JP2014073618A - 剛性中子及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中子本体を容易に取り出す技術を提案する。
【解決手段】空気入りタイヤの内表面を成形する成形面１８を具えた環状の中子本体１１を含み、中子本体１１は、複数個のセグメントから構成され、しかも、各セグメントは、半径方向内側へ取り出される。中子本体１１の成形面１８は、サイドウォール部を成形する領域１８ａに位置する最大幅Ｗと、ビード部のトウ端を成形するトウ端成形位置１８ｅでのタイヤ軸方向の幅Ｂｄとの比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上である。成形面１８のトウ端成形位置１８ｅから最大幅Ｗの位置までの内方区間３０では、成形面１８に引いた接線Ｔの角度αは４５度以下である。内方区間３０は、接線Ｔの角度αが３０〜４５度となる傾斜部分３２を含み、その半径方向の長さｈと、トウ端成形位置１８ｅから半径方向外側に引いたタイヤ半径方向線が成形面１８と交差する交点Ｐまでの長さＨとの比ｈ／Ｈが０．２５以下である。
【選択図】図８

Description

本発明は、空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を具えた剛性中子及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

タイヤの仕上がり精度を高めるために、剛性中子を用いた空気入りタイヤの製造方法が、例えば特許文献１乃至２で提案されている。

この製造方法では、先ず、剛性中子の外表面に、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となる未加硫のゴム部材が順次貼り付けられて生タイヤが成形される。

生タイヤは、剛性中子と共に加硫金型内に投入され、内型である剛性中子と外型である加硫金型との間で加硫成形される。

剛性中子は、タイヤの内表面と等しい外表面を有する環状の中子本体を含んでいる。中子本体は、複数個のセグメントに分割される。各セグメントは、加硫成形後、加硫済のタイヤから、タイヤ半径方向内側に順番に引き出される。これにより、剛性中子は、タイヤのビード部から取り出される（中子取り出し工程）。

空気入りタイヤの内表面の断面形状は、周知のように、サイドウォール部が最もタイヤ軸方向外側に張り出している。一方、ビード部は、サイドウォール部よりも小さい幅を有している。従って、セグメントをタイヤから取り出す際、特にビード部を通過する際には大きな力が必要である。

タイヤの生産性を高めるためには、中子取り出し時の労力を減らし、中子取り出し工程のサイクルタイムを低減する必要があった。

特開２０１１−１６１８９６号公報 特開２０１１−１６７９７９号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、中子本体の成形面の形状を改善することを基本として、中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させる剛性中子及び空気入りタイヤの製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する成形面を具えた環状の中子本体を含み、前記中子本体は、タイヤ周方向に連ねられた複数個のセグメントから構成され、しかも、各セグメントは、タイヤ半径方向内側への移動により前記空気入りタイヤから取り出される空気入りタイヤ製造用の剛性中子であって、前記中子本体のタイヤ回転軸を含む子午線断面において、前記成形面は、前記サイドウォール部を成形する領域に位置するタイヤ軸方向の最大幅Ｗと、前記ビード部のトウ端を成形するトウ端成形位置でのタイヤ軸方向の幅Ｂｄとの比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上であり、前記成形面の前記トウ端成形位置から前記最大幅Ｗの位置までの内方区間では、タイヤ軸方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸減しており、かつ、該内方区間の成形面に引いた接線のタイヤ半径方向線に対する角度αは４５度以下であり、しかも、前記内方区間は、前記接線の角度αが３０〜４５度となる傾斜部分を含んでおり、前記傾斜部分のタイヤ半径方向の長さｈと、前記トウ端成形位置からタイヤ半径方向外側に引いたタイヤ半径方向線が前記成形面と交差する交点までのタイヤ半径方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．２５未満であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記成形面は、前記内方区間において、前記接線の角度αが最大となる最大傾斜位置を含み、前記最大傾斜位置からタイヤ半径方向内方の領域は、中子外方に中心を有する円弧で形成された逆円弧部分を含む請求項１記載の剛性中子である。

また請求項３記載の発明は、前記逆円弧部分のタイヤ半径方向の長さＨｒと、前記傾斜部分のタイヤ半径方向の長さｈとの比Ｈｒ／ｈは０．５０〜０．８３である請求項２記載の剛性中子である。

また請求項４記載の発明は、前記最大傾斜位置の前記接線の角度αが４０〜４４度である請求項２又は３記載の剛性中子である。

また請求項５記載の発明は、前記比Ｂｄ／Ｗは、０．８０〜０．８４である請求項１乃至４のいずれかに記載の剛性中子である。

また請求項６記載の発明は、前記比ｈ／Ｈは、０．１５〜０．２２である請求項１乃至５のいずれかに記載の剛性中子である。

また請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の剛性中子が用いられた空気入りタイヤの製造方法であって、前記剛性中子の外表面に、未加硫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を形成する生タイヤ形成工程と、前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程と、前記各セグメントを、タイヤ半径方向内側に移動させることにより、加硫成形後の前記空気入りタイヤから前記各セグメントを取り出す中子取り出し工程とを含むことを特徴とする。

本発明では、中子本体の成形面は、サイドウォール部を成形する領域に位置するタイヤ軸方向の最大幅Ｗと、ビード部のトウ端を成形するトウ端成形位置でのタイヤ軸方向の幅Ｂｄとの比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上とされる。即ち、本発明の剛性中子で成形された空気入りタイヤは、トウ端間の幅が、比較的大きく形成される。従って、セグメントをタイヤから取り出す際、セグメントがビード部のトウ端間を通過する際の抵抗力（摩擦力）は小さくなる。

また、本発明の剛性中子は、成形面のトウ端成形位置から前記最大幅Ｗの位置までの内方区間では、タイヤ軸方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸減しており、かつ、該内方区間の成形面に引いた接線のタイヤ半径方向線に対する角度αは４５度以下とされる。即ち、本発明の中子本体は、内方区間のタイヤ周方向に対する傾斜の角度αが小さいため、各セグメントは、タイヤ半径方向内側に抜けやすい。

さらに、本発明の剛性中子の前記内方区間は、接線の角度αが３０〜４５度となる傾斜部分を含んでおり、この傾斜部分のタイヤ半径方向の長さｈと、トウ端成形位置からタイヤ半径方向外側に引いたタイヤ半径方向線が前記成形面と交差する交点までのタイヤ半径方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．２５未満とされる。このように、傾斜部分の範囲を小さく限定することにより、さらに、セグメントは、タイヤ半径方向内側に抜けやすい。

本発明の剛性中子は、以上の構成を全て充足することで、タイヤからセグメントを取り出すときの労力が軽減され、ひいては、中子取り出し工程のサイクルタイムが低減される。

本実施形態の製造方法で製造される空気入りタイヤの一例を示す断面図である。 剛性中子の一例を示す分解斜視図である。 生タイヤが形成された剛性中子の断面図である。 中子本体を軸心方向から見た側面図である。 剛性中子の外面に形成された生タイヤの断面図である。 加硫工程を説明する断面図である。 剛性中子取り外し工程を説明する分解断面図である。 中子本体のタイヤ回転軸を含む断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態の剛性中子は、図１に示されるような空気入りタイヤ１の製造のために用いられる。

図１には、空気入りタイヤ１の例として、乗用車用のラジアルタイヤが示されている。空気入りタイヤ１は、トレッド部２、サイドウォール部３、及び、ビード部４を有したトロイド状である。

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に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７と、カーカス６の内側に配されたインナーライナー９とを含んでいる。周知のように、空気入りタイヤ１は、サイドウォール部３が、ビード部４よりもタイヤ軸方向外側に張り出して形成されている。

カーカス６は、タイヤ赤道Ｃに対して例えば７５〜９０゜の角度で配列されたカーカスコードの層からなるカーカスプライ６Ａを含んでいる。カーカスコードには、例えば、ポリエステル等の有機繊維コードが採用されている。

カーカスプライ６Ａは、ビード部４、４間をトロイド状に跨ってのびている。カーカスプライ６Ａのタイヤ半径方向内の内端６ｅは、ビード部４で巻き上げられることなく終端している。

ビードコア５は、ビード部４に配されている。ビードコア５は、カーカスプライ６Ａのタイヤ軸方向の内側に配された内側コア５Ａと、タイヤ軸方向の外側に配された外側コア５Ｂとを含んでいる。内側コア５Ａ及び外側コア５Ｂは、スチールからなるビードワイヤ５ｃがタイヤ回転軸の周りに渦巻状に巻き重ねられたリング状である。

内側コア５Ａのタイヤ軸方向の内側面には、内のエーペックスゴム８ｉが配されている。外側コア５Ｂのタイヤ軸方向の外側面には、外のエーペックスゴム８ｏが配されている。これらのエーペックスゴム８ｉ、８ｏは、硬質ゴムから形成されており、タイヤ半径方向外側に向かってテーパ状に形成されている。

ベルト層７は、タイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０°の角度で傾けて配列されたベルトコードの層からなる内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成されている。これらのベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされている。ベルトコードには、例えば、スチールコードや、アラミド等の有機繊維コードが採用される。

インナーライナー９は、ビード部４のトウ端４ｅ、４ｅ間をトロイド状に跨って配されている。これにより、インナーライナー９は、タイヤの内表面１７の全域に配置されている。インナーライナー９は、空気非透過性のゴム材からなる。空気不透過性ゴムとしては、例えば、ゴム成分１００質量部中に、ブチルゴム（又はその誘導体）を６０質量部以上、好ましくは８０質量部以上、さらに好ましくは１００質量部配合させたブチル系ゴムが好適に使用され得る。インナーライナー９の厚さｔは、例えば０．５〜２．０mm程度である。

図２及び図３は、剛性中子１０を示し、図２は分解斜視図、図３は断面図をそれぞれ示している。図２及び図３に示されるように、剛性中子１０は、中心孔１１ｈを有した環状の中子本体１１と、中子本体１１の中心孔１１ｈに内挿されるコア１２と、中子本体１１の軸心方向の両側に配される一対の側壁体１３Ｌ、１３Ｕとを含んでいる。

中子本体１１の外表面は、空気入りタイヤ１の内表面１７を成形する成形面１８を構成している。換言すれば、加硫成形後において、図１の空気入りタイヤ１の内表面１７と、中子本体１１の成形面１８とは一致する。

中子本体１１は、タイヤ周方向に分割された複数個のセグメント１４から構成されている。セグメント１４には、図４の平面視にて示されるように、周方向長さＬ１がタイヤ半径方向内方に向かって漸減する第１セグメント１４Ａと、周方向長さＬ２がタイヤ半径方向内方に向かって漸増する第２セグメント１４Ｂとが含まれている。第１セグメント１４Ａ、及び、第２セグメント１４Ｂは、タイヤ周方向に交互に配置される。これにより、中子本体１１は、タイヤ周方向に連続する環状体となる。また、中子本体１１の外表面には、空気入りタイヤ１の内表面１７を成形しうるタイヤ周方向に連続した成形面１８が形成される。

図５に示されるように、中子本体１１の成形面１８は、空気入りタイヤ１（生タイヤ１Ｌ）のトレッド部２の内表面１７を成形するトレッド成形面１８ａ、サイドウォール部３の内表面１７を成形するサイドウォール成形面１８ｂ、及び、ビード部４の内表面１７を成形するビード成形面１８ｃが含まれている。サイドウォール成形面１８ｂは、ビード成形面１８ｃよりも、タイヤ軸方向外側に張り出して形成されている。さらに、サイドウォール成形面１８ｂは、タイヤ軸方向の最大幅Ｗを有する最大幅位置２０を含んでいる。

図２及び図３に示されるように、コア１２は円筒状である。コア１２は、図３に示されるように、中子本体１１の中心孔１１ｈに内挿される。コア１２の外周面、及び、セグメント１４Ａ、１４Ｂの内周面には、剛性中子１０の軸心方向にのび、かつ、互いに係合する蟻溝１９ａ、又は、蟻ほぞ１９ｂがそれぞれ形成されている。これにより、コア１２、が、中心孔１１ｈに挿入されると、第１セグメント１４Ａ、及び、第２セグメント１４Ｂのタイヤ半径方向及びタイヤ周方向への移動を拘束することができる。

図３に示されるように、一方の側壁体１３Ｌは、コア１２の軸心方向の一方側にボルトで固着されている。他方の側壁体１３Ｕは、コア１２の軸心方向の他方側に固着されている。他方の側壁体１３Ｕは、コア１２の中心孔１１ｈに設けられる内ネジ部１５にねじ込まれており、着脱自在に固着されている。このような一対の側壁体１３Ｌ、１３Ｕは、図３に示されるように、中子本体１１に対して、コア１２の軸心方向への移動を拘束する。

各側壁体１３Ｌ、１３Ｕには、それらの外側面に、軸心方向の外側に突出する支持軸部１６が設けられている。この支持軸部１６には、例えば、剛性中子１０を加硫金型等へ搬送する搬送装置（図示省略）等のチャック部２３が着脱自在に連結される。

図５に示したように、剛性中子１０の成形面１８の外側には、未加硫のタイヤ部材等を貼り付けて生タイヤ１Ｌが形成される。

図６に示されるように、生タイヤ１Ｌは、剛性中子１０とともに、加硫金型２２に投入される。加硫金型２２は、生タイヤ１Ｌの外面を形成するキャビティ２２ｓを具えている。生タイヤ１Ｌは、外表面がキャビティ２２ｓに、内表面１７が中子本体１１の成形面１８にそれぞれ一致するように加硫成形される。

加硫終了後、加硫金型２２から、加硫されたタイヤ１が、剛性中子１０とともに取り出される。図７に示されるように、剛性中子１０から、側壁対１３Ｌ、１３Ｕ、コア１２が取り外される。これにより、空気入りタイヤ１の内部には、中子本体１１のみが残っている。

次に、中子本体１１の第２セグメント１４Ｂ、及び、第１セグメント１４Ａが、タイヤ半径方向内側へと順番に引き出される。これにより、空気入りタイヤ１の中から、中子本体１１が分解されながら取り出される。

図８に示されるように、中子本体１１のタイヤ回転軸を含む子午線断面において、成形面１８は、サイドウォール成形面１８ｂに位置するタイヤ軸方向の最大幅Ｗと、ビード部のトウ端４ｅを成形するトウ端成形位置１８ｅでのタイヤ軸方向の幅Ｂｄとの比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上とされる。換言すれば、本発明の中子本体１１で加硫成形された空気入りタイヤ１は、トウ端４ｅ間の幅Ｂｄが、比較的大きく形成される。

セグメント１４を空気入りタイヤ１のビード部側から取り出す際、その最大幅位置２０は、トウ端４ｅ、４ｅ間の幅Ｂｄを広げながら通過する。従って、空気入りタイヤ１は、トウ端４ｅ間の幅Ｂｄを大きく加硫成形されることにより、セグメント１４を空気入りタイヤ１のビード部側から取り出す際、セグメント１４の最大幅位置２０がビード部のトウ端４ｅ、４ｅ間を通過する際の抵抗力（摩擦力）は小さくなる。これは、セグメント１４の抜けを向上させるのに役立つ。

発明者らの種々の実験の結果、前記比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上であれば、上述の効果が顕著に発揮されることが判明した。一方、比Ｂｄ／Ｗが大きくなるに従い、セグメント１４はタイヤ１からより抜けやすくなる。しかしながら、トウ端４ｅ、４ｅ間の幅Ｂｄが著しく大きい空気入りタイヤ１は、リム組み時、ビード部を大きく変形させてリムに装着しなければならない。このため、リム組み性が悪化し、かつ、カーカスのプロファイルが変形して転がり抵抗やタイヤ質量が増加するおそれがある。このため、前記比Ｂｄ／Ｗは０．８４以下、より好ましくは０．８３以下とされるのが望ましい。

また、中子本体１１の成形面１８は、トウ端成形位置１８ｅから最大幅位置２０までの内方区間３０では、タイヤ軸方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸減しており、かつ、該内方区間３０の成形面１８に引いた接線Ｔのタイヤ半径方向線に対する角度αは４５度以下とされる。

セグメント１４を空気入りタイヤ１のビード部側から取り出す際、セグメント１４の最大幅位置２０は、空気入りタイヤ１の内方区間３０の内表面１７と接触しながらトウ端４ｅ側へと移動する。この際、内方区間３０に引いた接線の角度αが大きくなると、取り出し時、セグメント１４と内表面１７との摩擦力が大きくなり、セグメント１４の抜けが悪くなる。そこで、本発明では、前記角度αを４５度以下と小さくすることにより、内方区間３０とセグメント１４との摩擦力との軽減を図っている。これにより、セグメント１４が、さらに空気入りタイヤ１から取り出しやすくなる。

さらに、内方区間３０は、接線Ｔの角度αが３０〜４５度となる傾斜部分３２を含んでいる。この傾斜部分３２は、セグメント１４の取り出し時、セグメントに大きな摩擦力を与えるので、そのタイヤ半径方向の長さｈは、一定範囲に制限されるのが望ましい。本発明では、傾斜部分３２のタイヤ半径方向の長さｈと、トウ端成形位置１８ｅからタイヤ半径方向外側に引いたタイヤ半径方向線が成形面１８と交差する交点Ｐまでのタイヤ半径方向の長さＨとの比ｈ／Ｈは０．２５未満とされる。これにより、内方区間３０とセグメント１４との摩擦力との軽減がさらに図られる。とりわけ、種々の実験の結果より、前記比ｈ／Ｈは、０．１５〜０．２２に設定されることが望ましい。

成形面１８の内方区間３０は、前記接線Ｔの角度αが最大となる最大傾斜位置３４を含んでいる。この例では、接線Ｔの角度αは、トウ端成形位置１８ｅから最大傾斜位置３４まで漸増した後、最大傾斜位置３４から最大幅位置２０まで漸減している。最大傾斜位置３４での接線Ｔの角度αは４５度以下になるが、好ましくは４０〜４４度の範囲とされる。

成形面１８の最大傾斜位置３４からタイヤ半径方向内方の領域３６は、中子外方に中心を有する円弧で形成された逆円弧部分３８を含んでいる。このような逆円弧部分３８は、図１に示したように、空気入りタイヤ１のカーカスプライ６Ａにも、タイヤ外方に中心を有する円弧で形成された逆円弧部分４０を形成する。このような空気入りタイヤ１の逆円弧部分４０は、カーカスコードの湾曲の向きが反転させられること（即ち、逆円弧部分４０が、タイヤ内方に中心を有する円弧に変化すること）によって、タイヤの内腔に大きな空間を形成できる。これにより、中子本体１１の各セグメントの取り出しが容易となる。

好ましい態様では、中子本体１１の逆円弧部分３８のタイヤ半径方向の長さＨｒと、傾斜部分３２のタイヤ半径方向の長さｈとの比Ｈｒ／ｈは０．５０〜０．８３とされるのが望ましい。

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。

図１の基本構造をなし、かつ、サイズ２３５／４０Ｒ１８の乗用車用空気入りタイヤを製造するための剛性中子が、表１の仕様に基づいて試作された。また、これらの剛性中子の性能がテストされた。テスト方法は以下の通りである。

＜中子取り出し工程のサイクルタイム＞
各剛性中子を用いて、空気入りタイヤが生産され、そこから中子を取り出す工程に要したサイクルタイムが測定された。各セグメント結果は、実施例１を１００とする指数であり、数字が小さい程、抜き取り易く良好である。

＜中子取り出し後のタイヤ内表面の状態＞
各剛性中子を用いて生産された空気入りタイヤの内表面を肉眼で観察し、損傷の有無が確認された。
テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例の剛性中子は、空気入りタイヤの内表面への損傷を防ぎつつ、中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させていることが確認できた。

１０ 剛性中子
１１ 中子本体
１４ セグメント
１８ 成形面
３０ 内方領域
３２ 傾斜部分
３４ 最大傾斜位置
３８ 逆円弧部分

Claims (7)

1. トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する成形面を具えた環状の中子本体を含み、
   前記中子本体は、タイヤ周方向に連ねられた複数個のセグメントから構成され、
   しかも、各セグメントは、タイヤ半径方向内側への移動により前記空気入りタイヤから取り出される空気入りタイヤ製造用の剛性中子であって、
   前記中子本体のタイヤ回転軸を含む子午線断面において、
   前記成形面は、前記サイドウォール部を成形する領域に位置するタイヤ軸方向の最大幅Ｗと、前記ビード部のトウ端を成形するトウ端成形位置でのタイヤ軸方向の幅Ｂｄとの比Ｂｄ／Ｗが０．８０以上であり、
   前記成形面の前記トウ端成形位置から前記最大幅Ｗの位置までの内方区間では、タイヤ軸方向の幅がタイヤ半径方向内側に向かって漸減しており、かつ、該内方区間の成形面に引いた接線のタイヤ半径方向線に対する角度αは４５度以下であり、
   しかも、前記内方区間は、前記接線の角度αが３０〜４５度となる傾斜部分を含んでおり、
   前記傾斜部分のタイヤ半径方向の長さｈと、前記トウ端成形位置からタイヤ半径方向外側に引いたタイヤ半径方向線が前記成形面と交差する交点までのタイヤ半径方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．２５未満であることを特徴とする剛性中子。
2. 前記成形面は、前記内方区間において、前記接線の角度αが最大となる最大傾斜位置を含み、
   前記最大傾斜位置からタイヤ半径方向内方の領域は、中子外方に中心を有する円弧で形成された逆円弧部分を含む請求項１記載の剛性中子。
3. 前記逆円弧部分のタイヤ半径方向の長さＨｒと、前記傾斜部分のタイヤ半径方向の長さｈとの比Ｈｒ／ｈは０．５０〜０．８３である請求項２記載の剛性中子。
4. 前記最大傾斜位置の前記接線の角度αが４０〜４４度である請求項２又は３記載の剛性中子。
5. 前記比Ｂｄ／Ｗは、０．８０〜０．８４である請求項１乃至４のいずれかに記載の剛性中子。
6. 前記比ｈ／Ｈは、０．１５〜０．２２である請求項１乃至５のいずれかに記載の剛性中子。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の剛性中子が用いられた空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記剛性中子の外表面に、未加硫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を形成する生タイヤ形成工程と、
   前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程と、
   前記各セグメントを、タイヤ半径方向内側に移動させることにより、加硫成形後の前記空気入りタイヤから前記各セグメントを取り出す中子取り出し工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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