JP6706492B2 - 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。特許文献１に開示されるように、排気孔にはベントプラグを装着する場合があり、これによってスピューと呼ばれるゴム突起の形成が低減される。また、特許文献２〜５に開示されるように、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（スプリングベント）が知られている。

スプリングベントでは、ステムが押し下げられるよりも先に、側方から流れてきた未加硫ゴムがハウジングとステムとの隙間から内部に流入し、そのハウジング内の流入ゴムがスプリングに絡み付く、いわゆるゴム噛みと呼ばれる問題があった。ゴム噛みが発生すると、加硫成形を終えたタイヤを脱型する際に流入ゴムが除去されず、ハウジング内に残留した流入ゴムがスプリングの動きを妨げるため、ベントプラグの作動不良の原因になる。このことから、ゴム噛みの発生を抑制しうる手法の提案が強く望まれていた。

特許文献２には、ステムの頂面が凸面により形成されるとともに、閉状態におけるステムの頂面が成形面から少し沈んだ位置に配されるベントプラグ（スプリングベント）が記載されている。しかし、このベントプラグでは、その凸面に対応した凹面を頂面とする突起がタイヤの外表面に形成されるため、かかる形状の突起が目立つことでタイヤの外観に違和感を与える恐れがある。

英国特許第９２２７８８号明細書 国際公開第２００６／０７０４１１号 特開２０１５−００９５４４号公報 特開２０１５−０２４５０１号公報 特開２０１５−０５１６１１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、ゴム噛みの発生を抑制してタイヤの外観品質を確保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、前記ハウジングの開口部の頂面と、前記排気路が閉鎖される状態における前記ステムの頭部の頂面とが、いずれも前記成形面よりも反キャビティ側に配置されているものである。

この金型では、ハウジングの開口部の頂面と、閉状態におけるステムの頭部の頂面とが、いずれも成形面よりも反キャビティ側に配置されているため、側方から流れてきた未加硫ゴムが、側方からではなく上方（キャビティ側）からステムの頭部に接触しやすい。その結果、流入ゴムを減らして、ゴム噛みの発生を抑制することができる。それでいて、ハウジングの開口部の頂面とステムの頭部の頂面とが、それぞれ平面により形成されているので、タイヤの外表面に形成される突起が目立たない形状となり、タイヤの外観品質の確保に資する。

前記排気路が閉鎖される状態における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が好ましい。かかる構成によれば、タイヤの外表面に形成される突起の頂面に段差や筋が形成されないので、タイヤの外観品質をより良好に確保できる。

前記排気路が開放される状態における前記ステムの頭部の頂面が、前記成形面と面一に配置されている、または前記成形面よりも反キャビティ側に配置されているものが好ましい。かかる構成によれば、側方から流れてきた未加硫ゴムが、より確実に上方（キャビティ側）からステムの頭部に接触するようになるため、ゴム噛みの発生を効果的に抑制できる。

前記排気孔の内周面と前記成形面とを連ねるエッジ部が湾曲面または傾斜面により形成されているものが好ましい。かかる構成によれば、タイヤの外表面に形成される突起の根元を起点としたクラックの発生を予防し、タイヤの外観品質の悪化を防ぐことができる。

前記ハウジングの開口部の頂面が、前記排気孔の内周面と前記湾曲面もしくは前記傾斜面との境界と一致している、または前記境界よりも反キャビティ側に配置されているものが好ましい。これにより、タイヤの外表面に形成される突起の側面が滑らかになって目立たない形状となるため、タイヤの外観品質を確保するうえで有益である。

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の発生を抑制してベントプラグの作動不良を防ぎながら、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 ベントプラグが開状態にあるタイヤ加硫金型の要部を示す断面図 ベントプラグが閉状態にあるタイヤ加硫金型の要部を示す断面図 （ａ）別実施形態におけるタイヤ加硫金型の要部を示す断面図、及び、（ｂ）タイヤの外表面に形成される突起の斜視図 （ａ）別実施形態におけるタイヤ加硫金型の要部を示す断面図、及び、（ｂ）タイヤの外表面に形成される突起の斜視図

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。ベントプラグ２は、いわゆるスプリングベントとして構成されている。

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、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としてのスプリング５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は、キャビティ１５に面した頂面３１ａを有する。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３１ｂ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は、スプリング５に挿入されており、その下端には貫通孔３２ａより大径のストッパー４３が設けられている。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。頭部４２は、胴部４１の上端に一体的に連結されている。頭部４２には、キャビティ１５に面する頂面４２ａと、開口部３１の内面３１ｂに対向する側面４２ｂとが形成されている。

スプリング５は、胴部４１を取り囲むようにして配置され、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。本実施形態では、付勢部材としてコイル状のスプリングを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば皿バネや板バネなどを利用しても構わない。

図２に示したベントプラグ２は、排気路２１が開放される状態（以下、「開状態」と呼ぶ）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。タイヤの外表面がステム４を押し下げると、図３のように頭部４２がハウジング３の開口部３１の内面３１ｂに接して排気路２１が閉鎖される。図３に示したベントプラグ２は、排気路２１が閉鎖される状態（以下、「閉状態」と呼ぶ）にある。

図２，３のように、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａと、ステム４の頭部４２の頂面４２ａは、それぞれ平面により形成されている。また、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａと、排気路２１が閉鎖される状態におけるステム４の頭部４２の頂面４２ａとが、いずれも成形面１よりも反キャビティ側（図２，３の下側）に配置されている。このため、側方から流れてきた未加硫ゴムが、側方からではなくキャビティ１５側（図２，３の上側）から頭部４２に接触しやすくなり、流入ゴムを減らしてゴム噛みの発生を抑制できる。しかも、タイヤの外表面に形成される突起が目立たない形状となるので、外観品質の確保に資する。

また、上記のように、頂面３１ａと、閉状態における頂面４２ａとが、成形面１よりも反キャビティ側に配置されているので、タイヤの外表面が成形面１に接する段階では、まだステム４を押し下げる余地が残される。即ち、成形面１に接したタイヤの外表面が更に反キャビティ側に押し込まれることにより、ステム４が完全に押し下げられて閉状態となる。それ故、従来のタイヤ加硫金型に比べて空気を排出する効果が長く得られ、残留空気を低減できることにより、タイヤの外観品質の向上に資する。

ハウジング３の埋設深さＤは、成形面１の法線方向（図３の上下方向）に沿って、成形面１からハウジング３の開口部３１の頂面３１ａまでの距離として測定される。埋設深さＤは、例えば０．１ｍｍ以上に設定されるが、ゴム噛みの抑制効果を高めるうえで０．３ｍｍ以上にすることが好ましい。また、突起がタイヤの外観に違和感を与えないようにするため、埋設深さＤは１ｍｍ以下であることが好ましい。突起の根元を起点としたクラックの発生を抑えるうえでは、埋設深さＤを０．８ｍｍ以下にすることが好ましく、０．６ｍｍ以下にすることがより好ましい。

本実施形態では、図３のように、排気路２１が閉鎖される状態におけるステム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と面一に配置される。即ち、閉状態では、頂面４２ａと頂面３１ａとが同一平面上に配置される。また、閉状態では、ステム４の頭部４２とハウジング３の開口部３１とがテーパ状の接触領域を形成し、その接触領域の外縁６が開口部３１の頂面３１ａ上に設定される。かかる構成によれば、タイヤの外表面に形成される突起の頂面に段差や筋が形成されないので、タイヤの外観品質をより良好に確保できる。

本実施形態では、図２のように、排気路２１が開放される状態におけるステム４の頭部４２の頂面４２ａが、成形面１よりも反キャビティ側に配置されている。これにより、側方から流れてきた未加硫ゴムが、頭部４２に横当たりすることなく、より確実にキャビティ１５側からステム４の頭部４２に接触するようになり、ゴム噛みの発生を効果的に抑制できる。開状態での頂面４２ａが成形面１と面一に配置されることでも同様の効果が得られるが、上記のような反キャビティ側への配置の方がゴム噛みの抑制効果に優れる。

この金型１０では、開口部３１の頂面３１ａと、閉状態における頭部４２の頂面４２ａとが成形面１よりも反キャビティ側に配置されるため、成形面１には図３に描いているような窪みが形成される。加硫成形後のタイヤの外表面には、その窪みに充填されたゴムによって突起が形成されるものの、突起は比較的目立たない形状となるため、タイヤの外観品質は確保される。

しかし、ゴムの配合によっても左右されるが、走行時の変形が繰り返し作用することにより突起に応力が集中すると、その突起の根元を起点とした微細なクラックが発生し、それに起因してタイヤの外観品質が損なわれる場合がある。特に、サイドウォール面のようなタイヤの非接地面に形成された突起は、走行に伴って消失するものではないため、クラックの発生が懸念される。かかる事情により、本発明のタイヤ加硫金型では、突起の根元を起点としたクラックの発生を予防しうる構成を備えることが望ましい。

図４（ａ）は、排気孔１６の内周面と成形面１とを連ねるエッジ部が湾曲面７により形成されている例を示す。湾曲面７は、排気孔１６の内周面と成形面１の双方に対して滑らかに連なっている。湾曲面７の曲率半径ｒは、例えば０．２〜１．０ｍｍ（Ｒ０．２〜Ｒ１．０）である。かかる構成によれば、図４（ｂ）のように根元が湾曲した形状の突起７０がタイヤの外表面に形成され、その突起７０の根元に対する応力集中が緩和されることから、クラックの発生を予防してタイヤの外観品質の悪化を防ぐことができる。

この場合、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａは、排気孔１６の内周面と湾曲面７との境界７Ｂと一致しているか、または境界７Ｂよりも反キャビティ側に配置されていることが好ましく、どちらかと言えば前者の方が望ましい。これにより、タイヤの外表面に形成される突起の側面が滑らかになって目立たない形状となるため、タイヤの外観品質を確保するうえで有益である。図４（ａ）は、頂面３１ａが境界７Ｂと一致している例を示す。境界７Ｂは、排気孔１６の径寸法が変化しない部分と変化する部分との境界でもある。

図５（ａ）は、排気孔１６の内周面と成形面１とを連ねるエッジ部が傾斜面８により形成されている例を示す。傾斜面８は、排気孔１６の内周面と成形面１の双方に対して傾斜している。傾斜面８は、例えばＣ０．２〜Ｃ１．０のＣ面取りに相当する大きさで形成される。かかる構成によれば、図５（ｂ）のように根元が傾斜した形状の突起８０がタイヤの外表面に形成され、その突起８０の根元に対する応力集中が緩和されることから、クラックの発生を予防してタイヤの外観品質の悪化を防ぐことができる。

この場合も、ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａは、排気孔１６の内周面と傾斜面８との境界８Ｂと一致しているか、または境界８Ｂよりも反キャビティ側に配置されていることが好ましく、どちらかと言えば前者の方が望ましい。これにより、タイヤの外表面に形成される突起の側面が滑らかになって目立たない形状となるため、タイヤの外観品質を確保するうえで有益である。図５（ａ）は、頂面３１ａが境界８Ｂと一致している例を示す。境界８Ｂは、排気孔１６の径寸法が変化しない部分と変化する部分との境界でもある。

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。

上述したタイヤ加硫金型は、ベントプラグの周辺構造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。

本発明の構成と効果を具体的に示すために、タイヤの加硫成形を実施してベア、クラック及び表面凹凸の発生状況を確認した。

ベアの発生状況
複数のパネラーによる官能評価に基づき、加硫成形後のタイヤの外表面にベアと呼ばれるゴム欠損が確認されて外観品質が許容レベルにない場合を「×」、若干のベアが確認されて外観品質が許容レベルにある場合を「△」、ベアが確認されず外観品質に問題がない場合を「○」と評価した。ゴム噛みによりベントプラグが作動不良を起こした場合は、残留空気によってベアが形成されるため、このベアの発生状況はゴム噛みの抑制効果の指標となり得る。

クラックの発生状況
加硫成形後のタイヤに規格荷重及び規格空気圧を負荷し、オゾン濃度０．０３ｐｐｍの下、ドラム上で３００００ｋｍを走行させる台上試験を行った。この試験後のタイヤにおいて、タイヤの外表面に形成された突起の根元に微細なクラックが発生している場合を「×」、微細なクラックの兆候となる皺の発生が確認された場合を「△」、微細なクラックも皺も確認されない場合を「○」と評価した。

表面凹凸の状況
１０人のパネラーによる官能評価に基づき、加硫成形後のタイヤの外表面の凹凸（突起に起因した凹凸）に明確な違和感がある場合を「×」、指摘されたならば違和感がある場合を「△」、凹凸が気にならない場合を「○」と評価した。

表１に示した仕様を除いて各例の構成は共通であり、何れの例でも図２のように閉状態でのステムの頭部の頂面がハウジングの開口部の頂面と面一に配置されるスプリングベントを使用した。また、実施例１〜４では、それぞれ、開状態におけるステムの頭部の頂面が成形面よりも反キャビティ側に配置される構成とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４では、比較例１，２に比べてベアの発生が低減されており、ゴム噛みの発生が抑制されたものと評価できる。また、実施例１では、突起の根元に微細なクラックが確認されたが、エッジ部の形状を工夫した実施例２〜４ではそれが改善されている。

１ 成形面
２ ベントプラグ
３ ハウジング
４ ステム
５ スプリング（付勢部材の一例）
７ 湾曲面
８ 傾斜面
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
４１ 胴部
４２ 頭部

Claims (5)

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、
   前記ハウジングの開口部の頂面と、前記排気路が閉鎖される状態における前記ステムの頭部の頂面とが、いずれも前記成形面よりも反キャビティ側に配置され、
   前記成形面の法線方向に沿って、前記成形面から前記ハウジングの前記開口部の頂面までの距離である、前記ハウジングの埋設深さは、０．３ｍｍ以上、かつ、０．８ｍｍ以下であり、
   前記ハウジングの軸方向は、前記成形面の法線方向に対して傾斜しておらず、
   前記排気孔の内周面と前記成形面とを連ねるエッジ部が湾曲面または傾斜面により形成されて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おける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. 前記排気路が開放される状態における前記ステムの頭部の頂面が、前記成形面と面一に配置されている、または前記成形面よりも反キャビティ側に配置されている請求項１または２に記載のタイヤ加硫金型。
4. 前記ハウジングの開口部の頂面が、前記排気孔の内周面と前記湾曲面もしくは前記傾斜面との境界と一致している、または前記境界よりも反キャビティ側に配置されている請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
5. 請求項１〜４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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