JP5010385B2 - タイヤ成型用金型、およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤトレッドを成型する部分が複数のセグメントに分割されたタイヤ成型用金型に関するものである。

空気入りタイヤの成型においては、タイヤのトレッドを成型するトレッド成形型部がタイヤ周方向に分割された複数のセグメント（セクターと称されることもある。）で構成された金型が使用されている。トレッド成形型部は、通常７〜１３個のセグメントに分割されており、各セグメントは、タイヤ回転軸を中心として放射方向に移動可能に設けられている。タイヤ成型時には、トレッド成形型部の内側に生タイヤを配した状態で、各セグメントをタイヤ放射方向内方に移動させることで金型が閉じられ、金型内でタイヤが加硫成型される。

図９に示すように、この種のトレッド成形型部１００においては、トレッド表面に横溝を成型する突条１０２が各セグメント１０４に設けられている。従来、この突条１０２はいずれも、セグメント１０４の中心Ｏｍに向かう方向、即ちセグメント１０４の型表面１０５に対して垂直に突出形成されている。そのため、セグメント１０４の中央部に位置する突条１０２Ｃでは突出方向がセグメント１０４の移動方向Ｍに一致するが、セグメント１０４の中央部から端部に行くに従って、突条１０２の突出方向とセグメント１０４の移動方向Ｍとの間の角度ずれが大きくなる。すなわち、図９中、セグメント端部の突条１０２Ｅでのずれ角θ１は、その中央寄りの突条１０２でのずれ角θ２よりも大きい。

このようなトレッド成形型部を持つ金型を用いてタイヤを成型する際、特にブラダを用いずに、生タイヤを剛性コア上に支持した状態で加硫成型を実施する場合には、生タイヤの外径が製品タイヤの外径とほぼ同一であることに起因して、次のような問題を生じる。

すなわち、この場合、型閉め時、トレッド成形型部の各セグメントを放射方向内方に移動させることで、各セグメントの型表面が生タイヤの表面に押し当てられる。このとき、セグメント１０４の端部に位置する突条１０２Ｅでは特に、その突出方向とセグメント１０４の移動方向Ｍとの間の角度ずれが大きいので、突条１０２Ｅの生タイヤＴへの進入に伴って、生タイヤＴのゴムがセグメント１０４の中央寄りから端部側に向かって押しやられる。かかるゴムの移動により、金型が閉じる過程で隣接するセグメント同士の間でゴムが挟まれて噛み込みが発生し、またゴムの移動によりトレッドの厚さが周方向で不均一となって、セグメントの分割数に対応したＲＦＶ（ラジアルフォースバリエーション）高次成分などのユニフォミティに悪影響を与える。

このような問題を解決するために、下記特許文献１では、各セグメントに周方向に分割された複数のピースを設け、セグメントの中央のピースを固定しつつ、他のピースを周方向に移動可能にした構成が提案されている。この場合、上記問題は解消されるものの、金型の構造が複雑となり、製造コスト増大の要因となる。

下記特許文献２には、複数のセグメントを２つのグループに分けて、セグメントを閉じるタイミングを２段階とし、先に閉じたセグメントに摺接させながら、残りのセグメントを閉じることにより、噛み込みの低減を図ることが開示されている。しかしながら、この方法では、横溝を成型する突条によるゴムの移動については解消されない。

また、下記特許文献３には、通常８〜９個であるセグメント数を所定の関係式を満足するように例えば１６〜１８個として、生タイヤの噛み込みを低減することが開示されている。しかしながら、この場合、製品タイヤの外径とほぼ同一の外径を持つ生タイヤについて、横溝を成型する突条によるゴムの移動を低減して上記問題を解決するためには、セグメント数をトレッドパターンのピッチ数とほぼ同数にまで増やす必要があり、莫大な設備投資が要求される。
特開２００６−０２１３５７号公報 特開２００３−０３９４３６号公報 特開２００２−３４７０３３号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、製品タイヤの外径とほぼ同一の外径を持つ生タイヤを用いてタイヤを成型する場合であっても、横溝を成型する突条による成型時のゴム寄せ量を低減して、タイヤ性能の悪化を抑えることができるタイヤ成型用金型を提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤ成型用金型は、トレッドを成型するトレッド成形型部がタイヤ周方向に分割された複数のセグメントで構成されたタイヤ成型用金型において、前記複数のセグメントが、タイヤ放射方向に移動可能に設けられるとともに、トレッド表面に横溝を成型する突条をタイヤ周方向に複数備え、前記セグメントの少なくとも周方向端部に位置する前記突条が、先端ほどセグメントの周方向中央部から離間するよう前記セグメントの中心に向かう方向に対して外向きに傾斜した姿勢に突設されたものである。

セグメントの端部に位置する突条を上記のように傾斜させたことにより、該突条の突出方向をセグメントの移動方向に近づけることができ、従って、突出方向と移動方向との間の角度ずれが小さくなるので、タイヤ成型時に、該突条による生タイヤのゴム寄せ量が低減される。そのため、金型が閉じる過程において隣接するセグメント同士の間でのゴムの噛み込みが抑制されるとともに、トレッド厚さが周方向で不均一となるのを抑制することができる。従って、該タイヤ成型用金型により成型された空気入りタイヤは、ＲＦＶ高次成分などのタイヤ性能の悪化が抑制されたものとなる。また、本発明によれば、上記のように突条の突出方向を変更するものであり、複雑な機構を組み込むものではないので、設備投資を抑えることができ、製造コストの増大を抑えることができる。

上記突条は、セグメントの移動方向に平行に突設されていることが好ましく、これにより、型閉め時の突条のゴム寄せ量を一層低減することができる。

一方で、このように突条を傾斜させると、これにより成型されるトレッドの横溝はトレッド表面に対して傾斜した形状に凹設される。そのため、該横溝によって形成されるブロックなどの陸部に断面鋭角状の縁部が設けられることになり、その部分の剛性が低くなることで、トウアンドヒール摩耗の要因となる。

かかるトウアンドヒール摩耗対策として、請求項１に係るタイヤ成型用金型では、前記突条は、前記セグメントの周方向端部寄りに位置する突条ほど突出高さが低く設定されている。突条の高さを低くすることで、形成される横溝の深さが浅くなるので、その分剛性を確保することができ、トウアンドヒール摩耗の発生を抑えることができる。

上記トウアンドヒール摩耗対策として、請求項２に係るタイヤ成型用金型では、セグメントの周方向端部に位置する突条の両側壁の傾斜角度の和が、前記セグメントの周方向中央部に位置する突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく設定されている。このように設定することで、上記断面鋭角状の縁部を鈍角に近づけることができ、その分剛性を確保することができるので、トウアンドヒール摩耗の発生を抑えることができる。ここで、突条の側壁の傾斜角度とは、突条の底辺と側壁とのなす角度である。

また、トレッド成形型部がタイヤ周方向において方向性のあるトレッドを成型するものである場合、各セグメントにおいて、タイヤ正転時に先に接地する周方向端部側の突条の両側壁の傾斜角度の和を、周方向中央部に位置する突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく、かつ、タイヤ正転時に後に接地する周方向端部側の突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく設定してもよい。トウアンドヒール摩耗は、通常、蹴り出し側で発生するので、蹴り出し側の縁部が断面鋭角状となる箇所に限定して、該断面鋭角状の縁部を鈍角に近づける剛性確保手段を採用してもよい。

本発明のタイヤ成型用金型であると、上記突条の傾斜により、タイヤ成型時における当該突条による生タイヤのゴム寄せ量を低減することができるので、隣接するセグメント同士の間でのゴムの噛み込みを抑制するとともに、トレッド厚さが周上で不均一となるのを抑制して、ＲＦＶ高次成分などのタイヤ性能の悪化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係るタイヤ成型用金型１０の概略構成を示す断面図である。この金型１０は、タイヤのトレッドを成型するように外周部に配置されたトレッド成形型部１２と、タイヤのサイド部を成型するための上側サイド成形型部１４及び下側サイド成形型部１６とを備えてなる。生タイヤＴは剛性コア１１上に支持されており、その状態で上記の各成形型部１２，１４，１６が閉じられることで金型１０内にセットされ、該金型１０内で加硫成型される。

図２は、トレッド成形型部１２が閉じられている状態を示す平面概略図である。図示するように、トレッド成形型部１２は、タイヤ周方向に均等に分割された複数のセグメント１８により構成されている。セグメント１８の分割数は通常７〜１３個であり、この例では７個のセグメント１８Ａ〜Ｇにより構成されている。

各セグメント１８は、タイヤ放射方向（半径方向）に移動可能に設けられている（図中、各セグメント１８の移動方向をＭで示す）。すなわち、各セグメント１８はその周方向中央がタイヤ放射方向に移動することで、実線で示す型閉め時と二点鎖線で示す型開き時とに拡縮変位するように構成されている。

各セグメント１８には、周方向溝を成型するための周方向に延びる突条１７（図１参照）とともに、図３に示すように、生タイヤＴのトレッド表面Ｔ１に横溝Ｔ２（図５参照）を成型するための幅方向に延びる突条２０がタイヤ周方向に複数設けられている。横溝Ｔ２とは、トレッド表面Ｔ１に設けられる周方向溝に交差する方向に延びる溝のことであり、幅方向溝とも称される。横溝Ｔ２は、周方向溝に対して必ずしも直角ではなくてもよく、すなわち周方向溝に対して傾斜した方向に延びるものであってもよい。また、横溝Ｔ２には、一般にサイプと称されるような幅狭の切れ込みも含まれる。

突条２０は、セグメント１８の周方向中央部２２の突条２０Ｃを除いて、先端ほど該周方向中央部２２から離間するようにセグメント１８の中心Ｏｍに向かう方向に対して外向きに傾斜した姿勢に突設されている。すなわち、図９に示すように従来の突条１０２がいずれもセグメントの中心Ｏｍに向かってセグメントの型表面１０５から垂直に突設されているのに対し、本実施形態では、突条２０は、図３に示すように、該中心Ｏｍに向かう方向から周方向端部側に傾斜した姿勢に突出形成されている。

セグメント１８の中心Ｏｍとは、断面円弧状をなすセグメント１８の当該円弧により規定される円の中心であり、トレッド成形型部１２を型閉めしたときに環状をなす当該トレッド成形型部１２の軸心に一致する（図２参照）。従って、図３に示すように型開きした状態では、各セグメント１８の中心Ｏｍは、生タイヤＴの中心Ｏに対して放射方向にずれた位置に移動する。

上記突条２０は、この例では、各セグメント１８の周方向における全体にわたって、各セグメント１８の移動方向Ｍに平行な姿勢に突設されている。すなわち、突条２０は移動方向Ｍに沿って延びている。従って、各突条２０のセグメント１８の中心Ｏｍに向かう方向に対する傾斜角度は、セグメント１８の端部２３側の突条２０ほど大きくなるように設定されている。図３中、端部２３の突条２３Ｅでの傾斜角度δ１は、その中央寄りの突条２０での傾斜角度δ２よりも大になっている（δ１＞δ２）。

以上よりなる金型１０を用いて空気入りタイヤを成型する際には、生タイヤＴを剛性コア１１上に支持した状態で、上下のサイド成形型部１４，１６を型閉めするとともに、トレッド成形型部１２を型閉めする。このようにブラダを用いずに剛性コア１１上に支持した状態で加硫成型するため、生タイヤＴの外径は製品タイヤの外径とほぼ同一に設定されている。

上記型閉め時、トレッド成形型部１２の各セグメント１８を放射方向内方に移動させることで（図２の移動方向Ｍ）、各セグメント１８の型表面１９を生タイヤＴのトレッド表面Ｔ１に押し当てる。このとき、各セグメント１８に設けられた突条２０は、セグメント１８の移動方向Ｍに対して平行に延びており、突出方向が移動方向Ｍに一致しているので、突条２０の生タイヤＴへの進入に伴って、生タイヤＴのゴムがセグメント１８の中央寄りから端部側に向かって押しやられるのを抑制することができる。

このように突条２０によるセグメント１８端部側へのゴム寄せ量が低減されるので、金型１０が閉じる過程において隣接するセグメント１８，１８同士の間でのゴムの噛み込みが抑制されるとともに、トレッド厚さが周方向で不均一となるのを抑制することができ、ＲＦＶ高次成分を改良することができる。

なお、上記実施形態では、各突条２０の突出方向をセグメント１８の移動方向Ｍに平行にしているが、必ずしも移動方向Ｍに完全に平行な姿勢でなくても、セグメント１８の中心Ｏｍに向かう方向に対して前記平行な姿勢に近づくように外向きに傾斜した姿勢に突設されていれば、傾斜角度に応じて上記ゴム寄せ量の低減効果は発揮されるので、本発明ではそのような態様も含まれる。なお、突条２０の突出方向とは、図３に示す突条２０の断面形状において、突条２０の先端をタイヤ周方向に２等分する点と突条２０の底辺をタイヤ周方向に２等分する点とを通る直線の方向である。

図４は他の実施形態に係るセグメントの構成を模式的に示したものである。この例では、セグメント１８の端部に位置する突条２０Ｅに限定して上記傾斜構成を採用している。

すなわち、この例では、各セグメント１８の周方向端部２３に位置する突条２０Ｅは、各セグメント１８の移動方向Ｍに平行な姿勢に突設されており、その他の突条２０は、従来と同様、セグメント１８の中心Ｏｍに向かってセグメント１８の型表面１９から垂直に突設されている。この場合、移動方向Ｍに平行に突設する突条２０Ｅの範囲は、セグメント１８の周方向端部２３に位置する限り、特に限定されないが、通常はセグメントの端部に位置するトレッドパターンのピッチ毎に上記傾斜構成を採用し、少なくともトレッドパターンの１ピッチ分の突条について上記傾斜構成を採用することが好ましい。

型閉め時において突条２０によるゴム寄せ量が大きいのは、各セグメントの周方向端部に位置する突条であるため、本実施形態のように周方向端部２３に位置する突条２０Ｅについてのみ傾斜構成を採用してもゴム寄せ量の低減効果は発揮され、ゴムの噛み込み抑制効果やＲＦＶ高次成分の改良効果を得ることができる。その他の構成及び作用効果は上記実施形態と同様であり、説明は省略する。

上記のように突条２０を傾斜させると、これにより成型されるトレッドの横溝Ｔ２は、図５（ａ）に示すようにトレッド表面Ｔ１に対して傾斜した形状に凹設される。図５（ａ）は、隣接するセグメント１８，１８の間で成型されたブロックＴ３を示したものである。図示するように、ブロックＴ３には断面鋭角状の縁部Ｔ４が形成され、この部分のブロック剛性が低くなることで、トウアンドヒール摩耗の要因となる。

図６は、トウアンドヒール摩耗対策の一例を示したものであり、この例では、各セグメント１８において、突条２０は、セグメント１８の周方向端部２３寄りに位置するものほど突出高さが低く設定されている（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３＞ｈ４）。即ち、ブロック剛性が周方向において均一になるように、各突条２０は、セグメント１８の中心Ｏｍに向かう方向に対する傾斜角度が大きくなるにつれて、突出高さが低くなるように形成されている。

突条２０の高さを低くすることで、形成される横溝Ｔ２の深さは、図５（ｂ）に示すように浅くなり、その分剛性が増加する。そのため、断面鋭角状の縁部Ｔ４の剛性低下を補うことができ、トウアンドヒール摩耗の発生を抑えることができる。

図７は、トウアンドヒール摩耗対策の他の一例を示したものである。この例では、ブロック剛性が周方向において均一になるように、突条２０の両側壁２４，２６の傾斜角度α，βの和（α＋β）が、セグメント１８の周方向中央部２２に位置する突条２０よりも、セグメント１８の周方向端部２３に位置する突条２０の方が小さくなるように設定されている。ここで、傾斜角度αは、突条２０の周方向に対向する両側壁のうちセグメント１８の中央部２２寄りの側壁２４が当該突条２０の底辺に対してなす角度である。また、傾斜角度βは、突条２０の周方向に対向する両側壁のうちセグメント１８の端部２３寄りの側壁２６が当該突条２０の底辺に対してなす角度である。

より詳細には、この例では、上記傾斜角度の和（α＋β）がセグメント１８の周方向端部２３寄りに位置する突条２０ほど小さくなるように設定されており、そのため、周方向端部２３寄りの突条２０ほど成型される横溝Ｔ２のテーパ角（横溝Ｔ２の両側壁がなす角度）が広くなるように設定されている。

このように設定することで、図５（ｃ）に示すように、ブロックＴ３の上記断面鋭角状の縁部Ｔ４を直角又は鈍角に近づけることができるので、その分剛性を確保することができ、トウアンドヒール摩耗の発生を抑えることができる。

図８は、トウアンドヒール摩耗対策の更に他の一例を示したものである。この例は、トレッド成形型部１２がタイヤ周方向において方向性のあるトレッドを成型する場合に関する。

トウアンドヒール摩耗は、通常、後に接地する蹴り出し側のブロック縁部で発生するので、この例では、蹴り出し側の縁部が断面鋭角状となる箇所に限定して、該断面鋭角状の縁部を鈍角に近づける剛性確保手段を採用している。

すなわち、図８に示すように、各セグメント１８において、タイヤ正転時（タイヤの正転方向をＹで示す。）に先に接地する周方向端部２３Ｆ側の突条２０の両側壁の傾斜角度の和（α＋β）を、周方向中央部２２に位置する突条２０の両側壁の傾斜角度の和（α＋β）よりも小さく、かつ、タイヤ正転時に後に接地する周方向端部２３Ｒ側の突条２０の両側壁の傾斜角度の和（α＋β）よりも小さく設定している。この例では、更に、周方向中央部２２に位置する突条２０の傾斜角度の和（α＋β）と、タイヤ正転時に後に接地する周方向端部２３Ｒ側の突条２０の傾斜角度の和（α＋β）とを同等に設定している。

このように設定することで、タイヤ正転時に後に接地する蹴り出し側のブロック縁部を断面鋭角状から直角又は鈍角に近づけることができるので、他の特性を維持しながら、トウアンドヒール摩耗を効果的に抑制することができる。

上記で説明した図３，４，６及び７の各実施形態の構成を採用した実施例の金型を用いて、空気入りラジアルタイヤを加硫成型することで、その効果を確認した（但し、図３及び図４の構成を採用した実施例１及び２は参考例である。）。タイヤサイズは２１５／６０Ｒ１６とし、生タイヤの外径は製品タイヤの外径と同一に設定して、ブラダを用いることなく、従ってベルトリフト率は０％としてタイヤを成型した。

また、比較例として、図９に示す従来の構成を採用した金型を用いて、ブラダによりベルトリフト率３％としてタイヤを成型した場合（比較例１）と、ブラダを用いることなく、ベルトリフト率を０％としてタイヤを成型した場合（比較例２）を、それぞれ行った。

各実施例及び比較例により得られたタイヤについて、ＲＦＶ７次成分を評価するとともに、トウアンドヒール摩耗を評価した。評価方法は以下の通りである。

・ＲＦＶ７次成分：ＪＩＳ Ｄ４２３０タイヤユニフォミティ測定方法によりＲＦＶを測定し、次数分析により７次成分を算出して、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど良好であることを意味する。

・トウアンドヒール摩耗：当社摩耗試験コースにて実車摩耗試験（国産ＦＦ２５００ｃｃミニバンによる）を実施し、１００００ｋｍ走行後のブロック間の段差を測定して、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど良好であることを意味する。

結果は、表１に示すとおりであり、生タイヤの外径を製品タイヤの外径と同一に設定してタイヤを加硫成型する場合、実施例１〜４の金型を用いることにより、比較例２の従来の金型を用いた場合と比較して、ＲＦＶ７次成分が改良されていた。また、実施例３，４の金型を用いることにより、実施例１，２の金型で見られたトウアンドヒール摩耗が解消されており、ＲＦＶ７次成分の改良効果とトウアンドヒール摩耗の改良効果とを両立することができた。

実施形態に係るタイヤ成型用金型の断面図。 トレッド成形型部が閉じられている状態を示す図。 同トレッド成形型部のセグメントの構成を模式的に示した図。 他の実施形態に係るセグメントの構成を模式的に示した図。 （ａ）は図３に示すセグメントにより成型されたタイヤのブロックを示す断面図、（ｂ）は図６に示すセグメントにより成型されたタイヤのブロックを示す断面図、（ｃ）は図７に示すセグメントにより成型されたタイヤのブロックを示す断面図。 他の実施形態に係るセグメントの構成を模式的に示した図。 更に他の実施形態に係るセグメントの構成を模式的に示した図。 更に他の実施形態に係るセグメントの構成を模式的に示した図。 従来のタイヤ成型用金型のセグメントの構成を模式的に示した図。

符号の説明

１０…タイヤ成型用金型
１２…トレッド成形型部
１８…セグメント
２０…突条、２０Ｃ…周方向中央部に位置する突条、２０Ｅ…周方向端部に位置する突条
２２…セグメントの周方向中央部
２３…セグメントの周方向端部、２３Ｆ…先に接地する周方向端部、２３Ｒ…後に接地する周方向端部
２４，２６…突条の側壁
Ｏｍ…セグメントの中心、Ｍ…セグメントの移動方向
Ｔ…生タイヤ、Ｔ１…トレッド表面、Ｔ２…横溝
α，β…突条の側壁の傾斜角度

Claims (5)

1. トレッドを成型するトレッド成形型部がタイヤ周方向に分割された複数のセグメントで構成されたタイヤ成型用金型において、
   前記複数のセグメントは、タイヤ放射方向に移動可能に設けられるとともに、トレッド表面に横溝を成型する突条をタイヤ周方向に複数備え、
   前記セグメントの少なくとも周方向端部に位置する前記突条は、先端ほどセグメントの周方向中央部から離間するよう前記セグメントの中心に向かう方向に対して外向きに傾斜した姿勢に突設され、
   前記突条は、前記セグメントの周方向端部寄りに位置する突条ほど突出高さが低く設定された、
   タイヤ成型用金型。
2. トレッドを成型するトレッド成形型部がタイヤ周方向に分割された複数のセグメントで構成されたタイヤ成型用金型において、
   前記複数のセグメントは、タイヤ放射方向に移動可能に設けられるとともに、トレッド表面に横溝を成型する突条をタイヤ周方向に複数備え、
   前記セグメントの少なくとも周方向端部に位置する前記突条は、先端ほどセグメントの周方向中央部から離間するよう前記セグメントの中心に向かう方向に対して外向きに傾斜した姿勢に突設され、
   前記セグメントの周方向端部に位置する突条は、両側壁の傾斜角度の和が、前記セグメントの周方向中央部に位置する突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく設定された、
   タイヤ成型用金型。
3. 前記トレッド成形型部はタイヤ周方向において方向性のあるトレッドを成型するものであり、前記各セグメントにおいて、タイヤ正転時に先に接地する周方向端部側の突条の両側壁の傾斜角度の和が、周方向中央部に位置する突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく、かつ、タイヤ正転時に後に接地する周方向端部側の突条の両側壁の傾斜角度の和よりも小さく設定された、請求項２記載のタイヤ成型用金型。
4. 前記の少なくとも周方向端部に位置する前記突条は、前記セグメントの移動方向に平行に突設された、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ成型用金型。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ成型用金型により成型された空気入りタイヤ。

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