JP2018062148A - タイヤ加硫用ブラダー試験装置及びタイヤ加硫用ブラダーの試験方法、並びにタイヤ加硫用ブラダー - Google Patents

Abstract

【課題】ブラダーの膨張時におけるタイヤ内面に相当する部分との接触力を測定することにより、ブラダーのタイヤ成形に対する性能の多面的な評価を可能にしたタイヤ加硫用ブラダー試験装置及びタイヤ加硫用ブラダーの試験方法、並びにタイヤ加硫用ブラダーを提供する。【解決手段】タイヤ内面の形状を再現する外型２と、外型２の内側に挿入された筒状のブラダー３を支持するクランプ４と、ブラダー３に対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷する圧力負荷装置５と、ブラダー３と外型２との接触面における接触力を測定する複数のセンサー６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラダーの膨張時におけるタイヤ内面に相当する部分との接触力を測定することにより、ブラダーのタイヤ成形に対する性能の多面的な評価を可能にしたタイヤ加硫用ブラダー試験装置及びタイヤ加硫用ブラダーの試験方法、並びにタイヤ加硫用ブラダーに関する。

一般に、空気入りタイヤは、加硫工程において、金型内にグリーンタイヤを投入し、グリーンタイヤの内側で筒状のブラダーを膨張させ、その膨張したブラダーによりグリーンタイヤを内側から押圧しながら加硫を行うようにしている。このような加硫工程において、ブラダーとグリーンタイヤとの接触圧の測定を行う場合、実際の加硫装置が用いられていた。しかしながら、実際の加硫装置では接触圧の測定を行うに当たり設備上の制約が大きいという問題がある。

また、タイヤ品質の向上のためには、ブラダーがタイヤ内面に対して均一な圧力で押圧することが求められる。これに対して、ブラダーの寿命やブラダーの損傷具合という観点から判定することが提案されている（例えば、特許文献１，２）。しかしながら、ブラダーがタイヤ内面に対して均一な圧力で押圧するために、ブラダーとグリーンタイヤとの接触面における接触力を測定することが重要であるが、そのような接触力を測定可能な装置はないのが現状である。

特開２０１２−５１２９７号公報 特開２０１２−２５０３３号公報

本発明の目的は、ブラダーの膨張時におけるタイヤ内面に相当する部分との接触力を測定することにより、ブラダーのタイヤ成形に対する性能の多面的な評価を可能にしたタイヤ加硫用ブラダー試験装置及びタイヤ加硫用ブラダーの試験方法、並びにタイヤ加硫用ブラダーを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ加硫用ブラダー試験装置は、タイヤ内面の形状を再現する外型と、該外型の内側に挿入された筒状のブラダーを支持するクランプと、前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷する圧力負荷装置と、前記ブラダーと前記外型との接触面における接触力を測定する複数のセンサーとを備えることを特徴とするものである。

本発明のタイヤ加硫用ブラダーの試験方法は、タイヤ内面の形状を再現する外型の内側に筒状のブラダーを挿入し、該ブラダーをクランプにより支持し、圧力負荷装置により前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷して該ブラダーを膨張させ、前記外型により該ブラダーの膨張形状を拘束した状態で、該ブラダーと前記外型との接触面における接触力を測定する複数のセンサーにより、前記ブラダーの複数の箇所における前記接触力を同時に測定することを特徴とするものである。

本発明のタイヤ加硫用ブラダーは、グリーンタイヤを加硫する際に使用されるタイヤ加硫用のブラダーにおいて、前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷し、加硫済みタイヤのセンター部、ショルダー部、サイド部及びビード部の各部位に相当する部位における前記ブラダーの同一緯度の周回上の複数の箇所で接触圧をそれぞれ測定したとき、各部位における接触圧の標準偏差が前記加硫相当圧力の３％未満であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ブラダーの膨張時におけるタイヤ内面に相当する部分に対する接触力を測定することで、ブラダーのタイヤ成形に対する性能を多面的に評価することが可能となる。

本発明の実施形態からなるタイヤ加硫用ブラダー試験装置の一例を示す子午線断面図である。 図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。 図１のタイヤ加硫用ブラダー試験装置に配置されたセンサー付近を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は本発明の実施形態からなる加硫用ブラダー試験装置１を示すものである。

図１に示すように、この加硫用ブラダー試験装置１は、タイヤ内面の形状を再現する外型２と、外型２の内側に挿入された筒状のブラダー３を支持するクランプ４と、ブラダー３に対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷する圧力負荷装置５と、ブラダー３と外型２との接触面における接触力を測定する複数のセンサー６から構成されている。

外型２は、タイヤ内面の形状を再現するものである。即ち、外型２の内面の形状は加硫済みタイヤの内面の形状と一致するように形成されている。この外型２は、中空のリング状を呈しており、後述する加硫相当圧力に耐え得る剛性と強度を有している。特に、タイヤのサイド部等の形状が変化し易い部位に対応する位置には剛性の高い部材を配置する等、予め変形を抑制するように構成されている。これにより、外型２の内側に挿入されたブラダー３の膨張形状を拘束することができる。外型２には、後述するセンサー６の配置箇所に対応して開口部３ａが設けられている。

外型２は試験時に膨張したブラダー３と接触するため、その表面の摩擦係数を調整すると良い。例えば、外型２の内面をゴムで形成することや外型２の内面に潤滑剤を塗布することにより、試験目的に応じて適切な状態にできる。外型２は、金属又はＦＲＰ等からなり、特に限定されるものではないが、例えば、鉄、アルミ合金、ＣＦＲＰ、ＧＦＲＰ、タイヤそのもの等が好ましく使用される。

クランプ４は、上下一対からなり、それぞれがブラダー３の上端部及び下端部を把持する。クランプ４には、該クランプ４を所定の位置に移動させると共に、その位置で保持する上下一対の保持装置７が付設されている。この保持装置７を操作することにより、クランプ４はタイヤにおけるビード間距離を保持することができる。なお、ビード間距離は、タイヤの形状やサイズにより最適な位置が決まる。

圧力負荷装置５は、ブラダー３の内部空間と接続されており、そのライン上には開閉弁５ａが設けられている。この開閉弁５ａは制御装置により弁操作が制御される。圧力負荷装置５は、所定の加硫圧力に相当する加硫相当圧力を適時負荷するようになっている。このような加硫相当圧力はブラダー３に対して負荷される。そして、ブラダー３は加硫相当圧力に基づいて試験時に外型２の内面に向かって押圧するようになっている。加圧媒体としては、例えば、冷水や温水、窒素ガス等を用いることができる。ブラダー３に対して負荷される加硫相当圧力は１．５ＭＰａ〜２．０ＭＰａであることが好ましい。

センサー６は、外型２の内側表面の複数箇所に配設され、接触力を感知する部分である受圧部分６ａがブラダー３と接するように構成されている。センサー６は、円形の受圧部分６ａの直径がタイヤ直径の１％以下であることが好ましく、例えば、乗用車用タイヤではセンサー６の受圧部分６ａの直径を６ｍｍとする。センサー６により測定される接触力は少なくとも１方向の力である。１方向の力のみを測定する場合、ブラダー３の膨張時における外型２との接触圧を計測する。また、３方向の力、所謂３分力について計測することが好ましい。この３分力として、例えば、ブラダー３の膨張時における外型２との接触圧、幅方向せん断力及び周方向せん断力が挙げられる。更には、センサー６において、３分力に３軸のモーメントを加えた６分力について計測可能な構成とすることもできる。

センサー６の受圧部分６ａは、図３に示すように、外型２の内面に設けられた円形の開口部３ａと縁切りされた状態で固定されている。このように受圧部分６ａが外型２とは力学的に分離した構造を有しているため、ブラダー３の表面から受けた力のみを検出することができる。また、センサー６の受圧部分６ａは、ブラダー３との接触面において、外型２の内面の一部をなすように段差なく形成されている。外型２の内面におけるセンサー６の配置及び密度について、外型２の全面に高精度のセンサーを高密度に配置することもできるが、外型２の全体に低コストのセンサーを低密度に配置し特定の箇所には高精度のセンサーを配置し、或いは特定の箇所のみに高精度又は低コストのセンサーを配置することが好ましい。このようにセンサー６の配置や密度については試験目的及びコストに応じて適宜選択することができる。

上述した外型２において、加硫済みタイヤのセンター部、ショルダー部、サイド部及びビード部の各部位に相当する部位に、センサー６がブラダー３の同一緯度の周回上の複数の箇所に配置されている。図２の態様では、センサー６が、ブラダー３の同一緯度の周回上の１２箇所に配置された例を示しているが、少なくともタイヤ赤道に対応する緯線上とショルダー部に対応する緯線上のそれぞれに６個配置されていれば良い。このようにセンサー６がブラダー３の同一緯度の周回上の複数の箇所に配置されていることで、タイヤのユニフォーミティに影響するブラダーによるタイヤ内面への加圧の均一性を評価することが可能となる。また、ブラダーの同一緯度の周回上の複数の箇所における３分力について各箇所の値を比較して、各分力のｃｖ値を算出することができる。更に、ブラダーの周方向の接触圧の均等性を把握することができるので、ブラダーの膜張力の影響を定量的に比較することで、同緯度における周方向の張力の揺らぎを捉えることができる。なお、図２の例では、センサー６の配置箇所について説明するために、ブラダー３は省略して示している。

また、加硫済みタイヤの各部位に相当する部位において、センサー６がブラダー３の同一経度の子午線上の複数の箇所に配置されている。図１の態様では、センサー６が、ブラダー３の同一経度の子午線上の１４箇所（片側７箇所）に配置された例を示しているが、ブラダー３の同一経度の子午線上に少なくとも６個配置されていれば良い。タイヤ幅方向又はタイヤ周方向の力が検出される場合、加硫中のゴムの移動によるタイヤのユニフォーミティの悪化が予想される。このようにセンサー６がブラダー３の同一経度の子午線上の複数の箇所に配置されていることで、タイヤのユニフォーミティの悪化を防ぐことが可能となる。また、圧力変化と内圧の上昇に応じたせん断力を把握することができるので、加硫初期の未加硫ゴムの流動を解析することに寄与し、ブラダーの設計上有用である。

上述したタイヤ加硫用ブラダー試験装置を用いて試験を行う場合、外型２の内側に挿入し、ブラダー３をクランプ４により支持し、圧力負荷装置５によりブラダー３に対して加硫相当圧力を負荷してブラダー３を膨張させる。そして、膨張したブラダー３に対し、外型２によりその膨張形状を拘束した状態で、センサー６によりブラダー３の複数の箇所における接触力を同時に測定する。

上述した加硫用ブラダー試験装置では、タイヤ内面の形状を再現する外型２と、外型２の内側に挿入された筒状のブラダー３を支持するクランプ４と、ブラダー３に対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷する圧力負荷装置５と、ブラダー３と外型２との接触面における接触力を測定する複数のセンサー６とを備えているので、ブラダー３のタイヤ成形に対する性能を多面的に評価することが可能となる。

次に、本発明のタイヤ加硫用ブラダーの試験方法について説明する。タイヤ内面の形状を再現する外型２の内側にブラダー３を挿入し、ブラダー３をクランプ４により支持し、圧力負荷装置５によりブラダー３に対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷してブラダー３を膨張させる。そして、外型２によりブラダー３の膨張形状を拘束する。このようにブラダー３の膨張形状を拘束した状態において、複数のセンサー６により、それぞれの配設位置における接触力を同時に測定する。これにより、ブラダー３のタイヤ成形に対する性能を多面的に評価することが可能となる。

上述するタイヤ加硫用ブラダーの試験方法において、センサー６により、ブラダー３の同一緯度の周回上の複数の箇所における接触力を同時に測定することが好ましい。このようにセンサー６により接触力を測定することで、タイヤのユニフォーミティに影響するブラダーによるタイヤ内面への加圧の均一性を評価することが可能となる。

また、センサー６により、ブラダー３の同一経度の子午線上の複数の箇所における接触力を同時に測定することが好ましい。タイヤ幅方向又はタイヤ径方向の力が検出される場合、加硫中のゴムの移動によるタイヤのユニフォーミティの悪化が予想される。このようにセンサー６により接触力を測定することで、タイヤのユニフォーミティの悪化を防ぐことが可能となる。

本発明のタイヤ加硫用ブラダーについて説明する。ブラダー３に対して加硫相当圧力を負荷し、加硫済みタイヤのセンター部と、ショルダー部と、サイド部と、ビード部の各部位に相当する部位におけるブラダー３の同一緯度の周回上の複数の箇所で接触圧をそれぞれ測定したとき、各部位の複数の箇所での接触圧が加硫相当圧力に近付くことが理想である。本発明のタイヤ加硫用ブラダーは、この測定条件において、各部位における接触圧の標準偏差が加硫相当圧力の３％未満となるように構成されている。特に、各部位における接触圧の標準偏差は加硫相当圧力の１％未満であることが好ましい。このようにタイヤ加硫用ブラダーが構成されていることで、加硫時においてブラダーがグリーンタイヤの内面に対して均一な圧力で押圧することが可能となる。その結果、不要なゴム流れを生じることなく、高品質の空気入りタイヤを加硫することができる。

１ タイヤ加硫用ブラダー試験装置
２ 外型
３ ブラダー
４ クランプ
５ 圧力負荷装置
５ａ 開閉弁
６ センサー
７ 保持装置

Claims (7)

1. タイヤ内面の形状を再現する外型と、該外型の内側に挿入された筒状のブラダーを支持するクランプと、前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷する圧力負荷装置と、前記ブラダーと前記外型との接触面における接触力を測定する複数のセンサーとを備えることを特徴とするタイヤ加硫用ブラダー試験装置。
2. 前記センサーが前記ブラダーの同一緯度の周回上の複数の箇所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫用ブラダー試験装置。
3. 前記センサーが前記ブラダーの同一経度の子午線上の複数の箇所に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ加硫用ブラダー試験装置。
4. タイヤ内面の形状を再現する外型の内側に筒状のブラダーを挿入し、該ブラダーをクランプにより支持し、圧力負荷装置により前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷して該ブラダーを膨張させ、前記外型により該ブラダーの膨張形状を拘束した状態で、該ブラダーと前記外型との接触面における接触力を測定する複数のセンサーにより、前記ブラダーの複数の箇所における前記接触力を同時に測定することを特徴とするタイヤ加硫用ブラダーの試験方法。
5. 前記センサーにより、前記ブラダーの同一緯度の周回上の複数の箇所における前記接触力を同時に測定することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加硫用ブラダーの試験方法。
6. 前記センサーにより、前記ブラダーの同一経度の子午線上の複数の箇所における前記接触力を同時に測定することを特徴とする請求項４又は５に記載のタイヤ加硫用ブラダーの試験方法。
7. グリーンタイヤを加硫する際に使用されるタイヤ加硫用のブラダーにおいて、
   前記ブラダーに対して加硫圧力に相当する加硫相当圧力を負荷し、加硫済みタイヤのセンター部、ショルダー部、サイド部及びビード部の各部位に相当する部位における前記ブラダーの同一緯度の周回上の複数の箇所で接触圧をそれぞれ測定したとき、各部位における接触圧の標準偏差が前記加硫相当圧力の３％未満であることを特徴とするタイヤ加硫用ブラダー。

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