JP7134409B2 - ビードコア保持装置およびタイヤ成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの製造工程において用いられるビード保持装置および前記ビード保持装置を備えたタイヤ成形装置に関する。

ラジアル構造のタイヤなどを製造するに際しては、一般に、カーカスを含むタイヤ部材を巻回して円筒状に成形する第１フォーマと、円筒状に成形されたタイヤ部材を移動させた後トロイド状にシェーピングして、別途成形されたベルトやトレッドゴム等と貼着して生タイヤを成形する第２フォーマとを備えたいわゆる２ステージ成形機が広く使用されている（例えば、特許文献１、２）。

図５（ａ）～（ｃ）は、タイヤ部材にビードをセットして生タイヤを製造する様子を説明する図であり、（ａ）は第１フォーマを模式的に示す図、（ｂ）は第１フォーマを用いてビード６２をタイヤ部材６４の横にセット（横打ち）する様子を示す図、（ｃ）は生タイヤが形成された時の状態を示す図である。

図５（ａ）に示すように、第１フォーマは、タイヤ部材６４を巻回して円筒状に成形するための中央ドラム５０、所定のビード６２をビードコア保持部５４に保持してタイヤ部材６４の両側に横からセット（横打ち）するリング状のビードセットリング５２（図５（ｂ））、膨張するターンアップブラダー７０によりタイヤ部材６４の両側端部をビード６２の外側に巻き上げるための巻き上げ手段８０を備えている。

そして、図５（ｂ）に示すように、ビードセットリング５２のビードコア保持部５４にセットされたビード６２は、タイヤ部材６４の両側端部まで搬送されて、セット（横打ち）され、その後、ターンアップブラダー７０（図５（ａ））によりタイヤ部材６４の両側端部がビード６２の外側に巻き上げられて、図５（ｃ）に示すように生タイヤＴが成形される。

図６は、ビードのビードセットリングへのセットを説明する図であり、左側にビードセットリング５２を、右側にビード６２が示されている。図６に示すように、ビードセットリング５２は基体部５５とビードコア保持部５４とからなり、ビードコア５６の側面５６ａを受ける円盤状の基体部５５の内周縁部５５ａに、ビードコア５６の内周面５６ｂに嵌まり合うビードコア保持部５４の嵌合面５４ａを有するビードコア保持部５４が軸方向に突設して設けられている。ビードコア５６は、このビードコア保持部５４に嵌合され保持された状態で搬送されて、図５に示すようにセットされる。

上記したビード６２の横打ちに際して、ビードセットリング５２に保持されたビード６２のセンタリングができていないと、図５（ｃ）に示すコードパスＰ（生タイヤＴ周上におけるビードコア間の距離）がばらついて、加硫済みのタイヤにおいて、ＲＦＶ（Ｒａｄｉａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）やＲＲＯ（Ｒａｄｉａｌ Ｒｕｎ Ｏｕｔ）にバラツキを生じて、ユニフォミティの低下を招いてしまう。

そこで、従来より、内径の異なるビードの種類毎にビードセットリングを使い分けてセットすることにより、このようなＲＦＶやＲＲＯのバラツキの発生を抑制している。

しかし、ビードの種類毎にビードセットリングを交換することは煩雑であり、設備稼働率を低下させる。そこで、複数種類のビードに対して同じ径のビードセットリングを共用して、交換頻度を低減させることが考えられるが、ビードセットリングを共用化した場合には、ビードセットリングの径とビード径との差によって、ビードセットリングとビードとの間を適切なクリアランスでマッチさせることができなくなり（アンマッチ）、生タイヤ成形時、ビード落ちやセット不良が発生して、コードパスの大きなバラツキを招く。そして、この結果、ＲＦＶやＲＲＯに大きなバラツキが生じる。

図７は、上記したビード落ちやセット不良の発生を具体的に説明する図である。ビードセットリングの径がビードコア径よりも大きい場合には、図７（ａ）に示すように、ビードコアをビードコア保持部５４に嵌合させることができず（図では上部で嵌合できず、ビードコア保持部５４に当たっている）、ビード落ちが発生する。一方、ビードセットリングの径がビード径よりも小さい場合には、図７（ｂ）に示すように、ビード６２とビードコア保持部５４との間に隙間Ｓが生じて、ビードのセットに偏りを生じさせ、コードパスのバラツキを招く。

そこで、ビードセットリングの６～１２箇所に、マグネットやボールプランジャーを配置して、ビードセットリングの共用化に伴うビード落ちやセット不良の発生を防止することが提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００１－３０３７１号公報 特開２０１１－１６１６７８号公報 特開２０１３－１８０５６２号公報

しかしながら、ビードセットリングの共用化に際して、ビード落ちやセット不良の発生は未だ十分に防止できているとは言えず、さらなる改良が求められている。

そこで、本発明は、複数種類のビードに対して単一のビード保持装置を用いながらも、ビード落ちやセット不良の発生を十分に防止して、コードパスのバラツキを低減し、ＲＦＶやＲＲＯのタイヤユニフォミティの悪化を招くことがないビード保持装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
生タイヤの成形に際して用いられるビード保持装置であって、
ビードを構成するビードコアの側面を受ける円盤状の基体部と、前記基体部の内周縁部から突出して設けられて前記ビードコアを底面から保持するビードコア保持部とを備えた一対のビードセットリングから構成されており、
各々の前記ビードコア保持部の周方向には、径方向に切欠かれた凹部が少なくとも１つ設けられており、
前記一対のビードコア保持部における前記凹部が、周方向の位置において、相互に、所定のズレ角度を形成するように配置されていることを特徴とするビード保持装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記一対のビードコア保持部の各々における前記凹部が、周方向に等分割した位置に６～８個設けられていることを特徴とする請求項１に記載のビード保持装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記凹部の各々の周方向の長さが、前記ビードセットリングにおける角度１０～１５°の円弧に対応する長さであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビード保持装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記一対のビードコア保持部における前記凹部の周方向の位置の相互のズレ角度が、前記凹部の分割角度の１／２±５°であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のビード保持装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記一対のビードコア保持部における前記凹部の深さが、１．５～２．３ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のビード保持装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記凹部の深さが、１．８～２．０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のビード保持装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記ビードコア保持部の内径が、保持対象の複数種類のビードコアの内、最大内径のビードコアの内径よりも０～０．６ｍｍ小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のビード保持装置である。

請求項８に記載の発明は、
保持対象の複数種類のビードコアが、最大内径と最小内径の差が３ｍｍ以下のビードコアであることを特徴とする請求項７に記載のビード保持装置である。

請求項９に記載の発明は、
保持対象の複数種類のビードコアが、内径３００～４５０ｍｍのビードコアであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のビード保持装置である。

請求項１０に記載の発明は、
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のビード保持装置を備えていることを特徴とするタイヤ成形装置である。

本発明によれば、複数種類のビードに対して単一のビード保持装置を用いながらも、ビード落ちやセット不良の発生を十分に防止して、コードパスのバラツキを低減し、ＲＦＶやＲＲＯのタイヤユニフォミティの悪化を招くことがないビード保持装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るビード保持装置におけるビードセットリングを説明する平面図である。 図１に示すビードセットリングの一部拡大断面図である。 従来および本発明のビードコア保持部の概略を示す断面図である。 図４は、本発明のビードコア保持部を用いて製造したタイヤの高速ＲＦＶ（上）と高速ＴＦＶ（下）の測定結果を示すグラフである。 タイヤ部材にビードをセットして生タイヤを製造する様子を説明する図である。 ビードのビードセットリングへのセットを説明する図である。 ビード落ちやセット不良の発生を具体的に説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

１．ビードコア保持装置
最初に、本実施の形態に係るビード保持装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るビード保持装置におけるビードセットリングを説明する平面図である。なお、本実施の形態に係るビード保持装置は、ここに示した一対のビードセットリングで構成されているが、各ビードセットリングのビードコア保持部は後述する切欠き部の位置（位相）がずれているだけで基本的に同様の構造であるため、図１では一対のビードセットリングの内の片方だけを示している。

図１に示すように、本実施の形態に係るビード保持装置において、ビードセットリング１は、円盤状の基体部２ａおよび基体部２ａの内周縁部から突出して設けられたビードコア保持部２ｂを備えている。基体部２ａでビードコア４（図２）の側面を受け、ビードコア保持部２ｂでビードコア４（図２）を底面から保持することにより、ビードを保持することができる。この点については、従来のビード保持装置（図５参照）と同じである。

しかし、本実施の形態に係るビード保持装置においては、図１に示すように、ビードセットリング１のビードコア保持部２ｂの周方向に、径方向に切欠かれた凹部（以下、「切欠き部」ともいう）３が設けられている点において、従来のビード保持装置と異なっている。

２．ビードコア保持部
次に、本実施の形態における特徴部である径方向に切欠かれた凹部（切欠き部）が設けられたビードコア保持部について説明する。なお、図１においては、ビードセットリング１のビードコア保持部２ｂに、周方向に角度Ｂ１で６等分に分割された位置に切欠き部３が設けられている。

図２は、図１に示すビードセットリングの一部拡大断面図であり、（ａ）は図１における矢視Ａ－Ａ断面図、（ｂ）は矢視Ｂ－Ｂ断面図である。図２（ａ）、（ｂ）より分かるように、ビードコア保持部２ｂに切欠き部３がない箇所とある箇所とを形成させることにより、ビードコア保持部２ｂの外周径と切欠き部３との間に切欠き部３の深さに応じたクリアランスを確保することができる。そして、このクリアランスに対応させることにより、異なるビード径のビードのセットにおいても、各ビードを確実にセットでき、ビード落ちやセット不良の発生を十分に防止することができる。

なお、本実施の形態において、切欠き部３は少なくとも１つ設けられていればよいが、６～８個、周方向に等分割した位置に設けられていることが好ましい。そして、各切欠き部３の周方向の長さＢ２は、ビードセットリングにおける角度１０～１５°の円弧に対応する長さであることが好ましく、１２～１３°であるとより好ましい。また、各切欠き部３の深さは、１．５～２．３ｍｍであることが好ましく、１．８～２．０ｍｍであるとより好ましい。これらにより、保持されたビードの変形を殆ど招くことなくセットすることができるため、コードパスのバラツキをより低減させることができる。

そして、本実施の形態においては、一対のビードセットリングの各ビードコア保持部は、切欠き部の位置（位相）が、周方向において相互に所定のズレ角度、好ましくは、凹部の分割角度の１／２±５°となるように配置されている。これにより、実車走行時におけるユニフォミティの悪化を防止することができる。

また、本実施の形態においては、内径の異なる複数種類のビードコアを保持することができるように、ビードコア保持部の内径が、保持対象の複数種類のビードコアの内、内径が最大のビードコアの内径よりも０～０．６ｍｍ、最も好ましくは０．４ｍｍ、小さく形成されていることが好ましい。これにより、前記した切欠き部の深さとも相俟って、内径３００～４５０ｍｍ（１２～１７吋）のビードコアから、最大内径と最小内径の差が３ｍｍ以下である複数種類のビードコアを保持することができる。

［１］実験１（ビードコア保持部の構成による評価）
本実験においては、ビードセットリングにおけるビードコア保持部の構成の違いによる評価を行った。

１．試験体の作製
具体的には、表１に示す実験例１－１～１－６の異なるタイプのビードセットリングを用いてタイヤを作製し、タイヤ間のコードパスのばらつき、および、セット不良の発生回数について評価した。

（１）実験例１－１（従来タイプ）
実験例１－１としては、従来のビード径の違いにより交換するタイプのビードセットリングを用いて、１－０構造（ビード径：４０７．８ｍｍ）あるいは２－０構造（ビード径：４０９．５ｍｍ）でビード径が異なる２種類のタイヤ（タイヤサイズはいずれも２１５／６０Ｒ１６ ９５Ｈ ＳＰ２３０）を、１８回／日の交換頻度でビードセットリングを交換しながら、合計１００本作製した。なお、このとき、ビードとビードコア保持部のクリアランスは０．４ｍｍとした。

（２）実験例１－２（鍔なしタイプ）
実験例１－２としては、上記した従来のビードセットリングからビードコア保持部を取り去って鍔なしとしたタイプのビードセットリングを用いて、ビードセットリングを交換することなく、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、ここでは鍔なしであるため、ビードとビードコア保持部との間にクリアランスはない。

（３）実験例１－３（径共用タイプ）
実験例１－３としては、図３（ａ）に示すように、異なる２つのビード径で共用できるように従来のビードセットリングに加工を施したビードセットリングを用いて、ビードセットリングを交換することなく、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、このとき、ビードとビードコア保持部のクリアランスは１．０ｍｍとした。

（４）実験例１－４（マグネットタイプ）
実験例１－４としては、図３（ｂ）に示すビードコア保持部にマグネット９を、６個、等角度（６０°）で配置したビードセットリングを用いて、ビードセットリングを交換することなく、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、このとき、ビードとビードコア保持部のクリアランスは１．０ｍｍとした。

（５）実験例１－５（プランジャータイプ）
実験例１－５としては、図３（ｃ）に示すように、ビードコア保持部にボールプランジャー１０を、６個、等角度（６０°）で配置したビードセットリングを用いて、ビードセットリングを交換することなく、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、このとき、ビードとビードコア保持部のクリアランスは１．０ｍｍとした。

（６）実験例１－６（切欠き部タイプ）
実験例１－６としては、図３（ｄ）に示すように、ビードコア保持部に、深さ－１．８ｍｍでビードセットリングの角度１５°に対応する長さの切欠き部３を、６個、等角度（６０°）で配置したビードセットリングを用いて、ビードセットリングを交換することなく、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、このとき、ビードとビードコア保持部（切欠き部）のクリアランスは、－１．９ｍｍとした。なお、ここで、深さ、クリアランスを「－」で表記しているのは、切欠き部が、それ以外の面を基準として凹部として形成されているためである。

２．評価
評価は、各実験例において得られたコードパスの範囲Ｒ、１日当たりのセット不良発生回数について行うと共に、耐久性（使用回数）を推定した。結果を表１に示す。

表１より、実験例１－２～１－５では、コードパスの範囲Ｒが従来（実験例１－１）よりも大きくなって、バラツキが生じていることが分かる。そして、実験例１－２～１－４では、セット不良が発生していることが分かる。また、実験例１－４、１－５では、耐久性が従来（実験例１－１）よりも低下していることが分かる。

これに対して、実験例１－６では、ビードセットリングの交換を行わなかったにも拘わらず、コードパスのバラツキおよび耐久性を従来（実験例１－１）と同様に維持できることが分かる。これにより、ビードセットリングに切欠き部を設けることにより、複数種類のビードを保持しても、コードパスのばらつきやセット不良の発生を抑制できることが確認できた。

［２］実験２（ビードコア保持部における切欠き部の配置数による評価）
実験１において、ビードセットリングに切欠き部を設ける効果が確認できたため、次に、ビードコア保持部における切欠き部の配置数の違いによる評価を行った。

具体的には、切欠き部の配置数を、表２に示すように、１～１０と変化させて、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、全ての実験例において、切欠き部の深さは－１．８ｍｍ、長さはビードセットリングにおける角度１５°の円弧に対応する長さとし、ビードとのクリアランスは－１．９ｍｍとした。なお、実験例２－６は実験例１－６と同じである。

評価は、セット不良の発生本数とコードパスの範囲Ｒ（バラツキ）について評価すると共に、作製されたタイヤについてＲＨ１（ＲＦＶの測定値をフーリエ解析してタイヤ一回転に検出される一次成分）を求め、併せて評価した。結果を表２に示す。

表２より、太線で囲んだ部分、即ち、切欠き数が６～８個の場合（実験例２－６～２－８）には、セット不良の発生がなく、コードパスのバラつきも１．０ｍｍに抑えられていることが分かる。また、ＲＨ１が３０Ｎを下回っており、切欠き数を６～８とすることにより、良好なユニフォミティとなることが確認できた。

［３］実験３（切欠き深さによる評価）
実験２において、切欠き数としては６～８が好ましいことが確認できたため、次に、切欠き部の深さについて評価した。

具体的には、切欠き数を６または８にし、表３に示すように、切欠き深さを－１．６～－２．２ｍｍと変化させて、実験例１－１と同様にしてタイヤを作製した。なお、全ての実験例において、切欠き長さはビードセットリングにおける角度１５°の円弧に対応する長さとし、ビードとのクリアランスは－１．７ｍｍとした。

評価は、実験２と同様に、セット不良の発生本数とコードパスの範囲Ｒ（バラツキ）について評価すると共に、作製されたタイヤについてＲＨ１を求め、併せて評価した。結果を表３に示す。

表３より、切欠き数が６の場合には、切欠き深さが１．８～２．０ｍｍであれば（実験例３－２～３－３）、セット不良の発生がなく、コードパスのバラつきも１．０ｍｍに抑えられており、ＲＨ１が３０Ｎを下回っていることが分かる。そして、切欠き数が８の場合には、切欠き深さが１．８～２．２ｍｍであれば（実験例３－６～３－８）、セット不良の発生がなく、コードパスのバラつきも１．０ｍｍに抑えられており、ＲＨ１が３０Ｎを下回っていることが分かる。これにより、好ましい切欠き深さが１．８～２．０ｍｍであることが確認できた。

［４］実験４（ビードとのクリアランスによる評価）
次に、ビードとのクリアランスについて評価した。

具体的には、切欠き数を６、切欠き深さを１．８ｍｍ、切欠き長さをビードセットリングにおける角度１５°の円弧に対応する長さとして、表４に示すように、ビードとのクリアランスを－３．４～＋０．８ｍｍと変化させて、同様にタイヤを作製した。

評価は、同様に、セット不良の発生とコードパスのバラツキについて評価すると共に、作製されたタイヤについてＲＨ１を求め、併せて評価した。結果を表４に示す。

表４より、太線で囲んだ部分、即ち、ビードとのクリアランスが０．４～－３．０ｍｍの場合（実験例４－２～４－５）には、セット不良が０～２回／日、コードパスＲが１．０～１．５、ＲＨ１も２２．６～２７．９と良好であることが分かる。

［５］実験５（切欠き部の位相角による評価）
次に、一対のビードコア保持部における各切欠き部の周方向の位置の相互のズレ角度（位相のズレ）について評価した。

具体的には、まず、切欠き深さが１．８ｍｍ、切欠き長さがビードセットリングにおける角度１５°の円弧に対応する長さの切欠き部が６個設けられた一対のビードセットリングを用いて、ズレ角度が０°、３０°でタイヤ（サイズ：２１５／６０Ｒ１６ ９５Ｈ）１０本を作製した。

次いで、各タイヤを試験機（高速ユニフォミティ試験機）にリム幅１６×６．５Ｊで実装して、荷重５．７５ｋＮの条件下、速度１２０ｋｍ／ｈで走行試験を行い、高速ＲＦＶおよび高速ＴＦＶを１２次まで測定した。結果を図４に示す。

図４より、切欠き部の配置角度６０°の１／２である３０°の位相（ズレ角度）を設けた場合、高速ＲＦＶおよび高速ＴＦＶのいずれも、殆どの次数において、数値が低下しており、ズレ角度を設けることにより、良好なユニフォミティが得られることが分かる。

そして、本発明者は、２５～３５°の位相、即ち、３０±５°の位相であれば、同様に、良好なユニフォミティが得られることを確認している。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１、５２ ビードセットリング
２ａ、５５ 基体部
２ｂ、５４ ビードコア保持部
３ 切欠き部
４、５６ ビードコア
９ マグネット
１０ ボールプランジャー
５０ 中央ドラム
５４ａ （ビードコア保持部の）嵌合面
５５ａ （基体部の）内周縁部
５６ａ （ビードコアの）側面
５６ｂ （ビードコアの）内周面
６２ ビード
６４ タイヤ部材
７０ ターンアップブラダー
８０ 巻き上げ手段
Ｂ１ （切欠き部の配置）角度
Ｂ２ 切欠き部の周方向の長さ
Ｐ コードパス
Ｓ ビードとビードコアとの間の隙間
Ｔ 生タイヤ

Claims (10)

1. 生タイヤの成形に際して用いられるビード保持装置であって、
   ビードを構成するビードコアの側面を受ける円盤状の基体部と、前記基体部の内周縁部から突出して設けられて前記ビードコアを底面から保持するビードコア保持部とを備えた一対のビードセットリングから構成されており、
   各々の前記ビードコア保持部の周方向には、径方向に切欠かれた凹部が少なくとも１つ設けられており、
   前記一対のビードコア保持部における前記凹部が、周方向の位置において、相互に、所定のズレ角度を形成するように配置されていることを特徴とするビード保持装置。
2. 前記一対のビードコア保持部の各々における前記凹部が、周方向に等分割した位置に６～８個設けられていることを特徴とする請求項１に記載のビード保持装置。
3. 前記凹部の各々の周方向の長さが、前記ビードセットリングにおける角度１０～１５°の円弧に対応する長さであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビード保持装置。
4. 前記一対のビードコア保持部における前記凹部の周方向の位置の相互のズレ角度が、前記凹部の分割角度の１／２±５°であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のビード保持装置。
5. 前記一対のビードコア保持部における前記凹部の深さが、１．５～２．３ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のビード保持装置。
6. 前記凹部の深さが、１．８～２．０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のビード保持装置。
7. 前記ビードコア保持部の内径が、保持対象の複数種類のビードコアの内、最大内径のビードコアの内径よりも０～０．６ｍｍ小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のビード保持装置。
8. 保持対象の複数種類のビードコアが、最大内径と最小内径の差が３ｍｍ以下のビードコアであることを特徴とする請求項７に記載のビード保持装置。
9. 保持対象の複数種類のビードコアが、内径３００～４５０ｍｍのビードコアであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のビード保持装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のビード保持装置を備えていることを特徴とするタイヤ成形装置。

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