JP3943486B2 - タイヤ金型の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ金型を鋳造によって作製する製造方法に関し、特に、タイヤ金型の意匠面における骨部を厚さ方向に貫通する空気抜き孔としてのクロスベントホールを形成するためのタイヤ金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ金型は、タイヤ形状を幅方向に沿って２分割する２ピースモールドと、円周方向に沿って７〜１３個に分割するセクショナルモールドの２種類に大別される。これらのタイヤ金型においては、複雑な形状、例えば、鋭い角のある凹ブロック形状やサイプブレード（薄肉凸形状）を多数有していることから機械加工で対処することが難しく、鋳造によって作製されるのが一般的である。
【０００３】
鋳造は、鋳型を成形しておき、この鋳型に鋳造金属の溶湯を流し込んで成形するが、鋳型は、材料として石膏を用いた石膏鋳造法または耐火材（セラミック）を用いたセラミックモールド法によって作製されている。
【０００４】
石膏鋳造法で用いられる石膏からなる鋳型は、それ自体が崩壊性であると共に、アンダーカット形状への対応性が高く、しかも鋳型の組み立て加工が容易であるところから、多くのタイヤ金型が石膏鋳造法によって成形されている。その反面、鋳込み温度が１０００℃程度までの合金しか鋳造できないため、鋳造金属としてアルミニウム合金が使用される。しかしながら、アルミニウム合金によって成形されたタイヤ金型は、強度が小さいため耐久性が小さく、メンテナンスも頻繁に行う必要がある。
【０００５】
セラミックモールド法としては、ショウプロセスが公知である。このショウプロセスは、エチルシリケートをバインダーとし、このバインダーにジルコン等の耐火材（セラミック）粉末を混練したものを材料とするものである。そして、模型またはバックアップ鋳型に混練物を充填して生鋳型を成形した後、バーナー等を用いた直火の急速加熱によって一次焼成を行うことによりアルコール分を蒸発させて割れを防止し、その後、高温での二次焼成を行って鋳型とすることにより作製される。このような処理を行うことにより、鋳型の硬化が促進されるため、迅速に鋳型を作製することができる。
【０００６】
このように作製された鋳型は、鉄系合金やニッケル系合金等のように鋳込み温度が高い金属の鋳造に用いることができる。そして、これらの合金の鋳造によって作製されたタイヤ金型は、剛性が大きく、耐久性があり、メンテナンスも簡単となるメリットがある（非特許文献１参照）。
【０００７】
以上のような方法によって得られた鋳型を用いて作製されたタイヤ金型において、ゴムからなるグリーンタイヤを押し付ける際に、空気溜まりを外部に排出する必要がある。この空気排出は、タイヤ金型の意匠面から背面にかけてベントホールを貫通させたり、分割金型の間にスリットを形成することにより行っている。ベントホールは、例えば、直径０．６〜２．０ｍｍ程度となるように形成されるものである。
【０００８】
これに対し、タイヤ金型の意匠面には、タイヤの走行面に凹凸を形成するための骨部が多数形成されており、骨部によって囲まれている間仕切り空間の間で空気を逃がす必要があり、このためのクロスベントホールが厚さ方向に骨部を貫通するように形成される。このクロスベントホールは、直径０．６〜２．０ｍｍ程度となるように形成されるものである。
【０００９】
この場合、ベントホールやスリットは、タイヤ金型への加工工具を用いた機械加工によって簡単に形成することができるが、クロスベントホールでは、孔開け時に加工工具が骨部と干渉するため、機械加工での形成が困難となっており、従来では鋳抜きによって対応している。
【００１０】
図４５〜図４７は、石膏鋳造法において鋳抜きによってクロスベントホールを形成する手順を示す。クロスベントホールの形成には、クロスベントホールに相応した外形形状のベントピン１００が用いられるものであり、ベントピン１００としては石膏又は鋼材等の金属によって成形される。この場合、鋳抜きは、アルミ合金鋳物に対して行うものである。
【００１１】
図４５に示すように、ベントピン１００を石膏鋳型１１０における鋳込みの対応部分にセットする。すなわち、タイヤ金型の骨部を形成するために石膏鋳型１１０に形成されている溝部１１１を横断するようにベントピン１００をセットする。このセットにおいては、図４５（ｂ）で示すように、溝部１１１にセット用凹部１１２を形成しておき、このセット用凹部１１２にベントピン１００を設置し、設置後に石膏等の生鋳型材料をセット用凹部１１２に充填して埋めることにより行う。
【００１２】
その後においては、乾燥した後、石膏鋳型１１０に対して鋳造を行う。鋳造は、図４６に示すように、石膏鋳型１１０に対してアルミニウム合金１２０の溶湯を流し込むことにより行い、これにより、ベントピン１００を鋳物の骨部１２１に鋳包ませる。
【００１３】
図４７はその後の処理を示し、ベントピン１００が石膏の場合には、高圧水洗浄等によって石膏鋳型１１０を除去すると同時にベントピン１００を除去する。これにより図４７（ａ）で示すように、骨部１３１を有したタイヤ金型１３０が型抜きされ、骨部１３１の厚さ方向にクロスベントホール１３２が貫通した状態となって得られる。一方、ベントピン１００が鋼材の場合には、高圧水洗浄によって除去して骨部１３１を有するタイヤ金型１３０を得た後、図４７（ｂ）で示すように、ベントピン１００を骨部１３１から抜き取り、厚さ方向に貫通するクロスベントホール１３２を骨部１３１に形成する。
【００１４】
【非特許文献１】
「鋳型造型法概説」社団法人鋳造技術普及協会、昭和５６年１１月２５日
（Ｐ１６４〜１６６）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４５〜図４７に示す鋳抜きは、鋳造金属としてアルミニウム合金が用いられる石膏鋳造法では有効であるが、鋳造金属として鉄系合金やニッケル系合金が用いられるセラミックモールド法では困難となっている。これは、次の理由のためである。
【００１６】
（１）母型（ゴム型）から脱型したままで生鋳型を大気中に放置しておくと、生鋳型からアルコール分が蒸発して短時間で鋳型にクラックが発生して崩壊するため、生鋳型にベントピンを設置したり、セット用凹部への生鋳型材料を充填する作業が難しい。この場合、生鋳型を脱型後にすぐに一次焼成することにより、割れのクラックの発生を抑えることができるが、一次焼成後の鋳型にベントピンをセットするには、鋳型が冷却するまで待機する必要があり、長時間を要する問題がある。
【００１７】
（２）ベントピンとして鋼材等の非崩壊性材料を用いた場合、鋳造時の鋳造金属の鋳包みの際の高熱により、溶損したり、鋳造されるタイヤ金型に融着してベントピンを抜き取ることができなくなる。また、これらの損傷がない場合においても、鋳造時の高熱によってベントピンの強度が大幅に低下し、鋳造されたタイヤ金型からベントピンを抜き取る際にベントピンが欠損し易く、欠損によってベントピンがタイヤ金型の骨部に残存し、結果として鋳抜くことができなくなる。
【００１８】
（３）鋳型のセット用凹部にベントピンを設置した後に、セット用凹部に充填する生鋳型材料の硬化が遅いため、長時間を要している。
【００１９】
以上のことから、セラミックモールド法に対しては、耐火物を用いた鋳型にベントピンを設置してタイヤ金型にクロスベントホールを形成することが困難であり、このためセラミックモールド法によってタイヤ金型を鋳造した後、このタイヤ金型に対して機械加工によってクロスベントホールを孔開けする必要があるが、この場合には、上述したように孔開け時に加工工具が骨部と干渉することがあるところから必要とする全ての骨部にクロスベントホールを形成することができない問題を有している。
【００２０】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、セラミックモールド法によって鋳造されるタイヤ金型であっても、機械加工によることなくクロスベントホールを鋳造により確実に形成することが可能なタイヤ金型の製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のタイヤ金型の製造方法は、鋳型への鋳造によって成形されるタイヤ金型の意匠面の骨部を厚さ方向に貫通する空気抜き孔としてのクロスベントホールを形成する方法であって、前記骨部に相応した凹部及びクロスベントホールに相応した凸部を有した割鋳型を成形し、この割鋳型を前記鋳型の母型における前記骨部の対応部位にセットした後、母型に鋳型材料を充填して鋳型を成形し、この鋳型を用いた鋳造を行ってタイヤ金型を作製した後、タイヤ金型から前記割鋳型を除去することを特徴とする。
【００３０】
この発明では、割鋳型を母型にセットした状態で鋳型を成形することにより割鋳型が一体化した鋳型とし、この一体化鋳型によってタイヤ金型を鋳造し、その後、タイヤ金型から割鋳型を除去することにより、割鋳型の凹部によって骨部が形成されると共に割鋳型の凸部によってクロスベントホールを形成される。
【００３１】
この発明においても、鋳造によってタイヤ金型を成形する際にクロスベントホールを同時に形成することができ、機械加工によってクロスベントホールを形成する必要がなくなると共に、鋳型に設置するベントピンを用いる必要がなく、ベントピンを用いることに起因した問題が一切生じることがない。これに加えて、この発明では、母型に対して割鋳型を自由にセットすることができるため、クロスベントホールを有した骨部をタイヤ金型に自由に形成することができ、設計の自由度が増大する。また、アンダーカット形状の骨部であっても、アンダーカット形状に合わせて割鋳型を成形することによって成形が可能となる。
【００３２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤ金型の製造方法であって、鉄系またはニッケル系合金によって鋳造されることを特徴とする。
【００３３】
この発明では、請求項１の発明の作用に加えて、鉄系合金またはニッケル系合金によってタイヤ金型を鋳造するため、大きな強度を有した耐久性のあるタイヤ金型を製造することができる。
【００３４】
請求項３の発明は、請求項１に記載のタイヤ金型の製造方法であって、バインダが混合された耐火材によって前記鋳型が成形されていることを特徴とする。
【００３５】
この発明では、請求項１の発明の作用に加えて、セラミックモールド法であっても、クロスベントホールを有した骨部をタイヤ金型に形成することが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００３７】
［第１実施形態］
図１〜図５は、本発明の第１実施形態であり、図１はクロスベントチップを示し、図２は鋳型へのクロスベントチップの固定状態を、図３は鋳型への鋳造を、図４は成形された骨部を、図５は成形されたタイヤ金型の部分を示す。
【００３８】
クロスベントチップ１は、後述するタイヤ金型２の骨部３の一部を構成するブロック状に形成される。すなわち、クロスベントチップ１はタイヤ金型２の骨部３の厚さと略同じ幅となるように形成されている。このクロスベントチップ１は、タイヤ金型２の鋳造に用いる鋳造金属と概略同一の金属によって図１に示すブロック状に形成されるものであり、この実施形態では、鋼材等の鉄系合金あるいはニッケル合金によって形成されている。
【００３９】
かかるクロスベントチップ１には、骨部３に形成するクロスベントホール４が厚さ方向に貫通するように形成されている。この場合、クロスベントホール４はクロスベントチップ１の厚さ方向における一側から他側に向かって径が漸増するテーパ状となるように形成されるものである。
【００４０】
図２に示すように、鋳型５にはクロスベントチップ１が固定される。鋳型５は、セラミックモールド法によって作製されるものであり、従って、エチルシリケート（エチルシリケート４０等）、コロイダルシリカ等をバインダーとし、このバインダーに耐火材粉末を混練した鋳型材料が用いられている。この鋳型（セラミック鋳型）５には、タイヤ金型２の骨部３に対応した溝部６が形成されており、クロスベントチップ１は、この溝部６に嵌め込まれた状態で固定される。かかる固定においては、クロスベントホール４が溝部６内に位置するように行い、これによりクロスベントホール４は鋳型５によって封鎖された状態となる。
【００４１】
クロスベントチップ１の固定に際しては、鋳型材料であるエチルシリケートやコロイダルシリカを用いて接着しても良い。なお、鋳型５としては、母型（ゴム型）から脱型した直後の生鋳型あるいはこの生鋳型を一次焼成したものが用いられる。
【００４２】
このようにしてクロスベントチップ１を固定した鋳型５に対し、焼成を行った後、鋳造金属による鋳造を行う。鋳造金属としては、クロスベントチップ１と概略同じ材料である鋼材等の鉄系合金、ニッケル合金が用いられる。この鋳造金属の溶湯を鋳型５に流し込む。この流し込みにより、図３に示すように溝部６に鋳造金属８が入り込むと共に、鋳型５の成形面に鋳造金属８が充填される。これにより、溝部６に固定されているクロスベントチップ１は、骨部３に鋳包まれて骨部３と一体化する。
【００４３】
鋳造金属の流し込みの後、鋳造金属の凝固及び冷却を行い、その後、鋳型５を除去する。鋳型５の除去は、サンドブラストやアルカリ溶液による洗浄によって行われる。
【００４４】
この鋳型５の除去により、図４及び図５に示すように、意匠面７を有したタイヤ金型２が形成される。タイヤ金型２の意匠面７には、クロスベントチップ１が鋳包まれた骨部３が突出状に形成されているが、クロスベントチップ１には空気抜き孔としてのクロスベントホール４が貫通するように予め形成されているため、クロスベントホール４が厚さ方向に貫通した骨部３を成形することができる。
【００４５】
このような実施形態では、クロスベントホール４が形成されたクロスベントチップ１をタイヤ金型２の骨部３に鋳包むことにより、クロスベントチップ１が骨部３の一部を構成するため、鋳造によるタイヤ金型２の成形と同時にクロスベントホール４を骨部３の厚さ方向に貫通状に形成することができる。従って、機械加工によってクロスベントホール４を形成する必要がなくなると共に、鋳型５に設置するベントピン１００を用いる必要がないため、ベントピン１００を用いることに起因した問題が生じることがなくなる。また、この実施形態では、クロスベントチップ１が骨部３に鋳包まれることにより、クロスベントチップ１の全体が骨部３の内部に設けられるため、クロスベントチップ１が骨部３から抜けにくいメリットがある。
【００４６】
図６は、この実施形態の変形々態を示す。この形態では、骨部３に鋳包まれるクロスベントチップ１として骨部３の高さと同じ長さのものが用いられている。また、骨部３の頂部が円弧状となっていることから、クロスベントチップ１も頂部が同じ円弧状となるように成形されている。このような形態では、クロスベントチップ１を鋳型５の溝部６の全体に嵌め込んで鋳造するため、クロスベントチップ１が位置ずれしたり、溝部６内に落ち込むことがなく、骨部３を高精度に成形することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
図７〜図１２は、本発明の第２実施形態であり、図７及び図８はクロスベントチップ、図９は鋳型へのクロスベントチップの固定状態、図１０は鋳型への鋳造状態、図１１は成形された骨部、図１２は成形されたタイヤ金型の部分をそれぞれ示す。
【００４８】
この実施形態においても、第１実施形態と同様に、クロスベントチップ１にはクロスベントホール４が厚さ方向に貫通している。また、クロスベントチップ１はタイヤ金型２の骨部３の厚さと略同じ幅となるように形成されることにより、タイヤ金型２の骨部３の一部を構成するブロック状となっている。さらに、クロスベントチップ１は、鋼材等の鉄系合金あるいはニッケル合金などのタイヤ金型２の鋳造に用いる鋳造金属と概略同一の金属によって形成されている。
【００４９】
この実施形態のクロスベントチップ１におけるクロスベントホール４には、図８に示すように、充填材１０が充填されることによりクロスベントホール４が埋められている。これにより、後述する鋳造金属の溶湯がクロスベントホール４に流れ込むことを阻止することが可能となっている。
【００５０】
充填材１０としては、鋳型５と略同じ材料が用いられる。この実施形態では、鋳型５として第１実施形態と同様のセラミック鋳型を用いるものであり、このためエチルシリケートまたはコロイダルシリカ等のバインダーに耐火材粉末が混練された材料が使用されている。かかる充填材１０は、クロスベントホール４への充填の後、乾燥させて鋳型５に組み込まれる。
【００５１】
図９は、鋳型５にクロスベントチップ１を固定した状態を示す。この固定は、第１実施形態と同様に、タイヤ金型２の骨部３に対応するように形成された溝部６に嵌め込むことにより行われ、第１実施形態と同様にエチルシリケートやコロイダルシリカを用いた接着が行われる。
【００５２】
図１０は、鋳型５に対して、鋼材等の鉄系合金またはニッケル合金からなる鋳造金属８を溶湯状態で注ぎ込んで鋳造する状態を示す。注ぎ込まれた鋳造金属８は、鋳型５の溝部６内に入り込み、これにより、クロスベントチップ１の鋳包みが行われる。このとき、クロスベントホール４が充填材１０によって封鎖されているため、クロスベントホール４内に鋳造金属８が入り込むことがない。
【００５３】
注ぎ込まれた鋳造金属８が凝固、冷却した後、鋳型５をサンドブラストまたはアルカリ溶液洗浄によって除去することにより、図１１及び図１２に示すタイヤ金型２が脱型される。この鋳型５の除去においては、充填材１０が鋳型５と同時に除去されるため、クロスベントホール４が開口状態となり、クロスベントホール４が厚さ方向に貫通した骨部３をタイヤ金型２の意匠面７上に形成することができる。
【００５４】
このような実施形態では、第１実施形態と同様に、クロスベントチップ１が骨部３の一部を構成するため、鋳造によるタイヤ金型２の成形と同時にクロスベントホール４を骨部３の厚さ方向に貫通状に形成することができ、機械加工によってクロスベントホール４を形成する必要がなくなると共に、鋳型５に設置するベントピン１００を用いる必要がないため、ベントピンを用いることに起因した問題が生じることがない。
【００５５】
これに加えて、この実施形態では、タイヤ金型２の鋳造時にクロスベントホール４が封鎖されているため、クロスベントホール４に鋳造金属８の溶湯が入り込むことがない。このため、クロスベントホール４を確実に形成することができる。また、クロスベントホール４内に充填する充填材１０として、鋳型５と略同じ材料を用いるため、クロスベントチップ１を鋳型５に固定する際の接着に用いるエチルシリケートやコロイダルシリカとの馴染みが良く、強固に接着することができるメリットがある。
【００５６】
［第３実施形態］
この第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態におけるクロスベントチップ１に対し接触部を形成するものであり、図１３〜図１５はこの実施形態におけるそれぞれの形態を示す。
【００５７】
図１３のクロスベントチップ１は、全体がＬ字形に形成されることにより、板状の本体部１１の一端側（上端側）に接触部１２が一体的に連設している。本体部１１はクロスベントホール４が厚さ方向に貫通しており、接触部１２はこの本体部１１を鋳型５の溝部６に嵌合して固定する際に、図１３（ｂ）に示すように、鋳型５の成形面１３と接触するように作用する。
【００５８】
図１４のクロスベントチップ１は、クロスベントホール４が厚さ方向に貫通した本体部１の一端部から接触部１２がＬ字形となって連設した形状となっており、接触部１２の自由端面が鋳型５の成形面１３と接触するようになっている。
【００５９】
図１５のクロスベントチップ１は、全体がＴ字形に形成されることにより、クロスベントホール４が貫通した本体部１の一端部から接触部１２が幅方向両側に延びている。この接触部１２が鋳型５の成形面１３と接触した状態で、本体部１１が鋳型５の溝部６に嵌合する。
【００６０】
以上の形態では、いずれも接触部１２を鋳型５の成形面１３と接触させることにより、成形面１３を基準にしてクロスベントチップ１を鋳型５の溝部６に配置することができるため、溝部６に対してクロスベントチップ１を高精度にセットすることができる。また、接触部１２によって鋳造金属８との接触面積が増大するため、クロスベントチップ１の鋳包み強度も向上する。
【００６１】
［第４実施形態］
図１６〜図２２は、本発明の第４実施形態であり、図１６は作製されたタイヤ金型、図１７は母型、図１８は割鋳型、図１９は割鋳型の母型へのセット、図２０は鋳型の作製状態、図２１は作製された鋳型、図２２は鋳造状態をそれぞれ示す。
【００６２】
この実施形態では、図１６に示すタイヤ金型２を製造するものであり、タイヤ金型２の意匠面７には、厚さ方向に貫通したクロスベントホール４を有する骨部３及びクロスベントホール４のない骨部９が所定位置に形成されている。
【００６３】
このタイヤ金型２を製造するため、鋳型５の原型となる母型２０に対しては、図１７に示すように、クロスベントホール４を有する骨部５を切除しておく。なお、このような母型２０としては、マスターモデル上で対応しても良く、ゴム型の際に骨部５を削除しても良い。この実施形態では、破線で示すように骨部５を切除し、骨部９に相当する骨部２１を有したゴム型を母型として用いている。このゴム型２０に対しては、図１８に示す割鋳型２５を用いる。
【００６４】
割鋳型２５は、クロスベントホール４を有した骨部３に対応するものであり、２つの部分鋳型２６、２７を突き合わせることにより構成される。この突き合わせの際には、部分鋳型２６、２７の間に凹部２８及び突起部２９を形成する形状となっている。凹部２８は骨部３に対応し、突起部２９はクロスベントホール４に対応するものである。
【００６５】
部分鋳型２６、２７からなる割鋳型２５は、セラミックモールド法に適応可能な材料が用いられるものであり、このためエチルシリケート、コロイダルシリカ等のバインダーに耐火物粉末が混練された材料が使用される。エチルシリケートを用いた場合の割鋳型２５は、図１８に示す形状に成形した後、直火で一次焼成するか、アルコールに浸した状態で保管し、コロイダルシリカを用いた場合の割鋳型は、特に雰囲気制御を行う必要がないため、大気中等で保管する。また、突き合わせた部分鋳型２６、２７相互の接着には、エチルシリケートまたはコロイダルシリカが使用される。
【００６６】
以上の割鋳型２５を、図１９に示すようにゴム型における骨部３（図１６及び図１７参照）との対応位置に設置する。その後、ゴム型２０に対して鋳型材料３０を注ぎ込む。
【００６７】
図２０は、ゴム型２０に対して、鋳型材料３０を注ぎ込んだ状態を示す。鋳型材料３０としては、セラミックモールド法に適応可能な材料が使用される。このため、鋳型材料３０としては、割鋳型２５と概略同じ材料が用いられる。この場合、ゴム型２０に注ぎ込んだ鋳型材料３０から割鋳型２５が浮き上がらないセット状態とする必要がある。このため、割鋳型２５を耐火材粉末によって高密度として、鋳型材料３０に対する割鋳型２５の比重を大きくするか、セットされた割鋳型２５に錘を載置し、鋳型材料３０の硬化開始時に錘を除去する等の適宜の処理を行う。
【００６８】
鋳型材料３０をゴム型２０に注ぎ込むことにより、ゴム型２０上の割鋳型２５は鋳型材料３０に包まれる。そして、ゴム型２０に注ぎ込まれた鋳型材料３０が硬化した後、ゴム型２０から脱型することにより、鋳型３１が得られる。この鋳型材料３１においては、図２１に示すように割鋳型２５が内部に固定された状態となっている。
【００６９】
次に、この鋳型３１に対し、図２２に示すように鋼材等の鉄系合金またはニッケル系合金からなる鋳造金属８を溶湯状態で注ぎ込んで鋳造する。この鋳造では、割鋳型２５の凹部２８に溶湯が入り込む。この状態で鋳造金属８を凝固、冷却し、その後、サンドブラストやアルカリ溶液洗浄等により鋳型３１を除去する。この除去に際しては、割鋳型２５も同時に除去され、これにより図１６に示すタイヤ金型２を作製することができる。
【００７０】
このような実施形態においても、鋳造によってタイヤ金型２を成形する際に骨部３に対してクロスベントホール４を同時に形成することができ、機械加工によってクロスベントホールを形成する必要がなくなる。これに加えて、この実施形態では、割鋳型２５がゴム型２０と別体となっているため、割鋳型２５をゴム型２０に自由にセットすることができ、設計の自由度が増大する。
【００７１】
［第５実施形態］
図２３〜図３０は、本発明の第５実施形態であり、図２３は作製されたタイヤ金型、図２４は母型、図２５は割鋳型、図２６は割鋳型の母型へのセット、図２７は鋳型の作製状態、図２８は作製された鋳型、図２９は鋳造状態、図３０は作製された骨部をそれぞれ示す。
【００７２】
この実施形態では、図２３に示すタイヤ金型２を製造するものであり、タイヤ金型２の意匠面７には、クロスベントホールのない骨部９と、クロスベントホールを有する骨部４０とが形成される。骨部４０は図３０に示すように、意匠面７から立ち上がる断面Ｙ字形となっている。すなわち、骨部４０は意匠面７から起立する根元部４１と、根元部４１の先端から２つに分岐する分岐部４２、４３とを有した形状となっている。クロスベントホール４は根元部４１及び２つの分岐部４２，４３のそれぞれに対して厚さ方向に貫通するように設けられる。
【００７３】
この実施形態のゴム型２０においても、図２４に示すように、骨部４０を切除した形状とする。
【００７４】
この実施形態の割鋳型４５は、図２５に示すように、３つの部分鋳型４６、４７、４８を突き合わせることにより構成される。部分鋳型４６、４７、４８を突き合わせた場合においては、これらの間に形成された凹部４９が骨部４０に対応する。また、クロスベントホール４に対応する複数の突起部５０がそれぞれの部分鋳型４６、４７、４８に形成されている。かかる部分鋳型４６、４７、４８は、第４実施形態と同様に、エチルシリケート、コロイダルシリカ等のバインダーに耐火材粉末を混練した材料が用いられ、突き合わせ状態の接着にはエチルシリケート、コロイダルシリカが用いられる。この突き合わせによって組み付けられた割鋳型４５は、図２６に示すように、骨部４０との対応した位置になるようにゴム型２０にセットされる。
【００７５】
割鋳型４５をセットしたゴム型２０に対し、図２７に示すように、割鋳型４５と同じ材料からなる鋳型材料３０を注ぎ込む。鋳型材料３０をゴム型２０に注ぎ込むことにより、ゴム型２０上の割鋳型４５は鋳型材料３０に包まれ、この鋳型材料３０が硬化した後、ゴム型２０から脱型することにより、図２８に示す鋳型３１が得られる。この鋳型材料３１においては、割鋳型４５が内部に固定された状態となっている。
【００７６】
この鋳型３１に対し、図２９に示すように鋼材等の鉄系合金またはニッケル系合金からなる鋳造金属８を溶湯状態で注ぎ込んで鋳造する。この鋳造では、割鋳型４５の凹部４９に溶湯が入り込み、この状態で鋳造金属８を凝固、冷却し、その後、サンドブラストやアルカリ溶液洗浄等により鋳型３１を除去する。この除去に際しては、割鋳型４５も同時に除去され、これにより図２３に示すタイヤ金型２を作製することができる。
【００７７】
このような実施形態においては、第４実施形態と同様に、割鋳型４５をゴム型２０に自由にセットすることができるため、骨部４０の形成位置の自由度が増大する。これに加えて、骨部４０がアンダーカット形状であっても、これに対応するように割鋳型４５を形成することにより、その作製が可能となる作用を有している。
【００７８】
なお、この実施形態の手法は、石膏鋳造法に対しても用いられることが可能であるが、石膏鋳造法によって成形されるアルミニウム合金からなるタイヤ金型では、アルミニウム合金が低強度のため、図３０に示すようなアンダーカット形状の骨部４０の強度がさらに小さくなり、タイヤ成形の繰り返しによって骨部４０が早期に破損する問題が発生するものとなっている。
【００７９】
【実施例】
以下の実施例では、図３１〜図３３に示す基本形状のタイヤ金型２を作製するものであり、その寸法は図３１及び図３２に記入してある。寸法の単位はｍｍである。以下にタイヤ金型２の製作工程で使用する材質を記載する。
【００８０】
（１）マスターモデルの材質：合成木材（商品名「ケミウッド」）
（２）ゴム型の材質：石膏からなる裏打ち材が設けられた厚さ１０ｍｍのシリコーンゴム（商品名「ＴＳＥ３５０」、東芝シリコーン製）
（３）鋳型の材質：バインダーとしてエチルシリケート４０を用い、このバインダー１リットルに対し、耐火材粉末５．０ｋｇを混練し、硬化剤を混ぜて自己硬化特性を付与した。
【００８１】
（４）鋳造金属：球状の黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格品番「ＦＣＤ６００」）を用いた。この金属は、Ｃ：３．２〜３．５重量％、Ｓｉ：２．０〜２．４重量％、Ｍｎ：＜０．５０重量％、Ｆｅ：残部の組成となっている。
【００８２】
まず、タイヤ形状（タイヤ金型の反転形状）を各部位で１０〜１５／１０００の割合で寸法拡大したマスターモデルを合成木材からＮＣ加工し、これをシリコーンゴムで形状反転してゴム型を作製し、その後、ゴム型から上記配合比の鋳型を反転作製した。この鋳型を直火で一次焼成した後、電気路内で８５０℃で５時間かけて二次焼成し、２００℃まで冷却した後、上記鋳造金属を１１５０〜１２００℃で鋳造することにより、図３１〜図３２に示すピース状のタイヤ金型２を作製した。このピース状のタイヤ金型２を機械加工してリング状に組み立てることにより、タイヤを製造するタイヤ金型とした。
【００８３】
［第１実施例］
図３４〜図３８は、第１実施例を示す。この実施例では、図３１及び図３２の基本形状に対し、図３４〜図３６に示すように、厚さ１．６ｍｍ、高さ１０ｍｍの骨部３が付け加えられている。この骨部３には、図３６に示すように、一端の開口部が直径１．０ｍｍ、他端の開口部が直径１．６ｍｍのクロスベントホール４が厚さ方向に貫通するものである。この実施例では、図３７に示す形状及び寸法のクロスベントチップ１を用いるものである。
【００８４】
クロスベントチップ１のクロスベントホール４の開口面には、ボロンナイトライド系の離型剤を塗布した後、セラミック鋳型５の溝部６の接触面に対し、コロイダルシリカ（商品名「スノーテックスＣ」、日産化学製）を塗布した。
【００８５】
マスターモデルで溝部６のプロファイル面上に対して、クロスベントチップ１を配置する位置にケガキ線を入れておき、ゴム型の反転で得られたセラミック鋳型５を直火で約２分間、一次焼成した後、鋳型５の表面に転写されたケガキ線を目安にクロスベントチップ１を溝部６に嵌め込み固定した。このとき、コロイダルシリカが速やかにゲル化したため、簡単に嵌め込み固定を行うことができた。
クロスベントチップ１の溝部６の深さ方向への位置決めは、クロスベントチップ１に形成されている段差と、鋳型５の意匠面７を一致させて行った。
【００８６】
以上のようにして、６０ピース分のセラミック鋳型５を作製し、電気炉内で二次焼成を行った。６０ピース分のセラミック鋳型５に対し、合計で１２０個のクロスベントチップ１を埋設した。このようにして、作製したセラミック鋳型５を用いてＦＣＤ６００からなる鋳造金属を鋳造して、図３４〜図３６に示すピース状のタイヤ金型２を作製した。
【００８７】
以上のようにして作製したピース状のタイヤ金型２の１２０個のクロスベントホールにおいては、３２個が鋳造金属の溶湯が入り込んで目詰まり状態であったが、ピンによって簡単に取り除くことができた。これは、ベントチップに対して塗布した離型剤が有効に作用しているものであると思われる。また、クロスベントホールの骨部に対する位置精度は、意匠面７から１．２ｍｍが設計位置であるのに対し、±０．３ｍｍであり、位置不良とはなっていなかった。
【００８８】
［第２実施例］
この実施例では、第１実施例と同様な方法によって、６０個のピース状のタイヤ金型２を作製した。この場合、１リットルのエチルシリケート４０に対し、パターンモールド４ｋｇを混練したスラリーを作製し、このスラリーをスポイトによりクロスベントホール内に充填し、その後、大気中で乾燥させた工程を付加した。
【００８９】
以上のようにして作製したピース状のタイヤ金型２における全てのクロスベントホール４は、溶湯によって目詰まりしていなかった。また、クロスベントホールの骨部に対する位置精度は、意匠面７から１．２ｍｍが設計位置であるのに対し、±０．２ｍｍとなっていた。従って、第１実施例よりも、目詰まり及び位置精度が向上したピース状のタイヤ金型２を作製することが可能となった。
【００９０】
［第３実施例］
図３９は、第３実施例に用いるクロスベントチップ１の形状及び寸法を示す。このクロスベントチップ１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を材料として作製したものであり、全体がＴ字形に成形されることにより、本体部１１の一端部に接触部１２が一体的に形成された図１５と同様な構造となっている。図４０は、この実施例のクロスベントチップ１をセラミック鋳型５にセットした状態を示し、本体部１１を溝部６に差し込んで鋳型の成形面１３に接触部１２を接触させて固定した。
【００９１】
この実施例においても、実施例２と同様な方法でピース状のタイヤ金型２を６０個作製した。このピース状のタイヤ金型２における全てのクロスベントホール４は、溶湯によって目詰まりしていなかった。また、クロスベントホールの骨部に対する位置精度は、意匠面７から１．２ｍｍが設計位置であるのに対し、＋０及び−０．２ｍｍの範囲であった。従って、第２実施例よりも、クロスベントピースの位置精度が向上したピース状のタイヤ金型２を作製することが可能となった。
【００９２】
［第４実施例］
図４１〜図４４は、第４実施例を示す。この実施例では、図３１及び図３２の基本形状に対し、図４１〜図４３に示すように、第４実施形態で説明したＹ字形断面の骨部４０を付け加えるものである。骨部４０は、根元部４１の厚さが２．０ｍｍ、高さが１０ｍｍとなっており、根元部４１及び分岐部４２、４３にそれぞれクロスベントホール４が貫通状に形成されるものである。その形成位置は、図４１に寸法と共に示し、形状及び寸法は図４３に示してある。
【００９３】
図４４は、この実施例に用いる割鋳型４５であり、３つの部分鋳型４６、４７、４８を突き合わせることにより構成されている。この割鋳型４５は、別途作製した合成木材（ケミウッド）からなるマスターモデルからゴム型（材料は商品名「ＴＳＥ３５０」）を反転して作製し、これに１リットルのエチルシリケート４０に対して、耐火材（パターンモールド）６ｋｇ及び硬化剤を加えて混練したスラリーを流し込み、自発硬化させることにより作製した。ゴム型から脱型した後、直ちに直火で一次焼成し、放冷した後、部分鋳型を突き合わせ、エチルシリケート４０を接着剤として接合し、図４４（ｂ）に示す割鋳型４５とした。
【００９４】
この割鋳型４５をタイヤ金型成形用のゴム型の該当位置にセットした後、鋳型材料を流し込んで包ませた。その後は、第１実施例と同様な工程を行ってピース状のタイヤ金型２を２０個作製した。
【００９５】
このようにして作製されたピース状のタイヤ金型２は、図４１〜図４３に示すアンダーカット形状の骨部４０が１００％の歩留まりで形成されていた。この場合、骨部４０はタイヤ金型２の１ピースにつき、６箇所に形成され、これにより２０ピースのタイヤ金型では合計１２０箇所のクロスベントホール４が作製されている。このうち、４８箇所のクロスベントホール４は鋳放し状態で貫通しており、残りの７２箇所には、厚さ０．０２〜０．０８ｍｍの鋳造バリが差し込んでいたが、この鋳造バリに対しては、ニードル状の工具で開口した後、粒度＃３００の珪砂を主としたサンドブラスト処理を行うことにより、簡単に除去することができ、容易に開口させることができた。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、機械加工によってクロスベントホールを形成する必要がなくなると共に、鋳型に設置するベントピンを用いる必要がなく、ベントピンを用いることに起因した問題が生じることがなくなる。また、クロスベントホールを有した骨部をタイヤ金型に自由に形成することができ、設計の自由度が増大すると共に、アンダーカット形状の骨部であっても、成形することが可能となる。
【００９９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、大きな強度を有した耐久性のあるタイヤ金型を製造することができる。
【０１００】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、セラミックモールド法であっても、クロスベントホールを有した骨部をタイヤ金型に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のクロスベントチップを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】ベントチップを鋳型にセットした状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】ベントチップをセットした鋳型に対して鋳造金属を注ぎ込んだ状態を示す断面図である。
【図４】図３によって鋳造されたタイヤ金型の部分断面図である。
【図５】図３によって製造されたタイヤ金型の斜視図である。
【図６】第１実施形態の変形々態を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態のクロスベントチップを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】第２実施形態のクロスベントチップに充填剤を充填した状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】ベントチップを鋳型にセットした状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】ベントチップをセットした鋳型に対して鋳造金属を注ぎ込んだ状態を示す断面図である。
【図１１】図１０によって鋳造されたタイヤ金型の部分断面図である。
【図１２】図１０によって製造されたタイヤ金型の斜視図である。
【図１３】（ａ）は第３実施形態の第１例のベントチップの斜視図、（ｂ）は鋳型へのセット状態を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は第３実施形態の第２例のベントチップの斜視図、（ｂ）は鋳型へのセット状態を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は第３実施形態の第３例のベントチップの斜視図、（ｂ）は鋳型へのセット状態を示す断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態によって製造されるタイヤ金型の断面図である。
【図１７】第４実施形態に用いるゴム型の断面図である。
【図１８】第４実施形態の割鋳型を示し、（ａ）は突き合わせ前の断面図、（ｂ）は突き合わせ状態の断面図である。
【図１９】割鋳型をゴム型にセットした状態を示す断面図である。
【図２０】ゴム型に鋳型を充填した状態を示す断面図である。
【図２１】第４実施形態によって作製された鋳型の断面図である。
【図２２】第４実施形態の鋳型に鋳造金属を注ぎ込んだ状態を示す断面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態によって製造されるタイヤ金型の断面図である。
【図２４】第５実施形態に用いるゴム型の断面図である。
【図２５】第５実施形態の割鋳型を示し、（ａ）は突き合わせ前の断面図、（ｂ）は突き合わせ状態の断面図である。
【図２６】割鋳型をゴム型にセットした状態を示す断面図である。
【図２７】ゴム型に鋳型を充填した状態を示す断面図である。
【図２８】第４実施形態によって作製された鋳型の断面図である。
【図２９】第４実施形態の鋳型に鋳造金属を注ぎ込んだ状態を示す断面図である。
【図３０】第４実施形態で作製される骨部の拡大断面図である。
【図３１】本発明の実施例によって作製されるピース状のタイヤ金型の斜視図である。
【図３２】ピース状のタイヤ金型の断面図である。
【図３３】（ａ）は図３２の右からの断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３４】第１実施例で作製するピース状のタイヤ金型の断面図である。
【図３５】図３４の右側からの断面図である。
【図３６】（ａ）は図３４におけるＧ−Ｇ線断面図、（ｂ）はそのＨ−Ｈ線断面図である。
【図３７】（ａ）は第１実施例に用いるクロスベントピースの正面図、（ｂ）はそのＪ−Ｊ線断面図である。
【図３８】（ａ）は第１実施例のクロスベントピースを鋳型にセットした状態を示す平面図、（ｂ）はそのＫ−Ｋ線断面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図３９】（ａ）は第３実施例に用いるクロスベントピースの正面図、（ｂ）はそのＬ−Ｌ線断面図である。
【図４０】（ａ）は第３実施例のクロスベントピースを鋳型にセットした状態を示す平面図、（ｂ）はそのＭ−Ｍ線断面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図４１】（ａ）は第４実施例で作製するピース状のタイヤ金型の断面図、（ｂ）はその右側からの断面図である。
【図４２】図４１の部分拡大断面図である。
【図４３】第４実施例によって作製される骨部の拡大断面図である。
【図４４】（ａ）は第４実施例で用いる割鋳型の分解断面図、（ｂ）は組み付け状態の断面図である。
【図４５】（ａ）は従来より用いられているベントピンのセット状態の平面図、（ｂ）はそのＰ−Ｐ線断面図である。
【図４６】図４５の状態に対し、鋳造金属を流し込んだ状態を示す断面図である。
【図４７】（ａ）及び（ｂ）は、ベントピンを取り除く方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ クロスベントチップ
２ タイヤ金型
３ ４０ 骨部
４ クロスベントホール
５ 鋳型
７ 意匠面
１０ 充填材
１２ 接触部
２５ ４５ 割鋳型

Claims (3)

1. 鋳型への鋳造によって成形されるタイヤ金型の意匠面の骨部を厚さ方向に貫通する空気抜き孔としてのクロスベントホールを形成する方法であって、
   前記骨部に相応した凹部及びクロスベントホールに相応した凸部を有した割鋳型を成形し、この割鋳型を前記鋳型の母型における前記骨部の対応部位にセットした後、母型に鋳型材料を充填して鋳型を成形し、この鋳型を用いた鋳造を行ってタイヤ金型を作製した後、タイヤ金型から前記割鋳型を除去することを特徴とするタイヤ金型の製造方法。
2. 鉄系またはニッケル系合金によって鋳造されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ金型の製造方法。
3. バインダーが混合された耐火材によって前記鋳型が成形されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ金型の製造方法。

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