(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッドの内表面を形成するトレッド成形部と、そのタイヤ軸方向両端から半径方向内方にのびかつタイヤサイドウォールの内表面を形成する一対のサイドウォール成形部と、各前記サイドウォール成形部の半径方向内端に連なりかつタイヤビードの内表面を形成するビード成形部とを有するトロイド状の中空な中子本体を具えるタイヤ加硫用の剛性中子であって、
前記中子本体は、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントからなり、
かつ前記複数の中子セグメントは、周方向巾が大、かつ周方向両端の分割面を、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜する内向き傾斜面とした第１の中子セグメントと、
前記第１の中子セグメントとは周方向に交互に配され、しかも周方向巾が小、かつ周方向両端の分割面を、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜するとともに前記内向き傾斜面と突き合わされる外向き傾斜面とした第２の中子セグメントとからなるとともに、
前記第２の中子セグメントは、そのトレッド成形部の少なくとも一方の周方向の端部に、かつトレッド端縁間に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部が形成され、かつ前記第１の中子セグメントは、そのトレッド成形部の周方向の端部に、前記凹み部と嵌り合う嵌合凸部が形成されることを特徴とするタイヤ加硫用の剛性中子。
【請求項２】
前記第２の中子セグメントのトレッド成形部におけるトレッド端縁側の周方向端を通るタイヤ軸方向線を基準線としたとき、前記凹み部は、前記基準線からの周方向の凹み量が最大となる最大凹み部分が、タイヤ赤道上に位置することを特徴とする請求項１記載のタイヤ加硫用の剛性中子。
【請求項３】
前記凹み部は、前記凹み量の最大値Ｌ１max を、前記トレッド成形部の軸方向巾Ｗの５〜５０％としたことを特徴とする請求項２記載のタイヤ加硫用の剛性中子。
【請求項４】
前記凹み部は、タイヤ赤道上に中心を有する凹円弧部を含む湾曲形状をなすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ加硫用の剛性中子。
【請求項５】
前記凹み部は、タイヤ赤道上に頂部を有する略三角形状をなすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ加硫用の剛性中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレッド成形部の肉厚を減じて熱伝導を改善しながら該トレッド成形部の変形を抑制しうるタイヤ加硫用の剛性中子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タイヤの形成精度を高めかつタイヤ内の残留歪みを低減させるため、図9（Ａ）に示すように、加硫済みタイヤのタイヤ内面形状に相当する外面形状を有する剛性中子ａを用い、この剛性中子ａ上に、インナーライナ、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を順次貼り付けて未加硫タイヤｔを形成するとともに、この未加硫タイヤｔを剛性中子ａごと加硫金型ｂ内に投入し、内型である剛性中子ａと外型である加硫金型ｂとの間でタイヤを加硫成形する方法が提案されている。
【０００３】
この剛性中子ａでは、図9（Ｂ）に示すように、加硫成形後にタイヤから分解して取り外せるように、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントｃから形成される。詳しくは、周方向両端の分割面が、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜する第１の中子セグメントｃ１と、この第１の中子セグメントｃ１とは周方向に交互に配されしかも周方向両端の分割面が、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜する第２の中子セグメントｃ２とから構成される。そして、第２の中子セグメントｃ２から順次半径方向内方に一つずつ移動させて取り出すことで、剛性中子ａを分解して加硫済みタイヤから取り外すことができる。
【０００４】
他方、加硫金型ｂのトレッド形成モールドｂ１を閉める際、トレッド溝形成用の溝成形突条ｄが先ず未加硫タイヤｔの表面に当たるが、前記剛性中子ａを用いた加硫成形においては、加硫金型ｂが閉じた時の加硫金型ｂと剛性中子ａとの間の内容積は、未加硫タイヤｔの体積と実質的に一致するように構成されている。そのため、金型閉にて溝成形突条ｄが未加硫タイヤｔ内に埋入する際、ゴムが逃げる十分なスペースが形成されず、剛性中子ａのトレッド成形部ａ１に大きな圧力が作用し、前記トレッド成形部ａ１が、半径方向内側に撓んで塑性変形を起こすという傾向がある。特に近年、剛性中子ａ内に設けるヒータからの熱伝達を改善して加硫を効率よく行うために、トレッド成形部ａ１の肉厚を減じることが望まれているが、係る場合には、前記トレッド成形部ａ１の塑性変形はより顕著となる。
【０００５】
なお下記の特許文献１には、金型閉時の圧力増加を抑制するため、各中子セグメントｃを半径方向に分割した熱膨張率の異なる少なくとも２つのセグメント体にて構成するとともに、この２つのセグメント体の熱膨張率の比（大／小）を３以上に設定することが提案されている。しかし、この提案では、セグメント体の個数が増えてしまい、剛性中子ａを分解してタイヤから取り外す手間が増加する。又内部にヒータ収容用の腔部を設けた中空な剛性中子ａへの採用は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況に鑑み本発明者が研究した結果、前記塑性変形は、主に、前記第２の中子セグメントｃ２に発生することが判明した。その原因は明らかではないが、有限要素法を用いてコンピュータ解析を行ったところ、加硫成型時、各中子セグメントｃの外面にほぼ均一な圧力が作用するものの、構造上の影響により前記第２の中子セグメントｃ２の側に応力が集中する傾向があり、その結果、図５（Ｂ）に示すように、第２の中子セグメントｃ２に塑性変形が発生することが判明した。
【０００８】
そして又、第２の中子セグメントｃ２のトレッド成形部の周方向の端部に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部を設け、特に変形しやすいタイヤ赤道側で受圧面積を減じて圧力負担を軽減することにより、第２の中子セグメントｃ２の側への応力集中を緩和でき、塑性変形を抑制しうることを見出し得た。
【０００９】
すなわち本発明は、第２の中子セグメントのトレッド成形部の周方向の端部に、かつトレッド端縁間に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部を形成し、かつ第１の中子セグメントのトレッド成形部の周方向の端部に、前記凹み部と嵌り合う嵌合凸部を形成することを基本として、トレッド成形部の肉厚を減じて熱伝導を改善しながら、前記第２の中子セグメントのトレッド成形部に生じる塑性変形を抑制でき、空気入りタイヤを高品質で形成しうるタイヤ加硫用の剛性中子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、タイヤトレッドの内表面を形成するトレッド成形部と、そのタイヤ軸方向両端から半径方向内方にのびかつタイヤサイドウォールの内表面を形成する一対のサイドウォール成形部と、各前記サイドウォール成形部の半径方向内端に連なりかつタイヤビードの内表面を形成するビード成形部とを有するトロイド状の中空な中子本体を具えるタイヤ加硫用の剛性中子であって、
前記中子本体は、タイヤ周方向に分割される複数の中子セグメントからなり、
かつ前記複数の中子セグメントは、周方向巾が大、かつ周方向両端の分割面を、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜する内向き傾斜面とした第１の中子セグメントと、
前記第１の中子セグメントとは周方向に交互に配され、しかも周方向巾が小、かつ周方向両端の分割面を、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜するとともに前記内向き傾斜面と突き合わされる外向き傾斜面とした第２の中子セグメントとからなるとともに、
前記第２の中子セグメントは、そのトレッド成形部の少なくとも一方の周方向の端部に、かつトレッド端縁間に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部が形成され、かつ前記第１の中子セグメントは、そのトレッド成形部の周方向の端部に、前記凹み部と嵌り合う嵌合凸部が形成されることを特徴としている。
【００１１】
又請求項２の発明では、前記第２の中子セグメントのトレッド成形部におけるトレッド端縁側の周方向端を通るタイヤ軸方向線を基準線としたとき、前記凹み部は、前記基準線からの周方向の凹み量が最大となる最大凹み部分が、タイヤ赤道上に位置することを特徴としている。
【００１２】
又請求項３の発明では、前記凹み部は、前記凹み量の最大値Ｌ１max を、前記トレッド成形部の軸方向巾Ｗの５〜５０％としたことを特徴としている。
【００１３】
又請求項４の発明では、前記凹み部は、タイヤ赤道上に中心を有する凹円弧部を含む湾曲形状をなすことを特徴としている。
【００１４】
又請求項５の発明では、前記凹み部は、タイヤ赤道上に頂部を有する略三角形状をなすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は叙上の如く、分割面を内向き傾斜面とした第１の中子セグメントと、分割面を外向き傾斜面とした第２の中子セグメントとから構成される中子本体において、第２の中子セグメントのトレッド成形部の周方向の端部に、かつトレッド端縁間に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部を形成し、かつ第１の中子セグメントのトレッド成形部の周方向の端部に、前記凹み部と嵌り合う嵌合凸部を形成している。
【００１６】
この凹み部は、トレッド成形部において最も変形しやすいタイヤ赤道側での受圧面積を減じて圧力負担を軽減することができる。その結果、第２の中子セグメントｃ２の側への応力集中を緩和でき、トレッド成形部の肉厚を減じて熱伝導を改善しながら、第２の中子セグメントのトレッド成形部に生じる塑性変形を抑制しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の剛性中子の一実施例を示す子午断面図である。
【図２】中子本体の側面図である。
【図３】中子本体の斜視図である。
【図４】中子本体のトレッド成形部の外表面の一部を平面に展開した展開図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は本発品と従来品との塑性変形状態を荷重シミュレーションによって示す斜視図である。
【図６】中子本体の分解方法を説明する側面図である。
【図７】（Ａ）〜（D）は、凹み部の他の実施例を示す展開図である。
【図８】（Ａ）、（B）は、凹み部のさらに他の実施例を示す展開図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は従来の剛性中子を説明する断面図、及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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の剛性中子１は、空気入りタイヤＴのタイヤトレッドＴ２の内表面を形成するトレッド成形部２と、そのタイヤ軸方向両端から半径方向内方にのびかつタイヤサイドウォールＴ３の内表面を形成する一対のサイドウォール成形部３と、各前記サイドウォール成形部３の半径方向内端に連なりかつタイヤビードＴ４の内表面を形成するビード成形部４とを有するトロイド状の中空の中子本体５を具える。
【００１９】
この中子本体５は、例えばアルミ合金等の熱伝導に優れる金属材料を用いて形成される剛体であって、その外表面上で、タイヤ構成部材である例えばインナーライナゴム、カーカスプライ、ベルトプライ、サイドウォールゴム、トレッドゴム等を順次貼り付けることにより、未加硫タイヤＴが形成される。又この未加硫タイヤＴを前記剛性中子１ごと加硫金型内に投入することにより、内型である剛性中子１と外型である加硫金型との間で、タイヤの加硫成形が行われる。従って前記中子本体５では、その外周面は、製品タイヤの内腔面（内表面）に合った形状にて形成されるとともに、その内部には加硫用のヒータｅを収容するための腔部Ｈが形成される。
【００２０】
又前記中子本体５は、図２、３に示すように、分割面Ｓによってタイヤ周方向に分割される複数の中子セグメント６からなるとともに、この複数の中子セグメント６は、周方向に交互に配される第１、第２の中子セグメント６Ａ、６Ｂから構成される。なお各中子セグメント６は、その内孔８に配される内リング２０によって半径方向内方への移動が阻止されトロイド状に保持される。
【００２１】
前記第１の中子セグメント６Ａは、周方向巾が大であり、かつ周方向両端の分割面Ｓを、半径方向内方に向かって周方向巾が減じる向きに傾斜する内向き傾斜面７Ａとしている。又前記第２の中子セグメント６Ｂは、周方向巾が小であり、かつ周方向両端の分割面Ｓを、半径方向内方に向かって周方向巾が増す向きに傾斜するとともに前記内向き傾斜面７Ａと突き合わされる外向き傾斜面７Ｂとしている。
【００２２】
そして本実施形態の中子本体５では、図４にトレッド成形部２の外表面を平面に展開して示すように、第２の中子セグメント６Ｂのトレッド成形部２は、その少なくとも一方の周方向の端部Ａｅに、かつトレッド端縁Ｔｅ，Ｔｅ間に、周方向巾が減じる向きにへこむ凹み部１０を具える。本例では両側の周方向の端部Ａｅ、Ａｅに、それぞれ凹み部１０が配される場合が示される。又前記第１の中子セグメント６Ａのトレッド成形部２の周方向の端部には、前記凹み部１０と嵌り合う嵌合凸部１１が形成される。
【００２３】
前記凹み部１０では、前記第２の中子セグメント６Ｂのトレッド成形部２におけるトレッド端縁Ｔｅ側の周方向端Ｐを通るタイヤ軸方向線を基準線Ｘｐとしたとき、この基準線Ｘｐからの周方向の凹み量Ｌ１が最大となる最大凹み部分１０Ａが、トレッド中央領域内に位置することが好ましい。本例では、前記最大凹み部分１０Ａが、タイヤ赤道Ｃ上に位置するより好ましい場合が示されている。なおトレッド中央領域とは、タイヤ赤道Ｃを中心とした、トレッド成形部２の軸方向巾Ｗの１／２の巾領域を意味する。又前記軸方向巾Ｗとは、図１に示すようにトレッド成形部２の内周面２ｓにおける最大巾として定義される。又前記トレッド端縁Ｔｅも、前記トレッド成形部２の内周面２ｓのタイヤ軸方向外端縁として定義される。
【００２４】
又前記凹み部１０は、本例の如く、タイヤ赤道Ｃ上に中心を有する凹円弧部１３ａを含む滑らかな湾曲形状に形成されるのが好ましい。本例では、前記凹み部１０が、凹円弧部１３ａの軸方向両端に、該凹円弧部１３ａと前記基準線Ｘｐとを滑らかに継ぐ凸円弧部１３ｂを設けた片側略Ｓ状の湾曲形状に形成されたものが例示される。なお前記凹円弧部１３ａ及び／又は凸円弧部１３ｂは、単一円弧で形成しうる他、複数の曲率半径の円弧を組み合わせて形成することができ、又その一部を直線にて形成することもできる。
【００２５】
このような凹み部１０は、トレッド成形部２において最も変形しやすいタイヤ赤道Ｃ側での受圧面積を減じて圧力負担を軽減することができる。その結果、加硫成型時に生じる第２の中子セグメント６Ｂへの応力集中を緩和しうる。従って、前記トレッド成形部の肉厚Ｊ（図１に示す。）を減じて熱伝導を改善しながら、第２の中子セグメント６Ｂに生じる塑性変形を抑制することが可能となり、空気入りタイヤの品質向上を達成しうる。
【００２６】
なお図５（Ａ）、（Ｂ）に、有限要素法を用いた、コンピュータによる荷重シミュレーションの結果を示す。同図には、半径方向の変形量が１００倍に拡大して示されている。前記凹み部１０を設けた第２の中子セグメント６Ｂ（図５（Ａ）に示す）は、凹み部１０を設けない従来の第２の中子セグメント６Ｂ（図５（Ｂ）に示す）に比して、半径方向内方への変形が大幅に抑制されているのが確認できる。
【００２７】
なお前記凹み部１０の凹み量Ｌ１の最大値Ｌ１max が過小であると、上記効果が充分に発揮されず、逆に大きすぎても、前記第２の中子セグメント６Ｂの剛性が低下して塑性変形しやすくなる。このような観点から前記凹み量Ｌ１の最大値Ｌ１max は、トレッド成形部２の前記軸方向巾Ｗの５〜５０％の範囲が好ましい。
【００２８】
又前記中子本体５は、第２の中子セグメント６Ｂから順次半径方向内方に一つずつ移動させることで、その内孔８側から分解して取り外すことができる。このとき、図６に示すように、第１の中子セグメント６Ａにおけるトレッド成形部２の周方向両端部Ｂｅ、Ｂｅ間の周方向の直線距離の最大値Ｌ２は、前記内孔８の直径Ｄより小であることが、中子本体５を分解して取り外す上で必要である。
【００２９】
次に、図７（Ａ）〜（Ｄ）、８（Ａ）、（Ｂ）に、前記凹み部１０の他の実施例を示す。図７（Ａ）は、凹み部１０が、タイヤ赤道Ｃ上に凹み量Ｌ１が最大となる頂部Ｑ１（最大凹み部分１０Ａに相当する。）を有する略三角形状をなす場合が示される。又図７（Ｂ）、（Ｃ）は、凹み部１０が、タイヤ赤道Ｃ上に、凹み量Ｌ１が最大となる軸方向の横辺Ｑ２（最大凹み部分１０Ａに相当する。）を有する矩形状、及び台形状をなす場合が示される。又図７（Ｄ）は、凹み部１０が、タイヤ赤道Ｃ上に、凹み量Ｌ１が最大となる軸方向の横辺Ｑ２（最大凹み部分１０Ａに相当する。）を有する階段状をなす場合が示される。又図８（Ａ）は、凹み部１０が、タイヤ赤道Ｃの両側に、凹み量Ｌ１が最大となる軸方向の横辺Ｑ３、Ｑ３（最大凹み部分１０Ａに相当する。）を有する場合が示されている。又図８（B）は、周方向の端部Ａｅに、例えば略三角形状をなす複数（例えば2つ）の凹み部１０が形成された場合が示されており、本例では、各凹み部１０の最大凹み部分１０Ａは、トレッド中央領域に位置している。
【００３０】
これらは何れも、タイヤ赤道Ｃ側での受圧面積を減じて圧力負担を軽減することができ、加硫時における第２の中子セグメント６Ｂの変形を低減することができる。なお嵌合凸部１１は、各凹み部１０に嵌り合う形状に形成される。
【００３１】
なお前記中子本体５では、前記第２の中子セグメント６Ｂのトレッド成形部２の一方の周方向の端部Ｂｅのみに凹み部１０を形成し、他方の周方向の端部Ｂｅを従来と同様、前記基準線Ｘｐに沿う軸方向線にて終端させることもできる。また凹み部１０はタイヤ赤道Ｃを中心とした対称形状に、あるいはタイヤ赤道Ｃを中心とした対称位置に形成するのが好ましい。
【００３２】
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。
【実施例】
【００３３】
本発明の効果を確認するため、図２に示す構造をなす中子セグメントを用いた中子本体を表１の仕様で試作した。そしてこの中子本体を用いて空気入りタイヤを１０回形成し、その後、第２の中子セグメントにおけるトレッド成形部のタイヤ赤道上での塑性変形量を測定した。各中子本体とも、凹み部以外は実質的に同仕様である。
なお中子本体は、アルミニューム合金展伸材（５０００系合金）を用い、
トレッド成形部における厚さ：  １８．１ｍｍ、
第２の中子セグメントにおけるトレッド成形部の軸方向巾Ｗ：１６２ｍｍ
第２の中子セグメントにおけるトレッド成形部の周方向巾（基準線Ｘｐ、Ｘｐ間の距離）：１２２ｍｍ
としている。
【００３４】
【表１】
0005406701.tif 000002
【００３５】
表に示すように実施例のものは、第２の中子セグメントにおけるトレッド成形部の塑性変形を大幅に抑制しうるのが確認できる。
【符号の説明】
【００３６】
１     剛性中子
２     トレッド成形部
３     サイドウォール成形部
４     ビード成形部
５     中子本体
６     中子セグメント
６Ａ   第１の中子セグメント
６Ｂ   第２の中子セグメント
７Ａ   内向き傾斜面
７Ｂ   外向き傾斜面
１０   凹み部
１１   嵌合凸部
１３ａ 凹円弧部
【図１】
0005406701.tif 000003
【図２】
0005406701.tif 000004
【図３】
0005406701.tif 000005
【図４】
0005406701.tif 000006
【図５】
0005406701.tif 000007
【図６】
0005406701.tif 000008
【図７】
0005406701.tif 000009
【図８】
0005406701.tif 000010
【図９】
0005406701.tif 000011