JP2020066210A - ベントプラグ、タイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫成形後のタイヤ外表面のベント痕を目立たせなくして、タイヤ外観の悪化を抑制できるベントプラグ、タイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】タイヤ加硫金型の成形面１で開口する排気孔１６に装着されるベントプラグ２において、排気路２１を内部に有する筒状のハウジング３と、ハウジング３に挿入され、排気路２１を開閉する弁体となるステム４と、排気路２１を開放するようにステム４をキャビティに向けて付勢するコイル状のスプリング５とを備え、ステム４の頂面４ｔが凹曲面により形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤ外表面に接する成形面の排気孔に装着されるベントプラグと、そのベントプラグを備えたタイヤ加硫金型と、それを用いたタイヤの製造方法とに関する。

従来、タイヤ加硫金型では、タイヤ外表面を成形する成形面に多数の排気孔が設けられている。排気孔は、金型の内部と外部に通じ、加硫成形時にタイヤ外表面と成形面との間の空気を排出させ、それによりベアと呼ばれる凹み傷の発生を防止する。加硫成形時にはタイヤ外表面の未加硫ゴムが排気孔に流入するため、加硫成形後のタイヤ外表面には、スピューと呼ばれる多数のゴム突起が形成される。これに対し、排気孔にベントプラグを装着することによりスピューの形成を防ぐ手法が知られている。

特許文献１には、排気路を内部に有する筒状のハウジングにステムが挿入され、そのステムをスプリングが付勢することで開状態となるベントプラグ（スプリングベントとも呼ばれる）が開示されている。この種のベントプラグでは、ハウジングにテーパ形状の弁座が設けられており、タイヤ外表面で押し下げられたステムの頭部が弁座に着座すると、排気路の入口が閉鎖されて閉状態となる。排気路の入口は、ハウジングの弁座とステムの頭部との間で環状に開口する。

通常のベントプラグでは、閉状態においてステムの頂面とハウジングの頂面とが面一に配置され、それらが平坦面を形成する。しかし、図７のように、成形面１はタイヤ外表面に沿って湾曲しているため、ハウジング９３の外縁を成形面１に合致させて装着したベントプラグ９では、閉状態におけるステム９４の頂面９４ｔが成形面１のプロファイル１ａから突出する。この場合、加硫成形後のタイヤ外表面には、平坦な底面を有する窪み状のベント痕が形成される。その結果、周囲の領域とは光沢が異なる多数のベント痕がタイヤ外表面に点在し、それらが目立つことでタイヤ外観が悪化する恐れがあった。

特許文献２には、ステムの頂面を隆起させて凸曲面により形成したベントプラグが記載されている。かかるベントプラグを用いた場合、加硫成形後のタイヤ外表面には、周囲の領域とは逆向きに湾曲した底面を有する窪み状のベント痕が形成される。それ故、周囲の領域とは光沢が異なる多数のベント痕がタイヤ外表面に点在し、やはりタイヤ外観が悪化する恐れがある。

特許文献３には、ステムをスプリングが付勢することで閉状態となり、タイヤ外表面の未加硫ゴムでステムが押し下げられてから、ステムに外挿された弾性チューブの上面にステムが当接するまで開状態となるベントプラグが記載されている。しかし、ステムの頂面が、ハウジングの頂面よりも下方側（反キャビティ側）に位置して平坦面で形成されているため、加硫成形後のタイヤ外表面には、平坦な頂面を有する隆起状のベント痕が形成される。それ故、周囲の領域とは光沢が異なる多数のベント痕がタイヤ外表面に点在し、やはりタイヤ外観が悪化する恐れがある。

特許文献４には、成形面の一部を構成する蓋部と、筒状の胴部とを備えたベントピースが記載されている。しかし、蓋部の表面が平坦面で形成されているため、ベントピースの外縁を成形面に合致させて装着すると、図７の場合と同様に、加硫成形後のタイヤ外表面には、平坦な底面を有する窪み状のベント痕が形成される。それ故、周囲の領域とは光沢が異なる多数のベント痕がタイヤ外表面に点在し、やはりタイヤ外観が悪化する恐れがある。

特開２０１７−２０２６２５号公報 特表２０１６−５１２７９８号公報 特開２０１０−１４３０４３号公報 特開２０１８−８９８７９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加硫成形後のタイヤ外表面のベント痕を目立たせなくして、タイヤ外観の悪化を抑制できるベントプラグ、タイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るベントプラグは、タイヤ加硫金型の成形面で開口する排気孔に装着されるベントプラグにおいて、排気路を内部に有する筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿入され、前記排気路を開閉する弁体となるステムと、前記排気路を開放するように前記ステムをキャビティに向けて付勢するコイル状のスプリングとを備え、前記ステムの頂面が凹曲面により形成されているものである。これにより、加硫成形後のタイヤ外表面には、周囲の領域との光沢の差が小さいベント痕が形成される。その結果、ベント痕が目立ちにくくなり、タイヤ外観の悪化を抑制できる。

前記ハウジングの頂面が曲面により形成されていて、前記排気路が閉鎖される状態では、前記ステムの頂面が前記ハウジングの頂面と同一凹曲面に配置されるものでもよい。かかる構成によれば、ベント痕が更に目立ちにくくなり、タイヤ外観の悪化を効果的に抑制できる。

前記排気路が、前記ハウジングに設けられた弁座と、前記弁座に接する前記ステムの頭部との間で環状に開口する外側入口部、及び、前記外側入口部の内側で開口する内側入口部を有するものでもよい。ステムの頂面が凹曲面で形成されていることにより、加硫成形時にはベントプラグの中心部に空気が集まりやすい傾向にあるが、上記構成によれば、排気路が、外側入口部だけでなく、その内側で開口した内側入口部を有するため、空気を排出しやすくなる。

前記ステムが、前記ベントプラグの中心部に配置された軸部に外挿される筒状の胴部と、筒状の前記頭部とを有し、前記頭部が、前記弁座に接することにより前記外側入口部を閉鎖する外側面と、前記軸部の側面に接することにより前記内側入口部を閉鎖する内側面とを含むものでもよい。かかる構成によれば、内側入口部をベントプラグの中心部に近付けて設けることができるため、ベントプラグの中心部に溜まりがちな空気が効率的に排出される。

本発明に係るタイヤ加硫金型は、キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する前記成形面と、前記成形面で開口する前記排気孔に装着された上記のベントプラグとを備えたものである。かかる構成によれば、加硫成形後のタイヤ外表面のベント痕が目立ちにくくなるため、タイヤ外観の悪化を抑制できる。

本発明に係るタイヤの製造方法は、上記のベントプラグを備えたタイヤ加硫金型のキャビティに未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱加圧を施して加硫を行う工程を含むものである。かかる方法によれば、加硫成形後のタイヤ外表面のベント痕が目立ちにくくなるため、タイヤ外観の悪化を抑制できる。

本発明に係るベントプラグを備えたタイヤ加硫金型の一例を概略的に示す縦断面図 第１実施形態における開状態のベントプラグを示す断面図 第１実施形態における閉状態のベントプラグを示す断面図 ハウジングの頂面が曲面により形成された変形例を示す断面図 第２実施形態における開状態のベントプラグを示す断面図 第２実施形態における閉状態のベントプラグを示す断面図 比較のために示したベントプラグの断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、タイヤ子午線断面に沿ったタイヤ加硫金型１０（以下、単に「金型１０」と呼ぶ場合がある）の断面を示す。この金型１０は型閉め状態にある。タイヤＴは、タイヤ幅方向を上下に向けてセットされる。図１において、左方向はタイヤ径方向外側、右方向はタイヤ径方向内側である。図２は、図１の要部を拡大して示しており、上方向がキャビティ１５側となる。

金型１０は、キャビティ１５にセットされたタイヤＴの外表面に接する成形面１を備える。成形面１は、タイヤ外表面Ｔｓに沿って湾曲したプロファイルを有する。成形面１には、金型１０の内部（キャビティ１５）と外部とを連通させる排気孔１６が設けられている。加硫成形時には、この排気孔１６を通じてタイヤＴと成形面１との間の空気が排出される。図２に拡大して示すように、その成形面１で開口する排気孔１６にベントプラグ２が装着されている。

成形面１の素材としては、アルミニウム材が例示される。このアルミニウム材は、純アルミ系の素材のみならずアルミニウム合金を含む概念であり、例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系が挙げられる。ベントプラグ２を構成する後述のハウジング３とステム４は、それぞれステンレスやＳ４５Ｃに代表される鋼材からなることが好ましく、これらは同種金属でもよいが異種金属でも構わない。

金型１０は、タイヤのトレッド部を成形するトレッド型部１１と、タイヤのサイドウォール部を成形するサイド型部１２，１３と、タイヤのビード部が嵌合されるビードリング１４，１４とを備える。成形面１は、トレッド型部１１の内面と、サイド型部１２，１３の内面とを含んでいる。図示を省略しているが、トレッド型部１１の内面には、タイヤのトレッド面に溝を形成するための凸状の骨部が設けられている。図１では、トレッド型部１１の内面で開口する１本の排気孔１６しか描いていないが、実際には、トレッド型部１１やサイド型部１２，１３の内面で開口する多数の排気孔が設けられている。

図２に示すように、ベントプラグ２は、排気路２１を内部に有する筒状のハウジング３と、ハウジング３に挿入され、排気路２１を開閉する弁体となるステム４と、排気路２１を開放するようにステム４をキャビティ１５に向けて付勢するコイル状のスプリング５とを備える。また、このベントプラグ２では、ステム４の頂面４ｔが凹曲面により形成されている。当該凹曲面は、タイヤ外表面Ｔｓと同じ向きに、即ちタイヤＴの外周側に凸となる向きに、すり鉢状に湾曲している。

ハウジング３は、成形面１に対して固定されている。より具体的に、ハウジング３は、締まり嵌めによって排気孔１６に圧入されている。本実施形態では、ハウジング３の外縁を成形面１に合致させてベントプラグ２を装着しているが、これに限定されない。ハウジング３には、テーパ形状の弁座３１が設けられている。弁座３１は、キャビティ１５に近い方のハウジング３の端部に形成されている。キャビティ１５から遠い方のハウジング３の端部には、貫通孔３２と、内鍔状の支持部３３とが設けられている。排気路２１は、弁座３１と、その弁座３１に接するステム４の頭部４２との間で環状に開口している。

ステム４は、柱状の胴部４１と、胴部４１に一体的に連結された頭部４２とを有する。胴部４１は、全体として軸方向に延びた円柱状に形成されている。スプリング５は、胴部４１に外挿されている。頭部４２は、弁座３１に接することにより排気路２１を閉鎖する。キャビティ１５から遠い方の胴部４１の端部には、貫通孔３２より大径のストッパー４３が設けられている。ステム４は、このストッパー４３の作用によりハウジング３から抜け出ない。ストッパー４３は、スリット４４を閉じるように弾性変形させることで、貫通孔３２を通過できる。

図２では排気路２１が開放されており、ベントプラグ２は開状態にある。開状態では、スプリング５によって押し上げられたステム４の頭部４２が弁座３１から離れている。ベントプラグ２が開状態にある間は、タイヤ外表面が成形面１に接近する動作に伴って、キャビティ１５内の空気が排気路２１を介して金型１０の外部へ排出される。この排気路２１は、その入口となる弁座３１と頭部４２との隙間から、胴部４１の周囲及び貫通孔３２を通るようにして形成される。

図３では排気路２１が閉鎖されており、ベントプラグ２は閉状態にある。閉状態では、タイヤ外表面Ｔｓによって押し下げられたステム４の頭部４２が弁座３１に着座する。頭部４２の側面は、弁座３１に対応したテーパ形状に形成されている。タイヤ外表面Ｔｓが成形面１から離れると、スプリング５によってステム４が押し上げられ、図２で示した開状態となる。

ステム４の頂面４ｔが凹曲面で形成されていることにより、加硫成形後のタイヤ外表面には、タイヤ外表面Ｔｓと同じ向きに湾曲したベント痕が形成される。かかるベント痕は、周囲の領域に対して殆ど段差のないベント痕（図３参照）、周囲の領域と同じ向きに湾曲した底面を有する窪み状のベント痕、または、そのような向きに湾曲した頂面を有する隆起状のベント痕となるが、何れにしてもステム４の頂面４ｔが平坦である場合に形成されるベント痕に比べると、周囲の領域との光沢の差が軽減される。その結果、ベント痕が目立ちにくくなり、タイヤ外観の悪化を抑制できる。

また、キャビティ１５に面するステム４の頂面４ｔが凹曲面で形成されていることにより、そうでない場合に比べて、加硫成形後のタイヤ外表面に形成されるベント痕の凹凸の大きさが小さくなる傾向にある。それ故、かかる構成によれば、加硫成形後のタイヤにおいて転がり抵抗の改善効果も見込める。タイヤ外表面には多数のベント痕が形成されるため、個々の凹凸が小さくても、転がり抵抗に対する影響は看過できない。

図２，３では、ハウジング３の頂面３ｔが平坦面で形成されている例を示したが、これに限られない。例えば、図４に示すように、ハウジング３の頂面３ｔが曲面により形成され、排気路２１が閉鎖される状態（即ち、閉状態）において、ステム４の頂面４ｔがハウジング３の頂面３ｔと同一凹曲面に配置されるものでもよい。かかる構成によれば、ベント痕が更に目立ちにくくなるため、タイヤ外観の悪化を効果的に抑制できる。

図２〜４では、ステム４の頂面４ｔが成形面１のプロファイルに略一致している例を示したが、これに限られない。もとより、成形面１のプロファイルの曲率は部位によって異なっており、各部位の曲率に応じたベントプラグを作製することは現実的ではない。したがって、実際には、ステム４の頂面４ｔを代表的な曲率で形成するとともに、そのステム４を内蔵したベントプラグ２が成形面１の各部位の排気孔１６に装着される。このため、頂面４ｔの曲率がその周囲の領域の曲率よりも大きい場合もあれば（図４の成形面Ｘ１参照）、その反対の場合もある。

加硫成形時には、ステム４の頂面４ｔが凹曲面で形成されていることにより、ベントプラグ２の中心部に空気が集まりやすい傾向にある。頂面４ｔの曲率がその周囲の領域の曲率よりも大きい場合は、この傾向が特に顕著である。これに対し、ベントプラグ２の排気路２１は、弁座３１と頭部４２との隙間に入口を有しているが、ベントプラグ２の中心部の近くには入口を有していないため、ベントプラグ２の中心部に集まった空気が効率的に排出されない。後述する第２実施形態は、この点に鑑みて改良されたものである。

この金型１０を用いたタイヤの製造方法は、金型１０のキャビティ１５に未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱加圧を施して加硫を行う工程を含む。タイヤは、ブラダーと呼ばれるゴムバッグの膨張によって拡張変形し、その外表面が成形面１に押し当たる。その過程で、タイヤと成形面１との間の空気が、ベントプラグ２の排気路２１を通じて外部に排出される。このとき、排気孔１６内の空間を吸引機により吸引し、排気性能を高めてもよい。加硫成形後のタイヤ外表面には、周囲の領域との光沢の差が小さいベント痕が形成される。

本実施形態では、上記の如きベントプラグ２が、成形面１としてのトレッド型部１１の内面で開口する排気孔１６に装着されているが、これに代えて、または加えて、サイド型部１２（及び／またはサイド型部１３）の内面で開口する排気孔に装着することも可能である。

本実施形態では、トレッド型部１１と一対のサイド型部１２，１３とを備えた金型構造を例示したが、これに限定されず、例えばトレッド型部の中央部で上下に二分割された金型構造であってもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態は、以下に説明する構成の他は、第１実施形態と同様の構成及び作用であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。なお、第１実施形態で説明した部材、部位と同一の部材、部位には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図５，６に示すように、第２実施形態では、排気路２１が、ハウジング３に設けられた弁座３１と、弁座３１に接するステム４の頭部４２との間で環状に開口する外側入口部Ｅｓ、及び、その外側入口部Ｅｓの内側で開口する内側入口部Ｅｕを有する。排気路２１が、外側入口部Ｅｓだけでなく、内側入口部Ｅｕを有することにより、ベントプラグ２の中心部に集まった空気を排出しやすくなる。外側入口部Ｅｓ及び内側入口部Ｅｕは、それぞれ円環状に開口しており、排気路２１の入口が同心円状に設けられている。

ハウジング３には、中心軸部材６が取り付けられている。中心軸部材６は、キャビティ１５から遠い方のハウジング３の端部に嵌合される円板状の基部６１と、基部６１の中心部からキャビティ１５に向かって延びた軸部６２とを有する。基部６１には、通気孔６３が形成されている。軸部６２の先端は、弁座３１と同じ高さに位置し、その側面はテーパ形状に形成されている。ステム４は、ベントプラグ２の中心部に配置された軸部６２に外挿される筒状の胴部４１と、筒状の頭部４２とを有する。頭部４２は、胴部４１に一体的に連結されている。

ハウジング３は、内鍔状の支持部３４を有する。支持部３４は、基部６１よりもキャビティ１５側に配置されている。キャビティ１５から遠い方のステム４の端部には、支持部３４の内径よりも大径のストッパー４ｓと、図示しないスリットとが設けられている。ステム４は、ストッパー４ｓの作用によってハウジング３から抜け出ない。スプリング５は、ステム４の頭部４２と支持部３４との間に介在している。キャビティ１５から遠い方のスプリング５の端部の位置は、ハウジング３によって規制されている。中心軸部材６は、ハウジング３とは別個の部材であるが、ハウジング３と一体的に形成されていてもよい。

外側入口部Ｅｓは、弁座３１と頭部４２の外側面との間で環状に開口し、内側入口部Ｅｕは、頭部４２の内側面と軸部６２の先端部との間で環状に開口する。頭部４２は、弁座３１に接することにより外側入口部Ｅｓを閉鎖する外側面と、軸部６２の側面に接することにより内側入口部Ｅｕを閉鎖する内側面とを含む。頭部４２は、弁座３１に着座して外側入口部Ｅｓを閉鎖すると同時に、軸部６２の側面に接触（着座）して内側入口部Ｅｕを閉鎖する。頭部４２の外側面は、弁座３１に対応したテーパ形状に形成されている。頭部４２の内側面は、軸部６２の先端部の側面に対応したテーパ形状に形成されている。

上述したタイヤ加硫金型は、排気孔に装着されるベントプラグを上記の如く構成したこと以外は、通常のタイヤ加硫金型と同等であり、従来公知の形状や材質、機構などが何れも本発明に採用することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

１ 成形面
２ ベントプラグ
３ ハウジング
３ｔ ハウジングの頂面
４ ステム
４ｔ ステムの頂面
５ スプリング
６ 中心軸部材
１０ タイヤ加硫金型
１５ キャビティ
１６ 排気孔
２１ 排気路
３１ 弁座
４１ ステムの胴部
４２ ステムの頭部
６２ 軸部
Ｅｓ 外側入口部
Ｅｕ 内側入口部

Claims (6)

1. タイヤ加硫金型の成形面で開口する排気孔に装着されるベントプラグにおいて、
   排気路を内部に有する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングに挿入され、前記排気路を開閉する弁体となるステムと、
   前記排気路を開放するように前記ステムをキャビティに向けて付勢するコイル状のスプリングとを備え、
   前記ステムの頂面が凹曲面により形成されていることを特徴とするベントプラグ。
2. 前記ハウジングの頂面が曲面により形成されていて、
   前記排気路が閉鎖される状態では、前記ステムの頂面が前記ハウジングの頂面と同一凹曲面に配置される請求項１に記載のベントプラグ。
3. 前記排気路が、前記ハウジングに設けられた弁座と、前記弁座に接する前記ステムの頭部との間で環状に開口する外側入口部、及び、前記外側入口部の内側で開口する内側入口部を有する請求項１または２に記載のベントプラグ。
4. 前記ステムが、前記ベントプラグの中心部に配置された軸部に外挿される筒状の胴部と、筒状の前記頭部とを有し、
   前記頭部が、前記弁座に接することにより前記外側入口部を閉鎖する外側面と、前記軸部の側面に接することにより前記内側入口部を閉鎖する内側面とを含む請求項３に記載のベントプラグ。
5. キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する前記成形面と、前記成形面で開口する前記排気孔に装着された請求項１〜４いずれか１項に記載のベントプラグとを備えたタイヤ加硫金型。
6. 請求項１〜４いずれか１項に記載のベントプラグを備えたタイヤ加硫金型のキャビティに未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱加圧を施して加硫を行う工程を含むタイヤの製造方法。

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