JP2013006390A - 剛性中子、及びそれを用いたタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫時の熱膨張による中子本体の変形を抑えてタイヤのユニフォミティーを向上させる。
【解決手段】中子本体をなす複数の中子セグメントは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部と、ステンレス合金からなりかつ前記外セグメント部に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部とから形成される。加熱前の常温状態の中子本体において、周方向で隣り合う中子セグメント同士は、内セグメント部の周方向端面間では隙間がなく、かつ外セグメント部の周方向端面間では、熱膨張用の隙間Ｇを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、加硫時の熱膨張による中子本体の変形を抑えてタイヤのユニフォミティーを向上させた剛性中子、及びそれを用いたタイヤの製造方法に関する。

近年、空気入りタイヤの形成精度を高めるため、図９（Ｂ）に示すように、加硫済みの仕上がりタイヤのタイヤ内面形状に相当する外形形状を有する剛性中子ａを用い、この剛性中子ａ上に、インナーライナ、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り付けて生タイヤＴを形成するとともに、この生タイヤＴを剛性中子ａごと加硫金型ｂ内に投入し、内型である剛性中子ａと外型である加硫金型ｂとの間で空気入りタイヤを加硫成形する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

この剛性中子ａでは、加硫成形後、空気入りタイヤの内腔から分解して取り外せるように、図９（Ａ）に示すように、中子本体ａ１を、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントｃから形成している。具体的には、周方向両端の分割面が、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜する第１の中子セグメントｃ１と、この第１の中子セグメントｃ１とは周方向に交互に配されしかも周方向両端の分割面が、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜する第２の中子セグメントｃ２とから構成し、第２の中子セグメントｃ２から順次半径方向内方に一つずつ移動させて取り出すことで、中子本体ａ１を分解して加硫済みタイヤから取り外すことができる。

他方、前記中子本体ａ１は、加硫時のエネルギー効率を高めるため、熱伝導率が高いアルミニウムやその合金（アルミニウム合金）によって形成されている。しかしアルミニウムやその合金は熱膨張率も高いため、加硫時の熱によって各中子セグメントｃが熱膨張して中子本体ａ１の変形を招き、空気入りタイヤの形成精度が充分に高められないという問題がある。

そこで本発明者は、熱膨張を見越して中子セグメントｃの周方向巾を小さく形成し、予め常温状態において、周方向で隣り合う中子セグメントｃ、ｃ間に隙間を形成しておくことを提案した。しかしながらこの場合、中子本体ａ１を組み立てる際に中子セグメントｃ、ｃ間の各隙間を均一に保つことが難しく、中子本体ａ１自体が歪となって生タイヤの形成精度を損ねるという問題がある。又加硫加熱に際しても各前記隙間が不均化するため、加硫済みタイヤの形成精度をいっそう低下させる傾向となる。

特開２００６−１６０２３６号公報

本発明は、各中子セグメントを、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部と、ステンレス合金からなりかつ前記外セグメント部に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部とから形成し、かつ加熱前の常温状態の中子本体において、周方向で隣り合う中子セグメント同士は、内セグメント部の周方向端面間では隙間がなく、かつ外セグメント部の周方向端面間では、熱膨張用の隙間Ｇを有することを基本として、空気入りタイヤの形成精度を高めうる剛性中子、及びそれを用いたタイヤの製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、外表面上で生タイヤが形成される中空なトロイド状の中子本体を有し、かつこの生タイヤごと加硫金型内に投入されることにより前記加硫金型と協働して生タイヤを加熱加硫する剛性中子であって、
前記中子本体は、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントからなり、
しかも、各前記中子セグメントは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部と、ステンレス合金からなりかつ前記外セグメント部に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部とから形成されるとともに、
加熱前の常温状態の中子本体において、周方向で隣り合う中子セグメント同士は、内セグメント部の周方向端面間では隙間がなく、かつ外セグメント部の周方向端面間では、熱膨張用の隙間Ｇを有することを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇは、０．０３〜０．１５ｍｍであることを特徴としている。

又請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の剛性中子を用いて生タイヤを加熱加硫するタイヤの製造方法であって、
前記剛性中子における前記中子本体の外表面上で生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、
前記生タイヤを剛性中子ごと加硫金型内に投入して生タイヤを加熱加硫する加硫工程とを具えるとともに、
前記加硫工程に先立ち、外表面上で生タイヤが形成された剛性中子を予熱することにより前記外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇを熱膨張によって減少させる予熱工程を行うことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記予熱工程は、前記中子本体を８０〜１００℃にて予熱し、外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇを０に減じることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、各中子セグメントを、熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部と、前記外セグメント部に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部とから形成している。しかも、加熱前の常温状態の中子本体において、周方向で隣り合う中子セグメント同士は、内セグメント部の周方向端面間では隙間がなく、かつ外セグメント部の周方向端面間では、熱膨張用の隙間Ｇを有して形成されている。

このように、内セグメント部同士が隙間なく密に配置されるため、この内セグメント部に取り付く外セグメント部間ではその隙間Ｇを一定かつ安定して維持することができ、中子本体を高精度でかつ安定して組み立てることができる。しかも前記内セグメント部は、熱膨張が小さいステンレス合金にて形成されているため、加硫時の熱膨張による影響は低い。他方、熱膨張が大きい外セグメント部では、前記隙間Ｇによって外セグメント部の熱膨張を吸収させることができ、総合的に、加硫時の熱膨張による中子本体の変形を低く抑えることができる。その結果、生タイヤ自体の形成精度を高めうるとともに、加硫時の中子本体の変形を抑制しうるため、加硫済みの仕上がりタイヤの形成精度を高めることが可能となる。

本発明の剛性中子の一実施例を示す断面図である。 その分解斜視図である。 中子本体を軸心方向から見た側面図である。 その一部を拡大して示す部分拡大図である。 連結手段を示すチャック部の断面図である。 中子セグメントを示す断面図である。 中子セグメントの他の実施例を示す断面図である。 加硫中の剛性中子を加硫金型とともに示す断面図である。 （Ａ）は従来の剛性中子を軸心方向から見た側面図、（Ａ）はその剛性中子を用いた空気入りタイヤの形成方法を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１、２に示すように、本実施形態の剛性中子１は、外表面にタイヤ成形面Ｓを有する中子本体２を具える。そして、この中子本体２の前記タイヤ成形面Ｓ上に、インナーライナ、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤＴが形成されるとともに、該生タイヤＴを剛性中子１ごと加硫金型４０（図８に示す。）内に投入することにより、該加硫金型４０と協働して前記生タイヤＴを加熱加硫する。

詳しくは、本例の剛性中子１は、前記中子本体２と、この中子本体２の中心孔２Ｈに内挿される円筒状のコア４と、前記中子本体２の軸心方向両側に配される一対の側板５Ｌ、５Ｕとを具える。

前記中子本体２は、前記タイヤ成形面Ｓを有するトロイド状主部２Ａの半径方向内端部に、半径方向内方に向かって軸心方向外側に傾斜するテーパ面６を有して軸心方向外側に膨出する膨出部２Ｂを具える。又この中子本体２には、該中子本体２と同心な内腔７が形成されるとともに、この内腔７内には、前記生タイヤＴを内側加熱する例えば電気ヒータなどの加熱手段８が配される。

又前記中子本体２は、図２、３に示すように、タイヤ周方向に分割された複数の中子セグメント９から形成される。この中子セグメント９は、周方向両端の分割面９Ｓを、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜させた第１の中子セグメント９Ａと、前記第１の中子セグメント９Ａとは周方向に交互に配され、かつ周方向両端の分割面９Ｓを、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜させた第２の中子セグメント９Ｂとから構成される。これにより中子セグメント９は、第２の中子セグメント９Ｂを半径方向内側に移動させることができ、又この移動の後、第１の中子セグメント９Ａも半径方向内側に順次移動させることができる。なお中子本体２では、従来同様、第２の中子セグメント９Ｂから順次半径方向内方に一つずつ移動させて、タイヤのビード孔から順次取り出すことができる。

前記コア４は円筒状をなし、前記中子本体２の中心孔２Ｈに内挿されることにより、各中子セグメント９の半径方向内側への移動を阻止する。このコア４の軸心方向の一方側の端部は、軸心方向一方側の側板５Ｌの内側面に固定されている。本例では、前記側板５Ｌとコア４とがボルト１０（図１に示す。）を用いて固定される場合が示されている。しかし、前記剛性中子１を分解してタイヤから取り出す際、前記一方側の側板５Ｌとコア４との間は分解する必要がなく、従って、この側板５Ｌとコア４とは、例えば溶接などによって固定することもできる。

前記一方側の側板５Ｌは、円盤状の基板部１１Ａと、その周方向外縁に設けられかつ前記中子本体２のテーパ面６と当接するフランジ部１１Ｂとを有する側板本体１１を具えるとともに、前記基板部１１Ａの外側面には、軸心方向外側に突出する支持軸部１２が同心に設けられる。なお前記フランジ部１１Ｂは、前記テーパ面６と同傾斜の内面を有し、これにより側板５Ｌと中子本体２とを同心に位置合わせしうる。

又前記コア４は、本例では、その中心孔４Ｈの軸心方向他方側に、内ネジ部１３を具えるとともに、コア４の外周面には、軸心方向に連続してのびる蟻溝１４又は蟻ほぞ１５の一方からなる第１の蟻継ぎ部１６が形成される。又各前記中子セグメント９の内周面には、軸心方向にのびかつ前記第１の蟻継ぎ部１６に係合する蟻溝１４又は蟻ほぞ１５の他方からなる第２の蟻継ぎ部１７が形成される。

本例では、第１の蟻継ぎ部１６として蟻溝１４が形成され、かつ第２の蟻継ぎ部１７として蟻ほぞ１５が形成される場合が示されるが、逆に第１の蟻継ぎ部１６として蟻ほぞ１５が形成され、かつ第２の蟻継ぎ部１７として蟻溝１４が形成されても良い。図４に拡大して示すように、前記蟻溝１４および蟻ほぞ１５は、周知の如く、両側面が溝底及びほぞ先に向かって巾を増す向きに傾斜する断面略台形状をなし、一方他方が互いに填り合うことにより軸心方向にのみ相対移動可能に連結される。

又軸心方向他方側の側板５Ｕは、円盤状の基板部２０Ａと、その周方向外縁に設けられかつ前記中子本体２のテーパ面６と当接するフランジ部２０Ｂとを有する側板本体２０を具えるとともに、前記基板部２０Ａの外側面には、前記支持軸部１２と同構成な支持軸部２１が軸心方向外側に同心に突設される。前記基板部２０Ａの内側面には、前記コア４の中心孔４Ｈに設ける前記内ネジ部１３に螺入しうるボス部２２が同心に突設される。従って、このボス部２２と前記内ネジ部１３との螺合により、前記他方側の側板５Ｕを、コア４に着脱自在に取り付けできる。又取り付け時、前記側板５Ｌと同様に、前記フランジ部２０Ｂが、前記テーパ面６と同傾斜の内面を有することにより、側板５Ｕと中子本体２とを同心に位置合わせしうる。

ここで、前記支持軸部１２、２１は、搬送装置によって剛性中子１を把持して、生タイヤ形成機や加硫金型まで搬送するための把持部、或いは搬送した剛性中子１を生タイヤ形成機や加硫金型に装着するための装着部として機能する。そして前記支持軸部１２、２１を把持する搬送装置側のチャック部２４、或いは支持軸部１２、２１を装着する生タイヤ形成機や加硫金型側のチャック部２４は、本例ではボールロック機構を有する連結手段２５を介して前記支持軸部１２、２１とワンタッチで連結される。

具体的には、本例の連結手段２５は、図５に示すように、前記支持軸部１２、２１の各外端部に同心に凹設されかつ内周面に周溝２６Ａを設けた連結孔部２６、前記チャック部２４の外端部に同心に突設されかつ前記連結孔部２６に挿入される連結筒部２７、および前記連結孔部２６と連結筒部２７との間をロックするボールロック手段２８を具える。前記ボールロック手段２８は、前記連結筒部２７に周方向に分散配置されかつ半径方向内外に貫通する複数の貫通孔２９に保持される剛性ボール３０と、前記チャック部２４内に設けるシリンダ室３１内に収納され、かつこのシリンダ室３１への圧縮空気の給排によって前記シリンダ室３１内で軸心方向内外に移動しうるピストン片３３と、前記連結筒部２７の中心孔２７Ｈ内に配されかつ前記ピストン片３３と一体移動可能に連結されるプランジャ３４とを具える。

前記プランジャ３４は、前記ピストン片３３により前記連結筒部２７の中心孔２７Ｈ内で軸心方向外側に移動しうる。そしてこの移動によって、プランジャ３４の外周面が、各前記剛性ボール３０と当接して半径方向外側に押し広げ、各剛性ボール３０を前記周溝２６Ａに押し付けてロックさせうる。又前記プランジャ３４は、前記ピストン片３３により前記連結筒部２７の中心孔２７Ｈ内で軸心方向内側に移動でき、これにより前記剛性ボール３０の半径方向外側への押し広げを解除させ、前記連結孔部２６と連結筒部２７との間のロックを解除させる。なおプランジャ３４の外周面は、軸心方向外側に向かって先細状となるコーン面を有する。又前記支持軸部１２、２１の外端面には、廻り止め用のキー溝又はキー状突起の一方からなる係止部３６（図２に示す。）が形成されるとともに、チャック部２４の外端には、前記キー溝又はキー状突起の他方からなり前記係止部３６に係合する係合部（図示しない）が形成される。

そして、本実施形態の剛性中子１では、加硫時の熱膨張によって中子本体２が変形するのを防止するため、図６に示すように、前記中子セグメント９を、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部１８と、ステンレス合金からなりかつ前記外セグメント部１８に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部１９とから形成している。本例では、前記外セグメント部１８と内セグメント部１９とは、ボルト１５を用いて一体に連結される。

しかも本実施形態の剛性中子１では、前記図３、４に示すように、加熱前の常温状態の中子本体２において、周方向で隣り合う中子セグメント９、９同士は、内セグメント部１９の周方向端面１９Ｓ、１９Ｓ間では隙間がなく配され、かつ外セグメント部１８の周方向端面１８Ｓ、１８Ｓ間では、熱膨張用の隙間Ｇを有して配される。

このように、中子セグメント９では、内セグメント部１９同士が隙間なく密に配置されるため、この内セグメント部１９に取り付く外セグメント部１８、１８間では前記隙間Ｇを一定かつ安定して維持することができる。しかも内セグメント部１９は、熱膨張が小さいステンレス合金にて形成されているため、加硫時の熱膨張による影響は低い。これに対して、熱膨張が大きい外セグメント部１８では、前記隙間Ｇによって外セグメント部１８の熱膨張を吸収させることができ、総合的に、加硫時の熱膨張による中子本体２の変形を低く抑えることができる。

なお、アルミニウム又はアルミニウム合金は、熱伝導率が高いため、外セグメント部１８に用いることにより、従来と同様、生タイヤへの内側加熱を効率よく行うことができ加硫時のエネルギー効率を高めうる。そのために、前記外セグメント部１８は、タイヤ成形面Ｓの全体を含んで形成されることが好ましい。なおタイヤ成形面Ｓとは、前記図６に示すように、生タイヤＴのトレッド内表面を形成するトレッド成形面部Ｓ１、及び生タイヤＴのサイドウォール内表面とビード内表面とを形成するサイド成形面部Ｓ２から構成される。又、内セグメント部１９をなすステンレス合金は、アルミニウム合金などに比して硬さや強度が大であるため、熱応力によっても変形しにくく、又内セグメント部１９同士の接触、コア４との接触によっても摩耗や損傷が生じにくく、中子本体２の耐久性向上にも役立つ。

ここで、加熱前の常温状態、例えば２５℃における前記隙間Ｇは、前記中子セグメント９の分割数にもよるが分割数が８〜１２の時、０．０３〜０．１５ｍｍの範囲が好ましい。０．０３ｍｍ未満の時、熱膨張の吸収が不充分となり、逆に０．１５ｍｍを越えると、加硫温度（例えば１８０℃）に達した場合にも前記隙間Ｇが塞がらず、加硫成形中にゴムが流れ込んで仕上がりタイヤの内面にバリが発生する傾向を招く。従って、前記隙間Ｇの下限は０．０８ｍｍがより好ましく、又上限は０．１３ｍｍがより好ましい。

なお中子セグメント９では、図７に示すように、内セグメント部１９、１９間を、例えばステンレス合金の補強ステー３２によって連結することもできる。係る場合、内セグメント部１９には蟻ほぞ１５（第２の蟻継ぎ部１７）を設けずに、前記補強ステー３２に蟻ほぞ１５（第２の蟻継ぎ部１７）を設ても良い。

次に、前記剛性中子１を用いたタイヤ製造方法を説明する。この製造方法は、生タイヤ形成工程と、加硫工程と、予熱工程とを含んで構成される。なお前記生タイヤ形成工程と、加硫工程とは従来と同工程であり、生タイヤ形成工程では、前記中子本体２の外表面（タイヤ成形面Ｓ）上で、例えばインナーライナ、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤＴを形成する。又加硫工程では、図８に示すように、前記生タイヤＴを剛性中子１ごと加硫金型４０内に投入して加熱加硫を行う。なお前記加硫金型４０は周知構造をなし、その内部に、生タイヤＴを外側加熱する、蒸気ジャケット、電気ヒータなどの加熱手段（図示しない）が配される。

又、前記予熱工程では、前記加硫工程に先立ち、外表面上で生タイヤＴが形成された剛性中子１を予熱することにより、前記外セグメント部１８の周方向端面１８Ｓ、１８Ｓ間の前記隙間Ｇを熱膨張によって減少させる。これにより、加硫成形時にゴムが隙間Ｇ内に流れ込む量、即ち仕上がりタイヤにおけるバリの発生量を低減させることができる。

前記予熱工程としては、前記中子本体２を８０〜１００℃の温度範囲に予熱し、外セグメント部１８の前記隙間Ｇを０に減じる、即ち隙間Ｇを閉じることがバリの発生を防止するために好ましい。そのためには、前記温度範囲の時に０となりうるような常温状態での隙間Ｇを求め、それに合わせて中子本体２を形成する。なお前記温度範囲は、中子本体２の外表面における温度である。なお前記予熱の温度が１００℃を越えると、この予熱工程において加硫が進行してしまうため、適正な加硫成形が行えなくなる。逆に８０℃を下まわると、バリの低減効果が不充分となる。この予熱工程は、中子本体２内の前記加熱手段８によって行うことができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

１ 剛性中子
２ 中子本体
９ 中子セグメント
１８ 外セグメント部
１９ 内セグメント部
４０ 加硫金型
Ｔ 生タイヤ

Claims (4)

1. 外表面上で生タイヤが形成される中空なトロイド状の中子本体を有し、かつこの生タイヤごと加硫金型内に投入されることにより前記加硫金型と協働して生タイヤを加熱加硫する剛性中子であって、
   前記中子本体は、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントからなり、
   しかも、各前記中子セグメントは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱膨張が大きい半径方向外側の外セグメント部と、ステンレス合金からなりかつ前記外セグメント部に取り付く熱膨張が小さい半径方向内側の内セグメント部とから形成されるとともに、
   加熱前の常温状態の中子本体において、周方向で隣り合う中子セグメント同士は、内セグメント部の周方向端面間では隙間がなく、かつ外セグメント部の周方向端面間では、熱膨張用の隙間Ｇを有することを特徴とする剛性中子。
2. 前記外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇは、０．０３〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の剛性中子。
3. 請求項１又は２に記載の剛性中子を用いて生タイヤを加熱加硫するタイヤの製造方法であって、
   前記剛性中子における前記中子本体の外表面上で生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、
   前記生タイヤを剛性中子ごと加硫金型内に投入して生タイヤを加熱加硫する加硫工程とを具えるとともに、
   前記加硫工程に先立ち、外表面上で生タイヤが形成された剛性中子を予熱することにより前記外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇを熱膨張によって減少させる予熱工程を行うことを特徴とするタイヤの製造方法。
4. 前記予熱工程は、前記中子本体を８０〜１００℃にて予熱し、外セグメント部の周方向端面間の隙間Ｇを０に減じることを特徴とする請求項３記載のタイヤの製造方法。

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