JP2010201632A - タイヤ成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の開閉動作に伴ってピース間の隙間を均一に調整することができるタイヤ成形金型を提供すること。
【解決手段】タイヤのトレッド面に当接するトレッド型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクター５からなり、セクター５が、タイヤ周方向に分割された複数のピース６をバックセグメント７の内面側に組み込んで構成されたタイヤ成形金型において、セクター５が、複数のピース６に跨るようにしてタイヤ周方向に延在する隙間調整部材８を備え、その隙間調整部材８が、跨ったピース６の各々に固着されているとともに、そのピース６よりも熱膨張率の大きい材料からなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、タイヤを加硫成形するためのタイヤ成形金型に関し、より詳しくは、複数のピースをバックセグメントの内面側に組み込んだ複数のセクターがトレッド型部を構成するタイヤ成形金型に関するものである。

タイヤ成形金型は、複数の型部を組み合わせて構成されており、その分割形態に基づいて２ピースタイプとセグメンテッドタイプとに大別される。後者のタイプでは、タイヤのトレッド面に当接するトレッド型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成され、各セクターの内周面にはトレッドパターンに対応した凹凸形状が設けられる。周上に配列された各セクターは、型開き時には相互に離間し、型締め時には寄り集まって円環状をなす。

セグメンテッドタイプの成形金型には、セクターの内周面を一枚岩的に一体成型したタイプと、バックセグメントの内面側に複数のピースを組み込んでセクターを構成したタイプとがあり、後者はピースモールドと呼ばれることがある。ピースモールドでは、ピース間の隙間を介してエアを型外に排出できることから、セクターの内周面にベントホールを設定する必要がなく、それによりタイヤのトレッド面に形成されるゴム突起の切除作業を削減できると共に、切除痕の無い良好な外観のタイヤを製造できる。

但し、ピース間の隙間が均一に形成されず偏りを生じると、隙間が過大な箇所でゴムがオーバーフローし、成形後のトレッド面にゴムバリが発生してしまう。この場合には、ゴムバリの切除作業が必要となり、ピースモールドの利点が損なわれることになる。一方、隙間が過小な箇所では、セクターの内周面とトレッド面との間に存在するエアが型外に円滑に排出されず、トレッド面にベアと呼ばれる凹み傷が発生してしまう。このように、ピースモールドでは、ピース間の隙間を適度な大きさで均一に調整することが大変重要である。

下記特許文献１には、板バネやコイルバネ等の弾性部材をピース間に介在させ、それによりピース間の隙間を調整するようにしたタイヤ成形金型が記載されている。この成形金型は、型開き時には弾性部材の付勢力によってピースを相互に離間させ、型締め時には弾性部材の付勢力に抗してピースを相互に近接させるものであり、金型の開閉動作に伴ってピース間の隙間を容易に調整し得ることを謳っている。

しかし、実用上は、ピース間の隙間を数十μｍのオーダーで調整しなければならず、上記の成形金型を用いてピース間の隙間をコントロールするには、バックセグメントやピース、弾性部材の寸法精度と組立精度に対する要求がかなりシビアであり、実際にはゴムバリやベアが発生するケースが少なくなかった。このため、ピース間の隙間を調整する機構が十分に安定して機能するとは言えず、更なる改善手法の提案が強く望まれていた。

一方、下記特許文献２には、バックセグメントに組み込まれるピースの各々が、鉄系合金からなる成形部と、その鉄系合金とは異なった材料からなる支持部とにより構成されたタイヤ成形金型が記載されている。また、その支持部を成形部の鉄系合金よりも熱膨張率の大きな材料で形成し、加硫成形時の加熱によって成形部にエア抜きのスリットを形成することの記載がある。

しかしながら、上記の成形金型では、成形部と支持部との二層構造を各ピースが個々に独立して有しており、加熱時には隣接する支持部の間で相互に押し合う力が作用する（段落００５８，図１８参照）。このようにピースごとに支持部が膨張して互いを押し合う構造では、金型の開閉動作に伴って膨張と収縮を繰り返す過程で、ピースがガタやカジリを起こし易く、ピース間の隙間が均一に調整されないことが懸念される。ここで言うカジリは、ピースが他のピースやバックセグメントに引っ掛かって留まる現象を指す。

下記特許文献３には、ピースを構成する部材の熱膨張係数を互いに異ならせ、加硫成形時の熱膨張の差を利用して十分な幅を有するスリットを形成し、該スリットからエアを排出してベアを抑制するようにしたタイヤ成形金型が記載されている。しかし、この成形金型は、ピースの本体とそれに内蔵されたコアとの隙間を調整するものであり、ピース間の隙間の調整に関して、その解決手段を示唆するものではない。

特開２００６−１５９６６９号公報 特開２００４−２３０６５８号公報 特開２００８−１１４４７５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、金型の開閉動作に伴ってピース間の隙間を均一に調整することができるタイヤ成形金型を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るタイヤ成形金型は、タイヤのトレッド面に当接するトレッド型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターからなり、前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースをバックセグメントの内面側に組み込んで構成されたタイヤ成形金型において、前記セクターが、複数のピースに跨るようにしてタイヤ周方向に延在する隙間調整部材を備え、その隙間調整部材が、跨った前記ピースの各々に固着されているとともに、そのピースよりも熱膨張率の大きい材料からなるものである。

本発明のタイヤ成形金型によれば、加硫成形時の加熱によって隙間調整部材がピースよりも大きく膨張し、それによってピース間に隙間が形成される。このとき、各ピースは隙間調整部材に牽引されるようにして移動するため、ピース間に互いに押し合う力が作用せず、ピースがガタやカジリの発生が抑えられる。この結果、金型の開閉動作に伴って、ピース間の隙間を均一で偏りがない状態に容易に調整することができる。

本発明のタイヤ成形金型では、前記隙間調整部材が、前記ピースの背面に固着された状態で前記バックセグメントの内面側に組み込まれているものが好ましい。かかる構成によれば、隙間調整部材を簡易に構成できるとともに、既存のバックセグメントに対する簡単な形状変更によって、隙間調整部材を固着したピースを組み込むことができる。

本発明のタイヤ成形金型では、前記隙間調整部材が、前記セクターのタイヤ周方向の片方の端部に位置するピースから他方の端部に位置するピースに跨り、そのセクターが備える全てのピースに固着されているものが好ましい。かかる構成では、セクターが備える全てのピースに跨って隙間調整部材が配設されるため、余すところなくピース間の隙間を容易且つ確実に調整できる。

本発明のタイヤ成形金型では、冷間時にはタイヤ周方向に隣り合うピース同士が当接してピース間に隙間が実質的に無い状態となるように設定されているものが好ましい。これにより、ピース間に形成する隙間の大きさの分だけピース同士が離れるように設計諸元を定めればよく、ピース間の隙間の調整がより簡便となる。この設計諸元としては、ピース及び隙間調整部材の周長や熱膨張率などが挙げられる。また、ここで言う冷間時は、加硫成形前の非加熱の常温状態を指す。

本発明のタイヤ成形金型では、前記隙間調整部材が単一部品により一枚岩的に形成されたものであるものが好ましい。これにより、隙間調整部材を簡易に構成できるとともに、その隙間調整部材の膨張をより確実にピース間の隙間調整に供することができる。

本発明に係るタイヤ成形金型の一例を概略的に示す縦断面図 トレッド型部の平面図 セクターの斜視図 （Ａ）セクターの端面と（Ｂ）セクターの内周面を示す図 加熱時におけるセクターの内周面を示す図 別実施形態に係る（Ａ）セクターの端面と（Ｂ）セクターの内周面を示す図 別実施形態に係る（Ａ）セクターの端面と（Ｂ）そのＢ矢視を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るタイヤ成形金型の一例を概略的に示す縦断面図であり、型締め状態を示している。図１において、グリーンタイヤ（不図示）はタイヤ軸方向が上下になるようにセットされる。即ち、図１右側がタイヤ径方向内側、図１左側がタイヤ径方向外側となる。図２は、このタイヤ成形金型が備えるトレッド型部１の平面図である。

このタイヤ成形金型（以下、単に「成形金型」と称する場合がある。）は、タイヤのトレッド面が当接するトレッド型部１と、下方のサイドウォール部が当接するサイド型部２と、上方のサイドウォール部が当接するサイド型部３とを備えるセグメンテッドモールドである。サイド型部２及びサイド部３のタイヤ径方向内側にはビードリング４が設けられており、タイヤのビード部を嵌合可能に構成されている。

トレッド型部１は、図２に示すように、タイヤ周方向に分割された複数のセクター５からなり、セクター５の各々はタイヤ径方向に変位可能に構成されている。型締め状態では、各セクター５が互いに寄り集まり、端面同士を当接させて円環状に連なるのに対し、型開き状態では、各セクター５が放射状に変位して相互に離間する。本実施形態では、トレッド型部１が七分割され、各セクター５の周長が略同等である例を示すが、本発明では、トレッド型部の分割数は特に制限されず、各セクターの周長が互いに異なっていても構わない。

トレッド型部１の背面にはコンテナ２１が取り付けられている。コンテナ２１は、セクター５ごとに設けられ、不図示の昇降シリンダに固定したサイドプレート２３の下面に、タイヤ径方向に沿って摺動可能に取り付けられている。コンテナ２１の外側斜面には摺動レール２５が設けられ、その傾斜方向に沿ってコーンリング２４が摺動可能に嵌合されている。コーンリング２４は、サイドプレート２３に対して相対的に昇降可能な不図示のプラテンに上方から支持されている。

図１に示す状態において、コーンリング２４を上昇させてコンテナ２１をタイヤ径方向外側に移動させると、各セクター５をサイド型部２，３から離間でき、更に昇降シリンダによってサイドプレート２３及びコンテナ２１を上昇させると、セクター５及びサイド型部３をサイド型部２から離間して型開き状態に移行することができる。型開き状態から型締め状態への移行は、上記動作を逆に行えばよい。

図３は、セクター５の斜視図である。図４は、そのセクター５の端面と内周面を示す図である。セクター５は、タイヤ周方向に分割された複数のピース６をバックセグメント７の内面側に組み込んで構成されている。図示を省略しているが、セクター５の内周面（各ピース６の内周面）には、トレッドパターンに対応した凹凸形状が設けられている。本実施形態では、セクター５が五つのピース６を備え、そのピース６間の境界がジグザグ状の非平面で形成された例を示すが、ピースの個数はこれに限定されず、ピース間の境界を平面で形成しても構わない。

ピース６は、バックセグメント７の内面側の凹陥部７ａに嵌合され、バックセグメント７の腕部７ｂによってタイヤ幅方向（図３，４の上下方向）の外側から支持されている。ピース６とバックセグメント７との間には僅かにクリアランスが設けられており、タイヤ周方向に沿ってピース６が摺動可能に構成されている。この成形金型では、後述するようにしてピース６間の隙間を均一に調整できることから、ピース６間には弾性部材を介在させていない。

ピース６の構成材料は、特に限定されないが、アルミニウム材が一般的である。このアルミニウム材は、純アルミ系の素材のみならず、アルミニウム合金を含む概念であり、例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系が挙げられる。アルミニウム材からなるピース６では、カジリを起こした際に変形する恐れがあることから、ピース６のカジリを抑制できる本発明が特に有用である。また、バックセグメント７の構成材料としては、スチール材が例示される。

セクター５は、複数のピース６に跨るようにしてタイヤ周方向に延在する隙間調整部材８を備える。隙間調整部材８は、ピース６よりもタイヤ周方向に長く、跨ったピース６の各々に対して固着されているとともに、ピース６よりも熱膨張率の大きい材料からなる。ピース６と隙間調整部材８とを固着する手段は、特に限られるものではないが、ボルト・ナットが簡便で好ましい。隙間調整部材８は、タイヤ周方向に沿って円弧状に延びた柱状体であり、ピース６の背面に固着された状態でバックセグメント７の内面側に組み込まれている。凹陥部７ａには、隙間調整部材８を嵌合するためのアリ溝が形成されている。

タイヤを加硫成形するに際して、この成形金型を加硫温度（例えば１７０℃前後）にまで加熱すると、それによって各部材が熱膨張を起こす。このとき、隙間調整部材８がピース６よりも熱膨張率の大きい材料からなるため、相対的に熱膨張の少ないピース６が隙間調整部材８に牽引されるようにして移動し、図５に示すようにピース６間に隙間Ｇが形成される。図５の矢印は、真ん中のピース６を基準に見立てたときの、各ピース６に作用する力の方向を示している。ピース６間には互いに押し合う力が作用しないことから、ガタやカジリの発生を抑えて隙間Ｇを均一で偏りがない状態に調整することができる。

加熱後の隙間Ｇの大きさは、ゴムのオーバーフローを阻止して尚且つエアを排出できるように、例えば０．０１５〜０．０４ｍｍに設定される。この隙間Ｇに関しては、下記の如き計算式が成り立つ。但し、Ｌｓ：セクター１個あたりの内周面の周長、Ｌｐ１：隙間の片側に位置するピースの周長、Ｌｐ２：隙間の他側に位置するピースの周長、Ｔ：温度上昇、α１：ピースの熱膨張係数、α２：隙間調整部材の熱膨張係数、ｎ：セクター１個あたりのピースの個数、である。
計算式・・・Ｇ＝（Ｌｓ−（Ｌｐ１＋Ｌｐ２）／２）×Ｔ×（α２−α１）／（ｎ−１）

したがって、上記においてＬｓ＝３００ｍｍ、Ｌｐ１＝Ｌｐ２＝３７．５ｍｍ（全て等ピッチ）、Ｔ＝１５０℃（２０℃から１７０℃に昇温）、ｎ＝８という条件であれば、（α２−α１）を２．６７×１０^−６〜７．１１×１０^−６の範囲に設定すればよいことになる。そして、ピース６の材料にＡＤＣ１４（α１＝１９×１０^−６／℃）を採用し、隙間調整部材８の材料にＡＤＣ５（α１＝２６×１０^−６／℃）を採用した場合、（α２−α１）が７×１０^−６／℃となり、０．０３９ｍｍの隙間Ｇが得られると考えられる。ＡＤＣ１４及びＡＤＣ５は、それぞれJIS H 5302：2006に規定されるアルミニウム合金ダイカストである。

前掲した計算式は、冷間時にはピース６間に隙間が実質的に無い状態であることを前提にしたものである。即ち、図４に示すように、冷間時にあっては、タイヤ周方向に隣り合うピース６同士が端面を突き合わせて当接しており、ピース６間に隙間が実質的に無い状態を示している。この場合、加熱前のピース６間の隙間を勘案しなくてよいため、設計諸元が簡易に定められ、ピース６間の隙間の調整がより簡便となる。

タイヤの加硫成形が完了した後は、型開きして加硫済みタイヤを取り出し、また新たなグリーンタイヤをセットして型締めし、これを繰り返すことになる。かかる金型の開閉に伴って各部材の膨張と収縮が繰り返されるが、この成形金型では、ピース６同士が互いに押し合う力が作用しないため、ピース６がガタやカジリを起こすことが抑えられ、その結果、金型の開閉動作に伴ってピース６間の隙間を均一に調整することができる。

本実施形態では、隙間調整部材８がセクター５のタイヤ周方向の片方の端部に位置するピース６から、他方の端部に位置するピース６に跨っており、セクター５が備える全ての（本実施形態では五つの）ピース６に固着されている。これにより、セクター５が備える全てのピース６に対して、余すところなくピース６間の隙間を容易且つ確実に調整することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、ピースやバックセグメントの形状などは適宜に変更することができる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、タイヤ幅方向の中央部に１本の隙間調整部材８を設けた例を示したが、図６に示すセクター５のように、タイヤ幅方向に間隔を置いて複数本の（図例では２本の）隙間調整部材９を設けてもよい。かかる構成によれば、タイヤ幅方向に対するピース６の傾きを抑えてその動きを安定化できることから、金型の開閉動作に伴ったピース６間の隙間の調整を精度良く実行することができる。

（２）前述の実施形態では、セクター５が、単一部品により一枚岩的に形成された隙間調整部材８を備える例を示したが、本発明のタイヤ成形金型では、隙間調整部材が複数のピースに跨るようにして配設されるものであれば、その隙間調整部材が複数の部材を組み合わせて構成されていても構わない。隙間調整部材をどのように構成するかは、成形金型の大きさなどによって使い分けられる。

図７に示すセクター５では、ピース６の上下の斜面部分に、それぞれチェーン状の連接物からなる隙間調整部材１０が固着されている。隙間調整部材１０は、隣り合う一対のピース６に跨った複数の金属片１０ａをボルト１０ｂで一体的に連接してなり、このボルト１０ｂを介してピース６に固着されている。ピース６の斜面部分に固着する場合には、隙間調整部材が一枚岩的な一体物であると製作が難しくなるため、このような構造が有用となる。

１ トレッド型部
５ セクター
６ ピース
７ バックセグメント
８ 隙間調整部材

Claims (5)

1. タイヤのトレッド面に当接するトレッド型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターからなり、前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースをバックセグメントの内面側に組み込んで構成されたタイヤ成形金型において、
   前記セクターが、複数のピースに跨るようにしてタイヤ周方向に延在する隙間調整部材を備え、その隙間調整部材が、跨った前記ピースの各々に固着されているとともに、そのピースよりも熱膨張率の大きい材料からなることを特徴とするタイヤ成形金型。
2. 前記隙間調整部材が、前記ピースの背面に固着された状態で前記バックセグメントの内面側に組み込まれている請求項１に記載のタイヤ成形金型。
3. 前記隙間調整部材が、前記セクターのタイヤ周方向の片方の端部に位置するピースから他方の端部に位置するピースに跨り、そのセクターが備える全てのピースに固着されている請求項１又は２に記載のタイヤ成形金型。
4. 冷間時にはタイヤ周方向に隣り合うピース同士が当接してピース間に隙間が実質的に無い状態となるように設定されている請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ成形金型。
5. 前記隙間調整部材が単一部品により一枚岩的に形成されたものである請求項１〜４いずれか１項に記載のタイヤ成形金型。

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