JP4844171B2 - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、エキスターナル熱源だけを実質的にタイヤの加硫に寄与する熱源として用いる場合に好適な空気入りタイヤの加硫方法に関し、更に詳しくは、最小限の加硫時間でトレッド部の加硫度を最適化し、それによって空気入りタイヤの転がり抵抗の低減やラップタイムの短縮を可能にした空気入りタイヤの加硫方法に関する。

空気入りタイヤを加硫する場合、金型内に未加硫のタイヤを挿入し、金型の外部に配置されたエキスターナル熱源により該金型を加熱すると共に、タイヤ内に挿入されたブラダーの内部に高温のスチームを導入し、そのスチームをインターナル熱源として加硫を行うことが一般的である。この場合、タイヤは外表面と内表面の両側から加熱されるため、タイヤ内部の加硫が十分に行われるように加硫時間が設定される。

一方、近年において、カーカスコードに熱収縮性を有する有機繊維コードを用いた空気入りタイヤを加硫するにあたって、エキスターナル熱源だけを実質的にタイヤの加硫に寄与する熱源として用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この加硫方法では、空気入りタイヤの内表面に近い部位に配置されるカーカスコードの加硫後の熱収縮を防止して操縦安定性を向上するという作用効果が期待されている。

しかしながら、エキスターナル熱源を唯一の熱源として、トレッド部の加硫度が最適になるように加硫温度を設定すると、エキスターナル熱源とインターナル熱源とを併用した場合に比べて加硫時間が延びてしまうという不都合がある。また、エキスターナル熱源を唯一の熱源として、その加熱温度を高く設定することで加硫時間の短縮を図ると、トレッド部が過加硫状態になるという不都合がある。そして、トレッド部が過加硫状態になると、空気入りタイヤの転がり抵抗が増大し、またサーキット走行時のラップタイムも増大する傾向がある。
特開２００５−１７００２８号公報

本発明の目的は、最小限の加硫時間でトレッド部の加硫度を最適化し、それによって空気入りタイヤの転がり抵抗の低減やラップタイムの短縮を可能にした空気入りタイヤの加硫方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、金型内に未加硫のタイヤを挿入し、前記金型の外部に配置されたエキスターナル熱源により該金型を加熱して前記タイヤを加硫する方法において、前記エキスターナル熱源だけを実質的に前記タイヤの加硫に寄与する熱源として用い、前記エキスターナル熱源の設定温度に加硫開始時からの第１水準と加硫途中からの第２水準とを設け、前記第１水準を前記第２水準よりも高く設定すると共に、前記第１水準を１５０℃〜１７０℃の範囲に設定し、前記第１水準と前記第２水準との差を５℃〜３０℃の範囲に設定することを特徴とするものである。

本発明では、エキスターナル熱源の設定温度に２つの水準を設け、加硫開始時からの第１水準を加硫途中からの第２水準よりも高く設定することにより、加硫開始時のタイヤ温度を急速に引き上げる一方で、タイヤ温度が所定の温度まで上昇した後は過度の温度上昇を回避する。これにより、最小限の加硫時間でトレッド部の加硫度を最適化することができ、その結果として、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し、サーキット走行時のラップタイムを短縮することができる。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、エキスターナル熱源だけを実質的にタイヤの加硫に寄与する熱源として用いる場合に好適である。エキスターナル熱源を唯一の熱源とする場合、第１水準を１５０℃〜１７０℃の範囲に設定し、第１水準と第２水準との差を５℃〜３０℃の範囲に設定する。また、第１水準での加熱時間と第２水準での加熱時間との和に対する第１水準での加熱時間の比率は２０％〜７０％の範囲に設定することが好ましい。これにより、加硫時間の短縮とトレッド部の加硫度の最適化を高いレベルで両立することができる。

以下、本発明の構成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は本発明の空気入りタイヤの加硫方法を実施するためのタイヤ加硫装置を示すものである。図１に示すように、このタイヤ加硫装置は、タイヤのサイドウォール部を成形するための下側サイドプレート１及び上側サイドプレート２と、タイヤのビード部を成形するための下側ビードリング３及び上側ビードリング４と、タイヤのトレッド部を成形するための複数のセクターモールド５とを備え、これら金型内に回転軸を鉛直方向にして挿入された未加硫のタイヤＴを加硫成形するようになっている。加硫時において、タイヤＴの内側には円筒状に成形されたゴム製のブラダー６が挿入される。

ブラダー６の下端部は下側ビードリング３と下側ブラダークランプリング７との間に挟み込まれ、ブラダー６の上端部は鉛直方向に移動自在の上側ブラダークランプリング８と補助リング９との間に挟み込まれている。そのため、閉型時には上側ブラダークランプリング８が下方位置に停止することでブラダー６の膨張を許容する一方で、開型時には上側ブラダークランプリング８が上方位置に移動することでタイヤ内側からブラダー６を引き出すようになっている。

上記タイヤ加硫装置には、ブラダー６の内部に加圧媒体を導入するための不図示の加圧媒体導入手段が設けられており、その加圧媒体の圧力に基づいて加硫時にタイヤＴを内側から押圧するようになっている。加圧媒体としては、温度が１０℃〜１００℃であって実質的にタイヤの加硫に寄与しない低温ガス、例えば、窒素ガスを用いると良い。また、加圧媒体として、上記温度範囲の上限を超えて実質的にタイヤの加硫に寄与する高温ガス、例えば、スチームを用いるようにしても良い。そのような高温ガスはインターナル熱源として機能する。

一方、下側サイドプレート１、上側サイドプレート２及びセクターモールド５の外部には、エキスターナル熱源１１が配設されている。エキスターナル熱源１１は、その構造が特に限定されるものではないが、例えば、内部に空洞を設け、該空洞内にスチーム等の加熱媒体を導入するようにした構造を採用すると良い。この場合、エキスターナル熱源１１の設定温度はその内部に導入される加熱媒体の温度により特定されることになる。

次に、上述したタイヤ加硫装置を用いた空気入りタイヤの加硫方法について説明する。先ず、未加硫のタイヤＴを金型内に投入し、タイヤＴの内側にブラダーを挿入した後、ブラダー６の内部にシェーピング用の気体を導入してタイヤＴを膨らませた状態にし、その状態で型閉めを行う。型閉後、ブラダー６の内部に加圧媒体を充填した状態で、エキスターナル熱源１１により金型を加熱してタイヤＴの加硫を行う。その際、エキスターナル熱源１１の設定温度に加硫開始時からの第１水準と加硫途中からの第２水準とを設け、第１水準を第２水準よりも高く設定する。

このようにエキスターナル熱源１１の設定温度に２つの水準を設け、加硫開始時からの第１水準を加硫途中からの第２水準よりも高く設定することにより、加硫開始時のタイヤ温度を急速に引き上げる一方で、タイヤ温度が所定の温度まで上昇した後は過度の温度上昇を回避することができる。これにより、最小限の加硫時間でトレッド部の加硫度を最適化し、その結果として、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し、サーキット走行時のラップタイムを短縮することができる。

図２は加硫時間とエキスターナル熱源の設定温度との関係を示し、図３は加硫時間とタイヤトレッド部の外表面の温度との関係を示し、図４は加硫時間とタイヤトレッド部の外表面の等価加硫度との関係を示すものである。図２〜図４において、Ａはエキスターナル熱源の設定温度を低温の１水準（従来水準）に設定した場合であり、Ｂはエキスターナル熱源の設定温度を従来水準よりも高温の１水準に設定した場合であり、Ｃは本発明の加硫方法にしたがってエキスターナル熱源の設定温度を従来水準よりも高温の第１水準と従来水準よりも低温の第２水準との２水準に設定した場合である。

これら図２〜図４に示すように、エキスターナル熱源の設定温度をＡのように設定した場合、所望の加硫度に到達するまでの加硫時間が長くなる。一方、加硫時間を短縮するためにエキスターナル熱源の設定温度をＢのように高く設定した場合、加硫度が過度に高くなる。これに対して、エキスターナル熱源の設定温度をＣのように２水準に設定した場合、Ａの場合よりも加硫時間を短縮し、かつＡの場合と同等の加硫度を達成することができる。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法において、エキスターナル熱源１１を唯一の熱源とする場合、第１水準を１５０℃〜１７０℃の範囲に設定し、第１水準と第２水準との差を５℃〜３０℃の範囲に設定すると良い。第１水準が１５０℃未満であると加硫時間が長くなり、逆に１７０℃を超えると過加硫を生じ易くなる。第１水準と第２水準との差が上記範囲から外れると、加硫時間の短縮とトレッド部の加硫度の最適化とを両立することが困難になる。

また、第１水準での加熱時間と第２水準での加熱時間との和に対する第１水準での加熱時間の比率は２０％〜７０％の範囲に設定すると良い。この比率が上記範囲から外れると、加硫時間の短縮とトレッド部の加硫度の最適化とを両立することが困難になる。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、エキスターナル熱源１１だけを実質的にタイヤの加硫に寄与する熱源として用いる場合に好適である。

また、上述した実施形態ではセクショナルタイプの金型を用いた場合について説明したが、本発明は金型構造が特に限定されるものではなく、上下２つ割りタイプの金型にも適用可能である。

エキスターナル熱源を唯一の熱源としてタイヤサイズ１９５／５５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫するにあたって、エキスターナル熱源の設定温度を表１のように種々異ならせた。但し、インターナル加圧媒体として常温の窒素ガスを用い、エキスターナル熱源の加熱媒体としてスチームを用いた。

従来例１はエキスターナル熱源の設定温度を低温の１水準に設定した場合であり、比較例１はエキスターナル熱源の設定温度を高温の１水準に設定した場合であり、実施例１はエキスターナル熱源の設定温度を加硫開始時からの第１水準と加硫途中からの第２水準との２水準に設定した場合である。

これら従来例１、比較例１及び実施例１の加硫方法について、タイヤトレッド部の外表面の等価加硫度（１６０℃換算）及びタイヤトレッド部の内表面の等価加硫度（１６０℃換算）をそれぞれ求めて表１に示した。

また、従来例１、比較例１及び実施例１の加硫方法により得られた空気入りタイヤをそれぞれ空気圧１８０ｋＰａの条件で車両に装着し、テストドライバーによるサーキット走行を実施し、そのラップタイムを計測した。その結果は、従来例１を１００とする指数にて表１に示した。この指数値が小さいほどラップタイムが短いことを意味する。

この表１に示すように、実施例１の加硫方法によれば、加硫時間を従来例１よりも短縮し、かつタイヤトレッド部の外表面の等価加硫度及びラップタイムを従来例１と同等に維持することができた。一方、比較例１の加硫方法は、加硫時間を従来例１よりも短縮可能であるが、従来例１に比べてタイヤトレッド部の外表面の等価加硫度が上昇した結果、ラップタイムが増加していた。

次に、エキスターナル熱源とインターナル熱源とを併用してタイヤサイズ１９５／５５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫するにあたって、エキスターナル熱源の設定温度を表２のように種々異ならせた。但し、インターナル熱源及びエキスターナル熱源の加熱媒体としてスチームを用いた。

従来例２はエキスターナル熱源の設定温度を１水準に設定した場合であり、参考例１はエキスターナル熱源の設定温度を加硫開始時からの第１水準と加硫途中からの第２水準との２水準に設定した場合である。

これら従来例２及び参考例１の加硫方法について、タイヤトレッド部の外表面の等価加硫度（１６０℃換算）及びタイヤトレッド部の最も厚い部分の厚さ方向中央位置の等価加硫度（１６０℃換算）をそれぞれ求めて表２に示した。

また、従来例２及び参考例１の加硫方法により得られた空気入りタイヤをそれぞれ空気圧１８０ｋＰａの条件でタイヤ試験装置に装着して転がり抵抗を測定した。その結果は、従来例２を１００とする指数にて表２に示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

この表２に示すように、参考例１の加硫方法によれば、加硫時間を従来例２と同等に維持しながら、従来例２に比べてタイヤトレッド部の外表面の等価加硫度が低下した結果、転がり抵抗を低減することができた。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法を実施するためのタイヤ加硫装置を示す断面図である。 加硫時間とエキスターナル熱源の設定温度との関係を示すグラフである。 加硫時間とタイヤトレッド部の外表面の温度との関係を示すグラフである。 加硫時間とタイヤトレッド部の外表面の等価加硫度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 下側サイドプレート
２ 上側サイドプレート
３ 下側ビードリング
４ 上側ビードリング
５ セクターモールド
６ ブラダー
７ 下側ブラダークランプリング
８ 上側ブラダークランプリング
９ 補助リング
１１ エキスターナル熱源
Ｔ タイヤ

Claims (2)

1. 金型内に未加硫のタイヤを挿入し、前記金型の外部に配置されたエキスターナル熱源により該金型を加熱して前記タイヤを加硫する方法において、前記エキスターナル熱源だけを実質的に前記タイヤの加硫に寄与する熱源として用い、前記エキスターナル熱源の設定温度に加硫開始時からの第１水準と加硫途中からの第２水準とを設け、前記第１水準を前記第２水準よりも高く設定すると共に、前記第１水準を１５０℃〜１７０℃の範囲に設定し、前記第１水準と前記第２水準との差を５℃〜３０℃の範囲に設定することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
2. 前記第１水準での加熱時間と前記第２水準での加熱時間との和に対する前記第１水準での加熱時間の比率を２０％〜７０％の範囲に設定することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。

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