs at the belt width end, that is, the so-called belt end separation.
[0005]
Here, the belt rigidity dominates the deformation of the belt portion during running of the tire and influences the basic performance and durability performance of the tire. In particular, it affects the basic high-speed running performance and cornering performance, and also affects the belt end separation caused by the cracking of the rubber at the end of the belt due to input during tire running. Therefore, it is necessary to ensure the desired belt rigidity.
In addition, belt end separation is caused by repeated input of the belt during tire running, especially deformation of the belt due to cornering and deformation of the belt during lane change, causing cracks in the rubber and growth. To do. Therefore, in order to ensure the durability of the tire, the belt end separation resistance is important.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a pneumatic radial tire in which a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions is used as a skeleton, and a crown portion of the carcass is reinforced with at least two layers of belts. as 3 or four twisted units flux aligned drawn aligned in the width direction of the belt without combining, formed SQLDESC_BASE_TABLE_NAME this buried this bundle rubber end count of 50mm width per 15-30 units, the metal wire is , Diameter is 0.20 ~ 0.35mm , Power is 300kgf / mm ² These and carbon content is not less than 0.80 wt%, even at least 60% of the bundle of the belt in bundles aligned by parallel n of metal wires in the width direction of the belt, the belt width direction diameter D _l The minor axis D _s of the belt in the thickness direction Ratio D _s / D _l However, each bundle is a bundle in the range of 2/3 or less exceeding 1 / n, and each bundle has at least one gap spaced apart from each other by an interval less than the diameter of the metal wire. It is a pneumatic radial tire.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Now, FIG. 1 illustrates a specific example of a pneumatic tire according to the present invention. The pneumatic tire includes a carcass 2 extending in a toroidal shape between a pair of bead cores 1, a two-layer belt 3 disposed on the outer side in the tire radial direction of the crown portion of the carcass 2, and the outer side in the tire radial direction of the belt 3. A ply having a bundle of metal wires (hereinafter, referred to as a wire bundle) 5 shown in FIG.
[0011]
That is, the wire bundle 5 shown in FIG. 2 (a) is obtained by arranging three metal wires 6 such as a steel filament having a circular cross section in a line in the width direction of the belt without twisting. FIG. 2 (b) shows a wire bundle 5 in which four metal wires 6 are similarly arranged in the belt width direction without being twisted together.
[0012]
Here, the wire bundle 5 is composed of three or four metal wires 6. Because, in order to obtain a predetermined belt rigidity with a wire bundle of two or less metal wires, the number of wire bundles to be driven with the belt must be increased. The rubber becomes narrower, and rubber peeling starting from each wire end is easily propagated between adjacent wire bundles, resulting in a disadvantage that belt end separation occurs early. On the other hand, when the number of metal wires is 5 or more, the predetermined belt rigidity is achieved with a small number of drivings, so the spacing between adjacent wire bundles is widened, and the ability to resist deformation that occurs in the direction along the circumferential surface of the belt As a result, the so-called in-plane bending rigidity is reduced, so that the steering stability is lowered. Moreover, the workability at the time of manufacturing the treat material used as a belt ply deteriorates, and productivity also falls.
[0013]
Furthermore, in the belt in which the wire bundle 5 is embedded as a reinforcing unit, it is important that the number of driven wire bundles 5 is 15 to 30 units per 50 mm width. That is, if the number of driven wire bundles 5 is less than 15 units, the in-plane bending rigidity decreases, resulting in a decrease in steering stability. On the other hand, if the number of driven wire rods exceeds 30 units, the distance between adjacent wire bundles becomes narrower. As above, the belt end separation resistance is deteriorated.
[0014]
Further, it is advantageous to use, for example, a steel filament having a diameter of 0.20 to 0.35 mm, a strength of 300 kgf / mm ² or more, and containing at least 0.80 wt% of carbon.
That is, if the diameter of the metal wire is less than 0.20 mm, in order to ensure the rigidity of the belt, the number of wire bundles to be driven must be increased. If the end-separation is reduced and the diameter exceeds 0.35 mm, the rigidity of the metal wire increases and the ride comfort deteriorates.
[0015]
If the strength of the metal wire is less than 300 kgf / mm ² , the belt end separation resistance decreases as a result of the increased number of wire bundles driven and the spacing between adjacent wire bundles narrowed to ensure belt rigidity. To do. Similarly, when the carbon content of metal wires, especially steel filaments, is less than 0.80 wt%, the strength decreases, the number of wire bundles driven increases, and the spacing between adjacent wire bundles narrows, resulting in belt end separation resistance. Decreases.
[0016]
Next, the wire bundle in which three or four metal wire rods illustrated in FIG. 2 are arranged in parallel in the width direction of the belt is arranged so that the metal wire rods are arranged in almost one row, but the metal wire rods are strictly aligned. There is no need, for example, as shown in FIG. In short, it is sufficient if the metal wires are arranged in the belt width direction without overlapping, but at least 60% of the belt bundles have the expected characteristics that the arrangement of the metal wires satisfies the following relationship: It is advantageous to improve.
[0017]
That is, as shown in FIG. 3 (a) or (b), a major axis D in the belt width direction in a wire bundle 5 in which n metal wires 6 of either 3 or 4 are arranged in parallel in the belt width direction. the ratio D _s / D _l of minor D _s of the belt thickness direction with respect to _l is at flux in the range of 2/3 or less beyond the 1 / n, it constitutes at least 60% of the bundle of the belt, but is necessary. This is because the ratio D _s / D _l is 1 / n, that is, the state in which the metal wires 6 are aligned in the belt width direction is the ability to resist deformation that occurs in the normal direction of the belt circumferential surface, so-called out-of-plane. This is because the bending resistance is low and the rolling resistance at high speed tends to increase. On the other hand, when the ratio D _s / D _l exceeds 2/3, the effect of improving the rolling resistance in comparison with the conventional one becomes small, approximating the same ratio in the conventional twisted steel cord. Therefore, when the wire bundle having the ratio D _s / D _l exceeding 1 / n and 2/3 or less occupies 60% or more of the wire bundle, the improvement in rolling resistance becomes remarkable.
[0018]
Furthermore, in each bundle, as shown in FIG. 4, it is possible to disperse the belt end strain by providing at least one gap t in which adjacent metal wires 6 are spaced apart from each other by a distance less than the metal wire diameter. Since the growth of rubber cracks at the belt end is delayed as compared with a bundle having no gap, this is advantageous for belt end separation. Incidentally, the gap t may be provided to all the adjacent metal wire, but when the long diameter D _l of the flux is too large, the spacing between flux is narrowed, hasten crack of ties rubber between bundles Therefore, it is preferable to set the metal wire diameter to ½ or less.
[0019]
【Example】
Using various steel filaments as metal wires, wire bundles were produced under the specifications shown in Tables 1 and 2, and each wire bundle was applied to the belt with the number of drivings shown in the same table, as shown in FIG. A tire with a structure was prototyped with size 165 / 70SR13. The belt 3 has a first belt 3a disposed on the carcass 2 in such a direction that the wire bundle is inclined at an angle of 20 ° to the left with respect to the equator plane of the tire, and further on the equator plane of the tire. The second belt 3b is arranged in such a direction that the wire bundle is inclined at an angle of 20 ° to the right.
Further, as a conventional example, a similar tire having a steel cord belt shown in FIG.
[0020]
The tire thus obtained was mounted on a 5.00B rim, filled with an internal pressure of 1.5 kgf / cm ² and mounted on a passenger car. After running on a general road for 60,000 km, the tire was dissected and the belt The length of the crack generated at the edge was measured, and each measured value was shown as an index when the crack length of the conventional tire was set to 100. The smaller the index, the better the belt end separation resistance.
[0021]
As for ride comfort, a protrusion with a width of 2 cm and a height of 1 cm is attached to one place on an iron drum with an outer diameter of 2 m, the tire is pressed onto the drum with a predetermined load, and the drum is rotated. The vertical vibration when riding over is measured with the accelerometer as the force of the tire mounting shaft, the amplitude of the first period is measured from the recorded waveform, and displayed as an index when the conventional tire amplitude is 100 did. The smaller the index, the better the ride comfort.
[0022]
Steering stability is set on a drum with an outer diameter of 3000 mm and a test tire adjusted according to JIS standard D4202 is installed. After applying a load determined from the specified size and internal pressure, reserve for 30 minutes at a speed of 30 km / h. After running, the load was removed and the internal pressure was readjusted. Then, the slip angle was continuously applied to the maximum of ± 14 ° on the drum under the same speed and the same load. Measure the cornering force (CF) at each positive and negative angle, and use the following formula:
[Expression 1]

The cornering power (CP) was calculated.
For indexing, the CP of each test tire was divided by the CP of the conventional tire, and the conventional tire was set to 100. The larger this index, the better the steering stability.
[0023]
The rolling resistance was measured according to SAE J 1269, and was expressed as an index when the rolling resistance value of a conventional tire was set to 100. The smaller the index is, the smaller the rolling resistance is.
[0024]
The calender processability is “poor” when it takes 20% or more of the time required for cord preparation and calendering before the cord / rubber composite is manufactured. Is displayed.
The above evaluation results are also shown in Tables 1 and 2.
[0025]
[Table 1]

[0026]
[Table 2]

[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, improvement in rolling resistance and riding comfort of the tire can be realized especially while maintaining the durability of the belt, and improvement in performance of the tire can be promoted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a tire structure of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a wire bundle made of three or four metal wires.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a wire bundle made of three or four metal wires.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a wire bundle having a gap.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional cord.
[Explanation of symbols]
1 Bead core 2 Carcass 3 Belt
3a 1st belt
3b Second belt 4 Tread 5 Metal wire 6 Wire bundle

Claims

A pneumatic radial tire in which a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions is used as a skeleton, and a crown portion of the carcass is reinforced with at least two layers of belts, and the belt is a metal wire 3 or 4 having a circular cross section. as a unit flux aligned drawn aligned in the width direction of the belt without twisting the present, formed SQLDESC_BASE_TABLE_NAME this buried this bundle rubber end count of 50mm width per 15-30 units, the metal wire has a diameter 0.20 ~ 0.35mm, strength is 300kgf / mm ² These and carbon content is not less than 0.80 wt%, even at least 60% of the bundle of the belt in bundles aligned by parallel n of metal wires in the width direction of the belt, the belt width direction diameter D _l The minor axis D _s of the belt in the thickness direction Ratio D _s / D _l However, each bundle is a bundle in the range of 2/3 or less exceeding 1 / n, and each bundle has at least one gap spaced apart from each other by an interval less than the diameter of the metal wire. Pneumatic radial tire.