JP2007331163A - タイヤ成型用金型及びそれにより成型された空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】いわゆる割モールド式のタイヤ成型用金型において、成型された空気入りタイヤへのスピュー発生とピース間のゴム進入を抑制でき、耐久性の良い金型を提供する。
【解決手段】金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルの金型が閉じた時点で、セグメント内のピース30の周方向端面40に、隣接するピースの周方向端面と接触している接触部位42と、前記隣接するピースの周方向端面と接触していない非接触部位44とを有し、非接触部位44はタイヤ放射方向内側に存在し、接触部位42は非接触部位よりもタイヤ放射方向外側に存在し、前記タイヤ成型工程サイクルの金型が開く直前の時点で、セグメント内のピース30の周方向端面40が、非接触部位44においても前記隣接するピースの周方向端面40と接触しているタイヤ成型用金型とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、トレッドを成型する部分が複数のセグメントに分割され、さらに前記セグメントが分割された複数ピースを備える、いわゆる割モールド式のタイヤ成型用金型及びこれを用いて成型を行う空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、前記金型の隣接するピース間からの残留空気除去とスピュー抑制のためのピース周方向端面形状に関する。

空気入りタイヤの成型において、タイヤのトレッドを成型する部分がタイヤ周方向に分割されたセクター分割金型が使用されてきた。分割された部分はセグメントと呼ばれ、通常セグメントは７〜１３個に分割されている。成型時において、各セグメントはタイヤ回転軸から放射方向内側に移動し、金型が閉じられてタイヤが成型される。例えば、特許文献１に記載されたタイヤ成型用金型が知られている。
このような金型では、金型を閉じた時点でセグメント間やピース間の隙間が０．１ｍｍ程度でも開いていると、該隙間内にゴムが進入してしまうので、タイヤのスピューの原因となる。そこで、隣接するピース間においては、周方向端面の少なくともタイヤ放射方向内側（タイヤ意匠面側）の隙間を一定以上の圧力で完全に閉じてしまい、ピース間のゴム進入を回避することも考えられるが、そうすると残留空気の排除ができなくなり、タイヤに巻き込み空気によるバブルが形成される。

この問題に関し、例えば特許文献１では、隣り合うセグメント間にゴム不透過性でかつガス透過性の間隙部を設けることを提案している。
特開２００２‐３６１６３２号公報

特許文献１では、前記間隙部の材料として、クロム、アルミニウムなどの金属材料をプラズマ溶射して多孔質の被膜を形成することなどが例示されている。

しかしながら、上記のような溶射による多孔質の被膜は、金型のコストアップの要因となるばかりでなく、金型の開閉により衝突を繰り返すため磨耗しやすいセグメント端面の材料としては、耐久性に劣り、金型再生のためにかなりの頻度で溶射が必要になる。

本発明においては、成型された空気入りタイヤへのスピュー発生とピース間のゴム進入を抑制でき、耐久性の良い割モールド式のタイヤ成型用金型及びタイヤ成型方法を提供することを目的とする。

本発明では、タイヤ成型工程サイクルの金型が開いた工程において、１つのピース内で早く冷却される部分と冷却の遅い部分を作為的に発生させると、ピース各部位の熱膨張率の差から前記ピース形状が微妙に歪むという現象を利用するものである。
すなわちタイヤトレッドを成型する金型が、タイヤ周方向に分割された複数のセグメントで構成され、前記セグメントはタイヤ放射方向に移動することができ、前記セグメントは、更に分割されたピースを備えており、前記金型が閉じることにより空気入りタイヤの成型が行われるタイヤ成型用金型において、本発明では、
前記各ピースはタイヤ周方向に摺動可能であって、
前記金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルの前記金型が閉じた時点で、
前記セグメント内のピースの周方向端面に、
隣接するピースの周方向端面と接触している接触部位と、
前記隣接するピースの周方向端面と接触していない非接触部位とを有し、
前記非接触部位はタイヤ放射方向内側に配設され、前記接触部位は前記非接触部位よりもタイヤ放射方向外側に配設され、
前記タイヤ成型工程サイクルの前記金型が開く直前の時点で、
前記セグメント内のピースの周方向端面が、前記非接触部位においても前記隣接するピースの周方向端面と接触していることを最も主要な特徴とする。

本発明のタイヤ成型用金型では、金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルの前記金型が閉じた時点では、ピース間に間隙があるため、残留空気が排出されるが、徐々にその間隙が狭くなり、タイヤ成型工程サイクルの前記金型が開く直前の時点においては、前記ピース間の間隙が閉じるものであるので、ゴムの進入が困難である。

本発明においては、金型が閉じた時点での金型内の空気排出は、大気圧と金型内の気圧差を利用して行うことができるので、バキュームポンプなど負圧を与える機器などを必要としない。

しかも本発明のタイヤ成型用金型では、非接触部位がタイヤ放射方向内側に存在し、そのタイヤ放射方向外側に接触部位が存在するため、前記非接触部の長さを１〜５ｍｍとすることにより、ピース間にゴムが進入した場合でも、スピュー長さを１〜５ｍｍに制御できる。

また、セグメント内の隣接するピースによって構成される１対の周方向端面のうち、一の周方向端面の前記非接触部位がタイヤ周方向に凸状であり、他の周方向端面の前記非接触部位が前記凸状に呼応する凹状とする様態において、前記接触部位と前記非接触部位との境界に、空隙部を設ければ、金型の磨耗が防止され、異物がタイヤに混入する危険性を回避できる。

また、ピースの部位によって放熱特性を変化させずとも、前記タイヤ成型用金型が開いたときに、前記ピースのタイヤ意匠側の面に強制冷却を行えば、上記と同様の効果を得ることができるので、通常の金型を用いた場合においても本発明の効果を得ることができる。

以下、図面を用いて、本発明に係るタイヤ成型用金型の実施形態を説明するが、本発明は図面に記載された様態に限られない。図１は、本発明の金型１０が閉じた状態を示す金型全体を示した概略図である。図２は、図１の金型の上方部分に位置するセグメントを拡大した概略図であり、図２(a)は、図１と異なって金型が開いている状態を示し、図２(b)は、図１と同じく金型が閉じている状態を示す。図１に様態において、金型１０は、８つのセグメント２０に分割されている。各セグメント２０は、金型１０の縮径に伴いタイヤ放射方向に移動可能である。図２(a)及び(b)中の記号Ｔはタイヤ意匠面を示す。なお、図面を見やすくするため、図１及び図２では、複数のセグメント、複数のピースのうち、それぞれ１つにのみ番号（２０，３０）を付与した。

更に各セグメント２０は、図１の様態において、タイヤ放射方向内側（タイヤ意匠面側）に、タイヤ周方向に更に分割された５つピース３０を備えている。各ピース２０はタイヤ放射方向に移動可能である。これらピース３０は、成型されるタイヤのトレッドパターンに応じて、いくつかのピース、或いは全てのピースのタイヤ意匠面側に、トレッド表面に溝を形成する突条（図示しない）を設ける。

このようなタイヤ成型用金型は、割モールド式のタイヤ成型用金型と呼ばれることがある。割りモード式のタイヤ成型金型を用いたタイヤ成型では、図２(b)のように、金型１０がタイヤ放射方向内側に移動することによって、該金型１０が閉じて一体の金型となり、タイヤ成型が行われる。成型後に図２(a)のように、金型１０がタイヤ放射方向外側に移動して金型が開き、成型されたタイヤが取り出される。このような金型１０の開閉工程が繰り返され、タイヤが連続成型される。従って、一般的に金型１０が開いている間、該金型１０が冷却され、一方、金型１０が閉じている間は、該金型１０は加熱される。ただしタイヤを製造する一連の工程にあっては、金型１０は、通常、開いている間に室温まで冷却されることはなく、完全に冷却される前に再び金型１０が閉じて再加熱される。本発明では、金型１０が開いている工程で、ピース３０に冷却ムラを生じさせることで、金型１０が閉じた時点において、ピース３０に形状的な歪みを生じさせ、隣接するピース３０の周方向端面４０同士が完全に接触せず、空気が排出できる通り道５０を形成するが、加熱によりピース３０の形状的歪みが解消され、ピース３０同士が完全に接触することで、前記空気の通り道５０が消滅し、ゴムの進入を防ぐ。本発明で用いる原理は、金型のタイヤ意匠側に細溝が存在する場合、成型初期段階では、前記細溝から、空気排出が優勢であるが、加熱が進んだ後ではゴムの進入が優勢になるという現象も利用している。

このように、金型１０の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルにおいて、前記金型１０が閉じた時点においても、隣接するピース３０同士が接触している該ピース３０の周方向端面４０部位を本発明では接触部位４２といい、一方この時点においては接触が生じていない部位を本発明では非接触部位４４という。本発明では、前記非接触部位４４は、タイヤ放射方向内側（タイヤ意匠面側）に配設され、一方前記接触部位４２は、前記非接触部位よりもタイヤ放射方向外側に配設される。このとき前記非接触部位４４のタイヤ放射方向長さ、すなわち、空気の通り道５０の長さは１〜５ｍｍとすることが好ましい。

加熱が進むと、前記非接触部位４４においても、隣接するピース３０同士が接触し始め、遅くとも前記タイヤ成型工程サイクルの前記金型１０が開く直前の時点では、隣接するピース３０同士は非接触部位４４においても両者が接触している。

本発明の原理は上記の通りであるので、前記タイヤ成型工程サイクルにおいて、１回目の金型が閉じる工程では上記作用は発揮されないが、タイヤ成型を行う際には、連続運転を始める前に、定常状態になるまで予備運転を行うため、製造工程における問題はない。

このようにピースの温度ムラを利用する方法としては、ピースの形状を工夫する方法と、タイヤの成型工程を工夫する方法がある。本発明の効果を奏することのできるピースの形状としては、以下に示すような形状を例示することができる。図３〜図８は隣接するピースの周方向端面間の様態の例を示す概略断面図である。なお各図において、(a)は 金型が開いた状態を示し、(b)は、金型が閉じた時点での状態を示したものである。

まず、ピース３０周方向端面４０の非接触面４４に対して、図３に示したように粗面にする方法、または図４，図５に示したように、１または複数の溝４６を設ける方法などの方法により、単位あたりの表面積を、接触面の単位あたりの表面積の大きさよりも大きなものにする方法がある。すなわち、非接触面４４を平面とした場合の計算上の表面積に対する前記非接触面４４の実際の表面積が、接触面４２を平面とした場合の計算上の表面積に対する前記接触面４２の実際の表面積よりも大きい値とする。このようにすることにより、非接触面４４の放熱性は、接触面４２の放熱性よりも大きくなるので、金型１０が開いている間に、より冷却されやすくなり、収縮度合いが大きくなる。
なお本発明において粗面とは、具体的には、その表面に高さ５０〜２００μｍ程度のランダムな凹凸が存在する様態をいうものとする。図３中、非接触面４４で示したジグザグ線は、その面が粗面であることを示している。また、図６，図８のジグザグ線も同様である。前記非接触面４４を粗面に加工する方法の例としては、ショットブラスト・エッチング法や機械加工によるセレーションを挙げることができる。

上記溝４６を設ける方法としては、図４のように、セグメント内の隣接するピース３０のうち、一方の周方向端面４０にのみに溝４６を設けることもできるし、図５のように両方の周方向端面４０に溝４６を設けることもできる。溝４６は、その数が増えるほど表面積も増加するので、図５に示したように、両方の周方向端面４０に複数設けるほうがより好ましい。

これに対し、一方の周方向端面４０に一つだけ溝４６を設ける場合には、放熱性を向上させるため、図４のように、接触部位４２との界面に設け、かつその溝深さを２ｍｍ以上とすることが好ましい。このようにすることで、前記溝４６は、ピースの歪みを吸収するいわゆる遊び部分としても作用させることができる。なお図４においては、矩形の溝を例示したが、溝形状に特段の制限はなく、例えばＲ（ラウンド）を設けた半円状の形状であってもよい。

なお、本発明の金型１０においては、本発明において利用する原理の性質上、周方向端面４０の非接触面４４に溝４６を設けた上で、その表面を粗面化した金型１０（図示せず）が、当然、より一層好ましい。

また、セグメント内の隣接するピースによって構成される１対の周方向端面のうち、一方の周方向端面の前記非接触部位がタイヤ周方向に凸状として、他方の周方向端面の前記非接触部位が前記凸状に呼応する凹状とした上で、凸状側ピース３０の周方向端面４０の接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面を連結面Aとし、凹状側ピース３０の周方向端面４０の接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面を連結面Bとした場合、前記連結面Aを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Aの実際の表面積が、前記連結面Bを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Bの実際の表面積よりもよりも大きい値とすることでも本発明の効果を発揮できる金型１０とすることができる。この様態においては、金型１０が開いている工程で、凸状側ピース３０の非接触部位４２が他の部位よりも冷却が進むことから、金型１０が閉じた時点では、呼応する凹状側ピース３０と完全には嵌合せずに、ピース３０の周方向端面４０間に、空気の通り道５０が発生する。

このようなピースの周方向端面４０に凹凸を持たせたピース３０を製造するには、一般的に周方向断面の切り出しにより作製される。ただし、非接触面４４が凹状の周方向端面を作製には、図８に示したように、非接触部位４４に相当する位置よりもタイヤ放射方向外側、すなわち接触部位４２に相当する部分に、シム６０を設けて作製することもできる。シム６０を設ける方法によって金型１０を作製すると、周方向端面に切り出しを行うよりも低コストで作製できるだけでなく、金型よりも磨耗しにくい材料を用いることで、金型の耐久性も向上する。従ってシムの材料としては、金型と同じ材料であるか、または金型よりも磨耗しにくい材料が好ましい。

前記非接触部の一方を凸状とする様態においては、図６〜図８に示したように、周方向端面４０の接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面同士を非接触とし、接触部位４２と前記非接触部位４４との境界に、空隙部７０を設ける様態とすることが好ましい。ピース周方向端面４０の凸状の部位では、上記の通り他の部位よりも早く冷却するため、金型１０が閉じた状態では、当該ピース３０自体の形状は歪んだ形状になっている。周方向端面４０の接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面同士を接触させると当該部位について金型１０が磨耗し、タイヤへの異物混入の要因となりかねない。そこで接触部位４２と非接触部位４４との境界に、空隙部７０を設けると、該空隙部７０が当該歪みに対するいわゆる遊び部分になるため、金型１０の磨耗が抑制される。

また、非接触部の一方を凸状とする様態においては、これと隣接するピース３０の凹状非接触部の周方向端面４０を有する接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面（「連結面B」とする）よりも凸状の周方向端面４０を有する接触面４２と非接触面４４とを連結する連結面（「連結面A」とする）の表面積を大きくことが好ましい。すなわち前記連結面Aを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Aの実際の表面積が、前記連結面Bを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Bの実際の表面積よりもよりも大きい値とすることが好ましい。前記凸状部分の冷却効果が更に大きくなるからである。

連結面Aの表面積を大きくするには、図６に示したように連結面Aを粗面化する方法や図７に示したように、リブや溝を設ける方法がある。上述のように接触部位と前記非接触部位との境界に、空隙部７０を設ける様態とすれば、溝のみならずリブを設けることもできる。上記のような効果を奏するためには、前記連結面Ａ及びＢのタイヤ周方向長さとしては、１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

以上のピースの周方向端面形状を工夫して、本発明の効果を発揮する方法の他に、前記タイヤ成型用金型が開いている工程において、前記ピースのタイヤ意匠側の面が強制冷却される工程を設けることで、本発明の効果を発揮できる。本方法によれば、ピースの周方向端面の形状に拘わりなく、本発明の効果を得ることができる。

ただし、本発明においては、ピースがいずれの部位も室温まで冷却され、温度ムラがなくなってしまう前に、金型が閉じられなければならない。通常タイヤの成型は１６０〜１７０℃で行われる。季節による室温の変動も考慮すれば、金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルにおいて、金型が開いている工程の時間は１２０秒以内としなければならない。一方、金型の冷却は金型が開いて直ちに生じるので、成型されたタイヤを取り出すまでの時間を考慮すれば、いかにタイヤ取り出し作業を素早く行っても、タイヤ取り出し完了を完了させ、金型が再度閉じるまでの間に、本発明の製造方法にて必要とされるピースの不均一冷却は生じる。

強制冷却の方法としては、タイヤ意匠側の面だけに送風することによって空冷する方法が簡便であるが、タイヤ意匠側の面を水冷する方法などを採用することもできる。水冷の場合には、冷却しすぎてピース３０の全体が冷却されないように、冷却時間を調整する必要がある。

タイヤ成型用金型が閉じている状態を示す金型全体の概略図である。 図１の様態の拡大概略図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた状態である。 隣接するピースの周方向端面間の一様態を示す概略断面図である。(a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。 隣接するピースの周方向端面間の他の様態を示す概略断面図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。 隣接するピースの周方向端面間の他の様態を示す概略断面図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。 隣接するピースの周方向端面間の他の様態を示す概略断面図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。 隣接するピースの周方向端面間の他の様態を示す概略断面図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。 隣接するピースの周方向端面間の他の様態を示す概略断面図である。 (a) 金型が開いた状態である。(b)金型が閉じた時点での状態である。

符号の説明

１０ 金型
２０ セグメント
３０ ピース
４０ ピースの周方向端面
４２ 周方向端面の接触部位
４４ 周方向端面の接触部位
５０ 空気の通り道
６０ シム
７０ 空隙部

Claims (11)

1. タイヤトレッドを成型する金型が、タイヤ周方向に分割された複数のセグメントで構成され、前記セグメントはタイヤ放射方向に移動することができ、前記セグメントは、更に分割されたピースを備えており、前記金型が閉じることにより空気入りタイヤの成型が行われるタイヤ成型用金型において、
   前記各ピースはタイヤ周方向に摺動可能であって、
   前記金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルの前記金型が閉じた時点で、
   前記セグメント内のピースの周方向端面に、
   隣接するピースの周方向端面と接触している接触部位と、
   前記隣接するピースの周方向端面と接触していない非接触部位とを有し、
   前記非接触部位はタイヤ放射方向内側に配設され、前記接触部位は前記非接触部位よりもタイヤ放射方向外側に配設され、
   前記タイヤ成型工程サイクルの前記金型が開く直前の時点で、
   前記セグメント内のピースの周方向端面が、前記非接触部位においても前記隣接するピースの周方向端面と接触していることを特徴とする
   タイヤ成型用金型。
2. 前記非接触部位のタイヤ放射方向長さが１〜５ｍｍである請求項１記載のタイヤ成型用金型。
3. 前記非接触面を平面とした場合の計算上の表面積に対する前記非接触面の実際の表面積が、前記接触面を平面とした場合の計算上の表面積に対する前記接触面の実際の表面積よりも大きい値である請求項１または２記載のタイヤ成型用金型。
4. 前記セグメント内の隣接するピースによって構成される１対の周方向端面のうち、すくなくとも一方の周方向端面の前記非接触部位に、１または２以上の溝を有する請求項３に記載されたタイヤ成型用金型。
5. 前記溝が、前記非接触部位のうち、前記接触面との界面に配され、かつ前記溝深さが２ｍｍ以上である請求項４記載のタイヤ成型用金型。
6. 前記セグメント内の隣接するピースによって構成される１対の周方向端面のうち、
   一の周方向端面の前記非接触部位がタイヤ周方向に凸状であり、
   他の周方向端面の前記非接触部位が前記凸状に呼応する凹状であり、
   前記一の周方向端面の接触面と非接触面とを連結する連結面を連結面Aとし、前記他の周方向端面の接触面と非接触面とを連結する連結面を連結面Bとした場合、
   前記連結面Aを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Aの実際の表面積が、前記連結面Bを平面とした場合の表面積である計算上の表面積に対する前記連結面Bの実際の表面積よりもよりも大きい値である
   請求項１または２記載のタイヤ成型用金型。
7. ピースの周方向両端面うち少なくとも１の周方向端面において、前記非接触部位に相当する位置よりもタイヤ放射方向外側にシムを設けることにより、前記非接触部位を凹状とする請求項６記載のタイヤ成型用金型。
8. 前記連結面Aに、リブまたは溝を有し、前記連結面Bが平面である請求項６または７記載のタイヤ成型用金型。
9. 非接触部位が凸状である前記一の周方向端面と非接触部位が凹状である前記他の周方向端面とによって形成される、前記接触部位と前記非接触部位との境界に、空隙部を有する請求項６〜８のいずれかの項に記載のタイヤ成型用金型。
10. タイヤトレッドを成型する金型が、タイヤ周方向に分割された、タイヤ放射方向に移動する複数のセグメントで構成され、分割されたピースを備えており、前記金型が閉じることで成型が行われる空気入りタイヤの製造方法であって、
    前記金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルにおいて、
    前記タイヤ成型用金型が開いている工程の時間が１２０秒以内であって、かつ前記タイヤ成型用金型が開いている工程で、前記ピースのタイヤ意匠側の面が強制冷却される工程が行われることで、前記金型が閉じている工程で、請求項１記載を満たすタイヤ成型用金型を得てタイヤを成型する空気入りタイヤの製造方法。
11. 金型の開閉が繰り返されるタイヤ成型工程サイクルによりタイヤが連続的に成型される空気入りタイヤの製造方法において、
    前記金型として、請求項２〜９いずれかの項に記載のタイヤ成型用金型が用いられ、
    前記金型が開いている工程の時間が１２０秒以内である
    空気入りタイヤの製造方法。
    

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