CN103722645B - 模具销、安装有模具销的轮胎模具、充气轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供模具销、安装有该模具销的轮胎模具以及使用该轮胎模具的充气轮胎的制造方法，该模具销能抑制防滑钉安装用孔周边产生龟裂，并能对具有较大的外径差的孔进行成形。模具销（1）设置于对充气轮胎（2）的胎面部（3）进行硫化成形的胎面模具（4），并用于将防滑钉安装用孔（5）成形于上述胎面部（3）。模具销（1）包括主体部（6）和具有比主体部（6）的外径大的外径的鼓出部（8）。鼓出部（8）包括：与主体部（6）一体形成的芯部（10）；和配置于芯部（10）的外周面侧的壳部（11）。壳部（11）构成鼓出部（8）的最大外径部，另一方面，该壳部（11）因受到从一端侧朝向另一端侧的力而向使得最大外径部缩径的方向移动。

Description

模具销、安装有模具销的轮胎模具、充气轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及将防滑钉（stud）安装用孔成形于充气轮胎的胎面部的模具销、安装有该模具销的轮胎模具以及使用了该轮胎模具的充气轮胎的制造方法。

背景技术

为了提高冰上性能，例如下述专利文献1提出了在胎面部安装有防滑钉的充气轮胎（防滑钉轮胎）的方案。这样的充气轮胎在胎面部具有用于埋设防滑钉的一部分的防滑钉安装用孔。另外，防滑钉安装用孔在硫化成形时借助模具销而成形，该模具销设置于对胎面部进行硫化成形的胎面模具。

专利文献1：日本特开2010-149599号公报

图7（a）和图7（b）是硫化成形过程中以及硫化成形后的胎面模具的局部剖视图。如图7（a）所示，模具销a的一端侧固定安装于胎面模具b。模具销a包括：以轴状延伸的主体部e；和外径大于该主体部e的外径的鼓出部f。在进行硫化成形时，该模具销a被埋入到胎面部c。

如图7（b）所示，当硫化成形结束后，使模具销a与胎面模具b一起从轮胎脱离（以下有时称为“脱模”）。在轮胎的胎面部c成形有形成为模具销a反转后的形状的防滑钉安装用孔d。防滑钉安装用孔d具有：借助主体部e而成形的等径部h；和形成于该等径部h的轮胎径向内侧且内径较大的扩径部g。

图8（a）是防滑钉i的立体图，图8（b）是该防滑钉i安装于防滑钉安装用孔d后的剖视图。如图8（a）所示，防滑钉i包括：具有大致恒定的外径的主体k；和形成于该主体k的一端侧的凸缘j。另外，如图8（b）所示，该凸缘j被***到扩径部g而防脱，从而使得该防滑钉i被保持于防滑钉安装用孔d。

为了防止防滑钉i从轮胎脱落，优选将防滑钉安装用孔d的扩径部g的内径与主体部h的内径之差增大。换言之，如图7（b）所示，对于模具销a而言，优选增大鼓出部f的外径r1与主体部e的外径r2的外径差。然而，若该外径差增大，则硫化成形后难以将模具销a从胎面部c拔出。另外，当进行脱模时，有可能在防滑钉安装用孔d周边产生龟裂。

发明内容

本发明是鉴于以上那样的实际情况而提出的，其主要目的在于提供模具销等，在该模具销的鼓出部设置有壳部，该壳部构成该鼓出部的最大外径部，另一方面，该壳部能够朝使得该最大外径部缩径的方向移动，以此为基本，能够改善硫化后的模具销的脱落、防滑钉安装用孔周边的龟裂，并且能够对具有较大的外径差的孔进行成形。

本发明中技术方案1所记载的发明是一种模具销，该模具销设置于对充气轮胎的胎面部进行硫化成形的胎面模具，并且用于将防滑钉安装用孔成形于上述胎面部，该模具销的特征在于，包括：主体部，该主体部以轴状延伸、且一端侧固定安装于上述胎面模具；以及鼓出部，该鼓出部设置于上述主体部的另一端侧、且具有比上述主体部的外径大的外径，上述鼓出部包括：与上述主体部一体形成的芯部；以及配置在上述芯部的外周面侧的壳部，上述壳部构成上述鼓出部的最大外径部，另一方面，上述壳部因受到从上述一端侧朝向上述另一端侧的力而向使得上述最大外径部缩径的方向移动。

另外，在技术方案1所记载的模具销的基础上，对于技术方案2所记载的发明而言，上述芯部为大致球状，上述壳部配置成与上述芯部接触，上述芯部的热膨胀率P1大于或等于上述壳部的热膨胀率P2。

另外，在技术方案2所记载的模具销的基础上，对于技术方案3所记载的发明而言，上述芯部的热膨胀率P1与上述壳部的热膨胀率P2之比P1/P2为1.000～1.015。

另外，在技术方案1～3中任意方案所记载的模具销的基础上，对于技术方案4所记载的发明而言，上述鼓出部的最大外径D2与上述主体部的外径D1之比D2/D1为1.2～3.0。

另外，在技术方案1至4中任意方案所记载的模具销的基础上，对于技术方案5所记载的发明而言，上述壳部包括被分割为多个的壳部片，上述壳部片借助粘接部而以悬臂状固定安装于上述芯部的上述另一端侧，其中，上述粘接部由能够变形的树脂构成。

另外，在技术方案5所记载的模具销的基础上，对于技术方案6所记载的发明而言，上述芯部的最大外径部的外径大于上述主体部的上述外径，上述壳部片的与上述粘接部相反侧的端缘受到从上述一端侧朝向上述另一端侧的力，由此使得上述壳部片的端缘以上述粘接部为支点而移动到将上述芯部的上述最大外径部投影于模具销的轴向而形成的假想圆筒的径向内侧。

另外，技术方案7所记载的发明是一种轮胎模具，该轮胎模具包括上述胎面模具，该胎面模具安装有技术方案1至6中任意方案所记载的模具销。

另外，技术方案8所记载的发明是一种充气轮胎的制造方法，该充气轮胎的制造方法包括使用上述胎面模具而对胎面部进行硫化成形的工序，其中，上述胎面模具设置有技术方案1至6中任意方案所记载的模具销。

本发明的模具销包括：一端侧固定安装于胎面模具、且以轴状延伸的主体部；以及设置于该主体部的另一端侧、且具有比主体部的外径大的外径的鼓出部。这样的模具销能够借助鼓出部而对底部的直径相对较大的防滑钉安装用孔进行成形。

另外，本发明的模具销的鼓出部包括：与主体部一体形成的芯部；和配置于上述芯部的外周面侧的壳部。进而，壳部构成鼓出部的最大外径部，另一方面，壳部因受到从主体部的一端侧朝向另一端侧的力而向使得鼓出部的最大外径部缩径的方向移动。对于包括这样的壳部的模具销而言，当在进行硫化之后将该模具销从胎面部拔出时（即，受到上述方向的力时），壳部移动从而使得鼓出部的最大外径部缩径。因此，能够进一步增大底部的直径，并且在进行硫化之后能够容易地将模具销从轮胎拔出。另外，抑制了脱模时的防滑钉安装用孔周边产生龟裂的情况。

附图说明

图1是硫化成形时的充气轮胎以及轮胎模具的剖视图。

图2是本实施方式的模具销的立体图。

图3是图2的模具销的分解立体图。

图4是图2的C向视俯视图。

图5（a）是壳部构成鼓出的最大外径部的状态下的鼓出部的剖视图，图5（b）是壳部移动后的状态下的鼓出部的剖视图。

图6是图4的鼓出部的D-D剖视图。

图7（a）是使用了具有以往的模具销的胎面模具的硫化成形过程中的剖视图，图7（b）是将模具销从胎面部拔出后的状态下的剖视图。

图8（a）是防滑钉的立体图，图8（b）是安装有防滑钉的胎面部的剖视图。

附图标记说明：

1…模具销；2…充气轮胎；3…胎面部；4…胎面模具；5…防滑钉安装用孔；6…主体部；8…鼓出部；10…芯部；11…壳部。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是硫化成形时的充气轮胎2以及轮胎模具4的剖视图。如图1所示，本实施方式的模具销1设置于对充气轮胎2的胎面部3进行硫化成形的胎面模具4而被使用。另外，在进行硫化成形时，本实施方式的模具销1被埋入到胎面部3，从而成形为具有其反转后的形状的防滑钉安装用孔5。

图2是本实施方式的模具销1的立体图，图3是其分解立体图。如图2和图3所示，本实施方式的模具销1形成有：主体部6；形成于该主体部6的一端侧A、且固定安装于胎面模具4（图1所示）的固定安装部7；以及设置于主体部6的另一端侧B的鼓出部8。

当模具销1固定安装于胎面模具4时，主体部6相对于胎面模具4的成形面大致垂直地以轴状延伸。另外，在与轴向垂直的截面（以下，有时称为“径向截面”）中，主体部6例如具有圆形的截面形状。主体部6的截面形状可根据安装于轮胎的防滑钉的形状而进行各种选择，例如能够采用椭圆形状、正多边形状等。另外，在本说明书中，“轴向”意味着图2中示出的Y方向，且意味着与模具销1的中心轴1a平行的方向。另外，“径向”意味着例如图2中示出的X方向，且意味着与模具销的中心轴1a正交的方向。

主体部6包括以大致相等的外径延伸的主部6b。由此，在防滑钉安装用孔对等径部进行成形。另外，主体部6在主部6b的固定安装部7侧设置有扩径部9，该扩径部9的外径朝向固定安装部7侧逐渐增大。这样的扩径部9提高了主体部6与固定安装部7的连接部的强度，从而提高了模具销1的耐久性。

固定安装部7是与主体部6的扩径部9连接、且外径大于主体部6和扩径部9的外径的圆柱状。固定安装部7优选与主体部6一体形成。固定安装部7例如形成为螺纹轴部（未图示），且固定安装在设置于胎面模具4的螺纹孔。

鼓出部8设置在主体部6的另一端侧B。鼓出部8的外径D2大于主体部6（主部6b）的外径D1。这样的鼓出部8在防滑钉安装用孔5的底部形成直径更大的扩径部。

如图3所示，鼓出部8包括：与主体部6一体形成的芯部10；配置于该芯部10的外周面侧的壳部11；以及将芯部10与壳部11粘接的粘接部12。

芯部10与主体部6的另一端侧B一体形成。芯部10例如形成为大致球状。芯部10的与中心轴1a正交的径向截面的最大外径部26优选为大于主体部6的外径。

在芯部10的轴向的另一端侧B的外端部10o设置有凹部14。凹部14具有深度，例如形成为以中心轴1a为中心的圆形状的凹部。在凹部14配置粘接部12，通过该粘接部12来固定安装芯部10和壳部11。

如图2和图3所示，壳部11构成为碗状，且配置为与芯部10的另一端侧B的外周面连接并将该外周面包围。壳部11将芯部10的大致一半覆盖，且构成了鼓出部8的最大外径部20。如图4所示，从轴向的另一端侧B观察时的最大外径部20形成为圆形。

如图3所示，壳部11优选包括被分割成多个的壳部片15。本实施方式的壳部11由相同形状的4个壳部片15构成。壳部片15通过利用包括中心轴1a的平面对壳部11进行剖切而形成。如图4所示，壳部片15的从轴向的另一端侧观察时的形状是以中心轴1a为中心的大致扇形。

各壳部片15的径向内侧的端缘21经由粘接部12而粘接于芯部10的外端部10o。

如图2和图3所示，粘接部12固定安装于模具销1的凹部14。另外，通过粘接部12而将芯部10的外端部10o与壳部片15的径向内侧的端缘21固定安装。由此，壳部片15借助粘接部12而被固定安装为悬臂状。

对于本实施方式的粘接部12而言，虽未被特殊限定，但却是由具有柔软性且能够大幅地变形的树脂、例如硅树脂构成。

如图5（a）所示，对于具有这样的壳部11的模具销1而言，当其受到从另一端侧B朝向一端侧A的力F1时，即当在硫化成形过程中模具销1被朝胎面部埋入时，形成为壳部11与芯部10密接的状态。因此，如图2和图6所示，模具销1在壳部11构成鼓出部8的最大外径部20的状态（以下，有时称为“硫化成形状态”）下被配置于胎面部的橡胶中。

另一方面，如图5（b）所示，在硫化成形后，当将模具销1从胎面部拔出时，壳部11受到从一端侧A朝向另一端侧B的力F2。壳部11借助该力F2而以粘接部12为支点旋转，从而向使得最大外径部20缩径的方向移动。即，鼓出部8的构成最大外径部20的壳部片15的端缘27，比硫化成形状态下的位置更朝径向内侧移动。因此，能够容易地将模具销1从胎面部拔出，从而提高了脱模性。因此，还抑制了在防滑钉安装用孔5周边产生龟裂的情况。

当进行上述脱模时，壳部片15的端缘27更优选为移动到将芯部10的最大外径部26投影于模具销1的轴向而形成的假想圆筒29的径向内侧。即，在壳部片15移动后的状态下的端缘27、27之间的径向距离L1优选为小于芯部10的最大外径D3。由此，形成了较大外径的扩径部，进一步有效地提高了脱模性，且抑制了龟裂的产生。

因此，如图1所示，使用设置有本实施方式的模具销1的胎面模具4对胎面部3进行硫化成形，由此能够进一步增大防滑钉安装用孔的扩径部的直径。因此，防滑钉脱落的可能性减小。由此，胎面部能够采用橡胶硬度（JIS硬度计A硬度）更小的橡胶，从而能够制造出提高了冰路以及雪路上的抓地性能的充气轮胎。

为了更进一步发挥上述效果，如图6所示，鼓出部8的最大外径D2与主体部6的外径D1之比D2/D1优选为1.2～3.0，更优选为1.7～2.5。若比D2/D1减小，则有可能因防滑钉埋设用孔的等径部与扩径部之间的内径差减小而导致无法抑制防滑钉的脱落。相反，若比D2/D1增大，则脱模性有可能变差。另外，鼓出部8的最大外径部20与主体部6的半径差ΔR2例如设定为0.35mm～2.0mm。

若芯部10的最大外径D3与主体部6的外径D1之比D3/D1减小，则防滑钉埋设用孔的等径部与扩径部之间的内径差减小，从而使得防滑钉容易脱落。相反，若比D3/D1增大，则当拔出模具销1时，有可能在孔处产生龟裂。因此，比D3/D1优选为1.0～1.5，更优选为1.2～1.3。进而，主体部6与芯部10的半径差ΔR1例如为0.3mm～1.5mm。另外，芯部10的最大外径D3虽未被特殊限定，但例如设定为3.0mm～9.0mm。

在主体部6与芯部10的接合位置25处，主体部6的外周面与芯部10的外周面所成的角度θ1优选为90°～150°，更优选为110°～130°。在角度θ1较小的情况下，脱模性有可能变差。相反，在角度θ1较大的情况下，有可能使得防滑钉容易脱落。

在硫化成形状态下，壳部片15包括：与胎面部3的橡胶接触的外侧面16；和与芯部10接触的内侧面17。另外，外侧面16包括：配置成比鼓出部8的最大外径部20靠轴向的一端侧A的上部面18；以及配置成比最大外径部20靠轴向的另一端侧B的下部面19。

另外，在硫化成形状态下，壳部片15的上部面18的截面形状优选为：从径向内侧朝向外侧而从模具销1的轴向的一端侧A向另一端侧B倾斜。即，上部面18的径向内侧的端缘18i优选位于比径向外侧的端缘18o靠轴向的一端侧A的位置。对于这样的上部面18而言，在硫化成形之后，当将模具销1从胎面部拔出时，可有效地使壳部片15从最大外径部朝缩径的方向移动。

上部面18的径向内侧的端缘18i优选配置成比芯部10的最大外径部26靠轴向一端侧A。由此，内侧面17与芯部10的接触面积增加，使得硫化成形状态下的鼓出部8的形状稳定。另外，若端缘18i与芯部10的最大外径部26过于分离，则当将模具销拔出时，壳部片15有可能难以移动。因此，在与端缘18i接触的位置处的芯部10的外径D4优选为芯部10的最大外径D3的0.95倍以上。

上部面18的径向外侧的端缘18o优选设置成比芯部10的最大外径部26靠轴向一端侧A。由此，能够保持壳部片15的耐久性，并且能够增大壳部片15的径向尺寸。

壳部片15的下部面19的截面形状优选为向另一端侧B凸出且平滑地弯曲的圆弧状。由此，防滑钉安装用孔的底部的截面形状成为圆弧状，从而抑制了防滑钉安装用孔周边产生龟裂的情况。

壳部片15的内侧面17优选为芯部10的外周面反转后的形状。由此，芯部10的外周面与壳部片15的内表面密接，使得硫化成形状态下的鼓出部8的形状稳定。

对于从鼓出部8的最大外径部20到壳部片15的径向内侧的端缘21的轴向长度h2（以下，有时称为“下部面高度”）、与从主体部6和芯部10的接合位置25到壳部片15的端缘21的轴向长度h1（以下，有时称为“芯部高度”）之比h2/h1而言，优选为0.3～1.0，更优选为0.5～0.8。若上述比h1/h2减小，则硫化成形状态下的鼓出部8的形状有可能变得不稳定，若上述比h1/h2增大，则有可能会阻碍壳部片15的移动而导致脱模性变差。

对于从鼓出部8的最大外径部20到壳部片15的上部面18的径向内侧的端缘18i的轴向长度h3（以下，有时称为“上部面高度”）与下部面高度h2之比h3/h2而言，若上述比h3/h2增大，则有可能会阻碍壳部片15的移动。因此，上述比h3/h2优选为0.5以下，更优选为0.3以下。

壳部片15的分割数在本实施方式中为4个，若减小则有可能阻碍壳部片15的移动，若增大则有可能使得壳部片15容易从粘接部12脱落。因此，壳部片15的分割数优选为4个以上，更优选为8个以上，另外，优选为16个以下，更优选为12个以下。

当进行硫化成形时，芯部10和壳部11会从胎面部的橡胶受热而膨胀。因此，优选地，使芯部10的热膨胀率P1大于或等于壳部11的热膨胀率P2。由此，在从胎面部的橡胶受热的情况下，与壳部11相比，芯部10能够更大幅地膨胀。因此，芯部10将壳部11的移动固定，从而使鼓出部8的形状变得稳定。另外，热膨胀率表示温度每升高1℃时体积因温度的上升而膨胀的比率。

对于芯部10的热膨胀率P1与壳部11的热膨胀率P2之比P1/P2而言，优选为1.000～1.015，更优选为1.005～1.010。具有这样的芯部10和壳部11的鼓出部8，相对于胎面部的橡胶的温度变化，其形状难以变化，因此能够稳定地对防滑钉安装用孔的扩径部进行成形。

如图5（a）及图5（b）所示，壳部片15以粘接部12为支点旋转。因此，粘接部12能够随着壳部片15的移动而反复变形。

因此，如图6所示，优选地，包括外侧面16和内侧面17在内，通过粘接部12而将壳部片15的径向内侧的端缘21固定安装。这样的粘接部12能够可靠地保持壳部片15，从而提高了鼓出部8的耐久性。

本实施方式的粘接部12具有：粘接主体部22；和朝向轴向一端侧A尖细地延伸的圆锥（cone）状的***部24。这样的***部24配置在设置于凹部14的***孔28中（图3所示），从而有效地固定了粘接部12，提高了鼓出部8的耐久性。

以上虽然对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于图示的实施方式，能够变形为各种方式来实施。

[实施例]

基于表1的规格试制了形成有图2所示的基本构造的模具销。另外，使用安装有这些模具销的胎面模具，试制了具有防滑钉安装用孔的充气轮胎。同样，使用图7所示的模具销试制了充气轮胎作为比较例1至3。另外，测试了这些模具销以及充气轮胎的性能。

各模具销以及充气轮胎的共通规格如下。

轮胎尺寸：195/65R15

胎面胶的橡胶硬度：53°（JIS硬度计A硬度＠25℃）

测试方法如下。

＜龟裂发生率＞

对20个各试制轮胎实施了对防滑钉安装用孔周边有无产生龟裂的检查。对轮胎进行剖切，用肉眼确认在从防滑钉安装用孔的中心轴通过的截面有无龟裂。轮胎的剖切位置设定为相对于胎面部的外周面错开90°的4处位置。测试结果由产生龟裂的轮胎的比例来表示，数值越小越好。

＜模具脱模性＞

分如下的4个阶段对生产制造试制轮胎时的模具脱模性进行了评价。模具脱模性意味着硫化成形后的胎面模具与胎面部的脱模的容易程度。凭借操作者的肉眼来进行评价。

1：差

2：普通

3：好

4：非常好

＜防滑钉脱落率＞

将防滑钉安装于试制的轮胎，且在下述条件下进行实车行驶，进而对脱落的防滑钉的个数进行了测试统计。测试结果由脱落的防滑钉的个数相对于实车行驶前的防滑钉安装的个数的比例来表示，数值越小越好。

使用车辆：排气量1500cc、FF车

试制轮胎安装位置：两个前轮

轮胎内压：200kPa

实车行驶距离：25000km

测试的结果示于表1。

[表1]

根据测试的结果能够确认，实施例的模具销保持着较好的龟裂发生率以及模具脱模性，并且减小了防滑钉脱落率。

Claims (10)

1.一种模具销，该模具销设置于对充气轮胎的胎面部进行硫化成形的胎面模具，并且用于将防滑钉安装用孔成形于所述胎面部，

所述模具销的特征在于，包括：主体部，该主体部以轴状延伸、且一端侧固定安装于所述胎面模具；以及

鼓出部，该鼓出部设置于所述主体部的另一端侧、且具有比所述主体部的外径大的外径，

所述鼓出部包括：与所述主体部一体形成的芯部；以及配置在所述芯部的外周面侧的壳部，

所述壳部构成所述鼓出部的最大外径部，另一方面，所述壳部因受到从所述一端侧朝向所述另一端侧的力而向使得所述最大外径部缩径的方向移动。

2.根据权利要求1所述的模具销，其特征在于，

所述芯部为大致球状，

所述壳部配置为与所述芯部接触，

所述芯部的热膨胀率P1大于或等于所述壳部的热膨胀率P2。

3.根据权利要求2所述的模具销，其特征在于，

所述芯部的热膨胀率P1与所述壳部的热膨胀率P2之比P1/P2为1.000～1.015。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的模具销，其特征在于，

所述鼓出部的最大外径D2与所述主体部的外径D1之比D2/D1为1.2～3.0。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的模具销，其特征在于，

所述壳部包括被分割为多个的壳部片，

所述壳部片借助粘接部而以悬臂状固定安装于所述芯部的外端部，其中，所述粘接部由能够变形的树脂构成。

6.根据权利要求4所述的模具销，其特征在于，

所述壳部包括被分割为多个的壳部片，

所述壳部片借助粘接部而以悬臂状固定安装于所述芯部的外端部，其中，所述粘接部由能够变形的树脂构成。

7.根据权利要求5所述的模具销，其特征在于，

所述芯部的最大外径部的外径大于所述主体部的所述外径，

对于所述壳部片的与所述粘接部相反侧的端缘而言，因受到从所述一端侧朝向所述另一端侧的力而以所述粘接部为支点移动到将所述芯部的所述最大外径部投影于模具销的轴向所形成的假想圆筒的径向内侧。

8.根据权利要求6所述的模具销，其特征在于，

所述芯部的最大外径部的外径大于所述主体部的所述外径，

对于所述壳部片的与所述粘接部相反侧的端缘而言，因受到从所述一端侧朝向所述另一端侧的力而以所述粘接部为支点移动到将所述芯部的所述最大外径部投影于模具销的轴向所形成的假想圆筒的径向内侧。

9.一种轮胎模具，其特征在于，

所述轮胎模具包括所述胎面模具，所述胎面模具安装有权利要求1至8中任一项所述的模具销。

10.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，

所述充气轮胎的制造方法包括使用所述胎面模具而对胎面部进行硫化成形的工序，其中，所述胎面模具设置有权利要求1至8中任一项所述的模具销。