JP4917348B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、特にキャップ/ベース構造のトレッドゴムを備え、制動性能の改善を図った空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a pneumatic tire, and more particularly to a pneumatic tire provided with a tread rubber having a cap / base structure to improve braking performance.
一般に、空気入りタイヤにおいて、制動性能の改善、即ち制動距離の短縮には、主にキャップゴムのヒステリシスロス改善による効果が大きい。しかしながら、この手法では、制動性能が向上する反面、転がり抵抗が大きくなって低燃費性が損なわれるという二律背反の問題が生じる。そのため、キャップゴム層以外の構成で制動性能を改善する手法が求められる。 In general, in a pneumatic tire, the improvement of the braking performance, that is, the reduction of the braking distance, has a large effect mainly by improving the hysteresis loss of the cap rubber. However, this method improves the braking performance, but causes a trade-off problem that rolling resistance increases and fuel efficiency is impaired. Therefore, a method for improving the braking performance with a configuration other than the cap rubber layer is required.
下記特許文献1には、ベースゴム層における幅方向モジュラスに対する周方向モジュラスの比ηを、トレッドショルダー部よりもタイヤ赤道部にて大きくすることにより、乗り心地とブレーキ性能を両立させることが提案されている。より詳細には、ブレーキ性能についてはトレッド部の周方向の剪断剛性が高いほど良化し、特に赤道部の寄与が高く、また、乗り心地については周方向のトレッド部曲げ剛性が柔らかい方がよく、特にショルダー部の寄与が高いことから、ベースゴム層のトレッドショルダー部で周方向モジュラスを低く設定することが提案されている。 Patent Document 1 below proposes that the ratio η of the circumferential modulus to the width direction modulus in the base rubber layer is made larger at the tire equator portion than at the tread shoulder portion, so that both riding comfort and braking performance can be achieved. ing. More specifically, the higher the circumferential shear rigidity of the tread, the better the braking performance, and the greater the contribution of the equator, and the better the riding comfort, the flexural rigidity of the tread is better. In particular, since the contribution of the shoulder portion is high, it has been proposed to set the circumferential modulus low at the tread shoulder portion of the base rubber layer.
下記特許文献2には、トレッドゴムのベースゴム層を、トレッドショルダー部とトレッドセンター部とで区画して設けた構造が開示されており、トレッドセンター部の方がトレッドショルダー部よりもモジュラスが高いゴムを用いることが開示されている。
特許文献1の上記提案に反し、本発明者らが解析したところによると、制動時に大きな荷重がかかるトレッドショルダー部の周方向モジュラスを低下させると、接地圧が悪化して、制動性能の改善が図れないことが判明した。 Contrary to the above proposal of Patent Document 1, according to the analysis by the present inventors, when the circumferential modulus of the tread shoulder portion, which is subjected to a large load during braking, is reduced, the ground pressure is deteriorated and the braking performance is improved. It turned out that it was not possible to plan.
また、特許文献2は、発熱性を損なうことなく耐トレッド・ベルト間セパレーション性と耐カット・チッピング性を改善するためになされたものであって、制動性能の向上を意図したものではなく、また、構成上もトレッドショルダー部の方がモジュラスの低いゴムを用いるものであり、本発明とは異なる。 Patent Document 2 is intended to improve the tread-belt separation resistance and the cut / chipping resistance without impairing the heat generation, and is not intended to improve the braking performance. Also, the tread shoulder portion uses rubber having a lower modulus in terms of configuration, which is different from the present invention.
本発明は、トレッドゴムのベースゴム層においてトレッドショルダー部の周方向モジュラスを高くことで制動性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a pneumatic tire in which braking performance is improved by increasing a circumferential modulus of a tread shoulder portion in a base rubber layer of a tread rubber.
本発明者は、制動性能について鋭意検討した結果、ベースゴム層のトレッドショルダー部の周方向剛性(モジュラス)のみを増加させるという上記従来とは逆の構成を敢えて採用することにより、制動荷重がかかったときの接地形状の変化をコントロールして、ショルダー部の接地圧悪化を抑制しながら、接地幅の伸びを大きくすることができ、これにより、制動距離の短縮が図れることを見い出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent examination of the braking performance, the present inventor has applied a braking load by adopting a configuration opposite to the above-described conventional configuration in which only the circumferential rigidity (modulus) of the tread shoulder portion of the base rubber layer is increased. It is found that the change of the contact shape at the time of the control can be controlled and the contact pressure deterioration of the shoulder portion can be suppressed, and the contact width can be increased, thereby reducing the braking distance. It came to be completed.
すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、カーカスのクラウン部にトレッドゴムが設けられ、該トレッドゴムが接地面側のキャップゴム層とカーカス側のベースゴム層とを備えてなる乗用車用空気入りタイヤにおいて、前記ベースゴム層のトレッドショルダー部が、幅方向モジュラスに対して周方向モジュラスの高い異方性ゴムで形成され、該異方性ゴムが短繊維を配合したゴムからなり、前記短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように配置されるとともに、前記ベースゴム層のトレッドセンター部を形成するゴムには短繊維が配合されておらず、前記異方性ゴムの周方向モジュラスが前記ベースゴム層の前記トレッドセンター部を形成するゴムの周方向モジュラスよりも高く設定されたものである。 That is, the pneumatic tire according to the present invention is a pneumatic tire for a passenger car in which a tread rubber is provided at a crown portion of the carcass, and the tread rubber includes a cap rubber layer on the ground surface side and a base rubber layer on the carcass side. The tread shoulder portion of the base rubber layer is formed of an anisotropic rubber having a high circumferential modulus relative to the width modulus , and the anisotropic rubber is made of rubber blended with short fibers. orientation direction are arranged such that the tire circumferential direction Rutotomoni, wherein the base rubber forming the tread center portion of the rubber layer not short fiber is compounded, the circumferential modulus of the base of the anisotropic rubber those that have been set higher than the circumferential modulus of the rubber forming the tread center portion of the rubber layer.
本発明によれば、ベースゴム層におけるトレッドショルダー部の周方向モジュラスを増加させることで、制動荷重時の接地幅の伸びを拡大することができ、制動性能を向上することができる。 According to the present invention, by increasing the circumferential modulus of the tread shoulder portion in the base rubber layer, it is possible to increase the extension of the contact width at the time of a braking load and to improve the braking performance.
以下、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤについて図面を参照して説明する。 Hereinafter, a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド幅方向での半断面図である。このタイヤは、左右一対のビードコア12と、これら一対のビードコア12間に跨るように両端部が係止されたトロイド状のカーカス14と、カーカス14のクラウン部における径方向外側に設けられたベルト層16と、ベルト層16の径方向外側に設けられたトレッドゴム18とを備えてなる。
FIG. 1 is a half cross-sectional view in the tread width direction of a pneumatic tire according to an embodiment. The tire includes a pair of left and
トレッドゴム18は、接地面側のキャップゴム層20と、カーカス14側のベースゴム層22との2層で構成されている。そして、ベースゴム層22は、タイヤ赤道線CLを含むトレッドセンター部24と、そのタイヤ幅方向外側に隣接して配置されたトレッドショルダー部26とで構成されており、トレッドショルダー部26の周方向モジュラスのみが高くなるように、トレッドセンター部24とトレッドショルダー部26は異なる配合のゴム組成物で形成されている。
The
ここで、トレッドセンター部24とトレッドショルダー部26との比率は、上記本発明の効果を発揮させるために次のように設定されることが好ましい。すなわち、タイヤ赤道線CLからトレッド接地端E(タイヤに標準荷重(JATMA規定の最大荷重の75%の荷重)を負荷したときに路面と接するトレッドゴム18の外側端)との距離をxとしたとき、トレッドセンター部24とトレッドショルダー部26の境界線Fがタイヤ赤道線CLからy=0.2x〜0.8xの範囲内に設定されることが好ましく、より好ましくは0.4x〜0.7xの範囲内に設定されることである。
Here, the ratio between the tread center portion 24 and the
トレッドショルダー部26を形成するショルダーゴムは、幅方向モジュラスについては、トレッドセンター部24を形成するセンターゴムと略同等でありながら、周方向モジュラスについては、該センターゴムのよりも高いゴムで形成されている。より詳細には、該センターゴムとしては、周方向モジュラスと幅方向モジュラスが略同等の等方性ゴムが用いられるのに対し、該ショルダーゴムとしては、幅方向モジュラスに対して周方向モジュラスの高い異方性ゴムが用いられる。
The shoulder rubber that forms the
ここで、周方向モジュラスとは、タイヤ周方向に沿った方向のモジュラスであり、幅方向モジュラスとは、タイヤ幅方向に沿った方向のモジュラスである。また、モジュラスは、JIS K6251に準拠して測定される100%モジュラスである。 Here, the circumferential modulus is a modulus in the direction along the tire circumferential direction, and the width direction modulus is a modulus in the direction along the tire width direction. The modulus is a 100% modulus measured according to JIS K6251.
トレッドショルダー部26を形成する上記異方性ゴムとしては、特に限定されないが、短繊維を配合したゴムを、該短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように配置する構成が好適である。
The anisotropic rubber that forms the
かかる短繊維としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などの無機繊維、高分子ウィスカー、金属やセラミックなどのウィスカーが挙げられる。好ましくはPVA短繊維であり、PVA短繊維をレゾルシン・ホルマリン・ラテックス液(RFL液)で処理したものが特に好ましく用いられる。ここで、RFL液とは、レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物(レゾルシンとホルマリンを塩基性触媒下で反応させたもの)をラテックスに混合したものであり、このRFL液にPVA短繊維を浸漬(ディッピング)するなどして処理したものが用いられる。 Examples of such short fibers include organic fibers such as polyvinyl alcohol (PVA) fibers, aramid fibers, polyester fibers and nylon fibers, inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers and metal fibers, polymer whiskers, metals and ceramics. A whisker is mentioned. PVA short fibers are preferred, and those obtained by treating PVA short fibers with resorcin / formalin / latex liquid (RFL liquid) are particularly preferably used. Here, the RFL liquid is prepared by mixing an initial condensate of resorcin and formalin (reaction of resorcin and formalin in a basic catalyst) with latex, and immersing PVA short fibers in this RFL liquid ( What is processed by dipping) is used.
短繊維の繊度および繊維長は、特に限定されるものではないが、例えば、繊度が0.5〜5dtex、繊維長が1〜10mm程度のものが好ましい。また、短繊維の配合量も特に限定されないが、ゴム成分100重量部に対して2〜8重量部程度が好適である。 The fineness and the fiber length of the short fibers are not particularly limited, but for example, those having a fineness of 0.5 to 5 dtex and a fiber length of about 1 to 10 mm are preferable. Moreover, the compounding quantity of a short fiber is not specifically limited, However About 2-8 weight part is suitable with respect to 100 weight part of rubber components.
短繊維を配合するベースとなるゴム組成物配合は、通常のベースゴム配合を用いることができ、即ち、ゴム成分としては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等のジエン系ゴムが用いられ、これに各種添加剤として、硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、カーボンブラックやシリカ等の補強用充填材、軟化剤、老化防止剤などが配合される。 The rubber composition blend used as a base for blending the short fibers can be a normal base rubber blend. That is, the rubber component includes diene rubbers such as natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, and styrene butadiene rubber. Used as additives are sulfur, vulcanization accelerator, zinc white, stearic acid, reinforcing fillers such as carbon black and silica, softeners, anti-aging agents and the like.
このような短繊維が配合されたゴムは、押し出し機を用いて押し出される際に、短繊維が移送方向、即ち列理方向に配向する。そのため、この押し出し物をその長手方向(列理方向)がタイヤ周方向になるようにベルト層16上に配置すれば、短繊維をタイヤ周方向に配向させることができる。これにより、タイヤ周方向のモジュラスが高く、該周方向と直交するタイヤ幅方向やタイヤ径方向(ベースゴム層22の厚み方向)でのモジュラスを低く設定することができる。
When rubber blended with such short fibers is extruded using an extruder, the short fibers are oriented in the transport direction, that is, the row direction. Therefore, if this extrudate is arranged on the
以上のようにベースゴム層22のトレッドショルダー部26の周方向モジュラスのみを増加させることにより、制動時に大きな荷重がかかるショルダー部において、通常接地時から制動荷重がかかったときの接地形状の変化をコントロールして、ショルダー部の接地圧悪化を抑制することができる。また、制動時に、トレッドショルダー部26において、接地長の伸びは、高い周方向モジュラスにより抑制されるとともに、幅方向についてはモジュラスが低く設定されているので、接地幅の伸び(即ちタイヤの幅方向への広がり)を大きくすることができる。そのため、制動距離が短縮され、制動性能を向上することができる。すなわち、制動性能向上のためには、制動時におけるセンター部での接地長の伸びは抑制せずに、ショルダー部での接地長の伸びを抑制して、ショルダー部での接地幅の伸びを増大させることが効果的であると考えられ、上記のようにトレッドショルダー部26の周方向モジュラスのみを増加させることでかかる作用効果を有利に奏することができる。
As described above, by increasing only the circumferential modulus of the
また、本実施形態によれば、ベースゴム層22の構成により制動性能を向上するものであり、キャップゴム層20については従来と同様の構成を採用することができるので、耐摩耗性などの他のタイヤ性能を損なうことを回避できる。
Further, according to the present embodiment, the braking performance is improved by the configuration of the
上記トレッドショルダー部26を形成する異方性ゴムは、その周方向モジュラスが幅方向モジュラスの1.5倍以上であることが、上記作用効果の点から好ましく、より好ましくは2倍以上である。なお、上限は特に限定されないが、通常4倍以下である。また、該異方性ゴムの周方向モジュラスは、トレッドセンター部24を形成するゴムの周方向モジュラスの1.5倍以上であることが、上記作用効果の点から好ましく、より好ましくは2倍以上である。なお、上限は特に限定されないが、通常4倍以下である。
It is preferable from the point of the said effect that the circumferential direction modulus of the anisotropic rubber which forms the said
(ゴムの調製および物性測定)
下記表1に示す配合に従って、配合A〜Cのゴム組成物を調製した。表1中の各成分の詳細は次の通りである。
(Rubber preparation and physical property measurement)
According to the formulations shown in Table 1 below, rubber compositions of Formulations A to C were prepared. The details of each component in Table 1 are as follows.
・SBR:JSR社製スチレンブタジエンゴム(商品名「SBR1502」)、
・天然ゴム:RSS#3、
・短繊維1:株式会社クラレ製RFL処理ビニロン短繊維(商品名「FW−R」)、
・短繊維2:帝人社製アラミド短繊維(商品名「タウロン1091」)、
・FEF:東海カーボン社製カーボンブラック(商品名「シーストSO」)、
・アロマオイル:ジャパンエナジー株式会社製アロマ系プロセスオイル(商品名「JOMOプロセスX−140」)。
SBR: styrene butadiene rubber (trade name “SBR1502”) manufactured by JSR,
・ Natural rubber: RSS # 3,
Short fiber 1: Kuraray Co., Ltd. RFL-treated vinylon short fiber (trade name “FW-R”),
Short fiber 2: Aramid short fiber (trade name “Tauron 1091”) manufactured by Teijin Limited,
-FEF: Tokai Carbon Co., Ltd. carbon black (trade name "Seast SO"),
Aroma oil: Aroma-based process oil (trade name “JOMO process X-140”) manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
なお、各ゴム組成物には、共通配合として、ゴム成分100重量部に対し、老化防止剤(フレキシス製、商品名「サントフレックス6PPD」)1.5重量部、ステアリン酸(花王石鹸製、商品名「ルナックS20」)2.0重量部、亜鉛華(三井金属鉱業株式会社製、商品名「亜鉛華1号」)2.0重量部、加硫促進剤CZ(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーCZ−G」)1.5重量部、硫黄(細井化学工業株式会社製、商品名「粉末硫黄150メッシュ」)2.0重量部を配合した。 In each rubber composition, 1.5 parts by weight of an anti-aging agent (manufactured by Flexis, trade name “Sant Flex 6PPD”), stearic acid (manufactured by Kao Soap, product) with respect to 100 parts by weight of the rubber component as a common compound Name "Lunac S20") 2.0 parts by weight, Zinc Hana (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., trade name "Zinc Hana 1") 2.0 parts by weight, Vulcanization accelerator CZ (Ouchi Shinsei Chemical Industries, Ltd.) , 1.5 parts by weight of a trade name “Noxeller CZ-G” and 2.0 parts by weight of sulfur (made by Hosoi Chemical Co., Ltd., trade name “powder sulfur 150 mesh”).
各ゴム組成物について、12インチロールを用いて、厚み2mmの未加硫ゴムシートを作製し、縦120mm×横130mm×厚み2mmに成型し、160℃×20分でプレス加硫してサンプルを作製した。そして、該サンプルについて、列理方向(押し出し方向)と、列理方向に対して直角方向の2方向について、それぞれ100%モジュラスをJIS K6251準拠の方法により測定した。結果を表1に示す。なお、表1中の( )内は、配合Aの列理方向の100%モジュラスを100とした指数表示である。
(タイヤの作製及び評価)
実施例1,2および比較例1〜3のタイヤとして、図1に示す断面構造の乗用車用空気入りラジアルタイヤを、タイヤサイズ:215/65R16として作製した。各タイヤにおけるベースゴム層22のゴム構成は下記表2に示す通りであり、該ゴム構成以外は実施例1,2と比較例1〜3とで同様の構成とした。なお、比較例1は、コントロールとして、ベースゴム層がトレッドショルダー部とトレッドセンター部で分割されていないタイヤである。また、各タイヤにおいて、ベースゴム層22の厚みは2.0mmとし、キャップゴム層20の厚みは8.0mmとした。また、タイヤ赤道線CLからトレッドセンター部24とトレッドショルダー部26の境界線Fまでの距離yは、y=0.6xとした(x=83mm、y=50mm)。
(Production and evaluation of tires)
As the tires of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, pneumatic radial tires for passenger cars having the cross-sectional structure shown in FIG. 1 were produced with a tire size of 215 / 65R16. The rubber composition of the
実施例1,2及び比較例1〜3の各タイヤについて、制動時における接地幅の伸びとショルダー部での接地長伸びと最大接地圧を測定するとともに、制動性能を評価測定した。各測定方法は以下の通りである。 For each tire of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, the contact width elongation, the contact length elongation at the shoulder portion, and the maximum contact pressure at the time of braking were measured, and the braking performance was evaluated and measured. Each measuring method is as follows.
・接地幅伸び、接地長伸び、最大接地圧:使用リム:16×6.5JJ、空気圧:230kPaとし、タイヤに負荷する荷重を通常時640kg、制動時830kgとして、通常時から制動時における接地幅の変化と、ショルダー部での接地長の変化を測定し、比較例1を100とした指数で表示した。また、制動荷重時における最大接地圧を比較例1を100とした指数で表示した。 ・ Elongation of contact width, contact length, maximum contact pressure: rim used: 16 × 6.5JJ, air pressure: 230kPa, load applied to the tire is 640kg during normal operation and 830kg during braking, and the contact width from normal to braking And the change in contact length at the shoulder were measured and displayed as an index with Comparative Example 1 taken as 100. Moreover, the maximum contact pressure at the time of a braking load was displayed as an index with Comparative Example 1 as 100.
・制動性能(制動距離短縮率):使用リム:16×6.5JJ、空気圧:230kPaとして、各タイヤを2500ccの乗用車に装着し、速度100km/hからの停止距離を測定し、比較例1を基準とした制動距離の短縮率を求めた。
表2に示すように、本発明に係る実施例1,2では、比較例1に対し、制動時におけるショルダー部での接地長の伸びが抑えられて、接地幅の伸びが増加しており、最大接地圧が低減していた。そして、その結果、比較例1に対し、制動距離が短縮されており、制動性能が向上していた。 As shown in Table 2, in Examples 1 and 2 according to the present invention, compared to Comparative Example 1, the extension of the contact length at the shoulder portion during braking is suppressed, and the extension of the contact width is increased. Maximum ground pressure was reduced. As a result, the braking distance was shortened compared to Comparative Example 1, and the braking performance was improved.
これに対し、トレッドセンター部24とトレッドショルダー部26の双方に上記配合Bの異方性ゴムを用いた比較例2や、トレッドセンター部24のみに上記配合Bの異方性ゴムを用いてトレッドセンター部24の周方向モジュラスのみを増加させた比較例3では、制動性能の向上効果が認められなかった。
On the other hand, the tread center part 24 and the
上記のように本発明によれば、制動性能を向上することができるので、各種空気入りタイヤに好適に用いられる。 As described above, according to the present invention, the braking performance can be improved, so that the present invention is suitably used for various pneumatic tires.
12…ビードコア、14…カーカス、16…ベルト層、18…トレッドゴム、20…キャップゴム層、22…ベースゴム層、24…トレッドセンター部、26…トレッドショルダー部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ベースゴム層のトレッドショルダー部が、幅方向モジュラスに対して周方向モジュラスの高い異方性ゴムで形成され、該異方性ゴムが短繊維を配合したゴムからなり、前記短繊維の配向方向がタイヤ周方向となるように配置されるとともに、前記ベースゴム層のトレッドセンター部を形成するゴムには短繊維が配合されておらず、前記異方性ゴムの周方向モジュラスが前記ベースゴム層の前記トレッドセンター部を形成するゴムの周方向モジュラスよりも高く設定された乗用車用空気入りタイヤ。 In a pneumatic tire for a passenger car in which a tread rubber is provided in a crown portion of a carcass, and the tread rubber includes a cap rubber layer on a ground surface side and a base rubber layer on a carcass side.
The tread shoulder portion of the base rubber layer is formed of an anisotropic rubber having a high circumferential modulus relative to the width direction modulus , and the anisotropic rubber is made of rubber blended with short fibers, and the orientation direction of the short fibers There Rutotomoni arranged such that the tire circumferential direction, wherein the base rubber forming the tread center portion of the rubber layer not short fiber is compounded, the circumferential modulus of the base rubber layer of the anisotropic rubber the circumferential higher set pneumatic tire for passenger cars than the modulus of the rubber forming the tread center portion of.
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