JP2010173099A

JP2010173099A - タイヤ加硫成形用金型

Info

Publication number: JP2010173099A
Application number: JP2009015581A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikemura; 浩司池邨
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】割り金型の金型本体の接触面における周方向最端部に設けられる最端部ブレードの変形や破損、さらには、当該最端部ブレードの変形や破損に起因する金型本体の接触面における周方向端部部分の変形や破損を防止することを目的とする。
【解決手段】加硫対象の生タイヤの周面を取り囲むように設置された複数の割り金型を備えたタイヤ加硫成形用金型１であって、割り金型２は、生タイヤの外周面に接触する接触面を備えた金型本体４と、金型本体４の接触面３に設けられたブレード５とを備え、金型本体４の接触面３における周方向の少なくとも最端部に設置された最端部ブレード１０が、金型本体４の接触面３における周方向の中央部に設置された中央部ブレード２０よりも撓み易くした。
【選択図】図１

Description

本発明は、割り金型の金型本体の接触面における周方向の最端部に設けられる最端部ブレードの変形や破損、当該最端部ブレードの変形や破損に起因する金型本体の接触面における周方向の端部部分の変形や破損を防止可能なタイヤ加硫成形用金型に関する。

加硫対象の生タイヤ９０（グリーンタイヤ）の周面を取り囲むように設置された複数の割り金型２Ａと、上型８０と、下型８１とを備えたタイヤ加硫成形用金型１Ａが知られている。割り金型２Ａは、生タイヤと接触する接触面３を備えた金型本体４Ａと、金型本体４Ａの接触面３に設けられた複数の凸部により形成された骨６と、金型本体４Ａの接触面３に設けられた薄い板厚の金属板により形成されたブレード５Ａとを備える。１つ１つの割り金型２Ａの金型本体４Ａは、例えば、生タイヤ９０の周面９１に接触する内周面を備えた円環物が、周方向に沿って等分割されたような分割構成体により形成される。骨６は、トレッド部（生タイヤの外周面）においてタイヤの周方向に延長する周溝（主溝）やトレッド部においてタイヤの幅方向に延長する横溝などの溝を形成するための金型構成要素である。ブレード５Ａは、金型本体４Ａの内部に埋設固定された埋設部８と、金型本体４Ａの接触面３より突出する突出部９とを備える。ブレード５Ａの突出部９は、トレッド部においてサイプと呼ばれるスリット（細溝）を形成するための金型構成要素である。タイヤ加硫成形用金型１Ａの複数の割り金型２Ａで囲まれた内側に生タイヤ９０が設置された後に、複数の割り金型２Ａの接触面３を生タイヤ９０の周面９１に接触させ、これら複数の割り金型２Ａの上部に上型８０を位置させるとともに、これら複数の割り金型２Ａの下部に下型８１を位置させ、その後、生タイヤ９０を加硫成型することにより、製品タイヤが製造される。

特開２００８−２９６３９９号公報特開平０８−３２３７７１号公報特開２００８−８７１８８号公報

図１４，図１５に示すように、金型本体４Ａの接触面３より突出するブレード５Ａは、金型本体４Ａの接触面３の円弧の中心Ｏを通る半径線ｐに沿って延長するように設けられる。そして、割り金型２Ａの脱型方向Ｂは、金型本体４Ａの周方向の中央点Ｋと金型本体４Ａの接触面３の円弧の中心Ｏとを通る半径線ｈの延長方向である。従って、ブレード５Ａの延長方向Ｃと割り金型２Ａの脱型方向Ｂとが異なる場合、割り金型２Ａを脱型する際に、割り金型２Ａの脱型方向Ｂと延長方向Ｃが異なるブレード５Ａには、タイヤのゴムとの緩衝による負荷が加わる。特に、割り金型２Ａの脱型方向Ｂとの交差角度が最も大きいのは、金型本体４Ａの周方向の端部に最も近い位置（周方向最端部）に設けられたブレード５Ｂの延長方向である。よって、割り金型２Ａを脱型する際においては、金型本体４Ａの接触面３における周方向最端部に設けられた最端部ブレードに最も負荷が加わり、この場合、当該最端部ブレードの変形や破損、さらには、当該最端部ブレードの変形や破損に起因して金型本体の接触面における周方向の端部部分の変形や破損を招く可能性があるという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、タイヤ加硫成形用金型１を構成する割り金型２Ａにおいて、割り金型２Ａの金型本体４Ａの接触面３における周方向最端部に設けられる最端部ブレードの変形や破損、さらには、当該最端部ブレードの変形や破損に起因する金型本体４Ａの接触面３における周方向端部部分の変形や破損を防止することを目的とする。

本発明に係るタイヤ加硫成形用金型は、加硫対象の生タイヤの周面を取り囲むように設置された複数の割り金型を備えたタイヤ加硫成形用金型であって、割り金型は、生タイヤの外周面に接触する接触面を備えた金型本体と、金型本体の接触面に設けられたブレードとを備え、金型本体の接触面における周方向の少なくとも最端部に設置された最端部ブレードが、金型本体の接触面における周方向の中央部に設置された中央部ブレードよりも撓み易い構成としたので、最端部ブレードの変形や破損、さらには、当該最端部ブレードの変形や破損に起因する金型本体の接触面における周方向端部部分の変形や破損を防止できる。
最端部ブレードは、板がジグザグ状の断面形状となるように折曲されて形成され、折曲線の延長する方向の一端部が金型本体の内部に埋設され、一端部以外が金型本体の接触面より突出するジグザグブレードにより形成され、一端部以外の折曲線部分が、折曲線に沿って延長するスリット又は溝により形成されたので、最端部ブレードがスリット又は溝を備えたことで中央部ブレードよりも撓み易くなり、最端部ブレードの変形や破損、さらには、当該最端部ブレードの変形や破損に起因する金型本体の接触面における周方向端部部分の変形や破損を防止できる。

最端部ブレードと中央部ブレードとの延長方向を示す図（実施の形態１）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態１）。（ａ）は中央部ブレードの斜視図、（ｂ）は中央部ブレードの断面図（実施の形態１）。骨とブレードとの設置を示す割り金型の斜視図（実施の形態１）。割り金型の脱型時にブレードに生じる応力と撓みとについて示す図（実施の形態１）。スリットの無いブレードの断面２次モーメントと外力の関係を示す図（実施の形態１）。最端部ブレードの断面２次モーメントと外力の関係を示す図（実施の形態１）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態２）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態３）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態４）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態５）。（ａ）は最端部ブレードの斜視図、（ｂ）は最端部ブレードの断面図（実施の形態６）。従来のブレードと実施の形態５のブレードと実施の形態６のブレードとにかかる負荷と撓み量との関係を示した図。（ａ）はタイヤ加硫成形用金型の斜視図、（ｂ）は割り金型の脱型方向とブレードの延長方向とを示す図（従来）割りモールドの脱型時の金型本体の破損を示す図（従来）。

実施の形態１
図１乃至図４に示すように、実施の形態１によるタイヤ加硫成形用金型１は、加硫対象の生タイヤの周面を取り囲むように設置された複数の割り金型２を備え、割り金型２は、生タイヤの外周面に接触する接触面３を備えた金型本体４と、金型本体４の接触面３に設けられたブレード５と、金型本体４の接触面３に設けられた骨６とを備えた構成において、金型本体４の接触面３における周方向の少なくとも最端部に設置された最端部ブレード１０を、金型本体４の接触面３における周方向の中央部に設置された中央部ブレード２０よりも撓み易い構成とした。

割り金型２の金型本体４や骨６は、アルミニウム合金等により形成される。ブレード５は、金型本体４よりも高強度の金属薄板により形成される。尚、７は、ブレードの埋設部８に形成されたロッキングホールと呼ばれる貫通孔であり、この貫通孔７内にアルミニウム合金等の溶湯が充填されることにより割り金型２の金型本体４とブレード５とが強固に固定される。

図２に示すように、最端部ブレード１０は、矩形状の金属薄板が折曲されてジグザグ状の断面形状となるように形成されたジグザグブレードであり、折曲部１３を介して折曲げた折曲線の延長する方向の一端部１５が金型本体４の内部に埋設される埋設部８に形成され、一端部１５以外が金型本体４の接触面３より突出する突出部９に形成されるとともに、一端部１５以外の折曲線部分２２がスリット１６に形成された構成である。スリット１６は、ジグザグブレードを形成する金属薄板の表裏面２３；２４に貫通するとともに、折曲線に沿って一端縁から他端側に延長する細孔溝である。換言すれば、最端部ブレード１０は、交互に山及び谷を構成する頂上線または谷底線を形成するように例えばプレス加工にて波型に形成された板の波の折り返し部の折曲線に沿って突出部９の長さ分だけ延長するスリット１６を備えた構成である。

最端部ブレード１０は、例えば、縦寸法は１６ｍｍ、横寸法ｇは１２ｍｍ、幅寸法（山と谷との間の距離）は０．５ｍｍ、スリットの長さ（＝突出部の長さ）は１２ｍｍ、埋設部の長さは４ｍｍ、スリットの幅は０．３ｍｍに形成される。

図１，図３に示すように、中央部ブレード２０は、金型本体４の接触面３において周方向に沿って間隔を隔てて設置された複数のブレードのうち、金型本体４の接触面３の周方向の中央点Ｋに最も近い位置に設置されたブレードである。中央部ブレード２０は、最端部ブレード１０のスリット１６を有しない構成のもの、即ち、交互に山及び谷を構成する波型に形成されたジグザグ形状ブレードにより形成される。

尚、図４に示すように、金型本体４の接触面３には、金型本体４の接触面３における周方向に沿って間隔を隔てて複数配置されたブレードの列２５が複数存在する。よって、上記最端部ブレード１０とは、ブレードの列２５毎の、金型本体４の接触面３の周方向端縁２６に最も近い位置に設置されるすべてのブレードを言う。つまり、最端部ブレード１０の数は、ブレードの列数×２である。また、中央部ブレード２０とは、ブレードの列２５毎の、金型本体４の接触面３の周方向の中央点Ｋに最も近い位置に設置されたすべてのブレード５を言う。つまり、中央部ブレード２０の数は、ブレードの列２５毎に、１つの場合もあれば、２つの場合（２つのブレードが中央点から等しい距離にある場合）もある。従って、中央部ブレード２０の数は、ブレードの列数＋αである。

金型本体４の接触面３に設けられる最端部ブレード１０及び中央部ブレード２０以外のブレード５としては、最端部ブレード１０と同じ構成のブレード５を用いても良いし、中央部ブレード２０と同じ構成のブレード５を用いてもよい。中央部ブレード２０以外のすべてのブレード５を最端部ブレード１０と同じブレードとすれば、中央部ブレード２０以外のすべてのブレード５の変形や破損を防止できる。金型本体４の接触面３における周方向端縁２６から周方向中央部の方向に向けて所定距離以内の位置に設置するすべてのブレード５を、最端部ブレード１０と同じ構成のブレードとしてもよいし、各ブレードの列２５毎の、金型本体４の接触面３における周方向端縁２６に近い位置に位置する所定数のブレード５だけを最端部ブレード１０と同じ構成のブレードとしてもよい。また、金型本体４の接触面３における周方向端部２６に近い位置に設置するブレード５ほど、上記スリット１６の一端からの長さを長くし、金型本体４の接触面３における周方向中央部に近い位置に設置するブレード５ほど、上記スリット１６の一端からの長さを短くしたブレードを用いてもよい。

図５に基づいて、割り金型２の脱型時にブレード５に生じる応力と撓みとについて説明する。
記号δは最大撓み量（ｍｍ）を示し、記号Ｉは断面２次モーメントを示し、記号Ｌは梁の長さを示し、記号Ｗは集中荷重（Ｋｇ）を示し、記号Ｅは縦弾性係数（ヤング率）（ｋｇ／ｍｍ２）を示す。
ブレード５の最大撓み量δは δ＝ＷＬ^３/３ＥＩで計算される。
ここで、Ｅ、Ｌ、Ｗを定数と考えると断面２次モーメントを小さくする事により撓み量は大きくなる。
この時、図５（ｂ）に示すように、断面２次モーメントは以下のようになる。
断面２次モーメントＩ＝ｂＬｈＬ^３／１２・・・・［数１］
ｂＬはブレード５の突出部９の長さであり、ｈＬはブレード５の厚みである。
図５（ｃ）はブレード５の表面２３または裏面２４に切り込みを形成した状態を示す。記号ｂ２は切り込みの長さを示し、記号ｈ２は切り込みの厚みを示す。
切り込みを入れることにより、
断面２次モーメントＩ＝（ｂＬｈＬ^３−ｂ２ｈ２^２）／１２・・・・［数２］
となり、断面２次モーメントを減らす事が出来、撓み量を大きくする事が出来ることが分かる。

次に、スリット１６を備えた最端部ブレード１０と、スリット１６の無いジグザグ形状ブレード（中央部ブレード１０）とにおいて、割り金型２の脱型時のブレードの撓みの違いを測定した。
図６，図７に示すように最端部ブレード１０の折曲部１３にスリット１６を備える事で外力Ｆの曲げに関する断面２次モーメントを低下させる。また同時に、最端部ブレード１０は、割り金型２の脱型時に、しなる事で外力Ｆ（Ｆｃ，Ｆｓ）により変形する撓み量を増加させて外力Ｆ（Ｆｃ，Ｆｓ）を低減させることが分かった。これによれば、金型本体４側の損傷を防止することができる。また、ブレード５の耐久性向上が可能となり、金型本体４の長寿命化を図ることができた。
中央部ブレード２０を金型本体４の接触面３の周方向端縁２６に最も近い位置に設置した場合、約５００回の製品タイヤの成形で金型本体４が破損してしまいブレードが脱落してしまった。しかしながら、接触面３の周方向端縁２６に最も近い位置に最端部ブレード１０を設置した場合は４倍程度の耐久保持が成された。

実施の形態１によれば、金型本体４の接触面３における周方向の少なくとも最端部に設置された最端部ブレード１０を、金型本体４の接触面３における周方向の中央部に設置された中央部ブレード２０よりも撓み易い構成としたので、最端部ブレード１０の変形や破損、さらには、当該最端部ブレード１０の変形や破損に起因する金型本体４の接触面３における周方向端部部分の変形や破損を防止できる。

実施の形態２
図８に示すように、一端部１５以外の折曲線部分２２に切り込み２１を備えた構成のジグザグ形状ブレードを最端部ブレード１０Ｂとして用いてもよい。切り込み２１は、ジグザグブレードを形成する金属薄板の折曲線に沿って一端縁から他端側に延長するとともに、折曲線部分２２の板の表面２３から裏面２４に向けて形成された溝、又は、折曲線部分２２の板の裏面２４から表面２３に向けて形成された溝である。

実施の形態３
図９に示すように、複数の短冊状の板２６Ａの長辺部の端縁２７同士を接合して断面ジグザグ形状に形成されたジグザグ形状ブレードを最端部ブレード１０Ｃとして用いてもよい。

実施の形態４
図１０に示すように、四角錐の錐面がＸＹ方向に互いに隣り合うように複数設けられたようなプレス型面で金属薄板の板面を押圧することにより、四角錐の錐面を反転した面がＸＹ方向に互いに隣り合うように複数設けられたような板面３１を備えたブレードを最端部ブレード１０Ｄとして用いてもよい。

実施の形態２乃至４の最端部ブレードを用いた場合でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。

実施の形態５
図１１に示すように、中央部ブレード２０の板厚よりも薄い板厚の板３５が複数枚積層されて中央部ブレード２０の板厚と同じ板厚に形成された積層板３６により形成されたブレードを最端部ブレード１０Ｅとして用いてもよい。

実施の形態６
図１２に示すように、一の平面に対して板の板面３６Ａが同じ方向に斜めになり、かつ、板の長辺部の端縁３７同士を結ぶ面Ｈが上記一の平面と平行となるように互いに積層された複数の短冊状の板３８により形成されたブレードを最端部ブレード１０Ｆとして用いてもよい。

積層されていない従来のブレードの板厚をＴとした時にブレード５にかかる負荷Ｆと撓み量Ｙとの関係を図１３（ａ），（ｂ）に示す。
図１３（ｃ），図１３（ｄ）は、従来のブレードの板厚Ｔと同一幅となるようにＴ／２の板厚のものを２枚重ねて最端部ブレード１０Ｅを形成し、この最端部ブレード１０Ｅにおいて、負荷Ｆと撓み量Ｙ１との関係を示す。
図１３（ｅ），図１３（ｆ）は、従来のブレードの板厚Ｔと同一幅となるようにＴ／２の板厚よりも更に薄い板厚Ｔ_Ｄの複数の短冊状の板３８を複数枚重ね合わせて、最端部ブレード１０Ｆを形成し、この最端部ブレード１０Ｆにおいて、負荷Ｆと撓み量Ｙ２との関係を示す。
従来のブレードの板厚Ｔにかかる断面２次モーメントは、Ｉ＝ｂＴ^３／１２であり、最端部ブレード１０Ｅにかかる断面２次モーメントは、Ｔ＝Ｔ／２×２であるので、Ｉ＝ｂＴ^３／４８となる。
最端部ブレード１０Ｆにかかる断面２次モーメントはＴ_Ｄ＝Ｔ／４、例えば、短冊状の板３８を８枚重ねとするとＩ＝ｂＴ^３／９６となる。
撓み量は δ＝ＷＬ^３／３ＥＩであるから最端部ブレード１０ＥはＹ１≒４Ｙの様に近似できる。また、最端部ブレード１０ＦはＹ２≒８Ｙの様に近似できる。
即ち、最端部ブレード１０Ｅと最端部ブレード１０Ｆとにおいて、従来のブレードと同じ撓み量を与えるのに必要な負荷は基本設計を１００とした場合、最端部ブレード１０Ｅは２５、最端部ブレード１０Ｆは１２．５に軽減される。
従来のブレードと同じ板厚Ｔを確保したい場合、端部ブレード１０Ｅ、最端部ブレード１０Ｆのように、従来のブレードよりも薄板な板を積層して従来のブレードと同一な板厚Ｔに形成すれば、従来のブレードよりも撓み易いブレードとする事が出来る。この理由は、ブレードの断面２次モーメントは板厚の３〜４乗に比例して増減するが、断面２次モーメントの増減はブレードをＮ枚重ね合わせる事によりＮ倍となるという一次の比例である事による。
つまり、板厚を減らす事による断面２次モーメントの減少が大きい為、板厚の板３５又は短冊状の板３８を積層して重ね合わせて使用しても従来のブレードより撓み易い構造とする事が出来る。

ジグザグ形状ブレードにより形成された最端部ブレード１０の突出部９の折曲線部分２２以外にもスリット１６や溝２１を設けても良い。

１タイヤ加硫成形用金型、２割り金型、３接触面、４金型本体、
５ブレード、１５一端部、１６スリット、１０最端部ブレード、
２０中央部ブレード、２１切り込み（溝）。

Claims

加硫対象の生タイヤの周面を取り囲むように設置された複数の割り金型を備えたタイヤ加硫成形用金型であって、割り金型は、生タイヤの外周面に接触する接触面を備えた金型本体と、金型本体の接触面に設けられたブレードとを備え、金型本体の接触面における周方向の少なくとも最端部に設置された最端部ブレードが、金型本体の接触面における周方向の中央部に設置された中央部ブレードよりも撓み易いことを特徴とするタイヤ加硫成形用金型。
最端部ブレードは、板がジグザグ状の断面形状となるように折曲されて形成され、折曲線の延長する方向の一端部が金型本体の内部に埋設され、一端部以外が金型本体の接触面より突出するジグザグブレードにより形成され、一端部以外の折曲線部分が、折曲線に沿って延長するスリット又は溝により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫成形用金型。