JP5722051B2 - タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被成形体の外周に未加硫トレッドを貼り付けて未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置及びタイヤ製造方法に関する。

未加硫タイヤの成形工程では、膨出させた被成形体の外周に未加硫トレッドを貼り付け、貼り付けた未加硫トレッドを押圧して対向する被成形体に圧着して未加硫タイヤを成形することが行われている（特許文献１参照）。

図４は、このようにしてタイヤを製造するタイヤ製造方法における製造工程の一例を模式的に示す図である。
図示の例では、まず、トレッド形成装置の拡縮可能なドラム（ベルト・トレッドドラム（以下「ＢＴドラム」という））１２（１）上に未加硫トレッドＴを貼り付けて環状の未加硫トレッドを形成する（図４Ａ）。次にＢＴドラム１２（１）を拡径（拡大）し、環状の未加硫トレッドＴを貼り付け対象の被成形体Ｈの径よりも僅かに小径にまで拡径する。次に、環状の未加硫トレッドＴの回りに環状のフープリング２０を移動させ、未加硫トレッドＴをフープリング２０内に収容する（図４Ｂ）。フープリング２０はそのバキューム装置（図示せず）により、環状の未加硫トレッドＴを吸引して保持する（図４Ｃ）。次にＢＴドラム１２（１）を縮径（縮小）し（図４Ｄ）、未加硫トレッドＴはフープリング２０に吸引された状態でＢＴドラム１２（１）から外す。

続いて、未加硫トレッドＴを保持したフープリング２０を、被成形体Ｈ上に移動させて被成形体Ｈの周囲にセットする。ここで、被成形体Ｈはカーカスプライやビードコア等の各種タイヤ構成部材を組み合わせて成形ドラム１２（２）上で円筒状に形成され、かつ膨出された中央部外周面の所定範囲にコードを螺旋状に巻き付けてベルトが形成されている。次に、フープリング２０のバキューム装置をエア吸引（図４Ｅ）からエア排出（図４Ｆ）に切り換えて未加硫トレッドＴを離すと、未加硫トレッドＴは自身の収縮力で縮径して被成形体Ｈ上に密着する（図４Ｇ）。最後に、被成形体Ｈを回転させて、一対の押圧ローラ５０を、未加硫トレッドＴの外周面に押し付けて幅方向（図では左右方向）の中央部から両外側に向かって移動させる（図４Ｈ）。これにより、一対の押圧ローラ５０で未加硫トレッドＴを螺旋状に押圧し、その全体に亘りステッチングして未加硫トレッドＴを被成形体Ｈに圧着する。

未加硫トレッドＴは、ステッチングに伴い、幅方向の端部に向かって次第に大きく半径方向内側に絞り込まれて、被成形体Ｈの曲面状の外周面に合わせて変形し、内周面が被成形体Ｈの外周面に密着して貼り付けられ未加硫タイヤが製造される。未加硫タイヤは加硫することで製品タイヤとなる。

図５は、以上で説明した未加硫トレッドＴのトレッド形成装置１０を示す要部側面図であり、未加硫トレッドの形成途中段階を示している。
前記トレッド形成装置１０は、供給手段（図示せず）から供給される帯状の未加硫トレッドＴをＢＴドラム１２（１）に巻き付けて、環状の未加硫トレッドＴを形成する。ＢＴドラム１２（１）は、拡縮可能な円筒状のドラムであり、ドラム周方向に円筒状に配置された拡縮変位可能な複数（図では１０個）のセグメント（側面視扇形の分割ピース）１３と、その外周面上に配置された、つまりＢＴドラム１２（１）の外周面を形成する弾性バンド、例えば弾性ゴムバンド１４とを有する。
ＢＴドラム１２（１）は、セグメント１３に連結されたリンクや拡縮機構等からなり、複数のセグメント１３を同期して拡縮変位させる拡縮手段（ジャムマシン）と、モータや回転動力の伝達機構等からなる回転手段（それぞれ、図示せず）とを有する。

図６は、前記未加硫トレッドＴのフープリング２０の側面図であり、その要部を模式的に示している。
フープリング２０は、図示のように、円筒状のフレーム２１と、フレーム２１の下面に固定されたフレーム２１の移動手段２２と、フレーム２１の内径部に設けられた拡縮変位可能な複数の分割保持部材３０とを有する。また、フープリング２０は、複数の分割保持部材３０を同期して拡縮変位させて所定径位置に配置する拡縮変位手段２３を有する。

複数の分割保持部材３０は、周方向に複数に分割され全体として環状をなしている。この分割保持部材は、予め未加硫トレッドＴの外周に合わせた位置に拡径又は縮径変位して、未加硫トレッドＴを囲んでその保持面（未加硫トレッドＴとの対向面）で、拡径した未加硫トレッドＴを真空吸着して保持する。

ところで、前記タイヤ製造工程において、トレッドの伸びにバラツキが生じると必要な厚さの均一性が得られず、ユニフォーミティ性能が悪化する。一般にトレッドの厚みのバラツキは、（i）ＢＴドラム１２（１）に未加硫トレッドＴを巻き付けてＢＴドラム１２（１）を拡張するとき、拡張した未加硫トレッドＴが周上均一に拡張できない場合、(ii)拡径した未加硫トレッドＴをフープリング２０で被成形体Ｈに取り付けるために保持するときに、周上均一に保持できない場合、（iii）未加硫トレッドＴを被成形体Ｈの周面上にセットするときにセットが不十分である場合（この場合は、未加硫トレッドの自己収縮力により部分的に収縮することで起きる）、に発生することが知られている。

未加硫トレッドＴの伸びのバラツキのうち、前記（i）はタイヤの製造工程において最も早期に発生するため、その影響が前記（ii）、（iii）にも及ぶ虞がある。そのためその防止を図ることはとくに重要であり、その解決が求められている。

そこで、次に、前記（i）により未加硫トレッドＴの伸びがばらつく理由について説明する。
まず、トレッド形成装置１０（図５参照）において、環状の未加硫トレッドＴの形成から説明する。環状の未加硫トレッドＴを形成するには、ＢＴドラム１２（１）を回転手段（図示せず）により回転駆動して軸線周りに所定速度で回転させ、連続供給する未加硫トレッドＴを切断して弾性ゴムバンド１４に１周分巻き付けて（或いは巻き付け後に切断して）、ＢＴドラム１２（１）の回転と未加硫トレッドＴの供給を停止する。続いて、未加硫トレッドＴの端部同士を任意の端部接合手段で接合する。続いて、複数のセグメント１３を拡縮手段により半径方向外方に変位させる。

図７は環状の未加硫トレッド形成時におけるＢＴドラムの側面図であり、図７Ａは拡径前の状態を、また、図７Ｂは拡径後の状態を示すＢＴドラムの側面図、図７Ｃは、拡径後のＢＴドラムの一部を示す側面図である。
図７Ａにおいて、弾性ゴムバンド１４は断面扇状の複数のセグメント１３の外周面上に巻回状に配置されており、ＢＴドラム１２（１）の拡縮可能範囲内において、その内周面がセグメント１３の外周面に常に当接して弾性変形する。その際、弾性ゴムバンド１４の内周面とセグメント１３とが密着すると（図７Ｃ参照）、セグメント１３に当接する部分Ｌ１の変形が抑制されて伸び難くなり、セグメント１３間の部分Ｌ２は相対的に大きく伸長変形する。この場合、未加硫トレッドＴも、内周面に接する弾性ゴムバンド１４の変形の影響を受けて、弾性ゴムバンド１４と同様の態様で伸長して拡径変形し、大きく伸長して薄くなる部分と、小さく伸長して厚さの変化が小さい部分とが周方向に沿って交互に発生する。その結果、未加硫トレッドＴは周方向に沿って厚い部分と薄い部分とが順に形成され、厚さの均一性が低下する。

また、弾性ゴムバンド１４の外周面と未加硫トレッドＴの内周面との間の摩擦が大きく、弾性ゴムバンド１４の外周面と未加硫トレッドＴの内周面が密着すると、セグメント１３から圧力（ジャムマシンの圧力）を受ける部分、つまり弾性ゴムバンド１４を介してセグメント１３が当接する部分（ジョイント部）では、ジャムマシンの圧力で両者は密着し、ジョイント部以外では未加硫トレッドＴの収縮力で、未加硫トレッドＴが弾性ゴムバンド１４に吸盤のように張りつくため、所定の半径形状に成形できなくなる虞がある。

さらに、弾性ゴムバンド１４と未加硫トレッドＴとが密着すると、後工程において、ＢＴドラムを縮径したときに、弾性ゴムバンド１４と未加硫トレッドＴがうまく剥離せず、フープリング２０で周上均一に保持できなくなる虞もある。また、フープリング２０で周上均一に保持できなくなれば、未加硫トレッドを被成形体Ｈ上にセットするときにセットが不十分になる虞があり、いずれも未加硫トレッドの厚みのバラツキを生じる要因になり得る。

特開２００７−７６１８２号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、未加硫タイヤの成形時、とくに未加硫トレッドの形成時に、前記弾性バンドがトレッド及び前記セグメントに密着するのを防止して、成形された未加硫トレッドに発生する伸びのバラツキを抑制することである。

本発明は、トレッド成形装置で成形した未加硫トレッドを、被成形体の外周に貼り付けて未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置であって、前記トレッド成形装置は、ドラム周方向に配置された拡縮変位可能な複数のセグメントと、前記セグメントを拡縮変位させる拡縮手段と、前記複数のセグメントの外周面上に装着され前記ドラムの周面を構成する弾性バンドとを備え、前記弾性バンドは、環状の未加硫トレッドとの密着防止用の凹凸加工面を備えた外周面と、前記複数のセグメントと当接する低摩擦処理面である内周面を備え、前記凹凸加工面は、弾性バンドとなるゴム材料とメッシュ部材を重ねて加圧及び加硫し、加硫後に前記ゴム材料からメッシュ部材を剥離することにより形成されたものであるタイヤ製造装置である。
本発明は、未加硫トレッドを、被成形体の外周に貼り付けて未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、前記未加硫トレッドを拡縮自在なドラムの拡縮面を構成する弾性バンド上に巻き付けて形成し、前記ドラムで拡径を維持した状態で前記ドラムから外し、拡径を解除して被成形体の外周に貼り付ける各工程を有し、前記弾性バンドは、環状の未加硫トレッドとの密着防止用の凹凸加工面を備えた外周面と、複数のセグメントと当接する低摩擦処理面である内周面を備えたものであり、前記凹凸加工面は、弾性バンドとなるゴム材料とメッシュ部材を重ねて加圧及び加硫し、加硫後に前記ゴム材料からメッシュ部材を剥離することにより形成されたものであるタイヤ製造方法である。

本発明によれば、未加硫トレッドの形成時に、弾性バンドが未加硫トレッド及び前記セグメントに密着するのを防止することができる。また、弾性バンドとトレッド、及び弾性バンドと拡縮セグメントとの密着が防止できるため、形成される未加硫トレッドに生じる伸びのバラツキを大幅に抑制することができる。

本発明の一実施形態のタイヤ製造装置を模式的に示す構成図である。 本実施形態に係るタイヤ製造装置で用いる弾性ゴムバンドの側面展開断面図であり、図２Ａは、弾性ゴムバンドとそれに関連する他の部材を示す側断面図、図２Ｂは弾性ゴムバンドの側断面図、図２Ｃはその平面図である。 横軸は未加硫トレッドＴの周方向に沿う位置、縦軸は各位置の伸長率（％）をとって示した拡径後の未加硫トレッドＴの伸長率を示すグラフであり、図３Ａは弾性ゴムバンドの内周面に摩擦低減処置を講じない場合の例を、図３Ｂは、本発明の実施品である弾性ゴムバンドの内周面にゴムの凹凸加工を行ったものと、同実施品である布地を貼り付けたものとを比較して示した図である。 タイヤを製造するタイヤ製造方法における製造工程の一例を模式的に示す図である。 未加硫トレッドのトレッド形成装置を示す要部側面図であり、未加硫トレッドの形成途中段階を示している。 未加硫トレッドのフープリングの側面図である。 環状の未加硫トレッド形成時におけるＢＴドラムの側面図であり、図７Ａは拡径前の状態を、また、図７Ｂは拡径後の状態を示すＢＴドラムの側面図、図７Ｃは、拡径後のＢＴドラムの一部を示す側面図である。

以下、本発明のタイヤ製造装置とタイヤ製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のタイヤ製造装置を模式的に示す構成図であり、基本的には図６に関連して既に説明した従来のものと同様である。
ここで改めてタイヤ製造装置を説明すると、タイヤ製造装置１は、未加硫トレッドの供給手段１１と、被成形体を成形する成形ドラム１２（２）と、ＢＴドラム１２（１）により環状の未加硫トレッドを形成するトレッド形成装置１０と、形成後の未加硫トレッドを保持するフープリング２０と、一対の押圧ローラ５０を備えたステッチング装置５を備えている。

タイヤ製造装置１は、また、フープリング２０を移動させて、フープリング２０に吸着保持させた未加硫トレッドＴを、成形ドラム１２（２）の外周に配置する配置手段（図示せず）を備えており、ＢＴドラム１２（１）と成形ドラム１２（２）の軸線、及び、フープリング２０の中心軸は、全て同一の中心線ＣＬ上に位置している。
したがって、フープリング２０は、その中心線ＣＬに沿って、両ドラム１２（１）、１２（２）と同芯状にそれらの間を図示矢印の方向に移動するようになっている。以上の構成は既に説明した従来のタイヤ製造装置ととくに変わらない。

ここで、トレッド形成装置１０の構成自体は図５を参照して説明した通りであるが、本実施形態で使用される弾性ゴムバンド１４は、セグメント１３及び未加硫トレッドＴのいずれとも密着しないように改良された構造を有しており、その点で従来のものと相違している。
そこで、次に、本実施形態の弾性ゴムバンド１４について説明する。

図２は、本実施形態に係るタイヤ製造装置で用いる弾性ゴムバンド１４の側面展開断面図であり、図２Ａは、弾性ゴムバンド１４とそれに関連する部材（セグメントと環状の未加硫トレッドＴ）を示す側断面図、図２Ｂは弾性ゴムバンドの側断面図、図２Ｃはその平面図である。
弾性ゴムバンド１４は、未加硫トレッドＴの成形時においては、図２Ａに示すようにその外周面（図中上面）側には未加硫トレッドＴが、また、その内周面（図中下面）側にはセグメント１３がいずれも当接配置されている。

未加硫トレッドＴとの当接面となる外周面は、未加硫トレッドＴとの密着を防止するため糸目状又は網目状をなす微小な凹凸加工面１４（１）に形成されている。また、弾性ゴムバンド１４の外周面の一部には前記凹凸加工面１４（１）に代えて、弾性ゴムバンド１４本体に比べて未加硫トレッドＴとの摺動抵抗の小さい伸縮可能な布地（例えば、メリヤス編みした綿やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維等からなる伸縮可能な布）が、前記凹凸加工面１４（１）を周方向に分断するにように弾性ゴムバンドの弾性ゴムバンド１４本体に貼り付けられている（１４（２））。また、弾性ゴムバンド１４の内周面は低摩擦処理面、つまり、その全周面に渡ってセグメント１３との摺動抵抗が弾性ゴムバンド１４本体に比べて小さい前記伸縮可能な布地と同様の布地が貼り付けられた面となっている（１４（３））。
なお、弾性ゴムバンド１４の内周面を外周面と同様の凹凸加工面とすることもできるが、後述する実験結果から明らかなように、布地を用いた場合に比べて未加硫トレッドの不均一な伸び防止効果は幾分低下する。

ここで、前記凹凸加工面１４（１）は、例えば、弾性ゴムバンド１４の外周面となる面に、離型剤を付したナイロンメッシュを一体に貼り付けて加圧しながら加硫して、加硫後にナイロンメッシュを剥離することで形成される。
また、弾性ゴムバンド１４には、図示のようにその内周側に貼り付け布地面（裏面）１４（３）からその外周側の凹凸加工面（表面）１４（１）まで貫通した貫通孔１４ａが、その円周に沿って適宜の間隔で設けられている。図示例では、貫通孔１４ａは弾性ゴムバンド１４の凹凸加工面１４（１）の幅方向中心に一列状に設けられているが、これに限定されず複数列状に設けてもよい。

本実施形態では、弾性ゴムバンド１４の外周面を凹凸加工面１４（１）としたことにより、未加硫トレッドＴを弾性ゴムバンド１４上でＢＴドラム１２（１）に巻き付け、ＢＴドラム１２（１）を拡径したときに、その凹凸加工面１４（１）の凹凸の隙間に空気が保持されるため密着が防止できる。そのため、弾性ゴムバンド１４を縮径する際に容易に剥離可能である（因みに、弾性ゴムバンド１４の未加硫トレッドＴとの当接面、つまりその外周面に布地を貼った場合は空気を保持させておくことができない。したがって、空気による密着防止作用は得られない）。

ここで、弾性ゴムバンド１４に上記貫通孔１４ａを設けた理由は、弾性ゴムバンド１４の内周面側から貫通孔１４ａを通して弾性ゴムバンド１４の凹凸加工面１４（１）の凹凸の隙間に空気を流入させるためである。つまり、この貫通孔１４ａを設けたことにより、弾性ゴムバンド１４の前記凹凸加工面１４（１）における空気の保持機能が確実に維持される。そのため剥離効果を確実に得ることができる。
また、弾性ゴムバンド１４の外周面の一部を布地面１４（２）にしたのは、リング状のトレッドジョイント部のジョイント力が向上し、弾性ゴムバンド１４を未加硫トレッドＴの内周面にジャムマシンで圧着し易くするためである。その圧着しやすさはゴム材に凹凸加工を施した場合よりも良好である。
なお、この布地面１４（２）は、空気を保持する機能は有しておらず、その点では、前記凹凸加工面１４（１）のように弾性ゴムバンド１４と未加硫トレッドＴとの剥離性を向上させるものではない。

本実施形態に係る弾性ゴムバンド１４をＢＴドラム１２（１）に用いる場合は、セグメント１３の拡径変形時に、弾性ゴムバンド１４と未加硫トレッドＴとが当接する部分及び弾性ゴムバンド１４のセグメント１３に当接する部分（いずれもＬ１（図７）の領域）の摩擦抵抗は、弾性ゴムバンド１４を未加工ゴム材で形成した場合に比べて低減され、当接する部材間が互いに滑りやすくなる。そのため、弾性ゴムバンド１４全体を均等に伸長させることができ、未加硫トレッドＴをその周方向に沿う伸びのバラツキ、したがってその厚さのバラツキの発生を抑制しつつ、一様に拡径変形させていくことができる。また、本実施形態によれば、未加硫トレッドＴに対する弾性ゴムバンド１４の離型性を向上させたため、未加硫トレッドＴはフープリング２０に正しく保持され、したがって、未加硫トレッドＴを、厚さの周方向の均一性を高くした状態で、被成形体Ｈの外周に均一に貼り付けることができる。

なお、本実施形態では、未加硫トレッドＴを移動させて被成形体Ｈの外周に対向させて配置したが、未加硫トレッドＴを移動させずに、被成形体Ｈを未加硫トレッドＴの内周側まで移動させて、それらを対向させて配置するようにしてもよい。

（実験例）
図３は、拡径後の未加硫トレッドＴの伸長率を示すグラフであり、横軸は未加硫トレッドＴの周方向に沿う位置を、縦軸は各位置の伸長率（％）を示している。
図３Ａは弾性ゴムバンドの内周面（裏面という）にとくに摩擦低減処置を講じない場合の例（比較例）を示し、図３Ｂは、弾性ゴムバンドの内周面にゴムの凹凸加工（糸目、網目加工）を行ったもの（実施品１）と、布地（メリヤス）を貼り付けたもの（実施品２）と比較して示している。
図中、伸びが小さくなっている谷の部分は弾性ゴムバンドにセグメントが当接している部分（セグメントの位置）を、また山の部分は弾性ゴムバンドにセグメントが当接していない部分（セグメント間の位置）をそれぞれ示している。
図示のように、比較例では、弾性ゴムバンド１４とセグメント１３とが当接する部分と当接しない部分の伸びの差Ｒ（％）は顕著であり、５．９％〜６．０％の差がある。実施品１では、弾性ゴムバンドとセグメントとが当接する部分と当接しない部分の伸びの差Ｒ（％）は、３．７％〜５．８％であるから、比較例に対しては改善効果が認められる。

これに対し、実施品２では、弾性ゴムバンドとセグメントとが当接する部分と当接しない部分の伸びの差Ｒ（％）は、２．４％〜２．７％であるから、比較例に対しては勿論、凹凸加工を施した実施品１に対しても顕著な改善効果が認められる。
この比較結果から、弾性ゴムバンドの内周面に摩擦低減処置をなにも施さなかった比較例に対しては勿論、弾性ゴムバンドの内周面つまりセグメントとの当接面側に凹凸加工を施した実施品１に対しても、実施品２の前記内周面を布地面とした弾性ゴムバンドの方が均等に伸張し、未加硫トレッドＴの厚さの周方向の均一性を高くできることが証明された。

１・・・タイヤ製造装置、５・・・ステッチング装置、５０・・・押圧ローラ、１０・・・トレッド形成装置、１１・・・未加硫トレッドの供給手段、１２（１）・・・ＢＴドラム、１２（２）・・・成形ドラム、１３・・・セグメント、１４・・・弾性ゴムバンド、２０・・・フープリング、２１・・・フレーム、２２・・・移動手段、２３・・・拡縮変位手段、３０・・・分割保持部材、Ｔ・・・未加硫トレッド。

Claims (6)

1. トレッド成形装置で成形した未加硫トレッドを、被成形体の外周に貼り付けて未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置であって、
   前記トレッド成形装置は、ドラム周方向に配置された拡縮変位可能な複数のセグメントと、前記セグメントを拡縮変位させる拡縮手段と、前記複数のセグメントの外周面上に装着され前記ドラムの周面を構成する弾性バンドとを備え、
   前記弾性バンドは、環状の未加硫トレッドとの密着防止用の凹凸加工面を備えた外周面と、前記複数のセグメントと当接する低摩擦処理面である内周面を備え、
   前記凹凸加工面は、弾性バンドとなるゴム材料とメッシュ部材を重ねて加圧及び加硫し、加硫後に前記ゴム材料からメッシュ部材を剥離することにより形成されたものであるタイヤ製造装置。
2. 請求項１に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記内周面は弾性バンドに貼り付けた伸縮自在な布地面であるタイヤ製造装置。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記密着防止用の凹凸加工面は、糸目加工面又は編目加工面であるタイヤ製造装置。
4. 請求項２又は３に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記弾性バンドは前記内周側の布地面から前記外周側の凹凸加工面まで貫通した貫通孔を有するタイヤ製造装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ製造装置において、
   前記弾性バンドの前記外周面の一部が布地面で構成されているタイヤ製造装置。
6. 未加硫トレッドを、被成形体の外周に貼り付けて未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、
   前記未加硫トレッドを拡縮自在なドラムの拡縮面を構成する弾性バンド上に巻き付けて形成し、前記ドラムで拡径を維持した状態で前記ドラムから外し、拡径を解除して被成形体の外周に貼り付ける各工程を有し、
   前記弾性バンドは、環状の未加硫トレッドとの密着防止用の凹凸加工面を備えた外周面と、複数のセグメントと当接する低摩擦処理面である内周面を備えたものであり、
   前記凹凸加工面は、弾性バンドとなるゴム材料とメッシュ部材を重ねて加圧及び加硫し、加硫後に前記ゴム材料からメッシュ部材を剥離することにより形成されたものであるタイヤ製造方法。

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