JP4904049B2

JP4904049B2 - 空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: JP4904049B2
Application number: JP2005366875A
Authority: JP
Inventors: 洋二郎三木
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP2007168188A

Description

本発明は、リボン状をなす未加硫のゴムストリップを円筒状の被巻付体に螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を形成する工程を含む空気入りタイヤの製造方法に関し、詳しくは前記ゴム部材の厚さ等の調整を可能としうる技術に関する。

近年、リボン状をなす未加硫のゴムストリップを、円筒状の被巻付体の外側に軸方向で位置をずらせながら螺旋状に巻き重ねることにより、所望の断面形状を有するタイヤ用ゴム部材を形成する方法が種々提案されている（下記特許文献１参照）。このようなゴム部材の製造方法は、一般にストリップワインド方式とも呼ばれ、大型のゴム押出機を使用する必要がないため工場設備を簡素化でき、またゴム押出機のダイ交換や調整作業等が不要になるので生産性が向上するという利点を有する。
特許第３５６６９１５号公報

ところで、従来のストリップワインディング方式では、実質的に一定の厚さを有するゴムストリップが連続的に巻き付けられるため、ゴム部材の厚さは円周方向では実質的に一定に形成される。

しかしながら、ゴム部材の厚さをタイヤ周方向において意図的に変化させたい場合がある。例えば、図１１（Ａ）に示されるように、ベルトやカーカスのプライｐ等では、その円周方向の両端部を重ねて継ぎ合わせたスプライス部ｆが存在するため、その部分に段差ｇが生じる。そのような段差ｇに重ねられるゴム部材ｈについては、局部的に厚さを増した部分ｊを設け、これを前記段差ｇに対向させてゴムが十分に満たされるように配慮することは、タイヤのユニフォミティを向上させるために好ましい。

他方、前記スプライス部ｆでは、重量が局部的に大きくなる。そのため、このようなスプライス部ｆに面して重ねられるゴム部材ｈについては、図１１（Ｂ）に示されるように、局部的に厚さを減じた部分ｋを設け、タイヤ周方向の重量の均一化を図ることも好ましい場合もあり得る。

従って、ゴム部材に、タイヤ周方向で厚さが局部的に異なる部分を設けることは、タイヤのユニフォミティを向上させる場合に有効である。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、厚さが局部的に変化した厚さ変化部を有するゴムストリップを被巻付体に螺旋状に巻き重ねることを基本として、該ゴム部材の厚さ及び／又は重量の分布を容易に調節し、ひいてはユニフォミティを向上しうる空気入りタイヤの製造方法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、略円筒状の被巻付体の外側に、厚さが局部的に変化した厚さ変化部を有するゴムストリップを螺旋状に巻き重ねて所定断面のタイヤ用のゴム部材を形成する工程と、前記ゴム部材を、空気入りタイヤのプライの外側に配置する配置工程とを含み、前記配置工程は、前記ゴム部材の厚さ変化部を、前記プライのスプライス部が形成する段差に合わせて配置することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記厚さ変化部は、厚さが増大した増厚部及び／又は厚さが減少した減厚部を含む請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法である。

また請求項３記載の発明は、前記厚さ変化部は、前記ゴム部材の円周長さの１周未満の長さを有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法である。

また請求項４記載の発明は、前記厚さ変化部は、前記ゴム部材の円周長さの０．５％以上１０％未満の長さを有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法である。

また請求項５記載の発明は、前記ゴムストリップは、前記厚さ変化部を間欠的に含むことにより、該厚さ変化部が円周方向及び軸方向に分散して配置されたゴム部材を形成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法である。また請求項６記載の発明は、前記ゴムストリップは、上下一対のカレンダーロールで圧延されて成形されるとともに、前記ゴムストリップは、前記カレンダーロールによって連続成形される途中に該カレンダーロールのギャップを調整することによって前記厚さ変化部が形成される請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法である。

本発明では、略円筒状の被巻付体の外側に、厚さが局部的に変化した厚さ変化部を有するゴムストリップを螺旋状に巻き重ねて所定断面のタイヤ用のゴム部材が形成される。従って、ゴム部材の任意の位置に厚さが局部的に大又は小の部分を容易に形成できる。そして、該ゴム部材をプライのスプライス部の位置に関連づけて配することにより、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤを製造できる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本発明を実施するための製造装置１の実施形態が示される。該成形装置１は、ゴム押出機２と、該ゴム押出機２から押し出されたゴムを圧延するカレンダー機３と、該カレンダー機３にて所定形状に成形されたゴムストリップＧ２が巻受けられる被巻付体たる成形フォーマ４と、前記成形フォーマ４とカレンダー機３との間に配されゴムストリップＧ２を成形フォーマ４の所定の位置に案内するアプリケータ５とを含む。

前記ゴム押出機２は、例えば、ゴム材投入口２ａが一端に設けられたシリンダ２ｂと、その中に収納されかつ電動機２ｃで回転駆動されるスクリュー軸２ｄと、スクリュー軸２ｄにて押し出されたゴムを予備成形して外部に吐出する口金２ｅを有する押出ヘッド２ｆとを含む。

図２には、ゴム押出機２の先端部の拡大断面図が示される。シリンダ２ｂの内部には、軸方向にのびる第１のゴム流路Ｃ１が設けられる。前記押出ヘッド２ｆは、例えばシリンダ２ｂの先端部に交換可能に固着され、それにより、前記第１のゴム流路Ｃ１と連通する第２のゴム流路Ｃ２を有する。

前記口金２ｅは、押出ヘッド２ｆに交換可能に固着され、本実施形態では、図２のＡ−Ａ断面図である図３（Ａ）に示されるように、横長矩形をなす比較的小さな開口２ｇを有する。従って、前記ゴムＧは、この口金２ｅとほぼ同じ断面形状に予備成形されたプレストリップＧ１として外部に押し出しされる。このようなゴム押出機２は、比較的小出力のもので足りる。

プレストリップＧ１の厚さｔ１及び幅Ｗ１は特に限定されないが、小さすぎると成形精度が悪化しやすく、大きすぎるとゴム部材に所定の断面形状を与えるのが困難になる傾向がある。このような観点より、プレストリップＧ１の厚さｔ１は、好ましくは０．４mm以上、より好ましくは０．６mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは６mm以下、より好ましくは４mm以下が望ましい。また、プレストリップＧ１の幅Ｗ１は、好ましくは４mm以上、より好ましくは６mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは４０mm以下、より好ましくは３０mm以下が望ましい。ただし、プレストリップＧ１の断面形状は、上述のような矩形状に限定されるものではない。

前記カレンダー機３は、フレーム本体３ａと、該フレーム本体３ａに対して回動自在に支持されかつ前記プレストリップＧ１を圧延して仕上げ断面形状を持ったゴムストリップＧ２を成形するための上下一対のカレンダーロールＲ１、Ｒ２と、このカレンダーロールＲ１、Ｒ２間のギャップを調整しうるギャップ調整手段３ｄとを含む。

前記ギャップ調整手段３ｄは、例えば、一端が前記フレーム本体３ａに固着されかつ他端が上側のカレンダーロールＲ１を軸支する軸受け３ｂに固着された流体圧又は電動のアクチュエータ３ｄを含む。そして、該アクチュエータ３ｄを伸縮させることにより、上のカレンダーロールＲ１を上下に移動させることができる。これにより、カレンダーロールＲ１、Ｒ２間のギャップを変化させることができる。アクチュエータ３ｄは、図示しないコントローラ（図示省略）によって、予め定めたタイミングで駆動制御を行うことができる。

図３（Ｂ）には、図２のＢ−Ｂ断面図が示される。カレンダーロールＲ１、Ｒ２は、本実施形態では、実質的にその回転軸を平行に配置されている。前記カレンダーロールＲ１、Ｒ２間の最短距離であるギャップＤは、プレストリップＧ１の厚さｔ１よりも小さく設定される。これにより、プレストリップＧ１は、圧縮され、幅Ｗ２（＞Ｗ１）と厚さｔ２（＜ｔ１）とを有するより偏平なゴムストリップＧ２へと成形される。

前記ゴムストリップＧ２の厚さｔ２及び幅Ｗ２は、特に限定されないが、小さすぎるとゴムストリップＧ２の強度が低下して成形フォーマ４への巻付け中に破断するおそれがあり、逆に大きすぎると、ゴム部材６の断面形状を自由度が損なわれる傾向がある。このような観点より、前記ゴムストリップＧ２の厚さｔ２は、好ましくは０．３mm以上、より好ましくは０．４mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは５mm以下、より好ましくは４mm以下が望ましい。また、ゴムストリップＧ２の幅Ｗ２は、好ましくは５mm以上、より好ましくは７mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは５０mm以下、より好ましくは４０mm以下が望ましい。

前記成形フォーマ４は、略円筒状の外周面を有するフォーマ本体４ａと、該フォーマ本体４ａを例えば片持ち状に支持しうる支持台４ｂと、前記フォーマ本体４ａを拡縮径させる拡縮径機構４ｃとを含む。フォーマ本体４ａは、例えば円周方向にセグメント４Ｓを並べることによって環状をなし、図示しない電動機によって所定の向き（本実施形態では、矢印で示される。）に回転駆動される。これにより、フォーマ本体４ａに固着されたゴムストリップＧ２を自らに巻き付け、リング状のゴム部材６が形成される。また、前記拡縮径機構４ｃは、例えばセグメント４Ｓを互い違いに半径方向に引き込めることにより、フォーマ本体４ａの外径を図示の状態から減じ得る。これにより、巻上げられたゴム部材４は、フォーマ本体４ａから容易に取り外しされる。

前記アプリケータ５は、ゴムストリップＧ２をその幅方向で拘束しつつ長さ方向に案内しうる例えばコンベヤ状（詳細不図示）をなし、少なくともフォーマ本体４ａの軸方向に移動可能に設けられる。これにより、アプリケータ５が、該ゴムストリップＧ２をフォーマ本体４ａの所定の軸方向の位置に導くことができる。

また、本実施形態において、前記カレンダー機３では、ゴム押出機２から連続して押し出されるプレストリップＧ１の圧延中に、前記アクチュエータ３ｄを駆動しギャップＤを調節することにより、ゴムストリップＧ２の少なくとも厚さｔ２を局部的に変化させる工程が行われる。

図４（Ａ）には、前記ギャップＤと、時間Ｔとの関係が示される。この例では、ギャップＤを任意の値”ａ”に設定してゴムストリップＧ２を連続成形している途中に、微小時間Ｔｓの間に、アクチュエータ３ｄをコントロールし、前記ギャップを１．２倍に増大させる処理が行われる。ギャップＤは、前記微小時間Ｔｓの間にほぼ線形に増加した後一定値（１．２ａ）を保ち、再びほぼ線形に減少してもとの値ａに復帰される。

図４（Ｂ）には、このようなギャップコントロールによって得られたゴムストリップＧ２の断面図が示される。ゴムストリップＧ２は、前記ギャップをａとして仕上げられた実質的な基準厚さｔ２ａを有する基部７と、局部的に厚さが変化する厚さ変化部８とを長さ方向に含み、この例では、厚さ変化部８が厚さｔ２ｂまで増加する増厚部８ａからなる。両厚さｔ２ａ及びｔ２ｂは、いずれも前記厚さｔ２の範囲内であるのが望ましい。

また、図５（Ａ）には、ギャップＤと、時間Ｔとの関係として、ギャップＤを任意の値”ｂ”に設定してゴムストリップＧ２を連続して押し出ししている間に、微小時間Ｔｓの間だけ、アクチュエータ３ｄをコントロールし、前記ギャップを０．８倍に減少させる処理が行われる。ギャップＤは、前記微小時間Ｔｓの間にほぼ線形に減少した後一定値を保ち、再びほぼ線形に増加してもとの値ｂに復帰される。

図５（Ｂ）には、このようなギャップコントロールによって得られたゴムストリップＧ２の断面図が示される。ゴムストリップＧ２は、前記ギャップをｂとして仕上げられた実質的な基準厚さｔ２ａを有する基部７と、局部的に厚さが変化する厚さ変化部８とを含み、この例では、厚さ変化部８が厚さｔ２ｃまで減少する減厚部８ｂからなる。両厚さｔ２ａ及びｔ２ｃは、いずれも前記厚さｔ２の範囲内であるのが望ましい。

従って、本実施形態の製造装置１では、厚さが局部的に変化した厚さ変化部８を有するゴムストリップＧ２を成形フォーマ４へと供給できる。

また、ゴムストリップＧ２は、いずれも成形フォーマ４に巻き付けられる内面側ｉは、実質的に平坦な表面を有し、外面ｏ側が局部的に突出又は凹むことで前記厚さ変化部８が形成される。このようなゴムストリップＧ２は、巻き付け時に空気の閉じ込み等を抑制するのに役立つ。

図６には、ゴムストリップＧ２をフォーマ本体４ａに螺旋状に巻き付けたゴム部材４の一実施形態の平面図が示される。また、図７（Ａ）及び（Ｂ）には、図６のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図がそれぞれ示される。

前記ゴム部材６は、空気入りタイヤのトレッド部に配されるトレッドゴムとして形成される。また、この実施形態では、ゴム部材４の両側のショルダー領域のタイヤ周方向の一部の領域Ｙ、Ｙには、増厚部８ａが位置するようにゴムストリップＧ２が巻き付けられている。このため、ゴムストリップＧ２は、増厚部８ａが間欠的、具体的にはゴム部材６の円周長さにほぼ等しい一定の周期で設けられる。これにより、ゴム部材４には、図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、タイヤ周方向で局部的に厚さが大きくなる前記領域Ｙが形成される。

そして、このようなゴム部材は、例えばトレッド部の両ショルダー部だけを覆う補強プライ（例えばエッジバンドプライ）が配されたような空気入りタイヤにおいて、そのショルダー部のスプライス部の段差に前記領域Ｙを合わせて用いることにより、空気入りタイヤのトレッド部の厚さをタイヤ周方向で均一化するのに役立つ（図１１（Ａ）の態様）。

また、この実施形態において、増厚部８ａの全部を減厚部８ｂに変更した場合には、図１１（Ｂ）で述べたように、補強プライのスプライス部に前記領域Ｙを合わせて用いることにより、トレッド部の重量をタイヤ周方向で均一化することができる（図１１（Ｂ）の態様）。この場合、ゴムストリップＧ２において、減厚部８Ｂの単位体積当たりの質量が、基部７の単位体積当たりの質量よりも小さくなるように、ゴム押出機２の押出圧等をコントロールするのが望ましい。

以上のようなゴム部材６は、図１１にて説明したように、プライのスプライス部との位置関係が考慮されつつ生カバーに組み入れられ、かつ常法に従って加硫成形されることにより、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤを製造しうる。ここで、厚さ変化部８のタイヤ周方向の長さＬは、特に限定されないが、小さすぎても又大きすぎても上述の効果が低下する傾向がある。このような観点より、前記長さＬは、好ましくはゴム部材６の円周長さ（１周長さ）の０．５％以上、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは１０％未満、より好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下、さらに好ましくは５％以下が望ましい。

フォーマ本体４ａの所定の位置に厚さ変化部８を位置させるために、先ず、成形フォーマ４Ａの外径、成形フォーマ４ａへのゴムストリップＧ２との巻付け開始位置及びゴムストリップＧ２の螺旋ピッチから、予め、ゴムストリップＧ２の巻付け始端から厚さ変化部８までの距離が計算される。また、ゴムストリップＧ２のカレンダーロールＲ１、Ｒ２間の通過距離などは適宜センサーを用いて計測することができるので、これらのパラメータに基づいて、アクチュエータ３の伸縮が行われることにより、ゴムストリップＧ２の所定の位置に厚さ変化部８が形成され、これがアプリケータ５によって、予め設定された任意の位置に案内される。

また、厚さ変化部８の厚さ（ｔ２ｂ又はｔ２ｃ）と、基部７の厚さｔ２ａとの差（ｔ２ｂ−ｔ２ａ）又は（ｔ２ａ−ｔ２ｃ）は、特に限定されないが、小さすぎると上述の効果が得られない傾向があり、逆に大きすぎると、巻付けが困難となり、ゴムストリップの強度が低下するおそれがある。このような観点より、前記差は、好ましくは基部７の厚さｔ２ａの５％以上、より好ましくは１０％以上が望ましく、また、上限に関しては、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下、特に好ましくは３０％以下が望ましい。

図８（Ａ）には、フォーマ本体４ａに螺旋状に巻き付けられたゴム部材６（トレッドゴム）の他の実施形態の平面図、同（Ｂ）には、その斜視略図が示される。この実施形態において、ゴムストリップＧ２は、厚さ変化部８（本実施形態では、増厚部８ａである。）を間欠的に含んでいる。厚さ変化部８の配設周期は、ゴム部材６の円周長さの１００％よりも大かつ２００％よりも小で形成されたものが示される。これにより、ゴム部材６には、厚さ変化部８が、タイヤ周方向及びタイヤ軸方向にともに分散して配置される。

また、厚さ変化部８は、同図（Ｂ）に示されるように、ゴム部材６の幅ＷＲを実質的なリードとして該ゴム部材６上に描かれた仮想の螺旋状曲線ＳＬ１の上に間欠的にかつほぼ同じピッチで現れるのが好ましい。このような、ゴム部材６は、増厚部８ａを、意図的にタイヤ周方向及びタイヤ軸方向に分散配置することにより、ゴム部材６自体の厚さ又は重量の偏在を広範囲に分散させて緩和できる。従って、タイヤのユニフォミティを向上させるのに役立つ。なお、増厚部８ａに変えて、減厚部８ｂを採用しても良い。

図９（Ａ）には、ゴム部材６（トレッドゴム）の他の実施形態の斜視略図、同（Ｂ）には、その内側に配されるベルトプライｐ１の斜視図が示される。この実施形態においても、ゴム部材６には、厚さ変化部８が、タイヤ周方向及びタイヤ軸方向にともに分散して配置される。また、厚さ変化部８は、ゴム部材６を斜めに横切る仮想の曲線ＳＬ２の上に間欠的にかつほぼ同じピッチで現れるのが好ましい。この曲線ＳＬ２は、ベルトプライｐ１のスプライス部ｆに現れるプライのエッジと実質的に同一である。このような、ゴム部材６は、厚さ変化部８を用いてトレッドのタイヤ周方向の厚さの均一化又はベルトプライの重量の偏在を広範囲に分散させて緩和できる。従って、タイヤのユニフォミティを向上させるのに役立つ。

図１０には、本発明のさらに他の実施形態が示される。
この実施形態では、ゴムストリップＧ２の巻付け始端１０ａを含んで所定の長さを有する始端部１０と、巻付け終端１１ａを含む所定の長さを有する終端部１１とが、厚さ変化部８（この実施形態では、減厚部８ｂ）で形成される。ゴムストリップＧ２の始端部１０及び終端部１１は、特に厚さや重量のアンバランスが生じやすいので、この部分の厚さを局部的に減じることによって、これらを改善できる。なお、この実施形態において、減厚部８ｂを増厚部８ａに変更しても良いのは言うまでもない。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は種々の態様で実施することができる。例えば、ゴム部材は、トレッドゴム以外のゴム、例えばサイドウォールゴム、クリンチゴム（ビードゴム）、ビードエーペックスゴム及び／又はインナーライナーゴムであっても良い。また、一つのゴム部材６を形成するゴムストリップＧ２の中に、増厚部８ａと減厚部８ｂの双方が含まれていても良い。

本発明の効果を確認するために、表１の仕様に基づきタイヤサイズ「２１５／６０Ｒ１６９５Ｈ」の空気入りタイヤが試作された。実施例の空気入りタイヤは、トレッドゴムが図９の態様で成形された。実施例１は厚さ変化部が増厚部、実施例２は減厚部であって、それぞれ厚さ変化部をベルトプライのエッジに沿わせて配置された。他方、比較例は、ゴムストリップの厚さを一定とした。

そして、各タイヤをそれぞれ２０本ずつ試作し、それらのユニフォミティがテストされた。ユニフォミティは、コーナリング試験機を用い、ＪＡＳＯＣ６０７：２０００のユニフォミティ試験条件に準拠してラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）が測定された。評価速度は１０ｋｍ／ｈとした。結果は、いずれもタイヤ２０本の平均値（Ｎ）で表され、数値が小さいほど良好であることを示す。
テストの結果等は表１に示される。

テストの結果より、実施例のタイヤは、比較例に比べてＲＦＶが小さく優れたユニフォミティを持つことが確認できた。

本発明の空気入りタイヤの製造装置の一例を示す全体側面図である。押出ヘッドの拡大断面図である。（Ａ）は図１のＡ−Ａ視拡大断面図、（Ｂ）同Ｂ−Ｂ視断面図である。（Ａ）は、カレンダーロールのギャップと時間との関係を示すグラフ、（Ｂ）はそのようなギャップコントロールによって得られたゴムストリップの断面図をそれぞれ示す。（Ａ）は、カレンダーロールのギャップと時間との関係を示すグラフ、（Ｂ）はそのようなギャップコントロールによって得られたゴムストリップの断面図をそれぞれ示す。成形フォーマに巻き付けられたゴム部材の平面図である。（Ａ）は図６のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面図である。（Ａ）は他の実施形態を示すゴム部材の平面図、（Ｂ）はゴム部材を簡略化して示す斜視図である。（Ａ）は他の実施形態を示すゴム部材を簡略化して示す斜視図、（Ｂ）はその内側に配されるベルトプライの斜視図である。他の実施形態を示すゴム部材の平面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、プライとゴム部材との関係を示す円周方向に沿った断面図である。

符号の説明

２ゴム押出機
３カレンダー機
４成型フォーマ
４ａフォーマ本体
６ゴム部材
８厚さ変化部
８ａ増厚部
８ｂ減厚部
Ｇ２ゴムストリップ
Ｄギャップ

Claims

略円筒状の被巻付体の外側に、厚さが局部的に変化した厚さ変化部を有するゴムストリップを螺旋状に巻き重ねて所定断面のタイヤ用のゴム部材を形成する工程と、
前記ゴム部材を、空気入りタイヤのプライの外側に配置する配置工程とを含み、
前記配置工程は、前記ゴム部材の厚さ変化部を、前記プライのスプライス部が形成する段差に合わせて配置することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記厚さ変化部は、厚さが増大した増厚部及び／又は厚さが減少した減厚部を含む請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記厚さ変化部は、前記ゴム部材の円周長さの１周未満の長さを有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記厚さ変化部は、前記ゴム部材の円周長さの０．５％以上１０％未満の長さを有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴムストリップは、前記厚さ変化部を間欠的に含むことにより、該厚さ変化部が円周方向及び軸方向に分散して配置されたゴム部材を形成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴムストリップは、上下一対のカレンダーロールで圧延されて成形されるとともに、前記ゴムストリップは、前記カレンダーロールによって連続成形される途中に該カレンダーロールのギャップを調整することによって前記厚さ変化部が形成される請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。