JP6615601B2 - タイヤ加硫成型用金型 - Google Patents

Description

本発明はタイヤ加硫成型用金型に関する。

空気入りタイヤの表面（タイヤ表面）には、例えばタイヤサイズ、ロードインデックス、メーカー名、製造年月日、製造番号等の文字や、記号等が表示されている。これらの文字や記号等は加硫成型時の転写により形成される。つまり、タイヤ加硫成型用金型のタイヤ表面を成型する面（内面）に文字や記号が凹部として形成されており、加硫成型時にゴムがその凹部に流入し成型されることにより、タイヤ表面に文字や記号等が形成される。

ところで外形が同じ空気入りタイヤであっても表面に表示されるべき文字や記号等が異なる場合がある。そこでタイヤ加硫成型用金型では文字や記号等の部分だけ取り替え可能となっている。具体的には、タイヤ加硫成型用金型の内面に下穴が開けられており、その下穴に替駒が嵌合されている。その替駒の表面に文字や記号等が凹部として形成されている。そして文字や記号等が変更される場合は替駒のみが取り替えられる（例えば特許文献１〜３参照）。

従来から使われている替駒は、タイヤ加硫成型用金型の替駒の周囲の部分と同じ材料で出来ている。この替駒は、タイヤ加硫成型用金型の下穴に嵌合できるようにある程度の大きさに造られており、下穴に強く叩き込まれることにより嵌合されている。

特開平１１−７７６９４号公報 特開２０００−２０２８３２号公報 特開２００１−１７９７５１号公報

ところで、タイヤ加硫成型用金型に求められる基本的事項として、不必要なゴムの突起がタイヤ表面になるべく生じないことが挙げられる。

しかし、下穴に替駒が強く叩き込まれると、替駒の取り替えが何度も行われているうちに、下穴が拡大して替駒との間に隙間が生じるようになる。また、タイヤ表面にそれまでと異なる表示をするために新しい替駒を追加で製作することがあるが、その製作の過程で、新しい替駒を下穴に叩き込んで形状を仕上げる必要がある。このとき下穴に替駒が強く叩き込まれると、下穴が拡大して、既存の替駒と下穴との間に隙間が生じてしまう。そして、この隙間が生じたままの状態で空気入りタイヤの加硫成型が行われると、この隙間にゴムが流入して、空気入りタイヤの文字や記号等の周囲に不必要なゴムの突起が発生してしまう。この突起の発生を防止するためには、前記隙間を埋める措置が必要になる。

本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、替駒の取り替えが何度行われても下穴が拡大しにくく、また不必要なゴムの突起がタイヤ表面に発生しにくいタイヤ加硫成型用金型を提供することを課題とする。

実施形態のタイヤ加硫成型用金型は、タイヤ表面を成型する面に下穴が設けられた成型部材と、前記下穴に嵌合する替駒とを備えるタイヤ加硫成型用金型において、前記替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分が、前記成型部材よりも熱膨張率が大きく、前記下穴を形成する側壁に対して隙間を有し、前記隙間が加硫成型温度で閉じ、前記替駒が、タイヤ表面を成型する面を含む上層部と、前記成型部材に対する固定部を有する下層部とを備え、前記下層部の熱膨張率が前記上層部の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする。実施形態のタイヤ加硫成型用金型は、タイヤ表面を成型する面に下穴が設けられた成型部材と、前記下穴に嵌合する替駒とを備えるタイヤ加硫成型用金型において、前記替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分が、前記成型部材よりも熱膨張率が大きく、前記下穴を形成する側壁に対して隙間を有し、前記隙間が加硫成型温度で閉じることを特徴とする。

実施形態のタイヤ加硫成型用金型では、替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分が下穴を形成する側壁に対して隙間を有するため、替駒が下穴に強く叩き込まれることが無く、替駒の取り替えが何度行われても下穴が拡大しにくい。また、替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分が成型部材よりも熱膨張率が大きく、前記隙間が加硫成型温度で閉じるため、不必要なゴムの突起がタイヤ表面に発生しにくい。

タイヤ加硫成型用金型１０の軸方向の断面図。 サイドプレート１４に嵌合された替駒３０を金型内面側から見た図。 替駒３０の嵌合前におけるサイドプレート１４の下穴２０を通る面での断面図。 図３のＡ−Ａでの断面図。 サイドプレート１４の替駒３０を通る面での断面図。 図５のＢ−Ｂでの断面図。 比較例１、２のサイドプレートの替駒１３０を通る面での断面図。

図１に本実施形態のタイヤ加硫成型用金型１０を示す。タイヤ加硫成型用金型１０は、周上に並べられた複数のセクター１２と、複数のセクター１２が形成する円周の軸方向両側に設けられた一対のサイドプレート１４と、同じく一対のビードリング１６とを備える。複数のセクター１２は主に空気入りタイヤのトレッド部を、一対のサイドプレート１４は空気入りタイヤのサイド部（タイヤサイド部）を、一対のビードリング１６は空気入りタイヤのビード部を、それぞれ成型する。セクター１２の材質は、限定されないが、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金（例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系の合金）である。またサイドプレート１４及びビードリング１６の材質は、限定されないが、例えば、一般構造用圧延鋼材（例えばＳＳ４００）等の鋼材である。サイドプレート１４の材質とビードリング１６の材質とは同じであっても良いし異なっても良い。セクター１２、サイドプレート１４、ビードリング１６は、加硫成型時には、図示しない電気ヒータや高温蒸気により加硫成型温度（例えば１３０〜２００℃のうちのいずれかの温度）に熱せられる。

図１や図２に示すように、成型部材であるサイドプレート１４には、タイヤサイズ、ロードインデックス、メーカー名、製造年月日、製造番号等の文字や、記号等が凹部として形成された替駒３０が設けられている。替駒３０には文字や記号等が形成されていない無地のものも存在する。以下では替駒３０及びその周囲の構造について説明する。

図３、図４に示すように、サイドプレート１４における替駒３０が設けられる場所には、金型内面側から座ぐり加工等により下穴２０が設けられている。下穴２０は替駒３０が嵌合する穴である。下穴２０は、底面２１ａと、底面２１ａの端部から金型内面にかけての側壁２１ｂとにより形成されている。また、下穴２０の底面２１ａから金型外部にかけてボルト孔２２が貫通している。

図５、図６はこの下穴２０に替駒３０が嵌合した様子を示している。図４に示すように、替駒３０の金型外側の部分（後で述べる下層部３４）には、サイドプレート１４に対する固定部として、金型外側からボルト穴３５が設けられている。替駒３０がサイドプレート１４の下穴２０に嵌合した状態で、このボルト穴３５とサイドプレート１４のボルト孔２２とにボルト２３が入れられて、替駒３０がサイドプレート１４の下穴２０に固定されている。このとき替駒３０の底面３７と下穴２０の底面２１ａとが接している。ただし替駒３０の下穴２０に対する固定方法はこれに限定されない。

図３〜図６に示すように、替駒３０は、タイヤ表面を成型する面（タイヤ成型面３１とする）を含む上層部３２と、上層部３２の金型外側に設けられた下層部３４とを備える。上層部３２と下層部３４との固定方法は限定されないが、本実施形態ではネジ３６で固定されている。具体的には、下層部３４には金型外面側から内面側に向かって２以上のネジ孔３６ａが貫通している。また上層部３２の前記ネジ孔３６ａに対応する位置には、それぞれ金型外面側から延びて上層部３２内で終端するネジ穴３６ｂが設けられている。これらのネジ孔３６ａ、ネジ穴３６ｂにネジ３６が入れられて、上層部３２と下層部３４とが固定されている。上層部３２と下層部３４とが一体化した替駒３０はテーパ状になっている。すなわち、駒３０は、タイヤ成型面３１に垂直な方向の断面上で台形となっており、タイヤ成型面３１の面積が、下穴２０の底面２１ａと対向する面（替駒３０の底面３７とする）の面積より広くなっている。

前記の文字や記号等が形成されている場所は、上層部３２のタイヤ成型面３１である。前記の文字や記号等は機械彫りや手打ちの刻印等により彫り込まれている。上層部３２はテーパ状になっている。すなわち、上層部３２は、タイヤ成型面３１に垂直な方向の断面上で台形となっており、タイヤ成型面３１の面積が下層部３４との接触面３３（図４参照）の面積より広くなっている。下層部３４も、替駒３０全体でテーパ状になるように、テーパ状となっている。

常温すなわち５〜３５℃において、替駒３０は下穴２０を形成する底面２１ａ及び側壁２１ｂに対して隙間を有している。具体的には、常温において、タイヤ成型面３１の面積は下穴２０の金型内面への開口端２４の面積よりも僅かに小さい。そのため図２に示すように、替駒３０のタイヤ成型面３１の縁部３８と下穴２０の側壁２１ｂの上端の縁部２５との間に隙間が生じている。この隙間は上記の加硫成型温度になって上層部３２が膨張すると閉じる。この隙間の長さＬ（図２参照）は、例えば、タイヤ周方向にもタイヤ径方向にも、０．０１ｍｍ≦Ｌ≦０．０７ｍｍである。また、替駒３０の材質や厚み（タイヤ成型面３１に垂直な方向の長さ）によっては、替駒３０の厚みが熱膨張により変化し易い場合がある。その場合は、常温において、替駒３０の底面３７と下穴２０の底面２１ａとが接した状態で、替駒３０のタイヤ成型面３１がその周囲のタイヤ成形面よりも若干（例えば０．０１〜０．０７ｍｍ程度）窪んでいても良い。

そして、上層部３２はサイドプレート１４や下層部３４よりも熱膨張率が大きい。上層部３２の材質は、限定されないが、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金である。また、下層部３４の材質は、限定されないが、例えば一般構造用圧延鋼材等の鋼である。サイドプレート１４の材質と下層部３４の材質とは同じであっても良いし異なっても良い。

以上の構造のタイヤ加硫成型用金型１０で空気入りタイヤの加硫成型が行われる際は、タイヤ加硫成型用金型１０の内部に未加硫タイヤがセットされる。そして、セットされた未加硫タイヤの内側に配置されている図示しないブラダーが膨張し、未加硫タイヤの表面が金型内面（タイヤ成型面）に押し当てられる。この状態でタイヤ加硫成型用金型１０のサイドプレート１４等が上記の加硫成型温度に保持され、未加硫タイヤが加硫成型される。その結果タイヤサイド部には替駒３０に形成されている文字や記号等が転写される。

この加硫成型の際、サイドプレート１４及び替駒３０が前記加硫成型温度に上昇すると、上記のように替駒３０の上層部３２はサイドプレート１４よりも熱膨張率が大きいため、上層部３２が熱膨張し、替駒３０のタイヤ成型面３１の縁部３８と下穴２０の縁部２５との間の隙間が閉じる。そのため、替駒３０のタイヤ成型面３１の縁部３８と下穴２０の縁部２５との間に未加硫タイヤのゴムが流入しない。ここで、上記のように替駒３０はテーパ状であるため、替駒３０の上層部３２が熱膨張すると、替駒３０のうちタイヤ成型面３１の縁部３８の近傍部分のみが、下穴２０の側壁２１ｂの縁部２５の近傍部分に接する。つまり替駒３０と下穴２０の側壁２１ｂとが線接触又はそれに近い接触状態となる。

タイヤサイド部の文字や記号等を変更するときや、タイヤサイド部の文字や記号等が表示されていた部分を無地に変更するときは、作業者がサイドプレート１４の替駒３０の上層部３２のみを取り替える。詳細には、まず、作業者がボルト２３を外して替駒３０をサイドプレート１４の下穴２０から取り出す。次に、作業者が、ネジ３６を外して変更前の上層部３２を下層部３４から取り外し、ネジ３６で新しい上層部３２を変更前からの下層部３４に固定する。そして作業者が、新しい上層部３２が固定された替駒３０をサイドプレート１４の下穴２０に入れ、ボルト２３で固定する。ここで、替駒３０のタイヤ成型面３１と下穴２０の縁部２５との間に隙間があるため、作業者が替駒３０を強く叩き込む必要が無い。

本実施形態のタイヤ加硫成型用金型１０は次の効果を奏する。まず、替駒３０がサイドプレート１４の下穴２０を形成する側壁２１ｂに対して隙間を有するため、作業者が替駒３０を下穴２０に入れるときに強く叩き込む必要が無い。そのため替駒３０の取り替えが何度行われても下穴２０が拡大しにくい。しかも、替駒３０の上層部３２の熱膨張率がサイドプレート１４の熱膨張率よりも大きいため、加硫成型工程において上層部３２が膨張して、替駒３０と下穴２０を形成する側壁２１ｂとの間の隙間が閉じる。そのため、替駒３０と下穴２０を形成する側壁２１ｂとの間にゴムが流入せず、加硫成型後のタイヤ表面に、不必要なゴムの突起が発生しにくい。また、作業者が替駒３０を下穴２０に入れるときに強く叩き込むことによりサイドプレート１４が変形するおそれも無い。

また、既存の替駒３０に加えて新しい替駒３０を追加製作するときも、作業者が製作途中の新しい替駒３０を下穴２０に入れるときに強く叩き込む必要が無いため、下穴２０が拡大しにくい。そのため既存の替駒３０と下穴２０との間に隙間が生じにくい。

また、下穴２０が拡大してしまってその下穴２０に合う大きい替駒３０を作製することが必要になったり、替駒３０が下穴２０に強く叩き込まれて変形して新しい替駒３０を作製し直すことが必要になったりしにくい。

また、替駒３０が上層部３２と下層部３４とを備えるため、上層部３２のみの交換によりタイヤサイド部の文字や記号等の変更ができる。そのため、替駒３０を文字や記号等の種類の数だけ準備する必要が無く、上層部３２のみ準備すれば良いため、コストが削減できる。また、下層部３４は熱膨張率が小さいため加硫成型温度においても下穴２０の側壁２１ｂに強く押し当てられるおそれが無い。そのため下層部３４は変形しにくく何度でも使用できる。

また、下層部３４の熱膨張率が上層部３２の熱膨張率よりも小さいため、下層部３４は上層部３２よりも温度変化に伴う変形量が小さい。そのため、下層部３４がサイドプレート１４に固定されることにより、替駒３０全体がずれないように固定される。特に、下層部３４とサイドプレート１４とが同じ材質であれば、下層部３４とサイドプレート１４との温度変化に伴う変形量が同じであるため、替駒３０全体がずれないようにしっかりと固定される。

また、下層部３４が鋼製であれば、下層部３４のボルト穴３５の内部の山部（ネジ山）が潰れにくいため、ボルト２３が下層部３４をサイドプレート１４側に強く引っ張ることができ、替駒３０とサイドプレート１４とがしっかりと固定される。ここで下層部３４が鋼製の場合はサイドプレート１４も鋼製であれば、替駒３０がずれにくい。そしてサイドプレート１４が鋼製の場合は上層部３２がアルミニウム又はアルミニウム合金製であれば、上記の熱膨張率の違いに基づく効果が顕著に発揮される。

また、上層部３２と下層部３４とがネジ３６で固定されているので、上層部３２の交換が容易である。

また、替駒３０の上層部３２と下穴２０を形成する側壁２１ｂとの隙間の長さＬが０．０１ｍｍ≦Ｌ≦０．０７ｍｍであれば、作業者が替駒３０を下穴２０に入れるときに替駒３０を強く叩き込む必要が無く、しかも加硫成型温度になると隙間が完全に閉じる。

また、替駒３０がテーパ状であるため、作業者が替駒３０を下穴２０に入れるときに替駒３０と下穴２０の側壁２１ｂとが面接触しにくく、作業者が替駒３０を下穴２０に入れ易い。

以上の実施形態に対して、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変更、置換、省略等を行うことができる。例えば、替駒は、必ずしも上層部と下層部とに分かれている必要は無く、全体がサイドプレート１４よりも熱膨張率が大きい１つの材質からなる１つの部材であっても良い。また、替駒３０に形成される文字や記号等は凹部として形成される場合だけでなく、凸部として形成される場合もあり得る。

表１に示す比較例及び実施例のタイヤ加硫成型用金型の評価を行った。比較例１〜３及び実施例１のタイヤ加硫成型用金型において、ＳＳ４００製のサイドプレートに下穴が設けられ、その下穴に替駒が嵌合された。図７に比較例１及び比較例２の替駒１３０がサイドプレート１４の下穴２０に嵌合された様子を示す。比較例１の替駒１３０は、従来からの替駒で、上層部と下層部に分かれておらず全体がＳＳ４００製で、常温において替駒１３０と下穴２０の側壁との間に隙間が無いものである。比較例２の替駒１３０は、上層部と下層部に分かれておらず全体がアルミニウム製で、常温において替駒１３０と下穴２０の側壁との間に隙間が無いものである。比較例３の替駒は、上層部がアルミニウム製、下層部がＳＳ４００製で、常温において替駒と下穴の側壁との間に隙間が無いものである。実施例１の替駒は、上層部がアルミニウム製、下層部がＳＳ４００製で、常温において替駒と下穴の側壁との間に隙間が有るものである。

評価項目１は、作業者が新品のサイドプレートに新品の替駒を入れてタイヤ加硫成型用金型を使用し、その後替駒を取り出したときの、下穴の変形量である。○は変形がほとんど無いこと、△は変形量が少ないこと、×は変形量が多いことをそれぞれ意味している。

評価項目２は、作業者が評価する替駒の交換作業性の良さである。○は作業が容易であること、△は作業が若干困難であること、×は作業が極めて困難であることをそれぞれ意味している。

評価項目３は、作業者が一度使用しサイドプレートの下穴から取り出した替駒を再使用するときの、その替駒の再加工の要否、及び、再加工が必要な場合の再加工の程度である。○は再加工が不要又は僅かな再加工で良いこと、△はある程度の再加工が必要であること、×は大きな再加工が必要又は替駒を作製し直す必要があることをそれぞれ意味している。

評価結果は表１の通りである。比較例１の替駒１３０は、硬度が高いＳＳ４００製で、替駒１３０と下穴２０の側壁との間の隙間が無いため、替駒１３０を下穴２０に嵌合させるために作業者が替駒１３０を強く叩き込む必要があった。そのため下穴２０の変形量が多く、替駒１３０も変形して大きな再加工が必要であった。

比較例２の替駒１３０は、ＳＳ４００製より硬度が低いアルミニウム製であるが、替駒１３０と下穴２０との間の隙間が無いため、替駒１３０を下穴２０に嵌合させるために作業者が替駒１３０をある程度叩き込む必要があった。そのため下穴２０の変形量が少なく、また替駒１３０が少し変形してある程度の再加工が必要であった。また比較例２の替駒１３０は全体がアルミニウム製であるため、作業者が替駒１３０を下穴２０に固定するために替駒１３０にボルトを強くねじ込むと、替駒１３０のボルト穴のネジ山が潰れてしまうという問題があった。そのため、作業者が替駒１３０を下穴２０に固定するためには、替駒１３０にボルトをねじ込むと共に、金型内面側から下穴２０に向かって替駒１３０を叩く必要があり、作業が若干困難であった。

比較例３の替駒は、上層部がアルミニウム製であり、替駒と下穴の側壁との間の隙間が無いため、評価結果は比較例２の替駒と同等であった。

実施例１の替駒は、替駒と下穴の側壁との間に隙間があるために、替駒を下穴に嵌合させるために作業者が替駒を強く叩き込む必要が無かった。そのため下穴の変形がほとんど無く、替駒も僅かな再加工で再使用できた。また替駒の交換作業も容易であった。

１０…タイヤ加硫成型用金型、１２…セクター、１４…サイドプレート、１６…ビードリング、２０…下穴、２１ａ…下穴２０の底面、２１ｂ…側壁、２２…ボルト孔、２３…ボルト、２４…開口端、２５…下穴２０の縁部、３０…替駒、３１…タイヤ成型面、３２…上層部、３３…接触面、３４…下層部、３５…ボルト穴、３６…ネジ、３６ａ…ネジ孔、３６ｂ…ネジ穴、３７…替駒３０の底面、３８…タイヤ成型面３１の縁部、１３０…替駒

Claims (4)

1. タイヤ表面を成型する面に下穴が設けられた成型部材と、前記下穴に嵌合する替駒とを備えるタイヤ加硫成型用金型において、
   前記替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分が、前記成型部材よりも熱膨張率が大きく、前記下穴を形成する側壁に対して隙間を有し、前記隙間が加硫成型温度で閉じ、
   前記替駒が、タイヤ表面を成型する面を含む上層部と、前記成型部材に対する固定部を有する下層部とを備え、前記下層部の熱膨張率が前記上層部の熱膨張率よりも小さいことを特徴とするタイヤ加硫成型用金型。
2. 前記上層部がアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、前記下層部及び前記成型部材が鋼製である、請求項１に記載のタイヤ加硫成型用金型。
3. 前記上層部と前記下層部とがネジで固定される、請求項１又は２に記載のタイヤ加硫成型用金型。
4. 前記替駒のタイヤ表面を成型する面を含む部分と前記下穴を形成する側壁との隙間の長さＬが
   ０．０１ｍｍ≦Ｌ≦０．０７ｍｍ
   である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ加硫成型用金型。

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