JP2010247699A - Pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」とも称する)に関し、詳しくは、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまで以上にタイヤ軽量化により低燃費性能の向上を図った空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a pneumatic tire (hereinafter, also simply referred to as “tire”). Specifically, the fuel efficiency is improved by reducing the weight of the tire more than before without impairing the performance of the tire such as durability. The present invention relates to a pneumatic tire, in particular, a pneumatic tire suitable for a passenger car.
近年、自動車の燃費を向上させるために、タイヤを軽量化する要求は益々高まってきている。従来の撚りスチールコードを用いるベルト部での軽量化を考える際、引張強度を一定以上確保することを前提とすると、スチールベルト層のコーティングゲージを薄くするしかなかった。 In recent years, there has been an increasing demand for weight reduction of tires in order to improve the fuel efficiency of automobiles. When considering weight reduction in a belt portion using a conventional twisted steel cord, assuming that the tensile strength is secured above a certain level, the coating gauge of the steel belt layer has to be thinned.
このような観点から、金属モノフィラメントを撚らずにベルト用コードとして使用する技術が開発され、これまでに種々提案がなされている。例えば、特許文献1では、燃費の向上および乗り心地の改良を目的として、金属線材(金属モノフィラメント)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ゴムに埋設して成るベルトを備える空気入りラジアルタイヤが提案されている。また、特許文献2では、タイヤの軽量化ニーズに対応するためと、金属線材の折れによる耐久性の低下等の不具合を解決するために、ベルト層が、金属モノフィラメントがベルトプライ幅方向に所定の条件下で並べられて被覆ゴム中に埋設されている3枚のベルトプライで構成されている空気入りラジアルタイヤが提案されている。さらに、特許文献3には、タイヤ諸性能を良好に保ちながら、タイヤの軽量化と転がり抵抗の低減を目的として、金属モノフィラメントが幅方向に並列に並べられて被覆ゴム中に埋設されているベルトプライを適用するとともに、タイヤ内部の充填気体として窒素ガスなどの不活性ガスを使用することが報告されている。
From such a viewpoint, a technique for using a metal monofilament as a cord for a belt without twisting has been developed, and various proposals have been made so far. For example, in Patent Document 1, for the purpose of improving fuel consumption and riding comfort, a rubber bundle is a unit of bundles of 3 or 4 metal wires (metal monofilaments) arranged in the width direction of the belt without being twisted. A pneumatic radial tire having an embedded belt has been proposed. Further, in
さらに、特許文献4には、ベルト端セパレーションの発生を抑制し、ベルト耐久性の改善と、タイヤ重量の軽量化とを両立させた空気入りラジアルタイヤを得るために、2層目の第2ベルト層端部における第1ベルトと第2ベルトの金属モノフィラメント間のゲージをタイヤ中央部におけるゲージの1.3〜3.0倍とする技術が開示されている。さらにまた、特許文献5には、金属モノフィラメント間のゴムゲージを厚くすることに加えて、フィラメント径および金属モノフィラメント本数を所定範囲に限定することで、軽量化と耐久性との両立をより高度に実現し得ることが報告されている。
Further,
一方、タイヤのサイド部およびビード部周りによる軽量化手法も知られており、その一般的な方法として、カーカスプライ枚数の削減や、カーカスの折り返し高さを低く保つ、いわゆるLTU(LOW TURN UP)構造が挙げられる。また、小型タイヤでは一般的にカーカスプライは1層であり、この1層のカーカスの折り返し高さを低く保つことで、軽量化が図られている。また、超高性能(UHP)タイヤ等、従来、カーカスプライを2枚用いていたタイヤにおいても、その枚数を1層にし、更に折り返し高さを低く保つことで大きな軽量化を実現する試みがなされている。 On the other hand, there is also known a weight reduction method around the side portion and the bead portion of the tire. As a general method, a so-called LTU (LOW TURN UP) that reduces the number of carcass plies and keeps the folding height of the carcass low. Structure is mentioned. Further, in a small tire, the carcass ply generally has one layer, and weight reduction is achieved by keeping the folding height of the carcass of this one layer low. In addition, even in tires that conventionally used two carcass plies, such as ultra-high performance (UHP) tires, an attempt has been made to realize a large weight reduction by making the number of layers one layer and keeping the folding height low. ing.
これまでに提案されているように、金属モノフィラメントをベルトに適用することや、カーカスプライの枚数の削減によりタイヤの軽量化を図ることは可能であるが、今日、二酸化炭素の排出量制限による地球温暖化防止等の観点から、これまで以上にタイヤの軽量化による低燃費性能の向上が強く求められるようになってきている。 As proposed so far, it is possible to reduce the weight of tires by applying metal monofilaments to the belt and by reducing the number of carcass plies. From the viewpoint of preventing global warming and the like, there is a strong demand for improving fuel efficiency by reducing the weight of tires.
そこで本発明の目的は、上記従来技術における問題を解消して、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまで以上にタイヤの軽量化により低燃費性能を向上した空気入りタイヤ、特には、乗用車用として好適な空気入りタイヤを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the problems in the above-described prior art, and without impairing the performance of the tire such as durability, and more particularly, a pneumatic tire that has improved fuel efficiency performance by reducing the weight of the tire more than ever, particularly The object is to provide a pneumatic tire suitable for use in a passenger car.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至り、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor has obtained the following knowledge and has completed the present invention.
先ず、タイヤの軽量化を目的として金属モノフィラメントをベルトに適用したタイヤにつき鋭意した検討したところ、金属モノフィラメントのベルトへの適用は、タイヤの軽量化だけではなく、タイヤの周方向剛性を効率良く発揮させることができ、タイヤの軽量化と周方向剛性とを高次元で両立させることができることが分かった。この発見により、金属モノフィラメント適用ベルトにすることでタイヤの周方向剛性を向上させ、タイヤのサイド部を撓ませることが可能となった。さらに鋭意検討を行った結果、金属モノフィラメント適用ベルトを有するタイヤに、1枚のカーカスプライからなるカーカスのLTU構造を適用することにより、より一層サイド部が変形し易くなり、タイヤの軽量化、ひいては低転がり抵抗化の効果に留まらず、タイヤでの変形を最適化することで、耐久性等のタイヤ諸性能を損なうことなく、より一層の低燃費性能の向上を実現することができることが分かった。また、トレッドゴムの寄与が大きい新品時に比べ走行末期はケース部材の寄与が高まるが、かかる構造のタイヤはサイド部の変化がより大きくなるため、走行末期において、その効果がより顕著となることもわかった。 First of all, as a result of diligent studies on tires in which metal monofilaments are applied to the belt for the purpose of reducing the weight of the tire, the application of metal monofilaments to the belt not only reduces the weight of the tire, but also effectively demonstrates the circumferential rigidity of the tire It was found that weight reduction and circumferential rigidity of the tire can be achieved at a high level. With this discovery, it became possible to improve the circumferential rigidity of the tire by using a metal monofilament applied belt and bend the side portion of the tire. As a result of further intensive studies, by applying a carcass LTU structure consisting of a single carcass ply to a tire having a metal monofilament applied belt, the side portions are more easily deformed, resulting in a lighter tire, and consequently It has been found that not only the effect of reducing rolling resistance but also optimization of tire deformation can achieve further improvements in fuel efficiency without impairing tire performance such as durability. . In addition, the contribution of the case member is higher at the end of the run compared to the time when the tread rubber contributes greatly, but the effect of the tire may be more noticeable at the end of the run because the change in the side portion of the tire is larger. all right.
即ち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜して配列した多数本のコードのゴム引き層の2層以上を層間でコード相互が交差する向きに配置してなる交錯ベルトを有する空気入りタイヤにおいて、
前記交錯ベルトの少なくとも1層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、かつ、前記カーカスが1枚のカーカスプライからなり、該カーカスの折り返し高さが全カーカス高さの40%以下であることを特徴とするものである。
That is, the pneumatic tire of the present invention has a carcass extending in a toroid shape across a pair of left and right bead portions, and is inclined to the equatorial plane of the tire on the outer side in the tire radial direction of the crown region of the carcass. In a pneumatic tire having a crossing belt in which two or more rubberized layers of a plurality of arranged cords are arranged in a direction in which the cords cross each other between the layers,
At least one layer of the crossing belt is made of metal monofilaments arranged without being twisted together as a reinforcing element, and the carcass is composed of one carcass ply. % Or less.
本発明の空気入りタイヤにおいては、前記カーカスの折り返し高さが、好ましくは全カーカス高さの30%以下である。また、前記補強素子は、複数本を単位として並置された金属モノフィラメントの束であることが好ましく、また、前記補強素子が、引き揃えられた直線であることが好ましい。さらに、前記金属モノフィラメントの径が0.18〜0.35mmであり、前記束を構成するフィラメントの本数が2〜10本であることが好ましく、より好ましくは、前記金属モノフィラメントの径が0.20〜0.26mmであり、前記束を構成するフィラメントの本数が5〜7本である。さらにまた、前記補強素子の打ち込み本数は、好ましくは15〜32束/50mmである。さらにまた、前記交錯ベルトの1層目の第1ベルト層と2層目の第2ベルト層がともに、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、前記第2ベルト層端部における第1ベルト層と第2ベルト層との金属モノフィラメント間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの1.3〜3.0倍であることが好ましい。 In the pneumatic tire of the present invention, the folded height of the carcass is preferably 30% or less of the total carcass height. The reinforcing element is preferably a bundle of metal monofilaments juxtaposed with each other as a unit, and the reinforcing element is preferably an aligned straight line. Further, the diameter of the metal monofilament is 0.18 to 0.35 mm, and the number of filaments constituting the bundle is preferably 2 to 10, more preferably the diameter of the metal monofilament is 0.20. ˜0.26 mm, and the number of filaments constituting the bundle is 5 to 7. Furthermore, the number of reinforcement elements to be driven is preferably 15 to 32 bundles / 50 mm. Furthermore, both the first belt layer of the first layer of the crossing belt and the second belt layer of the second layer are metal monofilaments arranged without being twisted together as a reinforcing element, and at the end of the second belt layer The gauge of the rubber layer between the metal monofilaments of the first belt layer and the second belt layer is preferably 1.3 to 3.0 times the gauge at the tire center.
本発明の空気入りタイヤによれば、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、これまでになくタイヤの軽量化による低燃費性能の向上を実現することができる。また、かかる効果は、走行末期においてさらに顕著である。 According to the pneumatic tire of the present invention, it is possible to achieve an improvement in fuel efficiency by reducing the weight of the tire without impairing various performances of the tire such as durability. Moreover, this effect is more remarkable at the end of traveling.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図1に、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部1と、このトレッド部1の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部2と、各サイドウォール部2の内周側に連続するビード部3とを備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention. The illustrated tire includes a tread portion 1 that is disposed in a crown region of the carcass and forms a ground contact portion, a pair of
トレッド部1、サイドウォール部2およびビード部3は、一方のビード部3から他方のビード部3にわたってトロイド状に延びる一枚のカーカスプライからなるカーカス4により補強されている。また、トレッド部1は、カーカス4のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも2層、図示する例では2層の第1ベルト層5aと第2ベルト層5bとからなる交錯ベルト5により補強されている。カーカス4側のベルト層である第1ベルト層5aおよび第2ベルト層5bは、そのコード打ち込み角度をタイヤ周方向に対して、好ましくは15〜40°とする。
The tread portion 1, the
本発明においては、交錯ベルト5の少なくとも1層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とする。良好なタイヤ性能を得るためには、無撚り金属モノフィラメントを用いれば良いが、この金属モノフィラメントを束にして用いることで強力、剛性、耐久性等の他の諸性能も考慮した適切な補強素子に設計することが可能になる。例えば、束の本数が少ないと、隣の束との距離が短くなり、タイヤの代表的な故障であるベルトエッヂセパレーションが起こり易くなり、一方、束の本数が多いと、コード表面に沿っての亀裂が大きく生じ易くなり、やはりベルトエッヂセパレーションが起こり易くなる。
In the present invention, a metal monofilament in which at least one layer of the
本発明において、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントは、直線であっても、型付けがされていても構わないが、タイヤの軽量化を達成するためには、上下方向の型付けはできるだけ小さい方が望ましい。また、補強素子が、引き揃えられた直線であると、ベルト層の上下方向のゲージを幾何学的に最薄とすることができるため、好ましい。 In the present invention, the metal monofilaments arranged without being twisted may be straight or molded, but in order to achieve weight reduction of the tire, the vertical molding is as small as possible. Is preferable. Further, it is preferable that the reinforcing element is a straight line that is aligned, since the vertical gauge of the belt layer can be geometrically thinned.
本発明の所期の効果を得る上で、好ましくは、金属モノフィラメントの径が0.18〜0.35mmで、束を構成するフィラメントの本数が2〜10本であり、より好ましくは、モノスチールフィラメントの径が0.18〜0.35mmで、束を構成するフィラメントの本数が3〜8本であり、さらにより好ましくは金属モノフィラメントの径が0.20〜0.26mmで、束の本数が5〜7本である。金属モノフィラメントの径が0.35mmより太いと、表面歪増大による疲労性が悪化する他、巻癖が悪化し、良好なトリート性状が得られない。一方、0.18mmより細いと、曲げ剛性の低下に伴い裁断時の作業性が低下し、コード製造時の断線による製造コストの上昇につながる。 In order to obtain the desired effect of the present invention, preferably, the diameter of the metal monofilament is 0.18 to 0.35 mm, and the number of filaments constituting the bundle is 2 to 10, more preferably monosteel. The diameter of the filament is 0.18 to 0.35 mm, the number of filaments constituting the bundle is 3 to 8, and even more preferably, the diameter of the metal monofilament is 0.20 to 0.26 mm and the number of bundles is 5-7. If the diameter of the metal monofilament is larger than 0.35 mm, the fatigue property due to the increase in surface strain is deteriorated, and the curl is deteriorated, so that a good treat property cannot be obtained. On the other hand, if it is thinner than 0.18 mm, the workability at the time of cutting decreases with a decrease in bending rigidity, leading to an increase in manufacturing cost due to disconnection during cord manufacturing.
また、本発明において、第1ベルト層5aと第2ベルト層5bとのトータルゲージは、タイヤの軽量化とベルト耐久性との観点から、好ましくは0.7〜1.1mmである。ここで、トータルゲージとは、図2に示すように、上下ベルト層のフィラメントの中心間の距離Gで表される。さらに、第2ベルト層5b端部における第1ベルト層5aと第2ベルト層5bとの金属モノフィラメント10間のゴム層のゲージがタイヤ中央部における当該ゲージの1.3〜3.0倍であることが好ましい。薄ゲージでコーティングした金属モノフィラメントに、ベルト端において厚ゲージのベルト間ゴムを適用することで、タイヤの軽量化とベルト耐久性を両立させることができる。この値が1.3倍以上であるとベルト端セパレーションが十分に抑制され、また、3.0倍以下であればタイヤの軽量化を図る上で問題となることはない。
In the present invention, the total gauge of the
さらに、金属モノフィラメントの引張り強さは、好適には2700N/mm2以上である。高い抗張力を有する金属モノフィラメントとしては、少なくとも0.7質量%、特には少なくとも0.8質量%の炭素を含有するものを、好適に用いることができる。 Furthermore, the tensile strength of the metal monofilament is preferably 2700 N / mm 2 or more. As a metal monofilament having a high tensile strength, a metal monofilament containing at least 0.7 mass%, particularly at least 0.8 mass%, can be suitably used.
さらにまた、補強素子の打ち込み本数は、好ましくは15〜32束/50mmである。打ち込み本数が少なすぎると引っ張り強度を確保することが困難となり、一方、多すぎるとコード間隔を確保することが困難となり、いずれも好ましくない。 Furthermore, the number of reinforcement elements to be driven is preferably 15 to 32 bundles / 50 mm. If the number of driven wires is too small, it will be difficult to ensure the tensile strength, while if it is too large, it will be difficult to secure the cord interval, which is not preferable.
また、本発明においては、カーカス4のカーカスプライの枚数は1枚であり、かつ、カーカスプライの折り返し高さTHは全カーカス高さCHの40%以下、好ましくは30%以下である。これにより、サイドの変形が容易となり、タイヤの軽量化、ひいては低転がり抵抗化の効果に留まらず、タイヤでの変形を最適化することができ、またその結果として、耐久性等のタイヤの諸性能を損なうことなく、より一層の低燃費性能の向上を実現することができる。但し、カーカス4の端部をビードコアに良好に係止させるために、好ましくは15%以上とする。
In the present invention, the number of carcass plies of the
カーカス4では、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、70〜90°の角度で延びる有機繊維コード、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維等を好適に用いることができる。
In the
なお、本発明の空気入りタイヤは、ベルト構造とカーカス構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。 The pneumatic tire of the present invention relates to improvements in the belt structure and the carcass structure, and other structures and materials are not particularly limited, and known structures and materials can be appropriately adopted. it can.
以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
下記表1及び2に示す条件にて、図1に示す2層のスチールベルトを備える構造の空気入りタイヤを作製した。タイヤサイズは225/50R17とし、第1ベルト層5aと第2ベルト層5bの金属モノフィラメントの打ち込み角度は、タイヤ周方向に対して夫々+26°および−26°とした。なお、下記表1及び2に示す「束本数」とは、図3に示すように、3本のときは(a)、4本のときは(b)、5本のときは(c)、6本のときは(d)、8本のときは(e)、の断面を夫々有する、金属モノフィラメントが引き揃えられた直線の補強素子を意味する。また、このような束を補強素子とする場合、「打ち込み本数」は、当該束で1本のコードとして幅50mmに対する束数とした。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
A pneumatic tire having a structure including the two-layer steel belt shown in FIG. 1 was manufactured under the conditions shown in Tables 1 and 2 below. The tire size was 225 / 50R17, and the driving angles of the metal monofilaments of the
得られた各実施例および比較例の供試タイヤを、従来例1を基準とした重量増加の度合い(重量差)について評価した。また、新品時および走行後の転がり抵抗について、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表1及び2中に併せて示す。 The obtained test tires of Examples and Comparative Examples were evaluated for the degree of weight increase (weight difference) based on Conventional Example 1. In addition, the rolling resistance when new and after running was evaluated according to the following. The results are also shown in Tables 1 and 2 below.
転がり抵抗(RR)
新品時の供試タイヤを時速100km/hから20km/hに低下するまでドラムを惰性回転させ、その間の時間を測定して、転がり抵抗を求め、「新品時RR」とした。従来例1の「新品時RR」を100として、指数で表示した。指数値が小さい程、転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好であることを示す。
Rolling resistance (RR)
The drum of the new test tire was rotated by inertia until the speed decreased from 100 km / h to 20 km / h, and the time between them was measured to determine the rolling resistance, which was designated as “RR when new”. The value was displayed as an index with the “RR when new” in Conventional Example 1 being 100. The smaller the index value, the smaller the rolling resistance and the better the fuel efficiency.
次に、供試タイヤを実車に装着し、日本国内を3万km走行し、ほぼ均一に完全に摩耗した状態とし、その後に前記と同様にして転がり抵抗を求め、「走行後RR」とした。従来例1の「新品時RR」を100として、指数で表示した。指数値が小さい程、走行後における転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好であることを示す。 Next, the test tire was mounted on an actual vehicle, traveled in Japan for 30,000 km, and was in a state where it was almost completely worn out. Thereafter, the rolling resistance was obtained in the same manner as described above, and the result was “RR after travel”. . The value was displayed as an index with the “RR when new” in Conventional Example 1 being 100. The smaller the index value, the smaller the rolling resistance after traveling and the better the fuel efficiency.
さらに、表1及び2に「走行後RR」/「新品時RR」を示す。
この数値が小さい程、新品時から走行後に移行するに従い、転がり抵抗が小さくなり、低燃費性能が向上することを示す。
Further, Tables 1 and 2 show “RR after travel” / “RR when new”.
The smaller this value is, the lower the rolling resistance and the lower the fuel consumption performance as the vehicle shifts from the new time to after traveling.
上記表1、表2に示すように、2層のベルト層に夫々金属モノフィラメントを適用し、かつ、1枚のカーカスプライのカーカスの折り返し高さTHを全カーカス高さCHの40%以下とした実施例1〜7のタイヤにおいては、従来例および比較例1〜3のタイヤに比し、いずれも軽量化および低燃費性能の向上が確かめられた。また、図4および図5から、新品時から走行後に移行するに従い、転がり抵抗が小さくなり、より低燃費性能の向上が顕著となることが分かった。 As shown in Tables 1 and 2 above, metal monofilaments were applied to the two belt layers, respectively, and the carcass ply height TH of one carcass ply was set to 40% or less of the total carcass height CH. In the tires of Examples 1 to 7, as compared with the tires of the conventional example and Comparative Examples 1 to 3, all of the tires were confirmed to be lighter and improve fuel efficiency. 4 and 5, it was found that the rolling resistance becomes smaller and the improvement in fuel efficiency becomes more remarkable as the vehicle moves from the new time to the time after traveling.
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス
5a 第1ベルト層
5b 第2ベルト層
5 交錯ベルト
10 金属モノフィラメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記交錯ベルトの少なくとも1層が、撚り合わされることなく配置された金属モノフィラメントを補強素子とし、かつ、前記カーカスが1枚のカーカスプライからなり、該カーカスの折り返し高さが全カーカス高さの40%以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 A rubberized layer of a plurality of cords having a carcass extending in a toroid-like shape across a pair of left and right bead portions and arranged at an inclination to the equatorial plane of the tire on the outer side in the tire radial direction of the crown region of the carcass In a pneumatic tire having a crossing belt in which two or more layers are arranged in a direction in which cords cross each other between layers,
At least one layer of the crossing belt is made of metal monofilaments arranged without being twisted together as a reinforcing element, and the carcass is composed of one carcass ply, and the folded height of the carcass is 40% of the total carcass height. A pneumatic tire characterized by being less than or equal to%.
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