JP2007055285A - 空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 貯水、排水機能を低下させずに、ブレーキやトラクション時の前後方向の入力だけでなくコーナーリング時の斜め・横方向に入力に対し、ブロックの剛性を高めることができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロック１３に三次元形状のサイプ１４を備えた空気入りタイヤ１０において、サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第１の部位２０に設けられた複数の第１の突起２２と、サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第２の部位２４に設けられた複数の第２の突起２６とを有し、前記第１の部位２０の展伸方向と、前記第２の部位２４の展伸方向とは、互いが異なった方向である。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法に係り、特に、一般路のみならず氷上等における走行性能を向上させるために、トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロックに、三次元形状のサイプを設けたものに関する。

一般に、乗用車のタイヤにおいては、氷路などを走行する際に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、たとえば、図１１（従来のタイヤのトレッド面の一部を示す平面図）に示すような、両端部がブロック１１３Ｚの縦溝１１１側に連通したサイプ１１４Ｚが形成されたものが多く用いられている。

サイプ１１４Ｚは、縦溝１１１または横溝１１２のエッジと同様に、エッジ効果によってタイヤ接地圧を高めると共に、サイプ１１４Ｚによって、ブロック１１３Ｚがタイヤ踏面側において複数の小ブロック１１３ｋに分断されるので、ブロック１１３Ｚが変形し易くなる。

また、サイプ１１４Ｚは、水膜を切ると共に貯水層の役割も果たし、水膜が厚い場合には水路に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１１０のグリップ性能が向上し、車輌の氷上性能が向上する。

サイプ１１４Ｚの形状として、従来、図１２（従来のタイヤのトレッド面の一部を示す斜視図）に示すような、２Ｄ（２次元）サイプと呼ばれるものが知られている。この２Ｄサイプとして、サイプの深さ方向には形状が変化しない、平面状、あるいは波型のものがある。

しかし、サイプ１１４Ｚが、前述したような２Ｄサイプである場合において、タイヤ１１０と路面との間の摩擦係数を大きくすべくサイプの本数を増やすと、ブロック１１３Ｚ全体の剛性が低下し、サイプ１１４Ｚの倒れ込みが起きてしまい、かえって、排水性やグリップ性能が低下してしまうおそれがあるという問題がある。

そこで、近年、ブロック１１３Ｚに、サイプの深さ方向において形状が変化する、いわゆる３Ｄ（３次元）サイプを形成する手法が提案されている。

すなわち、図１３（３Ｄサイプを例示する図）に示すように、ブロック１１３Ｚに、表面形状が直線状または波型状でありブロック１１３Ｚの深さ方向（タイヤの半径方向）で傾斜面を有する３Ｄサイプ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃを形成する手法が提案されている。

前記３Ｄサイプを用いれば、タイヤ１１０にブレーキやトラクションといった前後入力（タイヤ１１０の周方向の力）が入った場合、前記傾斜面で３Ｄサイプの壁面が密着し、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１１３Ｚの剛性を向上させることができる。

なお、図１３（ａ）に示すサイプ１１４Ａは、サイプの深さ方向に１つの傾斜面を有する３Ｄサイプであり、図１３（ｂ）に示すサイプ１１４Ｂは、サイプの深さ方向に２つの傾斜面を有する３Ｄサイプであり、図１３（ｃ）に示すサイプ１１４Ｃ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。

図１３に掲げたサイプの他に、タイヤの幅方向で断面が三角形状の隆起と窪み（凹凸）が連続し、かつ、前記隆起と窪みとがサイプの深さ方向で半周期ずれて配置された形状の３Ｄサイプや、深さ方向に隣接するサイプ内壁面に凹凸列の傾斜になっており、タイヤ周方向に互いに逆向きの傾斜をした３Ｄサイプ等がある。

なお、３Ｄサイプを備えたタイヤに係る特許文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
特開２００１−２１３１２３号公報

ところで、前述したように、ブロック１１３Ｚに３Ｄサイプを形成すれば、ブロック１１３Ｚの剛性は向上するが、サイプは、氷上においては水膜を吸い上げて貯水し、さらに、水膜が厚い場合には、タイヤの接地面の外に水を排出する通路としての役割を果たす必要がある。

したがって、サイプの壁面（たとえば、前記３Ｄサイプの傾斜面）が密着することによってブロック１１３Ｚの剛性が向上する反面、水膜を吸い上げ排水することが十分にできないという問題がある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、貯水、排水機能を低下させずに、ブレーキやトラクション時の前後方向の入力だけでなくコーナーリング時の斜め・横方向に入力に対し、ブロックの剛性を高めることができる空気入りタイヤとこの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロックに三次元形状のサイプを備えた空気入りタイヤにおいて、前記サイプの一方の側壁面の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第１の部位に設けられた複数の第１の突起と、前記サイプの一方の側壁面の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第２の部位に設けられた複数の第２の突起とを有し、前記第１の部位の展伸方向と、前記第２の部位の展伸方向とは、互いが異なった方向である空気入りタイヤである。

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、前記サイプの一方の側壁面に設けられている各突起に対向して前記サイプの他方の側壁面に設けられた複数の突起を有する空気入りタイヤである。

請求項３に記載の発明は、トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロックに三次元形状のサイプを備えた空気入りタイヤの製造方法において、前記サイプの一方の側壁面には、複数の第１の突起が設けられており、前記サイプの他方の側壁面には、前記第１の各突起と対向した複数の第２の突起が設けられており、前記サイプは、加硫金型に埋設されたブレードにより形成され、前記各突起は、前記ブレードを前記サイプから抜き取る際に、前記ブレードに設けられた複数の貫通孔に入り込んだタイヤの肉部が切断されることによって、形成される空気入りタイヤの製造方法である。

本発明によれば、貯水、排水機能を低下させずに、ブレーキやトラクション時の前後方向の入力だけでなくコーナーリング時の斜め・横方向に入力に対し、ブロックの剛性を高めることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施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あり、図２は、空気入りタイヤ１０のトレッド面を拡大した斜視図である。

タイヤ１０のトレッド面には、図１の矢印Ａ方向で示すタイヤ１０の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（たとえば直交する）矢印Ｂで示すタイヤ１０の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とからなるトレッドパターンが形成されている。

上記ブロック１３には、ブロック１３の表面側を複数の小ブロック１３ｍに分断する複数本の横方向サイプ（以下、単に「サイプ」という。）１４が形成されている。このサイプ１４は、氷路、雪路でのスリップ性を高めるために設けられるのであり、前記副溝１２に沿った方向（たとえば、タイヤ１０の幅方向）に延伸している。

サイプ１４について詳しく説明する。

図３は、サイプ１４の概略構成を示す斜視図であり、図４は、図３におけるＩＶ矢視図である。

サイプ１４は、サイプ１４の幅方向と深さ方向とにおいて形状が変化する、いわゆる３Ｄ（３次元）サイプであり、サイプ１４の一方の側壁面（タイヤ１０の周方向における一方の側壁面）１６は、タイヤ１０の幅方向で傾斜角度を変化させて凹凸を繰り返して、たとえば、断面の形状が三角波形状に形成されていると共に、タイヤ１０の深さ方向で傾斜角度を変化させて凹凸を繰り返して、たとえば、断面の形状が三角波形状に形成されている。

サイプ１４の他方の側壁面（タイヤ１０の周方向における他方の側壁面）１８も、前記側壁面１６と同様に、タイヤ１０の幅方向で傾斜角度を変化させて凹凸を繰り返しているとともに、タイヤ１０の深さ方向で傾斜角度を変化させて凹凸を繰り返した形状になっている。したがって、前記一方の側壁面１６と同様な形状に形成されている。

また、サイプ１４のいずれの位置においても、タイヤ１０の周方向における前記一方の側壁面１６との間隔がほぼ一定するように、前記他方の側壁面１８が設けられている。したがって、前記一方の側壁面１６と前記他方の側壁面１８とは、互いが平行になるように設けられているといえる。

サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、互いが同方向に展伸している複数の部位（面）２０には、たとえば円柱状に形成された複数の突起２２が設けられている。前記各突起２２は、各面２０に対して直交する方向に突出している。さらに、突起２２は、たとえば、１つの面２０に１つ設けられているが、１つの面２０に複数設けられていてもよい。

また、サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、互いが同方向に展伸している複数の第２の部位（面）２４には、前記面２０の場合と同様に、複数の突起２６が設けられている。ここで、前記第１の部位２０の展伸方向と、前記第２の部位２４の展伸方向とは、互いが異なった方向になっている。

さらに、サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、互いが同方向に展伸している複数の第３の部位（面）２８には、前記面２０の場合と同様に、複数の突起３０が設けられている。ここで、前記第３の部位２８の展伸方向は、前記第１の部位２０の展伸方向や前記第２の部位２４の展伸方向とは異なった方向になっている。

また、サイプ１４の一方の側壁面１６の各部位のうちで、互いが同方向に展伸している複数の第４の部位（面）３２には、前記面２０の場合と同様に、複数の突起３４が設けられている。ここで、前記第４の部位３２の展伸方向は、前記第１の部位２０の展伸方向、前記第２の部位２４や前記第３の部位２８の展伸方向とは異なった方向になっている。

さらに、前記他方の側壁面１８にも、前記一方の側壁面１６と同様に、複数の突起が設けられている。前記他方の側壁面１８に設けられた各突起は、前記一方の側壁面１６に設けられた各突起と対向している。

ここで、サイプ１４の側壁面１６の形状について例を掲げて説明する。

図５は、サイプ１４の側壁面１６の形状について具体的に説明する図である。

図６は、図４におけるＶＩＡ−ＶＩＡ断面、ＶＩＢ−ＶＩＢ断面を示す図であり、図７は、図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図である。

サイプ１４の側壁面１６は、ひし形Ｄ１を組み合わせた形状に形成されている。図５（ａ）は、サイプ１４の側壁面１６の一部分（１つのユニット）３６の展開図であり、図５（ｂ）は、サイプ１４の側壁面１６のユニット３６の矢視図である。

サイプ１４の側壁面１６の１つのユニット３６は、図５（ａ）に示すように、ひし形（一方の対角線Ｌ１が他方の対角線Ｌ２よりも僅かに長いひし形）Ｄ１を４つ組み合わせた形状に展開することができる。そして、図５（ａ）で各点線Ｌ３を山折りし、各辺Ｌ４、Ｌ５を互いに接合することで、図５（ｂ）に示すように４つのひし形Ｄ１でサイプ１４の側壁面１６の１つのユニット（四角錐状の１つのユニット）３６が形成される。

なお、図５（ｂ）は、図４と同じ方向（タイヤ１０の周方向）からサイプ１４の側壁面１６を眺めた図であり、図５（ｂ）に示す点Ｐ１は、四角錐状のサイプの１ユニット３６の頂点である。また、サイプ１４の側壁面１６の１ユニット３６は、図５（ｂ）では正方形になっている。

サイプ１４の側壁面１６は、正方形に見える前記１ユニット３６を、縦横方向（サイプ１４の深さ方向、サイプ１４の幅方向）に規則正しく並べた形状に形成されている。

前記各突起２２、２６、３０、３４は、図５（ａ）から理解できるように、各ひし形Ｄ１のたとえば中央部に配置されているが、必ずしも、中央に配置されている必要はなく、各側壁面１６、１８の突起を対向させるために適宜の偏った位置に配置されていているべきである。また、図４において、点Ｐ１はサイプ１４の側壁面１６の頂点であり、点Ｐ２は、サイプ１４の側壁面１６の谷点（最深点）を示している。

図３〜図５では、説明の便宜のために、サイプ１４の側壁面１６の移行部位（各ひし形Ｄ１の境界、各ユニット３６の境界）を直線（実線や点線）で描いてあるので、各移行部位では、面の展伸方向が急激に変化しているように見えるが、実際には、前記各移行部位では、図６や図７で示すように、円弧状の部位を経由して面の展伸方向が変化している。

次に、サイプ１４と各突起２２、２６、３０、３４の製法について説明する。

図８は、サイプ１４と各突起２２、２６、３０、３４の製法について説明する図である。

図８（ａ）に示すように、加硫金型にブレード３８を埋設（設置）しておいて、タイヤ１０を加硫する。この加硫によってサイプ１４が形成される。

次に、図８（ａ）の矢印で示す方向にブレード３８を抜き取ると、ブレード３８に設けられた複数の貫通孔４０に入り込んだタイヤ１０の肉部が切断され、突起２２等が形成される。このようにして形成された突起２２等は、互いに対向している（図７、図８（ｂ）参照）。

ところで、図４では、四角円錐状のユニット３６の４つの面の総てに突起を設けてあるが、必ずしも総ての面に突起を設ける必要はない。

たとえば、図９（突起の設置形態の変形例を示す図）に示すように、突起を適宜間引きして設けてもよい。すなわち、四角錐状のユニット３６の総ての斜面に突起を設けるのではなく、バランスよく一定の規則性をもたせて、四角錐状の各ユニット３６の一部の斜面に突起を設けてもよい。なお、図９における黒丸は、突起を示している。

また、側壁面１６、１８の全面にわたってユニット３６や突起２２、２６等を設けてもよいし、側壁面１６、１８の一部にユニット３６や突起２２、２６等を設けてもよい。

次に、本実施形態に係るタイヤ１０のテスト結果について説明する。

図１０は、タイヤ１０のテスト結果について説明する図である。

既存のサイプ形状が形成されたブロックを備えたタイヤ、本実施形態に係るサイプ形状が形成されたブロックを備えたタイヤを試験車輌に装着して、氷路での制動・加速・操縦安定性のテストを行い氷上性能評価を実施し、アスファルト路（ドライ；ＤＲＹ、ウェット；ＷＥＴ）での操縦安定性テスとを行い一般路性能評価を実施した。

氷上制動テストは、初速度２０ｋｍ／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、初速度と制動距離とから算出した平均減速度で評価を行なった。

氷上加速テストは、１０ｋｍ／ｈ→４５ｋｍ／ｈへの加速時の平均加速度で評価を行なった。操縦安定性テストは、コーナーリング時のＧ測定をし、Ｇ（加速度）の勾配平均値で評価を行なった。評価結果は、従来の２Ｄサイプを１００とした場合の指数で表現し、指数の大きいほうが性能が優れていることになる。

なお、テストに用いたタイヤのサイズは、１９５／６５Ｒ１５であり、タイヤの内圧を、２００ｋＰａにした。また、３ＤサイプＥに該当するサイプは、タイヤの幅方向に断面が三角形状の隆起と窪み（凹凸）が連続しかつ前記隆起と窪みとがサイプの深さ方向で半周期ずれて配置された形状の３Ｄサイプである。

図１０の表から明らかなように、本実施形態に係る３Ｄサイプ（図９（ａ）に示したように突起が設けられたサイプ；頂点Ｐ１に対して対向した、各ユニット３６の所定の斜面にのみ、突起が設けられているサイプ）では、ブレーキやトラクションといった前後入力方向だけでなく、コーナーリング時の斜め・横方向の入力に対しても効果を発揮し、氷上、一般路性能（ＤＲＹ、ＷＥＴ）が向上していることが確認された。

タイヤ１０によれば、三次元形状のサイプ（３Ｄサイプ）１４の内壁（各側壁面）１６、１８に各突起２２、２６等が設けられているので、タイヤ１０にブレーキやトラクションやコーナーリングの入力があっても、サイプ１４の対向している各側壁面１６、１８が各突起２２、２６等を介して支え合い、サイプ１４の対向している各側壁面１６、１８が互いに密着することを防止でき、サイプ１４が倒れ込むことを防止することができ、ブロック１３の剛性を高めることができる。また、サイプ１４の対向している各側壁面１６、１８が突起２２、２６等を介して支え合うので、サイプ１４がつぶれてしまうことを防止でき、サイプ１４の貯水、排水機能の低下を防止することができる。

また、タイヤ１０によれば、三次元形状のサイプ１４の内壁１６、１８に各突起２２、各突起２６が設けられており、前記各突起２２が設けられている部位２０の展伸方向と、前記各突起２６が設けられている部位２４の展伸方向とが互いに異なっているので、タイヤ１０に、ブレーキやトラクションによる前後方向の入力があった場合だけでなく、コーナーリングによる横・斜め方向の入力があっても、サイプ１４の対向している各側壁面１６、１８が互いに密着すること（サイプ１４がつぶれること）を防止することができる。

すなわち、タイヤ１０に様々な方向の力の入力があっても、各突起２２、２６で様々なベクトルの力を受けることができるので、サイプ１４がつぶれることを防止することができ、ブロック１３の剛性、サイプ１４の貯水性、排水性を良好な状態に保つことができる。

また、サイプ１４を形成するためのブレード３８をサイプ１４から抜き取る際に、ブレード３８に設けられた複数の貫通孔４０に入り込んだタイヤ１０の肉部が切断されることによって、各突起２２、２６等が形成されるので、互いが対向した複数対の突起２２、２６等を正確に対向させた形でサイプ１４の側壁面１６、１８に容易に形成することができる。

本発明の実施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。 空気入りタイヤのトレッド面を拡大した斜視図である。 サイプの概略構成を示す斜視図である。 図３におけるＩＶ矢視図である。 サイプの側壁面の形状について具体的に説明する図である。 図４におけるＶＩＡ−ＶＩＡ断面、ＶＩＢ−ＶＩＢ断面を示す図である。 図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図である。 サイプと突起の製法について説明する図である。 突起の設置形態の変形例を示す図である。 タイヤのテスト結果について説明する図である。 従来のタイヤのトレッド面の一部を示す平面図である。 従来のタイヤのトレッド面の一部を示す斜視図である。 ３Ｄサイプを例示する図である。

符号の説明

１０ タイヤ
１３ ブロック
１４ サイプ
１６、１８ 側壁面
２０、２４、２８、３２ 部位
２２、２６、３０、３４ 突起
３８ ブレード
４０ 貫通孔

Claims (3)

1. トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロックに三次元形状のサイプを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプの一方の側壁面の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第１の部位に設けられた複数の第１の突起と；
   前記サイプの一方の側壁面の各部位のうちで、同方向に展伸している複数の第２の部位に設けられた複数の第２の突起と；
   を有し、前記第１の部位の展伸方向と、前記第２の部位の展伸方向とは、互いが異なった方向であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプの一方の側壁面に設けられている各突起に対向して前記サイプの他方の側壁面に設けられた複数の突起を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
3. トレッド部に形成されるブロックパターンを構成する各ブロックに三次元形状のサイプを備えた空気入りタイヤの製造方法において、
   前記サイプの一方の側壁面には、複数の第１の突起が設けられており、
   前記サイプの他方の側壁面には、前記第１の各突起と対向した複数の第２の突起が設けられており、
   前記サイプは、加硫金型に埋設されたブレードにより形成され、前記各突起は、前記ブレードを前記サイプから抜き取る際に、前記ブレードに設けられた複数の貫通孔に入り込んだタイヤの肉部が切断されることによって、形成されることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
   
   

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