JP4999709B2 - サイプブレード及びそれを用いて成形したタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのトレッド面の陸部に、一端が開口して他端が閉鎖したサイプを形成するためのサイプブレードと、そのサイプブレードを用いて成形したタイヤに関する。

従来、重荷重用空気入りタイヤにおいて制動性や駆動性の向上及び偏摩耗の抑制などを目的として、トレッド面に設けたブロックやリブなどの陸部にサイプと呼ばれる切り込みを設けている。中でも、陸部の側壁で両端が開口した両側オープンサイプ、或いは、一端が開口して他端が閉鎖した片側オープンサイプが、陸部の剛性を低下させる点で有用となるが、前者では陸部が複数の小ブロックに分割されてしまうことから、剛性が低下し過ぎてヒールアンドトゥ摩耗が発生する場合があり、かかる場合には後者が採用される。

このようなサイプは、タイヤの加硫成形用金型に突設した薄板状のサイプブレード（以下、ブレードと呼ぶ。）により形成される（下記特許文献１、２参照）。但し、片側オープンサイプを形成するブレードでは、その一端が溝部形成用の骨部に接続されつつ、他端が非拘束の状態となるため、加硫成形したタイヤを脱型する際に曲げ応力が作用すると、ブレードの骨部との接続箇所が曲げ変形の支点となり、当該接続箇所に応力が集中して、曲がりや破断、損傷などが生じるという問題があった。

下記特許文献３には、片側オープンサイプの閉鎖端における応力集中を避ける目的で、その厚みを閉鎖端から開口端に向かって漸減させ、閉鎖端の厚みを開口端の厚みよりも大とした空気入りタイヤが記載されている。しかし、当該タイヤでは、そのサイプを形成するためのブレードの厚みが、骨部との接続箇所にて薄く且つ先端部で厚くなるため、当該接続箇所における応力の集中が顕著となり、ブレードに曲がりや破断が生じ易い傾向にある。しかも、サイプの開口端周辺にて陸部が鋭角化し、トレッド面にリバーウェアなどの偏摩耗が発生し易いという問題がある。
特開２０００−１０２９２５号公報 特開平１０−５８４５８号公報 特許２８９０３１０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加硫成形時における曲がりや破断を抑制でき、しかも形成したサイプに起因してリバーウェアなどの偏摩耗を発生させないサイプブレードと、それを用いて成形したタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るサイプブレードは、タイヤのトレッド面の陸部に、長手方向の一端が前記陸部の側面で開口して他端が閉鎖したサイプを形成するためのサイプブレードにおいて、前記サイプの閉鎖端を形成する先端部と、溝部形成用の骨部に接続されて前記サイプの開口端を形成する接続端部とを有し、前記先端部の端面が円弧状の湾曲面で形成され、その湾曲面で測定される前記先端部の厚みが、前記先端部から前記接続端部に至る間での最小厚みよりも大きく、前記接続端部の厚みが、３ｍｍ以下で且つ前記先端部から前記接続端部に至る間での最大厚みとなり、前記最小厚みに対する比率が１．２〜３．０であるものである。

本発明に係るサイプブレードでは、先端部の厚みが、先端部から接続端部に至る間での最小厚みよりも大きく、接続端部の厚みが、先端部から接続端部に至る間での最大厚みとなることから、最小厚みを有する部分を先端部にも接続端部にも合致させず、加硫成形したタイヤの脱型時に応力が集中しがちな接続端部の強度を高めて、ブレードの曲がりや破断を好適に抑制することができる。また、接続端部が最大厚みを有することから、これにより形成したサイプの開口端周辺では陸部が鋭角化することなく、リバーウェアの発生を良好に抑制することができる。

上記において、前記最小厚みを有する最薄部が、円弧状の湾曲面により前記接続端部と接続されているものが好ましい。かかる構成によれば、接続端部への応力集中を効果的に緩和できるため、ブレードの曲がりや破断をより好適に抑制することができる。

また、本発明に係るタイヤは、トレッド面の陸部に、長手方向の一端が前記陸部の側面で開口して他端が閉鎖したサイプを形成したタイヤにおいて、前記サイプの閉鎖端の端面が円弧状の湾曲面で形成され、その湾曲面で測定される前記閉鎖端における幅が、前記閉鎖端から開口端に至る間での最小幅よりも大きく、前記サイプの前記開口端における幅が、３ｍｍ以下で且つ前記閉鎖端から前記開口端に至る間での最大幅となり、前記最小幅に対する比率が１．２〜３．０であるものである。

本発明に係るタイヤでは、サイプの閉鎖端における幅が、閉鎖端から開口端に至る間での最小幅よりも大きいことにより、その閉鎖端での応力集中を抑制して耐クラック性を高めることができる。更に、サイプの開口端における幅が、閉鎖端から開口端に至る間での最大幅となることにより、その開口端周辺では陸部が鋭角化することがなく、リバーウェアなどの偏摩耗の発生を抑制することができる。また、このサイプを形成するためのサイプブレードの形状は上述したものとなるため、加硫成形時におけるブレードの曲がりや破断を抑制しうるものとなる。

上記において、前記最小幅を有する最狭部が、円弧状の湾曲面により前記開口端と接続されているものが好ましい。かかる構成によれば、リバーウェアの発生原因となる開口端周辺の陸部の欠け（むしれ）を効果的に抑制して、偏摩耗の発生をより好適に抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るサイプブレードの一例を示す斜視図である。図２は、そのサイプブレードを加硫成形用金型に配設したときの側面図である。図３は、そのサイプブレードを図２の下方から見た図である。

このサイプブレード１（以下、ブレード１と呼ぶ。）は、タイヤのトレッド面に設けた陸部に片側オープンサイプを形成するための薄板状部材であり、図２及び図３に示すように保持部１１を溝部形成用の骨部２に埋設保持させることで、タイヤの加硫成形用金型に片持ち状態で配設される。ブレード１は、上記した保持部１１と、サイプの閉鎖端を形成する先端部１２と、骨部２に接続されてサイプの開口端を形成する接続端部１３とを有する。

ブレード１は、その厚みが長手方向に一定でなく、先端部１２から接続端部１３に至る間での最小厚みを有する最薄部１４にて括れた形状をなしている。ブレード１は、骨部２の近傍に配された最薄部１４に向かって先端部１２から厚みを漸減させており、その最薄部１４から厚みを漸増させて接続端部１３に達している。また、本実施形態では、保持部１１が接続端部１３と同等の厚みで形成されている。先端部１２は、その端面が円弧状の湾曲面にて形成され、その厚みＴ１は最薄部１４の厚みＴ２よりも大きく設定されている。このため、先端部１２の曲率半径を確保でき、形成したサイプの閉鎖端での応力集中を抑制して耐クラック性を高めることができる。

接続端部１３の厚みＴ３は、３ｍｍ以下で且つ先端部１２から接続端部１３に至る間での最大厚みとなるように設定されている。したがって、ブレード１の骨部２から露出した部分では、接続端部１３にて厚みが最大となる。これにより、最小厚みを有する部分が先端部１２にも接続端部１３にも合致せず、加硫成形したタイヤの脱型時に応力が集中しがちな接続端部１３の強度を高めて、ブレード１の曲がりや破断を好適に抑制することができる。なお、接続端部１３の厚みＴ３は、先端部１２の厚みＴ１と同等であってもよく、保持部１１の厚みとの関係は特に制限されない。

接続端部１３の厚みＴ３は、最薄部１４の厚みＴ２に対する比率Ｔ３／Ｔ２が１．２〜３．０となるように設定されている。この比率Ｔ３／Ｔ２が１．２未満であると、厚みＴ３と同等以下に設定される先端部１２の厚みＴ１が小さくなってしまい、上述した耐クラック性の改善効果が適切に得られない。また、この比率Ｔ３／Ｔ２が３．０を超えると、ブレード１の厚みの差が大きくなることから、形成したサイプが最薄部１４に対応した箇所（後述する最狭部２４）を基点に変形し易くなり、偏摩耗を生じる原因となる。しかも、サイプの変形を考慮した厚みＴ２を採用し、複数本のサイプがサイプ幅方向（ブレード１の厚み方向）に平行に且つ密集して配列される場合には、保持部１１の厚みを十分に確保し難くなるため、ブレード１の保持力が低下して金型が破損するおそれがある。

本実施形態では、接続端部１３のブレード高さＨａを、骨部２から露出した部分におけるブレード最大高さＨｂよりも小さく、例えばＨａ＝０．７Ｈｂとなるように設定している。これは、片側オープンサイプを設けた陸部では開口端周辺よりも閉鎖端周辺で剛性が高くなることに鑑み、偏摩耗を抑制する目的で、開口端周辺におけるサイプ深さを比較的浅くして陸部の剛性を高めるように調整するものである。また、本実施形態では、ブレード最大高さＨｂが、サイプ長さに相当するブレード長さＬ１（図２参照）よりも大きく設定されている。

ブレード１の各部の寸法としては、骨部２から先端部１２までの長さを４〜６ｍｍ、骨部２から最薄部１４までの長さを０．１〜０．５ｍｍ、接続端部１３のブレード高さＨａを１０ｍｍにしたものが例示される。本実施形態では、図３に示すように、ブレード１の根元側の側面を円弧状の湾曲面１５にて形成し、その最も括れた箇所を最薄部１４としており、上記の骨部２から最薄部１４までの長さは湾曲面１５の曲率半径に相当する。また、ブレード１の厚みや湾曲面１５の曲率半径Ｒとしては、表１に示した例１〜３が挙げられる。なお、表１における数値の単位は全てｍｍである。

上記のように、本実施形態では、最小厚みを有する最薄部１４が、円弧状の湾曲面１５により接続端部１３と接続されている。かかる構成により、接続端部１３への応力集中を効果的に緩和し、ブレード１の曲がりや破断をより好適に抑制することができる。湾曲面１５の曲率半径Ｒは、上記の作用効果を好適に奏するべく接続端部１３の厚みＴ３の１／２以下であることが好ましい。また、湾曲面１５は、サイプ壁面を形成するブレードの表面になだらかに連なっていることが好ましい。

ブレード１及びそれが配設される金型の構成材料は特に限定されるものではないが、ブレード１を鉄系材料で形成し、金型をアルミ合金で形成すると、それらは金属学的に融合せず単に接触する関係となる。この場合、ブレード１の保持力はアルミ合金の機械的特性に依存するため、タイヤ脱型時などにブレード１の先端に抵抗が作用して、金型に埋め込まれたブレード１の界面に応力が集中すると、その界面（稜線）で金型がせん断破壊されてブレード１が脱落するという問題が生じる。かかる問題は、ブレード間隔が比較的大きい（例えば１０〜１５ｍｍ）場合には顕在化し難いが、ブレード間隔を小さくしてサイプを密集配置させる場合には致命的となることがある。

そこで、複数枚のブレード１を厚み方向に平行配列する場合には、ブレード１の保持性能を確保する観点から、隣り合うブレード１とブレード１との間隔を２ｍｍ以上とすることが好ましく、５ｍｍ以上とすることがより好ましい。本発明では、接続端部１３の厚みＴ３と先端部１２の厚みＴ１とを同等にすることで、ブレード間隔を確保しながらもブレード１の配列密度を高めてサイプ密度を適切に向上させることができる。

ブレード１は、図１〜３のように、保持部１１、先端部１２、接続端部１３、最薄部１４及び湾曲面１５を一体的に備えた部材であることが好ましく、これにより骨部２等の剥離を適切に防止することができる。これに対して、図４に示すように、最薄部３４や湾曲面３５を骨部３９で形成した場合には、骨部３９に薄肉の領域が形成されてしまい、ブレード３０の保持力が低下するという問題が生じる。つまり、ブレード３０と骨部３９とは単に接触しているだけなので、タイヤの脱型時の抵抗によりブレード３０が撓むと、その骨部３９の薄肉の領域が剥離してブレード３０の保持力が低下するのである。

ブレード１は従来公知の方法により製作することができるが、本発明では、厚みが均一な板材を用いて型鍛造により製作することが好ましい。この場合、先端部１２や接続端部１３に比べて最薄部１４の密度が高められるため、ブレード１の耐久性に優れたものとなり、加硫成形したタイヤを脱型する際に作用する曲げ応力に適切に抗することができる。また、ブレードを骨部２と一体的に鋳造成形し、削り出しによって上記の如き形状のブレードを形成する手法も有効である。この場合、本実施形態では接続端部１３から最薄部１４に向かって厚みを漸減させていることから、エンドミル等の切削工具の加工逃げ部を追加除去する必要がなく、金型製作の効率化に寄与しうる。

加硫成形時には、骨部２が未加硫タイヤのトレッド面に押し当てられ、骨部２に対応した溝部が形成されると共に、その溝部に区分されたブロックやリブなどの陸部が形成される。また、ブレード１に対応して、図５及び図６に示すようなサイプ２０が陸部３に形成される。このサイプ２０は、一端が開口して他端が閉鎖した片側オープンサイプであり、ブレード１の先端部１２により形成された閉鎖端２２と、接続端部１３により形成された開口端２３とを有する。本実施形態では、図示を省略しているが、複数本のサイプ２０が、その幅方向（図６の上下方向）にサイプ中心線の間隔が４〜６ｍｍ程度で平行配列されている。

サイプ２０は、上述したブレード１の形状に対応した形状を有している。すなわち、サイプ２０は、長手方向に沿って幅が一定でなく、最小幅を有する最狭部２４にて括れた形状をなしている。また、閉鎖端２２の幅Ｗ１が最狭部２４の幅Ｗ２よりも大きく、開口端２３の幅Ｗ３が３ｍｍ以下で且つサイプ２０の最大幅となっている。更に、最狭部２４の幅Ｗ２に対する幅Ｗ３の比率Ｗ３／Ｗ２が１．２〜３．０の範囲に収まっている。このため、上述したように閉鎖端２２での耐クラック性が高められたものとなり、サイプ２０間における陸部の厚い箇所と薄い箇所との差を小さくして偏摩耗の発生を抑制することができる。そのうえ、開口端２３における幅Ｗ３が最大幅であることにより、開口端２３周辺では陸部３が鋭角化することがなく、リバーウェアの発生を抑制することができる。

図７に示すサイプ４０のように、陸部４８のエッジ部が直角又は鋭角をなし、開口端４３に湾曲面が接続されない場合には、接地により陸部４８が（ｂ）の如く変形して壁面に段差が生じた際に、図７右側にて張り出したエッジ部４９が巻き込まれ易くなるため、例えばハッチングした領域にて欠け（むしれ）が生じることがある。そして、摩耗の過程においてトレッド面が欠けに接近した段階では、エッジ部４９がクリフエッジ状となるため、接地圧力が逃げて滑り摩耗が発生し易い傾向にある。更に摩耗が進行してトレッド面に欠けが露出した段階では、ゴムボリュームの不足に起因してエッジ部４９で局所的に摩耗が進行し、リバーウェアを発生させてしまう。

これに対して、本実施形態では、最小幅を有する最狭部２４が、円弧状の湾曲面２５により開口端２３と接続されている。かかる構成では、陸部３のエッジ部が角張らず、路面からの入力に対して適切に逃げ得る形状となるため、開口端２３周辺の陸部３の欠けを効果的に抑制して、偏摩耗の発生をより好適に抑制することができる。湾曲面２５の曲率半径は、開口端２３周辺のゴムボリュームを確保しながら、陸部のエッジの巻き込みを効果的に防止するべく、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．３ｍｍであることが好ましい。また、湾曲面２５の曲率半径は、上記の作用効果を好適に奏するべく開口端２３の幅Ｗ３の１／２以下であることが好ましい。

本実施形態では、前述した如くブレード最大高さＨｂがブレード長さＬ１よりも大きく設定され、それによってサイプ２０の閉鎖端２２での深さがサイプ長さＬ２よりも大きくなっている。これにより、サイプ長さＬ２を比較的短く設定して、偏摩耗の発生を抑えながら、サイプ２０の切れ込みによる陸部３の欠けを防止することができる。

本発明に係るタイヤは、トレッド面の陸部に上記の如きサイプを設けること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、上記の如き構成のブレードを使用してタイヤの加硫成形を行い、ブレードの変形の有無を調査した。ブレードとしては、図１〜３に示した形状のもの（実施例）と、図８に示すように骨部との接続箇所にて最薄となる形状のもの（比較例）とを用意した。実施例の寸法は、前掲した表１の例３に示すとおりであり、比較例の寸法は、Ｔ２＝Ｔ３＝０．５ｍｍであってＲ寸法を有しない点を除いて実施例と同じである。また、実施例及び比較例の何れもブレード長さが１１ｍｍ、ブレードの材質がＳＵＳ３０４、ブレードの配置間隔が５ｍｍ、骨部の材質がＡＣ７Ａ、骨部の深さが１４ｍｍである。

それぞれ１０００本のタイヤを加硫成形したところ、実施例ではブレードに変形が認められなかったのに対し、比較例では、骨部との接合面を基点にしてブレードの先端部で０．５ｍｍの変形が確認された。この比較例のブレードは、骨部との接合面とブレードの先端部との間では変形していなかったものの、骨部との接合面にて折れ曲がるように変形していた。以上より、実施例によれば加硫成形時におけるブレードの曲がりを抑制できた。

本発明に係るサイプブレードの一例を示す斜視図 サイプブレードを加硫成形用金型に配設したときの側面図 サイプブレードを図２の下方から見た図 サイプブレードの参考例の断面図 形成したサイプを示す斜視図 形成したサイプの平面図 従来サイプの要部拡大図 比較例に係るサイプブレードを示す図

符号の説明

１ サイプブレード
２ 骨部
３ 陸部
１１ 保持部
１２ 先端部
１３ 接続端部
１４ 最薄部
１５ 湾曲面
２０ サイプ
２２ 閉鎖端
２３ 開口端
２４ 最狭部
２５ 湾曲面
Ｔ１ 先端部の厚み
Ｔ２ 最薄部の厚み
Ｔ３ 接続端部の厚み
Ｗ１ 閉鎖端の幅
Ｗ２ 最狭部の幅
Ｗ３ 開口端の幅

Claims (4)

1. タイヤのトレッド面の陸部に、長手方向の一端が前記陸部の側面で開口して他端が閉鎖したサイプを形成するためのサイプブレードにおいて、
   前記サイプの閉鎖端を形成する先端部と、溝部形成用の骨部に接続されて前記サイプの開口端を形成する接続端部とを有し、
   前記先端部の端面が円弧状の湾曲面で形成され、その湾曲面で測定される前記先端部の厚みが、前記先端部から前記接続端部に至る間での最小厚みよりも大きく、
   前記接続端部の厚みが、３ｍｍ以下で且つ前記先端部から前記接続端部に至る間での最大厚みとなり、前記最小厚みに対する比率が１．２〜３．０であることを特徴とするサイプブレード。
2. 前記最小厚みを有する最薄部が、円弧状の湾曲面により前記接続端部と接続されている請求項１記載のサイプブレード。
3. トレッド面の陸部に、長手方向の一端が前記陸部の側面で開口して他端が閉鎖したサイプを形成したタイヤにおいて、
   前記サイプの閉鎖端の端面が円弧状の湾曲面で形成され、その湾曲面で測定される前記閉鎖端における幅が、前記閉鎖端から開口端に至る間での最小幅よりも大きく、
   前記サイプの前記開口端における幅が、３ｍｍ以下で且つ前記閉鎖端から前記開口端に至る間での最大幅となり、前記最小幅に対する比率が１．２〜３．０であることを特徴とするタイヤ。
4. 前記最小幅を有する最狭部が、円弧状の湾曲面により前記開口端と接続されている請求項３記載のタイヤ。
   

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