JP2020023091A - タイヤ製造装置およびタイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料ゲージを厚くしなくても、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形できると共に、ビードを精度高くセットすることができるタイヤ製造技術を提供する。【解決手段】所定のタイヤ構成材料を外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形するドラムと、ドラムの両側縁部に配置されて自在に拡縮径し、拡径時にはドラムの外周面よりも外側に突出して、１次成形体の両側縁部上方に配置されたビードの底面部を１次成形体によって保持するビードロック機構５とを備えており、ビードロック機構５が、下層のビードロックバンド４３と、弾性体で形成された上層のビードロックバンド４１とが上下に配置されて、ビードを保持するように構成されており、下層のビードロックバンド４３と、上層のビードロックバンド４１との界面に、空洞部４２が形成されているタイヤ製造装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、トラック・バス用ラジアルタイヤ（ＴＢＲ）などの製造に使用されるタイヤ製造装置およびタイヤ製造方法に関する。

タイヤは、ビードやカーカスプライなど、複数のタイヤ構成部材を組み合わせて生カバーを成形し、加硫成形することにより製造されるが、この生カバーの成形方法の１つに、各種のタイヤ部材を１ｓｔフォーマー（ドラム）の表面に巻回して円筒状の１次成形体を成形し、さらに、円筒状の１次成形体の両側縁にビードをセットして１ｓｔカバーを成形（１ｓｔステージ）した後、１ｓｔカバーをトロイド状に膨張させて別途成形した２ｎｄカバーと一体化させることにより生カバーを成形（２ｎｄステージ）する２ステージ成形法がある。

上記したビードのセットは、従来より、ビードの位置決めを行うビードセットリングと、ビード位置を固定するためのビードロック機構を用いて行われている（例えば、特許文献１〜４）。具体的には、位置決めされたビードを保持してビードロック機構を拡径させることにより、１次成形体へのビードのセットが行われている。

図３は、従来のビードロック機構の構成および動作を模式的に示す正面断面図であって、（ａ）はビードロック機構の縮径時、（ｂ）はビードロック機構の拡径時におけるビード保持の状況を示している。なお、ドラムは左右および上下に対称であるため、図３ではドラムの一側縁部の上部だけを示している。また、図４は、ビードロック機構を構成する部材であるビードロックバンドを説明する正面断面図であって、（ａ）は下層バンド、（ｂ）は上層バンドである。

図３に示すように、ビードロック機構５は、センタードラム７Ａと、その側縁部に配置されたサイドドラム７Ｂとの間に、拡縮径可能に配置されており、図４に示す上層バンド３１と下層バンド３２の２層からなるビードロックバンド３０およびビードロックバンド３０を収納してビード座部３３で支持するビード保持部４とを備えている。ビード座部３３の底部には、板状のリンク６の一端が係止されている。リンク６の他端は図示しない長穴に係止されており、この長穴に沿ってリンク６の他端が横矢印の方向、即ち、センタードラム７Ａ側に向けて移動することにより、ビード保持部４が上昇して、ビードロック機構５が拡径する。

上層バンド３１には、ビードロックバンド３０が拡径したときに高い精度でビードの位置決めができるように、外周面にビード部Ｂの形状に沿った凹部が形成されている。一方、下層バンド３２は、ビード座部３３と共に、上層バンド３１を支持している。

生タイヤの成形にあたっては、まず、図３（ａ）に示すように、センタードラム７Ａおよびサイドドラム７Ｂの外周面上に、サイドウォールａ、インナーライナーｂ、スチールフィラーｃ、カーカスプライｄ等の複数のタイヤ構成材料を巻き重ねて、筒状の１次成形体Ｗを成形する。

次に、リンク６を横矢印の方向に移動させることによって、ビードロックバンド３０を拡径させ、図３（ｂ）に示すように、１次成形体Ｗを押し上げてビード部Ｂを保持する。その後、ブラダー４ｃを膨張させて、１次成形体Ｗの側縁部でビード部Ｂを挟み込んでセンタードラム７Ａ側に倒し込むことにより、ビード部Ｂが１次成形体Ｗにセットされて１ｓｔカバーの成形が完了する。

特開２０１０−８３１１７号公報 特開２０１２−１３９９２９号公報 特開２０１３−１０７３８７号公報 特開２０１６−１７５２７１号公報

近年、一部の地域向けに、ビード部を構成するビードコア横、即ち、図５にＸで示した箇所のゲージが厚いタイヤが製造されるようになっている。このようなタイヤの製造には、通常、サイドウォールａ等の材料ゲージを上げることで対応している。

しかし、材料ゲージを上げることは材料コストの上昇を招き、また、材料ゲージを厚くした１次成形体にビードをセットしようとすると、ビードロック機構を作動させる前に、厚いゲージの１次成形体とビードとが接触や衝突などして互いに干渉して、精度高くビードをセットできない場合もある。

そこで、本発明は、材料ゲージを厚くしなくても、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形できると共に、ビードを精度高くセットすることができるタイヤ製造技術を提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
所定のタイヤ構成材料を外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形するドラムと、
前記ドラムの両側縁部に配置されて自在に拡縮径し、拡径時には前記ドラムの外周面よりも外側に突出して、前記１次成形体の両側縁部上方に配置されたビードの底面部を前記１次成形体によって保持するビードロック機構とを備えており、
前記ビードロック機構が、下層のビードロックバンドと、弾性体で形成された上層のビードロックバンドとが上下に配置されて、前記ビードを保持するように構成されており、
前記下層のビードロックバンドと、前記上層のビードロックバンドとの界面に、空洞部が形成されていることを特徴とするタイヤ製造装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記下層のビードロックバンドと前記上層のビードロックバンドとの界面に形成される空洞部が、前記下層のビードロックバンドの上面で前記ドラムの側縁側に、凹部空間を設けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ製造装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記下層のビードロックバンドの前記凹部空間が、幅２０〜２７ｍｍ×深さ８〜１２ｍｍの大きさに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ製造装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記下層のビードロックバンドの前記凹部空間の断面形状が、前記ドラムのセンター側から１０〜１５ｍｍの位置と前記ドラムのサイド側から３〜５ｍｍの位置との間で、曲率半径３０〜５０ｍｍの円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタイヤ製造装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記上層のビードロックバンドが、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定するデュロメータＡ硬度で３０〜６０の弾性体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記下層のビードロックバンドの硬度が、前記上層のビードロックバンドの硬度に対して、１１０％以上であることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ製造装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記上層のビードロックバンドと前記下層のビードロックバンドとが、一体化されて配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置である。

請求項８に記載の発明は、
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置を用いて、２ステージ成形法により生カバーを成形し、成形された前記生カバーを加硫することによりタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、
１ｓｔカバー成形工程が、
所定のタイヤ構成材料を前記ドラムの外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形する１次成形体成形工程と、
前記１次成形体の両側縁部で、前記ビードロック機構の上方に、ビードを配置するビード配置工程と、
前記ビードロック機構を拡径させることにより、前記１次成形体で前記ビードをセットするビードセット工程とを備えており、
前記ビードセット工程において、前記上層のビードロックバンドを弾性変形させて一部を前記空洞部に入り込ませることにより、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形することを特徴とするタイヤ製造方法である。

本発明によれば、材料ゲージを厚くしなくても、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形できると共に、ビードを精度高くセットすることができるタイヤ製造技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ製造装置のビードロック機構の動作を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るタイヤ製造装置に設けられたビードロック機構におけるビードロックバンドの構成を示す正面断面図である。 従来のビードロック機構の構成および動作を模式的に示す正面断面図である。 ビードロック機構を構成する部材であるビードロックバンドを説明する正面断面図である。 ゲージが厚いタイヤにおいて、ゲージを厚くする箇所を説明する図である。

以下、実施の形態に基づき、図面を用いて本発明を具体的に説明する。

１．ビードロック機構
本実施の形態に係るタイヤ製造装置は、ビードロック機構が、ビードロックバンド（上層バンドおよび下層バンド）とそれを収納してビード座部で支持するビード保持部を備えており、ビードロック機構が拡径することにより、１次成形体を押し上げてビード部を保持し、その後、ビードをセットする点では、従来のタイヤ製造装置と同様である。しかし、本実施の形態に係るタイヤ製造装置においては、ビードロック機構のビードロックバンドが従来とは異なっている。

始めに、本実施の形態に係るタイヤ製造装置に備えられたビードロック機構の主要部について説明する。

図１は、１ｓｔカバーの成形におけるビードロック機構の動作を模式的に示す正面断面図であり、ビードロック機構が拡径したときの状態を示している。なお、図１では、図３と同様に、ドラムの一側縁部の上部だけを示している。図１において、４はビード保持部、５はビードロック機構であり、紙面右側がセンタードラム側である。

図１に示すように、ビードロック機構５は、ビードロックバンド４４（上層バンド４１および下層バンド４３）とそれを収納してビード座部４５で支持するビード保持部４とを備えている。ビード座部４５には板状のリンク２３の一端が係止されている。リンク２３の他端は図示しない長穴に係止されており、前記したように、この長穴に沿ってリンク２３の他端がセンタードラム側に向けて移動することにより、ビードロック機構５が拡径して、１次成形体を矢印で示す方向に押し上げてビード部Ｂを保持する点では、従来のビードロック機構と同様である。

しかし、本実施の形態においては、ビードロックバンド４４において、上層バンド４１と下層バンド４３との界面部に空洞部４２が形成されている。このような空洞部４２が設けられていることにより、ビードロックバンド４４を拡径させて、１次成形体を押し上げてビード部Ｂのビードとセットする際、上層バンド４１が弾性変形して空洞部４２に入り込んで空洞部４２が小さくなるように変形させるため、空洞部４２の上方にある１次成形体に対する押圧力（ビードコンプレッション）を適切にコントロールすることができる。

この結果、材料ゲージを厚くしなくても、ビードコア横の破線の楕円で囲んだ部分におけるゲージが所望の厚さに成形された１ｓｔカバーを作製することができ、材料コストの上昇を招くことがない。また、材料ゲージを厚くしていないため、ビードとカバーが干渉することがなく、ビードを精度高くセットすることができる。

２．ビードロックバンド
次に、本実施の形態における特徴部であるビードロックバンドについて、詳細に説明する。

図２は本実施の形態に係るタイヤ製造装置に設けられたビードロック機構におけるビードロックバンドの構成を示す正面断面図である。

図２に示すように、本実施の形態においても、従来と同様に、ビードロックバンド４４は、上層バンド４１と下層バンド４３の２層から構成されているが、本実施の形態においては、前記した通り、上層バンド４１と下層バンド４３との界面において、空洞部４２が形成されている。

前記したように、このような空洞部４２が設けられていることにより、ビードロックバンド４４を拡径させて、１次成形体にビード部をセットする際、上層バンド４１が変形して、空洞部４２の上方にある１次成形体に対する押圧力（ビードコンプレッション）を適切にコントロールすることができる。この結果、材料ゲージを厚くしなくても、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形できると共に、ビードを精度高くセットすることができる。

この空洞部４２は、上記したビードコンプレッションを適切にコントロールすることができれば、上層バンド４１と下層バンド４３との界面において、上層バンド４１と下層バンド４３のいずれに形成されていてもよい。

即ち、下層バンド４３の上面に空洞部４２が形成されている場合には、上記したように、上層バンド４１が変形してこの空洞部４２に一部が入り込むため、ビードコンプレッションを適切にコントロールすることができる。一方、上層バンド４１の下面に空洞部４２が形成されている場合には、上層バンド４１の一部がこの空洞部４２に入り込むように変形するため、やはり、ビードコンプレッションを適切にコントロールすることができる。

なお、この空洞部４２は、ビードロック機構５の拡縮に伴う繰り返し伸縮によるゴム耐久性の観点から、図２に示すように、下層バンド４３の上面に凹部空間として形成されていることが好ましい。

そして、下層バンド４３の上面に空洞部４２を設ける場合、凹部空間は、幅Ｌが２０〜２７ｍｍ、深さＤが８〜１２ｍｍの大きさに形成されていることが好ましい。小さ過ぎると上層バンド４１を十分に変形させることができず、ビードコンプレッションを適切にコントロールすることができない。一方、大きすぎると、下層バンド４３によって上層バンド４１を押し上げる際、両者の間の接触面積が不足した状態で上層バンド４１が押し上げられるため、ビードロックバンド４４の拡縮径の繰り返し動作に耐えられず、バンド間にズレが生じる恐れがある。

特に、下層バンド４３の断面形状が、ドラムのセンター側から１０〜１５ｍｍの位置とドラムのサイド側から３〜５ｍｍの位置との間で、曲率半径Ｒが３０〜５０ｍｍの円弧形状に形成されていることが好ましく、ビードロックバンド４４の幅、即ち、下層バンド４３の幅に対応して適宜定められる。

なお、本実施の形態において、上層バンド４１は弾性体で形成されており、十分に変形してビードコンプレッションを適切にコントロールするという観点から、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定するデュロメータＡ硬度で３０〜６０の弾性体であることが好ましい。具体的な弾性体としては、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と天然ゴムを含む加硫ゴムなどを挙げることができる。なお、ＳＢＲと天然ゴムの混合比は、ゴム１００質量部中にＳＢＲが３０質量部、天然ゴムが７０質量部であることが好ましい。

そして、このとき、下層バンド４３は必ずしも弾性体である必要はないが、下層バンド４３における硬度は、上層バンド４１における硬度に対して、１１０％以上であることが好ましい。このように、両者における硬度を適切なバランスに設定することにより、上層バンド４１を十分に変形させて、ビードコンプレッションを適切にコントロールすることができる。

上層バンド４１と下層バンド４３は、ビードロック機構５の拡径時、分離せずに、ビードロック拡張時の圧力によって一体化できるように配置されていることが好ましい。一体化されず、分離された状態では、ビードロックバンド４４の拡縮径を繰り返した場合、バンド間にズレが生じる恐れがある。

３．タイヤ製造方法
次に、上記したビードロック機構を備えた本実施の形態に係るタイヤ製造装置を用いて、２ステージ成形法により生カバーを成形するタイヤ製造方法について説明する。

本実施の形態において、１ｓｔカバー成形工程は、以下の各工程を備えている。

（１）１次成形体成形工程
最初に、インナーライナーや、カーカスプライなど、所定のタイヤ構成材料をドラム（１ｓｔフォーマー）の外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形する。

（２）ビード配置工程
次に、成形された円筒状の１次成形体の両側縁部で、ビードロック機構の直上となる位置にビードを配置する。

（３）ビードセット工程
次に、ビードロック機構を拡径させることにより、１次成形体でビードを保持し、その後、ブラダーを膨張させることにより、ビードを１次成形体にセットして１ｓｔカバーを成形する。

このとき、本実施の形態においては、ビードロック機構を構成している上層のビードロックバンドを弾性変形させて、一部を下層のビードロックバンドに設けられた空洞部に入り込ませることにより、ビードコンプレッションを適切にコントロールして、タイヤ設計上、厚みが必要な部分におけるゴムの逃げを抑制することができる。この結果、材料ゲージ（例えば、サイドウォールゴム）を厚くしなくても、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形して、１ｓｔカバーを成形することができる。この結果、材料コストの上昇を招くことがなく、また、材料ゲージを厚くしていないため、ビードとカバーが干渉することがなく、精度高いセットを行うことができ、ビードセット不良の発生や、ローカバースクラップの発生などの減少を図ることができる。

（４）その後の工程
成形された１ｓｔカバーはドラムから取り外して、別途成形した２ｎｄカバーの内側に移動させて、トロイド状に膨張させる（シェーピング）。これにより、１ｓｔカバーと２ｎｄカバーとが一体化された生カバーが作製され、その後、加硫成形することによりタイヤが製造される。

なお、上記した本実施の形態における効果は、サイズが大きく、材料使用量が多いトラック・バス用ラジアルタイヤ（ＴＢＲタイヤ）において適用した場合、特に顕著に発揮される。

１．試験用タイヤの作製
タイヤサイズが、１１Ｒ２２．５、２７５／７０Ｒ２２．５、２７５／８０Ｒ２２．５、２９５／８０Ｒ２２．５、２９５／７５Ｒ２２．５、３１５／８０Ｒ２２．５の６種類のＴＢＲタイヤを、本実施の形態に係る製造方法により製造した（１００本）。

具体的には、従来と同様のゲージで作製されたタイヤ構成材料を使用し、本実施の形態に係るタイヤ製造装置を用いて、ビードコア横のゲージを厚くした１ｓｔカバーを成形し、この１ｓｔカバーを使用して生カバーを作製し、加硫成形することにより、タイヤを製造した。

このとき、デュロメータＡ硬度４０の上層バンドおよびデュロメータＡ硬度５０の下層バンドを用いると共に、下層バンドの上面に幅２５ｍｍ×深さ１０ｍｍで曲率半径４０ｍｍの円弧状の断面形状を有する空洞部を形成させてビードロック機構を構成した。

２．評価
製造された各タイヤについて、ビードコア横のゲージを計測し、設計値通りのゲージが確保されているか否かを確認して、評価した。

その結果、材料ゲージを従来と同様にして、厚くしていないにもかかわらず、ビードコア横では設計値で要求しているゲージが確保できていることが確認でき、その他、何らの悪影響も出ていないことが確認できた。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

４ ビード保持部
４ｃ ブラダー
５ ビードロック機構
６、２３ リンク
７Ａ センタードラム
７Ｂ サイドドラム
３０、４４ ビードロックバンド
３１、４１ 上層バンド
３２、４３ 下層バンド
３３、４５ ビード座部
４２ 空洞部
ａ サイドウォール
ｂ インナーライナー
ｃ スチールフィラー
ｄ カーカスプライ
Ｂ ビード部
Ｄ 凹部空間の深さ
Ｌ 凹部空間の幅
Ｒ 曲率半径
Ｗ １次成形体

Claims (8)

1. 所定のタイヤ構成材料を外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形するドラムと、
   前記ドラムの両側縁部に配置されて自在に拡縮径し、拡径時には前記ドラムの外周面よりも外側に突出して、前記１次成形体の両側縁部上方に配置されたビードの底面部を前記１次成形体によって保持するビードロック機構とを備えており、
   前記ビードロック機構が、下層のビードロックバンドと、弾性体で形成された上層のビードロックバンドとが上下に配置されて、前記ビードを保持するように構成されており、
   前記下層のビードロックバンドと、前記上層のビードロックバンドとの界面に、空洞部が形成されていることを特徴とするタイヤ製造装置。
2. 前記下層のビードロックバンドと前記上層のビードロックバンドとの界面に形成される空洞部が、前記下層のビードロックバンドの上面で前記ドラムの側縁側に、凹部空間を設けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ製造装置。
3. 前記下層のビードロックバンドの前記凹部空間が、幅２０〜２７ｍｍ×深さ８〜１２ｍｍの大きさに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ製造装置。
4. 前記下層のビードロックバンドの前記凹部空間の断面形状が、前記ドラムのセンター側から１０〜１５ｍｍの位置と前記ドラムのサイド側から３〜５ｍｍの位置との間で、曲率半径３０〜５０ｍｍの円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタイヤ製造装置。
5. 前記上層のビードロックバンドが、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定するデュロメータＡ硬度で３０〜６０の弾性体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置。
6. 前記下層のビードロックバンドの硬度が、前記上層のビードロックバンドの硬度に対して、１１０％以上であることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ製造装置。
7. 前記上層のビードロックバンドと前記下層のビードロックバンドとが、一体化されて配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ製造装置を用いて、２ステージ成形法により生カバーを成形し、成形された前記生カバーを加硫することによりタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、
   １ｓｔカバー成形工程が、
   所定のタイヤ構成材料を前記ドラムの外周面に巻回することにより円筒状の１次成形体を成形する１次成形体成形工程と、
   前記１次成形体の両側縁部で、前記ビードロック機構の上方に、ビードを配置するビード配置工程と、
   前記ビードロック機構を拡径させることにより、前記１次成形体で前記ビードをセットするビードセット工程とを備えており、
   前記ビードセット工程において、前記上層のビードロックバンドを弾性変形させて一部を前記空洞部に入り込ませることにより、ビードコア横のゲージを所望の厚さに成形することを特徴とするタイヤ製造方法。

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