JP5767610B2

JP5767610B2 - タイヤ成形ドラム

Info

Publication number: JP5767610B2
Application number: JP2012148782A
Authority: JP
Inventors: 保範川内; 俊一藤村; 正己野中
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: US20150190976A1; JP2014008745A; EP2860022B1; CN104395061B; WO2014006970A1; EP2860022A1; CN104395061A; EP2860022A4; US9849643B2

Description

本発明は、タイヤ形成用のシート状体を巻き付けて、環状のタイヤ部材を成形するためのタイヤ成形ドラムに関する。

環状のタイヤ部材が成形されるタイヤ成形ドラムが、例えば、下記特許文献１に提案されている。図７に示されるように、この種のタイヤ成形ドラムａは、回転可能に支持された中心軸ｂと、該中心軸ｂの半径方向外方に配された拡縮可能なドラム部ｃと、中心軸ｂとドラム部ｃとを連結し、かつドラム部ｃを拡縮する拡縮手段ｄとを具えている。

ドラム部ｃは、周方向に交互に配された第１セグメントｅと第２セグメントｆとが連なることにより環状をなす。また、第１セグメントｅは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが増加する向きに傾斜する第１の端面ｇを有している。また、第２セグメントｆは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが減少する向きに傾斜する第２の端面ｈを有している。これら第１の端面ｇと第２の端面ｈとは、ドラム部ｃが拡径されたときに当接する。

特開２００９−１６０８４５号公報

しかしながら、この種のタイヤ成形ドラムａでは、タイヤ部材の成形毎に、ドラム部ｃが繰り返し拡縮される。これに伴い、摩耗や変形等により、第１セグメントｅの第１の端面ｇと第２セグメントｆの第２の端面ｈとの間にがたつきが生じる場合がある。

この結果、ドラム部ｃの真円度の低下や、タイヤ部材の巻き付け中にドラム部の外径に変化が生じ、そこに巻き付けられるタイヤ部材の品質が低下するという問題があった。また、タイヤ部材が成形される工程、及びその後の工程において、タイヤ部材の不良が検出された場合には、これが設備停止の原因ともなっていた。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、ドラム拡径時、周方向に隣接する２つのセグメント間のがたつきを抑制することにより、タイヤ部材の品質を向上でき、かつ設備停止の原因を減少させることにより、タイヤの生産性を向上できるタイヤ成形ドラム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、回転可能に支持された中心軸と、前記中心軸の半径方向外方に配された拡縮可能なドラム部と、前記中心軸と前記ドラム部とを連結するとともに、前記ドラム部を縮径状態と円筒状の拡径状態とに変化させる拡縮手段とを具えたタイヤ成形ドラムであって、前記ドラム部は、周方向に交互に配された第１セグメントと第２セグメントとが連なることにより環状をなし、前記第１セグメントは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが増加する向きに傾斜する第１の端面を有し、前記第２セグメントは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが減少する向きに傾斜する第２の端面を有し、前記第１の端面と前記第２の端面とは、前記ドラム部が拡径状態のときに当接するとともに、前記拡径状態のときに、前記第１の端面と前記第２の端面とのがたつきを抑制するがたつき防止手段が設けられ、前記がたつき防止手段は、前記第１セグメントに設けられ、かつ、前記ドラム部が拡径状態のときに、前記第２セグメントの半径方向内側かつ前記第２の端面間をのびる内表面を半径方向外側に押圧する当接部を含み、前記当接部は、前記第１セグメントの前記第１の端面の半径方向の内縁から周方向にのびていることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記当接部は、前記第１セグメントの周方向両側に設けられていることを特徴とする。

また請求項３記載の発明は、前記当接部は、前記第１セグメントの周方向の各側において、前記中心軸の軸方向に予め設定された間隔で複数個設けられていることを特徴とする。

また請求項４記載の発明は、前記当接部は、前記第１セグメントの半径方向内側かつ前記第１の端面間の内表面に固着された円弧状の本体部と、該本体部の半径外面に固着された衝撃吸収用のクッション材とを含むことを特徴とする。

また請求項５記載の発明は、前記当接部は、前記クッション材に並設されたシム体を介して前記第１の端面間の内表面に固着されることを特徴とする。

また請求項６記載の発明は、前記当接部は、半径方向の厚さが８〜２５mm、周方向の長さが４０〜１２０mm、ドラム軸方向の長さが２０〜１００mmであることを特徴とする。

また請求項７記載の発明は、前記がたつき防止手段は、前記拡径状態において、第１セグメントの前記第１の端面と、前記第２セグメントの前記第２の端面とを互いに密接させるバネ手段を含むことを特徴とする。

また請求項８記載の発明は、前記拡縮手段は、半径方向に移動する複数のスライド部を有し、前記各第１セグメント及び前記各第２セグメントは、前記各スライド部に支持され、前記バネ手段は、前記隣り合うスライド部を周方向に連結することを特徴とする。

本発明によれば、ドラム部が拡径状態のときに、第１セグメントの第１の端面と、第２セグメントの第２の端面とのがたつきを抑制するがたつき防止手段が設けられる。このため、前記第１の端面と第２の端面とが互いに密に接触し、がたつきが抑制される。よって、ドラム部の真円度の低下や、ドラム部の外径の変化などを抑制できる。この結果、タイヤ部材の品質を向上でき、かつ設備停止の原因を減少させ、タイヤの生産性を向上できる。

本発明の実施形態を示すタイヤ成形ドラムの中心軸に直角な断面図である。（ａ）は、図１のタイヤ成形ドラムの中心軸に沿ったＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１のタイヤ成形ドラムの一部拡大説明図である。図１のタイヤ成形ドラムの当接部の分解斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１のタイヤ成形ドラムの拡縮を示す動作説明図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すタイヤ成形ドラムのバネ手段の動作説明図である。従来のタイヤ成形ドラムの説明図である。

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に示されるように、本実施形態のタイヤ成形ドラム（以下、単に「成形ドラム」と記載する場合がある。）１は、回転可能に支持された中心軸２と、該中心軸２の半径方向外方に配された拡縮可能なドラム部３と、中心軸２とドラム部３とを連結する拡縮手段４とを具える。該拡縮手段４は、ドラム部３を縮径状態Ｙｒと円筒状の拡径状態Ｙｅとに変化させる。

タイヤ成形ドラム１では、拡径状態Ｙｅにおいて円筒状のドラム部３の外表面Ｓに、例えば、周方向に沿ってシート状のゴム材料が巻き付けられる。そして、該ゴム材料の両端部を接合することにより、円筒状のタイヤ部材が成形される。この成形の後、拡縮手段４によりドラム部３が縮径状態Ｙｒにされ、中心軸２の軸方向の一方に、成形されたタイヤ部材が取り外される。

中心軸２は、例えば、回転可能に支持される中心軸本体５と、この中心軸本体５の両端部に外嵌される円筒状の取付部材６とを含む。中心軸本体５の一端は、例えば、軸受等を介して成形ドラム１の本体フレーム（図示省略）に片持ち状で支持される。又、図２（ａ）に示されるように、取付部材６の軸方向内側には、半径方向外方にのびる略円盤状の側板７が設けられている。

拡縮手段４は、図１に示されるように、側板７の周方向に予め設定された間隔で複数配設された拡縮部４ａを含んでいる。該拡縮部４ａは、図２（ａ）に示されるように、側板７に固着されたシリンダ装置１１と、該シリンダ装置１１によって移動されるスライド部９と、スライド部９を半径方向に案内する案内部１２とを有している。本実施形態では、拡縮手段４は、中心軸２の軸方向の両端側にそれぞれ配される。又、拡縮部４ａは、側板７の周方向にそれぞれ等間隔で８カ所配設される。

シリンダ装置１１は、例えば、側板７の軸方向の内面７ｂに取り付けられた固定金具１６を介して、側板７に支持される。該シリンダ装置１１は、シリンダ本体１７と、このシリンダ本体１７から進退されるロッド１８と、シリンダ本体１７に接続された一対の流路１７ａ、１７ｂとを具えている。該ロッド１８は、流路１７ａ、１７ｂを介してシリンダ本体１７内に充填される空気や油等の作動流体により、中心軸２の半径方向に進退される。

スライド部９は、図２（ａ）又は（ｂ）に示されるように、側板７の軸方向の外面７ａ側に配設されたスライド部本体１４と、該スライド部本体１４の半径方向外端に固着された板状の取付金具１０とを有している。スライド部本体１４は、断面略Ｔ字状の板体であり、側板７の外面７ａに固着された案内部１２に沿って案内される一対のフランジ部１５が形成されている。

取付金具１０は、側板７の半径方向外方で、側板７の軸方向内側にのび、シリンダ装置１１のロッド１８の先端が固着される。よって、シリンダ装置１１のロッド１８が進退されると、スライド部本体１４が案内部１２に案内され、スライド部９が半径方向内外に移動する。

ドラム部３は、図３に示されるように、周方向に交互に連なる第１セグメント２０と第２セグメント２１とからなる。ドラム部３は、第１セグメント２０と第２セグメント２１とが連なることにより、環状に形成される。

第１セグメント２０は、周方向両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが増加する向きに傾斜する第１の端面２２と、半径方向内側で第１の端面２２、２２間をのびる内表面２３とを有している。第１セグメント２０の内表面２３の中央部は、スライド部９の取付金具１０の半径方向外側と固着されている。

第２セグメント２１は、周方向両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが減少する向きに傾斜する第２の端面２４と、半径方向内側で第２の端面２４間をのびる内表面２５とを有している。第２セグメント２１の内表面２５の中央部も、スライド部９の取付金具１０の半径方向外側と固着されている。

成形ドラム１は、図３に示されるように、ドラム部３が拡径状態Ｙｅのとき、第１の端面２２と第２の端面２４とのがたつきを抑制するがたつき防止手段２８を具える。このため、第１の端面２２と第２の端面２４とが互いに密に接触し、第１セグメント２０と第２セグメント２１とのがたつきが抑制される。よって、ドラム部３の真円度の低下や、ドラム部３の外径の変化などを抑制できる。

がたつき防止手段２８は、第１セグメント２０の周方向両側に設けられた当接部２９を含んでいる。該当接部２９は、第１セグメント２０の第１の端面２２の半径方向の内縁２２ｅから周方向にのびる。このため、当接部２９は、ドラム部３が拡径状態Ｙｅのとき、第２セグメント２１の内表面２５を半径方向外側に押圧する。

当接部２９は、図４に示されるように、第１セグメント２０の内表面２３に固着される本体部３２と、該本体部３２の半径方向外面３２ａに固着された衝撃吸収用のクッション材３３とを含んでいる。当接部２９は、本実施形態では、第１セグメント２０の周方向両側に設けられている。また、第１セグメント２０の周方向の各側において、中心軸２の軸方向に予め設定された間隔で複数個設けられている。

本体部３２は、例えば、鉄等の金属材料から形成される。該本体部３２は、円弧状の本体ブロック３５と、該本体ブロック３５と第１セグメント２０との間に固着される薄板等からなるシム体３６とから形成される。このため、当接部２９の半径方向の厚さｔは、本体ブロック３５の半径方向の厚さとシム体３６の半径方向の厚さとを合わせたものとなる。

本体部３２は、本体ブロック３５とシム体３６及びクッション材３３とから形成される。このため、本実施形態の本体部３２は、例えば、本体部３２の半径方向外面３２ａに、クッション材３３を固着するスペースを形成するものに比べ、製造コストの面で有利に形成することができる。

クッション材３３は、例えば、ゴム材からなり、好ましくは、補強糸を含む硬質ゴムから形成される。該クッション材３３は、シム体３６に並設するように、本体部３２の半径方向外面３２ａに固着される。当接部２９にクッション材３３が固着されることにより、当接部２９と第２セグメント２１とが当接する際の衝撃が緩和できる。又これと同時に、クッション材３３の弾性により、第２セグメント２１のがたつきを吸収しつつ半径方向外方へと良好に押圧することができる。なお、該クッション材３３とシム体３６との半径方向の厚さは等しく、当接部２９の半径方向の厚さｔは、周方向に均一である。

当接部２９の半径方向の厚さｔは、例えば、８〜２５ｍｍの範囲に規定されるのが好ましい。当接部２９の半径方向の厚さｔが、８ｍｍより小さい場合、第２セグメント２１の内表面２５と接触することにより、当接部２９に変形が生じるおそれがる。また、当接部２９の半径方向の厚さｔが、２５ｍｍより大きい場合、当接部２９の重量により、案内部１２やフランジ部１５の摩耗が促進されるおそれがある。これらの観点から、より好ましくは、当接部２９の半径方向の厚さｔが１２〜１８ｍｍの範囲に規定される。

また、当接部２９と第２セグメント２１とが当接する際に、各セグメント２０、２１に掛かる負荷を均等に分散させるために、当接部２９は、例えば、周方向の長さｒの３／７程度が第１セグメント２０に固着され、周方向の長さｒの４／７程度が第２セグメント２１に当接されるのが好ましい。又、当接部２９と第１セグメント２０との固着箇所の強度をうるため、当接部２９の周方向の長さｒは、少なくとも１本のボルトを取り付けるボルト穴３４が形成可能な長さに規定されるのが好ましい。これらの観点から、当接部２９の周方向の長さｒは、好ましくは４０〜１２０ｍｍの範囲に規定され、より好ましくは５０〜９０ｍｍの範囲に規定される。

また、当接部２９の軸方向の長さｌは、２０〜１００mmの範囲に規定されるのが好ましい。当接部２９の軸方向の長さｌが、２０ｍｍより小さい場合、ボルト穴３４を形成することが困難である。又、当接部２９の軸方向の長さｌが、１００ｍｍより大きい場合、当接部２９の重量が増加し、案内部１２やフランジ部１５の摩耗が促進されるおそれがある。これらの観点から、より好ましくは、当接部２９の軸方向の長さｌが３５〜６５mmの範囲に規定される。

次に本発明の作用が説明される。
上述する成形ドラム１では、図５（ａ）に示されるように、ドラム部３の拡径に際し、第２セグメント２１に接続されているシリンダ装置１１のロッド１８が伸張される。これにより、スライド部９及び第２セグメント２１は、図５（ｂ）に示されるように、縮径状態Ｙｒにおける縮径位置YｒＡから拡径状態Ｙｅにおける拡径位置ＹｅＡまで半径方向外方へ移動する。

第２セグメント２１が拡径位置ＹｅＡに移動した後、図５（ｂ）に示される状態から、第１セグメント２０に接続されているシリンダ装置１１のロッド１８が伸張される。これにより、スライド部９及び第１セグメント２０は、図５（ｃ）に示されるように、縮径状態Ｙｒにおける縮径位置YｒＢから拡径状態Ｙｅにおける拡径位置ＹｅＢまで半径方向外方へ移動する。

ドラム部３が拡径状態Ｙｅになると、第１セグメント２０の第１の端面２２と第２セグメント２１の第２の端面２４とは当接する。このとき、がたつき防止手段としての当接部２９は、第２セグメント２１の内表面２５を半径方向外方へ押圧する。このため、ドラム部３が拡径状態Ｙｅのとき、第２セグメント２１は、半径方向内方への移動が抑制される。よって、第１セグメント２０の内表面２３と第２セグメント２１の内表面２５とが周方向に連続して整合され、前記第１の端面と第２の端面とは互いに密に接触し、ドラム部３のがたつきを抑制できる。

また、ドラム部３の縮径に際し、上述ドラム部３の拡径の際とは逆に、図５（ｃ）に示される拡径状態Ｙｅから、まず第１セグメント２０は、拡径位置YｅＢから縮径位置ＹｒＢまで半径方向内方に移動される。この後、図４（ｂ）に示される状態から、第２セグメント２１は、拡径位置YｅＡから縮径位置ＹｒＡまで半径方向内方に移動される。よって、ドラム部３が、図４（ａ）に示される縮径状態Ｙｒに縮径される。

図６には、本発明のがたつき防止手段２８の他の実施形態が示されている。但し、上記成形ドラム１と同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図６（ａ）又は（ｂ）に示されるように、成形ドラム１’は、がたつき防止手段２８に、ドラム部３の拡径状態Ｙｅにおいて、第１セグメント２０の第１の端面２２と、第２セグメント２１の第２の端面２４とを互いに密接させるバネ手段３０を含んでいる。

バネ手段３０は、隣り合うスライド部９を周方向に連結することにより、ドラム部３の拡径状態Ｙｅにおいて、第１セグメント２０の第１の端面２２と、第２セグメント２１の第２の端面２４とを互いに密接させる。このバネ手段３０は、例えば、周方向で隣り合う取付金具１０、１０間に掛け渡されているコイルバネからなる。

バネ手段３０は、図６（ａ）に示されるように、ドラム部３が縮径状態Ｙｒのとき、各スライド部９間で伸びがほぼ０となり無負荷状態とされる。他方、バネ手段３０は、図６（ｂ）に示されるように、ドラム部３が拡径状態Ｙｅのとき、各スライド部９間で伸張される。ドラム部３が拡径状態Ｙｅのとき、伸張されたバネ手段３０は、両端のスライド部９を引き合う向きに付勢する。よって、各スライド部９に支持された第１セグメント２０の第１の端面２２と第２セグメント２１の第２の端面２４とは、互いに密接する。

なお、バネ手段３０は、コイルバネに換えて、これと同様な縮小率を有するゴム等の弾性体を具える構成であってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこ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。例えば、がたつき防止手段２８が、当接部２９と、バネ手段３０との両方を含む構成であってもよい。

本発明の実施例では、表１に記載される仕様のタイヤ成形ドラムにより、円筒状のタイヤ部材であるカーカスプライが試作された。該タイヤ部材は、タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１４のタイヤに用いられる。そして、円筒状に接合された各タイヤ部材の接合状況と、該タイヤ部材を用いたタイヤにおける材料の偏り状況と、タイヤ成形ドラムの耐久性と、各評価に基づく総合的な総評とが評価された。

＜接合状況＞
タイヤ部材の接合状況は、図７に示される従来の成形ドラムにて試作されたタイヤ部材を、表１に示されるように基準として比較例とした。各実施例の接合状況の評価は、比較例の接合状況と比較して評価された。接合状況を示す数値は、大きい程良く、タイヤ部材のだぶつきが低減され、かつドラム部の形状に沿った円筒状のタイヤ部材が成形されたことを示す。

＜偏り状況＞
タイヤの材料の偏り状況は、図７に示される従来の成形ドラムにて試作されたタイヤ部材を用いてタイヤを成形し、表１に示されるように、該タイヤの材料の偏り状況を基準として比較例とした。各実施例の偏り状況の評価は、比較例の偏り状況と比較して評価された。偏り状況を示す数値は、大きい程良く、成形されたタイヤの不良が低減されたことを示す。

＜成形ドラムの耐久性＞
成形ドラムの耐久性は、タイヤ部材を複数回試作した後、成形ドラムの摩耗状態を計測して評価した。図７に示される従来の成形ドラムの耐久性を基準とし、表１に示されるように比較例とした。各実施例の成形ドラムの耐久性は、比較例の成形ドラムの耐久性と比較して評価された。成形ドラムの耐久性を示す数値は、大きい程良く、成型ドラムに起こる摩耗が少ないことを示す。

＜総評＞
総評は、接合状況、偏り状況及び成形ドラムの耐久性を総合的に評価し、図７に示される従来の成形ドラムを基準とし比較例とした。各実施例の総評は、比較例の成形ドラムの総評と比較して評価された。総評を示す数値は、大きい程良く、優れた成形ドラムであることを示す。

表１に示されるように、本発明のタイヤ成形ドラムを用いて成形されたタイヤ部材、及び該タイヤ部材を用いて成形されたタイヤは、タイヤ部材のだぶつきが低減されるとともに、これを用いたタイヤの不良が低減され、その品質を向上しうることが確認できる。

１タイヤ成形ドラム
２中心軸
３ドラム部
４拡縮手段
９スライド部
２０第１セグメント
２１第２セグメント
２２第１の端面
２３内表面
２４第２の端面
２５内表面
２８がたつき防止手段
２９当接部
３０バネ手段
Ｙｒ縮径状態
Ｙｅ拡径状態
ｔ半径方向の厚さ
ｒ半径方向の長さ
ｌ軸方向の長さ

Claims

回転可能に支持された中心軸と、前記中心軸の半径方向外方に配された拡縮可能なドラム部と、前記中心軸と前記ドラム部とを連結するとともに、前記ドラム部を縮径状態と円筒状の拡径状態とに変化させる拡縮手段とを具えたタイヤ成形ドラムであって、
前記ドラム部は、周方向に交互に配された第１セグメントと第２セグメントとが連なることにより環状をなし、
前記第１セグメントは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが増加する向きに傾斜する第１の端面を有し、
前記第２セグメントは、周方向の両端に、半径方向内方に向かって周方向長さが減少する向きに傾斜する第２の端面を有し、
前記第１の端面と前記第２の端面とは、前記ドラム部が拡径状態のときに当接するとともに、
前記拡径状態のときに、前記第１の端面と前記第２の端面とのがたつきを抑制するがたつき防止手段が設けられ、
前記がたつき防止手段は、前記第１セグメントに設けられ、かつ、前記ドラム部が拡径状態のときに、前記第２セグメントの半径方向内側かつ前記第２の端面間をのびる内表面を半径方向外側に押圧する当接部を含み、
前記当接部は、前記第１セグメントの前記第１の端面の半径方向の内縁から周方向にのびていることを特徴とするタイヤ成形ドラム。
前記当接部は、前記第１セグメントの周方向両側に設けられている請求項１記載のタイヤ成形ドラム。
前記当接部は、前記第１セグメントの周方向の各側において、前記中心軸の軸方向に予め設定された間隔で複数個設けられている請求項２記載のタイヤ成形ドラム。
前記当接部は、前記第１セグメントの半径方向内側かつ前記第１の端面間の内表面に固着された円弧状の本体部と、該本体部の半径外面に固着された衝撃吸収用のクッション材とを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ成形ドラム。
前記当接部は、前記クッション材に並設されたシム体を介して前記第１の端面間の内表面に固着される請求項４記載のタイヤ成形ドラム。
前記当接部は、半径方向の厚さが８〜２５mm、周方向の長さが４０〜１２０mm、ドラム軸方向の長さが２０〜１００mmである請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ成形ドラム。
前記がたつき防止手段は、前記拡径状態において、第１セグメントの前記第１の端面と、前記第２セグメントの前記第２の端面とを互いに密接させるバネ手段を含む請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤ成形ドラム。
前記拡縮手段は、半径方向に移動する複数のスライド部を有し、
前記各第１セグメント及び前記各第２セグメントは、前記各スライド部に支持され、
前記バネ手段は、前記隣り合うスライド部を周方向に連結する請求項７に記載のタイヤ成形ドラム。