JP2020049882A - ゴム部材及びゴム部材を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ構成部材として使用される環状のゴム部材３において、接合部３５の引張強度を十分に確保し、外力が加わった際の局所的な応力集中を抑えられるよう、接合面の接合面積を大きくする。【解決手段】環状のゴム部材３は、厚み方向一方側に配置された貼り始め端部３１と厚み方向他方側に配置された貼り終わり端部３３とを互いに積層してなる接合部３５と、貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３との間で周方向に一定の厚みで延びる定常部３２とを有し、貼り始め端部３１は、貼り始め端縁３１１と第１の境界３１２との間に形成された傾斜面３１５を有し、第１の境界３１２は、ゴム部材３の厚み方向他方側における貼り始め端部３１と定常部３２との境界であり、貼り始め端縁３１１を起点とした周方向における単位長さ当たりの貼り始め端部３１の厚みの増加量が不定値をとるように傾斜面３１５が湾曲している。【選択図】図２

Description

本発明は、ゴム部材及びゴム部材を製造する方法に関する。

一般的に、タイヤは、インナーライナー、サイドウォール、ビード、チェーファー、パッド、トレッドなどの各タイヤ構成部材を予め形成し、これらのタイヤ構成部材を未加硫の状態で貼り合わせて生タイヤを形成し、この生タイヤを加硫成型して製造される。

これらのタイヤ構成部材の製造方法の中には、下記特許文献１−２のように、押出機により混練したゴムを口金から吐出してゴムを成型し、成型したゴムの貼り始め端部と貼り終わり端部とを接合して、環状ゴム部材を形成する工程がある。

図８は、従来の、回転支持体２００の上に形成された環状ゴム部材の側面図である。環状ゴム部材は、接合部３５０と定常部３２０から構成される。接合部３５０は、貼り始め端部３１０の傾斜面３４０の外周に貼り終わり端部３３０を積層することで形成されている。貼り始め端部３１０は、貼り始め端縁３１０１から離れるにしたがい、厚みが増加する部分である。定常部３２０は、厚みが一定である部分である。貼り終わり端部３３０は、貼り終わり端縁３３０１に近づくにしたがい、厚みが減少する部分である。

貼り始め端部３１０の傾斜面３４０は、口金の開口部より吐出したゴムを貼り付ける前に、超音波カッター等の切断具を用いてゴムを斜めにカットすることで得ていた。具体的には、回転支持体２００に貼り付けられるゴム底面に対して角度θ１をなすように、切断具を用いて直線的にカットする。このカットは、切断具の機構上、直線的なカットに限られる。また、角度θ１は９０度未満であるが、３０度未満にすることが困難であった。ゆえに、超音波カッター等の切断具を用いて傾斜面３４０を形成した場合、傾斜面３４０の面積が小さくなる。

ところで、貼り始め端部３１０の傾斜面３４０の面積が小さいと、貼り終わり端部３３０との接合面の面積が小さくなるため、引張強度が確保できないという問題がある。また、接合面の面積の小さな接合部３５０に外力が加わると、接合部３５０の一部分に局所的な応力集中が発生し、当該一部分が損傷しやすいという問題がある。

特開２０１８−０４７５６１号公報 特開２０１３−２２０５６９号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、タイヤ構成部材として使用される環状のゴム部材に関して、接合部の引張強度を十分に確保するとともに、外力が加わった際の局所的な応力集中を抑えられるよう、接合面の接合面積を大きくすることを目的とする。

本発明のゴム部材は、タイヤ構成部材として使用される環状のゴム部材であって、
厚み方向一方側に配置された貼り始め端部と厚み方向他方側に配置された貼り終わり端部とを互いに積層してなる接合部と、前記貼り始め端部と前記貼り終わり端部との間で周方向に一定の厚みで延びる定常部とを有し、
前記貼り始め端部は、貼り始め端縁と第１の境界との間に形成された傾斜面を有し、前記第１の境界は、前記ゴム部材の厚み方向他方側における前記貼り始め端部と前記定常部との境界であり、
前記貼り始め端縁を起点とした周方向における単位長さ当たりの前記貼り始め端部の厚みの増加量が不定値をとるように前記傾斜面が湾曲している。
かかる構成により、貼り始め端部の傾斜面の面積を大きくすることができ、斯くして、接合面の接合面積を大きくすることを可能にする。

前記ゴム部材の、前記傾斜面は、前記貼り始め端縁を起点とした周方向における単位長さ当たりの前記貼り始め端部の厚みの増加量が一定値をとる仮想面に対して、厚み方向における厚みギャップを有し、
前記貼り始め端部における前記厚みギャップの最大値は、前記定常部の厚みの１０％以上であるとよい。
かかる構成により、貼り始め端部の傾斜面の面積をより大きくすることができ、斯くして、接合面の接合面積をより大きくすることを可能にする。

前記貼り始め端縁と第２の境界との周方向に沿う間隔が１０ｍｍ以上であり、前記第２の境界は、前記ゴム部材の厚み方向一方側における前記貼り始め端部と前記定常部の境界であるとよい。
かかる構成により、貼り始め端部の傾斜面の面積をより大きくすることができ、斯くして、接合面の接合面積をより大きくすることを可能にする。

タイヤは、前記ゴム部材をインナーライナーとして含んでもよい。

前記ゴム部材を、押出装置を使用して製造する方法であって、
前記押出装置は、押出機、ギアポンプ、口金及び回転支持体を備え、
前記押出機は、ゴム材料を混錬して前記ギアポンプ側に送り出すスクリューを備え、
前記スクリューと前記ギアポンプを動作させて前記口金からゴムを吐出させつつ、前記回転支持体を回転させるとともに、前記口金を前記回転支持体から離間させて、前記貼り始め端部を形成し、
前記スクリューと前記ギアポンプを動作させて前記口金からゴムを吐出させつつ、前記回転支持体を回転させて、前記定常部及び前記貼り終わり端部を形成し、
前記貼り終わり端部を形成するとき、前記接合部の厚みが一定となるように、前記貼り始め端部の前記厚みに応じて前記ギアポンプと前記スクリューを動作させるとよい。

前記貼り終わり端部を形成するとき、
（ａ）前記スクリューの動作を、前記ギアポンプの動作に対して遅延させること、
（ｂ）前記ギアポンプの回転加速度を二段階以上に分けて設定し、前記ギアポンプを動作させること、
上記（ａ）及び（ｂ）のどちらか一方又は両方を行ってもよい。
前記貼り始め端部を形成するとき、
（ｃ）前記スクリューの動作を、前記ギアポンプの動作に対して遅延させること、
（ｄ）前記ギアポンプの回転加速度を二段階以上に分けて設定し、前記ギアポンプを動作させること、
上記（ｃ）及び（ｄ）のどちらか一方又は両方を行ってもよい。

押出装置の一例を説明する図 環状ゴム部材の接合部付近の側面図 各ステップにおける、押出装置構成部材の動作内容を示す図 各ステップにおける、押出装置構成部材の位置及び動作の様子を示す図 各ステップにおける、押出装置構成部材の位置及び動作の様子を示す図 ギアポンプの回転数とギアポンプの入口側の圧力との関係を示したグラフ 押出装置の他の例を説明する図 従来の環状ゴム部材の接合部付近の側面図

図１を参照して、タイヤ構成部材として使用される環状ゴム部材の押出装置の一例を説明する。図１（ａ）は、ゴム３０を押出す押出装置４を模式的に示した斜視図である。押出装置４は、ゴムの押出機１と、ギアポンプ１０と、金型１３と、口金１１と、回転支持体２０とを有する。ギアポンプ１０は、押出機１の押出方向先端側に接続されている。口金１１は、ギアポンプ１０の先端側に接続された金型１３の先端側に接続され、ゴムを吐出する。回転支持体２０には、吐出したゴム３０が貼り付けられる。回転支持体２０は、本実施形態では、回転ドラム形状である。押出装置４は、回転支持体２０を回転させながらゴムを口金１１から吐出させることで、ゴム３０を回転支持体２０の表面に貼り付けて成型していく。最初に貼り付けたゴム３０の先端部分は貼り始め端部３１であり、詳細は後述する。貼り始め端部３１を成型した後は、周方向に一定の厚みで延びる定常部を成型し、回転支持体が一周すると、貼り始め端部３１に貼り終わり端部を積層し互いに接合するように形成する。その後、回転支持体２０を縮径し、形成した環状ゴム部材を回転支持体２０から取り外す。斯くして、環状ゴム部材は、貼り始め端部３１に貼り終わり端部を積層し、互いに接合してなる接合部と、前記貼り始め端部と前記貼り終わり端部との間で周方向に一定の厚みで延びる定常部とを有する。

口金１１の開口部におけるｙ方向の長さは、ゴムの吐出幅を決定する。ゴムの吐出幅が大きくなるとシート状のゴムが成型される。ゴムの吐出幅が小さくなると帯状のゴムが成型され、ゴムの吐出幅の大小にかかわらず、貼り始め端部３１と貼り終わり端部を接合した後には環状ゴムが形成される。

図１（ｂ）は、押出装置４を構成する、押出機１、ギアポンプ１０、口金１１、金型１３、前後駆動部１４、回転支持体２０、及び各駆動制御部が示されている。押出機１は、円筒形のバレル１ａと、バレル１ａの供給口に接続されたホッパー１ｂと、ゴム材料を混練してギアポンプ１０側に送り出すスクリュー１ｃと、スクリュー１ｃを回転駆動させるスクリュー用駆動部１ｄを備えている。スクリュー用駆動部１ｄは、スクリュー用駆動制御部１２ｃによって制御される。押出機１は、前後駆動部１４により、押出機１の位置を回転支持体２０に対して接近させたり離間させたり前後に駆動調整できる。前後駆動部１４は、前後駆動制御部１２ｂによって制御される。ただし、これに限定されず、回転支持体２０に前後駆動部とその制御部を設け、押出機１に対し、回転支持体２０を接近させたり離間させたり前後に駆動調整してもよい。
ギアポンプ１０は、一対のギア１０ａを有しており、口金１１に向けてゴムを送り出す機能を有する。ギア１０ａはそれぞれギア用駆動部１０ｂによって回転駆動され、ゴムを押し出す力は、ギア用駆動制御部１２ａによるギアの回転制御により決定される。図１（ｂ）において、一対のギア１０ａは図１のｘ軸方向に配置しているが、これに限定されず、例えばｙ軸方向（ギア１０ａの回転軸が図１のｘ軸と平行になる方向）に配置してもよい。
回転支持体２０は、回転支持体用駆動部２０ｂにより回転させる。回転支持体用駆動部２０ｂは、回転支持体用駆動制御部１２ｄにより制御される。

図２には、押出装置４により形成した環状のゴム部材３における接合部３５付近の側面図を示している。貼り始め端部３１は、最初に回転支持体２０に貼り付けた部分であり、定常部３２の厚みｔ１よりも薄い部分である。定常部３２は、貼り始め端部３１を成型した後に成型される、周方向に厚みｔ１で延びる部分である。貼り終わり端部３３は、定常部３２を成型した後に、貼り始め端部３１に積層して成型されるゴムの貼り終わり部分であり、定常部の厚みｔ１よりも薄い部分である。

環状のゴム部材３は、厚み方向一方側に配置された貼り始め端部３１と厚み方向他方側に配置された貼り終わり端部３３とを互いに積層してなる接合部３５と、貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３との間で周方向に厚みｔ１で延びる定常部３２とを有する。図２のようにドラム状の回転支持体２０を成型体に用いて形成したゴム部材３の場合、上記厚み方向一方側はゴム部材の内周側に位置し、上記厚み方向他方側はゴム部材の外周側に位置する。

ゴム部材３は、貼り始め端縁３１１、貼り終わり端縁３３１、第１の境界３１２、第２の境界３１３、第３の境界３３２、及び第４の境界３３３を有する。第１の境界３１２は、ゴム部材３の外周側における貼り始め端部３１と定常部３２との境界である。第２の境界３１３は、ゴム部材３の内周側における貼り始め端部３１と定常部３２との境界である。第３の境界３３２は、ゴム部材３の外周側における貼り終わり端部３３と定常部３２の境界である。第４の境界３３３は、ゴム部材３の内周側における、貼り終わり端部３３と定常部３２の境界である。貼り始め端縁３１１と第４の境界３３３は略一致しており、貼り終わり端縁３３１と第１の境界３１２は略一致している。貼り始め端縁３１１、貼り終わり端縁３３１、第１の境界３１２、第２の境界３１３、第３の境界３３２、及び第４の境界３３３は、いずれも、略ｙ方向に延びている。貼り始め端縁３１１と第２の境界３１３との周方向における間隔は、回転支持体２０の加速度、ゴムの吐出量の増減、離間する押出機１の距離・速度によって決定される回転支持体２０の回転角Ｒ１によって決まる。

貼り始め端部３１は、貼り始め端縁３１１と第１の境界３１２との間に形成された傾斜面３１５を有する。貼り終わり端部３３は、貼り終わり端縁３３１と第４の境界３３３との間に形成された傾斜面３３５を有する。貼り終わり端部３３の傾斜面３３５が、貼り始め端部３１の傾斜面３１５と接するように互いに積層されて、接合部３５を形成する。
貼り始め端部３１の傾斜面３１５について、貼り始め端縁３１１を起点とした周方向における単位長さ当たりの貼り始め端部３１の厚みが増加するように、傾斜面３１５が湾曲している。貼り終わり端部３３の傾斜面３３５について、第３の境界３３２を起点とした周方向における単位長さ当たりの貼り終わり端部３３の厚みが減少するように、傾斜面３３５が湾曲している。

図２には、貼り始め端縁３１１から第１の境界３１２へ向かって延びる面として、傾斜面３１５と異なる仮想面３９が示されている。当実施形態における仮想面３９について、貼り始め端縁３１１を起点とした周方向における単位長さ当たりの貼り始め端部３１の厚みが増加するように、仮想面３９が湾曲している。

仮想面３９と傾斜面３１５との違いについて説明する。仮想面３９は、貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定値をとる面である。図２において、貼り始め端部３１の底面３１４（傾斜面３１５の反対側の面）は、ドラム状の回転支持体２０の周方向に沿うように曲面を構成しているが、仮に、底面３１４が平面を構成する場合、仮想面３９は、貼り始め端縁３１１と第１の境界３１２とを含む平面として表される面であり、貼り始め端部の傾斜面が平面を有する点においてゴムの直線的な斜めカットにより生じる面と同じ面であるといえる。

他方、傾斜面３１５の場合、貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が不定値をとるように、傾斜面３１５が湾曲している。貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が不定値をとるということは、貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定ではなく、仮想面３９との間にゴム部材３の厚み方向のギャップを生じることを意味する。ゴム部材３の厚み方向の仮想面３９と傾斜面３１５との間隔を厚みギャップΔｔとすると、傾斜面３１５は、仮想面３９よりも厚みギャップΔｔ分だけ、貼り始め端部３１の厚みが小さくなる方向（底面３１４に近づく方向）に湾曲している。

貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３の接合面の面積を考える。まず、接合面は、上述のとおり、傾斜面３１５と傾斜面３３５とを互いに接合した面であるから、接合面の面積は、傾斜面３１５又は傾斜面３３５の面積と略一致する。そして、仮想面３９は、貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定値となる面であり、傾斜面３１５は、前記貼り始め端縁を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が不定値をとるように、仮想面３９に対して厚みギャップΔｔ分湾曲している面であることを踏まえると、傾斜面３１５の面積は、仮想面３９の面積よりも大きい。そうすると、貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３の接合面の面積は、仮想面３９の面積よりも大きくなる。

ここで、仮想面３９は、上述のとおり、従来の超音波カッター等の切断具を用いたときに生じる面と同じであるから、仮想面３９に対して厚みギャップΔｔ分湾曲している接合面を有する接合部３５は、従来の切断具を用いて形成された接合部に比べて、ゴムの引張強度を大きくすることができる。厚みギャップΔｔ分の湾曲は、厚みギャップΔｔ分だけ、貼り始め端部３１の厚みが小さくなる方向（底面３１４に近づく方向）への湾曲の他、貼り始め端部３１の厚みが大きくなる方向（傾斜面３１５に近づく方向）への湾曲でもよい。

貼り始め端部３１における厚みギャップΔｔの大きさは主に周方向位置によって異なるが、貼り始め端部３１における厚みギャップΔｔの最大値は、定常部３２におけるゴム部材３の厚みｔ１の１０％以上であると好ましい。さらに、１５％以上であるとより好ましく、２０％以上であるとより好ましい。貼り始め端部３１における厚みギャップΔｔを大きくするほど、接合面積を大きくすることができる。

貼り始め端縁３１１と第２の境界３１３との周方向に沿う間隔を大きくするほど、接合面積を大きくすることができる。ここで、「周方向に沿う間隔」とは、両者（貼り始め端縁３１１と第２の境界３１３）を周方向に沿って結んだ間隔であり、直線的に結んだ間隔（直線距離）ではない。貼り始め端縁３１１と第２の境界３１３との周方向に沿う間隔は、１０ｍｍ以上であるとよい。さらに、５０ｍｍ以上、１００ｍｍ以上、１５０ｍｍ以上、２００ｍｍ以上でもよい。間隔の上限は、環状のゴム部材の一周長さ未満であるとよい。

貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が不定値をとる傾斜面３１５を有するゴム部材を、押出装置４を使用して製造する方法を説明する。図３は、ゴム部材形成工程の各ステップにおける、押出装置構成部材の動作内容を示しており、図４及び図５は、ゴム部材形成工程の各ステップにおける、押出装置構成部材の位置及び動作の様子を示している。

ステップＳ０は初期状態にあり、当該ステップにおける押出装置が図４（ａ）に示されている。押出機１を前後に駆動させる前後駆動部１４（図４において不図示）は駆動しておらず、押出機１は回転支持体２０から離間した位置（口金１１の先端が原点位置Ｂとなる位置）に静止している。押出機１、ギアポンプ１０、金型１３及び口金１１の内部は、ゴムが充填された状態にある。ギアポンプ１０のギア用駆動部１０ｂとスクリュー用駆動部１ｄは、それぞれ、回転停止状態にある。回転支持体２０は、貼り始め端部３１をこれから貼り付けようとする領域を口金１１に対向させる位置まで回転移動させた後、回転停止している。

ステップＳ１は成型準備ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図４（ｂ）に示されている。前後駆動部１４を使用して押出機１を前進させる。ステップＳ１を詳説する。
前後駆動制御部１２ｂが前後駆動部１４を駆動させて、押出機１を−ｚ方向に口金１１の先端が回転支持体２０に近接する近接位置Ｐまで移動させる。近接位置Ｐは、例えば、０．１ｍｍ以下であるとよい。ギア用駆動部１０ｂ、スクリュー用駆動部１ｄ及び回転支持体２０は、回転が停止したままである。

ステップＳ２は押出開始ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図４（ｃ）に示されている。押出機１のスクリュー用駆動部１ｄと、ギアポンプ１０のギア用駆動部１０ｂの回転を開始し、口金１１の先端からゴムを吐出させる。ステップＳ２を詳説する。
はじめに、スクリュー用駆動部１ｄの回転を開始させ、ギアポンプの入口１０ｉ側の圧力を十分に上昇させる。ギアポンプの入口１０ｉ側の圧力が十分に上昇した後に、ギア用駆動部１０ｂの回転を開始させる。ギア用駆動部１０ｂは、二つのギアの噛み合い部分がスクリュー１ｃ側に進行するように回転させる。ギアポンプ入口１０ｉ側にあるゴムは、二つのギアとギアポンプ内壁とに挟まれた領域を通り、ギアポンプ出口１０ｏ側に向かう。ギア用駆動部１０ｂの回転開始に先立ってスクリュー用駆動部１ｄを回転開始させる理由は、ギアポンプの入口１０ｉにおけるゴムの圧力を高め、ギアの歯と歯の隙間にゴムを隙間なく充填させるためである。ギア用駆動部１０ｂの回転を開始させるタイミングは、ギアポンプの入口１０ｉ付近のギアポンプ内壁に圧力センサを配置し、該圧力センサで検出されたゴムの圧力に基づいてもよい。また、ギアポンプの入口１０ｉ側の圧力は、スクリュー用駆動部１ｄの回転速度によって変更できる。ギアポンプ１０の動作後は、ギアポンプ入口１０ｉ側にゴムを供給するため、ギアポンプ１０の動作に連動してスクリュー１ｃを動作させる。

ギアポンプ１０を動作させると、ギアポンプの出口１０ｏ側の圧力が上昇する。そして、ギアポンプの出口１０ｏ側の圧力上昇が口金１１付近のゴムに伝わると、口金１１からゴムが吐出される。ゴムは粘弾性的性質を有するから、ギアポンプの出口１０ｏ側の圧力が上昇した後、直ちにゴムが吐出されるとは限らない。ゴムの粘弾性的性質や金型１３の大きさ等にもよるが、ギア用駆動部１０ｂの回転開始からゴムが口金１１から吐出されるまで、数秒遅れることもある。

ステップＳ３は貼り始め端部３１の形成ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図４（ｄ）に示されている。ゴムを吐出させながら、回転支持体２０の回転を開始させるとともに、押出機１を後退させる。ステップＳ３を詳説する。
口金１１から吐出されたゴムは、口金１１の開口部中央付近のゴムを最先端として丸みを帯びた状態で回転支持体２０に押圧される。押圧されたゴムは、口金１１の開口部中央付近のゴムから回転支持体２０に貼り付けられていく。ゴムが貼り付いた後に、回転支持体用駆動制御部１２ｄが、回転支持体２０を回転開始させる。ここで、ゴムが十分に貼り付いたか否かの判断は、回転支持体２０の成型面に歪みゲージ等の圧力センサを設け、制御部が、該圧力センサで検出された圧力に基づいて行ってもよく、ゴムが回転支持体２０に貼り付く様子を撮像し、制御部が、撮像結果に基づいて行ってもよく、作業者が視覚を通じて行ってもよい。また、ギアポンプ１０の動作開始から所定時間経過したことをもって、ゴムが回転支持体２０に十分に貼り付いたと判断してもよい。回転支持体２０を回転させる際は、加速度も制御される。

回転支持体２０の回転を開始させると同時に、前後駆動制御部１２ｂが前後駆動部１４を駆動させて、押出機１を＋ｚ方向に定常部形成位置Ｔまで移動、すなわち、後退させる。ゴムを吐出させながら回転支持体２０を回転させるとともに、押出機１を後退させることで、傾斜面３１５を有する貼り始め端部３１を形成することができる。定常部形成位置Ｔは、口金１１の先端が回転支持体２０の表面から定常部３２の厚みｔ１分だけ離間した位置である。定常部形成位置Ｔまで移動したら押出機１の移動を停止する。そして、押出機１の＋ｚ方向への移動時間の間に回転支持体２０が回転する回転角Ｒ１が大きいほど、貼り始め端部の傾斜面が長くなって、接合面積が大きくなり好ましい。例えば、回転角Ｒ１を１０度以上にしてもよく、２０度以上にしてもよく、３０度以上にしてもよい。

貼り始め端部３１を形成するとき、回転支持体２０の回転速度と押出機１の移動速度が変化する。これらの変化は、吐出されたゴムが存在可能な空間体積が経時的に変化することを意味する。吐出されたゴム量に対して存在可能な空間体積が小さすぎると、吐出されたゴムを回転支持体２０が引取りきれず、ゴムが所望の貼り付け位置からはみ出してしまう。逆に、吐出されたゴム量に対して存在可能な空間体積が大きすぎると、ゴムが不足して、所望の厚みを形成できない。所望の傾斜面３１５を有する貼り始め端部３１を形成するには、回転支持体２０の回転速度、押出機１の移動速度及びゴムの吐出量を精密に制御することが求められる。

貼り始め端部３１の傾斜面３１５は、貼り始め端縁３１１を起点とし周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定値をとる仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みを小さくしなければならない。このような複雑な形状を有する傾斜面３１５を製造するためのゴムの吐出量の制御には、主に、以下の二つの方法を使用するとよい。

第１の方法は、スクリュー１ｃの動作をギアポンプ１０の動作に連動させるとき、スクリュー１ｃの動作制御に、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力に基づくフィードバック制御を利用するものである。
図６は、ギアポンプ１０の回転数とギアポンプ入口１０ｉ側の圧力の関係を示したグラフである。ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力は、ギアポンプ入口１０ｉに圧力センサを設けることで検出できる。横軸は時間、縦軸は回転数と圧力を表す。グラフ中、実線は、ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力の時間変化を表し、破線は、ギアポンプ１０の回転数を表す。ギアポンプ１０の回転数の時間変化について説明する。上述したように、ゴムの粘弾性的性質により、ギアポンプ１０の回転開始と実際のゴムの吐出開始との間にはタイムラグを生じるため、精確には一致しないが、ギアポンプ１０の回転を加速させる領域は、概ね、押出開始ステップＳ２と貼り始め端部３１の形成ステップＳ３に対応する。ギアポンプ１０の回転数一定領域は、概ね、定常部３２の形成ステップＳ４に対応し、ギアポンプ１０の回転を減速させる領域は、概ね、貼り終わり端部３３の形成ステップＳ５である。

ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力の時間変化について説明する。ギアポンプ１０が回転を始めると、ギアポンプ入口１０ｉ側のゴムの量が減って、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力は低下する。ギアポンプ入口１０ｉ側圧力が低下すると、スクリュー１ｃの回転を加速させて、ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力を回復させるというフィードバック制御を行う。ここで、図６のグラフに示されているように、このようなフィードバック制御では、ギアポンプ１０の動作（具体的には回転開始タイミング及び回転加速度）に対して、スクリュー１ｃの動作（具体的には回転開始タイミング及び回転加速度）が遅延し、ギアポンプ入口１０ｉ側のゴムの量が低下する。その結果、ギアポンプ入口１０ｉ側圧力が一時的に低下する。その後、ギアポンプ入口１０ｉ側のゴムが口金１１から吐出されるとき、ゴム吐出量が一時的に低下することになる。

このゴム吐出量の低下領域を貼り始め端部３１の傾斜面３１５の形成に対応させると、仮想面３９よりも厚みギャップΔｔ分だけ厚みが小さくなるように湾曲した傾斜面３１５を形成できる。

以上のように、スクリュー１ｃの動作制御に、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力に基づくフィードバック制御を利用することにより、スクリュー１ｃの動作を、ギアポンプ１０の動作に対して遅延させる。この遅延を利用し、貼り始め端部３１において、貼り始め端縁３１１を起点とする周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定値をとる仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みが小さくなる傾斜面３１５を形成することができる。
また、ギアポンプ１０の回転加速に対するスクリュー１ｃの回転加速の遅延時間が大きくなるように意図的に調節することで厚みギャップΔｔを大きくしてもよく、ギアポンプ１０の回転加速に対するスクリュー１ｃの回転加速の遅延時間が小さくなるよう意図的に調節することで、厚みギャップΔｔを小さくしてもよい。

第２の方法を説明する。貼り始め端部３１を形成するとき、ギアポンプ１０の回転加速度を二段階以上に分けて設定し、動作させる。例えば、貼り始め端部３１形成の前半において、一段階目としてギアポンプの回転加速度を小さく設定し、貼り始め端部３１形成の後半において、二段階目としてギアポンプの回転加速度を大きく設定すると、仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みが小さくなる傾斜面３１５を得ることができる。逆に、貼り始め端部３１形成の前半において、一段階目としてギアポンプの回転加速度を大きく設定し、貼り始め端部３１形成の後半において、二段階目としてギアポンプの回転加速度を小さく設定すると、仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みが大きくなる傾斜面３１５を得ることができる。制御段階は、二段階、三段階、四段階、・・・と段階を増やすほど、所望の厚みギャップΔｔを有する傾斜面３１５を形成しやすくなる。無限段階に設定してもよい。また、上記第１の方法と上記第２の方法とを組み合わせて、所望の厚みギャップΔｔを有する傾斜面３１５を形成してもよい。

ステップＳ４は定常部３２の形成ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図５（ｅ）に示されている。定常部３２では、口金１１の先端が定常部形成位置Ｔを維持するように押出機１の前後位置を保ち、ギアポンプ１０と回転支持体２０をそれぞれ一定速度で回転させる。ゴムの吐出量も一定である。定常部３２の形成開始時点から回転支持体２０が（３６０−Ｒ１）度回転した時点で定常部３２の形成を終了する。

ステップＳ５は貼り終わり端部３３の形成ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図５（ｆ）に示されている。回転支持体２０が３６０度回転した時点で、ギアポンプ１０と押出機１のスクリュー１ｃの減速を開始させる。ステップＳ５を詳説する。
回転支持体２０が３６０度回転し、貼り始め端縁３１１が口金１１の−ｚ方向に位置したとき、ギアポンプ１０のギア用駆動部１０ｂの減速を開始させる。回転支持体２０は回転を続ける。ただし、回転支持体２０の回転数は維持しても、減速させてもよい。貼り終わり終端３３１が口金１１に接したとき、ギアポンプ１０のギア用駆動部１０ｂの回転は停止しており、吐出が終了となる。貼り終わり端部３３は湾曲した傾斜面３３５を有し、第３の境界３３２を起点として周方向に沿って貼り終わり端縁３３１へ向かうにしたがい、厚みが減少するように傾斜面３３５が湾曲している。傾斜面３３５が貼り始め端部３１の傾斜面３１５に重なるように、貼り終わり端部３３を貼り始め端部３１上に積層し、貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３とを接合する。

ところで、貼り始め端部３１と貼り終わり端部３３が積層された接合部３５の厚みは、定常部３２の厚みと略同一にすることを要する。そうすると、貼り終わり端部３３の傾斜面３３５が貼り始め端部３１の傾斜面３１５に対応する形状にするように、貼り始め端部の傾斜面３１５が、仮想面３９よりも厚みギャップΔｔだけ厚みが小さくなる形状を有するのに対して、貼り終わり端部３３の傾斜面３３５が、仮想面３９よりも厚みギャップΔｔだけ厚みが大きくなる形状を形成することを要する。傾斜面３３５の製造方法には、主に、以下に述べる二つの方法がある。

第１の方法は、貼り始め端部３１の形成時と同様に、スクリュー１ｃの動作制御に、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力に基づくフィードバック制御を利用するものである。
図６のグラフを参照して、ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力の時間変化について説明する。ギアポンプ１０の入口１０ｉ側圧力は、貼り終わり端部３３形成時に一時的に上昇する。これは、ギアポンプ１０が減速を始めると、ギアポンプ入口１０ｉ側のゴムの量が増えて、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力は上昇する。ギアポンプ入口１０ｉ側圧力が上昇すると、スクリュー１ｃの回転を減速させて、ギアポンプ入口１０ｉ側の圧力を元の水準に戻すというフィードバック制御を行う。ここで、図６のグラフに示されているように、このようなフィードバック制御では、ギアポンプ１０の動作（具体的には減速開始タイミング及び回転加速度）に対して、スクリュー１ｃの動作（具体的には減速開始タイミング及び回転加速度）が遅延し、ギアポンプ入口１０ｉ側圧力が一時的に上昇する時間がある。これは、この時間において、ギアポンプ入口１０ｉ側のゴムの量が増加していることに起因する。ギアポンプ入口１０ｉ側の増量したゴムが口金１１から吐出されるとき、ゴム吐出量が増加することになる。このゴム吐出量の増加領域を、仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みが大きくなる傾斜面３１５の形成に対応させる。

以上のように、スクリュー１ｃの動作制御に、ギアポンプの入口１０ｉ側圧力に基づくフィードバック制御を利用することにより、スクリュー１ｃの動作を、ギアポンプ１０の動作に対して遅延させることができる。これにより、仮想面３９よりも、厚みギャップΔｔだけ厚みが大きくなる傾斜面３３５を形成することができる。
また、ギアポンプ１０の回転加速に対するスクリュー１ｃの回転加速の遅延時間が大きくなるように意図的に調節することで厚みギャップΔｔを大きくしてもよく、ギアポンプ１０の回転加速に対するスクリュー１ｃの回転加速の遅延時間が小さくなるよう意図的に調節することで、厚みギャップΔｔを小さくしてもよい。

第２の方法を説明する。第２の方法は、貼り始め端部３１の形成時と同様に、貼り終わり端部３３を形成するとき、ギアポンプ１０の回転加速度を二段階以上に分けて設定し、動作させる。制御の詳細は、貼り始め端部３１の形成時と同様である。貼り始め端部３１の傾斜面３１５の形状に対応するように、ギアポンプ１０の回転加速度を二段階以上に設定し、接合部３５の厚みを定常部３２の厚みと略同一にするようにする。

ステップＳ６は原点復帰ステップであり、当該ステップにおける押出装置が図５（ｇ）に示されている。回転支持体２０を停止させ、押出機１を原点位置Ｂまで後退させる。ギアポンプ１０の動作は停止状態にある。金型１３は、ゴムが充填された状態を保っている。この後、図では示していないが、回転支持体２０を縮径させ、環状に形成されたゴム部材を回転支持体２０から取り外す。

また、環状のゴム部材における接合部３５の厚みを、回転支持体２０から取り外す前にレーザ変位計で測定してもよい。そして、測定結果に基づいて、貼り始め端部３１及び貼り終わり端部３３のうち少なくとも一方の形成における、ギアポンプ１０及びスクリュー１ｃの動作、回転支持体２０の動作並びに前後駆動部１４の動作を変更してもよい。

＜実施例＞
上記ゴム部材形成工程により環状ゴムを形成した。使用した回転支持体の半径ｒ、貼り始め端部形成時の回転支持体の回転角Ｒ１、ゴムの定常部の厚みｔ１、ゴムの吐出幅ｗ（口金１１の開口部のｙ方向長さ）は以下のとおりである。

回転支持体の半径ｒ： ２１０ｍｍ
貼り始め端部形成時の回転支持体回転角Ｒ１：３５度
ゴムの定常部の厚みｔ１：１．３ｍｍ
ゴムの吐出幅ｗ： １５０ｍｍ

レーザ変位計を用いて、貼り始め端部の周方向の厚み変化を測定した。測定結果を、周方向における単位長さ当たりの厚みの増加量が一定値をとる仮想面３９と比較し、厚みギャップΔｔの最大値を求めた。

厚みギャップΔｔの最大値：０．２６２ｍｍ

厚みギャップΔｔの最大値０．２６２ｍｍは、ゴムの定常部の厚みｔ１（１．３ｍｍ）の約２０％に相当する大きな値となる。ゆえに、厚みギャップΔｔを有することによる接合面の伸張は大きな値となる。よって、上記ゴム形成工程により得られたゴム部材の接合部の接合面積は、直線的にカットしたゴムの接合面の接合面積よりも、大きく増加する。

さらに、上記ゴム部材形成工程により環状ゴムを形成した場合、接合部３５におけるゴム部材内周側（ゴム部材の回転支持体２０に接する側）の周方向の長さＬ２は、以下の式で求められる。

Ｌ２＝［２ｒ×円周率×（Ｒ１／３６０）］ ・・・式（１）

上記条件から、ｒとＲ１の値を式（１）に代入すると、接合部３５におけるゴム部材内周側の周方向の長さＬ２は、約１２８（ｍｍ）となる。

比較のため、図８を参照しつつ従来の超音波カッター等の切断具を用いた場合を想定する。上述したように、超音波カッター等の切断具を用いた場合、回転支持体２００に貼り付けられるゴム底面に対してなすカットの角度θ１を３０度未満にすることは困難であったから、カット面積を最大限稼ぐことのできるように、角度θ１＝３０度で直線的にカットすることを想定する。そうすると、厚みｔ１のときの接合部３５０におけるゴム部材内周側（ゴム部材の回転支持体２００に接する側）の周方向の長さＬ１は、以下の式で求められる。

Ｌ１＝√３×ｔ１ ・・・式（２）

上記条件から、厚みｔ１の値を式（２）に代入すると、接合部３５０における第２の面の周方向の長さＬ１は、２．３（ｍｍ）となる。つまり、切断具を用いて１．３ｍｍ厚のゴムを直線的にカットした場合、できるだけ長くカットした場合でも、２．３ｍｍしか、接合部３５０における第２の面の周方向の長さを得ることができない。それに対し、上述の実施形態に記載のゴム部材形成工程で環状ゴムを形成した場合、接合部３５における第２の面の周方向の長さＬ２は、約１２８（ｍｍ）である。ゆえに、従来手法に比べて接合面積を大きくすることができる。

上記ゴム部材形成工程は、図７に示されるような、回転円盤状の回転支持体２１に帯状のゴムを吐出する押出装置４２にも適用可能である。この押出装置４２を使用した場合、貼り始め端部と貼り終わり端部とを接合して環状ゴム部材が形成される。回転円盤状の回転支持体２１を成型体に用いて形成したゴム部材の場合、貼り始め端部、貼り終わり端部及び定常部のそれぞれが、ゴム部材の内周側と外周側を構成することになる。さらに、この場合、貼り始め端縁と第２の境界との周方向に沿う間隔は、環状ゴム部材の径方向によって異なり、ある数値範囲をとる。そこで、「周方向に沿う間隔」を、当該数値範囲の最小値である内周側に沿って結んだ間隔と定める。
本質的には、貼り始め端部と貼り終わり端部とを接合して形成されたゴム部材であれば上記ゴム部材形成工程を適用できるため、上記以外の押出装置でも構わない。例えば、成型体は、回転支持体に限られず、コンベア状のものでもかまわない。

本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

４…押出装置
１０…ギアポンプ
１１…口金
１３…金型
１４…前後駆動部
２０…回転支持体
３１…貼り始め端部
３２…定常部
３３…貼り終わり端部
３５…接合部
３９…仮想面
３１１…貼り始め端縁
３１２…第１の境界
３１３…第２の境界
３１５…傾斜面
３３１…貼り終わり端縁
３３２…第３の境界
３３３…第４の境界
３３５…傾斜面

Claims (8)

1. タイヤ構成部材として使用される環状のゴム部材であって、
   厚み方向一方側に配置された貼り始め端部と厚み方向他方側に配置された貼り終わり端部とを互いに積層してなる接合部と、前記貼り始め端部と前記貼り終わり端部との間で周方向に一定の厚みで延びる定常部とを有し、
   前記貼り始め端部は、貼り始め端縁と第１の境界との間に形成された傾斜面を有し、前記第１の境界は、前記ゴム部材の厚み方向他方側における前記貼り始め端部と前記定常部との境界であり、
   前記貼り始め端縁を起点とした周方向における単位長さ当たりの前記貼り始め端部の厚みの増加量が不定値をとるように前記傾斜面が湾曲している、ことを特徴とするゴム部材。
2. 前記傾斜面は、前記貼り始め端縁を起点とした周方向における単位長さ当たりの前記貼り始め端部の厚みの増加量が一定値をとる仮想面に対して、厚み方向における厚みギャップを有し、
   前記厚みギャップの最大値は、前記定常部の厚みの１０％以上である、請求項１に記載のゴム部材。
3. 前記貼り始め端縁と第２の境界との周方向に沿う間隔が１０ｍｍ以上であり、前記第２の境界は、前記ゴム部材の厚み方向一方側における前記貼り始め端部と前記定常部の境界である請求項１又は２に記載のゴム部材。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のゴム部材を含むタイヤ。
5. 前記ゴム部材をインナーライナーとして含む、請求項４に記載のタイヤ。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のゴム部材を、押出装置を使用して製造する方法であって、
   前記押出装置は、押出機、ギアポンプ、口金及び回転支持体を備え、
   前記押出機は、ゴム材料を混錬して前記ギアポンプ側に送り出すスクリューを備え、
   前記スクリューと前記ギアポンプを動作させて前記口金からゴムを吐出させつつ、前記回転支持体を回転させるとともに、前記口金を前記回転支持体から離間させて、前記貼り始め端部を形成し、
   前記スクリューと前記ギアポンプを動作させて前記口金からゴムを吐出させつつ、前記回転支持体を回転させて、前記定常部及び前記貼り終わり端部を形成し、
   前記貼り終わり端部を形成するとき、前記接合部の厚みが一定となるように、前記貼り始め端部の前記厚みに応じて前記ギアポンプと前記スクリューを動作させる、方法。
7. 前記貼り終わり端部を形成するとき、
   （ａ）前記スクリューの動作を、前記ギアポンプの動作に対して遅延させること、
   （ｂ）前記ギアポンプの回転加速度を二段階以上に分けて設定し、前記ギアポンプを動作させること、
   上記（ａ）及び（ｂ）のどちらか一方又は両方を行う、請求項６に記載の方法。
8. 前記貼り始め端部を形成するとき、
   （ｃ）前記スクリューの動作を、前記ギアポンプの動作に対して遅延させること、
   （ｄ）前記ギアポンプの回転加速度を二段階以上に分けて設定し、前記ギアポンプを動作させること、
   上記（ｃ）及び（ｄ）のどちらか一方又は両方を行う、請求項６又は７に記載の方法。

Images