JP5539308B2 - タイヤ、及びタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、使用後のゴムはリサイクルの用途に制限があり、焼却する、破砕して道路の舗装材料として用いる等して処分することが行われていた。
例えば、特許文献1には、熱可塑性の高分子材料を用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。
しかしながら、タイヤを金型で成形するにあたり、中子でタイヤ内腔部を形成すると、成形後のタイヤから中子を取り出せなくなる問題がある。そのため、特許文献1では、タイヤを軸方向に分割した半環状のタイヤ片を成形し、2つのタイヤ片を互いに接合することで空気入りタイヤを得ている。
しかしながら、一度成形したタイヤ片を再び加熱して溶融させると、接合部分が長時間熱にさらされて、溶融して固化した部分の材料強度が熱劣化により他の部分に比較して低下する場合があり、接合部分の強度に懸念が残る。
また、接合部分周辺が溶融するため、接合金型によって接合部分を成形しなければならず、金型が増える問題がある。
さらに、接合面をフラットに形成したり、対称性を確保するため、一方のタイヤ片と他方のタイヤ片の接合部の形状を変える必要があり、金型が2種類必要となり、製造コストや金型の管理に改善を要する。
また、従来技術では、一方のタイヤ片と他方のタイヤ片に各々接合片を設け、接合片を重ね合わせた部分を溶融させて接合しているため、外部から加熱して接合面同士を接合(溶着)するには、接合部分の厚み方向全体を溶融させる必要があり、必然的に溶融される熱可塑性材料の量が多くなり、加熱時間も多くなる。
接合時に溶融される樹脂の量(体積)が多くなると、冷却後にヒケ(溶融した部分が固化する際の収縮により生ずる凹部)が生じ易く、強度低下、及び寸法精度の悪化を生ずることとなり、また、熱劣化した部分が増えることになる。
本発明の第2の態様は、熱可塑性材料で形成された複数のタイヤ骨格部材で構成されたタイヤであって、互いに隣接する前記タイヤ骨格部材は、前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料を用いて接合され、一方の前記タイヤ骨格部材と他方の前記タイヤ骨格部材とは隙間を置いて配置され、前記隙間に前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料が介在している。
リムに装着されるタイヤを、熱可塑性材料の成形品にすることを考えると、モールドで成形した後、タイヤ内面部分を形成する中子部分をタイヤ内から取り出すことは困難である。しかしながら、タイヤを軸方向に複数に分割すると、分割されたタイヤ骨格部材は、各々中子を用いずに成形可能となる。
また、第1の態様に係るタイヤでは、仮に、溶融した熱可塑性材料が固化することでタイヤ骨格部材の接合部分にヒケが発生していたとしても、タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料を接合部に供給して接合を行っているため、ヒケ部分に熱可塑性材料が供給されて結果的にヒケの発生が抑えられる事となり、凹部の形成が抑制され、寸法精度の悪化と不均一な応力集中も抑えられる。
リムとの嵌合部位であるビード部に、金属部材からなる環状のビードコアを埋設することで、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対してタイヤを強固に保持することが出来る。
サイド部から外周部までが熱可塑性材料で形成されている、即ち、一方のサイド部から他方のサイド部までを熱可塑性材料で形成することで、タイヤ全体に占める熱可塑性材料の割合が大きくなり、リサイクル性が向上する。なお、外周部とは、一方のサイド部のタイヤ径方向外側端と、他方のサイド部のタイヤ径方向外側端とを連結する部分を指す。
タイヤ骨格部材を構成する熱可塑性材料よりも剛性の高いコードを螺旋状に巻回することで形成された補強層をタイヤ外周部に設けることで、タイヤの路面と接地する側が補強される。なお、この補強層は、ゴム製の空気入りタイヤのベルトに相当する役目をする。
したがって、タイヤの外周部に補強層を設けることで、補強層を設け無い場合に比較して耐パンク性、耐破壊性、周方向剛性、クリープ防止効果等が向上する。
更に、補強層は、接合部を含むタイヤ外周部に少なくとも一部が埋設されることで、径方向内側からの空気圧に対する剛性が高まり、内圧強度が向上する。
リムと接触する部分に、タイヤ骨格部材を構成する熱可塑性材料よりも軟質である材料からなるシール部を設けることで、タイヤとリムとの間のシール性が向上する。このため、リムと熱可塑性材料とでシールする場合に比較して、タイヤ内の空気の漏れをより一層抑えることができる。また、シール部を設けることで、リムフィット性も向上する。
路面と接触する部分に、タイヤ骨格部材を構成する熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層を設けたことで、路面と接触する部分にゴムを設けない場合に比較して、耐摩耗性、耐破壊性等が向上する。
接合面を、接合面間距離がタイヤ外側に向けて広がるように傾斜させることで、タイヤ骨格部材と別体の接合用の熱可塑性材料の付着する面積(接合面積)が増え、接合強度を高めることができる。また、接合面を、接合面間距離がタイヤ外側に向けて広がるように傾斜させることで、傾斜した接合面間、即ち、傾斜した2つの接合面間に形成される溝部分に溶融した熱可塑性材料(タイヤ骨格部材と別体の接合用の)が流れ込み易くなり、接合部の凹凸を抑制することができる。これにより、外周部の厚みが均一化され、ユニフォミティ等のタイヤ性能が向上する。
一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とを密着させた場合に比較して、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材と隙間を置いて配置することで、隙間を形成している面の面積分だけタイヤ骨格部材と別体の接合用の熱可塑性材料の付着する面積が増え、接合強度を高めることができる。
一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とをタイヤ幅方向中央部で接合する構成とすると、同一形状とされた2つのタイヤ骨格部材を互いに向かい合わせて接合することとなり、タイヤ骨格部材を成形するモールドも1種類で済み、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とを別形状とした場合に比較して、効率的な製造が実現できる。
タイヤを、サイド部を構成する1対の第1のタイヤ骨格部材と、路面と対向する外周部を形成する第2のタイヤ骨格部材とで形成することで、接合部位が路面と接触して摩耗しないように出来る。また、接合部への路面からの入力が抑えられるので、接合部起因の故障も抑制できる。
これにより、タイヤ骨格部材と別体の接合用の熱可塑性材料を平坦に均して固化させることが出来る。
また、本発明のタイヤの製造方法では、接合部分の強度を十分確保されたタイヤを効率的に製造できる。
以下に、図面にしたがって本発明のタイヤの第1の実施形態に係るタイヤを説明する。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ10は、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。
本実施形態のタイヤケース17は、第1の熱可塑性材料で形成されている。
また、本実施形態では、タイヤ半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aとが同一形状とされているので、タイヤ半体17Aを成形する金型が1種類で済むメリットがある。
なお、補強コード26の埋設量は、補強コード26の直径の1/5以上であれば好ましく、1/2を超えることがさらに好ましい。そして、補強コード26全体がクラウン部16に埋設されることが最も好ましい。補強コード26の埋設量が、補強コード26の直径の1/2を超えると、補強コード26が寸法上、表面から飛び出し難くなる。また、補強コード26全体がクラウン部16に埋設されると、表面がフラットになり、上に部材の載ってもエア入りし難くなる。
次に、本実施形態のタイヤ10の製造装置を説明する。
図2には、タイヤ10を形成する際に用いる成形機32の要部が斜視図にて示されている。成形機32は、床面に接地された台座34の上部に、水平に配置された軸36を回転させるギヤ付きモータ37が取り付けられている。
シリンダロッド41の先端には、外面がタイヤ内面の曲率半径と略同等に設定された円弧曲面42Aを有するタイヤ支持片42が設けられている。
各シリンダロッド41は連動して同一方向に同一量移動可能となっている。
溶接用熱可塑性材料43は、タイヤケース17を構成している第1の熱可塑性材料と同種のものが好ましいが、溶接できれば異なる種類のものであっても良い。
なお、この押出機44は、床面に配置されたガイドレール54に沿って、成形機32の軸36と平行な方向に移動可能となっている。
コード供給装置56は、コード26を巻き付けたリール58、リール58のコード搬送方向下流側に配置されたコード加熱装置59、コード26の搬送方向下流側に配置された第1のローラ60、第1のローラ60をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第1のシリンダ装置62、第1のローラ60のコード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64、及び第2のローラ64をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第2のシリンダ装置66を備えている。なお、コード供給装置56は、第1のローラ60、及び第2のローラ64の何れか一方が設けられていれば良い。
(1) 図2に示すように、先ず、径を縮小したタイヤ支持部40の外周側に、互いに向かい合わせに突き当てた2つのタイヤ半体17Aを配置すると共に、2つのタイヤ半体17Aの内部に、薄い金属板(例えば、厚さ0.5mmの鋼板)からなる筒状のタイヤ内面支持リング72を配置する(なお、図2では、内部を見せるために一方のタイヤ半体17Aを外して記載されている。)。
また、2つのタイヤ半体17Aの内部に、筒状のタイヤ内面支持リング72を配置することで、タイヤ半体17A同士の接合部の内面側がタイヤ内面支持リング72の外周面に密着し、タイヤ支持部40のタイヤ支持片42とタイヤ支持片42との間の隙間によりタイヤ支持部外周に生ずる凹凸に起因する接合部分(後述)の凸凹(前記凹凸の逆形状)の発生を抑制することができ、また、タイヤケース17自身の凹凸も抑制できる。
なお、タイヤ内面支持リング72は薄い金属板で形成されているため、曲げ変形させてタイヤ半体17Aの内部に容易に挿入可能である。
なお、タイヤ半体17Aにおいて、溶接用熱可塑性材料43を付着させる部分の表面のみを、予め熱風、赤外線の照射等によって軟化、又は溶融させ、軟化、又は溶融させた部分に溶接用熱可塑性材料43を付着させても良い。これにより、タイヤ半体17Aを構成している第1の熱可塑性材料と溶接用熱可塑性材料43とが接合部分で良く混ざり合い、接合強度が向上する。
図5に示すように、タイヤケース17を矢印A方向に回転させ、コード供給装置56の排出部70から排出された加熱されたコード26をタイヤケース17、及び接合部分の溶接用熱可塑性材料43の外周面に螺旋状に巻き付けてクラウン部補強層28を形成する。コード26をタイヤケース17の外周面に螺旋状に巻き付けるには、タイヤケース17を回転しながら、コード供給装置56をタイヤケース17の軸方向に移動させれば良い。
なお、コード26は、第1のローラ60、及び第2のローラ64に押圧されて第1の熱可塑性材料内部と接合部の溶接用熱可塑性材料43に埋設される。
本実施形態のタイヤ10では、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aとが溶接用熱可塑性材料43によって溶接されることになる。タイヤ半体17A自身を溶融して接合しないので、タイヤ半体17Aを形成している熱可塑性材料の劣化が抑えられ、接合部分の強度を十分確保することができる。
また、本実施形態では、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aで金型の形状を変えなくても左右対称のタイヤ10を製造することができる。
本実施形態のタイヤ10では、ビード部12にビードコア18を埋設しているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム20に対する嵌合強度を確保できる。
第1の熱可塑性材料よりも剛性の高いコード26を螺旋状に巻回することで形成されたクラウン部補強層28をクラウン部16に設けることで、クラウン部16が補強され、耐パンク性、耐破壊性、周方向剛性、クリープ防止効果等が向上する。
また、軟質であり、反発弾性を有しているシール層24を設けることで、リムフィット性も向上する。シール層24の材料としては、ゴム材料が好適に用いられる。
本実施形態の10では、従来のゴム製の空気入りタイヤのトレッドに用いられているゴムと同種のゴムからなるトレッドゴム層を供えているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同等の耐摩耗性、グリップ等が得られる。
なお、本実施形態のタイヤケース17は、2つのタイヤ半体17Aを接合して形成したが、3つの部材から構成する場合、タイヤケース17は、一方のサイド部14、他方のサイド部14、及び略円筒状のクラウン部16の3部材に分けることが出来る。これらを接合する際も、溶接用熱可塑性材料43を用いて溶接することができる。
上記実施形態では、完全に溶解させた溶接用熱可塑性材料43を接合部分に供給して一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aとを溶接したが、第2の実施形態では、熱可塑性材料(本発明の第2の熱可塑性材料)からなる帯状の溶着シート74を、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aとの両方に溶着するように、即ち、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aと接合面を跨ぐように外周部分に溶着させ、一方のタイヤ半体17Aと他方のタイヤ半体17Aとの接合を行っている。なお、溶着シート74の幅は5mm以上が好ましい。
図14の例では、タイヤ径方向に平行な2つの接合面を互いに接触させ、外周面に溶着シート74を溶着している。図15の例では、タイヤ半体17Aの端部付近を互いに重ね合わせてから外周面に溶着シート74を溶着している。図16の例では、タイヤ半体17Aの端部に段部を設け、段部同士を密着させてから外周面に溶着シート74を溶着している。図17に示す例では、タイヤ径方向に平行な2つの接合面の間に隙間を開けて、外周面に溶着シート74を貼り付け、ローラ80(図18では図示せず)で押し付けることで、隙間に溶着シート74を入り込ませ、接合面にも溶着シート74を溶着させている。
2つの接合面の間に隙間を設ける場合、隙間の幅は、0.5〜2.0mm程度が好ましい。
さらに、図19の例では、タイヤ半体17Aの外周面の略全体を覆う幅広の溶着シート74を外周面に溶着している。そして、溶着シート74に、第1の実施形態と同様の方法でもってコード26を埋設し、クラウン部補強層28を得ている。
上記実施形態では、加硫済みの帯状のトレッドゴム層30をタイヤケース17の外周面に1周分巻き付けてトレッド部を形成したが、図20に示すように、予め円環状に形成した加硫済みのトレッドゴム層30を、タイヤケース17の軸方向から挿入してタイヤケース17と円環状に形成した加硫済みのトレッドゴム層30とを接着剤等を用いて接着することも出来る。
また、タイヤ10は、図23に示すように、1本のチューブ88(2つのチューブ半体88Aからなる)を用い、そのチューブ88の外周部分にトレッドゴム層30を接着したチューブタイプの構成とすることも出来る。
なお、溶接用熱可塑性材料43は、タイヤケース17を構成している第1の熱可塑性材料と接着できれば良く、第1の熱可塑性材料と同種の熱可塑性材料であっても良く、第1の熱可塑性材料とは異種の熱可塑性材料であっても良い。
なお、クラウン部補強層28は、コード26を螺旋状に巻回して形成することが製造上容易だが、タイヤ幅方向でコードを不連続としても良い。
10 タイヤ
12 ビード部
14 サイド部
16 クラウン部(外周部)
17 タイヤケース
17A タイヤ半体(熱可塑性材料)
18 ビードコア
24 シール層
26 コード
28 クラウン部補強層
30 トレッドゴム層
43 溶接用熱可塑性材料(熱可塑性材料)
44 押出機
46 ノズル
48 ローラ
86 タイヤ
88 チューブ(熱可塑性材料)
Claims (12)
- 熱可塑性材料で形成された複数のタイヤ骨格部材で構成されたタイヤであって、
互いに隣接する前記タイヤ骨格部材は、前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料を用いて接合され、
互いに隣接する一方の前記タイヤ骨格部材の接合面、及び他方の前記タイヤ骨格部材の接合面は、接合面間距離がタイヤ径方向外側に向けて広がるように傾斜しており、少なくとも接合面同士が前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料を用いて接合されている、タイヤ。 - 熱可塑性材料で形成された複数のタイヤ骨格部材で構成されたタイヤであって、
互いに隣接する前記タイヤ骨格部材は、前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料を用いて接合され、
一方の前記タイヤ骨格部材と他方の前記タイヤ骨格部材とは隙間を置いて配置され、前記隙間に前記タイヤ骨格部材と別体の熱可塑性材料が介在している、タイヤ。 - タイヤ径方向内側にリムのビードシート、及びリムフランジに接触するビード部を備え、前記ビード部に金属材料からなる環状のビードコアが埋設されている、請求項1または請求項2に記載のタイヤ。
- サイド部から外周部までが熱可塑性材料で形成されている、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ骨格部材を構成する前記熱可塑性材料よりも剛性の高いコードを螺旋状に巻回することで形成された補強層が外周部に少なくとも一部が埋設されている、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のタイヤ。
- タイヤ内の空気が外部へ漏れないように、リムと接触する部分に、前記タイヤ骨格部材を構成する前記熱可塑性材料よりも軟質である材料からなるシール部が設けられている、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のタイヤ。
- 路面と接触する部分に、前記タイヤ骨格部材を構成する前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層が設けられている、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のタイヤ。
- 互いに隣接する一方の前記タイヤ骨格部材と他方の前記タイヤ骨格部材とがタイヤ幅方向中央部で接合されている、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のタイヤ。
- 複数の前記タイヤ骨格部材は、両サイド部を構成する1対の第1のタイヤ骨格部材と、前記1対の第1のタイヤ骨格部材の間に配置され、路面と対向する外周部を形成する第2の第2のタイヤ骨格部材と、を有する、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のタイヤ。
- タイヤ軸方向に配置した熱可塑性材料で形成される複数のタイヤ骨格部材を互いに接合することで構成されるタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、
溶融させた熱可塑性材料を、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材との接合部分に沿って順次供給して両方に付着させ、
前記タイヤ骨格部材に付着させた前記溶融した熱可塑性材料を順次ローラで押圧し、
前記一方のタイヤ骨格部材と前記他方のタイヤ骨格部材とに付着させた前記溶融させた熱可塑性材料を冷却固化させることで前記一方のタイヤ骨格部材と前記他方のタイヤ骨格部材とを接合する工程を有する、タイヤの製造方法。 - 帯状に形成された熱可塑性材料からなる溶着シートを、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材との接合部分に向けて順次供給する工程と、
前記溶着シートの前記タイヤ骨格部材と接触する部分の表面、及び前記タイヤ骨格部材の前記溶着シートが接触する部分の表面をそれぞれ軟化または溶融させてから前記溶着シートを順次ローラで前記タイヤ骨格部材に押圧する工程と、
を有する請求項10に記載のタイヤの製造方法。 - 前記溶着シートの幅が5mm以上である、請求項11に記載のタイヤの製造方法。
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