JP3327886B2

JP3327886B2 - タイヤ成形用金型の作成方法及びタイヤ成形用金型

Info

Publication number: JP3327886B2
Application number: JP33728099A
Authority: JP
Inventors: 泰之石原
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001150446A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下一体型のタイ
ヤ成形用金型の作成方法及びこの方法により作成された
タイヤ成形用金型に関するものであり、更に詳しくは、
型端面の鋳包みブレード付け根部の型寿命を考慮したタ
イヤ成形用金型の作成方法及びこの方法により作成され
たタイヤ成形用金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ成形用金型は、そのデザインの複
雑さから機械加工法により作成される事はあまり無く、
おもに鋳造法などのいわゆる反転工法により作成される
事が多い。その中でも、アルミ合金鋳造法が最も広く用
いられているが、鉄系合金による鋳造品や、樹脂注型法
による簡易型も用いられることもある。図１に一般的な
アルミ合金鋳造法によるタイヤ成形用金型の作成工程を
示す。

【０００３】まずのように、加工し易い石膏・樹脂等
の材質からＮＣ加工等の機械加工法により原型（マスタ
ーモデル）１を作成する。次にのように、原型１をゴ
ム型２に反転し、次にのようにこのゴム型２から必要
数の鋳型３を鋳造する。そしてのようにこれらの鋳型
３を枠４とともに定盤５上にセットし、アルミ合金溶湯
を注湯してタイヤ成形用金型を鋳造する。

【０００４】タイヤ成形用金型には主に２タイプが存在
しており、金型をタイヤ幅方向に２分割する上下分割型
と、図２に示したように金型をタイヤの円周方向に７〜
１１ケの複数分割する上下一体型がそれに当たる。タイ
ヤは通常、円周方向に数十分割した大きさの基本デザイ
ン（ピッチデザイン）をＳ、Ｍ、Ｌなどの複数種類の幅
寸法に拡大・縮小して、これらをランダムに組み合わせ
て３６０°のデザインを構成させる事が多い。これは、
タイヤ走行時のデザインの共振による騒音発生を防止す
る為に採用されるもので、これに起因して、金型分割位
置（割り位置）の選択が困難になる事も多く、微細なデ
ザインを避けた分割が出来ないことがある。

【０００５】また、タイヤには「サイプ」と呼ばれる
０．１〜０．７mm程度の幅の薄い溝が存在しており、こ
れに対応する為にタイヤ成形用金型にはブレードと呼ば
れる鋼材等の高強度材（図１では略）を鋳包みさせる事
が多い。これは、この部分まで鋳造などによる鋳出し製
法にて作成すると、型強度上不充分となってしまう為で
ある。このように、異種金属片を鋳包ませる為、基本的
に型本体とブレードは原子レベルで融着する事は無い事
から、型本体とブレードとは極めて剥離しやすい状態に
ある。

【０００６】一方、タイヤ成形は未加硫ゴム（グリーン
タイヤ）をタイヤ成形用金型に押し付け、加熱硬化させ
た後に脱型すると言ういわゆるコンプレッション成形法
の為、特にタイヤの脱型時に金型割り位置部直近にて、
最も大きなアンダーカット負荷が発生する事になる。こ
の為、図２、図３に示されるように型の割り位置部近傍
にブレード１０が存在する場合は、ブレード１０自体の変形、破損ブレード１０を支えている、型本体の変形、破損の２タイプの形態の破損が発生する可能性が存在するこ
とになる。

【０００７】こののブレード１０自体の変形・破損の
防止策としては、より高強度のブレード材を採用する
か、該当ブレード１０の形状変更により発生負荷の軽減
および作用応力の軽減を狙う方法が一般的に採用されて
いる。具体的には、ブレード１０の高さを低くしたり、
アンダーカット角度を緩和して発生負荷を軽減させた
り、ブレード１０の肉厚を増加させて作用応力を軽減さ
せたりする方法である。

【０００８】しかしブレード自体を強化しても、型の割
り位置部近傍にブレード１０が存在する場合には上記
の型本体の変形・破損が発生する。その防止方法として
は、型本体の材質そのものにより高強度な材料を採用す
るか、型デザインを基本デザインから多少逸脱させて型
の割り位置部でのブレード位置を意図的にシフトさせ、
該当部の型本体肉厚を意図的に厚くして強化すると言う
方法が一般的に採用されている。

【０００９】この、型の割り位置部でのブレード位置を
意図的にシフトさせて型本体寿命を延長させる処置は
『ブレード移動』と呼ばれ、従来は割位置部直近部のみ
のデザイン範囲内でブレード位置を微妙にシフトさせ、
処理されていた。鋳造法による型の作成時には、前記し
たようにタイヤ形状の原型１を必要とするが、型作成コ
ストを押さえる為にデザインの必要最小限のみを原型１
で作成し、ゴム型反転を介して鋳型３にて必要個数の反
転品を作成し、これを組み立てる事で１リング分の鋳型
３を形成させる事が多い。従ってブレード移動を原型１
の段階で予めデザインに織り込んで対応しておく事は基
本的に困難である。この理由によりブレード移動は通
常、タイヤ成形用金型を鋳造するための鋳型３の段階に
おいて、人手による手作業で行われてきた。

【００１０】しかし、手作業により１／１０mm単位の微
量な寸法制御を行うことは極めて困難である上に、鋳型
にブレード１０を埋め込む為の溝加工を施さなければな
らず、多大な工数をかける必要があり経済的とは言えな
かった。更に、手作業によるデザインの不整合が生じ易
く、デザイン的にも本来の美しさを損なう事が多く問題
があった。また、型の割り位置部直近のみで移動処理を
行う為、外観上も違和感が感じられやすいと言う問題点
も存在していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決するためになされたものであり、その第
１の目的は、型の寿命を考慮して基本デザインからのブ
レード移動を行う必要がある場合にも、手作業によるブ
レード移動を必要としないタイヤ成形用金型の製造方法
を提供する事である。また第２の目的は、やむを得ない
理由で局部的なブレード移動を実施しなければならない
場合においても、従来法より早く正確なブレード移動対
応ができるタイヤ成形用金型の製造方法を提供する事で
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第１の発明は、金型をタイヤの円周方向に
複数分割する上下一体型のタイヤ成形用金型を鋳造法等
により作成する際に、円周方向に分割される型セグメン
ト内の円周方向デザインを基本デザインよりも意図的に
小さく作成した原型を用いることにより、型セグメント
両端面部のブレード付け根の型本体肉厚を確保すること
を特徴とするものである。また第２の発明は、金型をタ
イヤの円周方向に複数分割する上下一体型のタイヤ成形
用金型を鋳造法により作成する際に、必要なブレード移
動量分の肉厚を持ったダミーブレードをブレードに重ね
合わせて鋳型に埋没させた後、ダミーブレードを抜き取
ってその溝を鋳型材で充填しなおすことにより、正確な
ブレード移動を行った鋳型を作成し、この鋳型からタイ
ヤ成形用金型を鋳造することを特徴とするものである。
更に第３の発明のタイヤ成形用金型は、第１又は第２の
発明の方法により作成されたことを特徴とするものであ
る。以下に各発明の実施形態を説明する。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の発明）この第１の発明は、従来は型セグメントの割位置部直近
部のみで手作業によるブレード移動を行っていたのに対
して、金型をタイヤの円周方向に複数分割する上下一体
型のタイヤ成形用金型を鋳造法等により作成する際に、
１セグメント内の全てのデザインでブレード移動量分を
均等に分配しておく方法である。このために原型１の段
階から、円周方向に分割される型セグメント内における
円周方向デザインを、基本デザインよりも意図的に小さ
く作成する。これにより型セグメント両端面部の鋳包み
ブレード付け根の型本体肉厚を確保することができる。
これにより、割位置部近傍のみでブレード移動を行う場
合のようなデザインの不整合も解消され、かつ、鋳型３
での手作業によるブレード移動の作業も不要とすること
が出来る。

【００１４】このための具体的な対応方法としては、鋳
造法にて図４のようなタイヤ成形用金型を作成する場合
に、最初の原型１の円周方向デザイン寸法のみを、ブレ
ード移動量分だけ小さく作りこんでおく。更に詳細に言
えば、原型１の曲率（直径）寸法収縮率と、円周方向展
開寸法収縮率に意図的に差を付け、曲率寸法収縮率は正
規のものを採用し、円周方向収縮率のみをブレード移動
量分だけ鋳物において小さくなる様に設定するのであ
る。図５はその内容を説明するもので、基本デザインで
は型分割面付近でブレード１０を支える型本体の肉厚が
薄く、変形やブレード１０の脱落を生じ易い。そこで従
来法では、手作業により型分割面付近のみのブレード１
０を移動させていたのに対し、第１の発明では原型１の
段階から円周方向デザイン寸法のみを全体的に縮小させ
ることにより、鋳型３において全体的にブレード１０を
わずかずつ中央側に移動させ、型分割面付近の肉厚を確
保する。

【００１５】具体例を挙げて説明すると、・上下一体型タイプ型分割数（セグメント数）；８ケ・成形型寸法；直径φ６００・型分割面でのブレード移動量；０．５mm／１分割面・基本円周方向展開寸法収縮率；１０／１０００の場合、原型１に次の通りの円周方向展開寸法収縮率を
設定する。＜ブレード移動量分補正後収縮率＞＝１−｛（６０
０π）＋（０．５×２×８）｝／｛（６００π）／（１
−１０／１０００）｝＝５．８０／１００

【００１６】ただし、曲率寸法収縮率は正規のものを採
用する。即ち、基本曲率寸法収縮率と基本円周方向展開
寸法収縮率が同じ数値であったとすると、直径を基準に
鋳型を組み立てて行った場合、デザイン基準で１リング
分を組み立てると、所定の数の鋳型で３６０°分を構築
できないことになる（この隙間分が、ブレード移動分の
総量となる）。従って、鋳型３においては１セグメント
分の鋳型両端面にブレード移動量分に相当する『余肉』
を付けた状態で鋳型３を組み立てる必要がある。しかし
ながら第１の発明の方法であれば、原型１の作成時に収
縮率設定の配慮をするだけで、後工程で何ら手を加える
事無くブレード移動対応が精度良く行えるという点で非
常にメリットが多い。

【００１７】この方法はブレード移動に関しては非常に
メリットが大きいものの、図６に示すように割り位置部
で隣のセグメントにまたがるデザイン、特に割位置面に
鋭角に交差するデザインが存在する場合には、鋳物にお
いて基本収縮率からのズレ分の歪がここに現れてしま
い、いわゆる『デザインズレ』が発生してしまう事にな
る。これは鋳物において仕上げる（摺合わせる）事にな
るのであるが、この仕上げの方がブレード移動に伴う仕
上げよりも実施しやすいと言える為、このようなデザイ
ンの場合にも全体的には第１の発明を採用した方が、大
幅な工数削減が出来、かつ完成した型の仕上がりも良
い。

【００１８】（第２の発明）次に第２の発明は、局部的
なブレード移動が必要な場合にも、該当部のブレードに
移動量分の肉厚を持ったダミーブレードを重ねあわせ
て、鋳型に埋没させ、その後ダミーブレードのみを鋳型
から抜き取り、出来た隙間を鋳型材で充填し直すことに
より、従来法より早く、正確なブレード移動対応を可能
としたものである。

【００１９】図７はその工程説明図であり、タイヤ成形
用金型を鋳造するための鋳型３の更に前段階のゴム型２
に、ブレード移動量分の肉厚を持つダミーブレード１１
と、製品用のブレード１０とを並べてセットする。この
とき基本デザインにおける正規のブレード位置にダミー
ブレード１１をセットする。次にこのゴム型２に石膏等
の鋳型材を注型し、鋳型３を作成する。ダミーブレード
１１とブレード１０とは鋳型側に移動するため、鋳型３
からダミーブレード１１を抜き取り、その溝に再度鋳型
材を充填して鋳型３を完成させる。この方法によれば、
従来のように鋳型３に移動後のブレード設置用溝を形成
する必要もなく、しかもダミーブレード１１の厚さを利
用して精度よくブレード移動がを行うことができる。な
おダミーブレード１１は金属圧延材を用い、ブレード１
０と同じプレス成形型を用いて安価に作成することがで
きる。

【００２０】（第３の発明）第３の発明のタイヤ成形用
金型は、第１の発明または第２の発明の方法を用いて作
成されたことを特徴とするものである。第３の発明のタ
イヤ成形用金型は、型分割面付近のブレード１０が基本
デザインから必要量だけ移動されているため、割れや変
形を生じにくく、長い使用寿命を持つ。また従来法によ
り作成されたタイヤ成形用金型に比較して安価であり、
デザインの不整合も目立たなくなる利点がある。

【００２１】

【実施例】以下にこれらの発明の実施例を示す。実施例
では、図８に示す通りの多数のブレード１０を持つタイ
ヤ成形用金型を作成するものとする。ブレード１０の形
状は例えば図９に示す通りであり、その諸元は下記の通
り。・ブレード全長；７〜３０mm ・ブレード全高；５〜７mm ・ブレード鋳包み代；３mm ・ブレード肉厚；０．３５mm ・ブレード種類数；３４種類・ブレード材質；ＳＵＳ３０４（Ｃｒ１８，Ｎｉ８％，
残Ｆｅ）・ブレード植え込み枚数；２１８４枚／１セット

【００２２】またタイヤ成形用金型型の基本製法は、石
膏鋳型を用いたアルミ合金鋳造法（石膏鋳造法）で、・鋳型材；発泡石膏・アルミ合金材；ＡＣ４Ｃ（Ｓｉ７、Ｃｕ０．８、Ｍｇ
０．４％、残Ａｌ）・基本収縮率；１２／１０００（割り掛け率；０．９８
８０）である。そして金型端面部直近のブレード（５枚／１端面）を、
図１０に示すブレードデザインの基本配置位置よりも、
図１１のように０．５mmだけ金型中央部へ移動させたい
ものとする。

【００２３】（第１の発明の実施例）原型１の作成段階
において、円周方向デザインの収縮率のみ上記の基本収
縮率である１２／１０００（割掛け率０．９８８０）か
ら逸脱させブレード移動対応を行った。ここで採用し
た、円周方向デザイン（ピッチデザイン）収縮率は、１
−｛（５９４π）＋（０．５×２×７）｝／｛（５９４
π）／（１−１２／１０００）｝＝８．２９／１００
０とし、直径（曲率）に関する収縮率は、基本収縮率１
２／１０００を採用して原型を作成した。それは以降は
図１に示した通りの手順でゴム型反転、石膏鋳型反転、
鋳造反転して行き、タイヤ成形用金型を作成した。

【００２４】この結果、金型分割面部でのブレード−金
型端面間のアルミ合金型の最小肉厚は当初の狙い１．０
ｍｍに対し、０．８〜１．２mmの範囲に入り、石膏鋳型
において、局所ブレード移動対応を実施した場合とほぼ
同等の寸法精度での対応が出来た。なお、肉厚に上記の
ようなバラツキが出るのは、鋳造による収縮バラツキ及
び、金型端面加工時の位置決め精度のバラツキの為であ
る。

【００２５】この物件で、従来法の石膏鋳型での局所ブ
レード移動対応を実施した場合には、・石膏鋳型でのブレード移動対応時間５（分／１ブレード）×５（ブレード／１端面）×２
（端面／１セクター）×７（セクター／１セット）＝
３５０（分／１セット）・金型でのブレード移動部仕上げ時間７（分／１ブレード）×５（ブレード／１端面）×２
（端面／１セクター）×７（セクター／１セット）＝
４９０（分／１セット）の合計８４０（分／１セット）を要したのに対して、第
１の発明を用いた実施例では、ほぼ『０（分／１セッ
ト）』となり大幅な工数低減が出来た。

【００２６】（第２の発明の実施例）０．５mmの板厚の
ＳＵＳ３０４材で、金型分割面部の移動対象ブレードと
同形状の曲げ形状を持ったダミーブレード１１を１セッ
ト分（７０枚）作成し、これを用いて第２の発明による
ブレード移動対応を実施した。具体的には、原型１にお
いて該当ブレード部のみ、正規０．３５mm厚のものと、
０．５mm厚のダミーブレードを重ね合わせた状態で形状
を作り込み、ゴム型２へ反転し、図７の模式図のように
製品用のブレード１０とダミーブレード１１を重ねあわ
せたものをゴム型２にセットし、石膏鋳型３を作成し
た。この後、ダミーブレード１１のみを石膏鋳型３から
抜取り、出来た隙間に生石膏を再充填して鋳型３を仕上
げ、以降、実施例１と同様にアルミ合金を鋳造し、タイ
ヤ成形用金型を作成した。

【００２７】この結果、金型分割面部でのブレード−金
型端面間のアルミ合金型の最小肉厚は実施例１の場合と
ほぼ同様に、当初の狙い１．０mmに対し、０．８〜１．
２mmの範囲に入った。この実施例でブレード移動対応に
要した工数は以下の様である。・原型でのブレード形状対応時間（ダミー設置の為に余
分にかかった時間）２（分／１ブレード）×５（ブレード／１端面）×２
（端面／１種）×５（種／１セット）＝１００（分／
１セット）・石膏鋳型でのブレード移動対応時間２（分／１ブレード）×５（ブレード／１端面）×２
（端面／１セクター）×７（セクター／１セット）＝
１４０（分／１セット）・金型でのブレード移動部仕上げ時間３（分／１ブレード）×５（ブレード／１端面）×２
（端面／１セクター）×７（セクター／１セット）＝
２１０（分／１セット）の合計４５０（分／１セット）となり、第１の発明を採
用した場合に比べれば劣るものの、従来法と比べれば大
幅な工数低減が出来た。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば従来は対
応に多くの工数と技能とを要していた上下一体型のタイ
ヤ成形用金型における金型分割面部でのブレード移動に
対して、極めて大きな改善効果をもたらす事が出来る。
これにより、金型コストの低減、該当作業の非技能化、
対応形状限界の拡大など、タイヤ成形用金型において大
きな波及効果も付与できる点で、本発明の持つ意義は大
きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なアルミ合金鋳造法によるタイヤ成形用
金型の作成工程を示す工程説明図である。

【図２】上下一体型のタイヤ成形用金型からの脱型時
に、型に作用する力を示す断面図である。

【図３】上下分割型のタイヤ成形用金型からの脱型時
に、型に作用する力を示す断面図である。

【図４】第１の発明の実施形態において作成するタイヤ
成形用金型の１セグメントを示す斜視図である。

【図５】第１の発明によるブレード移動を示す平面図で
ある。

【図６】第１の発明により発生するデザインズレを示す
平面図である。

【図７】第２の発明の工程を示す工程説明図である。

【図８】実施例で作成するタイヤ成形用金型の展開図で
ある。

【図９】実施例におけるブレードの形状を示す平面図
(A) と正面図(B) である。

【図１０】実施例におけるブレードデザインの基本配置
位置を示す拡大平面図である。

【図１１】実施例におけるブレード移動を示す拡大平面
図である。

【符号の説明】

１原型、２ゴム型、３鋳型、４枠、５定盤、
１０ブレード、１１ダミーブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 105:24 Ｂ２９Ｋ 105:24 Ｂ２９Ｌ 30:00 Ｂ２９Ｌ 30:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 33/00 - 33/76 B29C 35/00 - 35/18 B29D 30/00 - 30/72

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金型をタイヤの円周方向に複数分割する
上下一体型のタイヤ成形用金型を鋳造法等により作成す
る際に、円周方向に分割される型セグメント内の円周方
向デザインを基本デザインよりも意図的に小さく作成し
た原型を用いることにより、型セグメント両端面部のブ
レード付け根の型本体肉厚を確保することを特徴とする
タイヤ成形用金型の作成方法。
【請求項２】金型をタイヤの円周方向に複数分割する
上下一体型のタイヤ成形用金型を鋳造法により作成する
際に、必要なブレード移動量分の肉厚を持ったダミーブ
レードをブレードに重ね合わせて鋳型に埋没させた後、
ダミーブレードを抜き取ってその溝を鋳型材で充填しな
おすことにより、正確なブレード移動を行った鋳型を作
成し、この鋳型からタイヤ成形用金型を鋳造することを
特徴とするタイヤ成形用金型の作成方法。
【請求項３】請求項１、２の何れかの方法を用いて作
成されたことを特徴とするタイヤ成形用金型。