JP2009061691A - 円環状ゴム部材の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押し出した帯状ゴムを残留応力が少ない状態で湾曲させることができ、しかもその曲率を自由に変更することができる円環状ゴム部材の製造方法及びその製造装置を提供すること。
【解決手段】押出機２０，３０により口金１５を介してゴムを帯状に押し出し、その帯状ゴムの端部同士を貼り合わせて円環状に成形する工程を備える円環状ゴム部材の製造方法において、帯状ゴム１ｂの断面形状に対応した形状の開口１１と、開口１１の外周部１１ｏにゴムを送り込むための外周側流路１２ｏと、開口１１の内周部１１ｉにゴムを送り込むための内周側流路１２ｉと、を有する口金１５を用いて、外周側流路１２ｏでのゴム流量を内周側流路１２ｉでのゴム流量よりも大きくすることで、押し出した帯状ゴム１ｂを湾曲させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ構成部材としてのビードフィラーなどに代表される円環状ゴム部材の製造方法及びその製造装置に関するものである。

図４に示すように、タイヤは、サイドウォールゴム２やトレッドゴム３、カーカスプライ４、インナーライナーゴム５など種々のゴム部材を組み合わせて構成される。ビード部材１０は、一対のビード部１の各々に配設され、これを挟み込むようにしてカーカスプライ４の幅方向端部が巻き返される。ビード部材１０は、図５に示すように、断面三角形状の硬質ゴムからなる円環状のビードフィラー１ｂと、ゴム被覆された鋼線等の収束体からなるビードコア１ａとを有する。

ビード部材１０は、例えば図６に示すように、押出機８１により口金８２を介して帯状に押し出したビードフィラー１ｂを、予め円環状に形成したビードコア１ａに供給し、ビードフィラー１ｂの内周にビードコア１ａを貼り合わせることにより製造される（下記特許文献１参照）。ビードコア１ａは、ｒ方向に回転自在に支持されており、その回転速度はビードフィラー１ｂの押出速度に対応するように制御される。ビードフィラー１ｂは、所定の長さで切断された後、その端部同士が貼り合わされて円環状に成形される。

ところが、帯状のビードフィラー１ｂを上記のように円環状に成形すると、その内外周差に起因して、ビードフィラー１ｂの外周部分に周方向の引張応力が作用するため、ビードフィラー１ｂがビードコア１ａとは逆方向（Ｘ方向）に変形し、端部同士の貼り合わせに支障を来たすことがあった。特にビードフィラー１ｂの場合には、外周部分が薄肉であることから、口金８２内部のゴム流路において外周部のゴムの流れが内周部よりも悪くなる傾向にあり、前述した不具合が顕著であった。

下記特許文献２には、ビードフィラーの曲率に合致した曲率を有するダイスを使用し、このダイスに沿わせてゴムを円環状に成形する方法が記載されている。しかし、この方法では、ビードフィラーに引っ張り或いは圧縮の応力が残留するため、成形後に変形を引き起こすおそれがある。また、ビードフィラーのサイズを変更する場合には、そのサイズに対応した曲率を有する別のダイスを使用しなければならない。
特開平６−２９７６０３号公報 特開２００４−１７４００号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、押し出した帯状ゴムを残留応力が少ない状態で湾曲させることができ、しかもその曲率を自由に変更することができる円環状ゴム部材の製造方法及びその製造装置を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る円環状ゴム部材の製造方法は、押出機により口金を介してゴムを帯状に押し出し、その帯状ゴムの端部同士を貼り合わせて円環状に成形する工程を備える円環状ゴム部材の製造方法において、前記帯状ゴムの断面形状に対応した形状の開口と、前記開口の外周部にゴムを送り込むための外周側流路と、前記開口の内周部にゴムを送り込むための内周側流路と、を有する口金を用いて、前記外周側流路でのゴム流量を前記内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、押し出した帯状ゴムを湾曲させるものである。

本発明に係る円環状ゴム部材の製造方法によれば、口金の外周側流路でのゴム流量を内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、開口の外周部に対してより多くのゴムを送り込み、押し出した帯状ゴムを残留応力が少ない状態で湾曲させることができる。これにより、帯状ゴムの変形を抑制でき、端部同士を適切に貼り合わせて円環状に精度良く成形することができる。また、外周側流路と内周側流路とのゴム流量のバランスを調整することで、帯状ゴムの曲率を自由に変更できるため、種々のサイズの円環状ゴム部材を容易且つ確実に製造することができる。

本発明は、外周部分が先細りした断面三角形状のビードフィラーの製造に特に有用である。その理由は、断面三角形状をなすビードフィラーにおいては、口金の外周部におけるゴムの流れが特に悪くなる傾向にあり、端部同士の貼り合わせに支障を来たし易いところ、上述した作用効果を奏する本発明によれば、そのような不具合を解消できるためである。

また、本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置は、口金を介してゴムを帯状に押し出す押出機を備える円環状ゴム部材の製造装置において、前記口金が、帯状ゴムの断面形状に対応した形状の開口と、前記開口の外周部にゴムを送り込むための外周側流路と、前記開口の内周部にゴムを送り込むための内周側流路とを有し、前記外周側流路でのゴム流量を前記内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、押し出した帯状ゴムを湾曲可能に構成したことを特徴とするものである。

本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置によれば、口金の外周側流路でのゴム流量を内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、開口の外周部に対してより多くのゴムを送り込み、押し出した帯状ゴムを残留応力が少ない状態で湾曲させることができる。そのため、帯状ゴムの変形を抑制でき、端部同士を適切に貼り合わせて円環状に精度良く成形することができる。また、外周側流路と内周側流路とのゴム流量のバランスを調整することで、帯状ゴムの曲率を自由に変更できるため、種々のサイズの円環状ゴム部材を容易且つ確実に製造することができる。

本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の実施形態として、前記外周側流路にゴムを供給する押出機と前記内周側流路にゴムを供給する押出機とが別個に構成されているものが挙げられる。かかる構成によれば、各押出機の作動を適宜に制御することにより、外周側流路と内周側流路とのゴム流量のバランスを容易且つ適切に調整できるとともに、帯状ゴムの曲率を簡易に変更することができる。

本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の実施形態として、前記外周側流路及び前記内周側流路に対して同じ押出機からゴムが供給され、前記外周側流路の断面積が前記内周側流路の断面積よりも大きくなるように、前記外周側流路及び前記内周側流路の少なくとも一方の断面積を可変に構成したものが挙げられる。かかる構成によれば、外周側流路と内周側流路とで押出機を共用しながらも、外周側流路及び内周側流路の少なくとも一方の断面積を変えて、外周側流路の断面積を内周側流路の断面積よりも大きくすることにより、外周側流路でのゴム流量を内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることができる

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、円環状ゴム部材が、図４，５に示すように外周部分が先細りした断面三角形状のビードフィラー１ｂである例を示す。図１は、本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の一例を示す概略構成図である。図２は、口金に形成された開口の正面図である。

この装置は、口金１５と、口金１５を介してゴムを帯状に押し出す押出機（本実施形態では２台の押出機２０，３０）と、制御装置４０とを備える。押出機２０は、ゴム材料が投入されるホッパー２１と、ゴム材料に熱を与えながら前方に送り出すスクリュー２２と、スクリュー２２を内蔵する円筒状のバレル２３と、スクリュー２２を駆動する駆動装置２４とを備える。押出機３０は、押出機２０と同様に構成され、ホッパー３１、スクリュー３２、バレル３３及び駆動装置３４を備える。制御装置４０は、スクリュー２２，３２の駆制動及び回転量を制御する。

口金１５は、押出機２０，３０のバレル２３，３３の先端側に連結され、その前面に形成された開口１１から帯状ゴムとしてのビードフィラー１ｂが押し出される。押し出されたビードフィラー１ｂは、後述するように矢印Ｒの方向に向かって湾曲する。開口１１は、図２に示すようにビードフィラー１ｂの断面形状に対応した形状を有し、先細りとなる上部が開口１１の外周部１１ｏ、下部が開口１１の内周部１１ｉとなる。

口金１５の内部には、押出機２０，３０から供給されたゴムが通るゴム流路が設けられており、その下流側に開口１１が形成されている。ゴム流路は、バレル２３，３３の内部に連通する分岐部１２と、開口１１に連通する合流部１３とを備える。分岐部１２は、外周側流路１２ｏと内周側流路１２ｉとを有し、それらが合流部１３にて合流する。外周側流路１２ｏは、合流部１３の外周側に連通し、押出機２０により供給されたゴムを開口１１の外周部１１ｏに送り込む。また、内周側流路１２ｉは、合流部１３の内周側に連通し、押出機３０により供給されたゴムを開口１１の内周部１１ｉに送り込む。本実施形態では、外周側流路１２ｏと内周側流路１２ｉとが同等の断面積を有する。

円環状ゴム部材としてのビードフィラー１ｂを製造する際には、まず、ゴム材料をホッパー２１，３１に投入し、それらをスクリュー２２、３２によって混練しながら前方に送り出して口金１５に供給する。口金１５に供給されたゴムは、外周側流路１２ｏ及び内周側流路１２ｉを通って合流部１３で合流し、開口１１から断面三角形状をなす帯状のビードフィラー１ｂとして一体的に押し出される。このとき、開口１１の外周部１１ｏには、主として外周側流路１２ｏを経由したゴムが送り込まれ、開口１１の内周部１１ｉには、主として内周側流路１２ｉを経由したゴムが送り込まれる。

そして、本発明では、帯状のビードフィラー１ｂを押し出す際に、外周側流路１２ｏでのゴム流量を内周側流路１２ｉでのゴム流量よりも大きくする。これにより、開口１１の外周部１１ｏに対してより多くのゴムを送り込み、図１に示すように押し出したビードフィラー１ｂを湾曲させることができる。このビードフィラー１ｂは、引っ張りにより湾曲させたものではないため、残留応力の発生が抑制された状態となる。

外周側流路１２ｏでのゴム流量を内周側流路１２ｉでのゴム流量よりも大きくする具体的手法としては、スクリュー２２の回転量をスクリュー３２よりも大きくすることや、バレル２３の容量をバレル３３よりも大きくすることが挙げられる。また、これら以外にも、単位時間に流れる各流路のゴム量に差を設けうる手段を適宜に採用できる。更に、外周側流路１２ｏを通るゴムの粘度を、内周側流路１２ｉを通るゴムよりも低くして流動性を高めると効果的である。

押し出されたビードフィラー１ｂは、所定の長さで切断された後、その端部同士が貼り合わされて円環状に成形される。ビードフィラー１ｂの曲率は、外周側流路１２ｏと内周側流路１２ｉとのゴム流量のバランスにより定まるため、該ゴム流量のバランスを適切に制御することで、所望の曲率を有した歪みの少ない円環状のビードフィラー１ｂを製造できる。また、ゴム流量のバランスを調整して曲率を変更することで、種々のサイズのビードフィラー１ｂを容易に製造することができる。

本実施形態では、外周側流路１２ｏにゴムを供給する押出機２０と内周側流路１２ｉにゴムを供給する押出機３０とが別個に構成されているため、各押出機２０，３０の作動を適宜に制御することで、ゴム流量のバランスを簡易に調整することができる。

本実施形態のように、円環状ゴム部材として、外周部分が先細りした断面三角形状のビードフィラー１ｂを製造する場合には、その形状に起因して、開口１１の外周部１１ｏにおけるゴムの流れが悪くなり易い。しかし、本発明によれば、上述のようにして、開口１１の外周部１１ｏに対してより多くのゴムを送り込めるため、外周部１１ｏにおけるゴムの流れの悪さを解消して、ビードフィラー１ｂの外周部分での残留応力を抑制できる。

図１では図示を省略しているが、口金１５の前方（図１右側）には、予め円環状に形成したビードコアが配置される。押し出されたビードフィラー１ｂは、該ビードコアに供給され、そのビードフィラー１ｂの内周にビードコアが貼り合わされてビード部材が成形される。かかる場合には、図６に示した構造と類似の構造が採用できる。また、ビードフィラー１ｂを１周以上押し出して螺旋状の帯状ゴムとし、それを所定の長さで切断して円環状に成形することも可能である。

図３は、本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の別例を示す概略構成図である。この装置は、１台の押出機５０を使用する点と口金６０の形状に関する点以外は、図１に示した装置と略同様の構成である。押出機５０は、前述した押出機２０と同様に構成され、ホッパー５１、スクリュー５２、バレル５３及び駆動装置５４を備える。制御装置４０は、スクリュー５２の駆制動及び回転量を制御する。

図１の装置では、口金１５の両流路１２ｏ，１２ｉにゴムを供給する押出機が別個に構成されていたが、図３の装置では、外周側流路６２ｏ及び内周側流路６２ｉに対して同じ押出機５０からゴムが供給される。そして、この装置では、内周側流路６２ｉの断面積が可変に構成されており、それによって、外周側流路６２ｏでのゴム流量を内周側流路６２ｉでのゴム流量よりも大きくできるように構成されている。

具体的には、内周側流路６２ｉの下流部に、その断面積を小さくするためのチョーク部７０が設けられている。チョーク部７０は、軸方向に変位可能に取り付けられたチョークボルト７１と、内周側流路６２ｉに面する位置に配され、チョークボルト７１の先端に取り付けられたチョークバー７２とを備える。かかる構成によれば、チョークボルト７１を操作してチョークバー７２を内周側流路６２ｉ側に進出させることにより、内周側流路６２ｉの断面積を減らして、外周側流路６２ｏの断面積を内周側流路６２ｉの断面積よりも大きくできる。

外周側流路６２ｏを通るゴムは、開口６１の外周部６１ｏに送り込まれ、断面積が減少した状態の内周側流路６２ｉを通るゴムは、開口６１の内周部６１ｉに送り込まれる。これにより、外周側流路６２ｏでのゴム流量を内周側流路６２ｉでのゴム流量よりも大きくして、開口６１の外周部６１ｏにより多くのゴムを送り込むことができ、その結果、図３に示すように押し出したビードフィラー１ｂを湾曲させることができる。

本実施形態では、内周側流路６２ｉの断面積を小さくすることにより、外周側流路６２ｏでのゴム流量を内周側流路６２ｉでのゴム流量よりも大きくするものであるが、これに代えて又は加えて、外周側流路６２ｏの断面積を拡げることによっても、同様の作用効果を奏することができる。

［別実施形態］
前述の実施形態では、円環状ゴム部材としてビードフィラーを製造する例について説明したが、本発明はこれに限られず、例えばサイドウォールゴムなど他の円環状ゴム部材にも適用可能である。また、押出機の先端側にギアポンプを連設し、該ギアポンプの機能に基づいて口金にゴムを定量供給するようにしてもよい。

本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の一例を示す概略構成図 口金に形成された開口の正面図 本発明に係る円環状ゴム部材の製造装置の別例を示す概略構成図 空気入りタイヤの一例を示す断面図 ビード部材を一部破断させて示した斜視図 従来の方法により円環状ゴム部材を製造する様子を示す図

符号の説明

１ａ ビードコア
１ｂ ビードフィラー
１０ ビード部材
１１ 開口
１１ｉ 内周部
１１ｏ 外周部
１２ 分岐部
１２ｉ 内周側流路
１２ｏ 外周側流路
１３ 合流部
１５ 口金
２０ 押出機
３０ 押出機
６０ 口金
６１ 開口
６１ｉ 内周部
６１ｏ 外周部
６２ｉ 内周側流路
６２ｏ 外周側流路
７０ チョーク部

Claims (5)

1. 押出機により口金を介してゴムを帯状に押し出し、その帯状ゴムの端部同士を貼り合わせて円環状に成形する工程を備える円環状ゴム部材の製造方法において、
   前記帯状ゴムの断面形状に対応した形状の開口と、前記開口の外周部にゴムを送り込むための外周側流路と、前記開口の内周部にゴムを送り込むための内周側流路と、を有する口金を用いて、
   前記外周側流路でのゴム流量を前記内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、押し出した帯状ゴムを湾曲させることを特徴とする円環状ゴム部材の製造方法。
2. 前記円環状ゴム部材が、外周部分が先細りした断面三角形状のビードフィラーである請求項１に記載の円環状ゴム部材の製造方法。
3. 口金を介してゴムを帯状に押し出す押出機を備える円環状ゴム部材の製造装置において、
   前記口金が、帯状ゴムの断面形状に対応した形状の開口と、前記開口の外周部にゴムを送り込むための外周側流路と、前記開口の内周部にゴムを送り込むための内周側流路とを有し、
   前記外周側流路でのゴム流量を前記内周側流路でのゴム流量よりも大きくすることで、押し出した帯状ゴムを湾曲可能に構成したことを特徴とする円環状ゴム部材の製造装置。
4. 前記外周側流路にゴムを供給する押出機と前記内周側流路にゴムを供給する押出機とが別個に構成されている請求項３に記載の円環状ゴム部材の製造装置。
5. 前記外周側流路及び前記内周側流路に対して同じ押出機からゴムが供給され、前記外周側流路の断面積が前記内周側流路の断面積よりも大きくなるように、前記外周側流路及び前記内周側流路の少なくとも一方の断面積を可変に構成した請求項３に記載の円環状ゴム部材の製造装置。

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