JP5681685B2 - 剛性中子及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの内表面を成形する剛性中子に関する。

近年、タイヤの仕上がり精度を高めるために、剛性中子を用いた中子成形法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。剛性中子は、タイヤの内表面と略等しい外表面を有する複数の中子セグメントに分割される。また、中子セグメントは、タイヤ半径方向内側に移動可能に設けられている。中子成形法では、剛性中子の外表面に、インナーライナ、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等のタイヤ構成部材となる未加硫のゴム部材が順次貼り付けられ、生タイヤが形成される。生タイヤは、剛性中子と共に加硫金型内に投入され、内型である剛性中子と外型である加硫金型との間で加硫成形される。

加硫成形後、中子セグメントは、タイヤ半径方向内側に移動させられ、タイヤから取り出される。

しかしながら、上述のような中子取り出し工程において、タイヤの内表面と中子セグメントの外表面とが剥離し難い場合があり、中子セグメントの移動に伴って、タイヤを傷付けたり、変形させてしまうという問題があった。また、このようなタイヤの変形を抑制するために、中子取り出しをゆっくり行うことも考えられるが、サイクルタイムが増加し、生産性が悪化するという問題がある。

このような問題に対し、例えば、剛性中子の外表面の形状の変更、剛性中子の分割数の増加、及び、剛性中子の外表面のコーティング等が考えられる。

しかしながら、剛性中子の外表面の形状の変更は、タイヤの内表面の形状を変更することになり、タイヤの性能を低下させるおそれがあった。また、剛性中子の分割数の増加は、設備の変更等、大きな費用を招くおそれがあった。さらに、剛性中子の外表面のコーティングは、該外表面と未加硫のゴム部材との粘着性を著しく低下させ、生タイヤ形成工程において、ゴム部材を精度良く貼り付けできないおそれがあった。

特開２０１１−１６１８９６号公報 特開２０１１−１６７９７９号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、剛性中子の外表面の表面粗さを規定することにより、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれを抑制しつつ、加硫後のタイヤの内表面と中子セグメントの外表面とを剥離し易くし、ひいては中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させる剛性中子を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち、請求項１記載の発明は、トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を有する中子セグメントの複数個を連ねることにより、リング状をなす中子本体を含み、前記各中子セグメントはタイヤ半径方向に移動可能である剛性中子であって、前記各中子セグメントの前記外表面の表面粗さＲａは、２．０〜２０．０μｍであり、前記外表面は、前記中子セグメントのタイヤ軸方向の最大幅位置よりもタイヤ半径方向外側の上側面と、前記最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側の下側面とを含み、前記下側面は、前記上側面よりも表面粗さＲａが小さいことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を有する中子セグメントの複数個を連ねることにより、リング状をなす中子本体を含み、前記各中子セグメントはタイヤ半径方向に移動可能である剛性中子であって、前記各中子セグメントの前記外表面の表面粗さＲａは、２．０〜２０．０μｍであり、前記外表面は、前記中子セグメントのタイヤ軸方向の最大幅位置よりもタイヤ半径方向外側の上側面と、前記最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側の下側面とを含み、前記上側面は、前記トレッド部の内表面を成形するトレッド成形部と、前記トレッド成形部に連なり、前記トレッド部と前記サイドウォール部との間のショルダー部及び前記サイドウォール部付近の内表面を成形するショルダー成形部とを含み、前記ショルダー成形部は、前記トレッド成形部よりも表面粗さＲａが大きいことを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、前記下側面での表面粗さＲａは、１０μｍ以上である請求項１又は２記載の剛性中子である。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の剛性中子が用いられた空気入りタイヤの製造方法であって、前記剛性中子の外表面に、未加硫のタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程と、前記各中子セグメントを、タイヤ半径方向内側に移動させることにより、加硫成形後の前記空気入りタイヤから前記各中子セグメントを取り出す中子取り出し工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。

本発明の剛性中子は、空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を有する中子セグメントを複数個を連ねることにより、リング状をなす中子本体を含む。また、各中子セグメントは、タイヤ半径方向に移動可能である。さらに、各中子セグメントの外表面の表面粗さＲａが、２．０〜２０．０μｍである。このような剛性中子は、中子セグメントの外表面とゴム部材との粘着性を維持し、かつ、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれを抑制する。また、このような剛性中子は、加硫後のタイヤの内表面と中子セグメントの外表面とを剥離し易くするため、中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させ、生産性を向上させることができる。

本実施形態の剛性中子の分解斜視図である。 図１の中子本体のＡ視平面図である。 図２の中子本体のＢ−Ｂ断面図である。 加硫工程での剛性中子及び加硫装置の断面図である。 中子取り出し工程の説明図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、剛性中子１の分解斜視図である。図１に示されるように、剛性中子１は、中子本体２と、この中子本体２の中心孔３に挿入される円筒状のコア４と、中子本体２のタイヤ軸方向の両側に配される側壁体５とを具える。

中子本体２は、トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面と略等しい外表面６を有するリング状である。即ち、図２に示されるように、中子本体２は、側壁体５側からみた形状（以下、「側面形状」ということがある。）が円形であり、かつその中心と同心の中心孔３を有する。

図２に示されるように、中子本体２は、タイヤ周方向に分割された複数の中子セグメント１０から構成される。中子セグメント１０は、タイヤ周方向に交互に配置される第１中子セグメント１０Ａ及び第２中子セグメント１０Ｂからなる。

第１中子セグメント１０Ａのタイヤ周方向の端面１１は、半径方向内方に向かってタイヤ周方向の幅が漸減する向きに傾斜する。これにより、第１中子セグメント１０Ａは、側面形状が略扇型に形成される。また、第２中子セグメント１０Ｂのタイヤ周方向の端面１２は、半径方向内方に向かってタイヤ周方向の幅が漸増する向きに傾斜し、側面形状が略矩形に形成される。本実施形態の中子本体２は、第１及び第２中子セグメント１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ４個ずつ、合計８個の中子セグメント１０で構成される。

図１に示されるように、中子本体２は、第１及び第２中子セグメント１０Ａ、１０Ｂのタイヤ周方向の端面１１、１２が互いに全面で接触した状態で、外表面６全面に亘ってその形状がタイヤの内表面と略等しい状態（以下、「タイヤ成形状態」ということがある。）となる。

図２に示されるように、各中子セグメント１０は、それぞれ、タイヤ半径方向に移動可能である。本実施形態の中子本体２は、タイヤ成形状態において、第２中子セグメント１０Ｂがそれぞれタイヤ半径方向内側に移動した後、第１中子セグメント１０Ａがタイヤ半径方向内側に移動しうる。

各中子セグメント１０は、タイヤ軸方向にのびる蟻ほぞ１４を具える。蟻ほぞ１４は、例えば、各中子セグメント１０の中心孔３に面した内周面１３のタイヤ周方向の略中心に設けられる。

図１に示されるように、コア４は、中心孔３の内径と略等しい外径の円筒状で形成される。コア４の外周面には、中子セグメント１０の内周面１３に設けられた蟻ほぞ１４と対応した蟻溝１５が設けられる。コア４は、タイヤ成形状態の中子本体２の中心孔３に挿入されることにより、蟻ほぞ１４と蟻溝１５とが嵌め合わされる。これにより、コア３及び中子セグメント１０は、互いにタイヤ軸方向にのみ相対移動可能に連結される。

コア４の軸方向の一方側の端部には、一方の側壁体５Ｌが固着され、他方側の端部には、他方の側壁体５Ｕが着脱自在に取り付く。これにより、各中子セグメント１０及びコア４を固定し、中子本体２がタイヤ成形状態で固定される。各中子セグメント１０をタイヤ半径方向に移動させる場合は、他方の側壁体５Ｕがコア４から取り外され、かつ、コア４及び一方の側壁体５Ｌが、中子本体２の中心孔３から取り外される。

図３には、タイヤ半径方向に切断した中子セグメント１０の断面図が示される。図３に示されるように、中子セグメント１０は、タイヤ成形状態において中心孔３の外周を形成する支持部２０と、該支持部２０のタイヤ半径方向外側に固着し、中子セグメント１０の外表面１６を形成するセグメント本体２１とを含む。

支持部２０は、中子セグメント１０の内周面１３を形成し、蟻ほぞ１４を介してコア４と連結しうる。また、支持部２０は、タイヤ軸方向の両端部２０ｅ、２０ｅで、セグメント本体２１を支持する。

セグメント本体２１は、空気入りタイヤの内表面と略等しい中子セグメント１０の外表面１６を含み、例えば、アルミ合金等の熱伝導に優れる金属材料により、中空なトロイド状に形成される。また、セグメント本体２１は、中子セグメント１０のタイヤ軸方向の最大幅位置２２よりもタイヤ半径方向外側の上側面２３と、最大幅位置２２よりもタイヤ半径方向内側の下側面２４とを含む。

上側面２３は、剛性中子１の赤道Ｃを含んでタイヤ軸方向に略直線状にのび、タイヤのトレッド部の内表面を成形するトレッド成形部２８と、該トレッド成形部２８に連なり最大幅位置２２まで湾曲してのび、かつ、空気入りタイヤのショルダー部及びサイドウォール部付近の内表面を成形するショルダー成形部２９とを含む。

下側面２４は、最大幅位置２２からＳ字状に湾曲してタイヤ半径方向内側にのびる湾曲部２５と、該湾曲部２５に連なり、タイヤ半径方向内側に略直線状にのびる直線部２６とを含む。また、湾曲部２５は、曲率半径ｒ１の中心がセグメント本体２１の内側にある湾曲面２５ａと、該湾曲面２５ａに連なり、曲率半径ｒ２の中心がセグメント本体２１の外側にある湾曲面２５ｂとを含む。このような下側面２４は、空気入りタイヤのサイドウォール部及びビード部の内表面を成形する。

このような中子セグメント１０からなる中子本体２は、中子成形法の生タイヤ形成工程において、中子セグメント１０の外表面１６に、タイヤ構成部材である未加硫のゴム部材が、その粘着性を利用して順次貼り付けられ、生タイヤが形成される。タイヤ構成部材としては、例えば、インナーライナゴム、カーカスプライ、ベルトプライ、ビードコア、クリンチゴム、サイドウォールゴム、トレッドゴム等が挙げられる。また、ゴム部材の貼り付け方法は、例えば、リボン状のゴムストリップをタイヤ周方向に巻回する方法、タイヤ軸方向に長い短冊状のゴムストリップをその側縁を突き合わせてタイヤ周方向に並べて貼り付ける方法、及び、シート状のゴム部材を貼り付ける方法等が採用されうる。

図４に示されるように、生タイヤ３０は、剛性中子１と共に加硫金型７内に投入され、内型である剛性中子１と外型である加硫金型７との間で加硫成形される。このような加硫工程で、生タイヤ３０は、剛性中子１及び加硫金型７に密着した状態でゴムの弾性及び強度が大きくなる。

図５に示されるように、加硫成形後、中子取り出し工程において、中子セグメント１０は、タイヤ半径方向内側に移動させられ、タイヤ３１から取りだされる。このとき、タイヤ３１の内表面３２と中子セグメント１０の外表面１６とは、加硫成形により密着しているため剥離し難く、中子セグメント１０の移動に伴ってタイヤ３１が変形してしまうという問題が生じていた。また、このようなタイヤ３１の変形を抑制するため、剛性中子１及びタイヤ３１を十分に冷却する必要があり、中子取り出し工程のサイクルタイムの増加を招いていた。

本発明の剛性中子１は、各中子セグメント１０の外表面１６の表面粗さＲａが、２．０〜２０．０μｍに形成されている。このような剛性中子１の表面粗さＲａは、中子セグメント１０の外表面１６と未加硫のゴム部材との粘着性を維持し、かつ、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれを抑制する。また、このような剛性中子１は、加硫後のタイヤ３１の内表面３２と中子セグメント１０の外表面１６とを剥離し易くする。このため、剛性中子１の冷却時間を短縮させることにより、中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させ、生産性を向上させることができる。

本明細書において、「表面粗さＲａ」は、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に定義される算術平均粗さＲａとする。

各中子セグメント１０の外表面１６の表面粗さＲａは、２．０μｍよりも小さくなると、中子取り出し工程でタイヤの内表面が剥離し難くなる。このため、中子取り出し工程のサイクルタイムが大きくなり、生産性が低下する。逆に、各中子セグメント１０の外表面１６の表面粗さＲａが２０．０μｍよりも大きくなると、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれが大きくなり、タイヤのユニフォミティが悪化する。

各中子セグメント１０の外表面１６の表面粗さＲａは、好ましくは５．０μｍ以上、より好ましくは１０μｍであり、好ましくは１８μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。このような中子セグメント１０は、上述の効果をより一層発揮させうる。

図３に示されるように、中子セグメント１０の下側面２４は、上側面２３と比較して、面積が小さい。また、下側面２４の断面形状は、湾曲部２５を含む。このため、下側面２４は、生タイヤ形成工程で、ゴム部材の貼り付け位置のずれが生じ易く、かつ、加硫成形前にゴム部材が剥離する貼り付け不良が生じ易い。このため、下側面２４は、上側面２３よりも表面粗さＲａが小さいのが望ましい。これにより、下側面２４でのゴム部材の貼り付け位置のずれが効果的に抑制される。

中子取り出し工程において、中子セグメントがタイヤ半径方向内側に移動するとき、最初に下側面２４からビード部が剥離し、その間から空気が入り込んで中子セグメント１０及びタイヤ３１の内表面３２の全体が剥離する。従って、下側面２４での剥離のし易さが、より重要となる。このため、下側面２４の表面粗さＲａは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上である。

上側面２３がタイヤの内表面から剥離するとき、ショルダー成形部２９がタイヤの内表面から剥離した後、その間から空気が入り込んでトレッド成形部２８がタイヤの内表面から剥離する。このため、ショルダー成形部２９の表面粗さＲａは、トレッド成形部の表面粗さＲａよりも大きいのが望ましい。このような上側面２３は、タイヤの内表面からの剥離がより一層容易となる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構造をなす剛性中子が、表１の仕様に基づいて試作された。また、これらの剛性中子の性能がテストされた。
テスト方法は以下の通りである。

＜中子取り出し工程のサイクルタイム＞
各剛性中子を用いて、空気入りタイヤが生産され、その中子取り出し工程でのサイクルタイムが測定された。結果は、実施例１を１００とする指数であり、数字が小さい程良好である。

＜ユニフォミティ＞
各剛性中子を用いて生産された空気入りタイヤについて、タイヤユニフォミティ試験機を用い、ＪＡＳＯＣ６０７：２０００の「自動車用タイヤのユニフォミティー試験方法」に準拠して、回転時のタイヤ半径方向の力の変動成分であるラジアルフォースバリエーションＲＦＶが測定された。結果は、実施例１のＲＦＶを１００とする指数であり、数値が大きい程、ユニフォミティが悪く、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれが大きいことを示す。
テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例の剛性中子は、生タイヤ形成工程でのゴム部材の貼り付け位置のずれを抑制しつつ、中子取り出し工程のサイクルタイムを短縮させていることが確認できた。

１ 剛性中子
２ 中子本体
１０ 中子セグメント
１６ 外表面

Claims (4)

1. トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を有する中子セグメントの複数個を連ねることにより、リング状をなす中子本体を含み、前記各中子セグメントはタイヤ半径方向に移動可能である剛性中子であって、
   前記各中子セグメントの前記外表面の表面粗さＲａは、２．０〜２０．０μｍであり、
   前記外表面は、前記中子セグメントのタイヤ軸方向の最大幅位置よりもタイヤ半径方向外側の上側面と、前記最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側の下側面とを含み、
   前記下側面は、前記上側面よりも表面粗さＲａが小さいことを特徴とする剛性中子。
2. トレッド部、サイドウォール部、及び、ビード部を有するトロイド状の空気入りタイヤの内表面を成形する外表面を有する中子セグメントの複数個を連ねることにより、リング状をなす中子本体を含み、前記各中子セグメントはタイヤ半径方向に移動可能である剛性中子であって、
   前記各中子セグメントの前記外表面の表面粗さＲａは、２．０〜２０．０μｍであり、
   前記外表面は、前記中子セグメントのタイヤ軸方向の最大幅位置よりもタイヤ半径方向外側の上側面と、前記最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側の下側面とを含み、
   前記上側面は、前記トレッド部の内表面を成形するトレッド成形部と、前記トレッド成形部に連なり、前記トレッド部と前記サイドウォール部との間のショルダー部及び前記サイドウォール部付近の内表面を成形するショルダー成形部とを含み、
   前記ショルダー成形部は、前記トレッド成形部よりも表面粗さＲａが大きいことを特徴とする剛性中子。
3. 前記下側面での表面粗さＲａは、１０μｍ以上である請求項１又は２記載の剛性中子。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の剛性中子が用いられた空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記剛性中子の外表面に、未加硫のタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、
   前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程と、
   前記各中子セグメントを、タイヤ半径方向内側に移動させることにより、加硫成形後の前記空気入りタイヤから前記各中子セグメントを取り出す中子取り出し工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
   

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