JP7255933B1 - タイヤ加硫金型のコンテナリング及びそのコンテナリングを有するタイヤ加硫金型 - Google Patents

Abstract

【課題】環状蒸気流路の高さをできるだけ小さくする一方で、金型の加熱を効率良く行うことができるコンテナリング及びそのコンテナリングを備えた加硫金型を提供する。【解決手段】タイヤ加硫金型において、中心軸の周りに環状に配置された複数のセクタを前記複数のセクタの外側から拘束する環状のコンテナリング３０は、内部に、中心軸を中心とする周方向に連続した環状の主加熱媒体案内路４６と、周方向に間隔をあけて配置され、主加熱媒体案内路４６から上方に向けて延在する複数の副加熱媒体案内路８４，８６が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤ製造の加硫工程で使用される金型及び該金型を構成するコンテナリングに関する。

特許文献１に、タイヤを製造する加硫工程で使用される金型が記載されている。この金型は、上下方向の中心軸の周りに環状に配置された複数のセクタと、これら複数のセクタの周囲に配置されて該セクタの径方向外側への移動を阻止する環状のコンテナリングを備えている。コンテナリングは、中心軸を中心とする周方向に連続した環状の蒸気流路（ジャケット）が形成されており、この蒸気流路に高温蒸気を流すことで、金型全体を加熱できるようになっている。

例えば、特許文献１に記載されたコンテナリングには、上下方向に長い縦長の蒸気流路が形成されている。しかし、コンテナリングの強度を確保するためには、蒸気流路の上下方向寸法を出来るだけ小さくすることが好ましい。一方、蒸気流路の上下方向寸法を小さくすると、金型の加熱に要する時間が長くなる。

特許第６５３７９８号公報

そこで、本発明は、環状蒸気流路の高さをできるだけ小さくする一方で、金型の加熱を効率良く行うことができるコンテナリング及びそのコンテナリングを備えた加硫金型を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願発明の実施形態に係るコンテナリングは、
タイヤ加硫金型の中心軸を中心とする周方向に連続した環状の主加熱媒体案内路と、
前記周方向に一定の間隔をあけて配置され、前記環状の主加熱媒体案内路から上方に向けて延在する複数の副加熱媒体案内路を設けたものである。

このように構成された実施形態のコンテナリングによれば、主加熱媒体案内路に供給された加熱媒体は、環状の主加熱媒体案路に沿って周方向に移動しながらコンテナリングの全体を加熱する。主加熱媒体案路に供給された加熱媒体はまた、複数の副加熱媒体案内路に入り、主加熱媒体案内路の上にあるコンテナリング部分を加熱する。これにより、コンテナリングは、その上下方向に一様にかつ短時間で目的の温度まで加熱される。

本発明に係る方法を適用するタイヤ加硫金型の構成を示す断面図。 図１に示す金型を構成するセグメントとセクタを示す斜視図。 図１に示す金型を構成するコンテナリングを上方から見た部分平面図。 図１に示す金型を構成するコンテナリングの断面図。 実施形態のコンテナリングにおける加熱温度と時間の関係を示すグラフ。 比較例のコンテナリングにおける加熱温度と時間の関係を示すグラフ。

以下、添付図面を参照して本発明に係るタイヤ加硫金型（以下、単に「金型」という。）及びその一部を構成するコンテナリング（または、「アクチュエータリング」ともいう。）の実施形態を説明する。

［金型］
図１は、金型１０の概略構成を示す。金型１０は、図示しない基台の上に置かれる。基台の上には３つの部材－下部プラテン１２、下部プレート１４、及び下サイドモールド１６がこの順序で積層される。

下部プラテン１２、下部プレート１４、及び下サイドモールド１６はそれぞれ、上下方向に向けられた金型の中心軸１８を中心とする開口２０，２２，２４を有する。図示しないが、基台にも、中心軸１８を中心とする開口が形成されている。これらの開口には、加硫時図示しない昇降装置が配置される。昇降装置は、加硫時にタイヤを保持するブラダリングを支持する。また、昇降装置は、タイヤの内側に高温高圧蒸気を噴射するノズルを備えている。

下サイドモールド１６の上には、中心軸１８を中心とする円周上に複数のセグメント２６が配置される。例えば、図２に示すように、金型１０は、同一形状の９個のセグメント２６からなる。

複数のセグメント２６によって囲まれた内側の空間には、セグメント２６の内周面に沿って複数のセクタ２８が配置される。図２に示すように、各セクタ２８の外周面は外側のセグメント２６の内周面形状に対応する形状を有する。

複数のセグメント２６の外周には環状のコンテナリング３０が配置される。

セグメント２６及びセクタ２８の上には、３つの部材－上サイドモールド３２、上部プレート３４、及び上プラテン３６がこの順序で積層される。図示するように、上サイドモールド３２は、中心軸１８を中心とする円形の開口３８を有する。

このように、複数のセクタ２８の内周面、下サイドモールド１６の上面、及び上サイドモールド３２の下面によって、タイヤの外形を形作るモールド面が形成される。例えば、複数のセクタ２８の内周面にはタイヤのトレッド部に対応する形状が形成され、下サイドモールド１６の上面と上サイドモールド３２の下面にはタイヤのサイドウォール部に対応する形状が形成されている。

以上の構成を備えた金型１０を用いてタイヤを加硫する場合、セクタ２８と下サイドモールド１６と上サイドモールド３２に囲まれたモールド空間４０に、昇降機構に支持された上下ブラダリングとそれに支持されたタイヤ（グリーンタイヤ）が収容される。

タイヤには、その内側と外側から圧力が加えられる。例えば、タイヤの内面には、昇降機構に設けたノズルを通じて、上下ブラダリングとタイヤに囲まれた空間に高温高圧の蒸気が供給されて圧力が加えられる。タイヤの外面に加わる力は、複数のセクタ２８を介してトレッド部に加えられる力と、下サイドモールド１６と上サイドモールド３２を介してサイドウォール部に加えられる力である。

実施形態では、上部プレート３４とコンテナリング３０の上に配置された上プラテン３６に上方から力が加えられる。上プラテン３６からコンテナリング３０に加わる力は、コンテナリング３０とセグメント２６の円錐傾斜面４２，４４を介して中心軸１８に向かう加圧力に変換され、複数のセクタ２８からトレッド部に加えられる。一方、上プラテン３６から上部プレート３４に加わる力は、上サイドモールド３２と下サイドモールド１６がタイヤのサイドウォール部をその上下から加圧する力に変換される。

加硫前、コンテナリング３０の内部に形成されたジャケット４６と下プラテン１２と上プラテン３６の内部に形成されたジャケット４６、４８にそれぞれ加熱媒体である高温高圧蒸気が供給されてタイヤはその外側から加熱（予熱）される。また、加硫時、昇降機構の流路を介してタイヤの内側に高温高圧蒸気が供給されてタイヤはその内側から加熱される。

このように、タイヤには、その内側と外側から熱と圧力が加えられ、金型１０のモールド面に付された形状に対応した形状が付与される。

［コンテナリング］
図３に示すように、コンテナリング３０は、上リング部（第２のリング部）５２と下リング部（第１のリング部）５４の２つの部分で構成されている。

上リング部５２は板状リングである。

下リング部５４は、略三角形又は略台形の断面形状を有し、径方向外側の外周面５６が略鉛直方向に向けられた円筒面５６によって形作られ、径方向内側の内周面５８が上方に向かって次第に中心軸１８に接近する円錐面（テーパ面）によって形作られ、下リング部５４の幅は下から上に向かって次第に大きくなっている。

下リング部５４の内部、特に、下リング部５４の下部には、上述のように、加硫前また加硫中に金型を予熱及び加熱するために、中心軸１８を中心とする円周に沿って連続した環状のジャケット４６からなる主加熱媒体流路が形成されている。

ジャケット４６に高温高圧蒸気を供給するために、下リング部５４の外周円筒面５６には、ジャケット４６に通じる２つの開口６０，６２が形成されている。一方の開口６０はプレート６４が溶接されて塞がれている。プレート６４には入口ポート６８が形成され、そこに蒸気供給管７２が接続されている。他方の開口６２もプレート６６が溶接されて塞がれている。プレート６６には出口ポート７０が形成され、そこに蒸気排出管７４が接続されている。

開口６０，６２は、中心軸１８を中心として対称な位置（周方向に１８０°離れた場所）に設けてもよいし、周方向に関して近くに配置してもよい。

図３，４に示すように、下リング部５４の上端面８０には、周方向に所定の間隔をあけて所定深さの溝８１又は窪みが形成されている。溝８１の底部には、溝８１とジャケット４６を連通する副加熱媒体流路が上下方向に向けて形成されている。実施形態において、副加熱媒体流路は、平行に配置された２つの孔（流路）８４，８６で構成されている。溝８１には、溝８１の形状に対応する形状の蓋（ブロック）８２が着脱可能に嵌め込まれる。好ましくは、蓋８２は、例えば溝８１と蓋８２の接触部を周方向に連続して溶接して、下リング部５４に固定される。実施形態において、溝８１の底部には、２つの孔８４，８６の上端部を互いに連結する連絡路８５が形成され、これにより、孔８４，８６は、それらの上端部が連絡路８５によって互いに連通されるとともに、それらの下端がジャケット４６によって互いに連通されている。

図４に示すように、溝８１は、これを上から見ると、周方向に長い溝であるが、溝８１の形は任意である。また、図４には、複数の溝８１が一定の間隔で示されているが、溝８１の間隔は一定である必要はない。図示しないが、コンテナリング３０には、コンテナリング３０の内側に配置されるセクタ２８を固定するためのボルトを通す穴が多数形成されており、それらのボルト穴と孔８４，８６が干渉しないように、溝８１の位置と間隔、及び孔８４，８６の位置と間隔が決められる。

図３に示すように、下リング部５４の上端面８０には上リング部５２が配置され、ボルト等の固定手段によって、着脱可能に固定される。これにより、ジャケット４６，孔８４，８６，溝８１は、蒸気供給管７２と蒸気排出管７４にのみ通じる、一つの閉鎖された空間（蒸気流路）を形成する。

このように構成されたコンテナリング３０によれば、金型１０の予熱及び加熱時、図示しない高温高圧蒸気供給源から供給される高温高圧蒸気は、蒸気供給管７２を介してジャケット４６に供給される。供給された蒸気は、蒸気排出管７４に向かって進行する過程で、孔８４，８６及び連絡路８５に入り、コンテナリング３０の下部から上部まで一様に加熱する。コンテナリング３０に熱が奪われた蒸気は、液化したドレーンとともに蒸気排出管７４から排出される。図３に示すように、ドレーンを排出するために、蒸気排出管７４は、ジャケット４６の下部に接続されている。

［比較実験］
上述した実施形態のコンテナリングと従来のコンテナリング（溝と孔の無いコンテナリング）に高温高圧蒸気を供給し、コンテナリングの各部における温度を測定した。

実施形態のコンテナリングには、蒸気供給管７２の出口付近（ジャケット入口）と、コンテリングの上部内周面に温度検出器を取り付けた。

従来のコンテナリングには、蒸気供給管の出口付近（ジャケット入口）と、コンテナリングの中央部内周面と上部内周面に温度検出器を取り付けた。

図５に示すように、実施形態のコンテナリングの場合、コンテナリングの上部内周面の温度は、蒸気の供給開始と共に急激に温度が上昇し、僅か１０分経過時点で約１５０℃に達し、その後約２５分経過時点でほぼ蒸気温度（１７６～１７８℃）に近い温度（１７０℃）に達した。これに対し、図６に示すように、従来のコンテナリングでは、中央部及び上部の温度が、蒸気の供給開始からの経過時間に応じて徐々に増加するものの、約１４０℃の温度に達するまでに約８０分を要した。

実験から明らかなように、実施形態のコンテナリングの場合、蒸気の供給開始からわずかな時間でコンテリングが蒸気温度（１７６～１７８℃）に近い温度（１７０℃）まで加熱されることが判明した。これに対し、従来のコンテナリングの場合、コンテナリングの内周面が蒸気温度に近い温度まで加熱されることがなく、供給開始から１００分経過した時点でもコンテナリングの内周面の温度は１４０℃～１５０℃であった。

［他の実施形態］
上述の実施形態では、副加熱媒体流路は、２つの孔８４，８６で構成したが、１つの孔で構成してもよいし、３つ以上の孔で構成してもよい。

上述の実施形態では、溝８１の下に、２つの孔８４，８６を互いに連通する連絡路８５を形成したが、この連絡路は無くてもよい。連絡路の効果を確認するために、２つの孔の上端を溝で接続したコンテナリングと、一つの孔だけを形成してその上端を閉鎖したコンテナリングを用いて温度上昇を比較した。その結果、最終的には両コンテナリングの上部内周面が蒸気温度（１７６～１７８℃）に近い温度（１７０℃）まで上昇したが、その温度に達するまで要した時間は前者で約２５分、後者で約８０分であった。したがって、コンテナリングを短時間で加熱するためには、複数の孔を設けてそれらの上端を連絡路によって互いに連通することが好ましいと考えられる。

上述の実施形態では、下リング部５４の上端面８０に溝８１を形成するとともに、溝８１の底部に連絡路８２を形成したが、溝８１を連絡路として利用してもよい。この場合、上リング部５２と下リング部５４との間には、孔の周囲にシール手段（ガスケット溝と該ガスケット溝に配置するガスケット等）を設け、上リング部５２と下リング部５４との境界面から蒸気が漏れるのを防止することが好ましい。
または、下リング部５４の上端面８０に、溝を形成することなく、直に一つ又は複数の孔を開けてもよい。この場合、各孔の上端部を対応する形の蓋（栓）で閉じてシールしてもよいし、孔の周囲にシール手段（ガスケット収容溝と該ガスケット溝に配置するガスケット等）を設け、上リング部５２と下リング部５４との境界面から蒸気が漏れるのを防止してもよい。

上述の実施形態では、コンテナリング３０を上リング部５２と下リング部５４に分割したが、コンテナリング３０を分割することなく、コンテナリングを一つのリングで構成してもよい。
この形態では、一つのリングの上端面に孔を形成してもよい。この場合、孔の上端に蓋を嵌めることによって、孔の上端を閉じる。
または、一つのリングの上端面に溝（又は窪み）を形成し、溝の底部に孔を形成してもよい。この場合、溝に蓋を嵌めることによって、孔の上端を閉じる。
もしくは、一つのリングの上端面に溝（又は窪み）を形成するとともに、溝の底部に複数の孔を形成し、孔の上端部を連通路によって互いに連通してもよい。この場合、溝に蓋を嵌めることによって、連通路の上端を閉じる。

他の実施形態では、一つ又は複数の孔に、コンテナリングを構成する材料（通常は鉄）よりも熱伝導率の良い金属（例えば、銅、アルミニウム）からなる中空又は中実の金属棒を挿入してもよい。

１０：加硫金型
２８：セクタ
３０：コンテナリング
４６：主加熱媒体案内路（ジャケット）
５２：上リング部
５４：下リング部
８０：上端面
８４，８６：副加熱媒体案内路（孔）
８５：連絡路

Claims (7)

1. タイヤ加硫金型（１０）において、中心軸（１８）の周りに環状に配置された複数のセクタ（２８）を前記複数のセクタ（２８）の外側から拘束する環状のコンテナリング（３０）であって、前記コンテナリング（３０）は、内部に、
   前記中心軸（１８）を中心とする周方向に連続した環状の主加熱媒体案内路（４６）と、
   前記周方向に間隔をあけて配置され、前記主加熱媒体案内路（４６）から上方に向けて延在する複数の副加熱媒体案内路が形成されており、
   前記コンテナリング（３０）は、前記主加熱媒体案内路（４６）に加熱媒体を供給する入口ポート（６８）と、前記主加熱媒体案内路から加熱媒体を排出する出口ポート（７０）とを有し、
   前記複数の副加熱媒体案内路のそれぞれの上端は、前記コンテナリング（３０）を構成する第1のリング部（５４）の上端面に開口しており、
   前記複数の副加熱媒体案内路のそれぞれの上端開口が蓋（８２）で塞がれている、コンテナリング。
2. 前記第１のリング部（５４）の上端面（８０）に窪み（８１）が形成され、
   前記複数の副加熱媒体案内路のそれぞれの上端が前記窪み（８１）の底部に開口しており、
   前記窪み（８１）に前記蓋（８２）が嵌められて前記窪み（８１）が塞がれている、請求項１に記載のコンテナリング。
3. 前記コンテナリング（３０）は第２のリング部（５２）を有し、
   前記第１のリング部（５４）の上端面（８０）に前記第２のリング部（５２）が配置されて固定されている、請求項２に記載のコンテナリング。
4. 前記複数の副加熱媒体案内路は、それぞれが、
   前記主加熱媒体案内路（４６）から上方に延びる少なくとも一つの孔を有する、請求項１に記載のコンテナリング。
5. 前記複数の副加熱媒体案内路は、それぞれが、
   前記主加熱媒体案内路（４６）から上方に延びる２つの孔（８４，８６）を有する、請求項１に記載のコンテナリング。
6. 前記２つの孔（８４，８６）は、前記２つの孔（８４，８６）の上端が連絡路（８５）によって互いに連通されている、請求項５に記載のコンテナリング。
7. 請求項１から６のいずれかのコンテナリングを含む、タイヤ加硫金型。

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