JP6087089B2 - タイヤ加硫金型用ベントピース、タイヤ加硫金型及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫金型のベントホールに装着するタイヤ加硫金型用ベントピース、タイヤ加硫金型、及びこのタイヤ加硫金型を用いたタイヤの製造方法に関する。

タイヤの加硫工程で用いられるタイヤ加硫金型においては、タイヤの外表面を成形するタイヤ成形面に複数のベントホールが設けられている。このベントホールは、金型の内部と外部に通じており、加硫成形時にタイヤの外表面とタイヤ成形面との間のエアを排出させることによって、ベアと呼ばれる凹み傷の発生を防止するものである。

加硫成形時には、高温の金型内にて未加硫タイヤが熱せられて、ゴム粘度が低下し、未加硫タイヤが膨張して金型へ押し付けられる。このため、加硫時には、タイヤの外表面のゴムがベントホール内に流入し、いわゆるスピューと呼ばれる髭状に延びる突起がタイヤ表面に形成される。タイヤ加硫成形後の後工程では、上記スピューを切除する作業（トリミング）が必要となる。トリミングによって切り残しが存在する場合は、タイヤの転がり抵抗が悪化する要因となってしまう。

そこで、タイヤの加硫成形後のトリミングを無くために、空気を逃がしながらもゴムの流入を閉止するようにベントホールを構成することが提案されている。

例えば、特許文献１には、ベントホールが設けられたピース本体と、ベントホールの開閉に際してピース本体に対して移動し得るヘッドと、ベントホールが開放状態になる方向にヘッドを付勢するバネ手段と、ピース本体とヘッドとの間に形成される弁座部とを備えた加硫金型用ベントピースが開示されている。

特開２００４−３４６９１号公報

しかしながら、上記ベントピースのヘッドは、金型外側に向かう程内径が小さくなる逆円錐状のバルブヘッドであるので、ゴムがヘッド先端面に対して斜め方向から接触する場合には、ヘッド先端面とテーパ面とで形成されるエッジ部分にゴムが引っかかり、ヘッドとピース本体との間にゴムが流入するゴム噛みが発生しやすくなる。ゴム噛みが発生すると、タイヤ外表面にバリが生じて外観や転がり抵抗が悪化する。さらに、ゴム噛みによってヘッドが固着し、適宜清掃が必要になるため、生産性が減少してしまう。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、ヘッドとピース本体との間にゴムが噛まれることを抑制するベントピースを提供するとともに、タイヤの品質及び生産効率を向上させたタイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本発明のタイヤ加硫金型用ベントピースは、タイヤ加硫金型のベントホールに装着され、排気路としての中空部を有する筒状のピース本体と、前記中空部内に配置されるヘッドとを備えるタイヤ加硫金型用ベントピースであって、
前記ヘッドは、断面円形に形成され、
前記中空部の金型内側端部には、前記ヘッドを保持するための断面円弧をなす一対の円弧座面が前記ヘッドを挟む位置に形成され、
前記対をなす円弧座面の金型内側端及び金型外側端の内径は、前記ヘッドの径よりも小さく設定されているとともに、前記円弧座面と前記ヘッドの間にクリアランスが設定されており、前記ヘッドは、前記ピース本体の先端面から一部を金型内側に突出させた状態で前記ピース本体に回転可能に保持されていることを特徴とする。

このように、対をなす円弧座面の金型内側端及び金型外側端の内径が、断面円形のヘッドの径よりも小さく設定されているので、ヘッドがピース本体から抜けることなく、適切に保持できる。しかも、ヘッドと円弧座面の間にクリアランスを設け、ヘッドを断面円形に形成し且つ座面を断面円弧に形成しているので、ヘッドを、ピース本体の先端面から一部を金型内側に突出させた状態でピース本体に回転可能に保持できる。これにより、加硫時に、ヘッドにタイヤゴムが接触して、ヘッドがゴムから受ける押圧力によって回転するので、クリアランスへのゴムの進入を抑制することが可能となる。それでいて、ピース本体の先端面から突出するヘッドは、エッジの無い断面円形であるので、従来のエッジのあるバルブ型ヘッドに比して、ゴムの引っかかりや噛み込みを抑制することが可能となる。したがって、ヘッドとピース本体との間にゴムが噛まれることを抑制するベントピースを提供することが可能となる。

いずれの方向からゴムがヘッドに接触しても、ゴム噛みを的確に抑制するためには、前記ヘッドは、いずれの部位でも断面が円形となる球状に形成されていることが効果的である。

ゴム噛みを防止しつつ加工精度を下げて製造コストを低減するためには、前記円弧座面の金型内側端との間に形成されるクリアランスを低減する方向に、前記ヘッドを付勢する付勢部を備えることが好ましい。

適切なエア抜きを実現するためには、前記クリアランスを形成する円弧座面及びヘッドの一方は、他方に対して表面荒さが荒く設定されていることが望ましい。

適切なエア抜きを実現するためには、前記クリアランスを形成する円弧座面及びヘッドの少なくとも一方には、溝が形成されていることが好ましい。

本発明は、タイヤ加硫金型として特定可能である。すなわち、ベントホールを備えるタイヤ加硫金型であって、前記ベントホールに、上記ベントピースが装着されてなるタイヤ加硫金型が挙げられる。このタイヤ加硫金型を用いれば、上記効果を奏することが可能となる。

本発明は、空気入りタイヤの製造方法として特定可能である。すなわち、排気路となる中空部を有する筒状のピース本体と前記中空部内に配置される断面円形のヘッドとを有し、前記ヘッドを前記ピース本体の先端面から金型内側に突出させた状態で回転可能に保持するベントピースが装着されたタイヤ加硫金型を用い、未加硫タイヤを金型のタイヤ成形面に押し当てる際に、前記ヘッドがゴムから受ける押圧力により前記ヘッドを回転させ、前記未加硫タイヤを加硫する工程を含む空気入りタイヤの製造方法が挙げられる。この製造方法を使用すれば、上記効果を奏することが可能となる。

本発明に係るタイヤ加硫金型の一例を示す縦断面図。 タイヤ成形面に設けられたベントホールに装着されたベントピースを拡大して示す断面図。 ベントピースを金型内側から見た図。 タイヤ加硫時におけるベントピースの動作を模式的に示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るベントホールに装着されたベントピースを拡大して示す断面図。 本発明の上記以外の実施形態に係るヘッドとピース本体を模式的に示す断面図。 本発明の上記以外の実施形態に係るベントピースを金型内側から見た模式図。

以下、本発明の一実施形態のタイヤ加硫金型及びこれに用いられるタイヤ加硫用ベントピースについて、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るタイヤ加硫金型の一例を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態のタイヤ加硫金型は、タイヤのトレッド部に当接するトレッド型部１と、タイヤのサイドウォール部に当接するサイド型部２，３と、タイヤのビード部が嵌合されるビードリング４とを備える。

加硫成形時には、不図示の開閉機構によって金型を型開きし、グリーンタイヤ（未加硫タイヤ）を金型の軸と一致するようにセットして型閉めした後、ブラダーと呼ばれるゴムバッグを膨張させてグリーンタイヤを拡張変形する。これにより、グリーンタイヤの外表面がタイヤ成形面１ａに押し当てられて成形される。

図示を省略しているが、タイヤ成形面１ａには、溝部を成形するための骨部（凸部）と、陸部を成形するための凹部が設けられており、加硫成形時には、その凹凸形状に対応したトレッドパターンがタイヤのトレッド面に形成される。タイヤ成形面１ａには、金型の内部と外部に通じる複数のベントホールが設けられていて、タイヤの外表面とタイヤ成形面１ａとの間のエアを排出可能に構成されている。通常、ベントホールは凹部の各々に設けられている。

図２は、タイヤ成形面１ａに設けられたベントホールを拡大して示す断面図である。ベントホールには、ベントピース５が嵌入されている。ベントピース５は、ステンレスなどの鉄系材料で形成されている。ベントピース５は、排気路としての中空部ＳＰを有する筒状のピース本体５１と、中空部ＳＰ内に配置されるヘッド５０とを備える。

ヘッド５０は、断面円形に形成されている。本実施形態では、いずれの部位でも断面が円形となる球状に形成されている。なお、ヘッド５０は、断面が円形となる部位を有するのであれば、球状に限定されるわけでなく、適宜変更可能である。例えば、円柱形状などが挙げられる。

ピース本体５１の先端面５２は、金型のタイヤ成形面１ａと面一に配置されている。中空部ＳＰの金型内側端部には、ヘッド５０を保持するための断面円弧をなす一対の円弧座面５３・５３がヘッド５０を挟む位置に形成されている。円弧座面５３は、ヘッドの円形面との間に一定距離のクリアランスを形成する曲面である。本実施形態では、ヘッド５０が球体であるので、ピース本体５１の円弧座面５３・５３は軸心ＣＬを中心に対称となる関係に配置されている。円弧座面５３とヘッド５０の表面との間には、クリアランスが設定されている。クリアランスの大きさは、ゴムの配合で定まる粘性に応じて設定されている。クリアランスが設けられ、ヘッド５０が断面円形に形成され、且つ、ヘッドに対向する円弧座面５３をヘッドと同じ曲率に形成しているので、ヘッド５０は、ピース本体５１の先端面５２から一部を金型内側に距離Ｄ１突出させた状態でピース本体５１に回転可能に保持されている。クリアランスは、エアの排気路として機能するとともに、ヘッド５０がピース本体５１に回転可能に保持されることを許容している。

図３は、ヘッド５０を嵌合していないピース本体５１の先端を金型内側から示す図である。図２及び図３に示すように、具体的には、断面において対をなす円弧座面５３の金型内側端５３ａ及び金型外側端５３ｂの内径Ｒ３、Ｒ１は、ヘッド５０の径Ｒ２よりも小さく設定されている。これにより、ヘッド５０がピース本体５１から脱落せずに適切に保持している。クリアランスは、例えば、0.01mm〜0.05mmに設定されている。

図２に示すように、ヘッド５０は、ピース本体５１の先端面５２から0.1〜1.0mm突出する状態で保持されている。これにより、タイヤ表面には、凸状のスピューではなく、凹部が形成される。タイヤ表面に凸状のスピューが形成されるよりも、凹部になるほうが転がり抵抗の悪化を防止できるので、好ましい。

ピース本体の開口の大きさＲ３は、φ0.5〜φ4.0mmに設定されている。これは、タイヤ表面に刻印される球面径でもある。十分な排気能力を確保するためには、φ1.5mm以上であることが好ましい。また、従来の複雑な構成では、φ0.5mmの実現は加工精度の問題から非常に難しいが、本発明では、ベントピースを簡素な構成にしているので、φ0.5mmという小型化を実現している。

また、ベントピースの表面荒さを金型表面の粗さと同様にして、ゴムの剥離性を確保するために、ヘッド５０又はピース本体５１いずれかのゴム接触部分の荒さは、JIS規格「JIS B 0601:2001」で規定されるRa0.05〜3.0μm Rz0.2〜10.00μmに設定されている。

上記構成のベントピース５がベントホールに装着された加硫金型に、未加硫タイヤが配置され、ブラダーなどにより加硫金型に押しつけられると、ゴムがヘッド５０に接触する。例えば、図４に示すように、ゴムがヘッド５０に対し軸心ＣＬに交差する斜め方向（例えば図４で矢印Ｙ１で示す方向）から接触すると、ヘッド５０がゴムから受ける押圧力によって、ゴムを下方のクリアランスから遠ざける方向（図中矢印Ｙ２で示す）にヘッド５０が回転する。このとき、ヘッド５０の回転に伴ってエア抜きが促進される。ヘッド５０は、エッジのない断面円形状であるので、従来のエッジのあるバルブ状のヘッドに比してゴムがヘッド５０に引っかかることが抑制される。本実施形態では、クリアランスをゴムの流入を阻止するサイズに設定しているので、空気のみが通過する。ゴムの流入を阻止するクリアランスのサイズは、ゴムの配合（粘性）に応じて適宜決定されるが、例えば、0.04mm以下であることが挙げられる。

以上のように本実施形態では、タイヤ加硫金型のベントホールに装着され、排気路としての中空部ＳＰを有する筒状のピース本体５１と、中空部ＳＰ内に配置されるヘッド５０とを備えるタイヤ加硫金型用ベントピース５であって、ヘッド５０は、断面円形に形成され、中空部ＳＰの金型内側端部には、ヘッド５０を保持するための断面円弧をなす一対の円弧座面５３・５３がヘッド５０を挟む位置に形成され、対をなす円弧座面５３の金型内側端５３ａ及び金型外側端５３ｂの内径Ｒ３、Ｒ１は、ヘッド５０の径Ｒ２よりも小さく設定されているとともに、円弧座面５３とヘッド５０の間にクリアランスが設定されており、ヘッド５０は、ピース本体５１の先端面５２から一部を金型内側に突出させた状態でピース本体５１に回転可能に保持されている。

このように、対をなす円弧座面５３・５３の金型内側端５３ａ及び金型外側端５３ｂの内径Ｒ３、Ｒ１が、断面円形のヘッド５０の径Ｒ２よりも小さく設定されているので、ヘッド５０がピース本体５１から抜けることなく、適切に保持できる。しかも、ヘッド５０と円弧座面５３の間にクリアランスを設け、ヘッド５０を断面円形に形成し且つ座面５３を断面円弧に形成しているので、ヘッド５０を、ピース本体５１の先端面５２から一部を金型内側に突出させた状態でピース本体５１に回転可能に保持できる。これにより、加硫時に、ヘッド５０にタイヤゴムが接触して、ヘッド５０がゴムから受ける押圧力によって回転するので、クリアランスへのゴムの進入を抑制することが可能となる。それでいて、ピース本体５１の先端面５２から突出するヘッド５０は、エッジの無い断面円形であるので、従来のエッジのあるバルブ型ヘッドに比して、ゴムの引っかかりや噛み込みを抑制することが可能となる。したがって、ヘッド５０とピース本体５１との間にゴムが噛まれることを抑制するベントピース５を提供することが可能となる。これにより、連続加硫耐久性を向上させるとともに、メンテナンス工数を低減することができ、有用である。

特に、本実施形態では、ヘッド５０は、いずれの部位でも断面が円形となる球状に形成されているので、いずれの方向からゴムが接触しても回転でき、ゴム噛みを的確に抑制することが可能となる。

さらに、上記ベントピース５は、ベントホールを備えるタイヤ加硫金型であって、ベントホールに上記ベントピース５が装着されてなるタイヤ加硫金型に適用するのが好ましい。このタイヤ加硫金型を用いることで、上記効果を発揮することが可能となる。

さらに、本実施形態は、タイヤの製造方法としても特定可能である。すなわち、空気入りタイヤの製造方法は、排気路となる中空部ＳＰを有する筒状のピース本体５１と中空部ＳＰ内に配置される断面円形のヘッド５０とを有し、ヘッド５０をピース本体５１の先端面５２から金型内側に突出させた状態で回転可能に保持するベントピース５が装着されたタイヤ加硫金型を用い、
未加硫タイヤを金型のタイヤ成形面１ａに押し当てる際に、ヘッド５０がゴムから受ける押圧力によりヘッド５０を回転させ、未加硫タイヤを加硫する工程を含む。この製造方法を使用することによっても、上記効果を奏することが可能である。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

＜他の実施形態＞
例えば、本実施形態では、金型のタイヤ成形面１ａとピース本体５１の先端面５２とは面一であるが、面一でなくてもよい。

また、上記実施形態では、クリアランスがゴムの流入を禁止し且つ空気の通過を許容するサイズに設定されているが、ゴムが流入するサイズにクリアランスを設定してもよい。この場合、図５に示すように、円弧座面５３の金型内側端５３ａとの間に形成されるクリアランスを低減する方向に、ヘッド５０を付勢するコイルバネなどの付勢部６を設けてもよい。付勢部６は、弾性部材であれば、コイルバネや板バネなど種々の部材を用いることが可能である。このように構成すれば、付勢部６によって、円弧座面５３の金型内側端５３ａとの間に形成されるクリアランスを低減する方向にヘッド５０が付勢されるので、クリアランスがゴムの流入を許容するサイズであっても、ゴムの流入を阻止するサイズにクリアランスを低減することができるので、ベントピースの加工精度を下げて製造コストを低減させることが可能となる。

また、エアの排気性能を向上させるために、図６に誇張して模式的に示すように、クリアランスを形成する円弧座面５３及びヘッド５０の一方は、他方に対して表面荒さを荒く設定してもよい。この構成によれば、円弧座面５３及びヘッド５０の間の排気空間を広げることができるので、適切なエア抜きが実現可能となる。なお、図６は、円弧座面５３の方がヘッド５０よりも表面荒さが荒く設定されている実施形態を開示しているが、ヘッド５０の方が円弧座面５３よりも表面荒さが荒く設定されていてもよい。

さらに、エアの排気性能を向上させるためには、図７に示すように構成してもよい。図７は、ヘッドを嵌合していないピース本体の先端を金型内側から見た図である。すなわち、図７に誇張して模式的に示すように、クリアランスを形成する円弧座面５３及びヘッドの少なくとも一方には、溝７が形成されていてもよい。図７は、円弧座面５３に軸方向に沿って延びる溝７を設けた実施形態を開示しているが、ヘッド５０に溝を設けてもよい。また、円弧座面５３及びヘッド５０の両方に溝を設けてもよい。溝の延びる方向や、その長さは適宜変更可能である。例えば、金型内側から外側に向かって螺旋状に溝を配置してもよい。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに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で種々変形が可能である。

５…ベントピース
５０…ヘッド
５１…ピース本体
５３…円弧座面
５３ａ…円弧座面の金型内側端
５３ｂ…円弧座面の金型外側端
６…付勢部
７…溝
ＳＰ…中空部

Claims (6)

1. タイヤ加硫金型のベントホールに装着され、排気路としての中空部を有する筒状のピース本体と、前記中空部内に配置されるヘッドとを備えるタイヤ加硫金型用ベントピースであって、
   前記ヘッドは、いずれの部位でも断面が円形となる球状に形成され、
   前記中空部の金型内側端部には、前記ヘッドを保持するための断面円弧をなす一対の円弧座面が前記ヘッドを挟む位置に形成され、
   前記対をなす円弧座面の金型内側端及び金型外側端の内径は、前記ヘッドの径よりも小さく設定されているとともに、前記円弧座面と前記ヘッドの間にクリアランスが設定されており、前記ヘッドは、前記ピース本体の先端面から一部を金型内側に突出させた状態で且つ前記中空部を閉止せずに前記円弧座面と前記ヘッドの間にクリアランスを確保した状態で前記ピース本体に回転可能に保持されており、
   前記クリアランスは、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍに設定されていることを特徴とするタイヤ加硫金型用ベントピース。
2. 前記円弧座面の金型内側端との間に形成されるクリアランスを低減する方向に、前記ヘッドを付勢する付勢部を備える請求項１に記載のタイヤ加硫金型用ベントピース。
3. 前記クリアランスを形成する円弧座面及びヘッドの一方は、他方に対して表面荒さが荒く設定されている請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型用ベントピース。
4. 前記クリアランスを形成する円弧座面及びヘッドの少なくとも一方には、溝が形成されている請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型用ベントピース。
5. ベントホールを備えるタイヤ加硫金型であって、前記ベントホールに、請求項１〜４のいずれかに記載のベントピースが装着されてなることを特徴とするタイヤ加硫金型。
6. 排気路となる中空部を有する筒状のピース本体と前記中空部内に配置される断面円形のヘッドとを有し、前記ヘッドはいずれの部位でも断面が円形となる球状をなしており、前記ヘッドを前記ピース本体の先端面から金型内側に突出させた状態で回転可能に保持するベントピースが装着されたタイヤ加硫金型を用い、
   未加硫タイヤを金型のタイヤ成形面に押し当てる際に、前記中空部を閉止せずに前記ピース本体と前記ヘッドの間にクリアランスを確保した状態で、前記ヘッドがゴムから受ける押圧力により前記ヘッドを回転させ、前記未加硫タイヤを加硫する工程を含み、
   前記クリアランスは、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍに設定されている、空気入りタイヤの製造方法。

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