JP2016083855A - 剛性強化環およびそれを用いたタイヤ加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤの寸法精度を高くしながら、設計自由度および生産性を低下させないようにした空気入りタイヤの加硫方法を提供する。
【解決手段】グリーンタイヤＴを金型１内にセットし、グリーンタイヤＴの内側にブラダー２を挿入して膨張させることによりタイヤ径方向外側へ押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、グリーンタイヤＴのトレッド部に相当する領域の内周面と、ブラダー２のトレッド部に相当する領域の外周面の間に、本体部７およびテーパー部４を有する剛性強化環３を介在させた状態でブラダー２を膨張させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫成形に使用する環状部材およびそれを用いたタイヤ加硫方法に関する。

空気入りタイヤを加硫成形する方法として、金型の内部にグリーンタイヤをセットした後、そのグリーンタイヤの内部に加硫用ブラダーを挿入してスチーム等を注入・充填し膨張させることにより、グリーンタイヤを加圧・加熱することが多い。しかし加硫用ブラダーを使用した加硫成形では、空気入りタイヤの構成部材が流動し設計された通りに配置されないことが起こり得る。このような場合、所期のタイヤ性能が発揮できない虞がある。また高性能な空気入りタイヤを製造するには、タイヤ構成部材の配置精度を一層高くすることが必要である。

空気入りタイヤの寸法精度を高くしてタイヤ性能を高めるため、剛性中子を内型として使用する加硫方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、剛性中子を用いた加硫方法では、加硫時のタイヤの熱膨張に対処することが難しく適用可能なタイヤ形状が限定されること、加硫したタイヤを内型から取り外すのが困難で生産性が低いことに加え、製造コストが高くなるという問題がある。このため空気入りタイヤの寸法精度を高くしながら、設計自由度および生産性を低下させないようにした空気入りタイヤの加硫方法が求められていた。

特開２００７−６９４９７号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤの寸法精度を高くしながら、設計自由度および生産性を低下させないようにしたタイヤ加硫方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の剛性強化環は、グリーンタイヤを金型内にセットし、ブラダーを前記グリーンタイヤの内側からタイヤ径方向外側へ押し付けて加硫成形するとき前記グリーンタイヤのトレッド部に相当する領域の内周面と、前記ブラダーのトレッド部に相当する領域の外周面の間に介在させる円筒形の環であり、該環を周方向に所定量の引張り変形をさせるのに要する応力が、周方向に所定量の圧縮変形をさせるのに要する応力よりも大きく、前記厚さｔを有する本体部および該本体部の両側に配置され、その厚さが前記環の幅方向外側端部に向けて前記厚さｔから漸減するテーパー部からなり、該テーパー部の外側端部の厚さが前記厚さｔの２分の１以下であることを特徴とする。

また本発明のタイヤ加硫方法は、グリーンタイヤを金型内にセットし、前記グリーンタイヤの内側にブラダーを挿入して膨張させることによりタイヤ径方向外側へ押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、前記グリーンタイヤのトレッド部に相当する領域の内周面と、前記ブラダーのトレッド部に相当する領域の外周面の間に、前記剛性強化環を介在させた状態で前記ブラダーを膨張させることを特徴とする。

本発明の剛性強化環およびこれを用いたタイヤ加硫方法によれば、グリーンタイヤのトレッド部の内周面と、ブラダーのトレッド部の外周面の間に、その周方向の引張り応力が圧縮応力よりも大きい剛性強化環を配置して加硫成形するので、ブラダーの外径が丸く膨らむのを抑制することによりタイヤの内周面の形状を限定しタイヤ径方向の厚さを調節することができる。またブラダーはタイヤ径方向への膨張が抑制されるので、タイヤ幅方向への膨張が大きくなるのでタイヤショルダー部の厚さを薄くすることができる。これにより空気入りタイヤの寸法精度を高くすることができる。さらに剛性強化環の外径、幅を適宜、調整することによりタイヤの設計自由度をより高くすることができる。しかも剛性強化環を既存のブラダーと共に使用するだけでよいので、生産性を維持すると共に製造コストを悪化させることがない。

また、剛性強化環を本体部とその両側に配置されたテーパー部とで構成し、このテーパー部を厚さｔを有する本体部に対して剛性強化環の幅方向外側端部に向けて厚さｔから漸減させ、テーパー部の外側端部の厚さが本体部の厚さｔの２分の１以下にすることで、テーパー部を有しない場合に比べて空気入りタイヤ内周面のブラダー当接面と剛性強化環当接面との境界に生じる突起の大きさを小さくすることができる。この突起を軽減することで、空気入りタイヤ内周面の外観をよくする。また、タイヤ走行時における動的疲労等の故障を抑制することができる。

前記剛性強化環の少なくともテーパー部を繊維補強することもできる。テーパー部を繊維補強をしていない場合、テーパー部はタイヤ加硫を繰り返すと、引きちぎれたり破損することが懸念されるが、テーパー部を繊維補強することで剛性強化環の耐久性を高くし、剛性強化環の使用可能回数を増やすことができる。

テーパー部の繊維補強の範囲は径方向外側および／または内側を行ってもよい。剛性強化環の寿命（使用可能な回数）やタイヤ加硫後の取り外しやすさ、タイヤに転写される突起部分の状態等は、加硫対象のタイヤによって異なるため、繊維補強の範囲は適時最良な範囲に設定するとよい。

剛性強化環の外径は加硫したタイヤの内径と略同等で、剛性強化環の幅は加硫したタイヤのトレッド部の幅と略同等であることが好ましく、かつ加硫したタイヤおよびブラダーと分離可能である。また剛性強化環は、撚り構造を有する補強線材を少なくともタイヤ周方向に巻回した補強体を、未加硫ゴムで被覆し、これを加硫した環であるとよい。さらに剛性強化環のタイヤ周方向の引張り剛性が、ブラダーのタイヤ周方向の引張り剛性よりも大きいことが好ましい。この剛性強化環は、周方向の引っ張り以外の変形は弱い力で達成でき、加硫成形した空気入りタイヤからの取り外しが容易で、繰り返し加硫成形に使用することができる。

本発明のタイヤ加硫方法において、剛性強化環の外周に、グリーンタイヤの構成部材を一体的にアッセンブリしたグリーンタイヤ組み立て体を製作し、該グリーンタイヤ組み立て体を金型内にセットすることができる。剛性強化環を、予め成形したグリーンタイヤの内腔に挿入して密着させグリーンタイヤ組み立て体を製作し、その内側にブラダーを挿入することができる。これらグリーンタイヤ組み立て体は、複数に分割可能な金型の内側にセットするとよい。

本発明のタイヤ加硫方法は、上述した剛性強化環を用いてグリーンタイヤを加硫することにより寸法精度が高く、高品質の空気入りタイヤを安定的に低コストで製造することができる。

本発明の剛性強化環を使用したタイヤ加硫方法の実施形態の子午線方向断面の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の剛性強化環の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。 図１の点線円内のテーパー部を部分的に拡大した断面図である。 図１で示した本発明の剛性強化環を使用したタイヤ加硫方法により製造したタイヤの一例をその子午線方向断面で模式的に示した断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の剛性強化環の実施形態の他の例を示す図３に相当する部分断面図であり、（ａ）はテーパー部の径方向外側に繊維補強をした剛性強化環の実施形態の断面図、（ｂ）は本体部およびテーパー部の径方向外側を繊維補強した剛性強化環の実施形態の断面図、（ｃ）は本体部およびテーパー部の径方向外側およびテーパー部の径方向内側を繊維補強をした剛性強化環の他の実施形態の断面図である。 （ａ）（ｂ）は、図５（ａ）（ｂ）の剛性強化環の斜視図であり、（ａ）は図５（ａ）の剛性強化環の実施形態の表面の一部を取り除いた模式的な図、（ｂ）は図５（ｂ）の剛性強化環の実施形態の表面の一部を取り除いた模式的な図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の剛性強化環の実施形態の更に他の例を模式的に示す図５（ａ）に相当する説明図であり、（ａ）はタイヤ周方向に巻回した補強線材を有する剛性強化環の実施形態の断面図、（ｂ）は（ａ）の剛性強化環の本体部およびテーパー部の径方向外側を繊維補強する剛性強化環の実施形態の断面図、（ｃ）は（ａ）の剛性強化環のテーパー部の径方向外側および径方向内側を繊維補強する剛性強化環の実施形態の断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の剛性強化環の実施形態の更に他の例を模式的に示す説明図であり、（ａ）は図７（ａ）の剛性強化環の表面の一部を取り除いて示す斜視図、（ｂ）は図７（ｂ）の剛性強化環の表面の一部を２段階に取り除いて示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の剛性強化環のテーパー部を繊維補強した実施形態の表面の一部を２段階に取り除いて示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は加硫時の金型の開閉を模式的に示す説明図であり、（ａ）はグリーンタイヤを金型にセットするとき、（ｂ）は加硫するとき、（ｃ）は加硫したタイヤを取り出すときのタイヤの赤道方向の断面図である。 本発明の剛性強化環を使用した実施例において、加硫時の膨張したブラダーの断面図である。 テーパー部を有しない環を模式的に示す斜視図である。 図１１のテーパー部を有しない環を使用したタイヤ加硫方法の例を子午線方向断面で模式的に示す説明図である。 図１１で示したテーパー部を有しない環を使用して加硫したタイヤを子午線方向断面で模式的に示した断面図である。 従来技術を示す比較例において、加硫時に膨張したブラダーの断面図である。

以下、本発明の剛性強化環およびそれを用いたタイヤ加硫方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１は、加硫成形時の金型１、加硫用ブラダー２（以下、「ブラダー２」という。）およびグリーンタイヤＴを模式的に示す説明図である。図１では、ブラダー２が膨張することにより、グリーンタイヤＴが金型１の内面に押し付けられた様子を示している。またグリーンタイヤＴは、トレッド部Ｔ１、サイド部Ｔ２およびビード部Ｔ３からなる。

本発明では、グリーンタイヤＴのトレッド部Ｔ１に相当する領域の内周面と、ブラダー２のトレッド部Ｔ１に相当する領域の外周面の間に、剛性強化環３が配置される。剛性強化環３は円筒形の環であり、本体部７およびテーパー部４からなる。また剛性強化環３はその周方向に所定量の引張り変形をさせるのに要する応力が、周方向に所定量の圧縮変形をさせるのに要する応力よりも大きいことが必要である。すなわち剛性強化環３は、タイヤ周方向に伸長し難く、かつ圧縮しやすい性質を有する。

剛性強化環３をブラダー２の外周に外嵌めすることにより、加硫成形時にブラダー２が膨張するとき、剛性強化環３が周方向に伸長し難くその直径の変化を抑制するので、ブラダーの外径、とりわけクラウン部（トレッド部）が意に反して丸く膨らむのを抑制し、ブラダー２の外周形状を制限する。すなわち剛性強化環３を使用することにより、加硫成形時にブラダー２が膨張するときのタイヤの内周面の形状を限定し、トレッド部に相当する領域におけるタイヤ径方向の厚さを調節し寸法精度を高くすることができる。このため剛性強化環３は、そのタイヤ周方向の引張り剛性が、ブラダー２のタイヤ周方向の引張り剛性よりも大きいことが好ましい。

また剛性強化環３に外嵌めされたブラダー２は、タイヤ径方向への膨張が制限されるため、剛性強化環３の開口部、すなわちタイヤ幅方向へ膨張しやすくなる。これにより従来、金型の内面へ接触するのが比較的遅く押付け力を十分に付与することが難しいため、加硫時間が長くなる原因の１つであったグリーンタイヤのショルダー領域に対して十分に加熱・加圧処理を施すことができる。すなわち剛性強化環３を使用することにより、タイヤショルダー部の厚さを薄くして寸法精度を高くすると共に、加硫時間を短くすることができる。

剛性強化環３は、その周方向の引張り応力が大きいことに加え、周方向の圧縮応力が小さいという特徴を有する。タイヤの加硫成形の初期段階では、タイヤ内面に近いカーカスやベルト層等のゴムの加硫が進行し、次の中期段階以降にタイヤ内部を含むタイヤ断面全体の加硫が進行する。未加硫ゴムの加硫が進行すると熱膨張によりゴムの体積が増大する。このため中期段階以降にタイヤ断面全体の加硫が進行すると、熱膨張のために初期段階で加硫が進行したタイヤ内面に近い加硫ゴムは、タイヤ内腔の周長が収縮するように、径方向内側に変形する。したがって、加硫成形の初期段階でブラダー２の膨張によりその周長を拡大した剛性強化環３は、中期段階以降では周長を縮小させる必要がある。本発明の剛性強化環３は、周方向の圧縮応力が小さいため、中期段階以降の加硫ゴムの挙動に追従することができ、バックリング等の故障が起きるのを防ぐことができる。

さらに本発明の剛性強化環３は、図２に例示するように、本体部７とその両側に配置されたテーパー部４とからなる。本体部７は、剛性強化環３の幅方向中央において、ほぼ一定の厚さｔを有する。テーパー部４は本体部７の両側に配置され、その厚さが本体部７に接する内側端部９から剛性強化環３の幅方向外側端部８に向け、本体部の厚さｔから漸減するように形成される。剛性強化環３がテーパー部４を有することにより、グリーンタイヤＴを加硫するとき、タイヤ内周面の剛性強化環３に接する領域と、ブラダー２に接する領域との境界に形成される突起を小さくすることができる。

図３は、図１の点線円内のテーパー部４および本体部７の一部を拡大した断面図である。図３において、テーパー部４の外側端部８の厚さｔｅは、剛性強化環３の本体部７の厚さｔの２分の１以下である。テーパー部４の外側端部８の厚さｔｅを本体部７の厚さｔの２分の１以下にすることにより、加硫タイヤの内周面の外観を良好にして走行時の動的疲労等の故障を抑制するとともに、加硫成形に繰り返し使用する剛性強化環３の加硫成形に繰り返し使用するときの寿命を十分に確保することができる。テーパー部４の外側端部８の厚さｔｅは、本体部７の厚さｔの好ましくは１／６〜１／２、より好ましくは１／５〜１／３であるとよい。

さらに本発明において、テーパー部４の外側端部８から内側端部９の距離Ｌが本体部７の厚さｔに対し、好ましくはｔ≦Ｌ≦６ｔ、より好ましくは２ｔ≦Ｌ≦５ｔの関係を満たしているとよい。距離Ｌをｔ以上にすることにより、傾斜を緩やかにすることでき、段差状態を軽減することができる。また距離Ｌを６ｔ以下にすることにより、クラウン部（トレッド部）における形状精度の向上と、ショルダー部への圧力負荷および熱伝達の促進を両立することができる。尚、テーパー部４の外側端部８は剛性強化環３の幅方向外側端部であり、テーパー部４の内側端部９は、本体部７との境界である。テーパー部４の寸法はタイヤの種類や形状等によって適宜、決めることができる。

図２の剛性強化環３を用いて製造した加硫タイヤ１２の子午線方向断面図を模式的に図４に示す。一方、図１１に示した環１０は、テーパー部４を有さず、本体部７のみからなる円筒形の環である。このテーパー部を有しない環１０を用いて製造した加硫タイヤ１２を図１３に示す。図４、１３の点線で囲まれた円内にあるタイヤ内周面の突起１１はブラダー２の当接面と剛性強化環３の当接面との境界にできる凸部である（図１、図１２参照）。点線の円で囲まれた断面を見てわかるように図４の本発明の剛性強化環３を用いて加硫したタイヤ１２は、図１１のテーパー部を有しない環１０を用いて加硫したタイヤ１２と比して、ブラダー２の当接面と剛性強化環３の当接面との境界にできる突起１１が小さい。つまり外側端部の厚さｔｅが薄く段差が小さいテーパー部４を有する剛性強化環３を用いることで突起１１の大きさを小さくすることができる。これにより空気入りタイヤ内周面の外観を良好にすると共に、タイヤ走行時における動的疲労等の故障を抑制し、より品質の高いタイヤを生産することができる。

剛性強化環３は、周方向の引張り応力が圧縮応力より大きい特徴を有するものであれば、その構成が特に制限されるものではない。剛性強化環３を構成する材料としては例えば加硫ゴムや樹脂等がある。剛性強化環３の本体部７の厚さｔは、特に制限されるものではないが、好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜７ｍｍであるとよい。剛性強化環３の本体部７の厚さが１ｍｍ未満であると、加硫成形時におけるタイヤ内周面の形状を調節する作用が十分に得られない虞がある。また剛性強化環３の本体部７の厚さが１０ｍｍを超えると、加硫成形の中期段階以降に周長を縮小させる作用が十分に得られない虞がある。また、加硫されるタイヤの形状や大きさなどに応じて、本体部７の最適な厚さは一律ではない。

また、剛性強化環３は少なくともテーパー部４を繊維補強することが望ましい。テーパー部４の繊維補強をすることで剛性強化環３の耐久性（加硫成形に繰り返し使用することができる回数）を高くすることができる。特にテーパー部４は厚さが中央部の厚さｔに対して薄く、グリーンタイヤＴを加硫した後に剛性強化環３を加硫タイヤから取り外す際に引きちぎれたり破損する可能性があり、剛性強化環３の破損の原因となりやすい。したがって、テーパー部４を繊維補強することが剛性強化環３の耐久性を高める上で有効である。

図５（ａ）〜（ｃ）はテーパー部４を部分的に拡大して示す断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）において少なくともテーパー部４が繊維補強されている。図５（ａ）で例示する実施形態ではテーパー部４および本体部７の一部の径方向外側を繊維補強材５によって繊維補強している。図５（ｂ）で例示する実施形態では幅方向の全域、すなわちテーパー部４および本体部７の全幅の径方向外側を繊維補強材５によって繊維補強している。また（ｃ）の実施形態は、（ｂ）の実施形態に加え、テーパー部４および本体部７の一部の径方向内側を繊維補強材５によって繊維補強している。尚、繊維補強する範囲は、少なくともテーパー部４を含む限り特に限定されず、上記の例に限定されるものではない。さらに剛性強化環３の径方向外側及び径方向内側の両側でもよいし、径方向外側の片側でもよいし、径方向内側の片側でもよい。加硫対象のタイヤの種類や形状によりタイヤ加硫後の取り外しやすさや、タイヤに転写される突起部分の状態などが異なるため、繊維補強材５によって繊維補強する範囲を適宜決めることができる。

繊維補強材５としては例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリオレフィンケトン繊維、アクリル繊維等を用いることができる。尚、繊維補強材５は糸状でも布状でも構わないし、繊維方向も限定されない。繊維補強の方法として例えば、ゴムを浸み込ませた布を剛性強化環３に重ねて加硫する方法等がある。繊維補強材５を構成する繊維は、剛性強化環の周方向に対し好ましくは３０°以上、より好ましくは３０°〜６０°の角度をなしているとよい。これによりテーパー部４および本体部７の接続を効率的に強化することができる。

また図６（ａ）（ｂ）は、図５（ａ）（ｂ）の剛性強化環の全体を示す斜視図である。図６（ａ）は、図５（ａ）の剛性強化環の実施形態において、外側表面の一部を取り除いて示す模式的な斜視図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）の剛性強化環の実施形態において、その表面の一部を取り除いて示す模式的な図である。

剛性強化環３は図２に示す通り円筒形の環であり、その寸法は特に限定されるものではないが、剛性強化環３の外径が加硫したタイヤの内径と略同等で、剛性強化環３の幅が加硫したタイヤのトレッド部の幅と略同等であるとよい。これにより、タイヤのトレッド部に相当する領域の径方向内側の形状を調整することができる。

尚、図２は、その外径がタイヤ幅方向に一定である円筒形の剛性強化環３を例示するが、剛性強化環３の外径は図示の例に限定されるものではない。例えばタイヤ断面の内周縁を直線状にした空気入りタイヤを製造するときは、図２に例示する剛性強化環３をそのまま使用することができる。一方、タイヤ断面の内周縁を円弧状に設計した空気入りタイヤを製造するときは、剛性強化環３の外径を、設計した円弧に沿うようにタイヤ幅方向に変化させることができる。すなわち設計されたタイヤの断面形状に応じて剛性強化環３の形状を決めるとよい。これによりタイヤの設計自由度をより高くすることができる。

さらに、剛性強化環３は加硫したタイヤおよびブラダーと分離可能であるとよい。剛性強化環３としては、例えば加硫ゴムで出来た環であることが好ましい。剛性強化環３を、加硫ゴムで構成することにより、未加硫ゴムおよびブラダーと接着しないようにするとよい。これにより加硫したタイヤの離型性を良好にすることができる。また剛性強化環３は、金型１から取り出した加硫済みのタイヤの内側から容易に剥離させて取り出すことができる。

また、剛性強化環３は撚り構造を有する補強線材６を少なくともタイヤ周方向に巻回した補強体を、未加硫ゴムで被覆し、これを加硫した環にすることもできる（図７（ａ）および図８（ａ）参照）。剛性強化環３を撚り構造の補強線材６からなる加硫ゴムで構成することにより、周方向の引張応力を大きく、周方向の圧縮応力を小さくすると共に、未加硫ゴムおよびブラダーと接着しないようにすることができる。これにより加硫したタイヤの離型性を良好にすることができる。また、剛性強化環３は、金型１から取り出した加硫済みのタイヤの内側から容易に剥離させて取り出すことができる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、タイヤ周方向に巻回する補強線材６を有する剛性強化環３におけるテーパー部４を部分的に拡大して示す断面図である。図７（ａ）は、撚り構造を有する補強線材６をタイヤ周方向に巻回した補強体が、本体部７に埋設されている。図７（ａ）の例では、テーパー部４の内側端部９が、補強線材６の幅方向外側に位置する。しかし内側端部９の位置は、この例に限定されるものではなく、補強線材６からなる補強体と幅方向に重なってもよい。図７（ｂ）は図７（ａ）の剛性強化環３の本体部７およびテーパー部４の径方向外側を繊維補強する実施形態の断面図である。図７（ｃ）は図７（ａ）の剛性強化環３をテーパー部４および本体部１の一部の径方向外側および径方向内側を繊維補強する実施形態の断面図である。

また図８（ａ）（ｂ）および（ｃ）は、図７（ａ）（ｂ）および（ｃ）の剛性強化環の全体を示す斜視図である。図８（ａ）は、図７（ａ）の剛性強化環の実施形態において、外側表面の一部を取り除いて示す模式的な斜視図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）の剛性強化環の実施形態において、その表面の一部を取り除いて幅方向に配向する繊維補強材５を示し、更に繊維補強材５の一部を取り除いて周方向に巻回された補強線材６を示す模式的な斜視図である。図８（ｃ）は、図７（ｃ）の剛性強化環の実施形態において、その表面の一部を取り除いてテーパー部４の径方向外側で、環の幅方向に配向する繊維補強材５を示し、更にその繊維補強材５の一部を取り除くことにより周方向に巻回された補強線材６を示す模式的な斜視図である。図８（ｂ）（ｃ）で例示するように補強線材６を用いた補強体と繊維補強材５を組み合わせることも可能である。補強線材６を用いた補強体と繊維補強材５を組み合わせることで剛性強化環３の耐久性をより一層向上させることができる。尚、繊維補強する範囲は特に限定されない。

剛性強化環３を構成する補強線材６としては、有機繊維コード、スチールコードが挙げられる。有機繊維コードとしては、例えばポリエステル繊維コード、ポリアミド繊維コード、レーヨン繊維コード、アラミド繊維コード、ポリエチレンナフタレート繊維コード、ポリオレフィンケトン繊維コード、アクリル繊維コード等が例示される。これら繊維コードの撚り構造は、剛性強化環３にしたとき所定の引張り応力および圧縮応力が得られるように適宜、決めることができる。また補強線材６に適当な張力をかけながらタイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより補強体を形成する。補強線材６の撚り構造および巻回時の張力により、剛性強化環３の周方向の引張り応力を調節することができる。

剛性強化環３は、上述した補強線材６からなる補強体を未加硫ゴムのシートで挟み込むなどして被覆し、加硫することにより得られる。未加硫ゴムでの被覆方法は、予め補強線材６を未加硫ゴムで被覆しておき、これをタイヤ周方向に螺旋状に巻回してもよい。

剛性強化環３を構成する材料は、特に限定されるものではなく、加硫ブラダー用ゴム組成物やタイヤ用ゴム組成物を通常構成するゴム成分であればよい。ゴム成分としては、例えばブチルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等を例示することができる。

尚、剛性強化環３は、既存のブラダー２と共に使用して加硫成形するだけでよいので、従来の生産性を維持すると共に製造コストを悪化させることがない。

以下、剛性強化環３を使用した空気入りタイヤの加硫方法について説明する。本発明のタイヤ加硫方法は、グリーンタイヤＴのトレッド部Ｔ１に相当する領域の内周面と、ブラダー２の外周面の間に、上述した剛性強化環３を介在させた状態を金型１内にセットし、ブラダー２を膨張させることにより加硫成形する。上述した通り、ブラダー２の外周を剛性強化環３が外嵌めした構成になるので、タイヤ内周側の形状が剛性強化環３の外周形状により規定されると共に、ショルダー部におけるグリーンタイヤの押圧を有効に作用させることができる。

本発明の加硫方法において、剛性強化環３の外周に、グリーンタイヤＴの構成部材を一体的にアッセンブリしたグリーンタイヤ組み立て体を製作し、得られたグリーンタイヤ組み立て体を金型１内にセットすることができる。これによりグリーンタイヤＴのトレッド部Ｔ１に相当する領域の内周面に剛性強化環３を確実に配置することができ、タイヤの寸法精度をより高くすることができる。

また別の実施形態として、予めグリーンタイヤＴを通常の方法で成形し、得られたグリーンタイヤＴの内腔に剛性強化環３を挿入してグリーンタイヤ組み立て体を製作し、これを金型１内にセットすることができる。これによりグリーンタイヤ組み立て体を容易に製作することができる。

得られたグリーンタイヤ組み立て体をセットする金型としては、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数に分割可能な金型１を好ましく使用することができる。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、加硫成形時の金型の開閉を、タイヤの赤道方向の断面図で、模式的に示す説明図である。図９（ａ）はグリーンタイヤを金型にセットするとき、（ｂ）は加硫するとき、（ｃ）は加硫したタイヤを取り出すときのタイヤの赤道方向の断面図である。

図９（ａ）に例示するように、複数に分割可能な金型１を使用することにより、加硫成形したタイヤの直径とほぼ同じ径を有するグリーンタイヤ組み立て体を、金型１内にセットするのが容易になる。このようなセクショナル金型の分割数は、タイヤ形状およびタイヤサイズに応じて決めることができる。

本発明のタイヤ加硫方法により得られた空気入りタイヤは、設計された値に近い寸法精度を有するため、意図したタイヤ性能をより確実に達成することができる。例えば図２に例示した円筒形の剛性強化環を用いて加硫成形された空気入りタイヤは、トレッド部をフラットにし、かつトレッド部の中央領域の厚さが薄くなるのを防ぎ、略均一の厚さにすることができる。これにより空気入りタイヤの転がり抵抗をより小さくすることができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

同一仕様のグリーンタイヤ（タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６）を加硫成形するとき、実施例１，２，３では剛性強化環を使用して加硫し、比較例１ではテーパー部を有しない円筒形の環を使用して加硫し、比較例２では剛性強化環および円筒形の環を使用せずに加硫した。なお剛性強化環および円筒形の環としては、ポリエステル繊維コード（総繊度２２００ｄｔｅｘ、撚り構造が４６×４６（２本撚り）であるコード）をタイヤ周方向に螺旋状にエンド数５０本／５０ｍｍで巻回しブチルゴムで被覆し加硫した円筒形の環（直径が５７０ｍｍ、厚さｔが２．３ｍｍ）を本体部とすることを共通にした。実施例１，２，３に使用した剛性強化環は、テーパー部の外側端部から内側端部の距離Ｌと外側端部の厚さｔｅを表１に記載したように異ならせた。また実施例３に使用した剛性強化環は、加硫前に径方向外側の全幅にわたりゴムを含浸させた平織り織布（ポリエステル繊維製、２００ｄｔｅｘ、打ち込み密度が経糸、緯糸それぞれ１０本／１２．７ｍｍ幅）を周方向に対して±４５度の角度で糸が配列するように貼り合せ、これを加硫したテーパー部を繊維補強した剛性強化環とした。

実施例１および比較例１における加硫成形時に膨張したブラダーの断面の形態をシミュレーションした結果を図１０および図１４に示す。図１０に示した実施例１におけるブラダーが膨張した断面形態では、トレッド部に相当する領域がフラットであり、トレッド部をフラットにした空気入りタイヤを、厚みを略均一にして加硫することができる。さらにタイヤショルダー部へもブラダーが膨張し十分に押圧することが期待される。

一方、図１４に示した比較例におけるブラダーが膨張した断面形態では、トレッド部に相当する領域において、ブラダーが径方向外側に丸く膨らんでいる。このため、トレッド部をフラットにした空気入りタイヤを加硫成形しようとすると、トレッド部の中央領域の厚さが薄くなってしまうことが懸念される。またタイヤショルダー部へのブラダーの膨張が実施例１と比べて少ないことが認められる。

実施例１、２、３および比較例１、２で得られたタイヤの内周面を観察したところ、実施例１、２、３および比較例１のタイヤ内周面は、トレッド部に相当する領域の断面形状がフラットであることが確認された。これらに比べ比較例１のタイヤ内周面は、トレッド部に相当する領域の断面形状が曲線状の凹になっておりトレッド部のゴムの厚さが不均一であることが確認された。また実施例１、２、３のタイヤ内周面では、剛性強化環の当接部の端に、厚さｔｅより低い突起が形成されていた。比較例１には円筒状の環の当接部の端に、厚さｔｅより大きい突起が形成されていた。

また、実施例１、２、３の剛性強化環および比較例１の円筒状の環を使用して加硫成形を繰り返し行い、剛性強化環または円筒状の環に故障が起きるまでの加硫回数（使用可能回数；剛性強化環等の寿命、交換時期）の比較を行った。実施例１の剛性強化環の加硫回数は４００回、実施例２の剛性強化環は３５０回、実施例３の剛性強化環は５００回、比較例１の円筒状の環は４２０回であった。実施例３の剛性強化環の結果により、テーパー部を繊維補強することで円筒形の環同等の寿命を確保できた。

実施例１、２、３および比較例１、２で得られた空気入りタイヤを、それぞれリム（１６×６．５Ｊ）に装着し、空気圧をＪＡＴＭＡ規定空気圧にして、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）にかけて、試験荷重４．４ｋＮ、走行時間によって速度可変条件のタイヤ耐久試験を行った。その結果、実施例１、２、３および比較例２の空気入りタイヤは耐久試験後のタイヤ内面の状態に問題は見られなかった。一方、比較例１の空気入りタイヤは、突起部分にクラックが発生しているのが確認できた。これにより実施例１，２，３の空気入りタイヤは、タイヤ内面の突起を小さくしたことにより、タイヤ内周面の外観を良好にすると共に、タイヤ耐久性を向上することが認められた。

実施例１、２、３および比較例１、２で得られた空気入りタイヤを、それぞれリム（１６×６．５Ｊ）に装着し、空気圧をＪＡＴＭＡ規定空気圧にして、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）にかけて、試験荷重２．９４ｋＮ、速度５０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。その結果、比較例２の抵抗力を１００とする指数として、表１の「転がり抵抗」の欄に記載した。この指数が小さいほど転がり抵抗が小さく優れることを意味する。これにより実施例１、２および３の空気入りタイヤはトレッド部の形状をよりフラットに形成し、転がり抵抗を大幅に低減することが認められた。

１ 金型
２ 加硫ブラダー
３ 剛性強化環
４ テーパー部
５ 繊維補強材
６ 補強線材
７ 本体部
８ テーパー部の外側端部（剛性強化環の幅方向外側端部）
９ テーパー部の内側端部（本体部との境界）
１０ テーパー部を有しない環
１１ 突起
Ｔ グリーンタイヤ
Ｔ１ トレッド部
Ｔ２ サイド部
Ｔ３ ビード部

Claims (12)

1. グリーンタイヤを金型内にセットし、ブラダーを前記グリーンタイヤの内側からタイヤ径方向外側へ押し付けて加硫成形するとき前記グリーンタイヤのトレッド部に相当する領域の内周面と、前記ブラダーのトレッド部に相当する領域の外周面の間に介在させる円筒形の環であり、該環の周方向に所定量の引張り変形をさせるのに要する応力が、周方向に所定量の圧縮変形をさせるのに要する応力よりも大きく、前記厚さｔを有する本体部および該本体部の両側に配置され、その厚さが前記環の幅方向外側端部に向けて前記厚さｔから漸減するテーパー部からなり、該テーパー部の外側端部の厚さが前記厚さｔの２分の１以下であることを特徴とする剛性強化環。
2. 前記テーパー部の外側端部から内側端部の距離Ｌが前記厚さｔとｔ≦Ｌ≦６ｔの関係を有することを特徴とする請求項１に記載の剛性強化環。
3. 少なくとも前記テーパー部が繊維補強されていることを特徴とする請求項１または２に記載の剛性強化環。
4. 前記テーパー部の径方向外側および／または内側が繊維補強されている請求項３に記載の剛性強化環。
5. 前記環の外径が加硫したタイヤの内径と略同等で、前記環の幅が加硫したタイヤのトレッド部の幅と略同等であり、かつ加硫したタイヤおよびブラダーと分離可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の剛性強化環。
6. 撚り構造を有する補強線材を少なくともタイヤ周方向に巻回した補強体を、未加硫ゴムで被覆し、これを加硫した環からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の剛性強化環。
7. 前記環のタイヤ周方向の引張り剛性が、前記ブラダーのタイヤ周方向の引張り剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の剛性強化環。
8. グリーンタイヤを金型内にセットし、前記グリーンタイヤの内側にブラダーを挿入して膨張させることによりタイヤ径方向外側へ押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、前記グリーンタイヤのトレッド部に相当する領域の内周面と、前記ブラダーのトレッド部に相当する領域の外周面の間に、請求項１〜７のいずれかに記載の剛性強化環を介在させた状態で前記ブラダーを膨張させることを特徴とするタイヤ加硫方法。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の剛性強化環の外周に、前記グリーンタイヤの構成部材を一体的にアッセンブリしたグリーンタイヤ組み立て体を製作し、該グリーンタイヤ組み立て体を前記金型内にセットすることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ加硫方法。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載の前記剛性強化環を、予め成形したグリーンタイヤの内腔に挿入してグリーンタイヤ組み立て体を製作し、その内側にブラダーを挿入する特徴とする請求項８に記載のタイヤ加硫方法。
11. 前記グリーンタイヤ組み立て体を、複数に分割可能な金型の内側にセットすることを特徴とする請求項９または１０に記載のタイヤ加硫方法。
12. 請求項８〜１１のいずれかに記載のタイヤ加硫方法により得られた空気入りタイヤ。

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