JP4676509B2 - タイヤ用モールド - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの加硫工程に用いられるモールドに関する。詳細には、本発明は、エアーの排出のためのスリットを有するモールドに関する。

タイヤの加硫工程では、モールドが用いられている。割モールド及びツーピースモールドが、この加硫工程に用いられうる。加硫工程では、予備成形されたローカバーが、モールドに投入される。このローカバーは、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、ローカバー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ローカバー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、ベントホールを有している。このベントホールを通じて、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２−２９５７０６号公報、特開２００５−２２５０９４公報及び特表２００６−５０８８３３公報には、キャビティ面にスリットを有するタイヤ用モールドが開示されている。このモールドでは、スリットを介してエアーが排出される。

特開２００７−１４４９９７公報、特開２００７−２３７７０８公報及び特開２００８−８７４２８公報には、第一金属片と第二金属片とを有するタイヤ用モールドが開示されている。このモールドでは、隣接する２つの第一金属片の間に溶融金属が流し込まれる。この金属が凝固することで、第二金属片が形成される。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介してエアーが排出される。
特開平２−２９５７０６号公報 特開２００５−２２５０９４公報 特表２００６−５０８８３３公報 特開２００７−１４４９９７公報 特開２００７−２３７７０８公報 特開２００８−８７４２８公報

ベントホールを有するモールドでは、このベントホールにゴム組成物が流入し、スピューが生じる。スピューは、タイヤの外観を損なう。スピューは切削によって除去されうるが、この切削には手間がかかる。架橋反応を起こしたゴム組成物が、ベントホールに残存することもある。残存によりエアーの排出が阻害され、ベアーが生じる。ベアー抑制の目的で、ベントホールのクリーニングがなされる。このクリーニングには、手間がかかる。

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。

特開平２−２９５７０６号公報、特開２００５−２２５０９４公報及び特表２００６−５０８８３３公報に開示されたモールドの構造は、複雑である。このモールドでは、スリットの幅の精度が劣る。

特開２００７−１４４９９７公報、特開２００７−２３７７０８公報及び特開２００８−８７４２８公報に開示されたモールドでは、溶融金属の流動不良が生じやすい。このモールドでは、溶融金属との接触により、第一金属片の表面が溶融することがある。このモールドでは、スリットの幅の精度が劣る。

本発明の目的は、タイヤにベアーが生じにくく、かつ容易に製作されうるタイヤ用モールドの提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドは、その内面がキャビティ面を形成するブロックを備える。このブロックは、ベースと、このベースに鋳ぐるまれたコアとを有する。このコアは、並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含む。このシムにより、隣接する２つのピースの間にスリットが形成されている。

好ましくは、それぞれのピースは、孔を有する。この孔を貫通する棒材によって、複数のピースが締結される。好ましくは、棒材の熱膨張係数は、ピースの熱膨張係数よりも小さい。

本発明に係るタイヤ用モールドの製造方法は、
（１）並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含み、このシムによって隣接するピースの間にスリットが形成されたコアを、型に挿入する工程、
（２）この型に溶融金属を流し込む工程、
（３）この溶融金属が凝固してベースが形成され、ベースとこのベースに鋳ぐるまれたコアとからなるブロックが形成される工程
及び
（４）このブロックに切削加工を施して、その表面にスリットが露出したキャビティ面を形成する工程
を含む。

本発明に係るタイヤ製造方法は、
（１）予備成形によってローカバーが得られる工程、
（２）その内面がキャビティ面を形成するブロックを備えており、このブロックがベースとこのベースに鋳ぐるまれたコアとを備えており、このコアが並列された複数の板状ピースと隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含んでおり、このシムによって隣接する２つのピースの間にスリットが形成されているモールドに、上記ローカバーが投入される工程
及び
（３）このローカバーがモールド内で加圧及び加熱される工程
を含む。

本発明に係るモールドでは、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。このモールドの構造は、複雑ではない。このモールドでは、スリットの幅の精度が高い。

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、リング状に配置されている。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。図３において、Ｘ方向は半径方向であり、Ｙ方向は軸方向である。周方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交している。このセグメント４は、ホルダー１０とブロック１２とからなる。ホルダー１０は、鋼又はアルミニウム合金からなる。ブロック１２は、ホルダー１０に装着されてる。ホルダー１０に、周方向に並列された複数のブロック１２が装着されてもよい。

ブロック１２は、キャビティ面１４を備えている。このキャビティ面１４は、凸部１６と凹部１８とを備えている。この凸部１６は、タイヤのトレッドの溝に対応する。この凸部１６及び凹部１８により、タイヤにトレッドパターンが形成される。凸部１６及び凹部１８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１６及び凹部１８の図示が省略されている。

図４は、図３のセグメント４のブロック１２の一部が示された拡大断面図である。このブロック１２は、ベース２０とコア２２とからなる。ベース２０は、コア２２の周りを囲っている。ベース２０は、金属材料からなる。典型的な金属材料は、アルミニウム合金である。コア２２は、ピース２４、ボルト２６（棒材）、ナット２８及びシム３０からなる。この実施形態では、コア２２は１３枚のピース２４を備えている（図３参照）。ピースの数は、適宜決定される。

それぞれのピース２４は、板状である。このピース２４は、金属材料からなる。典型的な金属材料は、アルミニウム合金である。このピース２４は、孔３２を備えている。この孔３２に、ボルト２６が貫通している。ボルト２６は、金属材料からなる。ボルト２６には、ピース２４の金属材料の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有する金属材料が適している。ボルト２６の上端及び下端のそれぞれには、雄ネジが螺刻されている。この雄ネジが、ナット２８に螺入されている。ナット２８が締められることにより、１３枚のピース２４が結束されている。ボルト２６の端及びナット２８は、ベース２０に埋設されている。

図５は、図４のブロック１２のシム３０が示された斜視図である。シム３０は、金属材料からなる。典型的な金属材料は、ステンレススチールである。シム３０は、薄い板状である。シム３０の平面形状は、実質的に矩形である。矩形であるシム３０は、容易に製作されうる。図５において矢印Ｔで示されているのは、シム３０の厚みである。図４に示されるように、シム３０は、隣接する２つのピース２４に挟まれている。ナット２８が締められることにより、ピース２４がシム３０を押圧している。このシム３０により、隣接する２つのピース２４の間にスリットが形成されている。スリットは、半径方向及び周方向に延在している。スリットは、キャビティ面１４にまで至っている。この実施形態では、コア２２は、１２枚のシム３０を備えている。

このブロック１２の製作では、ピース２４が準備される。図６は、このピース２４が示された斜視図である。このピース２４は、板状である。このピース２４は、正面３４及び背面３６を有している。この背面３６は、円弧状である。ピース２４は、６個の孔３２を有している。３個の孔３２ａは正面３４の側に位置しており、３個の孔３２ｂは背面３６の側に位置している。孔３２の数は、適宜決定される。好ましくは、孔３２の数は、４以上２０以下である。

多数のピース２４が積層されることにより、コア２２が得られる。図７は、このコア２２が示された斜視図である。図８は、図７のVIII線に沿った断面図である。図９は、図７のIX線に沿った断面図である。積層のとき、ピース２４とピース２４の間にシム３０が配置される。シム３０により、コア２２にスリットが形成されている。これらピース２４及びシム３０は、ボルト２６及びナット２８によって一体化されている。図９から明らかなように、シム３０はボルト２６を避けて配置されている。換言すれば、ボルト２６はシム３０を貫通していない。シム３０がボルト２６のための孔を備える必要がないので、このシム３０は容易に製作されうる。ナット２８の締め付けによりピース２４がシム３０を押圧するので、シム３０がピース２４から脱落することがない。脱落防止の観点から、ナット２８の締め付け力は２Ｎ・ｍ以上７Ｎ・ｍ以下が好ましい。

このコア２２が型に挿入され、このコア２２の周りに溶融金属が流し込まれる。溶融金属の湯道に工夫が施されることにより、この溶融金属によるピース２４の溶融が防止されうる。この溶融金属は、型の中で凝固する。凝固により、ベース２０が形成される。こうして、ベース２０及びコア２２を備えたブロック１２が得られる。図１０は、このブロック１２が示された断面図である。このブロック１２では、ベース２０はコア２２の背面、上面及び下面を覆っている。換言すれば、ベース２０はコア２２を鋳ぐるんでいる。鋳ぐるみにより、コア２２はベース２０に堅固に固定されている。

図１０における二点鎖線３８に沿って、このブロック１２が切断される。この二点鎖線よりも左側の部分は、廃棄される。従って、３本のボルト２６ａも廃棄される。この二点鎖線３８よりも右側（背面３６の側）の切断面に、切削加工が施される。切削加工により、凹凸模様を備えたキャビティ面１４（図４参照）が形成される。図４において、切削加工の前のピース２４の輪郭が、二点鎖線で示されている。このブロック１２がホルダー１０（図３参照）に装着されて、セグメント４が得られる。

この方法では、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。

このモールド２が用いられたタイヤ製造方法では、予備成形によってローカバー４０（未加硫タイヤ）が得られる。このローカバー４０が、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、モールド２に投入される。モールド２が締められ、ブラダーが膨張する。ローカバー４０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。この状態のローカバー４０が、図２に示されている。同時にローカバー４０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。ローカバー４０が加圧及び加熱される工程は、加硫工程と称される。ブラダーに代えて、中子が用いられてもよい。

前述の通り、スリットはキャビティ面１４に露出しているので、加硫工程において、ローカバー４０とキャビティ面１４との間のエアーはスリットを通じて移動する。エアーは分割面４２（図３参照）に至り、排出される。分割面４２から離れた領域のエアーでも、スリットを通じて分割面４２に移動しうる。エアーの移動と排出とにより、ベアーが防止される。前述の通り、コア２２がベース２０に堅固に固定されているので、スリットの寸法精度は高い。このスリットにより、エアーが確実に排出されうる。このモールド２では、ベントホールが設けられなくても、十分に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。スリットと共に、少数のベントホールが設けられてもよい。

キャビティ面１４に凹凸模様が形成されなくてもよい。凹凸模様を有さないモールド２により、スリックタイヤ又はプレーンタイヤが得られうる。このスリックタイヤ及び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１１は、図４のブロック１２の一部が示された拡大断面図である。図１１において、矢印Ｌ１で示されているのはシム３０の内端４２からピース２４の背面３６までの距離であり、矢印Ｌ２で示されているのはキャビティ面１４から背面３６までの距離である。距離Ｌ１は、距離Ｌ２に比べて十分に小さい。換言すれば、シム３０は背面３６の近傍に位置しており、キャビティ面１４とシム３０の内端４２とは離れている。このシム３０は、スリットを通じてのエアーの移動を阻害しない。エアーの移動の観点から、比（Ｌ１／Ｌ２）は０．５以下が好ましく、０．３以下がより好ましい。比（Ｌ１／Ｌ２）は０．１以上が好ましい。

１つのコア２２におけるスリットの数は、５以上が好ましい。５以上のスリットを備えたコア２２では、エアーが十分に排出されうる。この観点から、スリットの数は、１０以上がより好ましい。コア２２の製作容易の観点から、スリットの数は４０以下が好ましく、３０以下がより好ましい。図３に示されたセグメント４は、前述の通り、１３枚のピース２４と１２枚のシム３０とを備えている。従って、スリットの数は１２である。

図１１において矢印Ｐで示されているのは、キャビティ面１４におけるスリットの幅である。幅Ｐは、０．００５ｍｍ以上が好ましい。幅Ｐが０．００５ｍｍ以上であるスリットにより、エアーが十分に排出される。この観点から、幅Ｐは０．０２ｍｍ以上がより好ましい。幅Ｐは、０．０９ｍｍ以下が好ましい。幅Ｐが０．０９ｍｍ以下であるスリットには、ゴム組成物が流入しにくい。従って、外観に優れたタイヤが得られる。この観点から、幅Ｐは０．０７ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以下が特に好ましい。

ナット２８が締められることにより、ピース２４又はシム３０が多少変形する。この変形により、幅Ｐがシム３０の厚みＴ（図５参照）よりも小さくなる傾向がある。さらに、シム３０が背面３６の近傍に位置していることに起因しても、幅Ｐが厚みＴよりも小さくなる傾向がある。適正な幅Ｐが達成されるには、厚みＴは０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０３ｍｍ以上がより好ましい。厚みＴは０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０８ｍｍ以下がより好ましく、０．０６ｍｍ以下が特に好ましい。

モールド２が繰り返し用いられると、キャビティ面１４に堆積物が付着する。この堆積物は、タイヤの品質を損なう。堆積物は、除去される必要がある。除去には通常、ショットブラスト処理が採用される。ショットブラスト処理により、ピース２４のコーナーが微小な塑性変形を起こす。この塑性変形によりバリが発生し、スリットに目詰まりが生じることがある。目詰まりが生じたモールド２は、昇温される。昇温により、ピース２４が膨張する。熱膨張係数が小さな材料からボルト２６が形成されているので、昇温によるボルト２６の膨張は小さい。従って、ボルト２６に締め付けられた状態でピース２４が膨張する。この膨張により、このピース２４が隣接するピース２４を押圧する。この押圧によりバリが潰され、スリットが再生される。ピース２４が十分に膨張してスリットが再生されうるとの観点から、ピース２４の幅Ｗ（図１１参照）は５ｍｍ以上が好ましい。幅Ｗは、３０ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗが３０ｍｍ以下であるピース２４では、昇温によって幅Ｐが過大なスリットが生じることがない。コア２２が、幅Ｗが互いに異なる複数のピース２４を備えてもよく、幅Ｗが互いに同一である複数のピース２４を備えてもよい。スリットの幅Ｐが過大であるときに、ショットブラストによって幅Ｐが狭められてもよい。

このモールドのセグメント４は、前述の通り、ホルダー１０、ベース２０及びコア２２からなる。ホルダー１０が省略され、ベース２０がホルダー１０の機能を兼ね備えてもよい。

図１２は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールド４６が示された平面図である。このモールド４６は、いわゆる「ツーピースモールド」である。このモールド４６は、下型４８と上型とを備えている。図１２には、下型４８のみが示されている。上型は、下型４８の形状が反転した形状を有する。このモールド４６は、多数のブロック５０とシェル５２とを備えている。ブロック５０は、シェル５２に固定されている。ブロック５０は、円弧状である。多数のブロック５０がリング状に配置されている。

図１３は、図１２のモールド４６のブロック５０が示された拡大斜視図である。このブロック５０は、キャビティ面５４を備えてる。このキャビティ面５４は、凸部５６と凹部５８とを備えている。この凸部５６は、タイヤのトレッドの溝に対応する。この凸部５６及び凹部５８により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

図１４は、図１３のブロック５０の一部が示された拡大断面図である。このブロック５０は、ベース６０とコア６２とからなる。ベース６０は、コア６２の周りを囲っている。ベース６０は、金属材料からなる。典型的な金属材料は、アルミニウム合金である。コア６２は、ピース６４、ボルト６６（棒材）、ナット６８及びシム７０からなる。この実施形態では、コア６２は４枚のピース６４を備えている。これらのピース６４が、軸方向に並列されている。ピース６４は、孔７２を有している。この孔７２にボルト６６が通されている。ボルト６６には、ナット６８が螺入されている。ボルト６６の端及びナット６８は、ベース６０に埋設されている。シム７０は、隣接する２つのピース６４に挟まれている。このシム７０により、隣接する２つのピース６４の間にスリットが形成されている。スリットは、半径方向及び周方向に延在している。スリットは、キャビティ面５４にまで至っている。

このブロック５０の製作では、コア６２が型に挿入され、このコア６２の周りに溶融金属が流し込まれる。この溶融金属は、型の中で凝固する。凝固により、ベース６０が形成される。凝固により、ベース６０はコア６２を鋳ぐるむ。こうして、ベース６０及びコア６２を備えたブロック５０が得られる。鋳ぐるみにより、コア６２はベース６０に堅固に固定される。このブロック５０に切削加工が施されて、キャビティ面５４が形成される。図１４には、切削の前のピース６４の輪郭が二点鎖線で示されている。

このモールド４６においても、キャビティ面５４とローカバーとの間に存在するエアーが、スリットを通じて分割面７４（図１３参照）へと移動し、排出される。排出により、ベアーが防止される。

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のセグメントのブロックの一部が示された拡大断面図である。 図５は、図４のブロックのシムが示された斜視図である。 図６は、図４のブロックに用いられるピースが示された斜視図である。 図７は、図４のブロックに用いられるコアが示された斜視図である。 図８は、図７のVIII線に沿った断面図である。 図９は、図７のIX線に沿った断面図である。 図１０は、図４のブロックの切削前の状態が示された断面図である。 図１１は、図４のブロックの一部が示された拡大断面図である。 図１２は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールドが示された平面図である。 図１３は、図１２のモールドのブロックが示された拡大斜視図である。 図１４は、図１３のブロックの一部が示された拡大断面図である。

符号の説明

２、４６・・・タイヤ用モールド
４・・・トレッドセグメント
１０・・・ホルダー
１２、５０・・・ブロック
１４、５４・・・キャビティ面
２０、６０・・・ベース
２２、６２・・・コア
２４、６４・・・ピース
２６、６６・・・ボルト
２８、６８・・・ナット
３０、７０・・・シム
５２・・・シェル

Claims (3)

1. その内面がキャビティ面を形成するブロックを備えており、
   このブロックが、ベースとコアとを有しており、
   このコアが、上下方向に並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含んでおり、
   このシムによって隣接する２つのピースの間にスリットが形成されており、
   それぞれのピースが孔を有しており、この孔を貫通する棒材によって複数のピースが締結されており、
   上記ベースが、コアの、キャビティ面とは反対側の面である背面と、上面と、下面とを鋳ぐるみによって覆っており、
   上記棒材の熱膨張係数が、上記ピースの熱膨張係数よりも小さいタイヤ用モールド。
2. 並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含み、このシムによって隣接するピースの間にスリットが形成されたコアを、型に挿入する工程、
   この型に溶融金属を流し込む工程、
   この溶融金属が凝固してベースが形成され、ベースとこのベースに鋳ぐるまれたコアとからなるブロックが形成される工程
   及び
   このブロックに切削加工を施して、その表面にスリットが露出したキャビティ面を形成する工程
   を含むタイヤ用モールドの製造方法。
3. 予備成形によってローカバーが得られる工程、タイヤ用モールドに、上記ローカバーが投入される工程、及び、このローカバーが上記タイヤ用モールド内で加圧及び加熱される工程を含んだタイヤ製造法であって、
   上記タイヤ用モールドが、
   その内面がキャビティ面を形成するブロックを備えており、
   このブロックが、ベースとコアとを有しており、
   このコアが、上下方向に並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含んでおり、
   このシムによって隣接する２つのピースの間にスリットが形成されており、
   それぞれのピースが孔を有しており、この孔を貫通する棒材によって複数のピースが締結されており、
   上記ベースが、コアの、キャビティ面とは反対側の面である背面と、上面と、下面とを鋳ぐるみによって覆っており、
   上記棒材の熱膨張係数が、上記ピースの熱膨張係数よりも小さい、タイヤ製造方法。

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