CN103707497A - 刚性型芯以及充气轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供刚性型芯以及充气轮胎的制造方法。提高硫化后的轮胎与刚性型芯的脱模性能，从而提高轮胎的生产率。刚性型芯（15）由金属材料形成，通过在外侧面的成形区域（19）粘贴橡胶部件来形成生胎（T），并且与该生胎（T）一起硫化，由此成形充气轮胎的内腔面（i）。成形区域（19）包括：用减小与橡胶部件的摩擦的低摩擦材料（20s）覆盖的低摩擦部（20）、和因露出金属材料从而与橡胶部件的摩擦大的高摩擦部（21）。低摩擦部（20）绕轮胎旋转轴（CL）形成为螺旋状或同心圆状。

Description

刚性型芯以及充气轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及提高硫化后的轮胎与刚性型芯的脱模性能，提高轮胎的生产率的刚性型芯以及充气轮胎的制造方法。

背景技术

近年，提出有如下的充气轮胎的制造方法，即：在具有对充气轮胎的内腔面进行成形的外侧面的刚性型芯的成形区域，粘贴橡胶部件来形成生胎，使该生胎与刚性型芯一起进行硫化。

这样的刚性型芯由耐得住硫化时的高温的金属材料形成。因此刚性型芯与橡胶部件的摩擦大，存在难以将硫化后的轮胎从刚性型芯拆下（以下，有时称为“脱模”）的问题。与刚性型芯相关的技术如下。

专利文献1：日本特开2011-131526号公报

发明内容

本发明是鉴于以上那样的实际情况所做出的，目的在于提供一种刚性型芯以及充气轮胎的制造方法，在刚性型芯的外侧面的成形区域设置：减小与橡胶部件的摩擦的低摩擦部、和与橡胶部件的摩擦大的高摩擦部，以此为基本，提高轮胎与刚性型芯的脱模性能，从而提高轮胎的生产率。

本发明中技术方案1所述的发明是一种刚性型芯，由金属材料形成，通过在外侧面的成形区域粘贴橡胶部件来形成生胎，并且与该生胎一起进行硫化来成形充气轮胎的内腔面，该刚性型芯的特征在于，上述成形区域包括：用减小与上述橡胶部件的摩擦的低摩擦材料覆盖的低摩擦部；和因露出上述金属材料而与上述橡胶部件的摩擦大的高摩擦部，上述低摩擦部绕轮胎旋转轴形成为螺旋状或同心圆状。

另外，技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的刚性型芯的基础上，上述低摩擦部包含上述成形区域中的胎圈成形区域而形成，该胎圈成形区域成形充气轮胎的胎圈部。

另外，技术方案3所述的发明是在技术方案1或2所述的刚性型芯的基础上，上述低摩擦部包含上述外侧面中的胎侧成形区域而形成，该胎侧成形区域成形充气轮胎的胎侧部。

另外，技术方案4所述的发明是在技术方案1或2所述的刚性型芯的基础上，上述低摩擦部的表面积为上述成形区域的全部表面积的25%以上。

另外，技术方案5所述的发明是在技术方案1或2所述的刚性型芯的基础上，在比上述成形区域的轮胎轴向的最大宽度位置靠轮胎径向内侧的内侧区域，上述低摩擦部的表面积为上述内侧区域的全部表面积的50～85%。

另外，技术方案6所述的发明是在技术方案1或2所述的刚性型芯的基础上，上述低摩擦材料为氟树脂，其覆盖厚度为5～50μm。

另外，技术方案7所述的发明是一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，包括以下工序：将带状的橡胶带绕轮胎旋转轴卷绕于技术方案1～6中任一方案所述的刚性型芯的上述成形区域，来成形橡胶部件。

另外，技术方案8所述的发明是在技术方案7所述的充气轮胎的制造方法的基础上，上述橡胶带的宽度大于上述低摩擦部的宽度。

另外，技术方案9所述的发明是在技术方案7或8所述的充气轮胎的制造方法的基础上，上述橡胶带以与上述低摩擦部的螺旋方向相反的螺旋方向进行卷绕。

本发明的刚性型芯由金属材料形成，通过在外侧面的成形区域粘贴橡胶部件来形成生胎，并且与该生胎一起进行硫化来成形充气轮胎的内腔面。成形区域包括：用减小与橡胶部件的摩擦的低摩擦材料覆盖的低摩擦部；和因露出金属材料而与橡胶部件的摩擦大的高摩擦部。这样的低摩擦部提高与刚性型芯一起硫化成形的轮胎与刚性型芯的脱模性能。另外，高摩擦部由于使对刚性型芯粘贴橡胶部件时的位置稳定，从而提高橡胶部件的粘贴精度。因此根据本实施方式，能够提高脱模性能并且提高轮胎的生产率。

另外，低摩擦部绕轮胎旋转轴而形成为螺旋状或同心圆状。即，在刚性型芯的轮胎径向上交替地形成高摩擦部和低摩擦部。因此例如在成形区域沿着轮胎周向粘贴橡胶部件时，提高橡胶部件跨越高摩擦部、低摩擦部配置的概率。因此均衡地提高轮胎与刚性型芯的脱模性能、以及橡胶部件的粘贴操作性。

附图说明

图1是表示利用本发明的刚性型芯所形成的充气轮胎的一个实施例的剖视图。

图2是表示形成于本发明的刚性型芯的生胎的剖视图。

图3是本发明的刚性型芯的剖视图。

图4是本发明的刚性型芯的侧视图。

图5（a）是说明基部的粘贴工序的成形区域的侧视图，（b）是说明内衬的粘贴工序的成形区域的侧视图。

附图标记说明：15…刚性型芯；19…成形区域；20…低摩擦部；20s…低摩擦材料；21…高摩擦部；i…轮胎的内腔面；T…生胎；CL…轮胎旋转轴。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的一个实施方式。

图1是表示使用本发明的刚性型芯所制造的充气轮胎（以下，有时只称为“轮胎”）的一个例子。本实施方式的轮胎是轿车用的轮胎，具有：从胎面部2经过胎侧部3而到达两侧的胎圈部4的胎体6、配置在该胎体6的轮胎径向外侧且在胎面部2的内部的带束层7、以及配置于胎体6内侧的轮胎内腔面i的由非透气性优异的橡胶构成的内衬9。另外，本发明不限定于轿车用轮胎，也能够用于重载荷用轮胎等。

上述胎体6由胎体帘布6A形成，该胎体帘布6A具有从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5的胎体帘线。上述胎体帘布6A例如是将有机纤维形成的胎体帘线相对于轮胎赤道C方向例如以75～90°的角度排列而成的。本实施方式的胎体帘布6A以环状跨越在轮胎轴向两侧的胎圈部4、4之间，其两侧的端部6e不在胎圈芯5处折返而是到达胎圈芯5并形成终端。

上述带束层7至少由2层带束帘布构成，在本实施方式中由轮胎径向内、外的2层带束帘布7A、7B构成。各带束帘布7A、7B具有相对于轮胎赤道C以15～40°的角度倾斜的例如钢帘线等高弹性的带束帘线。另外，以提高高速耐久性为目的，可以在带束层7的径向外侧设置例如通过将尼龙帘线等帘线卷绕成螺旋状而形成的束带层（未图示）。

胎圈芯5由钢丝线重叠卷绕体11构成，该钢丝线重叠卷绕体11是将胎圈钢丝线11a沿着胎体帘布6A在轮胎径向上重叠卷绕而形成的。本实施方式的钢丝线重叠卷绕体11包括：配置在胎体帘布6A的轮胎轴向内侧的内侧钢丝线重叠卷绕体11A、和配置在胎体帘布6A的轮胎轴向外侧的外侧钢丝线重叠卷绕体11B。并且，胎体帘布6A的端部6e被夹持在内侧钢丝线重叠卷绕体11A与外侧钢丝线重叠卷绕体11B之间。

本实施方式的轮胎，在胎圈芯5的轮胎径向内侧设置有：截面呈近似U字状的胎圈包布橡胶4G，该胎圈包布橡胶4G由硬质橡胶形成，用于防止因与轮辋（未图示）接触所产生的磨损；内三角胶8i，该内三角胶8i以尖细状向内侧钢丝线重叠卷绕体11A的轮胎径向外侧延伸；以及外三角胶8o，该外三角胶8o以尖细状向外侧钢丝线重叠卷绕体11B的轮胎径向外侧延伸。在本实施方式中，胎圈包布橡胶4G包括：形成轮胎的内腔面i的基部4ga、和在该基部4ga的轮胎轴向外侧形成L字状截面的外侧部4gb。

在带束层7的轮胎径向外侧配置有形成胎面部2的外表面的胎面胶2G。在胎面胶2G的轮胎轴向的两侧配置有胎侧胶3G，该胎侧胶3G截面呈近似月牙状地延伸并且形成胎侧部3的外表面。

以如上方式构成的轮胎，通过对图2所示的生胎T进行硫化成形来制造。以下说明形成这样的生胎T的刚性型芯15。另外，刚性型芯15由能够耐硫化时的热和压力的金属材料形成。作为金属材料可以是钛合金、不锈钢合金，但优选轻质且导热性好的铝合金。

图3表示本实施方式的刚性型芯15的剖视图，图4表示刚性型芯15的侧视图。如图3和图4所示，本实施方式的刚性型芯15构成为所谓的组装型芯，包括：与轮胎旋转轴CL同轴且环状的内环15a、嵌入该内环15a的环状的中间环15b、以及嵌入该中间环15b并且形成轮胎的内腔面i的环状的外环15c。

如图4所示，外环15c包括借助分型面16而沿轮胎周向被分割的多个型芯扇形件17。型芯扇形件17包括：分型面16朝向轮胎径向内侧且向周向宽度增加的方向倾斜的第一型芯扇形件17A；和分型面16朝向轮胎径向内侧且向周向宽度减小的方向倾斜的第二型芯扇形件17B。第一型芯扇形件17A和第二型芯扇形件17B沿轮胎周向交替地被配置。这样的型芯扇形件17被中间环15b阻止向径向内侧移动并保持为环状。

本实施方式的刚性型芯15，例如通过将内环15a和中间环15b依次沿轮胎轴向拔出，按照第一型芯扇形件17A、第二型芯扇形件17B的顺序向轮胎径向内侧取下而被分解。

外环15c例如具有：例如与5%内压状态的轮胎的内腔面i近似的三维外侧面N；和与该外侧面N的胎圈侧的端部连接并且向轮胎轴向外侧突出的一对凸缘面F。上述“5%内压状态”为：将轮胎从轮辋组装成正规轮辋（未图示）、填充正规内压且无负载的正规状态减压到正规内压的5%的内压的状态。

“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎规定该规格的轮辋，例如若为JATMA则表示标准轮辋，若为TRA则表示“Design Rim”，若为ETRTO则表示“Measuring Rim”。另外“正规内压”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎规定各规格的空气压，若为JATMA则表示最高气压，若为TRA则表示表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO则表示“INFLATIONPRESSURE”，在轮胎为轿车用轮胎的情况下则为180kPa。

本实施方式的外侧面N具有成形区域19，该成形区域19包括：成形轮胎的胎面部2的内腔面的胎面成形区域19A、成形轮胎的胎侧部3的内腔面的一对胎侧成形区域19B、以及成形轮胎的胎圈部4的内腔面的胎圈成形区域19C。

在本实施方式中，成形区域19包括：用减小与橡胶部件的摩擦的低摩擦材料20s覆盖的低摩擦部20、和因刚性型芯15的金属材料的露出而与橡胶部件的摩擦大的高摩擦部21。这样的低摩擦部20提高与刚性型芯15一起硫化成形的轮胎与刚性型芯15的脱模性能。另外，由于高摩擦部21使对刚性型芯15粘贴橡胶部件时的位置稳定，因此提高橡胶部件的粘贴精度。因此根据本实施方式，能够提高脱模性能并且提高轮胎的生产率。

在本实施方式中，低摩擦部20绕轮胎旋转轴CL形成螺旋状。即，在刚性型芯15的轮胎径向上交替地形成高摩擦部21和低摩擦部20。因此例如在成形区域19沿着轮胎周向粘贴了橡胶部件时，能够提高橡胶部件跨越高摩擦部21、低摩擦部20配置的概率。因此能够均衡地提高轮胎与刚性型芯15的脱模性能以及橡胶部件的粘贴操作性。另外，根据这样的观点，低摩擦部20不限定于螺旋状，例如可以是以轮胎旋转轴为中心的同心圆状，也可以是同心多边形状。

低摩擦部20优选形成为至少包括成形区域19中的胎圈成形区域19C或胎侧成形区域19B。即，从成形区域19的轮胎轴向最大宽度位置M向轮胎径向内侧形成的胎侧成形区域19B以及胎圈成形区域19C，其轮胎周向的长度小于最大宽度位置M的轮胎周向长度。因此硫化后，在配置于胎侧成形区域19B和胎圈成形区域19C的橡胶部件与刚性型芯15脱模时，作用有大的摩擦力。因此通过至少包括成形区域19中的胎圈成形区域19C或胎侧成形区域19B来形成低摩擦部20，从而能够减小脱模时的它们的摩擦力。另外为了提高脱模性能，优选在胎面成形区域19A也形成低摩擦部20。

为了有效地发挥刚性型芯15与硫化后的轮胎的脱模性能，低摩擦部20的表面积Sa优选为成形区域19的全部表面积Sb的25%以上，更优选为30%以上。另外，在低摩擦部20的表面积Sa变得过大的情况下，则高摩擦部21减小，使得对刚性型芯15粘贴橡胶部件时的位置不稳定，从而有可能使橡胶部件的粘贴精度变差。因此低摩擦部20的表面积Sa优选为成形区域19的全部表面积Sb的45%以下，更优选为30%以下。

尤其是为了更有效地发挥比脱模时作用有大的摩擦力的成形区域19的上述最大宽度位置M靠轮胎径向内侧的内侧区域Ma的脱模性能，内侧区域Ma的低摩擦部20的表面积Sc优选为内侧区域Ma的全部表面积Sd的50%以上，更优选为55%以上，另外优选为85%以下，更优选为80%以下。

这样的低摩擦部20的低摩擦材料20s适合采用耐热性以及耐药性高的氟树脂。另外，为了均衡地确保轮胎的内腔面i的加工精度和低摩擦部20的耐久性，低摩擦部20的覆盖厚度（未图示）优选为5～50μm。

若考虑脱模性能以及橡胶部件的粘贴操作性，则低摩擦部20的宽度Wa（图5（a）所示）优选为3mm以上，更优选为7mm以上，另外优选为15mm以下，更优选为10mm以下。

接下来，说明使用这样的刚性型芯15的轮胎的制造方法。该制造方法包括在刚性型芯15的外侧面N的成形区域19成形橡胶部件的工序。

在本实施方式的成形橡胶部件的工序中，首先，在成形区域19成形胎圈包布橡胶4G的基部4ga和内衬9。如图5（a）和（b）所示，基部4ga和内衬9分别通过将带状的橡胶带s1、s2绕轮胎旋转轴CL（图4所示）卷绕来形成。

在本实施方式中，如图5（a）所示，将基部4ga的橡胶带s1的卷绕始端23s，载置于胎圈成形区域19C且与凸缘面F接触的规定的位置。然后，例如通过使刚性型芯15绕轮胎旋转轴CL旋转，由此将由未图示的橡胶带s1的供给装置所供给的橡胶带s1沿轮胎周向进行重叠卷绕。此时，例如优选借助未图示的橡胶带按压装置，将橡胶带s1按压于胎圈成形区域19C。在本实施方式中，将橡胶带s1的卷绕始端23s和卷绕终端23e配置在轮胎径向上一致的位置。对于橡胶带s1的粘贴，与基部4ga的形状一致地卷绕多圈来进行。

接下来，如图5（b）所示，将内衬9的橡胶带s2的卷绕始端24s粘贴在基部4ga的橡胶带s1的轮胎径向外侧的规定的位置。然后以与基部4ga的情况相同的方式，使刚性型芯15绕轮胎旋转轴CL旋转，将由未图示橡胶带s2的供给装置所供给的橡胶带s2沿轮胎周向重叠卷绕，并且借助未图示的橡胶带按压装置按压于成形区域19而进行粘贴。内衬9的橡胶带s2无间隙地配置在轮胎轴向两侧的基部4ga的橡胶带s1、s1之间。由此由内衬9和基部4ga形成刚性型芯15的成形区域19的整个区域。

橡胶带s1、s2的宽度W1、W2优选为大于低摩擦部20的宽度Wa。由此由于在橡胶带s1、s2的宽度W1、W2内形成有低摩擦部20和高摩擦部21，从而更均衡地提高脱模性能和橡胶部件的粘贴操作性。为了有效地发挥这样的作用，橡胶带s1、s2的宽度W1、W2优选为低摩擦部20的宽度Wa的80%以上，更优选为100%以上，另外优选为200%以下，更优选为150%以下。另外橡胶带s1、s2的厚度优选为0.5～2.0mm左右。

在低摩擦部20形成为螺旋状的情况下，橡胶带s1或s2优选以与低摩擦部20的螺旋方向相反的螺旋方向进行卷绕。由此即使在橡胶带s1或s2的长度方向上，也能交替地形成低摩擦部20和高摩擦部21。因此进一步提高橡胶带的位置的稳定性和脱模性能，从而提高轮胎的生产率。

上述橡胶带s1、s2也可以通过将轮胎周上相邻的橡胶带的侧缘sa沿轮胎轴向重叠来形成，也可以形成为使这些侧缘sa对接。

如图2所示，在卷绕基部4ga和内衬9的橡胶带s1、s2之后，分别粘贴内侧钢丝线重叠卷绕体11A、内三角胶8i、胎体帘布6A、外三角胶8o、外侧钢丝线重叠卷绕体11B、胎圈包布橡胶4G的外侧部4gb、带束层7、胎侧胶3G以及胎面胶2G等橡胶部件。这样在刚性型芯15的成形区域19形成生胎T。然后将刚性型芯15与生胎T一起硫化成形。

以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式而是能够变形为各种方式来实施。

实施例

为了确认本发明的效果，制作图3和图4表示的刚性型芯，并使用该刚性型芯制造了图1表示的充气轮胎。测试了此时的刚性型芯的脱模性能以及内衬的粘贴性能。除了低摩擦部的形状以外，规格相同。另外，使用氟树脂作为低摩擦材料。在比较例1的刚性型芯上不设置低摩擦部。另外，主要的共同规格如下。

＜胎圈包布橡胶＞

橡胶带的宽度：13mm

材料：天然橡胶50重量份＆丁二烯50重量份

＜内衬橡胶＞

橡胶带的宽度：17mm

材料：丁基橡胶100重量份

＜刚性型芯＞

材质：铝合金

第一型芯扇形件：四个

第二型芯扇形件：四个

＜脱模性能＞

将生胎与刚性型芯一起硫化，通过操作员的手工操作来拆下刚性型芯和硫化后的轮胎。并且计测了该拆下所需的时间。结果用使用各刚性型芯制造的10个轮胎的拆下所需的时间的平均来表示。数值越小表示脱模性能越高、越良好。

＜内衬的粘贴性能＞

对将内衬向上述刚性型芯粘贴时内衬的粘贴时间进行了计测。结果以如下方式表示：与向不设置低摩擦部的刚性型芯粘贴的时间相比，超过1.5倍为不合格，1.1～1.5倍为尚可，1.1倍以下为良。

表1

如表1所示确认了，与比较例的刚性型芯相比，实施例的刚性型芯脱模性能高。另外，即使将低摩擦部变更为同心圆状并且进一步改变轮胎尺寸进行了测试，也得到与表1相同的结果。

Claims (9)

1.一种刚性型芯，由金属材料形成，通过在外侧面的成形区域粘贴橡胶部件来形成生胎，并且与该生胎一起进行硫化来成形充气轮胎的内腔面，该刚性型芯的特征在于，

上述成形区域包括：用减小与上述橡胶部件的摩擦的低摩擦材料覆盖的低摩擦部；和因露出上述金属材料而与上述橡胶部件的摩擦大的高摩擦部，

上述低摩擦部绕轮胎旋转轴形成为螺旋状或同心圆状。

2.根据权利要求1所述的刚性型芯，其特征在于，

上述低摩擦部包含上述成形区域中的胎圈成形区域而形成，该胎圈成形区域成形充气轮胎的胎圈部。

3.根据权利要求1或2所述的刚性型芯，其特征在于，

上述低摩擦部包含上述外侧面中的胎侧成形区域而形成，该胎侧成形区域成形充气轮胎的胎侧部。

4.根据权利要求1或2所述的刚性型芯，其特征在于，

上述低摩擦部的表面积为上述成形区域的全部表面积的25%以上。

5.根据权利要求1或2所述的刚性型芯，其特征在于，

在比上述成形区域的轮胎轴向的最大宽度位置靠轮胎径向内侧的内侧区域，上述低摩擦部的表面积为上述内侧区域的全部表面积的50～85%。

6.根据权利要求1或2所述的刚性型芯，其特征在于，

上述低摩擦材料为氟树脂，其覆盖厚度为5～50μm。

7.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，

包括以下工序：将带状的橡胶带绕轮胎旋转轴卷绕于权利要求1～6中任意一项所述的刚性型芯的上述成形区域，来成形橡胶部件。

8.根据权利要求7所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，

上述橡胶带的宽度大于上述低摩擦部的宽度。

9.根据权利要求7或8所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，

上述橡胶带以与上述低摩擦部的螺旋方向相反的螺旋方向进行卷绕。

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