JP5019595B2

JP5019595B2 - 空気入りタイヤの製造方法

Info

Publication number: JP5019595B2
Application number: JP2007137604A
Authority: JP
Inventors: 政弘瀬川
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: US20080289744A1; DE102008024985A1; JP2008290325A

Description

本発明は、ビード部を有するカーカス体にゴム部材を貼り合わせて未加硫タイヤを成形する工程を備える空気入りタイヤの製造方法に関する。

従来のタイヤ成形工程の一例について、図６を参照しながら簡単に説明する。まず、図６（ａ）に示すように、インナーライナーゴム４５やサイドウォールゴム４１、カーカスプライ４４等を成形ドラム４７に巻き付けて円筒状に形成し、そのカーカスプライ４４の幅方向両側に環状のビード４２及びビードフィラー４３を外挿する。また、カーカスプライ４４の中央部外周側に、トレッドゴムとベルトとを一体化した円筒状のトレッド部材４６を配置しておく。このトレッド部材４６は別工程にて製作され、不図示のトランスファーリングにより支持されている。

次に、図６（ｂ）に示すように、一対のビード４２を互いに近接変位させながらカーカスプライ４４の中央部を膨出変形させ、その外周面をトレッド部材４６の内周面に圧着する。そして、カーカスプライ４４の端部をビード４２を介して巻き上げ、ビード部を有するカーカス体を形成する。また、カーカスプライ４４の端部と共にサイドウォールゴム４１をも巻き上げ、前記カーカス体にサイドウォールゴム４１を貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。このようなカーカスプライ４４の膨出変形や端部の巻き上げは、拡縮自在の剛性コアやブラダーなど公知の拡径機構を用いて行うことができる。

上記のようなタイヤ成形工程において、例えばサイドウォールゴムが押出成形品を所定長でカットして得られたものであると、円筒状に形成した際に端部同士の重ね合わせや密着によってジョイント部分が局所的に厚肉となり、タイヤのユニフォミティを低下させるという問題がある。また、巻き上げの際にブラダーで押圧されたり周長が増加したりすることから、サイドウォールゴムの形状が安定しないという問題もある。

これに対し、例えば下記特許文献１に開示されているように、いわゆるリボン巻き工法を利用することが考えられる。即ち、中央部を膨出させたカーカス体の側方部に、幅狭のゴムリボンをらせん状に巻き付けることで、サイドウォールゴム等のゴム部材を成形するのである。しかしながら、この方法では、ゴムリボンの巻き付け工数が増えるために成形時間が長くなるうえ、巻き付けたゴムリボンの界面に沿って亀裂が発生し易くなるという問題がある。

また、下記特許文献２に開示されているように、射出成形法を利用することが考えられる。該特許文献には、成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入することで環状のビードフィラーやサイドウォールゴムを成形し、それを被覆部材（トレイ）を用いて脱型する手法が記載されている。かかる方法により得られたゴム部材は形状均一性に優れたものとなり、中央部を膨出させたカーカス体にこれを貼り合わせることで、押出成形法やリボン巻き工法に比べて成形時間を短縮することができる。しかし、未加硫で剛性が低い環状のゴム部材を扱うことから、位置決めや貼り合わせを精度良く行うのに時間を要し、タイヤの成形精度の確保や成形時間の短縮の点で十分とは言えず、これを更に改善する余地があった。
特開２００４−３３８６２６号公報特開２００６−２４８０３７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、タイヤの成形精度を確保しつつ、成形時間を短縮して生産能率を向上することが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することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、円筒状のカーカスプライの幅方向両側に環状のビードをセットし、前記カーカスプライの端部を前記ビードを介して巻き上げてビード部を有するカーカス体を形成する工程と、前記カーカス体にゴム部材を貼り合わせて未加硫タイヤを成形する工程と、を備える空気入りタイヤの製造方法において、上面に環状凹溝が形成されたリング状の下型と、前記下型の上方に配された上型とを備え、前記環状凹溝内にキャビティが形成される成形型を用いて、前記成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入して環状のゴム部材を成形し、前記ゴム部材を未加硫状態に保持しながら前記成形型を型開きして、前記下型の環状凹溝内に保持した前記ゴム部材の側面を環状に露出させる第１の工程と、中央部を径方向外側に膨出させた前記カーカス体に、前記ゴム部材を保持する前記下型を近接させて、前記カーカス体の側方部に前記ゴム部材の露出した側面を貼り合わせる第２の工程と、前記第２の工程の後、前記カーカス体から前記下型を離間させて前記ゴム部材を脱型する第３の工程と、を備え、前記第２の工程では、前記カーカス体を膨出変形させながら前記ゴム部材を貼り合わせ、それにより前記カーカス体の膨出する力を利用して、前記ゴム部材の側面を前記カーカス体の側方部に押し当てるものである。

本発明は、上記の如き第１の工程により環状のゴム部材を成形し、それを上記の如き第２の工程にてカーカス体に貼り合わせて未加硫タイヤを成形するものである。従来の製法であれば、射出成形したゴム部材を成形型から完全に脱型し、それを製造ラインに供給してカーカス体に貼り合わせるのに対し、本発明では、中央部を膨出させたカーカス体に成形型の型部を近接させることによりゴム部材を貼り合わせるため、未加硫で剛性が低い環状のゴム部材の位置決めや貼り合わせを精度良く的確に行うことができ、タイヤの成形精度を確保しつつ成形時間を短縮することができる。ゴム部材は、成形型の型部をカーカス体から離間させることにより脱型され、その時点では既にカーカス体に貼り合わせていることから形崩れを起こすことがない。

また、本発明では、環状のゴム部材が射出成形により得られるため形状均一性に優れたものとなり、タイヤのユニフォミティが良好に確保される。更に、ゴム部材が未加硫状態に保持されているため、カーカスプライ等に対するゴム部材の接着性が良好となり、タイヤ加硫時に過加硫を生じることもない。ここで、「未加硫状態」とは、加硫が行われていない状態を指すが、加硫反応が全く進行していないものに限られず、半加硫状態やＪＩＳＫ６２００で定義される加硫不足（最適加硫に到達していない加硫状態）に相当するものも含むものとする。

本発明では、前記第２の工程で、前記カーカス体を膨出変形させながら前記ゴム部材を貼り合わせる。これにより、カーカス体の膨出する力を利用して、ゴム部材の露出した側面をカーカス体の側方部に押し当てることができ、ゴム部材を容易且つ適切に貼り合わせることができる。

本発明は、前記ゴム部材がサイドウォールゴムである場合に特に有用である。その理由は、上記のような押出成形法による場合、サイドウォールゴムでは巻き上げ時の周長差が大きく形状変化が激しいのに対し、本発明によれば、上記の如くタイヤの成形精度を確保できるからである。また、上記のようなリボン巻き工法による場合、サイドウォール部を構成するサイドウォールゴムでは、ゴムリボンの巻き付け時間が特に長くなるのに対し、本発明によれば、上記の如くタイヤの成形時間を短縮して生産能率を向上できるためである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、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である。この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２間に設けられたトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線等の収束体よりなる環状のビード１ａと、ビード１ａのタイヤ径方向外側にて断面三角形状をなすビードフィラー１２とが配されており、それらを挟み込むようにカーカスプライ１４の端部が外側に巻き上げられている。

カーカスプライ１４の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナーゴム５が配されている。また、カーカスプライ１４のビード部１外周には、リムストリップゴム１７が配され、カーカスプライ１４のサイドウォール部２外側には、サイドウォールゴム１１が配されている。更に、カーカスプライ１４のトレッド部３外周側には、たが効果による補強を行うためのベルト６及びベルト補強材７が配され、更にその外周側にトレッドゴム４が配されている。カーカスプライ１４は、タイヤ赤道Ｃに対して略９０°の角度で延びるプライコードからなり、該プライコードとしては、スチールやポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等を使用できる。

この空気入りタイヤは、パンク等によって内圧が低下した場合でも走行可能なランフラットタイヤであり、カーカスプライ１４のサイドウォール部２内側に断面三日月状をなす補強ゴムパッド９が配されている。補強ゴムパッド９は、内圧が低下したタイヤを支持して完全に偏平化することを防止する機能を有し、例えばＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメータ硬さ試験に準じて測定したゴム硬度が６５〜９０゜のゴム部材により構成される。なお、本発明により製造される空気入りタイヤはランフラットタイヤに限られない。

空気入りタイヤは、複数のゴム部材を貼り合わせることで未加硫タイヤを成形し、それを加硫処理することにより得られるが、かかるゴム部材としては、オンラインにて成形ドラム上で環状に又は円筒状に形成されるものと、オフラインで予め環状に形成されていて、必要なタイミングで成形ドラムに供給されるものとがある。本実施形態では、環状のサイドウォールゴム１１をオフライン製作し、それをカーカス体に貼り合わせて未加硫タイヤを成形する例について説明する。

図２は、サイドウォールゴムを成形するための成形型を概略的に示す断面図である。成形型３６は、上面に環状凹溝３９が形成されたリング状の下型３７と、下型３７の上方に配された上型３８とを備えており、下型３７の内径は後述する成形ドラム２１の外径以上に設定されている。また、成形型３６は、下型３７を上型３８に対して相対的に昇降させることで開閉可能に構成されており、型締め時にはサイドウォールゴム１１に対応した形状のキャビティ３１（図３参照）が両型３７、３８の界面に形成される。

上型３８には、その上面の中心から下方に向かって延びるスプルー、該スプルーから幅方向両側に分岐して延びるランナー、及び、該ランナーの端部から断面積を小さくしながら延びるゲートからなる供給経路３２が形成されており、不図示の射出機構より未加硫ゴム組成物をキャビティ３１に射出注入可能に構成されている。また、成形型３６には、不図示の温調機構が設けられており、その温度や温調タイミングなどを制御可能に構成されている。

図３は、サイドウォールゴムを成形する様子を概略的に示す断面図である。本実施形態では、図３（ａ）に示すように成形型３６を型締めした後、キャビティ３１に未加硫ゴム組成物を射出注入して環状のサイドウォールゴム１１を成形し、続いて、その成形したサイドウォールゴム１１を未加硫状態に保持しながら成形型３６を型開きし、図３（ｂ）に示すようにサイドウォールゴム１１の側面１１ａを環状に露出させる（前記第１の工程に相当する。）。この露出した側面１１ａは、後述するカーカス体２５に貼り合わされる側の側面である

上記において、未加硫ゴム組成物を射出注入するときの成形型３６は、未加硫ゴム組成物の流動性が確保される程度の温度に加熱保持されている。この温度は、加硫温度より低温であってもよく、または従来の射出成形と同様に加硫温度であっても構わない。成形型３６の型開きは、サイドウォールゴム１１が未加硫状態にある間に行われ、できる限り加硫を進行させないよう必要に応じて成形型３６を冷却しても構わない。

図４、５は、上記のようにして成形したサイドウォールゴム１１を含む複数のゴム部材を貼り合わせて未加硫タイヤを成形する様子を概略的に示す断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、成形ドラム２０の外周面にインナーライナーゴム５及びリムストリップゴム１７を巻き付け、両ゴムの端部同士を圧着した状態でそれぞれ円筒状に形成する。続いて、一対の補強ゴムパッド９を所定箇所に配設して円筒状に形成し、更にその外周側にカーカスプライ１４を巻き付けて円筒状に形成する。そして、オフラインにて予め環状に形成しておいたビード１ａ及びビードフィラー１２を所定位置に外挿する。

次に、図４（ｂ）に示すように、カーカスプライ１４の端部及びリムストリップゴム１７をビード１ａを介して巻き上げる。巻き上げ後、必要に応じてステッチャー等でゴム部材同士を圧着してもよい。このカーカスプライ１４の端部の巻き上げにより、ビード１ａ及びビードフィラー１２が挟み込まれ、一対のビード部１を有するカーカス体２５が形成される。かかる巻き上げ動作は、成形ドラム２０の外周部であってカーカス体２５の端部近傍に配設されたブラダー（不図示）により行うことができる。

次に、カーカス体２５を成形ドラム２１に移送し、図４（ｃ）に示すように、一対のビード１ａを互いに近接変位させながら、カーカス体２５の中央部を径方向外側に膨出変形させる。かかるカーカス体２５の膨出変形は、公知のビードロック機構（不図示）によりビード１ａを固定し、それらを近接変位させながら、カーカスプライ１４の中央部内周側に配設された拡縮自在の剛性コアやブラダー等の拡径機構（不図示）により行うことができる。本実施形態では、成形ドラム２０にて形成したカーカス体２５を、上記のビードロック機構及び拡径機構を備えた成形ドラム２１に移送して成形を行う例を示しているが、本発明はこれに限られず、単一の成形ドラム上で成形を行っても構わない。

そして、カーカス体２５の中央部を径方向外側に膨出変形させることにより、その外周側に配置しておいた円筒状のトレッド部材２６の内周面に貼り合わせる。トレッド部材２６は、トレッドゴム４、ベルト６及びベルト補強材７を別工程にて一体化して製作された部材であり、トランスファーリング２７により支持・搬送される。トランスファーリング２７は、トレッド部材２６をカーカス体２５に貼り合わせた後の適宜のタイミングでトレッド部材２６から外される。

続いて、オフライン製作したサイドウォールゴム１１をカーカス体２５の側方部に貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。具体的には、図５（ａ）に示すように、中央部を膨出変形させたカーカス体２５に、サイドウォールゴム１１を保持する下型３７（前記ゴム部材を保持する成形型の型部に相当する。）を両側から近接させて、カーカス体２５の側方部にサイドウォールゴム１１の側面１１ａを貼り合わせる（前記第２の工程に相当する。）。これにより、未加硫で剛性が低いサイドウォールゴム１１の位置決めや貼り合わせを精度良く的確に且つ容易に行うことができ、タイヤの成形精度を確保しつつ成形時間を短縮することができる。

下型３７は、その底面にトランスファーリング２８が取り付けられており、図３（ｂ）に示す状態から９０度回転させた立ち姿勢で保持されている。トランスファーリング２８は、成形ドラム２１のドラム軸方向に移動自在に構成されており、立ち姿勢にある下型３７を所定の径方向位置にて成形ドラム２１に外挿し、更にサイドウォールゴム１１の側面１１ａをカーカス体２５に近接させることができる。

未加硫状態にあるサイドウォールゴム１１は、粘着性が高く下型３７の環状凹溝３９に密着していることから、このような立ち姿勢でも下型３７から脱落することがない。なお、サイドウォールゴム１１の脱落をより確実に防止するべく、環状凹溝３９の表面粗さを小さくして吸盤効果を高めたり、環状凹溝３９の底面に連通させた吸引孔を通じてサイドウォールゴム１１を吸引保持したりしてもよい。

サイドウォールゴム１１のカーカス体２５への貼り合わせは、カーカス体２５を膨出変形させながら行う。これにより、カーカス体２５の膨出する力を利用して、サイドウォールゴム１１の側面１１ａをカーカス体２５の側方部に押し当てることができ、サイドウォールゴム１１を容易且つ適切に貼り合わせることができる。なお、膨出変形が完了したカーカス体２５にサイドウォールゴム１１を貼り合わせた場合には、サイドウォールゴム１１を押し当てた際にカーカス体２５の側方部が内側に撓んでしまうために作業性が低下する場合がある。

上記のような貼り合わせ作業は、カーカス体２５の側方部が配される位置に下型３７を予め近接させておき、カーカス体２５の膨出変形によって側方部をサイドウォールゴム１１の側面１１ａに押し当てるようにすればよい。或いは、トレッド部材２６が貼り合わされた時点でカーカス体２５の膨出変形を一旦停止しておき、カーカス体２５の側方部に下型３７を近接させた後、カーカス体２５の膨出変形を再開することでサイドウォールゴム１１を貼り合わせるようにしてもよい。

サイドウォールゴム１１を貼り合わせた後は、図５（ｂ）に示すようにカーカス体２５から下型３７を離間させ、それによりサイドウォールゴム１１を脱型する（前記第３の工程に相当する。）。サイドウォールゴム１１は、下型３７よりもゴム部材であるカーカス体２５に対して強く接着されるため、このように下型３７を離間させるだけで円滑に脱型され、しかも既にカーカス体２５に貼り合わせているために形崩れを起こすこともない。なお、下型３７を離間させる際に、環状凹溝３９の底面に連通させた噴出孔からエアを噴出し、サイドウォールゴム１１の脱型性を高めてもよい。

サイドウォールゴム１１は、射出成形により得られているために形状均一性に優れたものとなり、しかもカーカス体２５に対して精度良く位置決めされていることから、タイヤのユニフォミティを良好に確保することができる。サイドウォールゴム１１は、未加硫状態に保持されているため、カーカス体２５に対する接着性が良好であるとともに、タイヤ加硫時に過加硫を生じることもない。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、未加硫タイヤを成形するに際してゴム部材（前述の実施形態ではサイドウォールゴム１１）を上記の如く貼り合わせること以外は従来と同等であり、公知のタイヤ成形工程を適宜に採用することができる。

［他の実施形態］
（１）本発明により製造される空気入りタイヤの構造は図１で示したものに限られず、その材料や形状も特に制限されない。前述の実施形態ではサイドオントレッド構造のタイヤの例を示したが、これに限られず、サイドウォールゴムの端部上にトレッドゴムの端部が積層されるトレッドオンサイド構造のタイヤにおいても本発明を適用できる。かかる場合、カーカス体を膨出変形させる過程でサイドウォールゴムを貼り合わせ、その後で更にカーカス体を膨出させてトレッド部材を貼り合わせるようにすればよい。

（２）前述の実施形態では、サイドウォールゴム１１を保持した下型３７をトランスファーリング２８によって支持・搬送する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、下型３７を支持してドラム軸方向に移動可能なスライド機構を成形ドラム２１に設け、それによってサイドウォールゴム１１の貼り合わせを行うようにしてもよい。

（３）前述の実施形態では、カーカスプライの端部を巻き上げる工程と、カーカスプライの中央部を膨出変形させる工程とを段階的に分けて行う例を示したが、これらの工程を図６に例示したように一括して行い、その後にカーカス体の側方部にサイドウォールゴムなどのゴム部材を貼り合わせてもよい。

（４）本発明では、上記の如くカーカス体に貼り合わせるゴム部材として、サイドウォールゴムを採用することが好ましいが、これに限られるものではなく、カーカス体の側方部に貼り合わせられるゴム部材であれば特に制限なく採用できる。例えば、ダブルビードタイプの空気入りタイヤにおいて、ビード部のタイヤ幅方向外側に膨出した環状膨出部を構成するゴム部材であってもよい。また、成形型のキャビティに異種の未加硫ゴム組成物を射出注入して環状の多層ゴム部材を成形し、それを上記の如くカーカス体に貼り合わせてもよい。

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サイドウォールゴムを成形するための成形型を概略的に示す断面図サイドウォールゴムを成形する様子を概略的に示す断面図未加硫タイヤを成形する様子を概略的に示す断面図未加硫タイヤを成形する様子を概略的に示す断面図従来のタイヤ成形工程の一例を概略的に示す断面図

符号の説明

１ビード部
１ａビード
２サイドウォール部
３トレッド部
４トレッドゴム
９補強ゴムパッド
１１サイドウォールゴム（ゴム部材の一例）
１１ａ側面
１４カーカスプライ
２１成形ドラム
２５カーカス体
２６トレッド部材
２８トランスファーリング
３１キャビティ
３６成形型
３７下型（ゴム部材を保持する成形型の型部）
３８上型

Claims

円筒状のカーカスプライの幅方向両側に環状のビードをセットし、前記カーカスプライの端部を前記ビードを介して巻き上げてビード部を有するカーカス体を形成する工程と、前記カーカス体にゴム部材を貼り合わせて未加硫タイヤを成形する工程と、を備える空気入りタイヤの製造方法において、
上面に環状凹溝が形成されたリング状の下型と、前記下型の上方に配された上型とを備え、前記環状凹溝内にキャビティが形成される成形型を用いて、
前記成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入して環状のゴム部材を成形し、前記ゴム部材を未加硫状態に保持しながら前記成形型を型開きして、前記下型の環状凹溝内に保持した前記ゴム部材の側面を環状に露出させる第１の工程と、
中央部を径方向外側に膨出させた前記カーカス体に、前記ゴム部材を保持する前記下型を近接させて、前記カーカス体の側方部に前記ゴム部材の露出した側面を貼り合わせる第２の工程と、
前記第２の工程の後、前記カーカス体から前記下型を離間させて前記ゴム部材を脱型する第３の工程と、を備え、
前記第２の工程では、前記カーカス体を膨出変形させながら前記ゴム部材を貼り合わせ、それにより前記カーカス体の膨出する力を利用して、前記ゴム部材の側面を前記カーカス体の側方部に押し当てることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴム部材がサイドウォールゴムである請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。