JP2008087428A - タイヤ用モールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤにベアーが生じにく、形状自由度が高く、かつベース２４の厚みの不均一が抑制されたモールドの提供。
【解決手段】複数の第一金属片２６が、仮ベース３４に立設される。これら第一金属片２６と仮ベース３４とが、鋳型の中にセットされる。この鋳型に、溶融金属が鋳込まれる。溶融金属は、第一金属片２６とこの第一金属片２６に隣接する他の第一金属片２６との間に充填される。溶融金属が凝固し、鋳物４２が得られる。溶融金属の凝固により、ベース２４及び第二金属片２８が形成される。凝固及び冷却の収縮により、第一金属片２６と第二金属片２８との間にスリットが形成される。鋳物４２が切断され、ブロック４４が得られる。このブロック４４に切削加工が施され、セグメントのピースが得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤの成形・加硫工程に用いられるモールドの製造方法に関する。

タイヤの成形・加硫工程では、モールドが用いられている。モールドは、割モールドとツーピースモールドとに大別される。成形・加硫工程では、予備成形されたグリーンタイヤが、モールドに投入される。このグリーンタイヤは、モールドとブラダーとに囲まれたキャビティにおいて、加圧されつつ加熱される。加圧と加熱とにより、グリーンタイヤのゴム組成物がキャビティ内を流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。加圧の際、モールドのキャビティ面とグリーンタイヤとの間にエアーが残留すると、タイヤの表面にベアーが形成される。ベアーは、タイヤの品質を低下させる。一般的なモールドは、ベントホールを備えている。このベントホールを通じて、エアーが排出される。

特開平７−２４８４３号公報には、メインブロックと、このメインブロックの材質とは異なる材質からなるプレートとを備えたモールドが開示されている。このプレートは、多孔質材料からなる。このプレートにより、エアーが排出される。

割モールドは、円弧状のトレッドセグメントを備えている。多数のトレッドセグメントが並べられることで、リング状のキャビティ面が形成される。セグメントは、鋳型が用いられた重力鋳造又は低圧鋳造によって得られる。金属製鋳型が用いられた精密鋳造（いわゆるダイキャスト）により、セグメントが得られることもある。

セグメントの、隣接するセグメントに当接する面は、「分割面」と称されている。分割面とこの分割面に隣接する他の分割面との間には、微小な間隙が生じる。この間隙を通じて、エアーが排出される。この排出により、ベアーが防止される。

特開平１１−１９８１４５号公報には、セグメントが多数のピースを備えたモールドが開示されている。このモールドでは、多数のピースが並べられることで、円弧状のキャビティ面が形成される。ピースの、隣接するピースに当接する面も、「分割面」と称されている。分割面とこの分割面に隣接する他の分割面との間には、微小な間隙が生じる。この間隙を通じても、エアーが排出される。

分割面同士の間隙を通じてエアーが排出されるモールドでは、分割面の近傍のエアーは十分に排出される。しかし、分割面から遠い箇所では、エアーの残留が原因でベアーが発生しやすい。

セグメントが母材とこの母材に埋設されたコアとからなるモールドも、提案されている。コアは、鋳ぐるみによって母材に埋設される。母材とコアとの間には、微小なスリットが生じている。このモールドでは、分割面の間隙のみならず、スリットからもエアーが排出される。このモールドでは、分割面から遠い箇所でのベアーも抑制される。
特開平７−２４８４３号公報 特開平１１−１９８１４５号公報

母材とコアとの間にスリットを備えたセグメントの重力鋳造及び低圧鋳造には、極めて手間がかかる。しかも、このセグメントでは、凹凸模様の寸法精度が不十分である。精密鋳造（ダイキャスト）によれば、スリットを備えたセグメントが、簡便にかつ精度良く得られうる。しかし、精密鋳造では金属製鋳型が破壊されることなくセグメントが取り出される必要があるので、脱型容易な形状の凹凸模様を備えたセグメントのみが製作されうる。精密鋳造では、セグメントの形状が制約される。

本出願人は、特願２００５−３２０５６６において、タイヤ用モールドの製造方法を提案している。この製造方法は、
（１）複数の第一金属片が互いに間隔を隔てて配置される工程、
（２）第一金属片同士の間に第二金属片が配置されてブロックが得られる工程
及び
（３）この第一金属片及び第二金属片が切削されて、ブロックの表面に凹凸模様が形成さ れる工程
を含む。この製造方法では、切削により凹凸模様が形成されるので、形状自由度が高いモールドが簡便に得られる。このモールドは、ベースと、このベースから起立する複数の第一金属片及び複数の第二金属片とからなる。このモールドでは、第一金属片と第二金属片との間のスリットを通じてエアーが排出される。

タイヤは円形であるため、セグメントの背面は円弧状に湾曲している。特願２００５−３２０５６６に開示された製造方法では矩形の第一金属片が用いられているので、ベースの厚みが不均一である。厚みの不均一は、熱伝導の不均一を招来する。特に、第一金属片の材質がベースの材質と異なるとき、熱伝導の不均一が生じやすい。局部的に薄いベースは、強度に劣る。第一金属片の周方向距離が大きい場合、この第一金属片がベースから露出することもある。

一端が湾曲した第一金属片が用いられ、この一端がベースに差し込まれれば、厚みの不均一は生じない。しかし、この第一金属片を固定するためのベースの加工には、困難が伴う。

本発明の目的は、タイヤにベアーが生じにく、かつベースの厚みの不均一が抑制されたモールドの提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドの製造方法は、
前端が凸状に湾曲した複数の第一金属片が、互いに間隔を隔てて仮ベースに立設される工程、
これら第一金属片と仮ベースとが鋳型の中にセットされる工程、
この鋳型に溶融金属が鋳込まれて、第一金属片とこの第一金属片に隣接する他の第一金属片との間にこの溶融金属が充填される工程、
この溶融金属が凝固して、第一金属片とこの第一金属片に隣接する他の第一金属片との間に第二金属片を備えた鋳物が得られる工程、
この鋳物から仮ベースを含む部分が除去されてブロックが得られる工程
及び
このブロックが切削されて、キャビティ面を有するピースが得られる工程
を含む。キャビティ面が凹凸模様を有してもよい。

好ましくは、第一金属片は突起を備える。この突起は、第二金属片を構成する溶融金属に囲まれる位置に設けられる。この突起により、第二金属片からの第一金属片の脱落が阻止される。第一金属片が穴を備えてもよい。この穴は、第二金属片を構成する溶融金属が流入する位置に設けられる。この穴により、第二金属片からの第一金属片の脱落が阻止される。

この製造方法で得られたモールドでは、第一金属片と第二金属片との間のスリットを通じてエアーが排出される。この排出により、ベアーが抑制される。この製造方法では、前端が凸状に湾曲した第一金属片が用いられるので、ベースの厚みの不均一が抑制される。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法で得られたタイヤ用モールド２の一部が示された平面図である。図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。このモールド２は、多数のトレッドセグメント４と、上下一対のサイドプレート６と、上下一対のビードリング８とを備えている。セグメント４の平面形状は、実質的に円弧状である。多数のセグメント４が、リング状に連結される。セグメント４の数は、通常３以上２０以下である。サイドプレート６及びビードリング８は、実質的にリング状である。このモールド２は、いわゆる「割モールド」である。

図３は、図１のモールド２のセグメント４が示された斜視図である。このセグメント４は、ホルダー１０とピース１２とからなる。ピース１２は、ホルダー１０に装着されてる。ホルダー１０に、複数のピース１２が装着されてもよい。

図４は、図３のセグメント４のピース１２が示された拡大斜視図である。この図４において上下方向は、モールド２の軸方向である。ピース１２は、キャビティ面１４、２つの分割面１６及び背面１８を備えてる。このキャビティ面１４は、凸部２０と凹部２２とを備えている。凸部２０は、筋山状である。この凸部２０は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部２２は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部２０及び凹部２２により、タイヤにトレッドパターンが形成される。凸部２０及び凹部２２の形状は、トレッドパターンに応じて、適宜決定される。なお図２では、凸部２０及び凹部２２の図示が省略されている。

ピース１２は、ベース２４、第一金属片２６及び第二金属片２８からなる。第二金属片２８は、ベース２４と一体である。第一金属片２６と第二金属片２８とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片２６と第二金属片２８との間には、スリット３０が形成されている。スリット３０の幅は、１μｍから３０μｍである。スリット３０は、一方の分割面１６から他方の分割面１６にまで至っている。スリット３０はまた、キャビティ面１４に露出している。なお図２では、ベース２４、第一金属片２６、第二金属片２８及びスリット３０の図示が省略されている。

このモールド２が用いられたタイヤ製造方法では、まず、予備成形工程によってグリーンタイヤ３２が得られる。次に、モールド２が開いておりブラダーが収縮している状態で、グリーンタイヤ３２がモールド２に投入される。この段階では、グリーンタイヤ３２のゴム組成物は未架橋状態である。次に、モールド２が締められ、ブラダーが膨張する。グリーンタイヤ３２はブラダーによってモールド２のキャビティ面１４に押しつけられ、加圧される。この状態のグリーンタイヤ３２が、図２に示されている。同時にグリーンタイヤ３２は、加熱される。加圧と加熱とによりゴム組成物が流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。グリーンタイヤ３２が加圧及び加熱される工程は、成形・加硫工程と称される。

前述の通り、スリット３０はキャビティ面１４に露出しているので、成形・加硫工程において、グリーンタイヤ３２とキャビティ面１４との間のエアーはスリット３０を通じて移動する。エアーは分割面１６に至り、排出される。この排出により、ベアーが防止される。このモールド２では、ベントホールが設けられなくても、エアーが排出されうる。ベントホールを有さないモールド２により、スピューがないタイヤが得られる。このタイヤは、外観及び初期グリップ性能に優れる。スリット３０と共に、少数のベントホールが設けられてもよい。

図５には、第一金属片２６と仮ベース３４とが示されている。この例では、５個の第一金属片２６が、互いに間隔を隔てて配置されている。この第一金属片２６の前端３６は、凸状に湾曲している。前端３６の典型的な形状は、円弧である。第一金属片２６の後端３８は、平坦面である。仮ベース３４は、４個の溝４０を備えている。この溝４０に、第一金属片２６の後端３８が差し込まれている。後端３８が平坦面なので、溝４０の形状はシンプルである。第一金属片２６が、仮ベース３４と一体的に形成されてもよい。一体的な形成の方法としては、鋳造又は削り出しが挙げられる。

これら第一金属片２６と仮ベース３４とは、鋳型の中にセットされる。この鋳型に、溶融金属が鋳込まれる。重力鋳造法又は低圧鋳造法が採用されうる。溶融金属は、第一金属片２６とこの第一金属片２６に隣接する他の第一金属片２６との間に充填される。溶融金属はさらに、第一金属片２６及び仮ベース３４の周囲にも充填される。この溶融金属が凝固し、鋳物が得られる。

図６には、図５の第一金属片２６及び仮ベース３４を含む鋳物４２が示されている。鋳物４２は、直方体である。この鋳物４２は、ベース２４及び第二金属片２８を含んでいる。ベース２４及び第二金属片２８は、溶融金属の凝固により得られる。ベース２４と第二金属片２８とは、一体的に形成されている。第二金属片２８は、第一金属片２６とこの第一金属片２６に隣接する他の第一金属片２６との間に位置している。凝固及び冷却の収縮により、第一金属片２６と第二金属片２８との間にスリット３０（図４参照）が形成される。この鋳物４２が、図６に示された二点鎖線に沿って切断される。鋳物４２は、２つに分割される。仮ベース３４を含む部分は、廃棄される。残余の部分は、ブロック４４である。

図７は、ブロック４４が示された斜視図である。このブロック４４の上面４７に切削加工が施される。切削加工により、ブロック４４の上面４７に、図４に示される凹凸模様を備えたキャビティ面１４が形成される。この製造方法では、凹凸模様が直彫りされる。典型的な切削加工は、工具による切削である。切削加工が、高エネルギー密度加工によってなされてもよい。高エネルギー密度加工の具体例としては、電解加工、放電加工、ワイヤーカット放電加工、レーザ加工及び電子ビーム加工が挙げられる。凹凸模様が直彫りされるので、この凹凸模様の形状の自由度は高い。この凹凸模様では、寸法精度が高い。ブロック４４にはさらに、図７に示された二点鎖線に沿った切削がなされる。この切削により、背面１８が形成される。この方法により、図４に示されたピース１２が得られる。このピース１２がホルダー１０に装着されて、セグメント４が得られる。

図８は、図４のVIII−VIII線に沿った断面図である。図８には、ベース２４及び第一金属片２６が示されている。ベース２４の背面１８の断面形状は、円弧である。第一金属片２６の前端３６の断面形状も、円弧である。もし第一金属片２６が矩形であるなら、その前端３６の位置は図８における二点鎖線に一致する。この場合、ベース２４の厚みは周方向において不均一である。不均一な厚みは、熱伝導の不均一を招来する。前端３６が、背面１８に露出することもあり得る。本発明では、第一金属片２６の前端３６が凸状（特には円弧形状）なので、ベース２４の厚みの不均一が抑制される。このモールド２では、均一な熱伝導が達成されうる。理想的には、背面１８の円弧と前端３６の円弧とは、同心である。

ベース２４及び第二金属片２８の材質としては、鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。強度の観点からは、鋼が好ましい。凹凸模様の加工容易及び軽量の観点からは、アルミニウム合金が好ましい。

第一金属片２６の材質としては、鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。凹凸模様の加工容易の観点から、アルミニウム合金が好ましい。第一金属片２６の材質と第二金属片２８の材質とが同一であってもよく、異なっていてもよい。凹凸模様の加工容易の観点からは、両者が同一であることが好ましい。溶融金属の鋳込みによっても第一金属片２６が溶融しないとの観点からは、両者が異なることが好ましい。具体的には、第一金属片２６の融点が第二金属片２８の融点よりも高いことが好ましい。

エアーの残留が生じやすい箇所にスリット３０が設けられることが、好ましい。互いに厚みの異なる複数の第一金属片２６が用いられることにより、スリット３０の位置が調整されうる。互いに厚みの異なる複数の第二金属片２８が形成されることによっても、スリット３０の位置が調整されうる。

ブロック４４の切削加工により、凹凸模様を有さないキャビティ面が形成されてもよい。このキャビティ面を有するモールドにより、スリックタイヤが得られる。このスリックタイヤの成形・加硫工程でも、スリットを通じてエアーが排出される。このモールドでも、ベントホールの数が抑制されうる。このモールドにより、スピューの少ないスリックタイヤが得られる。このスリックタイヤは、初期グリップ性能に優れる。

凹凸模様を有さないモールドにより、プレーンタイヤが得られてもよい。このプレーンタイヤでも、スピューが抑制される。このプレーンタイヤの表面がカットされて、凹凸模様が形成される。スピューが少ないので、このプレーンタイヤのカットは容易である。

図９は、本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片４６が示された斜視図である。この第一金属片４６は、ボス４８を備えている。鋳型に鋳込まれた溶融金属は、このボス４８を囲む。この溶融金属が凝固することで、第二金属片（図示されず）が形成される。ボス４８は、第二金属片に入り込む。ボス４８のアンカー効果により、第二金属片からの第一金属片４６の脱落が防止される。第一金属片４６がボス４８以外の突起を備えてもよい。

図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片５０が示された斜視図である。この第一金属片５０は、穴５２を備えている。鋳型に鋳込まれた溶融金属は、この穴５２に流入する。この溶融金属が凝固することで、突起を備えた第二金属片が得られる。突起は、第一金属片５０の穴５２に入り込む。突起のアンカー効果により、第二金属片からの第一金属片５０の脱落が防止される。

図１１は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片５４が示された斜視図である。図１１には、仮ベースとしてのスペーサー５６も示されている。スペーサー５６は、第一金属片５４とこの第一金属片５４に隣接する他の第一金属片５４との間に位置している。第一金属片５４は、溶接等によりスペーサー５６に固定されている。スペーサー５６により、複数の第一金属片５４が互いに間隔を隔てて配置されている。これら第一金属片５４及びスペーサー５６が、鋳型の中にセットされる。この鋳型に、溶融金属が鋳込まれる。この溶融金属が凝固し、鋳物が得られる。溶融金属は、ベース及び第二金属片を形成する。第一金属片５４と第二金属片との間には、スリットが形成される。この鋳物から、スペーサー５６を含む部分が除去されて、ブロックが得られる。このブロックが切削されて、ピースが得られる。

図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法で得られたモールド５８が示された平面図である。このモールド５８は、ツーピースモールドである。このモールド５８は、下型６０と上型とを備えている。図１２には、下型６０のみが示されている。このモールド５８は、ピース６２とシェル６４とを備えている。ピース６２は、シェル６４に固定されている。ピース６２は、円弧状である。多数のピース６２がリング状に連結されている。

図１３は、図１２のモールド５８のピース６２が示された拡大斜視図である。ピース６２は、キャビティ面６５を備えてる。このキャビティ面６５は、凸部６６と凹部６８とを備えている。凸部６６は、筋山状である。この凸部６６は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部６８は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部６６及び凹部６８により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

このピース６２は、ベース７０、第一金属片７２及び第二金属片７４からなる。第一金属片７２と第二金属片７４とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片７２と第二金属片７４との間には、スリット７６が形成されている。スリット７６の幅は、１μｍから３０μｍ程度である。スリット７６は、キャビティ面６５に露出している。このピース６２においても、キャビティ面６５とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット７６を通じて排出される。排出により、ベアーが防止される。

このピース６２の製作では、複数の第一金属片７２が互いに間隔を隔てて仮ベース（図示されず）に立設される。この第一金属片７２の前端は、凸状に湾曲している。これら第一金属片７２及び仮ベースが、鋳型の中にセットされる。この鋳型に、溶融金属が鋳込まれる。この溶融金属が凝固し、鋳物が得られる。溶融金属は、ベース７０及び第二金属片７４を形成する。第一金属片７２と第二金属片７４との間には、スリット７６が形成される。この鋳物から、仮ベースを含む部分が除去されて、ブロックが得られる。このブロックが切削されて、ピース６２が得られる。このピース６２の厚みは、周方向において均一である。この製造方法でも、ブロックの切削加工は不要である。

ブロックの切削により、凸部６６及び凹部６８を有さないキャビティ面が形成されてもよい。このキャビティ面を有するモールドにより、スリックタイヤ又はプレーンタイヤが得られる。

本発明に係るモールドは、種々のタイヤの製造に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法で得られたタイヤ用モールドの一部が示された平面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。 図３は、図１のモールドのセグメントが示された斜視図である。 図４は、図３のセグメントのピースが示された拡大斜視図である。 図５は、図１のモールドの製造に用いられる第一金属片及び仮ベースが示された斜視図である。 図６は、図５の第一金属片及び仮ベースを含む鋳物が示された斜視図である。 図７は、図６の鋳物から得られたブロックが示された斜視図である。 図８は、図４のVIII−VIII線に沿った断面図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片が示された斜視図である。 図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片が示された斜視図である。 図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法に用いられる第一金属片が示された斜視図である。 図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法で得られたモールドが示された平面図である。 図１３は、図１２のモールドのピースが示された拡大斜視図である。

符号の説明

２、５８・・・モールド
４・・・セグメント
６・・・サイドプレート
８・・・ビードリング
１０・・・ホルダー
１２・・・ピース
１４、６５・・・キャビティ面
１６・・・分割面
１８・・・背面
２０、６６・・・凸部
２２、６８・・・凹部
２４、７０・・・ベース
２６、４６、５０、５４、７２・・・第一金属片
２８、７４・・・第二金属片
３０、７６・・・スリット
３４・・・仮ベース
３６・・・前端
３８・・・後端
４０・・・溝
４２・・・鋳物
４４・・・ブロック
４８・・・ボス
５２・・・穴
５６・・・スペーサー
６０・・・下型
６２・・・ピース
６４・・・シェル

Claims (4)

1. 前端が凸状に湾曲した複数の第一金属片が、互いに間隔を隔てて仮ベースに立設される工程、
   これら第一金属片と仮ベースとが鋳型の中にセットされる工程、
   この鋳型に溶融金属が鋳込まれて、第一金属片とこの第一金属片に隣接する他の第一金属片との間にこの溶融金属が充填される工程、
   この溶融金属が凝固して、第一金属片とこの第一金属片に隣接する他の第一金属片との間に第二金属片を備えた鋳物が得られる工程、
   この鋳物から仮ベースを含む部分が除去されてブロックが得られる工程
   及び
   このブロックが切削されて、キャビティ面を有するピースが得られる工程
   を含むタイヤ用モールドの製造方法。
2. 上記キャビティ面が凹凸模様を有する請求項１に記載の製造方法。
3. 上記第一金属片が、第二金属片を構成する溶融金属に囲まれる位置に突起を備えている請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 上記第一金属片が、第二金属片を構成する溶融金属が流入する位置に穴を備えている請求項１又は２に記載の製造方法。

Images