JPS59124413A - 氷雪路用空気入りタイヤ - 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】 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（トラクション性能）を向上させたスパイクピン付
トレッ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ップ
するのを防止するために、従来、スパイクピン付トレッ
ド部を有する空気入りタイヤが用いられている。しかし
、このような空気入りタイヤの場合でも、氷雪路面上で
のタイヤ摩擦係数は舗装路面上でのタイヤ摩擦係数に比
較してより低いものであり、このため摩擦係数を少しで
も高くすることが望ましい。

しかしながら、氷雪路面での摩擦係数を上げるためにト
レッド部全面に数多くのスパイクピンを打込むと、非積
雪路面における摩擦係数を下げる結果となるので、一般
に使用されるスパイクピン付タイヤでは、ショルダー寄
りのブロックにのみスパイクピンが打込まれているので
ある。

本発明は、上述した事情にかんがみてスパイクピン付タ
イヤの摩擦抵抗を向上させるべくなされたもので、打込
むスパイクの種類、本数が従来のものと同一であるにも
かかわらず、特定の複数のゴムコンパウンドをトレッド
部に配し、そこにスパイクビンを打込んだタイヤが従来
のスパイクビン付タイヤに比較して氷雪路面での摩擦性
能がより優れていることを見い出し、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ックのうち一部のブロックにスパイ
クピンを埋設してなるトレッド部を有する空気入りタイ
ヤにおいて、トレッド幅の１／３のトレッド中央域のブ
ロックはＯｏＣにおけるＪＩＳ硬さが６８以下の柔軟な
ゴムで構成され、該トレッド中央域にそれぞれ隣接する
トレッド幅の１／３の各トレッド端部域に位置するスパ
イクピンを埋設したブロックのうちの少なくとも一部の
ブロックは前記トレッド中央域のブロックより硬いゴム
で構成されていることを特徴とする。

なお、氷雪路面上でスパイクビン付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）トレッド部表面と雪氷路面との間
の摩擦抵抗。（ｂ）スパイクピンの先端およびトレッド
部のブロッ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ョン性能と呼ぶことにす
る。

以下、図面を参照して本発明のタイヤの一例にってい詳
しく説明する。

第１図は本発明のタイヤの一例のトレッド部の平面展開
図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）はそれぞれその１
−１．線子午断面図および１−１２線子午断面図である
。これらの図中、１はトレッド部で、このトレッド部１
は主溝２によって区分されるブロック６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、７はビード部を、および８はス
パイクピンをそれぞれ表わす。トレッド部１のトレッド
中央部の幅ｔ。はトレッド幅Ｔの１／２であり、その両
側のトレッド端部の幅ｔ８゜１／、はそれぞれトレッド
幅Ｔの１／４である。このトレッド部１のトレッド幅Ｔ
を１／３づつ均等に分割したとして、１／３Ｔのトレッ
ド中央域の部分のブロックは０℃におけるＪＩＳ硬さが
６８以下の柔軟なゴムで構成されており、また、そのト
レッド中央域にそれぞれ隣接する１／３Ｔの幅の各トレ
ッド端部域内に位置する幅がｔ、、ｔ’８のトレッド端
部のスパイクピンを埋設したブロックのうちの少なくと
も一部のブロックはトレッド中央域のブロックより硬い
ゴムで構成されている。

トレッド中央域のブロックの０℃におけるＪＩＳ硬さが
６８を越えたり、トレッド端部域のスパイクピンを有す
る少なくとも一部のブロックがトレッド中央域のブロッ
クより硬くないと、同一ゴムヲ用いたスパイクピンを備
えタトレッド部を有する従来タイヤに比べて氷雪踏面に
おけるトラクション性能が向上しないので好ましくない
。氷上におけるトラクション性能をさらに向上させるに
は、トレッド端部域のスパイクピンを備えた少なくとも
一部のブロックのＯｏＣにおけるＪＩＳ硬さを７１以上
にすることが好ましく、また、耐久性（ブロック欠け、
チッピング等）を考慮すると０℃におけるＪＩＳ硬さを
７１〜９０とするのがさらに好ましい。なお、トレッド
中央域のブロックは、０°Ｃ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
けるトラクショ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ッドブロックの剛性
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。また、硬い
ゴムの厚さは、できるだけ厚いことが望ましく、少なく
とも新品時の溝深さの半分以上あることが望ましい。

第３図（１）〜（３）に別の実施例を示す。第３図（１
）はリブ方向にトレッド幅Ｔの１／３づつ硬いゴムを両
ショルダー側に配置した場合で、１ｃ＝１８＝ｔ’Ｂ　
”＝　ｔ／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ッド＠Ｔの１／３づつ硬いゴム
を両ショルダー側に配置した場合で、ｔｃ＝　ｔ、　＝
　ｔ／、　＝　１７３Ｔである。第３図（３）もまた同
様にラグ方向に一定の幅で一定の間隔でトレッド幅Ｔの
１／３づつ硬いゴムを両ショルダー側に配置した場合で
、ｔｃ＝　ｔ、　＝　ｔ’８＝　１／３Ｔである。

これらの第３図（１）〜（３）において斜線部分は硬い
ゴムの配置位置を示し、踏面形状は第２図と同様であり
、硬いゴムの厚さはベルト層まで達する厚みである。

つぎに、本発明に至った経緯および実験例について説明
する。トレッ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）によって大きく変化する。そして、このトレッド
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って相違するのである
。このトレッドゴムの硬さは、スパイクピン付タイヤの
氷雪路面上で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、スパイクビンの先端が氷
雪路面上を滑べるときに受ける抵抗は、スパイクピンの
先端が氷雪面を機械的に破壊するときの抵抗であるから
、ピンの形状、ピンの本数、ピンのトレッド面からの突
出量を一定とすればピンの路面上を滑べるときの横剛性
が大きいほど、ピン先の移動が少ないので（ピン先が氷
雪路面内部まで深くくい込み路面を破壊するので）、大
きくなる。そして、ピンが路面を滑べるときの横剛性は
、そのピン自体の形状にもよるが、ピンが打込まれてい
るブロックのゴムの硬さによっても変化するのである。

この横剛性とブロックのゴムとの関係をさらに説明する
と、第４図に示されるように、路面ｎ上を滑っているス
パイクピン８は、ピン先端に摩擦力Ｆを受けてピン底フ
ランジの中央点Ａを中心に回転して点線で示されるよう
に移動し、これに対してブロック６からの反力ｍを受け
る。

これを、第５図に示すように、Ｅ点に力Ｆががかったと
きにＢ、Ｃ，Ｄ点に圧縮反力が働くと考えて、Ａ点のま
わりのモーメン［のっりあいをみると、 Ｆｔ＝にδｔ＋（ａ／２θｋ）・ａ／２＋（ａ／２θｋ
　）　−ａ／２となり、 δ＝ｔθ であるところから として表わされる（ｔ：スパイクピンの長さ、ｋ：ゴム
の圧縮バネ定数、δ：ビン先端の移動量、ａ：ビン７ラ
ンジ部直径、θ：ビンの回転角）。すなわち、このとき
のピン先端の移動量はゴムの圧縮バネ定数にの逆数に比
例し、このゴムの圧縮バネ定数にはゴムのかたさにほぼ
比例する。したがって、ゴムが硬い程、ピン先端の移動
量は小さくなり、氷上での機械的抵抗は大きいといえる
。

下記の表１に、硬さを変えた各種ゴムの配合、内容と、
それらのうちの４種をトレッドゴムとした１６５　ＳＲ
１３のタイヤの雪および水路面上での実車制動試験の結
果を示す。ここで、雪上試験も実施したのは、スパイク
ビン付タイヤは氷結路面上でのトラクション性能の向上
をねらったタイヤではあるが冬用タイヤとして雪上にお
いても優れたトラクション性能を持たねばならないから
である。

なお、ゴム硬さはＪＩＳ　Ｋ　６３０１で規定される方
法で３０℃および０℃においてスプリング式かたさ試験
機Ａ型により測定しているが、氷雪路面上での制動性能
を考えれば、０８Ｇでのゴム硬さが重要となる。以下で
は、特にことわらない限り１．ゴム硬さは０℃でのもの
をさす。

ここで、制動試験は、乗用車を試験車として、初速度４
０勉／ｈから４輪共に急ブレーキをかけてロックさせた
状態で制動をかけて試験車を停止させ、ブレーキをかけ
た地点から停止した地点までの距離（制動停止距離）を
測定し、Ｂのトレッドゴムのスパイクピン付タイヤの値
を基準として次式により指数表示する。

なお、各タイヤの測定はくりかえし５回とし、その平均
値により計算した。氷上制動試験、雪上制動試験は、言
葉通りそれぞれ氷上そして圧雪路面上において制動試験
を行なった事を意味する。

スパイクピンは、シャンク径５ｗｍ、７ランジ径１０ｍ
、全長１３ｍのものを用い、トレッド面からは１＋＋ａ
ｍ突出させた。（これは本明細書に述べている以降の試
験の場合も同じである。）（本頁以下余白） 表　　１ 註）： （１）　ＮＲ（天然ゴム）　：　Ｒ８Ｓ　＃　３（２）
　ＳＢＲ（スチレンブタジェンゴム）　　：　Ｎ１ｐｏ
ｌ　１５０２　（日本ゼオン製） （３）　ＢＲ（ブタジェンゴム）　：　Ｎ１ｐｏｌ　１
２２０　　（日本ゼオン製）（４）　加硫促進剤：　Ｎ
−シクａヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンア
ミド表１からスパイクピン付夕゛イヤの場合に氷上での
トラクション性能は（予想通り）トレッドゴムが硬い方
が良く、雪上では逆にトレッドゴムが柔軟な方が良い事
がわかる。

一方、スパイクピンの打込んでいないタイヤでは、雪上
、氷上共トレッドゴムが柔軟な方がトラクション性能が
優れる。これは、ゴム゛が柔軟な方が氷雪路面への密着
が良く、実接触面積が大きくなる為、前記摩擦抵抗が大
きくなるからであると考えられる。

したがって、スパイクピン付タイヤの氷雪路面での制動
性能を向上させる為には、スパイクピンの打込んでいな
い部分のトレッドゴムは柔軟な方が（トレッドゴム表面
と氷雪面との抵抗が大きくなるので）望ましく、スパイ
クピンを打込んだ部分のトレッドゴムは硬い方が（スパ
イクピンの横剛性が大きくなり路面により深くまでくい
込み、大きな機械的抵抗力を得るので）望ましいとの推
定がなり立つ。この推定のもとに、１本のスパイクピン
付タイヤの同一トレッド面内に硬いゴムを様々に混在さ
せたタイヤを試作し、氷上並びに雪上での制動性能を比
較した。

試験タイヤは１６５８Ｒ１３を用い、シート状の未加硫
ゴムを適当な大きさに切断して組合せたものをトレッド
として用いて、第１．２図および第３図（１）〜（５）
に示す各種配置のトレッ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。

（本貞以下余白） 表２は、同一のトレッド部に柔軟なゴム（表１のゴムＢ
）と比較的硬いゴム（表１のゴムＤ）とを各種の配置で
混在させたタイヤ（実施例１〜４、比較例１〜２）毎の
氷上及び雪上制動試験結果を、トレッドゴムにゴムＢの
みを用いたスパイクピンを備えた同一のトレッド部を有
する従来タイヤを基準として指数表示したものである（
値は大きい程良い）。なお、スパイクピンの配置は、各
タイヤ共通して同じである。トレッドゴムに柔軟なゴム
のみを用いた従来のタイヤに比較して、氷上並びに雪上
制動性能指数が同等以上のレベルにあるのは、実施例１
，２゜３．４のタイヤであることがわかる。

すなわち、スパイクピンは、接地時の垂直接地圧が接地
面内において比較的高いトレッド端部のスパイクピンを
打込んだ複数のブロックの少なくとも一部を硬いゴムと
すれば、スパイクピンの先端が水面にくい込む時の横剛
性が高くなる事から、スパイクピンの氷面上での機械的
抵抗を大きくすることができる。そして、一般的に接地
時の垂直接地圧が接地面内において比較的接地圧の低い
クラウン部にはトレッドゴムと水面との摩擦抵抗を大き
くする為、柔軟なゴムを配置する事により雪上並びに氷
上制動性能をいずれかのゴムのみのタイヤに比較して同
等以上の性能とする事ができることがわかる。

マタ、トレッド端部のゴムを表１のゴムＤ（０°Ｃでの
ゴム硬さが７３）に固定してトレッド中央部のゴムを変
えたときのスパイクピン付タイヤ（第１，２図七同−構
造でｔｃ＝　Ｔ／２　、　　ｔ、　＝ｔｔ、　＝　Ｔ／
４　）の氷上制動性能指数を第６図に、そして雪上制動
性能指数を第７図にそれぞれ示す。

これらの第６図、第７図から明らかなようにトレッド中
央部のゴムの０℃におけるＪＩＳ硬さは６８以下である
ことが必要であることがわかる。

次ニ、トレッド中央部のゴムを表１のゴムＣ（０℃での
ゴム硬さ６８）に固定して、トレッド端部のゴムを変え
たときの第１，２図と同一構造でｔｏ＝１／２．ｔ８＝
ｔ′８＝１／４のスパイクビン付タイヤの氷上制動性能
指数を第８図に示されるように確認した。第８図から、
スパイクピンを打込んだトレッド端部のトレッドゴムを
トレッド中央部のゴムより硬いゴムとすると、スパイク
ピンの水面へのくい込みが深くなることから、氷上制動
性能が向上することが確認された。

そして、特にトレッド端部のゴムの０℃におけるＪＩＳ
硬さが７１以上になると効果が表われてくることも確認
された。また、雪上性能もクラウン部の比較的柔らかい
ゴムによる摩擦抵抗と氷面上はどではないが雪上でも寄
与するスパイクピンの機械的抵抗の向上によって、ショ
ルダ一部に混在させる比較的かたいゴムがかたければか
たいほど良い傾向にある。

以上説明したように、本発明の氷雪路用空気入りタイヤ
は、トレッド幅の１／３のトレッド中央域のブロックは
０°ＧにおけるＪＩＳ硬さが６８以下の柔軟なゴムで構
成し、該トレッド中央域にそれぞれ隣掛するトレッド幅
の１／３　の各トレッド端部域に位置するスパイクピン
を埋設したブロックのうちの少なくとも一部のブロック
は前記トレッド中央域のブロックより硬いゴムで構成し
たので、同一のゴムからなるトレッド部を有する従来タ
イヤよりも優れた氷雪路面上での制動性能（トラクショ
ン性能）を発揮することができ、その実用的価値は大き
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ッド部の平面展開
図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）はそれぞれその１
−１．線子午断面図および１−１２線子午断面図、第３
図（１）〜（５）はかたさの異なる異種ゴムを種々の割
合で配置した実施例２〜４および比較例１〜２のタイヤ
のトレッド部の平面展開図、第４図はスパイクピンの先
端が路面にくい込んで路面上を滑っているときの概念図
、第５図は第４図の簡単なモデル図、第６図はショルダ
一部のゴムを一定にしてクラウン部のゴムを変えたとき
の氷上制動性能指数をグラフで示した説明図、第７図は
ショルダ一部のゴムを一定にしてクラウン部のゴムを変
えたときの雪上制動性能指数をグラフで示した説明図、
第８図はクラウン部のゴムを一定にしてショルダ一部の
ゴムを変えたときの氷上制動性能指数をグラフで示した
説明図である。 １・・・トレッド部、２・・・主溝、６・・・ブロック
、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、８・・・スパイク
ピン、Ｔ・・・トレッド幅。 代理人　弁理士　　小　川　信　− 弁理士　　野　口　賢　照 弁理士　斎下和彦 第　１　図 第２図（ａ） 第４図　　　　　　第５１２１ −　　　　　　　　　　　第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主溝により区分されるブロックのうち一部のブロックに
   スパイクピンを埋設してなるトレッド部を有する空気入
   りタイヤにおいて、トレッド幅の１７３のトレッド中央
   域のブロックはＯｏＣにおけるＪＩＳ硬さが６８以下の
   柔軟なゴムで構成され、該トレッド中央域にそれぞれ隣
   接するトレッド幅の１／３の各トレッド端部域に位置す
   るスパイクピンを埋設したブロックのうちの少なくとも
   一部のブロックは前記トレッド中央域のブロックより硬
   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。