JP2005238744A - ブレードの植え込み方法、タイヤ加硫金型及びブレード - Google Patents

Abstract

【課題】 トレッドパターンが複雑な場合でも、容易にかつ確実にブレードを植え込むことのできる方法を提供する。
【解決手段】 タイヤ加硫金型のピース１４を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記ピース１４に、ストレート溝から成る打込み溝部１７ａと、この打込み溝部１７ａの底部側に設けられた上記打込み溝部１７ａの溝幅よりも広い幅の段差部１７ｂとを備えたブレード植え込み溝１７を形成し、この植え込み溝１７に、矩形板状のブレード本体２１の植え込み側に折り曲げ部２２を形成したブレード２０を植え込むようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、金型のキャビティ内面側にトレッドパターンを形成するための突起部が形成されたタイヤ加硫金型に、ブレードを後植えして固定する方法に関するものである。

タイヤを成形する際には、成型された生タイヤの内側に圧力をかけて上記生タイヤ外表面を加熱された金型の内壁に圧着させ、生ゴムを熱と圧力とで加硫するための金型（以下、タイヤ加硫用金型）が用いられる。このようなタイヤ加硫用金型のキャビティ内面側（タイヤ踏面側）には、タイヤのトレッドパターンを形成するための複数の突起部（成形骨）が形成されており、この突起部間の溝部にはトレッドブロックにサイプを形成するためのブレードが植え込まれる。
タイヤ加硫用金型にブレードを植え込んで固定する方法としては、従来、金型のタイヤ踏面側に上記ブレードを植え込むための細溝を機械加工にて形成し、この細溝にブレードを差し込んだ後溶接したり、上記ブレードの斜め横から上記ブレードまで到達する穴をあけて上記穴に固定用のピンを打込んだ後、上記ピンのピン打込み部を肉盛り溶接したりして、上記ブレードを上記金型に固定する方法が一般的である。

一方、工具を用いることなく、作製すべきタイヤの三次元画像からタイヤ加硫金型を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、金型の少なくとも一部または全部を、金属材料あるいはセラミック系材料から成る焼結可能な粉体をレーザー光で加熱・焼結して積層して形成する粉体焼結法を用いてタイヤ加硫金型を作製するもので、その装置としては、例えば、図６に示すような、レーザー焼結装置５０が用いられている。このレーザー焼結装置５０は、保持チャンバー５１内に平均粒子サイズが３０〜１００μｍの粉体粒子５２を収納しておき、上記保持チャンバー５１内の持ち上げ板５３を上方に所定量変位させて、厚さが０．２〜０．５ｍｍの粉体層５２Ｌを取出し、これを、分配ドクターブレード５４により、保持チャンバー５１に隣接して設けられた回収チャンバー５５へ搬送し、上記回収チャンバー５５内の移送された粉体層５２Ｌに局所加熱手段であるレーザー装置５６からのレーザービーム５６ｚを照射して加熱することにより、上記粉体粒子５２を焼結しながら積層して、積層焼結体を形成するもので、電子制御装置５７により、上記レーザービーム５６ｚの光路を制御するミラー５８の向きを予め記憶されたタイヤのＣＡＤ図面に基づいて制御して、上記レーザービーム５６ｚを走査し、上記粉体層５２Ｌを所定の輪郭にて境が設定されたスペース内で焼結する。これにより、上記所定の輪郭形状を有する積層焼結体の層を形成することができるので、上記のような工程を繰り返すことにより、機械加工が困難であった通気口や排気通路などの微小な径を有する穴部や孔部、あるいは、アンダーカットとなるような溝部が形成されたタイヤ加硫金型を容易に作製することができる。
特開平１０−２４４５４０号公報

ところで、上記従来のブレードの固定方法では、上記ブレードの固定箇所が金型の溝部であるため、特に、トレッドパターンが複雑な場合には、上記ブレードを植え込み用の細溝や固定ピンを通す穴などの加工や溶接等の作業がやりにくく、更に、溶接後には、上記金型から突出している溶接部分を研削して表面仕上げを行わなければならないため、作業効率が悪かった。また、品質面においても、ブレードの固定位置が不安定であるだけでなく、ブレードの固定が不完全であるとブレード抜けが発生するため、検査工程を設けて上記ブレード抜けをチェックする必要があった。
そこで、上記粉体焼結法を用いてタイヤ加硫金型を作製するようにすれば、トレッドパターンが複雑であっても、上記溝部や固定ピンを通す穴などを容易に形成することが可能であると考えられるが、この場合も、溶接作業や溶接後の表面仕上げについては省略することはできないので、作業効率はそれほど向上しない。また、ブレード抜けについては、ブレードの固定方法そのものに問題があると考えられるので、現段階では、検査工程を省略することが困難であった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、トレッドパターンが複雑な場合でも、容易にかつ確実にブレードを植え込んで固定することのできる方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ブレードは金属等の弾性を有する部材で構成されていることから、上記ブレードの植え込み側を予め折り曲げて、これをブレードの厚さよりも若干広い細溝に挿入すれば、挿入後には、上記ブレードは開く方向に変形しようとするので、ブレード植え込み用の細溝に上記ブレードの折り曲げ部が掛り止めされる箇所を設けるようにすれは、上記折り曲げ部を有するブレードを確実にブレード植え込み用溝に固定することができることが可能であること見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、タイヤ加硫金型にブレードを植え込んで固定する方法であって、金型の少なくともブレード植え込み溝を含む部分を焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記ブレード植え込み溝の底部側に上記溝の溝幅よりも広い幅の段差部を設け、この植え込み溝に、植え込み側にてブレードと一体化され、ブレードの面に対して所定の角度だけ折り曲げられた折り曲げ部を形成したブレードを植え込むようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブレードの植え込み方法であって、上記ブレードの植え込み側に、植え込み側が閉じられた切り込みを入れ、上記切り込み部で囲まれた部分を折り曲げて、上記植え込み溝に植え込むようにしたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のブレードの植え込み方法に用いられるタイヤ加硫金型であって、金型の少なくともブレード植え込み溝を含む部分を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記ブレード植え込み溝の底部側に、上記溝の溝幅よりも広い幅を有する段差部を設けたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のタイヤ加硫金型であって、上記金型を構成する焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のブレードの植え込み方法に用いられるブレードであって、植え込み側に、ブレードと一体化され、ブレードの面に対して所定の角度だけ折り曲げられた折り曲げ部を形成したものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のブレードであって、植え込み側に、植え込み側が閉じられた切り込みを入れ、上記切り込み部で囲まれた部分を折り曲げて上記折り曲げ部を形成したものである。

本発明によれば、金型のタイヤ踏面側に形成されるブレード植え込み溝の底部側に、上記溝の溝幅よりも広い幅の段差部を設けるとともに、この植え込み溝に、例えば、植え込み部に植え込み側が閉じられた切り込みを入れ、上記切り込み部で囲まれた部分を折り曲げて形成した、植え込み側にてブレードと一体化され、ブレードの面に対して所定の角度だけ折り曲げられた折り曲げ部を有するブレードを植え込むことにより、植え込み後には、上記折り曲げ部分が反り返って上記段差部に掛り止めされるようにしたので、ブレード固定加工を行うことなく、ブレードを上記植え込み溝に確実に固定することができる。
また、上記段差部は植え込み溝に対してはアンダーカットの位置に形成されるが、金型の少なくとも上記植え込み溝を含む部分を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するようにしたので、上記段差部を有する植え込み溝を容易に形成することができるとともに、溝加工などの余分な加工工程が不要となる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るタイヤ加硫金型１０の概略断面図で、この金型１０は、タイヤサイド部に接する上，下モールド１１，１２と、ホルダー１３に固定された複数個のピース１４とから成るセクターモールドをタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列して構成されるもので、上記各ピース１４の凹部となるトレッド型付け面１４ａがタイヤ形成面、すなわち、加硫する生タイヤのゴムが密着する部分となる。このタイヤ形成面（トレッド型付け面）１４ａには、タイヤトレッドの溝部に対応する複数の突起部１５（成形骨）が形成されており、この突起部１５，１５間の溝部１６にはブレード２０を植え込むための細溝（以下、ブレード植え込み溝という）１７が形成されている。このブレード植え込み溝１７は、上記ピース１４のタイヤ形成面１４ａからホルダー１３側に延長するストレート溝である打込み溝部１７ａと、この打込み溝部１７ａの底部側に、上記打込み溝部１７ａの延長方向とは直交する方向に突出するように設けられた、上記打込み溝部１７の溝幅よりも広い幅の段差部１７ｂとを備えている。この段差部１７ｂは、上記打込み溝部１７ａに対してはアンダーカットの位置に形成されるだけでなく、上記打込み溝部１７ａの溝幅も狭いため、従来の機械加工や放電加工では非常に形成しにくいが、本例では、上記各ピース１４を、上述した焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するようにしたので、上記段差部１７ｂを有する植え込み溝１７を容易に形成することができる。

また、図２は上記各ピース１４のブレード植え込み溝１７に植え込まれるブレード２０の構成を示す斜視図で、本例では、ブレード２０として、矩形板状のブレード本体２１の植え込み側に、略コの字状の切り込み２１ｋを入れ、上記切り込み２１ｋで囲まれた部分を、ペンチ等を用いて、上記ブレード本体２１の面に対して所定の角度だけ折り曲げて塑性変形させ、折り曲げ部２２を形成した。なお、上記切り込み２１ｋは、例えば、レーザー加工あるいは放電加工することにより形成することができる。
上記ブレード本体２１は、金属等の弾性を有する部材で構成されていることから、上記折り曲げ部２２はいわゆるバネになっているので、上記折り曲げ部２２を折り曲げた位置からブレード本体２１側あるいはその反対側に変形させると、変形量が弾性変形の範囲内であれば、上記折り曲げ部２２は上記折り曲げた位置に復帰する。

次に、本発明によるブレードの植え込み方法ついて説明する。
まず、上記図６に示したレーザー焼結装置５０と同様な構成の焼結装置を用いて、平均粒径が１０〜８０μｍの焼結可能な金属粉体（例えば、ＳＵＳの粉体）を、予め設定したピース１４の３Ｄ−ＣＡＤ図面に基づき、局所加熱手段であるレーザービームで加熱し、積層ピッチ０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍにて造形して、３０００〜５０００層の積層を行うことにより、タイヤの溝部となる複数の突起部１５と、上記突起部１５，１５間の溝部１６に形成されるブレード植え込み溝１７を有するピース１４を作製する。
上記ブレード植え込み溝１７の段差部１７ｂは、打込み溝部１７ａに対してはアンダーカットの位置に形成されており、機械加工による形成は困難であるが、粉体焼結法を用いることにより容易に形成することができる。なお、粉体焼結法の詳細については、上記従来例と同様であるので省略する。
本例では、更に、上記作製されたピース１４を、例えば、図３に示すような、熔浸装置３０の収納容器３１内に投入した後、上記ピース１４を構成するＳＵＳよりも融解温度の低い金属Ｔ（例えば、銅）の融点以上の温度まで加熱した後、熔浸金属供給装置３２内に収納された溶融した上記金属Ｔをピストン３３により、上記収納容器３１の溶湯導入口３４に連通する溶湯通路３５に圧送して、上記収納容器３１内に導入し、上記ピース１４を構成する焼結体の気孔内に上記金属Ｔを熔浸させる。なお、上記金属Ｔを熔浸させる方法としては、予め溶解させた金属Ｔが収納されている容器を準備し、この容器内に、所定の温度に予備加熱した上記ピース１４を浸漬させるようにしてもよい。

次に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記ブレード植え込み溝１７に上記ブレード２０を植え込む。ブレード２０が上記植え込み溝１７に打込まれる際には、上記折り曲げ部２２は上記打込み溝部１７ａの内壁によってブレード本体２１側に押されて変形し、ブレード本体２１の上記略コの字状の切り込み２１ｋ内に戻される。したがって、ブレード本体２１と折り曲げ部２２とはほぼ１枚の板になるので、ブレード２０をブレード植え込み溝１７に容易に打込むことができる。
ブレード２０がブレード植え込み溝１７の奥まで打込まれると、上記折り曲げ部２２の全体が上記段差部１７ｂ内に入るため、折り曲げ部２２は元の位置に戻ろうとして広がった状態になる。このため、上記ブレード２０を引き抜こうとする力が作用した場合には、上記折り曲げ部２２が上記段差部１７ｂのタイヤ形成面側のエッジである掛り止め部１７ｎに引っかかり、いわば、ロックがかかった状態となる。したがって、上記ブレード２０の打込み後に、溶接などの、上記ブレード２０を固定する作業を行わなくても、上記ブレード２０を上記ブレード植え込み溝１７に固定することができる。
なお、上記ブレード２０は、打込み時にはほぼ１枚の板になることから、上記打込み溝部１７ａの溝幅は、従来の細溝の溝幅と同様に、上記ブレード２０の厚さよりも若干大きく形成しておけばよい。このとき、ブレード２０と打込み溝部１７ａとの隙間の大きさとしては１０μｍ以下とすることが好ましく、これにより、ブレード植え込み溝１７とブレード２０との間にガタが生じることがないので、上記ブレード２０を上記ブレード植え込み溝１７に確実に固定することができる。また、加硫時のゴムのはみだしについてもこれを抑制することができる。

このように、本最良の形態によれば、タイヤ加硫金型１０のピース１４に、ストレート溝から成る打込み溝部１７ａと、この打込み溝部１７ａの底部側に設けられた上記打込み溝部１７ａの溝幅よりも広い幅の段差部１７ｂとを備えたブレード植え込み溝１７を形成するとともに、この植え込み溝１７に、矩形板状のブレード本体２１の植え込み側に、略コの字状の切り込み２１ｋを入れ、上記切り込み２１ｋで囲まれた部分を折り曲げてさせた折り曲げ部２２を形成したブレード２０を植え込むようにしたので、上記ブレード２０を引き抜こうとする力が作用した場合でも、上記折り曲げ部２２が反り返って上記段差部１７ｂの掛り止め部１７ｎにロックされる。これにより、上記ブレード２０を上記ブレード植え込み溝１７に確実に固定することができるので、ブレード抜けを確実に防止することができる。
また、上記ピース１４を焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するようにしたので、打込み溝部１７ａに対してはアンダーカットの位置に形成される段差部１７ｂを有するブレード植え込み溝１７を容易に形成することができる。

なお、上記最良の形態では、ブレード本体２１の植え込み側に、略コの字状の切り込み２１ｋを入れて折り曲げ部２２を形成したブレード２０について説明したが、これに限るものではなく、例えば、図５（ａ）に示すように、折り曲げ部２２ａを台形状としたブレード２０Ａや、図５（ｂ）に示すように、短冊状の折り曲げ部２２ｂを複数個設けたブレード２０Ｂを用いても同様の効果を得ることができる。
また、本発明のブレードの植え込み方法は、上記矩形板状のブレード２０に限らず、Ｌ字型のものや、Ｒ曲げしたものなど、他の形状や他の種類のブレードを植え込む場合にも適用可能である。
また、上記例では、ピース１４全体を、粉体焼結法を用いて作製したが、上記ピース１４のブレード植え込み溝１７を含む部分や金型の内壁形状が複雑な部分、更には、微細な通気口や排気通路がある部分を粉体焼結法により作製し、他の部分については従来の鋳造法などを用いて作製してこれらを組上げるようにしてもよい。

本発明によれば、金型のキャビティ内面側にトレッドパターンを形成するための突起部が形成されたタイヤ加硫金型にブレードを確実に固定することができるので、品質の向上を図ることができるとともに、余分な加工が不要となるので、工数を大幅に削減することができる。

本発明の最良の形態に係るタイヤ加硫金型の概略断面図である。 本最良の形態に係るブレードを示す斜視図である。 熔浸装置の概要を示す模式図である。 本最良の形態に係るブレードの植え込み方法を示す図である。 本最良の形態に係るブレードの他の例を示す図である。 粉体焼結法に用いられるレーザー焼結装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ タイヤ加硫金型、１１ 上モールド、１２ 下モールド、１３ ホルダー、
１４ ピース、１４ａ タイヤ形成面（トレッド型付け面）、１５ 突起部、
１６ 溝部、１７ ブレード植え込み溝、１７ａ 打込み溝部、１７ｂ 段差部、
１７ｎ 掛り止め部、２０ ブレード、２１ ブレード本体、２１ｋ 切り込み、
２２ 折り曲げ部、３０ 熔浸装置、３１ 収納容器、３２ 熔浸金属供給装置、
３３ ピストン、３４ 溶湯導入口、３５ 溶湯通路、Ｔ 金属。

Claims (6)

1. タイヤ加硫金型にブレードを植え込んで固定する方法であって、金型の少なくともブレードの植え込み溝を含む部分を焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記ブレードの植え込み溝の底部側に上記溝の溝幅よりも広い幅の段差部を設け、この植え込み溝に、植え込み側にてブレードと一体化され、ブレードの面に対して所定の角度だけ折り曲げられた折り曲げ部を形成したブレードを植え込むようにしたことを特徴とするブレードの植え込み方法。
2. 上記ブレードの植え込み側に植え込み側が閉じられた切り込みを入れ、上記切り込み部で囲まれた部分を折り曲げて、上記植え込み溝に植え込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブレードの植え込み方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のブレードの植え込み方法に用いられるタイヤ加硫金型であって、金型の少なくともブレードの植え込み溝を含む部分を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記ブレードの植え込み溝の底部側に、上記溝の溝幅よりも広い幅を有する段差部を設けたことを特徴とするタイヤ加硫金型。
4. 上記金型を構成する焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ加硫金型。
5. 請求項１または請求項２に記載のブレードの植え込み方法に用いられるブレードであって、植え込み側に、ブレードと一体化され、ブレードの面に対して所定の角度だけ折り曲げられた折り曲げ部を形成したことを特徴とするブレード。
6. 植え込み側に、植え込み側が閉じられた切り込みを入れ、上記切り込み部で囲まれた部分を折り曲げて上記折り曲げ部を形成したことを特徴とする請求項５に記載のブレード。
   

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