JP5393443B2 - 弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自転車（マウンテンバイクや電動機付き自転車等も含む）や自動二輪車に代表される二輪車の他、一輪車、三輪車、四輪車等の走行用車輪に適用され、パンクレス化に対応可能であり事故防止や防災の面で好適な弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置及び製造方法に関する。

従来より、自転車や自動二輪車等の走行用車輪に用いられるチューブ入りタイヤとして、エアではなく弾性樹脂組成物がチューブ内に充填されたソリッドタイヤがあり、このソリッドタイヤはパンクレス化の点で有効と考えられる。

特許第３７７９３１５号公報

ところで、自転車に装着されているチューブ入りタイヤのチューブの中身を空気から弾性樹脂組成物に変更してソリッドタイヤを得る場合には、チューブに設けられている導入管から溶液状の弾性樹脂組成物をチューブ内に注入した後、弾性樹脂組成物を冷却ゲル化すればよく、このとき、自転車のホイールからチューブ入りタイヤを取り外す必要はない。

しかし、ソリッドタイヤを単体で製造する場合に、上記と同様の方法で製造しようとすると、弾性樹脂組成物が未充填のチューブ入りタイヤを自転車のホイールに装着し、この状態のタイヤチューブに弾性樹脂組成物を注入し、弾性樹脂組成物が冷却ゲル化した後、チューブ入りタイヤをホイールから取り外すことになる。そして、斯かる方法では、チューブ入りタイヤをホイールから取り外す作業に多大な労力が掛かり、製造効率が上がらないという問題がある。

尚、弾性樹脂組成物が未充填のチューブ入りタイヤを自転車のホイールに装着せずに自由な状態にしたままで、チューブに弾性樹脂組成物を注入しこれを冷却ゲル化させることは、弾性樹脂組成物の偏在や弾性樹脂組成物の注入量の過多・過少等により、チューブの形状が歪になったり、チューブ入りタイヤが自転車のホイールに対して装着不良を起こす状態に仕上がったりする恐れがあるので、現実的ではない。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易かつ低コストで弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤを製造することのできる弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置及び製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置は、チューブ入りタイヤを外嵌状態で保持し、二つの環状部材に分割可能な保持具と、前記二つの環状部材を突き合わせた状態で固定して前記保持具となすための固定具とを備え、 前記固定具は、突き合わせた状態の前記二つの環状部材を内周側から挟持する挟持部材と、該挟持部材に設けられた貫通孔に前記二つの環状部材の外周側から差し込まれるボルト部材と、このボルト部材に螺着するナット部材とを有し、
前記保持具には、前記ボルト部材が挿通する挿通孔と、前記チューブに固定され前記弾性樹脂組成物の注入に用いられる導入管が挿通する導入管用孔とが設けられている（請求項１）。

上記製造装置において、前記保持具の外周面中央部に縦断面略Ｕ字状の環状溝部が設けられ、該環状溝部内には、前記二つの環状部材の何れか一方に固定され、前記二つの環状部材を突き合わせる際に他方の環状部材における前記環状溝部を構成する部位をガイドするガイド片が設けられていてもよい（請求項２）。

一方、上記目的を達成するために、本発明に係る弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造方法は、請求項１または２に記載の弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置を用いる弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造方法であって、
前記固定具によって固定された前記保持具に外嵌状態で保持されたチューブ入りタイヤの該チューブに対し、前記導入管から溶液状の弾性樹脂組成物を注入し、該弾性樹脂組成物を冷却ゲル化させた後、前記ナット部材を前記ボルト部材から螺脱させ、前記挟持部材を前記保持具から離間させ、前記保持具を前記二つの環状部材に分割する（請求項３）。

請求項１〜３に係る発明では、簡易かつ低コストで弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤを製造することのできる弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置及び製造方法が得られる。

すなわち、請求項１〜３に係る発明では、弾性樹脂組成物が冷却ゲル化した後のチューブ入りタイヤを製造装置から簡単に取り外すことができ、弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造効率を上げることができる。

また、請求項１、２に係る製造装置はシンプルな構成を有し低コストで製造可能なものであるので、弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造コストも非常に低く抑えることができる。

さらに、保持具は既存の自転車のホイールを用いて簡単に作製することができ、この場合、廃品となった自転車のホイールを用いれば、一層の低コスト化が望める上、リサイクルによる資源の有効活用にも資することとなる。

加えて、請求項２に係る発明では、ガイド片により、二つの環状部材の突き合わせを容易かつ適切に行うことが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置の要部の構成を概略的に示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造方法の構成を概略的に示す説明図である。 （Ａ）は前記製造装置の保持具をリムから構成する工程を概略的に示す説明図、（Ｂ）は前記製造装置の保持具を構成する環状部材にガイド片を固定する工程を概略的に示す説明図である。 （Ａ）は二つの環状部材を突き合わせる工程を概略的に示す説明図、（Ｂ）は保持具を固定具で固定する工程を概略的に示す説明図、（Ｃ）は固定具で固定された保持具に未注入チューブ入りタイヤを保持させた状態を概略的に示す説明図である。 完成した弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤを前記製造装置から取り外すための工程を概略的に示す説明図である。 前記製造装置から完成したチューブ入りタイヤを取り外した状態を概略的に示す説明図である。

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。

まず、本実施形態に係る製造装置は、自転車の前輪または後輪に装着される弾性樹脂組成物Ｐが注入されたチューブ入りタイヤＴ（図６参照）を製造するためのものであり、図１及び図２に示すように、二つの環状部材１Ａ，１Ｂに分割可能な略環状の保持具２と、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせた状態で固定して保持具２となすための固定具３とを備えており、いわば一種の金型を構成する。

本実施形態の二つの環状部材１Ａ，１Ｂは、既成の自転車の金属製（例えばアルミニウム製またはステンレス製）のホイールからスポークを取り外し、これによって得られたリム４を二つに切断して得られたものである（図３（Ａ）参照）。

保持具２は、図２に示すように、外周面中央部に縦断面略Ｕ字状の環状溝部５を有していると共に、外周面両縁部に環状突出部６を有し（図３（Ａ）も参照）、弾性樹脂組成物Ｐが注入されていない未注入チューブ入りタイヤＴ’（図４（Ｃ）参照）を外嵌状態で保持することができるように構成されている。本実施形態では、環状溝部５の横幅は１２ｍｍ程度、環状突出部６の横幅はそれぞれ８ｍｍ程度である。

そして、図１、図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、環状溝部５内には、二つの環状部材１Ａ，１Ｂの何れか一方に固定され、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせる際に他方の環状部材における環状溝部５を構成する部位５Ａ，５Ｂをガイドする略矩形板状で金属（例えば鉄）製のガイド片７が複数設けられている。

すなわち、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせて固定すれば保持具２が得られるのであり（図４（Ａ）及び（Ｂ）参照）、この突き合わせを容易にするために、二つの環状部材１Ａ，１Ｂの外周面において環状溝部５を構成する部位５Ａ，５Ｂに、複数のガイド片７が固定（例えば溶接により接合）されている（図１参照）。

尚、本実施形態の複数のガイド片７は、図１、図３（Ｂ）に示すように、環状部材１Ａ，１Ｂのそれぞれの外周面に、周方向に適宜の間隔を空けて固定され、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせた際に、環状部材１Ａに固定されたガイド片７と、環状部材１Ｂに固定されたガイド片７とを環状溝部５の周方向に交互に並べることができるように構成されている（図１参照）。しかし、ガイド片７の配置構成は種々に変更可能であり、例えば、全てのガイド片７を二つの環状部材１Ａ，１Ｂの何れか一方のみに設けるようにしてもよい。

また、本実施形態のガイド片７は、縦１８ｍｍ×横１２ｍｍ程度の大きさを有し、環状溝部５内に略隙間無く（略ぴったりと）収まるように構成されているが、各ガイド片７の形状や大きさも種々に変更可能である。

一方、固定具３は、図１、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、突き合わせた状態の二つの環状部材１Ａ，１Ｂを内周側から挟持する挟持部材８と、挟持部材８に設けられた貫通孔９に二つの環状部材１Ａ，１Ｂの外周側から差し込まれるボルト部材１０と、このボルト部材１０に螺着するナット部材（例えばちょうナット）１１とを有している。

ここで、挟持部材８は、板体の左右部を同方向に折曲した形状（縦断面視略コ字状）を呈する金属（例えば鉄）製の部材であり、その略中央に貫通孔９が設けられている。

そして、固定具３によって保持具２を固定するには、まず、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを相互の位相を合わせつつ突き合わせた状態とした後（図４（Ａ）参照）、二つの環状部材１Ａ，１Ｂに対してその内周側から挟持部材８を接近・当接させ、挟持部材８が二つの環状部材１Ａ，１Ｂを挟持する状態にする。このとき、保持具２の環状溝部５に設けられている複数の挿通孔１２の何れかと挟持部材８の貫通孔９とが連通するように挟持部材８の位置を決める（図４（Ｂ）参照）。

ここで、本実施形態では、保持具２の環状溝部５に設けられている複数の挿通孔１２（図１参照）として、保持具２を構成するリム４に元から設けられているスポーク取付用の穴を用いている。そして、通常、スポーク取付用の穴は、リム４の幅方向の中心（センター）から左右にずれた位置にあり、また、リム４の外周面にその周方向に沿って適宜の間隔置きに左にずれたスポーク取付用の穴と右にずれたスポーク取付用の穴とが交互に並ぶように設けられている。そのため、本実施形態の挟持部材８の貫通孔９は、センターから左右にずれた位置にあるスポーク取付用の穴（挿通孔１２）の何れにも連通可能となるように挿通孔１２よりも大きく形成されている。但し、スポーク取付用の穴（挿通孔１２）がセンターから左右にずれていることを逐一記載すると、説明及び図面が徒に複雑化するため、以下ではこの点に言及せず、また、各挿通孔１２が環状溝部５の幅方向の中心に設けられているものとして図示してある図面もある。

続いて、互いに連通する状態の貫通孔９と挿通孔１２とに対して、ボルト部材１０を二つの環状部材１Ａ，１Ｂの外周側から差し込んだ後、ボルト部材１０の先端側にナット部材１１を螺着することにより、固定具３による保持具２の固定が完了する。

ここで、本実施形態の保持具２を構成するリム４に元から設けられているスポーク取付用の穴は３６個あり、本実施形態では、３６個存在する挿通孔１２のそれぞれに対応させて固定具３を取り付ける。さらに、本実施形態では、隣り合う挿通孔１２の間にガイド片７が位置するようにしてあり（図６参照）、従って、ガイド片７も全部で３６個ある。しかし、挿通孔１２やガイド片７の数や配置構成は適宜に変更可能である。

そして、上記の構成からなる製造装置を用いて弾性樹脂組成物Ｐが注入されたチューブ入りタイヤＴを製造するには、まず、図４（Ｃ）に示すように、固定具３によって固定された保持具２に未注入チューブ入りタイヤＴ’を外嵌状態で保持させる。このとき、未注入チューブ入りタイヤＴ’のチューブ１３に固定され弾性樹脂組成物Ｐの注入に用いられる逆流防止弁付き導入管１４が、保持具２に設けられた導入管用孔１５を挿通し、保持具２の内周側に突出した状態とする（図２参照）。

尚、この導入管用孔１５は、保持具２を構成するリム４に所謂バルブ穴として元から一つのみ設けられているものであり、挿通孔１２よりも大きく、また、リム４の幅方向の中心（センター）を跨ぐ位置に設けられている。従って、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせる際には、他の複数ある挿通孔１２よりも大きく、しかも一つだけ設けられている導入管用孔１５の形を整えることを目安にすることにより、二つの環状部材１Ａ，１Ｂの位相合わせを正確かつ迅速に行うことが可能となる。

続いて、例えば１４０℃程度に加熱されて固形状から流体状（溶液状）となった弾性樹脂組成物Ｐを、注入装置１６によって導入管１４からチューブ１３内に供給する（図２参照）。その後、常温でタイヤＴ表面を水道水で冷却して弾性樹脂組成物Ｐをゲル状にし、このようにして弾性樹脂組成物Ｐが注入されたチューブ入りタイヤＴはソリッドタイヤを構成するものとなる。尚、弾性樹脂組成物Ｐの冷却ゲル化方法としては、上記のものに限らず、例えば、常温でチューブ入りタイヤＴを製造装置とともに放置するのみであってもよい。

ここで、弾性樹脂組成物Ｐとしては、株式会社型善のエアフリーゲル（商品名）を使用することができる。これは、ほぼ１６０℃で１０ｃｐｓないし３００ｃｐｓの粘度を有する溶液状態をなすように、プロセスオイルを７０ないし８０重量％の割合で混合された熱可塑性エラストマーであり、具体的には、パラフィン系プロセスオイルとスチレン系の熱可塑性エラストマー（ポリスチレン−ポリエチレン−ポリプロピレン重合体）とを重量比で約４：１の割合で混合して、共に加熱することにより得られた組成物である。そして、前記スチレン系の熱可塑性エラストマーを、パラフィン系プロセスオイル媒体中に上記割合で溶解させることにより、この樹脂組成物は常温で粘性および弾性を有するゲル体をなす。

また、チューブ１３やチューブ１３を保持するケーシング（タイヤ外皮）１７としては、それぞれ公知の構成を有しているものや既存のものを採用することができ、例えば合成ゴム等の高分子よりなるものを用いることができる。

その後、図５に示すように、ナット部材１１をボルト部材１０から螺脱させ、挟持部材８を保持具２から離間させ、保持具２を二つの環状部材１Ａ，１Ｂに分割することにより（図６も参照）、弾性樹脂組成物Ｐが注入されたチューブ入りタイヤＴを得ることができる。

上記構成の製造装置及び製造方法では、弾性樹脂組成物が冷却ゲル化した後のチューブ入りタイヤＴを製造装置から簡単に取り外すことができ、タイヤＴの製造効率を上げることができる。

また、上記製造装置はシンプルな構成を有し低コストで製造可能なものであるので、タイヤＴの製造コストも非常に低く抑えることができる。

さらに、上述したように、保持具２は既存の自転車のホイールを用いて簡単に作製することができ、この場合、廃品となった自転車のホイールを用いれば、一層の低コスト化が望める上、リサイクルによる資源の有効活用にも資することとなる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々に変形して実施することができる。そこで、以下にその変形例について説明する。

挟持部材８を例えば保持具２（環状部材１Ａ，１Ｂ）に沿う形状（側面視円弧状等）に形成し、かつ、保持具２の例えば半分位に沿う長さとすれば、保持具２の固定に必要な固定具３（挟持部材８）を一つのみとすることもでき、この場合は製造工程がよりシンプルとなる。

本実施形態では、導入管用孔１５が一つであるため、二つの環状部材１Ａ，１Ｂを一の位相角度でしか突き合わせて固定できないが、導入管用孔１５を複数設けて二以上の位相角度で二つの環状部材１Ａ，１Ｂを突き合わせ可能となるように構成してもよい。

弾性樹脂組成物Ｐを注入する際の未注入チューブ入りタイヤＴ’のチューブ１３は空であってもよいが、例えば、チューブ１３にエアを充填し、その後、チューブ１３において導入管１４が設けられている側と反対側にエア抜き用の針を２本刺し、エアを抜きながらチューブ１３に弾性樹脂組成物Ｐを注入するようにしてもよい。

本実施形態では、既成の自転車から得られたリム４を用いて保持具２を構成してあるが、例えば専用の金型によって保持具２を製造してもよく、この場合、各挿通孔１２を保持具２の幅方向において全て同じ位置（例えばセンター）にあるようにすることにより、貫通孔９の大きさを挿通孔１２と同程度とすることができ、さらに、導入管用孔１５を複数設ければ、二以上の位相角度で二つの環状部材１Ａ，１Ｂが突き合わせ可能となるという構成が容易に得られることになる。

挿通孔１２、導入管用孔１５は何れも保持具２のセンターを避けた位置に設けられていてもよく、この場合には、二つの環状部材１Ａ，１Ｂの位相合わせを厳密に行う必要がなくなる。

１Ａ 環状部材
１Ｂ 環状部材
２ 保持具
３ 固定具
７ ガイド片
８ 挟持部材
９ 貫通孔
１０ ボルト部材
１１ ナット部材
１２ 挿通孔
１３ チューブ
１４ 導入管
１５ 導入管用孔
Ｐ 弾性樹脂組成物

Claims (3)

1. チューブ入りタイヤを外嵌状態で保持し、二つの環状部材に分割可能な保持具と、前記二つの環状部材を突き合わせた状態で固定して前記保持具となすための固定具とを備え、 前記固定具は、突き合わせた状態の前記二つの環状部材を内周側から挟持する挟持部材と、該挟持部材に設けられた貫通孔に前記二つの環状部材の外周側から差し込まれるボルト部材と、このボルト部材に螺着するナット部材とを有し、
   前記保持具には、前記ボルト部材が挿通する挿通孔と、前記チューブに固定され前記弾性樹脂組成物の注入に用いられる導入管が挿通する導入管用孔とが設けられている弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置。
2. 前記保持具の外周面中央部に縦断面略Ｕ字状の環状溝部が設けられ、該環状溝部内には、前記二つの環状部材の何れか一方に固定され、前記二つの環状部材を突き合わせる際に他方の環状部材における前記環状溝部を構成する部位をガイドするガイド片が設けられている請求項１に記載の弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置。
3. 請求項１または２に記載の弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造装置を用いる弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造方法であって、
   前記固定具によって固定された前記保持具に外嵌状態で保持されたチューブ入りタイヤの該チューブに対し、前記導入管から溶液状の弾性樹脂組成物を注入し、該弾性樹脂組成物を冷却ゲル化させた後、前記ナット部材を前記ボルト部材から螺脱させ、前記挟持部材を前記保持具から離間させ、前記保持具を前記二つの環状部材に分割する弾性樹脂組成物が注入されたチューブ入りタイヤの製造方法。