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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】空気入りタイヤの研磨装置
(51)【国際特許分類】
   B29D 30/00 20060101AFI20231031BHJP
   B24B 29/00 20060101ALI20231031BHJP
   B60C 19/00 20060101ALI20231031BHJP
【FI】
B29D30/00
B24B29/00 B
B60C19/00 K
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019231793
(22)【出願日】2019-12-23
(65)【公開番号】P2021098328
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2022-10-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000183233
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104134
【弁理士】
【氏名又は名称】住友 慎太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100156225
【弁理士】
【氏名又は名称】浦 重剛
(74)【代理人】
【識別番号】100168549
【弁理士】
【氏名又は名称】苗村 潤
(74)【代理人】
【識別番号】100200403
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 幸信
(74)【代理人】
【識別番号】100206586
【弁理士】
【氏名又は名称】市田 哲
(72)【発明者】
【氏名】坂本 淳二
(72)【発明者】
【氏名】塚本 隆
【審査官】増永 淳司
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-062441(JP,A)
【文献】特開2017-019234(JP,A)
【文献】特開2018-187899(JP,A)
【文献】実開昭60-147669(JP,U)
【文献】特開2015-069684(JP,A)
【文献】特開2008-062373(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29D 30/00
B60C 19/00
B24B 29/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気入りタイヤの研磨装置であって、
前記空気入りタイヤを予め定められた姿勢に保持するための保持部と、
前記保持部で保持された前記空気入りタイヤのトレッド部の内面に接触し、かつ、回転することで前記内面を研磨するロールブラシとを含み、
前記ロールブラシは、前記空気入りタイヤのタイヤ軸方向に沿った軸心の周りで回転するものであり、
前記ロールブラシは、その軸心方向の両端を含む一対のブラシ端部と、前記一対のブラシ端部の間のブラシ中央部とを含み、
前記一対のブラシ端部の周方向剛性は、前記ブラシ中央部の周方向剛性よりも小さい、
空気入りタイヤの研磨装置。
【請求項2】
前記ロールブラシの前記一対のブラシ端部は、前記空気入りタイヤの一対のショルダー部の内面と接触するように構成されている、請求項1に記載の空気入りタイヤの研磨装置。
【請求項3】
前記ロールブラシは、円筒状の芯材と、前記芯材の外周面を螺旋状の軌跡で植毛されたブラシ材の列を含む、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤの研磨装置。
【請求項4】
前記ロールブラシの軸心の中央位置を前記保持部に保持された空気入りタイヤの幅中心位置に揃えるロール移動手段をさらに備える、請求項1ないし3のいずれかに記載の空気入りタイヤの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気入りタイヤのトレッド部の内面を研磨するための研磨装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、トレッド部の内面にスポンジ材を接着した空気入りタイヤが提案されている。また、スポンジ材と空気入りタイヤとの接着性を高めるために、空気入りタイヤのトレッド部の内面をバフの研磨する装置が下記特許文献1に記載されている。
【0003】
上述の研磨装置は、支持軸及び前記支持軸に取り付けられるブラシを含んでいる。前記ブラシは、前記支持軸とともに回転駆動し、前記内面に接することで、トレッド部の内面を研磨し、そこに残存する離型剤などを除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2018-187899号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のような研磨装置では、トレッド部の内面の研磨量が、タイヤ軸方向において、不均一となりやすく、特に、トレッド部の内面のタイヤ軸方向の両側が、タイヤ軸方向の中央側に比べてより多く研磨され、ひいては、タイヤ性能に影響を与えるおそれがあった。
【0006】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トレッド部の内面の研磨量をタイヤ軸方向に亘って均等に近づけることのできる研磨装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、空気入りタイヤの研磨装置であって、前記空気入りタイヤを予め定められた姿勢に保持するための保持部と、前記保持部で保持された前記空気入りタイヤのトレッド部の内面に接触し、かつ、回転することで前記内面を研磨するロールブラシとを含み、前記ロールブラシは、前記空気入りタイヤのタイヤ軸方向に沿った軸心の周りで回転するものであり、前記ロールブラシは、その軸心方向の両端を含む一対のブラシ端部と、前記一対のブラシ端部の間のブラシ中央部とを含み、前記一対のブラシ端部の周方向剛性は、前記ブラシ中央部の周方向剛性よりも小さい。
【0008】
本発明に係る空気入りタイヤの研磨装置は、前記ロールブラシの前記一対のブラシ端部が、前記空気入りタイヤの一対のショルダー部の内面と接触するように構成されている、のが望ましい。
【0009】
本発明に係る空気入りタイヤの研磨装置は、前記ロールブラシが、円筒状の芯材と、前記芯材の外周面を螺旋状の軌跡で植毛されたブラシ材の列を含む、のが望ましい。
【0010】
本発明に係る空気入りタイヤの研磨装置は、前記ロールブラシの軸心の中央位置を前記保持部に保持された空気入りタイヤの幅中心位置に揃えるロール移動手段をさらに備える、のが望ましい。
【発明の効果】
【0011】
一般に、空気入りタイヤのトレッド部は、タイヤ軸方向の中央部(クラウン)とその両外側部(ショルダー)とを含んでおり、前記ショルダーの内径は、タイヤ軸方向の外側に向かって徐々に小さくなっている。
【0012】
本発明では、このような空気入りタイヤの内面形状に着目し、トレッド部の内面を研磨するロールブラシを改良した。具体的には、ロールブラシの一対のブラシ端部の周方向剛性を、ブラシ中央部の周方向剛性よりも小さく構成した。このような研磨装置では、トレッド部の内面のタイヤ軸方向の両側が、タイヤ軸方向の中央側に比べてより多く研磨されることが防止され、ひいては、トレッド部の内面の研磨量をタイヤ軸方向に亘って均等に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の研磨装置の一実施形態を示す正面図である。
図2】空気入りタイヤの外形を説明する断面図である。
図3図1の研磨装置の保持部の側面図である。
図4】ロールブラシの断面図である。
図5】ロールブラシの斜視図である。
図6】ロールブラシをタイヤの内面に接触させた状態の概略を説明する断面図である。
図7】(a)は、図6のA-A線断面図、(b)は、図6のB-B線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの研磨装置(以下、単に「研磨装置」という。)1の正面図である。本実施形態の研磨装置1は、空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」という場合がある。)Tのトレッド部Taの内面T1を研磨するためのものである。研磨後のタイヤTは、研磨された部分に、例えば、タイヤ内腔内の共鳴振動を抑制するための制音用の帯状スポンジ材や、パンクを防止するためのシーラント材等(図示省略)が貼り付けられる。研磨装置1は、例えば、乗用車用や重荷重用等、種々の空気入りタイヤTを研磨することができる。
【0015】
図2は、タイヤTの外形の概略を説明するための断面図である。図2は、カーカスやベルト層等のタイヤ構成部材が省略された図である。図2に示されるように、タイヤTは、路面と接地する接地面T2を有するトレッド部Taと、トレッド部Taの両側に配されるサイドウォール部Tbと、サイドウォール部Tbに連なるビード部Tdとを含んでいる。サイドウォール部Tbは、タイヤTの最大幅となる部分を含んでいる。
【0016】
トレッド部Taは、本実施形態では、タイヤ軸方向の中央部(クラウン部)Tcと、中央部Tcのタイヤ軸方向の両側に配される一対の外側部(ショルダー部)Ts、Tsとを含んでいる。中央部Tcは、本実施形態では、タイヤTの幅中心位置Cを含んでいる。外側部Tsの内径Daは、例えば、タイヤ軸方向の外側に向かって徐々に小さくなっている。なお、タイヤTは、本実施形態では、タイヤTの幅中心位置Cからタイヤ軸方向の両側に向かって、内径Dが小さくなり、かつ、内径Dの小さくなる割合が徐々に大きくなっている。
【0017】
図1に示されるように、本実施形態の研磨装置1は、タイヤTを予め定められた姿勢に保持するための保持部2と、タイヤTの内面T1を研磨するための研磨部3とを含んでいる。
【0018】
図3は、保持部2の側面図である。図1及び図3に示されるように、保持部2は、本実施形態では、タイヤTを起立姿勢Rで保持する。保持部2は、種々の周知構造のものが採用される。保持部2は、本実施形態では、タイヤTを回転させる一対の支持ローラ4、4と、タイヤTのタイヤ軸方向の位置を決める位置決め手段5と、タイヤTを支持ローラ4に押し付けする押付け手段6とを備えている。
【0019】
支持ローラ4は、例えば、水平かつ互いに平行に配される。タイヤTは、本実施形態では、支持ローラ4、4間に跨ることで起立姿勢Rが維持される。一方の支持ローラ4は、電動機4aによって回転駆動される。これにより、タイヤTは、タイヤ回転軸Tx周りで回転できる。起立姿勢RのタイヤTのタイヤ回転軸Txは、本実施形態では、水平である。本明細書では、タイヤ回転軸Txと平行な方向をX、鉛直方向(上下方向)をZ、支持ローラ4、4が離間する方向であって、X方向とZ方向とに直角な方向をYとする。
【0020】
位置決め手段5は、例えば、タイヤTのサイドウォール部Tbの両側に配された一対の支持体7、7と、両支持体7に回転可能に取り付けられる保持ローラ8とを含んでいる。支持体7は、本実施形態では、矩形状に枠組みされたフレーム7aである。支持体7は、タイヤ軸方向に延びる一対の案内ガイド9によってX方向(タイヤ軸方向)に移動可能に案内される。
【0021】
保持ローラ8は、本実施形態では、タイヤTのサイドウォール部Tbと接し、タイヤTのタイヤ回転軸Tx周りの回転を保持しつつ、タイヤTのX方向の移動を拘束する。保持ローラ8の軸心8jは、例えば、タイヤ回転軸Txに向かって延びるように配されている。保持ローラ8は、例えば、各支持体7に複数設けられている。
【0022】
押付け手段6は、例えば、シリンダ10と、押さえローラ11とを含んでいる。シリンダ10は、Z方向に延びるロッド10aを有している。押さえローラ11は、ロッド10aの下端に回転可能に取り付けられている。押さえローラ11は、タイヤTのトレッド部Taの接地面T2と接触する。このような押付け手段6は、タイヤTの安定した回転を維持する。
【0023】
研磨部3は、本実施形態では、ロールブラシ15と、ロールブラシ15を移動させるロール移動手段16とを含んでいる。
【0024】
ロール移動手段16は、例えば、ロールブラシ15をZ方向に昇降移動させる上下移動具17と、ロールブラシ15をX方向に水平移動させる水平移動具18とを含んでいる。
【0025】
上下移動具17は、例えば、台板20から立ち上がる支柱21に、ガイド22を介して昇降移動可能に支持される上下移動台23を具える。水平移動具18は、例えば、上下移動台23に、ガイド24を介してタイヤ軸方向に移動可能に支持される水平移動台25を具える。上下移動台23及び水平移動台25は、例えばボールネジ機構などを有する適宜の直線駆動手段(図示省略)により駆動される。なお、ロール移動手段16は、ロールブラシ15をY方向に移動させる移動手段(図示省略)を有していても良い。
【0026】
水平移動台25には、例えば、ロールブラシ15を回転駆動するための駆動用のモータ27が取り付けられている。モータ27は、起立姿勢RのタイヤTのタイヤ回転軸Txと平行に延びるモータ軸27aを備えている。
【0027】
図4は、ロールブラシ15の断面図、図5は、ロールブラシ15の斜視図である。図4及び図5に示されるように、ロールブラシ15は、その軸心15jの周りで回転するものである。回転するロールブラシ15の外周面15aとタイヤTの内面T1とが接触することにより、内面T1が研磨される。
【0028】
ロールブラシ15は、軸心方向の両端15e、15eを含む一対のブラシ端部29、29と、一対のブラシ端部29の間のブラシ中央部30とを含んでいる。ブラシ中央部30は、例えば、ロールブラシ15の軸心方向の中央位置(中点)15tを含んでいる。
【0029】
また、ロールブラシ15は、本実施形態では、円筒状の芯材31と、芯材31の外周面31aに取り付けられブラシ材32とを具えている。
【0030】
芯材31は、例えば、外周面31aと同心の内周面31bを有している。本実施形態の内周面31bには、モータ27のモータ軸27aが一直線状に連結される。このように、本実施形態の芯材31は、モータ27によって回転可能に支持されている。また、ロールブラシ15の軸心15jは、タイヤ回転軸Txと平行になるように配されている。
【0031】
ブラシ材32は、例えば、長尺のチャンネル34と、チャンネル34に植毛される多数本の毛材35とを含んでいる。チャンネル34は、中央片34aと、中央片34aの両側から同方向に延びる一対の側片34b、34bとからなり、横断面略U字状に形成されている。毛材35は、例えば、中央片34aに植毛されて、側片34bに沿って延びかつ側片34bよりも大きい長さを有している。ブラシ材32は、本実施形態では、芯材31の周りを螺旋状に複数周巻回されて、その中央片34aが外周面31aに取り付けられている。このように、本実施形態のロールブラシ15は、芯材31の外周面31aを螺旋状の軌跡で植毛されたブラシ材32の列として形成されている。ブラシ材32の長さ(ロールブラシ15の半径方向)L2は、ブラシ端部29及びブラシ中央部30で同じである。
【0032】
このようなロールブラシ15は、一対のブラシ端部29の周方向剛性が、ブラシ中央部30の周方向剛性よりも小さい。図6は、ロールブラシ15を用いてタイヤTの内面T1を研磨する図である。図7(a)は、図6のA-A線断面図である。図7(b)は、図6のB-B線断面図である。図7(b)に示されるように、ロールブラシ15が軸心15jの周りで回転して、タイヤTの内面T1と接触した場合、ブラシ端部29は、毛材35が、その外端(外周面15a)側に向かってロールブラシ15の回転方向Raと逆側に傾斜するように変形する。他方、図7(a)に示されるように、ブラシ中央部30は、前記接触した場合でも、ブラシ端部29に比して、毛材35の変形が小さい。これは、チャンネル34が芯材31に螺旋状で巻き付けられているため、ブラシ端部29の毛材35は、ブラシ中央部30の毛材35よりもロールブラシ15の周方向(回転方向Ra)に、より大きく逃げることができることによる。これにより、ブラシ端部29及びブラシ中央部30が均等に近い圧力でタイヤTと接することができる。このため、内径Dの小さい外側部Tsが、内径Dの大きい中央部Tcに比べてより多く研磨されることが防止され、ひいては、トレッド部Taの内面の研磨量をタイヤ軸方向に亘って均等に近づけることができる。また、このようなロールブラシ15は、ブラシ端部29及びブラシ中央部30の毛材35の摩耗の進行が均等に近づけられる。
【0033】
本明細書では、「周方向剛性」とは、回転するロールブラシ15を面接触させたときのロールブラシ15(毛材35)の周方向への変形の大きさを示す指標であり、「周方向剛性が大きい」とは、ロールブラシ15(毛材35)の周方向への変形が小さいことをいう。
【0034】
図6に示されるように、ロールブラシ15の軸心方向に隣接するブラシ材32は、例えば、隙間Sを介して並べられている。このようなブラシ材32は、毛材35の密度(チャンネル34の単位長さあたりの毛材35の本数)を小としてロールブラシ15のブラシ端部29の周方向剛性をより小さくすることができ、上述の作用をより効果的に発揮することができる。
【0035】
ロールブラシ15の軸心方向の長さL1は、前記シーラント剤やスポンジ材が貼り付けされる貼付領域Kのタイヤ軸方向幅W1(図2に示す)の85%~105%が望ましい。貼付領域Kは、例えば、そのタイヤ軸方向の中間位置KcとタイヤTの幅中心位置Cとが一致してる。また、前記貼付領域Kのタイヤ軸方向幅W1は、例えば、タイヤTのトレッド幅TWの30%以上が望ましく、40%以上がさらに望ましく、70%以下が望ましく、60%以下がさらに望ましい。
【0036】
前記「トレッド幅TW」とは、正規状態のタイヤTに、正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置として定められるトレッド端Te、Te間のタイヤ軸方向の距離である。「正規状態」とは、タイヤTが正規リム(図示省略)にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。本明細書では、特に断りがない場合、タイヤTの各部の寸法等は、この正規状態において測定される値である。
【0037】
「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"とする。
【0038】
「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に180kPaとする。
【0039】
「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"とし、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の88%に相当する荷重とする。
【0040】
毛材35は、例えば、ナイロン、鋼線、ステンレス線等、種々の公知材料から選択することができる。毛材35は、本実施形態では、ナイロンが用いられる。毛材35の密度は、本実施形態では、チャンネル34の長手方向において同じである。なお、毛材35の密度は、例えば、ブラシ端部29よりもブラシ中央部30が大きくなるようにしても良い。
【0041】
次に、本実施形態の研磨装置1を用いてタイヤTを研磨する研磨方法が説明される。本実施形態の研磨方法は、タイヤTをセットするセット工程と、タイヤTを研磨する研磨工程とを含んでいる。本実施形態のセット工程では、タイヤTが保持部2に保持される。具体的には、タイヤTが一対の支持ローラ4、4上に起立姿勢Rで載置される。次に、位置決め手段5の一対の支持体7をタイヤ軸方向に移動させて、タイヤTのサイドウォール部Tbと保持ローラ8とを接触させて支持体7が固定される。これにより、タイヤTは、X方向及びY方向に位置決めされるとともに、両方向への移動が拘束される。次に、押付け手段6のロッド10aが降下されて、押さえローラ11をタイヤTのトレッド部Taの接地面T2に接触させる。これにより、タイヤTのZ方向の移動が拘束される。次に、一の支持ローラ4に連結された電動機4aが駆動されて、タイヤTを回転する。本実施形態のセット工程では、ロールブラシ15は、例えば、タイヤTの外側に控えた位置で待機されている。
【0042】
次に、研磨工程が行われる。本実施形態の研磨工程では、先ず、上下移動具17及び水平移動具18が駆動されて、ロールブラシ15を、タイヤTの内腔N内に移動する。このとき、本実施形態では、ロールブラシ15の軸心15jは、タイヤ回転軸Txと重なる位置に配されている。次に、例えば、上下移動具17によってロールブラシ15を降下させるとともにロールブラシ15を回転駆動して毛材35とトレッド部Taの内面T1とが接触される。内面T1を早く研磨させる観点より、タイヤTの回転方向Rbと、ロールブラシ15の回転方向Raとは、逆向きが望ましい。
【0043】
このとき、図6に示されるように、ロールブラシ15のブラシ端部29は、タイヤTのショルダー部Tsの内面と接触するように構成されている。また、ブラシ中央部30は、タイヤTのクラウン部Tcの内面と接触するように構成されている。これにより、タイヤTの幅中心位置Cからタイヤ軸方向の両側に向かって内径Dが徐々に小さくなるトレッド部Taの形状に合致して、トレッド部Taの内面T1の研磨量をタイヤ軸方向に亘って均等に近づけることができる。
【0044】
とりわけ、ロールブラシ15の中央位置15tを、タイヤTの幅中心位置Cに揃えるのが望ましい。これにより、上述の作用がより効果的に発揮される。
【0045】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例
【0046】
図1、3に示す構造の研磨装置を用い、空気入りタイヤのトレッド部の内面が研磨された。実施例及び比較例では、それぞれ、1本のロールブラシを用いて、3000本のタイヤが研磨された。タイヤの内面の研磨状態が、テスターの目視によって評価された。
【0047】
実施例は、本発明のロールブラシを用いた。比較例は、ブラシ端部の周方向剛性と、ブラシ中央部の周方向剛性とが同じロールブラシを用いた。即ち、比較例のロールブラシは、芯材の周方向と平行にブラシ材を1周巻き付けたものを、ロールブラシの軸心方向に複数個並べたものである。ロールブラシの長さL1を含め、研磨装置のその他の仕様は、全て同じである。
タイヤサイズ:215/60R16
貼付領域Kの幅(W1/TW):61%
ロールブラシの長さ(L1/W1):95%
【0048】
テストの結果が表1に示される。表1の「適合」は、研磨量がタイヤ軸方向に亘って均等と判断できるものである。表1の各「不適合」は、研磨量がタイヤ軸方向に亘って均等と判断できないものである。「不適合1」及び「不適合2」は、ブラシ端部が、ブラシ中央部よりも大きな研磨量であったものであり、「不適合1」は、「不適合2」よりも研磨量の差が大きかった。「不適合3」は、ブラシ端部が、ブラシ中央部よりも小さな研磨量であった。これは、比較例のロールブラシでは、ブラシ端部がブラシ中央部よりも摩耗の進行が早かったためである。
【0049】
【表1】
【0050】
テストの結果、実施例のロールブラシは、比較例のロールブラシに比して、研磨量がタイヤ軸方向に亘って均等に近づけられている。タイヤサイズを変更してテストを行ったが、タイヤサイズに適した本発明のロールブラシを用いることで、研磨量をタイヤ軸方向に亘って均等に近づけることができた。
【符号の説明】
【0051】
1 空気入りタイヤの研磨装置
2 保持部
15 ロールブラシ
15j 軸心
15e 両端
29 ブラシ端部
30 ブラシ中央部
T 空気入りタイヤ
Ta トレッド部
T1 内面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7