JP5325703B2 - ビード部材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのビードコアとゴムとの複合部材であるビード部材の製造方法及び製造装置に関するものである。

従来、タイヤの構成部材であるビードコアとゴムとの複合部材として、例えば、図４に示すように、軸線方向に回転している成形ディスク１１４上に射出成形機１３０から射出された線状ゴム体１３４を渦巻き状に付着させながら複数層積層してビードフィラーを形成し、このようにして形成したビードフィラーの半径方向内端をビードコア１１８に付着させて形成する複合部材の製造方法及び製造装置が知られている（特許文献１参照）。

また、特許文献に記載されたものではないが、別の方法として、ビードの周囲に押出機で押し出したシート状のゴムを周方向に巻き付けて一箇所でジョイントする方法もある。
ここで、前記従来の方法をみると、特許文献１に記載された製造方法及び製造装置は、任意の形状のタイヤ構成部材が形成可能であり、真円性も高いが生産性の観点からはなお改良の余地があり、また、前記別の方法は、生産性の観点からはとくに問題はないが、真円性（バランスや凹凸）の点では問題が残り、また、形状変更を行う場合は、その都度押出機の口金を変更する必要があり、そのための切替時間に要する他、コストも掛かるという問題がある。
また、上記いずれの方法においても、ビードコアとゴムの接触面にゴム材料を隙間なく供給することは困難である。

そこで、このような問題を解決する方法として、例えば、上金型と下金型で形成される環状のキャビティ中にビードコアを配置し、その上下の金型をビードフィラー構成用の硬質ゴム（ＪＩＳＫ６２５３のジュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さが７０°以上のゴム）の流動性が確保できるように加熱し、射出機構によりキャビティ内に前記硬質ゴムを充填してビード部材を成型し、その後上下の金型を冷却して成型された未加硫状態のビード部材を取り出す方法が提案されている（特許文献２参照）。

しかし、この方法でビードコア周辺に硬質ゴムを配設したビード部材、つまりスティフナー付きのビードコアを製造する場合、成型は高圧条件下で行う必要があることから装置が大型化、複雑化することになり、なお、改善が求められている。

特開平１１− １０５１５５号公報 特開２００６−２４８０３６号公報

本発明は、前記従来方法による前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金型を用いてビードコアの周りのゴム材料を容易かつ効率よく成型できるようにすると共に、これにゴムストリップの積層成形とを組み合わせることにより、両者の利点を兼ね備えたビード部材の製造方法及び製造装置を提供し、それによって、簡易な構成でコストを掛けずに、様々なサイズのビード部材について形状の変更を容易に実現し、かつビードコアとゴム部材を隙間なく配設できるようにすることである。

（１）本発明は、ビードコアと前記ビードコアに形成されたスティフナーとからなるビード部材を製造する製造方法であって、一対の金型のキャビティ内にビードコアおよびゴム材料を配置する工程と、前記一対の金型を加圧して、ビードコアおよび前記ゴム材料を前記ゴム材料がスティフナーの一部となるよう一体に成型する工程と、前記成型したビードコアおよび前記ゴム材料にスティフナーの他の部分となるゴムストリップを積層する工程と、を有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（２）別の発明は、上記（１）に記載されたビード部材の製造方法において、中間金型を前記金型内に配置して、前記ビードコア部材を前記キャビティ内で位置決めする工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（３）別の発明は、上記（１）又は（２）に記載されたビード部材の製造方法において、前記一対の金型の型締め時に、前記キャビティから余分な量のゴム材料を前記一対の金型の少なくとも一方に形成された逃がし溝に収容する工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（４）別の発明は、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、前記積層する工程は、前記ゴム材料でスティフナーの一部を成型したビード部材に、ゴムストリップをリボン巻きしてスティフナーの他の部分を形成する工程であることを特徴とするビード部材の製造方法である。
（５）別の発明は、（１）ないし（４）のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、前記一対の金型を前記加圧とともに加熱する工程を有し、成型及び加硫を行うことを特徴とするビード部材の製造方法である。
（６）別の発明は、ビードコアと前記ビードコアに形成されたスティフナーとからなるビード部材を製造する製造装置であって、ビードコアおよびゴム材料を配置するキャビティを有し、前記ゴム材料とビードコアを、前記ゴム材料がスティフナーの一部となるよう一体成型する一対の金型と、前記一対の金型を加圧する手段と、前記成型されたビードコアおよび前記ゴム材料にスティフナーの他の部分となるゴムストリップを積層する手段と、を有することを特徴とするビード部材の製造装置である。
（７）別の発明は、上記（６）に記載されたビード部材の製造装置において、前記キャビティ内でビードコアを位置決めするための中間金型であって、前記中間金型は、前記一対の金型のいずれか一方に着脱自在に取付可能であることを特徴とするビード部材の製造装置である。
（８）別の発明は、上記（６）又は（７）に記載されたビード部材の製造装置において、前記一対の金型の少なくとも一方に前記キャビティから間隔を隔てて配置され、前記一対の金型の型締め時に、前記キャビティの余分な量のゴム材料を収容する逃がし溝を備えたことを特徴とするビード部材の製造装置である。
（９）別の発明は、上記（６）ないし（８）のいずれかに記載されたビード部材の製造装置において、前記積層する手段は、前記ゴム材料でスティフナーの一部を成型したビード部材にスティフナーの他の部分となるゴムストリップをリボン巻きする手段であることを特徴とするビード部材の製造装置である。
（１０）別の発明は、上記（６）ないし（９）のいずれかに記載されたビード部材の製造装置において、前記一対の金型を加熱する加熱手段を有し、成型及び加硫を行うことを特徴とするビード部材の製造装置である。

本発明によれば、ビードコアと前記ビードコアに一体に形成されたスティフナーとからなるビード部材を、金型による加圧成形とゴムストリップの積層成形とを組み合わせることで、ビード部材の生産性を確保しつつ、様々なサイズのビードコアについて、その形状を容易に変更できると共に、ゴムストリップの積層による成形では非常に困難な、ビードコアの左右両方向にゴム材料（原料ゴム）を隙間なく配設することが容易にできる。

図１Ａは本実施形態の金型の下金型の正面図であり、図１Ｂは、図１の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。 ビード部材の製造工程を説明するための上下の金型の断面図である。 ビードコアとビードコアに一体に形成された硬スティフナー及び軟スティフナーとからなるビード部材の断面図である。 従来のビード部材の製造装置を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係るビード部材の製造方法及び製造装置について図面を参照して説明する。
本発明は、ビードコアとスティフナー（ビードフィラー：ここではスティフナーという）を一体に形成したビード部材の製造方法及び製造装置に係り、スティフナーの一部即ち、ビードコア周縁の部分を金型による加圧成形、好ましくは、いわゆるコンプレッション成型（金型のキャビティに配合したゴムを入れ、金型を熱板間にはさみ、加圧しながら加硫して成形する方法）により形成し、その後、スティフナーの残りの部分を、ゴムストリップを例えばリボン巻きで積層形成するものであって、これにより、ビードコア周縁の硬質ゴムを高圧で成型するために装置が大型化したり、或いは複雑になることを抑制し、かつコンプレッション成型を用いる場合は、成型と同時に半加硫を行い、容易にスティフナーを備えたビード部材を製造するものである。なお、ここで半加硫とは最終製品の加硫度にいたる前の加硫状態をいう。

図１Ａは、本発明のビード部材製造に使用する金型、ここでは、例えばコンプレッション成型に用いる一対の金型のうち下金型１０ｂの平面図、図１Ｂは図１の線Ｘ−Ｘに沿った断面を示す拡大図、図２Ａ〜Ｄは、本実施形態の方法によるビード部材の成型工程を示す断面図である。
１２ｂは、図１Ｂに示すように下金型１０ｂの金型面から突出した環状の凸条であって、その内側の金型面１４ｂ上にビードコア２０を支持するための円周壁面１５ａを備えた段部１５ｂを有するアタッチメント１５（支持体）を取り付け、さらにそのアタッチメント１５の段部１５ｂ上に、後述するビードコアの固定とはみ出しを抑制する中間金型１６が取り付けられている。なお、アタッチメント１５と段部１５ｂは一体構成でもよい。
ここで、前記アタッチメント１５は、下型１０ｂの型面上に一体に形成することもできるが取り外し自在にすることで、サイズや形状の異なるビードコアに応じて適宜交換して用いることができる。また、アタッチメント１５及び中間金型１６は一体に構成することもできる。

下金型１０ｂの前記環状の凸条１２ｂの上平面、及び前記環状の凸条１２ｂに対応して凹面に形成された上金型１０ａの環状の凹溝１２ａ（図２Ａ）の下平面には、それぞれ、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに、ビードコア２０の周りの金型キャビティ１２（図２Ｄ）からはみ出した余分な量の原料ゴムＧを収容する逃がし溝１８ａ、１８ｂ（図２Ａ）が形成されている。
なお、逃がし溝１８ａ、１８ｂは一方の金型に形成するものでもよい。また、上金型１０ａは、後述する図２Ｄに示すように、下金型１０ｂに重ねたとき、前記凸条１２ｂと凹溝１２ａ、アタッチメント１５の円周壁面１５ａ及び中間金型１６の外周面との間にビード部材を成型するための金型キャビティ１２が形成される。上下の金型１０ａ、１０ｂのその他の部分は両者が隙間無く密着できるように互いに凹凸の補完形状に形成されている。

本実施形態で使用する一対つまり上下の金型１０ａ、１０ｂは、図示しない任意の温度調節可能な加熱手段を備えた加熱装置によって、例えば１００〜１７０°Ｃに加熱（原料ゴムＧや配合剤により温度調節する）される。具体的には前記加熱手段により加熱される上下の熱板の間に金型を挟み、その状態で図示しないコンプレッション成型で用いる加圧手段である油圧（油圧プレス）や真空（真空プレス）で加圧して成型する。前記加熱手段及び加圧手段はいずれも周知のものを用いることができる。

図２Ａ、２Ｂはビードコア２０の設定工程を示す。即ち、上下の金型１０ａ，１０ｂを開いた状態で、下金型１０ｂの環状の凸条１２ｂの内周側とアタッチメント１５の段部１５ｂの外周側円周壁面１５ａ間にビードコア２０を配置する。

その後中間金型１６を降ろしてアタッチメント１５の段部１５ｂに合わせ、その外周面をビードコア２０に当接させてビードコア２０の位置決めを行う。次に、下金型１０ｂに配置されたビードコア２０に対して、図２Ｃに示すように、原料ゴムＧ（その断面形状などの形状は任意であるが、図示例では円形断面に成形された原料ゴムＧ）を、ドーナツ状にビードコア２０の周り（図中その斜め上側）に配置する。この際、ビードコア２０＋原料ゴムＧの容積が、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに形成される上下の金型１０ａ、１０ｂの前記凸条１２ｂと凹溝１２ａ、アタッチメント１５の円周壁面１５ａ及び中間金型１６の外周面との間に形成される金型キャビティ１２（図２Ｄ）の容積よりもわずかに（例えば１〜５％）大きくなるように、原料ゴムＧの容量を決める。つまり、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに原料ゴムＧが前記金型キャビティ１２からはみ出すようにしている。

次に、図示しない周知の油圧又は真空プレス装置において、固定した下金型１０ｂに対して、上金型を下降させて上下の金型１０ａ、１０ｂを閉じて加圧し、かつ同時に加熱装置で原料ゴムＧや配合剤などを考慮した１００〜１７０°Ｃ間の適宜な温度で加熱し、加熱により軟化した原料ゴムＧを、図２Ｄに示すように金型キャビティ１２からはみ出させ、はみ出した部分は金型キャビティ１２から間隔を置いて半径方向外側に同心状に形成された逃がし溝１８ａ、１８ｂで形成されるキャビティ１８内に受け入れる。

即ち、図２Ｄで示すように、金型キャビティ１２内では、ビードコア２０の一側面側に硬質ゴムのスティフナー（つまりスティフナーの一部）Ｇ１が一体に形成され、他方、逃がしキャビティ１８内には、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに金型キャビティ１２からはみ出したゴムＧ２が溜まり、前記硬質ゴムのスティフナーＧ１と溜まったゴムＧ２の間はフィルム状のゴム片Ｇ３でつながっている。このフィルム状のゴム片Ｇ３は、硬質ゴムのスティフナーＧ１から前記溜まったゴムＧ２を例えば手でちぎって除去する際の切り離し部となる。

上下の金型１０ａ、１０ｂにより成型されたスティフナーの一部を備えたビード部材は、加熱手段で加熱して半加硫した後、上下の金型１０ａ、１０ｂを開き、成型されたスティフナーの一部を備えたビード部材を取り出す。
次に、このようにコンプレッション成型により成型されたスティフナーの一部を備えたビード部材は、その硬質のゴムでできたスティフナーＧ１とビードコアの一側面側に、軟質ゴムのストリップを例えばリボン巻きして積層一体化して、残りの部分のスティフナーＧ４を形成する。これにより、図３に断面で示すスティフナーＧ１、Ｇ４とビードコア２０とが一体に形成されたビード部材を形成することができる。
ここで、ビード部材の一部のスティフナーＧ１を構成する硬質のゴムは上下の金型１０ａ、１０ｂから取り出したときは半加硫又は未加硫の状態にあるため、そのスティフナーＧ１の部分に軟質のゴムをリボン巻きして残りの部分のスティフナーＧ４を形成するとき両者を容易に接合することができる。

なお、コンプレッション成型で成型されたビード部材に対して軟質ゴムをリボン巻きして軟質ゴムのスティフナーＧ４を接合一体化する方法及び装置は、例えば、前記特許文献１に記載された環状部材の成型方法及び装置を用いることができる。
即ち、図４に示すビード部材の成型装置において、ビードコア１１８の位置に前記硬質ゴムＧ１のスティフナーを有するビード部材を配置し、成型ディスク１１４を回転させながら、サーボモータで移動制御される射出成型機１３０のノズル１３３から帯又は線状ゴム体（ストリップ）１３４を射出して、プログラムによるコンピュータ制御により、第１層の帯又は線状ゴム体１３４の上に第２層の帯状ゴム体１３４を積層する。

本実施形態によれば、以上のようにビードコアの周りの硬質ゴムによるスティフナー形成は、コンプレッション成型により簡易な構成で迅速に行うことができ、かつ、このようにして成型されたビード部材に、さらに軟質ゴムのスティフナーをリボン巻きして形成することにより、継ぎ目（合わせ目）のない連続したビード部材を、効率よくしかもその大きさや形状を自由に変更して容易に製造することができる。

本実施形態によれば、さらに以下の作用効果を得ることもできる。即ち、
（１）ビード部材の成型時に金型キャビティ１２から意図的に原料ゴムＧをはみ出させることで、成形されたビード部材のエア入りを確実に防止することができる。
（２）ビードコアの近傍を硬スティフナー、その周りを軟スティフナーで形成した真円性が高いビード部材を、生産性を低下させることなく得ることができる。
（３）スティフナーのサイズ変更や形状変更はリボン積層部分の変更で行えるため、押出口金の変更など、装置（ハードウエア）の変更を要することなく、リボン巻きを制御するプログラムの変更で可能である。そのため、容易に前記形状変更が可能である。
（４）成型されたビード部材は、上述のようにフィルム状ゴム片Ｇ３を手で千切って容易に除去することができる。
（５）ビードコアを固定するための中間金型を用いることで、ビードコアを確実に保持しつつ、ゴム材料（原料ゴム）が金型により押圧される際に、ゴム材料が逃げる隙間を狭くすることにより、はみ出しゴム（バリ）の発生を抑制することができる。

なお、以上で説明したスティフナーはビード部の周囲は硬質ゴム材料（原料ゴム）で金型成型し、その周りに軟質ゴム材料のストリップをリボン巻きしているが、これに限らずゴム材料は同じものを使用してもよい。いずれにしても、加圧成型（コンプレッション成型を含む）を利用することにより、ビードコアとゴム材料の接触面、つまりビードコアの外周面とゴム材料との接触面においてゴム材料を隙間なく供給することができる。

１０ａ、１０ｂ・・・（上・下の）金型、１２ａ、１２ｂ・・・（上・下の金型の）凹溝及び凸条、１５・・・アタッチメント（支持体）、１６・・・中間金型、１８ａ、１８ｂ・・・逃がし溝、２０・・・ビードコア、Ｇ・・・原料ゴム、Ｇ１・・・（硬質ゴムの）スティフナー、Ｇ２・・・逃がし溝に溜まったゴム、Ｇ３・・・フィルム状ゴム片、Ｇ４・・・（軟質ゴムの）スティフナー。

Claims (10)

1. ビードコアと前記ビードコアに形成されたスティフナーとからなるビード部材を製造する製造方法であって、一対の金型のキャビティ内にビードコアおよびゴム材料を配置する工程と、前記一対の金型を加圧して、ビードコアおよび前記ゴム材料を前記ゴム材料がスティフナーの一部となるよう一体に成型する工程と、前記成型したビードコアおよび前記ゴム材料にスティフナーの他の部分となるゴムストリップを積層する工程と、を有することを特徴とするビード部材の製造方法。
2. 請求項１に記載されたビード部材の製造方法において、
   中間金型を前記金型内に配置して、前記ビードコア部材を前記キャビティ内で位置決めする工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載されたビード部材の製造方法において、
   前記一対の金型の型締め時に、前記キャビティから余分な量のゴム材料を前記一対の金型の少なくとも一方に形成された逃がし溝に収容する工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、
   前記積層する工程は、前記ゴム材料でスティフナーの一部を成型したビード部材に、ゴムストリップをリボン巻きしてスティフナーの他の部分を形成する工程であることを特徴とするビード部材の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、
   前記一対の金型を前記加圧とともに加熱する工程を有し、成型及び加硫を行うことを特徴とするビード部材の製造方法。
6. ビードコアと前記ビードコアに形成されたスティフナーとからなるビード部材を製造する製造装置であって、
   ビードコアおよびゴム材料を配置するキャビティを有し、前記ゴム材料とビードコアを、前記ゴム材料がスティフナーの一部となるよう一体成型する一対の金型と、前記一対の金型を加圧する手段と、前記成型されたビードコアおよび前記ゴム材料にスティフナーの他の部分となるゴムストリップを積層する手段と、を有することを特徴とするビード部材の製造装置。
7. 請求項６に記載されたビード部材の製造装置において、
   前記キャビティ内でビードコアを位置決めするための中間金型であって、前記中間金型は、前記一対の金型のいずれか一方に着脱自在に取付可能であることを特徴とするビード部材の製造装置。
8. 請求項６又は７に記載されたビード部材の製造装置において、
   前記一対の金型の少なくとも一方に前記キャビティから間隔を隔てて配置され、前記一対の金型の型締め時に、前記キャビティの余分な量のゴム材料を収容する逃がし溝を備えたことを特徴とするビード部材の製造装置。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載されたビード部材の製造装置において、
   前記積層する手段は、前記ゴム材料でスティフナーの一部を成型したビード部材にスティフナーの他の部分となるゴムストリップをリボン巻きする手段であることを特徴とするビード部材の製造装置。
10. 請求項６ないし９のいずれかに記載されたビード部材の製造装置において、
    前記一対の金型を加熱する加熱手段を有し、成型及び加硫を行うことを特徴とするビード部材の製造装置。

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