JPH01297302A

JPH01297302A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH01297302A
Application number: JP63127668A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Yamaguchi; 山口　宏二郎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-11-30

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、夏期および春秋期
（以下、夏期という）の走行において操縦性能および発
熱耐久性能を損なうことなく、必要な耐摩耗性能を有し
、また、冬期の氷雪路面上における駆動性能、制動性能
、および操縦性能等の氷雪性能並びに乗心地性能および
ロードノイズを改良するとともに、特に、耐溝底亀裂性
能を改良した空気入りタイヤに関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）一般に、
冬期の氷雪路面を走行するとともに、夏期の舗装路面を
走行するいわゆるオールシーズンタイヤとして、粉塵問
題および路面の損傷を避けたスタッドレスタイヤまたは
、スタッドレスタイヤに代わるものとして独立気泡を有
する発泡ゴムをトレッドに用いたものがある。

従来の空気入りタイヤ、例えば、発泡ゴムをトレッドに
用いた空気入リタイヤは、トレッドに周方向溝と、横方
向溝によって区分される陵部を備えたいわゆるブロック
パターン、またはトレッドに横方向溝によって陵部を区
分したラグパターンを有するものがある。そして、第４
図に示すように、これらの従来のタイヤ５１は、トレッ
ド５２が外側の発泡ゴム５２ａからなる外側ゴム層５２
Ａおよびその内側の発泡剤を台床ない通常ゴム５２ｂか
らなる内側ゴム層５２Ｂからなっている。そして、トレ
ッド５２の踏面部において、横方向溝の溝底の外輪郭５
３．の形状は、雪上等でできるだけ多くの雪をかかえこ
み大きい駆動力を出すため、トレッド端近傍の溝深さＩ
）ｓｏを例えば、Ｄ、。１くり、。ｍ（ＤＳａｃのよう
に、階段的に大きくなるようになされている。そのため
、横方向溝の溝底の外輪郭５３Ｌは曲率変化が大きい隅
部５３１４を有し、この隅部の発泡ゴム層の厚さＤ３３
Ｍは中央区域の厚さ０５３Ｎより太き（なっている。こ
のため、隅部５３．における発泡ゴムの発泡率は大きく
なり強度が低下する傾向がある。このような空気入りタ
イヤは、冬期の氷雪性能自体それなりに良好であるが、
負荷転勤時に、タイヤのトレッド５２の両側区域にはタ
イヤ周方向に作用する駆動力、制動力および横方向の横
力が繰り返し加わる。そのため、通常二の種のタイヤは
路面把握力を向上させる目的でトレッド５２の両側区域
の溝底部の発泡ゴム５２ａには過大な動的な歪が繰り返
し生じ、溝底特に、隅部５３９の近傍に亀裂が発生し易
いという問題点があった。

そこで本発明は、冬期〜夏期を通じ種々のタイヤ性能を
維持しながら、特に氷雪性能を向上する発泡ゴムの利点
を生かし、また同ゴムの欠点である、特に、前記トレッ
ドの両側区域の溝底亀裂の発生を防止したトレッドを有
する空気入りタイヤを提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明者は、発泡ゴムからなるトレッドを有する空気入
りタイヤについて、製造時、走行時の溝の動的な状態、
特に、トレッドの両側区域の溝底の状態につき種々検討
を重ねた。その結果、下記を見出した。

■　発泡ゴムでトレッドを形成したものは、発泡剤を含
まない通常ゴムでトレッドを形成したものに比較して加
硫後の溝幅が小さくなるように変化する。これは、タイ
ヤの加硫硬化後に加硫釜内の圧力を除去すると、発泡ゴ
ムが膨張し溝幅を小さくするように変形するからである
。

このため、溝底の曲率半径が小さくなる。

■　発泡ゴムからなるトレッドは剛性が比較的小さい傾
向にあるため、負荷転勤時の動的歪が大となり易い。そ
の結果、特に、トレッドの両側区域、すなわちショルダ
ーの近傍の横方向溝には大きい動的歪が生ずる。

■　発泡ゴムは発泡剤を含有しない通常ゴムよ゛り強度
が低い傾向にあり、また、亀裂発生の核を内包している
。

■　特に、第４図に示すように、トレッドの両側区域の
横方向溝の溝底のタイヤ横断方向の外輪郭５３Ｌの形状
は、この種のタイヤの氷雪性能を向上させるために、ト
レッド端５２ｃの方向に向って階段状に溝深さを急増さ
せて終焉しており、この階段状の曲率変化の大きい位置
である隅部５３．４に負荷転勤時の歪が集中し易い。

以上の知見に基づき、本発明者は、さらに種々研究を重
ねた。

そして、トレッドはその主体であるトレッド踏面部およ
びトレッド踏面部の両側に連なりその側面を被覆する側
ゴム部とを有するものとし、トレッド踏面部は路面に接
する外側ゴム層およびその内側の内側ゴム層の２層とす
る。そして、内側ゴム層は通常ゴム、または、そのショ
アーＡ硬度を外側ゴム層に比較してより大きくすること
により、前述の加硫硬化後の溝幅の変化を抑制できると
ともに、負荷転勤時に生ずる動的歪を小さくできること
を見出した。

また、横方向溝の横方向外端近傍の溝底の外輪郭をゆる
やかな適正な形状にすることにより、負荷転勤時に生ず
る溝底の歪の集中を抑制し得ることを見出した。

本発明者は、さらに、鋭意研究を重ね、下記の結論に到
達した。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、半径方向外
方に位置する外側ゴム層および内方に位置する内側ゴム
層の少なくとも２Ｎのゴム層からなるトレッド踏面部並
びにトレッド踏面部の両側を被覆する側ゴム部を有する
トレッドの両側区域に少なくともトレッド横断方向に延
びる横方向溝を周方向に複数配列してなる空気入りタイ
ヤであって、前記内側ゴム層はショアーＡ硬度が５４°
〜８０°でかつ前記外側ゴム層に比してより高く、前記
外側ゴム層は発泡率■が５％〜５０％の範囲の発泡ゴム
からなり前記トレッドの体積に占める割合は少なくとも
１０％であり、前記横方向溝の溝深さが横断方向外方端
に向って漸増することを特徴としている。

ここで、トレッドを外側ゴム層および比較的硬質の内側
ゴム層の少なくとも２層のゴム層としたのは、トレッド
に発泡ゴムを単独で用いた場合、加硫硬化後に、加硫時
の圧力を除去すると、発泡ゴムの膨張により、トレッド
の溝幅が変形し小さくなり溝底の曲率半径が小さくなる
傾向がある。

しかしながら、内側ゴム層に下記の特定の物性のゴムを
用いることにより、この溝幅の変形を抑制できるからで
ある。内側ゴム層は通常ゴムまたは発泡ゴムで発泡率が
外側ゴム層より小さ（、かつショアーＡ硬度が外側ゴム
層に比較してより大であり、且つ５４°〜８０°である
。これは、５４°未満では前記溝幅の変形を抑制する効
果が小さく、８０°を超えると氷雪性能が低下するから
である。

また、発泡ゴムからなる外側ゴム層は、トレッドの全体
積の少なくとも１０％以上の体積を有するものが望まし
く、好ましくは１０〜７０％、さらに好ましくは４０〜
６０％である。外側ゴム層をトレッドの全体積の１０％
以上の体積を有するとしたのは、１０％未満では氷雪性
能の改良効果が少ないためである。

また、外側ゴム層のショアーＡ硬度は好ましくは３５°
〜５３＠である。また、発泡ゴムの発泡率■は次式％式％（１）により算出した。ρ。は発泡ゴムのゴム固相部の密度（
ｇ／ｃｆｆｌ）　、ρ１は発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｄ）
である。外側ゴム層の発泡率■は５〜５０％の範囲が望
ましく、好ましくは５〜３０％である。発泡率■を５〜
５０％としたのは、５％未満では、低温時の発泡ゴムの
柔軟性が得られず、また、５０％を超えると、耐摩耗性
能が低下して氷雪路面、湿潤路面以外の乾燥路面での耐
摩耗性が実用的に不十分であるからである。

また、発泡ゴムの独立気泡の平均気泡径は５〜１５０μ
ｍが望ましく、好ましくは１０〜１００μｍ、発泡ゴム
の独立気泡の平均気泡径を５〜１５０μｍとしたのは、
５μｍ未満では氷雪性能の改良効果が少な（、また、平
均気泡径が１５０μｍを超えると耐摩耗性能が大幅に低
下し、さらに、発泡ゴムの歪み復元力が低下し、いわゆ
る耐ヘタリ性が低下し、走行により、タイヤブロックの
変形、サイプの目づまりなどを起こし、雪上性能を低下
させる。また、耐カット性も低下しブロック欠けが多く
なる。さらに、製造時に安定した形状を得ることが困難
であるからである。

また、発泡ゴムが外側ゴム層の中央区域において、少な
くとも気泡直径３０〜１２０μｍの独立気泡を単位面積
１ｍｍ”当たり２０個以上を含有することが望ましく、
好ましくは３０個以上である。ここに、独立気泡を単位
面積１［ｌｌｍ２当たり２０個以上としたのは、２０個
未満では氷雪路面に接触するトレッドゴムのゴム表面の
独立気泡により生ずる凹凸状態が十分でなく氷雪性能を
十分に発揮できないためである。

また、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドに用いる
発泡ゴムは、通常のゴム配合物に発泡剤を加えて通常の
タイヤ製造方法に従って加熱加圧する際形成される。発
泡剤としては、例えば、ジニトロソ・ペンタメチレン−
テトラアミン、ベンゼンスルフォニルヒドラジド、高沸
点炭化水素化合物の樹脂ミクロカプセル等が用いられる
。

（作用）本発明においては、トレッドが外側ゴム層および内側ゴ
ム層の２層のゴム層からなり、外側ゴム層が特定の発泡
率を有する特定量の発泡ゴムで、かつ内側ゴムが特定の
硬度を有するゴムからなるので、十分な氷雪性能を有す
るとともに陵部の剛性は向上して溝幅の変化が抑制され
、溝底の曲率半径は好適に維持され動的歪は小さくなる
。

また、トレッドの両側区域ににおいて、横方向溝の溝深
さがタイヤの横断方向外方端に向って漸増するよう形成
されているので、溝底の横断方向外輪郭の形状は、従来
のタイヤのように階段状に形成されずに、横断方向外方
端に向かってゆるやかに滑らかに変化し、外輪部の曲率
変化は小さい。

このため、負荷転勤時に駆動、制動等の大きい力による
歪の集中は抑制され、溝底の亀裂発生を有利に防止でき
る。

以下、本発明の実施例を図面により説明するが、発泡ゴ
ムの性質の試験および試験タイヤによるタイヤ性能の試
験は下記の方法で行った。

試験法（１）平均気泡径および発泡率■ 発泡ゴムの平均気泡径は試験タイヤのトレッドの発泡ゴ
ム層からブロック状の試料を切り出し、その試料断面の
写真を倍率１００〜４００光学顕微鏡で撮影し、２００
個以上の独立気泡の気泡直径を測定し、算術平均値とし
て表した。また、発泡ゴムの発泡率■はブロック状の前
記試料を厚さ２μｍの薄片にし、加硫後１週間放置して
安定させた後密度ρ＋　　（ｇ／ｃｕｔ）を測定し、一
方、無発泡ゴム（固相ゴム）のトレッドの密度ρ。を測
定し、前記式（１）を用いて求めた。

（２）独立気泡の気泡直径および気泡数発泡ゴムの独立
気泡の気泡直径および気泡数は試験タイヤのトレッドの
発泡ゴム層からブロック状の試料を切り出し、その試料
断面の写真を倍率１００〜４００の光学顕微鏡で撮影し
、独立気泡の気泡直径を求める。次いで、独立気泡の気
泡直径が５μｍ以上の気泡数を延べ面積４．ｍｍ”以上
にわたって測定し、独立気泡の単位面積１Ｍ２当たりの
気泡数（個）を計算した。

（３）発泡ゴムの動的弾性率発泡ゴムの動的弾性率は試験タイヤのトレッドの発泡ゴ
ム層から長方形の試料（幅４．６Ｈｉ、長さ３０ｍｍ、
厚さ２ｍｍ）を切り出し、動的弾性率針（春本製作所■
製）を用い、温度３０゛Ｃ１振動数６０Ｈｚ、振幅歪１
％にて測定した。

（４）操縦性能操縦性能は試験タイヤを室内の通常の操縦性能試験機に
取り付け、負荷荷重３９５ｋｇにてコーナリングパワー
を測定し、通常ゴムのトレッドを有するタイヤの性能を
１００として指数表示した。数値は大きいほど良いこと
を示す。

（５）氷上制動性能各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの乗用車に装着
し、外気温−５°Ｃの氷上で制動距離を測定した。

通常ゴムのトレッドのタイヤの性能を１００として指数
表示した。数値が大きい程制動が良好であることを示す
。

（６）雪上登板性能各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの乗用車に装着
し、外気温−５’Ｃ１登板勾配７％の５０ｍ区間での登
板タイムを計測した。従来の通常ゴムのトレッドのタイ
ヤの性能を１００として指数表示した。

数値が大きい程登板性が良好であることを示す。

（７）乗心地性能試験タイヤを室内の通常の突起乗越振動試験機の固定軸
に取り付け、負荷荷重３９５ｋｇで突起乗越時の軸荷重
変動を測定した。従来の通常ゴムのトレッドのタイヤの
性能を１００として指数表示し、数値が大きい程乗心地
性が良好であることを示す。

（８）ロードノイズ各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの乗用車に装着
し、ロードノイズ計器にて特定のロードノイズ試験路を
走行した時の音圧を測定した。

（９）耐摩耗性能各試験タイヤ４本を排気ｆｆ１１８００ｃｃの乗用車に
装着し、一般公道を１０，０００）０１１走行し、溝深
さの変化量を測定した。従来の通常ゴムのトレッドのタ
イヤの性能を１００として指数表示し、数値が大きい程
耐摩耗性能が良好であることを示す。

（１０）耐溝底亀裂性能各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの乗用車に装着
し、一般公道を２０，０００ｋｍ走行させ、溝底の亀裂
発生状況特に、溝底の外輪郭に沿った亀裂発生状況を観
察した。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係る空気入りタイヤの一実施例を
示す図である。

第１及び２図において、空気入りタイヤ（タイヤサイズ
１６５　５Ｒ１３）　　１はタイヤのケース２と、この
ケースのクラウン部２ａのショルダ４間を被覆するトレ
ッド３と、を有している。ケース２は、一対のビード部
５と、両ビード部間にほぼ放射方向に配置したゴム引き
コード層からなるカーカス部６およびカーカス部のクラ
ウン部分の外側にほぼタイヤ円周方向に配置した公知の
非伸張性ベルト部７を有している。カーカス部のタイヤ
軸方自画外側は、サイドウオール８をなす。

トレンド３は路面に接するタイヤの半径方向外方に位置
する外側ゴム層３Ａおよびその半径方向内方に位置する
内側ゴム層３．の２層のゴム層からなる。また符号３０
はサイドウオールを外側から被覆する側ゴム部である。

側ゴム部３Ｄは、発泡剤を含まない通常ゴムからなり、
第２．３図に示すように、ショルダ部４の近傍のサイド
ウオール側の位置４ａおよび溝底の一部１０ｂまで覆っ
ている。このようなトレンド３は、製造上、外側ゴム層
３Ａ、内側ゴム層３．、側ゴム部３．を押出機で同時に
押出してもよいし、個別にシート状に押出して張り合わ
せてもよい。外側ゴム層３Ａの体積ｖｉＡのトレッド３
の全体積Ｖに占める割合はこの例において４５％である
。トレッドの両側区域３ａおよび中央区域３ｂにはトレ
ッドを横断方向に延びる横方向溝１０がタイヤ周方向に
複数配列している。また、中央区域３ｂには直線状の２
本の周方向溝１１Ａが設けられ、両側区域３ａにはそれ
ぞれジグザグ状の周方向溝１１ｍが設けられている。

横方向溝１０および周方向溝１１Ａおよび１１．はブロ
ック状の陵部１２を形成している。１５はサイプであり
、サイプ１５は陵部１２にタイヤ横方向に設けられてい
る。また、両側区域３ａの横方向溝１０において、トレ
ッドの踏面３ｃまたはこの延長線Ｆから溝底までの溝深
さＤ’ＩＱがトレッド３の横断方向外方端３ｄに向って
Ｄｌｏａ＜Ｄｌ。くＤｌ、Ｃの関係をもって漸増してい
る。このため、外側ゴム層の溝底１０ａでの厚みＤｆｆ
Ａは中央区域３ｂから外側ゴム層３Ａの端部までほぼ等
しい。

トレッドの外側ゴム層３．は発泡率Ｖ２２％の発泡ゴム
（図には境界を２点鎖線にて示している）１７からなり
、表１の組成物１に示す配合の外側ゴムである。このた
め、冬期は氷雪性能は十分に維持される。発泡ゴム１７
は動的弾性率５．ＯＸ　１０’ｄｙｎ／　ｃ＋ｆｌで、
ショアーＡ硬度Ｈｄ４６である。また、内側ゴム層３馬
は外側ゴム層３Ａより高い高弾性率１０　Ｘ　１０’ｄ
ｙｎ　／　ｃ艷でかつ、硬いショアーＡ硬度Ｈｄ６０を
有し、表１の組成物２に示す配合の内側ゴムからなり、
外側ゴムＭ３ＡのショアーＡ硬度（４６°）より高いゴ
ムでである。このため、溝幅の変化も小さ（、溝底の溝
幅方向の曲率半径は太き（、動的歪も小さい。サイドウ
オール８は耐屈曲性に優れた通常のサイドウオールゴム
である。また、側ゴム部３Ｄのゴムは、耐屈曲性および
耐カット性に優れた通常ゴムからなり、発泡率は雪であ
る。

発泡ゴム１７は、表１に示すように、ゴム組成物（組成
物ｌ）、すなわち、ガラス転移温度−６０°Ｃ以下の重
合物（天然ゴム（ガラス転移温度−７２°Ｃ）、スチレ
ンブタジェンゴム（ガラス転移温度−７３°Ｃ）、およ
びポリブタジェンゴム（ガラス転移温度−１００°Ｃ）
からなるゴム成分を含有し、かつ、これに通常の配合剤
および発泡剤（ジニトロソ・ペンタメチレンテトラミン
および尿素）を加えたものである。通常のタイヤ製造方
法にしたがって成型し、加熱・加圧し、加硫硬化後、加
硫釜内の圧力を除去する。発泡ゴムは発泡し、膨脂して
独立気泡（図には黒点にて示している）１８を形成する
。

（本頁、以下余白）表１＊１；ジニトロペンクメチレンテトラミン、＊２！タイ
ヤ加硫条件下のゴム単独での物性、＊３：前記配合に低
温軟化剤を３０部加えたもの実施例のタイヤに用いた発
泡ゴム（＆Ｉｌ成物１）１７は、表１の下部に示すよう
に、発泡率Ｖ２２％で、平均気泡径３２μｍの独立気泡
を有し、気泡直径３０〜２００μｍの独立気泡を単位面
積ｌｌ１ｍ２当り８４個を有している。トレッド３以外
の構成および製造方法は通常の空気入りラジアルタイヤ
と同じであり、詳細な説明は省略する。

このような空気入りタイヤは、第３図に示すように、ト
レッドの両側区域３ａにおいては、横方向溝の溝深さり
、。がトレッドの横断方向外方端３ｄに向って緩やかな
曲線１０Ｅをもって漸増するように形成され従って溝底
の横方向における曲率変化は小さい。このため、溝底位
置の外側ゴム層の厚さＤ）Ａは両側区域３ａでは何れの
部位でもほぼ等しい。したがって、発泡ゴムの発泡率も
均一であり、強度もほぼ均一で大である。

次に、試験タイヤを５種類準備して本発明の効果につい
て確認したので説明する。

試験タイヤの表２に示す実施例は、第１．２図に示すも
のと同じ、比較例１トレツドに表１の組成物３に示すい
わゆるアイスコンパウンドのみを用いたもの、比較例２
はトレッドのトレッド踏面部に表１に示す組成物１０発
泡ゴムのみを用いたもの、比較例３は第１．２図に示す
実施例のタイヤにおいて、外側ゴム層に発泡率Ｖ８０％
の発泡ゴムを用いたものである。比較例１、〜３の試験
タイヤは前述以外は実施例１と同じである。

試験は、操縦性能、氷上制動性能、雪上登板性能、乗心
地性能１．ロードノイズ、耐摩耗性能および耐溝底亀裂
性能について、前述の試験法に基づいて試験した。

（本頁、以下余白）表２試験結果は、表２に比較例１を１００として指数にて示
した。本発明に係る実施例のタイヤは比較例１〜３に比
較して溝底の全体および外輪郭に沿った亀裂の発止もな
く、大幅な性能の向上ができた。すなわち、夏期の走行
時の諸性能を十分に維持するとともに、冬期の走行時の
諸性能を大幅に向上できた。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、冬期および夏期
の種々のタイヤ性能を改良維持しながら、特に氷雪性能
を向上する発泡ゴムの利点を生かし、その欠点である特
に、前記トレッドの両側区域の溝底の亀裂の発生を防止
でき、耐久性能を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係る空気入りタイヤを示す図であ
り、第１図はその一部平面図、第２図は第１図の■−■
矢視断面図、第３図は第１図の■−■矢視断面図である
。第４図は従来の空気入りタイヤを示す要部断面図であ
る。１・・・・・・空気入りタイヤ、３・・・・・・トレッド、３Ａ・・・・・・外側ゴム層、３８・・・・・・内側ゴム層、３ｃ・・・・・・トレッド踏面部、３Ｄ・・・・・・側ゴム部、３ａ・・・・・・トレッドの両側区域、１０・・・・・
・横方向溝、１７・・・・・・発泡ゴム、Ｄｌ。、Ｄ、。え、ＤＩ。８、Ｄｌ。、・・・・・・溝
深さ。

Claims

【特許請求の範囲】

半径方向外方に位置する外側ゴム層および内方に位置す
る内側ゴム層の少なくとも２層のゴム層からなるトレッ
ド踏面部並びにトレッド踏面部の両側を被覆する側ゴム
部を有するトレッドの両側区域に少なくともトレッド横
断方向に延びる横方向溝を周方向に複数配列してなる空
気入りタイヤであって、前記内側ゴム層はショアーＡ硬
度が５４゜〜８０゜でかつ前記外側ゴム層に比してより
高く、前記外側ゴム層は発泡率Ｖが５％〜５０％の範囲
の発泡ゴムからなり前記トレッドの体積に占める割合は
少なくとも１０％であり、前記横方向溝の溝深さが横断
方向外方端に向って漸増することを特徴とする空気入り
タイヤ。