JP2008302668A - タイヤ用のゴム部材、その製造方法及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのユニフォミティを向上させるとともに成形不良を防止する。
【解決手段】未加硫のゴムストリップＳを螺旋状に巻き重ねることにより形成されたタイヤ用のゴム材であって、前記ゴムストリップＳの一方の端部ｅ１及び／又は他方の端部ｅ２に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部９が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、タイヤのユニフォミティを向上させるとともに成形不良を防止するのに役立つタイヤ用のゴム部材、その製造方法及び空気入りタイヤの製造方法に関する。

空気入りタイヤは、トレッドゴム、サイドウォールゴム、クリンチゴム、クッションゴム及びインナーライナゴムなど各種のゴム部材から構成される。従来、これらの各ゴム部材は、例えばゴム押出機等から所定の断面形状で押し出し成形されていた。しかし、このような方法は、断面形状毎に押出機の口金を準備する必要がある他、その交換作業にも多くの時間を要する欠点がある。

従来の欠点を解消するために、例えば図１３に示されるように、円筒状の被巻付体ｃに、リボン状の未加硫のゴムストリップＳを螺旋状に巻き重ねることにより形成されたストリップ積層体（この例ではトレッドゴムとして用いられるストリップ積層体が示される。）ｂをタイヤ用のゴム部材として用いることが提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

このようなストリップ積層体ｂは、ゴムストリップの巻き付けピッチなどを変えることにより、容易に所望の断面形状を得ることができる。従って、従来のように、多種類の口金等を準備し、またこれらを逐次交換等する必要が無い。また、このような方法は、例えばストリップ積層体ｂをタイヤ構成部材の外側に直接形成することにより、ゴム部品の中間在庫を無くし、タイヤの生産効率を一層高めるという利点をもたらす。

特開２００６−５１７１１号公報

ところで、ゴムストリップＳを用いて空気入りタイヤのゴム部材を成形する場合、ゴムストリップＳの厚さｔが大きいほどその巻き付け回数を少なくできる。つまり、短時間でストリップ積層体ｂを形成できるので、空気入りタイヤの生産性が向上する。

しかしながら、図１４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、従来のゴムストリップＳの端部ｅ１及びｅ２の端面は、ほぼ直角に切り落とされていたので、該端部ｅ１、ｅ２では、大きな段差が形成されるという問題があった。このような段差は、タイヤのユニフォミティを悪化させる他、図１４（ａ）のように、巻き付け開始側の端部ｅ１では、その部分に大きな空気溜まりｉが内部に残存しやすいという欠点があった。このような空気溜まりは、ベアやデントといった成形不良をもたらす傾向がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部を設けることを基本として、ゴムストリップの端部での段差の発生を防止し、ひいてはタイヤの成形不良やユニフォミティの悪化を防止しうるタイヤ用のゴム部材、その製造方法及び空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、未加硫のゴムストリップを螺旋状に巻き重ねることにより形成されたタイヤ用のゴム部材であって、前記ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部が設けられていることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記テーパ部のテーパ角が４５度以下である請求項１記載のタイヤ用のゴム部材である。

また請求項３記載の発明は、未加硫のゴムストリップを螺旋状に巻き重ねることによりタイヤ用のゴム部材を製造する方法であって、前記ゴムストリップの一方の端部を略円筒状の被巻付体に固着する工程と、前記ゴムストリップを被巻付体に螺旋状に巻き重ねる工程と、前記ゴムストリップの他方の端部をゴム部材上に固着する工程とを含むとともに、前記ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部が設けられていることを特徴とするタイヤ用のゴム部材の製造方法である。

また請求項４記載の発明は、前記ゴムストリップの端部を被巻付体又はゴム部材上に固着するのに先立ち、該ゴムストリップに向けて切断具を押し付けることにより、ゴムストリップを切断しかつその両端部に前記テーパ部を形成する工程をさらに含む請求項３記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法である。

また請求項５記載の発明は、前記切断具は、ゴムストリップの幅方向にのびるとともに押し下げにより前記ゴムストリップを切断しうる先鋭な切刃と、該切刃の根元部からゴムストリップの長さ方向両側にかつ上向きに傾斜してのびる押し面を有することにより前記ゴムストリップの両端部をそれぞれテーパ状に押圧しうる押圧部とを一体に有する請求項４記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法である。

また請求項６記載の発明は、前記押圧部は、軸方向がゴムストリップの幅方向にのびる円柱体の一部をなす請求項５記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法である。

また請求項７記載の発明は、請求項３乃至６によって製造されたタイヤ用ゴム部材を用いて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む空気入りタイヤの製造方法である。

本発明のうち請求項１記載の発明では、ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部が設けられる。このため、ゴム部材におけるゴムストリップの巻き付け開始側の端部及び／又は巻き付け終了側の端部において、大きな段差が形成されるのが効果的に防止される。このようなゴム部材を空気入りタイヤに用いることにより、そのユニフォミティが向上する。また、前記段差に起因した空気溜まりがタイヤの内部に残存するのを防止できるので、空気入りタイヤの加硫不良や耐久性の悪化をも防止しうる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態のゴム部材を用いて製造された空気入りタイヤの一実施形態の断面図が示される。該空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るトロイド状のカーカス６と、該カーカス６の半径方向外側に配されるベルト７とを含む。

前記カーカス６は、カーカスコードがタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列された少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。該カーカスプライ６Ａは、例えばトレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る本体部６ａの両側に、ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを連続して具える。また、前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した本実施形態では２枚のベルトプライ７Ａ及び７Ｂで形成される。

空気入りタイヤ１は、ベルト層７の外側に配されたトレッドゴムＧ１、サイドウォール部３においてカーカス６のタイヤ軸方向外側に配されたサイドウォールゴムＧ２、カーカス６の内側に配された空気非透過性のゴムからなるインナーライナーゴムＧ３、ビード部４においてカーカス６のタイヤ軸方向外側に配された耐摩耗性に優れるクリンチゴムＧ４、ベルト層７の両端部かつその半径方向内側に配された断面略三角形状のクッションゴムＧ５及びビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状でのびる硬質のビードエーペックスＧ６を主要なゴム部材として含む。

また、空気入りタイヤ１は、前記各ゴム部材Ｇ１ないしＧ６のうちの少なくとも一つが、図２に示されるようなリボン状の未加硫のゴムストリップＳを、図３に模式的に示されるように、略円筒状の被巻付体Ｕに螺旋状に巻き重ねることにより形成されたストリップ積層体からなるゴム部材Ｒを用いて形成される。なお、図３（ａ）には、トレッドゴムＧ１用のゴム部材Ｒ１が、また図３（ｂ）には、サイドウォールゴムＧ２用のゴム部材Ｒ２がそれぞれ例示される。

本実施形態のゴム部材Ｒは、図２に示されるように、巻き付け開始側の端部ｅ１及び巻き付け終了側の端部ｅ２に、各々の端に向かって厚さが漸減するテーパ部９が設けられたゴムストリップＳを用いて形成される。このため、図３（ｂ）のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図である図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、ゴム部材ＲのゴムストリップＳの各端部ｅ１及びｅ２に、大きな段差が形成されることがない。

即ち、図４（ａ）において、巻き付け開始側の端部ｅ１では、その上に巻き重ねられるゴムストリップＳを、外面が滑らかな傾斜をなすテーパ部９に沿って密着させて配することができる。従って、前記端部ｅ１において、ゴム部材ｂの厚さの変化が非常に滑らかになる他、従来のような大きな空気溜まりが形成されるのを防止できる。また、図４（ｂ）に示されるように、巻き付け終了側の端部ｅ２においても、テーパ部９の外面によって、ゴム部材ｂの厚さの変化が非常に滑らかになる。

従って、このようなゴム部材Ｒ１ないしＲ２を用いて生カバーを形成し、これを加硫することにより、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤを製造しうる。また、このようにして製造された空気入りタイヤでは、前記ゴムストリップＳの端部において空気溜まりが生じにくいので、タイヤの内部に残存する空気を低減でき、ひいては空気入りタイヤの加硫不良や耐久性の悪化をも防止できる。

ここで、前記テーパ部９のテーパ角θは、好ましくは８０度以下、より好ましくは６０度以下、さらに好ましくは４５度以下、最も好ましくは３０度以下が望ましい。図５（ａ）に示されるように、該テーパ角θは、テーパ部９の一方の面９ａと他方の面９ｂとによって挟まれる角度である。また、テーパ部９は、端まで連続して形成され、該端で厚さが零となる先鋭なものが望ましい。

前記テーパ部９は、図５（ａ）に示されるように、一定のテーパ角θを有するものでも良いし、また同図（ｂ）に示されるように、テーパ角がθ１、θ２…θｎ（この例ではｎ＝３）のように変化するものでも良い。この場合、下式のように、角度の異なる各部の長さで重み付けされた平均の角度が、上述の数値範囲を満たすことが望ましいが、とりわけ全てのテーパ角θ１、θ２…θｎが、上述の数値範囲を満たすことが望ましい。
θ＝Σ（θｉ・Ｌｉ）／ΣＬｉ （ｉ＝１，２…ｎ）
ここで、θｉはゴムストリップＳの端部ｅ１又はｅ２のテーパ角、Ｌｉは、そのテーパ角θｉの部分が占める長さとする。

また、前記ゴムストリップＳの厚さｔや幅Ｗは特に限定されないが、これらが小さすぎるとゴム部材Ｒを作るためのゴムストリップＳの巻き付け回数が増加して生産性が悪化する傾向がある。よって、ゴム部材Ｒの生産性、ひいては空気入りタイヤ１の生産性を向上するためには、ゴムストリップＳの前記厚さｔは、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．７mm以上が望ましい。同様に、ゴムストリップＳの幅Ｗは、好ましくは５mm以上、より好ましくは７mm以上が望ましい。

一方、ゴムストリップＳの厚さｔ又は幅Ｗが過度に大きくなると、被巻付体Ｕへの巻き付け作業性が悪化したり、また正確に所望の断面形状を形成するのが難しくなる傾向がある。このような観点より、ゴムストリップＳの前記厚さｔは、好ましくは３mm以下、より好ましくは２mm以下が望ましい。同様に、ゴムストリップＳの幅Ｗは、好ましくは ５０mm以下、より好ましくは３０mm以下が望ましい。

ゴムストリップＳが巻き付けられる前記被巻付体Ｕは、略円筒状のものであれば特に限定されるものではない。このような被巻付体Ｕとしては、例えば成形ドラムが挙げられるが、生タイヤの一部を形成しているカーカス６やベルト層７であっても良い。即ち、カーカス６やベルト層７の外側にゴムストリップＳを直接巻き付けることによりゴム部材Ｒを形成しても良い。

本実施形態のゴムストリップＳは、種々の方法で製造することができる。例えば図６には、ゴムストリップＳの製造装置１０が示される。

該製造装置１０は、最も上流側に配されかつゴム材料を混練ししかもリボン状で連続して押し出すゴム押出機１１と、その下流側に配されかつ一対のロール１２ａ、１２ｂによりゴム押出機１１から押し出されたゴムをゴムストリップの仕上げ断面形状に押圧成形しうるカレンダーロール機１２と、該カレンダーロール機１２で成形されたゴムストリップＳを搬送する駆動コンベヤ１３と、該駆動コンベヤ１３の下流側に配されかつゴムストリップを切断しうる切断装置１４とを含んで構成される。

また、前記切断装置１４の下流側には、ゴムストリップＳの位置をガイドしうるアプリケータ１５と、ゴムストリップＳが巻き付けられる成形ドラム１６とが設けられている。アプリケータ１５は、図示しない移動機構により、成形ドラム１６に対して軸方向に移動できる。これにより、成形ドラム１６の所定の巻き付け位置にゴムストリップＳをガイドできる。また、駆動コンベヤ１３と切断装置１４との間には、適宜アキュムレータ部１７などが設けられるのが望ましい。

前記切断装置１４は、例えばゴムストリップＳの上方に位置しかつ昇降動可能な切断具１４ａと、ゴムストリップＳの下方に設けられかつ押し下げられた切断具１４ａを受ける受けコンベヤ１４ｂとを有する。

前記切断具１４ａは、図７及び図８に示されるように、ゴムストリップＳの幅方向にのびるとともに押し下げにより前記ゴムストリップＳを切断しうる先鋭な切刃２０と、軸方向がゴムストリップＳの幅方向にのびる略円柱状の押圧部２１とから構成される。なお、図７には、切刃２０が良く見えるように、切刃２０を上に向けた状態が示されているが、本実施形態では、図６に示されるように切刃２０は下方に向けられて使用される。

本実施形態において、切刃２０は、ゴムストリップＳの幅Ｗよりも大きい幅ＣＷを有する一方、図８に示されるように、ゴムストリップＳの厚さｔよりも小さい高さｈで形成される。また、前記押圧部２１は、該切刃２０の根元部２０ｂからゴムストリップＳの長さ方向両側にかつ上向きで傾斜する押し面２１ａを有する。本実施形態では、この押し面２１ａが円弧面からなるが、例えば図９に示されるように、直線状の斜面であっても良い。

そして、このような押し面２１ａは、切断具１４ａの押し下げにより、先ず切刃２０がゴムストリップＳの表面に食い込み切断が開始されるとともに、さらなる切断具の押し下げにより、完全な切断が行われる。この際、切刃２０の高さｈがゴムストリップＳの厚さｔよりも小さいので、完全な切断状態では、ゴムストリップＳの両端部ｅ１、ｅ２は、それぞれ押し面２１ａに沿ってテーパ状に押圧される。従って、本実施形態の切断具１４ａは、ゴムストリップＳの切断と、その両端部ｅ１及びｅ２へのテーパ加工とが同時に行われるので、生産性が向上する。

図１０には、切断具１４ａによって切断されたゴムストリップＳの両端部ｅ１、ｅ２が示される。押し面２１ａによってテーパ状に押圧されることにより、ゴムストリップＳの端部はやや幅広に形成される。しかし、その拡幅された部分は、厚さが非常に小さくかつさほど大きくもないので、タイヤの性能に実質的な影響を及ぼすことはない。

ゴムストリップＳを切断する際には、例えばゴムストリップＳの供給を受けコンベヤ１４ｂの運転を止めて行うことができる。この際、駆動コンベヤ１３を通って連続供給されてくるゴムストリップＳは、アキュームレータで吸収される。一方、生産性を向上させるために、受けコンベヤ１４ｂの駆動を止めることなくゴムストリップＳを切断することもできる。

また、例えば、切断時にゴムストリップＳに比較的大きな張力が作用しているような場合では、該ゴムストリップＳの表面に切刃２０が浅く食い込んだだけで、ゴムストリップＳがすぐに切断されるおそれがある。これでは、切断具１４ａの押し面２１ａが十分にゴムストリップＳを押圧することができず、ひいてはテーパ部９が精度良く形成できない場合がある。

このような場合、図１１に示されるように、切刃２０の一部に、刃の連続性が途切れた少なくとも一つのノッチ部２３を設けておくことが望ましい。このようなノッチ部２３は、ゴムストリップＳへの切り込み長さを減じるので、ゴムストリップＳに張力が作用するような状況であっても、早期にゴムストリップＳが切断されるのを防止できる。これにより、例えば図１２に示されるように、作業者が手指にて引っ張ることで用に切断可能なジョイントｊを介して繋がったテーパ状の端部ｅ１、ｅ２を具えたゴムストリップＳを形成できる。

以上本発明の実施形態について説明したが、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく、本発明は種々の態様に変形して実施できる。

表１に示されるゴムストリップを螺旋状に巻き重ねることにより形成したトレッドゴムを用いてサイズ２１５／４５ＺＲ１７の乗用車用空気入りタイヤがそれぞれ１００００本製造された。そして、各タイヤのユニフォミティ、空気溜まりによって生じる外観不良及び生産性がテストされた。テスト方法は次の通りである。

＜ユニフォミティ＞
各テストタイヤについて、ＪＡＳＯ Ｃ６０７：２０００のユニフォミティ試験条件に準拠して、回転時のタイヤ半径方向の力の変動成分であるラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）が測定された。ＲＦＶについては、低速回転時（１０ｋｍ／Ｈ）のオーバーオールである。数値が小さいほどユニフォミティに優れていることを示す。

＜外観不良＞
検査員による目視検査にて傷等の外観不良が発生しているタイヤの本数を調べた。

＜生産性＞
トレッドゴム用のゴム部材を形成するのに要した時間が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数で表示されており、数値が大きいほど短時間であることを示す。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果より、実施例のタイヤは、比較例に比べてユニフォミティ及び外観に優れることが確認できた。

本発明により製造された空気入りタイヤの断面図である。 ゴムストリップの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はゴムストリップを用いて作られたストリップ積層体からなるゴム部材の断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３（ｂ）のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）、（ｂ）はゴムストリップの側面図である。 ゴム部材の製造装置を示す全体側面図である。 切断具の斜視図である。 切断具によるゴムストリップ切断時の断面図である。 切断具の他の実施形態を示す断面図である。 切断されたゴムストリップの斜視図である。 切断具の他の実施形態を示す斜視図である。 それにより切断されたゴムストリップの斜視図である。 従来のストリップ積層体の断面図である。 その部分断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
９ テーパ部
１４ａ 切断具
２０ 切刃
２０ｂ 切刃の根元部
２１ 押圧部
２１ａ 押し面
Ｓ ゴムストリップ
ｂ ゴム部材
ｅ１、ｅ２ ゴムストリップの端部
Ｕ 被巻付体

Claims (7)

1. 未加硫のゴムストリップを螺旋状に巻き重ねることにより形成されたタイヤ用のゴム部材であって、
   前記ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部が設けられていることを特徴とするタイヤ用のゴム部材。
2. 前記テーパ部のテーパ角が４５度以下である請求項１記載のタイヤ用のゴム部材。
3. 未加硫のゴムストリップを螺旋状に巻き重ねることによりタイヤ用のゴム部材を製造する方法であって、
   前記ゴムストリップの一方の端部を略円筒状の被巻付体に固着する工程と、
   前記ゴムストリップを被巻付体に螺旋状に巻き重ねる工程と、
   前記ゴムストリップの他方の端部をゴム部材上に固着する工程とを含むとともに、
   前記ゴムストリップの一方の端部及び／又は他方の端部に、端に向かって厚さが漸減するテーパ部が設けられていることを特徴とするタイヤ用のゴム部材の製造方法。
4. 前記ゴムストリップの端部を被巻付体又はゴム部材上に固着するのに先立ち、該ゴムストリップに向けて切断具を押し付けることにより、ゴムストリップを切断しかつその両端部に前記テーパ部を形成する工程をさらに含む請求項３記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法。
5. 前記切断具は、ゴムストリップの幅方向にのびるとともに押し下げにより前記ゴムストリップを切断しうる先鋭な切刃と、
   該切刃の根元部からゴムストリップの長さ方向両側にかつ上向きに傾斜してのびる押し面を有することにより前記ゴムストリップの両端部をそれぞれテーパ状に押圧しうる押圧部とを一体に有する請求項４記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法。
6. 前記押圧部は、軸方向がゴムストリップの幅方向にのびる円柱体の一部をなす請求項５記載のタイヤ用のゴム部材の製造方法。
7. 請求項３乃至６によって製造されたタイヤ用ゴム部材を用いて生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含む空気入りタイヤの製造方法

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