JP5613198B2 - タイヤ加硫金型 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫金型に関し、詳しくは、タイヤの外表面に成形されるスピューを低減しつつ金型内の空気を排出しうるタイヤ加硫金型に関する。
表面が未加硫ゴムで覆われた生タイヤをタイヤ加硫金型内で加硫成形することにより、タイヤが製造される。生タイヤは、タイヤ加硫金型内で、加熱されるとともに、タイヤ加硫金型の成形面に押し付けられる。これにより、未加硫ゴムが所定の形状に成形される。精度良くタイヤを成形するために、生タイヤを、タイヤ加硫金型の成形面に均一に密着させることが望ましい。しかしながら、例えば、生タイヤと成形面との接触タイミングのずれ等により、生タイヤと成形面との間に、空気が閉じ込められることがある。このような空気は、加硫中のゴムの流れを阻害し、タイヤの外表面に凹み（ベア）等の成形不良を生じさせる原因となる。
従来、タイヤの成形不良を抑制するために、図９に示されるように、成形面ａと金型外部とを連通するベントホールｃを具えたタイヤ加硫金型ｄが提案されている（例えば、下記特許文献１を参照。）。このようなタイヤ加硫金型ｄは、生タイヤｅの外表面ｆとタイヤ加硫金型ｄの成形面ａとの間の空気を、ベントホールｃから排出することができる。
特開２００１−１６３０１８号公報
ところで、加硫成形時、生タイヤｅは、流体の充填により膨張したゴム風船状のブラダーｇによって内側から押圧され膨張する。このブラダーｇは、タイヤ外表面の各部のゴムｉを、ほぼ成形面ｄに対して、その法線ｂ方向に押圧する。
一方、従来のベントホールｃは、成形面ｃの法線ｂ方向とほぼ平行に形成されている。
このため、従来のタイヤ加硫金型ｄでは、生タイヤｅがブラダーｇで押圧されて膨張する際、空気とともにゴムｉが、容易にベントホールｃ内へ進入してしまう。ベントホールｃ内に進入したゴムｉは、加硫後、タイヤの外表面にヒゲ状のスピューとして残存する。このようなスピューは、タイヤの外観を悪化させるため、好ましくない。一方、ゴムのベントホールｃ内への進入を阻止してスピューの低減を図るために、例えば、ベントホールｃの内径を小さくすることも考えられるが、この方法では空気の排出が十分に期待できない。
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、タイヤの外表面に成形されるスピューを低減しつつ、タイヤ加硫金型内の空気を排出しうるタイヤ加硫金型を提供することを主たる目的としている。
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θでタイヤ周方向に傾斜して前記成形面に連通していることを特徴とする。
また請求項２記載の発明は、タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、前記成形面は、前記タイヤのサイドウォール部を成形するサイドウォール成形面であることを特徴とする。
また請求項３記載の発明は、タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、前記ベントホールは、前記成形面から金型外方にのびる第１の部分と、該第１の部分に連なる第２の部分とを含み、前記第１の部分が、前記成形面に設けられた穴に着脱自在かつ貫通穴を有した筒状のベントピースの前記貫通穴で形成されていることを特徴とする。
また請求項４記載の発明は、前記貫通穴の断面積が０．１０〜０．３０mm 2 である請求項３に記載のタイヤ加硫金型である。
また請求項５記載の発明は、タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、前記成形面に設けられた前記ベントホールの開口は、タイヤ周方向に長い横長形状であることを特徴とする。
また請求項６記載の発明は、前記横長形状は、矩形状である請求項５に記載のタイヤ加硫金型である。
また請求項７記載の発明は、前記ベントホールは、前記成形面からタイヤ周方向に傾斜している請求項２乃至６のいずれかに記載のタイヤ加硫金型である。
本発明によれば、ベントホールが、タイヤ加硫金型の成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通していることを特徴とする。このため、成形面の法線方向に沿って押圧されたゴムは、該法線方向と大きな角度を有して傾斜するベントホールの内周面での抵抗を受け、ベントホール内に沿った向きの推進力が弱められる。これにより、本発明では、ベントホール内へのゴムの進入が減少し、タイヤの外表面に成形されるスピューを低減できる。また、ゴムによってベントホールが目詰りするのも防止できる。
本発明の実施形態を示すタイヤ加硫金型の断面図である。 図１のタイヤ加硫金型のサイドウォール金型片を、その成形面側から見た側面図である。 サイドウォール金型片の部分拡大斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＸ視図である。 タイヤ加硫金型のベントピースを説明する斜視図である。 他の形状のベントピースを説明する斜視図である。 実施例のベントピースを成形面側から見た線図である。 従来のタイヤ加硫金型の断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が、図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態のタイヤ加硫金型（以下、単に「加硫金型」と記載する場合がある。）１は、その内側に、未加硫の生タイヤＴの外表面Ｔｓを成形する成形面２を具えている。生タイヤＴは、該加硫金型１内で加熱されるとともに、内側から、膨張したゴム風船状のブラダーＢによって成形面Ｔｓ側に押圧される。これにより、生タイヤＴは、加硫成形される。
生タイヤＴは、トレッド部１０と、その両端でタイヤ半径方向内方にのびるサイドウォール部１１と、このサイドウォール部１１のタイヤ半径方向内端部に設けられたビード部１３とを具えた乗用車用の空気入りタイヤが示されている。また、生タイヤＴは、図示していないが、トレッド部１０からサイドウォール部１１を経てビード部１３に至るカーカスや、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部１０の内部に配されたベルト層等で補強される。
本実施形態において、加硫金型１は、トレッド部１０の外表面１０Ａを成形するトレッド成形面５Ａを具えたトレッド金型片５と、サイドウォール部１１の外表面１１Ａを成形するサイドウォール成形面６Ａを具えたサイドウォール金型片６と、ビード部１３の外表面１３Ａを成形するビード成形面７Ａを具えたビード金型片７とからなる。
前記トレッド金型片５は、タイヤ周方向で複数に分割されたセグメントを連ねることにより環状に連続している。また、各セグメントは、タイヤ半径方向に移動可能に設けられる。これにより、トレッド金型片５は、生タイヤＴのトレッド部１０の外表面１０Ａと接近及び離間可能に構成されている。なお、トレッド金型片５のトレッド成形面５Ａには、タイヤＴの加硫時にトレッド部１０の外表面１０Ａに転写されるトレッドパターンが形成されている。
前記サイドウォール金型片６及びビード金型片７は、例えば、タイヤ周方向に連続する環状に形成され、それぞれタイヤ軸方向に移動可能に配されている。従って、各金型片５、６及び７は、図１に示された閉型状態から、互いに離間させることができる。これにより、加硫金型１から、加硫を終えたタイヤが取り出される。なお、図示していないが、金型片５乃至７は、加熱手段が付設され、例えば、１００℃以上の温度まで調整可能に設けられる。
本実施形態において、サイドウォール金型片６には、ベントホール２０が形成されている。該ベントホール２０は、一端２０ａがサイドウォール成形面６Ａで開口し、他端２０ｂが金型外部に連通された流路である。ベントホール２０の他端２０ｂ側には、図示しないポンプ等が接続され、ベントホール２０内が負圧とされる。これにより、ベントホール２０は、サイドウォール部１１の外表面１１Ａとサイドウォール成形面６Ａとの間の空気を金型外部に排出でき、生タイヤＴの外表面Ｔｓを加硫金型１の成形面２に密着させることができ、ひいてはベア等の成形不良を防止することができる。
ベントホール２０の内径や断面積等については、このような作用を発揮させるものとして、適宜設定される。また、ベントホールの個数については、少なくとも一つ設けられていれば良いが、本実施形態のように、複数個が望ましい。
図２には、サイドウォール金型片６を、その成形面６Ａ側から見た側面図（図１のＸ視図）が示され、図３には、サイドウォール金型片６の部分拡大斜視図が示されている。本実施形態のベントホール２０は、サイドウォール成形面６Ａに立てた法線Ｎに対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面６Ａに連通していることを特徴とする。
このような加硫金型１では、加硫時、成形面６Ａの法線Ｎの方向にほぼ沿って押圧される生タイヤＴのゴムは、該法線Ｎの方向と大きな角度を有して傾斜するベントホール２０の内周面での抵抗を受け、ベントホール２０内に沿った向きの推進力が弱められる。即ち、ベントホール２０の一端２０ａにおいて、サイドウォール成形面６Ａの法線Ｎの方向の外力Ｆは、ベントホール２０と平行な力Ｆ・cosθに弱められる。前記角度θは、６０°以上９０°未満であるため、ゴムのベントホール２０と平行な推進力は、５０％以下に弱められることになる。従って、本発明では、ベントホール２０内へのゴムの進入が減少し、タイヤの外表面に成形されるスピューを低減できる。また、ゴムによってベントホール２０が目詰りするのも防止できる。
本実施形態のベントホール２０は、成形面６Ａと金型外部とを直線状にのびて連通している。このようなベントホール２０は、加工が容易であるから、加硫金型１の生産性が向上する点で望ましい。ただし、本発明では、ベントホール２０が成形面６Ａに連通する角度θが上述の範囲に設定されていれば、他端側の角度を任意に変更することができる。即ち、ベントホール２０は、屈曲するものであってもよい。
ベントホール２０は、成形面６Ａに対して、成形面６Ａに立てた法線Ｎに対し、６０°以上９０°未満の角度θで傾斜していれば、その傾斜の向きについては任意に定めることができる。本実施形態では、図２又は図３から明らかなように、ベントホール２０は、サイドウォール成形面６Ａからタイヤ周方向に前記角度θの範囲で傾斜している。この態様は、例えば、サイドウォール成形面６Ａに、ベントホール２０をタイヤ半径方向に並べて複数個配置する場合、ベントホール２０が互いに干渉せず、十分な配置スペースを確保しうる点で好適である。ただし、必要に応じ、ベントホール２０は、タイヤ半径方向に傾斜させることもできる。
ベントホール２０は、金型片５、６又は７に、例えばドリル等の切削加工により形成される。該ベントホール２０は、加工された穴のままで使用されても良い。ただし、前記切削加工によって小さい穴を加工するのは限界がある。このため、切削加工された穴にベントピース２３などを挿入して、ベントホール２０の断面積などをさらに小さく調節することもできる。
図４には、図１のＡ−Ａ断面図が示され、図５には、図１のＸ視図が示されている。本実施形態のベントホール２０は、サイドウォール成形面６Ａから金型外方にのびる第１の部分２１と、該第１の部分２１に連なって前記他端２０ｂまでのびる第２の部分２２とを含む。
第２の部分２２は、例えば、切削加工された穴２４をそのまま利用された流路であり、内径ｄ２を有する。
第１の部分２１は、サイドウォール成形面６Ａに形成された穴２６に着脱自在かつ貫通穴２５を有した筒状のベントピース２３の貫通穴２５で形成され、内径ｄ１を有する。穴２６は、前記穴２４と連通しているが、穴２４よりも大きい内径を有する。
前記ベントピース２３は、図６に示されるように、外筒部２９と、該外筒部２９に気密に挿入される内筒部２８とから構成される。内筒部２８は、分割可能な一対の割片２８ａ、２８ｂから構成され、これを合わせることにより、前記貫通孔２５を有した筒状に形成される。このようなベントピース２３は、各種の機械加工によって形成できるため、貫通孔２５の断面積をより小型化できる。従って、ベントホール２０の一端２０ａ側での開口面積を調節するのに役立つ。
ベントピース２３において、ベントホール２０の一端２０ａ側に現れる前記貫通穴２５の断面積は、空気を効率良く通すために、好ましくは０．１mm2以上、より好ましくは０．１６mm2以上に設定される。他方、貫通穴２５の断面積は、ゴムの流れ込みを極力抑制するものとして、好ましくは０．３mm2以下、より好ましくは０．２４mm2以下に設定される。
またベントピース２３の貫通穴２５の形状は、例えば、ベントホール２０の一端２０ａ側の開口、すなわち、成形面６Ａでの貫通穴２５の形状が、タイヤ周方向に長い横長形状であるのが望ましい。図６に示したように、本実施形態では、貫通穴２５の断面積が等しい場合、ベントホール２０内に進入されるゴムの推進力をより弱められるとの観点から、成形面６Ａでの貫通穴２５の形状は、タイヤ周方向に長い矩形状に形成される。このような成形面６Ａでの貫通穴２５の矩形状は、例えば、正方形断面でのびる貫通穴２５が、成形面６Ａに沿って斜めに切断されることにより形成される。
なお本実施形態では、前記成形面６Ａでの貫通穴２５の形状を、タイヤ周方向に長い矩形状に形成したが、貫通穴２５の加工容易性の観点から、例えば、図７に示されるように、成形面６Ａでの貫通穴２５の形状を、タイヤ周方向に長い楕円形状に形成してもよい。このような前記成形面６Ａでの貫通穴２５の楕円形状は、例えば、円形断面でのびる貫通穴２５が、成形面６Ａに沿って斜めに切断されることにより形成される。
以上、本実施形態の加硫金型１について詳述したが、本発明はこ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。本実施形態では、サイドウォール金型片６にベントホール２０を形成しているが、例えば、該ベントホール２０をトレッド金型片５、特に、タイヤＴのショルダー部１６の成形面付近に形成してもよい。また本実施形態の加硫金型１は、タイヤＴの用途に限定されるものではなく、例えば、レーシングカート用、二輪車用、乗用車用、重荷重車両用及び航空機用等、全ての用途のタイヤに用いることができる。
本発明の効果を確認するために、表１に記載される仕様の加硫金型にて、タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７のタイヤが試作された。前記タイヤは、１８０℃、２２００ｋＰａで加硫金型に押し当てられた後、１９０℃で加硫成形された。この加硫成形が各仕様の加硫金型毎に１０００回行われ、この際の、加硫後のベントホールへのゴムの流れ込み量、ベントホール内でのゴムの焼け付きによるゴム詰まり、及びタイヤのサイドウォール部の空気溜まりによるベアの発生状況が、それぞれ１０点法で評価された。
前記表１には、１回目、３００回目、６００回目及び１０００回目の加硫成形後の評価が示され、いずれも数値が大きい程良好である。
なお、加硫成形に用いられた加硫金型は、ベントホールの数及びベントホールの配置場所が、各仕様で同一である。また、表１に記載されるベントホールの成形面での開口形状は、図８（ａ）乃至（ｅ）に示される形状Ａ乃至Ｅに対応する。
＜ゴムの流れ込み量＞
ベントホールにゴムが流れ込んだ場合、流れ込んだゴムは、加硫成形後のタイヤのサイドウォール部にスピューとして成形される。このため、ゴムの流れ込み量は、該スピューの長さを測定して評価した。該評価は、例えば、スピューが無い場合を満点の１０とし、スピューの長さが２．５ｍｍの場合を５とし、スピューの長さが５ｍｍ以上の場合を１として示される。
＜ゴム詰まり＞
ゴム詰まりは、タイヤを加硫成形した後の加硫金型において、複数のベントホールのうち、何割のベントホールにゴムの焼け付きによるゴム詰まりがあるかを計測して評価した。該評価は、例えば、加硫金型に１００カ所のベントホールがあり、全てのベントホールにゴム詰まりが無い場合を満点の１０とし、５０カ所のベントホールにゴム詰まりがある場合を５とし、１００カ所全てのベントホールにゴム詰まりがある場合を１として示される。
＜ベア発生状況＞
ベア発生状況は、１回目、３００回目、６００回目及び１０００回目の加硫成形の前後１０回、計２０回の加硫成形で成形された２０本のタイヤにおいて、ベアの発生状況の有無を確認して評価した。該評価は、例えば、２０本のタイヤ全てにベアの発生が無い場合を満点の１０とし、１０本のタイヤにベアの発生がある場合を５とし、２０本のタイヤ全てにベアの発生がある場合を１として示される。なお、１回目の加硫成形における評価は、１〜２０回目の加硫成形でッ成形された２０本のタイヤにおいて、ベアの発生状況の有無を確認して評価した。
Figure 0005613198
表１に示されるように、本発明の加硫金型を用いて加硫成形されるタイヤは、タイヤの外表面に成形されるスピューやベントホールの目詰まりを低減できるとともに、タイヤ加硫金型の成形面とタイヤの外表面との間の空気を排出しうることが確認できた。
１ タイヤ加硫金型
２ 成形面
５ トレッド金型片
６ サイドウォール金型片
６Ａ サイドウォール成形面
７ ビード金型片
１０ トレッド部
１１ サイドウォール部
１１Ａ 外表面
１３ ビード部
２０ ベントホール
２１ 第１部分
２２ 第２部分
２３ ベントピース
２５ 貫通穴
Ｔ タイヤ
Ｔｓ 外表面
Ｎ 法線
θ 角度

Claims (7)

  1. タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、
    一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、
    前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θでタイヤ周方向に傾斜して前記成形面に連通していることを特徴とするタイヤ加硫金型。
  2. タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、
    一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、
    前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、
    前記成形面は、前記タイヤのサイドウォール部を成形するサイドウォール成形面であることを特徴とするタイヤ加硫金型。
  3. タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、
    一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、
    前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、
    前記ベントホールは、前記成形面から金型外方にのびる第１の部分と、該第１の部分に連なる第２の部分とを含み、
    前記第１の部分が、前記成形面に設けられた穴に着脱自在かつ貫通穴を有した筒状のベントピースの前記貫通穴で形成されていることを特徴とするタイヤ加硫金型。
  4. 前記貫通穴の断面積が０．１０〜０．３０mm 2 である請求項３に記載のタイヤ加硫金型。
  5. タイヤの外表面を成形する成形面を具えたタイヤ加硫金型であって、
    一端が前記成形面で開口しかつ他端が金型外部に連通することにより、加硫時に空気を金型外部に排出しうる少なくとも１つのベントホールを有し、
    前記ベントホールは、前記成形面に立てた法線に対し６０°以上９０°未満の角度θで傾斜して前記成形面に連通し、
    前記成形面に設けられた前記ベントホールの開口は、タイヤ周方向に長い横長形状であることを特徴とするタイヤ加硫金型。
  6. 前記横長形状は、矩形状である請求項５に記載のタイヤ加硫金型。
  7. 前記ベントホールは、前記成形面からタイヤ周方向に傾斜している請求項２乃至６のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
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