JPS62143707A - 車輪 - 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】 （イ）技術分野 本発明は、水面又は圧雪面においても防滑性を有する車
輪に関するものであり、自動車、バイツ、自転車、リヤ
カー、荷車等に使用される。

（ロ）従来の技術 水面又は圧雪面を滑らない車輪として、従来、自動車タ
イヤの踏面に金属スパイクを植え込み、そのスパイク効
果により路面を把持することが行われている。このスパ
イクタイヤは、水面、圧雪面の路上で使用されるには良
いが、上記スパイクが突出したままの状態でアスファル
トやコンクリート舗装路面を走行する場合には、スパイ
クで路面が削りとられ、これが粉塵となって環境を汚染
するとともに路面を傷める欠点をもっている。

（ハ）発明の目的 本発明は、水面路、圧雪血路においても走行時に滑るこ
となく運行でき又路面を削り取ることなく環境の汚染を
防止しうる車輪を提供することを目的とする。

（ニ）発明の構成 本発明は、車輪の踏面の全部又は部分に、（ａｌ　　ゴ
ム又は合成樹脂のマトリックスに有機又は無機の繊維を
含有し、 （ｂｌ　　繊維の引張り弾性率Ｅ［ｋｇｆ／ｍｍ２］及
び繊維の直径ｄ　［ｍｍ］が、Ｅ≧１×１０３及びｄ≦
０．１であり、 （Ｃ１防滑体の接地面において、繊維はその先端がマト
リックス面から突出し、１ｍｍ２当りにｌＸｌ０’／（
Ｅ　−ｄ）本以上の平均密度で分布している（ａｌ〜（
Ｃ１からなる防滑体が存在している車輪である。車輪の
踏面の全部または部分に上記（ａｌ〜（Ｃ）からなる防
滑体が存在していると云うことは、この防滑体が車輪自
体の踏面に固着されて存在する状態と車輪の踏面に着脱
自在に装着されて存在する状態の両方を含むものである
。

（ホ）発明の効果 本発明の車輪は、引張り弾性率ＥはＩ　ＸＩＯ３ｋｇｆ
／ｍｍ２以上で直径ｄは０．１ｍｍ以下の繊維をゴム又
は合成樹脂のマトリックスに含有せしめ、繊維先端をマ
トリックス面からＩ　Ｘ　１０４／（Ｅ　−ｄ）本／ｍ
ｍ２以上の平均密度で突出して分布せしめた防滑体を車
輪の踏面の全部又は部分に存在せしめた構成により、踏
面が水面路や圧雪回路で防滑効果を示し、一般の舗装道
路を傷めることがない。

（へ）発明の詳細な説明 本発明は、引張り弾性率ＥがＩ　ＸＩＯ３ｋｇｆ／ｍｍ
”以上の材料から形成された直径ｄが０．１ｍｍ以下の
繊維をゴム又は合成樹脂に混入し、繊維先端を１ｘ　１
０４／（Ｅ　−ｄ）本／ｍｍ２　　以上の平均密度で接
地面に突出して分布せしめた防滑体を踏面の全部又は部
分に存在せしめた車輪である。

以下、防滑体について詳述する。

繊維として、例えば、ガラス繊維、金属繊維、セラミッ
ク繊維、芳香族アミド繊維、ホイスカー類などがある。

繊維は、ゴム及び合成樹脂と混合し易いように、長くて
も５ｍｍ以下、一般には３ｍｌ１１以下の短繊維として
使用し、必要に応じてマトリックスであるゴム又は合成
樹脂との接着を良くするための処理を表面に施す。

繊維の引張り弾性率は、ガラス、ポリアミド、アラミド
、鋼などが１０３〜１０４ｋｇｆ／ｍｍ”程度で、アル
ミナホイスカーが１０４ｋｇｆ／ｍｍ２台であって、一
般には、高弾性率の材料に属する繊維を使用するから、
大理石などの敷石を傷つける危険もあり、繊維の直径は
０．１ｍｍ以下とする。第１図は接地面（３）に繊維（
２）が突出した防滑体（１）の側面図を模式的に示した
ものである。接地面に接触圧が加えられたとき、例えば
糸のような繊維の曲げこわさが小さいときは、繊維は折
り曲げられてしまって、繊維を接地面に垂直方向に入れ
た効果が薄れる。そこで、防滑体は、繊維が折れ曲がっ
てしまわない状態で使用する。従って、防滑性は、繊維
の弾性率とマトリックスから突出している密度によって
左右される。

本発明の車輪は、氷上等において防滑性を有しながら、
通常の舗装路に対しても従来の車輪と同じ走行性を発揮
し敷石などを疵つけないためには、防滑体の繊維の直径
が大き過ぎず、しかも折り曲ってしまわない程度に成程
度たわむことが望ましいとの知見を得て、繊維の弾性率
、繊維の直径及び突出した繊維の密度について防滑性と
の関連を研究した結果、完成したものである。特に防滑
体の動摩擦係数が従来技術のものより窩いのは、突出部
の繊維の長さが実際上０．０５ｍｍ程度以下であるため
に、繊維がたわみながら動くのに相俟って、摩耗で凹凸
状となったマトリックス表面ないし繊維が密集して突出
しているためまだ完全に剥落し得ずにマトリックス表面
についている摩耗粉も接地面との摩擦抵抗に寄与してい
るためである。繊維の直径は曲げこわさに大きな影響を
もっており、路面等との摺動時に曲がらないものは、路
面等が平滑で硬いとき防滑性に劣る。従って、繊維の直
径は０．１ｍｍ以下が良く、接触圧にもよるが、一般に
は０　、０５ｍｍ以下にして繊維密度［本／ｍｍ”］を
上げるのが良い。防滑性は、繊維音度が小さくなると劣
ってくる。引張り弾性率ＥがＩＸ　１０４ｋｇｆ／ｍｍ
”位の繊維では、１ｍｍ２当りの繊維密度は、繊維直径
が１μｍ程度のとき１０００本以上、ｌＯμｍ程度のと
き１００本以上必要である。詳しくは、繊維の引張り弾
性率Ｅ　［ｋ＋ｒｆ／ｍｍ２］と直径ｄ　［ｍｍ］との
関連での繊維密度がＩ　Ｘ　１０４／（Ｅ　−ｄ）の数
値以上あれば、防滑効果を示すことを見出した。２種類
以上の繊維を混用するとき、Ｅｘｄの値は、各繊維につ
いてのＥＸｄＯ値を混用率で加重平均して用いる。繊維
断面が円形でないときは、等価な断面積をもつ円の直径
をもってその繊維のｄとする。

次に、防滑体の製法例を述べる。

マトリックスが各種のゴムやポリ塩化ビニル、ポリオレ
フィン、ポリウレタン、などの熱可塑性合成樹脂のとき
は、ロール、インターナルミキサー、押出機などで短繊
維を混合し、圧延することが出来る。ロール圧延または
、スリットダイから押出してシート状にしたものは、短
繊維がマトリックスの受けたすり応力方向に大部分配向
しており、この配向方向を接地面に向う方向となるよう
に構成してモールド等で加熱成形する。

ゴムの場合であれば、例えば、第２図に示すように、Ａ
方向に繊維を配向させた未加硫ゴムシートを所要厚みと
なるまで重ね合せ、Ａと直交する方向（ｃ）に才断し、
その才断面（Ｂ）が接地面となるようにモールド等に充
填して加硫成形して接地面に防滑体を形成した踏面とす
る。プレス加硫による成形品の表面は極く薄いゴム層に
なっているのが普通であるから、当初のならし走行など
で防滑体の表面層を取るか又は表面にパフをかけてゴム
層を除き、繊維の先端部をゴムマトリックスから突出せ
しめる。

第１図に示す如く繊維（２）は接地面（３）に対してほ
ぼ直角方向に突出していることが望ましいが、傾斜して
いても良い。ただ、接地面（３）に対して繊維（２）の
傾斜角度が３０’よりも小さくなると水面等への防滑効
果が急減する傾向にある。また、繊維（２）が接地面（
３）に対して一定方向に傾斜しているときは、傾斜方向
に動かしたときの防滑性がその逆方向に動かしたときの
防滑性よりも優れており、防滑性に方向性が出てくる。

従って、繊維（２）が接地面（３）に対して傾斜してい
るときは、傾斜方向にランダム性をもたせる上防滑の方
向性がなくなりあらゆる方向に対して防滑性を有するこ
とになる。Ａ方向に繊維を配向させた未加硫ゴムシート
を第２図に示すようにＡ方向と斜交する方向（Ｄ）に才
断し、その才断面（Ｂ）を接地面となるように構成する
と接地面（３）に対して意図的に繊維（２）を傾斜させ
ることができる。このような防滑体を接地面に配置する
に際して、繊維の傾斜方向を全方向に均等な数で配置す
るか、特定方向に多数偏って配置するかによって、防滑
体の防滑方向性を随意にコントロールできる。

ゴム又は熱可塑性合成樹脂のマトリックスに繊維を混練
してコンパウンドにするとき、繊維長が大きいとコンパ
ウンドが硬くなり、操作性が悪い。

しかし、例えば、ガラス繊維のように破断時の伸び率が
１０％以下のものでは、当初２ｍｍ程度の繊維長であっ
ても、混練中に繊維が折れていくので、コンパウンドが
硬くならずに加工操作性の悪化を防ぐ。ただ、繊維長が
２０μｍより短くなると水面等への防滑性が著しく損な
われるので、混線条件を適当に選ぶ。従って、破断時伸
び率が１０％とか２０％のように少ない材料では、当初
の繊維長が必要以上に長くても意味がなく、大体２ｍｍ
以下の目安とする。混線条件によるが、当初１．５ｍｍ
の長さのガラス繊維は、混練後のコンパウンド内では０
゜５ｍｍを超える長さのものは見当たらなかった。

ゴムタイヤのような車輪では、踏面全体に防滑体を配置
して加硫成形してもよく、又、防滑体と他のゴムとを適
当な間隔で交互に踏面に配置してもよい。又、防滑体を
車輪の踏面を覆う形状ｔこ成形し、この防滑体を通常の
車輪の踏面に着脱自在に装着し、緊縛など適宜の方法で
固定することにより水面等の防滑性が得られる。防滑体
が踏面を網状に覆う形状であれば、網面が雪路の防滑に
も寄与するようになる。

（ト）実施例 実施例１ 天然ゴムに、加硫に必要な通常の薬品及び下記繊維に対
して２０重量％相当のスピンドル油を配合し、直径６〜
２０μｍ長さ１．５〜３ｍｍのガラス繊維（引張り弾性
率Ｅ　＝　７×１０３ｋｇｆ／ｍｍ”　）を天然ゴム１
００重量部当りに５０〜１００重量部添加してロール混
練し、幅１３０ｍｍ厚さ３ｍｍに圧延したシートを　“
列理方向を揃えて２０枚程度重ね合わせ、この重合体を
第２図の方向に（Ｃ）に示すように列理方向に直角に才
断し、この才断片を列理方向を底面に向けてモールドで
プレス加硫し、長さ１３４ｍｍ、幅５８ｍｍ　。

厚み７ｍｍの試料片を作成し、底面（すべり面）に軽く
パフかけする。この試料片に１　ｋｇの錘を載せ、表面
に水を打った氷面上を１００ｍｍ／分の速度で引き、引
張り荷重［ｋｇ］を測定した。引張り方向は水面と平行
ではなく、約６°上向きにした。引張り荷重を試料片に
載せた錘の荷重と試料片の重量との合計で除した値を摩
擦係数と見做した。第１表に結果を示す。摩擦係数は始
動時の値で、動摩擦係数は辷り時の値である。突出繊維
密度は顕微鏡で測定した数値を１鶴２当りの本数に換算
した。

但し、１龍２当りに１６００本以上存在するものは、１
６００本で測定を打ち切り、１６００と記載している。

１１ｍ８〜９は対照資料である。１１ｈ８は繊維が配合
されない天然ゴムである。１１１ｋＬ９は本実施例にお
ける資料１１ｈｌ〜７と同様な方法で作成した試料であ
る。

上記対照資料のいずれも、底面（辷り面）には軽（パフ
をかける。

更に本実施例における隘１〜７及び対照資料隘８〜９に
ついて前記試料片作成に準じた方法で自転車タイヤの踏
面（５）全面にプレス加硫によって焼き込み、このタイ
ヤを嵌めた自転車の車輪を第３図（ａ）に示す如く作成
した。水平な水路面の上をこの車輪の自転車で走行する
ときの辷りを評価した。水面には、いずれも表面に水を
存在させている。結果は同じく第１表に示した。尚、第
１表の繊維材料及び走行性の評価については第１−１表
及び第１−２表に説明した。

第　　１　　表 隘　１２３４５６７８９ 天然ゴム１００　１００　１００　１００　１００　１
００　１００　１００　１００ガラス繊唯（イ）　　−
−父　　−−−−−−〃　　　（ロ）５０１００−−−
−−−−〃　　　（ハ）−−−１００−−−−−〃　　
仁）−−−−５０１００−、−−〃　　　（ホ）−−−
−−−−−加 針繊維　　−−−−−−１５７−− 窟塵１２２０１６００１６００１６００３８０６４０３
２００１４０覆１ｇＡＨ！ＩＯ，７０１，４２１，９９
４，７２２，０９３，２０１，１８０，３６０，４５’
ｆ＋ｊ８ＦＫＷａ　　Ｏ，３３０，６００，７４１，９
３１，０３０，７５０，９１０，１００，１７水平氷而
走行性　　　Ｏ○　○　○　Ｏ○　○　　×　　×第１
−１表 第１−２表 実施例２ 実施例１における資料１１ｋＬ４と対照資料１１ｈ８の
配合を用い、同じような方法で隘４のゴム生地（６）を
自転車タイヤの踏面の約１／２の幅で防滑体（１１とし
て踏面中央部に配置し、その両側に隘８のゴム生地（７
）を配置した自転車タイヤを作成し第３図（ｂ）に示す
如く自転車の車輪を作成した。水路面では隘４のゴム生
地（６）が防滑効果を発揮する。本発明の防滑体（１）
はよく磨かれた平滑な敷石などの上では普通のゴム車輪
よりも若干滑り易い傾向があるので、それを補うために
徹８配合のような普通のゴム配合物を組み合せて用いた
ものである。

即ちそれぞれの特性を活かして組合せ補完する。

実施例３ 実施例１における資料隘４を用い同じような方法で、バ
イフタイヤの踏面を網状に覆う形状の装着用の防滑体（
１）を第４図（ａ）に図示する如く加硫成形した。防滑
体（１）は厚み（８）約５ｆｌ、幅（９）　１０　ｍの
線状体を網状の形状にした一体物で、これをゴムタイヤ
を嵌めたバイク車輪にその踏面を包むような状態に装着
し、防滑体（１）のサイドをひもで締め上げてゴムタイ
ヤに固定することにより、防滑体（１１を踏面に有する
バイク車輪を第４図（ｂ）に図示する如く作成した。防
滑体（１）が不要の際には、これを外せば元のバイク車
輪となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は防滑体の側面の
模式図、第２図は防滑体の作成工程を説明する斜視図、
第３図（ａ）、　（ｂｌ　　及び第４図（ｂ）は車輪の
斜視図、第４図（ａ）は装着用の防滑体の斜視図である
。 １・；−防滑体、２−・繊維、３　・−・−接地面、４
−・・−車輪、５−踏面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 踏面の全部又は部分に次の（ａ）〜（ｃ）からなる防滑
   体が存在していることを特徴とする車輪。 （ａ）ゴム又は合成樹脂のマトリックスに有機又は無機
   の繊維を含有し、 （ｂ）繊維の引張り弾性率Ｅ［ｋｇｆ／ｍｍ＾２］及び
   繊維の直径ｄ［ｍｍ］が、Ｅ≧１×１０＾３及びｄ≦０
   ．１であり、 （ｃ）防滑体の接地面において、繊維はその先端がマト
   リックス面から突出し、１ｍｍ＾２当りに１×１０＾４
   ／（Ｅ・ｄ）本以上の平均密度で分布しているもの。