JP2022161515A

JP2022161515A - 空気入りタイヤの製造方法及び製造装置

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Publication number: JP2022161515A
Application number: JP2021066396A
Authority: JP
Inventors: 翔太小出; Shota Koide
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2022-10-21

Abstract

【課題】空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することを可能にした空気入りタイヤの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】金型内で加硫された空気入りタイヤＴに対してポストキュアインフレーションを行うにあたって、ポストキュアインフレーション中に空気入りタイヤＴの内表面を内部冷却装置２６により冷却する一方で、空気入りタイヤＴの内表面温度を温度センサ２１により測定し、その内表面温度に基づいて制御部２２が内部冷却装置２６の冷却能力を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ポストキュアインフレーション（ＰＣＩ）を行う空気入りタイヤの製造方法及び製造装置に関し、更に詳しくは、空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することを可能にした空気入りタイヤの製造方法及び製造装置に関する。

有機繊維コードからなるカーカス層を備えた空気入りタイヤの製造工程において、空気入りタイヤを加硫機の金型内で加硫した後、金型から取り外された加硫済みの空気入りタイヤに内圧を充填した状態で該空気入りタイヤを自然冷却するポストキュアインフレーションが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。空気入りタイヤは加硫直後においても依然として高温であり、カーカスコードの熱収縮による寸法変化を生じる傾向があるため、ポストキュアインフレーションを行うことにより、空気入りタイヤの寸法安定性やユニフォミティを改善することができる。

従来、ポストキュアインフレーションは大気中において予め決められた時間で行われている。しかしながら、加硫機中の温度の変動のみならず、周囲の設備の稼働状況や季節・時間帯による外気温の変動により、ポストキュアインフレーション中のタイヤ温度は変動する。従って、カーカスコードの熱収縮による寸法変動が問題にならなくなるまでの時間はタイヤ１本毎に異なる。そのため、ポストキュアインフレーションの時間を固定した場合、ポストキュアインフレーション終了時のタイヤ温度にばらつきが生じ、それが寸法や品質にばらつきを生じさせる要因となる。

特開２００８－２７３０９５号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することを可能にした空気入りタイヤの製造方法及び製造装置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空気入りタイヤの製造方法は、金型内で加硫された空気入りタイヤに対してポストキュアインフレーションを行うにあたって、前記ポストキュアインフレーション中に前記空気入りタイヤの内表面を冷却する一方で、前記空気入りタイヤの内表面温度を測定し、その内表面温度に基づいて前記空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御することを特徴とするものである。

また、本発明の空気入りタイヤの製造装置は、空気入りタイヤの一対のビード部に嵌合する一対のリム板と、前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体により前記空気入りタイヤの内表面を冷却する内部冷却装置と、前記空気入りタイヤの内表面温度を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定される内表面温度に基づいて前記内部冷却装置の冷却能力を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、ポストキュアインフレーション中に空気入りタイヤの内表面を冷却する一方で、空気入りタイヤの内表面温度を測定し、その内表面温度に基づいて空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御するので、加硫機中の温度の変動、周囲の設備の稼働状況や季節・時間帯による外気温の変動に拘わらず、ポストキュアインフレーション終了時のタイヤ温度の変動幅を小さくし、空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することができる。特に、カーカス層は一般的にタイヤ内表面に近い位置に配置されるので、ポストキュアインフレーションにおける空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御するための指標として内表面温度を利用することにより、品質安定性及び寸法安定性の改善効果を高めることができる。

また、本発明の空気入りタイヤの製造装置では、従来のポストキュアインフレーションの装置構成に加えて、空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体により空気入りタイヤの内表面を冷却する内部冷却装置と、空気入りタイヤの内表面温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定される内表面温度に基づいて内部冷却装置の冷却能力を制御する制御部とを備えることにより、上述の空気入りタイヤの製造方法を実施することが可能となる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤの内表面温度が予め規定された良品モデルに近づくように冷却能力を制御することが好ましい。これにより、空気入りタイヤの品質及び寸法を最適化することができる。このような製造方法を実施するために、本発明の空気入りタイヤの製造装置において、制御部は、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤの内表面温度が予め規定された良品モデルに近づくように冷却能力を制御することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、ポストキュアインフレーションの初期段階に第１の時間帯と該第１の時間帯に続く第２の時間帯を規定し、第１の時間帯における空気入りタイヤの内表面温度に基づいて第２の時間帯において冷却能力を制御することが好ましい。このような製造方法を実施するために、本発明の空気入りタイヤの製造装置において、制御部は、ポストキュアインフレーションの初期段階に第１の時間帯と該第１の時間帯に続く第２の時間帯を規定し、第１の時間帯における空気入りタイヤの内表面温度に基づいて第２の時間帯において冷却能力を制御することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、冷却能力を制御するにあたって空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の流量を調整することが好ましい。このような製造方法を実施するために、本発明の空気入りタイヤの製造装置において、制御部は、冷却能力を制御するにあたって空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の流量を調整することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、冷却能力を制御するにあたって空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の温度を調整することが好ましい。このような製造方法を実施するために、本発明の空気入りタイヤの製造装置において、制御部は、冷却能力を制御するにあたって空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の温度を調整することが好ましい。

本発明において、空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体は気体であることが好ましい。冷却媒体を気体とした場合、その気体の流量や温度に基づいて空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を容易に制御することができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造装置（ポストキュアインフレーション装置）を示す子午線断面図である。図１の空気入りタイヤの製造装置の制御系を示す図である。本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造方法におけるポストキュアインフレーションの時間とタイヤ内表面温度との関係を示すグラフである。

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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造装置を示し、図２はその制御系を示すものである。

図１に示すように、この空気入りタイヤの製造装置は、タイヤ中心軸が鉛直方向になるように配置された空気入りタイヤＴの一対のビード部に嵌合する一対のリム板１，２と、これらリム板１，２を鉛直方向に駆動する支持軸３，４と、下側のリム板１を通して空気入りタイヤＴ内に加圧媒体を兼ねる冷却媒体Ｍを供給する供給路５と、上側のリム板２を通して空気入りタイヤＴ内の冷却媒体Ｍを排出する排出路６とを備えている。空気入りタイヤＴはその中心軸が水平方向となるように配置されていても良い。リム板１，２は空気入りタイヤＴのビード部に対して嵌合することで空気入りタイヤＴの空洞部を閉塞するように構成されている。供給路５及び排出路６はリム板１，２のいずれの側に形成されていても良い。冷却媒体Ｍとしては、空気を使用することが好ましいが、他の気体又は液体を使用することも可能である。

リム板１，２で支持された空気入りタイヤＴの上方には水平方向に延長する支持梁１１が配設され、該支持梁１１から垂下するように複数本の支持棒１２が配設されている。支持棒１２にはブラケット１３を介して２本の環状パイプ１４が取り付けられている。各環状パイプ１４は空気入りタイヤＴを取り囲むように延在し、その内周側に複数のエア噴射孔１５を備えている。環状パイプ１４には不図示の空気供給源に接続されており、ポストキュアインフレーション中にエア噴射孔１５から空気入りタイヤＴの外表面に向かって冷却用の空気を噴射するようになっている。

また、上側のリム板２には空気入りタイヤＴの内表面温度を測定する２つの温度センサ２１が配設され、これら温度センサ２１により測定される内表面温度が制御部２２に入力されるようになっている。温度センサ２１としては、赤外線放射温度計に代表される非接触式の温度センサを用いることが好ましいが、接触式の温度センサを使用することも可能である。また、温度センサ２１は、空気入りタイヤＴの両ショルダー部に対応する２つの位置で内表面温度を測定するように配設されているが、内表面温度の測定個所は特に限定されるものではなく、トレッド部やサイドウォール部やビード部の内表面温度を指標とすることができる。

図２に示すように、供給路５はバルブ２３を介して冷却媒体供給源２４に接続され、排出路６はバルブ２５を介して外部に連通するように構成されている。これら供給路５、排出路６、バルブ２３，２５及び冷却媒体供給源２４が内部冷却装置２６を構成している。そして、制御部２２は、２つの温度センサ２１により測定される内表面温度（例えば、平均値）に基づいて内部冷却装置２６の冷却能力を制御するように構成されている。

次に、上述した空気入りタイヤの製造装置を用いて空気入りタイヤＴを製造する方法について説明する。先ず、不図示の加硫機において空気入りタイヤＴを加硫した後、その加硫機の金型から取り外された加硫済みの空気入りタイヤＴをポストキュアインフレーション工程に供する。つまり、図１に示すように、一対のリム板１，２を空気入りタイヤＴの一対のビード部に嵌合させ、排出路６を閉止した状態で供給路５から空気入りタイヤＴ内に冷却媒体Ｍを供給する。冷却媒体Ｍの充填後、バルブ２５の開度を調整することにより、冷却媒体Ｍの流量を任意に調整することができる。その一方で、環状パイプ１４のエア噴射孔１５から空気入りタイヤＴの外表面に向かって空気を噴射する。このようにして空気入りタイヤＴに対するポストキュアインフレーションを開始する。

ポストキュアインフレーション工程においては、空気入りタイヤＴの内表面を冷却する一方で、空気入りタイヤＴの内表面温度を温度センサ２１により測定する。そして、温度センサ２１により測定される内表面温度に基づいて制御部２２がポストキュアインフレーション工程における内部冷却装置２６の冷却能力を制御する。予め設定された時間が経過した後、ポストキュアインフレーションを終了させる。即ち、空気入りタイヤＴ内の加圧媒体Ｍを排出路６から排出し、一対のリム板１，２を空気入りタイヤＴのビード部から離脱させる。

上述した空気入りタイヤの製造方法によれば、ポストキュアインフレーション中に空気入りタイヤＴの内表面を冷却する一方で、空気入りタイヤＴの内表面温度を測定し、その内表面温度に基づいて空気入りタイヤＴの内表面に対する冷却能力を制御するので、加硫機中の温度の変動、周囲の設備の稼働状況や季節・時間帯による外気温の変動に拘わらず、ポストキュアインフレーション終了時のタイヤ温度の変動幅を小さくし、空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することができる。特に、カーカス層は一般的にタイヤ内表面に近い位置に配置されるので、ポストキュアインフレーションにおける空気入りタイヤＴの内表面に対する冷却能力を制御するための指標として内表面温度を利用することにより、品質安定性及び寸法安定性の改善効果を高めることができる。

図３は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造方法におけるポストキュアインフレーションの時間とタイヤ内表面温度との関係を示すグラフである。但し、図３はポストキュアインフレーションの初期段階を抽出して示すものである。図３において、Ａはポストキュアインフレーションにおける空気入りタイヤの内表面温度について予め規定された良品モデル（実線）を示し、Ｂはポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤの内表面温度の実測値（破線）を示す。良品モデルは、冷却能力を一定とした条件下で、例えば、１年間にわたって１００本のタイヤのデータを採取し、ユニフォミティが最も良好なタイヤに関する内表面温度の変化曲線に基づいて作成することができる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤＴの内表面温度の実測値Ｂが予め規定された良品モデルＡに近づくように制御部２２が内部冷却装置２６の冷却能力を制御すると良い。これにより、空気入りタイヤＴの品質及び寸法を最適化することができる。

より具体的には、制御部２２は、ポストキュアインフレーションの初期段階に第１の時間帯Ｔ１と該第１の時間帯Ｔ１に続く第２の時間帯Ｔ２を規定し、第１の時間帯Ｔ１における空気入りタイヤＴの内表面温度に基づいて第２の時間帯Ｔ２において内部冷却装置２６の冷却能力を制御する。図３では第１の時間帯Ｔ１及び第２の時間帯Ｔ２をそれぞれ１分間としているが、これら第１の時間帯Ｔ１及び第２の時間帯Ｔ２はそれぞれポストキュアインフレーションの全工程の実施時間に対して１／１０～３／１０の範囲で設定すると良い。

例えば、良品モデルＡに対応する冷却能力でポストキュアインフレーションを開始し、図３に示すように、第１の時間帯Ｔ１（モニタリング）において実測値Ｂのグラフの傾きが良品モデルＡよりも小さい場合、第２の時間帯Ｔ２（フィードバック）において内部冷却装置２６の冷却能力を高くすることにより、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤＴの内表面温度の実測値Ｂが予め規定された良品モデルＡに近づくようにする。同様に、第１の時間帯Ｔ１（モニタリング）において実測値Ｂのグラフの傾きが良品モデルＡよりも大きい場合、第２の時間帯Ｔ２（フィードバック）において内部冷却装置２６の冷却能力を低くすることにより、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤＴの内表面温度の実測値Ｂが予め規定された良品モデルＡに近づくようにする。このように第２の時間帯Ｔ２において空気入りタイヤＴの内表面温度を校正した後、冷却能力を初期状態に戻し、ポストキュアインフレーションを完了させる。この場合、ポストキュアインフレーションの初期段階である第１の時間帯Ｔ１及び第２の時間帯Ｔ２において空気入りタイヤＴの内表面温度を効果的かつ精度良く校正することが可能となる。

内部冷却装置２６の冷却能力を制御する手法として、空気入りタイヤＴの内部に導入される冷却媒体Ｍの流量や温度を調整したり、冷却媒体Ｍの種類を変更したりすることが考えられる。特に、冷却媒体Ｍを気体とした場合、その気体の流量や温度に基づいて空気入りタイヤＴの内表面に対する冷却能力を容易に制御することができる。冷却媒体Ｍの流量は例えば５ｃｍ³／ｓ～３０００ｃｍ³／ｓの範囲内で変化させることができる。冷却媒体Ｍの温度は例えば５℃～５０℃の範囲内で変化させることができる。冷却媒体Ｍの種類を変更する場合、例えば熱容量が異なる複数種類の気体を使用することができる。

表１は良品モデルと制御例１～３を示すものである。表１に示すように、良品モデル（図３参照）の温度傾きが－４．５℃／minであり、温度切片が１６４℃であり、媒体流量が１６００ｃｍ³／ｓであり、媒体温度が１５℃である場合、制御例１～３を例示することができる。第１の時間帯Ｔ１における温度傾きが－７℃／minで温度切片が１６７℃である制御例１では、第２の時間帯Ｔ２において、媒体流量を１２００ｃｍ³／ｓとし、媒体温度を１５℃としている。また、第１の時間帯Ｔ１における温度傾きが－４℃／minで温度切片が１６５℃である制御例２では、第２の時間帯Ｔ２において、媒体流量を１６００ｃｍ³／ｓとし、媒体温度を１０℃としている。更に、第１の時間帯Ｔ１における温度傾きが－１０℃／minで温度切片が１７５℃である制御例３では、第２の時間帯Ｔ２において、媒体流量を１６００ｃｍ³／ｓとし、媒体温度を２０℃としている。なお、ポストキュアインフレーション中に測定される空気入りタイヤＴの内表面温度の実測値Ｂが予め規定された良品モデルＡに達しなかった場合、次の空気入りタイヤＴの加硫を行う際にその制御レベルを補正すれば良い。

他の手法として、上述した第１の時間帯Ｔ１（モニタリング）及び第２の時間帯Ｔ２（フィードバック）を規定せずに、ポストキュアインフレーションの開始時の空気入りタイヤＴの内表面温度を測定し、その開始時の内表面温度に応じて内部冷却装置２６の冷却能力を選択するようにしても良い。例えば、複数レベルの冷却能力を予め設定しておき、開始時の内表面温度に応じてポストキュアインフレーションの全工程に適用される適切な冷却能力を選択することにより、空気入りタイヤＴの内表面温度を良品モデルに近づけることができる。

更に他の手法として、ポストキュアインフレーション中の空気入りタイヤＴの内表面温度について予め規定された良品モデルとポストキュアインフレーション中に測定される内表面温度の実測値との差異を経時的に演算し、その差異が小さくなるように内部冷却装置２６の冷却能力をポストキュアインフレーションの全工程において制御することも可能である。

乗用車用空気入りタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造するにあたって、一定時間のポストキュアインフレーションを行い、タイヤ内表面の冷却条件だけを異ならせた従来例及び実施例１～４のタイヤ製造方法を１年間実施し、それぞれ１００００本の空気入りタイヤを製造した。

従来例では、ポストキュアインフレーションにおいて、空気入りタイヤの内表面を一定条件にて冷却した。実施例１では、ポストキュアインフレーション開始時の空気入りタイヤの内表面温度を測定し、その開始時の内表面温度に基づいて空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御した。実施例２～４では、ポストキュアインフレーションにおいて、第１の時間帯Ｔ１と第２の時間帯Ｔ２を規定し、第１の時間帯Ｔ１における空気入りタイヤの内表面温度に基づいて第２の時間帯Ｔ２において空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御した。冷却能力の制御方法として、実施例１，２では冷却媒体の流量を変更し、実施例３では冷却媒体の温度を変更し、実施例４では冷却媒体の種類を変更した。

上述した空気入りタイヤの製造方法で得られた試験タイヤについて、下記評価方法により、ＲＦＶ歩留まりを評価し、その結果を表２に示した。

ＲＦＶ歩留まり：
各試験タイヤのラジアル・フォース・バリエーション（ＲＦＶ）を測定し、ＲＦＶの観点から歩留まり（良品率）を求めた。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど歩留まりが良好であることを意味する。

表２から判るように、実施例１～４の方法で得られたタイヤは、従来例との対比において、ＲＦＶ歩留まりが良好であった。つまり、実施例１～４の方法によれば、空気入りタイヤの品質及び寸法を安定化することができた。

１，２リム板
３，４支持軸
５供給路
６排出路
１１支持梁
１２支持棒
１３ブラケット
１４環状パイプ
１５エア噴射孔
２１温度センサ
２２制御部
２３，２５バルブ
２４冷却媒体供給源
２６冷却媒体供給装置
Ｍ冷却媒体
Ｔ空気入りタイヤ

Claims

金型内で加硫された空気入りタイヤに対してポストキュアインフレーションを行うにあたって、前記ポストキュアインフレーション中に前記空気入りタイヤの内表面を冷却する一方で、前記空気入りタイヤの内表面温度を測定し、その内表面温度に基づいて前記空気入りタイヤの内表面に対する冷却能力を制御することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記ポストキュアインフレーション中に測定される前記空気入りタイヤの内表面温度が予め規定された良品モデルに近づくように前記冷却能力を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ポストキュアインフレーションの初期段階に第１の時間帯と該第１の時間帯に続く第２の時間帯を規定し、前記第１の時間帯における前記空気入りタイヤの内表面温度に基づいて前記第２の時間帯において前記冷却能力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記冷却能力を制御するにあたって前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の流量を調整することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記冷却能力を制御するにあたって前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の温度を調整することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体が気体であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
空気入りタイヤの一対のビード部に嵌合する一対のリム板と、前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体により前記空気入りタイヤの内表面を冷却する内部冷却装置と、前記空気入りタイヤの内表面温度を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定される内表面温度に基づいて前記内部冷却装置の冷却能力を制御する制御部とを備えることを特徴とする空気入りタイヤの製造装置。
前記制御部は、前記ポストキュアインフレーション中に測定される前記空気入りタイヤの内表面温度が予め規定された良品モデルに近づくように前記冷却能力を制御することを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤの製造装置。
前記制御部は、前記ポストキュアインフレーションの初期段階に第１の時間帯と該第１の時間帯に続く第２の時間帯を規定し、前記第１の時間帯における前記空気入りタイヤの内表面温度に基づいて前記第２の時間帯において前記冷却能力を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の空気入りタイヤの製造装置。
前記制御部は、前記冷却能力を制御するために前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の流量を調整することを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造装置。
前記制御部は、前記冷却能力を制御するために前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体の温度を調整することを特徴とする請求項７～１０のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造装置。
前記空気入りタイヤの内部に導入される冷却媒体が気体であることを特徴とする請求項７～１１のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造装置。