JP2006130920A - ブレーカストリップの貼り付け方法、およびそれにより製造されたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減するブレーカストリップの貼り付け方法を提供する。
【解決手段】本発明のストリップ３４の貼り付け方法では、まず、呼称ストリップ幅、カーカス５０のサイズ、および所望のエンド数に基づいて、エンドギャップを算出する。次に、算出されたエンドギャップを、各ストリップ３４の間に実質的に一様に分配させるのに必要な分配ギャップを算出する。そして、各ストリップ３４が、隣接するストリップ３４から分配ギャップの間隔だけ離れるように、ブレーカをストリップ３４ごとに貼り付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、概して、タイヤブレーカ構造の構成要素の製造方法に関し、特に、柔軟性のあるタイヤ製造システムにおけるブレーカストリップの製造方法および装置に関する。

乗物のタイヤは通常、ラジアルカーカス、トレッド、および、トレッドとカーカスとの間に配置されたトレッド補強ブレーカ、すなわちベルトを有している。従来技術によるブレーカ部品は、単一的に貼り付けられた１つのシート部品として、または、タイヤの周方向に延びて重なり合う一連のストリップ群として、トレッド領域を横断して作られている。隣接するストリップ間での重なり幅は、累積するストリップ幅がトレッド下の目標とするブレーカ領域の幅を覆うように、ブレーカの特性を変えるか、または、重なり合っているブレーカストリップを調整するように、タイヤの幅を横切って選択される。タイヤ幅の種類によっては、多かれ少なかれ、異なる幅のストリップ、またはそのようなストリップの重なりが必要になることがある。特許文献１は、そのようなやり方の代表例である。
米国特許第５２１３６４２号明細書

ブレーカストリップをカーカス上に１つずつ重ねて貼り付けてブレーカを構成していく技術は、うまくいき、市販用も見られるが、重大な不都合をもたらす。隣接するブレーカストリップ同士の重なっている部分は、多大な、そして、たいていの場合不必要な、材料の無駄を意味し、製造コストを増加させる。さらに、タイヤのラジアル幅を横断するタイヤ構造の均一性および一貫性を高めるために、ブレーカ層は、重ならないストリップとして貼り付けられた１つの層を有していることが好ましい。しかし、重ね合わせた構造ではなく、特許文献１で提案されたようにトレッド領域を横切って端と端を接触させてストリップを単に貼り付けるだけでは、新たな一連の問題が生じ、結果として同様に材料の無駄になる可能性がある。例えば、通常の乗用車用のタイヤは２０〜６０個のストリップを必要とすることがある。ストリップを所定の角度で、端と端を接触させて隙間ゼロで貼り付ける構造では、最後の隙間（ギャップ）を埋めるために２１番目または６１番目のストリップを切断する必要がある。各タイヤの余剰ギャップを埋めるためにブレーカストリップを破棄することは、許容できないレベルの廃棄物、および結果として起こる製造コストの上昇を招く。

あるいは、余剰ギャップをなくすために、端と端を接触させて重なっていない層で目標とする領域をぴったりと覆うように、正確かつ一定幅のストリップを利用することも可能である。そのような手法は、理論上は可能であるが、必然的に製品の高価格化、および、様々なサイズのタイヤに対応するために様々な幅のストリップの在庫を伴う。在庫および生産設備のコストが増加するだけでなく、様々なサイズのタイヤのために、ある幅のストリップから他の幅のストリップに切り替えるのに必要な切り替え時間によっても、好ましくないことに生産工程が複雑化し、各タイヤのコストも上昇する。

したがって、カーカス上でストリップを１つずつ重ならない構成でタイヤカーカス上のブレーカ構造を実現する製造方法およびブレーカ構造の必要性が依然として存在する。そのような方法は、ブレーカ形成の終了時の、残余ギャップをなくすかまたは許容できるレベルまで小さくするであろう。さらに、その手順および方法は、設備コストおよび設備の設置面積を減少させ、したがって、据え付け面積コストおよび人手を減らす。本方法は、ある設定から他の設定への切り替え時間を減らし、幅、角度、およびゲージが異なるストリップの部品ロールを個々に用意することなく、様々なサイズのタイヤのベルトの製造を可能にする。

本発明は、ブレーカストリップの貼り付け方法、および、ブレーカストリップをタイヤカーカス上に１つずつ貼り付けるためのタイヤ構造を含む。各ストリップは、タイヤの軸方向の中心線に対して予め決められた角度で、カーカスの外側に貼り付けられる。所望の経路を作るように貼り付け機のヘッドが移動してもよいし、または、貼り付け機が各ストリップを貼り付けているときにカーカスを回転させてもよいし、あるいはこれら２つの組み合わせを用いてもよい。工程の最後で生じるギャップを許容できる幅まで小さくするために、本発明の態様によれば、ストリップの公称幅、およびストリップが配置されるカーカス（タイヤ）のサイズに基づいて、エンドギャップが予め算出される。エンドギャップは、ストリップをカーカスに貼り付ける工程で各ストリップの間に分配され、これにより、隣接するストリップ間で一様に分配したギャップをもつ、一様なストリップパターンがタイヤの周りに付与される。本発明の他の態様によれば、ストリップの幅に基づいて各タイヤのサイズ用に求められたそれぞれのエンドギャップを算出することにより、サイズの異なるタイヤ構造に共通のサイズのストリップを採用することができる。すなわち、ストリップをカーカスに貼り付ける工程において、エンドギャップを各ストリップ間に一様に分配するための分配ギャップの幅を算出し、算出された分配ギャップの値と実質的に同じ隙間をあけて、ストリップをカーカスに貼り付ける。エンドギャップは解消され、許容できる幅の分配ギャップ群に一様に分配される。

〔定義〕
下記用語は、本明細書に示された説明の全体にわたって用いられるものであり、本明細書に記載された他の記述により修正または詳述されない限り、次の意味を示す。

タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面幅（ＳＷ）に対するタイヤの断面高さ（ＳＨ）の比に１００％を乗じてパーセント表示としたものである。

「軸方向」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行な線または方向を意味する。

「ビード」は、一般的にはプライコードに取り付けられているか、またはプライコードによって覆われ、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガード、およびチェーファといった他の補強要素を備えるか、または備えないで、設計リムに合うように形作られた、環状の引張部材を有する、タイヤの部分を意味する。

「ベルト構造」、「ブレーカ構造」、または「補強ベルト」は、トレッドの下層にあり、ビードには固定されてなく、タイヤの赤道面に対して左右両方のコード角度を有する、織られているかまたは織られていない、少なくとも２つの環状の層、または平行なコードからなる少なくとも２つのプライを意味する。

「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびプライを覆うサイドウォールラバーとは別の、ビードを含むタイヤの構造を意味する。

「周方向」は、軸方向に垂直な、環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びる、線または方向を意味する。

「コード」は、タイヤのプライを構成する補強ストランドの１つを意味する。

「設計リム」は、特定の形状および幅を有するリムを意味する。この仕様のために、設計リムおよび設計リム幅は、タイヤが製造される地域で有効な工業規格によって規定される。例えば、米国では、設計リムは、タイヤおよびリム協会によって規定されている。ヨーロッパでは、リムは、欧州タイヤおよびリム技術機構の標準マニュアルで規定され、設計リムという用語は標準寸法リムと同じ意味である。日本では、標準化機構は日本自動車タイヤ協会である。

「設計リム幅」は、リムフランジ同士の間の、軸方向の規格距離を意味する。この規格として設計リム幅（Ｄ）は、しかるべき工業規格により、（推奨最小リム幅＋推奨最大リム幅）／２と規定されている。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に対して垂直で、タイヤのトレッドの中心を通る面を意味する。

「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内側面を構成し、タイヤ内の膨張流体を収容する、エラストマーまたは他の材料からなる単一または複数の層を意味する。

「標準の膨張圧」は、タイヤの使用条件についてのしかるべき標準化機構によって決められた、特定の設計膨張圧力を意味する。

「通常の荷重」は、タイヤの使用条件についてのしかるべき標準化機構によって決められた、特定の荷重を意味する。

「プライ」は、ゴムでコートされた、平行なコードからなる連続的な層を意味する。

「半径方向の（ラジアル）」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に対し、半径方向に向かう方向、または、タイヤの回転軸から半径方向に離れる方向を意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードへと延びる複数のプライコードがタイヤの赤道面に対して６５〜９０°のコード角度をなすように配置された、ベルトで巻かれるか、または円周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。

「断面高さ」（ＳＨ）は、タイヤの赤道面における、呼称リム直径からタイヤの外形までの、半径方向の距離を意味する。

「断面幅」（ＳＷ）は、標準圧で空気を入れられて２４時間経過後、荷重がかけられていない状態での、サイドウォールのラベル、装飾または保護バンドによる隆起部を除いた、タイヤの軸線に平行な、サイドウォールの外側間の最大直線距離を意味する。

「ショルダー」は、トレッド端部の直下のサイドウォールの上部を意味する。

「サイドウォール」は、トレッドとビードとの間の、タイヤの一部分を意味する。

「トレッド幅」は、軸線方向におけるトレッド表面での円弧長さ、つまり、タイヤの回転軸を通る平面での円弧長さを意味する。

本発明はいかなる特別な種類のタイヤにも限定されるものではないが、典型的なラジアルプライタイヤ１０が図６に一例として示されている。図６を参照すると、本発明に従って製造された、加硫された未実装のタイヤ１０の断面図が描かれている。タイヤ１０には接地するトレッド部１２が設けられており、トレッド部１２はその両側端のショルダー部１４で終わっている。軸方向外側のサイドウォール部１６がショルダー部１４から延びてビード部１８で終わっており、ビード部１８は、環状で非伸張性の引張部材、すなわちビードコア２０を有している。タイヤ１０には、引張部材２０からサイドウォール部１６、トレッド部１２を通って延びるカーカス補強構造２２がさらに設けられている。カーカス補強構造２２の折返し端２４は、引張部材２０に巻き付けられている。図示するように、ビード部１８は、カーカス補強構造２２および引張部材２０に巻き付けられたトウガードを有している。チューブレスタイプのタイヤの場合、タイヤ１０は、タイヤ１０の内周面を形成する従来のインナーライナー２６を有していてもよい。

トレッド部１２の下の、カーカス補強構造２２の半径方向外側の表面付近の周りに周方向に設けられているのはブレーカ層（ブレーカ構造）２８である。例えば、ブレーカ構造２８は図５に示されているように、筋目のベルトプライとして形成され、かつコードがタイヤの赤道面に対して２０°から６０°の間の角度をなしている、第１および第２のブレーカプライ３０、３２を有していてもよい。隣接するブレーカプライ３０、３２のコードは、タイヤの赤道面（ＥＰ）に対して反対向きに配置されている。しかし、ブレーカ構造２８は、任意の所望の構造のベルトプライをいくつ有していてもよいし、コードは、任意の所望の角度で配置されていてもよい。

図１および図２を参照すると、複数のストリップ３４から補強ブレーカ構造を作る従来技術の方法が示されている。各ストリップ３４は、長手方向に延びる補強コード３６を有して形成されており、かつ、向かい合う端部４０に沿って段差の付いたオーバーラップ接続部３８を形成するように構成されている。ストリップ３４は、ドラム４２の回転に同期してドラム外周面を横切って往復移動する貼り付けヘッド４４によって、回転ドラム４２上に供給される。各ストリップ３４が回転ドラム４２に貼り付けられるとき、ストリップ３４は、貼り付けヘッド４４によって、隣接するストリップ３４と端部同士を突き合わせて配置され、ストリップ３４のオーバーラップ接続部３８は、ブレーカ構造２８全体を形成するように重なっている。回転ドラム４２に対するブレーカ構造２８の角度は、従来のやり方に従い、設計仕様に応じて変更可能である。

従来技術を表す、図１および図２に記載された装置および方法は、機能上十分ではあるが、端部同士を突き合わせて配置されたストリップ３４の幅は、ブレーカ構造２８の端部に隙間（エンドギャップ）を生じさせることが容易に理解されるであろう。このエンドギャップを埋めるため、最後のストリップ３４をサイズを調整して切断し、そのストリップ３４の残りはスクラップとして取り除く必要がある。タイヤごとのこうしたスクラップのコストは許容できないものである。代わりに、各ストリップ３４の幅を、偶数個で回転ドラム４２を覆うような大きさとすることも可能である。しかし、そのようなサイズとされたストリップ３４は、同様のエンドギャップの問題に直面することなく、他のサイズのタイヤ用のブレーカパッケージの製造に利用することはできない。各タイヤサイズ用の特定の幅を持つストリップの在庫を持つことは、製造コストを増加させ、サイズの異なるタイヤ用に様々な幅のブレーカストリップの代用品が必要となる。柔軟性のなさが結果として生じ、それに続く、ブレーカストリップの切り替えに起因する遅延は、許容できないコストをさらに増加させる。

本発明による補強ブレーカ構造２８は、ブレーカ補強コードに関する技術において知られている任意の公知の材料から形成された補強コードからなる、複数のストリップ３４で作られている。そのような材料としては、スチール、アラミド、またはナイロンが含まれるが、それらに限定されるものではない。図４および図５に最も良く示されているストリップ３４は、様々なサイズのタイヤにブレーカ構造の層を形成するのに適した、概ね標準化された幅のものであることを意図している。ストリップ３４は、間隔があけられたストリップ３４の層を形成するように、並んで配置されている。各ストリップ３４は、必ずしもそうである必要はないが長手方向に延びる複数のコード３６を有して構成されていており、また、ストリップ３４は、図４に示すように、層の中で、必ずしもそうでなくてもよいがタイヤの赤道面に対して傾いた層状に構成されていてもよい。ストリップ３４は、図１に示すように回転ドラム４２に組み付けられてもよいし、またはタイヤ成形時にカーカス層に直接組み付けられてもよい。

図３は、回転するタイヤのカーカス５０に対して矢印４８で示すようにピボット運動する貼り付けアーム４６を含むブレーカ補強装置を示している。図３および図５に示されている装置は、概略的なものであり、本発明によって構成されるブレーカ補強材を取り付ける方法のほんの１つを表しているにすぎない。そのようなブレーカ構造を取り付ける他の手段が、本発明の範囲に含まれることを意図している。カーカス５０は、図３および図５に示すような方法で、ブレーカ補強材を直接受ける。必要に応じてブレーカパッケージがドラムに貼られ、続いて、必要に応じてカーカスに貼られてもよいことは、当業者にとって明白である。

装置の貼り付けアーム４６は、ブレーカ補強材料が供給されヘッド５４をさらに含んでいる。ブレーカ補強材料は、ストリップ３４を図のように置くために、プログラムされたやり方で、回転するカーカス上に貼り付けられまたは供給され、ヘッド５４から切断される。貼り付けアーム４６は、ベース端部の旋回ジョイント６０と、ヘッド５４がカーカス５０を横切って容易に動けるようにするために、ベース端部にピボットジョイント６０と、ヘッド５４に隣接してピボットジョイント５８とを有している。図示されているように、ストリップ３４は、この技術分野で周知のように、カーカス５０の赤道面に対して予め決められた角度で貼り付けられる。装置５２は、ストリップ３４が半流動の状態で装置のヘッド５４によって貼り付けられるのに同期して、タイヤのカーカス５０を支持および回転させる働きをする。

図４および図５を参照すると、本発明は、様々なサイズのタイヤ用のタイヤブレーカを作るための標準化された幅のストリップ３４を使用することができる。ブレーカのストリップ３４は、タイヤのカーカス上に、予め決められた角度で、小さい幅のストリップが１つずつ貼り付けられる。貼り付けヘッド５４は所望の経路を作るように移動してもよいし、ドラムが回転して貼り付けヘッド５４がストリップ３４を貼り付けてもよいし、あるいはこれら２つを組み合わせてもよい。各タイヤサイズについて、ブレーカストリップの幅と、覆われるべき周方向の面積とに基づいて、残余のエンドギャップが貼り付け前に算出される。最後のストリップ３４が直面する残余のエンドギャップは、次に、図４および図５に示すように、分配ギャップ幅６２に変換される。分配ギャップ幅６２は、ブレーカの被覆率が均一で、かつタイヤの周りで均一なパターンであるように、各ストリップ３４の間に分配されたギャップである。分配ギャップ幅６２は各ストリップ間で実質的に均一であることが好ましいが、分配ギャップ幅６２がブレーカの性能を許容できない程度まで低下させるのに十分な大きさでない限り、各ストリップ３４間で僅かに異なっていてもよい。

様々なサイズのタイヤが製造される場合でも、同じストリップ３４を用いることができ、切り替え時間が短縮される。エンドギャップは、新しいタイヤのサイズに対して再算出され、算出されたエンドギャップに基づく分配ギャップ幅６２が求められる。分配ギャップ幅６２は、許容できないレベルにまでタイヤの性能に悪影響を及ぼすことなく、タイヤサイズごとに呼称上の大きさが異なっていてもよい。ブレーカを、シート状ではなくストリップとしてタイヤカーカス上に貼り付けることは、サイズやベルト角度などが異なるタイヤに対して大きな柔軟性を与える。ある設定から他の設定に切り替える時間が短縮され、これによって、各々の幅、角度、タイヤサイズ、およびゲージについての個々の部品ロールへの要求に対して、ベルトを要望どおりに製造することができる。その結果、設備コストが削減され、装置の設備面積がより小さくなり、こうして据付面積コストが削減され、さもなければ個々の部品製造ステーションに配置される必要がある作業員が減る。

ブレーカのストリップ３４は、タイヤ製造設備で製造可能（または、望むならば間接的に製造可能）である。各ストリップ３４は、予め設計されたＥＰＩ（ｅｎｄｓ−ｐｅｒ−ｉｎｃｈ）を有していることが好ましい。様々なサイズのタイヤは、多かれ少なかれ、タイヤ全体を取り囲む複数のストリップ３４を必要とするであろう。例えば、通常の乗用車用のタイヤは２０〜６０個のストリップ３４を必要とすることもある。もし、タイヤ全体を覆うのに２０．６個のストリップまたは６０．３個のストリップが必要である場合、貼り付け機は、カーカスの外側を完全に包囲し、ストリップ３４間の隙間がゼロとなるように、最後のストリップ３４の幅を小さくする必要がある。このことは、最後のギャップを埋めるために２１個目または６１個目のストリップ３４を切断することを意味する。その結果、許容できないレベルのスクラップが発生し、コストが非常に高くなる。本発明を使用する際に、最後の部分的なストリップが埋めるであろうエンドギャップは、各ストリップ３４の間に分配される。分配した最大ギャップは、１つのエンド数よりも小さいことが好ましく、十分に許容できる範囲内にある。したがって、本発明によれば、２０．６個のストリップの場合、２０個のストリップだけが使用され、０．６インチのストリップは、２０個のストリップの間に分配され、ストリップ間に、２４ＥＰＩコードのための０．７２コードの隙間と等しい０．０３インチの隙間を与える。６０．３個のストリップ３４の例の場合、６０個のストリップ３４の間に０．３インチのストリップが分配され、ストリップ間に、２４ＥＰＩコードのための０．０１コードの隙間と等しい０．００５インチの隙間が生じる。より小さなエンド数では、分配ギャップはより小さくなる。

ブレーカまたは他の補強層を、ストリップごとにカーカスに貼り付ける本方法は、このように、呼称ストリップ幅、カーカスのサイズ、および所望のエンド数に基づいてエンドギャップを算出する工程と、算出されたエンドギャップが各ストリップ間に等しく分配するのに必要な分配ギャップを算出する工程と、各ストリップを、分配ギャップの間隔だけ、隣接するストリップから離して、ブレーカストリップをストリップごとに貼り付ける工程とを有している。上述の方法で形成されたタイヤは、ブレーカプライの許容しうる性能基準を下げることなく、コスト的に有利かつ有効に製造される。

貼り付けヘッドによって一連の重なり合うブレーカストリップが貼り付けられる従来技術のタイヤカーカスの斜視図である。 図１の２−２線に沿ったカーカスの断面図である。 一連のブレーカストリップをタイヤカーカスに分配する貼り付けヘッドの斜視図である。 本発明に従って貼り付けられた代表的なブレーカストリップのパターンを有するタイヤの斜視図である。 一部が断面図とされたタイヤカーカスの側面図であり、カーカスの外側面に貼り付けられた、重なっているブレーカパッケージを示している。 タイヤの周りのブレーカストリップ間に均一に分配したギャップを示す、完成したタイヤの断面図である。

符号の説明

１０ タイヤ
１２ トレッド部
１４ ショルダー部
１６ サイドウォール部
１８ ビード部
２２ カーカス補強構造
２６ インナーライナー
２８ ブレーカ構造
３０、３２ カーカスプライ
３４ ストリップ
３６ コード
４２ 回転ドラム
４６ 貼り付けアーム
５０ カーカス
５２ 装置
５４ ヘッド

Claims (3)

1. タイヤのブレーカ補強層をストリップごとに貼り付けていく方法であって、
   呼称ストリップ幅、カーカスのサイズ、および所望のエンド数に基づいて、エンドギャップを算出する工程と、
   算出された前記エンドギャップを、前記各ストリップの間に実質的に一様に分配させるのに必要な分配ギャップを算出する工程と、
   前記各ストリップを、隣接する前記ストリップから前記分配ギャップの間隔だけ離して、ブレーカを前記ストリップごとに貼り付ける工程と、
   を有する方法。
2. 前記各ストリップがタイヤのカーカスに貼り付けられる、請求項１に記載の方法。
3. 異なるサイズのタイヤについて、呼称ストリップ幅、カーカスのサイズ、および所望のエンド数に基づいて、エンドギャップを再算出し、
   算出された前記エンドギャップを、サイズの異なる前記タイヤの前記各ストリップの間に実質的に一様に分配させるのに必要な分配ギャップを再算出し、
   前記各ストリップを、隣接する前記ストリップから再算出された前記分配ギャップの間隔だけ離して、ブレーカを前記ストリップごとに貼り付ける
   ことによって、前記ストリップを、前記異なるサイズのタイヤのタイヤブレーカを貼り付けるのに利用する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。

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