JP5474368B2 - タイヤの製造方法、及び、金型 - Google Patents

Description

本発明は、溶融した熱可塑性材料を注入してタイヤ骨格部材を成形するタイヤの製造方法、及び、金型に関する。

従来から、ゴム、有機繊維材料、及びスチール部材で形成されているタイヤが知られている。近年、軽量化やリサイクルのし易さの観点から、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）や熱可塑性樹脂等の熱可塑性高分子材料をタイヤに用いることが求められている。このため、例えば特許文献１には、熱可塑性エラストマーでビードコアを覆ってタイヤ骨格部材を形成することが提案されている。

特開平０５−１１６５０４号公報

しかし、特許文献１では、リム組み時にリムフィットさせる面に、ビードコアにまで到達する孔がタイヤに形成されてしまうので、リム組み時のエア保持性が不充分である場合が考えられる。更に、支持片が鋼線により構成されているものの、ビードコア保持のための案内部により湾曲しているため、釜抜き時にビードコア周辺のエラストマーが破壊してしまうことも考えられる。

案内部に上記湾曲を形成しないことや、更に剛性の低い線材を用いることにより、釜抜き時のエラストマーの破壊を防止する対策が考えられるが、この場合、熱可塑性エラストマーの注入時にビードコアの位置がずれて、ビードコアを保護するエラストマー部の厚みが部分的に不充分となってしまうという問題が生じることが考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、リム組み時のエア保持性と、釜抜き時のビードコア周辺の熱可塑性材の破壊防止性とを充分に確保しつつ、タイヤ成形時でのビードコアの位置ずれを抑制したタイヤの製造方法、及び、金型を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、タイヤ骨格部材を成形する金型のキャビティ内にビードコア収容位置に沿って複数位置にタイヤ周方向に沿った長さが１ｍｍ以上２０ｍｍ以下のジグを設け、タイヤ内側となる方向からビードコアを前記ジグに当接させて固定し、前記ビードコアを前記ジグに当接させて固定した位置では、溶融した熱可塑性材料が前記ビードコアのタイヤ外側となる方向を通過するように前記キャビティ内に注入することにより、少なくともタイヤビード部を構成するタイヤ骨格部材を成形する。

請求項１に記載の発明では、タイヤ内側となる方向からビードコアをジグに当接させた状態で、溶融した熱可塑性材料が前記ビードコアのタイヤ外側となる方向を通過するようにキャビティ内に注入される。すなわち、ビードコアの位置ずれを防止するためのジグをビードコアにタイヤ外側から当接させない状態にして、又は、ビードコアの位置ずれを防止するための補助ジグをビードコアにタイヤ外側から僅かな領域で当接させた状態にして、溶融した熱可塑性材料を注入することが可能になる。従って、形成されたタイヤ骨格部材のタイヤ外側では、ジグが当接していたことにより熱可塑性材が形成されずにビードコアが露出した部位は、全く形成されないか、又は、形成されても僅かな領域である。従って、リムフランジが当接する部位全てにわたり、熱可塑性材が存在しているか、又は、存在していない部位があっても僅かな領域である。よって、リム組み時のエア保持性が確保される。

そして、タイヤ骨格部材のタイヤ内側に、ジグが当接していたことにより熱可塑性材が形成されずにビードコアが露出した部位が形成されるが、この部位が大きくてもリム組み時のエア保持性に影響がない。従って、釜抜き時におけるビードコア周辺の熱可塑性材の破壊防止性を充分に確保したジグ寸法、形状とすることができ、タイヤ成形時でのビードコアの位置ずれを充分に抑制することができる。

なお、溶融した熱可塑性材料の注入は射出成形をするための高圧の注入であってもよい。また、タイヤ骨格部材をチューブ状に形成して、タイヤ骨格部材内に空気を充填できる構造にしてもよい。
熱可塑性材料としては、ゴム様の弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等を用いることができるが、走行時の弾性と製造時の成形性とを考慮すると熱可塑性エラストマーを注入することが好ましい。
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ＪＩＳ Ｋ６４１８に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、若しくはその他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）等が挙げられる。熱可塑性合成樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

請求項２に記載の発明は、前記ジグに磁気を帯びさせる。
ジグに磁気を帯びさせるには、ジグを磁石で形成してもよいし、ジグ外部から磁石等で磁力線をジグに及ぼしてもよい。
請求項２に記載の発明により、ビードコアをジグで保持し易い。

請求項１に記載の発明は、前記キャビティの周方向に沿って前記ジグを複数配置する。 これにより、ビードコアの位置精度をより向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、溶融した熱可塑性材料を前記タイヤビード部となる側から注入する。
請求項３に記載の発明では、溶融した熱可塑性材料を注入すると、ジグが設けられた位置では、溶融した熱可塑性材料がビードコアのタイヤ外面側を通過する。このため、ビードコアがタイヤ外側からタイヤ内側に向けて押圧される。従って、注入時にビードコアが受ける移動力をジグで充分に支えることができる。

請求項４に記載の発明は、前記タイヤ骨格部材として、タイヤビード部からタイヤセンターまでの骨格部分を形成する。
請求項４に記載の発明では、タイヤ半部を構成するタイヤ骨格部材を形成することになる。従って、２つのタイヤ骨格部材をタイヤセンターで接合することにより、タイヤ全体用のビードコア付きの骨格部材を形成することができる。

請求項１に記載の発明は、前記ジグの前記ビードコアへの当接長さを、タイヤ周方向に沿って２０ｍｍ以下とする。
これにより、ビードコア付きの骨格部材のタイヤ内側に形成された、熱可塑性材の存在しない領域のタイヤ周方向長さが２０ｍｍ以下となり、破壊核の発生を抑制できる。

なお、ジグのビードコアへの当接長さを、タイヤ周方向に沿って１５ｍｍ以下にすると、熱可塑性材の存在しない領域のタイヤ周方向長さが１５ｍｍ以下となり、タイヤ骨格部材に応力集中をより生じ難くしている。

請求項４に記載の発明は、前記タイヤ骨格部材として、タイヤビード部からタイヤセンターまでの骨格部分を形成する。
請求項４に記載の発明では、タイヤ半部を構成するタイヤ骨格部材を形成することになる。従って、２つのタイヤ骨格部材をタイヤセンターで接合することにより、タイヤ全体用のビードコア付きの骨格部材を形成することができる。

請求項５に記載の発明は、キャビティ内に、タイヤ内側となる方向からビードコアが当接するジグが設けられている。
請求項５に記載の発明では、金型のキャビティ内では、タイヤ内側となる方向からビードコアがジグに当接させた状態となる。この状態で、溶融した熱可塑性材料をキャビティ内に注入する。すなわち、ビードコアの位置ずれを防止するためのジグをビードコアにタイヤ外側から当接させない状態にして、又は、ビードコアの位置ずれを防止するための補助ジグをビードコアにタイヤ外側から僅かな領域で当接させた状態にして、溶融した熱可塑性材料を注入することが可能になる。従って、形成されたタイヤ骨格部材のタイヤ外側では、ジグが当接していたことにより熱可塑性材が形成されずにビードコアが露出した部位は、全く形成されないか、又は、形成されても僅かな領域である。従って、リムフランジが当接する部位全てにわたり、熱可塑性材が存在しているか、又は、存在していない部位があっても僅かな領域である。よって、リム組み時のエア保持性を確保することができる金型とすることができる。

本発明によれば、リム組み時のエア保持性と、釜抜き時のビードコア周辺の熱可塑性材の破壊防止性とを充分に確保しつつ、タイヤ成形時でのビードコアの位置ずれを抑制してタイヤを製造するタイヤの製造方法、及び、金型とすることができる。

図１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で用いる金型で、ビードコアに当接するジグが設けられた位置での平面断面図、及び、ビードコアに当接するジグが設けられていない位置での部分拡大断面図である。 図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で形成したタイヤ骨格部材の部分斜視断面図、及び、ビードコアを描かないで示した部分斜視断面図である。 図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で形成したタイヤ骨格部材の部分斜視断面図、及び、ビードコアを描かないで示した部分斜視断面図である。 図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で形成したタイヤ骨格部材をタイヤ内側から見た側面図、及び、図４（Ａ）の部分拡大図である。 第１実施形態で、タイヤ全体のタイヤ骨格部材を示す側面断面図である。 図６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態の変形例で、タイヤ骨格部材をビードコアを描かないで示した部分斜視断面図、及び、タイヤ外側から補助ジグをビードコアに当接させて樹脂注入することを示す部分平面断面図である。 図７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で、タイヤ骨格部材の変形例をタイヤ外側から見た側面図、及び、図７（Ａ）の部分拡大図である。 図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態で形成したタイヤ骨格部材の部分斜視断面図、及び、ビードコアを描かないで示した部分斜視断面図である。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すような金型１０を用いる。この金型１０は、ビード部Ｂ（図２参照）からタイヤセンターＣＬ（図２参照）までを構成するタイヤ骨格部材２０を成形することができるように、タイヤ外面側を成形する外金型１２と、タイヤ内面側を成形する内金型１４とを有する。内金型１４にはビードコア固定用のジグ１６が、予め設定された位置に設けられている。外金型１２と内金型１４との間には、タイヤ骨格部材形状のキャビティＳ（空間）が形成されている。

図３に示すように、ジグ１６のビードコア１１へのタイヤ周方向に沿った当接長さＬ、すなわち、タイヤ骨格部材２０のタイヤ内側に形成された、熱可塑性材の存在しない領域Ａのタイヤ周方向に沿った長さＬは、２０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、破壊核の発生懸念がない。

なお、ジグ１６のビードコア１１へのタイヤ周方向に沿った当接長さＬが１５ｍｍ以下であると、タイヤ骨格部材２０に応力集中がより生じ難い。そして、この長さＬが５ｍｍ以下であると、この効果をより更に得易い。また、この当接長さＬは、ジグ１６の強度上の観点で少なくとも１ｍｍ以上であることが好ましい。

本実施形態では、ジグ１６はマグネット材で形成されている。また、ジグ１６は、ビードコア収容位置に沿って均等間隔で１２個配置されている。

このジグ１６には、ビードコア１１の寸法に応じた凹部１７が形成されており、ビードコア１１が金型１０内に配置されたときにはビードコア１１の一部がこの凹部１７に入ってタイヤ内側から支えられた状態となる。この結果、ビードコア１１は、タイヤ内側方向への移動が規制されるとともに上下方向（タイヤ径方向）の移動も規制された状態となる。

また、金型１０のゲート（樹脂注入路）１８は、ビードコア１１が凹部１７に入った状態でビードコア１１のタイヤ外側を溶融状態の熱可塑性高分子材料が通過するように、形成されている。熱可塑性高分子材料は、例えば熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）や熱可塑性樹脂である。

ゲート１８はリング状に開口したディスクゲートであり、キャビティＳはリング状のゲート１８に連通して中空円盤状に広がるように形成されている。なお、ゲート１８はピンゲートであってもよいが、成形性の観点で、このようにディスクゲートのほうが好ましい。

本実施形態では、この金型１０内にビードコア１１を所定位置に配置し、熱可塑性樹脂などの熱可塑性高分子材料を注入して、タイヤ一方側半部を構成するタイヤ骨格部材２０（図２〜図４参照）を成形する。そして、タイヤ一方側半部とタイヤ他方側半部とをタイヤセンターＣＬで接合して、タイヤ全体用のタイヤ骨格部材Ｚを形成する（図５参照）。

そして、クラウン部の補強としてスチールコードＫをタイヤ周方向に螺旋巻きに巻き付け、周方向の剛性を上げる。また、ホイール（リムフランジ）に嵌合する部位にゴム材Ｇ１を貼り付けて、リムへのフィット性を向上させる。また、路面に接する部位にゴム材（トレッドゴムＧ２）を貼り付けて、耐摩耗性、耐破壊性を向上させる（何れも図５参照）。

以下、熱可塑性樹脂を用い、この金型１０で、タイヤ骨格部材２０を成形することを詳細に説明する。

まず、金型１０を開き、ビードコア１１のタイヤ内側部をジグ１６の凹部１７に入れ、金型１０を閉じる。ビードコア１１としては、磁力で吸着されるように磁性体で形成されたものを用いる。
そして、ゲート１８から熱可塑性の溶融樹脂を金型１０内に注入して射出成形して、タイヤ骨格部材２０を形成する。

この注入の際、ジグ１６が設けられた位置では、溶融樹脂は、ゲート１８からビードコア１１と外金型１２との間を経由するように注入されるので、ビードコア１１がタイヤ外側からタイヤ内側に向けて押圧される。従って、ビードコア１１が受ける移動力をジグ１６で充分に支えることができる。よって、ビードコア１１の位置ずれを防止するためのジグ１６をビードコア１１にタイヤ外側から当接させない状態にして、熱可塑性の溶融樹脂を注入することが可能になる。従って、タイヤ骨格部材２０のタイヤ外側では、リムフランジが当接する部位全てにわたって熱可塑性材が存在しており、リム組み時のエア保持性が確保される。

そして、タイヤ骨格部材２０のタイヤ内側に、ジグ１６が当接していたことにより固化した熱可塑性材が形成されずにビードコア１１が露出した領域Ａが形成されるが、この領域Ａの寸法が比較的大きくてもリム組み時のエア保持性に影響がない。従って、釜抜き時におけるビードコア周辺の熱可塑性材の破壊防止を充分に確保したジグ寸法、形状とすることができ、タイヤ成形時でのビードコア１１の位置ずれを充分に抑制することができる。そして、ビードコア１１の位置ずれだけでなく、成形時の圧力付加によるビードコア１１の変形をも防止することができる。

そして、熱可塑性の溶融樹脂を注入する際、射出成形をするために高圧で注入しても、このような効果が得られる。

また、本実施形態では、ジグ１６を磁石で形成しているので、ビードコア１１をジグ１６で保持し易い。なお、磁力をビードコア１１の方向以外に逃がさないようにする遮蔽部材で覆ったジグを用いてもよい。

また、ビードコア収容位置に沿って複数位置にジグ１６を配置している。これにより、ビードコア１１の位置精度をより向上させることができる。

また、溶融樹脂を注入する際、ビードコア１１と、タイヤ外側を形成する外金型１２との間から注入している。このため、注入時にビードコア１１がタイヤ外側からタイヤ内側に向けて押圧される。従って、ビードコア１１が受ける移動力をジグ１６で充分に支えることができる。

また、タイヤ骨格部材２０として、ビード部ＢからタイヤセンターＣＬまでの骨格部分を形成している。すなわち、タイヤ半部を構成するタイヤ骨格部材２０を形成することになる。従って、２つのタイヤ骨格部材をタイヤセンターＣＬで接合することにより、タイヤ全体用のビードコア付きの骨格部材を形成することができる。

なお、ビードコア１１の位置ずれを更に防止するために、キャビティＳ内への進退方向位置の設定が可変な補助ジグ２２（図６（Ｂ）参照）を設け、この補助ジグ２２をビードコア１１にタイヤ外側から僅かな領域で当接させた状態にして、熱可塑性の溶融樹脂を注入してもよい。この場合には、図６（Ａ）、図７に示すように、タイヤ外側に、熱可塑性材が存在していない僅かな領域Ｅが生じるが、このように領域Ｅが小さいので、リム組み時においてエア保持性の問題は抑制される。また、この領域Ｅを覆うようにリムフランジに当接するゴム材を貼り付ければ、更にエア保持性が向上する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に比べ、ジグの形状が異なっている。すなわち、本実施形態では、第１実施形態に比べ、ジグのビードコア１１への当接領域の形状が異なっている。詳細に説明すると、図８に示すように、ビードコア１１の周方向の両端部で、この当接領域のタイヤ径方向長さを短くしており、この結果、タイヤ内側でビードコア１１が露出した領域Ｆが第１実施形態に比べて小さくなっている。

このようにしても、ジグがビードコア周方向Ｕの中央部でビードコア１１に当接し、溶融樹脂を注入する際にジグでビードコア１１を充分に支えることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

１０ 金型
１１ ビードコア
１６ ジグ
２０ タイヤ骨格部材
Ｂ ビード部
ＣＬ タイヤセンター
Ｌ 当接長さ
Ｓ キャビティ

Claims (5)

1. タイヤ骨格部材を成形する金型のキャビティ内にビードコア収容位置に沿って複数位置にタイヤ周方向に沿った長さが１ｍｍ以上２０ｍｍ以下のジグを設け、
   タイヤ内側となる方向からビードコアを前記ジグに当接させて固定し、
   前記ビードコアを前記ジグに当接させて固定した位置では、溶融した熱可塑性材料が前記ビードコアのタイヤ外側となる方向を通過するように前記キャビティ内に注入することにより、少なくともタイヤビード部を構成するタイヤ骨格部材を成形する、タイヤの製造方法。
2. 前記ジグに磁気を帯びさせる、請求項１に記載のタイヤの製造方法。
3. 溶融した熱可塑性材料を前記タイヤビード部となる側から注入する、請求項１又は２に記載のタイヤの製造方法。
4. 前記タイヤ骨格部材として、タイヤビード部からタイヤセンターまでの骨格部分を形成する、請求項１〜３のうち何れか１項に記載のタイヤの製造方法。
5. 前記キャビティ内に、タイヤ内側となる方向から前記ビードコアが当接する前記ジグが設けられている、金型。