JPH03167006A - 重荷重用空気入りタイヤ - 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、大型トラソク、バス、ライトトラソク用のタ
イヤ等に代表される常用空気圧が５ｋｇｆ／一以上の重
荷重用空気入りタイヤ、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く氷雪路におけ
る摩擦力（制動性、駆動性）に優れた重荷重用空気入り
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。第３図にス
パイクタイヤのトレッドパターンの一例を示す。第３図
では、トレッド表面１０にはタイヤ周方向ＥＥ　　に３
本の主溝１が環状に設けられている。また、タイヤ幅方
向には複数の横溝２が設けられている。そして、これら
主溝１と横溝２とによって複数のブロンク３が区画され
ている。ブロソク３には、複数のスパイクビン５が植設
されている。

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く、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ン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、従来のスタンドレスタイヤは、そのトレ
ッド表面に形成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、１・レソドゴムとして軟化剤や可
塑剤を多量配合したゴム組威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し易い。

これらのスタソドレスタイヤに代わるものとして、１〜
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６２−２８３００
１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、独立気泡によるエンジ効果と排水効果とが十
分でなく、さらには耐摩耗性や一般路（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ルノ
ド部の硬度を上げたり、トレッ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（一般路面）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
良した常用空気圧が５ｋｇｆ／一以上の重荷重用空気入
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〕

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、トレッド表面にブ
ロックパターンを形成し、トレッド展開幅をタイヤ最大
幅の８０％以上とすると共にトレッド表面の溝面積率を
３０％〜４５％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６０〜７４、トレッ
ド表面の平均気泡面積が５００〜４０００μｍ２、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％〜３５％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ｌ図は本発明の重荷重用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、本発明の重荷重
用空気入りタイヤＡは、常用空気圧が５ｋｇｆ／ｃｎｌ
以上であって、左右一対のビード部ＩＬ　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ＩＬ　１１間にはカーカス層１４が装架されて
おり、トレッド部１３においてはこの外周を取り囲むよ
うにヘル１・ｓｉｌ５が配置されている。ｌＯはトレッ
ド表面、Ｒはタイヤ最大幅である。

１１１　　本発明では、第２図に示されるように、トレ
ッド表面１０にタイヤ周方向ＥＥｉに延びる複数の主溝
ｌを環状に設けている。また、タイヤ幅方向に複数の横
溝２を設けている。そして、これら主溝ｌおよび横溝２
によって複数のブロック３を形成している。ブロソク３
の表面には、複数のサイプ４が形成されている。

ブロソク３の表面に形成されるサイプ４のサイプピ・７
チ（サイブとサイプとの間の距離）はトレソト展開幅（
ＴＩ）Ｗ）の５〜２０％の範囲内がよい。また、サイプ
４の深さは主溝ｌの深さの５０％以上とし、この場合、
主ａ１の深さは好ましくはＪＩＤ　Ｄ　４２０２　Ｆ自
動車用タイヤの諸元解説」第１１頁の解説表９の溝深さ
のエキストラ・ヘビイ・トレッド（Ｅｘｔｒａ　ｌｌｅ
ａｖｙ　Ｔｒｅａｄ　（ＥＩＩＴ）　）とヘビイ・トレ
ッド（　Ｈｅａｖｙ　Ｔｒｅａｄ　（ＨＴ）　］の欄に
記載されている値の範囲にするのがよい。

これらのサイプ４の間隔および深さは全てのブロソク３
で一定にしてもよく、好ましくはトレッド接地面上の接
地圧分布に合わせて、接地圧の高い領域のサイブピソチ
は大きく、接地圧の低い領域のサイプピッチは小さく、
ブロンク３毎に変更するようにしてもよい。このサイプ
４は、氷雪路におけるタイヤ性能を付与する上で少なく
とも一方の端部がブロソク３の縁部に達しているのがよ
い。好ましくは第２図に示す通り、サイプ４の両端がブ
ロック３の縁部に達しているのがよい。このサイプ４の
方向は特に限定されず、その形状も直線、曲線または折
線等の形状にすることができる。

また、本発明では、トレッド展開幅（ＴＤＷ）がタイヤ
最大幅Ｒの８０％以上であることが必要である。８０％
未満になるとトレッド表面で陸部が少なくなって単位面
積当りの接地圧力が大きくなり、独立気泡がもたらすエ
ッジ効果、排水効果が低下する。さらに、横溝２又はサ
イプ４を設けたブロソク３に対する応力が増大し、耐ク
ラソク性も低下する。

さらに、本発明では、トレッド表面１０の溝面積率を３
０％〜４５％としている。

ここで溝面積率とは、ＪＡＴＭ＾に規定されている最大
空気圧、最大荷重の条件下におけるトレッド表面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。下記式に従って算出される。

トレット接地部の接地全面積十トレフト接地部の溝面積
この溝面積比率が３０％未満であるとタイヤの雪上性能
が低下するし、４５％を超えるとトレッド表面１０の陸
部が少なくなり、ブロソクのエソジ効果およびトレッド
部ｌ３を構或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９ 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１３を独立気泡を有する発泡ゴムで構
或することによりその低下を抑えるようにしたのである
。

かかる要件を満足する本発明のタイヤは、比較的陸部の
多いトレッド表面１０に横溝２およびサイプ４を設ける
ことにより、この横？ｍ　２およびサイプ４のエソジ効
果を高めて、かつトレッド部ｌ３に独立気泡の発泡ゴム
を用いることにより発泡ゴム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排除し、結果
として氷雪性能を大幅に向上させることができる。

（２）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、従来技術では達威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ｌＯ めに鋭意研究を行った結果、トレッド部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プロソク剛性
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ｌ １ に高くしておく。一般的にはカーボンブランクなどの補
強剤を大幅に堆量するか、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。この結果、ゴム組
底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ば作１ ２ 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、トレッ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、通常のゴム組威物に
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％の
尿素系助剤を配合ずるのがよい。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ン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、滌
ｌ３ 合、押出工程で未加硫ゴムが発泡する恐れがある。

本発明において重荷重用空気入りタイヤのトレッド部を
独立気泡を有する発泡ゴムで構或するには、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、冬期使用でクラソ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、ジニトロソペンタメ
チレンテトラミン、アゾジカルボンアξ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ベース｝
Ｍ３　（１４ 尿素十酸性物質）、セルペースト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、カーボンブラ・ノク、軟化剤、加
工助剤、老化防止剤、ワ・ノクス、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Ｉリ１クイヤを得るた
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。さらに、氷雪路性能、一般路性
能を向上させる手法として、キヤ・ノプトレ・ノドゴム
／ヘーストレッドゴム構造のような二層、三層のトレソ
ト構造を導入すれば、いっそうこれらの性能を向−１二
できるようになる．ので好ましい。

本発明では、トレソト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６０〜７４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、０゜ＣにおけるＪＴＳ硬度がｌ ５ ６０〜７４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。７４超では
凝着摩擦力の低下により氷雪路での性能が低下する。

■　トレッド表面の平均気泡面積が５００〜４０００μ
ｍ２であること。

発泡ゴムの平均気泡面積は、５００〜４０００μｍ２の
独立気泡であることが必要であり、好ましくは１０００
〜３５００μｍ２である。５００μｍ２未満では氷雪路
性能の改良効果が不十分であり、４０００　ｐ　ｍ２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１６ 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）とは下弐に従って求
められる。

Ｋ　＝　Ｓ／Ｘ Ｘ　二平均気泡面積（μｍ　２　） ＳＥＸの標準偏差（μｍ　２　） 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。

■　トレソト表面の気泡占有面積率が１０％〜３５％で
あること。

１０％未満では氷雪路性能の改良効果が少なく、３５％
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。

ｌ７ 以下に実施例および比較例を示す。

実施例、比較例 第２図に示すブロソクバクーンを有し、タイヤサイズが
ＩＩＲ　２２．５　１，ＩＰＲ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、１・レッド展開幅（Ｔ
　Ｄ　Ｗ）は２１４ｍｍ，タイヤ最大幅Ｒは２６６ｍ＋
ｉ，上溝の深さは１９．９ｍｍとした。またテスト車は
大型車両（２・Ｄ）壱使用した。また従来タイヤはブロ
ソクに６０本のスパイクピンを打ら込み、発泡ゴムを使
用しないものである。

平均気泡面積、気泡の　動係数、気泡占有面皇： 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、１０個のサンプルの平
均値で評価した。

壮違Ｌ瑳塵： 各テストタイヤのトレッ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１８ 拠して、温度０℃のときの硬度を測定した。

氷上路面での制動性能： 凍結路にて４０ｋｍ／ｈから制動をかＬＪ、その制動距
離により評価し、結果を従来タイヤを１００とする指数
で表した。この数値が大きいほど制動性が優れている。

圧雪路面での駆チ性能： 圧雪路の坂道を初速度３０ｋｎ＋／ｈから登坂し、その
所要■々間により，＜Ｔ価し、粘果を従来タイヤを１０
０とする指数で表した。この数値が大きいほど駆動性は
優れている。

操縦安定性（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。

｛摩耗性（之燥路　）： ＪＡＴＭＡに規定されている設計常用荷重、空気圧の条
件で乾燥路面を２０，０００ｋｍ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１９ 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。

（木頁以下余白） ２０ 第１表から下記のことが判る。

（ａｌ　　実施例１、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、．１１５−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ｌではＪＩ
Ｓ−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、カーボンブランクを増量したり、オイ
ルをｉ４｛ｆｆｉ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。

（ｂｌ　　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ｌ〜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、耐摩耗性も大幅に低２２ 下することが判明した。

ｔｅｌ　　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ヘルである
ものの、氷雪性能が低いという欠点がある。

（ｄ＋　　実施例１〜３、比較例５ 気泡占有面積が本発明に規定した範囲内である実施例１
〜３に対して、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。

（ｅｌ　　実施例１、比較例６ 溝面積率が本発明に規定した範囲内である実施例ｌに対
して、溝面積率を本発明の規定外とした比較例６では雪
上性能が劣っていることがわかる。

２３ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、常用空気圧が５．
　０　ｋｇｆ／ｃｔＫ以上の重荷重用空気入りタイヤの
トレント部に、発泡剤と尿素系助剤を特定割合だけ配合
して作製した独立気泡の発泡ゴムを用い、その発泡ゴム
の平均気泡面積、変動係数、気泡占有面積率、および０
゜ＣにおけるＪＩＳ八硬度を特定し、さらに、トレッド
表面にブロックパターンを形成してトレッド展開幅と溝
面積率を特定したために、一般路面（乾燥路、湿潤路）
における走行性能を損うことなく氷雪路面における摩擦
力を著しく改良させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の重荷重用空気入りタイヤの一例の子午
線方向半断面説明図、第２図はこのタイヤのトレッド表
面のブロックパターンの一例を示す平面視説明図、第３
図は従来のスパイクタイヤのトレッド表面のトレソトパ
ターンの一例を示す平面視説明図である。 ２４ ｌ・・・主溝、 ２・・・横溝、 ３・・・ブロソク、 ４・・・サ イブ、 ５・・・スパイクピン・ １０・・・トレッド表面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トレッド表面にブロックパターンを形成し、トレッド展
   開幅をタイヤ最大幅の８０％以上とすると共にトレッド
   表面の溝面積率を３０％〜４５％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６
   ０〜７４、トレッド表面の平均気泡面積が５００〜４０
   ００μｍ＾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％〜３５％であることを特徴とする重荷重用空気
   入りタイヤ。