JP2022086312A - Method of designing knife blades for vulcanizing molds - Google Patents

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一裕 藤澤
Kazuhiro Fujisawa
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Abstract

To provide a method for designing knife blades that can prevent damage.SOLUTION: A method for designing a knife blade on an arc-shaped segment comprising a vulcanization mold for a tire, comprises: a process S1 of inputting a tread rubber model having a siping corresponding to a knife blade discretized with finite elements into a computer; a process S2 of inputting a segment model having a knife blade model discretized with finite elements into the computer; a first process S3 of aligning the tread rubber model and the segment model in a pseudo-vulcanized state by fitting the knife blade model into the siping of the tread rubber model by the computer; a second process S4 in which the segment model in the pseudo-vulcanized state is moved outward in the tread radial direction from the tread rubber model by the computer to obtain the pseudo-vulcanization state; and a process of calculating the physical quantities acting on the knife blade model during the second process S4.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、加硫金型のナイフブレードの設計方法に関する。 The present invention relates to a method for designing a knife blade for a vulcanization die.

下記特許文献1には、トレッド面に複数のサイピングが並設された空気入りタイヤが記載されている。このようなサイピングは、タイヤの加硫成形時において、加硫金型にタイヤ周方向に複数設けられたナイフブレードが、未加硫のトレッドゴムに押し込まれることによって形成される。 The following Patent Document 1 describes a pneumatic tire in which a plurality of sipings are arranged side by side on a tread surface. Such siping is formed by pushing a plurality of knife blades provided in the vulcanization die in the tire circumferential direction into the unvulcanized tread rubber during vulcanization molding of the tire.

特許第4516415号公報Japanese Patent No. 4516415

ナイフブレードは、加硫成形後にトレッドゴムから抜き取られる際に、トレッドゴムとの接触及び/又は曲げモーメントを受けて損傷する場合がある。このような損傷を防ぐことが可能なナイフブレードを設計することは困難であった。 When the knife blade is removed from the tread rubber after vulcanization molding, it may be damaged by contact with the tread rubber and / or a bending moment. It has been difficult to design a knife blade that can prevent such damage.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、損傷を防ぐことが可能なナイフブレードの設計方法を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for designing a knife blade capable of preventing damage.

本発明は、タイヤの加硫金型を構成する弧状のセグメントに設けられたナイフブレードの設計方法であって、前記ナイフブレードに対応するサイピングが形成されたトレッドゴムを、有限個の要素で離散化したサイピングを有するトレッドゴムモデルを、コンピュータに入力する工程と、前記ナイフブレードが設けられた前記セグメントを、有限個の要素で離散化したナイフブレードモデルを有するセグメントモデルを、前記コンピュータに入力する工程と、前記コンピュータが、前記トレッドゴムモデルの前記サイピング内に、前記ナイフブレードモデルを嵌め込んで、前記トレッドゴムモデルと前記セグメントモデルとを疑似加硫状態に位置合わせする第1工程と、前記コンピュータが、前記疑似加硫状態の前記セグメントモデルを、前記トレッドゴムモデルからトレッド半径方向の外側に移動させて疑似離型状態を得る第2工程と、前記第2工程中に前記ナイフブレードモデルに作用する物理量を計算する工程とを含むことを特徴とする。 The present invention is a method for designing a knife blade provided in an arc-shaped segment constituting a vulcanization mold of a tire, and the tread rubber on which the siping corresponding to the knife blade is formed is dispersed by a finite number of elements. A step of inputting a tread rubber model having vulcanized siping to a computer and a segment model having a knife blade model in which the segment provided with the knife blade is discreteized by a finite number of elements are input to the computer. The first step in which the computer fits the knife blade model into the siping of the tread rubber model and aligns the tread rubber model and the segment model in a pseudo-vulcanized state. The computer moves the segment model in the pseudo-vulcanized state from the tread rubber model to the outside in the tread radial direction to obtain a pseudo-demolded state, and during the second step, the knife blade model is used. It is characterized by including a step of calculating the acting physical quantity.

本発明に係る前記加硫金型のナイフブレードの設計方法において、前記物理量は、応力であってもよい。 In the method for designing a knife blade of the vulcanization die according to the present invention, the physical quantity may be stress.

本発明に係る前記加硫金型のナイフブレードの設計方法において、前記コンピュータが、前記物理量を、予め定められた許容値と比較し、前記物理量が前記許容値を超えている場合に、前記ナイフブレードの設計因子を変更する工程をさらに含んでもよい。 In the method for designing a knife blade of the vulcanization die according to the present invention, the computer compares the physical quantity with a predetermined allowable value, and when the physical quantity exceeds the allowable value, the knife. Further steps may be included to change the design factors of the blade.

本発明の加硫金型のナイフブレードの設計方法は、上記の工程を採用することにより、損傷を防ぐことが可能なナイフブレードを設計することできる。 In the method for designing a knife blade for a vulcanization die of the present invention, it is possible to design a knife blade capable of preventing damage by adopting the above steps.

加硫金型のナイフブレードの設計方法を実行するためのコンピュータ1の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the computer 1 for executing the design method of the knife blade of a vulcanization die. 加硫工程の一例を説明する部分断面図である。It is a partial cross-sectional view explaining an example of a vulcanization process. 図2のトレッド成形型の軸心と直交する方向の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view in the direction orthogonal to the axis of the tread molding die of FIG. 加硫金型のナイフブレードの設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing procedure of the design method of the knife blade of a vulcanization die. トレッドゴムモデル及びセグメントモデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a tread rubber model and a segment model. 疑似加硫状態の一例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining an example of the pseudo vulcanization state. 疑似離型状態の一例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining an example of the pseudo-release state. 第2工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing procedure of 2nd step. ナイフブレードモデルの応力の一例を示すコンター図である。It is a contour diagram which shows an example of the stress of a knife blade model.

以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It must be understood that the drawings include exaggerated representations and representations that differ from the dimensional ratio of the actual structure in order to aid in understanding the content of the invention. Further, throughout the embodiments, the same or common elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. Furthermore, the specific configurations shown in the embodiments and drawings are for understanding the contents of the present invention, and the present invention is not limited to the specific configurations shown.

[コンピュータ]
本実施形態の加硫金型のナイフブレードの設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある。)には、コンピュータ1が用いられる。図1は、加硫金型のナイフブレードの設計方法を実行するためのコンピュータ1の一例を示す斜視図である。
[Computer]
A computer 1 is used as a method for designing a knife blade for a vulcanization die according to the present embodiment (hereinafter, may be simply referred to as a “design method”). FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer 1 for executing a method for designing a knife blade of a vulcanization die.

コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態の設計方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶される。 The computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, disk drive devices 1a1, 1a2, and the like. The storage device stores in advance a processing procedure (program) for executing the design method of the present embodiment.

[加硫金型]
図2は、加硫工程の一例を説明する部分断面図である。タイヤ2は、慣例に従い、未加硫の生タイヤ3が加硫成形されることによって製造される。ここで、未加硫とは、完全な加硫に至っていない全ての態様を含むもので、いわゆる半加硫の状態はこの「未加硫」に含まれる。加硫成形には、加硫金型5が用いられる。
[Vulcanization mold]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating an example of the vulcanization process. The tire 2 is manufactured by vulcanizing and molding an unvulcanized raw tire 3 according to a convention. Here, the unvulcanized term includes all aspects that have not reached complete vulcanization, and the so-called semi-vulcanized state is included in this "unvulcanized". A vulcanization die 5 is used for vulcanization molding.

本実施形態の加硫金型5は、例えば、トレッド成形面6sを有するトレッド成形型6と、サイドウォール成形面7sを有する一対のサイドウォール成形型7、7とを含んで構成されている。これらのトレッド成形型6及びサイドウォール成形型7、7が嵌め合わされることにより、タイヤ2の外面2sを成形しうる成形面5sが形成される。 The vulcanization die 5 of the present embodiment includes, for example, a tread forming die 6 having a tread forming surface 6s and a pair of sidewall forming dies 7 and 7 having a sidewall forming surface 7s. By fitting these tread molding dies 6 and sidewall molding dies 7 and 7, a molding surface 5s capable of molding the outer surface 2s of the tire 2 is formed.

トレッド成形型6は、タイヤ周方向に分割された複数のセグメント8を含んで構成されている。図3は、図2のトレッド成形型6の軸心(図示省略)と直交する方向の部分断面図である。 The tread molding die 6 is configured to include a plurality of segments 8 divided in the tire circumferential direction. FIG. 3 is a partial cross-sectional view in a direction orthogonal to the axis (not shown) of the tread molding die 6 of FIG.

[セグメント]
各セグメント8は、従来と同様に、弧状(タイヤ半径方向外側に凸となる円弧状)に形成されている。各セグメント8は、タイヤ放射方向内外に移動可能に設けられている。
[segment]
Each segment 8 is formed in an arc shape (an arc shape that is convex outward in the radial direction of the tire) as in the conventional case. Each segment 8 is provided so as to be movable in and out of the tire radial direction.

セグメント8の成形面8sには、タイヤ2の溝11を形成するための突起9(図2及び図3に示す)と、サイピング12を形成するためのナイフブレード10(図3に示す)とが設けられている。図3に示されるように、ナイフブレード10は、タイヤ周方向に複数設けられており、セグメント8の成形面8sからタイヤ2(生タイヤ3)に向かって突出している。本実施形態の各ナイフブレード10の突出方向D2は、タイヤ半径方向と平行に設定されているが、交差する方向であってもよい。 On the molded surface 8s of the segment 8, a protrusion 9 (shown in FIGS. 2 and 3) for forming the groove 11 of the tire 2 and a knife blade 10 (shown in FIG. 3) for forming the siping 12 are provided. It is provided. As shown in FIG. 3, a plurality of knife blades 10 are provided in the tire circumferential direction, and project from the molded surface 8s of the segment 8 toward the tire 2 (raw tire 3). The protruding direction D2 of each knife blade 10 of the present embodiment is set to be parallel to the tire radial direction, but may be in an intersecting direction.

図2に示されるように、加硫成形時では、加硫金型5の内部に生タイヤ3が挿入された後に、図3に示した各セグメント8(トレッド成形型6)が、タイヤ半径方向の内側に移動される。これにより、セグメント8が環状に連結されたトレッド成形型6が組み立てられ、タイヤ2のトレッド面を成形しうるトレッド成形面6sが形成され、生タイヤ3が加硫成形される(加硫状態)。ナイフブレード10は、未加硫のトレッドゴム4に押し込まれる。これにより、トレッドゴム4には、サイピング12が形成される。 As shown in FIG. 2, at the time of vulcanization molding, after the raw tire 3 is inserted inside the vulcanization die 5, each segment 8 (tread molding die 6) shown in FIG. 3 is in the tire radial direction. Moved inside. As a result, the tread forming mold 6 in which the segments 8 are connected in an annular shape is assembled, the tread forming surface 6s capable of forming the tread surface of the tire 2 is formed, and the raw tire 3 is vulcanized (vulcanized state). .. The knife blade 10 is pushed into the unvulcanized tread rubber 4. As a result, the siping 12 is formed on the tread rubber 4.

加硫成形終了後には、各セグメント8を、タイヤ半径方向の外側に移動させることにより、加硫金型5が開かれる(離型状態)。これにより、トレッドゴム4からナイフブレード10が抜き取られ、サイピング12が形成されたタイヤ(仕上がりタイヤ)2が取り出される。このとき、ナイフブレード10は、トレッドゴム4との接触(摩擦)及び/又は曲げモーメントを受ける場合がある。 After the vulcanization molding is completed, the vulcanization die 5 is opened by moving each segment 8 to the outside in the radial direction of the tire (mold release state). As a result, the knife blade 10 is pulled out from the tread rubber 4, and the tire (finished tire) 2 on which the siping 12 is formed is taken out. At this time, the knife blade 10 may receive contact (friction) and / or bending moment with the tread rubber 4.

本実施形態では、セグメント8の移動方向D1と、ナイフブレード10の突出方向D2との角度(以下、単に「引き抜き角度」ということがある。)θ1が異なる複数のナイフブレード10が含まれている。この引き抜き角度θ1が大きくなるほど、ナイフブレード10とトレッドゴム4との接触(摩擦)及び/又は曲げモーメントが大きくなり、損傷する場合がある。 In the present embodiment, a plurality of knife blades 10 having different angles (hereinafter, may be simply referred to as “pulling angles”) θ1 between the moving direction D1 of the segment 8 and the protruding direction D2 of the knife blade 10 are included. .. As the pull-out angle θ1 becomes larger, the contact (friction) and / or bending moment between the knife blade 10 and the tread rubber 4 becomes larger, which may cause damage.

上記のような損傷を防ぎうるナイフブレード10を設計するには、例えば、ナイフブレード10の設計変更(例えば、ナイフブレード10の形状、配置及び材質等を変更)、試作、及び、評価が繰り返し行う必要があり、多くの時間とコストが必要となる。 In order to design the knife blade 10 that can prevent the above damage, for example, the design change of the knife blade 10 (for example, the shape, arrangement, material, etc. of the knife blade 10 are changed), trial manufacture, and evaluation are repeatedly performed. It is necessary, and it requires a lot of time and cost.

[加硫金型のナイフブレードの設計方法]
本実施形態の設計方法では、上記のような設計に要する時間やコストの増大を抑制するために、コンピュータ1(図1に示す)を用いて、ナイフブレード10が設計される。図4は、加硫金型のナイフブレードの設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。図5は、トレッドゴムモデル15及びセグメントモデル19の一例を示す斜視図である。
[Design method for knife blades for vulcanization dies]
In the design method of the present embodiment, the knife blade 10 is designed by using the computer 1 (shown in FIG. 1) in order to suppress the increase in time and cost required for the design as described above. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a method for designing a knife blade of a vulcanization die. FIG. 5 is a perspective view showing an example of the tread rubber model 15 and the segment model 19.

[トレッドゴムモデル入力工程]
本実施形態の設計方法では、先ず、トレッドゴムモデル15が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S1)。工程S1では、ナイフブレード10に対応するサイピング12が形成されたトレッドゴム4(図3に示す)が、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素F(i)(i=1、2、…)で離散化される。これにより、工程S1では、サイピング16を有するトレッドゴムモデル15が設定される。トレッドゴム4の輪郭等は、例えば、タイヤ2の設計因子(CADデータ)に基づいて特定されうる。数値解析法としては、例えば有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法が適宜採用できるが、本実施形態では有限要素法が採用される。
[Tread rubber model input process]
In the design method of the present embodiment, first, the tread rubber model 15 is input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S1). In step S1, the tread rubber 4 (shown in FIG. 3) on which the siping 12 corresponding to the knife blade 10 is formed has a finite number of elements F (i) (i = 1, 2, ... ) Is discretized. As a result, in step S1, the tread rubber model 15 having siping 16 is set. The contour of the tread rubber 4 and the like can be specified, for example, based on the design factor (CAD data) of the tire 2. As the numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a difference method or a boundary element method can be appropriately adopted, but in the present embodiment, the finite element method is adopted.

要素F(i)には、例えば、4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素などが用いられる。各要素F(i)は、複数の節点17を有している。各要素F(i)には、要素番号、節点17の番号、及び、節点17の座標値などの数値データが定義される。さらに、各要素F(i)には、図2に示したトレッドゴム4の材料特性(例えば、弾性率、ポアソン比、密度等)などの数値データが定義される。 As the element F (i), for example, a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element, or the like is used. Each element F (i) has a plurality of nodes 17. Numerical data such as an element number, a node number 17, and a coordinate value of the node 17 are defined in each element F (i). Further, numerical data such as material properties (for example, elastic modulus, Poisson's ratio, density, etc.) of the tread rubber 4 shown in FIG. 2 are defined in each element F (i).

本実施形態のトレッドゴムモデル15では、図2及び図3に示したトレッドゴム4のうち、タイヤ周方向の一部分のみがモデリングされている。これにより、本実施形態の設計方法では、計算対象の要素F(i)の個数を少なくできるため、計算時間の増大を防ぐことができる。なお、トレッドゴムモデル15は、このような態様に限定されるわけではなく、例えば、タイヤ周方向の全周に亘ってモデリングされてもよい。トレッドゴムモデル15は、コンピュータ1に記憶される。 In the tread rubber model 15 of the present embodiment, only a part of the tread rubber 4 shown in FIGS. 2 and 3 in the tire circumferential direction is modeled. As a result, in the design method of the present embodiment, the number of elements F (i) to be calculated can be reduced, so that an increase in calculation time can be prevented. The tread rubber model 15 is not limited to such an aspect, and may be modeled over the entire circumference in the tire circumferential direction, for example. The tread rubber model 15 is stored in the computer 1.

[セグメントモデル(ナイフブレードモデル)入力工程]
次に、本実施形態の設計方法では、ナイフブレードモデル18を有するセグメントモデル19が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S2)。本実施形態の工程S2では、図3に示したナイフブレード10及びセグメント8の設計因子に基づいて、ナイフブレード10が設けられたセグメント8が、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)で離散化される。これにより、工程S2では、ナイフブレードモデル18を有するセグメントモデル19が設定される。ナイフブレード10及びセグメント8の設計因子は、例えば、CADデータなどで特定されうる。
[Segment model (knife blade model) input process]
Next, in the design method of the present embodiment, the segment model 19 having the knife blade model 18 is input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S2). In step S2 of the present embodiment, based on the design factors of the knife blade 10 and the segment 8 shown in FIG. 3, the segment 8 provided with the knife blade 10 has a finite number of elements G (which can be handled by the numerical analysis method). i) Discretized by (i = 1, 2, ...). As a result, in step S2, the segment model 19 having the knife blade model 18 is set. The design factors for the knife blade 10 and segment 8 can be identified, for example, in CAD data.

要素G(i)には、例えば、要素F(i)と同様のものが用いられうる。各要素G(i)には、要素番号、節点20の番号、及び、節点20の座標値などの数値データが定義される。さらに、各要素G(i)には、図3に示したセグメント8やナイフブレード10の材料特性(例えば、弾性率、ポアソン比、密度等)などの数値データが定義される。 For the element G (i), for example, the same element as the element F (i) can be used. Numerical data such as an element number, a node number 20, and a coordinate value of the node 20 are defined in each element G (i). Further, in each element G (i), numerical data such as material properties (for example, elastic modulus, Poisson's ratio, density, etc.) of the segment 8 and the knife blade 10 shown in FIG. 3 are defined.

本実施形態では、セグメントモデル19の厚さが小さく(本例では、板状に)設定されている。さらに、本実施形態のセグメントモデル19は、トレッドゴムモデル15に対応するように、タイヤ周方向に配された複数のセグメント8(図5に示す)のうち、タイヤ周方向の一部分のみがモデリングされている。これにより、計算対象の要素G(i)の個数を少なくできるため、計算時間の増大を防ぐことが可能となる。なお、セグメントモデル19は、このような態様に限定されるわけではなく、例えば、実際のセグメント8と同一の厚さに設定されてもよいし、全てのセグメント8がモデリングされてもよい。ナイフブレードモデル18及びセグメントモデル19は、コンピュータ1(図1に示す)に記憶される。 In the present embodiment, the thickness of the segment model 19 is set to be small (in this example, in the shape of a plate). Further, in the segment model 19 of the present embodiment, only a part of the plurality of segments 8 (shown in FIG. 5) arranged in the tire circumferential direction is modeled so as to correspond to the tread rubber model 15. ing. As a result, the number of elements G (i) to be calculated can be reduced, so that an increase in calculation time can be prevented. The segment model 19 is not limited to such an embodiment, and may be set to have the same thickness as the actual segment 8, or all segments 8 may be modeled. The knife blade model 18 and the segment model 19 are stored in the computer 1 (shown in FIG. 1).

[第1工程]
次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、トレッドゴムモデル15のサイピング16内に、ナイフブレードモデル18を嵌め込んで、トレッドゴムモデル15とセグメントモデル19とを疑似加硫状態に位置合わせする(第1工程S3)。本実施形態において、「疑似加硫状態に位置合わせする」とは、図3に示した実際の加硫状態でのトレッドゴム4とセグメント8との相対位置に基づいて、トレッドゴムモデル15とセグメントモデル19との位置合わせすることである。本実施形態の第1工程S3では、加硫状態の計算(例えば、ゴム流れなど流動計算等)が省略されるため、計算時間の増大を抑制しうる。図6は、疑似加硫状態の一例を説明する断面図である。図6では、要素F(i)及びG(i)が省略されており、トレッドゴムモデル15の外面側が色付けされている。
[First step]
Next, in the design method of the present embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) inserts the knife blade model 18 into the siping 16 of the tread rubber model 15 to form the tread rubber model 15 and the segment model 19. Align to the pseudo-vulcanized state (first step S3). In the present embodiment, "aligning to the pseudo-vulcanized state" means the tread rubber model 15 and the segment based on the relative positions of the tread rubber 4 and the segment 8 in the actual vulcanized state shown in FIG. It is to align with the model 19. In the first step S3 of the present embodiment, the calculation of the vulcanization state (for example, the flow calculation such as rubber flow) is omitted, so that the increase in the calculation time can be suppressed. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a pseudo-vulcanized state. In FIG. 6, the elements F (i) and G (i) are omitted, and the outer surface side of the tread rubber model 15 is colored.

本実施形態の第1工程S3では、先ず、トレッドゴムモデル15のサイピング16内に、ナイフブレードモデル18が嵌め込まれる。次に、第1工程S3では、トレッドゴムモデル15とセグメントモデル19との相対位置(例えば、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の座標値)が、図3に示した加硫状態でのトレッドゴム4とセグメント8との相対位置に合わせられる。これにより、第1工程S3では、トレッドゴムモデル15とセグメントモデル19とが疑似加硫状態に位置合わせされる。 In the first step S3 of the present embodiment, first, the knife blade model 18 is fitted into the siping 16 of the tread rubber model 15. Next, in the first step S3, the relative positions (for example, the coordinate values in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction) between the tread rubber model 15 and the segment model 19 are in the vulcanized state shown in FIG. It is adjusted to the relative position between the tread rubber 4 and the segment 8. As a result, in the first step S3, the tread rubber model 15 and the segment model 19 are aligned in the pseudo-vulcanized state.

第1工程S3では、ナイフブレードモデル18をサイピング16内に嵌め込むのに先立ち、トレッドゴムモデル15とナイフブレードモデル18とのすり抜けを防ぐ接触条件が、無効に設定されていてもよい。これにより、ナイフブレードモデル18は、トレッドゴムモデル15をすり抜けることができるため、サイピング16内にスムーズに嵌め込まれうる。なお、ナイフブレードモデル18がサイピング16内に嵌め込まれた後は、接触条件が有効に設定される。 In the first step S3, the contact condition for preventing the tread rubber model 15 and the knife blade model 18 from slipping through may be invalidated prior to fitting the knife blade model 18 into the siping 16. As a result, the knife blade model 18 can slip through the tread rubber model 15 and can be smoothly fitted into the siping 16. After the knife blade model 18 is fitted into the siping 16, the contact conditions are effectively set.

[第2工程]
次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ1が、疑似加硫状態のセグメントモデル19を、トレッドゴムモデル15からトレッド半径方向の外側に移動させて疑似離型状態を得る(第2工程S4)。本実施形態において、「疑似離型状態を得る」とは、実際の離型状態でのトレッドゴム4とセグメント8との相対位置(図示省略)に基づいて、セグメントモデル19を、トレッドゴムモデル15から移動させた状態を得ることである。したがって、第2工程S4では、実際のセグメント8の移動方向D1(図3に示す)に基づいて、セグメントモデル19の移動が計算される。図7は、疑似離型状態の一例を説明する断面図である。図7では、セグメントモデル19を二点鎖線で示される位置まで移動させた状態が、疑似離型状態として特定される。
[Second step]
Next, in the design method of the present embodiment, the computer 1 moves the segment model 19 in the pseudo-vulcanized state from the tread rubber model 15 to the outside in the tread radial direction to obtain a pseudo-demolded state (second step S4). ). In the present embodiment, "obtaining a pseudo-demolding state" means that the segment model 19 is referred to the tread rubber model 15 based on the relative position (not shown) between the tread rubber 4 and the segment 8 in the actual demolding state. It is to get the state moved from. Therefore, in the second step S4, the movement of the segment model 19 is calculated based on the actual movement direction D1 (shown in FIG. 3) of the segment 8. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a pseudo-release state. In FIG. 7, the state in which the segment model 19 is moved to the position indicated by the alternate long and short dash line is specified as a pseudo-release state.

セグメントモデル19の移動方向D1と、ナイフブレードモデル18の突出方向(即ち、図3に示したナイフブレード10の突出方向D2)とが平行でない場合には、ナイフブレードモデル18が、トレッドゴムモデル15に接触する。このような接触により、第2工程S4では、トレッドゴムモデル15及びナイフブレードモデル18の変形計算が行われる。 When the moving direction D1 of the segment model 19 and the protruding direction D2 of the knife blade model 18 (that is, the protruding direction D2 of the knife blade 10 shown in FIG. 3) are not parallel, the knife blade model 18 is the tread rubber model 15. Contact. By such contact, the deformation calculation of the tread rubber model 15 and the knife blade model 18 is performed in the second step S4.

トレッドゴムモデル15及びナイフブレードモデル18の変形計算は、図5に示した各要素F(i)、G(i)の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)、G(i)の質量マトリックス、剛性マトリックス、及び、減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、前記各種の条件を当てはめて運動方程式が作成され、これらが微小時間(単位時間T(x)(x=0、1、…))毎に計算される。これにより、トレッドゴムモデル15及びナイフブレードモデル18の変形計算が行われる。 The deformation calculation of the tread rubber model 15 and the knife blade model 18 is based on the shapes and material properties of the elements F (i) and G (i) shown in FIG. 5, and the elements F (i) and G ( The mass matrix, stiffness matrix, and damping matrix of i) are created, respectively. Furthermore, each of these matrices is combined to form the matrix of the entire system. Then, the equations of motion are created by applying the various conditions, and these are calculated for each minute time (unit time T (x) (x = 0, 1, ...)). As a result, the deformation calculation of the tread rubber model 15 and the knife blade model 18 is performed.

トレッドゴムモデル15及びナイフブレードモデル18の変形計算には、例えば、LSTC社製の LS-DYNA などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトが用いられる。なお、単位時間T(x)は、求められるシミュレーション精度に応じて、適宜設定される。 Commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by LSTC is used for the deformation calculation of the tread rubber model 15 and the knife blade model 18. The unit time T (x) is appropriately set according to the required simulation accuracy.

図8は、第2工程S4の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態の第2工程S4では、図7に示されるように、セグメントモデル19を移動させる工程S41、ナイフブレードモデル18に作用する物理量を計算する工程S42、及び、疑似離型状態が得られたか否かを判断する工程S43が実施される。これらの工程S41~S43は、単位時間T(x)に実施される。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the second step S4. In the second step S4 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, a step S41 for moving the segment model 19, a step S42 for calculating a physical quantity acting on the knife blade model 18, and a pseudo-separation state are obtained. The step S43 for determining whether or not it is present is carried out. These steps S41 to S43 are carried out in the unit time T (x).

本実施形態の工程S41では、セグメントモデル19の移動方向D1に沿った移動により、トレッドゴムモデル15とナイフブレードモデル18との接触に伴う変形計算が行われる。工程S42では、工程S41での変形計算に基づいて、図5に示したナイフブレードモデル18の各要素G(i)に作用する物理量が計算される。物理量は、ナイフブレード10の損傷を評価可能なものであれば、適宜設定される。本実施形態の物理量は、ナイフブレードモデル18の応力である。図9は、ナイフブレードモデル18の応力の一例を示すコンター図である。ナイフブレードモデル18の応力が大きい箇所において、ナイフブレード10(図3に示す)が損傷しやすいと評価することができる。 In the step S41 of the present embodiment, the deformation of the segment model 19 due to the contact between the tread rubber model 15 and the knife blade model 18 is calculated by moving along the moving direction D1. In step S42, the physical quantity acting on each element G (i) of the knife blade model 18 shown in FIG. 5 is calculated based on the deformation calculation in step S41. The physical quantity is appropriately set as long as the damage of the knife blade 10 can be evaluated. The physical quantity of this embodiment is the stress of the knife blade model 18. FIG. 9 is a contour diagram showing an example of the stress of the knife blade model 18. It can be evaluated that the knife blade 10 (shown in FIG. 3) is easily damaged in the place where the stress of the knife blade model 18 is large.

工程S43において、疑似離型状態(図7で二点鎖線で示す)が得られたと判断された場合(工程S43で、「Y」)、第2工程S4の一連の処理が終了する。一方、工程S43において、疑似離型状態が得られていないと判断された場合(工程S43で、「N」)、単位時間を一つ進めて(工程S44)、工程S41~工程S43が再度実施される。このように、本実施形態の第2工程S4では、セグメントモデル19を疑似加硫状態(図6に示す)から疑似離型状態(図7に示す)に移動させて、その移動中に作用するナイフブレードモデル18の物理量を、単位時間T(x)ごとに計算することができる。物理量は、コンピュータ1(図1に示す)に記憶される。 When it is determined in step S43 that a pseudo-release state (indicated by a two-dot chain line in FIG. 7) is obtained (“Y” in step S43), a series of processes in step S4 is completed. On the other hand, if it is determined in step S43 that the pseudo-release state has not been obtained (“N” in step S43), the unit time is advanced by one (step S44), and steps S41 to S43 are carried out again. Will be done. As described above, in the second step S4 of the present embodiment, the segment model 19 is moved from the pseudo-vulcanization state (shown in FIG. 6) to the pseudo-demolding state (shown in FIG. 7) and acts during the movement. The physical quantity of the knife blade model 18 can be calculated for each unit time T (x). The physical quantity is stored in the computer 1 (shown in FIG. 1).

次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、物理量を、予め定められた許容値と比較する(工程S5)。許容値は、例えば、ナイフブレード10(図3に示す)の損傷の有無を評価できるものであれば、適宜設定されうる。本実施形態の許容値は、ナイフブレード10に用いられる材料の許容応力が設定される。 Next, in the design method of the present embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) compares the physical quantity with a predetermined allowable value (step S5). The permissible value can be appropriately set, for example, as long as it can evaluate the presence or absence of damage to the knife blade 10 (shown in FIG. 3). As the allowable value of this embodiment, the allowable stress of the material used for the knife blade 10 is set.

本実施形態の工程S5では、ナイフブレードモデル18の各要素G(i)において、疑似加硫状態(図6に示す)から疑似離型状態(図7に示す)へ移動中に計算された最大の応力が、許容値以下であるか否かが判断される。 In step S5 of the present embodiment, the maximum calculated during the movement from the pseudo-vulcanization state (shown in FIG. 6) to the pseudo-demolding state (shown in FIG. 7) in each element G (i) of the knife blade model 18. It is determined whether or not the stress of is less than or equal to the allowable value.

工程S5において、物理量が許容値以下であると判断された場合(工程S5で、「Y」)、ナイフブレード10の設計因子(即ち、ナイフブレードモデル18の形状、配置及び材質等)に基づいて、ナイフブレード10が設計及び製造される(工程S6)。 When it is determined in step S5 that the physical quantity is equal to or less than the allowable value (“Y” in step S5), based on the design factor of the knife blade 10 (that is, the shape, arrangement, material, etc. of the knife blade model 18). , The knife blade 10 is designed and manufactured (step S6).

一方、工程S5において、物理量が許容値を超えていると判断された場合(工程S5で、「N」)、ナイフブレード10の設計因子が変更され(工程S7)、工程S1から工程S5が再度実施される。変更される設計因子としては、例えば、ナイフブレード10(ナイフブレードモデル18)の形状、配置及び材質等が含まれる。 On the other hand, when it is determined in step S5 that the physical quantity exceeds the permissible value (“N” in step S5), the design factor of the knife blade 10 is changed (step S7), and steps S1 to S5 are repeated. Will be implemented. The design factors to be changed include, for example, the shape, arrangement and material of the knife blade 10 (knife blade model 18).

このように、本実施形態の設計方法では、セグメントモデル19を、疑似加硫状態(図6に示す)から疑似離型状態(図7に示す)に移動させて、ナイフブレードモデル18に作用する物理量が計算されうる。したがって、本実施形態の設計方法は、その物理量に基づいて設計因子を適切に変更できるため、損傷を防ぐことが可能なナイフブレード10を確実に設計することができる。 As described above, in the design method of the present embodiment, the segment model 19 is moved from the pseudo-vulcanization state (shown in FIG. 6) to the pseudo-demolding state (shown in FIG. 7) and acts on the knife blade model 18. Physical quantities can be calculated. Therefore, in the design method of the present embodiment, the design factor can be appropriately changed based on the physical quantity thereof, so that the knife blade 10 capable of preventing damage can be reliably designed.

本実施形態の設計方法では、ナイフブレードモデル18に作用する物理量が許容値以下になるまで、ナイフブレード10の設計因子が変更されている。このため、本実施形態の設計方法では、耐久性の高いナイフブレード10を確実に設計することができる。 In the design method of the present embodiment, the design factor of the knife blade 10 is changed until the physical quantity acting on the knife blade model 18 becomes equal to or less than the allowable value. Therefore, in the design method of the present embodiment, the knife blade 10 having high durability can be reliably designed.

本実施形態の設計方法では、ナイフブレード10を実際に試作する等を繰り返すことなく、ナイフブレードモデル18の設計因子を変更しながら、ナイフブレードモデル18に作用する物理量を、コンピュータ1を用いて計算することができる。したがって、本実施形態の設計方法は、ナイフブレード10を効率よく(即ち、短時間かつ低コストで)設計することができる。 In the design method of the present embodiment, the physical quantity acting on the knife blade model 18 is calculated using the computer 1 while changing the design factors of the knife blade model 18 without repeating the actual trial production of the knife blade 10. can do. Therefore, the design method of the present embodiment can efficiently design the knife blade 10 (that is, in a short time and at low cost).

さらに、本実施形態の設計方法では、加硫金型5(図2に示す)の全体をモデル化しなくても、ナイフブレードモデル18に作用する物理量を計算することができ、ナイフブレード10の耐久性を評価できる。したがって、本実施形態の設計方法では、計算時間を大幅に短縮することができる。 Further, in the design method of the present embodiment, the physical quantity acting on the knife blade model 18 can be calculated without modeling the entire vulcanization die 5 (shown in FIG. 2), and the durability of the knife blade 10 can be calculated. You can evaluate sex. Therefore, in the design method of the present embodiment, the calculation time can be significantly shortened.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 Although the particularly preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the illustrated embodiment and can be modified into various embodiments.

従来の手順に基づいて(即ち、図4及び図8の手順を用いずに)、ナイフブレードが設計及び製造された(比較例)。 Knife blades were designed and manufactured based on conventional procedures (ie, without using the procedures of FIGS. 4 and 8) (comparative examples).

一方、図4の手順に基づいて、タイヤの加硫金型を構成する弧状のセグメントに設けられたナイフブレードが設計された(実施例)。実施例では、従来例のナイフブレードの設計因子に基づいて、初期のナイフブレードモデルが設定された。次に、実施例では、図8の手順に基づいて、ナイフブレードモデルに作用する物理量が計算され、物理量が予め定められた許容値以下となるまで、ナイフブレードの設計因子が変更された。そして、物理量が許容値以下となった設計因子に基づいて、ナイフブレードが製造された。 On the other hand, based on the procedure of FIG. 4, a knife blade provided in the arcuate segment constituting the vulcanization die of the tire was designed (Example). In the examples, an early knife blade model was set based on the design factors of the conventional knife blade. Next, in the embodiment, the physical quantity acting on the knife blade model was calculated based on the procedure of FIG. 8, and the design factor of the knife blade was changed until the physical quantity was equal to or less than a predetermined allowable value. Then, a knife blade was manufactured based on a design factor in which the physical quantity was less than the allowable value.

そして、実施例及び比較例のナイフブレードを用いて、生タイヤがそれぞれ加硫成形された。そして、それらのナイフブレードに損傷が生じるまでのタイヤの本数、及び、損傷箇所が目視にて確認された。共通仕様は、次のとおりである。
タイヤサイズ:295/80R22.5
ナイフブレード(比較例)のタイヤ半径方向の長さ:17.5mm
Then, the raw tires were vulcanized and molded using the knife blades of Examples and Comparative Examples. Then, the number of tires until the knife blades were damaged and the damaged parts were visually confirmed. The common specifications are as follows.
Tire size: 295 / 80R22.5
Length of knife blade (comparative example) in the tire radial direction: 17.5 mm

比較例では、30本のタイヤを加硫した後に、ナイフブレードに損傷が生じた。そして、比較例のナイフブレードに損傷(割れ)が生じた箇所は、実施例の初期のナイフブレードモデルにおいて、物理量が許容値を超えた箇所と一致した。 In the comparative example, after vulcanizing 30 tires, the knife blade was damaged. The portion where the knife blade of the comparative example was damaged (cracked) coincided with the portion where the physical quantity exceeded the permissible value in the initial knife blade model of the example.

一方、実施例では、1000本のタイヤを加硫した後でも、ナイフブレードに損傷が生じなかった。したがって、実施例は、比較例に比べて、損傷を防ぐことが可能なナイフブレードを設計することできた。 On the other hand, in the example, the knife blade was not damaged even after vulcanizing 1000 tires. Therefore, the example was able to design a knife blade capable of preventing damage as compared with the comparative example.

S1 トレッドゴムモデルを入力する工程
S2 セグメントモデルを入力する工程
S3 第1工程
S4 第2工程
S1 Process for inputting the tread rubber model S2 Process for inputting the segment model S3 First step S4 Second step

Claims (3)

タイヤの加硫金型を構成する弧状のセグメントに設けられたナイフブレードの設計方法であって、
前記ナイフブレードに対応するサイピングが形成されたトレッドゴムを、有限個の要素で離散化したサイピングを有するトレッドゴムモデルを、コンピュータに入力する工程と、
前記ナイフブレードが設けられた前記セグメントを、有限個の要素で離散化したナイフブレードモデルを有するセグメントモデルを、前記コンピュータに入力する工程と、
前記コンピュータが、前記トレッドゴムモデルの前記サイピング内に、前記ナイフブレードモデルを嵌め込んで、前記トレッドゴムモデルと前記セグメントモデルとを疑似加硫状態に位置合わせする第1工程と、
前記コンピュータが、前記疑似加硫状態の前記セグメントモデルを、前記トレッドゴムモデルからトレッド半径方向の外側に移動させて疑似離型状態を得る第2工程と、
前記第2工程中に前記ナイフブレードモデルに作用する物理量を計算する工程とを含む、
加硫金型のナイフブレードの設計方法。
It is a design method of a knife blade provided in an arcuate segment constituting a vulcanization die of a tire.
A process of inputting a tread rubber model having a siping in which a tread rubber having a siping corresponding to the knife blade is discretized by a finite number of elements into a computer is used.
A step of inputting a segment model having a knife blade model in which the segment provided with the knife blade is discretized by a finite number of elements to the computer.
The first step in which the computer fits the knife blade model into the siping of the tread rubber model and aligns the tread rubber model and the segment model in a pseudo-vulcanized state.
A second step in which the computer moves the segment model in the pseudo-vulcanized state from the tread rubber model to the outside in the tread radial direction to obtain a pseudo-demolded state.
The second step includes a step of calculating a physical quantity acting on the knife blade model.
How to design a knife blade for a vulcanization die.
前記物理量は、応力である、請求項1に記載の加硫金型のナイフブレードの設計方法。 The method for designing a knife blade of a vulcanization die according to claim 1, wherein the physical quantity is stress. 前記コンピュータが、前記物理量を、予め定められた許容値と比較し、前記物理量が前記許容値を超えている場合に、前記ナイフブレードの設計因子を変更する工程をさらに含む、請求項1又は2に記載の加硫金型のナイフブレードの設計方法。 Claim 1 or 2 further comprises a step in which the computer compares the physical quantity with a predetermined allowable value and changes the design factor of the knife blade when the physical quantity exceeds the allowable value. How to design a knife blade for a vulcanization die as described in.
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