JP4615933B2 - タイヤ製造用コア - Google Patents

Description

この発明は、タイヤの製造に用いられて、グリーンタイヤの成型から、それの加硫の終
了に至るまでタイヤの内面を規定する、複数個のセグメントからなる円環状のタイヤ製造
用コア、なかでも高剛性のコアに関するものである。

寸法精度の高いタイヤを製造することを目的に、タイヤ構成部材のそれぞれを剛性コア上で組立てて、製品タイヤの最終寸法に近い寸法を有するグリーンタイヤを成型するとともに、そのタイヤを、剛性コアとともに加硫モールド内へ収容してそこで加硫成形を行う従来技術としては、たとえば特開昭６２−２７０３０８号公報に開示されたものがある。

しかるに、コアおよび加硫モールドの両者をともに剛性材料にて構成するこの従来技術にあっては、たとえば、成型時のグリーンタイヤの体積または、加硫成形によって熱膨張したグリーンタイヤの体積が、コアと加硫モールドとで画成される加硫空間の容積より大きくなった場合に、たとえば加硫モールドの構成部材の分割面等からのゴムのはみ出しが生じ、不可避的に発生する、グリーンタイヤのこのような体積変動に対する許容度合が小さいという問題があった。

これに対し、剛性コアを、特開平７−３１４５７３号公報に開示されているような可撓膜に置換し、その可撓膜を、内圧の供給によって膨張させた状態で、グリーンタイヤの成型および、それに続く加硫を行う場合には、グリーンタイヤの体積変動に対する、加硫成形時の許容度合を、可撓膜の変形をもって十分大きくすることができる。

ところが可撓膜は、内圧の供給下の膨張状態にあってなお、大きな外力を十分に支持することができず、グリーンタイヤを成型する際の外力によってその形状および寸法に変化を来たすことから、グリーンタイヤの成型精度の低下が否めないという問題があり、その上、可撓膜が、それの拡縮変形機構と一体不可分の関係にあることから、可撓膜構造体の機構の複雑化および大型化が余儀なくされて、取回しが不便であるという問題があった。

そこで、可撓膜をタイヤ製造用コアとすることによるこのような問題を解快すべく、欧州特許出願公開第１２６２３１０号明細書には、複数個のセグメントの円環状組立体になる剛性コアのクラウン域の外周側をダイアフラムで覆い、そのダイアフラム上で成型したグリーンタイヤの加硫成形に当っては、剛性コアとダイアフラムとの間へ供給した圧力によって、ダイアフラムを、従来既知の加硫ブラダの如くに機能させて、タイヤのクラウン域を加硫モールドの内面に押圧する技術が提案されている。

この提案技術によれば、剛性コアの作用による、外力の支持能力の高さに基いて、グリーンタイヤの成型精度を向上させることができ、また簡単にして小型な構造の下で、コアの取回しを容易にすることができる他、ダイアフラムをブラダの如くに機能させることで、グリーンタイヤの体積変動を効果的に吸収することができる。

しかしながら、このような提案技術にあっては、加硫済み製品タイヤから、剛性コアをセグメントに分解して取り出した後、それらのセグメントを円環状に組立てる度毎にダイアフラムを気密に再装着することが必要になって、作業工程および工数の増加が不可避となるという問題があった他、ダイアフラムを、タイヤのクラウン域と対応する領域だけに配設することから、タイヤのサイド部からビード部に対応する領域では、生タイヤの体積変動を有効に吸収することができないという問題があった。

そこで、出願人は先に、従来技術が抱えるこのような問題点を解決するべく、ダイアフラムの脱着工程等を全く必要とすることなしに、グリーンタイヤの成型精度を十分に向上させるとともに、そのグリーンタイヤの、部位のいかんにかかわらず、体積変動を大きく許容することができる、簡単な構造にして小型のタイヤ製造用コアを特願２００３−２９７５４３号として提案した。

このタイヤ製造用コアは、複数個のセグメントを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなるものであって、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するものにおいて、各セグメントを、剛性芯材の外表面上に、ゴム、エラストマ等の非圧縮性の弾性材料を、固定、固着等によってその外表面の全体にわたって層状に配設するとともに、剛性芯材の外表面に、その弾性材料の逃げ込み窪みを複数個設けることによって構成したものである。

これによれば、コアの外周側でのグリーンタイヤの成型に当って、タイヤ構成部材、ステッチングロール等がコアに及ぼす外力は、剛性芯材および、体積変化しない、好ましくはヤング率が１×１０^８〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２の層状弾性材料の両者によって十分に支持されることになり、コアそれ自体には形状および寸法の実質的な変化が生じないので、グリーンタイヤの成型精度を、常に所期した通りの高いものとすることができる。

そして、このコア上で成型したグリーンタイヤを、そのコアとともに加硫モールド内へ収容してタイヤの加硫成形を行うに当って、グリーンタイヤの体積が加硫空間容積より大きい場合および、大きくなった場合は、そのタイヤは、加硫モールドからそこに作用する押圧力に基いて、それぞれの剛性芯材に固定もしくは固着させて設けた層状の弾性材料の、逃げ込み窪み内への押し込み変形をもたらす。これにより、コアと加硫モールドの内面とで画成される加硫空間容積が実質的に増加されることになるので、そのタイヤは、加硫モールドの構成部材の分割面その他からのゴムのはみ出しを有効に抑制されて、所期した通りの加硫成形を施されることになる。

なお、ここにおける各層状弾性材料は、剛性芯材に対する複数個所での局部的な雌雄嵌合その他の接合または機械的連結をもってその芯材に固定することができる他、複数箇所
での局部的な接着等によって芯材に固着することもでき、このようにして固定ないしは固着した弾性材料は、コアの分解状態および組立て状態のいかんにかかわらず、剛性芯材と常に一体をなすので、コアの組立てを、特別の工程の付加等なしに簡易・迅速に行うことができ、また、コアの構造を簡単かつ単純なものとするとともに、コアの全体を必要にして最小のものとすることができる。
特開昭６２−２７０３０８号公報 特開平６−３１４５７３号公報 欧州特許出願公開第１２６２３１０号明細書

この発明は、出願人の先の提案に係る上記発明の改良に係るものであり、グリーンタイヤの各部位における体積の、各種の変動に、それの多少にかかわらず、十分に対処できることはもちろん、複数個のセグメントの各々での、剛性部材に対する非圧縮性の弾性材料の取付け、交換等を簡単かつ容易にしたタイヤ製造用コアを提供するものである。

この発明のタイヤ製造用コアは、先の提案技術と同様に、弧状をなす複数個のセグメントを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなるものであり、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するものにおいて、各セグメントを、剛性部材に、その全体にわたって形成した複数の窪みもしくは孔内に、上記外面形状の特定に寄与する、非圧縮性の弾性プラグを、弾性変形可能に取付けることにより構成し、弾性プラグのヤング率を、１．５〜８．０ＭＰａの範囲としたものである。

ここで、弾性プラグの表面は、剛性部材の表面をなす曲面と同一の面内に位置させることの他、剛性部材のその曲面から突出させて位置させることもできる。

このタイヤ製造用コアでは、各セグメントに対する弾性プラグの着脱、交換等を極めて簡易に行うことができ、また、それの外面上でのグリーンタイヤの成型に当っては、これも提案技術と同様に、タイヤ構成部材、ステッチングロール等がコアに及ぼす外力が、剛性部材と、体積変化しない弾性プラグとによって十分に支持されることとなり、コアそれ自体には形状および寸法の変化が生じないので、グリーンタイヤの成型精度を十分高く確保することができる。

そしてこのコア上で成型されたグリーンタイヤを、コアとともに加硫モールド内に装入して加硫成形するに当って、グリーンタイヤの成型体積または熱膨張体積が、加硫成形空間、すなわちキャビティの容積より大きい場合、または大きくなった場合には、そのタイヤをもって、部位のいかんにかかわりなく、窪みもしくは孔内の弾性プラグを弾性変形させて、キャビティ容積の実質的な増加をもたらすことにより、加硫モールドの分割面その他からの余剰ゴムのはみ出しを、ゴムの余剰量の多少を問わず、有効に防止して常に適正な加硫成形を行うことができる。

なおこの場合、複数個の窪みもしくは孔を、剛性部材の展開表面上に均等に形成した場合には、タイヤの余剰体積を、その全体にわたって均等に分散吸収することができる。
この一方で、グリーンタイヤの総厚みがとくに厚くなるトレッド部と対応する部分で、窪みもしくは孔の数、寸法等を大きくしたり、弾性プラグの弾性率を小さくしたりした場合には、加硫成形時のグリーンタイヤの熱膨張の影響も含め、タイヤの体積分布に応じた分散吸収を図ることができる。

ところで、グリーンタイヤにこのようにして加硫成形を施す場合において、キャビティの容積を、たとえば、グリーンタイヤの所定体積の−１％を基準容積として予め選択したときは、成型されたグリーンタイヤの実体積が、所定の体積に対して１％不足してなお、それに十分適正な加硫成形を施すことができ、これによれば、グリーンタイヤの、負側の体積変動をも有効に吸収することができる。

ここで、弾性プラグの表面を、剛性部材の曲面と同一の面内に位置させたときは、たとえば、グリーンタイヤの体積が所定の体積に不足した場合に、製品タイヤの内面形状を十分平滑なものとすることができ、この一方で、弾性プラグの表面を、剛性部材の曲面から幾分突出させて位置させたときは、たとえば、グリーンタイヤの体積が余剰となった場合に、その弾性プラグの押込み方向の変形に基いて、製品タイヤの内面形状を十分平滑なものとすることができる。

以上に述べたところにおいて、弾性プラグのヤング率は、１．５〜８．０ＭＰａ、好ましくは３．０〜６．０ＭＰａの範囲とすることにより、グリーンタイヤの成型時の未加硫ゴム部材を支持し、また、加硫時の加硫圧力に対する抗力を発揮させることができる。

以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基いて説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示す断面斜視図であり、ここに示すタイヤ製造用コア１は総計十個の大小のそれぞれのセグメント２ａ，２ｂを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなり、十個のセグメント２ａ，２ｂのこのような組立て状態は、たとえば、それらのセグメント２ａ，２ｂの内周側で、図では上下側から、それらの全てに同時に掛合する一対のリングが３，４を、周方向に間隔をおいて配設した連結手段５によって相互連結することで維持することができる。

ここで大セグメント２ａは、図２（ａ）に、コアの略線部分横断面図で示すように、周方向長さが半径方向の外方に向けて漸次増加する、ほぼ扇形の平面輪郭形状を有し、また、小セグメント２ｂは、周方向長さが半径方向の外方に向けて漸次減少するまたは、一定とすることもできる形状を有しており、たとえば、製品タイヤ内に存在するコア１の分解は、連結手段５を解放してそれぞれのリング３，４をセグメント２ａ，２ｂから取り外した後、はじめは、小セグメント２ｂの全てを所要の順序で半径方向内方へ抜き出すとともに、その抜き出し位置から、たとえば上方側へ取り出し、次いで、大セグメント２ｂの全てを、これも所要の順序で半径方向内方へ抜き出すとともに、上方側へ取り出すことにより行うことができる。

この一方で、コア１の組立て操作は、予め所定の位置に配置した大セグメント２ａ間に、各小セグメント２ｂを、半径方向外方への移動によって嵌め合わせ、その後、それぞれのセグメント２ａ，２ｂにリング３，４を掛合させ、そして連結手段５を機能させることによって行うことができる。

ところでここでは、各セグメント２ａ，２ｂを、図２（ｂ）に大セグメント２ａを例にとってそれの幅方向拡大断面図で示すように、剛性部材６に、それの厚み方向に貫通する複数個の孔７を形成するとともに、それらの各孔７に、たとえばゴム、エラストマ等の非圧縮性の弾性材料よりなる弾性プラグ８を装入し、ここではヤング率を３．０〜６．０ＭＰａの範囲としたこの弾性プラグ８を、たとえばそれの先端部に設けた返り８ａの、セグメント内面への掛合をもって抜け止めする。
かくしてここでは、弾性プラグ８の剛性部材６への取付けはもちろん、それの取り外し、交換等を簡単かつ容易に行うことができる。

この場合、複数個の孔７は、図３（ａ）に斜視図で例示するように、各剛性部材の全体にわたって、同一寸法のものを均等に形成することができる他、たとえば、剛性部材６のクラウン域で孔７の配設密度を大きくすることおよび／または孔寸法を大きくすることも可能である。

そしてこのようにして形成される各孔に対する弾性プラグの装入は、図３（ｂ）に例示するように、各弾性プラグ８の表面を剛性部材６の曲面と同一の面内に位置させることの他、プラグ表面を、剛性部材の曲面から、好ましくは曲面状に突出させて位置させることもできる。

以上のように構成してなるタイヤ製造用コア１上でグリーンタイヤを成型したときは、図４に部分幅方向断面図で示すように、そのグリーンタイヤＧＴは通常、弾性プラグ７を変形させることなしにコア１上に高い精度をもって成型されることになる。

ここで、このようにして成型されたグリーンタイヤＧＴが、たとえば、所定の加硫空間容積より幾分大きい、所定の体積を有するものであるときは、それをコア１とともに加硫モールド内へ入れ込んで、その加硫モールドを型閉めすると、図５に部分幅方向断面図で示すように、グリーンタイヤＧＴは、加硫モールドＭの型閉めに伴うタイヤ加圧力の増加に基いて、各弾性プラグ８の頭部部分を、孔７の内方方向へ押し込み変形させ、この結果として、グリーンタイヤＧＴは、より大きな空間の占有が可能となるので、そのグリーンタイヤＧＴは、体積が所定のものより大きくなってなお、モールド構成部材の分割面等からのはみ出しを有利に防止されて、十分適正に加硫成形されることになる。

ところで、この場合において、所定の加硫空間容積を、たとえば、グリーンタイヤの所定の体積より１％小さく設定したときは、成型されたグリーンタイヤの体積に−１％の変動あってなお、そのグリーンタイヤに十分適正な加硫成形を施すことができる。
この一方で、成型タイヤの体積が所定のものであるとき、および＋側に変動したものであるときは、それぞれの弾性プラグ８の変形に基く内圧のリリーフによってその体積変動分を十分に吸収することで、これもまた、適正な加硫成形を行うことができる。

すなわちこの場合、グリーンタイヤの体積の、所定の体積に対する±１％の変動を吸収できるものとすると、そのときの全弾性プラグ８の孔７内に占める体積の変化は、図６に概念的に示すようになる。

なおこれらのことを、グリーンタイヤおよびコア等の熱膨張をも考慮に入れて考えると、図７にグラフで示すようになる。
たとえば図７（ａ）に示すように、１８０℃に加熱した加硫モールド内へ、予熱によってそれぞれ１３０℃および８０℃に加熱された、コアおよびグリーンタイヤのそれぞれを一体的に収容して加熱した場合に、その収容から３分経過後に、モールドおよびグリーンタイヤがともに、加硫モールドの加熱温度である１８０℃に達したとすると、その間の、熱膨張によるコア体積の増加および、体積変動分を予め含むグリーンタイヤの体積増加はそれぞれ、図７（ｂ）にＡおよびＢで示すように進行することになる一方で、加硫モールドは温度が一定であるので、それの囲繞空間の容積は一定となる。

そこでここでは、コアおよびグリーンタイヤの熱膨張に伴って弾性プラグ８を圧潰変形させて、それの、孔７の内方方向への押込み変形をもたらし、これによって、孔内に占めるプラグ体積を図７（ｃ）に示すように次第に低減させることにより、コアおよびグリーンタイヤの熱膨張を十分に許容する。

かくして、この発明に係るコアによれば、グリーンタイヤの成型時における体積変動を大きな度合で許容することができる他、グリーンタイヤの成型時の体積変動の有無にかかわらず、タイヤの加硫成形時の熱膨張に起因する体積増加をもまた十分に許容することができる。

図８は弾性プラグの他の配設態様を示す断面図である。
これは、剛性部材６に設けた、たとえば、平面輪郭形状が円形の窪み９内に、弾性プラグ１０を、それ自身の変形空間を残すとともに、表面を剛性部材６の曲面と同一の面内に位置させて嵌め込み、そして、そのプラグ１０をそこに抜け止め固定したものであって、図８（ａ）に示すものは、弾性プラグ１０の中央空間１１内に頭部を入れ込んだ段付きボルト１２を介してその弾性プラグ１０を剛性部材６に締付け固定することで、それを抜け止めしたものである。
ここで、この段付きボルト１２は、たとえば、それを六角穴付きボルトとすることで、弾性プラグ１０に貫通させた六角棒レンチをもって締込むことができる。

また、図８（ｂ）に示す態様は、弾性プラグ１０の、図の上下方向の中間に設けたフランジ１３を、窪み壁に形成した環状溝に掛合させることによって、そして、図８（ｃ）に示す態様は、弾性プラグ１０の下端部に設けたフランジ１４を、窪み壁に形成した環状溝に掛合させることによってそれぞれ弾性プラグ１０を抜け止め固定したものである。
従って、この場合もまた、弾性プラグ１０の、剛性部材６に対する着脱および交換を、極めて簡易に行うことが出きる。

このように配設した弾性プラグ１０はいずれも、加硫空間内圧の、所定値を超える増加に対し、図９に模式的に示すような変形傾向の下で、変形空間としての中央空間１１を圧潰するように窪み９の内側方向へ変形してその内圧を逃がすことができるので、グリーンタイヤＧＴの加硫成形に当っては、それらを、先の弾性プラグ８と同様に機能させて、グリーンタイヤＧＴの体積の、成型時および加硫成形に際する変動を、それの多少にかかわらず十分に吸収させることができる。

図１０（ａ）は、弾性プラグのさらに他の配設態様を示す断面図であり、これは弾性プラグ１５を、段付きボルト１２によって、図８（ａ）について述べたところと同様にして剛性部材６に固定するとともに、弾性プラグ１５の、たとえば球面状に形成した表面を、剛性部材６の曲面から突出させて位置させたものである。

このように配設した剛性部材６は、加硫空間内圧の増加に対し、中央空間１１の容積の選択下で、たとえば図１０（ｂ）に示すように、その中央空間１１が消失するまで、窪み９の内側方向へ弾性変形して余剰の圧力をリリーフすることができる。

ここで、この場合の弾性プラグ１５の限界変形量は、窪み容積に対して、プラグ体積および中央空間容積を選択することで適宜に特定することができ、たとえば図示のように、それの限界変形位置で、プラグ表面を、剛性部材６の曲面と同一の面内に位置させることができる他、剛性部材６の曲面より突出させて、または凹ませて位置させることもできる。

この発明の実施の形態を示す断面斜視図である。 コアの略線部分横断面図およびセグメントの幅方向断面図である。 弾性プラグの配設前後の状態を示す斜視図である。 コアおよびグリーンタイヤの幅方向部分断面図である。 グリーンタイヤのモールド内への装入状態を示す幅方向部分断面図である。 弾性プラグによる、グリーンタイヤの体積変動の吸収態様を概念的にに示す図である。 加硫時間に対する温度および体積の変化の状態を例示するグラフである。 弾性プラグの他の配設態様を示す要部断面図である。 弾性プラグの作用を例示する断面図である。 弾性プラグのさらに他の配設態様を示す要部断面図である。

符号の説明

１ タイヤ製造用コア
２ａ 大セグメント
２ｂ 小セグメント
３、４ リング
５ 連結手段
６ 剛性部材
７ 孔
８、１０、１５ 弾性プラグ
９ 窪み
１１ 中央空間
１２ 段付きボルト
１３、１４ フランジ
ＧＴ グリーンタイヤ
Ｍ 加硫モールド

Claims (3)

1. 複数個のセグメントを、相互の密着下で円環状に整列させて組立ててなり、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するタイヤ製造用コアであって、
   各セグメントを、剛性部材に形成した複数の窪みもしくは孔内に、上記外面形状の特定に寄与する、非圧縮性の弾性プラグを、弾性変形可能に取付けることにより構成し、弾性プラグのヤング率を１．５〜８．０ＭＰａの範囲としてなるタイヤ製造用コア。
2. 弾性プラグの表面を、剛性部材の曲面と同一の面内に位置させてなる請求項１に記載のタイヤ製造用コア。
3. 弾性プラグの表面を、剛性部材の曲面から突出させて位置させてなる請求項１に記載のタイヤ製造用コア。

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