JP6592338B2 - Method, apparatus and program for determining durability of tire vulcanizing mold - Google Patents
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Description
本開示は、タイヤ加硫金型の耐久性判定方法、装置、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a tire vulcanization mold durability determination method, apparatus, and program.
空気入りタイヤを加硫成形する金型は、タイヤ軸方向両側に配置されサイドウォールを成形する対をなす第1のサイドモールド及び第2のサイドモールドと、環状に配置される複数のセクタを含みトレッドを成形するトレッドモールドと、を有する。タイヤの加硫は、各々のサイドモールドの突き合わせ面と、トレッドモールドの突き合わせ面とを互いに突き合わせた閉状態で行われる。関連する技術としては、下記特許文献1が挙げられる。 A mold for vulcanizing a pneumatic tire includes a first side mold and a second side mold which are arranged on both sides in the tire axial direction to form a side wall, and a plurality of sectors arranged in an annular shape. A tread mold for forming the tread. The vulcanization of the tire is performed in a closed state in which the butt surface of each side mold and the butt surface of the tread mold are butted against each other. The following patent document 1 is mentioned as a related technique.
ところで、サイドモールドおよびトレッドモールドには、モールドを閉めるための荷重、熱による膨張、及びタイヤを介して受ける内圧によって、突き合わせ面に大きな接触圧力が作用する。それゆえ、突き合わせ面が摩耗や変形しやすく、耐久性の向上が求められる。一般的に、サイドモールドは、硬質の鋼材で形成されることが多い。これに対して、トレッドモールド(セクタ)は、軟質のアルミ合金で形成されることが多く、トレッドモールドはサイドモールドに比して摩耗や変形しやすい。 By the way, a large contact pressure acts on the abutting surface in the side mold and the tread mold due to the load for closing the mold, the expansion due to heat, and the internal pressure received through the tire. Therefore, the abutting surface is easily worn or deformed, and improvement in durability is required. In general, the side mold is often formed of a hard steel material. On the other hand, the tread mold (sector) is often formed of a soft aluminum alloy, and the tread mold is more easily worn or deformed than the side mold.
タイヤ加硫金型の設計において、実物を製作してタイヤ加硫を繰り返し行い、摩耗や変形を計測して耐久性を評価することが挙げられる。しかし、この評価方法では、コスト及び時間を要するために、コンピュータを用いたシミュレーションにより評価することが好ましいと考えられる。 In designing a tire vulcanization mold, it is possible to evaluate the durability by manufacturing the actual product and repeatedly vulcanizing the tire and measuring the wear and deformation. However, since this evaluation method requires cost and time, it is considered preferable to perform evaluation by simulation using a computer.
しかしながら、コンピュータシミュレーションを用いてどのように金型の耐久性を評価するかについての技術について、従来技術として文献に開示されていないようである。 However, it seems that the technique on how to evaluate the durability of the mold using computer simulation is not disclosed in the literature as the prior art.
本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、タイヤ加硫金型の耐久性をコンピュータシミュレーションにより評価する方法、装置及びプログラムを提供することである。 This indication was made paying attention to such a subject, and the object is to provide the method, apparatus, and program which evaluate the endurance of a tire vulcanization metallic mold by computer simulation.
本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present disclosure takes the following measures.
すなわち、本開示のタイヤ加硫金型の耐久性判定方法は、
タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールドと、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールドと、を有する金型有限要素モデルを設定するステップと、
前記第1及び第2のサイドモールドに対して前記トレッドモールドを突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行するステップと、
前記加硫シミュレーションの結果に基づき、前記トレッドモールドの突き合わせ面のうち、前記第1のサイドモールドに接触する面の圧力と、前記第2のサイドモールドに接触する面の圧力の差に対応する評価値を算出するステップと、
前記評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、前記評価値が前記所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定するステップと、
を含む。
That is, the method for determining the durability of the tire vulcanization mold according to the present disclosure is as follows.
Setting a mold finite element model having a pair of first and second side molds forming a tire sidewall and a tread mold forming a tire tread;
The tread mold is abutted against the first and second side molds, boundary conditions that allow the abutting surfaces to contact each other are set, the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the mold Performing an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of
Based on the result of the vulcanization simulation, the evaluation corresponding to the difference between the pressure of the surface in contact with the first side mold and the pressure of the surface in contact with the second side mold among the butted surfaces of the tread mold. Calculating a value;
When the evaluation value is outside a predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, it is determined that the durability is not defective.
including.
本開示のタイヤ加硫金型の耐久性判定装置は、
タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールドと、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールドと、を有する金型有限要素モデルを設定する設定部と、
前記第1及び第2のサイドモールドに対して前記トレッドモールドを突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行する加硫シミュレーション実行部と、
前記加硫シミュレーションの結果に基づき、前記トレッドモールドの突き合わせ面のうち、前記第1のサイドモールドに接触する面の圧力と、前記第2のサイドモールドに接触する面の圧力の差に対応する評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、前記評価値が前記所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定する判定部と、
を備える。
The durability determination device for a tire vulcanization mold according to the present disclosure includes:
A setting unit for setting a mold finite element model having a pair of first and second side molds for forming a sidewall of the tire and a tread mold for forming a tread of the tire;
The tread mold is abutted against the first and second side molds, boundary conditions that allow the abutting surfaces to contact each other are set, the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the mold A vulcanization simulation execution unit for executing an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of
Based on the result of the vulcanization simulation, the evaluation corresponding to the difference between the pressure of the surface in contact with the first side mold and the pressure of the surface in contact with the second side mold among the butted surfaces of the tread mold. An evaluation value calculation unit for calculating a value;
When the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, the determination unit determines that the durability is not defective,
Is provided.
このように、トレッドモールドの突き合わせ面のうち、第1のサイドモールドに接触する面の圧力と、第2のサイドモールドに接触する面の圧力の差に対応する評価値を算出し、この評価値に基づき、応力差が大きく評価値が所定許容範囲外にあるときは耐久性不良と判定し、応力差が小さく評価値が所定許容範囲内にあるときは耐久性不良ではないと判定するので、実機での試験をしなくても応力差に基づき金型の耐久性を評価でき、コスト及び時間を低減させることが可能となる。 Thus, the evaluation value corresponding to the difference between the pressure of the surface that contacts the first side mold and the pressure of the surface that contacts the second side mold among the butt surfaces of the tread mold is calculated. Therefore, when the stress difference is large and the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the stress difference is small and the evaluation value is within the predetermined allowable range, it is determined that the durability is not defective. The durability of the mold can be evaluated based on the stress difference without performing a test with an actual machine, and the cost and time can be reduced.
以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[タイヤ加硫金型]
図1及び図2に示すように、シミュレーション対象となるタイヤ加硫金型Mは、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールド2を有する。トレッドモールド2は、タイヤ周方向に分割された複数のセクタ2であり、セクタ2の分割面2aを合わせることにより環状に連続するトレッド成形面が形成される。
[Tire vulcanization mold]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tire vulcanization mold M to be simulated has a tread mold 2 for molding a tire tread. The tread mold 2 is a plurality of sectors 2 divided in the tire circumferential direction, and a tread molding surface continuous in an annular shape is formed by combining the division surfaces 2 a of the sectors 2.
タイヤ加硫金型Mは、未加硫タイヤの回転軸が垂直となるように用いられ、タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1のサイドモールド3a(上サイドプレート3a)及び第2のサイドモールド3b(下サイドプレート3b)を有する。タイヤ加硫金型Mは、トレッドモールド2のタイヤ径方向外側に固定され且つ傾斜面4aを有するセグメント4と、セグメント4の傾斜面4aに対向する斜面5aを有し下降によってセグメント4及びトレッドモールド2をタイヤ径方向内側に押圧して型締めするジャケットリング5と、第2のサイドモールド3bの下に配置される下シールプレート6aと、第1のサイドモールド3aの上に配置される上ダミープレート6b及び上シールプレート6cと、を有する。セグメント4とジャケットリング5との間にはメタルプレート7aが配置され、セグメント4と下シールプレート6aの間には下プレート7bが配置されている。 The tire vulcanization mold M is used so that the rotation axis of the unvulcanized tire is vertical, and a pair of first side mold 3a (upper side plate 3a) and second side forming a sidewall of the tire are formed. A side mold 3b (lower side plate 3b) is provided. The tire vulcanization mold M includes a segment 4 that is fixed to the outer side in the tire radial direction of the tread mold 2 and has an inclined surface 4a, and an inclined surface 5a that faces the inclined surface 4a of the segment 4, and the segment 4 and the tread mold are moved downward. Jacket ring 5 that presses 2 inward in the tire radial direction and clamps, lower seal plate 6a disposed below the second side mold 3b, and upper dummy disposed above the first side mold 3a A plate 6b and an upper seal plate 6c. A metal plate 7a is disposed between the segment 4 and the jacket ring 5, and a lower plate 7b is disposed between the segment 4 and the lower seal plate 6a.
タイヤ加硫金型Mは、ジャケットリング5を上方に位置させることにより、各々のトレッドモールド2の分割面2aを離間させて拡径させる。生タイヤ(図示せず)を投入後、第1のサイドモールド3a及びジャケットリング5を下降させることにより、トレッドモールド2の分割面2aを接近させて型締めし、生タイヤを加硫する。 The tire vulcanization mold M expands the diameter of the tread mold 2 by separating the split surfaces 2a by positioning the jacket ring 5 upward. After throwing in the raw tire (not shown), the first side mold 3a and the jacket ring 5 are lowered to bring the divided surface 2a of the tread mold 2 close to each other, and the raw tire is vulcanized.
[判定装置]
判定装置は、上記タイヤ加硫金型Mを有限要素で表した金型有限要素モデルデータを用いて、タイヤ加硫金型の耐久性を評価する。
[Judgment device]
The determination device evaluates the durability of the tire vulcanization mold using the mold finite element model data in which the tire vulcanization mold M is represented by a finite element.
具体的に、装置1は、図3に示すように、設定部10と、加硫シミュレーション実行部11と、圧力算出部12と、評価値算出部13と、判定部14と、を有する。これら各部10〜14は、CPU、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置においてCPUが予め記憶されている図示しない処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。 Specifically, as shown in FIG. 3, the apparatus 1 includes a setting unit 10, a vulcanization simulation execution unit 11, a pressure calculation unit 12, an evaluation value calculation unit 13, and a determination unit 14. These units 10 to 14 are realized by cooperation of software and hardware by executing a processing routine (not shown) stored in advance by the CPU in an information processing apparatus such as a personal computer having a CPU, memory, various interfaces, and the like. Is done.
図3に示す設定部10は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、解析対象となる金型有限要素モデルM、加硫解析で利用する解析条件の設定を実行し、これらの設定値をメモリに記憶する。 The setting unit 10 shown in FIG. 3 accepts an operation from a user via a known operation unit such as a keyboard and a mouse, and sets the mold finite element model M to be analyzed and analysis conditions used in the vulcanization analysis. Execute and store these set values in the memory.
金型有限要素モデルMは、タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールド(3a、3b)と、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールド2と、を有し、上記加硫金型Mを構成する各部材を有限個の要素で構成したものである(図4参照)。要素の境界には節点が定義され、節点毎に運動方程式が演算される。各要素について、例えば節点座標値、要素形状、材料特性などが定義されている。本実施形態では、図1及び図2に示すように、金型有限要素モデルMは、中心角が40°の扇形をなし、その周方向の両端面がトレッドモールド2の中心である。なお、本実施形態では中心角40°で9分割としているが、これに限定されず、分割数及び中心角度は適宜設定可能である。 The mold finite element model M includes first and second side molds (3a, 3b) forming a pair for forming a sidewall of the tire, and a tread mold 2 for forming a tire tread. Each member constituting the metal mold M is configured by a finite number of elements (see FIG. 4). Nodes are defined at element boundaries, and equations of motion are calculated for each node. For each element, for example, node coordinate values, element shapes, material characteristics, and the like are defined. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the mold finite element model M has a sector shape with a central angle of 40 °, and both end faces in the circumferential direction are the centers of the tread mold 2. In the present embodiment, nine divisions are performed at a central angle of 40 °, but the present invention is not limited to this.
第1及び第2のサイドモールド3a、3bに対してトレッドモールド2の縦弾性係数は、低く設定してある。このため、トレッドモールド2は、サイドモールド3a、3bに対して摩滅しやすい。 The longitudinal elastic modulus of the tread mold 2 is set to be lower than that of the first and second side molds 3a and 3b. For this reason, the tread mold 2 is easily worn out with respect to the side molds 3a and 3b.
解析条件は、モールドを閉めるための上下荷重(図1、図3のA)、金型有限要素モデルMに付与する熱荷重(常温から加硫温度;図3のB)、及びモールドの成形面に作用させる内圧(図1、図3のC)が挙げられる。さらに、オプションとして、トレッドモールド2間のクリアランス(図1、図3のD)、上ダミープレート6bと上シールプレート6cの隙間であるプリロード(図1、図3のE)、ボルトの軸方向に沿って作用するボルトの締結力(図1、図3のF)などを設定可能である。 The analysis conditions are the vertical load for closing the mold (A in FIGS. 1 and 3), the thermal load applied to the mold finite element model M (from room temperature to vulcanization temperature; B in FIG. 3), and the molding surface of the mold The internal pressure (C in FIG. 1 and FIG. 3) that acts on Further, as an option, the clearance between the tread molds 2 (D in FIGS. 1 and 3), the preload (E in FIGS. 1 and 3) that is the gap between the upper dummy plate 6b and the upper seal plate 6c, and the axial direction of the bolt It is possible to set the fastening force (F in FIGS. 1 and 3) of the bolt acting along the line.
接触条件及び結合条件としては、図2に示すように、第1のサイドモールド3a及び第2のサイドモールド3bに対するトレッドモールド2の突き合わせ面に接触を可能とする境界条件を設定している。その他、各部材に対して接触条件及び結合条件を定義している。図2では、接触定義を○印とし、結合拘束を×で示している。 As the contact condition and the bonding condition, as shown in FIG. 2, boundary conditions that allow contact with the butted surfaces of the tread mold 2 with respect to the first side mold 3 a and the second side mold 3 b are set. In addition, contact conditions and coupling conditions are defined for each member. In FIG. 2, the contact definition is indicated by a circle, and the coupling constraint is indicated by x.
図3に示す加硫シミュレーション実行部11は、第1及び第2のサイドモールド(3a、3b)に対してトレッドモールド2を突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行する。計算手順としては、まず、トレッドモールド2とセグメント4との間にボルト荷重を負荷し、次に、金型有限要素モデルM全体に熱荷重を付与して膨張計算を行い、次に、モールドを締めるために上下荷重を付与して、上ダミープレート6b及び上シールプレート6cの間に設定したプリロード分、型締めし、次に、第1のサイドモールド3a、第2のサイドモールド3b及びセグメント4それぞれの成形面に内圧を負荷する。この状態において、各部材の挙動を模擬する。なお、計算を容易にするために、タイヤモデルを用いてない。 The vulcanization simulation execution unit 11 shown in FIG. 3 sets a boundary condition that allows the tread mold 2 to abut against the first and second side molds (3a, 3b) and enables the abutting surfaces to contact each other. Then, a vulcanization simulation is executed by applying an internal pressure to the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the molding surface of the mold. As a calculation procedure, first, a bolt load is applied between the tread mold 2 and the segment 4, then, an expansion calculation is performed by applying a thermal load to the entire mold finite element model M, and then the mold is mounted. A vertical load is applied for clamping, and the mold is clamped by the preload set between the upper dummy plate 6b and the upper seal plate 6c. Next, the first side mold 3a, the second side mold 3b, and the segment 4 are clamped. Internal pressure is applied to each molding surface. In this state, the behavior of each member is simulated. Note that a tire model is not used for easy calculation.
図3に示す圧力算出部12は、加硫シミュレーション実行部11による加硫シミュレーションの結果に基づき、トレッドモールド2の突き合わせ面2c、2dに生じる接触圧力を計算する。圧力値は、図5に示すように要素毎に算出される。 The pressure calculation unit 12 illustrated in FIG. 3 calculates the contact pressure generated on the butted surfaces 2c and 2d of the tread mold 2 based on the result of the vulcanization simulation by the vulcanization simulation executing unit 11. The pressure value is calculated for each element as shown in FIG.
図3に示す評価値算出部13は、トレッドモールド2の突き合わせ面のうち、第1のサイドモールド3aに接触する面2c(以下、単に「上面」と称することがある)の圧力と、第2のサイドモールド3bに接触する面2d(以下、単に「下面」と称することがある)の圧力の差に対応する評価値を算出する。本実施形態では、評価値として、接触圧力の比(下面/上面)を算出しているが、これに限定されない。比として(上面/下面)としてもよく、例えば、圧力の差でもよい。 The evaluation value calculation unit 13 illustrated in FIG. 3 includes a pressure of a surface 2c (hereinafter, simply referred to as “upper surface”) that contacts the first side mold 3a among the butted surfaces of the tread mold 2, and a second An evaluation value corresponding to the difference in pressure of the surface 2d (hereinafter sometimes simply referred to as “lower surface”) in contact with the side mold 3b is calculated. In the present embodiment, the contact pressure ratio (lower surface / upper surface) is calculated as the evaluation value, but the present invention is not limited to this. The ratio may be (upper surface / lower surface), for example, a pressure difference.
また、本実施形態では、図5に例示するように、第1のサイドモールド3aに接触する面(上面2c)および第2のサイドモールド3bに接触する面(下面2d)は、タイヤ周方向に配列された複数の要素で構成される列を有する。列はタイヤ軸方向に沿って複数並んでおり、マトリックス状に配置されている。第1のサイドモールド3aに接触する面(上面2c)にある要素と、第2のサイドモールド3bに接触する面(下面2d)にある要素は、タイヤ赤道を挟んで対称である。勿論、要素の形状、配置についてこれに限定されるものではない。図5に例示するように、評価値算出部13は、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値を算出する。具体的には、上面2cの1列目と下面2dの1列目との比、上面2cの2列目と下面2dの2列目との比、上面2cの3列目と下面2dの3列目との比というように、対応する列同士の値を用いる。 In the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the surface (upper surface 2 c) that contacts the first side mold 3 a and the surface (lower surface 2 d) that contacts the second side mold 3 b are arranged in the tire circumferential direction. It has a column composed of a plurality of arranged elements. A plurality of rows are arranged along the tire axial direction, and are arranged in a matrix. The elements on the surface (upper surface 2c) in contact with the first side mold 3a and the elements on the surface (lower surface 2d) in contact with the second side mold 3b are symmetric with respect to the tire equator. Of course, the shape and arrangement of the elements are not limited to this. As illustrated in FIG. 5, the evaluation value calculation unit 13 calculates an evaluation value corresponding to a pressure difference between columns that are symmetrical to each other. Specifically, the ratio between the first row of the upper surface 2c and the first row of the lower surface 2d, the ratio of the second row of the upper surface 2c and the second row of the lower surface 2d, 3 of the third row of the upper surface 2c and the lower surface 2d. The values of corresponding columns are used as the ratio to the column.
さらに、評価値算出部13は、互いに対称関係にある列同士であって周方向の位置が同じ部位同士の圧力差に対応する評価値を算出する。具体的には、図5に示すように、1列目の端面(端面からの距離0mm)の圧力比を算出することが挙げられる。同様に、列と周方向位置を異ならせて算出する。図5は、1〜3列目について、トレッドモールド2の端面からセンターまでを要素毎に算出した結果である。なお、評価値の算出方法は上記に限定されない。例えば、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値する方法としては、上記以外に、上面2cの1列目の圧力値の平均値と、下面2dの1列目の圧力値の平均値との比をとってもよい。さらに、上面2c全体の圧力値の平均値と、下面2d全体の圧力値の平均値との比をとるようにしてもよい。 Furthermore, the evaluation value calculation unit 13 calculates an evaluation value corresponding to the pressure difference between the parts that are symmetrical to each other and that have the same circumferential position. Specifically, as shown in FIG. 5, the pressure ratio of the end face of the first row (distance 0 mm from the end face) can be calculated. Similarly, the calculation is performed by changing the row and the circumferential position. FIG. 5 is a result of calculating from the end surface of the tread mold 2 to the center for each element for the first to third rows. The evaluation value calculation method is not limited to the above. For example, as an evaluation value method corresponding to the pressure difference between rows that are symmetrical to each other, in addition to the above, the average value of pressure values in the first row on the upper surface 2c and the average value of pressure values in the first row on the lower surface 2d A ratio with the value may be taken. Furthermore, a ratio between the average value of the pressure values of the entire upper surface 2c and the average value of the pressure values of the entire lower surface 2d may be taken.
図3に示す判定部14は、評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、評価値が所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定する。図5の例では、全ての評価値(比)が0.7以上且つ1.3以下であれば、所定許容範囲内と設定することが挙げられる。すなわち、予め定めた閾値よりも圧力差が大きくなる方向へ評価値が超えた場合には、判定部14は耐久性不良であると判定する。一方、前記閾値よりも圧力差が小さくなる方向に評価値が存在する場合には、判定部14は耐久性不良でないと判定する。 The determination unit 14 illustrated in FIG. 3 determines that the durability is poor when the evaluation value is outside the predetermined allowable range, and determines that the durability is not the defective durability when the evaluation value is within the predetermined allowable range. In the example of FIG. 5, if all the evaluation values (ratio) are 0.7 or more and 1.3 or less, it may be set within a predetermined allowable range. That is, if the evaluation value exceeds the direction in which the pressure difference becomes larger than a predetermined threshold, the determination unit 14 determines that the durability is poor. On the other hand, when the evaluation value exists in a direction in which the pressure difference becomes smaller than the threshold value, the determination unit 14 determines that the durability is not defective.
[評価方法]
上記装置1の動作について図6を参照しつつ説明する。
[Evaluation methods]
The operation of the apparatus 1 will be described with reference to FIG.
まず、ステップST1において、図3に示す設定部10は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、解析対象となる金型有限要素モデルM、加硫解析で利用する解析条件の設定を実行する。これにより、設定部10は、タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールド3a,3bと、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールド2と、を有する金型有限要素モデルMを設定することになる。 First, in step ST1, the setting unit 10 shown in FIG. 3 accepts an operation from a user via a known operation unit such as a keyboard or a mouse, and is used in a mold finite element model M to be analyzed and vulcanization analysis. Set the analysis conditions to be performed. As a result, the setting unit 10 has a mold finite element model M having the first and second side molds 3a and 3b that form a pair for forming the sidewall of the tire, and the tread mold 2 for forming the tire tread. Will be set.
次のステップST2において、加硫シミュレーション実行部11は、第1及び第2のサイドモールド3a、3bに対してトレッドモールド2を突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行する。 In the next step ST2, the vulcanization simulation executing unit 11 sets the boundary condition that allows the tread mold 2 to abut against the first and second side molds 3a and 3b and enables the abutting surfaces to contact each other. Then, a vulcanization simulation is executed by applying an internal pressure to the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the molding surface of the mold.
次のステップST3において、圧力算出部12は、加硫シミュレーションの結果に基づき、トレッドモールド2の突き合わせ面2c、2dに生じる接触圧力を計算する。次のステップST4において、評価値算出部13は、第1のサイドモールド3aに接触する面(上面2c)の圧力と、第2のサイドモールド3bに接触する面(下面2d)の圧力の差に対応する評価値を算出する。 In the next step ST3, the pressure calculation unit 12 calculates the contact pressure generated on the butted surfaces 2c and 2d of the tread mold 2 based on the result of the vulcanization simulation. In the next step ST4, the evaluation value calculation unit 13 determines the difference between the pressure on the surface (upper surface 2c) in contact with the first side mold 3a and the pressure on the surface (lower surface 2d) in contact with the second side mold 3b. The corresponding evaluation value is calculated.
次のステップST5において、評価値が所定許容範囲外にある場合に(ST5:YES)、判定部14は耐久性不良であると判定する(ST6)。ステップST5において、評価値が所定許容範囲内にある場合に(ST5:NO)、判定部14は耐久性不良でないと判定する(ST7)。 In the next step ST5, when the evaluation value is outside the predetermined allowable range (ST5: YES), the determination unit 14 determines that the durability is poor (ST6). In step ST5, when the evaluation value is within the predetermined allowable range (ST5: NO), the determination unit 14 determines that the durability is not defective (ST7).
耐久性不良と判定された場合には、次の2つの設計変更が考えられる。 If it is determined that the durability is poor, the following two design changes can be considered.
(1)メタルプレート7aのサイズ、配置変更
セグメント4及びジャケットリング5に対するメタルプレート7aの接触位置を変更することで、トレッドモールド2の上面2c及び下面2dへの力分担が変更される。例えば、下面2dよりも上面2cに圧力がかかる場合には、メタルプレート7aを下方にもってくれば、下面2dが締まる。
(1) Size and arrangement change of the metal plate 7a By changing the contact position of the metal plate 7a with respect to the segment 4 and the jacket ring 5, the force sharing to the upper surface 2c and the lower surface 2d of the tread mold 2 is changed. For example, when pressure is applied to the upper surface 2c rather than the lower surface 2d, the lower surface 2d is tightened if the metal plate 7a is moved downward.
(2)ジャケットリング5の形状変更
接触圧力が低い側についてタイヤ径方向の厚みを増加させる。上面2cよりも下面2dの接触圧が小さい場合には、ジャケットリング5の下方の厚みを増大させることが挙げられる。
(2) Shape change of jacket ring 5 The thickness in the tire radial direction is increased on the side where the contact pressure is low. When the contact pressure of the lower surface 2d is smaller than the upper surface 2c, the thickness below the jacket ring 5 can be increased.
以上のように、本実施形態のタイヤ加硫金型の耐久性判定方法は、
タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールド3a、3bと、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールド2と、を有する金型有限要素モデルMを設定するステップ(ST1)と、
第1及び第2のサイドモールド3a、3bに対してトレッドモールド2を突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行するステップ(ST2)と、
加硫シミュレーションの結果に基づき、トレッドモールド2の突き合わせ面2c、2dのうち、第1のサイドモールド3aに接触する面2cの圧力と、第2のサイドモールド3bに接触する面2dの圧力の差に対応する評価値を算出するステップ(ST3〜4)と、
評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、評価値が所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定するステップ(ST5〜7)と、
を含む。
As described above, the method for determining the durability of the tire vulcanization mold according to the present embodiment is as follows.
A step (ST1) of setting a mold finite element model M having a pair of first and second side molds 3a and 3b forming a tire sidewall and a tread mold 2 for molding a tire tread; ,
Loads for closing the mold, setting the boundary condition that enables the tread molds 2 to be in contact with the first and second side molds 3a and 3b, allowing the contact surfaces to contact each other, and thermal load on the model And a step of performing an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of the mold (ST2),
Based on the result of the vulcanization simulation, the difference between the pressure of the surface 2c in contact with the first side mold 3a and the pressure of the surface 2d in contact with the second side mold 3b out of the butted surfaces 2c and 2d of the tread mold 2 A step of calculating an evaluation value corresponding to (ST3-4),
When the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, it is determined that the durability is not defective (ST5 to 7);
including.
本実施形態のタイヤ加硫金型の耐久性判定装置は、
タイヤのサイドウォールを成形する対をなす第1及び第2のサイドモールド3a、3bと、タイヤのトレッドを成形するトレッドモールド2と、を有する金型有限要素モデルMを設定する設定部10と、
第1及び第2のサイドモールド3a、3bに対してトレッドモールド2を突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行する加硫シミュレーション実行部11と、
加硫シミュレーションの結果に基づき、トレッドモールドの突き合わせ面2c、2dのうち、第1のサイドモールド3aに接触する面2cの圧力と、第2のサイドモールド3bに接触する面2dの圧力の差に対応する評価値を算出する評価値算出部13と、
評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、評価値が所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定する判定部14と、
を備える。
The tire vulcanization mold durability determination device of the present embodiment is
A setting unit 10 for setting a mold finite element model M having a pair of first and second side molds 3a and 3b forming a tire sidewall and a tread mold 2 for molding a tire tread;
Loads for closing the mold, setting the boundary condition that enables the tread molds 2 to be in contact with the first and second side molds 3a and 3b, allowing the contact surfaces to contact each other, and thermal load on the model And a vulcanization simulation executing unit 11 that executes an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of the mold,
Based on the result of the vulcanization simulation, the difference between the pressure of the surface 2c in contact with the first side mold 3a and the pressure of the surface 2d in contact with the second side mold 3b among the butted surfaces 2c and 2d of the tread mold. An evaluation value calculation unit 13 for calculating a corresponding evaluation value;
When the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, the determination unit 14 determines that the durability is not defective,
Is provided.
所定許容範囲は、圧力差が小さく、耐久性不良でないと定められた範囲である。 The predetermined allowable range is a range in which the pressure difference is small and the durability is not poor.
この構成によれば、トレッドモールド2の突き合わせ面2c、2dのうち、第1のサイドモールド3aに接触する面2cの圧力と、第2のサイドモールド3bに接触する面2dの圧力の差に対応する評価値を算出し、この評価値に基づき、応力差が大きく評価値が所定許容範囲外にあるときは耐久性不良と判定し、応力差が小さく評価値が所定許容範囲内にあるときは耐久性不良ではないと判定するので、実機での試験をしなくても応力差に基づき金型の耐久性を評価でき、コスト及び時間を低減させることが可能となる。 According to this structure, it corresponds to the difference between the pressure of the surface 2c in contact with the first side mold 3a and the pressure of the surface 2d in contact with the second side mold 3b out of the butted surfaces 2c and 2d of the tread mold 2. The evaluation value is calculated, and based on this evaluation value, when the stress difference is large and the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor. When the stress difference is small and the evaluation value is within the predetermined allowable range, Since it is determined that the durability is not poor, the durability of the mold can be evaluated based on the stress difference without performing a test with an actual machine, and the cost and time can be reduced.
本実施形態では、第1のサイドモールド3aに接触する面2cおよび第2のサイドモールド3bに接触する面2dは、タイヤ周方向に配列された複数の要素で構成される列を有し、列はタイヤ軸方向に沿って複数並んでおり、
第1のサイドモールド3aに接触する面2cにある要素と、第2のサイドモールド3bに接触する面2dにある要素は、タイヤ赤道を挟んで対称である。
本実施形態の方法では、評価値を算出するステップST4は、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値を算出する。
本実施形態の装置では、評価値算出部13は、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値を算出する。
In this embodiment, the surface 2c in contact with the first side mold 3a and the surface 2d in contact with the second side mold 3b have a row composed of a plurality of elements arranged in the tire circumferential direction. Are lined up along the tire axial direction,
The element on the surface 2c in contact with the first side mold 3a and the element on the surface 2d in contact with the second side mold 3b are symmetric with respect to the tire equator.
In the method of this embodiment, the step ST4 of calculating the evaluation value calculates an evaluation value corresponding to the pressure difference between the rows that are symmetrical to each other.
In the apparatus of the present embodiment, the evaluation value calculation unit 13 calculates an evaluation value corresponding to a pressure difference between columns that are symmetrical to each other.
この構成によれば、圧力のタイヤ軸方向の分布を考慮して、圧力差に対応する評価値を算出するので、判定精度を向上させることが可能となる。 According to this configuration, since the evaluation value corresponding to the pressure difference is calculated in consideration of the distribution of the pressure in the tire axial direction, the determination accuracy can be improved.
本実施形態の方法では、評価値を算出するステップST4は、互いに対称関係にある列同士であって周方向の位置が同じ部位同士の圧力差に対応する評価値を算出する。
本実施形態の装置では、評価値算出部13は、互いに対称関係にある列同士であって周方向の位置が同じ部位同士の圧力差に対応する評価値を算出する。
In the method of the present embodiment, the step ST4 for calculating the evaluation value calculates an evaluation value corresponding to the pressure difference between the parts that are symmetrical to each other and that have the same circumferential position.
In the apparatus according to the present embodiment, the evaluation value calculation unit 13 calculates an evaluation value corresponding to a pressure difference between parts that are in a symmetrical relationship with each other and that have the same circumferential position.
この構成によれば、圧力のタイヤ軸方向の分布だけでなく周方向分布も考慮して、圧力差に対応する評価値を算出するので、判定精度を向上させることが可能となる。 According to this configuration, since the evaluation value corresponding to the pressure difference is calculated in consideration of not only the tire axial distribution but also the circumferential distribution, it is possible to improve the determination accuracy.
本実施形態のプログラムは、上記方法を構成する各ステップをコンピュータに実行させる。
これらプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記方法を使用しているとも言える。
The program according to the present embodiment causes a computer to execute each step constituting the method.
By executing these programs, it is possible to obtain the operational effects of the above method. In other words, it can be said that the above method is used.
以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this indication was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present disclosure is indicated not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、図3に示す各部10〜14は、所定プログラムをコンピュータのCPUで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。 For example, each of the units 10 to 14 illustrated in FIG. 3 is realized by executing a predetermined program by a CPU of a computer, but each unit may be configured by a dedicated memory or a dedicated circuit.
本実施形態では、セクタを用いた金型であるが、2ピースモールドでもよい。
In this embodiment, the mold uses a sector, but a two-piece mold may be used.
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The structure employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
10…設定部
11…加硫シミュレーション実行部
13…評価値算出部
14…判定部
3a…第1のサイドモールド
3b…第2のサイドモールド
2…トレッドモールド
2c…突き合わせ面(上面)
2d…突き合わせ面(下面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Setting part 11 ... Vulcanization simulation execution part 13 ... Evaluation value calculation part 14 ... Determination part 3a ... 1st side mold 3b ... 2nd side mold 2 ... Tread mold 2c ... Butt surface (upper surface)
2d ... Butting surface (bottom surface)
Claims (7)
前記第1及び第2のサイドモールドに対して前記トレッドモールドを突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行するステップと、
前記加硫シミュレーションの結果に基づき、前記トレッドモールドの突き合わせ面のうち、前記第1のサイドモールドに接触する面の圧力と、前記第2のサイドモールドに接触する面の圧力の差に対応する評価値を算出するステップと、
前記評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、前記評価値が前記所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定するステップと、
を含むタイヤ加硫金型の耐久性判定方法。 Setting a mold finite element model having a pair of first and second side molds forming a tire sidewall and a tread mold forming a tire tread;
The tread mold is abutted against the first and second side molds, boundary conditions that allow the abutting surfaces to contact each other are set, the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the mold Performing an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of
Based on the result of the vulcanization simulation, the evaluation corresponding to the difference between the pressure of the surface in contact with the first side mold and the pressure of the surface in contact with the second side mold among the butted surfaces of the tread mold. Calculating a value;
When the evaluation value is outside a predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, it is determined that the durability is not defective.
For determining durability of tire vulcanizing mold including
前記第1のサイドモールドに接触する面にある要素と、前記第2のサイドモールドに接触する面にある要素は、タイヤ赤道を挟んで対称であり、
前記評価値を算出するステップは、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値を算出する、請求項1に記載の方法。 The surface in contact with the first side mold and the surface in contact with the second side mold have a row composed of a plurality of elements arranged in the tire circumferential direction, and the row is along the tire axial direction. Are lined up,
The element on the surface in contact with the first side mold and the element on the surface in contact with the second side mold are symmetric with respect to the tire equator,
The method according to claim 1, wherein the step of calculating the evaluation value calculates an evaluation value corresponding to a pressure difference between columns that are symmetrical to each other.
前記第1及び第2のサイドモールドに対して前記トレッドモールドを突き合わせた状態にし、突き合わせ面同士の接触を可能とする境界条件を設定し、モールドを閉めるための荷重、モデルへの熱荷重およびモールドの成形面に内圧を作用させて加硫シミュレーションを実行する加硫シミュレーション実行部と、
前記加硫シミュレーションの結果に基づき、前記トレッドモールドの突き合わせ面のうち、前記第1のサイドモールドに接触する面の圧力と、前記第2のサイドモールドに接触する面の圧力の差に対応する評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値が所定許容範囲外にある場合に、耐久性不良であると判定し、前記評価値が前記所定許容範囲内にある場合に、耐久性不良でないと判定する判定部と、
を備えるタイヤ加硫金型の耐久性判定装置。 A setting unit for setting a mold finite element model having a pair of first and second side molds for forming a sidewall of the tire and a tread mold for forming a tread of the tire;
The tread mold is abutted against the first and second side molds, boundary conditions that allow the abutting surfaces to contact each other are set, the load for closing the mold, the thermal load on the model, and the mold A vulcanization simulation execution unit for executing an vulcanization simulation by applying an internal pressure to the molding surface of
Based on the result of the vulcanization simulation, the evaluation corresponding to the difference between the pressure of the surface in contact with the first side mold and the pressure of the surface in contact with the second side mold among the butted surfaces of the tread mold. An evaluation value calculation unit for calculating a value;
When the evaluation value is outside the predetermined allowable range, it is determined that the durability is poor, and when the evaluation value is within the predetermined allowable range, the determination unit determines that the durability is not defective,
An apparatus for determining the durability of a tire vulcanization mold comprising:
前記第1のサイドモールドに接触する面にある要素と、前記第2のサイドモールドに接触する面にある要素は、タイヤ赤道を挟んで対称であり、
前記評価値算出部は、互いに対称関係にある列同士の圧力差に対応する評価値を算出する、請求項4に記載の装置。 The surface in contact with the first side mold and the surface in contact with the second side mold have a row composed of a plurality of elements arranged in the tire circumferential direction, and the row is along the tire axial direction. Are lined up,
The element on the surface in contact with the first side mold and the element on the surface in contact with the second side mold are symmetric with respect to the tire equator,
The apparatus according to claim 4, wherein the evaluation value calculation unit calculates an evaluation value corresponding to a pressure difference between columns that are symmetrical to each other.
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