(57)【要約】【課題】  剛体コア若しくは成型ドラム又はタイヤ構成部材成型用ドラム上に螺旋状に巻き付けられたリボン状ゴムの重なり部分の段差部分の凸部をローラで磨り潰すときの磨り潰し効果を向上させる。【解決手段】  磨り潰しローラ装置１６は、表面にローレット加工が施されたローラ１６Ａと、ローラ１６Ａの回転軸１６Ｂの両端を回転可能に保持する一対の保持部１６Ｃと、回転軸１６Ｂに取り付けられたディスクブレーキ、バンドブレーキ等のブレーキ１６Ｄとを備えている。ローラ１６Ａをリボン状ゴム１７の凸部１７Ａに押し当てて磨り潰しを行うときに、ブレーキ１６Ｄを動作させて負荷を与えることにより、凸部１７Ａ対する剪断応力を発生させ、磨り潰し効果を増大させる。【選択図】          図３
2006231533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ドラムと、
前記回転ドラムに巻き付けて積層するためのリボン状ゴムを押し出すゴム押出機と、
前記ゴム押出機から押し出されたリボン状ゴムを前記回転ドラムに該リボン状ゴムの一部を重ねながら螺旋状に巻き付けるゴム巻き付け装置と、
前記回転ドラムに巻き付けられたリボン状ゴムの重なりにより形成された段差部分の凸部を磨り潰すローラであって、その回転に負荷を与える手段を有し、該負荷を与えた状態で前記凸部に押し当てて滑らせながら回転させることにより、前記凸部を磨り潰すローラを備えたことを特徴とする空気入りタイヤ製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気入りタイヤ製造装置において、
前記負荷を与える手段は前記ローラの回転を制動するブレーキであることを特徴とする空気入りタイヤ製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の空気入りタイヤ製造装置において、
前記ローラを加熱する手段を備えたことを特徴とする空気入りタイヤ製造装置。
【請求項４】
回転ドラムの外周にリボン状ゴムを該リボン状ゴムの一部を重ねながら螺旋状に巻き付ける工程と、
前記リボン状ゴムの重なりにより形成された段差部分の凸部にローラを押し当てると共に前記ローラの回転に対する負荷を与え、前記ローラを滑らせながら回転させることにより前記凸部を磨り潰す工程とを備えた空気入りタイヤ製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の空気入りタイヤ製造方法において、
前記磨り潰す工程では、前記ローラを加熱して所定の温度に保持することを特徴とする空気入りタイヤ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの製造装置及び製造方法に関し、特に剛体コア、成型ドラム、タイヤ構成部材成型ドラム等の回転ドラム上に螺旋状に巻き付けたリボン状ゴムの重なり部分の段差を低減して、製品タイヤでのエアの残留、ベアーやフロークラック等の発生を抑制し、製品タイヤの耐久性の向上を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、グリーンタイヤは、トレッド、サイドウォール、インナーライナ等のための異なる配合になる複数種のゴム部材を予め準備しておき、これらのゴム部材を成形ドラム上にて順次に貼り合わせて成形していた。しかしながら、この方法では、ゴム部材の断面サイズが大きくなるため大型のゴム押出機が必要であり、また、それぞれのゴム部材に対して、タイヤの種類等に応じた多種類の金口を準備する必要があること、さらには、多品種少量生産の場合には、金口交換を含む段取りが頻繁に発生するため生産性の改善が望めない不具合があった。
【０００３】
そこで、これらの問題に対処すべく、近年では、製品タイヤの内面と同じ外面形状を有する剛体コア（円筒ドラム）を用い、この剛体コアの外周にリボン状ゴムをその一部を重ねながら螺旋状に巻回して積層することによってグリーンタイヤを成形する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この方法の一例では、図６に示すように、剛体コア３０の外側にリボン状ゴムを巻回して、まずインナーライナ４１を形成する。次に、ゴム付きビードワイヤを巻回して内側ビード４３Ａを形成し、次いで、その外側にカーカス層４２を編み上げてから外側ビード層４３Ｂを内側ビード層４３Ａと同様に形成した後に、リボン状ゴムを巻回してサイドウォール４４を形成し、さらに、ベルト層４５Ａ，４５Ｂを編み上げた後にリボン状ゴムの巻回にてトレッド４６を形成して生タイヤとするものであり、これによれば、図７（ａ）に示すような矩形断面になる幅狭のリボン状ゴム４７を数種類だけ準備すればよいので、大きな押出機を必要とせず、また、多品種少量生産にも容易に対応できる利点を有するとされていた。
【０００５】
しかしながら、剛体コア上にリボン状ゴムを巻き付けて積層することによって、グリーンタイヤを成型した場合には、図６の丸ａで囲んだ部分及びその拡大図である図７（ｂ）に示すように、リボン状ゴム４７の一の部分と、この一の部分と重ね合わせられる他の部分とによって段差部分４７Ａが生じ、加硫時に、タイヤのクラウン部からビード部にかけて形成された段差部分が十分に型付けされず、このため、製品タイヤにおいてベアーやフロークラックが発生し、製品タイヤの耐久性を低下させ、また、タイヤの外観を損なうという問題があった。
【０００６】
また、タイヤ内部にできた上記段差部分に滞留したエアは、加硫時にも抜けることなくタイヤ内部に残留し、また、タイヤ表面上の上記段差部分とタイヤ加硫金型に閉塞されたエアも、加硫時のゴムの流れによって巻き込まれてタイヤ内部に残留することから、製品タイヤ使用時にエアの残留部に応力が集中して、他の部分に比して亀裂が発生しやすく、優れた耐久性を実現することができないという問題もあった。
【０００７】
さらに、サイドウォールに形成された段差部分においては、金型離型剤等の異物が堆積し易く、加硫によってタイヤが膨張すると、ゴム表面と金型との間に挟まれた上記異物がゴム内に食い込み、製品タイヤの表面に異物の咬込み部分が生じて、これがクラックの発生原因となることからも、優れた耐久性を実現することができないという問題があった。
【０００８】
ところで、以上に記載したタイヤ製造方法に対し、グリーンタイヤ成型前に、ビードフィラ、ベルト、トレッド等のタイヤ構成部材を個別に成型しておき、その後にこれらのタイヤ構成部材をドラム上で貼合わせ、所定のグリーンタイヤを成型するタイヤの製造方法において、タイヤ構成部材を、タイヤ構成部材成型用ドラム上でリボン状ゴムを巻き付けて積層して成型するようにしたタイヤ構成部材の製造方法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
しかしながら、この提案に基づいて、ビードフィラ等のタイヤ構成部材を、タイヤ構成部材成型用ドラム上でリボン状ゴムを巻き付けて積層した場合にあっても、リボン状ゴムの一の部分と、この一の部分と重ね合わせられる他の部分とによって段差部分が生じるため、前述したとおり、タイヤ加硫時に上記ベアーの発生、エアの残留、そして異物の咬込みが生じて、クラックの発生原因となるおそれがあった。
【００１０】
そこで、このような問題点を解決するために、剛体コア上若しくは成型ドラム上又はタイヤ構成部材成型用ドラム上でリボン状ゴムをその一部を重ねながら螺旋状に巻き付けて積層し、グリーンタイヤ又はタイヤ構成部材を成型するタイヤの製造方法において、リボン状ゴムの重ね合わせられる部分によって生じる段差部分の凸部をローラにより磨り潰すようにしたタイヤの製造方法及び製造装置を提案した（特許文献３参照）。
【００１１】
この方法及び装置によれば、上記凸部を磨り潰すことにより、リボン状ゴムの一の部分と、この一の部分と重ね合わせられる他の部分とによって生じる段差部分の段差量を図７（ｃ）のように少なくすることができ、これに伴い、加硫時に起こり得る、ベアーやフロークラックの発生、エアの残留、及び異物の咬込みの発生等の問題を抑制して、製品タイヤの耐久性を高めることができる。
【特許文献１】特開２００１−１９１７２２号公報
【特許文献２】特開２０００−７９６４３号公報
【特許文献３】特開２００４−２１６６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述した製造方法及び製造装置を改良したものであり、その目的は、剛体コア若しくは成型ドラム又はタイヤ構成部材成型用ドラム上に螺旋状に巻き付けられたリボン状ゴムの重なり部分の段差の凸部をローラで磨り潰すときの磨り潰し効果を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、回転ドラムと、前記回転ドラムに巻き付けて積層するためのリボン状ゴムを押し出すゴム押出機と、前記ゴム押出機から押し出されたリボン状ゴムを前記回転ドラムに該リボン状ゴムの一部を重ねながら螺旋状に巻き付けるゴム巻き付け装置と、前記回転ドラムに巻き付けられたリボン状ゴムの重なりにより形成された段差部分の凸部を磨り潰すローラであって、その回転に負荷を与える手段を有し、該負荷を与えた状態で前記凸部に押し当てて滑らせながら回転させることにより、前記凸部を磨り潰すローラを備えたことを特徴とする空気入りタイヤ製造装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の空気入りタイヤ製造装置において、前記負荷を与える手段は前記ローラの回転を制動するブレーキであることを特徴とする空気入りタイヤ製造装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の空気入りタイヤ製造装置において、前記ローラを加熱する手段を備えたことを特徴とする空気入りタイヤ製造装置である。
請求項４に係る発明は、回転ドラムの外周にリボン状ゴムを該リボン状ゴムの一部を重ねながら螺旋状に巻き付ける工程と、前記リボン状ゴムの重なりにより形成された段差部分の凸部にローラを押し当てると共に前記ローラの回転に対する負荷を与え、前記ローラを滑らせながら回転させることにより前記凸部を磨り潰す工程とを備えた空気入りタイヤ製造方法である。
請求項５に係る発明は、請求項４記載の空気入りタイヤ製造方法において、前記磨り潰す工程では、前記ローラを加熱して所定の温度に保持することを特徴とする空気入りタイヤ製造方法である。
【００１４】
（作用）
請求項１、２、４に係る発明によれば、回転ドラムに螺旋状に巻き付けられたリボン状ゴムの段差部分の凸部にローラを押し当てているとき、回転ドラムがリボン状ゴムの凸部を介して摩擦力によりローラを回転させようとするトルクが、ローラに与えられた負荷のトルクを越えるように強く押し当てることで、リボン状ゴムに対する剪断応力が発生し、磨り潰し効果が増大する。
請求項３、５に係る発明によれば、ローラに接触しているリボン状ゴムが加熱されて粘度が低下することで、磨り潰し効果が増大すると共に、重なっているリボン状ゴム同士のタッキネス（接着性）が向上することで、リボン状ゴムの界面の接着強度が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転ドラム上のリボン状ゴムの段差部分の凸部に剪断応力が発生することにより、磨り潰し効果を向上させることができる。また、リボン状ゴムの粘度が低下することにより、磨り潰し効果を向上させることができる。さらに、リボン状ゴムの界面の接着強度が高まることにより、製品タイヤの耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るタイヤ製造装置であるグリーンタイヤ成型機１０をサイドウォールを形成する状態で示す斜視図であり、図２はグリーンタイヤ成型機１０の側面図である。また、図３はグリーンタイヤ成型機１０の磨り潰しローラ装置１６がサイドウォールのリボン状ゴムの段差部分の凸部を磨り潰す様子を示す図である。
【００１７】
図１及び２に示すように、本実施形態に係るグリーンタイヤ成型機１０は、リボン状ゴム１７をその一部を重ねながら螺旋状に巻き付けて積層するための剛体コア（成型ドラムでもよい）１１と、剛体コア１１を回転駆動可能に支持するコア支持体１２と、リボン状ゴム１７を押し出すリボン状ゴム押出機１３と、リボン状ゴム押出機１３の台座１４と、リボン状ゴム押出機１３から押し出されたリボン状ゴムを剛体コア１１に巻き付けるための一対のローラ１５Ａ，１５Ｂを有するリボン状ゴム巻き付け装置１５と、剛体コア１１に巻き付けられたリボン状ゴム１７の互いに重なる部分の一側端部に形成される段差部分の凸部を磨り潰すための磨り潰しローラ装置１６とを備えている。
【００１８】
リボン状ゴム押出機１３は、台座１４上で図１のｘ軸方向及びｙ軸方向に直線的に移動可能であり、かつθ方向に回転可能に構成されている。また、リボン状ゴム巻き付け装置１５はリボン状ゴム押出機１３の先端前方に配置されており、リボン状ゴム押出機１３の移動に同期して、ｘ軸方向及びｙ軸方向の移動並びにθ方向の回転ができるように構成されている。そして、ｘ軸方向及びｙ軸方向の位置並びにθの値を制御しながらリボン状ゴム押出機１３の先端からリボン状ゴム１７を押し出し、リボン状ゴム巻き付け装置１５のローラ１５Ａで剛体コア１１の外周面に押し付けることにより、回転中の剛体コア１１の外周面上にリボン状ゴム１７をその一部を重ねながら螺旋状に巻き付けることができる。
【００１９】
磨り潰しローラ装置１６は、図３に示すように、表面にローレット加工が施されたローラ１６Ａと、ローラ１６Ａの回転軸１６Ｂの両端を回転可能に保持する一対の保持部１６Ｃと、回転軸１６Ｂに取り付けられたディスクブレーキ、バンドブレーキ等のブレーキ１６Ｄと、一方の保持部１６Ｃに取り付けられた円板状のヒータ１６Ｅとを備えている。ブレーキ１６Ｄ、ヒータ１６Ｅには、それぞれ図示されていない駆動手段から駆動力（ブレーキ制動力）、ヒータ駆動電流が供給されるものであり、かつそれらは可変設定可能に構成されている。ローラ１６Ａの表面にローレット加工を施したことで、剪断応力の発生に起因した磨り潰し効果の向上と、ゴムへの食い込み作用の向上による磨り潰し効果の向上とが実現できる。
【００２０】
以上の構成を有するグリーンタイヤ成型機１０を用いてタイヤを製造する方法を説明する。まず、剛体コア１１上でリボン状ゴム１７をその一部を重ねながら螺旋状に巻き付けて積層する工程では、リボン状ゴム押出機１３及びリボン状ゴム巻き付け装置１５を図中の矢印ｘ，ｙ，θの各方向に移動させながら、リボン状ゴム巻き付装置１５を剛体コア１１に対して常に所定箇所に位置させ、リボン状ゴム１７を剛体コア１１の外周面に螺旋状に巻き付けて積層する。
【００２１】
また、剛体コア１１に巻き付けられたリボン状ゴム１７の一の部分と、この一の部分と重ね合わせられる他の部分の端部に形成される段差部分の凸部１７Ａを磨り潰す工程では、剛体コア１１を回転させながら磨り潰しローラ装置１６のローラ１６Ａの表面を図中の矢印ｄ，ｅの各方向に移動させて、ローラ１６Ａの表面を剛体コア１１に対して常に所定箇所に位置させ、上記段差部分の凸部１７Ａを磨り潰す。そして、このようにして成型されたグリーンタイヤを加硫することにより、エアの残留、ベアー、あるいはフロークラックのない製品タイヤを形成することができる。
【００２２】
ここで、ローラ１６Ａにより上記段差部分の凸部１７Ａを磨り潰すときは、ローラ１６Ａの表面を上記凸部１７Ａに強く押し当てると共に、ブレーキ１６Ｄに所定の制動力を与え続ける。このため、ローラ１６Ａは、接触しているリボン状ゴム１７の凸部１７Ａの表面を介して剛体コア１１から回転トルクを受けるが、その回転トルクよりもブレーキ１６Ｄの制動力が大きいときは、ローラ１６Ａは回転しない。従って、回転トルクを大きくするために強く押し当てることとなるから、接触抵抗が増大し、リボン状ゴム１７に剪断応力が発生することから、磨り潰し効果が高まることになる。そして、ブレーキ１６Ｄの制動力を調整することにより、剪断応力を変化させ、磨り潰し効果を調整することができる。
【００２３】
また、ローラ１６Ａにより上記段差部分の凸部１７Ａを磨り潰すときは、予めヒータ１６Ｅに駆動電流を与えて加熱しておくことで、ローラ１６Ａの表面の温度を所定の値に維持した状態で磨り潰しを行うようにしている。これにより、ローラ１６Ａの表面によりリボン状ゴム１７の凸部１７Ａを加熱して粘度を低下させ、磨り潰し効果を高めることができる。さらに、重なっているリボン状ゴム１７同士のタッキネス（接着性）が向上することで、リボン状ゴム１７の側端部の界面の接着性が向上するため、リボン状ゴム１７の側端部の界面強度が高まることにより、製品タイヤの耐久性が向上する。
【００２４】
ここで、上記した剛体コア１１上でリボン状ゴム１７を螺旋状に巻き付けて積層する工程と、剛体コア１１に巻き付けられたリボン状ゴム１７の一の部分と、この一の部分と重ね合わせられる他の部分とによって形成される段差部分の凸部１７Ａを磨り潰す工程とは、図２に示すようにほぼ同時に行ってもよいし、図３に示すように、一のタイヤ構成部材の成型のために、リボン状ゴム１７の巻き付けを行った後に、そのタイヤ構成部材に生じる、前記凸部の磨り潰しを行い、これらの巻き付けおよび磨潰しの各動作を、全てのタイヤ構成部材の形成について順次に行ってもよい。なお、図３には、図示の便宜上、リボン状ゴム１７が剛体コア１１の最大径外周面に巻き付けられているように示されているが、実際には、サイドウォールを形成する場合、紙面に対して傾斜して巻き付ける。
【００２５】
次に、本発明の効果を実証するために、本発明に係るグリーンタイヤ成型機１０を製作し、このグリーンタイヤ成型機１０を用いてリボン状ゴムを巻き付けて形成したサイドウォールを有するグリーンタイヤを試作した。そして、グリーンタイヤのサイドウォールの段差部分における凸部高さ、及びリボン状ゴムの互いに重なる部分の界面強度を測定したので、以下に説明する。
【００２６】
図４は、磨り潰しローラ装置１６のローラ１６Ａに負荷を与えた状態で磨り潰しを行った場合と、負荷を与えなかった状態で磨り潰しを行った場合の各々のリボン状ゴムの段差部分の凹凸を測定し、後者を１００とした指標で示したものである。なお、いずれの場合も磨り潰しローラ装置１６のヒータ１６Ｅには駆動電流は供給せず、ローラ１６Ａの加熱は行っていない。また、リボン状ゴム１７の巻き付けと、凸部１７Ａの磨潰しとを、ほぼ同時に行う態様を採用した。図４によれば、ローラ１６Ａに負荷をかけた場合は、負荷をかけなかった場合に比べ、その凸部の高さが４５％に低下しており、これによって、タイヤ加硫時に上記ベアーの発生、エアの残留、そして異物の咬込みの発生を抑制することができ、製品タイヤの耐久性を向上させることができると考えられる。
【００２７】
次に図５は、磨り潰しローラ装置１６のヒータ１６Ｅに駆動電流を供給して所定の温度に設定した状態で磨り潰しを行った場合の、設定温度に対するリボン状ゴムの界面強度を測定したものである。なお、この場合、ブレーキ１６Ｄは作動させていない。また、リボン状ゴム１７を巻き付けた後に凸部１７Ａの磨潰しを行う態様を採用した。図５によれば、ローラ１６Ａの表面温度を２０℃から上昇させていくと１２０℃程度迄は温度上昇にほぼ比例して界面強度が向上し、１２０℃〜１８０℃は同等の界面強度が得られることが確認された。従って、ローラ１６Ａの表面温度が１２０℃〜１８０℃程度に維持されるようにヒータ１６Ｅの発熱量を制御することで、リボン状ゴムの界面強度を最強の状態にし、製品タイヤの耐久性を向上させることができる。
【００２８】
なお、以上の説明では、ローラ１６Ａに負荷を与えるための手段としてディスクブレーキやバンドブレーキ等のブレーキ１６Ｄを用いたが、このように機械的な摩擦力で制動するブレーキに代えて磁力を用いて負荷トルクを加えるトルク制御装置（例、商品名：パーマトルク）を用いてもよい。また、ローラ１６Ａがブレーキ１６Ｄ及びヒータ１６Ｅの双方を具備する構成例を示しているが、何れか一方を具備する構成にしてもよい。さらに、図１では、リボン状ゴム１７の延在方向と磨り潰しローラ装置１６のローラ１６Ａの回転方向とを同じくした場合を示しているが、リボン状ゴム１７の延在方向とローラ１６Ａの回転方向の成す角を０°から３０°までに適宜変化させることで、ローラ１６Ａとリボン状ゴム１７との間でローラ１６Ａの回転方向の剪断応力を発生させ、磨り潰し効果を一層向上させることができる。また、タイヤ構成部材のゴム物性およびリボン状ゴム１７の形状に合わせて、ローラ１６Ａの形状を適宜変化させることで、磨り潰し効果をより一層向上させることができる。
【００２９】
また、以上の説明は、本発明をグリーンタイヤ成型機１０に適用し、その構造およびこれを用いたタイヤの製造方法に関するものであるが、グリーンタイヤ成型機１０の剛体コア１１をタイヤ構成部材成型用ドラムに置き換えれば、グリーンタイヤ成型機１０を、タイヤ構成部材の製造装置に適宜設計変更することができ、タイヤ構成部材の製造装置の場合においても、グリーンタイヤ成型機１０の場合と同様の、リボン状ゴムの巻き付けおよび凸部の磨り潰しに関する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るグリーンタイヤ成型機をサイドウォールを形成する状態で示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るグリーンタイヤ成型機の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るグリーンタイヤ成型機の磨り潰しローラ装置がサイドウォールのリボン状ゴムの段差の凸部を磨り潰す様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磨り潰しローラにかける負荷の有無と磨り潰し後のリボン状ゴムの表面の凹凸との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る磨り潰しローラの温度とリボン状ゴムの界面強度との関係を示すグラフである。
【図６】剛体コアの外周にリボン状ゴムをその一部を重ねながら螺旋状に巻回して積層することによってグリーンタイヤを成型する方法を説明するための図である。
【図７】従来の成型方法に用いるリボン状ゴム及びその重なり部分に発生する段差部分を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・グリーンタイヤ成型機、１１・・・剛体コア、１３・・・リボン状ゴム押出機、１５・・・リボン状ゴム巻き付け装置１５、１６・・・磨り潰しローラ装置、１６Ａ・・・ローラ、１６Ｄ・・・ブレーキ、１６Ｅ・・・ヒータ。
【図１】
2006231533.tif 000003
【図２】
2006231533.tif 000004
【図３】
2006231533.tif 000005
【図４】
2006231533.tif 000006
【図５】
2006231533.tif 000007
【図６】
2006231533.tif 000008
【図７】
2006231533.tif 000009