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JP2979243B2 - スタッドレス空気入りタイヤ - Google Patents

スタッドレス空気入りタイヤ

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Publication number
JP2979243B2
JP2979243B2 JP2226728A JP22672890A JP2979243B2 JP 2979243 B2 JP2979243 B2 JP 2979243B2 JP 2226728 A JP2226728 A JP 2226728A JP 22672890 A JP22672890 A JP 22672890A JP 2979243 B2 JP2979243 B2 JP 2979243B2
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JP
Japan
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tire
block
fiber
tread
tire circumferential
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JP2226728A
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純人 堀
真吾 緑川
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/14Anti-skid inserts, e.g. vulcanised into the tread band
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037Other properties
    • B29K2995/0072Roughness, e.g. anti-slip

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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、雪氷路面、特に、水膜がある状態
の雪氷路面における摩擦力(制動性、駆動性)を向上さ
せたスタッドレスの空気入りタイヤに関する。
〔従来の技術〕
従来、トレッドゴム中に金属製の短繊維を均一に分散
配合させることにより氷上摩擦を向上させるようにした
自動車用タイヤの提案がある(特開昭63−34206号公
報)。しかし、この自動車用タイヤは、ゴム硬度が比較
的高くなるため、氷上摩擦の向上効果が不十分であっ
た。また、タイヤの摩耗に従って金属製短繊維が飛散し
て公害を引き起こし、大きな環境問題になる。
他方、トレッドゴムを独立気泡の発泡ゴムから構成す
ると共に、その独立気泡の周辺に短繊維をランダムに配
合した発泡ゴム組成物の提案がある(特開昭63−89547
号公報)。しかし、この発泡ゴム組成物は短繊維がラン
ダムに配合されているために、短繊維が混入した割には
氷上摩擦の改良効果が小さいという問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、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、雪氷路面、特に、水膜があ
る状態の雪氷路面における摩擦力(制動性、駆動性)を
向上させたスタッドレス空気入りタイヤを提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のスタッドレス空気入りタイヤは、繊維長が10
〜5000μm、繊維長/繊維径の比が10〜1000の非金属中
空繊維をトレッドゴム中に配合すると共に、該中空繊維
を、トレッド部のブロックの接地面付近ではタイヤ周方
向に沿うように配向させるようにし、該ブロックの接地
面付近のタイヤ周方向の動的ヤング率E1とブロック中心
部付近のタイヤ周方向の動的ヤング率E2とが、次の
(1)式及び(2)式を満足するようにしたことを特徴
とする。
1.03≦E1/E2 ……(1) 3〔MPa〕≦E2≦20〔MPa〕 ……(2) このように非金属中空繊維をトレッドゴム中に配合し
たので、雪氷路面、特に、水膜がある状態の雪氷路面の
走行時には、路面上の水を非金属中空繊維が吸い上げて
排除することができる。
また、非金属中空繊維を、トレッド部のブロックの接
地面付近ではタイヤ周方向に沿うように配向させたの
で、この接地面付近のタイヤ周方向ブロック剛性(すな
わち、タイヤ周方向の動的ヤング率E1)が高めることが
できる。さらに、非金属中空繊維をブロック中心部では
タイヤ周方向ブロック剛性(すなわち、タイヤ周方向の
動的ヤング率E2)が上記接地面付近のタイヤ周方向ブロ
ック剛性(E1)よりも小さくし、かつ、(1)式及び
(2)式を満足するようにしたので、雪氷路面でのエッ
ジ効果を高めることができる(ブロックのタイヤ幅方向
側面のエッジが走行中に雪氷路面を引っ掻くことによる
路面摩擦力の向上)と共にブロックの接地面の雪氷路面
に対する接地面積を大とできるから、雪氷路面でのブロ
ックの接地面の凝着効果が向上する。
したがって、このようにエッジ効果および凝着効果を
高めることができるので、雪氷路面における摩擦力(氷
上摩擦力)を大幅に向上させることが可能となる。
一方、前述したように接地面付近のタイヤ周方向ブロ
ック剛性が高まるため、耐摩耗性が向上するから一般路
(乾燥路、湿潤路)における走行性能を損なうことがな
い。
このため、本発明によれば、上記のように路面上の水
の排除が可能となり、エッジ効果および凝着効果を高め
ることができるので、雪氷路面における摩擦力(氷上摩
擦力)を大幅に向上させることが可能となると共に、一
般路(乾燥路、湿潤路)における走行性能を損なうこと
がない。
ここで、中空繊維としては、平均繊維長が10〜5000μ
mあることが必要であり、好ましくは100〜5000μm、
より好ましくは1000〜3000μmであり、かつ繊維長/繊
維径の比が10〜1000倍あることが必要である。中空繊維
の繊維長が10μm未満では、ゴム中での分散がランダム
になるため、ブロック剛性と凝着効果の高レベルな両立
ができず、氷雪性能が不十分なばかりか、一般路での性
能も不十分になる。
また、中空繊維の種類は、非金属であれば、特に、限
定されず、ポリエステル,セルロース,ポリエーテルス
ルホン,ポリメチルメタアクリレート(PMMA),ポリア
クリルニトリル(PAN)等の化学繊維が用いられる。
さらに、中空繊維は、その周面に多数の微細孔を有す
るものが好ましい。この微細孔は中空部に貫通している
ことが好ましいが、貫通していなくてもよい。更に、中
空繊維の平均径Dと中空部分の平均径dとが、D/d≧1.0
1であることが好ましい。また、微細孔の平均径が0.001
〜100μmであることが好ましい。
一方、本発明では、ブロックの接地面付近のタイヤ周
方向の動的ヤング率E1とブロック中心部付近のタイヤ周
方向の動的ヤング率E2とは、次の(1)式及び(2)式
を満足する。
1.03≦E1/E2 ……(1) 3〔MPa〕≦E2≦20〔MPa〕 ……(2) 動的ヤング率の比がE1/E2<1.03では、氷上の摩擦性
能が不十分となる。さらに、E2が第(2)式の規定外で
は、特に、一般路を走行するときのブロック剛性がタイ
ヤとしての良好な性能を発揮することが難しくなる。
ところで、中空繊維の混合操作性の点からはE1/E2
3.0であることが好ましい。E1/E2>3.0の配向性を持た
せるには、ゴムと中空繊維との混合加工上、難しくなる
ためである。
以下、図面により本発明にかかる空気入りタイヤにつ
いて説明する。
第1図は、本発明にかかる空気入りタイヤの子午線方
向半断面説明図である。
この図において、本発明の空気入りタイヤAは、左右
一対のビード部11と、これらビード部11に連結する左右
一対のサイドウォール部12と、これらサイドウォール部
12間に配されたトレッド部13から形成されている。左右
一対のビード部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
にベルト層15が配置されている。10はトレッド表面であ
る。
第2図は、第1図の空気入りタイヤのトレッド部の平
面視説明図、第3図は、そのK−K′線断面図、第4図
は中空繊維の斜視図である。第2図に示すように、中空
繊維17の長手方向が全体としてはタイヤ周方向EE′に向
いているが、ブロック16に着目してみると、第3図に示
されるように、中空繊維17は、ブロック16におけるタイ
ヤ幅方向側面b付近では側面bに沿うように上下方向に
配向すると共に、接地面a付近ではタイヤ周方向EE′に
沿うように配向しており、ブロック中心部付近では接地
面aの方向に凸となる曲線を描くように配向している。
したがって、接地面a付近では、中空繊維17のタイヤ周
方向EE′に沿う配向によりタイヤ周方向剛性が生じてタ
イヤ周方向ブロック剛性が高まるが、一方、ブロック中
心部付近では、中空繊維17が上方に湾曲する配向となる
ために、その配向によって生じる剛性が上下方向とタイ
ヤ周方向とに分かれるので、ブロック中心部付近でのタ
イヤ周方向ブロック剛性は接地面a付近のタイヤ周方向
ブロック剛性に比し小さくなる。
なお、中空繊維17が全体としてはタイヤ周方向EE′に
配向するために、タイヤ周方向の動的ヤング率E1、E
2は、それぞれ、タイヤ幅方向(タイヤ径方向)の動的
ヤング率に比し大きくなる。したがって、ブロック16の
タイヤ周方向剛性もまたタイヤ径方向剛性よりも大とな
る。トレッドゴムとしては、カーボンブラックの含有量
を減量し、ベースゴムを比較的柔らかくして凝着効果を
高くしてあり、それによるブロック剛性の低下を中空繊
維17を配向させることにより補っている。
中空繊維17をブロック16において第3図に示されるよ
うに配向させるには、まず、中空繊維を配合してなる未
加硫ゴム組成物を押出成形して長尺状の未加硫トレッド
部材を形成する。押出成形に際しては、ある程度の繊維
長/繊維径の比をもった中空繊維はゴムの流れ方向に配
向する傾向があるので、得られるトレッド部材中では中
空繊維の長手方向がトレッド部材の長手方向(タイヤ周
方向に相当)に向くようになる。
ついで、このトレッド部材でグリーンタイヤのトレッ
ド部を形成し、このグリーンタイヤをモールドに入れて
加硫すると、モールド内の突起部に押圧されてトレッド
部が部分的に凹んでトレッド面に溝が形成されると共
に、接地面aおよび側面bからなるブロック16が形成さ
れる。このブロック16の形成に際しては、トレッド部が
モールド内の突起部に押圧されるため第3図に示される
ように、中空繊維17が側面bの付近では側面bに沿うよ
うに上下方向に向くようになり、接地面aの付近ではタ
イヤ周方向に沿うように向くようになり、ブロック中心
部付近では接地面aの方向に凸となる曲線を描くように
向くようになる。ただし、中空繊維17は、その長さが短
かすぎると、未加硫トレッド部材中でランダムに配列す
るので、第3図に示されるようには配向しないことにな
る。このため、中空繊維は、平均長さ10〜5000μmある
ことが必要であり、好ましくは100〜5000μm、より好
ましくは1000〜3000μmで、繊維長/繊維径の比が10〜
1000であるのがよい。
中空繊維17は、第4図に示すように、筒状をなし、そ
の周面には、無数の微細孔18が設けられている。この微
細孔18は、中空部に貫通していることが好ましいが、貫
通していなくてもよい。
このように、中空繊維17をトレッドブロック接地面a
および側面bに沿って配向させることにより、ブロック
内外の動的ヤング率を前述した式(1),(2)の関係
にし、かつ、それによってトレッドブロック16のタイヤ
周方向剛性をタイヤ径方向剛性よりも大きくすることが
できる。このため、タイヤ回転に際して、タイヤ周方向
剛性が高まることにより制動力・駆動力が大きくなると
共に、前述したようにブロック16の接地面aの近傍の剛
性がブロック16の中心部付近に比して大となるため、接
地面aの変形が小さくなって接地面aの全面が接地する
ようになるので(接地性が大となる)、凝着効果が生
じ、氷上摩擦力が向上する。
さらに、雪氷路面、特に水膜がある状態の雪氷路面で
は、路面の水を中空繊維が吸い上げて排除することによ
り摩擦力が向上する。
以下に従来例、実施例及び比較例を示す。
従来例、実施例、比較例 「第1表」に示す配合内容(重量部)でトレッド部を
構成したタイヤサイズが185/70 R13 85Qのタイヤを各種
作製し、これらタイヤ(従来例、実施例1、比較例1〜
3)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、テスト車は1600ccのFF車を使用した。
氷上路面での制動性能: 氷盤上を初速30km/hで走行し、制動した時の制動距離
を測定し、制動距離の逆数を従来タイヤ(従来例)の場
合を100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。
雪上路面での駆動性能: 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%(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、登坂加速タイムの逆数を従来タイ
ヤの場合を100として指数で示した。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)を従来タイヤの点
数を100として指数で示した。数値は大なる程、操縦安
定性が良好であることを示す。
耐摩耗性(乾燥路面): 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、各タイヤの摩耗量の
逆数を従来タイヤの場合を100として指数で示した。数
値は大なる程、耐摩耗性が良好であることを示す。
動的ヤング率(表面および内部)〔MPa〕: 各テストタイヤのトレッドブロックの表面および内部
よりタイヤ回転軸に対して周方向(タイヤ周方向に同
じ)にサンプルを切り出し、東洋精機(株)製の粘弾性
スペクトロメーターを用いて、チャック間長さ20mm、幅
5mm、厚さ2mmの試料を周波数20Hz、初期歪10%、動的歪
±2%、温度0℃の条件で測定した。数値は大なる程、
剛性が大きいことを示す。
注) *1中空繊維…多孔吸水ポリエステル繊維(繊維の平均
長2500μm,繊維の平均径125μm、中空部分の平均径55
μm,微細孔の径の分布,主に0.01〜3μm) *2短繊維…カーボン短繊維、平均長さ5μm、径1μ
m。
*3発泡剤…ジニトロソペンタメチレンテトラミン(永
和化成工業(株)製セルラーD)。
*4尿素系助剤…尿素化合物(永和化成工業(株)製セ
ルペーストK5)。
「第1表」において、従来例は、従来のスタッドレス
タイヤであって、繊維を含まない。
実施例1は、本発明の中空繊維入りタイヤで、氷雪性
能と一般性能が両立できる。
比較例1,2は、通常の短繊維入りであるが、中空部分
がないため、水膜が効率的に排除されず、氷雪性能は改
善されない。ただし、比較例2は発泡ゴム+短繊維であ
る。
比較例3は、実施例1との対比で、中空繊維を配合せ
ずに、ただ軟らかくしただけのタイヤであって、氷雪性
能はまずまずだが、一般路での性能が低下する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のスタッドレス空気入りタ
イヤでは、繊維長が10〜5000μm、繊維長/繊維径の比
が10〜1000の非金属製短繊維をトレッドゴム中に配合す
ると共に、該中空繊維を、トレッド部のブロックの接地
面付近ではタイヤ周方向に沿うように配向させるように
し、該ブロックの接地面付近のタイヤ周方向の動的ヤン
グ率E1とブロック中心部付近のタイヤ周方向の動的ヤン
グ率E2とが、前記の(1)式及び(2)式を満足するよ
うにしたので、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、雪氷路面、特に、水膜がある状
態の雪氷路面におけ摩擦力(制動性、駆動性)を向上さ
せることが可能となった。しかも、非金属製の中空繊維
を用いるため、公害問題を引き起こすこともない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる空気入りタイヤの子午線方向半
断面説明図、第2図は本発明にかかる空気入りタイヤの
トレッド部の平面視説明図、第3図はそのK−K′線断
面図、第4図は中空繊維の斜視図である。 10……トレッド表面、11……ビード部、12……サイドウ
ォール、13……トレッド部、14……カーカス層、15……
ベルト層、16……ブロック、17……中空繊維、18……微
細孔。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維長が10〜5000μm、繊維長/繊維径の
    比が10〜1000の非金属中空繊維をトレッドゴム中に配合
    すると共に、該中空繊維を、トレッド部のブロックの接
    地面付近ではタイヤ周方向に沿うように配向させるよう
    にし、該ブロックの接地面付近のタイヤ周方向の動的ヤ
    ング率E1とブロック中心部付近のタイヤ周方向の動的ヤ
    ング率E2とが、次の(1)式及び(2)式 1.03≦E1/E2 ……(1) 3〔MPa〕≦E2≦20〔MPa〕 ……(2) を満足するようにしたスタッドレス空気入りタイヤ。
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