JP3912636B2 - タイヤチューブ製造装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤチューブおよびその製造装置に係り、特に、空気が充填される空気室とシール材が充填されるシール材室とを備えたタイヤチューブおよびタイヤチューブの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、シール剤室を備えたチューブ入りタイヤを装着した車輪の横断面図であり、図５は、チューブの製造工程を示した図であり、図６は、チューブ素材を押し出し成型する押し出し成型機の部分斜視図である。
【０００３】
図１に示したように、自動二輪車用車輪のリムＲはワイヤスポークを介してハブ（共に図示せず）に連結される。このリムＲには、タイヤ１と、その内部に収納されるチューブ２とからなるチューブ入りタイヤＴが装着される。チューブ２は、その半径方向内側に位置する空気室周壁４１および半径方向外側に位置するシール剤室周壁４０とからなる周壁４と、周壁４で囲まれた内部を２分する隔壁５とを備え、前記周壁４および隔壁５は一体に成型される。
【０００４】
空気室周壁４１と隔璧５とで囲まれた断面略円形の空気室３には空気が充填され、シール剤室周壁４０と隔壁５とで囲まれた断面略円弧状のシール剤室７には公知の液状シール剤８が充填される。空気室周壁４１には、空気室３に空気を充填するための空気弁６が設けられている。
【０００５】
前記チューブ２の製造工程は、図５に示したように、材料混練工程、チューブ素材押し出し工程、切断工程、空気弁取付工程および接合工程等からなる。
【０００６】
初めに、材料混練工程で混練した材料をチューブ素材押し出し工程で押し出し成型機により押し出すことにより、生ゴムよりなるチューブ素材２′を成型する。その後、切断工程でチューブ素材２′を所定の長さに切断した後、空気弁取付工程で空気室周壁４１の適所に空気弁６を取り付け、更に接合工程でチューブ素材２′の両端部を接合する。その後、硫黄工程やシール剤充填工程を経てタイヤチューブが完成する。
【０００７】
図６に示したように、押し出し成型機１１のノズル１２には、空気室３およびシール剤室７にそれぞれタルク等の離型剤を供給・排出する離型剤吐出口１４ａ，１４ｂおよび離型剤吸引口１３ａ，１３ｂが設けらていれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
タイヤの一般的なシール性能は、シール材室７へのシール材８の充填量を多くしてシール材８の厚みｔを厚くすれば向上するものの、シール材８の厚みを増すために充填量を増やすとタイヤチューブ２の重量が増加するために、タイヤチューブ２とタイヤ１のと接触面での耐久性が低下してしまう。
【０００９】
このように、シール材８の直径方向の厚みｔをパラメータにとると、タイヤチューブ２の耐久性およびシール性能は背反する性質を有するため、シール材室７内でのシール材８の直径方向の厚みｔは、シール性能および耐久性の双方を考慮して規定する必要がある。しかしながら、従来技術ではシール材室７内でのシール材８の厚みｔとシール性能および耐久性との関係が認識されておらず、シール材８の厚みが適正に設定されていなかったため、シール性能と耐久性とを両立させることが困難であった。
【００１０】
また、上記した従来の押し出し成型機１１では、空気室３およびシール材室７となる領域には、それぞれ異なる離型剤吐出口１４ａ、１４ｂからタルクが吐出されるものの、吐出圧を付与するポンプ等の吐出手段は各離型剤吐出口１４ａ、１４ｂに共通であった。このため、なんらかの外因により、一方の離型剤吐出口における吐出負荷が他方の離型剤吐出口における吐出負荷よりも大きくなると、ポンプの吐出力が他方の離型剤吐出口側に集中してしまう。この結果、吐出負荷の小さい他方の離型剤吐出口からは不必要なまでに多量の離型剤が吐出されるのに対して、吐出負荷の大きい一方の離型剤吐出口では、所定の吐出圧が得られずに吐出量が不足してしまう。
【００１１】
図６に示したように、例えば吐出口１４ａが上側、吐出口１４ｂが下側となる状態で押し出し成型されると、チューブに作用する重力の関係で、上側の吐出口１４ａにおける吐出負荷が下側の吐出口１４ｂにおける吐出負荷よりも大きくなる。したがって、下側の吐出口１４ｂからは多量の離型剤が吐出される一方、上側の吐出口１４ａからは十分な量の離型剤が吐出されない。
【００１２】
本発明の第１の目的は、シール性能および耐久性に優れたタイヤチューブを提供することにある。本発明の第２の目的は、硫加工程等でのチューブの周壁と隔壁との接着を防止して製造歩留や耐久性を向上できるタイヤチューブの製造装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
略円形断面を有する周壁の内部が隔壁によって外周側のシール剤室と内周側の空気室とに仕切られたタイヤチューブ素材を押し出し成型するタイヤチューブ製造装置において、前記タイヤチューブ素材の周壁部が押し出される周壁用隙間および隔壁部が押し出される隔壁用隙間が形成されたノズル面と、前記隔壁用隙間の一方の側と周壁用隙間とで仕切られたノズル面に開口された第１の離型剤吐出口と、前記隔壁用隙間の他方の側と周壁用隙間とで仕切られたノズル面に開口された第２の離型剤吐出口と、前記第１の離型剤吐出口に離型剤を加圧供給する第１の吐出手段と、前記第２の離型剤吐出口に離型剤を加圧供給する第２の吐出手段とを具備し、前記第１の吐出手段から第１の離型剤吐出口までの第１の供給ラインと前記第２の吐出手段から第２の離型剤吐出口までの第２の供給ラインとは、それぞれ別個独立に配設されており、前記第１の吐出手段の供給圧力を、前記第２の吐出手段の供給圧力より高く設定し、前記第１の離型剤吐出口が上側、前記第２の離型剤吐出口が下側になる状態で押し出し成型するようにした。
【００１５】
上記した構成によれば、吐出圧を発生する吐出手段が各離型剤吐出口ごとに設けられるので、例えば第１の離型剤吐出口での吐出負荷が増大しても、第１の吐出手段によって加えられる吐出圧が第２の離型剤吐出口から逃げてしまうことがない。したがって、第１の離型剤吐出口には常に所定の吐出圧が付与されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。本発明の発明者は、シール剤室を外周部に備えたチューブでは、シール材室へ充填するシール材の量を多くしてシール材を直径方向に厚くすると、シール性能は向上するものの、シール材室の重量が増すためにタイヤチューブ２とタイヤ１のと接触面での耐久性が低下してしまうという技術課題を新たに認識し、シール材室内でのシール剤の厚みとシール性能および耐久性との関係を調べた。
【００１７】
図２は、チューブの耐久性（縦軸）とシール剤の厚み（横軸）との関係を示した図であり、ここでは、耐久性の尺度として走行可能距離を採用し、シール剤の厚みを０．５ｍｍづつ変化させ、それぞれの厚みでの走行可能距離を測定した。実験結果から、シール剤を薄くするほど走行可能距離が伸びることが分かる。
【００１８】
ここで、二輪車ではタイヤ自身の耐久性が約１万ｋｍ程度であり、通常はタイヤ交換時にチューブも同時に交換されることから、チューブも実使用上は１万ｋｍ程度の耐久性を確保すれば良く、個体差を考慮しても、１．５万ｋｍ程度の耐久性を確保すれば良いことになる。図２の実験結果によれば、シール剤の厚みを約１．８ｍｍ以下に設定すれば１万ｋｍ以上の耐久性が得られ、約１．５ｍｍ以下に設定すれば１．５万ｋｍの耐久性が得られることが分かる。
【００１９】
図３は、チューブのシール性能（縦軸）とシール剤の厚み（横軸）との関係を示した図であり、ここでは、シール性能の尺度として、シール剤で塞ぐことの可能な孔の径を採用し、シール剤の厚みを０．５ｍｍづつ変化させ、それぞれの厚みで塞ぐことの可能な孔径を測定した。実験結果から、シール剤を厚くするとシール性能が向上することが分かる。
【００２０】
ここで、パンクを生じさせる最大原因は、釘などの尖状体がタイヤを貫通してチューブに孔を開けることであるが、発明者等が調査したところ、パンクを生じさせる尖状体の多くは直径が２〜３ｍｍ程度であり、このような尖状体によってチューブに開く孔の直径は約６ｍｍ程度になることが分かった。そして、図３の実験結果によれば、シール剤の厚みを約０．５ｍｍ以上に設定すれば、直径６ｍｍの孔でも塞ぐことができることが分かる。
【００２１】
このように、本実施形態ではタイヤチューブの耐久性およびシール性能の観点からシール剤の厚みに関する最適範囲を模索した。そして、耐久性に関しては、シール剤が薄いほど耐久性が向上するものの、タイヤ自身の耐久性から判断して、実使用上は１．５ｍｍまで厚くしても、実質的には十分な耐久性が得られることが分かった。
【００２２】
また、シール性能に関しては、シール剤が厚いほどシール性能が向上するものの、実際にチューブに開く孔径から判断して、実使用上は０．５ｍｍまで薄くしても、実質的には十分なシール性能が得られることが分かった。
【００２３】
以上の実験および検討結果から、本実施形態ではシール剤の厚みを０．５ないし１．５ｍｍに規定することとした。
【００２４】
上記したように、本実施形態では、タイヤチューブが現実的に満足しなければならない耐久性およびシール性能の観点からシール材の直径方向の厚みを０．５〜１．５ｍｍに規定したので、物理的には背反する耐久性およびシール性能を、実使用上では実質的に両立させることができる。
【００２５】
図４は、本発明の第２に実施形態であるチューブ押し出し成型機の構成を示した図であり、同図(a) は、チューブ素材が押し出されるノズル面の正面図であり、同図(b) は、同図(a) のＡ−Ａ線での断面構造を示した図である。
【００２６】
ノズル面には、チューブ素材の周壁部が押し出される周壁用隙間３１および隔壁部が押し出される隔壁用隙間３２が設けられると共に、空気室およびシール剤室にそれぞれタルク等の離型剤を供給・排出する離型剤吐出口１４ａ，１４ｂおよび離型剤吸引口１３ａ，１３ｂが設けらていれる。各離型剤吐出口１４ａ，１４ｂは、同図(b) に示したように、管路２３、２４を介して、それぞれ個別の離型剤吐出ポンプ２１、２２に接続されている。
【００２７】
このように、本実施形態では、２つの離型剤吐出口１４ａ，１４ｂのそれぞれに、タルク供給手段としての離型剤吐出ポンプ２１、２２を独立して設けたので、一方の離型剤吐出口に関して管路抵抗等の吐出負荷が増えても、その分の供給圧力が他方の離型剤吐出口側から逃げてしまうことがない。したがって、一方の離型剤吐出口では、吐出負荷にかかわらず所定の供給圧力が常に確保されるので、吐出量の極端な減少を防止することができる。
【００２８】
なお、各離型剤吐出ポンプ２１、２２によって加えられる離型剤の供給圧力は必ずしも同一にする必要はなく、例えば吐出口１４ａ側の吐出負荷が吐出口１４ｂ側の吐出負荷よりも大きくなることが予め予測できるような場合には、離型剤吐出ポンプ２１による供給圧力を離型剤吐出ポンプ２２もそれよりも若干高めに設定しておけば、各吐出口１４ａ，１４ｂから等量の離型剤を安定して吐出できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) タイヤチューブが現実的に満足しなければならない耐久性およびシール性能の観点からシール材の直径方向の厚みを０．５〜１．５ｍｍに規定したので、物理的には背反する耐久性およびシール性能を、実使用上では実質的に両立させることができる。
(2) 空気室を形成する周壁と隔壁との接着を防止するために離型剤を吐出する吐出手段と、シール剤室を形成する周壁と隔壁との接着を防止するために離型剤を吐出する吐出手段とを別々に設けたので、例えば一方の離型剤吐出口での吐出負荷が増大しても、その吐出手段によって加えられる供給圧力が他方の離型剤吐出口から逃げてしまうことがない。したがって、各離型剤吐出口には常に所定の供給圧力が印加されることになり、吐出量の極端な減少および過多を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シール剤室を備えたチューブ入りタイヤを装着した車輪の横断面図である。
【図２】耐久性とシール剤の厚みとの関係を示した図である。
【図３】シール性能とシール剤の厚みとの関係を示した図である。
【図４】本発明の押し出し成型機の断面図およびノズルの正面図である。
【図５】チューブの製造工程を示した図である。
【図６】押し出し成型機の部分斜視図である。
【符号の説明】
１３ａ，１３ｂ…離型剤吸引口、１４ａ，１４ｂ…離型剤吐出口、２１、２２…離型剤吐出ポンプ、３１…周壁用隙間、３２…隔壁用隙間

Claims (1)

  1. 略円形断面を有する周壁の内部が隔壁によって外周側のシール剤室と内周側の空気室とに仕切られたタイヤチューブ素材を押し出し成型するタイヤチューブ製造装置において、
    前記タイヤチューブ素材の周壁部が押し出される周壁用隙間および隔壁部が押し出される隔壁用隙間が形成されたノズル面と、
    前記隔壁用隙間の一方の側と周壁用隙間とで仕切られたノズル面に開口された第１の離型剤吐出口と、
    前記隔壁用隙間の他方の側と周壁用隙間とで仕切られたノズル面に開口された第２の離型剤吐出口と、
    前記第１の離型剤吐出口に離型剤を加圧供給する第１の吐出手段と、前記第２の離型剤吐出口に離型剤を加圧供給する第２の吐出手段とを具備し、
    前記第１の吐出手段から第１の離型剤吐出口までの第１の供給ラインと前記第２の吐出手段から第２の離型剤吐出口までの第２の供給ラインとは、それぞれ別個独立に配設されており、
    前記第１の吐出手段の供給圧力を、前記第２の吐出手段の供給圧力より高く設定し、
    前記第１の離型剤吐出口が上側、前記第２の離型剤吐出口が下側になる状態で押し出し成型することを特徴とするタイヤチューブ製造装置。
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