JP6082262B2

JP6082262B2 - 成型ドラム

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Publication number: JP6082262B2
Application number: JP2013024952A
Authority: JP
Inventors: 雄二北村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-02-12
Also published as: JP2014151600A

Description

本発明は、成型ドラム、とくに周面を複数の拡縮可能なコアで構成した成型ドラム、にリボンゴムを巻き付けてタイヤを製造する成型ドラムに関する。

タイヤの製造において、成型ドラムとして、従来、成型ドラム周方向に並べて配置した複数のコア（又はセグメント）で構成した成型ドラムが知られている（特許文献１参照）。この成型ドラムでは、製造するタイヤや円筒状部材のサイズや周長等に合わせて、複数のコアを成型ドラム内の駆動機構により変位させドラム径を拡縮することができる。

ところで、このような成型ドラムを使用したタイヤ製造過程において、タイヤにその寸法の不均衡を示すユニフォミティーの一種であるラジアルランアウト（以下、ＲＲＯという）が発生し、ユニフォミティーが悪化することが知られている。

図９は、例えば、１５インチのタイヤを製造する場合を例に採って示した、成型ドラムのコアによる分割数（分割次数）とＲＲＯとの関係を示した図である。
図９に示すように、分割次数とＲＲＯとの関係は、全体としてみれば、分割次数が小さいところでは比較的大きく、分割次数が上がるに従って漸減する傾向が認められる。しかし、例えば分割次数１７の成型ドラムを用いた場合におけるタイヤのＲＲＯは、その前後の次数に比べて高くなっている。このように分割次数によってＲＲＯが高くなるところがある。尤も、分割次数１７の成型ドラムを用いた場合のＲＲＯでも、一般的にはスペックを上回ることはないが、スペックとの差が小さいため、個々のタイヤのＲＲＯの誤差を考慮すると、発生するＲＲＯとスペックとの差をもっと広げておく、つまりＲＲＯを低減させる必要がある。

国際公開第２０１０／１４０４８５号

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の拡縮するコアで構成された成型ドラムでタイヤ製造を行う場合に、発生するタイヤのＲＲＯを抑制することである。

（１）本発明は、成型ドラム軸に平行なベース部と、ベース部から成型ドラムの周方向両側に突出し、かつ前記ベース部に等間隔に配置された複数の突出部材を有する複数のコアを、隣接する前記コアの突出部材同士が互いに噛合した状態で周方向に移動可能に配置した成型ドラムであって、前記ベース部の成型ドラム軸方向の一方の端部に配置される前記突出部材は、リボンゴムを巻付ヘッドで巻き付ける巻き付け方向下流側のみに配置し、かつ互いに噛合する前記突出部材の噛合長さは、成型ドラムの縮径時において、前記突出部材の成型ドラムの周方向長さを１とするとき、０．１５〜０．３５である成型ドラムである。
これにより、前記ベース部の成型ドラム軸方向の一方の端部に配置される前記突出部材は、巻付ヘッドでリボンゴムを成型ドラムへ巻き付ける場合、巻付ヘッドは、常に前記ベース部に当たるため、突出部材に当たる場合に比べて、当接時の跳ねが抑制される。その結果、この跳ねに基づくタイヤのＲＲＯを抑制することができる。また、互いに噛合する前記突出部材の噛合長さは、成型ドラムの縮径時において、前記突出部材の成型ドラムの周方向長さを１とするとき、０．１５〜０．３５であるため、成型ドラムを拡径する際に、プライが突出部材に引っ掛かって伸張できない部分を従来に比べて大幅に短縮でき、これに起因するタイヤのＲＲＯを抑制することができる。
（２）本発明は、前記（１）に記載された成型ドラムにおいて、前記ベース部の成型ドラム軸方向の他方の端部に配置される前記突出部材は、リボンゴムを巻き付ける巻き付け方向上流側のみに配置されており、前記突出部材間における前記コアの幅が成型ドラム周方向両側で等しく構成したため、成型ドラム全周に亘りコア、つまりコア幅を均一にすることができ、コア幅が不均一であることにより発生するタイヤのＲＲＯを抑制することができる。
（３）本発明は、前記（１）又は（２）に記載された成型ドラムにおいて、前記ベース部の成型ドラム軸方向の一方の端部は、リボンゴムを巻き付ける巻き付け端であるため、前記（１）と同様に巻付ヘッドの跳ねに基づくタイヤのＲＲＯを抑制することができる。

本発明によれば、複数の拡縮するコアで構成された成型ドラムでタイヤ製造を行う場合に、発生するタイヤのＲＲＯを抑制することができる。

図１Ａは、コア単体の表面図である。図１Ｂは、図１Ａのコアを順に組み合わせた状態を示すコアの展開表面図である。図１Ｃは、コアの回りに巻き付けたプライをビード部の回りで折り返したときの、成型ドラムの片側におけるプライコードのコードパスを示す側面図である。成型ドラムが縮径状態から拡径状態までの状態を説明する一部の断面図である。図３Ａは対応策を示す図であり、また、図３Ｂは、図３Ａに示すコアの側面図である。第１の要因に対する対応策の検証結果を示す図であり、間隔と成型ドラムの周上測定位置との関係を示す図である。第２の要因に対する対応策を示すコアの平面図である。第２の要因に対する対応策の検証結果を示す図であり、縦軸にコードパスを、また横軸にコア幅をとって両者の関係を示した図である。図７Ａはコアの平面図であり、図７Ｂはコアの側面図である。また、図７Ｃは、対応策を説明する図２と同様の図である。第３の要因に対する対応策の検証結果を示す図であり、分割次数１７の成型ドラムを用いた場合における、プライコードの１０本分の間隔と成型ドラムの周上測定位置との関係を示す図である。１５インチのタイヤを製造する場合を例に採って示した、成型ドラムのコアによる分割数（分割次数）とＲＲＯとの関係を示した図である。

「ＲＲＯの発生要因」
拡縮する複数のコアで構成された成型ドラムを用いてタイヤを製造した場合に、製造されたタイヤのＲＲＯ発生要因について解析を行った結果、推定される以下の３つの要因があることが分かった。次に、その要因について説明する。

（１）第１の要因
タイヤを成型する場合に、例えば、拡径した成型ドラム上においてトロイダル状に膨出変形したプライ（カーカスプライ）の軸方向両外側に、連続したリボンゴムを多数回巻き付けることが行われている。
この場合、リボンゴムを巻付（又は貼付）ヘッド、例えばローラヘッド（Ｒ／Ｈ）に載せ成型ドラム上でタイヤに巻き付ける。
従来、リボンゴムをローラヘッドで成型ドラム上又はタイヤ（総称してここでは成型ドラムという）に巻き付けていくときは、後述する図１Ａのコア１０の上方から巻き付けている。この場合、従来のコア１０は、図１Ａに示すように、成型ドラムに配置したときその周方向一方側と他方側で形状が相異している。そのため、リボンゴムの巻き付け中に、ローラヘッドがコア１０の上側の分割位置（爪１０ｂの位置）に当たりローラヘッドの跳ねが大きい。ローラヘッドの跳ねが大きいと、ＲＲＯが大きくなる。これが第１の要因と推定される。これは、ドラムの特に収縮時（コアが重なり合う領域が大きくなる）、かつドラム幅方向外側付近（幅方向外側は径が小さくなるためコアの重なり合いが特に大きい）、で起こるのだが、爪部分が仮想表面よりも突出してしまうことによるものである。

（２）第２の要因
図１Ａは、コア１０単体の表面図である。図１Ｂは、図１Ａのコア１０を順に組み合わせた状態を示すコア１０の展開表面図である。図１Ｃは、コア１０の回りに巻き付けたプライ（カーカスプライ）１２をビード部２０の回りで折り返したときの、成型ドラム１の片側におけるプライコードのコードパスを示す側面図である。
コア１０は、ベース部１０ａと、図中、ベース部１０ａの上下方向にそれぞれ等間隔で突設された突出部材である爪１０ｂから成っている。従来のコア１０のベース部１０ａの長手方向両側（図中左右両側）の爪１０ｂは、ベース部１０ａの図中上側においてはベース部１０ａの端部に配置され、下側においては、前記ベース部１０ａの端部から前記爪１０ｂの配置間隔の１／２の長さだけ前記端部から内側にずらして配置されている。

したがって、コア１０の幅、つまり、ベース部１０ａに沿って左右両端の爪１０ｂ間の間隔は、図中上側の幅Ｌ_１は、同下側の幅Ｌ_２よりも広い（Ｌ_１＞Ｌ_２）。
そのため、コア１０を成型ドラムの周方向に沿って配置したとき、そのコア幅Ｌは、図１Ｂに示すように、成型ドラムの周方向に沿って、周期的にＬ_１とＬ_２に交互に変化する。このコア幅Ｌの周期的な長短により、これに巻き付けたプライ１２の補強コードのコードパスに差が生じる。
即ち、図１Ｃに示すように、コア１０の幅が広い部分に巻き付けられるプライ１２のプライコードの長さＣ_１は、狭い幅の部分に巻き付けたプライコードの長さＣ_２よりも長くなる（Ｃ_１＞Ｃ_２）。このプライコードの長さの不揃いによりＲＲＯが生じる。これが第２の要因と推定される。

（３）第３の要因
図２は、成型ドラム１が縮径状態から拡径状態までの状態を説明する一部の断面図である。
図示のように、プライ１２を縮径された成型ドラム１に装着すると、プライ１２の下面がコア１０の上面に当接する部分と当接しない部分ができる。つまり、プライ１２の下面の一部がコア１０に橋掛け状に当接する。この状態で成型ドラム１を拡径すると、コア１０に橋掛け状に当接していわば引っ掛かった状態のプライ１２の部分と、当接していないコア１０の部分間で伸び量に差ができる。その結果、プライ１２のプライコード（図示せず）の間隔は均等に拡大せず、成型ドラム１が拡径したときに、その表面上でプライコードの配置間隔に粗密ができる。この場合、プライ１２とコア１０とが重なる部分、つまり、プライ１２に当接するコア１０の長さが長い程プライコードの配置間隔の粗密が大きくなる。この粗密により製品タイヤにＲＲＯが生じる。これが第３の要因と推定される。

「対応策」
次に、第１から第３の各要因に対する対応策について説明する。
図３Ａはその対応策を示し、図中左側の従来のコアの形状を右側の形状に変更する対応策を示す図である。
図３Ｂは、ローラヘッドの当たる方向と、コア１０との関係を示すコアの側面図である。図中矢印（１）は、図３Ａの右側のコア１０に対して上から当たる場合であり、図中矢印（２）はコア１０に対して下から当たる場合を示す。
この場合、ローラヘッドがコア１０のベース部１０ａに当たる場合の方が、コア１０の分割位置に当たる場合に比べてローラヘッドの跳ねが少ないことが分かっている。
そこで、ここでは、ローラヘッドがリボンゴムを載せタイヤに巻き付けるときに、ローラヘッドが常にコア１０のベース部１０ａに当たるように、図３Ａに示すように、コア１０の成型ドラム１の周方向の配置を従来と逆転した配置にする。

つまり、ローラヘッドの跳ねを低減させるために、成型ドラム１の周方向に並んで配置するコア１０同士を互いに１８０°反転させて、ベース部１０ａの成型ドラム軸方向の一方の端部に配置される爪１０ｂを、リボンゴムを巻き付ける巻き付け方向下流側のみに配置する。これにより、従来はコア１０同士の分割位置でローラヘッドとコア１０が当接していたのを、コア１０のベース部１０ａで当接するように変更する。これによって、ローラヘッドの跳ねが低下するため、成型ドラム、とくに分割次数１７の成型ドラムを用いた場合におけるＲＲＯを低減することができる。

図４は、第１の要因に対する対応策の検証結果を示す図である。
なお、以下で説明する検証は、いずれも、ＪＡＴＭＡ規定のＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤについて行った。
ここでは、一例として、分割次数１７の成型ドラム１における、縦軸にＲＲＯ（単位μｍ）を、横軸にコアの端部から端部、即ちセリアルサイドから反セリアルサイドまでの範囲をとって現行品と対策品（実施品）を対比して示している。
図示のように現行品では、ＲＲＯは１８〜４５μｍまであり、セリアルサイドから反セリアルサイドに向かって、つまり、ローラヘッドの巻き付けが進むにしたがってＲＲＯが増大している。これに対し、本発明の実施品である対策品では、センター部で２７μｍと最高値に達するものの、ＲＲＯは、セリアルサイドから反セリアルサイドに向かって２１〜２７を経て２４μｍに減少しており、現行品よりもＲＲＯが顕著に減少しているのが分かる。
なお、この場合も、現行品はスペック内であるが、現行品ではスペックの差に余裕がない。これに対し対策品では余裕が生じる。

（２）第２の要因に対する対応策
図５は、第２の要因に対する対応策を示すコア１０の平面図である。
ここでは、コア（ショルダコア）１０について、図１Ａに示した従来のコア１０の形状を、図５Ａに示す形状に変更する。
即ち、従来のコア１０の形状は、既に図１Ａに示したとおりである。
これに対し、本実施形態では、図５Ａにおいて、上側の爪１０ｂについてみると、端部に配置される爪１０ｂは、前記ベース部１０ａの左側においては前記ベース部１０ａの左端部に配置され、右側においては、前記ベース部１０ａの端部から爪１０ｂの配置間隔の１／２の長さだけ他方側端部からずらして配置されている。また、図中、下側の爪１０ｂは、上側の爪１０ｂの配置を１８０°反転して配置した状態、つまり、前記ベース部１０ａの右側においてはその右端に配置され、左側においては、ベース部１０ａの左端から爪１０ｂの配置間隔の１／２の長さだけ右方にずらして配置され、成型ドラム１の周方向においてベース部１０ａを挟んで互い違いになるように配置されている。

これにより、コア１０の幅、即ち図５Ａにおいて上側の幅Ｌ_１と下側の幅Ｌ_２は、いずれも同じ（Ｌ_１＝Ｌ_２）になる。
コア１０の形状をこのように変更することで、図中、ベース部１０ａの上下部における左右端部の爪１０ｂ間の幅が同じになる。このコア１０を成型ドラム１の周方向に並べて配置することで、成型ドラム１の全周に亘りコア１０の幅、つまりコア幅を均一にすることができる。これによって、第２の要因は解消される。

図６は、第２の要因に対する対応策の検証結果を示す図であり、縦軸にコードパス（単位；ｍｍ）を、また横軸にコア１０幅（単位；ｍｍ）をとって両者の関係を示した図である。
図示のように現行品では、コア１０の幅は、２つの値を持ち、これに伴ってコードパスも２つの値を持つ。これに対し、実施品では、コアの幅は一定である。コードパスの値は図示例では２つあるが、現行品と対比してその差は僅かであり、一定の誤差はあるものの、コア幅に基づくコードパスの差は実質的に解消される。また１７分割した成型ドラム１を用いたときのＲＲＯを現行品と対策品とを対比した結果、現行品のＲＲＯ（いずれも平均値）を１００としたとき、対策品では７０に下がった。

（３）第３の要因に対する対応策
ここでは、成型ドラム１の縮径時における、コア１０の上面とプライ１２下面との当接（又は接触）長さを短くすることで、成型ドラム１を拡径したときの、プライ１２のプライコード間隔の粗密の度合いを抑制する。
そのため、本実施形態では、コア１０の爪１０ｂの周方向長さを、適切な長さとし、これによりコア１０収縮時における隣り合った、つまり噛合する爪１０ｂ間の重なり長さ（ここでは、噛合長さという）を最適な範囲にする。

図７Ａはコア１０の平面図であり、図７Ｂはコア１０の側面図である。また、図７Ｃは、対応策を説明する図２と同様の図である。
ここでは、図示のように、従来のコア１０の爪１０ｂの斜線部分を削除することで、縮径時における爪１０ｂとプライ１２との当接長さを短縮する。つまり、図７Ｃに示すように、成型ドラム１収縮時における従来のコア１０の爪１０ｂの成型ドラム１の周方向における隣接する爪１０ｂ間の噛合長さ（図中一対の下向き破線とコア１０との交点間の距離ｄで示す）を、成型ドラムの縮径時において、前記突出部材の成型ドラムの周方向長さを１としたとき、本実施形態では、０．１５〜０．３５としている。
これにより、コア１０拡径時におけるプライコードの配置間隔における粗密の発生が抑制でき、次に説明する検証結果に示すようにＲＲＯが減少する。

図８は、第３の要因に対する対応策の検証結果を示す図であり、分割次数１７の成型ドラムを用いた場合における、プライコードの１０本分の間隔と成型ドラムの周上測定位置との関係を示す図である。縦軸はプライコードの１０本分の間隔（単位ｍｍ）を、横軸は成型ドラム１の周上測定位置である。
図８において、薄い線は現行品を、濃い線は本実施形態による対策品をそれぞれ示す。図８から明らかなように、プライコード１０本分の幅についてみると、対策品は全体として現行品よりも幅狭であり、プライコードの密度の粗密の度合いが改善されている。
また１７分割した成型ドラム１を用いたときのＲＲＯを現行品と対策品とを対比した結果、現行品のＲＲＯ（いずれも平均値）を１００としたとき、対策品では６５に下がった。

以上、タイヤにおけるＲＲＯの発生要因とその対応策について、それぞれ異なる３つの要因について、個別にその対応策について説明した。
即ち、第１の要因に対しては、リボンゴムの巻き付け端におけるコア１０の爪１０ｂを巻き付け方向下流側にのみ設ける配置とすればよく、第２の要因に対しては、コア幅を等しくすればよい。また、第３の要因に対しては、爪１０ｂの噛み合い長さを短縮すればよい。

これらの対応策は個別に実施することも勿論可能であるが、組み合わせて用いることで、ＲＲＯを更に抑制することができる。
そこで、本発明の実施形態としては、まず、第１の要因に対する対応策を施したものを第１の実施形態とする。
この場合、コア１０として既に述べた図１Ａに示すものに代えて、第２の対応策に基づく図５Ａに示すコア１０を用いることができ、第１及び第２の対応策を組み合わせて用いることができる。これを第２の実施形態とする。
更に、第１及び／又は第２の実施形態のコア１０の突出部材に第３の対応策を施すことで、第３の実施形態とする。
以上の構成を採ることにより、製造されるタイヤのＲＲＯを低減することができる。

１・・・成型ドラム、１０・・・コア、１０ａ・・・ベース部、１０ｂ・・・爪（突出部材）、１２・・・プライ、２０・・・ビード部。

Claims

成型ドラム軸に平行なベース部と、ベース部から成型ドラムの周方向両側に突出し、かつ前記ベース部に等間隔に配置された複数の突出部材を有する複数のコアを、隣接する前記コアの突出部材同士が互いに噛合した状態で周方向に移動可能に配置した成型ドラムであって、
前記ベース部の成型ドラム軸方向の一方の端部に配置される前記突出部材は、リボンゴムを巻付ヘッドで巻き付ける巻き付け方向下流側のみに配置し、かつ互いに噛合する前記突出部材の噛合長さは、成型ドラムの縮径時において、前記突出部材の成型ドラムの周方向長さを１とするとき、０．１５〜０．３５である成型ドラム。
請求項１に記載された成型ドラムにおいて、
前記ベース部の成型ドラム軸方向の他方の端部に配置される前記突出部材は、リボンゴムを巻き付ける巻き付け方向上流側のみに配置されており、
前記突出部材間における前記コアの幅が成型ドラム周方向両側で等しく構成されている成型ドラム。
請求項１又は２に記載された成型ドラムにおいて、
前記ベース部の成型ドラム軸方向の一方の端部は、リボンゴムを巻き付ける巻き付け端である成型ドラム。