JP4986384B2 - 空気入りタイヤとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面にブロックを備えた空気入りタイヤとその製造方法に関するもので、特に、氷上における走行性能に優れた空気入りタイヤに関する。

一般に、自動車用タイヤにおいては、氷路などを走行する際のタイヤのグリップ性能を向上させるため、タイヤトレッド面に形成されるブロックパターンの表面に、例えば、図９に示すような、両端側がブロック１３Ｚの縦溝１１側に連通したサイプ１４Ｚが形成されたものが多く用いられている。上記サイプ１４Ｚは、縦溝１１あるいは横溝１２のエッジと同様に、エッジ効果によりタイヤの接地圧を高めるとともに、上記サイプ１４Ｚにより、ブロック１３Ｚがタイヤ踏面側において複数の小ブロック１３ｋに分断されるので、上記ブロック１３Ｚが変形し易くなる。また、上記サイプ１４Ｚは、水膜を切るとともに、水膜が厚い場合には水路となり、排水を容易にするので、路面とタイヤ間の摩擦力が大きくなり、タイヤ１０のグリップ性能が向上し、車両の氷上走行性能が向上する。
上記サイプ１４Ｚの形状としては、従来は、図１０に示すような、２Ｄサイプと呼ばれる、サイプの深さ方向には形状の変化しない、平面（あるいは波型）のものが一般的であった。しかしながら、上記サイプ１４Ｚが上記のような２Ｄサイプである場合には、摩擦係数を大きくするためサイプ本数を増やしていくとブロック１３Ｚ全体の剛性が低下し、上記サイプ１４Ｚの倒れ込みが起きてしまい、かえって、排水性能やグリップ性能が低下してしまうといった問題点があった。

そこで、近年、ブロック１３Ｚに、図１１（ａ）〜（ｃ）、図１２（ａ），（ｂ）、あるいは、図１３（ａ），（ｂ）に示すサイプ１４Ａ〜１４Ｇのような、深さ方向にも形状が変化する、いわゆる、３Ｄサイプを形成する方法が提案されている。すなわち、ブロック１３Ｚにその表面形状が直線状や波型状であり、ブロック１３Ｚの深さ方向（ブロック半径方向）に傾斜面を有する３Ｄサイプを形成することにより、タイヤ１０にブレーキやトランクションといった前後入力が入った場合に、上記傾斜面にて３Ｄサイプの壁面が密着してサイプの倒れ込みを抑制するので、ブロック剛性を大幅に向上させることができる。
なお、図１１（ａ）に示すサイプ１４Ａは、サイプの深さ方向に１つの傾斜面を有する３Ｄサイプ、図１１（ｂ）に示すサイプ１４Ｂは、サイプの深さ方向に２つの傾斜面を有する３Ｄサイプ、図１１（ｃ）に示すサイプ１４Ｃは、サイプの深さ方向に断面が正三角形の凹凸が連続した形状の３Ｄサイプである。
また、図１２（ａ）に示すサイプ１４Ｄは、タイヤ軸方向に断面が三角形状の隆起と窪みとが連続し、かつ、上記隆起と窪みとがサイプの深さ方向に半周期ずれて配置された形状の３Ｄサイプ、図１２（ｂ）に示すサイプ１４Ｅは、深さ方向に隣接するサイプ内壁面の凹凸列の傾斜が、タイヤ周方向に互いに逆向きの傾斜した形状の３Ｄサイプである。また、図１３（ａ）に示すサイプ１４Ｆは、サイプのタイヤ軸方向と深さ方向とに、それぞれ四角錘状の凹部と凸部とが交互に配置された形状の３Ｄサイプ、図１３（ｂ）に示すサイプ１４Ｇは、サイプ表面側に波型の２Ｄサイプを配置し、この２Ｄサイプよりも深い位置に四角錘状の凹部と凸部とを交互に配置した形状の３Ｄサイプである（例えば、特許文献１〜４参照）。
特開平１１−３１００１２号公報 特開２００２−３２１５０９号公報 特開２００２−１８７４１２号公報 特開２００２−３５６１０５号公報

ところで、ブロック１３Ｚに上記サイプ１４Ａ〜１４Ｇなどのような３Ｄサイプを形成すれば、上記ブロック１３Ｚの剛性は大幅に向上するが、氷上においては、サイプは水膜を吸い上げて接地面外へ排出する通路の役割があるので、サイプの壁面が密着してしまうと水路を塞いでしまい、かえって逆効果になってしまうといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、排水機能を低下させることなく、ブロック剛性を確保することのできる空気入りタイヤとその製造方法を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、トレッド表面に設けられたタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝と、周方向溝に交差する横溝と、周方向溝と横溝とで区画された複数のブロックとを備えた空気入りタイヤであって、ブロックの表面側には、タイヤ幅方向に延びてブロックを複数の小ブロックに分断する、ブロックの深さ方向に１つ以上の傾斜部を有するサイプが形成され、傾斜部を構成する小ブロックにおける対向する２つの内壁面は、前後入力時において互いに密着する当接部と、前後入力時において間隔をもって対向する非当接部とをタイヤ幅方向に交互に備え、当接部間の幅は、サイプにおける傾斜部以外の幅よりも狭く、非当接部間の幅は、サイプにおける傾斜部以外の幅と同じであることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、上記サイプのブロック表面側における形状を、直線状、ジグザグ状、波型状、あるいは、これらを組み合わせた形状としたものである。

また、請求項３に記載の発明は、ブロックに対応する溝部にサイプを形成するための複数のブレードが埋設された加硫金型を用いて空気入りタイヤを製造する方法であって、ブレードとして、上記溝部の深さ方向に傾斜する傾斜面を有し、傾斜面が、板厚がブレードにおける傾斜面以外の板厚よりも薄い当接部分形成部と、板厚がブレードにおける傾斜面以外の板厚と同じ非当接部分形成部とを有し、当接部分形成部と非当接部分形成部とが溝部のタイヤ幅方向と平行な方向に交互に形成されているブレードを用いたことを特徴とするものである。

本発明では、タイヤトレッド面に３Ｄサイプが形成されたブロックを備えた空気入りタイヤを製造する際に、加硫金型の上記ブロックに対応する溝部に、深さ方向に傾斜する傾斜面を有し、傾斜面が、板厚がブレードにおける傾斜面以外の板厚よりも薄い当接部分形成部と、板厚がブレードにおける傾斜面以外の板厚と同じ非当接部分形成部とを有し、当接部分形成部と非当接部分形成部とが溝部のタイヤ幅方向と平行な方向に交互に形成されているブレードを埋設して、上記ブロックに当接部と非当接部とがタイヤ幅方向に交互に形成された３Ｄサイプを形成した。このような３Ｄサイプを形成することにより、ブレーキやトランクションといった前後入力が入った場合でも、幅の狭い当接部のみでサイプ壁面が密着するようにしてサイプの倒れ込みを抑制するとともに、非当接部によりタイヤと路面との間に侵入した水を排水するための水路を確保するようにしたので、高いブロック剛性を備えるとともに、排水性能にも優れた空気入りタイヤを製造することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係る空気入りタイヤ１０のトレッド面を示す平面図で、本例のタイヤ１０のトレッド面には、図１の矢印Ａで示すタイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝（主溝、あるいは縦溝ともいう）１１と、この主溝１１に対して交差する矢印Ｂで示すタイヤ幅方向に沿って延びる複数本の横溝（副溝）１２とによって区画された複数の陸部（以下、ブロックという）１３とから成るトレッドパターンが形成されており、上記ブロック１３には、ブロック１３表面側を複数の小ブロック１３ｍに分断する、上記副溝１２にほぼ平行な方向に延長する複数本の横方向サイプ１４が形成されている。
本発明による横方向サイプ１４は、図２に示すように、ブロック１３の半径方向に凹凸を有し、その傾斜部１４ａの幅、すなわち、サイピングした細溝の傾斜部の対向する内壁面（傾斜面）の間隔が、ブロック１３の半径方向に平行な平面部１４ｂの対向する内壁面の間隔（平面部１４ｂの幅）よりも狭く形成されている３Ｄサイプである。詳細には、上記傾斜部１４ａの幅は、図２の白抜き部で示す、上記平面部１４ｂの幅と同じ幅を有する非当接部１４ｍと、斜線部で示す、上記平面部１４ｂの幅よりも幅の狭い当接部１４ｎとが交互に形成されている。
図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、上記のような横方向サイプ１４を形成するためのブレード２０の形状を示す斜視図と平面図で、このブレード２０は、図３（ｂ）の斜線部に示す、上記傾斜部１４ａの当接部１４ｎに対応する部分（以下、当接部分形成部という）２０ｎの板厚が他の部分の板厚よりも薄く形成された金属薄板から形成される。上記ブレード２０は、詳細には、図３（ｃ）に示す、当接部分形成部２０ｎを含まない図３（ｂ）のＣ１−Ｃ２矢視による断面では、傾斜部２０ａも平面部２０ｂもその板厚がＤであるが、図３（ｄ）に示す、当接部分形成部２０ｎを含む図３（ｂ）のＤ１−Ｄ２矢視による断面では、傾斜部２０ａの板厚がｄ（ｄ＜Ｄ）と薄く形成されている。
このようなブレード２０を、加硫金型の上記ブロック１３に対応する溝部に埋設して生タイヤを加硫成形することにより、ブロック１３に、図２に示したような、傾斜部１４ａの一部が幅の狭い３Ｄサイプ１４を形成することができる。

上記空気入りタイヤ１０にブレーキやトランクションといった前後入力が入った場合には、上記サイプ１４の傾斜部１４ａの上記当接部１４ｎの壁面が密着するので、上記サイプ１４で分割された隣接する小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が上記当接部１４ｎにおいて支え合うので、ブロック１３の剛性を向上させることができる。また、上記サイプ１４のその幅が上記平面部１４ｂの幅と同じ非当接部１４ｍでは、上記小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が密着しないので、氷路走行時にタイヤと路面との間に侵入した水を排水するための水路を確保することができる。
すなわち、車両走行時において、図４（ａ）に示すように、ブロック１３が、前後方向の力を受けたとき、上記ブロック１３に形成されたサイプが、上記サイプ１４のような、傾斜面の幅が狭い３Ｄサイプである場合には、図４（ｂ）に示すように、タイヤ踏面でのサイプ１４の開きが少なくなる。これは、上記サイプ１４で分断された小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が上記傾斜部１４ａ（厳密には、傾斜部１４ａの当接部１４ｎ）において密着することにより、ブロック剛性を高めていることによる。更に、本発明のサイプ１４が形成されたブロック１３では、図４（ｃ）に示すように、上記小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士は上記当接部１４ｎでしか密着しないので、上記サイプ１４には同図の矢印で示すような水路が形成される。したがって、ブロック剛性を高めることができるとともに、排水性についても確保することができる。
これに対して、図５（ａ）に示すように、ブロック１３Ｚに形成されたサイプが、従来の溝幅がブロック１３Ｚの径方向に均一な２Ｄサイプ１４Ｚである場合には、上記２Ｄサイプ１４Ｚに幅の狭い狭幅部１４ｚを設けたとしても、図５（ｂ）に示すように、タイヤ踏面でのサイプ１４Ｚの開きが大きくなる。これは、上記ブロック１３Ｚの剛性が本例のブロック１３の剛性よりも低いことを示している。これは、２Ｄサイプ１４Ｚにおいては、上記狭幅部１４ｚがブロック径方向には傾斜していないことから、小ブロック１３ｋ，１３ｋ同士は密着せず、したがって、狭幅部１４ｚを設けてもブロック１３Ｚの剛性がさほど高くならないものと考えられる。

このように、本最良の形態によれば、加硫金型のタイヤブロックに対応する溝部に、深さ方向に傾斜部２０ａを有し、かつ、上記傾斜部２０ａの一部（当接部分形成部２０ｎ）の板厚が平面部２０ｂの板厚よりも薄く形成されたブレード２０を埋設した加硫金型を用いて、ブロック１３の半径方向に凹凸を有し、傾斜部１４ａの幅が平面部１４ｂの幅よりも狭い３Ｄサイプ１４が形成されたブロック１３を備えた空気入りタイヤ１０を成形することにより、上記タイヤ１０に前後入力が入った場合に、上記ブロック１３の小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が上記３Ｄサイプ１４の幅の狭い傾斜部のみで密着するようにしたので、高いブロック剛性を備えるとともに、排水性能にも優れた空気入りタイヤ１０を製造することができる。

なお、上記最良の形態では、ブロック１３に、深さ方向に１つの傾斜面を有するサイプ１４を形成した場合について説明したが、これに限るものではなく、ブロック１３に、図１１（ｂ），（ｃ）、図１２（ａ），（ｂ）、あるいは、図１３（ａ），（ｂ）に示す３Ｄサイプ１４Ｂ〜１４Ｇなどの、ブロック１３の半径方向に凹凸を有するサイプにおいても、傾斜面の幅を他の部分の幅よりも狭く形成することにより、排水性能を低下させることなく、ブロック剛性を高くすることができることはいうまでもない。なお、傾斜面が複数ある場合には、特定の傾斜面の幅のみを狭くしてもよいし、全部の傾斜面のそれぞれの一部の幅のみを狭くしてもよい。あるいは、特定の傾斜面の一部の幅のみを狭くしても同様の効果を得ることができる。
また、上記例では、サイプ１４のブロック表面の形状を直線状としたが、ジグザグ状、波型状、あるいは、これらを組み合わせた形状としてもよい。

図１０に示したサイプ１４Ｚ（２Ｄサイプ）、及び図１１〜図１３に示したサイプ１４Ａ〜１４Ｇ（３ＤサイプＡ〜Ｇ）がそれぞれ形成されたブロックを備えた７つのタイヤ種において、上記２Ｄサイプの深さ方向の一部の幅、及び、各３Ｄサイプの傾斜面の幅を狭くするため、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）に示す、細かい斜線が施された部分の板厚を、通常板厚が０．４ｍｍであるところを、０．３ｍｍとしたブレード、及び、０．２ｍｍとしたブレード２０Ｚ，２０Ａ〜２０Ｇを備えた加硫金型を用いて生タイヤ成形し、これらのタイヤをそれぞれ試験車両に装着して、氷路での制動テストを行い、氷上性能を評価した。また、比較のため、従来の通常板厚のブレードを用いて成形したタイヤについても、氷路での制動テストを行った。なお、従来例のブロックの寸法は、タイヤ周方向が２５ｍｍ、タイヤ幅方向が２０ｍｍ、高さが１０ｍｍ、横方向サイプの深さが７ｍｍ、横方向サイプ間隔（小ブロック長さ）が５ｍｍである。
制動テストは初速度４０ｋｍ／ｈからフルブレーキをかけて静止状態になるまでの制動距離を計測し、初速度と制動距離から算出した平均減速度で評価を行った。評価は、結果を従来の２Ｄサイプを１００とした平均減速度の指数で表現し、指数の大きいものが氷上性能が優れていることを示す。結果を図８の表に示す。
なお、上記タイヤのタイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５であり、内圧２００ｋＰａを充填して実車走行した。
表から明らかなように、２Ｄサイプでは、深さ方向に幅の狭い狭幅部を設けても、氷上性能は殆ど変わらなかったが、３Ｄサイプでは、本発明のように、サイプの傾斜面の幅を狭くした場合には、サイプＡ〜Ｇいずれのタイプのものも、傾斜面の幅が同じである加工なし品と比較して平均減速度の指数が大きくなっており、氷上性能が向上していることが確認された。
また、傾斜面の幅が狭い方が平均減速度の指数が高いことから、サイプの開きが少なく、ブロック剛性が大きくなるので、氷上性能が更に向上することが分かる。

このように、本発明によれば、排水機能を低下させることなく、ブロック剛性を確保することができるので、氷上性能に優れた空気入りタイヤを製造することができ、車両の走行性能を向上させることができる。

本発明の最良の形態に係る空気入りタイヤのトレッド面を示す平面図である。 本最良の形態に係る横方向サイプの形状を示す斜視図である。 本最良の形態に係る横方向サイプを形成する際に用いられるブレードを示す図である。 本発明のサイプが形成されたブロックを有するタイヤが前後方向の力を受けたときのトレッド面の変形状態を示す図である。 従来の２Ｄサイプが形成されたブロックを有するタイヤが前後方向の力を受けたときのトレッド面の変形状態を示す図である。 傾斜面の幅が狭いサイプを形成するためのブレードを示す図である。 傾斜面の幅が狭いサイプを形成するためのブレードを示す図である。 実施例の評価結果を示す表である。 空気入りタイヤのトレッドパターンを示す模式図である。 従来の２Ｄサイプを示す模式図である。 従来の３Ｄサイプを示す模式図である。 従来の３Ｄサイプを示す模式図である。 従来の３Ｄサイプを示す模式図である。

符号の説明

１０ タイヤ、１１ 周方向溝（主溝）、１２ 横溝（副溝）、１３ ブロック、
１３ｍ 小ブロック、１４ 横方向サイプ、１４ａ 傾斜部、１４ｂ 平面部、
１４ｍ 非当接部、１４ｎ 当接部、２０ ブレード、２０ａ 傾斜部、
２０ｂ 平面部、２０ｎ 当接部分形成部。

Claims (3)

1. トレッド表面に設けられたタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝と、
   上記周方向溝に交差する横溝と、
   上記周方向溝と上記横溝とで区画された複数のブロックとを備えた空気入りタイヤであって、
   上記ブロックの表面側には、タイヤ幅方向に延びて上記ブロックを複数の小ブロックに分断する、ブロックの深さ方向に１つ以上の傾斜部を有するサイプが形成され、
   上記傾斜部を構成する小ブロックにおける対向する２つの内壁面は、前後入力時において互いに密着する当接部と、
   前後入力時において間隔をもって対向する非当接部とをタイヤ幅方向に交互に備え、
   上記当接部間の幅は、上記サイプにおける傾斜部以外の幅よりも狭く、
   上記非当接部間の幅は、上記サイプにおける傾斜部以外の幅と同じであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 上記サイプのブロック表面側における形状を、直線状、ジグザグ状、波型状、あるいは、これらを組み合わせた形状としたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. ブロックに対応する溝部にサイプを形成するための複数のブレードが埋設された加硫金型を用いて空気入りタイヤを製造する際に、
   上記ブレードとして、上記溝部の深さ方向に傾斜する傾斜面を有し、
   上記傾斜面が、板厚が上記ブレードにおける傾斜面以外の板厚よりも薄い当接部分形成部と、
   板厚が上記ブレードにおける傾斜面以外の板厚と同じ非当接部分形成部とを有し、
   上記当接部分形成部と上記非当接部分形成部とが上記溝部のタイヤ幅方向と平行な方向に交互に形成されているブレードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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