JPH0227162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、冬期の雪あるいは氷で覆われた路面
での摩擦抵抗（トラクシヨン性能）を向上させた
トレツド部を有する氷雪路用空気入りタイヤに関
するものである。 雪あるいは氷で覆われた路面上でのタイヤ摩擦
係数は、一般舗装路面上での摩擦係数に比較すれ
ばかなり小さい。このように滑り易い路面上を走
行する場合にスリツプするのを防止するために、
従来、下記(1)〜(5)のタイヤが提案されている。 (1) 主に金属製のチエーンをかぶせたタイヤ。 (2) 雪あるいは氷との摩擦係数の大きいトレツド
パターンをもつタイヤ。 (3) 鋼線などをトレツド部に挿入したタイヤ。 (4) スパイク等をトレツド部に打込んだタイヤ。 (5) 雪あるいは氷との摩擦係数の高いゴムをトレ
ツドゴムとしたタイヤ。 しかしながら、上記(1)、(3)、(4)のタイプのタイ
ヤは、一般的に雪氷路面でのトラクシヨン性能が
比較的よい反面、騒音を発し、乗心地性能が劣る
ほか、非積雪路面での路面損傷が激しいことが大
きな社会問題となつている。また、上記(2)のタイ
プのタイヤは、特に、氷上ならびに圧雪上でのト
ラクシヨン性能を大幅に改善することが困難であ
る。したがつて、路面損傷を少なくする社会的要
求を満たすと共に雪氷路面において比較的良好な
トラクシヨン性能を発揮するタイヤとしては、上
記(5)のタイプのタイヤが最も望ましいものであ
る。 そこで、本発明は、上記(5)のタイプのタイヤに
ついてトラクシヨン性能をさらに向上させるため
になされたもので、氷上ならびに圧雪上でのタイ
ヤの摩擦抵抗の発生機構など種々検討を重ねた結
果、硬さの異なる異種のゴムコンパウンドでトレ
ツド部を部分的にそれぞれ構成することにより達
成されたのである。 すなわち、本発明の氷雪路用空気入りタイヤ
は、主溝により区分されるブロツクにより構成さ
れるトレツド部を有する空気入りタイヤにおい
て、トレツド中央域のブロツクは０℃における
JIS硬さ68以下の柔軟なゴムで構成され、該トレ
ツド中央域にそれぞれ隣接する各トレツド端部域
のブロツクの少なくとも一部は前記トレツド中央
域のブロツクより硬いゴムで構成されていること
を特徴とする。 なお、雪氷路面上でタイヤが滑べるときに受け
る抵抗は、その発生機構を考えると、大別して次
の２つになる。(a)トレツド部表面と雪氷路面との
間の摩擦抵抗。(b)トレツド部のブロツクのエツジ
が雪氷路面にくい込み、その雪氷路面を機械的に
破壊するときの抵抗。これらの抵抗を区別するた
めに、ここでは、以下、前記(a)の抵抗を摩擦抵抗
と、前記(b)の抵抗を機械的抵抗といい、さらに、
これらを合わせた雪氷路面上でタイヤの受ける広
義の意味での摩擦抵抗をトラクシヨン性能と呼ぶ
ことにする。また、トラクシヨン性能には、大別
して静的トラクシヨン性能と動的トラクシヨン性
能とがある。静的トラクシヨン性能とは、止つて
いたタイヤが動き出す時の最大のトラクシヨンの
大小をさしており、雪氷路面において停止してい
る車両が発進できるか否かの性能を意味する。雪
氷路面を登坂中の車両が坂の途中で停止した場
合、この静的トラクシヨン性能が十分でないタイ
ヤが装着されていたならば、そこから発進して登
坂してゆくことができず、立ち往生してしまうこ
とになるので、使用上重要な性能である。一方、
動的トラクシヨン性能とは、走行している車両が
加速、旋回あるいは制動する時のトラクシヨンの
大小をさしており、使用上および安全上非常に重
要な性能である。 以下、図面を参照して本発明のタイヤの一例に
ついて詳しく説明する。 第１図は本発明のタイヤの一例のトレツド部の
平面展開図、第２図ａおよび第２図ｂはそれぞれ
そのｌ−l₁線子午断面図およびｌ−l₂線子午断面
図である。これらの図中、１はトレツド部で、こ
のトレツド部１は主溝２によつて区分されるブロ
ツク３により構成されている。また、４はコード
がタイヤ周方向に対して10゜〜30゜傾斜したベルト
層を、５はコードがタイヤ周方向に対して70゜〜
90゜傾斜したカーカス層を、６はサイドウオール
部を、および７はビード部をそれぞれ表わす。ト
レツド部１のトレツド中央部の幅t_cはトレツド幅
Ｔの1/2であり、その両側のトレツド端部の幅t_s、
t_s′はそれぞれトレツド幅Ｔの1/4である。タイヤ
赤道面を中心にして位置するこのトレツド部１の
１／４Ｔのトレツド中央域の部分のブロツクは０℃
におけるJIS硬さ68以下の柔軟なゴムで構成され
ており、また、そのトレツド中央域にそれぞれ隣
接する3/8Ｔの幅の各トレツド端部域のブロツク
の少なくとも一部はトレツド中央域のブロツクよ
り硬いゴムで構成されているのである。 この柔軟なゴムが配置されるトレツド中央域の
幅は、氷上トラクシヨン性能を向上させるために
トレツド幅Ｔの1/4以上とするのが好ましい。ト
レツド部における硬いゴムの混在比率は、６〜75
％、さらに好ましくは20〜75％とするのが望まし
い。６％未満であると氷上静的トラクシヨン性能
が向上せず、75％を越えると氷上動的トラクシヨ
ン性能が低下してしまうため好ましくない。ま
た、混在比率が75％を越えるとトレツド中央域の
幅をトレツド幅Ｔの1/4以上維持できないことに
なる。なお、混在比率は、タイヤが接地した時に
路面と直接接触する部分（溝ではない部分）の全
面積に対するその接地部分（溝ではない部分）内
の硬いゴムの面積の比率で表わす。 トレツド中央域のブロツクの０℃におけるJIS
硬さが68を越えたり、トレツト端部域の少なくと
も一部のブロツクがトレツド中央域のブロツクよ
り硬くないと、同一ゴムを用いたトレツド部を有
する従来タイヤに比べて氷雪踏面におけるトラク
シヨン性能が低下して好ましくない。氷上動的ト
ラクシヨン性能をさらに向上させるには、トレツ
ド端部域の少なくとも一部のブロツクの０℃にお
けるJIS硬さを73以上にすることが好ましく、ま
た、耐久性（ブロツク欠け、チツピング等）を考
慮すると０℃におけるJIS硬さを73〜90とするの
がさらに好ましい。なお、トレツド中央域のブロ
ツクは、０℃におけるJIS硬さが68以下であるが、
50〜68の範囲であることが好ましい。これは、68
を越えると上述したように氷雪踏面におけるトラ
クシヨン性能が向上しなくなり、一方、50未満の
場合には柔軟になりすぎてトレツドブロツクの剛
性が低下することによる非氷雪路面での操縦性お
よび耐摩耗性への悪い影響が顕著になるからであ
る。硬いゴムの厚さについては、トラクシヨンの
発生機構から言つて、トレツドの端部域に混在さ
せる硬いゴムの部分は必ずしも厚い必要は無く、
雪氷路面と接触するトレツドの表面に硬いゴムが
露出してさえいれば、路面へのくい込みが良い事
は明らかである。 しかしながら、タイヤが摩耗していつても、当
初の雪氷路面上でのトラクシヨン性能を保持する
為には、硬いゴムの厚さは、少なくとも新品時の
溝深さの半分以上ある事が望ましい。 第３図１〜５に別の実施例を示す。第３図１は
リブ方向にトレツド幅Ｔの1/3ずつ硬いゴムを両
シヨルダー側に配置した場合で、t_c＝t_s＝t_s′＝1/
３Ｔである。第３図２はラグ方向に一定の幅で一
定の間隔でトレツド幅Ｔの1/3ずつ硬いゴムを両
シヨルダー側に配置した場合で、t_c＝t_s＝t_s′＝1/
３Ｔである。第３図３はタイヤ周方向に対し45゜方
向に一定の幅で一定の間隔でトレツド幅Ｔの1/3
ずつ硬いゴムを両シヨルダー側に配置した場合
で、t_c＝t_s＝t_s′＝1/3Ｔである。第３図４もまた
同様にタイヤ周方向に対し45゜方向に一定の幅で
一定の間隔でトレツド幅Ｔの1/3ずつ硬いゴムを
両シヨルダー側に配置した場合で、t_c＝t_s＝t_s′＝
１／３Ｔである。第３図５は各シヨルダーブロツク
の中央部を一定の大きさの断面の硬いゴムとした
場合である。これらの第３図１〜５において、斜
線部分および格子線部分は硬いゴムの配置を示
し、また、硬いゴムのタイヤ断面における配置は
第２図と同様である。 つぎに、本発明に至つた経緯および実験例につ
いて説明する。 トレツドゴムの重要な材料特性の一つであるゴ
ム硬さはその配合内容（補強剤、オイル、加硫剤
等の種類、量）によつて大きく変化する。そし
て、このトレツドゴムの硬さは、そのタイヤの操
縦性、安定性、緩衝性（乗り心地性）、耐摩耗性、
摩擦性能等に非常に大きな影響を及ぼし、かつ、
それぞれの性能からみた望ましいゴムの硬さは目
標とする特性によつて相違するのである。したが
つて、トレツドゴムの硬さは、一般に、そのタイ
ヤの各種性能の設計目標レベルとのバランスを考
慮して決められる。このトレツドゴムの硬さは、
タイヤの摩擦性能に対しても非常に大きな影響を
及ぼすことになる。すなわち、トレツドゴムが柔
らかいと雪氷路面への密着が良く、接触面積が大
きくなるので動的トラクシヨン性能が向上し、一
方、トレツドゴムが硬いとよく雪氷路面にくい込
むので静的トラクシヨン性能が向上する。本発明
は、トレツドゴムの硬さと雪氷路面上でのトラク
シヨン性能との関係を把握することによりなされ
たのである。 下記の表１にかたさを変えた各種ゴムの配合内
容と、それらの内の４種をトレツドゴムとした
165SR13のタイヤの雪及び氷路面上での静的、動
的トラクシヨン性能試験結果を示す。 なお、ゴムかたさは、JIS K6301で規定される
方法で、30℃及び０℃において、スプリング式か
たさ試験機Ａ型により測定したが、雪氷路面上で
のトラクシヨン性能を考えれば０℃でのゴムかた
さが重要となる。以下では、特にことわらないか
ぎりゴムかたさとは０℃でのものをさす。また、
タイヤの性能の試験方法は、以下に記す方法によ
つた。 雪上静的けん引力試験： 圧雪路面上で２台の車両を、途中にロードセル
を介してワイヤロープでつなぎ、牽引車の駆動輪
に試験タイヤを装着する。車両間のロープを張つ
たまま、２台共停止させた状態で、被牽引車はブ
レーキをかけておき、牽引車の試験タイヤの駆動
トルクを次第に増加させ、ついにタイヤが空転す
るまでの最大駆動力を測定した。（各タイヤはく
りかえし５回測定した）ここで、Ｂのトレツドゴ
ムのタイヤの値を基準として、各タイヤの最大駆
動力を次式により指数表示する。 各タイヤの最大駆動力／トレツドゴムＢのタイヤ最
大駆動力×100 氷上静的けん引力試験： 試験路面が氷面となるだけで、試験方法は上記
雪上静的けん引力試験に同じである。 雪上制動試験： 圧雪路面上で、初速度40Km／ｈから４輪共に急
ブレーキをかけてロツクさせた状態で制動をかけ
て試験車両を停止させ、ブレーキをかけた地点か
ら停止した地点までの距離を測定し、Ｂのトレツ
ドゴムのタイヤの値を基準として、次式により指
数表示する。 トレツドゴムＢのタイヤの制動停止距離／各タイヤの
制動停止距離×100 なお、各タイヤの測定は、くりかえし５回実施
した。 氷上制動試験： 試験路面が氷面となるだけで、試験方法は上記
雪上制動試験に同じである。

【表】 表１から、雪氷上での動的トラクシヨン性能は
トレツドゴムが柔軟な方が良いが、雪氷上での静
的トラクシヨン性能はトレツドゴムが硬い方が良
い事がわかる。この傾向は圧雪上よりも氷上の場
合に特に顕著に現われる。 すなわち、雪氷路面でのトラクシヨン性能は、
トレツドゴムが柔軟な方が良いとされているが、
静的トラクシヨン性能から言えば、トレツドゴム
が硬い方が良いという意外な事実が判明したので
ある。この結果は、以下の事実を思い起させる。 雪氷路面上で自動車に装着したスノータイヤの
静的トラクシヨン性能を評価する為に、静的けん
引力試験を実施した後、そのタイヤが接地してい
た部分には（路面の硬さによつてその深さに差は
あるが）、必らずトレツドパターンの形跡が残つ
ており、雪氷路面上を走り抜けた後の路面に残つ
た跡よりもはつきりしている。 つまり、雪氷路面での静的トラクシヨンには、
前記の機械的抵抗が大きく寄与しているのに対
し、動的トラクシヨンの場合には、トレツド面と
の摩擦抵抗の寄与する割合が大きい為に表１に示
す結果となるのである。 ここで、トレツドゴムが硬い場合に、動的トラ
クシヨン性能が低下する事は、安全上の問題から
許容できないところではあるが、雪氷路面でのタ
イヤトラクシヨン性能の主要な１つである静的ト
ラクシヨン指数がこのように高いのは見逃す事の
できない事実である。 そこで、柔軟なゴムの動的トラクシヨン性能の
良さと、硬いゴムの静的トラクシヨン性能の良さ
を兼ね備えたタイヤを実現する為に、さらに検討
を進めた。 先に、雪氷路面上でタイヤの受けるトラクシヨ
ンには、機械的抵抗と摩擦抵抗の２つがあると述
べた。 そもそもタイヤトレツドの接地面内において
は、接地圧分布で見ても、トレツド端部（シヨル
ダー部）が比較的高く、トレツド中央部が比較的
低い（これは、バイアスタイヤ、ラジアルタイヤ
等のタイヤ構造を問わず、一般的に広く認められ
る事実である。）等の不均一性を有している事か
ら言つても、接地面内において、いずれの部分も
が均一に機械的抵抗と摩擦抵抗を分担していると
は限らない。トレツド端部（シヨルダー部）は、
比較的接地圧が高いので雪氷路面へのくい込みが
深い為、機械的抵抗が比較的大きいと考えられ
る。したがつて、トレツドのトレツド端部（シヨ
ルダー部）のゴムは硬い方が（くい込みがさらに
深くなる為）そのタイヤの機械的抵抗が増加し、
タイヤのトラクシヨン性能は良くなると推定され
る。一方、トレツド中央部は比較的接地圧が低い
ので、雪氷路面へのくい込みによる機械的抵抗よ
りは、トレツドのブロツク表面と雪氷路面との摩
擦抵抗の方が比較的大きいと考えられる。したが
つて、トレツドのトレツド中央部のゴムは、柔軟
な方が（変形しやすく雪氷路面との密着が良くな
る為）摩擦抵抗が大きくなり、その結果、タイヤ
のトラクシヨン性能が向上する。 以上の考えのもとに、同一のトレツド面内に、
ゴム硬さの異なる異種ゴムを様々に混在せしめた
タイヤを試作し、従来タイヤよりも優れた、静的
並びに動的トラクシヨン性能を有する異種ゴムの
配列を氷上実車試験により下記のように確認し
た。 試験タイヤは165SR13を用い、第１〜２図およ
び第３図１〜９に示す各種配置のトレツドを有す
るタイヤを試験した。その結果を下記の表２に示
す。

【表】

【表】 なお、第１〜２図および第３図１〜９に示した
各種のタイヤは、あらかじめシート状としてある
未加硫ゴムを適当な大きさに切断して組合せたも
のをトレツドとして用いた。 ゴム硬さの異なる２種のゴムとして、表１に示
すゴムＢ（０℃におけるJIS硬さ62）とゴムＤ（０
℃におけるJIS硬さ73）を選び、165SR13のトレ
ツド部に第１〜２図および第３図１〜９、ならび
に表２に示す如く硬いゴム（ゴムＤ）と柔軟なゴ
ム（ゴムＢ）を各種の配置で混在させて、トレツ
ドをゴムＢ（比較的柔らかいゴム）のみとしたタ
イヤの静的及び動的トラクシヨン係数を、それぞ
れ100とした指数で表示して、静的及び動的トラ
クシヨン性能を評価した。 トレツドゴムが比較的柔軟なゴムＢのみである
基準の従来タイヤに対して、柔軟なゴムをトレツ
ド中央域に、硬いゴムＤをトレツド端部域に混在
させた実施例１〜６の本発明タイヤは、すべて静
的トラクシヨン性能が優れており、そして、注目
すべき事は、動的トラクシヨン性能が基準の従来
タイヤと比較して同等以上であることがわかる。
これは、前記のトレツド面内における機械的抵抗
と摩擦抵抗のそれぞれの分布にかたよりがあり、
トレツド端部域は機械的抵抗に、トレツド中央域
は摩擦抵抗に寄与する割合が大きいとの推定が正
しい事を裏付けている。 また、表２の値をグラフ化した第４図により、
混在比率が６〜75％以上、さらに好ましくは20〜
75％とすることが静的、及び動的トラクシヨンの
面でより好ましいことが確認される。なお、第４
図中、ｌは混在比率の好ましい範囲を示す。 つぎに、第１，２図に示す構造でトレツド端部
のゴムをＤ（０℃でのゴム硬さ73）に固定してト
レツド中央部のゴムを変えたときの動的トラクシ
ヨン性能を第５図で、静的トラクシヨン性能を第
６図でそれぞれ示す。第５図から明らかなよう
に、氷上における静的および動的トラクシヨン性
能を向上させるには、トレツド中央域における
JIS硬さが68以下のゴムを配置しなければならな
いことがわかる。 次に、トレツド中央部のゴム硬さは一定とし
て、トレツド端部に硬さの異なるゴムを配した時
の、静的及び動的トラクシヨン性能を確認した。
トレツド中央部とトレツド端部のゴムの配置は、
第１，２図に示す実施例１（t_c＝Ｔ／２、t_s＝t_s′
＝Ｔ／４）と同一とし、トレツド中央部のゴムは
Ｃ（０℃におけるJIS硬さ68）に固定してトレツド
端部のゴムを、表１に示すＡ〜Ｆのそれぞれに変
えたタイヤの静的並びに動的トラクシヨン性能を
比較した。この結果を第７図、第８図に示す。第
７，８図から、静的ならびに動的トラクシヨン性
能のいずれもが、トレツド端部のゴムはトレツド
中央部のゴムより硬い方が良い事がわかり、特に
トレツド端部のゴムの０℃におけるJIS硬さを73
以上にするとより好ましいことがわかる。また、
ＥのゴムならびにＦのゴムは、その配合内容はポ
リマー、カーボン量、オイル量が異なるが、０℃
でのゴムの硬さは同等である。そして、第７，８
図からわかるように、トレツド端部に配置する硬
いゴムは、そのゴム硬さが同等ならば、配合内容
によらず雪氷路面上でのせん断性能はほぼ同等で
ある。これは、その部分（トレツド端部）の寄与
するトラクシヨンは、機械的抵抗がより大きい事
からも当然と言える。 以上述べた如く、本発明のタイヤは、トレツド
面内でのシヨルダー部及びクラウン部での雪氷路
面上でのトラクシヨンの発生機構の差に着目し、
それぞれの部分に適した異なつたゴム硬さのゴム
を同一トレツド面内に混在せしめる事によつて、
従来のタイヤよりも優れた雪氷路面上でのトラク
シヨン性能を発揮する事ができたから、その実用
的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタイヤの一例のトレツド部の
平面展開図、第２図ａおよび第２図ｂはそれぞれ
そのｌ−l₁線子午断面図およびｌ−l₂線子午断面
図、第３図１〜９は硬いゴムを種々の割合で配置
した種々のタイヤのトレツド部の平面展開図、第
４図は硬いゴムの混合比率とトラクシヨンとの関
係をグラフで示した説明図、第５図はトレツド端
部のゴムを一定にしてトレツド中央部のゴムを変
えたときの動的トラクシヨン性能をグラフで示し
た説明図、第６図は第５図と同様に静的トラクシ
ヨン性能をグラフで示した説明図、第７図はトレ
ツド中央部のゴムを一定にしてトレツド端部のゴ
ムを変えたときの動的トラクシヨン性能をグラフ
で示した説明図、第８図は第７図と同様に静的ト
ラクシヨン性能をグラフで示した説明図である。 １……トレツド部、２……主溝、３……ブロツ
ク、４……ベルト層、５……カーカス層、６……
サイドウオール部、７……ビード部、Ｔ……トレ
ツド幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主溝により区分されるブロツクにより構成さ
   れるトレツド部を有する空気入りタイヤにおい
   て、トレツド中央域のブロツクは０℃における
   JIS硬さ68以下の柔軟なゴムで構成され、該トレ
   ツド中央域にそれぞれ隣接する各トレツド端部域
   のブロツクの少なくとも一部は前記トレツド中央
   域のブロツクより硬いゴムで構成されていること
   を特徴とする氷雪路用空気入りタイヤ。