JPH03167008A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気入りタイヤ、詳しくは、一般路（乾燥路
、湿潤路）における走行性能を損なうことな《氷雪路に
おける摩擦力（制動性、駆動性）に優れた空気入りタイ
ヤに関する。

〔従来の技術〕

従来、積雪寒冷地において、冬期時に自動車が走行する
場合には、タイヤにスパイクを打ち込んだスパイクタイ
ヤを用いるか又はタイヤの外周にタイヤチェーンを装着
して雪上・氷上路での安全を確保している。しかしなが
ら、スパイクタイヤ又はタイヤチェーンを装着したタイ
ヤでは、道路の摩耗や損傷が発生し易《、それが粉塵と
なって公害を引き起こし、大きな環境問題となる。

このような安全問題と環境問題とを解決するために、ス
パイクやチェーンを使用せず、雪上路および氷上路にお
ける制動性を有したスタソドレスタイヤが現在急速に普
及しつつある。

しかしながら、従来のスタッドレスタイヤは、そのトレ
ソド表面に形戒されるトレッドパターンがカーフの施さ
れたブロソク基調のパターンであって、スノータイヤ（
雪路用タイヤ）と同様にトレッド表面の溝面積率が４０
％〜５０％程度であるために、雪路上ではスパイクタイ
ヤ並の運動性能を示すが、氷路上での運動性能は不十分
である。そこで、氷路上での運動性能を高めるために溝
面積率を低めようとすると雪路上での運動性能が低下し
てしまう。

かかるスタッドレスタイヤの氷上路における制動性能を
改良するために、溝面積率を４０％〜５０％程度のまま
として、従来から種々の提案が試みられている。例えば
、特開昭５５−１３５１４９号公報、特開昭５８−１９
９２０３号公報、特開昭６０−１３７９４５号公報に開
示されているように、トレッドゴムとして軟化剤や可塑
剤を多量配合したゴム組底物を用いることにより低温時
の硬さを下げて氷上性能を改善するという方法が知られ
ている。

しかし、軟化剤や可塑剤を多量配合して低温時の硬さを
下げると氷上性能は改良されるものの湿潤路面での制動
性能の低下や操縦安定性で問題が生じ易い。

これらのスタンドレスタイヤに代わるものとして、トレ
ッド部に発泡ゴムを用いたものがある。かかる発泡ゴム
を用いたタイヤは、例えば、特開昭６２−２８３００１
号公報、特開昭６３−９０４０２号公報に開示されてい
る。しかし、これらのタイヤでは、発泡ゴムの硬度が低
いため、独立気泡によるエッジ効果と排水効果とが十分
でなく、このため耐摩耗性や一般路（乾燥路、湿潤路）
における走行性能が低下するという問題点もある。

一方、これらの問題点を改良するために、特開昭６３−
８９５４７号公報、特開昭６４−６３４０１号公報に記
載されているように、発泡ゴムに短繊維を加えてトレッ
ド部の硬度を上げたり、トレソド部におけるショルダ一
部を補強したりして一般路での走行性能を改善させよう
としているが、未だ不十分である。

このように、氷雪性能では或る程度の改良効果が認めら
れるものの耐摩耗性や一般路における走行性能を同時に
満足する性能を有したスタンドレスタイヤが得られてい
ないのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、乾燥・湿潤路面における走行性能を損なうこ
となく氷雪路面における摩擦力を著しく改良した空気入
りタイヤを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の空気入りタイヤは、トレソド表面にタイヤ周方
向に延びる複数の主溝を設けると共に、タイヤ幅方向最
外側の主導とタイヤ接地端とを連結する横溝を設けるか
又はこの横溝に加えて主導相互間を連結する横溝を設け
、これら横溝の溝幅を５　ａｍ以下とし、トレソド表面
の溝面積率を２５％〜４０％、スノートラクションイン
デックス（ＳＴＩ）を１８０〜２５０とし、さらに、ト
レッド部を独立気泡を有する発泡ゴムで構成し、該発泡
ゴムは発泡剤配合量に対して同量未満の尿素系助剤を配
合してなり、前記発泡ゴムは、０℃におけるＪＩＳ硬度
が６０〜７０、トレッド表面の平均気泡面積が５００〜
６０００μｍ２、トレッド表面の各気泡面積の変動係数
が０．５〜０．８、およびトレッド表面の気泡占有面積
率が１０％〜４０％であることを特徴とする。

以下、図を参照してこの手段につき詳しく説明する。

第１図は本発明の空気入りタイヤの子午線方向半断面説
明図である。第１図において、本発明の空気入りタイヤ
Ａは、左右一対のビード部１１．　１１とこれらビード
部１１．　１１に連結する左右一対のサイドウォール部
１２．　１２とこれらサイドウォール部１２．　１２間
に配されるトレッド部１３からなる。左右一対のビード
部１１．　１１間にはカーカス層ｌ４が装架されており
、トレッド部ｌ３においてはこの外周を取り囲むように
ベルト層１５が配置されている。１０はトレッド表面で
ある。

（１１　　本発明では、トレッド表面にタイヤ周方向に
延びる複数の主導を環状に設番ノでいる。第２図および
第３図では、トレッド表面１０には、タイヤ周方向ＥＥ
Ｉに３木の主溝１−１．　　１−２．　　１−３が環状
に設けられている。排水性を高めるためである。

また、トレソド表面１０には、第２図に示すように、タ
イヤ幅方向最外側の主ｔＭｌ−２又はｌ−３とタイヤ接
地端とを連結する横溝２が設けられている。コーナリン
グ時の制動性を高めて操縦安定性を向上させるためであ
る。又は、第３図に示すように、このように主溝１−２
又は１−３とタイヤ接地端とを連結する横溝２を設ける
ことに加えて、主溝相互間（ｌ−２と１−１．１１と１
３）を連結する横溝２が設けられている。コーナリング
時ばかりでなく直進走行時における操縦安定性を高める
ためである。

横溝２の溝幅は５闘以下であり、好ましくは２．　０　
ｍｍ〜３．　０　ｘｖの範囲である。この横溝２の溝幅
が５闘を超えるとタイヤの騒音上で好ましくないからで
ある。なお、横溝の溝深さは、通常タイヤにおける横溝
の深さであればよく、特に限定されないが、好ましくは
主溝１−Ｌ　　１−２．１−３の溝深さの５０％以下に
するのがよい。

主溝１−１．　１−２．　１−３で区切られるリブ５　
（第２図）またはブロンク７　（第２図、第３図）には
、任意の本数、深さのカーフまたはサイプと呼ばれる薄
い切り込み４をタイヤ幅方向に適宜の間隔で形威しても
よく、第２図の例に示す通り、主１ｔ−ｔ．１−２．　
　１−ａ問および最外側主溝１−２．１−３とタイヤ接
地端との間を貫通させないという条件下に、２　＋ｎを
超える溝幅を有するサブ溝３を設けてもよい。

（２）本発明では、このようなトレッド表面１０の溝面
積率を２５％〜４０％とすると共に、トレッド表面１０
のスノートラクションインデックス（ＳＴｌ）を１８０
〜２５０としている。

ここで溝面積率とは、トレッド表面１０の接地部全面積
（接地幅×周長）に対する溝接地面の割合である。本発
明では、この溝面積率を２５％〜４０％としている。溝
面積率が２５％よりも小さくなるとタイヤの雪上運動性
能が低下するし、４０％よりも大きくなるとトレソド表
面ｌＯの陸部が少なくなり、ブロソクのエソジ効果およ
び１・レソド部ｌ３を構戒する独立気泡の発泡ゴムのエ
ッジ効果が低下して氷上運動性能が低下するからである
。なお、参考までに、従来の氷雪路用空気入りタイヤで
は、溝面積率が４０％〜５０％である。本発明では、従
来に比し溝面積率を小さくして氷上運動性能を向上させ
、これに伴って雪上運動性能が低下する分については、
後述するようにトレッド部ｌ３を独立気泡を有する発泡
ゴムで構成することによりその低下を抑えるようにした
のである。

また、本発明では、スノートラクションインデックス（
ＳＴＩ）の値を１８０〜２５０としていいる。ここで、
スノートラクションインデックス（ＳＴＩ）とは、ＳＡ
Ｅ　Ｐａｐｅｒ　８２０３４５に記載されているトレッ
ドパターン表面の溝およびカーフの長さとタイヤ断面方
向くタイヤ幅方向）威分と溝深さにより算出される雪上
性能レベルを示す指数であり、下記式によって表わされ
る。

ＳＴＩ　＝　−　６．８　＋　２２０２ρ　＋＋６７２
ρ！＋７．６０ｇ上式中、ρ１はトレッド表面接地部全
面積（接地幅×周長）中の溝のタイヤ断面方向投影長さ
の総和（１／ｍＷ）　、ρ２はトレッド表面接地部全面
積（接地幅×周長）中のカーフのタイヤ断面方向投影長
さの総和（１／ｍｍ）　、Ｄｇは平均溝深さ（ｍ一）で
ある。

このＳＴＩが大きくなるにつれてタイヤの雪上性能は向
上するが、余りに大きくなり過ぎると剛性が低下し、ド
ライ性能（乾燥路走行性能〉が低下する。一方、ＳＴＩ
が小さくなると良好な氷上性能が発揮されなくなる。

本発明においては、このＳＴＩが１８０よりも小さくな
ると十分に満足し得る雪上性能が得られなくなるし、２
５０を超えるとタイヤのドライ性能が低下する。かかる
要件を満足する本発明タイヤは、通常のスタッドレスタ
イヤに比較すると溝面頼率の小さい、陸部の多いトレソ
ド表面を有する。本発明は、このようなトレッド表面に
５ｍｍ以下の溝幅の狭い横溝２を設けることｌ０ により、この横溝２のエノジ効果を高めて、かつ陸部の
多いトレソド部に発泡ゴムを用いることにより独立気泡
のエッジ効果および排水効果を高めて氷雪路面上の薄い
水膜を有効に除去し、結果として氷雪性能を大幅に向上
させたものであると言える。

（３）　　さらに、本発明では、トレッド部１３を独立
気泡を有する発泡ゴムで構成している。この発泡ゴムは
発泡剤配合量に対して同量未満の尿素系助剤を配合して
なる。

本発明者らは、従来技術では達戒することが困難であっ
た氷雪路面での摩擦力を改良するために鋭意研究を行っ
た結果、トレソド部１３に比較的硬度の高い発泡ゴムを
用いることで上記目標を達威できることを見い出し、本
発明に至った。

すなわち、発泡ゴムに含有される独立気泡がエッジ効果
および排水効果を向上させ、特にＯ℃付近での疑似液体
層が存在する氷上で驚くべき効果があることを見い出し
た。また、低温時１ ｌ 低硬度で氷雪摩擦を改良するという従来よりの考え方は
発泡ゴムには当てはまらず、むしろある程度硬くした方
が路面に接する独立気泡がもたらすエッジ効果と排水効
果とを著しく向上させる事実を見い出した。しかも、比
較的高硬度にしたことでブロソク剛性が向上し、従来の
冬用タイヤの弱点であった一般路（乾燥路、湿潤路）に
おける走行性能を高レベルに保持させることにもつなが
った。

ただし、発泡ゴムは非発泡ゴムに比べて硬度が大幅に低
下するため、通常、発泡ゴムの硬度を高くするにはマト
リソクスゴムの硬度を大幅に高くしておく。一般的には
カーボンブラックなどの補強剤を大幅に増量するか、又
はオイルなどの軟化剤を大幅に減量するなどの調節を行
うが、加工性や発熱性などが悪化してしまうので好まし
くない。そこで、本発明者らは、発泡剤の分解温度を低
下させるために、発泡剤と併用することの多い尿素系助
剤が架橋密度を増加させることに着目して種々の検討を
行った。こ１２ の結果、ゴム組成物に尿素系助剤を単独で配合しても硬
度は上がるが、発泡剤と併用することで更にその効果が
大となることがわかった。すなわち、発泡剤に対して尿
素系助剤を特定量配合することで、発泡による硬度低下
が抑えられ、非発泡ゴムと同程度の硬度にできることが
見い出され、また加工性や発熱性などに悪影響を及ぼさ
ないことも確認された。さらに、発泡剤としては例えば
ニトロソ化合物を選択すると分解反応の途中でホルムア
ルデヒドが生或され、強い刺激臭を与えるので、この場
合にもアルデヒドの受体となる尿素系助剤を配合するこ
とは作業性の面から大変有効である。

本発明者らは、かかる知見を得たうえで、気泡の分布状
態、トレソドパターンなどの研究を重ね、本発明に到達
したのである。

本発明において、この発泡ゴムは、通常のゴム組底物に
発泡剤を加え、さらに発泡剤配合量に対して同量未満の
尿素系助剤を配合してなる。

好ましくは、発泡剤配合量に対して３０〜９０重量１３ ％の尿素系助剤を配合するのがよい。尿素系助剤を配合
しないと、発泡ゴムの硬度が非発泡ゴムより大幅に低下
するためにカーボンブラックなどの補強剤を大幅に増量
するか、又はオイルなどの軟化剤を大幅に減量するなど
の調節が必要となり、加工性や発熱性などが悪化し、し
かも分解温度の高い発泡剤を用いた場合には通常の加硫
温度によりタイヤを製造するのが困難になる。また、発
泡剤配合量に対して同量以上の尿素系助剤を配合すると
、発泡による硬度低下を抑える効果が飽和して不経済で
あり、しかも発泡剤によっては分解温度が低下し過ぎて
、混合、押出工程で未加硫ゴムが発泡する恐れがある， 本発明において空気入りタイヤのトレソド部を独立気泡
を有する発泡ゴムで構成するには、通常、トレッド部に
用いられるゴム組或物に発泡剤および尿素系助剤を加え
、通常のタイヤ製造方法により加硫を行なうことによれ
ばよい。

この場合の発泡ゴムのガラス転移温度は、冬期ｌ４ 使用でクラックが発生しないように脆化温度が３０℃以
下であればよい。発泡剤は、有機又は無機の発泡剤を任
意に選択できる。例えば、有機発泡剤としてはベンゼン
スルホニルヒドラジド、ジニトロソペンクメチレンテト
ラミン、アゾジカルボンアミド等であり、無機発泡剤と
しては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸
アンモニウムであり、特に限定されない。

尿素系助剤としては、凝集防止剤、吸湿防止のための酸
性物質等と尿素との化合物あるいは尿素単独物が用いら
れる。具体的には例えば、永和化威工業一のセルペース
トＭ３（尿素＋酸性物質）、セルベース｝Ｍ５　（尿素
十酸性物質）、セルペース｝１０１　　（尿素十凝集防
止剤）が挙げられる。その他、カーポンブランク、軟化
剤、加工助剤、老化防止剤、ワソクス、加硫剤、加硫促
進剤等の配合剤を当業界の慣行に従い適宜に適量配合し
てもよい。ただし、発泡剤は特に本発明タイヤを得るた
めに原料ゴム１００重量部に対して０．５〜２０重量部
配合するのが好ましい。

１ ５ さらに、氷雪路性能、一般路性能を向上させる手法とし
て、キャンプトレッドゴム／ベーストレッドゴム構造の
ような二層、三層のトレッド構造を導入すれば、いっそ
うこれらの性能を向上できるようになるので好ましい。

本発明では、トレッド部を構成する上記の独立気泡を有
する発泡ゴムは、下記■〜■の要件を有するものである
。

■　０℃におけるＪＩＳ硬度が６０〜７０であること。

ここで、ＪＩＳ硬度とは、ＪＩＳ−＾硬度のことである
。

発泡ゴムの硬度は、Ｏ℃におけるＪＩＳ硬度が６０〜７
０であることが必要であり、好ましくは６３〜６８であ
る。０℃のＪＩＳ硬度が６０未満では気泡のエッジ効果
、排水効果が低下し、氷雪路における制動性、駆動性が
十分でなく、一般路における耐摩耗性、操縦安定性等の
走行性能も低下し、好ましくない。７０超では凝着摩擦
力の低下により氷雪路での性能が低下し、実用上問題と
なる。

１ ６ ■　Ｉ・レッド表面の平均気泡面積が５００〜６０００
μｍ２であること。

発泡ゴムの平均気泡面積は、５００〜６０００μｍ２の
独立気泡であることが必要であり、好ましくは１０００
〜４０００　μｍ２である。５　００　ｐ　ｍ２未満で
は氷雪路性能の改良効果が不十分であり、６０００μｍ
２を超えると耐摩耗性や一般路面での走行性能が大幅に
低下するからである。

■　トレッド表面の各気泡面積の変動係数が０．５〜０
．８であること。

気泡の形状および分布状態について調べた結果、気泡の
分布は分布幅が狭く、気泡の形状および占有面積比率を
最適化することにより雪氷路性能、一般路性能を同時に
満足することを見出したことによる。

ここで、独立気泡の変動係数（Ｋ）とは下式に従って求
められる。

Ｋ　＝　Ｓ／Ｘ Ｘ　：平均気泡面積（μｍ　２　） Ｓ　：ｘの標準偏差（μ，２） ｌ７ この独立気泡の変動係数（Ｋ）は、０．５〜０．８の分
布状態であることが必要である。この変動係数（Ｋ）が
０．５未満では気泡のエッジ効果の低下により氷雪路性
能および一般路性能が低下し、０．８超では気泡の排水
効果の低下により氷雪性能が低下する。

■　トレソド表面の気泡占有面積率が１０％〜４０％で
あること。

１０％未満では氷雪路性能の改良効果が少なく、４０％
超では氷雪路性能は改良されるものの、耐摩耗性や一般
路性能が大幅に低下するからである。気泡占有面積率は
、発泡ゴムの単位面積当りに占める気泡の面積比率で示
される。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例、比較例 第２図に示すトレッドパターンを有し、タイヤサイズが
１８５／７０　Ｒ１３　８５（ｌのタイヤを各種作製し
、これらタイヤについて次の評価を行った。

この結果を第１表に示す。なお、主溝の幅は８〜ｌ　Ｑ
　ｍ＋＋　，深さは１１　ｍｍ　，横溝の深さは９ｍｍ
，力一１８ フの深さは８ｍｍとした。またテスト車は１６００ｃｃ
のＦＦ車を使用した。

平均気泡面積、気泡の変動係数、気泡占有面積圭： 各テストタイヤのトレッド部より試験片を切り出し、平
面とした後、柏木研究所製ＮＥＸＵＳ６４００を用いて
１６５倍にて画像処理を行ない、ＩＯ個のサンプルの平
均値で評価した。

旦違Ｖ媛稟： 各テストタイヤのトレソド部より試験片を切り出し、Ｊ
ＩＳ−Ｋ６３０１に規定されている方法に準拠して、温
度Ｏ℃のときの硬度を測定した。

゛上路　での制蛋　′４″： 水盤上を初速３０ｋｍ／ｈで走行し、制動した時の制動
距離を測定し、従来タイヤをｌ００として指数表示した
。数値は大なる程、制動が良好であることを示す。

雪　　での　　性ＦＩＬ： 圧雪路面を乗用車で制動を繰返して、路面をツルツルに
したツルツル圧雪路面において５％ｌ９ （２．９°）勾配の登坂試験を行い、ゼロ発進方法によ
り３０ｍ区間の登坂加速タイムを計測し、従来タイヤに
対する指数で示した。数値は大なる程、駆動性が良好で
あることを示す。

操　〜，性（乾燥路面）： ５人のテストドライバーによる各タイヤのフィーリング
を１０点法で採点した結果（平均値）を従来タイヤに対
する指数で示した。数値は大なる程、操縦安定性が良好
であることを示す。

耐摩耗生（）： ＪＡＴＭＡに規定されでいる設計常用荷重、空気圧の条
件で乾燥路面を２０．ＯＯＯｋｍ走行した後、各タイヤ
の摩耗量を従来タイヤの摩耗量に対する指数で示した。

数値は大なる程、耐摩耗性が良好であることを示す。

（本頁以下余白） ２０ 第１表から下記のことが判る。

（ａ）　　実施例ｌ、比較例１ 尿素系助剤を本発明の規定通りに配合している実施例１
では、ＪＩＳ−Ａ硬度、発泡状態ともに規定通りのもの
が得られ、タイヤ性能も従来タイヤより優れているのに
対し、尿素系助剤を配合していない比較例１ではＪＩＳ
−Ａ硬度が大幅に低下して本発明で規定した範囲外とな
る。かかる硬度を本発明の規定した範囲内にするために
は、例えばカーボンプランクを増量したり、オイルを減
量したりしなければならないため、加工性や発熱性の面
で不利になる。

Ｔｂｌ　　実施例１〜３、比較例２ ０℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度が本発明の規定した範囲内
である実施例１〜３では、従来例に対して氷雪性能が大
幅に改善させるばかりでなく、一般路での性能、耐摩耗
性も非常に優れている。

これに対し、かかる硬度が本発明の規定外である比較例
２では、氷雪性能の改善効果が少ないばかりか、一般路
での性能、耐摩耗性も大幅に２２ 低下することが判明した。

（Ｃｌ　　実施例１〜３、比較例３，４平均気泡面積お
よび変動係数が本発明に規定した範囲内である実施例１
〜３に対して、平均気泡面積が本発明の規定外である比
較例３と変動係数が本発明の規定外である比較例４は、
般路での性能および耐摩耗性は満足できるレベルである
ものの、氷雪性能が低いという欠点がある。

（ｄｌ　　実施例４、比較例５ 気泡占有面積が本発明の規定した範囲内である実施例４
では従来例に対してタイヤ性能は同等以上のレベルであ
るが、気泡占有面積率が本発明の規定外である比較例５
では、氷雪性能は改善されるものの、一般路での性能お
よび耐摩耗性が低下して好ましくない。

ｔｅｌ　　実施例２，５、比較例６．７横溝の溝幅、溝
面積率およびスノートラクションインデックス（ＳＴＩ
）が本発明の規定した範囲内である実施例２，５では従
来例に対し２３ て優れたタイヤ性能を示す。これに対して、溝面積率が
本発明の規定外である比較例６では雪上性能が、またＳ
Ｔｒが本発明の規定外である比較例７では耐摩耗性が、
それぞれ劣っていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の空気入りタイヤは、路面に
接触するトレソド部のゴムとして発泡剤と尿素系助剤と
を特定割合だけ配合して作製した独立気泡を有する発泡
ゴムを用い、この発泡ゴムのＯ℃におけるＪＩＳ硬度、
平均気泡面積、気泡の変動係数および気泡占有面積率を
特定範囲とし、さらにトレソド表面のトレッドパターン
を特定したため、一般路（乾燥路、湿潤路）における走
行性能を損なうことなく氷雪路における摩擦力を著しく
改良させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気入りタイヤの子午線方向半断面説
明図、第２図および第３図はそれぞ２４ れ本発明の空気入りタイヤのトレッド表面に形或された
トレソドパターンの一例を示す平面視説明図である。 １−１，　　ｌ−２．　　１−３・・・主溝、２・・・
横溝、３・・・サブ溝、４・・・切り込み、５・・・リ
ブ、１０・・・トレソド表面、１１・・・ビード部、１
２・・・サイドウオール、１３・・・トレッド部、ｌ４
・・・カーカス層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トレッド表面にタイヤ周方向に延びる複数の主溝を設け
   ると共に、タイヤ幅方向最外側の主溝とタイヤ接地端と
   を連結する横溝を設けるか又はこの横溝に加えて主溝相
   互間を連結する横溝を設け、これら横溝の溝幅を５ｍｍ
   以下とし、トレッド表面の溝面積率を２５％〜４０％、
   スノートラクションインデックス（ＳＴＩ）を１８０〜
   ２５０とし、さらに、トレッド部を独立気泡を有する発
   泡ゴムで構成し、該発泡ゴムは発泡剤配合量に対して同
   量未満の尿素系助剤を配合してなり、前記発泡ゴムは、
   ０℃におけるＪＩＳ硬度が６０〜７０、トレッド表面の
   平均気泡面積が５００〜６０００ｍｍ＾２、トレッド表
   面の各気泡面積の変動係数が０．５〜０．８、およびト
   レッド表面の気泡占有面積率が１０％〜４０％であるこ
   とを特徴とする空気入りタイヤ。