JP2007015621A - 空気入りタイヤ及びタイヤ用モールド - Google Patents

Abstract

【課題】良好な細溝を備えたタイヤが長期間にわたって成形されうるモールド３２の提供。
【解決手段】モールド３２のキャビティ面３４は、筋山Ｐを備えている。筋山Ｐの断面形状は、略矩形である。筋山Ｐは、第一コーナーＰ１、第二コーナーＰ２、第三コーナーＰ３及び第四コーナーＰ４を有している。筋山Ｐの高さＨは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。筋山Ｐの幅Ｗ２は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。第二コーナーＰ２の曲率半径Ｒｃ及び第三コーナーの曲率半径Ｒｄは、０．２ｍｍ以下である。筋山Ｐの内角β１、β２、β３、β４は８０°以上１００°以下である。このモールド３２によって得られたタイヤは、筋山Ｐの形状が反転した形状の細溝を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、タイヤのトレッドの改良に関する。

雪氷路面では、古くはスパイクタイヤが用いられていたが、近年はスタッドレスタイヤが主流である。スタッドレスタイヤでは、雪氷路面における制動性能が重要である。制動性能の向上の目的でトレッドにガラス繊維が配合されたタイヤが、市販されている。ガラス繊維は、氷よりも硬度が高い。トレッドにガラス繊維が配合されたタイヤでは、このガラス繊維が雪氷路面を引っ掻く。この引っ掻きにより、タイヤの制動性能が高められる。

タイヤの加硫時には、トレッドはモールドのキャビティ面と当接する。この当接により、トレッドにスキン層が形成される。スキン層の表面は鏡面状である。スキン層の表面には、短繊維は露出していない。タイヤが使用されると、比較的初期の段階でスキン層が摩滅する。この摩滅により、トレッドの表面にガラス繊維が露出する。この露出により、制動性能が発揮される。

スキン層が残存する段階での制動性能向上が意図された提案が、種々なされている。例えば、特開平９−３２３５１１号公報には、そのトレッドに深さが小さなサイピング（すなわち細溝）を備えたタイヤが開示されている。このタイヤは、キャビティ面に微細な筋山を備えたモールドによって成形される。細溝は、筋山の形状が反転した形状を備えている。
特開平９−３２３５１１号公報

タイヤの成形では、予備成形されたグリーンタイヤがモールドに投入され、このグリーンタイヤが加圧及び加熱される。加熱によりゴムが架橋される。このモールドが繰り返し使用されると、ゴムやゴム組成物中の薬品がキャビティ面に付着し、堆積する。堆積物の量は、徐々に大きくなる。堆積が進行すると、離型不良、タイヤの外観不良、エアーベント不良等が生じる。堆積物は、除去される必要がある。

堆積物の除去には、一般的に、ショットブラスト処理が用いられている。ショットブラスト処理により、モールドの表面は研磨される。研磨量は小さいので、通常のモールドでは、研磨は大きな問題ではない。しかし、微細な筋山を備えたモールドでは、研磨の繰り返しによって筋山が徐々に磨り減る。特に、断面が半円、三角形、台形等の、先細り形状の筋山の場合、ショットブラスト処理によって筋山が大幅に変形する。形状が不適切な筋山を備えたモールドが用いられれば、形状が不適切な細溝を備えたタイヤが得られる。このタイヤでは、使用開始時点での制動性能は不十分である。

本発明の目的は、良好な細溝を備えたタイヤが長期間にわたって成形されうるモールドの提供にある。本発明の他の目的は、使用開始時点での制動性能に優れた空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部を備える。このトレッド部の表面に、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の幅と０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の深さとを備えた多数の細溝が形成されている。この細溝の断面形状は、略矩形である。

好ましくは、細溝の底面のコーナーの曲率半径は、０．２ｍｍ以下である。好ましくは、トレッド部は、短繊維が分散したゴム組成物が架橋されることで形成される。好ましくは、トレッド部は、縦溝と、横溝と、この縦溝及び横溝によって区画された多数のブロックとを有している。このブロックの表面に、細溝が形成される。

本発明に係るタイヤ用モールドは、タイヤのトレッド部に当接するキャビティ面を備えている。このキャビティ面に、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の幅と０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の高さとを備えた筋山が多数形成されている。この筋山の断面形状は、略矩形である。

好ましくは、細溝の上面のコーナーの曲率半径は、０．２ｍｍ以下である。

本発明に係るモールドでは、繰り返し使用されても、筋山の適正形状が維持される。このモールドによって得られたタイヤは、使用開始時点での制動性能に優れる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ２が示された断面図である。この図１において、上下方向はタイヤ２の半径方向であり、左右方向はタイヤ２の軸方向である。このタイヤ２は、トレッド部４、左右のサイドウォール部６及び左右のビード部８を備えている。図示は省略されているが、このタイヤ２では、左側のビード部８と右側のビード部８との間にカーカスが架け渡されている。

図２は、図１のタイヤ２のトレッド部４の一部が示された拡大展開図である。この図２において、上下方向はタイヤ２の周方向であり、左右方向はタイヤ２の軸方向である。図２に示された中心線ＣＬは、タイヤ２の赤道面である。このタイヤ２は、スタッドレスタイヤである。

このトレッド部４は、その表面に、第一縦溝１０、第二縦溝１２、副縦溝１４、第一横溝１６、第二横溝１８及び第三横溝２０を備えている。第一縦溝１０及び第二縦溝１２は、周方向の全体にわたって延びている。第一横溝１６は、トレッド端Ｅａと第一縦溝１０とを連結している。第二横溝１８は、第一縦溝１０と第二縦溝１２とを連結している。第三横溝２０は、右側の第二縦溝１２（図１参照）と左側の第二縦溝１２とを連結している。副縦溝１４は、２つの第二横溝１８の間に存在している。

このトレッド部４は、第一ブロック２４、第二ブロック２６、第三ブロック２８及び第四ブロック３０を備えている。各ブロック２４、２６、２８、３０の輪郭は、実質的に四角形である。他の輪郭形状を備えたブロックが配置されてもよい。第一ブロック２４は、第一縦溝１０の外側に位置している。この第一ブロック２４は、第一縦溝１０と２つの第一横溝１６とによって区画されている。第二ブロック２６は、第一縦溝１０と副縦溝１４との間に位置している。この第二ブロック２６は、第一縦溝１０、副縦溝１４及び２つの第二横溝１８によって区画されている。第三ブロック２８は、副縦溝１４と第二縦溝１２との間に位置している。この第三ブロック２８は、副縦溝１４、第二縦溝１２及び２つの第二横溝１８によって区画されている。第四ブロック３０は、赤道面ＣＬを跨いでいる。第四ブロック３０は、右側の第二縦溝１２と左側の第二縦溝１２との間に位置している。この第四ブロック３０は、２つの第二縦溝１２及び２つの第三横溝２０によって区画されている。

各ブロック２４、２６、２８、３０は、サイピングＳを備えている。サイピングＳの形状は、ジグザグである。このサイピングＳは、モールドのナイフブレードによって形成される。サイピングＳのエッジ効果及び除水機能により、タイヤ２の制動性能が向上する。

各ブロック２４、２６、２８、３０は、多数の細溝Ｇを備えている。トレッド部４の表面に波状曲線が想定されたとき、この波状曲線のうちブロック２４、２６、２８、３０に含まれる部分に沿って、細溝Ｇが形成されている。換言すれば、この細溝Ｇの形状は、波状曲線の一部である。図２から明らかなように、波状曲線は軸方向に延びている。波状曲線は、トレッド部４の一端Ｅａからその他端Ｅｂにまで至っている。多数の波状曲線が、周方向において繰り返し想定されている。典型的な波状曲線は、サインカーブである。他の形状の細溝Ｇが設けられてもよい。

細溝Ｇはエッジを備えているので、この細溝Ｇによって路面とタイヤ２との摩擦係数が向上する。細溝Ｇはまた、除水機能にも寄与する。さらに細溝Ｇは、タイヤ２の加硫時のエアーベントにも寄与する。

ブロック２４、２６、２８、３０は、架橋ゴムからなる。好ましくは、ブロック２４、２６、２８、３０に用いられるゴム組成物に短繊維が配合される。短繊維は、ブロック２４、２６、２８、３０に分散する。短繊維は、雪氷路面を引っ掻く。短繊維は、タイヤ２の制動性能に寄与する。ブロック２４、２６、２８、３０の表面はモールドのキャビティ面と当接するので、スキン層が形成される。このスキン層は、短繊維をほとんど含まない。新品段階でのタイヤ２では、ブロック２４、２６、２８、３０の表面に短繊維が露出していない。このタイヤ２の使用開示時点では、主としてサイピングＳ及び細溝Ｇが制動性能に寄与する。タイヤ２の使用に伴い、ブロック２４、２６、２８、３０の表面は徐々に摩滅する。摩滅により細溝Ｇは徐々に浅くなり、短繊維が徐々に露出する。摩滅が進行した時点では、細溝Ｇに代わり短繊維が、制動性能に寄与する。このタイヤ２では、使用開始時点から長期にわたり、優れた制動性能が発揮される。

配合される短繊維は、無機繊維でも有機繊維でもよい。無機繊維の具体例としては、ガラス繊維及び炭素繊維が挙げられる。有機繊維の具体例としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維及びポリエチレン繊維が挙げられる。複数種の繊維が併用されてもよい。制動性能の観点から、ガラス繊維が好ましい。ガラス繊維と他の繊維とが併用されてもよい。短繊維の直径は、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。短繊維の長さは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。短繊維の量は、基材ゴム１００質量部に対して１質量部以上５０質量部以下が好ましい。

図３は、図１のタイヤ２のトレッド部４の一部が示された断面図である。この図３には、サイピングＳ及び細溝Ｇが示されている。図３中の大きな円に示された拡大図から明らかなように、細溝Ｇの断面形状は、略矩形である。細溝Ｇは、第一コーナーＧ１、第二コーナーＧ２、第三コーナーＧ３及び第四コーナーＧ４を有している。底面のコーナーＧ２、Ｇ３は、丸められている。図３において、矢印Ｒａで示されているのは第二コーナーＧ２の曲率半径であり、矢印Ｒｂで示されているのは第三コーナーＧ３の曲率半径である。

図３において両矢印Ｗ１で示されているのは、細溝Ｇの幅である。幅Ｗ１は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗ１が０．１ｍｍ以上である細溝Ｇは、除水機能に優れる。この観点から、幅Ｗ１は０．３ｍｍ以上がより好ましい。幅Ｗ１が２．０ｍｍ以下に設定されることにより、十分な接地面積が得られる。十分な接地面積により、優れた制動性能が得られる。この観点から、幅Ｗ１は０．６ｍｍ以下がより好ましい。

図３において両矢印Ｄで示されているのは、細溝Ｇの深さである。深さＤは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。深さＤが０．１ｍｍ以上である細溝Ｇは、除水機能に優れる。この観点から、深さは０．４ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。深さＤが１．０ｍｍ以下に設定されることにより、十分なブロック剛性が得られる。大きな剛性によりブロック２４、２６、２８、３０の変形が抑制され、十分な除水機能が得られる。この観点から、深さＤは０．６ｍｍ以下がより好ましい。

細溝Ｇのピッチは、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。ピッチが０．５ｍｍ以上に設定されることにより、十分なブロック剛性が得られる。大きな剛性によりブロック２４、２６、２８、３０の変形が抑制され、十分な除水機能が得られる。この観点から、ピッチは１．０ｍｍ以上がより好ましい。ピッチが５．０ｍｍ以下に設定されることにより、十分な制動性能が得られる。この観点から、ピッチは４．５ｍｍ以下がより好ましい。ピッチは、波状曲線が延びる方向とは垂直な方向において測定される。図２に示されたタイヤ２では、周方向においてピッチが測定される。

図４は、図１のタイヤ２の加硫工程に用いられるモールド３２の一部が示された断面図である。この図４には、トレッド部４に当接するキャビティ面３４が示されている。このキャビティ面３４は、筋山Ｐを備えている。図４から明らかなように、筋山Ｐの断面形状は、略矩形である。筋山Ｐは、第一コーナーＰ１、第二コーナーＰ２、第三コーナーＰ３及び第四コーナーＰ４を有している。この筋山Ｐは、マスター型にフラットエンドミル加工が施されることで形成されうる。この筋山Ｐは、タイヤ２の細溝Ｇに対応する。

このモールド３２は、加硫機に装着される。このモールド３２でタイヤ２の加硫・成形が繰り返えされると、キャビティ面３４に堆積物が生じる。堆積物が生じたモールド３２は加硫機からはずされ、ショットブラスト処理に供される。ショットブラスト処理により、堆積物が除去される。この処理は、クリーニングと称される。クリーニング後のモールド３２は、再度加硫機に取り付けられ、用いられる。モールド３２の使用とクリーニングとが繰り返されることにより、ショットブラスト処理の影響で、キャビティ面３４が研磨される。研磨により、筋山Ｐは徐々に磨り減る。前述のようにこの筋山Ｐの断面形状は略矩形なので、多少の磨り減りが生じても、適正な断面形状が維持される。このモールド３２により、多少の磨り減りが生じた段階でも、細溝Ｇの形状が良好であるタイヤ２が製造されうる。このモールド３２の寿命は、断面形状が台形、三角形等である筋山を備えた従来のモールドに比べて長い。

モールド３２の寿命の観点から、筋山Ｐの内角β１、β２、β３、β４は８０°以上１００°以下が好ましく、８５°以上９５°以下がより好ましい。理想的には、内角β１、β２、β３、β４は直角（すなわち９０°）である。本発明では、内角β１、β２、β３、β４が直角とは多少異なる場合も含め、筋山Ｐの断面形状が「略矩形」と称される。図４から明らかなように、内角β１、β２、β３、β４の測定では、各コーナーＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に丸めが無いと仮定される。

タイヤ２は、モールド３２の形状が反転された形状を有する。細溝Ｇ（図３参照）の形状は、筋山Ｐの形状に依存する。細溝Ｇの角度α１は筋山Ｐの内角β１に対応し、細溝Ｇの角度α２は筋山Ｐの内角β２に対応し、細溝Ｇの角度α３は筋山Ｐの内角β３に対応し、細溝Ｇの角度α４は筋山Ｐの内角β４に対応する。角度α１、α２、α３、α４は８０°以上１００°以下が好ましく、８５°以上９５°以下がより好ましい。理想的には、角度α１、α２、α３、α４は直角である。本発明では、角度α１、α２、α３、α４が直角とは多少異なる場合も含め、細溝Ｇの断面形状が「略矩形」と称される。図３から明らかなように、内角α１、α２、α３、α４の測定では、各コーナーＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に丸めが無いと仮定される。

図４から明らかなように、上面のコーナーＰ２、Ｐ３は丸められている。図４において、矢印Ｒｃで示されているのは第二コーナーＰ２の曲率半径であり、矢印Ｒｄで示されているのは第三コーナーＰ３の曲率半径である。この丸めは、モールド３２の製造の都合により形成される。ショットブラスト処理による磨り減りが生じても筋山Ｐの適正形状が維持されるとの観点から、曲率半径Ｒｃ及びＲｄは小さいほど好ましい。具体的には、曲率半径Ｒｃ、Ｒｄは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。理想的には、丸めは形成されない。第一コーナーＰ１及び第四コーナーＰ４が丸められてもよい。この場合、第一コーナーＰ１及び第四コーナーＰ４の曲率半径は、０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。本発明では、各コーナーＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が多少丸められている場合も含め、筋山Ｐの断面形状が「略矩形」と称される。

前述のように、細溝Ｇ（図３参照）の形状は、筋山Ｐの形状に依存する。細溝Ｇの第二コーナーＧ２は筋山Ｐの第二コーナーＰ２に対応し、細溝Ｇの第三コーナーＧ３は筋山Ｐの第三コーナーＰ３に対応する。細溝Ｇの第二コーナーＧ２の曲率半径Ｒａ及び第三コーナーＧ３の曲率半径Ｒｂは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。理想的には、丸めは形成されない。第一コーナーＧ１及び第四コーナーＧ４が丸められてもよい。この場合、第一コーナーＧ１及び第四コーナーＧ４の曲率半径は、０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。本発明では、各コーナーＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が多少丸められている場合も含め、細溝Ｇの断面形状が「略矩形」と称される。

図４において両矢印Ｈで示されているのは、筋山Ｐの高さである。この高さＨと、図３に示された深さＤとは、実質的に一致する。高さＨは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。高さＨが０．１ｍｍ以上に設定されることにより、ショットブラスト処理による磨り減りが生じても筋山Ｐの適正形状が維持される。この観点から、高さＨは０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．４ｍｍ以上がさらに好ましく、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。高さＨが１．０ｍｍ以下に設定されることにより、十分なブロック剛性が得られる。大きな剛性によりブロック２４、２６、２８、３０の変形が抑制され、十分な除水機能が得られる。この観点から、高さＨは０．６ｍｍ以下がより好ましい。

図４において両矢印Ｗ２で示されているのは、筋山Ｐの幅である。この幅Ｗ２と、図３に示された細溝Ｇの幅Ｗ１とは、実質的に一致する。幅Ｗ２は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好ましい。これにより、適正な幅Ｗ１を備えた細溝Ｇが形成される。幅Ｗ２は０．３ｍｍ以上がより好ましい。幅Ｗ２は、０．６ｍｍ以下がより好ましい。

複数の縦溝と、これら縦溝によって区画された複数のリブとを備えたタイヤにおいても、トレッド部の表面に細溝Ｇが形成されることにより、制動性能が向上する。この場合も、細溝Ｇの断面形状は実質的に矩形であることが好ましい。この細溝Ｇは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の幅と、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の深さとを備える。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
断面形状が矩形であり、幅Ｗ２が０．４ｍｍであり、高さＨが０．５ｍｍである筋山を備えたモールドを製作した。この筋山の曲率半径Ｒｃ、Ｒｄは、０．１ｍｍであった。このモールドで得られるタイヤの形状は、図１及び図２に示されている。

［実施例２］
筋山の高さを０．３ｍｍとした他は実施例１と同様にして、モールドを得た。

［比較例１］
筋山の高さを０．３ｍｍとし、断面形状を図５（ａ）に示される台形とした他は実施例１と同様にして、モールドを得た。

［比較例２］
筋山の高さを０．３ｍｍとし、断面形状を図５（ｂ）に示される三角形とした他は実施例１と同様にして、モールドを得た。

［比較例３］
筋山の高さを０．２ｍｍとし、断面形状を図５（ｃ）に示される半円とした他は実施例１と同様にして、モールドを得た。

［残存高さの測定］
モールドを、３０分間のショットブラスト処理に供した。そして、このモールドの筋山の残存高さを測定した。この結果が、下記の表１に示されている。

［外観評価］
前述のショットブラスト処理後のモールドにてタイヤを製作し、トレッド部の表面を目視で観察して、下記の基準に従って格付けした。
Ａ：細溝の外観が、シャープである。
Ｂ：細溝の外観が、やや不明確である。
Ｃ：細溝の外観が不明確である。
この結果が、下記の表１に示されている。

表１から明らかなように、実施例のモールドによって得られたタイヤは、良好な細溝を有している。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るトレッドパターンは、スタッドレスタイヤのみならず、種々の自動車タイヤに適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤが示された断面図である。 図２は、図１のタイヤのトレッド部の一部が示された拡大図である。 図３は、図１のタイヤのトレッド部の一部が示された断面図である。 図４は、図１のタイヤの加硫工程に用いられるモールドの一部が示された断面図である。 図５（ａ）は比較例１に係るモールドの一部が示された断面図であり、図５（ｂ）は比較例２に係るモールドの一部が示された断面図であり、図５（ｃ）は比較例３に係るモールドの一部が示された断面である。

符号の説明

２・・・空気入りタイヤ
４・・・トレッド部
６・・・サイドウォール部
８・・・ビード部
１０・・・第一縦溝
１２・・・第二縦溝
１４・・・副縦溝
１６・・・第一横溝
１８・・・第二横溝
２０・・・第三横溝
２４・・・第一ブロック
２６・・・第二ブロック
２８・・・第三ブロック
３０・・・第四ブロック
３２・・・モールド
３４・・・キャビティ面
Ｇ・・・細溝
Ｐ・・・筋山
Ｓ・・・サイピング
Ｇ１、Ｐ１・・・第一コーナー
Ｇ２、Ｐ２・・・第二コーナー
Ｇ３、Ｐ３・・・第三コーナー
Ｇ４、Ｐ４・・・第四コーナー

Claims (6)

1. トレッド部を備えており、
   このトレッド部の表面に、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の幅と０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の深さとを備えた多数の細溝が形成されており、
   この細溝の断面形状が略矩形である空気入りタイヤ。
2. 上記細溝の底面のコーナーの曲率半径が０．２ｍｍ以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 上記トレッド部が、短繊維が分散したゴム組成物が架橋されることで形成されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 上記トレッド部が、縦溝と、横溝と、この縦溝及び横溝によって区画された多数のブロックとを有しており、
   このブロックの表面に上記細溝が形成された請求項１から３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. タイヤのトレッド部に当接するキャビティ面に、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の幅と０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の高さとを備えた筋山が多数形成されており、
   この筋山の断面形状が略矩形であるタイヤ用モールド。
6. 上記細溝の上面のコーナーの曲率半径が０．２ｍｍ以下である請求項５に記載のモールド。

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