JP6475549B2 - タイヤ加硫用金型 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫用金型に関し、詳しくは、トレッド部を成形するセグメントの早期の磨滅を抑制しながら、タイヤの外観をも向上しうるタイヤ加硫用金型に関する。

下記特許文献１は、図５に示されるような、タイヤ加硫用金型ａを提案している。このタイヤ加硫用金型ａは、タイヤＴのサイドウォール部Ｔ１を成形する一対のサイドプレートｂ、ｂと、タイヤＴのトレッド部Ｔ２を成形するトレッド成形リングｃと、トレッド成形リングｃを開閉させるためのセクターシューｄとを含んでいる。トレッド成形リングｃは、半径方向Ｘに移動可能な複数のセグメントｅが連なって環状に形成されている。各セグメントｅは、セクターシューｄによりサイドプレートｂに向かって移動し、サイドプレートｂの半径方向の外側を向く外縁面ｆに当接することで金型ａを閉じる（金型閉状態）。

特開２００５−５３３６８５号公報

ところで、サイドプレートｂやセクターシューｄは、例えば、強度の高い鉄合金から形成される。一方、上述の各セグメントｅは、トレッド部Ｔ２のパターンを形成するための凹凸模様を加工する必要があるため、例えば、比較的柔らかく加工性に優れたアルミニウム合金等で形成されている。

従って、セグメントｅは、加硫成形中、相対的に他の部材よりも大きく熱膨張し、サイドプレートｂとセクターシューｄとの間で強く圧縮される傾向がある。その結果、サイドプレートｂとの接触部分が、比較的早期に磨滅するという問題があった。

他方、加硫温度での金型閉状態において、サイドプレートｂと各セグメントｅとの接触圧力が小さい場合、サイドプレートｂとセグメントｅとの間に、可塑化した未加硫のゴムが進入し、加硫後のタイヤにいわゆる「ばり」となって現れ、タイヤの外観を悪化させるという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑みなされたものであり、金型閉状態でのセグメントへの応力集中を緩和してセグメントの早期の磨滅を防ぎながら、サイドプレートとセグメントとの間に未加硫のゴムの一部が流れ込むのを抑制し、ひいては、タイヤの外観を高めうるタイヤ加硫用金型を提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部と一対のサイドウォール部とを有するタイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫用金型であって、前記サイドウォール部を成形するサイドウォール成形面と、半径方向の外側を向く外縁面とを有する一対のサイドプレートと、内周側に前記トレッド部を成形するトレッド成形面を有するトレッド成形リングと、前記トレッド成形リングを開閉させるためのセクターシューとを含み、前記トレッド成形リングは、半径方向に移動可能な複数のセグメントからなり、かつ、前記各セグメントは、前記各サイドプレートの前記外縁面の軸方向内側部分に当接可能な第１当接面を有し、前記セクターシューは、前記各セグメントの半径方向の外側面と固着された基準面を有しており、かつ、金型閉状態とするために外力を受けて前記セグメントと一体となって半径方向内側のサイドプレートに向けて移動するとともに、下記の関係（１）を満足することを特徴とする。
−０．２mm＜Ａ−Ｂ＜０．２mm …（１）
ここで、式（１）の符合は、次の通りである。
Ａ＝Ｒ_（ＳＳ）×｛１＋α_（ＳＳ）×Δｔ｝−Ｒ_（ＳＰ）×｛１＋α_（ＳＰ）×Δｔ｝
Ｂ＝Ｄ_（ＳＧ）×｛１＋α_（ＳＧ）×Δｔ｝
Ｒ_（ＳＳ）：室温での金型中心からセクターシューの基準面Ｓまでの半径方向距離
α_（ＳＳ）：セクターシューの熱膨張係数
Ｒ_（ＳＰ）：室温での金型中心からサイドプレートの外縁面の軸方向内側部分までの半径方向距離
α_（ＳＰ）：サイドプレートの熱膨張係数
Ｄ_（ＳＧ）：室温でのセグメントの有効厚さで、第１当接面から前記基準面に固着された外面までの厚さ
α_（ＳＧ）：セグメントの熱膨張係数
Δｔ：加硫温度と室温との差

本発明の一態様では、セクターシューは、金型閉状態において、サイドプレートの半径方向の外縁面の軸方向外側部分に当接可能な第２当接面を有することが望ましい。

本発明の一態様では、予め想定された加硫温度での前記金型閉状態において、前記第１当接面と前記外縁面との接触圧力と、前記第２当接面と前記外縁面との接触圧力とが実質的に同一であることが望ましい。

本発明の一態様では、前記セグメントは、アルミニウム合金で形成されており、前記サイドプレート及び前記セクターシューは、鉄合金で形成されていることが望ましい。

本発明のタイヤ加硫用金型は、加硫温度での金型閉状態において、セグメントへの応力集中を緩和させ、セグメントの耐久性能を高めながら、サイドプレートとセグメントとの間の隙間からのゴムの進入を防止することができる。

本発明の一実施形態のタイヤ加硫用金型の閉状態の部分的な断面図である。 図１のタイヤ加硫用金型の部分的な分解斜視図である。 開状態のタイヤ加硫用金型の部分的な断面図である。 タイヤ加硫用金型の寸法を説明するための断面図である。 従来のタイヤ加硫用金型の部分的な断面図である。

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には、本実施形態のタイヤ加硫用金型（以下、単に「金型」と記載される場合がある。）１の部分的な断面図が示されている。図２には、その分解斜視図が示されている。本実施形態の金型１は、一対のサイドウォール部Ｔ１、それらの間を継ぐトレッド部Ｔ２とを有するタイヤＴの加硫成形に用いられる。

図１及び図２に示されるように、金型１は、一対のサイドプレート２ａ、２ｂ（これらをまとめて、サイドプレート２ということがある。）と、トレッド成形リング３と、トレッド成形リング３を開閉させるためのセクターシュー４とを含んでいる。

各サイドプレート２は、例えば、ＳＳ４００等の鋼材で形成されており、サイドウォール部Ｔ１を成形するためのサイドウォール成形面２Ｓと、サイドウォール成形面２Ｓの半径方向の外端から軸方向外側にのびる外縁面５を有している。ここで、金型１の「軸方向」とは、加硫されるタイヤの回転軸に沿った方向を意味する。

サイドプレート２の外縁面５は、半径方向の外側を向いており、軸方向内側部分５ａと、軸方向外側部分５ｂとを含んでいる。ここで、金型１の「半径方向」とは、加硫されるタイヤの半径方向に沿った方向を意味する。本実施形態では、外縁面５の軸方向内側部分５ａと軸方向外側部分５ｂとは、段差を有して配されているが、同一面上に設けられていても良い。後述するが、外縁面５の軸方向内側部分５ａには、トレッド成形リング３が、外縁面５の軸方向外側部分５ｂには、セクターシュー４が、それぞれ当接するようになっている。

上側のサイドプレート２ａには、上側プレート９ａが、下側のサイドプレート２ｂには、下側プレート９ｂが、それぞれ固着されている。上側プレート９ａ及び下側プレート９ｂは、互いに接近することで金型を閉じる一方、互いに離間することにより、金型を開くことができる。

トレッド成形リング３は、周方向に分割された複数個、好ましくは８〜９個のセグメント６を含んでいる。各セグメント６は、例えば、アルミニウム合金で形成されている。セグメント６は、後述のセクターシュー４によって半径方向Ｘに移動可能に配置されている。各セグメント６の半径方向の内側面には、その軸方向両側に、円周方向にのびる第１当接面６ａが形成されている。この第１当接面６ａは、金型閉状態において、サイドプレート２の外縁面５の軸方向内側部分５ａに当接する。

また、各セグメント６の周方向の両側には、放射状の面である分割面６ｂが形成されている。各セグメント６の分割面６ｂは、金型閉状態において、互いに当接する。これにより、環状に連続するトレッド成形面３Ｓが形成される。トレッド成形面３Ｓは、トレッド成形リング３の内周側に形成され、周知のように、タイヤＴのトレッド部Ｔ２に所定のパターンを加硫成形する凹凸（図示省略）が設けられている。

セクターシュー４は、各セグメント６の半径方向外側に固着されている。本実施形態のセクターシュー４は、図１に符合“Ｓ”で表されている軸方向に沿った基準面を有している。従って、セクターシュー４は、セグメント６と一体となって半径方向に移動する。セクターシュー４は、サイドプレート２と同様、ＳＳ４００等の鋼材で形成されている。本実施形態のセクターシュー４の半径方向の内側かつ軸方向両側には、円周方向にのびる第２当接面４ａが形成されている。第２当接面４ａは、金型閉状態において、サイドプレート２の外縁面５の軸方向外側部分５ｂに当接することができる。従って、本実施形態の金型１では、金型閉状態において、セクターシュー４からの半径方向内側への力は、セグメント６とセクターシュー４とで分担され、ひいては、セグメント６への応力が緩和される。これは、セグメント６の早期磨滅の抑制に役立つ。

さらに、セクターシュー４の半径方向外側には、軸方向に対して傾斜した断面テーパ状の斜面４ｂが形成されている。この斜面４ｂには、本実施形態では、セクターシュー４の半径方向の移動のための外力を与えるためのアクチュエータリング８が当接している。

アクチュエータリング８は、例えば、セクターシュー４の斜面４ｂに対応した斜面８ａを有して、セクターシュー４に係合している。アクチュエータリング８には、図示しないシリンダ等が連結されている。これにより、アクチュエータリング８は、上下（軸方向）に移動することができる。アクチュエータリング８の下方への移動により、アクチュエータリング８の斜面８ａとセクターシュー４の斜面４ｂとが摺動し、セクターシュー４とセグメント６とは、半径方向内側に押され、サイドプレート２と当接する。他方、図３に示されるように、アクチュエータリング８の上方への移動により、セクターシュー４とセグメント６とは、半径方向外側に引っ張られ、サイドプレート２から離れる。

図３では、金型１が開いた状態の断面図が示されている。図３に示されるように、本実施形態の金型１は、各セグメント６をサイドプレート２から離間させるとともに、上側プレート９ａ及びサイドプレート２ａを上方に位置させることで、金型を開くことができる。この状態で、生タイヤが金型１の内部（キャビティ）に供給される。

生タイヤが金型内に供給されると、図１に示したように、アクチュエータリング８を下降させるとともに、上側プレート９ａ及び上側のサイドプレート２ａを下降させて金型閉状態が得られる。即ち、本実施形態の金型１は、サイドプレート２の外縁面５の軸方向内側部分５ａには、トレッド成形リング３の第１当接面６ａが、外縁面５の軸方向外側部分５ｂには、セクターシュー４の第２当接面４ａが、それぞれ接触する。これにより、金型閉状態において、セグメント６の負担応力が軽減される。そして、金型１は、予め想定された加硫温度（例えば１８０℃前後）に加熱されて生タイヤを加硫成形する。なお、金型閉状態は、加硫中の間、継続して保持される。

図４には、金型１のセグメント６付近の部分拡大図が示されている。本実施形態の金型１は、下記の関係（１）を満足するように構成されている。
−０．２mm＜Ａ−Ｂ＜０．２mm …（１）
ここで、式（１）の符合は、次の通りである。
Ａ＝Ｒ_（ＳＳ）×｛１＋α_（ＳＳ）×Δｔ｝−Ｒ_（ＳＰ）×｛１＋α_（ＳＰ）×Δｔ｝
Ｂ＝Ｄ_（ＳＧ）×｛１＋α_（ＳＧ）×Δｔ｝
Ｒ_（ＳＳ）： 室温での金型中心からセクターシューの基準面Ｓまでの半径方向距離
α_（ＳＳ）：セクターシューの熱膨張係数
Ｒ_（ＳＰ）：室温での金型中心からサイドプレートの外縁面の軸方向内側部分までの半径方向距離
α_（ＳＰ）：サイドプレートの熱膨張係数
Ｄ_（ＳＧ）：室温でのセグメントの有効厚さで、第１当接面から前記基準面に固着された外面までの厚さ
α_（ＳＧ）：セグメントの熱膨張係数
Δｔ：加硫温度と室温との差

パラメータＡの第１項は、加硫温度での、金型中心から、セクターシュー４の基準面Ｓまでの半径方向距離に相当している。つまり、パラメータＡの第１項は、熱膨張後のセクターシュー４の基準面Ｓの半径である。なお、金型中心は、タイヤの回転軸に相当する。

上記パラメータＡの第２項は、加硫温度での、金型中心から、サイドプレート２の外縁面５の軸方向内側部分５ａまでの半径方向距離に相当している。つまり、パラメータＡの第２項は、熱膨張後のサイドプレート２の外縁面５の軸方向内側部分５ａの半径である。

従って、パラメータＡは、熱膨張後のセクターシュー４の基準面Ｓの半径から、熱膨張後のサイドプレート２の外縁面５の軸方向内側部分５ａの半径を差し引いたもので、これは、加硫温度におけるセグメント６が収容される空間の厚さに相当している。

パラメータＢは、加硫温度での、セグメントの有効厚さ（第１当接面６ａから、セクターシュー４の基準面Ｓに固着された外面までの厚さ）を規定している。

従って、パラメータＡからパラメータＢを差し引くことにより、加硫温度におけるセグメント６の締め代を近似的に計算することができる。ここで、パラメータの差Ａ−Ｂが正の場合、セグメント６とサイドプレート２の外縁面５とが離間することを意味する。逆に、パラメータの差Ａ−Ｂが負の場合、セグメント６とサイドプレート２の外縁面５とが接触し、かつ、セグメント６が圧縮されることを意味する。発明者らは、種々実験を繰り返した結果、このパラメータの差Ａ−Ｂを−０．２〜０．２mmの範囲とすることにより、金型閉状態でのセグメント６への応力集中を緩和してセグメント６の早期の磨滅を防ぎながら、サイドプレート２とセグメント６との間に未加硫のゴムの一部が流れ込むのを抑制し、ひいては、タイヤの外観を高めうることを知見した。

即ち、パラメータの差Ａ−Ｂが０．２mmよりも大きい場合、サイドプレート２とセグメント６との間の隙間が大きくなり、そこに未加硫のゴムの一部が流れ込み、ばりとなってタイヤの外観を悪化させるおそれがある。逆に、パラメータの差Ａ−Ｂが−０．２mm未満の場合、セグメント６に応力が集中し、セグメント６の第１当接面６ａが早期に磨滅するおそれがある。

特に好ましい態様では、加硫温度での金型閉状態において、各セグメント６の第１当接面６ａとサイドプレート２の外縁面５との接触圧力Ｐ１と、セクターシュー４の第２当接面４ａと外縁面５との接触圧力Ｐ２とが実質的に同一となるように構成される。本実施形態では、セグメント６と、サイドプレート２及びセクターシュー４とは、熱膨張係数が異なり、それに伴う熱膨張の差が生じる。しかし、このような熱膨張を踏まえて、上記接触圧力Ｐ１及びＰ２が実質的に同一になるように、室温時の各部の寸法を規定しておくことが望ましい。これにより、加硫中の金型閉状態の間、セグメント６の第１当接面６ａへの応力集中がさらに緩和され、ひいては、第１当接面６ａが早期に磨滅するのをより効果的に防止することができる。

また、接触圧力Ｐ１及びＰ２に関して、「実質的に同一」とは、両者の接触圧力Ｐ１及びＰ２の差｜Ｐ１−Ｐ２｜が、接触圧力Ｐ１又はＰ２の大きい方の圧力の５％以下であれば足りる趣旨である。より好ましい態様では、両者の接触圧力の差の割合が３％以下とされる。これによって、セグメント６の耐久性能をより一層高めることができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれら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。

図１及び上で説明したタイヤ加硫用金型（加硫タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）が、表１の仕様に基づいて試作され、それらの性能がテストされた。
共通仕様やテスト方法は次の通りである。
セグメント数：９個
加硫温度：１８５℃
パラメータＡ：６８．０７５mm

＜セグメントの耐久性能＞
各金型にて、タイヤを１０００本、２０００本、３０００本、５０００本、１００００本加硫成形する毎に、各セグメントの第１当接面の形状が測定され、変形のない基準となるセグメントの第１当接面と比較された。結果は、セグメント毎に算出された最も大きな変位量の平均値であり、数値が小さいほどセグメントの耐久性能に優れることを示す。

＜タイヤの外観＞
各金型にて成形されたタイヤから無作為に１０本抽出し、試験官により、各タイヤのサイドプレートとセグメントとの分割位置に対応する位置に形成されたばりの突出量が測定された。結果は、ばりの突出量の平均値であり、数値が小さいほどタイヤの外観に優れることを示す。

表１に示されるように、各実施例のタイヤは、セグメントの耐久性能を高めるとともに、タイヤの外観の悪化を防止しうることが確認できた。

１ タイヤ加硫用金型
２ サイドプレート
２Ｓ サイドウォール成形面
３ トレッド成形リング
３Ｓ トレッド成形面
４ セクターシュー
５ 外縁面
５ａ 軸方向内側部分
５ｂ 軸方向外側部分
６ セグメント
６ａ 第１当接面

Claims (4)

1. トレッド部と一対のサイドウォール部とを有するタイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫用金型であって、
   前記サイドウォール部を成形するサイドウォール成形面と、半径方向の外側を向く外縁面とを有する一対のサイドプレートと、
   内周側に前記トレッド部を成形するトレッド成形面を有するトレッド成形リングと、
   前記トレッド成形リングを開閉させるためのセクターシューとを含み、
   前記トレッド成形リングは、半径方向に移動可能な複数のセグメントからなり、かつ、前記各セグメントは、前記各サイドプレートの前記外縁面の軸方向内側部分に当接可能な第１当接面を有し、
   前記セクターシューは、前記各セグメントの半径方向の外側面と固着された基準面を有しており、かつ、金型閉状態とするために外力を受けて前記セグメントと一体となって半径方向内側のサイドプレートに向けて移動するとともに、
   下記の関係（１）を満足することを特徴とするタイヤ加硫用金型。
   −０．２mm＜Ａ−Ｂ＜０．２mm …（１）
   ここで、式（１）の符合は、次の通りである。
   Ａ＝Ｒ_（ＳＳ）×｛１＋α_（ＳＳ）×Δｔ｝−Ｒ_（ＳＰ）×｛１＋α_（ＳＰ）×Δｔ｝
   Ｂ＝Ｄ_（ＳＧ）×｛１＋α_（ＳＧ）×Δｔ｝
   Ｒ_（ＳＳ）：室温での金型中心からセクターシューの基準面Ｓまでの半径方向距離
   α_（ＳＳ）：セクターシューの熱膨張係数
   Ｒ_（ＳＰ）：室温での金型中心からサイドプレートの外縁面の軸方向内側部分までの半径方向距離
   α_（ＳＰ）：サイドプレートの熱膨張係数
   Ｄ_（ＳＧ）：室温でのセグメントの有効厚さで、第１当接面から前記基準面に固着された外面までの厚さ
   α_（ＳＧ）：セグメントの熱膨張係数
   Δｔ：加硫温度と室温との差
   
2. 前記セクターシューは、前記金型閉状態において、前記サイドプレートの半径方向の外縁面の軸方向外側部分に当接可能な第２当接面を有する請求項１記載のタイヤ加硫用金型。
3. 予め想定された加硫温度での前記金型閉状態において、前記第１当接面と前記外縁面との接触圧力と、前記第２当接面と前記外縁面との接触圧力とが実質的に同一である請求項２記載のタイヤ加硫用金型。
   
4. 前記セグメントは、アルミニウム合金で形成されており、前記サイドプレート及び前記セクターシューは、鉄合金で形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ加硫用金型。

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