JP6088921B2 - 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。

上記の文献には、ハウジングの頂面と閉状態でのステムの頂面とが成形面と面一になる構造が記載されている。しかし、成形面は、タイヤの外表面に沿って湾曲したプロファイルを有しており、特に曲率が大きい箇所では、ベントプラグが図８のように装着されるのが一般的であった。この例では、ハウジング８の頂面８ａが成形面１に対して凹んでいるとともに、閉状態でのステム９の頂面９ａが湾曲プロファイル１ａから突出することなく、成形後のタイヤにおいて外表面の湾曲が維持されるようになっている。

ところが、かかる構成では、その凹み８０（斜線で示した部分）に対応して、タイヤの外表面に多数の凸部が形成され、それらがタイヤの転がり抵抗やノイズの悪化要因になることが判明した。このようなベントプラグが装着された排気孔は、常に開放されている排気孔よりも高い排気抵抗を有するため、設けられる個数が比較的多くなる傾向にある。したがって、凸部の各々の大きさが小さくても、タイヤの転がり抵抗やノイズに対する影響は看過できないものである。

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、タイヤの外表面に形成される凸部を削減し、タイヤの転がり抵抗やノイズの悪化を抑制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、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前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、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、前記ハウジングの開口部の内面に接することにより前記排気路を閉鎖する頭部とを有し、前記ハウジングの開口部の頂面と、前記ステムの頭部の頂面とが、それぞれ平面により形成され、前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面と前記ステムの中心軸との交点が、前記成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置されるものである。

この金型では、排気路が閉鎖される状態にて、ステムの頭部の頂面とステムの中心軸との交点が、成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置されることにより、タイヤの外表面に形成される凸部が減少する。その結果、成形したタイヤにおいて、転がり抵抗やノイズの悪化を抑制することができる。

前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部と前記ハウジングの開口部との接触領域の外縁が、前記湾曲プロファイル上に配置される又は前記湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置されるものが好ましい。これにより、タイヤの外表面に形成される凸部が更に減少するため、タイヤの転がり抵抗やノイズの悪化を効果的に抑制できる。

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。かかる構成によれば、排気路が閉鎖される状態において、ハウジングの開口部に対するステムの頭部の相対位置が的確に定まるため、それらの頂面を所定の位置関係に設定することが容易になる。

この金型では、前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が、前記ハウジングの開口部の頂面と面一に配置されるものでもよい。また、本発明に係るタイヤ加硫金型の第１の態様では、前記ハウジングの開口部の頂面が前記成形面に対して凹んでいる。このような場合であっても、ステムの頭部の頂面とステムの中心軸との交点が、成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置されることにより、上述した改善効果が得られる。

この金型では、前記ハウジングの開口部の頂面が前記成形面から突出しているものでもよい。かかる構成によれば、タイヤの外表面に形成される凸部が更に減少して、タイヤの転がり抵抗やノイズの悪化を効果的に抑制することができる。

本発明に係るタイヤ加硫金型の第２の態様では、前記ハウジングの開口部の頂面が前記成形面から突出し、前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が前記ハウジングの開口部の頂面に対して凹んでいる。かかる構成では、加硫成形時のゴムが、ステムの頭部に側方から接することなく、ステムの頭部に頂面側から接することになる。このため、排気路にゴムが侵入することを防いで、いわゆるゴム噛みの発生を防止できる。

この金型では、前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が前記ハウジングの開口部の頂面から突出するものでもよい。かかる構成であれば、ステムの頭部の頂面を成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置しやすくなるため、上述した改善効果を得るうえで都合がよい。

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、上述のようにタイヤの外表面に形成される凸部が減少し、タイヤの転がり抵抗やノイズの悪化を抑制することができる。

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 排気孔に装着されたベントプラグを示す断面図 図２のベントプラグの閉状態を示す断面図 本発明の別実施形態におけるベントプラグを示す断面図 本発明の別実施形態におけるベントプラグを示す断面図 本発明に含まれない形態におけるベントプラグを示す断面図 本発明に含まれない形態における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。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２，３は、その要部の拡大図である。

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２，３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、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に向けて付勢する付勢部材５とを備える。排気孔１６に嵌入されたハウジング３は、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。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、ハウジング３の開口部３１の内面に接することにより排気路２１を閉鎖する頭部４２とを有する。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。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。付勢部材５は、円柱状の胴部４１を取り囲み、頭部４２と支持部３２ｂとの間に介在してステム４を付勢する。

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。ベントプラグ２が開状態にある間は、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、ハウジング３の開口部３１とステム４の頭部４２との間、付勢部材５が取り囲むステム４の胴部４１とハウジング３との間、ステム４の胴部４１と貫通孔３２ａとの間に形成される。成形面１に接するタイヤの外表面によりステム４が押し下げられると、図３のように排気路２１が閉鎖され、ベントプラグ２が閉状態となる。

成形面１は、タイヤの外表面に沿って湾曲したプロファイル（輪郭）を有しており、図３などでは、排気孔１６を通る湾曲プロファイル１ａを破線で描いている。この金型１０では、図３に示すように、排気路２１が閉鎖される状態にて、ステム４の頭部４２の頂面４２ａとステム４の中心軸４Ａとの交点６１が、成形面１の湾曲プロファイル１ａよりもキャビティ１５側に配置される。したがって、ステム４の頭部４２においては、少なくとも頂面４２ａの交点６１を含む部分が成形面１から突出している。このため、タイヤの外表面に形成される凸部が減少し、転がり抵抗やノイズの悪化を抑制できる。

タイヤの接地面に相当する部位における湾曲プロファイル１ａの曲率半径としては、トラック・バス用のタイヤで２０００〜３００ｍｍが例示され、乗用車用タイヤで５００〜５０ｍｍが例示される。したがって、ハウジング３の外径や頭部４２の頂面４２ａの直径の一般的なサイズを勘案すると、距離Ｐ１を０．０３ｍｍ以上に設定することが、タイヤの凸部を減少するうえで有効である。一般に、ハウジング３の外径は２〜５ｍｍ（一例として３ｍｍ）、頂面４２ａの直径は１．３〜３．５ｍｍ（一例として２．５ｍｍ）である。距離Ｐ１は、中心軸４Ａに沿って測定される交点６１から湾曲プロファイル１ａまでの距離である。

頭部４２と開口部３１との間の排気路にゴムが侵入してゴム噛みを生じた場合には、０．１〜０．５ｍｍ程度の高さを有する凸部がタイヤに形成され、それらも転がり抵抗やノイズの悪化要因となりうる。それ故、距離Ｐ１は、好ましくは０．０７ｍｍ以上、より好ましくは０．１５ｍｍ以上、更に好ましくは０．３ｍｍ以上に設定される。一方、距離Ｐ１が０．５ｍｍを越えると、より一層に転がり抵抗が低減するものの、頭部４２により形成されるタイヤ表面の窪みに起因してノイズが悪化する恐れがある。よって、距離Ｐ１は、０．５ｍｍ以下が好ましく、０．４ｍｍ以下がより好ましい。

本実施形態では、排気路２１が閉鎖される状態にて、ステム４の頭部４２とハウジング３の開口部３１との接触領域の外縁６２が、湾曲プロファイル１ａ上に配置されている。これにより、タイヤの外表面に形成される凸部が更に減少し、転がり抵抗やノイズの悪化を効果的に抑制できる。外縁６２は湾曲プロファイル１ａよりもキャビティ１５側に配置されていてもよく、その場合には、タイヤの外表面に形成される凸部をより一層減少できる。外縁６２は、頭部４２と開口部３１とが接触する領域のキャビティ１５側の縁である。

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。排気路２１が閉鎖される状態では、頭部４２の側面が開口部３１の内面に面接触する。かかる構成によれば、開口部３１に対する頭部４２の相対位置が的確に定まるため、頂面３１ａと頂面４２ａとの位置関係を、本実施形態または後述の実施形態のように設定することが容易になる。また、ゴム噛みが発生したときには、上記テーパ面に沿って凸部が斜めに形成され、その凸部が、頭部４２により形成されるタイヤ表面の窪みを覆うため、転がり抵抗やノイズを抑制するうえで有利である。

本実施形態では、排気路２１が閉鎖される状態にて、ステム４の頭部４２の頂面４２ａが、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａと面一に配置されている。但し、これに限られるものではなく、上述のように交点６１が配置されていれば、頂面４２ａが頂面３１ａに対して凹んでいたり、頂面４２ａが頂面３１ａから突出していたりしても構わない。また、本実施形態では、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａが成形面１に対して僅かに凹んでいるが、これに限定されるものではない。

図４〜７に示す実施形態は、以下に説明する構成の他は、前述の実施形態と同様の構成であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。なお、前述の実施形態で説明した部材と同一の部材には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図４は、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａが成形面１から突出している例である。かかる構成によれば、タイヤの外表面に形成される凸部が更に減少し、転がり抵抗やノイズの悪化を効果的に抑制できる。ハウジング３の外周面に沿って測定される、頂面３１ａから湾曲プロファイル１ａまでの距離Ｐ２は、上記の改善効果を確保するうえで、０．０３ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。また、距離Ｐ２は、ノイズの悪化を抑えるとともに、タイヤの外観を損なわないよう、１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。

図４の例では、排気路２１が閉鎖される状態にて、ステム４の頭部４２の頂面４２ａが開口部３１の頂面３１ａに対して凹んでいる。これにより、加硫成形時のゴムが、頭部４２に側方から接することなく、頂面４２ａ側から接することになるため、排気路２１にゴムが侵入することを防いで、いわゆるゴム噛みの発生を防止できる。頂面３１ａから頂面４２ａまでの距離Ｄは、例えば０．０５〜０．５ｍｍに設定される。

図５の例では、排気路２１が閉鎖される状態にて、ステム４の頭部４２の頂面４２ａがハウジング３の開口部３１の頂面３１ａから突出している。これにより、頭部４２の頂面４２ａを湾曲プロファイル１ａよりもキャビティ１５側に配置しやすくなるため、上述した改善効果を得るうえで都合がよい。頂面３１ａから頂面４２ａまでの突出量Ｐ３は、例えば０．０５〜１ｍｍに設定され、より好ましくは０．２〜０．５ｍｍ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。

前述の実施形態では、ステム４の中心軸４Ａが成形面１の法線に対して平行となる例を示したが、図６の例では、ステム４の中心軸４Ａが成形面１の法線に対して傾斜している。かかる構成であれば、ステム４の頭部４２の頂面４２ａを成形面１の湾曲プロファイル１ａよりもキャビティ１５側に配置しやすい。また、図６では左側から右側へのゴム流れを想定しており、このようにゴムが流れてくる方向に頂面４２ａを向けることで、ゴム噛みの抑制効果も得られる。成形面１の法線に対する中心軸４Ａの傾斜角度θは、例えば２〜２０度に設定される。

前述の実施形態では、湾曲プロファイル１ａの曲率半径がキャビティ１５側に中心を有し、キャビティ１５に向かって凹となる向きに湾曲する箇所にベントプラグ２を装着した例を示したが、図７の例では、キャビティ１５に向かって凸となる向きに湾曲する箇所にベントプラグ２を装着している。このような場合であっても、頭部４２の頂面４２ａとステム４の中心軸４Ａとの交点６１が、湾曲プロファイル１ａよりもキャビティ１５側に配置されることにより、上述した改善効果が得られる。

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。成形後のタイヤでは、外表面に形成される凸部が減少しているため、転がり抵抗やノイズの悪化が抑制される。

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。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
１ａ 湾曲プロファイル
２ ベントプラグ
３ ハウジング
４ ステム
４Ａ 中心軸
５ 付勢部材
１０ タイヤ加硫金型
１５ キャビティ
１６ 排気孔
２１ 排気路
３１ 開口部
３１ａ 頂面
４１ 胴部
４２ 頭部
４２ａ 頂面
４３ ストッパー
４４ スリット
６１ 交点
６２ 外縁

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、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前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、
   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、前記ハウジングの開口部の内面に接することにより前記排気路を閉鎖する頭部とを有し、
   前記ハウジングの開口部の頂面と、前記ステムの頭部の頂面とが、それぞれ平面により形成され、
   前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面と前記ステムの中心軸との交点が、前記成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置され、
   前記ハウジングの開口部の頂面が前記成形面に対して凹んでいることを特徴とするタイヤ加硫金型。
2. 前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が、前記ハウジングの開口部の頂面と面一に配置される請求項１に記載のタイヤ加硫金型。
3. 前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が前記ハウジングの開口部の頂面から突出する請求項１に記載のタイヤ加硫金型。
4. 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、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前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、
   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、前記ハウジングの開口部の内面に接することにより前記排気路を閉鎖する頭部とを有し、
   前記ハウジングの開口部の頂面と、前記ステムの頭部の頂面とが、それぞれ平面により形成され、
   前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面と前記ステムの中心軸との交点が、前記成形面の湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置され、
   前記ハウジングの開口部の頂面が前記成形面から突出し、
   前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部の頂面が前記ハウジングの開口部の頂面に対して凹んでいることを特徴とするタイヤ加硫金型。
5. 前記排気路が閉鎖される状態にて、前記ステムの頭部と前記ハウジングの開口部との接触領域の外縁が、前記湾曲プロファイル上に配置される又は前記湾曲プロファイルよりもキャビティ側に配置される請求項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１〜５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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