JP6434801B2 - タイヤ加硫用金型 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントの耐久性を向上させたタイヤ加硫用金型に関する。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タイヤ加硫用金型ａは、タイヤ軸方向両側に配されるサイドウォール形成用の一対のサイドモールドｂと、環状に配置される複数のセグメントｃ１からなるトレッド形成用のトレッドモールドｃとを具える。そして、各前記サイドモールドｂの半径方向外端の第１の突合わせ面ｓｂと、前記セグメントｃ１のタイヤ軸方向両側かつ半径方向内端の第２の突合わせ面ｓｃとを互いに突き合わせた金型閉状態Ｙにてタイヤの加硫成形が行われる（特許文献１参照。）。

このとき、図６に示すように、従来の第１、第２の突合わせ面ｓｂ、ｓｃは、常温時において互いに同径をなすように形成されている。

他方、タイヤ加硫用金型ａにおいて、サイドモールドｂは、マーキング等のデザイン加工が施されるため、ショットブラスト等の金型クリーニングによってもデザインが摩滅しないように、硬質の鉄系金属（例えばＳＳ４００）にて形成される。これに対してセグメントｃ１は、鋳造・切削等の金型製作工程での加工性を考慮して軟質のアルミ系金属（例えばＡＣ４）にて形成されている。

しかしタイヤ加硫用金型ａは、加硫時、例えば１６０〜１９０℃の加硫温度まで加熱される。そのため、サイドモールドｂ（鉄系金属）とセグメントｃ１（アルミ系金属）との熱膨張率の違いにより、第１、第２の突合わせ面ｓｂ、ｓｃの半径ｒｂ、ｒｃは、常温時に同じであっても、加硫温度時には、図７（Ａ）に誇張して示すように、第２の突合わせ面ｓｃの半径ｒｃ１が、第１の突合わせ面ｓｂの半径ｒｂ１よりも大となる。

その結果、図７（Ｂ）に誇張して示すように、加硫温度時の金型閉状態Ｙにおいて、前記半径差に起因して、第１、第２の突合わせ面ｓｂ、ｓｃ間の接触圧が不均一となる。そして、接触圧の高い部位Ｑを起点としてセグメントｃ１が変形するなど、セグメントｃ１の耐久性が低下するという問題が生じる。

特開２０１３−１４４４１４号公報

そこで発明は、第１の突合わせ面の常温での半径を、第２の突合わせ面の常温での半径よりも大とすることを基本として、加硫時の突合わせ面間の接触圧の不均一を緩和でき、セグメントの耐久性を向上しうるタイヤ加硫用金型を提供することを課題としている。

本発明は、鉄系金属からなりかつタイヤ軸方向両側に配されるサイドウォール形成用の一対のサイドモールドと、アルミ系金属からなりかつ環状に配置される複数のセグメントからなるトレッド形成用のトレッドモールドとを具え、
各前記サイドモールドの半径方向外端の第１の突合わせ部と、前記セグメントのタイヤ軸方向両側かつ半径方向内端の第２の突合わせ部とを互いに突き合わせた金型閉状態にてタイヤの加硫成形を行うタイヤ加硫用金型であって、
前記第１の突合わせ部は、タイヤ軸心と同心な円筒面をなす第１の突合わせ面を具え、かつ第２の突合わせ部は、タイヤ軸心と同心な円筒面の一部をなしかつ前記第１の突合わせ面に突き合わされる第２の突合わせ面を具えるとともに、
前記第１の突合わせ面の常温である基準温度Ｔａにおける半径Ｒ１ａは、前記第２の突合わせ面の基準温度Ｔａにおける半径Ｒ２ａよりも大であることを特徴としている。

本発明に係る前記タイヤ加硫用金型では、前記サイドモールドの熱膨張係数をα１、前記セグメントの熱膨張係数をα２、前記基準温度Ｔａから加硫温度Ｔｂまでの上昇温度をΔＴとするとき、
前記半径Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、下記式（１）を充足することが好ましい。
０．９９８≦｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝／｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝≦１．００２ −−−（１）

本発明は叙上の如く、常温時において、第１の突合わせ面の半径を、第２の突合わせ面の半径よりも大に設定している。そのため、加硫温度時においては、第１の突合わせ面と第２の突合わせ面との半径差を減じることが可能になる。

これにより、加硫温度時において、第１の突合わせ面と第２の突合わせ面との接触面積が増加する。その結果、第１、第２の突合わせ面間の接触圧の不均一を緩和でき、セグメントの耐久性を向上させることができる。

（Ａ）、（Ｂ）は本発明のタイヤ加硫用金型の作動状態を示す断面図である。 その一部を示す斜視図である。 サイドモールド及びセグメントを概念的に示す部分斜視図である。 （Ａ）は基準温度（常温）時における第１、第２の突合わせ面の突き合わせ状態を示す断面図、（Ｂ）は加硫温度時における第１、第２の突合わせ面の突き合わせ状態を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は従来のタイヤ加硫用金型を示す断面図である。 従来の突合わせ面を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は従来の突合わせ面による問題点を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ加硫用金型１は、タイヤ軸方向両側に配されるサイドウォール形成用の一対のサイドモールド２と、環状に配置される複数（ｎ個）のセグメント３からなるトレッド形成用のトレッドモールド４とを具える。

タイヤ加硫用金型１では、各前記サイドモールド２の半径方向外端の第１の突合わせ部５と、各前記セグメント３のタイヤ軸方向両側かつ半径方向内端の第２の突合わせ部６とを互いに突き合わせた金型閉状態ＹにてタイヤＴの加硫成形が行われる。

前記サイドモールド２は、タイヤＴのサイドウォールを成形するサイドウォール成形面２Ｓを具え、トレッドモールド４は、タイヤＴのトレッドを成形するトレッド成形面４Ｓを具える。なお従来と同様、サイドモールド２は鉄系金属から形成され、またトレッドモールド４はアルミ系金属から形成される。鉄系金属として、例えば純鉄、鋼、ステンレスなどが挙げられる。またアルミ系金属として、例えば純アルミ、アルミ合金（例えばAl-Cu系合金、Al-Mn系合金、Al-Mg系合金、Al-Zn系合金等）が挙げられる。

図中において、符号１０Ｕは、上のサイドモールド２を取付ける昇降可能な上部プレートであって、例えばヒータ内蔵の上のプラテン板１１Ｕ、又はこの上のプラテン板１１Ｕを固定するプレス機の昇降台１２等に、例えばシリンダなどの周知の昇降手段（図示しない）を介して昇降自在に支持される。

又符号１０Ｌは、下のサイドモールド２を支持する下部プレートであって、例えばプレス台（図示しない）に固定の下のプラテン板１１Ｌに取付けられる。又符号１３は、各１個のセグメント３が交換自在に取付くトレッドセクターである。このトレッドセクター１３は、環状のアクチェータ１４の下降に伴い、セグメント３とともに半径方向内方に移動し、前記第１、第２の突合わせ部５、６が互いに突き合わされることにより金型閉状態Ｙとなる。

図３は、サイドモールド２の一部、及びセグメント３の一部が示される斜視図であり、第１、第２の突合わせ部５、６が明瞭に示されるように、サイドモールド２とセグメント３とは視点の位置を違えて図示される。同図に示されるように、前記第１の突合わせ部５は、タイヤ軸心と同心な円筒面をなす第１の突合わせ面２０を具える。この第１の突合わせ面２０は、そのタイヤ軸方向内縁２０ｅにて、前記サイドウォール成形面２Ｓと接続する。

又第２の突き合わせ部６は、タイヤ軸心と同心な円筒面の一部をなす第２の突合わせ面２２を具え、各第２の突合わせ面２２が協働して前記円筒面を構成する。また第２の突合わせ面２２は、金型閉状態Ｙにおいて、第１の突合わせ面２０に突き合わされる。なお第２の突合わせ面２２は、そのタイヤ軸方向内縁２２ｅにて、前記トレッド成形面４Ｓと接続する。

そして図４（Ａ）に誇張して示すように、常温である基準温度Ｔａにおいて、第１の突合わせ面２０の半径Ｒ１ａは、前記第２の突合わせ面２２の半径Ｒ２ａよりも大に設定されている。なお基準温度Ｔａとして、２５℃が採用される。

この基準温度Ｔａ時（常温時）において、第１、第２の突合わせ面２０、２２を突き合わせた時（即ち、金型閉状態Ｙの時）には、同図に示されるように、Ｒ１ａ＞Ｒ２ａ であることにより、第２の突合わせ面２２は、その周方向両端側の接触圧が、周方向中央側の接触圧よりも大となる。即ち、接触圧は不均一化する。しかしこの段階では、金型温度が低く熱膨張していないため、サイドモールド２とセグメント３との間の締め付け力自体小さい。即ち、接触圧の差自体小となるため、セグメント３の耐久性は維持される。なお基準温度Ｔａ時における金型閉状態Ｙにおいては、周方向で隣り合うセグメント３の周方向端面間には、熱膨張を想定した間隙Ｇ１が予め形成される。

これに対して、図４（Ｂ）に誇張して示すように、加硫温度Ｔｂ時においては、サイドモールド２とセグメント３とが大きく熱膨張する。このとき、サイドモールド２（鉄系金属）とセグメント３（アルミ系金属）との熱膨張率の違いにより、第２の突合わせ面２２の半径の増加率量Δｒ２は、第１の突合わせ面２０の半径の増加率量Δｒ１よりも大となる。従って前述の如く、Ｒ１ａ＞Ｒ２ａ と設定することで、加硫温度Ｔｂ時における第２の突合わせ面２２の半径Ｒ２ｂと第１の突合わせ面２０の半径Ｒ１ｂとの差｜Ｒ２ｂ−Ｒ１ｂ｜を減じることが可能になる。

これにより、加硫温度Ｔｂ時において、第１の突合わせ面２０と第２の突合わせ面２２との接触面積が増加する。その結果、第１、第２の突合わせ面２０、２２間の接触圧の不均一を緩和でき、セグメントの耐久性を向上させることができる。

ここで、セグメント３の耐久性の向上効果を高く発揮させるためには、前記半径Ｒ１ａ、Ｒ２ａが下記式（１）を充足することが好ましい。式（１）において、α１はサイドモールド２の熱膨張係数、α２はセグメント３の熱膨張係数、ΔＴは基準温度Ｔａから加硫温度Ｔｂまでの上昇温度を示す。
０．９９８≦｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝／｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝≦１．００２ −−−（１）

式中の｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝は、加硫温度Ｔｂ時における第２の突合わせ面２２の半径Ｒ２ｂに相当する。また｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝は、加硫温度Ｔｂ時における第１の突合わせ面１０の半径Ｒ１ｂに相当する。従って、前記式（１）により、加硫温度Ｔｂ時における第２の突合わせ面２２の半径Ｒ２ｂと第１の突合わせ面２０の半径Ｒ１ｂとの差｜Ｒ２ｂ−Ｒ１ｂ｜を０に近づけることができる。｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝／｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝が０．９９８を下回る、或いは１．００２を上回る場合には、差｜Ｒ２ｂ−Ｒ１ｂ｜が大きくなって、前記耐久性の向上効果を高く発揮することが難しくなる。なお上昇温度ΔＴとして１６０℃が採用される。

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。

図１に示す構造のタイヤ加硫用金型を表１の仕様に基づいて試作し、セグメントにおける耐久性についてテストした。金型は、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用タイヤの金型であり、各金型とも、突合わせ面の半径のみ相違し、それ以外は実質的に同仕様である。表１では、
Ｆ＝｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝／｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝
としてＦの値を変化させている。

サイドモールドは、鉄系金属（ＳＳ４００）からなり、その熱膨張係数α１は１．１５×１０^−５（単位／K）、セグメントはアルミ系金属（ＡＣ４）からなり、その熱膨張係数α２は２．２４×１０^−５（単位／K）である。また各金型とも、第１の突合わせ面の基準温度Ｔａにおける半径Ｒ１ａは２９８mmで同一であり、第２の突合わせ面の半径Ｒ２ａのみ変化させることにより、下記式（２）のＦの値を相違させている。なお、前記基準温度Ｔａは２５℃であり、加硫温度Ｔｂは１８５℃（即ち、上昇温度ΔＴ＝１６０℃）である。

耐久性は、各金型において、タイヤを１０００本加硫するごとに、セグメントの突合わせ面の形状を測定し、ＣＡＤ３次元モデルと比較した。そして、各セグメントについて、それぞれ突合わせ面の変形（変位量）が最も大きかった箇所を測定し、その変形の平均値によって評価した。数値が小さい方が変形が少なく、セグメントの耐久性に優れている。

１ タイヤ加硫用金型
２ サイドモールド
３ セグメント
４ トレッドモールド
５ 第１の突合わせ部
６ 第２の突合わせ部
２０ 第１の突合わせ面
２２ 第２の突合わせ面
Ｙ 金型閉状態

Claims (2)

1. 鉄系金属からなりかつタイヤ軸方向両側に配されるサイドウォール形成用の一対のサイドモールドと、アルミ系金属からなりかつ環状に配置される複数のセグメントからなるトレッド形成用のトレッドモールドとを具え、
   各前記サイドモールドの半径方向外端の第１の突合わせ部と、前記セグメントのタイヤ軸方向両側かつ半径方向内端の第２の突合わせ部とを互いに突き合わせた金型閉状態にてタイヤの加硫成形を行うタイヤ加硫用金型であって、
   前記第１の突合わせ部は、タイヤ軸心と同心な円筒面をなす第１の突合わせ面を具え、かつ第２の突合わせ部は、タイヤ軸心と同心な円筒面の一部をなしかつ前記第１の突合わせ面に突き合わされる第２の突合わせ面を具えるとともに、
   前記第１の突合わせ面の常温である基準温度Ｔａにおける半径Ｒ１ａは、前記第２の突合わせ面の基準温度Ｔａにおける半径Ｒ２ａよりも大であることを特徴とするタイヤ加硫用金型。
2. 前記サイドモールドの熱膨張係数をα１、前記セグメントの熱膨張係数をα２、前記基準温度Ｔａから加硫温度Ｔｂまでの上昇温度をΔＴとするとき、前記半径Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、下記式（１）を充足することを特徴とする請求項１記載のタイヤ加硫用金型。
   ０．９９８≦｛Ｒ２ａ×（１＋α２×ΔＴ）｝／｛Ｒ１ａ×（１＋α１×ΔＴ）｝≦１．００２ −−−（１）
   

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