JP3387571B2 - Pneumatic radial tire - Google Patents

Pneumatic radial tire

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JP3387571B2
JP3387571B2 JP24001193A JP24001193A JP3387571B2 JP 3387571 B2 JP3387571 B2 JP 3387571B2 JP 24001193 A JP24001193 A JP 24001193A JP 24001193 A JP24001193 A JP 24001193A JP 3387571 B2 JP3387571 B2 JP 3387571B2
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resistance
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武 畝高
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、空気入りラジアルタイ
ヤに関し、更に詳しくはタイヤの一層の軽量化を図って
転がり抵抗を更に改良すると共に、耐摩耗性及び操縦安
定性が一層向上した空気入りラジアルタイヤに関する。 【0002】 【従来の技術】自動車の普及、高速道路の充実と共に、
タイヤのラジアル化が進み、乗用車用のラジアル化率は
約90%、トラック、バス用タイヤのラジアル化率は5
0%強にも達している。このように、ラジアルタイヤが
普及してきたのは、その独特なラジアル構造により耐摩
耗性、耐高速性、操縦安定性が従来のバイアスタイヤに
比べて優れていることに起因している。 【0003】周知の通りラジアルタイヤは、トレッド部
とそのトレッド部の両層で、それに連なる一対のサイド
部とサイド部の内周にそれぞれ形成した一対のビード部
を備え、タイヤの半径方向にコードを配列して成るカー
カス層及びカーカス層を取り巻くベルト層より構成され
ている。これらのカーカス層及びベルト層はビード部と
共にタイヤの強度を保持する重要な役割をもっている。
そして、一般的に、ベルト層はタイヤ周方向に対しコー
ドを10°〜30°に配列した2層以上のプライから成
り、また、カーカス層はタイヤ周方向に対しほぼ90°
に配列された1層又は2層のプライから形成されてい
る。 【0004】ラジアルタイヤの特徴は、前記ベルト層及
びカーカス層にあり、カーカス層はタイヤに柔軟性を与
え、ベルト層はカーカス層を拘束し、それは、あたかも
桶の“タガ”のような役割をもっている。このベルト層
により、トレッド踏面部がかためられるため、トレッド
踏面部の動きが押さえられ、前記良好なタイヤ特性が得
られる。 【0005】第一次オイルショック以来の省エネルギー
化の流れに沿って、自動車においてもその低燃費性が大
きな車両特性となり、従来のタイヤに比べて良好なタイ
ヤ特性をもつラジアルタイヤについても様々な角度から
低燃費化のための改善が要求されてきた。 【0006】自動車における低燃費性は、エンジンの熱
効率を向上させることと、いかに走行抵抗を低減化させ
ることができるかによる。自動車にとっての重要部品の
一つであるタイヤは、走行抵抗に大きく影響するもの
で、前記低燃費化の一翼を担うものである。 【0007】この車両の走行抵抗は、一般に、(1)各
軸受摩擦などの機械的損失に起因する転がり抵抗、
(2)空気抵抗、(3)勾配抵抗、(4)加速抵抗及び
(5)タイヤ転がり抵抗と大別することができる。この
うち前記(5)のタイヤ転がり抵抗の占める割合は、車
両の速度によって変化するが、空気抵抗の小さい100
km/h以下の速度域では50%以上に達すると言われて
いる。 【0008】タイヤの転がり抵抗は更にそのメカニズム
から分析すると、(a)ヒステリシス・ロス、(b)摩
擦抵抗、(c)空気抵抗に分けられ、このうち前記ヒス
テリシス・ロスはタイヤ転がり抵抗の90%以上を占め
ると言われている。このヒステリシス・ロスを低減させ
ることが、前記タイヤ転がり抵抗を低減化し、ひいては
自動車の低燃費化に極めて有効であることは言うまでも
ない。 【0009】そして、このヒステリシス・ロスによって
生ずる転がり抵抗は、次式によって表されることが一般
的に知られている。 転がり抵抗=H/2πr ここで、 H=ΣUi・sinδ・Vi r=タイヤ半径 Ui:タイヤ各部の歪エネルギー sinδ:タイヤ各部のエネルギー損失量 Vi:タイヤ各部の体積 これから、ヒステリシス・ロスを小さくする要因をタイ
ヤ半径を一定として考えると、ヒステリシス・ロスはU
i、sinδ、Viに影響を受けることがわかる。 【0010】Uiは、タイヤ形状、その他、外的要因に
よって影響を受け易く、また、それを定量的に把握する
ことはむずかしい。このため、ヒステリシス・ロスを小
さくする手段として、現在、一般的に用いられているの
はsinδ、Viを小さくする方法が取られいてる。こ
れまでにsinδ、Viを小さくする方法として取られ
てきたのはsinδについては低発熱トレッド、コンパ
ウンドの採用、また、タイヤのベルト層の剛性を高める
ことにより踏面の変形を小さくしエネルギー損失を小さ
くする方法、また、Viについては各部材の軽量化であ
る。トレッド、コンパウンドを低発熱化すると、湿潤路
特性が低下し、ウェット路面に於ける安全性が低下し、
安易にこの方法を取ることができない。また、タイヤの
ベルト層の剛性を高くする方法は、乗心地が悪化する
為、限度がある。 【0011】また、各部材の軽量化は効果があるが、単
純に各部材の重量を軽減するだけでは、耐久性が低下す
るだけでなく、タイヤの基本性能が低下してしまうの
で、現行の基本性能を維持しながら、各部材を軽量化す
ることがいかにむずかしいことであることはよく知られ
ている通りである。かかるむずかしい条件下に、タイヤ
の軽量化を図るには、従来の材料に匹敵する特性をもつ
新材料で、しかも、軽量な新材料が要求されていた。 【0012】現在、一般に用いられている乗用車用ラジ
アルタイヤの構造は、タイヤ周方向に対し、コードをほ
ぼ90°に配列したカーカス層とタイヤ周方向に対しコ
ードを15°〜30°に配列したベルト層より構成され
ている。そして、カーカス部材としては、ナイロン、ポ
リエステル等の有機繊維コードが用いられている。 【0013】一方、ベルト層には、スチールコードが主
として用いられている。スチールコードは初期モジュラ
スが前記有機繊維コードより大きく、このため、ベルト
層の剛性が高められ、前記乗用車用ラジアル・プライ・
タイヤの優れた特性を保持する上で重要な材料となって
いる。しかし、スチールコードは重量当りの引張強さが
極めて低いので、タイヤ重量、特にベルト層の重量が大
きくなり、このためスチール・ベルトの重量はタイヤ全
体の重量の15〜17%を占めている。即ち、ベルト層
の重量を如何に低減するかということが、タイヤ転がり
抵抗を減らす上に重要となっている。 【0014】軽量化という面で考えれば、ベルト材とし
て前記有機繊維コードがあるが、これらは引張弾性率が
スチールコードより低いため、ベルト層の剛性が不足
し、操縦安定性や耐摩耗性が低下し、また、高温時のモ
ジュラス低下により、高速走行時の耐久性が悪くなり、
スチールコードの代用として使用できない。従って、ス
チールコードに代わりうる軽量かつ高強度、高弾性な繊
維素材の開発が望まれていた。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】然るに、近年、有機繊
維材料の中でも引張弾性率の非常に高い芳香族ポリアミ
ド繊維をタイヤベルト材に用いることでタイヤの軽量化
を図り、転がり抵抗を低減させるとともに、高速性、耐
久性及び操縦安定性の向上を図る試みがなされている。
かかる芳香族ポリアミド繊維として、引張強度が250
kg/mm2 以上、引張弾性率が10000kg/mm2 以上の
高弾性アラミド繊維、例えばポリ−p−フェニレンテレ
フタルアミド鎖を主成分とするデュポン製ケブラー(KE
VLAR)R やケブラー149R が挙げられる。これらの芳
香族ポリアミド繊維をベルト層に用いる提案がいくつか
なされているが(例えば特開昭62−85702号公報
及び特開平1−239134号公報)、これらのベルト
層はその面内剛性が低く、操縦安定性が必ずしも満足す
べきものではなかった。 【0016】一方、空気入りラジアルタイヤのタイヤの
均一性を改善し、タイヤのユニフォーミティを悪化させ
ることなく、高速耐久性を向上させ、外傷に起因するベ
ルト部耐久性の低下を防止し、更に転がり抵抗を改良す
る目的でトレッドのカーカス層外側に設けるベルト補強
層に偏平モノフィラメントを用いることが提案されてい
る(例えば特開平2−185805号公報及び同3−7
9402号公報参照)。しかしながら、これらの空気入
りラジアルタイヤにもタイヤの軽量化を更に図り、かつ
転がり抵抗を一層低下させることが必要であった。 【0017】従って、本発明は、タイヤの一層の軽量化
を図って転がり抵抗を減少させると共に、耐摩耗性及び
操縦安定性を一層向上せしめた空気入りラジアルタイヤ
を提供することを目的とする。 【0018】 【課題を解決するための手段】本発明に従えば、トレッ
ドのカーカス層外側にベルト層及びベルト補強層を設け
た空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層として
香族ポリアミドからなるコードの径の1.5〜2.8倍
の厚さのシート状物を少なくとも一層用い、ベルト補強
層として断面形状が長径aと短径bの比(a/b)が
1.5以上でデニール数が2000〜4000の偏平有
機繊維モノフィラメントを用いてトレッド部を補強して
成る空気入りラジアルタイヤが提供される。 【0019】以下、本発明に係る空気入りラジアルタイ
ヤの構成及びその作用効果について詳しく説明する。本
発明に従えば、前述の如く、空気入りラジアルタイヤの
トレッドのカーカス層外側に設けられるベルト層を芳香
族ポリアミドで構成する。本発明において用いられる芳
香族ポリアミドからなるベルト層は、例えば引張弾性率
が10000kg/mm2 以上、引張強度250kg/mm2
上の高弾性芳香族ポリアミド(アラミド)繊維に、例え
ば下記式で表わされる撚り係数Kが1000〜2200
の範囲の撚りを付与してコードとなし、これを少なくと
も0.8g/d以上の張力下で熱処理して動的弾性率が
7.0〜13.0MPa のゴムに埋設し、厚さが前記コー
ドの径の1.5〜2.8倍のシート状物となし、このシ
ート状物を少なくとも1層のベルト層とすることによっ
て構成される。 【0020】K=T・√D K:撚り係数 T:撚り数(T/10cm) D:コードの総デニール数 【0021】本発明において用いられる高弾性芳香族ポ
リアミド繊維は、基本的にp−フェニレンテレフタルア
ミドからなる繊維で、引張強度が250kg/mm2 以上、
引張弾性率が10000kg/mm2 以上の特性を有するも
のが好ましく、高弾性アラミド繊維として現在市販され
ている、デュポン社製ケブラー49R とケブラー149
R を用いることができる。ケブラー49R は、引張強度
が約280kg/mm2 、引張弾性率が約13000kg/mm
2 である。ケブラー149R は、引張強度が約270kg
/mm2 、引張弾性率が約19000kg/mm2 の特性を有
している。これらは、従来のアラミド繊維、例えば、デ
ュポン社製ケブラーR の引張強度約280kg/mm2 、引
張弾性率が約6000kg/mm2 に比較し、引張弾性率が
約2〜3倍高い。 【0022】しかしながら、これら高弾性アラミド繊維
は、従来の低弾性アラミド繊維に比較し、前述のように
伸度が低く、また分子がより剛直なために耐屈曲疲労性
に劣るため、タイヤの補強に用いるには、適切な撚りを
付与するのが好ましい。即ち、前記式で表わされる撚り
係数Kが1000〜2200の範囲にある撚りを付与し
てコードとするのが好ましい。 【0023】このようにして得られたコードは、例えば
適当な接着剤を付与した後に乾燥熱処理後、0.8g/
d以上の張力で熱処理を施す。ここで、接着剤の付与は
撚りコードによる前に施してもよいが0.8g/d以上
の張力下での熱処理はコードにしてから行なうのがよ
い。この熱処理温度は180〜250℃が好ましい。熱
処理時に与える張力が0.8g/d以上としたのは、張
力が0.8g/d未満の場合には撚りを付与した結果と
して生ずる撚りによる応力負荷時の構造伸びを充分に抑
えることができないために、高弾性アラミド繊維を用い
たといえどもその弾性を有効に利用することができない
からである。ここでの張力は、1.0〜2.0g/dの
範囲がそのような観点でより好ましい。張力があまりに
も高いと処理時のコード切断や、繊維フィラメントの損
傷が生ずる。 【0024】このようにして得られた接着処理済コード
は、動的弾性率が好ましくは7.0〜13.0MPa の範
囲にあるゴムに埋設される。動的弾性率が7.0MPa 未
満の場合、高弾性アラミド繊維を用いても充分なベルト
層の剛性が得られない結果、操縦安定性や高速性の改善
がはかれないおそれがあり、一方、13.0MPa 超の場
合、ゴムの発熱が大きくなり、発熱に起因するタイヤの
高速性の低下を招くおそれがある。このような観点か
ら、ゴムの動的弾性率としては9.0〜11.0MPa が
より好ましい。なお、ここで用いるゴムには特に制限は
なく、一般的な天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体ゴム(SBR)などの従来からベルト層として使用さ
れていたゴムにカーボンブラック等の添加剤を配合した
ゴム組成物とすることができる。 【0025】ベルト層の製造にあたっては、前記のよう
にしてコードをゴムに埋設して、厚さがコードの径の
1.5〜2.8倍、好ましくは1.8〜2.4倍のシー
ト状物となし、このシート状物を少なくとも1層のベル
ト層として用いるのである。ここで、コード径の1.5
倍未満の厚さの場合、ベルト剛性は上昇するがベルトコ
ードの耐疲労性が低下し、タイヤの耐久性が悪化するお
それがある。特に、本発明で用いる高弾性アラミド繊維
は、低弾性アラミド繊維に比較して分子がより剛直故に
耐疲労性に劣るので、ベルト層の厚さをコード径の1.
5倍以上にすることがタイヤ耐久性を確保する上で特に
好ましい。一方、厚さを2.8倍超にした場合、ベルト
剛性が大幅に低下し、高弾性アラミド繊維の利点を享受
できないおそれがある。 【0026】本発明に係る空気入りラジアルタイヤは前
記ベルト層の外側に設けられるベルト補強層を配して成
り、ベルト補強層は、断面形状が長径aと短径bとの比
(a/b)が1.5以上、好ましくは2〜4でデニール
数が2000〜4000、好ましくは2200〜380
0の無撚の偏平有機繊維モノフィラメントを用い、これ
を長径方向をタイヤ幅方向に向けて並列に配置してトレ
ッド部を補強する。これによってモノフィラメントの偏
平面がタイヤ踏面方向に向くので、ベルト補強層の面内
曲げ剛性が向上し、操縦安定性を向上させることができ
る。 【0027】ベルト補強層は複数本の偏平モノフィラメ
ントをゴムに埋設してシート状となしたもので、ゴムと
しては従来からベルト補強層用ゴムとして一般に使用さ
れている任意のゴム組成物とすることができる。本発明
のベルト補強層に用いる偏平有機繊維モノフィラメント
の素材としては、例えば繊維形成性を有するナイロン6
6(ポリヘキサメチレンアジパミド)、ナイロン6(ポ
リカプロラクタム)、ナイロン46(ポリテトラメチレ
ンアジパミド)などのポリアミド繊維、更にはポリエチ
レンテレフタレート(PET)繊維、ポリエチレンナフ
タレート繊維(PEN)、ポリビニルアルコール(PV
A)などを挙げることができる。 【0028】本発明に従った空気入りラジアルタイヤの
ベルト補強層に用いる偏平モノフィラメントは無撚りに
して高いモジュラスを得ているため接着熱処理時に無理
な張力をかける必要がなく、従って熱収縮性は低い。こ
こで接着熱処理とはゴムとの接着性を高めるためにモノ
フィラメントを常法に従って熱処理することをいう。ま
た本発明では2000〜4000デニールの偏平モノフ
ィラメントを用いるが、デニール数が2000未満では
耐摩耗性や操縦安定性が低下するので好ましくなく、逆
にデニール数が4000を超えると、転がり抵抗が増大
すると共に、特に幅方向のコード間ゴムゲージに分離が
発生して耐久性に問題が生じるようになる。本発明では
また、偏平なモノフィラメントコードを用いてベルト補
強層を構成するので、コード内に発生する曲げ歪を小さ
くして耐久性や耐疲労性を向上させることができる。 【0029】 【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
更に詳しく説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例
に限定するものでないことは言うまでもない。 【0030】実施例1〜3、比較例1〜6及び対照例 表1に示すような材質のコードを用いて製造したベルト
層及びベルト補強層を組み合わせて空気入りラジアルタ
イヤ(タイヤサイズ:185/60R14)を製造し、
得られたタイヤの転がり抵抗、耐摩耗性及び操縦安定性
を評価し、またタイヤ重量を測定した。 【0031】ベルト層は表1に示すコード(スチール:
2+2(0.25)、アラミド:ポリ−p−フェニレン
テレフタルアミドを主成分とするデュポン製ケブラー4
9)を5cm当り50本の打ち込み本数で、下記配合のゴ
ム組成物に厚さ1.3mmとなるように埋設して製造し
た。ベルトの構造はコード角度がタイヤ周方向に対し2
0°となるようにカーカス層側にベルト層を配置した。
なおカーカス層は1500d/2ポリエステルコードを
50本/5cmの打込み数で、コード角度がタイヤ周方向
に対し90°となるようにし、これを一層配置した。配合成分 配合量(重量部) 天然ゴム(NR) 100 カーボンブラック(HAF) 60 酸化亜鉛 10 老化防止剤 2 ナフテン酸コバルト 1 ステアリン酸コバルト 1 メラミン樹脂 4.5 クレゾール樹脂 1 加硫促進剤 0.5 硫黄1) 7.5 1) 20%オイル処理不溶性イオウ 【0032】一方、ベルト補強層は表1に示すコード
(66N:長径/短径比2のナイロン66で、表1に示
すように、撚り数42×42の840デニール×2本の
マルチフィラメント及び各種デニール数の無撚モノフィ
ラメントから構成)を作製し、これをレゾルシン・ホル
マリン・ゴムラテックス(RFL)接着剤で処理し、熱
処理して接着処理コードを作製した。この処理コードを
32本/5cmの打込み本数で下記配合の未加硫ゴム中に
埋設し、ベルト補強層を形成し、加硫処理して表1に示
すタイヤを作製した。これらのタイヤに対し、ユニフォ
ーミティ(RFV)と高速耐久性を評価するために、以
下に示す試験条件の下でユニフォーミティ測定試験と室
内耐久性試験(試験機のドラム径1707mm)を行っ
た。配合成分 配合量(重量部) 天然ゴム(NR) 65 スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR) 20 ポリブタジエンゴム(BR) 15 カーボンブラック(GPF) 60 プロセスオイル 7 ステアリン酸 1 酸化亜鉛 5 硫黄 3 加硫促進剤 1 【0033】図1に実施例及び比較例に示したタイヤ構
造を示す。図1において左右一対のビードワイヤ3,3
間にカーカス部4が装架されており、トレッド1におい
てはカーカス部4の上に二つのベルト層5及びベルト補
強層6がタイヤ周方向に環状に配置されている。2はサ
イドウォールである。 【0034】タイヤ評価方法は以下の通りである。 転がり抵抗:予備走行により空気圧を調整したタイヤを
外径1707mmのドラム上で周速150km/hrで回転さ
せ、その後ドラムを惰行運転させ、ドラムの回転速度の
減衰と時間との関係からタイヤとドラムの転がり抵抗を
算出し、無負荷時のドラムの回転抵抗を差し引いて算出
し、指数表示した。 耐摩耗性 :JATMAに規定されている設計常用荷
重、空気圧の条件で4万km走行した後、各タイヤの摩耗
量を測定し、従来例のタイヤの摩耗量に対する指数で表
示した。 操縦安定性:テストドライバーのフィーリングテスト
で、従来例のタイヤを100点として指数で評価した。 結果は表1に示す。なお、上記3特性は、いずれも数値
が大きいほど結果が良好であることを示す。 タイヤ重量(指数表示):対照例のタイヤ重量を基準
(100)とした時の各タイヤの重量を指数で表示し
た。この数値が小さいほどタイヤが軽量であることを示
す。 【0035】 【表1】【0036】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば、実施例1〜3に示すように、ベルト層をアラミ
ド繊維から構成し、ベルト補強層をデニール数が200
0〜4000のモノフィラメントから構成することによ
って、転がり抵抗、耐摩耗性及び操縦安定性が改良さ
れ、かつ一層のタイヤ軽量化が達成される。 【0037】これに対し、ベルト層にスチールコードを
用い、ベルト補強層のない場合(比較例1)には、いず
れの特性も対照例に比較して劣り、本発明のタイヤにお
いてベルト層をスチールコードとした場合(比較例2)
には、転がり抵抗及び操縦安定性は改善されるが、タイ
ヤ重量は対照例と同等であり改善されない。またベルト
層にはアラミド繊維を使用したがベルト補強層のない場
合(比較例3)には、耐摩耗性及び操縦安定性に劣り、
ベルト補強層に840デニールのマルチフィラメントを
用いた場合(比較例4)には3特性のすべてに劣る。更
に、ベルト補強層のモノフィラメントのデニール数が2
000未満(比較例5)では、耐摩耗性及び操縦安定性
に劣り、逆に4000デニールを超えると転がり抵抗が
改良されない。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pneumatic radial tire, and more particularly, to further improve the rolling resistance by further reducing the weight of the tire and improve the wear resistance. And a pneumatic radial tire with further improved steering stability. [0002] With the spread of automobiles and the enhancement of expressways,
The radialization of tires is progressing, and the radialization rate for passenger cars is about 90%, and the radialization rate for truck and bus tires is 5%.
It has reached just over 0%. Thus, the widespread use of radial tires is due to their unique radial structure, which is superior in wear resistance, high-speed resistance and steering stability as compared with conventional bias tires. As is well known, a radial tire has a tread portion and a pair of side portions formed on both layers of the tread portion and a pair of bead portions formed on the inner periphery of the side portion, respectively. And a belt layer surrounding the carcass layer. The carcass layer and the belt layer play an important role in maintaining the strength of the tire together with the bead portion.
Generally, the belt layer is composed of two or more plies in which cords are arranged at 10 ° to 30 ° with respect to the tire circumferential direction, and the carcass layer is substantially 90 ° with respect to the tire circumferential direction.
Is formed from one or two plies arranged in a single layer. [0004] The characteristic of the radial tire lies in the belt layer and the carcass layer. The carcass layer gives flexibility to the tire, and the belt layer restrains the carcass layer. I have. Since the tread surface portion is swollen by the belt layer, the movement of the tread surface portion is suppressed, and the good tire characteristics are obtained. [0005] In line with the trend of energy saving since the first oil shock, the fuel efficiency of automobiles has become a great vehicle characteristic, and radial tires having better tire characteristics than conventional tires have various angles. Therefore, improvement for low fuel consumption has been demanded. [0006] The fuel efficiency of an automobile depends on improving the thermal efficiency of the engine and how the running resistance can be reduced. Tires, which are one of the important components for automobiles, greatly affect running resistance and play a role in reducing fuel consumption. The running resistance of the vehicle generally includes (1) rolling resistance caused by mechanical loss such as friction of each bearing,
(2) air resistance, (3) gradient resistance, (4) acceleration resistance, and (5) tire rolling resistance. Among them, the ratio of the tire rolling resistance in the above (5) varies depending on the speed of the vehicle.
It is said to reach 50% or more in the speed range of km / h or less. When the rolling resistance of a tire is further analyzed from its mechanism, it can be divided into (a) hysteresis loss, (b) frictional resistance, and (c) air resistance, wherein the hysteresis loss is 90% of the tire rolling resistance. It is said to occupy more. It is needless to say that reducing the hysteresis loss is extremely effective in reducing the tire rolling resistance and, in turn, reducing fuel consumption of the automobile. It is generally known that the rolling resistance caused by the hysteresis loss is represented by the following equation. Rolling resistance = H / 2πr where, H = ΣUi · sinδ · Vir = tire radius Ui: strain energy sinδ of each part of tire: energy loss amount of each part of tire Vi: volume of each part of tire From this, a factor for reducing the hysteresis loss When the tire radius is fixed, the hysteresis loss is U
It can be seen that i, sin δ, and Vi are affected. [0010] Ui is easily affected by the tire shape and other external factors, and it is difficult to grasp it quantitatively. For this reason, as a means for reducing the hysteresis loss, a method generally used at present is to reduce sin δ and Vi. Until now, sin δ and Vi have been taken as methods for reducing sin δ by adopting a low heat generation tread and compound, and increasing the rigidity of the tire belt layer to reduce deformation of the tread and reduce energy loss. In addition, for Vi, the weight of each member is reduced. When the tread and the compound lower the heat generation, the wet road characteristics decrease, the safety on wet road surface decreases,
You can't easily take this method. Further, the method of increasing the rigidity of the belt layer of the tire has a limit because the riding comfort is deteriorated. Although the weight reduction of each member is effective, simply reducing the weight of each member not only reduces the durability but also lowers the basic performance of the tire. It is well known that it is difficult to reduce the weight of each member while maintaining the basic performance. Under such difficult conditions, in order to reduce the weight of the tire, a new material having properties comparable to those of the conventional material, and furthermore, a lightweight new material has been required. At present, generally used radial tire structures for passenger cars have a carcass layer in which cords are arranged at approximately 90 ° with respect to the tire circumferential direction, and cords are arranged at 15 ° to 30 ° with respect to the tire circumferential direction. It is composed of a belt layer. An organic fiber cord such as nylon or polyester is used as the carcass member. On the other hand, a steel cord is mainly used for the belt layer. The steel cord has an initial modulus greater than that of the organic fiber cord, so that the rigidity of the belt layer is increased and the radial ply for the passenger car is increased.
It is an important material for maintaining excellent properties of tires. However, since the steel cord has a very low tensile strength per weight, the weight of the tire, especially the weight of the belt layer, increases, so that the weight of the steel belt accounts for 15 to 17% of the weight of the entire tire. That is, how to reduce the weight of the belt layer is important in reducing the tire rolling resistance. From the viewpoint of weight reduction, the above-mentioned organic fiber cords are used as the belt material. However, since these cords have a lower tensile modulus than the steel cord, the rigidity of the belt layer is insufficient, and the steering stability and abrasion resistance are poor. And the modulus at high temperatures decreases the durability at high speeds.
Cannot be used as a substitute for steel cord. Therefore, development of a lightweight, high-strength, high-elasticity fiber material that can replace the steel cord has been desired. However, in recent years, the use of an aromatic polyamide fiber having a very high tensile modulus among organic fiber materials as a tire belt material has reduced the weight of a tire and has reduced rolling resistance. Attempts have been made to reduce the speed and to improve the speed, durability and steering stability.
Such an aromatic polyamide fiber has a tensile strength of 250.
kg / mm 2 or more, a tensile modulus of 10000 kg / mm 2 or more high-modulus aramid fibers, for example DuPont Kevlar mainly composed of poly -p- phenylene terephthalamide chain (KE
VLAR) R and Kevlar 149 R. Some proposals have been made to use these aromatic polyamide fibers for the belt layer (for example, JP-A-62-85702 and JP-A-1-239134), but these belt layers have low in-plane rigidity. However, steering stability was not always satisfactory. On the other hand, the uniformity of the pneumatic radial tire is improved, the high-speed durability is improved without deteriorating the uniformity of the tire, and a reduction in durability of the belt portion due to an external injury is prevented. It has been proposed to use flat monofilaments for the belt reinforcing layer provided outside the carcass layer of the tread for the purpose of improving rolling resistance (for example, JP-A-2-185805 and JP-A-3-7-85).
No. 9402). However, it is necessary for these pneumatic radial tires to further reduce the weight of the tire and further reduce the rolling resistance. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a pneumatic radial tire in which the rolling resistance is reduced by further reducing the weight of the tire, and the wear resistance and steering stability are further improved. [0018] According to the present invention SUMMARY OF], a pneumatic radial tire having a belt layer and the belt reinforcing layer in the carcass layer outer tread, Fang as a belt layer
1.5 to 2.8 times the diameter of the cord made of aromatic polyamide
A flat organic fiber monofilament having a cross-sectional shape having a ratio of a major axis a to a minor axis b (a / b) of 1.5 or more and a denier number of 2000 to 4000 is used as a belt reinforcing layer using at least one sheet-like material having a thickness of Provided is a pneumatic radial tire having a reinforced tread portion. Hereinafter, the configuration of the pneumatic radial tire according to the present invention and its operational effects will be described in detail. According to the present invention, as described above, the belt layer provided outside the carcass layer of the tread of the pneumatic radial tire is made of an aromatic polyamide. Belt layer consisting of aromatic polyamide used in the present invention are represented for example tensile modulus 10000 kg / mm 2 or more, the tensile strength of 250 kg / mm 2 or more high modulus aromatic polyamide (aramid) fibers, for example by the following formula Twist coefficient K is 1000-2200
The cord is given a twist and heat treated under a tension of at least 0.8 g / d and embedded in a rubber having a dynamic elastic modulus of 7.0 to 13.0 MPa. The sheet is formed into a sheet 1.5 to 2.8 times the diameter of the cord, and the sheet is formed as at least one belt layer. K = T√ΔDK: twist coefficient T: twist number (T / 10 cm) D: total denier number of cord The high elasticity aromatic polyamide fiber used in the present invention is basically p-type. A fiber made of phenylene terephthalamide with a tensile strength of 250 kg / mm 2 or more,
Preferably it has a tensile modulus has a 10000 kg / mm 2 or more properties, is currently marketed as high-modulus aramid fibers, DuPont Kevlar 49 R and Kevlar 149
R can be used. Kevlar 49 R has a tensile strength of about 280 kg / mm 2, a tensile modulus of about 13000kg / mm
2 Kevlar 149 R has a tensile strength of about 270 kg
/ Mm 2 and a tensile modulus of about 19000 kg / mm 2 . These are conventional aramid fibers, for example, tensile strength of about 280 kg / mm 2 of DuPont Kevlar R, tensile modulus compared to about 6000 kg / mm 2, a tensile modulus of about 2 to 3 times higher. However, these high-elasticity aramid fibers have a lower elongation than conventional low-elasticity aramid fibers as described above, and have poor flex fatigue resistance due to their more rigid molecules, so that tire reinforcement is required. It is preferable that an appropriate twist be imparted to use. That is, it is preferable that the cord is formed by giving a twist having a twist coefficient K represented by the above formula in the range of 1000 to 2200. The cord thus obtained is subjected to, for example, a dry heat treatment after applying an appropriate adhesive, and then to 0.8 g / cord.
Heat treatment is performed with a tension of d or more. Here, the application of the adhesive may be performed before the twisted cord, but the heat treatment under a tension of 0.8 g / d or more is preferably performed after the cord is formed. The heat treatment temperature is preferably from 180 to 250C. The reason why the tension applied during the heat treatment is set to 0.8 g / d or more is that when the tension is less than 0.8 g / d, the structural elongation under the stress load due to the twist resulting from the twisting cannot be sufficiently suppressed. For this reason, even if a highly elastic aramid fiber is used, its elasticity cannot be used effectively. The tension here is more preferably in the range of 1.0 to 2.0 g / d from such a viewpoint. If the tension is too high, cord breakage during processing and damage to the fiber filaments may occur. [0024] The adhesive-treated cord thus obtained is embedded in rubber having a dynamic elastic modulus preferably in the range of 7.0 to 13.0 MPa. When the dynamic elastic modulus is less than 7.0 MPa, sufficient rigidity of the belt layer cannot be obtained even when the high elasticity aramid fiber is used, so that there is a possibility that steering stability and high-speed performance may not be improved. If it exceeds 13.0 MPa, the heat generated by the rubber increases, which may cause a decrease in the high-speed performance of the tire due to the heat generated. From such a viewpoint, the dynamic elastic modulus of the rubber is more preferably from 9.0 to 11.0 MPa. The rubber used here is not particularly limited, and an additive such as carbon black is blended with a rubber that has been conventionally used as a belt layer such as general natural rubber and styrene-butadiene copolymer rubber (SBR). Rubber composition. In manufacturing the belt layer, the cord is embedded in the rubber as described above, and the thickness of the cord is determined by the diameter of the cord.
The sheet is formed into a 1.5 to 2.8 times, preferably 1.8 to 2.4 times , sheet, and this sheet is used as at least one belt layer. Here, the cord diameter is 1.5
When the thickness is less than twice, the belt rigidity is increased, but the fatigue resistance of the belt cord is reduced, and the durability of the tire may be deteriorated. In particular, the high elasticity aramid fiber used in the present invention is inferior in fatigue resistance because the molecule is more rigid than the low elasticity aramid fiber.
It is particularly preferable to make it 5 times or more in order to secure tire durability. On the other hand, when the thickness is more than 2.8 times, the belt rigidity is greatly reduced, and there is a possibility that the advantage of the high elasticity aramid fiber cannot be enjoyed. The pneumatic radial tire according to the present invention comprises a belt reinforcing layer provided outside the belt layer, and the cross section of the belt reinforcing layer is a ratio of the major axis a to the minor axis b (a / b). ) Is 1.5 or more, preferably 2 to 4, and the denier number is 2000 to 4000, preferably 2200 to 380.
The tread portion is reinforced by using zero-twisted flat organic fiber monofilaments which are arranged in parallel with the major axis direction oriented in the tire width direction. As a result, the plane of the monofilament faces in the tire tread surface direction, so that the in-plane bending rigidity of the belt reinforcing layer is improved, and the steering stability can be improved. The belt reinforcing layer is formed by embedding a plurality of flat monofilaments in rubber to form a sheet. The rubber may be any rubber composition conventionally used as a rubber for a belt reinforcing layer. Can be. As a material of the flat organic fiber monofilament used for the belt reinforcing layer of the present invention, for example, nylon 6 having a fiber forming property is used.
6 (polyhexamethylene adipamide), nylon 6 (polycaprolactam), polyamide fiber such as nylon 46 (polytetramethylene adipamide), polyethylene terephthalate (PET) fiber, polyethylene naphthalate fiber (PEN), polyvinyl Alcohol (PV
A) and the like. The flat monofilament used for the belt reinforcing layer of the pneumatic radial tire according to the present invention has no twist and has a high modulus, so that it is not necessary to apply an excessive tension during the heat treatment for bonding, and therefore the heat shrinkage is low. . Here, the adhesive heat treatment means that the monofilament is heat-treated according to a conventional method in order to enhance the adhesiveness to rubber. In the present invention, a flat monofilament having a denier of 2000 to 4000 is used. However, if the denier is less than 2,000, the abrasion resistance and the steering stability decrease, which is not preferable. If the denier exceeds 4,000, the rolling resistance increases. At the same time, separation occurs particularly in the rubber gauge between the cords in the width direction, which causes a problem in durability. In the present invention, since the belt reinforcing layer is formed using a flat monofilament cord, the bending strain generated in the cord can be reduced, and the durability and fatigue resistance can be improved. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to these Examples. Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 6, and Comparative Examples A pneumatic radial tire (tire size: 185 /) was prepared by combining a belt layer and a belt reinforcing layer manufactured using cords having the materials shown in Table 1. 60R14),
The rolling resistance, abrasion resistance and steering stability of the obtained tire were evaluated, and the tire weight was measured. The belt layer is made of a cord (steel:
2 + 2 (0.25), aramid: Kevlar 4 manufactured by DuPont containing poly-p-phenyleneterephthalamide as a main component
9) was manufactured by embedding in a rubber composition having the following composition so as to have a thickness of 1.3 mm at a number of 50 per 5 cm. The belt structure has a cord angle of 2 with respect to the tire circumferential direction.
The belt layer was arranged on the carcass layer side so as to be 0 °.
Note that the carcass layer was provided with 1500d / 2 polyester cords at 50 cords / 5cm and the cord angle was 90 ° with respect to the tire circumferential direction. Components (parts by weight) Natural rubber (NR) 100 Carbon black (HAF) 60 Zinc oxide 10 Antioxidant 2 Cobalt naphthenate 1 Cobalt stearate 1 Melamine resin 4.5 Cresol resin 1 Vulcanization accelerator 0.5 Sulfur 1) 7.5 1) Insoluble sulfur treated with 20% oil On the other hand, the belt reinforcing layer is a cord shown in Table 1 (66N: nylon 66 having a ratio of major axis / minor axis of 2) and twisted as shown in Table 1. 42 × 42, 840 denier × 2 multifilaments and non-twisted monofilaments of various deniers) are prepared and treated with a resorcinol / formalin / rubber latex (RFL) adhesive, and then heat-treated for bonding. Code was made. The treated cords were buried in unvulcanized rubber having the following composition at a driving number of 32/5 cm to form a belt reinforcing layer, and vulcanized to produce tires shown in Table 1. To evaluate the uniformity (RFV) and high-speed durability of these tires, a uniformity measurement test and an indoor durability test (a drum diameter of a test machine of 1707 mm) were performed under the following test conditions. Ingredients (parts by weight) Natural rubber (NR) 65 Styrene-butadiene copolymer rubber (SBR) 20 Polybutadiene rubber (BR) 15 Carbon black (GPF) 60 Process oil 7 Stearic acid 1 Zinc oxide 5 Sulfur 3 Vulcanization Accelerator 1 FIG. 1 shows the tire structures shown in Examples and Comparative Examples. In FIG. 1, a pair of left and right bead wires 3, 3
A carcass part 4 is mounted between the two parts. In the tread 1, two belt layers 5 and a belt reinforcing layer 6 are arranged on the carcass part 4 in an annular shape in the tire circumferential direction. 2 is a side wall. The tire evaluation method is as follows. Rolling resistance: The tire, the air pressure of which has been adjusted by preliminary running, is rotated at a peripheral speed of 150 km / hr on a drum having an outer diameter of 1707 mm, and then the drum is coasted. Was calculated by subtracting the rotational resistance of the drum when no load was applied, and expressed as an index. Abrasion resistance: After running 40,000 km under the conditions of design normal load and air pressure specified by JATMA, the wear amount of each tire was measured and indicated as an index to the wear amount of the conventional tire. Driving stability: In the feeling test of the test driver, the tire of the conventional example was evaluated as an index with 100 points. The results are shown in Table 1. The above three characteristics indicate that the larger the numerical value, the better the result. Tire weight (indicated by an index): The weight of each tire was indicated by an index when the tire weight of the control example was set as a reference (100). A smaller value indicates that the tire is lighter. [Table 1] As described above, according to the present invention,
For example, as shown in Examples 1 to 3, the belt layer is made of aramid fiber, and the belt reinforcing layer has a denier of 200.
By comprising from 0 to 4000 monofilaments, rolling resistance, abrasion resistance and steering stability are improved, and further reduction in tire weight is achieved. On the other hand, when a steel cord was used for the belt layer and there was no belt reinforcing layer (Comparative Example 1), all of the characteristics were inferior to those of the control example. Code (Comparative Example 2)
Although the rolling resistance and steering stability are improved, the tire weight is equivalent to the control and is not improved. Aramid fiber was used for the belt layer, but when there was no belt reinforcing layer (Comparative Example 3), the abrasion resistance and steering stability were poor,
When the 840 denier multifilament is used for the belt reinforcing layer (Comparative Example 4), all three properties are inferior. Further, the denier of the monofilament of the belt reinforcing layer is 2
If it is less than 000 (Comparative Example 5), the abrasion resistance and steering stability are poor, and if it exceeds 4000 denier, the rolling resistance is not improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る空気入りラジアルタイヤの一例の
構造を示す説明図である。 【符号の説明】 1…トレッド 2…サイドウォール 3…ビードワイヤ 4…カーカス部 5…ベルト層 6…ベルト補強層
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of an example of a pneumatic radial tire according to the present invention. [Description of Signs] 1 ... Tread 2 ... Sidewall 3 ... Bead wire 4 ... Carcass part 5 ... Belt layer 6 ... Belt reinforcement layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 9/00 B60C 9/18 - 9/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B60C 9/00 B60C 9/18-9/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 トレッドのカーカス層外側にベルト層及
びベルト補強層を設けた空気入りラジアルタイヤにおい
て、ベルト層として芳香族ポリアミドからなるコードの
径の1.5〜2.8倍の厚さのシート状物を少なくとも
一層用い、ベルト補強層として断面形状が長径aと短径
bとの比(a/b)が1.5以上でデニール数が200
0〜4000の偏平有機繊維モノフィラメントを用いて
トレッド部を補強して成る空気入りラジアルタイヤ。
(57) [Claim 1] In a pneumatic radial tire in which a belt layer and a belt reinforcing layer are provided outside a carcass layer of a tread, a cord made of an aromatic polyamide is used as a belt layer .
At least one sheet having a thickness of 1.5 to 2.8 times the diameter is used, and the cross-sectional shape of the belt reinforcing layer is a denier having a ratio (a / b) of the major axis a to the minor axis b of 1.5 or more. Number 200
A pneumatic radial tire in which the tread portion is reinforced using 0 to 4000 flat organic fiber monofilaments.
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