(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部に、短繊維を配合したゴムからなる短繊維入り陸部を形成した空気入りタイヤであって、
前記短繊維入り陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことにより、該加硫中のゴムの吸い上げに伴うゴム流れによって前記短繊維が前記接地表面に対して略垂直に配向されたタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び／又はその切除痕を有するとともに、
この凸部ないしその切除痕の総面積Ｓａと、前記接地表面の面積Ｓｂとの比（Ｓａ／Ｓｂ）を０．１〜０．４としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記凸部は、金型に設けた円柱状のベントホールにより成形されるとともに、その直径が１．５〜３．０mmであることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記凸部は、金型の合わせ面間の微小隙間により成形されるとともに、その厚さが０．５〜２．０mmであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記凸部及び／又はその切除痕の配設密度が、前記接地表面の周辺部より中央部で大としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷路面上での走行に適した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、氷雪路を走行するタイヤとして、スパイクのない所謂スタッドレスタイヤが普及している。この種のタイヤでは、ゴム材料ないしパターン形状の改善によって雪上性能はスパイクタイヤとほぼ同程度まで向上されつつあるが、氷上性能ではスパイクタイヤに劣る。このため、例えば特開２０００−１６８３１５、同２００１−１３０２２０では、トレッドゴムに短繊維を配合するとともに、前記短繊維の多くを接地表面と略垂直に配向することによって、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させ、氷上性能のさらなる向上を図っている。
【０００３】
ところで、トレッドゴムをカレンダーロールや押出し機によって押出し成形する場合、図９に示すように、短繊維ｆはその押出し方向に沿って配向される。また、押出しされた短繊維入りゴム材１５は、通常、前記押出し方向がタイヤ周方向となるように用いられるため、このままでは短繊維ｆが接地表面と平行となり垂直には配向されない。そこで、特開２０００−１６８３１５では、図１０に示すように押出し材を垂直方向に小巾で連続的に折り畳むことにより短繊維ｆを押出し材の厚さ方向に沿わせている。また特開２００１−１３０２２０では、図１１に示すように加硫成形時にサイピング形成用のナイフブレードｂを多数押し込み、このときに生じるゴム流れｃを利用して短繊維ｆを接地表面ｄと略垂直に配向させる試みがなされている。
【０００４】
しかしながら、前者のものは折り畳み作業が加わるためトレッドゴムの生産効率が悪いという問題があり、また後者のものでは短繊維ｆを配向させるために多数のサイピングを設けねばならず、ブロックのデザインが限定される他、トレッド面ないしブロックの剛性を低下させ易いという不具合がある。
【０００５】
本発明者らは、以上のような実状に鑑み種々実験を行ったところ、短繊維を配合したブロック、リブ等の陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び／又はその切除痕を有するとともに、この凸部ないしその切除痕の総面積Ｓａを、前記接地表面の面積Ｓｂに対して所定の割合で定めたときには、加硫中に接地表面と略垂直方向のゴム流れが生じ、これに伴い多くの短繊維を該接地表面と略垂直に配向しうることを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００６】
このように、本発明は、生産性を損ねることなく多くの短繊維を接地表面に対して略垂直に配向でき、氷雪路での走行に適した空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に、短繊維を配合したゴムからなる短繊維入り陸部を形成した空気入りタイヤであって、前記短繊維入り陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び／又はその切除痕を有するとともに、この凸部ないしその切除痕の総面積Ｓａと、前記接地表面の面積Ｓｂとの比（Ｓａ／Ｓｂ）を０．１〜０．４としたことを特徴としている。
【０００８】
なお前記「接地表面の面積」とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ正規内圧と正規荷重を作用させた状態において、当該陸部について路面と接地する部分の全面積とする。また前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。
【０００９】
また前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。さらに前記「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とする。
【００１０】
また請求項１記載の発明は、さらに少なくとも前記接地表面の凸部及び／又はその切除痕に配された短繊維は、前記加硫中のゴムの吸い上げに伴うゴム流れによって前記接地表面に対して略垂直に配向されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、前記凸部は、金型に設けた円柱状のベントホールにより成形されるとともに、その直径が１．５〜３．０mmであることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、前記凸部は、金型の合わせ面間の微小隙間により成形されるとともに、その厚さが０．５〜２．０mmであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【００１３】
また請求項４記載の発明は、前記凸部及び／又はその切除痕の配設密度が、前記接地表面の周辺部よりも中央部を大としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の実施形態としての空気入りタイヤ１の右半分断面図、図２はそのトレッド部２を平面に展開した展開図をそれぞれ示している。図において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る本例ではラジアル構造のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具えている。
【００１５】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。該カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたものを示す。また前記ベルト層７は、例えばスチールコードなどの高弾性のベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して１０゜〜３０゜程度の角度で配列した２枚以上、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、プライ間でコードが互いに交差するように重ね合わされている。
【００１６】
またトレッド部２には、短繊維ｆ…を配合した短繊維入りゴム１５からなる短繊維入り陸部９が形成され、本例ではこの短繊維入り陸部９がブロック１０からなるものを例示している。短繊維入り陸部９としては、前記ブロック１０に限定されるものではなく、例えば該ブロック１０とともに、或いは該ブロック１０に代えてリブ（図示せず）などを用いることもできる。
【００１７】
前記短繊維入りゴム１５は、例えばゴム成分１００重量部に対して短繊維ｆが２〜３０重量部程度配合されている。短繊維ｆが２重量部未満では、路面との間で摩擦係数を高める効果が低下する傾向にあり、逆に３０重量部を超えるとゴムの耐クラック性などが低下する傾向がある。
【００１８】
前記ゴム成分については、特に限定はされないが、例えば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの１種又は２種以上をブレンドして用いることができる。また短繊維ｆとしては、例えばグラスファイバ−、アルミウイスカー、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、芳香族ポリアミド等の短繊維を用いることができる。とりわけゴムとの混練中の飛散や加硫成形時の加硫温度での軟化が少なくかつ路面引っ掻き効果に優れるグラスファイバ−やアルミウイスカーなど比重が２．０以上の無機系の短繊維が特に好ましい。また短繊維ｆは、１種又は２種以上の材料を組合わせても使用できる。
【００１９】
また短繊維ｆの形状などは特に限定はされないが、好ましくは平均繊維径が３０μｍ以下でかつ平均長さが０．３〜２０mm程度のものが望ましい。短繊維ｆの平均繊維径が３０μｍを超えると、太くなるため短繊維入りゴム１５を硬質化して粘着摩擦の低下を招きやすい。なお短繊維ｆの平均繊維径が５μｍ未満では、その曲げ強度が十分でなく路面引っ掻き効果があまり期待できないため、前記平均繊維径は５μｍ以上が好ましく、さらには好ましくは１０μｍ以上が望ましい。さらに短繊維ｆの長さが０．３mm未満では、路面掻き削り効果が少なくなり、逆に２０mmをこえると、未加硫時のゴムの粘度が高くなり加工性を損ねるとともに加硫成形時のゴム流れが悪くなる。このような観点より、短繊維ｆの平均長さは好ましくは５〜１０mm程度が好ましい。
【００２０】
このような短繊維入りゴム材１５は、まずゴムの混練工程でバンバリーミキサー、ロール等の混練り機を用いて常法に従って混練りされるとともに、図９に示した如く、一対のカレンダーロールＲ、Ｒによる圧延成形、或いは押出し機による押出成形（図示省略）によって所定断面形状に成形することにより、短繊維ｆをその押出し方向に配向させた帯状かつトレッド用の短繊維入りゴム材１５として準備される。
【００２１】
図３は短繊維入り陸部９としてのブロック１０の一例を示す平面図、図４はその斜視図を示す。該ブロック１０は、トレッド部２にタイヤ周方向にのびる複数本の縦溝Ｇ１と、この縦溝Ｇ１と交わる向きにのびる横溝Ｇ２とを配することにより区画形成されている。サイピングＳは、各ブロック１０に１本だけが形成されたものを示す。
【００２２】
またブロック１０は、路面と接地する接地表面１０ａに、加硫中に該接地表面１０ａから略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部１１（図４に示す）及び／又はこの凸部１１を切除した切除痕１２を有している。本例では全ての凸部１１を切除しており、その切除痕１２だけが接地表面１０ａに形成されたものを例示している。該切除痕１２は、例えば接地表面１０ａよりも僅かに隆起し或いは表面が切除時のゴム破断により僅かに凹凸状をなし、他の部分と外観上の相違を有するため目視等により特定することが可能である。
【００２３】
図５（Ａ）には、このようなブロック１０を成形する金型Ｍの部分断面図を例示している。金型Ｍは、ブロック１０の接地表面１０ａを成形する主成形面Ｍａに、一端が該主成形面Ｍａに連通しかつ該主成形面Ｍａから略垂直に立ち上がる円柱状のベントホール１４が多数形成されている。このベントホール１４の他端側は、例えば真空ポンプ等の負圧発生器に連通している。
【００２４】
前記ベントホール１４の形状などは特に限定されるものではないが、例えば直径が１．５〜３．０mm、より好ましくは１．８〜２．５mm程度の円柱状とするのが望ましい。前記直径が１．５mm未満になると、空気を排出し得てもゴムの吸い上げが困難となり、トレッドゴム中に後述するような短繊維ｆを配向させるためのゴム流れを作り出すのが困難となり、逆に３．０mmを超えると、ベントホール１４へと流れるゴム量が大幅に増大し材料の無駄を生じやすい。
【００２５】
このような金型Ｍは、タイヤの加硫成形に際して、図５（Ｂ）に示す如く未加硫の短繊維入りゴム１５と高圧、高温で接触するとともに、成形不良の発生を防止するため金型Ｍとゴム１５との間の空気を前記ベントホール１４から真空引きする。これにより金型Ｍ内の空気を排出しゴム１５を主成形面Ｍａに密着させて成形不良等を減じることができる。またベントホール１４から空気が排出された後は、加熱され流動性を持った短繊維入りゴム１５の一部も吸い上げられてベントホール１４内へと進入しうる。このようにベントホール１４からの吸い上げに伴うゴム流れＥにより、微細な短繊維ｆは、流動抵抗が最も小さくなる向き、即ちその長手方向がゴムの流れ方向に沿うように配向される。従って、上述のようなゴム流れＥはゴム中の多くの短繊維ｆ、ｆを接地表面１０ａに対してほぼ垂直方向に配向させるのに役立つ。またタイヤを金型Ｍから離型することにより、ブロック１０の接地表面１０ａには、本来、タイヤに不要なゴム屑、すなわちバリ状の多数の凸部１１が形成され、この凸部１１は適宜切除される。
【００２６】
なお図６に拡大して示すように、成形面Ｍａとベントホール１４との交差部を面取りする場合、垂直面Ｖとベントホール１４の面取部１４ａとがなす面取角度αが大きすぎると、ゴム流れが接地表面１０ａに対して垂直方向から遠ざかる傾向がある。このような観点より、前記面取角度αは特に限定されるものではないが、例えば１０〜３０゜程度とするのが望ましい。
【００２７】
またこのような短繊維ｆの配向効果は、前記ベントホール１４の数が多いほど顕著に発揮され、氷上性能の向上を図るためには、ブロック１０の１個当たりに形成された切除痕１２の総面積Ｓａと、前記接地表面１０ａの面積Ｓｂと比（Ｓａ／Ｓｂ）を０．１〜０．４に設定することが重要である。なお図３、図４は、前記比（Ｓａ／Ｓｂ）が０．１をなすもの、図７は前記比（Ｓａ／Ｓｂ）が０．３をなすものがそれぞれ例示されている。
【００２８】
発明者らの種々の実験の結果、前記比（Ｓａ／Ｓｂ）が０．１未満では、短繊維ｆを接地表面１０ａに対して垂直に配向させる効果が十分に得られないことが判明している一方、０．４を超えると、ブロック１０の外観上の見映えを損ね易い他、その切除作業に多くの時間を要するためにタイヤの生産性を損ねやすい。このような観点より、特に好ましくは前記比（Ｓａ／Ｓｂ）を０．２〜０．４、さらに好ましくは０．３〜０．４程度とするのが望ましい。なお従来の空気入りタイヤにも、いいわゆる「スピュー」と称されるバリ状の凸部或いはこの切除痕を有するものは存在しているが、これらのものは、概ね前記比（Ｓａ／Ｓｂ）が０．０１〜０．０２程度となっているに過ぎず、この程度では、短繊維ｆをブロックの接地表面１０ａに対して略垂直に配向させるためのゴム流れを作り出すことはできないものである。
【００２９】
本例では、切除痕１２を例に挙げて説明しているが、この切除痕１２に代えて或いは切除痕１２とともに凸部１１が残存する態様でも実施できる。このとき、凸部１１の面積としては、前該凸部１１と接地表面１０ａとの交わり部で特定する。
【００３０】
また金型Ｍには、サイピングを形成するためのナイフブレードｂ（図１１に示す）や、ブロック側面を形成するための副成形面Ｍｂ（図５に示す）などが形成される。これらも、接地表面１０ａに対してほぼ垂直に傾くため、短繊維入りゴム材１５に、その押し込みに際して該ナイフブレードｂ又は副成形部Ｍｂに沿うゴム流れを作り出すことができ、短繊維を垂直方向に配向させるのに役立つ。従って、前記凸部１１及び／又はその切除痕１２は、サイピングＳ又はブロック側面から離れた位置により多く設けるのが効果的である。そこで、凸部１１及び／又はその切除痕１２の配設密度が、図３に示すように、前記接地表面１０ａの周辺部Ｐ２よりも中央部Ｐ１で大となるように設けることが望ましい。接地表面１０ａの周辺部Ｐ２とは、図３に示すようにブロック側面１０ｂ又はサイピング面Ｓから直角方向に巾５mmの領域とする。また前記接地表面１０ａの中央部Ｐ１とは、前記周辺部Ｐ２の内側の領域とする。なお図３には、中央部Ｐ１、周辺部Ｐ２の境界を鎖線で示している。
【００３１】
また前記実施形態では、円柱状のベントホール１４を用いて凸部１１を形成するものを例示したが、例えば金型Ｍを図８に示すように複数のセグメントＭ１、Ｍ２…で構成するとともに、このセグメントＭ１、Ｍ２…の合わせ面間に設けたスリット状の微小隙間１７により成形することもできる。このとき、該微小隙間１７により形成される凸部及び／又はその切除痕の厚さは、０．５〜２．０mm程度とするのが望ましく、その長さは例えばブロック１０の巾寸法と同一とするのが望ましい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の空気入りタイヤでは、短繊維ｆがタイヤ周方向に沿って配向されたトレッドゴム材を用いた場合でも、上述の作用効果により、短繊維ｆを立たせることができる。従って、特開２０００−１６８３１５のように、加硫前から短繊維ｆを接地表面に対して垂直方向に立たせておく必要はなく従来の方法に比べ生産性を大幅に向上できる。またサイピングを設けることも短繊維ｆを立たせるための必須の要件ではないため、ブロック等の陸部の剛性が著しく低下するなど不具合も防止できる。
【００３３】
【実施例】
図１、２のタイヤ構造及びトレッドパターンを有するタイヤサイズが２２５／８０Ｒ１７．５のタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの氷上性能、耐偏摩耗性、短繊維の配向性を比較した。なお実施例については、ベントホールの直径を１．８mmに統一した。また短繊維には、日本板ガラス社製の商品名「マイクログラス」（平均径９μｍ、平均長さ１３mm）を用いた。
【００３４】
＜氷上性能（氷上制動性能）＞
室内ドラムテストによって実施し、リム（１７．５×６．００）、タイヤ内圧７００ｋＰａ、荷重８．０ｋＮの条件で試供タイヤＴを速度３０km／ｈで氷上路（−１℃）を走行させ、摩擦係数−スリップ特性を求めるとともに、タイヤの回転が止まり１００％スリップの状態であるスリップ率１００％の摩擦係数（ロックμ）をもって判定した。評価は比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
【００３５】
＜耐偏摩耗性＞
内圧７００ｋＰａの条件でフル積載（車両総重量８．５屯）のトラックの前輪（遊動輪）に装着するとともに、テストコースにおいて速度９０km／Ｈから５０km／Ｈまでの間、１５００ｍ毎に減速（０．４５Ｇ相当の減速）し、５００km走行後のブロックのヒール＆トウ摩耗量を測定し、比較例１を１００とする指数で示した。数値が大きいほど良好である。
【００３６】
＜短繊維の配向性＞
試作したタイヤのブロックの表地表面を該表面に沿って薄くスライスし、その切断面をマイクロスコープによる観察を行い、短繊維の配向度合いを調べた。テストの結果などを表１に示す。
【００３７】
【表１】
0003645512.tif 000002
【００３８】
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて短繊維の配向が良好であり、これに基づき氷上性能にも優れていることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、加硫中に、トレッドゴムに配合されている短繊維の多くを接地表面とほぼ垂直方向に配向させることができ、生産製を損ねることなく氷上性能を大巾に向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】そのトレッドパターンを示す展開図である。
【図３】ブロックの平面図である。
【図４】ブロックの斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はタイヤの製造方法を示す金型の断面略図である。
【図６】ベントホールの拡大断面図である。
【図７】他の形態を示すブロックの平面図である。
【図８】セグメント型の金型による生タイヤの加硫成形を説明する断面図である。
【図９】短繊維入りトレッドゴムを押出し方向に配向する概略図である。
【図１０】従来の技術を説明する斜視図である。
【図１１】従来の技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
２  トレッド部
３  サイドウォール部
４  ビード部
５  ビードコア
６  カーカス
７  ベルト層
９  短繊維入り陸部
１０  ブロック
１１  凸部
１２  凸部の切除痕
１４  ベントホール
１５  短繊維入りゴム
ｆ  短繊維
【図１】
0003645512.tif 000003
【図２】
0003645512.tif 000004
【図３】
0003645512.tif 000005
【図４】
0003645512.tif 000006
【図５】
0003645512.tif 000007
【図６】
0003645512.tif 000008
【図７】
0003645512.tif 000009
【図８】
0003645512.tif 000010
【図９】
0003645512.tif 000011
【図１０】
0003645512.tif 000012
【図１１】
0003645512.tif 000013