JP2008126487A - タイヤ加硫成型装置及び加硫成型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内の過剰な圧力の上昇を抑制して金型の変形や破損を防止するとともに、ゴムのはみ出しによるバリの発生等を抑制してタイヤの外観品質を向上させる。
【解決手段】タイヤの側面形状を成型する上下サイド金型２２、２３を、それぞれ上下方向に移動可能にして外型２の内面と内型３の外面間に形成されるキャビティ４の容積を増加できるようにし、加硫成型時のキャビティ４の圧力が所定圧力に達したときに、キャビティ４の容積を増加させて過剰な圧力の上昇を抑制する。これにより、金型２、３が受ける圧力を抑制して変形や破損を防止し、金型間に隙間が生じるのを防止してゴムのはみ出しによるバリの発生等を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造装置及び製造方法に関し、特に、コア加硫成型方法による加硫成型時に、内型の変形やゴムのはみ出しを防止するタイヤ加硫成型装置及び加硫成型方法に関する。

空気入りタイヤは、一般に、未加硫ゴム等からなる各種のタイヤ構成部材を組み合わせてグリーンタイヤ（生タイヤ）を成型し、加硫成型して所定の形状に成型される。従来、寸法精度の高い空気入りタイヤの製造方法として、タイヤの内面形状を規定する剛体の内型（コア）上にグリーンタイヤを形成した後、それらをタイヤの外面形状を規定する剛体の外型内に配置して加硫成型を行う、いわゆるコア加硫成型方法が知られている（特許文献１参照）。

図５は、このコア加硫成型方法に用いられるタイヤ加硫成型金型の要部断面図である。
この従来の加硫成型金型８０は、図示のように、タイヤの内側表面を成型する複数のセグメントからなる内型８１と、タイヤの外側表面を成型する複数のセグメント８６からなる外型８５とを備える。内型８１の外面８２は、成型するタイヤの内面形状に対応した形状に形成され、その内部８３は、加硫成型時に高温・高圧の加硫媒体を封入又は循環させるため中空構造になっている。一方、外型８５の内面８７は、成型するタイヤのトレッドパターン等の外面形状に対応した形状に形成されており、これら内型８１と外型８５が組み合わさって、それらの間に製品タイヤの形状と略同一形状の空隙(キャビティ)８８が形成される。

このような加硫成型金型８０を用いて製品タイヤを製造する場合には、まず、複数のセグメントを組み立てて内型８１を形成し、その外面８２上にカーカスプライやベルト、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り合わせて製品タイヤの最終形状に近いグリーンタイヤを成型する。次に、このグリーンタイヤを内型８１とともにゴムの加硫が始まる前の所定温度（１００℃前後）まで予熱する。この時、外型８５は、所定の加硫温度（１８０℃前後）まで昇温して保持しておく。次に、グリーンタイヤの周りに外型８５を構成する各セグメント８６を順次配置し、内型８１と外型８５を合体させて加硫成型金型８０を閉止し、キャビティ８８内にグリーンタイヤを収納する。

その後、内型８１の内部８３及び外型８５の外側等に加硫媒体を封入又は循環させて、内型８１及びグリーンタイヤを加熱して予熱温度から所定の加硫温度まで昇温する。この時、予め加硫温度に保持されている外型８５は、温度がほぼ変化せず熱膨張しないのに対し、内型８１は、予熱温度から加硫温度までの昇温で熱膨張するため、温度上昇に伴いキャビティ８８の容積が次第に減少する。同時に、キャビティ８８内のグリーンタイヤも温度上昇に伴い大きく熱膨張するため、キャビティ８８内の圧力が次第に上昇する。

これにより、グリーンタイヤが加圧されてゴムが流動し、キャビティ８８内がゴムで充填されるとともに、その表面が各金型表面８２、８７に押し付けられて型付けされ、製品タイヤの最終形状に成型される。その後、加硫成型金型８０を加硫温度に所定時間維持し、架橋反応（加硫反応）を進行させてタイヤゴムを硬化させ、適度な弾性を持つ製品タイヤを製造する。

加硫成型終了後は、各セグメント８６を開いて内型８１と一体化した加硫済みタイヤを外型８５から取り出し、内型８１を構成するセグメントを分解して加硫済みタイヤから内型８１を分離する。新たにタイヤを成型する場合には、室温付近まで冷却した内型８１を再度組み立てて上記した手順を繰り返す。

以上説明したコア加硫成型方法によれば、タイヤの最終形状を規定する各金型８１、８５が全て剛体からなるため形状・寸法の精度が高く、膨張可能なブラダー等を用いた従来の方法で製造されるタイヤに比べて、ユニフォーミティに優れた空気入りタイヤを製造することができる。

しかしながら、加硫成型時のタイヤにかかる圧力は、内型８１とタイヤゴムの熱膨張のみにより発生するため、加硫温度においてキャビティ８８の容積に対しタイヤの体積が不足した場合には、キャビティ８８内をゴムで完全に充填できず、ひけ巣や型付け不良、又はエア溜まり（ベア）等が生じるという問題がある。また、タイヤの体積がキャビティ８８よりも大きい場合であっても、その差が所定値以下の場合には目標とする加硫圧力が得られず、型付けやエアの排出が不十分になる等して、加硫後のタイヤにエア溜まり等の外観不良が生じるという問題がある。

従って、このような加硫成型金型８０では、一般に、キャビティ８８の容積を、熱膨張するタイヤ体積よりも小さくなるように各金型８１、８５の寸法等を設定している。しかし、この場合には、タイヤ体積が所定量を超えたとき等に、キャビティ８８内の圧力が過大になって金型８１、８５間や各セグメント８６間に大きな隙間が生じ、その隙間からゴムがはみ出してバリが生じたり、或いは内型８１や外型８５が圧力により変形等することがある。ゴムがはみ出してバリが生じた場合には、製品タイヤの外観・品質が損なわれるため、加硫済みタイヤを廃棄又はバリを除去する必要があり、また、内型８１や外型８５が変形して破損等した場合には、その修理や再製作等する必要があり、その分の工数やコスト等が無駄になるという問題が生じる。

以上のような問題を解消するため、温度の上昇に伴って内型８１の幅を減少させてキャビティ８８の容積を増加させ、キャビティ８８内の圧力の上昇を抑制するようにした加硫成型金型が知られている（特許文献２参照）。

図６は、この加硫成型金型８０の要部拡大断面図である。
この加硫成型金型８０の内型８１は、図５に示した従来の内型８１の構成に加えて、内部８３の径方向内側端部の開口部８４に、その開口幅を押し広げる弾性手段９０を有する。この弾性手段９０は、温度の上昇に伴って弾性力を低減するバネ部材９１により開口部８４の開口幅を広げているため、内型８１の幅は加硫時の温度上昇に伴って減少する。これにより、キャビティ８８の容積が温度上昇に伴って増加するため、各金型８１、８５が受ける圧力を低下させることができ、上記したゴムのはみ出しや内型８１の変形等を抑制することができる。

しかしながら、この従来の加硫成型金型８０の内型８１は、常に開口部８４の幅を広げる方向に力を受け続けるとともに、加硫成型を行う度に同方向に繰り返し変形を受けるため、使用に伴って次第に内型８１の寸法・形状が変化する恐れがある。

特開２０００−８４９３７号公報 特開２００２−２６４１３４号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、コア加硫成型方法による加硫成型時に、キャビティ内の過剰な圧力の上昇を抑制して金型の変形や破損を防止するとともに、エア溜まりやゴムのはみ出しによるバリの発生等を抑制してタイヤの外観品質を向上させることである。

請求項１の発明は、タイヤの内面形状を規定する剛体の内型と、前記タイヤの外面形状を規定する剛体の外型とを有する加硫成型金型を備え、前記内型の外面と前記外型の内面との間に形成されるキャビティ内にグリーンタイヤを収納して加硫成型するタイヤ加硫成型装置であって、前記外型は、前記キャビティの容積を増加させる方向に移動可能な金型を含む複数の金型から構成され、該移動可能な金型を移動させる手段を備え、該移動させる手段は、加硫成型時における前記キャビティ内の圧力が所定圧力に達したときに、前記移動可能な金型を移動させることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたタイヤ加硫成型装置において、前記所定圧力は、４ＭＰａ以上で６ＭＰａ未満の圧力であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたタイヤ加硫成型装置において、前記外型は、前記タイヤのトレッド部形状を成型するトレッド金型と、前記タイヤの両側面形状を成型する上サイド金型及び下サイド金型から構成され、前記移動可能な金型は、前記上サイド金型及び下サイド金型であることを特徴とする。
請求項４の発明は、タイヤの内面形状を規定する剛体の内型と、前記タイヤの外面形状を規定する複数の剛体の金型から構成される外型とを備え、前記内型の外面と前記外型の内面との間に形成されるキャビティ内にグリーンタイヤを収納して加硫成型するタイヤ加硫成型方法であって、前記内型上にグリーンタイヤを形成する工程と、前記外型と前記内型とを組み合わせてキャビティを形成し、該キャビティ内に前記グリーンタイヤを収納する工程と、前記内型内に加硫媒体を供給する工程と、前記キャビティ内の圧力が所定圧力に達したときに、前記キャビティの容積を増加させる工程と、を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載されたタイヤ加硫成型方法において、前記所定圧力は、前記グリーンタイヤの形状の型付けを完了するときの圧力であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４又は５に記載されたタイヤ加硫成型方法において、前記所定圧力は、４ＭＰａ以上で６ＭＰａ未満の圧力であることを特徴とする。

（作用）
本発明によれば、コア加硫成型方法による加硫成型において、内型とグリーンタイヤの熱膨張によりキャビティ内の圧力が上昇したときに、外型を構成する金型の一部を移動させてキャビティ容積を増加させ、キャビティ内の過剰な圧力の上昇を抑制する。また、外型を構成する金型の一部を移動させてキャビティ内の圧力を所定の加硫圧力に維持し、エア溜まりや型付け不良等の発生を抑制する。

本発明によれば、加硫成型時のキャビティ内の過剰な圧力の上昇を抑制できるため、金型間の隙間の発生を防止してゴムのはみ出しによるバリの発生を抑制できるとともに、金型の変形や破損を防止できる。また、所定の加硫圧力を維持してエア溜まりや型付け不良の発生を抑制し、タイヤの外観品質を向上できる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のタイヤ加硫成型装置１０の概略構成を示す断面図である。

このタイヤ加硫成型装置１０の加硫成型金型１は、コア加硫成型方法によるタイヤの成型に使用され、図５に示す従来の加硫成型金型８０と同様に、タイヤの外面形状を規定する外型２と、外型２の内周部に形成された凹所内に収容されてタイヤの内面形状を規定する内型３とを備える。この加硫成型金型１は、図１に示すように、型を閉じたときに外型２の内面と内型３の外面の間に製品タイヤの形状と略同一形状のキャビティ４を形成し、このキャビティ４内にグリーンタイヤ５を配置して加硫成型を行う。

内型３は、アルミニウムや鉄等の金属の剛体からなり、タイヤの内面形状を形成する成型面が外面に形成された断面トロイダル状の部材からなる。
図２は、この内型３の平面図である。

内型３は、図１、２に示すように、外面形状が全体として略ドーナツ状をなし、その径方向に移動可能な複数個（図では１０個）の弧状のセグメント３１、３２から構成されている。このセグメント３１、３２は、形状の異なる２種類のセグメント（扇形セグメント３１と等長セグメント３２）からなり、これらが周方向に交互に密着した状態で配置されて内型３を構成している。

平面視略扇形の扇形セグメント３１は、平面形状が径方向外側に向けて周長が次第に増加するのに対し、平面視略矩形の等長セグメント３２は、径方向外側に向けて周長が次第に減少、若しくは実質的に変化しない形状に形成されている。このような形状のセグメント３１、３２からなる内型３を加硫済みタイヤの内側から取り外すには、まず、各等長セグメント３２を順次径方向内側へ移動させてタイヤ中央部の円形孔３４から軸線方向に抜き出し、その後、各扇形セグメント３１を同様に順次径方向内側へ移動させて軸線方向に抜き出して行う。

各セグメント３１、３２の内部３３は、図１に示すように、中空構造になっており、各セグメント３１、３２が組み立てられると内部３３が連通してリング状の空間を形成する。内型３は、外型２内に収納された後に、一方（図１では下方）の側面中央部の円形孔３４に高温・高圧の加硫媒体の供給通路１１が連結されるとともに、供給通路１１の内周部から延びる整流板１２がその内部３３まで配置される。

加硫成型時には、内型３の他方（図１では上方）の側面中央部の円形孔３４を塞いで内部３３を密閉し、加硫媒体を供給通路１１内周部の整流板１２の外側を通して内型３の内部３３に供給する。この加硫媒体は、図１の矢印で示すように、整流板１２の下側を径方向外側へ向かって移動し、内型３の内周面に沿って上昇して整流板１２の上方に回り込み、整流板１２の上側を径方向内側へ向かって移動して供給通路１１内周部の整流板１２の内側を通って外部へ排出される。このように、内型３は、内部３３内に加硫媒体を循環させてグリーンタイヤ５を加熱するようになっている。

外型２は、アルミニウムや鉄等の金属の剛体からなり、図１に示すように、径方向外側に配置されたトレッド金型２１と、その上下に配置された上サイド金型２２及び下サイド金型２３とを備え、全体として内周部が凹状に形成された環状をなす。

トレッド金型２１は、タイヤのトレッド部の外面形状を形成する成型面が内周面に形成され、その径方向内外へ移動可能な多数のセグメントから構成されている。これら各セグメントが組み合わさって全体として環状をなし、外型２の外周面を構成する。

上下サイド金型２２、２３は、それぞれ環状をなし、タイヤのサイドウォール部等の側面形状を形成する成型面が内面（上サイド金型２２では図の下面、下サイド金型２３では図の上面）に形成されている。これら上下サイド金型２２、２３は、それぞれ外型２の側面を構成し、その少なくとも一方（図では上方の上サイド金型２２）は、キャビティ４内へのグリーンタイヤ５等の挿入、及び加硫済みタイヤの取り出しを可能にするため、型開き方向へ移動可能になっている。

また、この加硫成型装置１０は、外型２の下方に固定された下基台４０を備え、この下基台４０の上面には、加硫成型時に加硫媒体が内部に供給される円盤状の下プラテン４１が固定され、下プラテン４１の上面には前記下サイド金型２３が設けられている。

一方、下基台４０の下面には、ピストン・シリンダ機構４２が、下サイド金型２３の周方向に沿って等間隔で複数個（図では２個）、そのピストンロッド４３を上方に向けて固定されている。このピストンロッド４３は、下基台４０及び下プラテン４１を上下方向に貫通する貫通孔４４を通り、その先端が下サイド金型２３の下面に取り付けられている。また、下プラテン４１上面の下サイド金型２３下面に対向する部分には、下サイド金型２３の下方部分が収容可能な環状の凹部４１ａが形成されている。

図３は、ピストン・シリンダ機構４２を作動させて下サイド金型２３を下方向に移動させた状態のタイヤ加硫成型装置１０であり、図では、後記する機構により上サイド金型２２も上方向に移動させた状態を示す。

下サイド金型２３は、図１、３に示すように、複数のピストン・シリンダ機構４２を連動して作動させることで凹部４１ａの内外方向（図の上下方向）に移動でき、これにより、他の金型２、３と当接する上方位置（図１参照）と、下方部分を凹部４１ａ内に収容する下方位置（図３参照）との間で移動可能となっている。即ち、下サイド金型２３は、金型１の閉止位置からキャビティ４の容積を増加させる方向に移動可能であり、その位置を変化させてキャビティ４の容積を変化させるようになっている。なお、本実施形態では、下サイド金型２３の移動量は最大１ｍｍ前後であり、凹部４１ａの深さは少なくともそれ以上、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度に形成する。

また、外型２の上方には、図１に示すように、図示しない駆動手段により昇降自在な上基台５０が設置され、その下面には下プラテン４１と同様に加硫成型時に加硫媒体が内部に供給される円盤状の上プラテン５１が固定されている。更に上基台５０下面の上プラテン５１の径方向外側端部には、アウターリング５２が固定され、その内周面５２ａは下方に向かって拡径する傾斜面（円錐面の一部）に形成されている。このアウターリング５２の径方向内側で、かつ上プラテン５１の下側には、加硫成型金型１や後述する上プレート５３、セクターセグメント５４等が配置されている。

上プラテン５１の直下で、その下面と接する位置には、上プレート５３が設けられている。この上プレート５３は、図示しないピストン・シリンダ機構のピストンロッド５８の先端に連結されており、そのピストン・シリンダ機構を作動させることで上基台５０とは別個に昇降可能となっている。上プレート５３の下面には、上サイド金型２２が設けられ、更にその径方向外側には、周方向に並べて配置された複数の弧状のセクターセグメント５４が径方向に摺動自在に取り付けられている。

これら各セクターセグメント５４の内周面には上記したトレッド金型２１を構成する複数のセグメントが固定されるとともに、加硫成型時には内部に加硫媒体が供給されて、トレッド金型２１を加熱するようになっている。また、各セクターセグメント５４の外周面５４ａは、アウターリング５２の内周面５２ａの傾斜面と同一勾配の傾斜面（円錐面の一部）に形成され、両面５２ａ、５４ａはあり溝継ぎ手等によって連結されながら摺動可能に係合している。

この結果、アウターリング５２が上プレート５３に対して昇降すると、セクターセグメント５４及びトレッド金型２１は、上プレート５３に支持されながら前記内周面５２ａと外周面５４ａとの楔作用により、径方向に同期して移動するようになっている。また、セクターセグメント５４下面が下基台４０上面に当接するまで上プレート５３を下降させるとともに、上プラテン５１下面が上プレート５３上面に当接するまで上基台５０を下降させると、隣接するセクターセグメント５４及びトレッド金型２１のセグメント同士が密着し、全体としてリング状となる。このとき、加硫成型金型１は閉止し、外型２と内型３の間にはグリーンタイヤ５を密閉収納するキャビティ４が形成される。

一方、上基台５０の上面には、ピストン・シリンダ機構５５が、上サイド金型２２の周方向に沿って等間隔で複数個（図では２個）、そのピストンロッド５６を下方に向けて固定されている。このピストンロッド５６は、上基台５０の上面から上プラテン５１及び上プレート５３の下面まで貫通する貫通孔５７を通り、その先端が上サイド金型２２の上面に取り付けられている。また、上プレート５３下面の上サイド金型２２上面に対向する部分には、上サイド金型２２の上方部分が収容可能な環状の凹部５３ａが形成されている。

従って、上サイド金型２２は、図１、３に示すように、上記した下サイド金型２３と同様に、複数のピストン・シリンダ機構５５を連動して作動させることで凹部５３ａの内外方向（図の上下方向）に移動でき、これにより、他の金型２、３と当接する下方位置（図１参照）と、上方部分を凹部５３ａ内に収容する上方位置（図３参照）との間で移動可能になっている。即ち、上サイド金型２２は、金型１の閉止位置からキャビティ４の容積を増加させる方向に移動可能であり、その位置を変化させてキャビティ４の容積を変化させるようになっている。なお、本実施形態では、上サイド金型２２の移動量は最大１ｍｍ前後であり、凹部５３ａの深さは少なくともそれ以上、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度に形成する。

以上のように構成されるタイヤ加硫成型装置１０を用いて空気入りタイヤを製造する手順について説明する。まず、各セグメント３１、３２を組み立てて内型３を形成し、軸線回りに回転させながらその外面にカーカスプライやベルト、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り合わせる等して製品タイヤの最終形状に近いグリーンタイヤ５を成型する。

次に、成型したグリーンタイヤ５を内型３とともに、ゴムが加硫しない所定の温度（約８０℃前後）まで昇温して予熱する。このとき、タイヤ加硫成型装置１０は、上基台５０及び上プレート５３を上昇させた状態、即ち、各セクターセグメント５４及びトレッド金型２１が径方向外側位置に拡径し、かつ上サイド金型２２が上昇して外型２が開いた状態にしておく。

次に、内型３とその表面のグリーンタイヤ５を外型２の内部に搬入し、それらを下サイド金型２３の上に径方向が横方向を向くように載置する。このとき、下サイド金型２３は上記した金型１の閉止位置（凹部４１ａの上方位置）（図１参照）に移動させておく。また、上下プラテン５１、４１及びセクターセグメント５４に加硫媒体を供給して上下サイド金型２２、２３及びトレッド金型２１は、所定の加硫温度（約１５０℃前後）に保持しておく。

次に、上プラテン５１下面と上プレート５３上面との間が所定の間隔を維持する状態で、即ち、各セクターセグメント５４が径方向外側に拡径した状態で、上基台５０及び上プレート５３を連動させて下降させる。このとき、上サイド金型２２は上記した金型１の閉止位置（凹部５３ａの下方位置）（図１参照）に移動させておく。その状態で下降を続け、セクターセグメント５４の下面が下基台４０の上面に当接するとともに、上サイド金型２２がグリーンタイヤ５に当接したときに、上プレート５３の下降を停止する。

その後も上基台５０のみを継続して下降させるが、このとき、上サイド金型２２の位置が変化しないように、上基台５０の上面に固定されたピストン・シリンダ機構５５を連動して作動させて、上基台５０の下降分だけピストンロッド５６をシリンダ内に収納する。このように上基台５０を上プレート５３に接近させて、アウターリング５２の内周面５２ａとセクターセグメント５４の外周面５４ａとの楔作用によりセクターセグメント５４及びトレッド金型２１を径方向内側に同期して移動させる。

上基台５０を下降限まで下降させて上プラテン５１と上プレート５３が当接すると、セクターセグメント５４は径方向内側の移動限まで移動して加硫成型金型１が閉止し、キャビティ４内にグリーンタイヤ５が収納される。次に、図示しない駆動手段により上基台５０を下方向に押し付けて大きな形締め力を付与した後、内型３内の内部３３に加硫媒体を供給して加硫成型を開始する。この加硫媒体の熱は内型３の内面から外面に伝わり、この熱と外型２からの熱でキャビティ４内のグリーンタイヤ５が加熱される。

このとき、予め加硫温度（１５０℃前後）に保持されている外型２は、温度がほぼ変化せず熱膨張しないのに対し、内型３は、予熱温度から加硫温度までの昇温で熱膨張するため、温度上昇に伴いキャビティ４の容積が次第に減少する。同時に、キャビティ４内のグリーンタイヤ５も温度上昇に伴い大きく熱膨張するため、キャビティ４内の圧力が次第に上昇する。これにより、グリーンタイヤ５が加圧されてゴムが流動し、キャビティ４内がゴムで充填されるとともに、その表面が各金型２、３に押し付けられて型付けされ、製品タイヤの最終形状に成型される。その後、加硫成型金型１を加硫温度に所定時間維持し、架橋反応（加硫反応）を進行させてタイヤゴムを硬化させ、適度な弾性を持つ製品タイヤを製造する。

しかし、このキャビティ４内の圧力が過大になると、上記したように金型２、３の変形や破損、或いは各金型間の隙間が開いてそこからゴムのはみ出し等が生じる。そこで本実施形態のタイヤ加硫成型装置１０では、セクターセグメント５４及びトレッド金型２１の位置は固定したまま、キャビティ４内の圧力の上昇に応じて、上サイド金型２２を上方向の凹部５３ａ内に移動させ、かつ下サイド金型２３を下方向の凹部４１ａ内に移動させ（図３参照）、キャビティ４の容積を増加させてタイヤゴムの熱膨張を吸収し、過剰な圧力の上昇を抑制する。

図４は、この加硫成型時のキャビティ４内の圧力変化の例を模式的に示すグラフであり、横軸は金型１閉止時からの時間（秒）を示し、縦軸はそのときの圧力を示す。なお、キャビティ４内の圧力は、図の斜線で示す領域内で一定の幅を有するが、これは、トレッド部、ショルダー部、サイドウォール部等、タイヤの各部分によって圧力が異なるからである。

キャビティ４内の圧力は、図示のように、時間の経過、即ち温度の上昇に伴って上昇する。しかし、加硫成型金型１の閉止時から約１５００秒程度経過し、温度が加硫温度に近づいて圧力が５ＭＰａを超えてからは、内型３及びグリーンタイヤ５の熱膨張量も少なくなって、圧力も５〜６ＭＰａ内で徐々に上昇する。本実施形態では、例えば図示しない圧力計により圧力を測定し、キャビティ４内の圧力がこの約５ＭＰａに達した時点で上下サイド金型２２、２３の移動を開始し、キャビティ４の容積をその圧力上昇に応じて増加させる。その後のタイヤゴムは、上下サイド金型２２、２３が移動して容積が増加した部分に向かって熱膨張するため、キャビティ４内の圧力は、図の点線で示すように、約５ＭＰａで一定となり、過剰な圧力の上昇が抑制される。

ここで、タイヤの加硫成型は、グリーンタイヤ５を所定の形状に型付けしつつ架橋反応を進行させる第１段階と、タイヤに所定の物性を付与する第２段階からなる。第１段階では、タイヤゴムは可塑性を有しキャビティ４内で流動するのに対し、第２段階に達したときには架橋反応が進行してゴムが硬化し、可塑性を喪失してゴムの流動は起こりにくくなる。この第１、第２段階の境界は、図４の例では、キャビティ４内の圧力上昇量の変化する約５ＭＰａに達した時点であり、それまでにタイヤの型付けは完了して製品タイヤの最終形状が形成される。その後は、タイヤが熱膨張してもゴムの流動は起こりにくく、従ってキャビティ４の形状が多少変化してそれに合わせてタイヤが変形しても、製品タイヤの最終形状への影響は少なく、冷却後のタイヤは製品形状を維持する。

本実施形態では、上記したようにキャビティ４内の圧力が約５ＭＰａに達した後、即ちタイヤの型付けが完了した後に、上下サイド金型２２、２３を移動させてキャビティ４の形状を変化させるため、ゴムの流動によるタイヤ形状の変形を防止できる。従って、製品タイヤの最終形状を維持しつつ、キャビティ４内の過剰な圧力上昇を抑制して金型２、３の変形や破損、或いはゴムのはみ出し等を防止できる。

なお、上下サイド金型２２、２３の移動の開始時期は、タイヤの型付けが完了した後であればよく、製造するタイヤのサイズや種類、或いは各金型２、３の設計寸法等によっては、他の時期に開始してもよい。即ち、キャビティ４内の圧力が約５ＭＰａ以外の所定圧力に達した時点でキャビティ４の容積を増加させ、その圧力を維持するようにしてもよい。

ただし、キャビティ４の圧力が４ＭＰａ未満の場合には、加硫圧力が不足して、上記したように型付けやエアの排出が不十分になる等して、タイヤにエア溜まり等の外観不良が生じる恐れがある。一方、６ＭＰａ以上の場合には、各金型２、３にかかる圧力が高くなって、それらに変形や破損が生じ、或いは金型２、３間等に隙間が生じてゴムのはみ出しによるバリが生じる恐れがある。従って、キャビティ４内の圧力は、４ＭＰａ以上６ＭＰａ未満、即ち５ＭＰａ程度に維持するのが好ましい。

また、上下サイド金型２２、２３は、連動させて同一量、逆方向に移動させてキャビティ４の容積を上下対象に増加させても良く、各部の圧力に応じて、それぞれ別個に連動させずに移動させても良い。更に、上下サイド金型２２、２３を駆動する複数のピストン・シリンダ機構４２、５５へ、所定圧力（本実施形態では約５ＭＰａ）の駆動気体を供給し、キャビティ４内の圧力が前記所定圧力を越えたときに、各ピストンロッド４３、５６がその圧力に押されて各シリンダ内に引っ込むようにしてキャビティ４内の圧力の過剰な上昇を抑制し、かつ所定圧力を維持するようにしてもよい。

以上のように加硫成型を行い所定時間経過後、上記した手順と逆の動作により外型２を開いて内型３と一体化した加硫済みタイヤを外型２から取り出す。その後、内型３を構成する各セグメント３１、３２を分解して加硫済みタイヤから取出し、加硫済みタイヤを内型３から分離する。新たにタイヤを成型する場合には、室温付近まで冷却した内型３を再度組み立てて上記した手順を繰り返し行う。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ加硫成型装置１０は、タイヤ加硫成型時の内型３とグリーンタイヤ５の熱膨張によりキャビティ４内の圧力が上昇したときに、その圧力に応じて上下サイド金型２２、２３を移動させてキャビティ４の容積を増加させるため、タイヤの熱膨張を吸収してキャビティ４内の過剰な圧力の上昇を抑制できる。しかも、上下サイド金型２２、２３は、タイヤの型付けが完了してゴムに可塑性がなくなってから移動させるため、ゴムの流動を防止してタイヤ形状の変形を抑制し、製品タイヤの最終形状を維持できる。

このように、各金型２、３が受ける圧力を抑制できるため、金型２、３の変形や破損を防止できるとともに、各金型２、３間やセクターセグメント５４間等に隙間ができるのを防止してゴムのはみ出しによるバリの発生を抑制できる。また、キャビティ４内の圧力を所定の加硫圧力に維持できるため、エア溜まりや型付け不良の発生を抑制できる。従って、製品タイヤの外観品質を向上できるとともに、外観不良によるタイヤの廃棄やバリの除去作業等が少なくなり、かつ金型２、３を長期間使用できるため、製造コストを削減できる。

本実施形態のタイヤ加硫成型装置の概略構成を示す断面図である。 本実施形態のタイヤ加硫成型金型の内型の平面図である。 上下サイド金型を移動させてキャビティの容積を増加させた状態のタイヤ加硫成型装置である。 加硫成型時のキャビティ内の圧力変化の例を模式的に示すグラフである。 コア加硫成型方法に用いられる従来のタイヤ加硫成型金型の要部断面図である。 従来の加硫成型金型の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１・・・加硫成型金型、２・・・外型、３・・・内型、４・・・キャビティ、５・・・グリーンタイヤ、１０・・・タイヤ加硫成型装置、１１・・・供給通路、１２・・・整流板、２１・・・トレッド金型、２２・・・上サイド金型、２３・・・下サイド金型、３１・・・扇形セグメント、３２・・・等長セグメント、３３・・・内部、３４・・・円形孔、４０・・・下基台、４１・・・下プラテン、４１ａ・・・凹部、４２・・・ピストン・シリンダ機構、４３・・・ピストンロッド、４４・・・貫通孔、５０・・・上基台、５１・・・上プラテン、５２・・・アウターリング、５２ａ・・・内周面、５３・・・上プレート、５３ａ・・・凹部、５４・・・セクターセグメント、５４ａ・・・外周面、５５・・・ピストン・シリンダ機構、５６・・・ピストンロッド、５７・・・貫通孔、５８・・・ピストンロッド。

Claims (6)

1. タイヤの内面形状を規定する剛体の内型と、前記タイヤの外面形状を規定する剛体の外型とを有する加硫成型金型を備え、前記内型の外面と前記外型の内面との間に形成されるキャビティ内にグリーンタイヤを収納して加硫成型するタイヤ加硫成型装置であって、
   前記外型は、前記キャビティの容積を増加させる方向に移動可能な金型を含む複数の金型から構成され、
   該移動可能な金型を移動させる手段を備え、
   該移動させる手段は、加硫成型時における前記キャビティ内の圧力が所定圧力に達したときに、前記移動可能な金型を移動させることを特徴とするタイヤ加硫成型装置。
2. 請求項１に記載されたタイヤ加硫成型装置において、
   前記所定圧力は、４ＭＰａ以上で６ＭＰａ未満の圧力であることを特徴とするタイヤ加硫成型装置。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ加硫成型装置において、
   前記外型は、前記タイヤのトレッド部形状を成型するトレッド金型と、前記タイヤの両側面形状を成型する上サイド金型及び下サイド金型から構成され、
   前記移動可能な金型は、前記上サイド金型及び下サイド金型であることを特徴とするタイヤ加硫成型装置。
4. タイヤの内面形状を規定する剛体の内型と、前記タイヤの外面形状を規定する複数の剛体の金型から構成される外型とを備え、前記内型の外面と前記外型の内面との間に形成されるキャビティ内にグリーンタイヤを収納して加硫成型するタイヤ加硫成型方法であって、
   前記内型上にグリーンタイヤを形成する工程と、
   前記外型と前記内型とを組み合わせてキャビティを形成し、該キャビティ内に前記グリーンタイヤを収納する工程と、
   前記内型内に加硫媒体を供給する工程と、
   前記キャビティ内の圧力が所定圧力に達したときに、前記キャビティの容積を増加させる工程と、
   を有することを特徴とするタイヤ加硫成型方法。
5. 請求項４に記載されたタイヤ加硫成型方法において、
   前記所定圧力は、前記グリーンタイヤの形状の型付けを完了するときの圧力であることを特徴とするタイヤ加硫成型方法。
6. 請求項４又は５に記載されたタイヤ加硫成型方法において、
   前記所定圧力は、４ＭＰａ以上で６ＭＰａ未満の圧力であることを特徴とするタイヤ加硫成型方法。

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