JP5252950B2 - サイプの形成方法及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トレッドの陸部に設けられる溝幅の極めて狭い周方向サイプの形成方法と、この周方向サイプを備えた空気入りタイヤに関するものである。

従来、冬用タイヤとして、トレッドの陸部にタイヤ周方向に沿って延長する深さの浅い（２ｍｍ〜７ｍｍ程度）周方向サイプを設けて雪上グリップを向上させた空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
サイプは、一般に、成型された生タイヤを加硫成形するための金型内面に金属製の薄い刃物（サイピングブレード）を設置し、このブレードに上記金型内で熱せられたトレッドゴムを所定の圧力で押しつけることによって形成される。
サイプは、トレッド表面の陸部を更に分断することで接地面に多数のエッジを出現させ、このエッジにより路面をグリップする（エッジ効果）ために設けられたもので、これにより、雪上でのトラクション性能を確保することができる。
一方、加硫成形したタイヤに後からナイフなどで浅い周方向サイプを形成する方法は、現在では殆ど行われていないが、タイヤ幅方向に延長する横サイプについては、表面にナイフの刃が取り付けられた平板状底板もしくは円柱状のドラムに、車両に装着したままのタイヤを圧接しながら回転させて、タイヤ幅方向の一端から他端まで連続する横サイプを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照)。
特開平３−０１０９１１号公報 特開２００７−１０６２５８号公報 特開平２−２６５７３３号公報

しかしながら、加硫成形時にサイピングブレードを用いて形成したサイプは、上記ブレードの厚みにより規制される溝幅（０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度）を有しているため、溝幅が大きくなると、上記サイプにより分断された陸部の剛性が低下してしまうといった問題点があった。また、０．２ｍｍ以下の極めて狭いサイプを作製することが困難であった。
また、上記車両に装着したタイヤをナイフの刃が取り付けられた平板状底板もしくは円柱状のドラムで回転させる方法では、タイヤに荷重がかかった状態であるので、ナイフの当たる面の陸部は変形している。したがって、精度が要求されない横サイプの形成は可能であるが、形成するサイプが周方向サイプである場合には、サイプ形成箇所の位置決めが極めて難しく、ナイフをタイヤ周方向に沿ってスムースに移動させることが困難であるといった問題点がある。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤトレッド表面に、極めて狭い溝幅の周方向サイプを精度よくかつ容易に形成する方法と、極めて狭い溝幅の周方向サイプを備えた空気入りタイヤ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、トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これら周方向溝により区画された陸部とを備えた空気入りタイヤと切削刃とを相対的に移動させるとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押し付けて上記陸部の表面にタイヤ周方向に延長するサイプを形成する方法であって、上記周方向溝に、少なくとも内周側が当該周方向溝内に挿入されて上記陸部のタイヤ幅方向への変位を規制する規制部材を挿入した状態で、上記空気入りタイヤを回転させて上記サイプを形成するようにしたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これら周方向溝により区画された陸部とを備えた空気入りタイヤと切削刃とを相対的に移動させるとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押し付けて上記陸部の表面にタイヤ周方向に延長するサイプを形成する方法であって、上記周方向溝に少なくとも一部が当該周方向溝内に挿入されるガイド部材を、上記切削刃のタイヤ幅方向の両側（例えば、タイヤ幅方向が上,下方向なら上側と下側）に、その間隔が当該サイプが形成される陸部の幅に等しい間隔で配置し、これらのガイド部材と上記切削刃とをタイヤ径方向に移動させて、サイプを形成する陸部のタイヤ幅方向両側の周方向溝に上記ガイド部材をそれぞれ挿入するとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押しつけながら、上記空気入りタイヤを回転させて上記サイプを形成したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のサイプの形成方法であって、加硫工程終了後の空気入りタイヤを回転台に搭載して回転させながら冷却するタイヤ冷却工程にて、上記サイプを形成するようにしたことを特徴とする。
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サイプの形成方法であって、上記空気入りタイヤをリムに装着して所定の内圧に空気を充填してから、上記陸部の表面に切削刃を押しつけて上記サイプを形成することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これらの周方向溝により区画された陸部と、上記陸部の表面に形成されたタイヤ周方向に延長するサイプとを備えた空気入りタイヤの製造方法であって、上記サイプを請求項１〜請求項４のいずれかに記載のサイプの形成方法により形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、トレッド表面に形成された複数本の周方向溝と、これらの周方向溝により区画された陸部とを備え空気入りタイヤの表面にタイヤ周方向に延長するサイプを形成する際に、上記空気入りタイヤと切削刃とを相対的に移動させるとともに、上記周方向溝に、請求項１に記載の規制部材や請求項２に記載のガイド部材を挿入して、サイプを形成する陸部のタイヤ幅方向への変位を規制しながら上記陸部の表面に上記切削刃を押しつけて上記サイプを形成するようにしたので、サイプの軌跡のタイヤ周方向からのずれを確実に抑える。したがって、溝幅の極めて狭い周方向サイプを容易にかつ精度良く形成することができる。
このとき、加硫工程終了後の空気入りタイヤを回転台に搭載して回転させながら冷却するタイヤ冷却工程にて、上記サイプを形成するようにすれば、タイヤの冷却とサイプの形成を一つの工程で行えるので、生産効率を向上させることができる。
また、上記空気入りタイヤを、リムに装着し、所定の内圧の空気を充填した状態にしておけば、切削刃の押し付けによるトレッドの変形を抑えることができるので、周方向サイプを更に精度良く形成することができる。
また、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のサイプの形成方法により形成されたサイプは溝幅が極めて狭いので、上記サイプが形成されている陸部の剛性低下を大幅に抑えることができる。したがって、上記のようなサイプが形成された空気入りタイヤを車両に搭載すれば、雪上における制・駆動性能（ブレーキ性能、トラクション性能）を向上させることができるとともに、雪上ハンドリング性能についても向上させることができる。

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（ａ），（ｂ）は、本発明の最良の形態に係る周方向サイプの形成方法を示す図で、加硫工程終了後のタイヤ１０Ｚを低速で回転させながら冷却する冷却工程において、上記タイヤ１０Ｚのトレッド１１表面に切削刃２１を押しつけて、上記トレッド１１表面に形成された陸部に周方向サイプ１を形成する。
上記切削刃としては、図２（ａ）に示すような、タイヤ周方向に平行な方向に延長する刃先２１ａを有する切削刃２１Ａを用いてもよいが、本例では、図２（ｂ）に示すような、タイヤ周方向に平行に延長する深さ規制部２１ｍと、この深さ規制部２１ｍから斜め方向に延長してタイヤ表面側に逃げる斜面部２１ｎとを備えた刃先２１ｂを有する切削刃２１を用いている。上記切削刃２１は、上記斜面部２１ｎがあるため、切削時の抵抗が小さいので、精度の面でも耐久性の面でも上記切削刃２１Ａよりも有利である。
図３は、周方向サイプ形成前のタイヤ１０Ｚのトレッドパターンの一例を示す図で、１２（１２ａ〜１２ｃ）はタイヤ周方向に沿って延びるように形成された周方向溝、１２ｄは上記周方向溝１２よりも溝幅の狭いタイヤ周方向に沿って延びる副溝、１３はタイヤ幅方向端部側の周方向溝１２ａ，１２ｃからタイヤ幅方向外側方向にタイヤ周方向に沿って延びるショルダー横溝、１４はタイヤ幅方向端部側の周方向溝１２ａとタイヤ幅方向中央部に位置する周方向溝１２ｂとにより区画される第１の陸部、１５は上記周方向溝１２ｂとタイヤ幅方向端部側の周方向溝１２ｃにより区画される第２の陸部で、上記副溝１２ｄは上記第２の陸部１５をタイヤ幅方向に分断するように形成されている。
また、１６ａは上記第１の陸部１４に設けられた両端が上記周方向溝１２ａ，１２ｂにそれぞれ開口する、タイヤ周方向に交差する方向に延長する両側開放型のラグ溝、１６ｂは上記第２の陸部１５に設けられた、一端が上記周方向溝１２ｂに開口し、他端が第２の陸部１５の内部で終端する、タイヤ周方向に交差する方向に延長する片側開放型のラグ溝、１７はタイヤ幅方向端部側の周方向溝１２ａ，１２ｃとショルダー横溝１３とにより区画されるショルダーブロック、１８は上記第１及び第２の陸部１４，１５及びショルダーブロック１７の表面に形成された、タイヤ周方向と交差する方向に延長する横サイプである。以下、上記第１及び第２の陸部１４，１５とショルダーブロック１７とを陸部１９という。

次に、本発明による周方向サイプ１の形成方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、加硫工程終了後のタイヤ１０Ｚに設けられた周方向溝１２ａ〜１２ｃに複数個の規制部材２を取り付けた後、図１（ｂ）に示すように、上記タイヤ１０Ｚを回転台３の所定の位置に載せ、図示しないモータを駆動して上記回転台３を回転させることにより、上記タイヤ１０Ｚを低速回転させながら徐冷する。なお、冷却は強制冷却ではなく、自然冷却による徐冷とすることが好ましい。これにより、切削作業中もタイヤ１０Ｚの温度すなわちトレッドゴムの硬度が変わらないので、周方向サイプ１を精度よく形成することができる。
そして、上記回転台３の近傍に予め設置されたサイプ形成冶具２０を用いて、上記タイヤ１０Ｚの陸部１９の表面に、タイヤ周方向に延長する周方向サイプ１を形成する。なお、タイヤ１０Ｚの回転速度としては、作業効率を考慮すると、１ｒｐｓ以上とすることが好ましい。また、上記回転速度が２０ｒｐｓを超えると、トレッドゴムの切削刃２１へ抵抗が大きくなって、切削刃２１がスムースに移動できなくなるので、タイヤ１０Ｚの回転速度としては、１ｒｐｓ〜２０ｒｐｓの範囲とすることが好ましい。
上記規制部材２は、内周側の形状がそれぞれ上記周方向溝１２ａ〜１２ｃの形状と同じ形状を有する円弧状の部材で、本例では、上記円弧の円周角を６０°とし、６個の規制部材２を用いて、上記第１及び第２の陸部１４，１５のタイヤ幅方向の両側面と、ショルダーブロック１７の周方向溝１２ａ，１２ｃ側の側面とを規制する。この規制部材２の材質としては、樹脂や金属・合金を用いることができる。また、トレッドゴムの硬度よりも高い硬度のゴム部材を用いてもよい。
上記サイプ形成冶具２０は、複数本（ここでは、５本）の鋭利な切削刃２１と、これらの切削刃２１を支持する支持部材２２と、この支持部材２２を回転台３の方向にスライドさせるスライド機構２３を備えた基台２４とを備えている。上記切削刃２１の刃厚は、形成する周サイプ１の溝幅にほぼ等しい。ここでは、上記切削刃２１の刃厚を０．１ｍｍとした。
なお、図１（ｂ）に示すように、上記切削刃２１の切削方向は同図のｘ方向で示すタイヤ周方向で、突き出し方向（長さ方向）は同図のｙ方向で示すタイヤ径方向で、厚み方向は同図のｚ方向で示すタイヤ幅方向である。

本例では、上記切削刃２１を上記タイヤ１０Ｚの陸部１９の表面に、タイヤの中心軸でもある回転軸Ｊとは直行する方向に押しつけながら当該タイヤ１０Ｚを低速回転させて、上記陸部１９表面を切削する。これにより、図４に示すような、陸部１９表面に溝幅の狭い５本の周方向サイプ１が形成された空気入りタイヤ１０を得ることができる。
上記タイヤ１０Ｚは、加硫直後のトレッド１１のゴムの温度が高い状態、すなわち、ゴムが柔らかい状態にあるので、上記切削刃２１を上記陸部１９の表面に押しつけたときに、上記切削刃２１の先端が所定の深さ（例えば、１ｍｍ〜溝深さの７０％程度）まで容易に入り込むことができるとともに、上記切削刃２１とタイヤ１０Ｚとがスムースに相対移動しやすいので、溝幅の極めて狭い周方向サイプ１を容易に形成することができる。
また、本例では、規制部材２を用いて上記第１及び第２の陸部１４，１５のタイヤ幅方向の両側面と、ショルダーブロック１７の周方向溝１２ａ，１２ｃ側の側面とを規制するようにしているので、タイヤ１０Ｚが一周した時に、上記周方向サイプ１の軌跡がずれることがない。したがって、周方向サイプ１を精度良く形成することができる。
このようにした得られた溝幅の極めて狭い周方向サイプ１を備えた空気入りタイヤ１０は、上記周方向サイプ１によるエッジ効果を保持しつつ、ブロック剛性の低下を大幅に抑制することができるので、雪上ハンドリング性能の向上を図ることができるとともに、雪上における制・駆動特性（雪上ブレーキ性能、雪上トラクション性能）も向上する。

このように、本最良の形態によれば、加硫工程終了後のタイヤ１０Ｚに設けられた周方向溝１２ａ〜１２ｃに複数個の規制部材２を取り付けた後、上記タイヤ１０Ｚを回転台３に載せて低速回転させるとともに、基台２４上に上記タイヤ１０Ｚ方向にスライド可能に取付けられた支持部材２２に鋭利な切削刃２１を装着し、上記切削刃２１を上記タイヤ１０Ｚの陸部１９の表面に、回転軸Ｊとは直行する方向に押しつけて陸部１９表面を切削するようにしたので、上記切削刃２１の先端を所定の深さまで容易に入り込ませることができるとともに、上記切削刃２１が上記タイヤ１０Ｚに対して相対的にスムースに移動しやすいので、溝幅の極めて狭い周方向サイプ１を容易に形成することができる。
また、陸部１９に溝幅の狭い周方向サイプ１を形成することにより、エッジ効果を保持しつつ、ブロック剛性の低下を大幅に抑制することができるので、空気入りタイヤ１０の雪上性能を向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、円弧状の規制部材２を用いて、上記第１及び第２の陸部１４，１５のタイヤ幅方向の両側面と、ショルダーブロック１７の周方向溝１２ａ，１２ｃ側の側面とを規制したが、図５に示すように、サイプ形成冶具２０側にガイド部材４を設けてもよい。このガイド部材４は、上記支持部材２２の切削刃２１の取付け位置の上,下、すなわち、タイヤ幅方向の両側に、当該周方向サイプ１が形成される陸部の幅に等しい間隔で取付けられる板状の部材で、上記ガイド部材４のタイヤ１０Ｚ側の形状はそれぞれ当該陸部を区画する周方向溝に嵌め込み可能な形状を有している。これにより、上記ガイド部材４と上記切削刃２１とを取り付けた支持部材２２をタイヤ１０Ｚ側に移動させて、上記ガイド部材４の先端側を上記周方向溝にそれぞれ挿入すれば、上記第１及び第２の陸部１４，１５のタイヤ幅方向の両側面と、ショルダーブロック１７の周方向溝１２ａ，１２ｃ側の側面とを規制することができる。なお、この場合には、上記タイヤ１０Ｚは上記ガイド部材４の側面を摺動することになるので、上記ガイド部材４の側面を潤滑する処理しておきことが好ましい。
また、上記例では、切削刃２１の本数を５本としたが、これに限るものではない。すなわち、切削刃２１の数は、全ての周方向サイプ１を一度に形成するときには、周方向サイプ１の数と同じとなるが、周方向サイプ１の間隔が狭いときなどは、２度あるいは３度に亘って切削する必要があるため、周方向サイプ１の数よりは少なくなる。
また、上記例では、複数本の周方向サイプ１を同時に形成したが、１本ずつ、あるいは、２本ずつ形成してもよい。
なお、上記の円弧状の規制部材２やガイド部材４は本発明においては、必ずしも必須の部材ではなく、切削刃２１の形状やその支持方法、あるいは、タイヤの支持方法や回転速度を工夫することにより、上記の円弧状の規制部材２やガイド部材４がなくても、溝幅の極めて狭い周方向サイプ１を形成することができる。すなわち、周方向溝を備えていないトレッドパターンを備えたタイヤであっても、本発明の方法を用いれば、溝幅の極めて狭い周方向サイプ１を容易に形成することができる。
また、上記例では、加硫工程終了後のタイヤ１０Ｚを低速で回転させながら冷却する冷却工程において、周方向サイプ１を形成したが、冷却工程とサイプ形成工程とを別工程としてもよい。この場合には、上記タイヤ１０Ｚをリムに装着し、所定の内圧の空気を充填した状態で低速回転させるようにすることが好ましい。これにより、切削刃２１の押し付けによる陸部１９の変形を小さくきるので、円弧状の規制部材２やガイド部材４がなくても、周方向サイプ１を精度よく形成することができる。なお、この場合も、上記円弧状の規制部材２もしくは上記ガイド部材４を用いれば、周方向サイプ１の精度をさらに向上させることができる。

図４に示した、本発明のサイプの形成方法を用いて形成された周方向サイプを備えたタイヤ（本発明）と、図３に示した、周方向サイプのない従来のタイヤ（従来例）とを準備し、上記各タイヤを試験車両に搭載して雪上走行試験を行った結果を以下の表１に示す。
なお、タイヤサイズは２０５／５５Ｒ１６、使用リムは６．５Ｊ、内圧は２２０ｋＰａである。
また、雪上走行試験の試験方法と評価方法は以下の通りである。
Ｓｎｏｗハンドリング性能とＤｒｙハンドリング性能とは、本発明のタイヤと従来のタイヤとをそれぞれ試験車両に搭載し、雪上及びドライアスファルト路面を走行させたときのドライバーのフィーリング評価により行い、従来例を１００とした指数で評価した。数字が高い程性能が高い。
Ｓｎｏｗブレーキ性能は、車速３０ｋｍ／ｈで雪上を走行した後、ブレーキをかけて減速し車速が５ｋｍ／ｈになるまでに要する時間(減速時間)を測定し、従来例を１００とした指数で評価した。数字が高い程減速時間が短く、ブレーキ性能が高い。
Ｓｎｏｗトラクション性能は、車速１０ｋｍ／ｈで雪上を走行した後、アクセルを踏んで加速し車速が３５ｋｍ／ｈに到達するのに要する時間(加速時間)を測定し、従来例を１００とした指数で評価した。数字が高い程加速時間が短く、トラクション性能が高い。

表１から明らかなように、本発明によるタイヤは、ドライアスファルト路上走行時におけるハンドリング性能については従来例と同じレベルを保持しつつ、Ｓｎｏｗハンドリング性能、Ｓｎｏｗブレーキ性能、Ｓｎｏｗトラクション性能の全てに亘って従来例よりも向上していること確認された。

このように、本発明によれば、タイヤトレッド表面に、極めて狭い溝幅の周方向サイプを精度よくかつ容易に形成することができるので、雪上性能に優れた冬用タイヤを得ることができる。

本発明の最良の形態に係る周方向サイプの形成方法を示す図である。 切削刃の一例を示す図である。 周方向サイプ形成前のタイヤのトレッドパターンを示す図である。 周方向サイプ形成後のタイヤのトレッドパターンを示す図である。 本発明による周方向サイプの形成方法の他の例を示す図である。

符号の説明

１ 周方向サイプ、２ 規制部材、３ 回転台、１０ 空気入りタイヤ、
１０Ｚ 加硫工程終了後のタイヤ、１１ トレッド、１２ａ〜１２ｃ 周方向溝、
１２ｄ 副溝、１３ ショルダー横溝、１４ 第１の陸部、１５ 第２の陸部、
１６ａ，１６ｂ ラグ溝、１７ ショルダーブロック、１８ 横サイプ、１９ 陸部、
２０ サイプ形成冶具、２１ 切削刃、２２ 支持部材、２３ スライド機構、
２４ 基台。

Claims (5)

1. トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これら周方向溝により区画された陸部とを備えた空気入りタイヤと切削刃とを相対的に移動させるとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押し付けて上記陸部にタイヤ周方向に延長するサイプを形成する方法であって、
   上記周方向溝に、少なくとも内周側が当該周方向溝内に挿入されて上記陸部のタイヤ幅方向への変位を規制する規制部材を挿入した状態で、上記空気入りタイヤを回転させて上記サイプを形成するようにしたことを特徴とするサイプの形成方法。
2. トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これら周方向溝により区画された陸部とを備えた空気入りタイヤと切削刃とを相対的に移動させるとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押し付けて上記陸部にタイヤ周方向に延長するサイプを形成する方法であって、
   上記周方向溝に少なくとも一部が当該周方向溝内に挿入されるガイド部材を、上記切削刃のタイヤ幅方向の両側に、その間隔が当該サイプが形成される陸部の幅に等しい間隔で配置し、これらのガイド部材と上記切削刃とをタイヤ径方向に移動させて、サイプを形成する陸部のタイヤ幅方向両側の周方向溝に上記ガイド部材をそれぞれ挿入するとともに、上記陸部の表面に上記切削刃を押しつけながら、上記空気入りタイヤを回転させて上記サイプを形成したことを特徴とするサイプの形成方法。
3. 加硫工程終了後の空気入りタイヤを回転台に搭載して回転させながら冷却するタイヤ冷却工程にて、上記サイプを形成するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイプの形成方法。
4. 上記空気入りタイヤをリムに装着して所定の内圧に空気を充填してから、上記陸部の表面に上記切削刃を押しつけて上記サイプを形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のサイプの形成方法。
5. トレッド表面にタイヤ周方向に沿って伸びるように形成された複数本の周方向溝と、これらの周方向溝により区画された陸部と、上記陸部の表面に形成されたタイヤ周方向に延長するサイプとを備えた空気入りタイヤの製造方法であって、
   上記サイプを請求項１〜請求項４のいずれかに記載のサイプの形成方法により形成す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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