JP4595243B2

JP4595243B2 - 空気入りラジアルタイヤの製造方法

Info

Publication number: JP4595243B2
Application number: JP2001149622A
Authority: JP
Inventors: 元和吉川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: JP2002337249A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りラジアルタイヤを製造する方法に関し、更に詳しくは、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化を抑制し、２次グリーンタイヤの形状を加硫金型形状に近似させるようにした空気入りラジアルタイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気入りラジアルタイヤを成形する場合、円筒状のカーカスの両端部にそれぞれビードリングを配置し、該ビードリングの廻りにカーカスの両端部を折り返して１次グリーンタイヤを成形した後、この１次グリーンタイヤをトロイダル形状に膨径することで、別途成形された円環状のベルト層やトレッドゴムを圧着接合している。
【０００３】
このようなシェーピングを行うタイヤ成形装置は、左右一対の支持部材によって円筒状の１次グリーンタイヤの両端部をビードリングと共に支持し、１次グリーンタイヤの内側に直接またはゴム製のブラダーを介して圧力媒体を導入しながら支持部材の相互間隔を狭めることで１次グリーンタイヤの膨径を行っている。従って、１次グリーンタイヤの子午線断面形状は膨径時において円形に近いものとなり、そのカーカスラインはトレッド部での曲率半径とサイド部での曲率半径が略同一になる。
【０００４】
一方、ベルト層はタイヤ幅方向に略平坦なドラムの上で略平坦に成形され、或いは出来上がり製品タイヤのインフレート状態や金型内におけるベルト曲率と略同一に成形されており、その曲率半径が膨径時の１次グリーンタイヤの曲率半径より遙に大きい。
【０００５】
従って、１次グリーンタイヤと円環状のベルト層やトレッドゴムとを接合する際には、１次グリーンタイヤが主としてトレッド中央部だけでベルト層を押圧し、その後、ベルト層やトレッドゴムのショルダー部を内径側に大きく押し込んで圧着することになる。そのため、ベルト層はコード角度や幅が予め設定された値から変化し易く、製品タイヤの品質にバラツキを生じ易いという問題があった。また、２次グリーンタイヤの形状が加硫金型や製品タイヤの形状から大幅に異なっているため、所望の製品形状を得ることが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化を抑制し、更には２次グリーンタイヤの形状を加硫金型形状に近似させることを可能にした空気入りラジアルタイヤの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤの製造方法は、円筒状に成形されたカーカスを備えた１次グリーンタイヤを膨径し、少なくとも前記カーカスの外周側に円環状のベルト層を圧着接合して２次グリーンタイヤを成形し、該２次グリーンタイヤを金型内で加硫する空気入りラジアルタイヤの製造方法において、前記１次グリーンタイヤの膨径をその内側に配置されていてタイヤトレッドセンターに相当する部位にブラダー周方向に延長する複数本の補強コードを備えた円筒状のブラダーで行い、該ブラダーはインフレート圧に対する外径の変化率がインフレート圧１０〜１５０ｋＰａの範囲において変曲点を有し、該変曲点に対して低圧側よりも高圧側で変化率が小さく、かつ変曲点以降の高圧側での変化率が０．０３〜４．０ｍｍ／ｋＰａであり、前記１次グリーンタイヤの膨径時の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部での曲率半径をサイド部での曲率半径よりも大きくするようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
このように１次グリーンタイヤの膨径時の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部での曲率半径をサイド部での曲率半径よりも大きくすることにより、円環状のベルト層を内側から押圧する１次グリーンタイヤのトレッド部の形状をベルト層の形状に整合させるので、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化を抑制し、製品タイヤの品質を安定させることができる。また、２次グリーンタイヤの形状を加硫金型形状に近似させること可能になるので、所望の製品形状を容易に得ることができる。
【０００９】
２次グリーンタイヤの子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径は、製品タイヤの金型内でのカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定することが好ましい。或いは、２次グリーンタイヤの子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径は、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定することが好ましい。これにより、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化をより確実に抑制することできる。
【００１０】
上述した１次グリーンタイヤの膨径を行う手段として、１次グリーンタイヤの内側に配置した円筒状のブラダーを使用し、そのブラダーを以下のように構成することが好ましい。即ち、上記ブラダーのタイヤトレッドセンターに相当する部位の周方向剛性をタイヤサイド部に相当する部位の周方向剛性よりも２０％以上高くすると良い。ブラダーにおける部位に応じた周方向剛性の変化は、少なくとも前記補強コードによる補強に基づいて設定することができる。そして、ブラダーはインフレート圧に対する外径の変化率がインフレート圧１０〜１５０ｋＰａの範囲において変曲点を有し、該変曲点に対して低圧側よりも高圧側で変化率が小さいものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図２は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤの製造方法を実施するためのタイヤ成形装置を示すものである。このタイヤ成形装置は、円筒状のカーカス２１の両端部をビードリング２２と共に支持する左右一対の支持部材１，２を備え、これら支持部材１，２が同軸的に積層された円筒状の駆動軸３，４にそれぞれ取り付けられている。これら駆動軸３，４を軸方向に移動させることで、支持部材１，２の相互間隔が変化するようになっている。これら支持部材１，２の間には円筒状のブラダー５が装架されている。
【００１３】
上記タイヤ成形装置を用いて空気入りラジアルタイヤを成形する場合、図１に示すように、支持部材１，２を互いに離した状態で、支持部材１，２によって円筒状のカーカス２１の両端部をビードリング２２と共に支持する。図１において、カーカス２１の両端部はビードリング２２の廻りに折り返されて１次グリーンタイヤＴ₁を構成しているが、この折り返しは、支持部材１，２とブラダー５からなるドラム上にカーカス２１を円筒状に巻き付け、その両端部にビードリング２２を配置した後に行うことができる。或いは、カーカス２１の両端部をビードリング２２の廻りに折り返した状態にした１次グリーンタイヤＴ₁を成形し、これを支持部材１，２とブラダー５からなるドラム上にセットしても良い。勿論、カーカス２１の内面にはインナーライナー層を設けることができる。
【００１４】
次いで、図２に示すように、圧力媒体供給手段（不図示）からブラダー５の内部に圧力媒体を導入しながら支持部材１，２の相互間隔を狭めることでカーカス２１の軸方向中央部を膨径させる。このとき、カーカス２１の外周側に円環状に成形されたベルト層２３とトレッドゴム２４との一体物を配置しておき、これを外径成長したカーカス２１の外周側に貼り合わせる。また、カーカス２１の左右両側部にはサイドウォールゴム２５を貼り合わせ、更に必要に応じて、他のタイヤ構成部材をカーカス２１の外表面に貼り合わせることにより、２次グリーンタイヤＴ₂を成形するのである。この成形時には、ステッチャー等の工具を用いて各部材が密接させると良い。上記２次グリーンタイヤＴ₂を金型内に挿入して加硫することにより製品タイヤを得るのである。
【００１５】
本発明では、１次グリーンタイヤＴ₁の膨径時の子午線断面におけるカーカス２１の輪郭（カーカスライン）を、ベルト層２２の形状に合わせて偏平化するのである。つまり、図３に示すように、カーカスラインのトレッド部での曲率半径Ｒｔをサイド部での曲率半径Ｒｓよりも大きくするのである。Ｒｔ＞Ｒｓの関係を満足することにより、ベルト層２２のコード角度や幅が変化し難いばかりでなく、ベルト層２２の圧着が容易になり、かつ２次グリーンタイヤＴ₂の形状が加硫金型形状や製品タイヤ形状に近づく。トレッド部での曲率半径Ｒｔはサイド部での曲率半径Ｒｓの１．５倍以上であることが望ましい。
【００１６】
１次グリーンタイヤＴ₁のカーカスラインのトレッド部での曲率半径Ｒｔ及びサイド部での曲率半径Ｒｓは、以下のようにして測定することができる。図４に示すように、１次グリーンタイヤＴ₁におけるカーカス２１の最大幅をＷとし、カーカス２１の内端から径方向への最大高さをＨとする。
【００１７】
ここで、最大高さ位置を起点として±Ｗ／４だけタイヤ幅方向に離れた位置でのタイヤ径方向のカーカス変位量Ｙを求めたとき、曲率半径Ｒｔは下記（１）式で表される。
【００１８】
Ｒｔ＝（Ｗ²／１６＋Ｙ²）／（２×Ｙ）・・・（１）
また、最大幅位置を起点として±Ｈ／４だけタイヤ径方向に離れた位置でのタイヤ幅方向のカーカス変位量Ｘを求めたとき、曲率半径Ｒｓは下記（２）式で表される。
【００１９】
Ｒｓ＝（Ｈ²／１６＋Ｘ²）／（２×Ｘ）・・・（２）
上記のように１次グリーンタイヤＴ₁のカーカスラインをベルト層２２の形状に合わせて偏平化した結果、２次グリーンタイヤＴ₂の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤの金型内でのカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内、より好ましくは±１０％以内となるように設定する。つまり、２次グリーンタイヤＴ₂のカーカスラインを製品タイヤの金型内でのカーカスラインに近似させるのである。これにより、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化をより確実に抑制することできる。また、加硫時の変形はタイヤの主たる補強メンバーであるカーカスとベルト層によって決まるので、カーカスラインの曲率半径を上記の如く設定することにより、加硫故障率の低減効果がある。
【００２０】
同様の理由から、２次グリーンタイヤＴ₂の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内、より好ましくは±１０％以内となるように設定すると良い。この場合、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化をより確実に抑制し、更には荷重耐久性の向上に寄与する。
【００２１】
１次グリーンタイヤＴ₁のカーカスラインを膨径時に偏平化しながら２次グリーンタイヤＴ₂を成形するには、成形用ブラダー５の膨らみ形状が所望の形状になるようにする必要がある。そのためには、ブラダー５のタイヤトレッドセンターに相当する部位の周方向剛性をタイヤサイド部に相当する部位の周方向剛性よりも２０％以上高くすると良い。ブラダー５の周方向剛性は、トレッドセンターからショルダーにかけて段階的に低減しても良いが、トレッドセンターからショルダーにかけて徐々に低減した場合、滑らかな剛性変化が得られるので、より好ましい。
【００２２】
ブラダー５における部位に応じた周方向剛性の変化は、図５〜図８に示すように、ゴムの厚さ、ゴムの弾性率、コード補強のうち少なくとも１つの要因に基づいて設定することができる。
【００２３】
図５（参考例）において、ブラダー５は１種類のゴム組成物から構成され、そのタイヤトレッドセンターに相当する部位Ｐｔの厚さがタイヤサイド部に相当する部位Ｐｓの厚さよりも大きく設定されている。
【００２４】
図６（参考例）において、ブラダー５は２種類のゴム組成物から構成され、そのタイヤトレッドセンターに相当する部位Ｐｔの内面にはブラダー５のベースゴム組成物より硬度が高い硬質ゴム層５ａが積層されている。
【００２５】
図７において、ブラダー５は１種類のゴム組成物から構成され、そのタイヤトレッドセンターに相当する部位Ｐｔにはブラダー周方向に延長する複数本のコード５ｂが埋設されている。このコードとしては、ナイロンコード等を用いることができる。
【００２６】
図８において、ブラダー５は１種類のゴム組成物から構成され、そのタイヤトレッドセンターに相当する部位Ｐｔの厚さがタイヤサイド部に相当する部位Ｐｓの厚さよりも大きく設定され、かつタイヤトレッドセンターに相当する部位Ｐｔにはブラダー周方向に延長する複数本のコード５ｂが埋設されている。
【００２７】
図５〜図８に示すような補強要因に基づいて、ブラダー５のタイヤトレッドセンターに相当する部位の周方向剛性をタイヤサイド部に相当する部位の周方向剛性よりも２０％以上高くするのである。なお、補強要因は上記組み合わせに限定されるものではなく、それ以外の組み合わせであっても良い。
【００２８】
上述したブラダー５は、以下に示す物理的特性を呈するものであると一層好ましい。つまり、ブラダー５はインフレート圧Ｉｐ（ｋＰａ）に対する外径Ｄ（ｍｍ）の変化率Ｃ（単位圧力当たりの変形割合：Ｃ＝Ｄ／Ｉｐ）が、図９に示すように、インフレート圧１０〜１５０ｋＰａの範囲において変曲点を有し、該変曲点に対して低圧側よりも高圧側で変化率Ｃが小さいものである。なお、従来のゴムブラダーはインフレート圧Ｉｐの上昇に伴って外径Ｄが増大し、上記変曲点を持たないものとなる。
【００２９】
１次グリーンタイヤＴ₁は概ね１２０〜１８０％程度の膨径変形を行う。そのため、ブラダー５への圧力注入により容易に膨径変形することが望ましい。一方、ブラダー５が所望の径寸法に到達した後は、２次グリーンタイヤＴ₂の外径を制御するために、インフレート圧Ｉｐに対する外径Ｄの変化が少なく、安定した寸法を保持できることが望ましい。このような変曲点は１次グリーンタイヤＴ₁のカーカス全体に適度な張力を与えるべく、１０〜１５０ｋＰａの範囲、好ましくは５０〜１００ｋＰａの範囲に存在すると良い。上記変曲点の設定は、ブラダー５のタイヤトレッドセンターに相当する部位に配置する補強コードの初期張力を調整することなどで行われる。なお、ブラダー５のインフレート圧Ｉｐに対する外径Ｄの変化率Ｃが変曲点以降の高圧側で小さ過ぎると、十分な圧着が行われず、また成形タイヤサイズの互換性が損なわれるので、適度な変形性を持つことが好ましい。そこで、変曲点以降の高圧側では変化率Ｃが０．０３〜４．０ｍｍ／ｋＰａであることが必要である。
【００３０】
【実施例】
ブラダーの周方向剛性を部位に応じて種々異ならせたタイヤ成形装置を準備し、該タイヤ成形装置を用いて１次グリーンタイヤから２次グリーンタイヤを成形し、その２次グリーンタイヤを金型内で加硫することで空気入りラジアルタイヤを製造した。
【００３１】
従来例及び実施例１〜５においては、表１に示すように、ブラダーのサイド部のゴム厚さを同一にしながらトレッドセンター及びトレッドショルダーのゴム厚さを変化させ、その結果として、１次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部での曲率半径Ｒｔとサイド部での曲率半径Ｒｓとの比（Ｒｔ／Ｒｓ）を調整した。表１において、ブラダーのゴム厚さはサイド部のゴム厚さを１００とする指数にて示したものである。
【００３２】
これら従来例及び実施例１〜５の製造方法から得られる空気入りラジアルタイヤについて、ユニフォミティー及び加硫故障率を評価し、その結果を表１に併せて示した。ユニフォミティーについては、各タイヤのＲＦＶを測定し、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほどユニフォミティーが良好であることを意味する。加硫故障率については、製品タイヤ１０００本当たりの加硫故障発生数を測定し、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど加硫故障が少ないことを意味する。
【００３３】
【表１】

【００３４】
この表１から判るように、実施例１〜５に係る空気入りラジアルタイヤはいずれもユニフォミティーが良好で、加硫故障率が低いものであった。
【００３５】
実施例６〜１０においては、上記と同様にして、１次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部での曲率半径Ｒｔとサイド部での曲率半径Ｒｓを調整し、２次グリーンタイヤのカーカスラインと製品タイヤの金型内でのカーカスラインとの寸法差を種々異ならせた。表２において、サイド曲率半径の比率とは、製品タイヤの金型内でのカーカスラインのサイド部での曲率半径に対する２次グリーンタイヤのカーカスラインのサイド部での曲率半径の比率である。トレッド曲率半径の比率とは、製品タイヤの金型内でのカーカスラインのトレッド部での曲率半径に対する２次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部での曲率半径の比率である。
【００３６】
これら実施例６〜１０の製造方法から得られる空気入りラジアルタイヤについて、加硫故障率を評価し、その結果を表２に併せて示した。加硫故障率については、製品タイヤ１００本当たりの加硫故障発生数を測定し、実施例６を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど加硫故障が少ないことを意味する。
【００３７】
【表２】

【００３８】
この表２から判るように、２次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤの金型内でのカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定した場合に、加硫故障率の低減効果が顕著に現れた。
【００３９】
実施例１１〜１５においては、上記と同様にして、１次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部での曲率半径Ｒｔとサイド部での曲率半径Ｒｓを調整し、２次グリーンタイヤのカーカスラインと製品タイヤのインフレート時のカーカスラインとの寸法差を種々異ならせた。表３において、サイド曲率半径の比率とは、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインのサイド部での曲率半径に対する２次グリーンタイヤのカーカスラインのサイド部での曲率半径の比率である。トレッド曲率半径の比率とは、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインのトレッド部での曲率半径に対する２次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部での曲率半径の比率である。
【００４０】
これら実施例１１〜１５の製造方法から得られる空気入りラジアルタイヤについて、荷重耐久性を評価し、その結果を表３に併せて示した。荷重耐久性については、ＪＩＳＤ４２３０の試験方法に準拠したドラム試験を行った後、更にドラム試験を継続し、タイヤが破壊されるまでの走行距離を測定し、実施例１１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。
【００４１】
【表３】

【００４２】
この表３から判るように、２次グリーンタイヤのカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定した場合に、耐久性の改善効果が顕著に現れた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、円筒状に成形されたカーカスを備えた１次グリーンタイヤを膨径し、少なくともカーカスの外周側に円環状のベルト層を圧着接合して２次グリーンタイヤを成形し、該２次グリーンタイヤを金型内で加硫する空気入りラジアルタイヤの製造方法において、１次グリーンタイヤの膨径をその内側に配置されていてタイヤトレッドセンターに相当する部位にブラダー周方向に延長する複数本の補強コードを備えた円筒状のブラダーで行い、該ブラダーはインフレート圧に対する外径の変化率がインフレート圧１０〜１５０ｋＰａの範囲において変曲点を有し、該変曲点に対して低圧側よりも高圧側で変化率が小さく、かつ変曲点以降の高圧側での変化率が０．０３〜４．０ｍｍ／ｋＰａであり、１次グリーンタイヤの膨径時の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部での曲率半径をサイド部での曲率半径よりも大きくするから、タイヤ成形工程におけるベルト層の形状変化を抑制し、更には２次グリーンタイヤの形状を加硫金型形状に近似させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤの製造方法を実施するためのタイヤ成形装置を示す半断面図である。
【図２】図１のタイヤ成形装置を用いて２次グリーンタイヤを成形した状態を示す半断面図である。
【図３】１次グリーンタイヤの膨径工程を示す子午線断面図である。
【図４】１次グリーンタイヤのカーカスラインを示す子午線断面図である。
【図５】ブラダーの具体例（参考例）を示す子午線断面図である。
【図６】ブラダーの他の具体例（参考例）を示す子午線断面図である。
【図７】ブラダーの他の具体例を示す子午線断面図である。
【図８】ブラダーの他の具体例を示す子午線断面図である。
【図９】ブラダーのインフレート圧Ｉｐと外径Ｄとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２支持部材
３，４駆動軸
５ブラダー
２１カーカス
２２ビードリング
２３ベルト層
２４トレッドゴム
２５サイドウォールゴム
Ｔ₁ １次グリーンタイヤ
Ｔ₂ ２次グリーンタイヤ

Claims

円筒状に成形されたカーカスを備えた１次グリーンタイヤを膨径し、少なくとも前記カーカスの外周側に円環状のベルト層を圧着接合して２次グリーンタイヤを成形し、該２次グリーンタイヤを金型内で加硫する空気入りラジアルタイヤの製造方法において、前記１次グリーンタイヤの膨径をその内側に配置されていてタイヤトレッドセンターに相当する部位にブラダー周方向に延長する複数本の補強コードを備えた円筒状のブラダーで行い、該ブラダーはインフレート圧に対する外径の変化率がインフレート圧１０〜１５０ｋＰａの範囲において変曲点を有し、該変曲点に対して低圧側よりも高圧側で変化率が小さく、かつ変曲点以降の高圧側での変化率が０．０３〜４．０ｍｍ／ｋＰａであり、前記１次グリーンタイヤの膨径時の子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部での曲率半径をサイド部での曲率半径よりも大きくするようにした空気入りラジアルタイヤの製造方法。
前記２次グリーンタイヤの子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤの金型内でのカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定する請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。
前記２次グリーンタイヤの子午線断面におけるカーカスラインのトレッド部及びサイド部での曲率半径を、製品タイヤのインフレート時のカーカスラインに対する寸法差がそれぞれ±３０％以内となるように設定する請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。
前記１次グリーンタイヤの膨径をその内側に配置した円筒状のブラダーで行い、該ブラダーのタイヤトレッドセンターに相当する部位の周方向剛性をタイヤサイド部に相当する部位の周方向剛性よりも２０％以上高くした請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。
前記ブラダーにおける部位に応じた周方向剛性の変化を、少なくとも記補強コードによる補強に基づいて設定した請求項４に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。