JP2017140740A - 組立タイヤ部材の製造システム - Google Patents

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Satoyuki Sakai
智行 酒井
淳 松田
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Abstract

【課題】製造設備をコンパクトにでき、かつ、製造に要する部材およびエネルギーを一段と抑制できる組立タイヤ部材の製造システムを提供する。
【解決手段】円筒状の剛体リング12と円筒状のゴム部材13とを有して、ホイール15の外周側に組み付けられて使用される組立タイヤ部材11を製造する際に、剛体リング12をモールド4の内部に配置し、混合機2で製造した未加硫ゴムR1をゴム射出機3により剛体リング11の外周側のキャビティ6に射出して、モールド4内で加硫させるとともに剛体リング12の外周面に接合させて、剛体リング12と一体化させたゴム部材13を成形する。或いは、外周面に所定厚さの加硫ゴムR2が予め一体的に接合された状態の剛性リング12を用いて、射出した未加硫ゴムR1を加硫ゴムR2の外周面に接合させて剛体リング12と一体化させたゴム部材13を成形する。
【選択図】図3

Description

本発明は、組立タイヤ部材の製造システムに関し、さらに詳しくは、製造設備をコンパクトにでき、かつ、製造に要する部材およびエネルギーを一段と抑制できる組立タイヤ部材の製造システムに関するものである。
近年、従来の一般的な空気入りタイヤとは異なる様々なタイプのタイヤが提案されている。例えば、円筒状の剛体リングと、この剛体リングに外嵌される円筒状のゴム部材とを有する組立タイヤ部材が提案されている(特許文献1)。この組立タイヤ部材は、ホイールの外周面にゴム製の円環状チューブが配置される。そして、このチューブの外周面に剛体リングが外嵌された状態になる。即ち、この組立タイヤ部材は、空気が密封された円環状チューブを介してホイールの外周側に組み付けられてタイヤを構成する。
このような新しいタイプの組立タイヤ部材は、従来の一般的な空気入りタイヤのように、すべての部材が一体化されていない。そして、構成部材が少ないので製造設備をコンパクトにできる可能性が高い。しかしながら、このような新しいタイプの組立タイヤ部材の製造方法や製造設備は、未だ十分に確立されていないのが実情である。
国際公開WO2014/103841A1
本発明の目的は、組立タイヤ部材の製造システムに関し、さらに詳しくは、製造設備をコンパクトにでき、かつ、製造に要する部材およびエネルギーを一段と抑制できる組立タイヤ部材の製造システムを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明の組立タイヤ部材の製造システムは、円筒状の剛体リングと、この剛体リングの外周側に配置される円筒状のゴム部材とを有し、ホイールの外周側に組み付けられて使用される組立タイヤ部材の製造システムであって、前記剛体リングが内部に配置されるモールドと、前記モールドの内部に配置された前記剛体リングの外周側に形成されるキャビティに未加硫ゴムを射出するゴム射出機と、前記未加硫ゴムを製造する未加硫ゴムの混合機とを備え、前記モールド内で、前記ゴム射出機から前記キャビティに射出した前記未加硫ゴムを加硫させるとともに、前記剛体リングの外周面に接合させて前記剛体リングと一体化させた前記ゴム部材を成形する構成にしたことを特徴とする。
本発明の別の組立タイヤ部材の製造システムは、円筒状の剛体リングと、この剛体リングの外周側に配置される円筒状のゴム部材とを有し、ホイールの外周側に組み付けられて使用される組立タイヤ部材の製造システムであって、前記剛性リングの外周面に所定厚さの加硫ゴムが予め一体的に接合された状態であり、この剛体リングが内部に配置されるモールドと、前記モールドの内部に配置された前記剛体リングの外周面に接合された前記加硫ゴムの外周側に形成されるキャビティに未加硫ゴムを射出するゴム射出機と、前記未加硫ゴムを製造する未加硫ゴムの混合機とを備え、前記モールド内で、前記ゴム射出機から前記キャビティに射出した前記未加硫ゴムを加硫させるとともに、前記加硫ゴムの外周面に接合させて前記剛体リングと一体化させた前記ゴム部材を成形する構成にしたことを特徴とする。
本発明の前者の組立タイヤ部材の製造システムでは、円筒状の剛体リングと円筒状のゴム部材を一体的に接合すればよいので、従来の一般的な空気入りタイヤに比して構成部材が圧倒的に少なくて済む。これに伴って製造設備をコンパクトにすることができ、製造に要するエネルギーを抑制するにも有利になる。
本発明の後者の組立タイヤ部材の製造システムでは、円筒状の剛体リングの外周面に接合された加硫ゴムと円筒状のゴム部材を一体的に接合すればよいので、従来の一般的な空気入りタイヤに比して構成部材が圧倒的に少なくて済む。これに伴って製造設備をコンパクトにすることができ、製造に要するエネルギーを抑制するにも有利になる。
前者の組立タイヤ部材の製造システムでは、例えば、射出された前記未加硫ゴムが接合する前記剛体リングの外周面に、予め接着部材が配置された状態にする。これにより、前記接着部材を用いて、射出した未加硫ゴムを剛体リングの外周面により強固に接合することが可能になる。
また、前記剛体リングを加熱する加熱器を有し、この加熱器により前記剛体リングを介して前記接着部材を所定温度に加熱した状態にすることもできる。加熱することで前記接着部材の接着力を高めることができるので、射出した未加硫ゴムを剛体リングの外周面に強固に、かつ早期に接合するには一段と有利になる。
後者の組立タイヤ部材の製造システムでは、例えば、射出された前記未加硫ゴムが接合する前記加硫ゴムの外周面に、予め接着部材が配置された状態にする。これにより、前記接着部材を用いて、射出した未加硫ゴムを前記加硫ゴムの外周面により強固に接合することが可能になる。
本発明では、前記組立タイヤ部材に対して予め設定された想定耐用期間または想定走行距離の使用条件と、前記未加硫ゴムのゴム物性とに基づいて、予め用意している複数のモールドの中から最も前記使用条件に適合するモールドを選択する演算装置を備え、この演算装置により選択されたモールドを前記組立タイヤ部材の製造に用いる構成にすることもできる。これにより、円筒状のゴム部材の厚さを過不足のない最適範囲にすることが可能になるので、製造に要する部材の量およびエネルギーを抑制するには有利になる。
また、前記組立タイヤ部材の製造時に前記剛体リングに、前記組立タイヤ部材の仕様情報および履歴情報が記憶された情報体を付設するマーキング装置を備えた構成にすることもできる。この構成にした場合、前記情報体が付設された前記剛体リングを用いて、前記組立タイヤ部材を新たに製造する際に、前記情報体に記憶された情報を読み取るリーダを備え、このリーダにより読み取った前記情報体に記憶された情報に基づいて、新たに製造する前記組立タイヤ部材の想定耐用期間または想定走行距離の使用条件を設定し、この設定した使用条件に基づいて、前記組立タイヤ部材を新たに製造する際に射出する未加硫ゴムおよびモールドを決定する構成にするとよい。これにより、前記情報体に記憶された情報を、品質確認や剛体リングを繰り返し使用する際の参考データとして利用することができる。これに伴って、円筒状のゴム部材の厚さを過不足のない最適範囲にすることが可能になるので、製造に要する部材の量およびエネルギーを抑制するには有利になる。
本発明では、前記剛体リングとしては例えば、平板状の金属製または炭素繊維強化プラスチック製からなる円筒体または線状の金属製または炭素繊維強化プラスチック製からなる円筒体を用いる。前記組立タイヤ部材は、例えば、前記ホイールの外周面に外嵌されたゴム製の円環状チューブに前記剛体リングが外嵌された状態にして、前記ホイールに組み付けられて使用される。通常のタイヤの更生方法は、台タイヤの上に新しいゴムを加熱することにより接着する工程がある。このとき、従来の台タイヤを構成するゴムまたは金属とゴムとの界面が熱によりダメージを受けるため、更生回数は限られている。しかし、前記剛体リングは従来の台タイヤよりも多く繰り返しして使用可能である。
本発明の組立タイヤ部材の製造システムを例示する説明図である。 図1のモールドを平面視で例示する説明図である。 図1のモールドを断面視で例示する説明図である。 図3のキャビティに未加硫ゴムを射出した状態を例示する説明図である。 図4の工程を経て製造された組立タイヤ部材をホイールに組み付けた状態を側面視で例示する説明図である。 図5の組立タイヤ部材およびホイールを断面視で例示する説明図である。 別の剛体リングを内部に配置したモールドを断面視で例示する説明図である。 図7のキャビティに未加硫ゴムを射出した状態を例示する説明図である。 図8の工程を経て製造された組立タイヤ部材をホイールに組み付けた状態を側面視で例示する説明図である。 図9の組立タイヤ部材およびホイールを断面視で例示する説明図である。
以下、本発明の組立タイヤ部材の製造システムを図に示した実施形態に基づいて説明する。
図1〜図2に例示する本発明の組立タイヤ部材の製造システム1によって、図5〜図6に例示する組立タイヤ部材11が製造される。この組立タイヤ部材11は、円筒状の剛体リング12と、剛体リング12の外周側に配置される円筒状のゴム部材13とを有している。ゴム部材13は加硫ゴムにより形成されて、一般的な空気入りタイヤのように空洞部を形成する形態ではなく、実質的に中実(ソリッド)である。組立タイヤ部材11は、ホイール15の外周側に組み付けられて使用される。
この実施形態では、ホイール15の外周面に外嵌されたゴム製の円環状チューブ14に剛体リング12が外嵌された状態になって、組立タイヤ部材11がホイール15に組み付けられている。即ち、組立タイヤ部材11と円環状チューブ14とホイール15とはそれぞれ分離した別体であり、これらが組み付けられてタイヤ/ホイール組立体になっている。組立タイヤ部材11は、円環状チューブ14を介在させてホイール15に組み付けられるだけでなく、円環状チューブ14とは異なる緩衝部材を介在させてホイール15に組み付けられる形態にすることもできる。剛体リング12、ゴム部材13およびホイール15の幅は実質的に同じになっている。
剛体リング12としては、例えば、平板状の金属または炭素繊維強化プラスチックを円筒状に形成した円筒体を用いることできる。または、線状の金属または炭素繊維強化プラスチックを円筒状に形成し、これを複数本、横並びにして接合した円筒体を剛体リング12として用いることもできる。
製造システム1は、剛体リング12が内部に配置されるモールド4と、未加硫ゴムR1を製造する混合機2と、未加硫ゴムR1を射出するゴム射出機3とを備えている。この実施形態では、さらに、加熱器10と、演算装置7と、マーキング装置8と、リーダ9とを備えている。
モールド4として例えば、製造するゴム部材13の厚さや表面形状(トレッドパターン)を異なった仕様にする複数種類のモールド4A〜4Dが予め用意される。それぞれのモールド4は、図2、図3に例示するように、横倒し状態の剛体リング12の上下をそれぞれ覆うセグメント5a、5bと、周方向に分割された複数のセグメント5c〜5hにより構成されている。この実施形態のモールド4はいわゆるセクショナルタイプであるが、上下二つ割りタイプのモールド4を採用することもできる。剛体リング12が内部に配置されたモールド4を閉型すると、剛体リング12の外周側にキャビティ6が形成される。
混合機2は、原料ゴムと各種配合剤とを混合、混練して未加硫ゴムR1を製造する。混合機2としては、公知の小型のバンバリーミキサーやニーダー等を用いることができる。未加硫ゴムR1は射出できる流動特性を有し、加硫が可能な仕様であればよく、例えば、天然ゴム、IR、SBR、BRなどのジエン系ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、EPDMなどの非ジエン系ゴム、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤等の各種配合材料が適宜配合されている。
ゴム射出機3は、キャビティ6に未加硫ゴムR1を射出する。ゴム射出機3は、未加硫ゴムR1を所定温度で加温しつつ収容するシリンダと、シリンダに収容されている未加硫ゴムR1を押出すプランジャと備えている。プランジャを前進させることにより、未加硫ゴムR1を所定の射出圧力で射出する。この射出圧力は例えば10MPa〜50MPaである。
加熱器10は、モールド4を所定温度に加熱する。さらに、この実施形態では、加熱器10によって剛体リング12を所定温度に加熱できるように構成されている。
演算装置7には、製造する組立タイヤ部材11に対して予め設定された想定耐用期間または想定走行距離の使用条件と、使用可能な未加硫ゴムR1のゴム物性とが入力される。また、それぞれのモールド4の仕様(製造されるゴム部材13の厚さや表面形状)が入力されている。そして、これら入力された情報に基づいて、予め用意している複数のモールド4A〜4Dの中から最も入力された使用条件に適合するモールド4を選択する。
マーキング装置8は、組立タイヤ部材11の製造時に剛体リング12に、組立タイヤ部材11の仕様情報および履歴情報が記憶された情報体8aを付設する。リーダ9は、剛体リング12に付設された情報体8aに記憶された情報を読み取る。組立タイヤ部材11の仕様情報としては、剛体リング12の材質、サイズ、ゴム部材13のゴム種(ゴム物性)、厚さ、幅、表面形状等を例示できる。組立タイヤ部材11の履歴情報としては、製造時期、剛体リング12の繰り返し製造使用回数、ゴム部材13の摩耗量などを例示できる。
以下、製造システム1を用いて組立タイヤ部材11を製造する手順の一例を説明する。
剛体リング12を開型したモールド4の中に配置する。次いで、モールド4を閉型することにより、図3に例示するように剛体リング12の外周面とモールド4との間にキャビティ6が形成される。
次いで、図4に例示するようにゴム射出機3からキャビティ6に未加硫ゴムR1を射出してキャビティ6に充填する。ゴム射出機3には、混合機2により製造された未加硫ゴムR1を予め供給しておく。
キャビティ6に充填された未加硫ゴムR1は、キャビティ6(モールド4の表面形状)によって所定形状に成形される。そして、加熱器10によって加熱されたモールド4により未加硫ゴムR1を加硫させる。未加硫ゴムR1を加硫させる温度は、例えば150℃〜200℃である。
この未加硫ゴムRを加硫させるとともに、剛体リング12の外周面に接合させる。これにより、射出した未加硫ゴムR1を、剛体リング12と一体化させたゴム部材13として成形する。次いで、モールド4を開型して、ゴム部材13が一体的に接合された剛体リング12をモールド4の外に取り出す。
未加硫ゴムR1を射出する前に、剛体リング12の外周面に接着部材Bを配置させておくとよい。接着部材Bとしては接着材や接着ゴムを用いる。これにより、接着部材Bを用いて、射出した未加硫ゴムR1を剛体リング12の外周面により強固に接合することが可能になる。即ち、射出された未加硫ゴムR1の加硫接着のみで剛体リング12の外周面に接合する場合に比して、強固な接合が可能になる。
この際に、加熱器10で剛体リング12を加熱して、剛体リング12を介して接着部材Bを予め所定温度(例えば、未加硫ゴムR1が加硫する温度以下の60℃〜100℃)に加熱した状態にすることもできる。加熱することで接着部材Bが活性化して接着力を高めることができるので、射出した未加硫ゴムR1を剛体リング12の外周面に強固に、かつ早期に接合するには一段と有利になる。
このように本発明によれば、組立タイヤ部材11を製造するために、円筒状の剛体リング12と円筒状のゴム部材13を一体的に接合すればよいので、従来の一般的な空気入りタイヤに比して構成部材が圧倒的に少なくて済む。そのため、最低限必要な製造設備としては、混合機2、ゴム射出機3、モールド4があればよいので、製造設備や工程をコンパクトにすることができる。これに伴い、製造に要するエネルギーを抑制するにも有利になる。
この実施形態では、製造する組立タイヤ部材11に対して予め設定された使用条件と、使用可能な未加硫ゴムR1のゴム物性とに基づいて、演算装置7によって、予め用意している複数のモールド4A〜4Dの中から最も使用条件に適合するモールド4を選択できる。そして、この選択したモールド4を使用して組立タイヤ部材11を製造すれば、ゴム部材13の厚さを過不足のない最適範囲にすることが可能になる。それ故、製造に要する未加硫ゴムR1の量および加硫に要するエネルギーを抑制または時間を短縮するには有利になる。
射出する未加硫ゴムR1は、必要に応じて適切なゴム種にすることができる。例えば、剛体リング12を繰り返し使用して組立タイヤ部材11を製造する場合、以前の組立タイヤ部材11に使用されていたゴム部材13とは異なるゴム物性のゴム部材13を使用することで、容易にタイヤの特性を変えることができる。
具体的には、ゴム部材13として通常タイヤのトレッドゴムを用いるだけでなく、スタッドレスタイヤのトレッドゴムを用いると、組立タイヤ部材11をスタッドレスタイヤとして使用することができる。また、スタッドレスタイヤのトレッドゴムは年々改良されて新たなバージョンや新たなゴム種が開発されている。それ故、本発明を適用することで、ユーザは、毎年新品のスタッドレスタイヤを購入することなく、トレッド部に最新開発のゴムコンパウンドを備えたスタッドレスタイヤを得ることができる。或いは、以前よりも操縦安定性に優れたゴムコンパウンドをゴム部材13として用いることもできる。このように剛体リング12は繰り返し使用でき、ゴム部材13だけを異ならせることができるので、従来の一般的な空気入りタイヤを製造する場合に比して、省資源、省エネルギーになる。
この実施形態では、組立タイヤ部材11の製造時に、マーキング装置8によって剛体リングに対して情報体8aを付設することができる。これにより、情報体8aに記憶された情報を、組立タイヤ部材11の品質確認などの様々な用途に利用することができる。
例えば、情報体8aが付設された剛体リング12を繰り返し使用して組立タイヤ部材11を新たに製造する際に、情報体8aに記憶された情報を有効に利用することができる。具体的には、リーダ9によって、情報体8aに記憶された情報を読み取る。リーダ9で読み取ったこの情報は演算装置7に入力して、この情報に基づいて、例えば単位使用時間当たりのゴム部材13の摩耗量を算出し、新たに製造する組立タイヤ部材11の想定耐用期間または想定走行距離の使用条件を設定する。
次いで、この設定した使用条件に基づいて演算装置7により、組立タイヤ部材11を新たに製造する際に射出する未加硫ゴムR1のゴム種を決定する。また、予め用意した複数種類のモールド4A〜4Dの中から、演算装置7により、使用するモールド4を選択、決定する。
このようにして情報体8aに記憶された情報を、品質確認や剛体リング12を繰り返し使用する際の参考データとして利用することができる。これに伴って、円筒状のゴム部材13の厚さを過不足のない最適範囲にすることが可能になるので、製造に要する未加硫ゴムR1の量および加硫に要するエネルギーを抑制するには有利になる。
図7に例示する別の実施形態のように、外周面に所定厚さの加硫ゴムR2が予め一体的に接合された状態の剛体リング12を用いることもできる。この剛体リング12は、例えば、使用済みの組立タイヤ部材11のゴム部材13の表面を、所定厚さを残して切削することにより得ることができる。
この剛体リング12を開型したモールド4の中に配置する。次いで、図8に例示するようにモールド4を閉型することにより、加硫ゴムR2の外周面とモールド4との間にキャビティ6が形成される。
次いで、図8に例示するようにゴム射出機3からキャビティ6に未加硫ゴムR1を射出してキャビティ6に充填する。キャビティ6に充填された未加硫ゴムR1は、キャビティ6(モールド4の表面形状)によって所定形状に成形される。そして、加熱器10によって加熱されたモールド4により未加硫ゴムR1を加硫させる。この未加硫ゴムRを加硫させるとともに、加硫ゴムR2の外周面に接合させる。これにより、射出した未加硫ゴムR1を、加硫ゴムR2を介して剛体リング12と一体化させたゴム部材13として成形する。これにより、図9〜図10に例示する組立タイヤ部材11を製造することができる。
この剛体リング12を使用する場合も、先の実施形態に対して記載した様々なアレンジを適用することができる。この実施形態の場合は、未加硫ゴムR1を加硫する際に、加硫ゴムR2が熱劣化することが懸念されるので、加硫ゴムR2を冷却(例えば、40℃〜100℃に維持)しつつ未加硫ゴムR1を加硫する構成にすることもできる。
1 製造システム
2 混合機
3 ゴム射出機
4、4A、4B、4C、4D モールド
5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h セグメント
6 キャビティ
7 演算装置
8 マーキング装置
8a 情報体
9 リーダ
10 加熱器
11 組立タイヤ部材
12 円筒状の剛体リング
13 円筒状のゴム部材
14 円環状チューブ
15 ホイール
B 接着部材
R1 未加硫ゴム
R2 加硫ゴム

Claims (10)

  1. 円筒状の剛体リングと、この剛体リングの外周側に配置される円筒状のゴム部材とを有し、ホイールの外周側に組み付けられて使用される組立タイヤ部材の製造システムであって、
    前記剛体リングが内部に配置されるモールドと、前記モールドの内部に配置された前記剛体リングの外周側に形成されるキャビティに未加硫ゴムを射出するゴム射出機と、前記未加硫ゴムを製造する未加硫ゴムの混合機とを備え、
    前記モールド内で、前記ゴム射出機から前記キャビティに射出した前記未加硫ゴムを加硫させるとともに、前記剛体リングの外周面に接合させて前記剛体リングと一体化させた前記ゴム部材を成形する構成にしたことを特徴とする組立タイヤ部材の製造システム。
  2. 射出された前記未加硫ゴムが接合する前記剛体リングの外周面に、予め接着部材が配置された状態にする請求項1に記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  3. 前記剛体リングを加熱する加熱器を有し、この加熱器により前記剛体リングを介して前記接着部材を所定温度に加熱した状態にする請求項2に記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  4. 円筒状の剛体リングと、この剛体リングの外周側に配置される円筒状のゴム部材とを有し、ホイールの外周側に組み付けられて使用される組立タイヤ部材の製造システムであって、
    前記剛性リングの外周面に所定厚さの加硫ゴムが予め一体的に接合された状態であり、この剛体リングが内部に配置されるモールドと、前記モールドの内部に配置された前記剛体リングの外周面に接合された前記加硫ゴムの外周側に形成されるキャビティに未加硫ゴムを射出するゴム射出機と、前記未加硫ゴムを製造する未加硫ゴムの混合機とを備え、
    前記モールド内で、前記ゴム射出機から前記キャビティに射出した前記未加硫ゴムを加硫させるとともに、前記加硫ゴムの外周面に接合させて前記剛体リングと一体化させた前記ゴム部材を成形する構成にしたことを特徴とする組立タイヤ部材の製造システム。
  5. 射出された前記未加硫ゴムが接合する前記加硫ゴムの外周面に、予め接着部材が配置された状態にする請求項4に記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  6. 前記組立タイヤ部材に対して予め設定された想定耐用期間または想定走行距離の使用条件と、前記未加硫ゴムのゴム物性とに基づいて、予め用意している複数のモールドの中から最も前記使用条件に適合するモールドを選択する演算装置を備え、この演算装置により選択されたモールドを前記組立タイヤ部材の製造に用いる構成にした請求項1〜5のいずれかに記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  7. 前記組立タイヤ部材の製造時に前記剛体リングに、前記組立タイヤ部材の仕様情報および履歴情報が記憶された情報体を付設するマーキング装置を備えた請求項1〜6のいずれかに記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  8. 前記情報体が付設された前記剛体リングを用いて、前記組立タイヤ部材を新たに製造する際に、前記情報体に記憶された情報を読み取るリーダを備え、このリーダにより読み取った前記情報体に記憶された情報に基づいて、新たに製造する前記組立タイヤ部材の想定耐用期間または想定走行距離の使用条件を設定し、この設定した使用条件に基づいて、前記組立タイヤ部材を新たに製造する際に射出する未加硫ゴムおよびモールドを決定する構成にした請求項7に記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  9. 前記剛体リングが、平板状の金属製または炭素繊維強化プラスチック製からなる円筒体または線状の金属製または炭素繊維強化プラスチック製からなる円筒体である請求項1〜8のいずれかに記載の組立タイヤ部材の製造システム。
  10. 前記ホイールの外周面に外嵌されたゴム製の円環状チューブに前記剛体リングが外嵌された状態にして、前記組立タイヤ部材が前記ホイールに組み付けられて使用される請求項1〜9のいずれかに記載の組立タイヤ部材の製造システム。
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