JP2000102926A - タイヤ金型のベントホールの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タイヤ成形金型の所望の位置に、任意の孔径
の、耐久性の高いベントホールを形成できる。 【解決手段】金型においてベントホールを形成する位置
に対応する当該鋳型１の部位に、金属芯材４を挿通した
金属パイプ５を配置する。この場合、金属パイプ５から
余分に延びた金属芯材４の部分を鋳型１側に固定する。
その後、好ましくはアルミニウム合金からなる溶湯を注
入すれば、タイヤ成形用金型の機械加工前の鋳物状金型
２を鋳造するとともに、金属芯材４を挿通した状態の前
記金属パイプ５をタイヤ成形用金型側に鋳ぐるんで固定
することになる。次いで、当該金属パイプ５から金属芯
材４を抜き取れば、その金属パイプ５の内径通路がベン
トホール６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ成形用の金
型に空気抜き機能を付与するベントホールの形成方法の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などのタイヤの製造に用いられる
成形用金型としては、タイヤをその円周上で２分割した
上下分割型と、幅方向分割線で７〜１０分割した上下一
体型の２種類が一般的に用いられる。そして、これらタ
イヤ成形用金型は、軽量性、良熱伝導性が要求されると
ころからアルミニウム合金で製作されることが多く、製
作方法で区分すると、石膏鋳型を用い、重力鋳造または
低圧鋳造で製作される鋳造金型、および、鉄系材料鋳型
またはグラファイト材鋳型を用い、ダイキャストなどで
製作される鋳造金型に分けることができる。

【０００３】一方、タイヤには、通常、主として円周方
向に走るリブと呼ばれる溝、および主として幅方向に走
るラグと呼ばれる溝が設けられているが、スタッドレス
タイヤの場合には、さらにそのリブあるいはラグにサイ
プと呼ばれる微細な溝が設けられるのが普通である。

【０００４】このような溝を備えたタイヤを成形するた
めの金型側には、それぞれの溝に対応した突起部（以
下、骨という）が形成されるが、サイプにような微細な
溝に対応する突起部（以下、細骨という）は薄肉状に形
成される必要から、アルミニウム合金では強度が不十分
であるため、ステンレス鋼材など鉄系材料が利用され
る。そして、その細骨は、ステンレス鋼材などの薄肉板
を切断、プレス曲げなど板金加工が施され、所定の形状
に仕上げられた後、所定の配置になるようその脚部を金
型本体に埋め込んで固定される。

【０００５】タイヤの成形工程では、図４の原理図に例
示するように、これらタイヤ金型７１に未加硫ゴムから
なるグリーンタイヤ７２を高圧で押しつけて前記各種の
溝からなるタイヤ面を成形する、いわゆるコンプレッシ
ョン成形法が基本となっている。この方法に用いられる
タイヤ金型７１において、リブ、ラグ、サイプに対応す
る骨７３によって囲まれる凹部からなる空間（斜線で示
す）にグリーンタイヤ７２が押し込まれることになるの
であるが、この際、この空間に存在していた空気の排気
通路が無い場合には、その空気が成形タイヤの表面に気
泡跡を残すことになり、ベアと呼ばれる品質不良を発生
させる原因となる。

【０００６】この不良対策として採用されている手段と
しては、金型プロファイル面に空気抜きのための排気
孔としてベントホールを設ける、リブ、ラグ、サイプ
に対応する骨の金型プロファイル面に近接した所に空気
流通孔としてクロスベントホールを設ける、前記排気
孔または空気流通孔の代わりにスリット状の隙間を設け
る、タイヤ成形時に少なくとも金型内部を高真空状態
とし予め空気を抜いておく、などがある。

【０００７】この手段のうち、ベントホール、クロ
スベントホールによる方法は、技術的に対応が比較的容
易なため最も一般的な方法であるが、この方法では、脱
型したタイヤ成形品の表面にゴムのヒゲ状はみ出し（ス
ピュー）が発生するという問題が避けられなかった。こ
のスピューは外観上好ましくないので、出荷までにトリ
ミングして取り除く必要があった。

【０００８】また、前記スリットを利用する場合に
は、その間隔の大きさ、形状などを最適な条件に設定す
れば殆ど前記スピューの発生しないノンスピュータイヤ
を得ることができるというメリットがある一方、成形操
作を繰り返し行った際に堆積する加硫残渣の除去など金
型のクリーニングに非常に手間がかかるというデメリッ
トがあるうえ、スリットそのものを形成するための準備
作業が複雑で金型製作コストがアップするという問題も
あった。また、前記真空成形法の場合は、金型設備が
大型、複雑になって設備費が高価になるのもかかわら
ず、気泡欠陥ベアを完全には防止することができないと
いう問題点があった。

【０００９】本願発明は、上記方法のうち実用性の高
い、ベントホールおよびクロスベントホールについて、
クロスベントホールを含むベントホールの形成方法の改
良に関するものであるが、ここで、従来から行われてい
るベントホールの形成方法を説明する。 （ａ）先ず、金型に所要孔径のベントホールを直接にド
リルなどの工具で開孔する方法があるが、開孔孔径が
１．０ｍｍφ程度以下の微細な場合には、ドリルビット
が極細になって孔開け作業が困難になり実用的でなくな
るという問題があった。

【００１０】次に、この問題を解消する方法として
（ｂ）図５に例示するように、タイヤ金型７１に所要孔
径より大孔径の孔７４をドリルなどで開孔した後、この
孔７４にパイプ状の金属中子７５（ベントピース）を加
圧しながら押し込み、かしめ状態に固定する方法がある
が、ベントホールの開孔加工工数が大幅に増大するとい
う問題が生じた。

【００１１】次に、従来から行われているクロスベント
ホールの形成方法を説明する。 （ｃ）先ず、金型に固定した骨に後加工で直接に開孔す
る方法であるが、最も簡単な方法であるものの、ドリル
などの開孔工具が対象外の骨部材に干渉してしまい、そ
のドリル先端を所定の位置にセットできない場合が多
く、汎用性に乏しいという問題があった。

【００１２】（ｄ）サイプを形成するための骨ピースを
鋳型に固定する前に、あらかじめ所定位置に予め開孔加
工しておく方法であり、鋳ぐるみ法で骨を金型に固定す
る場合に好適な方法である反面、鋳ぐるみ法以外には適
用できないという問題があった。

【００１３】（ｅ）図６に例示するように、（Ａ）図の
鋳型７６の段階で、骨を形成するための凹溝７７の所定
位置に中子７８をセットしておき、金型７１を鋳造し骨
を形成した（Ｂ）図の段階でその中子７８を除去するこ
とによって、クロスベントホールをあける方法であり、
前述（ｄ）の鋳ぐるみ骨に対して鋳出し骨といわれる場
合に適用される方法である。この方法は原理的にすべて
の骨に適用可能であるが、かくして製作されたタイヤ金
型は、前記（ｃ）（ｄ）の場合も含めて、使用中にショ
ットブラストによってクリーニングされるのであるが、
このクリーニング操作の繰り返しによって、クロスベン
トホールの部分が浸食され口径が異常に大きく変化する
という問題があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の技術
的事情を背景にしてなされたものであり、その目的とす
るところは、クロスベントホールを含むベントホールを
タイヤ金型の所望の位置に形成できるベントホールの形
成方法であって、任意の孔径を設定することができ、か
つショットブラストのようなクリーニングにも耐久性の
高いベントホールを形成できる方法を提供するところに
ある。なお、本発明においては、ベントホールという用
語は、クロスベントホールを含むものとして用いられて
いる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決した本
発明のタイヤ金型のベントホールの形成方法は、鋳型に
金属溶湯を注入してタイヤ成形用金型を鋳造するに際し
て、ベントホールを形成する位置に対応する当該鋳型の
部位に、金属芯材を挿通した金属パイプを配置し、タイ
ヤ成形用金型を鋳造するとともに、前記金属パイプを鋳
ぐるんで固定し、その後に当該金属パイプから金属芯材
を抜き取ることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に，本発明のベントホールの形
成方法に係る実施形態について、図１〜３を参照しなが
ら説明する。図１（Ａ）は石膏などからなる鋳型、図１
（Ｂ）は機械加工前の鋳物状金型、図１（Ｃ）は加工済
の金型の状態における、それぞれ断面を示し、内側鋳型
１と外側鋳型（図示せず）からなるキャビティ（図示せ
ず）に金属溶湯を注入してタイヤ成形用金型を鋳造する
に際して、先ず機械加工前の鋳物状金型２を鋳造し、次
いで機械加工して加工済金型３を製作する状態を表して
いる。

【００１７】本発明においては、先ず、金型においてベ
ントホールを形成する位置に対応する当該鋳型１の部位
に、金属芯材４を挿通した金属パイプ５を配置する。こ
の場合、金属パイプ５から余分に延びた金属芯材４の部
分を鋳型１側に固定するのが後の工程に好都合である。

【００１８】このように所定位置に所定個数の金属パイ
プ５を配置した後、金属溶湯を、例えば好ましくはアル
ミニウム合金からなる溶湯を注入すれば、タイヤ成形用
金型の機械加工前の鋳物状金型２を鋳造するとともに、
金属芯材４を挿通した状態の前記金属パイプ５をタイヤ
成形用金型側に鋳ぐるんで固定することになる。その後
に、当該金属パイプ５から金属芯材４を抜き取れば、そ
の金属パイプ５の内径通路がベントホール６を形成する
ことになり、機械加工して形状を整えて、タイヤ成形用
金型の加工済金型３が完成するのである。

【００１９】そして、本発明において、前記金属パイプ
５の内径を前記金属芯材４の外径の１０５％〜１５０％
の範囲のものとするのが、ベントホール６を支障なく形
成するために好ましい。このように、金属パイプ５の内
径をあらかじめサイズアップさせ、かつ好ましいその範
囲を定める理由は、鋳造時の金型側の凝固、冷却収縮応
力により金属パイプ５が圧縮され縮径しても、金属芯材
４と金属パイプ５との隙間が適切に維持されて、鋳造後
の金属芯材４の抜き取りを容易にし、かつその隙間に溶
湯が差し込むのを防止できるようにするためである。

【００２０】また、完成された金型におけるベントホー
ル６の孔径は、前記前記金属パイプ５の圧縮され縮径し
た内径によって規定されるが、金属パイプの当初の内
径、肉厚、材質、溶湯金属の種類、あるいは金属芯材４
の外径などによって変化するため、それら要因を考慮し
て定めることになる。

【００２１】さらに本発明では、前記タイヤ成形用金型
をアルミニウム合金でもって鋳造するとともに、前記金
属パイプ５の材質を、前記アルミニウム合金より融点が
高く、かつ高強度でタイヤゴムと反応融着しない金属、
より好ましくは、炭素鋼、ステンレス鋼、チタニウム、
ニッケルから選ばれた金属から構成するのがよい。

【００２２】このように本発明によれば、ベントホール
を形成するのにドリルのような開孔工具による機械加工
を用いることなく、タイヤ成形金型の所望の位置に、任
意の孔径のベントホールを形成することができる。ま
た、本発明により得られるベントホールは、適宜材質の
金属パイプを金型本体内に鋳ぐるむ構造を採用している
ので、従来のかしめ込む構造より強固に固定され、高い
構造強度が得られ、外観も優れるので、最終的にタイヤ
品質も向上するという利点が得られる。

【００２３】また、前記金属パイプに高強度で、タイヤ
加硫時にタイヤゴムと反応融着しにくい、炭素鋼、ステ
ンレス鋼、チタニウム、ニッケルなどの金属が適用され
得ることとあいまって、金型のクリーニングのためのシ
ョットブラスト操作が行われても浸食されにくいので、
ベントホールの形状が長期に保持され、金型自体の耐用
命数が長くなるという利点が得られるのである。

【００２４】次に、図２を参照して第２の実施形態につ
いて説明する。この実施形態では、金属パイプと金属心
材の組合せに工夫が加えられているものであり、図２
（Ａ）に示すように、鋳造時の段階において、金属パイ
プとして、連通する内側金属パイプ５１および外側金属
パイプ５２に金属心材４が挿通され、かつこの金属パイ
プ５１、５２は、金属パイプ５１の中間から金属パイプ
５２の末端までの部分が、大口径の第３の金属パイプ５
３に嵌め合わされ挿通された状態で配置されている。

【００２５】かくして、先の実施形態と同様に鋳物状金
型２の鋳造操作が行われると、図２（Ａ）に示すよう
に、金属パイプ５３の一端を鋳物状金型２の外側サイド
に配置しながら、これを挿通した、内側金属パイプ５
１、外側金属パイプ５２およびこれら全体を挿通してい
る金属心材４からなる１セットの金具類を鋳ぐるんだ鋳
物状金型２が製作される。

【００２６】その後、金属心材４を抜取り、さらに外側
金属パイプ５２をも抜き取るとともに、機械加工して金
型形状を整えると、図２（Ｂ）に示すように、成形面３
１側から比較的小孔径のベントホールを形成する金属パ
イプ５１に続いて、外側面３２側に通じる比較的大孔径
のベントホールを形成する金属パイプ５３が鋳ぐるまれ
た加工済金型３が得られるのである。このようにして得
られたベントホールは、タイヤの成形面３１に露出する
孔径が小さいので、タイヤ成形品のスピューを小さくで
きる利点が得られるとともに、ベントホールの途中から
孔径が大きくできるので、空気の通気抵抗を下げること
ができ、通気効率を向上させることができるという利点
が同時に得られるのである。

【００２７】次に、図３を参照して第３の実施形態であ
るクロスベントホールを形成する場合について説明す
る。図３（Ａ）は、タイヤ金型における骨を形成するた
めの凹溝１１を有する上下一体型の鋳型１の断面を示
す。図３（Ｂ）は、その部分拡大図であり、凹溝１１の
入口付近の、金型においてベントホールを形成する位置
に対応する位置に、凹溝の幅寸法と同一長さの金属パイ
プ５を配置する。この場合、先のベントホールの場合に
同じく、金属パイプ５には金属心材４を挿通させ、その
両端部分を鋳型１に埋め込む状態で固定しておく。

【００２８】このように所定位置に所定個数の金属パイ
プ５を配置した後、アルミニウム合金などの金属溶湯を
注入すれば、タイヤ成形用金型の機械加工前の鋳物状金
型２を鋳造するとともに、図３（Ｃ）のように、金属芯
材４を挿通した状態の前記金属パイプ５をタイヤ成形用
金型側に鋳ぐるんで固定することになる。以後、金属パ
イプ５から金属芯材４を抜き取れば、図３（Ｄ）のよう
に、その金属パイプ５の内径通路によってベントホール
６が形成される。かくして、先のベントホールの場合と
全く同様にクロスベントホールが形成できるのである。

【００２９】

【実施例】次に、図１に準拠した形式の鋳型およびタイ
ヤ成形用金型において、鋳型全高：３４０ｍｍ、加工前
鋳物金型肉厚：８５ｍｍ、同金型センタ内径：φ６５０
ｍｍ、加工済金型肉厚：７５ｍｍ、同全高：３００ｍ
ｍ、同幅寸法：２０５ｍｍ、セクタ分割数：８個、ベン
トホール配置数：９９２個からなる上下一体型の金型を
対象として行った、実施例１〜３および比較例１〜４を
以下に示す。

【００３０】（実施例１）金属パイプとして、外径：
１．２ｍｍφ、内径：０．８３ｍｍφ、全長：７５ｍｍ
のＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプと、金属芯材とし
て、外径：０．６０ｍｍφ（金属パイプ内径／金属芯材
外径＝１．３８３）、全長：１２５ｍｍのピアノ線を組
み合わせて石膏質鋳型に埋め込み代５０ｍｍとしてセッ
トし、アルミニウム合金ＡＣ４Ｃで鋳造した。鋳造後、
加工前鋳物金型からピアノ線を全数、支障なく抜き取る
ことができ、その結果、孔径０．７５ｍｍφのベントホ
ールを設計通り形成することができた。

【００３１】（比較例１）金属芯材のピアノ線を直径
０．８０ｍｍφにした他は実施例１と同様に設定して鋳
造した。この場合、金属パイプ内径／金属芯材外径＝
１．０３７５であったが、鋳造後、加工前鋳物金型から
ピアノ線を抜き取る操作において、９９２本中７３８本
のピアノ線が根元で破断したため、ベントホールを形成
することができなかった。

【００３２】（比較例２）実施例１の寸法のタイヤ成形
用金型を金属パイプと金属芯材を用いず鋳造してから、
径０．８ｍｍφのドリルによって機械的に孔明け作業を
試みたが、ドリルビットの折損が相次いで発生したた
め、ベントホールの形成は実質的に不可能であった。

【００３３】（実施例２）金属パイプとして、外径：
０．８０ｍｍφ、内径：０．５０ｍｍφ、全長：７５ｍ
ｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼製パイプと、金属芯材と
して、外径：０．３５ｍｍφ（金属パイプ内径／金属芯
材外径＝１．４２９）、全長：１２５ｍｍのピアノ線を
組み合わせて石膏質鋳型に埋め込み代５０ｍｍとしてセ
ットし、アルミニウム合金ＡＣ４Ｃで鋳造した。鋳造
後、加工前鋳物金型からピアノ線を全数、支障なく抜き
取ることができ、その結果、孔径０．４６ｍｍφのベン
トホールを設計通り形成することができた。

【００３４】（実施例３）金属パイプとして、外径：
３．０ｍｍφ、内径：２．０ｍｍφ、全長：７５ｍｍの
ＳＵＳ３１６ステンレス鋼製パイプと、金属芯材とし
て、外径：１．４０ｍｍφ（金属パイプ内径／金属芯材
外径＝１．４２８）、全長：１２５ｍｍのピアノ線を組
み合わせて石膏質鋳型に埋め込み代５０ｍｍとしてセッ
トし、アルミニウム合金ＡＣ４Ｃで鋳造した。鋳造後、
加工前鋳物金型からピアノ線を全数、支障なく抜き取る
ことができ、その結果、孔径１．８５ｍｍφのベントホ
ールを設計通り形成することができた。

【００３５】（比較例３）金属パイプを組み合わせるこ
となく、外径２．０ｍｍφ、全長１２５ｍｍのピアノ線
を鋳型に５０ｍｍ深さに埋め込み、表面にカーボン系の
離型材を塗布した状態で、前記同様に鋳造した。鋳造
後、加工前鋳物金型からピアノ線を抜き取る操作を試み
たが、９９２本中７８６本のピアノ線が根元で破断し、
所定のベントホールを形成することができなかった。

【００３６】（比較例４）金属パイプとして、外径：
３．０ｍｍφ、内径：２．０ｍｍφ、全長：７５ｍｍの
ＳＵＳ３１６ステンレス鋼製パイプと、金属芯材とし
て、外径：０．７ｍｍφ（金属パイプ内径／金属芯材外
径＝２．８６）、全長：１２５ｍｍのピアノ線を組み合
わせて石膏質鋳型に埋め込み代５０ｍｍとしてセット
し、アルミニウム合金ＡＣ４Ｃで鋳造した。鋳造後、加
工前鋳物金型からピアノ線を抜き取る操作を試みたが、
９９２本中６８本のピアノ線が根元で破断したうえ、抜
き取りができたうち、２２３本にはアルミニウム合金が
差し込んでいたため、その除去作業に多大の工数が要す
ると予想された。

【００３７】次に、鋳型全高：１８０ｍｍ、加工前鋳物
金型肉厚：１００ｍｍ、同金型センタ内径：φ６０２ｍ
ｍ、加工済金型肉厚：９０ｍｍ、同全高：１５０ｍｍ、
同幅寸法：１１９ｍｍからなる上下分割型の金型を対象
にして、そのＰＬ面直近に設けられ得る幅３．０ｍｍ、
高さ８．０ｍｍの鋳出し骨の根元に孔径１．０ｍｍφの
クロスベントールを３０個、等間隔に形成させるために
行った、実施例４および比較例５を次に示す。

【００３８】（実施例４）金属パイプとして、外径：
２．０ｍｍφ、内径：１．０ｍｍφ、全長：３．０ｍｍ
のＳＵＳ３１６ステンレス鋼製パイプと、金属芯材とし
て、外径：０．８ｍｍφ（金属パイプ内径／金属芯材外
径＝１．２５）、全長：７．０ｍｍのピアノ線を組み合
わせて、図３に示す形態に準拠して石膏質鋳型に埋め込
み代、片側２ｍｍとしてセットし、アルミニウム合金Ａ
Ｃ４Ｃで鋳造した。鋳造後、加工前鋳物金型からピアノ
線を全数、支障なく抜き取ることができ、その結果、孔
径０．９３ｍｍφのクロスベントホールを設計通り形成
することができた。また、このタイヤ成形用金型を１年
間継続使用し、クリーニングブラストを繰り返したがク
ロスベントホールの孔径は殆ど変化が生じなかった。

【００３９】（比較例５）前記実施例４の金属パイプお
よび金属芯材を用いず、骨を形成してから後加工でクロ
スベントホールを穿設したところ、これを１年間継続使
用し、クリーニングブラストを繰り返した結果、クロス
ベントホールの孔径は当初の１．０ｍｍφから２〜３ｍ
ｍφ程度に浸食され大きくなってしまい、成形されるタ
イヤの品質に悪影響を及ぼすに至った。

【００４０】

【発明の効果】本発明のタイヤ金型のベントホールの形
成方法は、以上に説明したように構成されているので、
クロスベントホールを含むベントホールをタイヤ金型の
所望の位置に形成できるベントホールの形成方法であっ
て、任意の孔径を設定することができ、かつショットブ
ラストのようなクリーニングにも耐久性の高いベントホ
ールを形成することが可能となり、タイヤの多様な設
計、仕様に迅速に対応することができ、かつ耐用命数の
長いタイヤ成形用金型を提供することができるという優
れた効果がある。よって本発明は従来の問題点を解消し
たタイヤ金型のベントホールの形成方法として、その工
業的価値は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための要部断面
図。

【図２】第２の実施形態を説明するための要部断面図。

【図３】第３の実施形態を説明するための要部断面図。

【図４】タイヤの成形状態を示す原理図。

【図５】従来のベントホールの１形成方法を示す要部断
面図。

【図６】従来のクロスベントホールの１形成方法を示す
要部断面図。

【符号の説明】

１ 鋳型、１１ 凹溝、２ 鋳物状金型、３ 加工済金
型、３１ 成形面、３２外側面、４ 金属芯材、５ 金
属パイプ、５１ 内側金属パイプ、５２ 外側金属パイ
プ、５３ 第３の金属パイプ、６ ベントホール。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳型に金属溶湯を注入してタイヤ成形用金
   型を鋳造するに際して、ベントホールを形成する位置に
   対応する当該鋳型の部位に、金属芯材を挿通した金属パ
   イプを配置し、タイヤ成形用金型を鋳造するとともに、
   前記金属パイプを鋳ぐるんで固定し、その後に当該金属
   パイプから金属芯材を抜き取ることを特徴とするタイヤ
   金型のベントホールの形成方法。
2. 【請求項２】前記金属パイプの内径を前記金属芯材の外
   径の１０５％〜１５０％の範囲のものとした請求項１に
   記載のタイヤ金型のベントホールの形成方法。
3. 【請求項３】前記タイヤ成形用金型をアルミニウム合金
   でもって鋳造するとともに、前記金属パイプの材質を、
   前記アルミニウム合金より融点が高く、かつ高強度でタ
   イヤゴムと反応融着しない金属とする請求項１または２
   に記載のタイヤ金型のベントホールの形成方法。
4. 【請求項４】前記金属パイプの材質が炭素鋼、ステンレ
   ス鋼、チタニウム、ニッケルから選ばれた金属である請
   求項３に記載のタイヤ金型のベントホールの形成方法。