JP5574591B2 - 加圧機構、タイヤ加硫装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピストン・シリンダ機構を作動させて被加圧体を加圧する加圧機構と、この加圧機構を使用して生タイヤ（グリーンタイヤ）を収納する加硫モールドを型締め方向に加圧して生タイヤを加硫するタイヤ加硫装置、及びタイヤ製造方法に関する。

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により生タイヤを成形した後、タイヤ加硫装置の加硫モールド内に収納されて加硫成型して製造される。また、このタイヤ加硫装置として、従来、装置のベース部と、加硫モールドが取り付けられたプレートとの間に、ピストン・シリンダ機構からなる複数の加圧機構を設け、これにより、当接するプレートを介して加硫モールドを加圧して所定圧力で締め付けつつ、生タイヤを加硫する装置が知られている（特許文献１参照）。

ところで、このように使用される加圧機構は、プレートの当接面の傾きや重心の偏り等により加圧時に荷重が偏芯して付加され、この偏芯荷重が生じた状態でピストンが昇降変位してシリンダの内周面に対して摺動等することで、ピストン外周面やシリンダ内周面に摩耗や傷が生じることがある。同時に、この傷で加圧機構内に設けられたＯリング等のパッキンが傷つき、或いは、シリンダとピストン間の隙間寸法に対して摩耗が所定量進行した段階で、作動時の圧力によりパッキンが摩耗部からはみ出して切れる等、パッキンが破損する要因になることもある。その結果、従来の加圧機構では、ピストンやシリンダ、又はパッキン等の部品の耐久性が低下して、それらの寿命が短くなる恐れがあり、特に、加圧力の最大値が大きい大型サイズでは、寿命がより短くなる傾向がある。

また、タイヤ加硫装置では、複数の加圧機構により、同じ加硫モールドを同時に加圧して締め付けるのが一般的である。しかしながら、このような複数の加圧機構を全て同じように動作させるのは極めて困難であり、互いの動作やタイミングのずれ等により各々偏芯荷重が生じ易く、偏芯荷重や、それに伴う問題を回避するのは難しい。

特開２００７−１９０８５０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、ピストン・シリンダ機構により被加圧体を加圧する加圧機構に発生する偏芯荷重を低減し、シリンダやピストンに摩耗や傷が生じ、或いは、パッキンが損傷等するのを抑制して、各部品の耐久性を高めて寿命を延長することである。

本発明は、ピストン・シリンダ機構により被加圧体を加圧する加圧機構であって、ピストン・シリンダ機構のピストンと一体に変位してシリンダから進退し、被加圧体に圧力を伝達する圧力伝達体を備え、圧力伝達体は、圧力伝達体に形成された環状の周壁との間に隙間ができるように周壁内の凹所に収容され、被加圧体と当接しその傾きに応じて傾斜可能な当接部材と、当接部材と接する凹所の底面に形成されて当接部材を傾斜可能に支承するとともに、面接触可能な当接部材の被支承面を摺動させて当接部材を周壁内で変位させて傾斜させる支承面を有し、圧力伝達体の当接部材を当接する被加圧体の傾きに応じて傾斜させ、圧力伝達体及び当接部材を介して、ピストン・シリンダ機構から被加圧体に圧力を作用させて加圧することを特徴とする。
また、本発明は、生タイヤを収納する加硫モールドを加圧して型締めし、生タイヤを加硫するタイヤ加硫装置であって、加圧機構を備え、加圧機構により被加圧体である加硫モールドの圧力作用面を加硫モールドの型締め方向に加圧することを特徴とする。
更に、本発明は、生タイヤを収納する加硫モールドを加圧して型締めし、生タイヤを加硫してタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、加圧機構により被加圧体である加硫モールドの圧力作用面を加硫モールドの型締め方向に加圧する工程と、該加圧により加硫モールドを加圧して型締めし、加硫モールドに収納された生タイヤを加硫する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ピストン・シリンダ機構により被加圧体を加圧する加圧機構に発生する偏芯荷重を低減でき、シリンダやピストンに摩耗や傷が生じ、或いは、パッキンが損傷等するのを抑制して、各部品の耐久性を高めて寿命を延長することができる。

以下、本発明の加圧機構と、この加圧機構を備えたタイヤ加硫装置、及び加圧機構を使用してタイヤを製造するタイヤ製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の加圧機構は、ピストン・シリンダ機構により加圧対象物である被加圧体を所定圧力で加圧する加圧装置を構成し、ここでは、生タイヤを加硫するタイヤ加硫装置に設けられ、その生タイヤを収納する加硫モールド等を加圧する場合を例に採り説明する。

図１は、本実施形態のタイヤ加硫装置の要部を模式的に示す側面図であり、各構成を組み合わせて加硫モールドを閉じた状態を示している。
タイヤ加硫装置１は、図示のように、生タイヤ（図示せず）を収納する加硫モールド２と、その上下面にそれぞれ当接して配置された上プラテン３及び下プラテン４と、を備えている。

加硫モールド２は、例えば上下に対向する一対のサイドモールド及び、それらに挟まれた周方向に複数に分割された略環状のトレッドモールド等、複数に分割され、それらが組み合わされて生タイヤを収納するキャビティを区画する。また、加硫モールド２は、分割された各部を相対的に接近及び離反する方向に各々移動させて型締め及び型開きさせる移動機構を備え、これにより、キャビティを開放及び閉鎖して、生タイヤの内部への収納と、加硫後のタイヤの取り出しとが行われる。その際、加硫モールド２内には、内面側に膨張可能なブラダが配置される生タイヤが、又は、剛体コア上に形成された生タイヤが収納される。

上下のプラテン３、４は、この生タイヤを収納する加硫モールド２を加熱する加熱部材（熱板）であり、それぞれ加硫モールド２を挟んで、その上下面の略全体に亘って当接する板状に形成されている。各プラテン３、４は、例えば内部に形成された循環通路に供給手段から加熱媒体が供給され、この循環する加熱媒体により加熱されて当接する加硫モールド２に伝熱し、加硫モールド２を所定の加硫温度まで加熱して内部の生タイヤの加硫を進行させる。

また、タイヤ加硫装置１は、これら上下のプラテン３、４にそれぞれ当接させて上下の断熱板５、６を配置するとともに、下断熱板６の下面に加圧プレート７を当接させ、かつ、それらの全体を挟んで上方にトッププレート８を、下方に下部プレート９を各々配置している。このトッププレート８と下部プレート９は、それらの間の各部よりも大きい板状に形成され、その外縁側に設けられた締結手段１０により互いに締結され、間に位置する加硫モールド２、プラテン３、４、断熱板５、６、及び加圧プレート７の全体を挟み込んで固定する。更に、タイヤ加硫装置１は、この各プレート８、９を、加硫モールド２等を挟み込んだ状態で固定して保持する、左右に設置された保持装置１１や、下部プレート９の下側に配置されたバグ調整装置１２を備えている。

タイヤ加硫装置１は、以上のように、生タイヤを加硫モールド２に収納して、上下のプラテン３、４等を挟んで各プレート８、９間に配置し、プラテン３、４を介して加硫モールド２を加熱して、生タイヤを加硫しつつ製品形状に成型する。その際、本実施形態では、生タイヤを収納する加硫モールド２を所定のタイミングで加圧して型締めし、加硫モールド２を締め付けながら、或いは、その内部の生タイヤに作用する圧力を調整等しながら加硫成型を進行させてタイヤを製造する。

そのため、このタイヤ加硫装置１は、加硫モールド２を型締め方向に加圧するための加圧機構２０を備えており、ここでは、複数の加圧機構２０を、下部プレート９の上面側に形成した凹部内に収納して取り付けている。タイヤ加硫装置１は、この加圧機構２０により、上端部に当接する加圧プレート７を上方に向けて押圧し、その上方に配置された加硫モールド２の分割部を、他の分割部に向けて押圧して圧力を作用させる。このように、タイヤ加硫装置１は、下部プレート９と加圧プレート７との間に加圧機構２０を設け、これにより、加圧プレート７等を介して、加硫モールド２又は内部の生タイヤを加圧する。

図２は、この加圧機構２０の配置状態を示す模式図であり、上方から見た下部プレート９と加圧機構２０とを抜き出して平面図で示している。
加圧機構２０は、図示のように、円盤状の下部プレート９と同芯状に複数（ここでは３つ）、その周方向に沿って互いに等間隔に配置されている。また、加圧機構２０は、上記したようにピストン・シリンダ機構からなり、それぞれシリンダ内で、油や気体等の作動媒体からの圧力（ここでは油圧）によりピストンを往復摺動させて所定方向に変位（移動）させることで、互いに同期して作動する。以下、この加圧機構２０について、より詳細に説明する。

図３は、この加圧機構２０の要部を模式的に示す側断面図である。
加圧機構２０は、図示のように、一方（図では下方）の端部が閉鎖された略円筒状のシリンダ３１と、その内周面を摺動して上下方向に変位する略円盤状のピストン３２とを備え、それらによりピストン・シリンダ機構３０を構成している。また、ピストン３２と一体に形成された略円柱状の圧力伝達体４０を備え、圧力伝達体４０を、シリンダ３１の端部（図では上端部）から、その内外に出入りさせてシリンダ３１から進退させる。更に、加圧機構２０は、ピストン３２の外周部に環状のパッキン３３（例えば、Ｏリング）を取り付けて、シリンダ３１の内周面との間をシールしている。

加圧機構２０は、ピストン３２を挟んでシリンダ３１内に形成された各圧力室３５、３６へ、それぞれ上下の端部付近に連通する給排孔３５Ｋ、３６Ｋを介して、油圧ユニット（図示せず）から所定圧力の油を供給及び排出することで、ピストン３２を所定方向（図では上下方向）へ変位させる。同時に、圧力伝達体４０を、ピストン３２と一体に変位させてシリンダ３１から進退させ、そのシリンダ３１から突出する上端部を、被加圧体である加圧プレート７の下面に当接させて、ピストン・シリンダ機構３０からの圧力を伝達する。これにより、加圧プレート７及び加硫モールド２を上記したように加圧する。

また、本実施形態の圧力伝達体４０は、被加圧体と当接し、その傾きに応じて傾斜可能な当接部材４１を有し、その被加圧体との当接面４１Ｔ（ここでは、上端面）を、被加圧体に合わせて任意の方向に傾斜させる。この当接部材４１により、圧力伝達体４０は、当接面４１Ｔを、当接する被加圧体の当接部（ここでは、対向する加圧プレート７の下面）の傾きに応じて、それと同じ方向及び角度に傾くように傾斜させて互いに当接させる。このようにして、加圧機構２０は、加圧時に、圧力伝達体４０の当接部材４１（当接面４１Ｔ）を、加圧プレート７の下面に合わせて傾斜させ、それらを全体に亘って当接させた状態で、圧力伝達体４０及び当接部材４１を介して、ピストン・シリンダ機構３０から加圧プレート７に圧力を作用させて加圧する。また、ここでは、圧力伝達体４０は、当接部材４１を傾斜可能に支承する支承面４２を有し、これにより、当接部材４１を支承しつつ、当接面４１Ｔを当接する加圧プレート７の下面の傾きに応じて傾斜させる。

図４は、この当接部材４１付近の圧力伝達体４０を拡大して模式的に示す側断面図であり、図４Ａは当接部材４１が傾斜していない状態を、図４Ｂは当接部材４１が傾斜した状態を、それぞれ示している。
具体的には、この圧力伝達体４０は、図示のように、上端面の縁部に沿って環状の周壁４３が形成され、周壁４３内に当接部材４１を収容する凹所Ｐを設けている。一方、当接部材４１は、周壁４３内（凹所Ｐ）に収容され、かつ、平面状の当接面４１Ｔが周壁４３の外側（図では上側）に位置する形状及び大きさの略円盤状に形成されている。加えて、この当接部材４１は、凹所Ｐの中央（図４Ａ参照）に収容された状態で、外周面と周壁４３の内周面との間に所定寸法の隙間Ｓが全周に亘ってできるように、その外径形状と径とが設定されている。

また、当接部材４１と接する凹所Ｐの底面に、滑らかに湾曲する凹状又は凸状の曲面からなる支承面４２が、ここでは、中央部が最も深く、そこから周縁部の周壁４３へ向かって連続して徐々に浅くなる凹曲面状の曲面座に形成されている。これに対し、支承面４２と接して支承される当接部材４１の被支承面（接触面）４１Ｈは、支承面４２に面接触可能な、その曲面に対応した形状の曲面（ここでは、中央部が最も突出して周縁部へ向かって連続して変化する凸曲面）に形成され、支承面４２上を摺動可能な摺動部になっている。圧力伝達体４０は、この当接部材４１と対向する支承面４２により、被支承面４１Ｈを受けて当接部材４１を支承する。併せて、当接部材４１の被支承面４１Ｈを支承面４２上で摺動（図４Ｂ参照）させて、当接部材４１を周壁４３内の範囲で任意に変位させ、当接部材４１（当接面４１Ｔ）を、被支承面４１Ｈが当接する位置の支承面４２の曲面に応じて傾斜させる。

このように、圧力伝達体４０は、加圧時の圧力により、当接面４１Ｔが当接する加圧プレート７の下面に一致するように、その傾きに合わせて当接部材４１を周壁４３内で変位させ、当接部材４１（当接面４１Ｔ）を、支承面４２に対する位置や変位方向又は変位量等に応じた角度や方向で傾斜させる。その際、この加圧機構２０では、圧力伝達体４０の支承面４２を、凹状又は凸状（ここでは、凹状）の所定の曲率を有する球面座に形成し、当接部材４１の被支承面４１Ｈを、この球面座に一致した曲率の曲面（球面状）に形成し、それらが全体に亘って接触した状態に維持して変位等させる。

更に、ここでは、当接部材４１の中心部を貫通させて係止孔４１Ｋを形成し、その中に挿入したボルト４５を支承面４２に形成したタップ穴にねじ込んで、当接部材４１を係止している。ただし、係止孔４１Ｋを、ボルト４５の外形形状に合わせて段付き形状に、かつ、ボルト４５との間の全体に亘って隙間ができるように形成することで、当接部材４１を、係止孔４１Ｋの周面とボルト４５とが接触する範囲内で変位させる。これにより、当接部材４１を凹所Ｐ内に係止するとともに、当接部材４１を支承面４２に摺動可能に係止し、周壁４３と同様に、当接部材４１の摺動（変位）範囲を規制して当接面４１Ｔの傾斜角度を所定範囲に維持する。併せて、このボルト４５を、当接部材４１に対する外れ止め部材とし、当接部材４１が支承面４２から外れるのを防止している。

以上説明したように、この加圧機構２０では、圧力伝達体４０の当接部材４１を当接する被加圧体の傾きに応じて傾斜させ、当接面４１Ｔを被加圧体に全体に亘って略均一に当接させるようにして加圧する。そのため、ピストン・シリンダ機構３０からの圧力を、圧力伝達体４０により、被加圧体に偏芯を抑制しつつ伝達して、加圧及び減圧動作を実行させることができる。これに伴い、加圧時に、圧力伝達体４０を介して、ピストン３２等に荷重が偏芯して付加されるのを抑制して偏芯荷重を低減（又は解消）でき、ピストン３２が昇降変位する際に、その外周面が、シリンダ３１の内周面に対して部分的な大きな負荷や偏りがある状態で摺動等するのを防止することができる。その結果、ピストン３２の外周面やシリンダ３１の内周面に摩耗や傷が生じるのを抑制でき、これにより加圧機構２０内のパッキン３３が傷つき、或いは、摩耗部からはみ出して切れるのを抑制することもできる。

従って、本実施形態によれば、ピストン・シリンダ機構３０により被加圧体を加圧する加圧機構２０に発生する偏芯荷重を低減でき、シリンダ３１やピストン３２に摩耗や傷が生じ、或いは、パッキン３３が損傷等するのを抑制して、各部品の耐久性を高めて寿命を延長することができる。また、この加圧機構２０により加圧プレート７を加硫モールド２の型締め方向に加圧し、これらを介して加硫モールド２を加圧して型締めすることで、タイヤ加硫装置１の加圧動作の信頼性を向上させて、確実に加硫モールド２を加圧・型締めした状態で、生タイヤを加硫してタイヤを製造することができる。特に、このタイヤ加硫装置１のように、複数の加圧機構２０（図２参照）により同時に加圧する場合には、それらの動作に多少ずれ等が生じても偏芯荷重が生じ難くなるため、それに伴う問題をより確実に回避して大きな効果が得られる。

ここで、上記したように、当接部材４１を支承面４２により傾斜可能に支承することで、当接部材４１の支承と、加圧毎の当接部材４１の動作とを安定させて円滑に傾斜させ、かつ、加圧の間を通して、その傾斜状態を安定して維持することができる。また、支承面４２を曲面に、当接部材４１の被支承面４１Ｈを支承面４２に面接触して摺動可能な曲面に各々形成したときには、それらの間に作用する圧力の偏りをより抑制して、偏芯荷重を一層確実に低減できる。同時に、当接部材４１を、比較的簡単な構成で円滑に動作させて、当接面４１Ｔを確実かつ安定して傾斜させることもできる。その際、支承面４２を球面座に、被支承面４１Ｈを球面座に一致した曲率の曲面に形成すると、摺動変位する当接部材４１を支承面４２に全体に亘って接触した状態に維持できる。これにより、当接部材４１を安定して支承できるとともに、当接部材４１をより一層円滑、確実に摺動させることもできる。ただし、被支承面４１Ｈは、球面座に実質的に一致すれば同等の効果が得られるため、そのように形成されていればよく、従って、本発明で一致した曲率の曲面というときには、実質的に一致した曲率の曲面を含む。更に、当接部材４１の支承面４２に対する外れ止め部材を設けた場合には、当接部材４１が外れて脱落等するのを防止でき、確実、円滑な加圧動作を確保できる。

なお、本実施形態では、支承面４２を凹曲面に、被支承面４１Ｈを凸曲面に形成したが、それらを逆に形成して、当接部材４１を、凸曲面の支承面４２上で摺動変位させて傾斜させるようにしてもよい。また、当接部材４１を、圧力伝達体４０の端部に、ボールジョイントや他の自在継ぎ手等を介して傾斜可能に連結し、これにより、当接部材４１及び当接面４１Ｔを傾斜させるようにしてもよい。

加えて、このタイヤ加硫装置１では、加圧機構２０により加圧プレート７を加圧したが、加硫時には、加圧機構２０により、同様に加硫モールド２との間に配置され、生タイヤを収納する加硫モールド２へ圧力を作用させて加圧及び型締め可能な他の部材の当接面（被加圧体）を加圧してもよい。即ち、各タイヤ加硫装置の構成等に応じて、加圧機構２０により、被加圧体である加硫モールド２の圧力作用面を加硫モールド２の型締め方向に加圧することで、加硫モールド２を加圧して型締めして生タイヤを加硫すればよい。このように、タイヤ加硫装置１により、その加圧機構２０の加圧による圧力を作用させて、加硫モールド２を加圧して型締めし、加硫モールド２に収納された生タイヤを加硫して、タイヤ（加硫タイヤ）を製造する。

本実施形態のタイヤ加硫装置の要部を模式的に示す側面図である。 本実施形態の加圧機構の配置状態を示す模式図である。 本実施形態の加圧機構の要部を模式的に示す側断面図である。 当接部材付近の圧力伝達体を拡大して模式的に示す側断面図である。

符号の説明

１・・・タイヤ加硫装置、２・・・加硫モールド、３・・・上プラテン、４・・・下プラテン、５・・・上断熱板、６・・・下断熱板、７・・・加圧プレート、８・・・トッププレート、９・・・下部プレート、１０・・・締結手段、１１・・・保持装置、１２・・・バグ調整装置、２０・・・加圧機構、３０・・・ピストン・シリンダ機構、３１・・・シリンダ、３２・・・ピストン、３３・・・パッキン、４０・・・圧力伝達体、４１・・・当接部材、４１Ｔ・・・当接面、４２・・・支承面、４３・・・周壁。

Claims (6)

1. ピストン・シリンダ機構により被加圧体を加圧する加圧機構であって、
   ピストン・シリンダ機構のピストンと一体に変位してシリンダから進退し、被加圧体に圧力を伝達する圧力伝達体を備え、
   圧力伝達体は、圧力伝達体に形成された環状の周壁との間に隙間ができるように周壁内の凹所に収容され、被加圧体と当接しその傾きに応じて傾斜可能な当接部材と、当接部材と接する凹所の底面に形成されて当接部材を傾斜可能に支承するとともに、面接触可能な当接部材の被支承面を摺動させて当接部材を周壁内で変位させて傾斜させる支承面を有し、
   圧力伝達体の当接部材を当接する被加圧体の傾きに応じて傾斜させ、圧力伝達体及び当接部材を介して、ピストン・シリンダ機構から被加圧体に圧力を作用させて加圧することを特徴とする加圧機構。
2. 請求項１に記載された加圧機構において、
   圧力伝達体の支承面が曲面からなり、
   当接部材の被支承面が支承面に面接触して摺動可能な曲面に形成されていることを特徴とする加圧機構。
3. 請求項２に記載された加圧機構において、
   圧力伝達体の支承面が凹状又は凸状の球面座に形成され、
   当接部材の被支承面が球面座に一致した曲率の曲面に形成されていることを特徴とする加圧機構。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された加圧機構において、
   圧力伝達体は、当接部材が支承面から外れるのを防止する外れ止め部材を有することを特徴とする加圧機構。
5. 生タイヤを収納する加硫モールドを加圧して型締めし、生タイヤを加硫するタイヤ加硫装置であって、
   請求項１ないし４のいずれかに記載された加圧機構を備え、加圧機構により被加圧体である加硫モールドの圧力作用面を加硫モールドの型締め方向に加圧することを特徴とするタイヤ加硫装置。
6. 生タイヤを収納する加硫モールドを加圧して型締めし、生タイヤを加硫してタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、
   請求項１ないし４のいずれかに記載された加圧機構により被加圧体である加硫モールドの圧力作用面を加硫モールドの型締め方向に加圧する工程と、
   該加圧により加硫モールドを加圧して型締めし、加硫モールドに収納された生タイヤを加硫する工程と、
   を有することを特徴とするタイヤ製造方法。
   

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