JP2021041592A - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リボン巻き工法で成形されたサイドウォールゴムに関するエア入りやベアの発生を抑制できる空気入りタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】断面形状の幅がＷｒ（ｍｍ）で且つ厚みがＴｒ（ｍｍ）である帯状のゴムリボン４０を巻回することにより、目標断面形状の幅がＷｓ（ｍｍ）で且つ面積がＡｓ（ｍｍ２）であるサイドウォールゴム６を成形するサイドウォールゴム成形工程を備え、係数Ｃ１を含む下記（１）及び（２）式に基づき、サイドウォールゴム成形工程におけるゴムリボン４０の巻回数Ｘを設定する。Ｘ＝Ｃ１×Ｗｓ（１）Ｃ１＝２（Ａｓ／（Ｔｒ×Ｗｒ×Ｗｓ））（２）【選択図】図３

Description

本発明は、リボン巻き工法によってサイドウォールゴムを成形する工程を備えた空気入りタイヤの製造方法に関する。

例えば特許文献１〜３に記載されているように、空気入りタイヤのサイドウォール部に設けられるサイドウォールゴムをリボン巻き工法により成形することが公知である。リボン巻き工法は、成形ドラムなどの被巻回体に帯状のゴムリボンを連続的に供給し、そのゴムリボンをタイヤ周方向に沿って巻回することにより、予め設計された目標断面形状を有するゴム部材を成形する工法である。

所定の目標断面形状を有するサイドウォールゴムをリボン巻き工法で成形するに際し、ゴムリボンの巻回数が少ないと、ゴムボリュームが不足し、エア入りや、ベアと呼ばれるゴム欠損に起因した外観不良を引き起こす恐れがある。また、巻回数が必要以上に多いと、タイヤ質量が増加し、転がり抵抗や高速耐久性能が悪化する傾向にある。したがって、ゴムリボンの巻回数を適切に設定することが重要である。

しかしながら、ゴムリボンの巻回数は、作業者による試行錯誤や、これまでの経験則に基づいて設定されていたため、作業者の熟練度によってサイドウォールゴムの仕上がりにバラツキが生じやすく、目標断面形状を有するサイドウォールゴムを安定して成形することが容易でなかった。それ故、リボン巻き工法で成形されたサイドウォールゴムに関するエア入りやベアの発生を抑制する、という要請に十分に対応できていなかった。

特開２００６−１５９９４５号公報 特開２００６−２３１５３３号公報 特開２００８−１６２１５０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リボン巻き工法で成形されたサイドウォールゴムに関するエア入りやベアの発生を抑制できる、空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、断面形状の幅がＷｒ（ｍｍ）で且つ厚みがＴｒ（ｍｍ）である帯状のゴムリボンを巻回することにより、目標断面形状の幅がＷｓ（ｍｍ）で且つ面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴムを成形するサイドウォールゴム成形工程を備え、係数Ｃ１を含む下記（１）及び（２）式に基づき、前記サイドウォールゴム成形工程における前記ゴムリボンの巻回数Ｘを設定するものである。
Ｘ＝Ｃ１×Ｗｓ （１）
Ｃ１＝２（Ａｓ／（Ｔｒ×Ｗｒ×Ｗｓ）） （２）

この方法によれば、巻回されるゴムリボンの幅Ｗｒと、成形されるサイドウォールゴムの目標断面形状の幅Ｗｓとを勘案した巻回数Ｘが求められる。そのため、所定の目標断面形状を有するサイドウォールゴムがリボン巻き工法により安定して成形され、エア入りやベアの発生を抑制できる。係数Ｃ１は、例えば０．１０〜０．１５の範囲内である。

また、本発明に係る別の空気入りタイヤの製造方法は、断面形状の面積がＡｒ（ｍｍ^２）である帯状のゴムリボンを巻回することにより、目標断面形状の面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴムを成形するサイドウォールゴム成形工程を備え、係数Ｃ２を含む下記（３）及び（４）式に基づき、前記サイドウォールゴム成形工程における前記ゴムリボンの巻回数Ｘを設定するものである。
Ｘ＝Ｃ２×Ａｓ （３）
Ｃ２＝１／Ａｒ （４）

この方法によれば、巻回されるゴムリボンの断面形状の面積Ａｒと、成形されるサイドウォールゴムの目標断面形状の面積Ａｓとを勘案した巻回数Ｘが求められる。そのため、所定の目標断面形状を有するサイドウォールゴムがリボン巻き工法により安定して成形され、エア入りやベアの発生を抑制できる。係数Ｃ２は、例えば０．０３５〜０．０４０の範囲内である。

本発明により製造される空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 タイヤケースの半断面図 （ａ）ゴムリボンの巻回を説明する図、及び、（ｂ）ゴムリボンを巻回して成形したサイドウォールゴムを示す図 サイドウォールゴム成形工程で用いる巻回装置の一例を概略的に示す図 ゴムリボンの断面図 ゴムリボンの巻回状態を模式的に示す断面図 別実施形態におけるゴムリボンの巻回を説明する図

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示す空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１と、一対のビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。タイヤ１０は、タイヤ赤道面ＴＥに関して左右対称に構成されている。ビード部１には、環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側（図１における上方）に配置されたビードフィラー１ｂとが埋設されている。ビードコア１ａは、鋼線などの収束体をゴム被覆して形成されている。ビードフィラー１ｂは、タイヤ径方向外側に延びた断面三角形状の硬質ゴムにより形成されている。

空気入りタイヤ１０は、更に、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至るカーカス４と、トレッド部３の外表面を形成するトレッドゴム５と、サイドウォール部２の外表面を形成するサイドウォールゴム６と、ビード部１の外表面を形成するリムストリップゴム７とを備える。トレッド部３には、カーカス４のタイヤ径方向外側に積層されたベルト８と、そのベルト８のタイヤ径方向外側に積層されたベルト補強材９とが設けられ、それらがトレッドゴム５で覆われている。トレッドゴム５の表面には、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが形成されている。タイヤ１０の内表面は、インナーライナーゴム１１で形成されている。

カーカス４は、一対のビード部１の間に架け渡されたトロイド状をなす。カーカス４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列した複数のカーカスコードをゴム被覆してなるカーカスプライで形成されている。カーカスコードの材料には、スチールなどの金属、または、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維が好ましく用いられる。カーカス４を形成するカーカスプライは一枚に限られず、複数枚でもよい。カーカス４の端部は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むようにして、タイヤ径方向外側に巻き上げられている（即ち、ターンアップされている）。

ベルト８は、タイヤ周方向に対して傾斜する方向に配列した複数のベルトコードをゴム被覆してなるベルトプライで形成されている。ベルト８は、複数枚（本実施形態では二枚）のベルトプライにより構成され、そのプライ間でコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルトコードの材料には、スチールが好ましく用いられる。ベルト補強材９は、実質的にタイヤ周方向に延びるコードをゴム被覆してなる補強プライで形成されている。コードの材料には、有機繊維が好ましく用いられる。ベルト補強材９によってベルト８を補強することにより、高速耐久性能を向上できる。

サイドウォールゴム６は、トレッドゴム５の側方部からタイヤ径方向内側（図１における下方）に延びてリムストリップゴム７に到達している。また、サイドウォールゴム６は、カーカス４のタイヤ幅方向外側（図１における右方）に配置されている。このタイヤ１０では、サイドウォールゴム６のタイヤ径方向外側の端部をトレッドゴム５の側方部に載せてなる、いわゆるサイドウォールオントレッド（ＳＷＯＴ：sidewall on tread）構造を採用している。本実施形態では、ビード部１とサイドウォール部２との境界部にサイドプロテクタ１２が設けられている例を示すが、これに限られない。

以下、この空気入りタイヤ１０を製造する方法について説明する。本実施形態では、サイドウォールゴム６を成形する工程を除いて、従来のタイヤ製造工程と同様にして製造できるため、主としてサイドウォールゴム６を成形する工程（即ち、サイドウォールゴム成形工程）について説明する。

サイドウォールゴム成形工程では、図２に示すようなタイヤケース２０を被巻回体として使用し、リボン巻き工法によって環状のサイドウォールゴム６を成形する。具体的には、図３（ａ）のようにゴムリボン４０をタイヤ周方向に沿って巻回し、それによって図３（ｂ）のようなサイドウォールゴム６を成形する。図３（ｂ）で示したようなゴムリボン４０の界面は、加硫成形後のタイヤにおいても特定可能であり、例えば鋭利な刃物で切断したタイヤの断面に薄く観察されるゴム界面の性状によって判別できる。

図２に破線で示されるように、サイドウォールゴム６においては、予め設計された目標断面形状Ｖ６が設定されている。目標断面形状Ｖ６の幅Ｗｓは、目標断面形状Ｖ６のタイヤ径方向外側端からタイヤ径方向内側端（サイドウォールゴム６とリムストリップゴム７との界面）までの、タイヤ外表面に沿って緩やかに湾曲した曲線の長さに相当する。本実施形態のようにサイドプロテクタ１２が設けられる場合、そのサイドプロテクタ１２の頂点と該頂点からタイヤ径方向内側に６ｍｍの位置との間の範囲に、幅Ｗｓのタイヤ径方向内側端が設定される。サイドプロテクタが設けられない場合は、図示しないリムラインの上端からタイヤ径方向に±３ｍｍの範囲に幅Ｗｓのタイヤ径方向内側端が設定される。目標断面形状Ｖ６は、例えばＣＡＤデータなどで定義される。表面が滑らかで凹凸の少ないサイドウォールゴム６を成形し、エア入りやベアの発生を抑制するには、ゴムリボン４０の巻回体の断面形状を目標断面形状Ｖ６に近付けることが重要となる。

タイヤケース２０は、カーカス４を含むケース本体２１と、トレッドゴム５を含むトレッドリング２２とを備える。ケース本体２１は、一対のビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂと、トロイド状のカーカス４と、リムストリップゴム７と、インナーライナーゴム１１とを有する。トレッドリング２２は、トレッドゴム５と、ベルト８と、ベルト補強材９とを有する。トレッドリング２２の内周面は、ケース本体２１の外周面に接着されている。タイヤケース２０は、成形ドラム３１の外周に保持されている。成形ドラム３１は、グリーンタイヤを成形するためのシェーピングドラムである。

タイヤケース２０は、公知の方法によって成形できる。例えば、成形ドラム３１の外周でインナーライナーゴム１１とカーカス４とを円筒状に成形し、その幅方向両側にビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを外挿した後、カーカス４の端部をターンアップして円筒状のケース本体２１を作製する。そして、別途作成したトレッドリング２２をケース本体２１の外周側に配置し、ブラダーなどを用いてケース本体２１をタイヤ径方向外側に膨張させてトロイド状に変形し、その外周面をトレッドリング２２の内周面に密着させる。かかる方法により、図２の如きタイヤケース２０が成形される。

図４のように、サイドウォールゴム成形工程で用いられる巻回装置３０は、成形ドラム３１と、押出機３２と、圧着ローラ３３と、それらの駆動を制御する制御装置３４とを備える。成形ドラム３１は、回転軸３１ａを中心として回転し、それに伴ってタイヤ軸方向に沿った軸線回りにタイヤケース２０が回転する。押出機３２は、口金３２ｄから押し出したゴムリボン４０を成形ドラム３１に向かって連続的に供給する。ゴムリボン４０は、この口金３２ｄの形状に対応した断面形状を有する。圧着ローラ３３は、ゴムリボン４０をタイヤケース２０に押し付けて圧着する。押出機３２は、タイヤ径方向に沿って上下動可能に構成されており、圧着ローラ３３もこれに合わせて上下動する。

ゴムリボン４０は、未加硫の帯状ゴムであり、図５のように幅Ｗｒに比べて厚みＴｒ（最大厚み）が小さい扁平な断面形状を有する。ゴムリボン４０の寸法は特に限定されず、例えば、幅Ｗｒが１５〜３５ｍｍで且つ厚みＴｒが１．０〜３．０ｍｍでもよく、幅Ｗｒが２０〜２５ｍｍで且つ厚みＴｒが２．０〜３．０ｍｍでもよい。本実施形態では、ゴムリボン４０が、その幅方向の両端に向かって厚みが漸次小さくなる断面形状を有し、より具体的には、幅方向中央部の頂角において厚みが最大となる三角形の断面形状を有する。このため、圧着ローラ３３によって、タイヤ形状に沿うようにゴムリボン４０を変形させやすい。但し、ゴムリボン４０の断面形状はこれに限定されない。

本実施形態では、ゴムリボン４０が、トレッドゴム５の側方部からタイヤ径方向内側に向かって巻回され、リムストリップゴム７と接合する位置（サイドプロテクタ１２に相当する位置）で終端する例を示す（図３参照）。その際、周回毎に重なり部を持たせながら、平行巻きによってゴムリボン４０を巻き付けることが可能である。平行巻きは、成形ドラム３１を一回転させる度に、周上の所定箇所（例えば、一周する直前）でゴムリボン４０の巻き付け位置を一ピッチ分シフトする巻回である。但し、平行巻きに代えて、螺旋巻きを採用することも可能である。螺旋巻きは、成形ドラム３１の回転に合わせて、ゴムリボン４０の巻き付け位置を連続的にシフトする巻回である。

ゴムリボン４０の巻き付け位置がタイヤ径方向外側へ移動すると、その巻き付け位置での周速（回転速度）が相対的に上がるため、ゴムリボン４０がタイヤケース２０に引っ張られることがある。そこで、本実施形態では、ゴムリボン４０の巻き付け位置に応じて成形ドラム３１の回転速度を調整し、ゴムリボン４０の断面形状が一定に維持されるようにしている。具体的には、ゴムリボン４０の巻き付け位置がタイヤ径方向外側へ移動すると成形ドラム３１の回転速度を下げ、タイヤ径方向内側へ移動すると成形ドラム３１の回転速度を上げる。かかる成形ドラム３１の駆動は、制御装置３４によって制御される。

図６は、ゴムリボン４０の巻回状態を模式的に示す断面図であり、巻き付け始端から一〜三周目となるゴムリボン４０ａ〜４０ｃを互いから離して描いている。ゴムリボン４０は、押出機３２の上下動に応じたピッチＰでシフトされる。ピッチＰは周回間で変動してもよく、例えば重ね代Ｌ（重なり部の幅）を大きくしたい部位でピッチＰを相対的に小さくしてもよい。サイドウォールゴム６を適度なボリュームで成形できるよう、ピッチＰは、幅Ｗｒの０．６４倍以下で、幅Ｗｒの０．１８倍以上であることが好ましい。重ね代Ｌは、幅ＷｒとピッチＰとの関係により定まる。エア入りを抑制する観点から、断面において隣接するゴムリボン４０の端部どうしの距離であるステップは４ｍｍ以上が好ましい。また、エア入りを抑制するうえで、ゴムリボン４０の端部をトレッドゴム５の内周面の端部に合致させないことが好ましい。

上記のように、サイドウォールゴム成形工程では、断面形状の幅がＷｒ（ｍｍ）で且つ厚みがＴｒ（ｍｍ）である帯状のゴムリボン４０を巻回することにより、目標断面形状Ｖ６の幅がＷｓ（ｍｍ）で且つ面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴム６を成形する。サイドウォールゴム６に関するエア入りやベアの発生を抑制するうえでは、ゴムリボン４０の巻回数（周回数）を適切に設定することが重要となる。そこで、本実施形態では、係数Ｃ１を含む下記（１）及び（２）式に基づき、そのサイドウォールゴム成形工程におけるゴムリボン４０の巻回数Ｘを設定する。制御装置３４は、設定された巻回数Ｘに基づいて巻回装置３０の動作を制御する。
Ｘ＝Ｃ１×Ｗｓ （１）
Ｃ１＝２（Ａｓ／（Ｔｒ×Ｗｒ×Ｗｓ）） （２）

かかる方法によれば、作業者の経験則や試行錯誤に依らずにゴムリボン４０の巻回数Ｘが求められる。また、その巻回数Ｘは、巻回されるゴムリボン４０の幅Ｗｒと、成形されるサイドウォールゴム６の目標断面形状Ｖ６の幅Ｗｓとを勘案したものとなる。このため、作業者の熟練度に応じてサイドウォールゴム６の仕上がりにバラツキが生じることなく、目標断面形状Ｖ６を有するサイドウォールゴム６がリボン巻き工法により安定して成形され、その結果、サイドウォールゴム６に関するエア入りやベアの発生を抑制できる。

係数Ｃ１は、例えば０．１０〜０．１５の範囲内であり、この範囲から任意に選択できる。ゴムリボン４０の幅Ｗｒが２２ｍｍ、目標断面形状Ｖ６の幅Ｗｓが５０ｍｍであって、上記（２）式から求めた係数Ｃ１が０．１１である場合、上記（１）式により求められる巻回数Ｘは「５．５」となる。巻回数Ｘには自然数が設定されるので、この例であれば、小数第一位を四捨五入して得られる「６」が採用される。このように、上記（１）及び（２）式による計算結果においては、小数第一位を四捨五入することにより自然数を求めることができる。後述する式（３）及び（４）の計算結果も、これと同様である。

図示しない反対側のサイドウォール部においても、上記と同様にしてサイドウォールゴム６が設けられ、グリーンタイヤが成形される。成形されたグリーンタイヤはタイヤ加硫金型に供給され、常法に従って加硫処理が施される。これにより、加硫成形後の製品である空気入りタイヤ１０が得られる。

換言すると、サイドウォールゴム成形工程は、断面形状の面積がＡｒ（ｍｍ^２）である帯状のゴムリボン４０を巻回することにより、目標断面形状の面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴム６を成形するものである。それ故、係数Ｃ２を含む下記（３）及び（４）式に基づき、サイドウォールゴム成形工程におけるゴムリボン４０の巻回数Ｘを設定することも考えられる。かかる方法であっても、サイドウォールゴム６に関するエア入りやベアの発生を抑制できる。係数Ｃ２は、例えば０．０３５〜０．０４０の範囲内である。
Ｘ＝Ｃ２×Ａｓ （３）
Ｃ２＝１／Ａｒ （４）

前述の実施形態では、図３のように、目標断面形状Ｖ６の一方の端部からゴムリボン４０を巻回し始め、タイヤ子午線断面において経路を折り返すことなく、目標断面形状Ｖ６の他方の端部に至る例を示したが、これに限られず、図７のようにゴムリボン４０の経路を折り返してもよい。図７の例では、ゴムリボン４０の巻き付け位置がタイヤ径方向外側へ向かった後、トレッドゴム５の外周面近傍でタイヤ径方向内側に折り返し、リムストリップゴム７に到達している。かかる場合でも、上記（１）及び（２）式または（３）及び（４）式から求めた巻回数Ｘを設定することが可能である。

図７の例では、トレッドゴム５の側方部とカーカス４との間で凹状に形成された段差部２３（図３参照）における両者の境界２３Ｂを起点とし、その境界２３Ｂを跨ぐように（即ち、境界２３Ｂを挟んだ両側に掛かるように）ゴムリボン４０を巻回し始めることが好ましい。これにより、トレッドゴム５の側方部の厚みに起因する段差部２３でのエアの抱き込みを防いで、エア入りの発生を効果的に抑制できる。巻回し始めの一周目では、ゴムリボン４０の幅方向中央部を境界２３Ｂに一致させた状態で、全周に亘って巻き付けることが好ましい。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

２ サイドウォール部
６ サイドウォールゴム
１０ 空気入りタイヤ
２０ タイヤケース
２１ ケース本体
３０ 巻回装置
３１ 成形ドラム
３２ 押出機
３３ 圧着ローラ
３４ 制御装置
４０ ゴムリボン

Claims (4)

1. 断面形状の幅がＷｒ（ｍｍ）で且つ厚みがＴｒ（ｍｍ）である帯状のゴムリボンを巻回することにより、目標断面形状の幅がＷｓ（ｍｍ）で且つ面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴムを成形するサイドウォールゴム成形工程を備え、
   係数Ｃ１を含む下記（１）及び（２）式に基づき、前記サイドウォールゴム成形工程における前記ゴムリボンの巻回数Ｘを設定する、空気入りタイヤの製造方法。
   Ｘ＝Ｃ１×Ｗｓ （１）
   Ｃ１＝２（Ａｓ／（Ｔｒ×Ｗｒ×Ｗｓ）） （２）
2. 係数Ｃ１が０．１０〜０．１５の範囲内である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 断面形状の面積がＡｒ（ｍｍ^２）である帯状のゴムリボンを巻回することにより、目標断面形状の面積がＡｓ（ｍｍ^２）であるサイドウォールゴムを成形するサイドウォールゴム成形工程を備え、
   係数Ｃ２を含む下記（３）及び（４）式に基づき、前記サイドウォールゴム成形工程における前記ゴムリボンの巻回数Ｘを設定する、空気入りタイヤの製造方法。
   Ｘ＝Ｃ２×Ａｓ （３）
   Ｃ２＝１／Ａｒ （４）
4. 係数Ｃ２が０．０３５〜０．０４０の範囲内である請求項３に記載の空気入りタイヤの製造方法。
   

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