JP6059103B2 - タイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの外表面に接する成形面の排気孔にベントプラグを装着し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。

タイヤの加硫成形に用いられるタイヤ加硫金型では、タイヤの外表面に接する成形面に多数の排気孔が設けられ、タイヤと成形面との間の余分な空気を外部に排出するようにしている。また、スピューと呼ばれるゴム突起の形成を低減するために、排気孔に装着されるベントプラグが公知である。特許文献１〜３には、筒状のハウジングに挿入されたステムをスプリングが付勢することで開状態となり、そのステムをタイヤの外表面が押し下げることで閉状態となるベントプラグが開示されている。

ところで、成形面の一部、例えばタイヤのトレッドの接地端近傍の所謂トレッドショルダーやサイドウォールに相当する部位には、ブラダーの膨張によって拡張変形される未加硫タイヤの外表面が成形面に対して法線方向から押し当たらない領域がある。その領域では、成形面に沿って流れる未加硫ゴムがステムに側方から接近するため、まだ完全に押し下げられていないステムがハウジング内で傾いて排気路の入口が広がり、ハウジング内へのゴムの流入により排気路が閉塞されることがあった。このようなゴム噛みが発生すると、もはや排気は不可能となり、そのベントプラグは機能不全に陥る。

特開平２−２１４６１６号公報 特開平９−１４１６６０号公報 特開２０１１−１１６０１２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、ゴム噛みによるベントプラグの機能不全を防いで排気性能を長時間維持できるタイヤ加硫金型と、それを用いた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成形面と、前記成形面で開口する排気孔に装着されたベントプラグとを備えるタイヤ加硫金型において、前記ベントプラグが、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たステムとを備え、前記ステムが、前記ハウジングの軸方向に延びる柱状の胴部と、前記胴部の先端に設けられた頭部とを有し、前記頭部が、前記キャビティに面する頂面と、前記ハウジングの開口部の内面に対向する側面とを有し、前記ハウジングの開口部の内面と前記ステムの頭部の側面との間に充填物を部分的に介在させることにより、前記開口部の頂面から前記頭部の頂面が突出した前記ステムを前記ハウジングに固定する接着部と、前記キャビティから前記排気路への通気を許容する隙間部とが設けられているものである。

この金型では、接着部によってステムがハウジングに固定されているため、未加硫ゴムが側方から接近してもステムがハウジング内で傾かず、排気路の入口が広がらない。それでいて、キャビティから排気路への通気は、充填物が介在しない隙間部によって許容される。その結果、ゴム噛みによるベントプラグの機能不全を防いで、排気性能を長時間維持することができる。また、未加硫ゴムが隙間部に流入したとしても、接着部をなす充填物によって進行が食い止められるとともに、加硫成形を終えて脱型されるタイヤに流入ゴムが付着して除去されるため、その後も隙間部を通じた排気が可能となる。

前記ステムの頭部が、前記キャビティに向かって拡径する円錐台状に形成され、前記ハウジングの開口部の内面が、前記キャビティに向かって拡径するテーパ面で形成されているものが好ましい。この場合、成形したタイヤの外表面に残される流入ゴムが、外方に向かって小径となるゴムバリとして形成されるため、タイヤの外観品質の悪化が抑制される。また、ハウジングに対するステムの軸方向位置に応じて、ハウジングの開口部の内面とステムの頭部の側面との間隔が変化するため、所望の間隔を有する隙間部を簡便に設定できる。

前記隙間部の間隔が０．１ｍｍ以上であることにより、未加硫ゴムが隙間部に流入しやすくなるものの、流入ゴムの厚みを相応に確保できる。その結果、隙間部内で流入ゴムが千切れて残留することを防ぎ、タイヤの脱型に付随して隙間部から流入ゴムを円滑に除去できる。また、前記隙間部の間隔が０．３ｍｍ以下であることにより、タイヤに付着した流入ゴムの厚みが大きくなり過ぎることを防いで、タイヤの外観品質の悪化を軽減できる。

この金型では、前記ベントプラグが、前記ステムを前記キャビティに向けて付勢する付勢部材を備えるものでもよい。この金型に用いられるベントプラグは、上記のような付勢部材を具備しても構わないから、ハウジングとステムを備える従来の開閉式ベントプラグを利用して構成することも可能である。また、付勢部材がステムを付勢することにより排気路が開放される構造であれば、ハウジングの開口部の内面とステムの頭部の側面との間に充填物を挟み込みやすくなるため、接着部を設けるときの作業性に優れる。

前記ハウジングの開口部の内面の周長に対する前記接着部の長さの割合が３０〜７０％であるものが好ましい。この割合が３０％以上であることにより、ステムをハウジングに比較的堅固に固定できるとともに、隙間部に流入した未加硫ゴムの進行を充填物で食い止めやすくなる。また、この割合が７０％以下であることにより、隙間部の長さを確保してキャビティから排気路への通気を促し、排気性能を良好に維持できる。

前記ステムの頭部の直径が３ｍｍ以下であるものが好ましく、これにより未加硫ゴムの隙間部への流入を抑えられる。即ち、この直径が３ｍｍを超える場合には、ステムの頭部の外周に沿った排気路の入口が長くなり、未加硫ゴムが隙間部へ流入しやすい傾向にある。一方、排気性能を維持するうえで、前記ステムの頭部の直径は１ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明に係るタイヤの製造方法は、上述し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、上述のようにゴム噛みによるベントプラグの機能不全を防ぎ、排気性能を高めて残留空気の発生を抑えられるため、良好なタイヤ外観を得ることができる。

本発明に係るタイヤ加硫金型の一例を概略的に示す縦断面図 ハウジングの中心軸を含む平面で切断したベントプラグの断面図 図２のハウジングの開口部を軸方向から見た図 未加硫タイヤの外表面がベントプラグに接近する様子を示す断面図 未加硫タイヤの外表面が成形面に接した様子を示す断面図 加硫成形を終えたタイヤを脱型する様子を示す断面図

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。図１は、タイヤ子午線断面に沿ったタイヤ加硫金型１０の断面を示しており、図２は、その要部を拡大して示している。

図１に示すように、タイヤ加硫金型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には、加硫成形時にタイヤと成形面１との間の余分な空気を排出するために、金型１０の内部（キャビティ１５）と外部とを連通させる多数の排気孔１６が設けられている。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。後述するハウジング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。

本実施形態の金型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とを備える。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つの排気孔１６と、サイド型部１３の内面で開口する１つの排気孔１６を描いているが、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１６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に挿入されたステム４とを備える。ハウジング３は、円孔である排気孔１６に嵌入され、成形面１に対して固定されている。ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａは、キャビティ１５に面する。開口部３１の頂面３１ａと頭部４２の頂面４２ａとは、それぞれ平面により形成されている。ハウジング３の下端部３２には、貫通孔３２ａと、内鍔状の支持部３２ｂとが形成されている。

ステム４は、ハウジング３の軸方向に延びる柱状の胴部４１と、胴部４１の先端に設けられた頭部４２とを有する。頭部４２は、胴部４１と一体的に設けられ、胴部４１のキャビティ１５側の先端を径方向に膨出させてなる。また、頭部４２は、キャビティ１５に面する頂面４２ａと、ハウジング３の開口部３１の内面３１ｂに対向する側面４２ｂとを有している。胴部４１の下端には、貫通孔３２ａより大径のストッパー４３が形成され、これによりステム４がハウジング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３２ａを通過できる。

排気路２１は、ハウジング３の開口部３１とステム４の頭部４２との間、ハウジング３の本体とステム４の胴部４１との間、貫通孔３２ａと胴部４１との間に形成される。ハウジング３の開口とステム４の頭部４２は、それぞれ軸方向から見て円形をなしており、排気路２１の入口は、開口部３１の内面３１ｂと頭部４２の側面４２ｂとの間でリング状に設けられている。但し、開口部３１と頭部４２との間に形成された排気路２１の一部は、後述する充填物６によって閉塞されている。

図２，３のように、ハウジング３の開口部３１の内面３１ｂとステム４の頭部４２の側面４２ｂとの間には、充填物６を部分的に介在させており、それによってステム４をハウジング３に固定する接着部７１と、キャビティ１５から排気路２１への通気を許容する隙間部７２とが設けられている。ステム４は、開口部３１の頂面３１ａから頭部４２の頂面４２ａを突出させている。隙間部７２は、内面３１ｂから側面４２ｂを離して設けられ、これを通じて排気路２１がキャビティ１５に連通する。したがって、接着部７１では通気が妨げられるものの、隙間部７２を通じて排気が可能となる。

開口部３１の内面３１ｂと頭部４２の側面４２ｂとの間に充填され、それによりステム４をハウジング３に固定できるものであれば、充填物６は特に限定されない。具体的には、充填物６としてゴムや樹脂、金属、有機物などを使用できるが、ゴムやプラスチック、シリコンなどの弾性材料であれば、内面３１ｂと側面４２ｂとでの挟み込みが容易となるため、使い勝手に優れる。充填物６は、排気性能を阻害しない限り、内面３１ｂと側面４２ｂとの間のみならず、それよりも奥側に介在してもよい。例えば、充填物６としての硬化樹脂を流し込んで接着部７１を設ける際に、その樹脂が内面３１ｂよりも奥側に流れ込む場合があるとしても、それにより排気性能が阻害されなければ構わない。

加硫成形時には、図４のように、成形面１に沿って流れる未加硫ゴムがステム４に側方から接近しても、ハウジング３に固定されているステム４がハウジング３内で傾くことなく、排気路２１の入口は広がらない。未加硫タイヤの外表面が成形面１に接近する動作に伴って、キャビティ１５内の空気は排気孔１６を通じて金型１０の外部へ排出される。このとき、キャビティ１５から排気路２１への通気は、隙間部７２によって許容される。その結果、ゴム噛みによるベントプラグ２の機能不全を防いで、排気性能を長時間維持することができる。

未加硫タイヤの外表面が成形面１に接する段階では、図５のように未加硫ゴムが隙間部７２に流入したとしても、接着部７１をなす充填物６によって進行が食い止められ、隙間部７２に流入してなる流入ゴムＦＲが奥側まで（例えば付勢部材５の位置まで）到達することを防止できる。そして、加硫成形を終えたタイヤが脱型される際には、図６のように流入ゴムＦＲがタイヤＴに付着して隙間部７２から除去されるため、その後も隙間部７２を通じた排気が可能となる。

ベントプラグ２は、ゴム噛みによる機能不全を防いで排気性能を長時間維持できることから、未加硫タイヤの外表面が法線方向から押し当たりにくい部位に設けられた排気孔１６への装着が特に有効である。当該部位としては、例えば、タイヤのトレッドの接地端近傍の所謂トレッドショルダーやサイドウォールに相当する部位が挙げられる。

ステム４は、開口部３１の頂面３１ａから頭部４２の頂面４２ａを突出させており、その状態でハウジング３に固定されている。所謂スプリングベントを利用して構成されるベントプラグ２においては、充填物６により接着部７１を設けるうえで、かかる構造が有用である。また、タイヤ表面に形成される凸部を減少して転がり抵抗やノイズの悪化を抑えるうえでも、この構造は好都合である。頂面３１ａを基準とした頂面４２ａの突出量Ｐは、例えば０．２〜０．３ｍｍに設定される。開口部３１の頂面３１ａは成形面１に対して僅かに凹んでいるが、これに限定されない。

本実施形態では、開口部３１の頂面３１ａと頭部４２の頂面４２ａとが互いに平行になっているが、これに限られるものではなく、頂面３１ａに対して頂面４２ａが傾斜する状態で、ステム４がハウジング３に固定されていても構わない。その場合において、頂面４２ａが頂面３１ａまたは内面３１ｂに接触すると、隙間部７２の間隔がゼロになる箇所が部分的に形成されるものの、それらの接触は点状であるため流入ゴムが千切れる心配は小さく、上述した効果を享受できる。

本実施形態では、ステム４の頭部４２が、キャビティ１５に向かって拡径する円錐台状に形成され、ハウジング３の開口部３１の内面３１ｂが、キャビティ１５に向かって拡径するテーパ面で形成されている。かかる構成によれば、成形後のタイヤの外表面に付着した流入ゴムＦＲが、外方に向かって小径となるバリとして形成されるため、タイヤの外観品質の悪化が抑制される。また、ハウジング３に対するステム４の軸方向位置に応じて内面３１ｂと側面４２ｂとの間隔が変化するため、所望の間隔を有する隙間部７２を簡便に設定できる。

隙間部７２の間隔Ｄ７（図４参照）は、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．３ｍｍに設定される。間隔Ｄ７が０．１ｍｍ未満であると、未加硫ゴムの隙間部７２への流入を幾分か抑制できるものの、流入ゴムが隙間部７２内で千切れて残留しやすくなり、排気を阻害する恐れがある。これに対し、間隔Ｄ７が０．１ｍｍ以上であれば、流入ゴムの千切れを防ぎやすくなり、０．２ｍｍ以上だとより効果的である。また、間隔Ｄ７を０．３ｍｍ以下にして未加硫ゴムの流入量を制限することで、流入ゴムによるタイヤ外観の品質悪化を抑えられる。

流入ゴムの隙間部７２での残留を抑制する観点から、内面３１ｂ及び側面４２ｂの一方または両方の算術平均粗さＲａは、０．８μｍ以上且つ２．６μｍ未満が好ましく、１．２〜１．８μｍがより好ましい。これが０．８μｍ以上であることで、隙間部７２に流入したゴムの密着性が低下し、タイヤの脱型時に流入ゴムを除去しやすい。また、これが２．６μｍ未満であることで、隙間部７２に流入したゴムの凹凸が均一化され、応力集中により千切れの起点となるゴムの薄肉部分の形成を抑えて、凹凸による流入ゴムの除去抵抗を軽減できる。算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定され、その評価の方式及び手順はＪＩＳ Ｂ０６３３：２００１の規定に準拠する。

流入ゴムとの密着を抑制する観点から、内面３１ｂ及び側面４２ｂの一方または両方には、タフトライド処理やガス軟窒化処理、高周波焼き入れなどによる表面処理を施すことが好ましい。表面処理が施された部分は、好ましくはマイクロビッカース硬さがＨｍＶ３５０〜６５０の範囲内となる表面硬度を有し、より好ましくはマイクロビッカース硬さがＨｍＶ５００以上となる表面硬度を有する。マイクロビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９の規定に準拠して測定される。

本実施形態のベントプラグ２は、ステム４をキャビティ１５に向けて付勢する付勢部材５を備える。但し、接着部７１により固定されているため、ステム４は変位しない。付勢部材５は、胴部４１を取り囲み、頭部４２と支持部３２ｂとの間に介在するコイルバネであり、ベントプラグ２は所謂スプリングベントを利用して構成されている。即ち、充填物６によって接着部７１が設けられていなければ、ステム４が排気路２１を開閉する弁体として機能し、付勢部材５がステム４を付勢することで排気路２１が開放されるとともに、側面４２ｂが内面３１ｂに接することで排気路２１が閉鎖される構造になっている。

図３のように、内面３１ｂはハウジング３の中心軸３Ａ周りにリング状をなし、その周方向に沿って充填物６が部分的に（本実施形態では略半周に）配置されている。排気性能を良好に維持しながら、隙間部７２に流入した未加硫ゴムの進行を充填物６で食い止めるうえで、内面３１ｂの周長Ｌ３１に対する、その周長Ｌ３１に沿った接着部７１の長さＬ７１の割合Ｌ７１／Ｌ３１は３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。この関係は、ハウジング３の軸方向に直交する平面で切断した断面で見て、例えば内面３１ｂを構成するテーパ面の軸方向中央（図３の一点鎖線の位置）において満たされる。

本発明者の知見によれば、排気路２１の入口の周方向長さが長くなるほど、未加硫ゴムが流入しやすい傾向にあることが分かっている。かかる観点に加えて、未加硫ゴムの粘性なども勘案すると、軸方向から見て円形をなす頭部４２の直径Ｄ４は３ｍｍ以下であることが好ましく、それによって未加硫ゴムの隙間部７２への流入を適度に抑えることができる。また、排気性能を維持するうえで、直径Ｄ４は１ｍｍ以上であることが好ましい。

前述の実施形態では、周方向に連続して延びる充填物６によって、１つの接着部７１を設けた例を示したが、周方向に断続的に充填物を配置することで、複数の接着部７１を設けることも可能である。接着部７１の数や大きさは特に限定されないが、隙間部７２による通気を確保する観点から、接着部７１は周方向の１〜３箇所に設けられることが好ましい。

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との間の空気は、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。

上述したタイヤ加硫金型は、排気孔とそれ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。前述の実施形態では、トレッド型部と一対のサイド型部とを備えた金型構造であったが、本発明は、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にも適用できる。また、前述の実施形態では、付勢部材がコイルバネであったが、これに代えて皿バネや板バネなどを利用しても構わない。

１ 成形面
２ ベントプラグ
３ ハウジング
４ ステム
５ 付勢部材
６ 充填物
１０ タイヤ加硫金型
１５ キャビティ
１６ 排気孔
２１ 排気路
３１ 開口部
３１ａ 開口部の頂面
３１ｂ 開口部の内面
４１ 胴部
４２ 頭部
４２ａ 頭部の頂面
４２ｂ 頭部の側面
７１ 接着部
７２ 隙間部

Claims (7)

1. キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する成形面と、前記成形面で開口する排気孔に装着されたベントプラグとを備えるタイヤ加硫金型において、
   前記ベントプラグが、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たステムとを備え、
   前記ステムが、前記ハウジングの軸方向に延びる柱状の胴部と、前記胴部の先端に設けられた頭部とを有し、
   前記頭部が、前記キャビティに面する頂面と、前記ハウジングの開口部の内面に対向する側面とを有し、
   前記ハウジングの開口部の内面と前記ステムの頭部の側面との間に充填物を部分的に介在させることにより、前記開口部の頂面から前記頭部の頂面が突出した前記ステムを前記ハウジングに固定する接着部と、前記キャビティから前記排気路への通気を許容する隙間部とが設けられていることを特徴とするタイヤ加硫金型。
2. 前記ステムの頭部が、前記キャビティに向かって拡径する円錐台状に形成され、前記ハウジングの開口部の内面が、前記キャビティに向かって拡径するテーパ面で形成されている請求項１に記載のタイヤ加硫金型。
3. 前記隙間部の間隔が０．１〜０．３ｍｍである請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型。
4. 前記ベントプラグが、前記ステムを前記キャビティに向けて付勢する付勢部材を備える請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
5. 前記ハウジングの開口部の内面の周長に対する前記接着部の長さの割合が３０〜７０％である請求項１〜４いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
6. 前記ステムの頭部の直径が３ｍｍ以下である請求項１〜５いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の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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