JP2008284911A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】リボン状ゴムを用いてタイヤ構成部材を形成することで生じるタイヤ構成部材の重量の偏りを逆に利用して成型治工具による形状及び重量の偏りによって生じるユニフォミティーの悪化を抑制すること。
【解決手段】
まず、グリーンタイヤの基準位置に対応した位置にマーキングを施して試験用タイヤを製造する(S103)。次に、製造した試験用タイヤのRFVの変動を計測し(S104)、計測したRFVの変動から、タイヤ周上のRFVが最小の位置の、上記マーキングの位置からの回転角(位相)を取得する(S105)。この回転角情報に基づきタイヤ成型ドラムの制御部75のRAM753に、リボン状ゴムの端部の位置を設定する(S106)。タイヤ成型ドラムは、上記設定にしたがって、タイヤ構成部材を成型してグリーンタイヤを成型し、タイヤを製造する(S107、S108)。
【選択図】 図4

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、特にリボン状のゴムを使用して形成したタイヤ構成部材からなる空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。
空気入りタイヤは、一般的に、未加硫ゴムからなる各種のタイヤ構成部材を組み合わせて成型されたグリーンタイヤ(生タイヤ)を加硫成型し、製造される。従来、このグリーンタイヤの成型工程では、円筒状のタイヤ成型ドラムを用いた成型方法が広く採用されている。この方法では、グリーンタイヤは、円筒状の成型ドラムの外周にシート状又は帯状のインナーライナーやカーカスプライ、サイドウォール等の各種タイヤ構成部材を順次巻回し、それらを互いに貼り合わせる等して、円筒状に成型した後、その中央部を略トロイド状に膨出させるなどして成型される。
このタイヤ成型工程において、タイヤ成型ドラムに巻回した各種タイヤ構成部材同士を貼り合わせるときには、重ね合わせたタイヤ構成部材間のエアを抜きながらそれらを互いに貼り合わせる他に、各タイヤ構成部材を円筒状にすることによってできる部材端部同士の継ぎ目(以下、ジョイント部という)を接合することが必要である。通常、このジョイント部では、例えばステッチャーを用いてその外周から押圧し、ゴムの粘性を利用して部材同士を圧着する。
図5はタイヤ構成部材であるカーカスプライをタイヤ成型ドラムに巻回した状態を概略的に示す斜視図である。
図5に示すように、カーカスプライ80をタイヤ成型ドラム81に巻回すると、カーカスプライ80の端部であるジョイント部80aが必然的に形成されるが、このジョイント部80aは、形成される位置において局部的に重量を大きくするため、製品タイヤの真円性を悪化させ、重量のアンバランスの原因となり、製品タイヤのユニフォミティーを悪化させる。
これに対し、押出機から押し出したリボン状のゴム又はストリップゴムをタイヤ幅方向に部分的に重なるようにして、タイヤ周方向に螺旋状になるようにタイヤ成型ドラムに巻き付けて、前述したジョイント部を形成することなくタイヤ構成部材を形成する、タイヤ構成部材の製造方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。
図6はこのタイヤ構成部材の製造方法を実施する成型治工具であるタイヤ成型装置を示す斜視図である。
このタイヤ成型装置はモータを備えた基台71と、この基台71から突出した回転軸72に一体に設けられたタイヤ構成部材62の支持体となるタイヤ成型ドラム(トロイダルコア)73と、このタイヤ成型ドラム73に隣接して配置された押出機74とから成っている。
押出機74は、投入されたゴム材料を図示しないスクリューの回転により口金よりリボン状に成型して押出し、このリボン状ゴム61をタイヤ成型ドラム73上に供給し、タイヤ成型ドラム73を回転させてリボン状ゴム61を巻回して、タイヤ構成部材62を成型する。
図7はタイヤ成型ドラム73に巻回されたリボン状ゴム61の状態を示す図であり、図7Aはタイヤ成型ドラム73の平面図を示しており、図7Bは図7A中のA−A線に沿った断面図である。
図7A及び図7Bに示すように、リボン状ゴム61はタイヤ周方向に螺旋状に、また、タイヤ幅方向に部分的に重なるように巻回されている。この製造方法によれば、図5に示したジョイント部80aを形成することがなく、タイヤ構成部材を成型することができる。
タイヤ構成部材の重量の偏りによって発生するユニフォミティーの悪化は、このように、このリボン状ゴムを巻回して、タイヤ構成部材を形成することによって改善される。しかしながら、この製造方法でも巻き始めの端部であるリボン状ゴム61の端部61aは、他の部分と比べてテンション(引張力)が小さいため、押出してから加硫するまでの間に収縮し易く、図7Bに示すように、端部61a(巻き終わりも同様)は他の部分に比べ、収縮して厚みが大きくなり、重量が僅かに大きくなる。そのため、厚くなっている部分を成型時に金型とブラダーとで押しつけて均すが、完全に均一にすることは難しく、タイヤ構成部材の重量がアンバランスになりユニフォミティーの悪化を完全には解消できない。
ところで、製品タイヤのユニフォミティーを悪化させる要因についてみると、それは前述のタイヤ構成部材の重量の偏りによるものの他に、成型治工具によるタイヤの形状及び重量の偏りによるものが挙げられる。
この成型治工具によるタイヤの形状及び重量の偏りは、成型治工具自体が有する機械誤差に起因する。即ち、成型治工具でグリーンタイヤを成型するときにグリーンタイヤに歪み等の形状の偏りが生じ、それに伴って重量の偏りも生じ、結果としてタイヤのユニフォミティーの悪化を生じさせる。
タイヤ構成部材の成型時には様々な成型治工具、例えば図6に示した基台71やタイヤ成型ドラム73等があり、これらを組み合わせるため、それぞれ成型治工具が有する機械誤差も複雑に重なり合うために、機械誤差を完全に無くすことは難しい。
従って、従来のタイヤ構成部材の成型では、タイヤ構成部材の重量の偏りと共に、成型治工具による形状及び重量の偏りによって発生するユニフォミティーの悪化の問題も解消されていない。
特開2006−219045号公報
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、リボン状ゴムを用いてタイヤ構成部材を形成することで生じるタイヤ構成部材の重量の偏りを逆に利用して、成型治工具による形状及び重量の偏りによって生じるユニフォミティーの悪化を抑制することである。
請求項1の発明は、タイヤ成型ドラム上にリボン状のゴムを螺旋状に巻回して成型したタイヤ構成部材を有する空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ構成部材を成型する前記リボン状ゴムの端部を、当該タイヤのRFV曲線の負方向最大の位置の近傍に対応するタイヤ周上の位置に配置したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、前記RFV曲線は、RFVの一次成分曲線であることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、前記リボン状ゴムの端部を、タイヤの軽点の近傍に配置することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、前記リボン状ゴムの端部を、タイヤの最大偏心位置のタイヤの中心に対して反対側位置の近傍に配置することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1ないし4に記載された空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ構成部材は、トレッド部であり且つ前記リボン状ゴムの端部は前記トレッド部の踏面以外の位置に配置することを特徴とする。
請求項6の発明は、タイヤ成型ドラム上にリボン状ゴムを巻回してタイヤ構成部材を成型し、その後加硫を行って空気入りタイヤを製造する方法であって、前記タイヤ成型ドラムの任意の位置を基準位置に設定する工程と、前記タイヤ成型ドラムで成型した生タイヤ上の前記基準位置に対応する位置にタイヤの基準位置を設定する工程と、当該生タイヤに加硫を行ってタイヤを製造する工程と、前記タイヤのRFVを計測する工程と、前記タイヤのRFVが負方向最大となる位置情報に基づいてタイヤ成型ドラム上に、リボン状のゴムの端部の配置位置を設定する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、成型治工具による形状及び重量の偏りによって生じるユニフォミティーの悪化を抑制することができ、車の操縦安定性及び乗り心地を向上させることができる。
以下に、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤ及びその製造方法を、図面を参照して説明する。
図1は、既に説明した従来のものと同様に、押出機から押し出したリボン状のゴム又はストリップゴムをタイヤ幅方向に部分的に重なるようにして、タイヤ周方向に螺旋状になるようにタイヤ成型ドラムに巻き付けて成型して製造した試験用タイヤについて行ったRFV(Radial Forth Variation:タイヤ半径方向にかかる力の変動量)測定のうち、その一次成分の変動曲線を示す図である。
図示の曲線は、縦軸がRFV(N:ニュートン)、横軸が位相(角度)とした場合のRFVの変化を表している。即ち、この曲線は、例えば、タイヤ成型装置のタイヤ成型ドラム上の任意の位置を基準位置(タイヤの位相を0°とするドラム上の位置)として設定し、このタイヤ成型ドラムで成型して製造した試験用タイヤの上記基準位置に対応した位置にマーキングを施すなどして、その試験用タイヤに所定荷重をかけて、タイヤ周上の上記マーキングを施した位置を基準位置として、一回転する間、つまりタイヤの位相が0°から360°の間のタイヤの上下方向(タイヤの接地面と垂直方向)にかかる力の変動(RFV)のうちの一次成分の変動を表している。
この曲線において、RFV(N)の数値が正であるときは、タイヤにかかる力が上記所定荷重よりも大きいことを示し、負であるときは、タイヤにかかる力が上記所定荷重よりも小さいことを示している。即ち、RFV(N)の数値は、実際にタイヤにかかっている力(タイヤの自重を除く)から上記所定荷重を差し引いた値を示している。
図示の曲線では、RFV一次成分は位相が0°、180°、360°のときに0(N)であり、90°のときに最大値75(N)、270°のときに最小値−75(N)となるサイン曲線で表されており、前述した成型治工具であるタイヤ成型装置の機械誤差によってRFV一次成分の変動が発生している。このRFV一次成分の変動量は、タイヤのユニフォミティーの度合いを示しており、仮にタイヤ成型装置の機械誤差がほとんどない場合は、このグラフの曲線は水平な直線に近い形状になる。
なお、このRFV一次成分の変動量はタイヤの周上において、タイヤの外径が大きい位置(位相)、及びタイヤの重量が大きい位置で大きくなることが知られている。従って、前述したリボン状ゴムの巻き始めの位置は、重量が比較的大きくなるためRFV一次成分も僅かながら大きくなることが分かっている。
そこで、本実施形態では、試験用タイヤの測定から得られたRFVが最小となる回転角度(位相)情報、即ちRFV一次成分が最も小さい位置情報(図1の曲線では270°の位置)を、試験用タイヤを成型したタイヤ成型ドラムに適用して、タイヤ成型ドラムの基準位置から上記回転角度だけ隔たった位置を、リボン状ゴムの巻き始め(又は巻き終わり)位置(特定位置という)に設定すれば、RFV一次成分の変動がある程度相殺され、タイヤのユニフォミティーの向上が期待できることが分かる。
なお、このタイヤ成型装置は同一ロット内であれば同じRFV一次成分を有するグリーンタイヤを成型することができるので、タイヤ成型ドラムに巻き付けるリボン状ゴムの巻き始めと巻き終わりの位置を一定位置に設定して成型を行う。
図2はリボン状ゴムの巻き始めの端部を上記特定位置に配置したタイヤのRFV一次成分の変動曲線を示す図である。
この曲線の形状は図1に示した曲線と同様のサイン曲線であるが、タイヤの270°の位相では、リボン状ゴムの巻き始めの端部が配置されたことによってRFV一次成分が増加し、その周辺部においても同様にRFV一次成分の増加が認められる。
本実施形態では、図2に関して、説明したように、リボン状ゴムの巻き始めの端部をRFV一次成分が負の位置(特にRFV一次成分が最も小さい位置)に配置することでRFV一次成分の変動を小さくすることができ、ユニフォミティーを向上させることができる。
なお、リボン状ゴムの巻き始めの端部はタイヤのRFV一次成分が最も小さい位置(位相)の近傍(以下「近傍」とは中心から位相角で±30°の範囲をいう)に配置することが最も効果的であるが、その位置でなくとも、RFV一次成分が負の位置であればタイヤのRFV一次成分の変動が小さくなる(グラフの曲線が水平な直線に近くなる)ため、タイヤの操縦性及び車の乗り心地等が向上する。
また、リボン状ゴムの巻き始めの端部をタイヤの所定の位置の半径上に配置する際、タイヤ径方向外側に配置するほうが、リボン状ゴムの巻き始めの端部に加わる遠心力が大きくなるため、その位置のRFV一次成分の増加は大きくなる。従って、リボン状ゴムの巻き始めの端部をトレッド部に配置することで効果が増大する。
なお、リボン状ゴムの巻き始めの端部をトレッド部に配置する場合は、タイヤの踏面(接地面)を避けて配置することで、接地面が凹凸になることを防止する。
また、リボン状ゴムの巻き始めの端部を配置する位置を決定するために、タイヤの軽点(タイヤの周上で最も軽い位置)を利用してもよい。
既に説明したように、RFV一次成分はタイヤの周上においてタイヤの重量が大きい位置で大きくなる。従って、タイヤの重量が小さい位置ではRFV一次成分は小さくなり、タイヤの軽点の位置はタイヤ全周の中で最も重量が軽いことから、図1に示したタイヤのRFV一次成分の変動曲線においては、RFV(N)が最も小さい位置(位相)付近に近似することができる。
従って、タイヤの軽点の近傍にリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置することで、前述したタイヤのRFV一次成分が最も小さい位置に配置した場合に近い効果が得られる。
同様に、リボン状ゴムの巻き始めの端部を配置する位置を決定するために、タイヤの最大偏心位置(タイヤ周上で外径が最も大きい位置)を利用してもよい。
既に説明したように、RFV一次成分はタイヤの周上において外径が大きい位置で大きくなる。従って、タイヤの最大偏心位置ではRFV一次成分は大きくなるため、タイヤの偏心位置のタイヤの中心に対して反対側位置の近傍はRFV一次成分が小さくなる傾向があり、そこにリボン状ゴムの端部を配置することで前述したタイヤのRFV一次成分が最も小さい位置に配置した場合に近い効果が得られる。
なお、成型ドラム上のリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置する位置と同じ回転角度位置に、リボン状ゴムの巻き終わりの端部も配置することで、よりRFV一次成分を増加させることができる。以下、リボン状ゴムの巻き始め及び巻き終わりの端部を、単にリボン状ゴムの端部という。
また、上記の説明では、タイヤにかかるRFV一次成分の最も小さい位置にリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置したが、RFV全成分又は高次成分の変動を求めて、それらが最小となる位置に配置するようにしてもよい。
図3は、本実施形態に係る空気入りタイヤを製造するタイヤ成型装置の斜視図である。
図示のように、このタイヤ成型装置は制御部75を備えていることを除いて、従来のタイヤ成型装置と同一の形状を成している。なお、図6に示した従来のタイヤ成型装置と同一の部位には、図6と同一の符号を付してある。
この制御部75は、CPU(Central Processing Unit)751と、ROM(Read Only Memory)752及びRAM(Random Access Memory)753とから成っている。
RAM753は、試験用タイヤから取得したRFVが最小となる回転角度(位相)情報に基づき、それに対応するタイヤ成型ドラムの回転角度情報を記憶する。CPU751は、ROM752に格納されているタイヤ成型ドラムによるグリーンタイヤ成型用プログラムを実行して、例えばタイヤ成型ドラム(トロイダルコア)73上の基準位置から、RAM753に入力された回転角度分だけ隔たった位置にリボン状ゴム61の端部61aを配置するように、リボン状ゴム61の供給及びタイヤ成型ドラム上の位置を制御する。
次に、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法について説明する。
図4は本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法を説明するフロー図である。
まず、対象となる成型治工具であるタイヤ成型ドラム上の任意の位置を基準位置として設定し(S101)、このタイヤ成型ドラムにてグリーンタイヤを成型する(S102)。その後このグリーンタイヤの上記基準位置に対応した位置にマーキング等を施して加硫等を行い試験用タイヤを製造する(S103)。
次に、製造した試験用タイヤに所定荷重をかけて、タイヤ周上の上記マーキングを施した位置を基準位置として、一回転する間、つまりタイヤの位相が0°から360°の間のタイヤの上下方向(タイヤの接地面と垂直方向)にかかる力の変動(RFV)を計測し(S104)、計測したRFVの変動から、タイヤ周上のRFVが最小の位置の、上記マーキングの位置からの回転角(位相)を取得する(S105)。
回転角を取得したら、この回転角情報に基づき図3に示した制御部75のRAM753に、タイヤ成型ドラムにおける例えばリボン状ゴムの端部の巻き始め及び巻き終わりの位置を記憶し、設定する(S106)。タイヤ成型ドラムは、上記設定にしたがって、タイヤ構成部材を成型してグリーンタイヤを成型する(S107)。その後、グリーンタイヤに加硫等の処理を行い、タイヤを製造する(S108)。
(タイヤ試験)
本発明の効果を確認するため、図1に示したRFV一次成分の変動を有するタイヤに、リボン状ゴムの巻き始めの端部をそれぞれ異なる位置に配置した4本のタイヤ(比較品1、2及び実施品1、2)について以下の条件でユニフォミティー試験を行った。
各タイヤは共に、JATMA(THE Japan Automobile Tyre Manufacturers Association) YEAR BOOK 2007で定めるタイヤサイズ215/60R16の乗用車用のラジアルプライタイヤである。
これらの各比較品及び実施品にはリボン状ゴムの巻き始めの端部が、それぞれのタイヤにおけるRFV曲線でみて、比較品1が接地面外・位相90°、比較品2が接地面外・位相180°、実施品1が接地面外・位相270°、実施品2が接地面内・位相270°に対応する位置に配置されている。リボン状ゴムの巻き始めのゴム片のサイズは20×20×2mm(ミリメートル)にして、各比較品及び実施品に配置するリボン状ゴムの巻き始めの端部の形状が同一になるようにする。
上記の条件以外は、全て同一に構成されている。
ユニフォミティー試験は、これらの各タイヤに試験用リム(標準リム)を装着して、そのタイヤを表面が平滑でタイヤの総幅以上の幅を持つ回転可能な鋼製ドラム上に、鋼製ドラムの回転方向とタイヤ周方向が一致するように設置し、ドラムを回転させて行った。
さらに、これらのタイヤをテスト車両に装着し、テストドライバーによる操縦安定性及び乗心地評価を行った。
試験結果は、ドラムを回転させ、これらのタイヤに発生する周方向の力と、その変動を記録計から読み取り、RFV一次成分の絶対値の平均値を求め、その求めた平均値から各タイヤのRFV一次成分INDEX(以下、RFV指数という)を算出し、RFV指数により評価した。また、試験結果はRFV指数が小さいほどユニフォミティーが良好であるとした。
さらに、操縦安定性及び乗心地評価は段階評価であり、その値が大きいほど評価が高いことを示すこととした。
Figure 2008284911
表1に示すように、各タイヤの試験結果(RFV指数)は、比較品1が100、比較品2が97、実施品1が94、実施品2が94と、実施品1,2共に比較品1,2に比べRFV指数が小さく、従来よりもユニフォミティーが向上していることが分かった。
なお、比較品1は図1に示すように、RFV一次成分が最大の位置(位相)である90°にリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置しているため、比較品1のRFV指数は比較品2のそれよりも約3%大きくなっている。即ち、比較品1はリボン状ゴムを用いてタイヤを成型したことで、RFV指数が増加し、ユニフォミティーが悪化している。
また、操縦安定性と乗心地に関しては、接地面外にリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置した比較品1、2及び実施品1ではRFV指数と同様に実施品1が最も評価が高く、比較品1が最も評価が低い。
しかしながら、接地面内にリボン状ゴムの巻き始めの端部を配置した実施品2はRFV指数が実施品1と同値であるにも関わらず、操縦安定性及び乗心地の評価が最も低いことが分かった。
これにより、リボン状ゴムの巻き始めをタイヤ周上のRFV一次成分が最も小さい位置(位相)に配置することで、RFV一次成分の変動を小さくすることができ、タイヤのユニフォミティーを向上させることが分かった。さらに、リボン状ゴムの巻き始めの位置を接地面外に配置することで、操縦安定性及び乗心地が向上することが分かった。
本実施形態に係る空気入りタイヤのグリーンタイヤを成型する成型治工具で製造された試験用タイヤのRFV一次成分の変動曲線を示す図である。 リボン状ゴムの巻き始めの端部を特定位置に配置したタイヤのRFV一次成分の変動曲線を示す図である。 本実施形態に係る空気入りタイヤを製造する成型治工具の斜視図である。 空気入りタイヤの製造方法を説明するフロー図である。 タイヤ構成部材であるカーカスプライをタイヤ成型ドラムに巻回した状態を示す概略斜視図である。 従来のタイヤ構成部材の製造方法を実施する成型治工具であるタイヤ成型装置を示す斜視図である。 トロイダルコアに巻回されたリボン状ゴムの状態を説明するための図である。
符号の説明
61・・・リボン状ゴム、61a・・・端部、62・・・タイヤ構成部材、71・・・基台、72・・・回転軸、73,81・・・タイヤ成型ドラム、74・・・押出機、75・・・制御部、80・・・カーカスプライ、80a・・・ジョイント部、751・・・CPU、752・・・ROM、753・・・RAM。

Claims (6)

  1. タイヤ成型ドラム上にリボン状のゴムを螺旋状に巻回して成型したタイヤ構成部材を有する空気入りタイヤにおいて、
    前記タイヤ構成部材を成型する前記リボン状ゴムの端部を、当該タイヤのRFV曲線の負方向最大の位置の近傍に対応するタイヤ周上の位置に配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、
    前記RFV曲線は、RFVの一次成分曲線であることを特徴とする空気入りタイヤ。
  3. 請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、
    前記リボン状ゴムの端部を、タイヤの軽点の近傍に配置することを特徴とする空気入りタイヤ。
  4. 請求項1に記載された空気入りタイヤにおいて、
    前記リボン状ゴムの端部を、タイヤの最大偏心位置のタイヤの中心に対して反対側位置の近傍に配置することを特徴とする空気入りタイヤ。
  5. 請求項1ないし4に記載された空気入りタイヤにおいて、
    前記タイヤ構成部材は、トレッド部であり且つ前記リボン状ゴムの端部は前記トレッド部の踏面以外の位置に配置することを特徴とする空気入りタイヤ。
  6. タイヤ成型ドラム上にリボン状ゴムを巻回してタイヤ構成部材を成型し、その後加硫を行って空気入りタイヤを製造する方法であって、
    前記タイヤ成型ドラムの任意の位置を基準位置に設定する工程と、前記タイヤ成型ドラムで成型した生タイヤ上の前記基準位置に対応する位置にタイヤの基準位置を設定する工程と、当該生タイヤに加硫を行ってタイヤを製造する工程と、前記タイヤのRFVを計測する工程と、前記タイヤのRFVが負方向最大となる位置情報に基づいてタイヤ成型ドラム上に、リボン状のゴムの端部の配置位置を設定する工程と、を有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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