JP3372996B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

乗用車用空気入りラジアルタイヤ

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、軽量化しながら操縦安
定性を向上するようにした乗用車用空気入りラジアルタ
イヤに関する。 【0002】 【従来の技術】最近の地球規模で拡大しつつある環境汚
染問題から車両のより一層の低燃費化が強く要望される
ようになり、その一環としてタイヤの軽量化は大きな技
術課題としてクローズアップされてきている。乗用車用
空気入りラジアルタイヤ(以下、ラジアルタイヤと略称
する)の場合は、ベルト層を構成するスチールコード
を、このコードと同等の引張強度,弾性率を有し、しか
も比重が低いアラミド繊維等の有機繊維コードと置き換
えることによって軽量化することが可能である。しか
し、このような高引張弾性率の有機繊維コードは、その
圧縮剛性がほぼゼロに等しいため、ベルト層の面内曲げ
剛性を著しく小さくし、コーナリングパワーを低下させ
る。このため、ベルト層にスチールコードを使用したタ
イヤ並みに操縦安定性を向上させることは殆ど不可能で
あった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ベル
ト層に高引張弾性率を有する有機繊維コードを使用して
軽量化すると共に、操縦安定性を向上する乗用車用空気
入りラジアルタイヤを提供することにある。 【0004】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、トレッド部表面に少なくともタイヤ周方向
に延びる1本以上の溝を設け、該トレッド部内部に2層
のベルト層を設けた乗用車用空気入りラジアルタイヤに
おいて、前記溝の溝深さを6.0〜8.5mmの範囲に
し、前記溝の溝底から最外側のベルト層までの溝下ゴム
厚さを0.5〜2.5mmの範囲にすると共に、前記ベ
ルト層のうち少なくとも1層を、無撚状態の引張弾性率
が180ギガパスカル(GPa)以上のポリパラフェニ
レンベンズビスオキサゾール繊維またはポリパラフェニ
レンベンズチアゾール繊維からなる有機繊維をK=T×
1/2 (但し、T:10cm当たりの撚り数、D:総デ
ニール数)で規定される撚り係数Kが1500〜200
0の範囲になるように撚り合わせた有機繊維コードと、
50%伸長時弾性率が35〜60kgf/cm2 のコー
トゴムから構成し、該ベルト層の前記有機繊維コードの
タイヤ周方向に対するコード角度を16〜23°にした
ことを特徴とするものである。 【0005】このようにベルト層をスチールコードに比
べて低比重の有機繊維コードで構成し、かつトレッド部
表面の溝の溝深さと溝下ゴム厚さを小さくしたため、ト
レッド部重量を低減してラジアルタイヤを軽量化するこ
とができる。しかも、溝深さ及び溝下ゴム厚さを小さく
すると共に、コートゴムを高硬度にすることにより、ベ
ルトの剛性のコーナリングパワーに対する寄与率を向
上させ、そのベルトとして無撚状態の引張弾性率18
0GPa以上のポリパラフェニレンベンズビスオキサゾ
ール繊維またはポリパラフェニレンベンズチアゾール繊
維からなる有機繊維を撚り係数Kが1500〜2000
の範囲に撚り合わせたコードにし、かつタイヤ周方向に
対するコード角度を16〜23°にしたため、この有機
繊維コードの超高弾性率をベルト層の面内曲げ剛性を増
大するように反映させ、コーナリングパワーを増大させ
ることができ、それによって操縦安定性を向上すること
ができる。 【0006】本発明において、溝深さ(d)とは、図2
に示すようにトレッド面に垂直方向に最深の溝底まで測
定した距離をいい、溝下ゴム厚さ(t)とは、最深の溝
底から最外側のベルト層(4u)のコード表面までの距
離をいう。また、無撚状態の引張弾性率と50%伸長時
弾性率は、JIS−K6301に規定された方法によっ
て室温条件下で測定した値である。 【0007】以下、図面を参照して本発明を詳しく説明
する。図1,図2に示す本発明の乗用車用ラジアルタイ
ヤにおいて、1はトレッド部、2はナイロンコードやポ
リエステルコード等の有機繊維コードからなるカーカス
層である。カーカス層2は左右一対のビードコア5の廻
りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き上げられてい
る。このカーカス層2のタイヤ周方向EE’に対するコ
ード角は実質的に90°になっている。トレッド部1に
は、カーカス層2の外側に、後述する超高引張弾性率の
有機繊維コードからなる2層の内側ベルト層4dと外側
ベルト層4uとが互いにコード方向を交差するように配
置されている。また、トレッド部1の表面には、タイヤ
周方向に延びる主溝6とこれに交差する副溝7とが設け
られている。 【0008】本発明において、主溝6の溝深さdは6.
0〜8.5mm、溝下ゴム厚さtは0.5〜2.5mm
のそれぞれ従来の乗用車用ラジアルタイヤの場合よりも
小さい範囲に設定する。溝深さdと溝下ゴム厚さtを上
記範囲にすることによってトレッド部の厚みを全体的に
薄くし、トレッド部のゴム使用量を少なくする。しか
も、トレッド部の厚さを薄くしたことによって路面に接
するトレッド面とベルト層との間の剪断剛性を高めるた
め、コーナリングパワーを増大することができる。しか
し、溝深さdは浅くしすぎると、摩耗寿命を確保できな
くなるため6.0mmを下限とする。また、溝下ゴム厚
さtは薄くしすぎると、ベルトコードを保護し、破損故
障を防止する機能が低下するため0.5mmを下限とす
る。 【0009】本発明は、上記トレッド部構造において、
2層のベルト層4d,4uの少なくとも1層を、無撚状
態の引張弾性率が180GPa以上の超高弾性率の有機
繊維からなるコードと、50%伸長時の弾性率が35〜
60kgf/cm2 、好ましくは40〜55kgf/c
2 の範囲の一般の乗用車用ラジアルタイヤのそれより
高硬度のコートゴムとから構成する。 【0010】コートゴムは、このように高弾性率とする
ことにより、上記薄めに設定した溝深さや溝下ゴム厚さ
と共に、ベルト材の剛性のコーナリングパワーに対する
寄与率を向上することができる。このコートゴムは50
%伸長時弾性率が35kgf/cm2 未満では、有機繊
維の超高弾性率をベルト層に十分に反映させるように面
内曲げ剛性を増大させることができない。他方、60k
gf/cm2 を超えると、加工し難くなったり、ベルト
層の耐久性を悪化させたりする。このコートゴムは、有
機繊維コードの直径よりも0.1〜1.0mm、好まし
くは0.1〜0.6mm厚くなるように被覆するのがよ
い。 【0011】本発明において使用する引張弾性率180
GPa以上の超高弾性率有機繊維は、ポリパラフェニレ
ンベンズビスオキサゾール(以下、PBOと略す)繊維
又はポリパラフェニレンベンズチアゾール(以下、PB
Tと略す)繊維からなる有機繊維である。 【0012】この超高弾性率の有機繊維は、撚り係数K
=1500〜2000の撚りを与えたコードとし、タイ
ヤ周方向に対して16〜23°の比較的低いコード角度
になるように配列する。撚り係数Kが1500未満で
は、屈曲耐久性が不足するためコード切れを十分に防止
することができない。また、2000を超えると、スチ
ールコードに匹敵するベルト層の面内曲げ剛性を維持す
ることができなくなり、コーナリングパワーを増大させ
ることができなくなる。コード角度は16°〜〜23°
においてコーナリングパワーを最大にし、この範囲より
小さくても、また大きくてもコーナリングパワーは低下
する。また、コード角度を16°よりも低くするに従い
ベルト耐久性が低下する。また、本発明において、ベル
ト層の子午線方向の幅は、タイヤ接地幅の80〜130
%、好ましくは90〜110%の範囲になるようにする
のがよい。 【0013】ベルト層は2層とも有機繊維コードから構
成することが望ましいが、必要により1層を有機繊維コ
ードとし、他の1層をスチールコードから構成するよう
にしてもよい。本発明において、有機繊維コードとして
使用されるPBO又はPBT繊維は、その分子骨格上極
めて不活性であり、ゴムとの接着性が低いため、コート
ゴムで被覆する前に予め次のような2段前処理を行うこ
とが望ましい。 【0014】すなわち、PBO又はPBT繊維は、好ま
しくは総デニール数が500〜5000デニール
(D)、さらに好ましくは1000〜3000Dのフィ
ラメントが使用され、上述した撚り係数Kになるように
撚糸して得られた撚りコード又はそのスダレ状織物を、
第1段処理として、エポキシ樹脂を含有する水溶液又は
水分散液で処理した後、160〜250℃で熱処理す
る。次いで、第2段処理として、レゾルシン系化合物と
ゴムラテックスを含有するRFLと称されている混合液
中に浸漬した後、160〜250℃で熱処理するのであ
る。このような接着処理の全工程において、PBO繊維
コード又はPBT繊維コードに対し0.5g/デニール
(d)以上の引張張力を加えることが望ましい。 【0015】これらの処理において、第1段処理では、
エポキシ樹脂には芳香環を有する2官能性樹脂を使用
し、エポキシ樹脂含有水溶液又は水分散液にゴムラテッ
クスとその架橋剤を配合するとよい。また、第2段処理
では、RFLにアジジン系化合物やプロックドイソシア
ネートを添加したり、メチレンドナーを配合したレゾル
シン系化合物を使用することが望ましい。レゾルシン系
化合物としては、レゾルシン単体のほかに、下記化1〜
3式で示されるレゾルシンの低縮合物を挙げることがで
きる。 【0016】(化1) 化1式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜3の低級アル
キル基、nは1〜3の整数である。 【0017】(化2) 化2式中、nは1〜3の整数である。 【0018】(化3)化3式中、nは1〜3の整数である。さらに上記第2段
処理には、ヘキサメトキシメチルメラミン及び化4式で
示されるヘキサメトキシメチロールメラミンのメラミン
基をメチロール基で置換した化合物を併用することが望
ましい。 【0019】(化4) 化4式中、Rは─CH2 OCH3 (メトキシメチル基)
又は−CH2 OH(メチロール基)を示し、nは1〜3
の整数である。 【0020】 【実施例】 実施例1 表1に示すタイヤ仕様を有する下記の10種類の本発明
タイヤ1〜4、比較タイヤ1〜4及び従来タイヤ1,2
をそれぞれ製作した。本発明タイヤ1〜4、比較タイヤ1〜4 ベルト層のコードに、総デニール数が1000D/2の
PBO繊維フィラメントの撚りコードを使用し、無撚状
態の引張弾性率,撚り係数,コード角度,コートゴムの
種類,トレッド部表面の溝の溝深さd,溝下ゴム厚さを
tそれぞれ表2に示す通りにしたタイヤ従来タイヤ1 :ベルト層のコードに、総デニール数が1
500D/2のアラミド繊維フィラメントの撚りコード
を使用し、コードの種類,無撚状態の引張弾性率,撚り
係数,コード角度,コートゴムの種類,トレッド部表面
の溝の溝深さd,溝下ゴム厚さtをそれぞれ表2に示す
通りにしたタイヤ従来タイヤ2 :ベルト層のコードに、コード構造2+2
(0.25)のスチールコードを使用し、コード角度、
コートゴムの種類,トレッド部表面の溝の溝深さd,溝
下ゴム厚さtをそれぞれ表2に示す通りにしたタイヤ これら10種類のタイヤについて、下記の測定方法によ
りコーナリングパワーCPと耐久性をそれぞれ評価し
た。 【0021】また、各タイヤの重量を測定し、従来タイ
ヤ2の値を基準(100)とする指数で表示した。この
値が小さいほど軽量であることを意味する。コーナリングパワーCPの測定方法 : ドラム試験において荷重450kgf、速度10km/
hrで走行させるとき、スリップ角右1°時の横力とス
リップ角左1°時の横力とをそれぞれ測定し、その平均
値(絶対値の平均値)を、無撚状態の引張弾性率が1
2,500kgf/mm2 のベルトコードを使用し、コ
ード角度を18°にしたタイヤの測定値を100とする
ときの指数で示した。この値が大きいほど操縦安定性に
優れていることを意味する。 【0022】耐久性の測定方法:各試験タイヤに、1.
4kg/cm2 の内圧を充填してドラム試験機に取り付
け、450kgの荷重を負荷して15km/hrの走行
速度で2000kmスラローム走行した後、ベルト部分
を切り出してベルトコードの切れの有無をチェックし、
次の基準に判定した。 【0023】○:コード切れが認められなかったもの △:コード切れが僅かに認められたもの ×:コード切れが明らかに認められたもの【0024】 【0025】表3中の数値はそれぞれ重量部を示し、かつ各配合剤の
種類は下記の通りである。 【0026】液状ゴム:ポリイソプレンゴム(クラレイ
ソプレンケミカル社製LIR−50) レゾルシン初期縮合物:コッパース(Koppers)
社製B−18S HMMM:ヘキサメトキシメチルメラミンの略 接着助剤:ナフテン酸コバルト(大日本インキ化学工業
社製) 老化防止剤:N−フェニン−N’−(1,3−ジメチル
ブチル)−p−フェニレンジアミン(大内新興化学社製
“ノクラック”6C) 硫黄:80%の不溶性硫黄 加硫促進剤:N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアジ
ルスルフェンアミド(大内新興化学社製“ノクセラーM
SA−G”) 表2から、比較タイヤ1のように、スチールコードに代
えてPBO繊維コードを使用すれば軽量化できるもの
の、そのコード角度を15°にしたのでは耐久性が損な
われる。また、比較タイヤ2のように、コード角度を2
4°と大きくしたのでは、CP低下し、操縦安定性を向
上させることができない。 【0027】これに対し、本発明タイヤ1,2のよう
に、本発明に規定するPBO繊維コード及びコード角度
にするときは、比較タイヤ1,2と同様に軽量化しなが
ら、耐久性を損なうことなく、CPを増大し、操縦安定
性を向上させることができる。一方、比較タイヤ3のよ
うに、PBO繊維コードの撚り係数Kを小さくし、13
00にすると、操縦安定性は向上するが耐久性が損なわ
れる。また、比較タイヤ4のように、PBO繊維コード
の撚り係数Kを大きくし、2300にするとCPが低下
する。 【0028】これに対し、本発明タイヤ3,4のよう
に、PBO繊維コードの撚り係数Kが本発明の規定を満
足するときは、軽量化し得るのみならず、耐久性を損な
うことなく、CPを増大させ、操縦安定性の向上を可能
にする。 実施例2 実施例1の本発明タイヤ2において、2層のベルト層を
構成する内側ベルト層だけをスチールコードに代えた以
外は、同一タイヤ仕様の本発明タイヤ5を製作した。 【0029】この本発明タイヤ5のコーナリングパワー
CPを前述した方法で評価した結果は、従来タイヤ2の
CP値を100とするときの指数値で105であった。
また、タイヤ重量は95であり、軽量化することができ
た。すなわち、2層のベルト層のうち一方を、本発明に
規定する有機繊維コードから構成すれば、軽量化しなが
ら、かつ耐久性を損なうことなくコーナリングパワーC
Pが増大したタイヤを得ることが可能になる。 【0030】 【発明の効果】本発明によれば、2層のベルト層のうち
少なくとも1層を有機繊維コードで構成し、溝深さ及び
溝下ゴム厚さを小さくし、トレッド部重量を低減するこ
とにより、タイヤを軽量化することができる。しかも、
前記ベルト層を、無撚状態の引張弾性率が180GPa
以上のポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維
またはポリパラフェニレンベンズチアゾール繊維からな
有機繊維を撚り係数K=1500〜2000になるよ
うに撚り合わせた有機繊維コードと、高硬度のコートゴ
ムとから構成し、その有機繊維コードをタイヤ周方向に
対し16〜23°のコード角度にしたため、ベルト層の
耐久性を損なうことなく、コーナリングパワーを増大
て操縦安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明タイヤの実施例からなる乗用車用ラジア
ルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視図である。 【図2】本発明タイヤのトレッド部に設けた主溝部分の
拡大断面図である。 【符号の説明】 1 トレッド部 4d 内側ベルト
層 4u 外側ベルト層 6 主溝 7 副溝 d 溝の溝深さ t 溝下ゴム厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼平 尚樹 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム 株式会社 平塚製造所内 (72)発明者 福富 崇之 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム 株式会社 平塚製造所内 (56)参考文献 特開 平4−314605(JP,A) 特開 平1−239134(JP,A) 特開 平6−294036(JP,A) 特開 平6−344708(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 1/00 - 19/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 トレッド部表面に少なくともタイヤ周方
    向に延びる1本以上の溝を設け、該トレッド部内部に2
    層のベルト層を設けた乗用車用空気入りラジアルタイヤ
    において、 前記溝の溝深さを6.0〜8.5mmの範囲にし、前記
    溝の溝底から最外側のベルト層までの溝下ゴム厚さを
    0.5〜2.5mmの範囲にすると共に、前記ベルト層
    のうち少なくとも1層を、無撚状態の引張弾性率が18
    0ギガパスカル(GPa)以上のポリパラフェニレンベ
    ンズビスオキサゾール繊維またはポリパラフェニレンベ
    ンズチアゾール繊維からなる有機繊維をK=T×D1/2
    (但し、T:10cm当たりの撚り数、D:総デニール
    数)で規定される撚り係数Kが1500〜2000の範
    囲になるように撚り合わせた有機繊維コードと、50%
    伸長時弾性率が35〜60kgf/cm2 のコートゴム
    から構成し、該ベルト層の前記有機繊維コードのタイヤ
    周方向に対するコード角度を16〜23°にした乗用車
    用空気入りラジアルタイヤ。
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