JP4579923B2 - 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うので、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は、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ことができるので、ブロック剛性を大幅に向上させることができる。
上記サイプ１４Ａ〜１４Ｇを詳細に説明すると、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、上記周方向溝に交差する横溝と、上記周方向溝と横溝とで区画された複数のブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、上記ブロックの表面側に形成されて上記ブロックを分断する、ブロックの深さ方向に１つ以上の傾斜面を有するサイプと、上記サイプの傾斜面を構成する互いに対向する２つの壁面から互いに対向するように突出する柱状の突起から成る突起対とを備え、上記突起対を構成する突起同士は密着し、かつ、上記突起の高さの合計が上記サイプの幅に相当す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、上記突起対を少なくとも４つ設けたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、上記突起の断面積を、サイプの傾斜面の総面積の１．５％以上、５０％以下としたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、各傾斜面に少なくとも１つの突起対を設けたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、上記突起の断面形状を円形、十字型、または、多角形状としたものである。

また、請求の範囲６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空気入りタイヤの製造方法において、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少なくとも１つ有し、かつ、少なくとも１つの傾斜面に貫通孔が設けられたブレードを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、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、深さ方向に傾斜面を有し、かつ、少なくとも１つの傾斜面に貫通孔が設けられたブレードを用いて、少なくとも１つの傾斜面上に、対向する壁面から互いに対向するように突出して密着し、かつ、突起の高さの合計が上記サイプの幅に相当する２つの突起から成る突起対を有するサイプを形成したので、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、サイプ壁面が上記突起の部分で密着してサイプの倒れ込みを抑制するとともに、上記サイプ壁面の上記突起のない部分が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となるので、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。

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。 傾斜面に突起対を有するサイプを形成するためのブレードを示す平面図である。 傾斜面に突起対を有するサイプを形成するためのブレードを示す平面図である。 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 サイプ、１４ａ 傾斜部、１４ｂ 平面部、
１５ 突起、２０ ブレード、２０ａ 傾斜部、２０ｂ 平面部、２０Ｇ 貫通孔。

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、深さ方向（ブロック１３の半径方向）に傾斜部１４ａと平面部１４ｂから成る凹凸を有する３Ｄサイプであって、上記傾斜部１４ａの壁面には、上記壁面から互いに対向するように突出し、かつ、突起の高さの合計が上記傾斜部１４ａのサイプ幅に相当する柱状の突起１５，１５がそれぞれ形成されている。本例では、これらの突起１５，１５の断面形状を十字型とするとともに、この突起１５，１５を、上記傾斜部１４ａの幅方向に沿って等間隔に５個設けた。
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、傾斜部２０ａと平面部２０ｂとを有し、上記傾斜部１４ａの上記突起１５に対応する傾斜部２０ａに、上記突起１５の断面形状（ここでは十字型）を有する複数の貫通孔２０Ｇが形成された金属薄板から形成される。
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と、上記貫通孔２０Ｇにもトレッドゴムが侵入して、上記傾斜部１４ａの壁面同士を連結する柱状の突起を形成することができる。この柱状の突起は加硫後に上記ブレード２０により切断されるので、タイヤトレッドのブロック１３に、図２に示したような、傾斜部１４ａの幅方向に沿って等間隔に配置された、上記傾斜部１４ａの対向する壁面から互いに対向するように突出し、かつ、突起の高さの合計が上記傾斜部１４ａのサイプ幅に相当する複数の突起対（突起１５，１５）を有する３Ｄサイプ１４を形成することができる。

上記サイプ１４の傾斜部１４ａの壁面には、上記壁面から互いに対向するように突出する柱状の突起１５，１５がそれぞれ複数個設けられているので、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で分割された隣接する小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が上記柱状の突起１５，１５を介して支え合うことになるので、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の内壁同士は、上記突起１５，１５以外の部分では密着しないので、上記サイプ壁面の上記突起のない部分が、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となるので、排水性についても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に設けられた突起１５，１５が設けられた部分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、同図の斜線で示す突起１５，１５が設けられた部分でしか密着しないので、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に突起１５ｚ，１５ｚ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、上記突起１５ｚ，１５ｚが設けられている部分が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、突起１５ｚ，１５ｚ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にサイプ１４に形成する突起１５，１５の断面形状と同じ断面形状を有する複数の貫通孔２０Ｇが形成された金属薄板から成るブレード２０を埋設した加硫金型を用いて、空気入りタイヤ１０を成形するようにしたので、タイヤ１０のブロック１３に、ブロック１３の半径方向に凹凸を有し、傾斜部１４ａの壁面に、上記壁面から互いに対向するように突出し、かつ、突起の高さの合計が上記傾斜部１４ａのサイプ幅に相当する複数の突起１５，１５が形成された３Ｄサイプ１４を備えた空気入りタイヤ１０を製造することができる。上記空気入りタイヤ１０では、前後入力が入った場合には、上記ブロック１３の小ブロック１３ｍ，１３ｍ同士が上記突起１５，１５のみで密着するので、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横方向サイプ１４が形成した場合について説明したが、本発明のサイプとしては上記横方向サイプ１４に限るものではなく、ブロック１３の表面側に設けられた、図１１（ｂ），（ｃ）、図１２（ａ），（ｂ）、あるいは、図１３（ａ），（ｂ）に示した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、その傾斜面に複数の突起対（互いに対向する突起１５，１５）を設けるようにすれば、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。
また、上記突起対の個数には特に制限はないが、ブロック剛性を高めるためには、４個以上とすることが好ましい。このとき、上記突起１５の総断面積を、サイプの傾斜面の総面積の１．５％以上、５０％以下とすることが好ましい。すなわち、上記突起１５の総断面積がサイプの傾斜面の総面積の１．５％に満たないとブロックの剛性を上げ、かつ、排水性を向上させる効果が得られず、５０％を超えると加硫後のタイヤをモールドから抜くことが困難となるので、上記突起１５の総断面積をサイプの傾斜面の総面積の１．５％〜５０％の範囲とするのがよい。
また、傾斜面が複数ある場合には、特定の傾斜面にのみ突起対を設けてもよいし、全部の傾斜面に突起対を設けてもよい。
また、上記例では、各突起１５，１５の断面形状を十字型としたが、円形あるいは多角形状としてもよい。更に、サイプ１４のブロック表面の形状についても、制限はなく、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、上記各サイプの傾斜面に突起対を設けるため、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）に示す、斜線部に断面形状が円形、四角形、あるいは、十字型の穴Ａ〜穴Ｃを開けたブレードブレード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、従来の通常の突起のない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、指数の大きいもが氷上性能が優れているとした。評価結果を図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サイプでは突起を設けても、氷上性能は変わらなかったが、３Ｄサイプでは、突起を設けた場合には、サイプＡ〜Ｇいずれのタイプのものも、突起のないもの（穴なし品）と比較して平均減速度の指数が大きく、氷上性能が向上していることが確認された。また、穴形状による差はあまり見られなかった。

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。

Claims (6)

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、上記周方向溝と横溝とで区画された複数のブロックを備えた空気入りタイヤにおいて、
   上記ブロックの表面側に形成されて上記ブロックを分断する、ブロックの深さ方向に１つ以上の傾斜面を有するサイプと、
   上記サイプの傾斜面を構成する互いに対向する２つの壁面から互いに対向するように突出する柱状の突起から成る突起対とを備え、
   上記突起対を構成する突起同士は密着し、かつ、上記突起の高さの合計が上記サイプの幅に相当することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 上記突起対を少なくとも４つ設けたことを特徴とする請求の範囲１に記載の空気入りタイヤ。
3. 上記突起の断面積を、サイプの傾斜面の総面積の１．５％以上、５０％以下としたことを特徴とする請求項１または請求の範囲２に記載の空気入りタイヤ。
4. 各傾斜面に少なくとも１つの突起対を設けたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 上記突起の断面形状を円形、十字型、または、多角形状としたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 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少なくとも１つ有し、かつ、少なくとも１つの傾斜面に貫通孔が設けられた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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