JP5893658B2 - タイヤ、及びタイヤの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リムに装着するタイヤ、及びタイヤの製造方法にかかり、特には、少なくとも一部が熱可塑性材料で形成されたタイヤ、及びタイヤの製造方法に関する。
従来、乗用車等の車両には、ゴム、有機繊維材料、スチール部材等から構成された空気入りタイヤが用いられている。
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。
近年では、軽量化や成形性の容易さ、リサイクルのし易さから、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等をタイヤ材料として用いることが求められている。
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。
特開０３−１４３７０１号公報
熱可塑性の高分子材料を用いたタイヤは、ゴム製の従来タイヤ対比で製造が容易で、低コストである。
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。
そして、タイヤ片の接合は、一方のタイヤ片と他方のタイヤ片の接合部分周辺を金型自身で加熱、あるいは高周波加熱機等により加熱し、タイヤ片を構成している熱可塑性の高分子材料を溶融、流動させることで行われている。
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。
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、熱可塑性材料で形成された複数のタイヤ骨格部材を接合して構成されたタイヤにおいて、タイヤ骨格部材にかかる熱量を少なくし、変形による応力集中を抑制し、接合部分の強度を十分確保することが目的である。
本発明の第１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、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隙間を置いて配置され、前記隙間および前記タイヤ骨格部材の内周面および外周面に前記タイヤ骨格部材と別体の溶接用熱可塑性材料が配された接合部と、接合された前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側の外周面に形成されたクラウン部補強層と、前記クラウン部補強層のタイヤ径方向外側の外周面に形成された前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性が高いトレッド層と、を備えている。
次に、第１の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
ここで、第１の態様に係るタイヤでは、互いに隣接するタイヤ骨格部材同士は、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おり、従来の技術のタイヤの様に、熱可塑性材料からなるタイヤ骨格部材の接合部分を広範囲に加熱してタイヤ骨格部材を構成する熱可塑性材料のみを溶融させて接合していないため、タイヤ骨格部材にかかる熱量が少なく接合部分における熱可塑性材料の強度低下が抑えられ、接合部分の強度を確保することができる。
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。
また、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。
また、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。
本発明の第２の態様は、第１の態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第２の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第３の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第４の態様は、第１の態様〜第３の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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が螺旋状に巻回されたクラウン補強層は外周部に少なくとも一部が埋設されている。
次に、第４の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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クラウン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、このクラウン補強層は、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、タイヤの外周部にクラウン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。
本発明の第５の態様は、第１の態様〜第４の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第５の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第６の態様は、第１の態様〜第５の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第６の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第６の態様は、第１の態様〜第５の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第６の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第７の態様は、第１の態様〜第６の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第７の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第８の態様は、第１の態様〜第７の態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、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。
次に、第８の態様に係るタイヤの作用を説明する。
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。
本発明の第９の態様は、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、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とを隙間をあけて配置し、溶融させた溶接用熱可塑性材料を前記隙間の外側に供給すると共に前記隙間を介して前記タイヤ骨格部材の内側に回り込ませ、前記溶接用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し、接合された前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側の外周面にクラウン部補強層を形成し、前記クラウン部補強層のタイヤ径方向外側の外周面に前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性が高いトレッド層を形成する。
第９の態様に係るタイヤの製造方法では、先ず、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とを向かい合わせ、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材との両方に溶融させた熱可塑性材料を付着させる。そして、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とに付着させた溶融状態の熱可塑性材料（タイヤ骨格部材と別体の接合用の）を冷却固化させることで、一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とが強固に接合される。そして、接合されたタイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側の外周面にクラウン部補強層を形成し、クラウン部補強層のタイヤ径方向外側の外周面に前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性が高いトレッド層を形成する。
本発明の第１０の態様は、第９の態様に係るタイヤの製造方法において、前記クラウン部補強層は、スチールコードを前記熱可塑性材料の融点よりも高温に加熱すると共に張力を作用させて前記タイヤ骨格部材の外周面に螺旋状に巻き回して形成される、ことを特徴とする。
本発明の第１１の態様は、タイヤの製造方法において、溶融した前記熱可塑性材料を、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の接合部分に沿って順次供給し、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する。
第１１の態様に係る製造方法では、先ず、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）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する。そして、タイヤ骨格部材に付着させた溶融状態の熱可塑性材料（タイヤ骨格部材と別体の接合用の）を順次ローラで押圧する。
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。
本発明の第１２の態様に係るタイヤの製造方法は、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。
第１２の態様に係るタイヤの製造方法では、溶着シートのタイヤ骨格部材と接触する部分の表面、及びタイヤ骨格部材の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溶着シートを順次ローラでタイヤ骨格部材に押圧することで、溶着シートをタイヤ骨格部材に接着させることができる。
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に係るタイヤの製造方法において、前記溶着シートの幅が５ｍｍ以上である。
第１３の態様に係るタイヤの製造方法では、溶着シートの幅を５ｍｍ以上とすることで、十分な接合強度を得ることができる。なお、幅に関して特に上限は無いが、幅が広いほど溶着シートの使用量が増えるため、タイヤの接地幅程度までに抑えることが好ましい。
以上説明したように本発明のタイヤは上記の構成としたので、接合部分の強度を十分確保できる、という優れた効果を有する。
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。
本発明の一実施形態に係るタイヤの一部を断面にした斜視図である。 リムに装着したビード部の断面図である。 成形機の斜視図である。 最小径としたタイヤ支持部の斜視図である。 最大径としたタイヤ支持部の斜視図である。 成形機の近傍に配置した押出機の斜視図である。 コード供給装置の要部を示す斜視図である。 タイヤ半体、及びタイヤ内面支持リングを支持したタイヤ支持部の斜視図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶接用熱可塑性材料を用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを溶着しているタイヤケースの斜視図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 溶着シートを用いたタイヤ半体の接合部分を示す断面図である。 幅広の溶着シートを溶着したタイヤケースの斜視図である。 溶着シートにコードを埋設する方法を示す溶着シートを溶着したタイヤケースの斜視図である。 他の実施形態に係るタイヤケースとトレッドゴム層との分解斜視図である。 他の実施形態に係るタイヤの断面図である。 チューブの断面図である。 チューブタイプのタイヤの断面図である。
［第１の実施形態］
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。
タイヤ１０は、リム２０のビードシート部２１、及びリムフランジ２２に接触する１対のビード部１２、ビード部１２からタイヤ径方向外側に延びるサイド部１４、一方のサイド部１４のタイヤ径方向外側端と他方のサイド部１４のタイヤ径方向外側端とを連結するクラウン部１６からなるタイヤケース１７を備えている。
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。
本実施形態のタイヤケース１７は、一つのビード部１２、一つのサイド部１４、及び半幅のクラウン部１６が一体としてモールド等で成形された同一形状とされた円環状のタイヤ半体１７Ａを互いに向かい合わせてタイヤ赤道面部分で接合することで形成されている。なお、タイヤケース１７は、２つの部材を接合して形成するものに限らず、３以上の部材を接合して形成しても良く、１対のビード部１２、１対のサイド部１４、及びクラウン部１６を一体で成形したものであっても良い。
第１の熱可塑性材料としては、ゴム様の弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等を用いることができるが、走行時に必要とされる弾性と製造時の成形性等を考慮すると熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ＪＩＳ Ｋ６４１８に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、若しくはその他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）等が上げられる。
また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が上げられる。
第１の熱可塑性材料からなるタイヤ半体１７Ａは、例えば、真空成形、圧空成形、インジェクション成形、メルトキャスティング等で成形することができ、ゴムで成形（加硫）する場合に比較して、製造工程を大幅に簡略化でき、成形時間も短くて済む。
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。
本実施形態のビード部１２には、従来一般の空気入りタイヤと同様の、スチールコードからなる円環状のビードコア１８が埋設されているが、ビード部１２の剛性が確保され、リム２０との嵌合に問題なければビードコア１８は省略しても良い。なお、ビードコア１８は、有機繊維コード等、スチール以外のコードで形成されていても良い。
本実施形態では、ビード部１２のリム２０との接触部分、少なくともリム２０のリムフランジ２２と接触する部分に、第１の熱可塑性樹脂よりも軟質である材料、例えば弾性を有しているシール性（気密性）に優れたゴムからなる円環状のシール層２４が形成されている。このシール層２４はビードシートと接触する部分にも形成されていても良い。シール層２４を形成するゴムとしては、従来一般のゴム製の空気入りタイヤのビード部外面に用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。熱可塑性樹脂のみでリム２０との間のシール性が確保できれば、ゴムのシール層２４は省略しても良く、サイド部１４を形成している第１の熱可塑性樹脂よりもシール性に優れる他の種類の熱可塑性樹脂を用いても良い。
クラウン部１６には、螺旋状に巻回されたスチールのコード２６からなるクラウン部補強層２８が埋設されている。なお、コード２６は、全体がクラウン部１６（なお、補強コード２６は、タイヤ半体１７Ａのみならず、タイヤ半体同士を接合するための後述する接合部分の溶接用熱可塑性材料４３も含む）に埋設されていても良く、一部分がクラウン部１６に埋設されていても良い。このクラウン部補強層２８は、従来のゴム製の空気入りタイヤのカーカスの外周面に配置されるベルトに相当するものである。
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。
クラウン部補強層２８の外周側には、サイド部１４を形成している第１の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３０が配置されている。トレッドゴム層３０に用いるゴムは、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。なお、サイド部１４を形成している第１の熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れる他の種類の熱可塑性材料からなるトレッド層を外周部に設けても良い。
（タイヤの製造装置）
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。
軸３６の端部側には、タイヤ支持部４０が設けられている。タイヤ支持部４０は、軸３６に固定されたシリンダブロック３８を備え、シリンダブロック３８には径方向外側に延びる複数のシリンダロッド４１が周方向に等間隔に設けられている。
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。
図２、及び図３Ａは、シリンダロッド４１の突出量が最も小さい状態（タイヤ支持部４０が最小径の状態）を示しており、図３Ｂはシリンダロッド４１の突出量が最も大きい状態（タイヤ支持部４０が最大径の状態）を示している。
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。
図４に示すように、成形機３２の近傍には、溶接用熱可塑性材料（本発明の第２の熱可塑性材料）４３を押し出す押出機４４が配置されている。押出機４４は、溶融した溶接用熱可塑性材料４３を下方に向けて吐出するノズル４６を備えている。
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。
また、ノズル４６の近傍には、タイヤ外面に付着させた溶接用熱可塑性材料４３を押圧して均しローラ４８、及び均しローラ４８を上下方向に移動するシリンダ装置５０が配置されている。なお、シリンダ装置５０は、図示しないフレームを介して押出機４４の支柱５２に支持されている。
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。
ガイドレール５４には、図５に示すような、リール５８、コード加熱装置５９等を備えたコード供給装置５６が移動可能に搭載されている。
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。
また、コード加熱装置５９は、熱風を生成する図示しないヒーター、及びファンと、内部に熱風が供給され、内部空間をコード２６が通過する加熱ボックス６８と、加熱されたコード２６を排出する排出部７０を備えている。
（タイヤケースの成形工程）
（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。）。
タイヤ内面支持リング７２の外径は、タイヤ半体１７Ａの外周部分の内径と略同一寸法に設定されており、タイヤ内面支持リング７２の外周面が、タイヤ半体１７Ａの外周部分の内周面に密着するようになっている。
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。
そして、図６に示すように、タイヤ支持部４０の径を拡大して、タイヤ内面支持リング７２の内周面に複数のタイヤ支持片４２を接触させて、複数のタイヤ支持片４２によってタイヤ内面支持リング７２を内側から保持する（なお、図６では、内部を見せるために両方のタイヤ半体１７Ａを外して記載している。）。
（２） 次に、押出機４４を移動して、図４に示すように、タイヤ半体１７Ａの突き当て部分の上方にノズル４６を配置する。タイヤ支持部４０を矢印Ａ方向に回転させながら、ノズル４６から溶融した溶接用熱可塑性材料４３を接合部位に向けて押し出すことで、接合部位に沿って溶融した溶接用熱可塑性材料４３が付着するので、下流側に配置した均しローラ４８を溶接用熱可塑性材料４３に押し付ける。
ここで、２つのタイヤ半体１７Ａの接合部分は、図７に示すようにタイヤ径方向に平行な２つの接合面を互いに接触させ、外周面に溶接用熱可塑性材料４３を付着する方法、図８に示すように、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、隙間、外周面に溶接用熱可塑性材料４３を付着する方法、図９に示すように、タイヤ外側に向けて接合面間距離が広くなるように傾斜させた接合面を設け、タイヤ半体１７Ａの端部同士を接触させた状態で該接合面、及び外周面に溶接用熱可塑性材料４３を付着する方法、図１０に示すように、傾斜させた接合面を設け、タイヤ半体１７Ａの端部同士を離間させた状態で該接合面、内周面及び外周面に溶接用熱可塑性材料４３を付着する方法等がある。なお、外周面に付着させた溶接用熱可塑性材料４３に対してローラ４８を強く押圧することで、溶融した溶接用熱可塑性材料４３を隙間を介して内面側に回り込ませることができる。
ローラ４８を溶接用熱可塑性材料４３に押し付けながらタイヤ支持部４０を矢印Ａ方向に回転させることにより、溶接用熱可塑性材料４３の表面が平らに均されると共に、両方のタイヤ半体１７Ａの外周面に溶着する。溶接用熱可塑性材料４３は自然冷却により次第に固化し、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。
２つのタイヤ半体１７Ａの接合部分は、図１１に示すように、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接用熱可塑性材料４３を付着させても良く、図１２に示すように、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接用熱可塑性材料４３を付着させても良い。
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。
（３） 次に、押出機４４を退避させて、コード供給装置５６をタイヤ支持部４０の近傍に配置する。
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を第１の熱可塑性材料の融点よりも高温に加熱（例えば、コード２６の温度を１００〜２００°Ｃ程度に加熱）することで、コード２６が接触した部分の第１の熱可塑性材料、及び溶接用熱可塑性材料４３が溶融し、タイヤケース１７の外周面にコード２６の一部または全体を埋設することができる。
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。
なお、コード２６の埋設量は、コード２６の温度、コード２６に作用させるテンション等によって調整することができる。なお、コード２６に作用させるテンションは、例えば、リール５８にブレーキを掛ける、コード２６の搬送経路途中にテンション調整用ローラを設ける等して調整可能である。
（４） 次に、タイヤケース１７の外周面に、加硫済みの帯状のトレッドゴム層３０を１周分巻き付けてタイヤケース１７の外周面にトレッドゴム層３０を接着剤等を用いて接着する。なお、トレッドゴム層３０は、例えば、従来知られている更生タイヤに用いられるプレキュアトレッドを用いることができる。本工程は、更生タイヤの台タイヤの外周面にプレキュアトレッドを接着する工程と同様の工程である。
（５） タイヤケース１７のビード部１２に、加硫済みのゴムからなるシール層２４を接着剤等を用いて接着すれば、タイヤ１０の完成となる。
（６） 最後に、タイヤ支持部４０の径を縮小し、完成したタイヤ１０をタイヤ支持部４０から取り外し、内部のタイヤ内面支持リング７２を曲げ変形させてタイヤ外へ取り外す。
（作用）
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、トレッド部を除く略全体を第１の熱可塑性材料で形成したので、真空成形、圧空成形、インジェクション成形等で成形することができ、ゴム製の空気入りタイヤに比較して、製造工程を大幅に簡略化できる。
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。
本実施形態のタイヤ１０では、タイヤ構成材料の中で熱可塑性材料の占める割合が大きいので、リサイクル性が良好である。
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。
リム２０と接触する部分、特にはリムフランジ２２と接触する部分に、第１の熱可塑性材料よりも軟質である材料からなるシール層２４を設けているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様のシール性が得られる。
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。
［第２の実施形態］
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。
本実施形態の接合方法は、図１３に示すように、帯状の溶着シート７４の下面（タイヤ半体１７Ａに対向する側）に向けてヒーターとファンからなる加熱装置７６で生成した熱風を当て、溶着シート７４の下表面を溶融し、タイヤケース１７を矢印Ａ方向に回転させながら、溶着シート７４を巻き付けることで溶着シート７４が一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａとの両方に跨って溶着する。
なお、シリンダ７８で付勢されたローラ８０で溶着シート７４をタイヤ半体１７Ａに向けて押し付けることで、溶着シート７４を確実に溶着させることができる。なお、熱風で加熱する代わりに、赤外線を照射して加熱しても良い。なお、熱可塑性材料が軟化して互いに接合できれば、熱可塑性材料は必ずしも溶融させなくても良い。
なお、溶着シート７４の下面と、タイヤ半体１７Ａの外周部における溶着シート７４の溶着予定部位とに熱風を当て、各々の表面のみを溶融してから溶着シート７４をタイヤ半体１７Ａに溶着しても良い。
溶着シート７４に用いる熱可塑性材料は、タイヤ半体１７Ａを形成している熱可塑性材料と同種のものが好ましいが、溶着に問題なければタイヤ半体１７Ａを形成している熱可塑性材料とは異なる種類の熱可塑性材料を用いても良い。
溶着シート７４を用いて接合する形態は、例えば、図１４〜図１８に示すものがある。
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。
また、図１８の例では、傾斜させた接合面を設け、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、傾斜した接合面にも溶着シート７４を溶着させている。
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。
［その他の実施形態］
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。
上記実施形態では、コード２６の材質がスチールであったが、有機繊維等であっても良い。コード２６が有機繊維である場合、コード２６自身を加熱せず、タイヤケース１７の外周部の外表面、または溶着シート７４の外表面を加熱して溶融させながらコード２６を巻き付けることが出来る。
上記実施形態のタイヤ１０は、チューブレスタイプのタイヤであったが、図２１に示すように、本実施形態のタイヤ８６は、第１の熱可塑性材料からなる円環状とされた中空のチューブ８８をタイヤ幅方向に３本配置し、それらの外周部分に、ベルト８９を埋設したトレッドゴム層３０を接着した構成であり、チューブ８８に係合する凹部を備えたリム９０に装着されるものである。なお、このタイヤ８６にはビードコアは設けられていない。
なお、チューブ８８は、図２２に示すように、断面半円形状のチューブ半体８８Ａを互いに向き合わせて溶接用熱可塑性材料４３で溶接したり、図示はしないが溶着シート７４で接合することもできる。
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。
上記実施形態では、タイヤケース１７加熱されたコード２６をタイヤケース１７の外周面に螺旋状に巻き付けてクラウン部補強層２８を形成したが、タイヤケース１７を成形する金型の内部に螺旋状に形成したコード２６を配置してから溶融した第１の熱可塑性材料を金型内に供給してもクラウン部補強層２８を備えたタイヤケース１７を得ることができる。
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 (13)

  1. 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、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隙間を置いて配置され、前記隙間および前記タイヤ骨格部材の内周面および外周面に前記タイヤ骨格部材と別体の溶接用熱可塑性材料が配された接合部と、
    接合された前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側の外周面に形成されたクラウン部補強層と、
    前記クラウン部補強層のタイヤ径方向外側の外周面に形成された前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性が高いトレッド層と、
    を備えた、タイヤ。
  2. 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に記載のタイヤ。
  3. 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または請求項２に記載のタイヤ。
  4. 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が螺旋状に巻回されたクラウン補強層は前記タイヤ骨格部材の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３の何れか１項に記載のタイヤ。
  5. 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４の何れか１項に記載のタイヤ。
  6. 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溶接用熱可塑性材料を用いて接合されている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のタイヤ。
  7. 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６の何れか１項に記載のタイヤ。
  8. 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。
  9. 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、
    一方のタイヤ骨格部材と他方のタイヤ骨格部材とを隙間をあけて配置し、溶融させた溶接用熱可塑性材料を前記隙間の外側に供給すると共に前記隙間を介して前記タイヤ骨格部材の内側に回り込ませ、前記溶接用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し、
    接合された前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側の外周面にクラウン部補強層を形成し、
    前記クラウン部補強層のタイヤ径方向外側の外周面に前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性が高いトレッド層を形成する、
    タイヤの製造方法。
  10. 前記クラウン部補強層は、スチールコードを前記熱可塑性材料の融点よりも高温に加熱すると共に張力を作用させて前記タイヤ骨格部材の外周面に螺旋状に巻き回して形成される、ことを特徴とする請求項９に記載のタイヤの製造方法。
  11. 溶融した熱可塑性材料を、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、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する、タイヤの製造方法。
  12. 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、
    を有するタイヤの製造方法。
  13. 前記溶着シートの幅が５ｍｍ以上である、請求項１２に記載のタイヤの製造方法。
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