JP5745355B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤに関する。本発明は特に、トレッド部の耐久性を維持しつつ、道路上における氷雪上性能を向上させることが可能なタイヤに関する。

近年、道路上および軌道上の両方を走行可能な車両（ＤＭＶ：Ｄｕａｌ Ｍｏｄｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が提案されている。路上輸送は、道路さえあればどの目的地にも輸送可能という利点がある。一方、鉄道輸送は、渋滞の影響を受けにくく、予定通りの輸送が可能という利点がある。そのため、この両用走行車両（以下「ＤＭＶ」ともいう。）は、路上輸送および鉄道輸送の両方の利点を享受でき、特に廃線となった軌道を有効活用できることが期待されている。

ＤＭＶに装着されるタイヤ（以下「ＤＭＶ用タイヤ」ともいう。）のトレッド部は、道路走行時には路面と接触してＤＭＶに駆動力を与え、軌道走行時にはレールと接触してＤＭＶに駆動力を与えるものである。そのため、ＤＭＶ用タイヤのトレッド部は、両方の走行に適した特性を有することが必要とされ、道路のみを走行する通常の車両用のタイヤとは異なる特性が求められるものと考えられる。

特許文献１には、道路上の走行と軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤとして、トレッド部が複数本の周方向溝と幅方向溝とにより区画形成されるブロック基調のトレッドパターンが開示されている。この文献では、レール当接領域のタイヤ幅方向端部に位置するブロック列に属するブロックを、他のブロックよりも硬くしている。

特開２００６−３２１４３５号公報

タイヤはトレッド部がレールの頂面よりも幅広で、トレッド部の幅方向における一部でしかレールの頂面と接触しないのが一般的である。そのため、特許文献１では、上記のような構成を採用して、局所的に大きな荷重がかかるレールの幅方向端部と接触するブロックの耐摩耗性を向上させている。

一方、ＤＭＶは冬季の使用が比較的多いことが想定されるため、少なくとも道路走行時の氷雪上性能を確保する必要がある。しかしながら、特許文献１では、上記の通りトレッド部の耐摩耗性向上にのみ着目しており、道路走行時の氷雪上性能を向上させることを意図した技術ではない。

そこで本発明者は、ＤＭＶ用タイヤのトレッド部を発泡ゴムで形成して、トレッド部の踏面に表出した気泡による氷上の水膜除去効果および氷雪上のエッジ効果を得て、道路走行時の氷雪上性能、さらには、軌道走行時の氷雪上性能を高めることを着想した。

しかしながら、本発明者がさらに検討を進めたところ、トレッド部全体を発泡ゴムで形成すると、トレッド部のうちレールと接触する部分、特にレールの幅方向端部と接触する部分に局所的なもげが発生し、トレッド部の耐久性が悪化することが判明した。このような現象は、特許文献１のようにトレッド部がブロック基調のトレッドパターンである場合に特に顕著である。この現象は、タイヤの耐久性にも悪影響を及ぼすおそれがあるため、好ましくない。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤであって、トレッド部の耐久性を維持しつつ、道路上における氷雪上性能を向上させることが可能なタイヤを提供することを目的とする。

軌道走行時には、トレッド部のうちレールとの当接領域にのみＤＭＶの全荷重がかかり、レールとの非当接領域には荷重がかからない状態で、タイヤが負荷転動することになる。そして、レールとの当接領域の中でも、そのタイヤ幅方向端部に位置する陸部には、局所的に非常に大きな荷重がかかる。そのような状況で、当該部分に発泡ゴムを用いた結果、もげが発生したものと考えられる。そこで本発明者は、当該部分には非発泡ゴムを用い、レールと接触しないブロックには発泡ゴムを用いることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、道路走行および軌道走行の両方に用いられるＤＭＶ用タイヤに特有の上記課題を解決するために、トレッド部において陸部位置に応じて発泡ゴムと非発泡ゴムを使い分けて、道路走行時と軌道走行時との機能分離を図るという、これまでにない着想に基づいて完成された発明である。

すなわち、上記課題に鑑み、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤであって、
トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝を配置して、複数列の分割陸部を区画形成し、
該複数列の分割陸部のうち、前記トレッド部のレール当接領域のタイヤ幅方向両端部が位置する一対の第１分割陸部の少なくとも一方が、非発泡ゴムにより形成され、
前記トレッド部のレール非当接領域に位置する第２分割陸部が、発泡ゴムにより形成されることを特徴とするタイヤ。

（２）前記トレッド部のレール当接領域に位置する第３分割陸部が、発泡ゴムにより形成される上記（１）に記載のタイヤ。

（３）前記発泡ゴムの発泡率が、１０％〜２０％である上記（１）または（２）に記載のタイヤ。

（４）前記非発泡ゴムの１００％モジュラスが、１．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａである上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のタイヤ。

（５）前記第１分割陸部および前記第３分割陸部が、前記第２分割陸部よりも硬いゴムで形成される上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載のタイヤ。

（６）前記トレッド部は、点対称のトレッドパターンを有する上記（１）乃至（５）のいずれか１項に記載のタイヤ。

（７）前記タイヤは冬用タイヤである上記（１）乃至（６）のいずれか１項に記載のタイヤ。

（８）前記タイヤは重荷重用タイヤである上記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載のタイヤ。

本発明によれば、トレッド部のレール当接領域のタイヤ幅方向両端部が位置する分割陸部を非発泡ゴムで形成することにより、当該分割陸部のもげ発生を抑制でき、トレッド部の耐久性を維持することができる。一方で、レール非当接領域に位置する分割陸部を発泡ゴムで形成することにより、トレッド部全面が非発泡性ゴムで形成された従来タイヤに比べて、道路上の道路上における氷雪上性能を向上させることができる。

本発明に従う代表的なタイヤ１００のトレッド部の一部を示す展開図である。 図１におけるＩ−Ｉ断面を示すタイヤ１００の断面と、レールＲの断面を示し、タイヤとレールとの当接領域を説明する図である。 本発明に従うタイヤが装着される車両（ＤＭＶ）の道路走行状態を示す側面図である。 本発明に従うタイヤが装着される車両（ＤＭＶ）の軌道走行状態を示す側面図である。 図４の軌道走行状態をレールの下側から見た底面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付し、説明は省略する。

（ＤＭＶ）
本発明のタイヤを説明する前に、本発明のタイヤが装着される車両であるＤＭＶの一例について、図３〜図５を用いて簡単に説明する。図３および図４は、本発明のタイヤが装着された車両（ＤＭＶ）２００の側面図である。ＤＭＶ２００は、道路上および軌道上の両方を走行可能に構成されている。図３は、ＤＭＶ２００が道路の路面Ｄ上を走行している状態を示しており、これを「道路走行状態」という。図４は、ＤＭＶ２００が軌道のレールＲ上を走行している状態を示しており、これを「軌道走行状態」という。

ＤＭＶ２００は、車体２０１、前輪２０２、後輪２０３、前方案内輪２０６、後方案内輪２０７を有する。前輪２０２のホイールリムには、前輪タイヤ２０４が装着されている。後輪２０３は、道路走行時の荷重を支えるべく複輪となっており、ホイールリムに後輪内側タイヤ１００（本発明タイヤ）と後輪外側タイヤ２０５が装着されている。後輪２０３は、エンジンにより駆動される駆動輪であり、前輪２０２は従動輪である。前方案内輪２０６および後方案内輪２０７は、一般的に用いられている鉄道車両用車輪と同様の構造であり、鋼等の金属からなる。

図３の道路走行状態では、前方案内輪２０６および後方案内輪２０７は使用されず、車体２０１の内部に収容されている。道路走行状態では、ＤＭＶ２００は、エンジンの駆動力が後輪２０３から路面Ｄに伝達されることにより走行する。

一方、図４の軌道走行状態では、前方案内輪２０６および後方案内輪２０７が使用される。前方案内輪２０６および後方案内輪２０７は、一般的な鉄道と同様に、レールＲに当接する。この結果、ＤＭＶ２００は脱線することなくレールＲの上を走行することができる。すなわち、前方案内輪２０６および後方案内輪２０７は、ＤＭＶ２００をレールＲ上でガイドする役割を果たす。

後輪２０３は、軌道走行状態においてもレールＲと当接しており、ＤＭＶ２００は、エンジンの駆動力が後輪２０３、より厳密には後輪の内側タイヤ１００からレールＲに伝達されることにより走行する。一方、前輪２０２はレールＲから上方に離れた状態となっており、レールＲとは当接していない。

このように後輪２０３を道路走行状態と軌道走行状態の両方で駆動輪として使用することで、ＤＭＶ２００を簡易に駆動することができる。ここで、軌道走行状態において、前方案内輪２０６の上下方向位置は、前輪２０２がレールＲから離れるような位置とされる。一方、軌道走行状態において、後方案内輪２０７の位置は、後輪２０３および後方案内輪２０７がレールＲと当接するように設定される。このように、道路走行状態から軌道走行状態へ移行するときは、車体２０１の内部に収容されている前方案内輪２０６および後方案内輪２０７を下方に移動させてレールＲと当接させ、逆に、軌道走行状態から道路走行状態へ移行するときは、上方に移動させて車体２０１に収容する。前方案内輪２０６および後方案内輪２０７の上下移動は、油圧式アクチュエータなどにより行えばよい。

軌道走行状態において、ＤＭＶ２００の後方荷重は、後輪２０３と後方案内輪２０７とで分担して支持される。後輪２０３が荷重を分担することにより、後輪２０３に装着されたタイヤとレールＲとの間に摩擦力が発生しうる。この摩擦力により駆動力が得られる。後方案内輪２０７が荷重を分担することにより、ＤＭＶ２０１の脱線が防止される。

図５においては、レールＲが二点鎖線で示されている。また図５において、車軸の一部を除き、車両下部の構成は省略されている。軌道走行状態において、後輪２０３の後輪内側タイヤ１００がレールＲと当接している。まっすぐな軌道を走行している場合、タイヤ１００は、タイヤ幅方向略中心位置においてレールＲと当接している。左右のタイヤ１００の中心間距離Ｔｃは、レールＲの中央間距離Ｒｃと略同一である。軌道における２本のレールの間隔は、一般に軌間（ゲージ）と称される。例えば日本において、軌間には、標準軌、狭軌、広軌等がある。日本においては、新幹線や一部の私鉄等で標準軌が採用され、それら以外の多くの路線では狭軌が採用されている。レールＲと当接するタイヤ１００の中心間距離Ｔｃは、ＤＭＶ２００が走行する軌道の軌間に基づいて設計される。既存の軌道の軌間に基づいてタイヤの中心間距離Ｔｃを設定すれば、ＤＭＶ２００は既存の軌道を走行することができる。

ＤＭＶ２００に装着されたタイヤのうち、レールＲと当接しないタイヤ２０４，２０５には、従来の自動車用タイヤを用いることができる。一方、レールＲと当接するタイヤ１００は、本発明のタイヤを用いる。

（ＤＭＶ用タイヤ）
以下、本発明の一実施形態にかかるタイヤ１００について、図１および図２を用いて説明する。タイヤ１００は、道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤであり、ＤＭＶ２００の駆動輪として使用されるものである。

本発明に従うタイヤは、トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝を配置して、複数列の分割陸部を区画形成する。本実施形態のタイヤ１００は、トレッド部１０に、タイヤ周方向Ｃに沿って延びる７本の周方向溝１１，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを配置して、８列の分割陸部２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂを区画形成している。

第１周方向溝１１はタイヤ赤道ＣＬ上に配置され、第２周方向溝１２ａ，１２ｂは、図２に示す溝底のタイヤ幅方向位置がタイヤ赤道ＣＬからトレッド幅の１２．５％離れた位置にあり、同様に、第３周方向溝１３ａ，１３ｂは２５％、第４周方向溝１４ａ，１４ｂは３７．５％離れた位置にある。また、本実施形態のタイヤ１００では、複数の分割陸部は全てブロック陸部列となっている。なお、本明細書において「トレッド幅」とは、両トレッド端Ｅ間のタイヤ幅方向距離を意味する。これら周方向溝の溝幅および溝深さは、リブ状陸部１３の剛性バランスを保つため、互いに等しくすることが好ましい。

ここで、タイヤ１００は、トレッド幅がレールＲの頂面の幅Ｗｒよりも大きいことが一般的であり（図２参照）、トレッド部１０の一定の範囲でのみレールＲと接することとなる。そのため、上記の複数列（タイヤ１００では８列）の分割陸部は、レールとの当接関係において以下の３つに分類される。まず第１に、トレッド部１０のレール当接領域Ｔのタイヤ幅方向両端部が位置する一対の分割陸部（第１分割陸部）である。図１，２において、レール当接領域Ｔのタイヤ幅方向両端部は、破線で表示しており、一対の第１分割陸部は２０ａ，２０ｂである。第２に、頂面の全体がトレッド部１０のレール非当接領域Ｎに位置する分割陸部（第２分割陸部）である。図１，２において、第２分割陸部は３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂである。第３に、頂面全体がトレッド部１０のレール当接領域Ｔに位置する分割陸部（第３分割陸部）である。図１，２において、第３分割陸部は５０ａ，５０ｂである。

本発明の特徴的構成は、複数列の分割陸部のうち、トレッド部１０のレール当接領域Ｔのタイヤ幅方向Ｗ両端部が位置する一対の第１分割陸部２０ａ，２０ｂの少なくとも一方が、非発泡ゴムにより形成され、トレッド部１０のレール非当接領域Ｎに位置する第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂが、発泡ゴムにより形成される構成である。

ここで、本明細書において「レール当接領域」とは、トレッド部のうち、タイヤが軌道上を走行するときにレールＲと接触しうる領域を意味し、例えば図２に示すように、タイヤのトレッド部においてレール頂面の幅中心位置を中心として、レール幅Ｗｒの１００％以内の領域として、特定することができる。この場合は、当接領域Ｔの幅がレール幅Ｗｒと等しい幅を有する。また、トレッド部におけるレールのタイヤ幅方向端部の両外側であっても、車両旋回など通常の軌道走行においてレールＲと接触する頻度が高い領域として、例えば、タイヤのトレッド部においてレール頂面の幅中心位置を中心として、レール幅の１５０％以内の領域として特定してもよい。なお、タイヤ赤道がレール頂面の幅中心と一致するように当接する場合には、レール当接領域は、タイヤ赤道を中心として、レール幅の１００％または１５０％以内の領域として特定することができる。また、用いるレールのレール幅およびタイヤサイズにも依るが、通常、タイヤ当接領域は、タイヤ当接領域は、タイヤ赤道を中心としてトレッド幅の５５％以下の領域となる。なお、タイヤが空気入りタイヤの場合には、タイヤを適用リムに装着し所定空気圧を充填した後、所定負荷条件におけるタイヤの状態を基準として、レール当接領域を設定する。

本明細書において「所定空気圧」とは、下記規格に記載されている適用サイズにおける複輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことを意味する。また「所定負荷条件」とは、同規格に記載されている適用サイズにおける複輪の最大荷重（最大負荷能力）の荷重をかけることを意味する。「適用リム」とは、同規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことである。かかる産業規格については、タイヤが生産又は使用される地域に有効な規格が定められている。例えば、アメリカ合衆国では、”The Tire and Rim Association Inc.のYear Book”であり、欧州では、”The European Tire and Rim Technical OrganizationのSTANDARDS MANUAL”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の”JATMA Year Book”である。

本明細書において「レール非当接領域」とは、トレッド部のうちレール当接領域以外の領域を意味する。

なお、レール当接領域は、タイヤ１００を装着するＤＭＶ２００が走行するレールＲの寸法、レールの中央間距離Ｒｃ、およびタイヤ１００の中心間距離Ｔｃにより特定することができる。タイヤ間中心とレール間中心は一致するため、ＲｃとＴｃが等しい場合には、タイヤ赤道ＣＬがレールＲ頂面の幅中心と一致するように当接する。しかし、既存の車両を部分的に改造してＤＭＶ２００を製造する場合や、既存の軌道を利用してＤＭＶ２００を走行させる場合など、必ずしもＲｃとＴｃを一致させることができず、タイヤ赤道が多少タイヤ幅方向にオフセットして、レールＲと当接する場合もある。いずれにしても、レール当接領域を予め特定することができる場合は、この情報に基づいて、本発明の内容を実施するように発泡ゴムと非発泡ゴムを振り分ければよい。また、タイヤ１００の発泡ゴムと非発泡ゴムの分布に従って、本発明を実施するべくレール当接領域を設定してもよい。

タイヤ１００が走行可能なレールＲの種類は限定されない。レールＲの種類として、例えば、３０ｋｇレール、３７ｋｇレール、４０ｋｇレール、５０ｋｇＮレール、５０ｋｇＴレール、６０ｋｇレール等が存在する。３０ｋｇレールのレール幅Ｗｒは６０．３３ｍｍであり、３７ｋｇレールのレール幅Ｗｒは６２．７１ｍｍであり、４０ｋｇレールのレール幅Ｗｒは６４ｍｍであり、５０ｋｇＮレールおよび５０ｋｇＴレールのレール幅Ｗｒは６５ｍｍであり、６０ｋｇレールのレール幅Ｗｒは６５ｍｍである。一般的な鉄道において、レール幅Ｗｒは、通常、６０ｍｍ以上６５ｍｍ以下の範囲である。

本発明の上記特徴的構成を採用することによる作用効果を説明する。レールとの当接領域Ｔの中でも、そのタイヤ幅方向端部に位置する第１分割陸部２０ａ，２０ｂには、局所的に非常に大きな荷重がかかる。そのため、一対の第１分割陸部２０ａ，２０ｂの少なくとも一方を非発泡ゴムで形成することにより、当該分割陸部のもげ発生を抑制でき、トレッド部の耐久性を維持することができる。そして、トレッド部１０のレール非当接領域Ｎに位置する第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂを発泡ゴムで形成することにより、トレッド部全面が非発泡性ゴムで形成された従来タイヤに比べて、道路上の道路上における氷雪上性能を向上させることができる。ここで、レールと当接することによって「もげ」に対して厳しい入力がかかるのは、片側装着時第１分割陸部２０ａ，２０ｂのどちらか一方であり、ローテーションを行うため、非発泡ゴムとするのは、一対の第１分割陸部２０ａ，２０ｂの少なくとも一方で構わない。しかし、トレッド部の耐久性を維持する効果をより確実に得るためには、一対の第１分割陸部２０ａ，２０ｂの両方を非発泡ゴムで形成することが好ましい。

タイヤ１００では、トレッド部１０のレール当接領域Ｔに位置する第３分割陸部５０ａ，５０ｂは、発泡ゴムにより形成することが好ましい。レールと当接して特にブロックのもげに対して不利になるのは、第１分割陸部２０ａ，２０ｂのどちらかなので、第３分割陸部５０ａ，５０ｂについては道路上の氷雪上性能、レール上での氷雪上性能を重視して設計することが好ましいからである。

（発泡ゴム）
本発明で用いる発泡ゴムとしては、通常のスタッドレスタイヤのトレッド部として使用できるものであれば限定されないが、発泡率が１０％〜２０％となるゴムを用いることが好ましい。ここで、発泡率Ｖは、Ｖ＝（ρ０／ρ１−１）×１００（％）で表され、ρ１は、発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ^３）を表し、ρ０は、発泡ゴムにおける固相部（非発泡部分）の密度（ｇ／ｃｍ^３）を表す。固相部の密度は、エタノール中の質量と空気中の質量を測定し、これから算出する。

発泡率が１０％未満であると、氷雪上性能が十分に得られない可能性があるため好ましくない。一方、発泡率が２０％を超えると、ブロックのもげに対して不利になるため好ましくない。

発泡ゴムの基本成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、これらとその他のゴムとのブレンド等を用いることができる。

また、かかる発泡ゴムとしては、特に天然ゴムとポリブタジエンゴムとを含むことが好ましい。天然ゴムは、ゴム成分１００質量部中に２０〜７０質量部の範囲で含まれることが好ましく、ポリブタジエンゴムは、ゴム成分１００質量部中に３０〜８０質量の範囲で含まれることが好ましい。また、ポリブタジエンゴムは、シス−１，４−ポリブタジエンが好ましく、シス含有率が９０％以上のものが特に好ましい。シス−１，４−ポリブタジエンは、ガラス転移温度が低く、氷上性能の効果が大きい点で好ましい。なお、本発明において、ゴム成分中には、天然ゴムおよびポリブタジエンゴム等の発泡ゴム以外の他のゴム成分を含んでいてもよい。

本発明において、発泡ゴムは、発泡剤を配合した独立気泡を有するものであることが好ましい。

上記発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスルホニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、二酸化炭素を発生する炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソフタルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、Ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、Ｐ，Ｐ’−オキシービス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）等が挙げられる。

これらの発泡剤の中でも、製造加工性を考慮すると、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＮＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましく、特にアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。上記発泡剤の作用により、得られた上記加硫ゴムは発泡率に富む発泡ゴムとなる。

本発明においては、効率的な発泡を行う観点から、その他の成分として発泡助剤を用い、上記発泡剤と併用するのが好ましい。上記発泡助剤としては、例えば、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常、発泡製品の製造に使用する助剤等が挙げられる。これらの中でも、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛等が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記発泡剤の含有量としては、目的に応じて適宜決定すればよいが、一般にはゴム成分１００質量部に対して１〜１０質量部程度が好ましい。

また、上記発泡ゴムには、上述の配合成分の他、本発明の効果を害しない範囲で他の成分を用いることができ、例えば、カーボンブラック等の補強性充填剤、有機繊維、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフィド等の加硫促進剤、加硫促進助剤、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スルフェンアミド等の硫化防止剤、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤等の他に、通常ゴム業界で用いる各種配合剤等を目的に応じて適宜選択して使用することができる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、ゴム成分に対し、上記各種配合剤等を添加したものをゴム組成物と称す。

上記補強性充填剤としては、カーボンブラックおよび／またはシリカが好ましい。かかるカーボンブラックとしては、そのゴム層の力学的性能を高め、加工性等を改善させるものである限り、Ｉ２吸着量、ＣＴＡＢ比表面積、Ｎ２吸着量、ＤＢＰ吸着量等の範囲を適宜選択した公知のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの種類としては、例えば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＨＳ等の公知のものを適宜選択して使用することができる。耐摩耗性を考慮すると、微粒子径のＩＳＡＦやＳＡＦが好ましい。

本発明において、カーボンブラックの含有量としては、ゴム成分１００質量部に対して好ましくは５〜９５質量部、より好ましくは１０〜６０質量部である。カーボンブラックの含まれる量を上記範囲にすることにより耐摩耗性を維持し、優れたＷＥＴ性能を得ることができる。

また、上記シリカとしては、狭義の二酸化珪素のみを示すものではなく、ケイ酸系充填剤を意味し、具体的には、無水ケイ酸の他に、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩を含む。

かかるシリカの含有量としては、ゴム成分の１００質量部に対して、好ましくは５〜９５質量部、より好ましくは１５〜８０質量部である。シリカの含有量を上記範囲とすることにより、温度変化によるタイヤの硬度の低下を減少させＤＲＹ性能を維持するばかりではなく、優れた氷上性能およびＷＥＴ性能を得ることができる。

なお、カーボンブラックおよびシリカを合わせた合計の配合量は、成分１００質量部に対して、好ましくは３０〜１２０質量部、より好ましくは４０〜８０質量部であり、また、カーボンブラックとシリカの混合比［カーボンブラック］／［シリカ］は質量比で０．０４〜６．０であることが好ましい。特に、ＷＥＴ性能を考慮すると、シリカの配合比率を増すことが好ましい。

本発明においては、補強用充填剤としてシリカを用いる場合、その補強性および低発熱性をさらに向上させる目的で、シランカップリッグ剤を配合することができる。

かかるシランカップリング剤としては、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−卜リエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス（３−ジエトキシメチルシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド等が挙げられるが、これらの中で補強性改善効果等の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィドおよび３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが好適である。これらのシランカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。

シランカップリング剤の配合量としては、シランカップリング剤の種類等により異なるが、シリカに対して、好ましくは１〜２０質量％の範囲で選定される。

本発明において、有機繊維としては、必ずしもその材質、形状、径、長さ等が一致した同じものを同時に使用することはなく、互いに異なった有機繊維を使用してもよいが、共に以下の性質を有する範囲の有機繊維を使用することが好ましい。

かかる有機繊維の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。しかしながら、ゴム組成物との関係から加硫時に加硫最高温度に達するまでの間に、ゴムマトリックスの粘度よりも低くなる粘度特性を有する繊維を構成する樹脂を用いることが、本発明においては好ましい。即ち、上記有機繊維を構成する樹脂としては、ゴム組成物が加硫最高温度に達するまでの間に溶融（軟化を含む）する熱特性を有していることが好ましい。

このような熱特性を、上記有機繊維を構成する樹脂が有していると、ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴム中に、ミクロな排水溝として機能し得る長尺状気泡を容易に形成することができる。なお、加硫最高温度とは、ゴム組成物の加硫時に達する最高温度を意味する。例えば、モールド加硫の場合には、ゴム組成物がモールド内に入ってからモールドを出て冷却されるまでに該ゴム組成物が達する最高温度を意味する。加硫最高温度は、例えば、ゴム組成物中に熱電対を埋め込むこと等により測定することができる。また、ゴムマトリックスの粘度は、流動粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。また、上記有機繊維を構成する樹脂の粘度は、溶融粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。従って、本発明で選択される好ましい樹脂は、例えば、その融点が上記加硫最高温度よりも低い結晶性高分子樹脂等が特に好適に挙げられる。

上記結晶性高分子樹脂では、その融点と、ゴム組成物の加硫最高温度との差が大きくなる程、ゴム組成物の加硫中に速やかに溶融するため、結晶性高分子樹脂の粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる時期が早くなる。このため、結晶性高分子樹脂が溶融すると、そのゴム組成物に配合した発泡剤から発生したガス等のゴム組成物に存在するガスは、ゴムマトリックスよりも低粘度である結晶性高分子樹脂の内部に集まる。その結果、加硫ゴム中には、ゴムマトリックスとの間に微粒子を含有する樹脂層を有する独立気泡、即ち、上記樹脂により被覆されたカプセル状の長尺状気泡が潰れのない状態で効率よく形成される。

路面と実質接する発泡ゴムを有するタイヤトレッドゴムにおいては、このカプセル状の長尺状気泡はトレッドの表面に現れ、表面の摩耗により生じた溝が上記ミクロな排水溝として機能し、水膜排除効果として作用する。

これに対して、有機繊維を構成する樹脂の融点が、ゴム組成物の加硫最高温度に近い場合、加硫初期に速やかに溶融せず、加硫末期に溶融する。加硫末期では、ゴム組成物中に存在するガスの一部は加硫したゴムマトリックス中に取り込まれてしまい、溶融した樹脂の内部には集まらない。その結果、上記ミクロな排水溝として効果的機能する長尺状気泡が、効率よく形成されず、また、有機繊維の樹脂融点が低過ぎる場合、有機繊維をゴム組成物中に配合し混練りする際に有機繊維同士の融着が発生し、有機繊維の分散不良が生じる。これもまた、ミクロな排水溝して機能し得る長尺状気泡が効率よく形成されない。したがって、有機繊維の樹脂の融点は、加硫前の各工程における温度では溶融軟化せず、加硫工程中にゴムマトリックスと樹脂との粘度とが逆転するような範囲で選択するのが好ましい。

有機繊維を構成する樹脂の融点の上限としては、特に制限はないものの上記の点を考慮して選択するのが好ましく、上記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低く、１０℃以上低いのがより好ましく、２０℃以上低いのが特に好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度は、一般的には最高で約１９０℃程度であるが、例えば、加硫最高温度がこの１９０℃を超えて設定されている場合には、上記樹脂の融点としては、１９０℃以下の範囲で選択され、１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。なお、上記樹脂の融点は、それ自体公知の融点測定装置等を用いて測定することができ、例えば、ＤＳＣ測定装置を用いて測定した融解ピーク温度を上記融点とすることができる。

以上のことから有機繊維を構成する樹脂は、結晶性高分子樹脂および／または非結晶性高分子樹脂から形成されていてもよい。但し、上述したように本発明においては、相転移があるために粘度変化がある温度で急激に起こり、粘度制御が容易な点で結晶性高分子樹脂を多く含む有機素材から形成されていることが好ましく、結晶性高分子樹脂のみから形成されるのがより好ましい。

このような結晶性高分子樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン（ＳＰＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の単一組成重合物や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に制御したものも使用でき、さらにこれらの樹脂に添加剤を加えたものも使用できる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子樹脂の中でも、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体が好ましく、汎用で入手し易い点でポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）がより好ましく、融点が比較的低く、取扱いが容易な点でポリエチレン（ＰＥ）が特に好ましい。

なお、非結晶性高分子樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル、これらの共重合体、これらのブレンド物等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、上記有機繊維の平均長さとしては、０．５〜２０ｍｍの範囲にある短繊維であることが好ましく、特に、１〜１０ｍｍの範囲にある短繊維であることがより好ましい。

上記発泡ゴム中に、かかる長さの有機繊維が存在すれば、徐水効果が有効に作用すると共に、前述の発泡剤等を含めるとミクロな排水溝として効率よく機能し得る長尺状気泡を十分に形成することも可能となる。上記有機繊維の平均長さを上記範囲にすることにより作業性を確保し上記効果を充分に得ることができる。

また、上記有機繊維において、その平均繊維径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲が好ましく、特に、０．０１５〜０．０９ｍｍの範囲がより好ましい。平均繊維径を上記範囲にすることによって繊維等の切断による加工性の問題もなく、優れた徐水効果を得ることができる。

本発明においては、加硫後に気泡を形成させるために、上記発泡ゴムの成形前の加硫ゴム中および／または有機繊維中に発泡剤を配合する。発泡剤および有機繊維を用いることにより、加硫ゴムあるいはトレッド部となる上記発泡ゴムは、長尺状気泡を有してミクロな排水溝を形成して水膜除去能が付与される。

本発明においては、有機繊維がさらに微粒子を含有することが、より氷上性能を高める上で好ましい。この微粒子を含有する有機繊維（以下、微粒子含有有機繊維という）を構成する素材、平均繊維長、平均径、融点等は、上記有機繊維と同じものを用いることができる。上記微粒子としては、モース硬度が２以上の無機微粒子が好ましく用いられる。このような微粒子としては、例えば、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、金剛石等が挙げられるが、好ましくは、モース硬度５以上のシリカガラス（硬度６．５）、石英（硬度７．０）、溶融アルミナ（硬度９．０）等を挙げることができる。中でもシリカガラス、アルミナ（酸化アルミニウム）等が安価で容易に使用することができる。また、微粒子が角部を有することが引っ掻き効果向上の観点から好ましい。

また、上記微粒子はその粒径分布の頻度数の８０質量％以上、好ましく９０質量％以上が１０〜５０μｍの範囲にあることが好ましく、また、その平均粒径が１０〜３０μｍの範囲であることが好ましい。

微粒子含有有機繊維の長尺発泡体は、予め所定量の微粒子を有機繊維を構成する素材に混練し有機繊維にしたのち、上記有機繊維を用いて長尺発泡体を製造した同じ方法で得ることができる。この、微粒子含有の長尺発泡体は、前述の徐水効果はもとより、エッヂ効果や引っ掻き効果等を発現しさらなる氷上性能の向上をはかることができる。

本発明において、無機化合物粉体や微粒子の平均粒径および粒径分布は、電子顕微鏡法により粉体または微粒子の投影面積円相当径（粒子の投影面積と同じ面積を持つ円の直径であり、Ｈｅｙｗｏｏｄ径とも呼ぶ。）無作為に２００個を測定し、粒径分布を得ると共に、相加平均により平均粒径を求める。

有機繊維の平均繊維径および平均長さは、顕微鏡法により、無作為に２００個の長さと直径をそれぞれ測定し、それぞれ相加平均により平均繊維径および平均長さを求める。

（非発泡ゴム）
本発明で用いる非発泡ゴムとしては、通常のタイヤのトレッド部として使用できるものであれば限定されないが、その１００％モジュラスが、１．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａであるゴムを用いることが好ましい。１００％モジュラスが１．５ＭＰａ未満であると、ブロックのもげに対して不利になるおそれがあり、一方、１００％モジュラスが２．５ＭＰａを超えると、氷雪上性能が十分に得られなくなる可能性があるためである。ゴム組成としては、気泡を含まない点以外は上記の発泡ゴムと同様の組成を用いることができる。

（タイヤ１００の製造方法）
次に、トレッド部のうち、一部の分割陸部を非発泡ゴムで形成し、残りの分割陸部で形成してタイヤ１００を製造する方法を説明する。ＴＯＰコンターにてゴムの分割を変えることによって製造する。具体的には、発泡ゴム／非発泡ゴムの分割を深さ方向だけではなく、幅方向にも分割を加えることによって製造する。

（タイヤ１００の他の構成）
タイヤ１００では、第１分割陸部２０ａ，２０ｂおよび第３分割陸部５０ａ，５０ｂが、第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂよりも硬いゴムで形成されることが好ましい。タイヤ１００は軌道のレール上も走行するため、レールＲと当接する第１分割陸部２０ａ，２０ｂおよび第３分割陸部５０ａ，５０ｂは、当接しない第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂよりも摩耗しやすいが、これにより第１分割陸部２０ａ，２０ｂおよび第３分割陸部５０ａ，５０ｂと第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂとの不均一摩耗を抑制することができる。

本明細書において硬さの基準として用いる１００％モジュラスとしては、第１分割陸部２０ａ，２０ｂが１．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａ、第２分割陸部３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂが１．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａ、第３分割陸部５０ａ，５０ｂが１．０ＭＰａ〜１．５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。また、硬さを調節する方法としては、ゴムの基本成分は同じだが、発泡率を異ならせる方法や、発泡率は同等にしながら、ゴムの基本成分を異ならせて硬さを変化させる方法が挙げられる。

本実施形態では、分割陸部２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，５０ａ，５０ｂは、それぞれタイヤ周方向に所定間隔で配置された複数本の幅方向溝２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，５１ａ，５１ｂにより、複数個のブロック陸部２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，５２ａ，５２ｂに区画されている。また、分割陸部４０ａおよび４０ｂは、周方向に交互に配置された幅方向溝４１ａ，４２ａおよび４１ｂ，４２ｂにより、ブロック陸部４３ａ，４４ａおよび４３ｂ，４４ｂに区画されている。

また、ブロック陸部５２ａには、タイヤ周方向中央部分に近接した２本のオープンサイプ５３，５４を有し、他のブロック陸部２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，５２ｂも同様のサイプを有する。また、ブロック陸部４３ａ，４４ａには、一端が幅方向溝４１ａに開口し、他端が各ブロック陸部内で終端する周方向サイプ４５，４６を有する。ブロック陸部４３ｂ，４４ｂも同様である。このようにサイプを配置することにより、エッジ効果が生じ、道路走行時の氷上性能および雪上性能を向上させることができる。また、軌道走行時にレール上の水膜を切って、排水性を向上させることもできる。サイプを設けることにより、軌道走行時にレールを引っ掻き、ＤＭＶにより駆動力を与えることができる点でも好ましい。

しかし、本発明はこのようなブロック基調のトレッドパターンにサイプを配置した構成に限定されることはなく、例えば、複数列の分割陸部の少なくとも一部がリブ状陸部であってもよい。

トレッド部１０は、点対称のトレッドパターンを有することが好ましい。これにより、タイヤ１００をローテーションして、ＤＭＶ２００の反対側の後輪に用いる場合、均等に摩耗が進行するため好ましい。

また、タイヤ１００は冬用タイヤであることが好ましい。トレッド部１０を通常のスタッドレスパターンとすることにより、道路走行時の氷雪上性能を確保することができる。

本発明のタイヤ１００は、任意の荷重で用いることができるが、重荷重用タイヤであることが好ましい。ＤＭＶ２００は一般に、乗用車用よりむしろ、トラックや大人数の搬送を想定したバスであるためである。

本発明のタイヤ１００は、トレッド部を形成するゴムを発泡ゴムと非発泡ゴムとで使い分けたことが特徴であるため、タイヤ構造には何ら限定されず、公知のタイヤ構造を用いることができる。

次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下の実施例タイヤおよび比較例タイヤを用いて行った比較評価について説明する。

それぞれの空気入りタイヤに共通する事項は以下の通りである。トレッドパターンは、全てのタイヤにおいて図１に示したものを用いた。また、発泡ゴム（発泡率：１１％）および非発泡ゴム（１００％モジュラス：２．５ＭＰａ）のゴム成分としては、表１に示すものを使用した。
タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５（トラック・バス用）
タイヤの内部構造：１組の交差ベルトを有するラジアルタイヤ
（ベルトコード角度：４０°，７４°、カーカス：１枚）

これらのタイヤをリム幅７．５０インチの適用リムに装着し、９００ｋＰａの内圧を充填して、以下の性能試験を行った。評価結果を表１に併せて示す。

＜道路上における氷雪上性能の評価＞
これらのタイヤを車両（日野プロフィア）に装着し、テストコース（氷上）で発進加速試験および制動試験を行った。発進加速試験では、初速度５．０ｋｍ／ｈで１５．０ｍを走行する時間を測定し、比較例１タイヤを１００として指数表示した。制動試験では、時速２０ｋｍから停止するまでの時間を測定し、比較例１タイヤを１００として指数表示した。いずれも時間がかかるほど、小さな指数で表示することした。（例えば、２倍時間がかかった場合には、指数を５０とする。）発進加速試験の指数と制動試験の指数の平均を表１に示した。よって、指数が大きいほど、氷上性能が優れていることを示す。雪上性能についても、テストコース（雪上）にて同様の発進加速試験および制動試験を行った。

＜トレッド耐久性の評価＞
７０％をレール走行、３０％を路面走行の割合で６０時間走行したのち、トレッド部外観を評価した。比較例１タイヤを１００として、トレッド部に生じたもげの個数が少ないほど指数が高くなるように評価した。試験に用いたレールは、標準レール（レール幅：６０ｍｍ）であり、レールとタイヤはタイヤ赤道がレール頂面の幅中心と一致するように当接し、レール当接領域は、タイヤ赤道を中心として、レール幅の１２０％以内の領域として設定し、トレッド幅の５５％以内の領域であった。なお、走行路の状況により荷重バランスは一定とはならないが、概ね後輪タイヤに５０％〜６０％の荷重がかかり、後輪案内輪に５０％〜４０％の荷重がかかる条件で走行試験を行った。

比較例２は比較例１よりも大きく氷雪上性能に優れるが、逆にトレッド部耐久性に大きく劣る結果となった。しかし、実施例１，２はトレッド部耐久性をさほど犠牲にすることなく、氷雪上性能を向上させることができた。

本発明によれば、道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤであって、トレッド部の耐久性を維持しつつ、道路上における氷雪上性能を向上させることが可能なタイヤを提供することが可能となる。

１００ タイヤ
１０ トレッド部
１１ 第１周方向溝
１２ａ，１２ｂ 第２周方向溝
１３ａ，１３ｂ 第３周方向溝
１４ａ，１４ｂ 第４周方向溝
２０ａ，２０ｂ 一対の第１分割陸部
３０ａ，３０ｂ 第２分割陸部
４０ａ，４０ｂ 第２分割陸部
５０ａ，５０ｂ 第３分割陸部
Ｔ レール当接領域
Ｎ レール非当接領域

Claims (8)

1. 道路上の走行および軌道のレール上の走行の両方に使用されるタイヤであって、
   トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝を配置して、複数列の分割陸部を区画形成し、
   該複数列の分割陸部のうち、前記トレッド部のレール当接領域のタイヤ幅方向両端部が位置する一対の第１分割陸部の少なくとも一方が、非発泡ゴムにより形成され、
   前記トレッド部のレール非当接領域に位置する第２分割陸部が、発泡ゴムにより形成されることを特徴とするタイヤ。
2. 前記トレッド部のレール当接領域に位置する第３分割陸部が、発泡ゴムにより形成される請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記発泡ゴムの発泡率が、１０％〜２０％である請求項１または２に記載のタイヤ。
4. 前記非発泡ゴムの１００％モジュラスが、１．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタイヤ。
5. 前記第１分割陸部および前記第３分割陸部が、前記第２分割陸部よりも硬いゴムで形成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタイヤ。
6. 前記トレッド部は、点対称のトレッドパターンを有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタイヤ。
7. 前記タイヤは冬用タイヤである請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタイヤ。
8. 前記タイヤは重荷重用タイヤである請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタイヤ。
   

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