JP2005066945A - タイヤ製造用コア - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムの脱着工程等を全く必要とすることなしに、グリーンタイヤの成型精度を十分に向上させるとともに、そのグリーンタイヤの体積変動を大きく許容することができ、また、セグメントの分割面間の凸凹等の、タイヤ内面への転写のおそれを低減させることができる、簡単な構造にして小型のタイヤ製造用コアを提供する
【解決手段】複数個のセグメント２ａ，２ｂを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなり、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するものあって、各セグメント２ａ，２ｂを、剛性芯材６の外表面上に、非圧縮性の弾性材料７を、それの全体にわたって層状に配設するとともに、その剛性芯材６の外表面に、弾性材料７の逃げ込み窪み８を複数個設けることにより構成してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、タイヤの製造に用いられて、グリーンタイヤの成型から、それの加硫の終了に至るまでタイヤの内面を規定する、複数個のセグメントからなる円環状のタイヤ製造用コア、なかでも高剛性のコアに関するものである。

寸法精度の高いタイヤを製造することを目的に、タイヤ構成部材のそれぞれを剛性コア上で組立てて、製品タイヤの最終寸法に近い寸法を有するグリーンタイヤを成型するとともに、そのタイヤを、剛性コアとともに加硫モールド内へ収容してそこで加硫成形を行う従来技術としては、たとえば特開昭６２−２７０３０８号公報に開示されたものがある。

しかるに、コアおよび加硫モールドの両者をともに剛性材料にて構成するこの従来技術にあっては、グリーンタイヤの体積が、コアと加硫モールドとで画成される加硫空間の容積より大きい場合に、たとえば加硫モールドの構成部材の分割面等からのゴムのはみ出しが生じ、不可避的に発生する、グリーンタイヤの体積変動に対する許容度合が小さいという問題があり、さらには、複数個のセグメントを円環状に組立ててなる剛性コアにおいて、セグメント相互の整合精度が低いときは、その凸凹が製品タイヤの内面に直接的に転写されることになってタイヤの見映えを損ねることになるという問題もあった。

これに対し、剛性コアを、特開平７−３１４５７３号公報に開示されているような可撓膜に置換し、その可撓膜を、内圧の供給によって膨張させた状態で、グリーンタイヤの成型および、それに続く加硫を行う場合には、グリーンタイヤの体積変動に対する、加硫成形時の許容度合を、可撓膜の変形をもって十分大きくすることができ、また、製品タイヤの内面への凹凸の転写のおそれを取り除くこともできる。

ところが可撓膜は、内圧の供給下の膨張状態にあってなお、大きな外力を十分に支持することができず、グリーンタイヤを成型する際の外力によってその形状および寸法に変化を来たすことから、グリーンタイヤの成型精度の低下が否めないという問題があり、その上、可撓膜が、それの拡縮変形機構と一体不可分の関係にあることから、可撓膜構造体の機構の複雑化および大型化が余儀なくされて、取回しが不便であるという問題があった。

そこで、可撓膜をタイヤ製造用コアとすることによるこのような問題を解快すべく、欧州特許出願公開第１２６２３１０号明細書には、複数個のセグメントの円環状組立体になる剛性コアのクラウン域の外周側をダイアフラムで覆い、そのダイアフラム上で成型したグリーンタイヤの加硫成形に当っては、剛性コアとダイアフラムとの間へ供給した圧力によって、ダイアフラムを、従来既知の加硫ブラダの如くに機能させて、タイヤのクラウン域を加硫モールドの内面に押圧する技術が提案されている。

この提案技術によれば、剛性コアの作用による、外力の支持能力の高さに基いて、グリーンタイヤの成型精度を有利に向上させることができ、また簡単にして十分小型な構造の下で、コアの取回しを容易にすることができる他、ダイアフラムをブラダの如くに機能させることで、グリーンタイヤの体積変動を効果的に吸収することができる。
特開昭６２−２７０３０８号公報 特開平６−３１４５７３号公報 欧州特許出願公開第１２６２３１０号明細表

ところがこのような提案技術にあっては、加硫済み製品タイヤから、剛性コアをセグメントに分解して取り出した後、それらのセグメントを円環状に組立てる度毎にダイアフラムの再装着が必要になって、作業工程および工数の増加が不可避となるという問題があった他、ダイアフラムを、タイヤのクラウン域と対応する領域だけに配設することから、タイヤのサイド部からビード部に対応する領域では、隣接セグメントの分割面間の凹凸等の、タイヤ内面への転写が余儀なくされるという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、ダイアフラムの脱着工程等を全く必要とすることなしに、グリーンタイヤの成型精度を十分に向上させるとともに、そのグリーンタイヤの体積変動を大きく許容することができ、また、セグメントの分割面間の凹凸等の、タイヤ内面への転写のおそれを有利に低減させることができる、簡単な構造にして小型のタイヤ製造用コアを提供するにある。

この発明に係るタイヤ製造用コアは、複数個のセグメントを、相互の密着下で円環状に整列させて組立てたものであって、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するものにおいて、各セグメントを、剛性芯材の外表面上に、ゴム、エラストマ等の非圧縮性の弾性材料を、固定、固着等によってその外表面の全体にわたって層状に配設するとともに、剛性芯材の外表面に、その弾性材料の逃げ込み窪みを複数個設けることによって構成したものである。

ここで好ましくは、弾性材料の厚みを１〜１０ｍｍの範囲とする。
また好ましくは、複数個の逃げ込み窪みを、剛性芯材の展開表面上に均等に設ける。そしてこの場合は、逃げ込み窪みの、単位面積当りの容積を、２０〜１００ｍｍ^３／ｃｍ^２とすることがより好ましい。

そしてまた好ましくは、弾性材料のヤング率を１×１０^８〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２の範囲とする。

この発明に係るタイヤ製造用コアでは、それの外周側でのグリーンタイヤの成型に当って、タイヤ構成部材、ステッチングロール等がコアに及ぼす外力は、剛性芯材および、体積変化しない、好ましくはヤング率が１×１０^８〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２の層状弾性材料の両者によって十分に支持されることになり、コアそれ自体には形状および寸法の実質的な変化が生じないので、グリーンタイヤの成型精度を、常に所期した通りの高いものとすることができる。

またここでは、それぞれのセグメントの、円環形状への組立て状態の下では、相互に隣接するセグメントのそれぞれは、好ましくは、セグメントの外表面に配設したそれぞれの弾性材料が相互に当接し、弾性変形された状態で整列されることになり、この状態では、剛性芯材の分割面、いいかえれば合わせ面間に多少の凹凸が存在しても、それらの凹凸は、弾性材料の変形によって十分に吸収されることになるので、隣接するセグメントの相互間の凹凸の、製品タイヤの内面への転写のおそれを取除くことができ、このことは、弾性材料を、セグメントの外表面の全体にわたって配設したことにより、タイヤの一方のビード部と対応する部分から他方のビード部と対応する部分に到るまでの間の全ペリフェリにわたって同様である。

ところでこのコア上で成型したグリーンタイヤを、そのコアとともに加硫モールド内へ収容してタイヤの加硫成形を行うに当って、グリーンタイヤの体積が所定のそれより大きい場合は、そのタイヤは、そこに作用する押圧力に基いて、それぞれの剛性芯材に固定もしくは固着させて設けた層状の弾性材料の、逃げ込み窪み内への押し込み変形をもたらし、これによって、コアと加硫モールドの内面とで画成される加硫空間容積を実質的に増加させることになるので、そのタイヤは、加硫モールド構成部材の分割面その他からのゴムのはみ出しを有効に抑制されて、所期した通りの加硫成形を施されることになる。

このようにここでは、コアの外面側に設けた層状弾性材料の、逃げ込み窪み内への変形の多少をもって、グリーンタイヤの体積変動に対処することができるので、たとえば、逃げ込み窪みのトータル容積、層状弾性材料の初期厚み等を所要に応じて選択することで、グリーンタイヤの体積変動に対する許容度合を十分に高めることができる。

また、ここにおける各層状弾性材料は、剛性芯材に対する複数個所での局部的な雌雄嵌合その他の接合または機械的連結をもってその芯材に固定することができる他、複数箇所での局部的な接着等によって芯材に固着することもでき、このようにして固定ないしは固着した弾性材料は、コアの分解状態および組立て状態のいかんにかかわらず、剛性芯材と常に一体をなすので、コアの組立てを、特別の工程の付加等なしに簡易・迅速に行うことができ、また、コアの構造を簡単かつ単純なものとするとともに、コアの全体を必要にして最小のものとすることができる。

なおここで、層状弾性材料を、剛性芯材に局部的に固定ないしは固着するのは、それをほぼ全面にわたって剛性芯材に固着等したときは、その弾性材料の、逃げ込み窪み内への円滑なる入り込みをもたらし得なくなることによるものである。

以上のようなタイヤ製造用コアにおいて、弾性材料の厚みを１〜１０ｍｍの範囲としたときは、グリーンタイヤの成形時における剛性の確保と、加硫成形時の所要の変形性とを高い次元で両立させることができる。

ここで複数個の逃げ込み窪みを、剛性芯材の展開表面上に均等に設けた場合には、タイヤの余剰体積を均等に分散吸収することができる。
なおこの一方で、グリーンタイヤの総厚みがとくに厚くなるトレッド部と対応する部分で、逃げ込み窪みの配設密度を高くすることもでき、これによれば、加硫成形時のグリーンタイヤのの熱膨張等の影響をも含めて、タイヤの体積分布に応じた分散吸収を図ることができる。
ところで、逃げ込み窪みの、単位面積当りの容積を、２０〜１００ｍｍ^３／ｃｍ^２としたときは、タイヤ体積の０．１％程度までの変動を十分に許容することができる。

以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基いて説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示す断面斜視図であり、ここに示すタイヤ製造用コア１は総計十個の大小のそれぞれのセグメント２ａ，２ｂを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなり、十個のセグメント２ａ，２ｂのこのような組立て状態は、たとえば、それらのセグメント２ａ，２ｂの内周側で、図では上下側から、それらの全てに同時に掛合する一対のリングが３，４を、周方向に間隔をおいて配設した連結手段５によって相互連結することで維持することができる。

ここで大セグメント２ａは、図２に、コアの略線部分横断面図で示すように、周方向長さが半径方向の外方に向けて漸次増加する、ほぼ扇形の平面輪郭形状を有し、また、小セグメント２ｂは、周方向長さが半径方向の外方に向けて漸次減少するまたは、一定とすることもできる形状を有しており、コア１の分解は、連結手段５を解放してそれぞれのリング３，４をセグメント２ａ，２ｂから取り外した後、はじめは、小セグメント２ｂの全てを所要の順序で半径方向内方へ抜き出すとともに、その抜き出し位置から取り出し、次いで、大セグメント２ｂの全てを、これも所要の順序で半径方向内方へ抜き出すとともに、抜き出し位置から取り出すことにより行うことができる。

この一方で、コア１の組立て操作は、予め所定の位置に配置した大セグメント２ａ間に、各小セグメント２ｂを、半径方向外方への移動によって嵌め合わせ、その後、それぞれのセグメント２ａ，２ｂにリング３，４を掛合させ、そして連結手段５を機能させることによって行うことができる。

ところでここでは、各セグメント２ａ，２ｂを、図３に大セグメント２ａを例にとって幅方向断面図で示すように、剛性芯材６の外表面上に、たとえばゴム、エラストマ等の非圧縮性の弾性材料７を、その外表面の全体、より正確には、リング３，４の掛合位置より半径方向外方部分の全体にわたって層状に配設するとともに、その剛性芯材６の、弾性材料７と対向する外表面に、弾性材料７の逃げ込み窪み８を複数個設けることによって構成してなる。
図４（ａ）は、このようにして形成した逃げ込み窪み８を例示する剛性芯材６の斜視図であり、図４（ｂ）は、剛性芯材６の外表面に、層状の弾性材料７を、たとえば複数個所での局部的な固着によって配設した状態を例示するセグメント２ａの斜視図である。

このようなセグメントにおいて、弾性材料７の厚みは１〜１０ｍｍとすることが好ましく、また、それのヤング率は、１×１０^８〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２の範囲とすることが好ましい。

またこの場合の逃げ込み窪みは、剛性芯材の展開表面上に均等に配設することができる他、グリーンタイヤの厚みが厚くなる部分で窪み密度を高めることもできる。
そして、これらのいずれの場合にあっても、逃げ込み窪みの、単位面積当たりの容積は２０〜１００ｍｍ^３／ｃｍ^２の範囲とすることが好ましい。

なお、剛性芯材６の外表面に配設される層状弾性材料７の周方向の端縁位置は、図４（ｂ）および図５に例示するように、剛性芯材６の、それぞれの周方向端面を含む面内に位置させ得ることはもちろんであり、この場合には、それぞれのセグメント２ａ，２ｂの組立て時には、隣接セグメントのそれぞれの弾性材料７は相互に丁度面接触して、それぞれの剛性芯材の合わせ面間の凹凸等を有効にカバーすることができる。

この場合にあって、剛性芯材の合わせ面間の凹凸等を弾性材料７によって十分にカバーできないときは、相互に隣接する弾性材料７の外表面に凹凸が発生することになるも、弾性材料７のこの凹凸は、グリーンタイヤの成型時の、その弾性材料７への荷重、外力等の作用によって比較的簡単に圧潰変形されることになり、この圧潰変形は、グリーンタイヤの加硫に際するその弾性材料７への押圧力の作用時にもまた発生するので、弾性材料７のこの凹凸が製品タイヤの内面に鮮明に転写されることがないのみならず、その圧潰変形をもって、剛性芯材６の凹凸の吸収に有利に寄与させることができる。

また、相互に隣接配置されるそれぞれのセグメント２ａ，２ｂにおいて、少なくとも一方、より好ましくは双方の弾性材料７を、たとえば図６（ａ）に部分的な断面図で示すように、対向するセグメントの側へ幾分突出させて配設することもでき、これによれば、セグメント２ａ，２ｂの組立てに当って、弾性材料７は、図６（ｂ）に示すように、突出部分の逃げ変形下で緊密に密着することになるとともに、剛性芯材６の凹凸を埋め込む方向にもまた弾性変形することになるので、製品タイヤの内面への凹凸の転写をより有効に防止することができ、併せて、隣接セグメント２ａ，２ｂの合わせ目の転写をもまた十分に防止することができる。

以上のように構成してなるタイヤ製造用コア１上でグリーンタイヤを成型したときは、図７に部分幅方向断面図で示すように、そのグリーンタイヤＧＴは通常、層状の弾性材料７を変形させることなしにコア１上に成型される。

ここで、このようにして成型されたグリーンタイヤＧＴが、所定の加硫空間より幾分大きい体積を有するものであるときは（通常はこのように成型される）、それをコア１とともに加硫モールド内へ入れ込んで、その加硫モールドを型閉めすると、図８に部分幅方向断面図で示すように、グリーンタイヤＧＴは、加硫モールドＭの型閉めに伴うタイヤ加圧力の増加に基いて、層状弾性材料７に、それの厚みを減じる向きの圧潰変形をもたらして、その弾性材料７の一部を、逃げ込み窪み８内へ押し込み変形させることになり、この結果として、グリーンタイヤＧＴは、より大きな空間の占有が可能となるので、そのグリーンタイヤＧＴは、体積が所定のものより大きくなってなお、モールド構成部材の分割面等からのはみ出しを有利に防止されて、十分適正に加硫成形されることになる。

なおこれらのことを、グリーンタイヤおよびコア等の熱膨張をも考慮に入れて考えると、図９にグラフで示すようになる。
たとえば図９（ａ）に示すように、１８０℃に加熱した加硫モールド内へ、予熱によってそれぞれ１３０℃および８０℃に加熱された、コアおよびグリーンタイヤのそれぞれを一体的に収容して加熱した場合に、その収容から３分経過後に、モールドおよびグリーンタイヤがともに、加硫モールドの加熱温度である１８０℃に達したとすると、その間の、熱膨張によるコア体積の増加および、体積変動分を予め含むグリーンタイヤの体積増加はそれぞれ、図９（ｂ）にＡおよびＢで示すように進行することになる一方で、加硫モールドは温度が一定であるので、それの囲繞空間の容積もまた一定となる。

そこでここでは、コアおよびグリーンタイヤの熱膨張に伴って弾性材料を圧潰変形させて、それの逃げ込み窪み内への進入をもたらし、これによって、その窪み容積を次第に低減させることにより、図９（ｂ）にＣで示すように、弾性材料体積と逃げ込み容積との和を経時的に減少させて、コアおよびグリーンタイヤの熱膨張を十分に許容する。

かくして、この発明に係るコアによれば、グリーンタイヤの成型時における体積変動を大きな度合で許容することができる他、グリーンタイヤの成形時の体積変動の有無にかかわらず、タイヤの加硫成形時の熱膨張に起因する体積増加をもまた十分許容することができる。

この発明の実施の形態を示す断面斜視図である。 コアの略線部分横断面図である。 図２のIII−III線に沿うセグメントの幅方向断面図である。 弾性材料の配設前後の状態を示す斜視図である。 弾性材料の配設態様を例示する横断面図である。 弾性材料の他の配設態様を示す部分断面図である。 コアおよびグリーンタイヤの部分幅方向断面図である。 モールド内への装入状態を示す部分幅方向断面図である。 時間に対する温度および体積の変化の状態を例示するグラフである。

符号の説明

１ タイヤ製造用コア
２ａ 大セグメント
２ｂ 小セグメント
３，４ リング
５ 連結手段
６ 剛性芯材
７ 弾性材料
８ 逃げ込み窪み
ＧＴ グリーンタイヤ
Ｍ 加硫モールド

Claims (5)

1. 複数個のセグメントを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなり、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するタイヤ製造用コアであって、
   各セグメントを、剛性芯材の外表面上に、非圧縮性の弾性材料を、それの全体にわたって層状に配汲するとともに、その剛性芯材の外表面に、弾性材料の逃げ込み窪みを複数個設けることにより構成してなるタイヤ製造用コア。
2. 弾性材料の厚みを１〜１０ｍｍの範囲としてなる請求項１に記載のタイヤ製造用コア。
3. 複数個の逃げ込み窪みを、剛性芯材の展開平面上に均等に設けてなる請求項１もしくは２に記載のタイヤ製造用コア。
4. 逃げ込み窪みの、単位面積当りの容積を２０〜１００ｍｍ^３／ｃｍ^２としてなる請求項３に記載のタイヤ製造用コア。
5. 弾性材料のヤング率を１×１０^８〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２の範囲としてなる請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ製造用コア。

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