JP4604783B2 - タイヤ加硫用剛性中子及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫用剛性中子及び空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、タイヤの均一性を向上するようにしたタイヤ加硫用剛性中子及び該中子を使用した空気入りタイヤの製造方法に関する。

従来、タイヤの均一性を向上するため、ブラダーに代えて、未加硫タイヤの空洞部内面に対応する形状を備えたタイヤ加硫用剛性中子を内型として用いてタイヤを加硫成形するようにしたタイヤの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような加硫成形に使用されるタイヤ加硫用剛性中子は、金属材料で構成され、複数のセグメントを環状に配置した構成になっている。この中子上にタイヤ構成部材を順次貼り付けて未加硫タイヤを成形し、これを加硫機の下型にセットした後、上型を閉じ、電磁誘導加熱などの加熱手段を用いて加硫成形する。加硫後、環状に配置したセグメントを１個ずつ除去して中子を分解し、加硫タイヤを得るようにしている。

上型を徐々に閉める際に、トレッド面に溝を成形する溝成形突条などの突起部分が先ず未加硫タイヤの表面に当たるが、上型が閉じた時に、金型と中子との間の内容積は、未加硫タイヤの体積と実質的に一致する容積を有するように構成されているため、突起部分が未加硫タイヤの表面に当たって押圧する際に、ゴムが逃げる十分なスペースがないので局部的に大きな圧力が生じ、その圧力の影響で加硫時にゴムが意図しない方向に流れると共に、タイヤ構成部材の補強コードも意図しない位置に流れてしまい、剛性中子による意図したタイヤの高い均一性を実現するには至っていない。
特開２０００−１４１３８０号公報（従来技術、図６）

本発明の目的は、タイヤの高い均一性を実現することが可能なタイヤ加硫用剛性中子及び該中子を使用した空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ加硫用剛性中子は、未加硫タイヤの空洞部内面に対応する形状を有し、複数のセグメントを環状に配置してなるタイヤ加硫用剛性中子であって、各セグメントを中子径方向に分割した熱膨張率の異なる少なくとも２つのセグメント体から構成し、該少なくとも２つのセグメント体の熱膨張率の比（大／小）を３以上にすると共に、熱膨張率が大きい方の前記セグメント体を中子幅方向で左右に位置する左右のセグメント部材を複数有する構成にし、該複数のセグメント部材を熱膨張率が小さい方のセグメント体に係止し、各セグメント部材の係止位置を前記熱膨張率が小さい方のセグメント体の中子幅方向端から内側に５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲にし、かつ前記左右のセグメント部材間に幅０．２ｍｍ以上の空隙を設けたことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ加硫機の金型内で未加硫タイヤを加硫する際に、上記タイヤ加硫用剛性中子上に配置した未加硫タイヤをタイヤ加硫機の金型内で加硫することを特徴とする。

上述した本発明によれば、各セグメントを中子径方向に分割した熱膨張率の異なる少なくとも２つのセグメント体から構成し、その熱膨張率の比（大／小）を３以上にすると共に、熱膨張率が大きい方の前記セグメント体を中子幅方向で左右に位置する左右のセグメント部材を複数有する構成にし、該複数のセグメント部材を熱膨張率が小さい方のセグメント体に係止し、各セグメント部材の係止位置を前記熱膨張率が小さい方のセグメント体の中子幅方向端から内側に５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲にし、かつ前記左右のセグメント部材間に幅０．２ｍｍ以上の空隙を設けたことにより、タイヤ加硫用剛性中子が膨張する分だけタイヤ加硫用剛性中子を小径に形成し、閉型した金型とタイヤ加硫用剛性中子との間の内容積を、加硫する未加硫タイヤの体積より膨張する分だけ大きな容積にすることができる。

それにより、上型が徐々に閉じ、金型の突起部分が未加硫タイヤの表面に当たった際に突起部分に押されるゴムが逃げるスペースがあるので、従来のように局部的に大きな圧力が生じることがない。また、タイヤ加硫用剛性中子が膨張して未加硫タイヤの内面を押圧するので、加硫中に局部的に大きな圧力が加硫する未加硫タイヤに作用することもない。そのため、加硫中にゴム流れに大きな偏りが発生したり、タイヤ構成部材の補強コードに大きな偏位が発生するのを抑えて、タイヤの均一性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明のタイヤ加硫用剛性中子の一実施形態を示し、この中子Ｘは、複数のセグメント１を環状に配置して構成され、その外表面２が加硫する未加硫タイヤ２０（図４参照）の空洞部内面２４に対応する形状を有している。

各セグメント１は、図２，３に示すように、中子径方向に分割した３つのセグメント体３，４，５を有し、内周側に位置する第１セグメント体３と外周側に位置する第３セグメント体５は、同じ熱膨張率の剛性材料、例えば、鉄やアルミ合金などの金属から形成されている。第１セグメント体３と第３セグメント体５との間に積層配置される第２セグメント体４は、セグメント体３，５とは熱膨張率が異なり、セグメント体３，５より熱膨張率を大きくした熱膨張材料から構成されている。

熱膨張率が小さい方の第１セグメント体３及び第３セグメント体５は、それぞれ中子幅方向で左右に２分割された２つの第１セグメント部材３Ａ，３Ｂと第３セグメント部材５Ａ，５Ｂから構成されている。熱膨張率が大きい方の第２セグメント体４は、中子幅方向で左右に位置する左右の第２セグメント部材４Ａ，４Ｂを複数有する構成になっている。

左右の第２セグメント部材４Ａ，４Ｂは、空隙ａを介して配置されている。左の各第２セグメント部材４Ａは、左の第１セグメント部材３Ａと左の第３セグメント部材５Ａにピン６により係止しており、右の各第２セグメント部材４Ｂは、右の第１セグメント部材３Ｂと右の第３セグメント部材５Ｂにピン７により係止している。

熱膨張率が大きい方の第２セグメント体４と熱膨張率が小さい方の第１，第３セグメント体３，５との熱膨張率の比（大／小）は３以上になっており、タイヤ加硫時の熱により第２セグメント体４がセグメント体３，５より大きく中子径方向に膨張するので、中子Ｘは加硫後のタイヤの内径よりその膨張する分だけ小さい径を有している。それにより、加硫機の閉型した金型３０（図４参照）と中子Ｘとの間の内容積が、加硫成形する未加硫タイヤの体積より膨張する分だけ大きな容積を有している。

空気入りタイヤの製造は、上述した中子Ｘを用いて以下のように行う。

先ず、内周側に配置される締結リング部材１１（図４参照）を用いて複数のセグメント１を環状に配置して中子Ｘを組み立てる。この中子Ｘ上にカーカス層やベルト層、トレッドゴム層などのタイヤ構成部材を順次貼り付けて、未加硫タイヤ２０（図４参照）を成形する。

これをタイヤ加硫機の金型３０の下型３１にセットした後、上型３２を閉じる。その際に、トレッド面に溝を成形する溝成形突条３３などの突起部分が先ず未加硫タイヤ２０の表面に当たるが、閉型した金型３０と中子Ｘとの間の内容積が加硫成形する未加硫タイヤ２０の体積より大きくなっているので、突起部分が未加硫タイヤ２０の表面に当たって押圧する際に、タイヤ構成材のゴムが逃げるスペースがあるので、局部的に大きな圧力が生じるのを回避する。

閉型後、加熱手段（例えば、加圧加熱媒体や電磁誘導加熱など）を用いて金型３０及び中子Ｘを昇温させ、未加硫タイヤ２０を加硫する。その際に、中子Ｘも加熱されるので、中子Ｘ、特に第２セグメント体４が径方向に大きく膨張し、それにより中子Ｘが未加硫タイヤ２０のトレッド部２１側の内面２２全体を押圧し、金型３０と中子Ｘとの間の内容積を、加硫後のタイヤの体積と実質的に一致する容積にする（図４の状態）。閉型時の局部的な大きな圧力の発生の回避に加えて、膨張時にも局部的な大きな圧力が作用することがないので、加硫中にゴム流れの偏りやタイヤ構成部材の補強コードの大きな偏位が抑制される。

加硫終了後、締結リング部材１１を取り外し、次いで、各セグメント１を１個ずつ除去して中子Ｘを分解し、加硫済タイヤを得る。

上述した本発明によれば、中子Ｘを構成する各セグメント１を中子径方向に分割した熱膨張率の異なるセグメント体３，４，５から構成し、その熱膨張率の比（大／小）を３以上にすることにより、中子Ｘを膨張する分だけ小径に形成し、閉型した金型３０と中子Ｘとの間の内容積を、未加硫タイヤ２０の体積より膨張する分だけ大きな容積にすることができる。

そのため、閉型する金型３０の突起部分が未加硫タイヤ２０の表面に当たって押圧する際に、タイヤ構成部材のゴムが逃げるスペースがあるので、局部的に大きな圧力が生じるのを回避することができる一方、中子Ｘが膨張して未加硫タイヤの内面を全体的に押圧するので、加硫中に局部的に大きな圧力を未加硫タイヤ２０に与えることもない。従って、加硫中にゴム流れに大きな偏りが発生したり、タイヤ構成部材の補強コードに大きな偏位が発生するのを抑制し、従来より高い均一性を実現することができる。

熱膨張率の比（大／小）が３より小さいと、第２セグメント体４の膨張量が小さくなる結果、中子Ｘの径を加硫後のタイヤ内径に近づけた大きさにする必要があるため、閉型時にゴムが逃げるスペースを十分に確保することが難しくなる。熱膨張率の比（大／小）の上限値としては、後述するタイヤ内面の段差抑制と精度維持の点から２０以下にするのがよい。熱膨張率の比（大／小）は、好ましくは５以上にするのがよい。

本発明において、第２セグメント体４に使用する熱膨張材料としては、熱膨張率が５×１０^-4ｃｍ／℃以上の材料を好ましく用いることができ、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、加硫済のゴムなどを挙げることができる。好ましくは、膨張率と機械強度の点からＰＴＦＥがよい。

第２セグメント体４の熱膨張率が５×１０^-4ｃｍ／℃より低いと、第２セグメント体４の膨張量が小さくなるため、閉型時にゴムが逃げるスペースを十分に確保することが難しくなる。上限値としては、後述するタイヤ内面の段差抑制と精度維持の点から２×１０^-3ｃｍ／℃以下にするのがよい。

第２セグメント体４の中子径方向厚さｔとしては、１０ｍｍ以上加硫後の金型３０内にある状態のタイヤの断面高さＳＨの３０％以下にするのが好ましい。厚さｔが１０ｍｍ未満であると、タイヤ径方向への膨張量が小さくなるため、閉型時にゴムが逃げるスペースを十分に確保することが難しくなる。厚さｔが断面高さＳＨの３０％を超えると、中子Ｘ自体の機械的強度が不足する。

ピン６，７による各第２セグメント部材４Ａ，４Ｂの係止位置としては、第１セグメント体３の中子幅方向端３ｘ（セグメント体３，５の中子幅方向端の内、中子幅方向内側に位置する方の中子幅方向端）から中子幅方向内側に５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲Ｍにする。係止位置が範囲Ｍより中子幅方向外側に位置すると、ピン６，７などの係止部材により第２セグメント部材４Ａ，４Ｂを第１，第３セグメント体３，５に確実に係止するのが困難になる。範囲Ｍより中子幅方向内側に位置すると、第２セグメント部材４Ａ，４Ｂが中子幅方向内側より外側に大きく膨張し易くなり、それにより第２セグメント部材４Ａ，４Ｂが第１，第３セグメント体３，５より外側まで膨張し、加硫済のタイヤ内面に顕著な段差を形成する要因となる。

左右の第２セグメント部材４Ａ，４Ｂ間の空隙ａの幅ｂを、０．２ｍｍ以上にすることで、膨張した際に両者が干渉することを回避する。空隙ａ幅ｂの上限値は、金型３０を閉型する型締め力に第２セグメント部材４Ａ，４Ｂが耐えることができる限り、特に限定さず、第２セグメント部材４Ａ，４Ｂの大きさ、使用する材料などにより適宜設定することができる。

上記実施形態では、各セグメント１を中子径方向に３分割したセグメント体３，４，５から構成したが、２分割或いは４分割など、熱膨張率の異なる少なくとも２つのセグメント体３，４から構成し、その少なくとも２つのセグメント体３，４の熱膨張率の比（大／小）を３以上にすればよい。

また、上記実施形態では、第１，第２，第３セグメント部材３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂの幅方向外側面を同じ曲面上に位置するようにしたが、予め第２セグメント４Ａ，４Ｂが膨張する量を考慮して、第２セグメント部材４Ａ，４Ｂの幅方向外側面を第１，第３セグメント部材３Ａ，３Ｂ，５Ａ，５Ｂの幅方向外側面より窪ませるように構成してもよい。

第２セグメント体と第１，第３セグメント体の熱膨張率の比（大／小）を表１のようにした図１〜３に示す構成の本発明のタイヤ加硫用剛性中子１〜４（実施例１〜４）と、セグメントが分割構造になっていない従来のタイヤ加硫用剛性中子（従来例）をそれぞれ作製した。

本発明のタイヤ加硫用剛性中子の第１，第３セグメント体にはアルミ合金を使用し、また第２セグメント体にはＰＴＦＥを使用した。第２セグメント体の中子径方向厚さｔ、各第２セグメント部材の係止位置（第１セグメント体の中子幅方向端からの距離）、左右の第２セグメント部材間の空隙の幅ｂは、表１に示す通りである。従来のタイヤ加硫用剛性中子のセグメントにはアルミ合金を使用した。

これら各試験中子を使用してサイズ１７５／６５Ｒ１４のタイヤをそれぞれ製造し、以下に示す試験方法により均一性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
均一性
タイヤユニフォミティ測定試験機を用いて、各試験タイヤのＲＦＶ（ラジアル・フォース・バリエーション）を測定し、その測定結果を従来のタイヤ加硫用剛性中子で製造したタイヤのＲＦＶを１００とする指数値で示した。この値が大きい程、均一性が優れている。

表１から、本発明のタイヤ加硫用剛性中子は、タイヤの均一性を改善できることがわかる。

本発明のタイヤ加硫用剛性中子の一実施形態を示す正面図である。 図１のセグメントの一つを示す拡大斜視図である。 図２のセグメントの拡大断面図である。 空気入りタイヤの製造方法における一工程を示す断面説明図である。

符号の説明

１ セグメント
３ 第１セグメント体
３Ａ，３Ｂ 第１セグメント部材
４ 第２セグメント体
４Ａ，４Ｂ 第２セグメント部材
５ 第３セグメント体
５Ａ，５Ｂ 第３セグメント部材
６，７ ピン
２０ 未加硫タイヤ
２４ 空洞部内面
３０ 金型
ＳＨ 断面高さ
Ｍ 範囲
Ｘ タイヤ加硫用剛性中子
ａ 空隙
ｂ 幅
ｔ 中子径方向厚さ

Claims (5)

1. 未加硫タイヤの空洞部内面に対応する形状を有し、複数のセグメントを環状に配置してなるタイヤ加硫用剛性中子であって、各セグメントを中子径方向に分割した熱膨張率の異なる少なくとも２つのセグメント体から構成し、該少なくとも２つのセグメント体の熱膨張率の比（大／小）を３以上にすると共に、熱膨張率が大きい方の前記セグメント体を中子幅方向で左右に位置する左右のセグメント部材を複数有する構成にし、該複数のセグメント部材を熱膨張率が小さい方のセグメント体に係止し、各セグメント部材の係止位置を前記熱膨張率が小さい方のセグメント体の中子幅方向端から内側に５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲にし、かつ前記左右のセグメント部材間に幅０．２ｍｍ以上の空隙を設けたタイヤ加硫用剛性中子。
2. 熱膨張率が大きい方のセグメント体の中子径方向厚さｔが、１０ｍｍ以上加硫後のタイヤの断面高さの３０％以下である請求項１に記載のタイヤ加硫用剛性中子。
3. 前記熱膨張率が大きい方のセグメント体が、５×１０^−４ｃｍ／℃以上の熱膨張率を有する材料からなる請求項１または２に記載のタイヤ加硫用剛性中子。
4. 前記熱膨張率が小さい方のセグメント体が金属からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタイヤ加硫用剛性中子。
5. タイヤ加硫機の金型内で未加硫タイヤを加硫する際に、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタイヤ加硫用剛性中子上に配置した未加硫タイヤをタイヤ加硫機の金型内で加硫する空気入りタイヤの製造方法。

Images