JP5427589B2

JP5427589B2 - タイヤ成型金型の製造方法

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Publication number: JP5427589B2
Application number: JP2009291273A
Authority: JP
Inventors: 泰之石原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP2011131437A

Description

本発明は、タイヤ成型金型の製造方法に関するものである。詳しくは、タイヤ成型金型を鋳造する際の鋳物の寸法精度を高めることのできる製造方法に関するものである。

タイヤ成型金型は、未加硫ゴムを収納し加硫成型してタイヤを製造する際に用いられる金型である。このタイヤ成型金型は、製造するタイヤのトレッド部に対応する複雑なデザインパターンを金型表面に形成することができ、またタイヤのサイプに対応する異種金属材料からなる薄板（ブレード）を鋳包むことができることから、鋳造により製作されるのが一般的である。

このタイヤ成型金型の鋳造法のなかで広く採用されているのは、鋳型材に石膏を用いる石膏鋳造法である。その理由は、石膏鋳造法が（１）アルミ合金程度までの融点を持つ鋳物を寸法精度高く製作できること、（２）石膏鋳型の段階での切断加工・組み立てが容易に行えること、（３）サイプ用のブレードの鋳包みにも自由度高く対応できること、（４）ゴム型からの注型反転製作で、複雑なデザイン形状を精密に転写することができること、などである。

タイヤ成型金型は一般に、複数個に分割されてなり、このタイヤ成型金型の金型分割構造には、タイヤのトレッド部を幅方向に２分割する２ピースモールドと、タイヤの円周方向に７〜１１分割するセクショナルモールドとの２種類が存在する。

これらの分割構造のうち、タイヤ成型脱型時の抵抗が少なく、寸法精度が高いセクショナルモールドが用いられることが多い。このようなセクショナルモールドの鋳造方法に関し、低圧鋳造法により鋳造する方法がある（特許文献１）。また、重力鋳造法であって、邪魔板付きシュートで注湯する方法（特許文献２）や、定盤に湯口、湯道及び堰となる溝を形成した方法（特許文献３）がある。これらの方法は、複数の石膏鋳型をリング状に配列させて、一度の鋳造で複数個のセクショナルモールドを鋳造できるように構成している。このほか、分割されたセクショナルモールドのそれぞれを、個別に鋳造する方法もある。

特開昭５８−５８９６８号公報特許第２７９６０１０号特開２００７−１４４４８０号公報

従来技術を用いて、タイヤ成型金型用鋳物を鋳造すると、鋳造された鋳物における、タイヤの踏面に対応する面（以下、「踏面部」ともいう。）は、タイヤ周方向の曲率や、タイヤ幅方向の曲率が、目標としていた曲率から大きく外れることがあった。このような目標値からの相違が、タイヤ成型金型としての寸法精度の許容公差から外れる場合は、鋳造した鋳物の当該部分の形状を修正する後加工、例えば切削加工をしなければならなくなる。

鋳物の踏面部を切削仕上げして曲率を修正するという方法は、多大な工数を要する上、タイヤ成型金型としての他の部位の寸法の変化を招き、その寸法精度に悪影響を及ぼすおそれがあるから好ましくない。

そこで切削等の後加工を行わずに鋳物における曲率を、寸法精度の許容公差範囲内とするために、石膏鋳型を作製するための原型（マスターモデル）の形状を、石膏鋳造後の鋳物のタイヤ周方向及び幅方向の曲率の変化を打ち消すような曲率になる形状にすることで、鋳造後の曲率変化を相殺するという方法が取られてきた。

しかしながら、原型の寸法は、鋳物での収縮を見込んで拡大された寸法にしているところ、上記のように原型の寸法を、鋳物のタイヤ周方向及び幅方向の曲率を、鋳造後の曲率変化を打ち消すような寸法に変更する場合には、原型の半径曲率、円周長寸法、幅寸法、幅寸法曲率、各部の寸法拡大率（鋳造収縮率の逆数）に影響が及ぶ。そのためこれらの原型の半径曲率、円周長寸法、幅寸法、幅寸法曲率、各部の寸法拡大率を独立に設定しなければならなくなり、原型加工のためのデータ作成に多大な時間を要する。

以上述べたように、従来は鋳物の踏面部を切削修正して対応するか、原型の形状定義に手間をかけるかの、２つの手法がケースバイケースで用いられていた。

また、上掲特許文献は、主に鋳造欠陥改善に関する技術であり、タイヤ成型金型の踏面部のタイヤ周方向曲率、幅方向曲率等を改善する技術に関するものではなかった。

本発明は、このような状況下で案出されたものであり、その目的は、タイヤ成型金型の各部曲率を制御できるタイヤ成型金型の製造方法を提供することにある。

本発明のタイヤ成型金型の製造方法の一側面は、成型するタイヤの踏面及び側面を形成する踏面部及び側面部を有し、そのタイヤの周方向に複数分割されてなるタイヤ成型金型のそれぞれを、鋳型を用いた鋳造工程を経て製造する方法であって、タイヤ成型金型用鋳物の側面部より外方の鋳型端面に冷し金を配設し、この冷し金の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型の踏面部における周方向の曲率を制御することを特徴とする。

本発明のタイヤ成型金型の製造方法の別の側面は、成型するタイヤの踏面及び側面を形成する踏面部及び側面部を有し、そのタイヤの周方向に複数分割されてなるタイヤ成型金型のそれぞれを、鋳型を用いた鋳造工程を経て製造する方法であって、タイヤ成型金型用鋳物の踏面部を挟む鋳型分割部に冷し金を配設し、この冷し金の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型の踏面部における幅方向の曲率を制御することを特徴とする。

本発明のタイヤ成型金型の製造方法の別の側面は、上記タイヤ成型金型の踏面部における周方向の曲率の制御及び上記タイヤ成型金型の踏面部における幅方向の曲率の制御のいずれか一方又は両方を行って、タイヤ成型金型用鋳物の収縮率を各部位で概略同じ値とすることを特徴とする。

本発明のタイヤ成型金型の製造方法によれば、鋳造時に冷し金の予熱温度や鋳物との接触面積率を制御することにより、タイヤ成型金型の踏面部の曲率を制御することができることから、寸法精度の高いタイヤ成型金型を製造することができ、ひいては原型設計を容易に行うことができる。

タイヤ成型金型用鋳物と冷し金との位置関係を示す模式的な斜視図である。冷し金の温度とタイヤ成型金型用鋳物の踏面部の周方向曲率との関係を示す平面図である。冷し金が鋳物と接触する面積率とタイヤ成型金型用鋳物の踏面部の周方向曲率との関係を示す平面図である。冷し金の配設位置を示す模式的な斜視図である。タイヤ成型金型用鋳物と冷し金との位置関係を示す模式的な斜視図である。冷し金の温度とタイヤ成型金型用鋳物の踏面部の幅方向曲率との関係を示す平面図である。冷し金が鋳物と接触する面積率とタイヤ成型金型用鋳物の踏面部の幅方向曲率との関係を示す平面図である。冷し金の配設位置を示す模式的な斜視図である。

以下、本発明のタイヤ成型金型の製造方法の第１実施形態を、図面を用いつつ具体的に説明する。

図１は、タイヤ成型金型を鋳造する時の冷し金と鋳物との関係について示す模式的な斜視図を示す。図１において、符号１はタイヤ成型金型用鋳物１であり、このタイヤ成型金型用鋳物１からセクショナルモールドの一つを作製する。タイヤ成型金型用鋳物１は、成型するタイヤの踏面（トレッド）を形成するための踏面部１ａと、このタイヤの側面（サイドウォール）を形成するための側面部１ｂとを備えている。踏面部１ａにはタイヤのトレッドパターンを転写するための模様が形成されているが、図１ではこの模様を省略している。タイヤ成型金型用鋳物１は、タイヤを成型する金型を周方向に分割したうちの一つのセクショナルモールド用であるため、踏面部１ａを挟んで分割面１ｃを有する。また、側面部１ｂよりもタイヤ幅方向の外方には端面１ｄを有している。

タイヤ成型金型用鋳物１を鋳造するための鋳型（図示せず）は、タイヤ成型金型用鋳物１の踏面部１ａ、側面部１ｂ、分割面１ｃ及び端面１ｄと接するような鋳造空間を形成する。

この鋳型における、タイヤ成型金型用鋳物１の端面１ｄに接する部分である鋳型端面に、冷し金２を配設する。本実施形態では、（ｉ）冷し金２の予熱温度、及び（ｉｉ）冷し金２の、鋳造するタイヤ成型金型用鋳物１に対する接触面積率、のいずれか又は両方を制御してタイヤ成型金型用鋳物１、ひいてはこの鋳物１から作製されるタイヤ成型金型の踏面部における周方向の曲率（曲率半径Ｒ１）を制御する。

発明者は、タイヤ成型金型用鋳物１における踏面部１ａのタイヤ周方向の曲率半径Ｒ１が、目標とする曲率よりも大きくなるか、又は小さくなるかの傾向及びその程度が、このタイヤ成型金型を鋳造する鋳造空間における、鋳物１の端面１ｄに接触するように設けられた冷し金２の予熱温度、及び、鋳物１の端面１ａの全面積に対する当該冷し金１の面積の比率によっておおよそ決定付けられることを発見し、本実施形態を得るに至った。

冷し金２の予熱温度条件の変化による、鋳型１の踏面部１ａにおけるタイヤ周方向の曲率半径Ｒ１の変化についての定性的傾向は、図２（ａ）〜（ｃ）の上段に冷し金２が全面的に接触した端面１ｄを、下段に鋳物１の踏面部の周方向の曲率を模式的に示すように、以下のようなものである。

通常行われる予熱温度程度の温度を基準として（図２（ｂ））、この基準の温度より冷し金２の温度が低い場合（図２（ａ））は、目標とする曲率半径Ｒ_１０に対して、曲率半径Ｒ_１１は、より曲率半径が小さくなる（いわゆる凹変形）傾向にある。また、基準温度よりも冷し金１の温度が高い場合は（図２（ｃ））、目標とする曲率半径Ｒ_１０に対して、曲率半径Ｒ_１３は、より曲率半径が大きくなる（いわゆる凸変形）傾向にある。

このような傾向は、冷し金２が鋳物１の上端面及び下端面に設けられている場合のみならず、冷し金２が上端面又は下端面のいずれか一方に設けられている場合でも同じである。

次に、冷し金２の予熱温度を一定の温度にして、この冷し金２の鋳物１への接触面積率を制御することによっても、鋳物１のタイヤ周方向の曲率を制御することが可能である。

図３（ａ）〜（ｄ）に、鋳物１の両端面１ｄに対する冷し金２が接触する面積率を変化させた場合の、端面１ｄ及び鋳物１の踏面部１ａのタイヤ周方向曲率半径Ｒ１の凹凸傾向の変化を図示するように、定性的には、冷し金２の接触面積率が大きい程、目標とする曲率Ｒ_１０に対してより曲率半径が小さくなる（いわゆる凹変形）を示し、冷し金の接触面積率が小さい程、目標曲率Ｒ_１０に対してより曲率半径が大きくなる（いわゆる凸変形）を示す傾向がある。

なお、このような冷し金２の、端面１ｄに対する接触面積率の制御は、冷し金２の表面に市販の断熱材３（セラペーパー等）を貼り付けることで簡単に対応することができる。

また、図３（ｅ）及び（ｆ）に示すように、冷し金２の表面に、メッシュ状に複数の孔が形成された断熱材３１を貼り付けた場合には、この断熱材３が形成された部位による冷し金２の接触面積率に及ぼす影響は、孔の大きさ等によって上述した冷し金２の接触面積率の影響よりはるかに小さくなったり、逆の傾向を示したりする。この特性を利用すると、充分な冷し金２の接触率は確保したいが、鋳物１の踏面部１ａの形状を、周方向曲率半径Ｒ１が大きくなるような形状（いわゆる凸形状）にしたい場合には、適切な孔の大きさを有する断熱材を貼り付けた冷し金２を採用すれば、目的を達成できる。

以上述べたような定性的な傾向の知見に基いて、本実施形態は、冷し金２の予熱温度、及び鋳物１の端面１ｄの面積に対する当該冷し金２の面積率のいずれか一方又は双方を調整して鋳造することにより、鋳物１の踏面部１ａのタイヤ周方向の曲率（曲率半径Ｒ１）を、目標値に近づくように制御することができる。

なお、冷し金２は、一般に鋳物１の凝固方向や凝固速度を制御することで、製品部から押し湯部への指向性凝固を実現させ、製品部鋳物に引け巣欠陥を発生させないために用いられるものであるため、本実施形態による冷し金２の制御による曲率の制御は、製品部に引け巣欠陥を発生させない範囲内で調整を行うことになる。

また、冷し金２による予熱温度変化、接触面積率変化を定性的傾向で説明した理由は、以下のとおりである。冷し金２の状態変化による曲率（曲率半径Ｒ１）の凹凸傾向変化は、鋳物１の冷却速度、冷却の均一性・不均一性に起因しているところが大きい。このため、以下の要因：
１）鋳物１に対する冷し金２の熱容量の比、すなわち、鋳物、冷し金の材質および重量で決定される特性値、
２）鋳物−冷し金間の熱伝導速度（熱伝導率・熱伝達係数、すなわち、鋳物、冷し金の材質で決定される特性値、
３）鋳物自身の形状（高さ、幅、厚み、代表半径）、すなわち、鋳物の断面形状、外周寸法で決定される特性値、及び
４）鋳物の高温強度特性（クリープ特性）、すなわち、鋳物の材質で決定される特性値
等の影響を強く受けることになる。

このため、全ての鋳物に対しての統一則と言う形での、冷し金条件−曲率凹凸傾向の予測式を構築することが極めて難しいからである。

本実施形態に従い、冷し金２の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物１に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型用鋳型１の踏面部１ａにおける周方向の曲率（曲率半径Ｒ１）を制御する際には、実際には、上記１）〜４）を特定の条件に固定した上で、冷し金条件−曲率凹凸傾向の予測式を作成し、これを用いて冷し金条件を決定する、と言う手法をとることができる。

冷し金２の予熱温度制御及び接触面積率制御は、個別に行なってもよいし、両方を同時に活用しても当然よい。

本実施形態は、複数の石膏鋳型をリング状に配列させて、一度の鋳造で複数個のセクショナルモールドを鋳造する、リング鋳造方式に適用することができるし、また、分割されたセクショナルモールドのそれぞれを、個別に鋳造する、ブロック鋳造方式（セグメント鋳造方式）に適用することもできる。図４（ａ）は、低圧鋳造法を用いたリング鋳造方式に本実施形態を適用した場合の鋳造の模式図であり、鋳造される鋳物１Ａの上面にリング状の金型２Ａが配設されている。図４（ｂ）は、重力鋳造法を用いたリング鋳造方式に本実施形態を適用した場合の鋳造の模式図であり、鋳造される鋳物１Ｂの上面及び下面にリング状の金型２Ｂが配設されている。図４（ｃ）はブロック鋳造方式に本実施形態を適用した場合の鋳造の模式図であり、鋳造される鋳物１Ｃの端面に接して金型２Ｃが配設されている。

なお、図４（ａ）は鋳物１Ａの下面に下面に冷し金を配置していないが、本実施形態は、冷し金が上下面どちらか一方の場合でも、適用可能であるため、冷し金２Ａの予熱温度の制御で、鋳物１のタイヤ周方向曲率の制御が可能となる。したがって、タイヤ成型用金型を比較的簡易に、精度よく製作できる。

次に、本発明の第二の実施態様について説明する。

図５は、本実施形態を実施する時のタイヤ成型金型を鋳造する時の冷し金と鋳物との関係について示す模式的な斜視図を示す。図５に示したタイヤ成型金型用鋳物１は、図１を用いて既に説明したタイヤ成型金型用鋳物１と同じであり、以下ではこのタイヤ成型金型用鋳物１についての詳細な説明は省略する。

本実施形態では、タイヤ成型金型用鋳物１を鋳造する鋳型（図示せず）における、タイヤ成型用金型用鋳物１の分割面１ｃに接する部分、すなわち、踏面部１ａを挟む鋳型分割部に冷し金４を配設し、この冷し金４の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型の踏面部における幅方向の曲率（曲率半径Ｒ２）を制御する。

発明者は、第１実施形態でタイヤ周方向の曲率（曲率半径Ｒ１）で生じたこととほぼ同等の現象が、タイヤ幅方向の曲率（曲率半径Ｒ２）に関しても生じることを見出した。すなわち、鋳物１における踏面部１ａのタイヤ幅方向の曲率（曲率半径Ｒ２）についてもＲ１と同様に、冷し金４の予熱温度、及び、鋳物１の両分割面の全面積に対する当該冷し金４の面積の比率によっておおよそ決定付けられることを見出し、本実施形態を得るに至った。

冷し金４の予熱温度条件の変化による、鋳型１の踏面部１ａにおけるタイヤ幅方向の曲率（曲率半径Ｒ２）の変化についての定性的傾向は、図６に冷し金４が全面的に接触した分割面１ｃを模式的に示すように、以下のようなものである。

通常行われる予熱温度程度の温度を基準として（図６（ｂ））、この基準の温度より冷し金４の温度が低い場合（図６（ａ））は、目標とする曲率半径Ｒ_２０に対して、曲率半径Ｒ_２１は、より曲率半径が小さくなる（いわゆる凹変形）傾向にある。また、基準温度よりも冷し金４の温度が高い場合は（図６（ｃ））、目標とする曲率半径Ｒ_２０に対して、曲率半径Ｒ_２３は、より曲率半径が大きくなる（いわゆる凸変形）傾向にある。

このような傾向は、冷し金４が鋳物１の踏面部１ａを挟む両分割面１ｃに設けられている場合のみならず、冷し金４が踏面部１ａに接するいずれか一方の分割面１ｃに設けられている場合でも同じである。

次に、冷し金４の予熱温度を一定の温度にして、この冷し金４の鋳物１への接触面積率を制御することによっても、鋳物１のタイヤ周方向の曲率を制御することが可能である。

図７（ａ）〜（ｄ）に、鋳物１の両分割面１ｃに対する冷し金４が接触する面積率を変化させた場合の、分割面１ｃ及び鋳物１の踏面部１ａのタイヤ幅方向曲率（曲率半径Ｒ２）の凹凸傾向の変化を図示するように、定性的には、冷し金４の接触面積率が大きい程、目標とする曲率半径Ｒ_２０に対してより曲率半径が小さくなる（いわゆる凹変形）を示し、冷し金の接触面積率が小さい程、目標曲率半径Ｒ_２０に対してより曲率半径が大きくなる（いわゆる凸変形）を示す傾向がある。

なお、このような冷し金４の、分割面１ｃに対する接触面積率の制御は、第１実施形態と同様に冷し金４の表面に市販の断熱材３（セラペーパー等）を貼り付けることで簡単に対応することができる。

また、図７（ｅ）及び（ｆ）に示すように、冷し金４の表面に、メッシュ状に複数の孔が形成された断熱材３１を貼り付けた場合には、この断熱材３が形成された部位による冷し金４の接触面積率に及ぼす影響は、孔の大きさ等によって上述した冷し金４の接触面積率の影響よりはるかに小さくなったり、逆の傾向を示したりする。この特性を利用すると、充分な冷し金４の接触率は確保したいが、鋳物１の踏面部１ａの形状を、幅方向曲率半径Ｒ２が大きくなるような形状（いわゆる凸形状）にしたい場合には、適切な孔の大きさを有する断熱材を貼り付けた冷し金４を採用すれば、目的を達成できる。

上述べたような定性的な傾向の知見に基づいて、本実施形態は、冷し金４の予熱温度、及び鋳物１の分割面１ｃの面積に対する当該冷し金４の面積率のいずれか一方又は双方を調整して鋳造することにより、鋳物１の踏面部１ａのタイヤ幅方向の曲率半径Ｒ２を、目標値に近づくように制御することができる。したがって、タイヤ成型用金型を比較的簡易に、精度よく製作できる。

なお、上記曲率半径Ｒ２に及ぼす冷し金４の影響は、第１実施形態とほぼ同じであるが、冷し金４の条件変化による曲率半径Ｒ２の凹凸量変化の絶対値は、第１実施形態の場合より小さくなることが多い。これは本実施形態の凹凸量変化が、主に第１実施例で述べた要因のうち、３）鋳物自身の形状（高さ、幅、厚み、代表半径）、すなわち、鋳物の断面形状、外周寸法で決定される特性値の影響で生じる変化であるためと推定される。つまり凹凸変形方向に対する、鋳物自身の断面２次モーメント、断面係数が異なるため、本実施形態は第１実施形態よりも凹凸量の絶対値が相違していると推定される。

本実施形態に従い、冷し金４の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物１に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型用鋳型１の踏面部１ａにおける幅方向の曲率半径Ｒ２を制御する際には、第１実施形態と同様に、要因１）〜４）を特定の条件に固定した上で、冷し金条件−曲率凹凸傾向の予測式を作成し、これを用いて冷し金条件を決定する、と言う手法をとることができる。

冷し金４の予熱温度制御及び接触面積率制御は、個別に行なっても良いし、両方を同時に活用しても当然良い。

本実施形態は、リング鋳造方式に適用することができるし、ブロック鋳造方式（セグメント鋳造方式）に適用することもできる。図８（ａ）は、リング鋳造方式に本実施形態を適用した場合の鋳造の模式図である。リング鋳造方式の場合は、タイヤ金型用鋳物１Ｄを鋳造する一つの鋳造空間の両側面に、ダミー鋳型５を配設するようにして、このダミー鋳型に冷し金４Ｄを配設すればよい。図８（ｂ）はブロック鋳造方式に本実施形態を適用した場合の鋳造の模式図であり、鋳造される鋳物１Ｅの分割面に接して金型４Ｅが配設されている。

第１実施形態と第２実施形態とは、基本的にそれぞれを独立して制御することが可能である。もっとも、鋳物１の端面１ｄ及び分割面１ｃに接触する冷し金２及び４の、タイヤ周方向の曲率半径Ｒ１、幅方向の曲率半径Ｒ２に与える影響は、完全には独立では無く、相互に影響しあう傾向は存在している。特に端面１ｄ及び分割面１ｃに対する冷し金の接触面積率は、相互に凹凸変形傾向を打ち消しあう傾向を持っている。これに反して端面１ｄ及び分割面１ｃに接する冷し金２及び４の予熱温度は、双方ともに同じ凹凸変形傾向を示す。したがって、タイヤ周方向の曲率半径Ｒ１、幅方向の曲率半径Ｒ２の凹凸傾向を独立して制御したい場合は、冷し金２及び４の予熱温度を個別に制御することが望ましい。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。

第３実施形態は、第１実施形態による周方向の曲率制御及び第２実施形態による幅方向の曲率制御のいずれか一方又は両方を行って、タイヤ成型金型用鋳物１を鋳造するために使用する原型（マスターモデル）の各部寸法の拡大率を概略同じ数値にすることを要旨とする。

本実施形態によれば、原型（マスターモデル）の各部寸法の拡大率を概略同じ数値にするように冷し金２、４の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物１に対する接触面積率の一方又は双方を制御する。例えば、原型から鋳物１を試作し、得られた鋳物の各部分の寸法及び踏面部の周方向曲率（曲率半径）及び幅方向の曲率（曲率半径）を測定する。また、冷し金２及び冷し金４の予熱温度、接触面積率の変化と、曲率半径Ｒ１及びＲ２の変化との関係式を得ておく。上記測定された踏面部の周方向曲率及び幅方向の曲率と、目標値である踏面部の周方向曲率及び幅方向の曲率との差を打ち消すような条件に冷し金２及び冷し金４の予熱温度、接触面積率を設定し、タイヤ成型金型用鋳物１の鋳造を行う。

この鋳造により得られた鋳物は、踏面部の周方向曲率及び幅方向の曲率が高精度であり、踏面部の周方向曲率及び幅方向の曲率の修正のために他の寸法における原型拡大率を調整する必要がない。よって、本実施形態によれば、原型各部の拡大率を同一に設定しても、高い寸法精度のタイヤ金型用鋳物を鋳造することが可能になる。したがって、タイヤ成型用金型を比較的簡易に、精度よく製作できる。これは、タイヤ金型の製作コスト低減、タイヤの性能向上に大きく寄与する。この意味で、本発明がタイヤ金型製作に対して持つ意味は極めて大きい。

以下に述べる各実施例の鋳造条件は次のとおりとした。
原型拡大率：１．０１３６８（原型−鋳物間収縮率：１３．５０／１０００）、
原型材質・加工法：合成木材（ケミウッド）のＮＣ加工、
ゴム型：石膏裏打ち付きシリコーンゴム形（ゴム層厚１５ｍｍ）、
鋳型材：石膏分：３０％、耐火材（アルミナ、シリカ、シャモット）：７０％、
混水率：２０〜５０％で乾燥密度調整（燥型密度０．９〜１．５ｇ／ｃｍ^３）、
鋳物原料：アルミ合金ＡＣ７Ａ（Ａｌ−５％Ｍｇ合金）、鋳込み温度６８０℃、
鋳造方式：ブロック鋳造（図４（ｃ）、図８（ｂ））、
冷し金：鋳枠（４５Ｃ：炭素鋼））冷し金として活用、鋳物重量／冷し金重量の比率≒０．２３、
冷し金予熱温度：室温（２５℃）〜２５０℃、
冷し金の接触面積率の調製方法：鋳枠表面への厚さ２ｍｍの断熱材（（ＳＣ１２６０Ｉ））被覆面積にて調整。

（実施例１）
実施例１は、鋳物１の端面１ｄの冷し金２を制御した、第１実施形態に対応する実施例である。

冷し金の予熱温度は、室温（２５℃）、１００℃及び２００℃の３水準とした。また、鋳物の上端面、及び下端面に設けた冷し金の接触面積率は、１００％、７０％及び４０％の３水準とした。鋳物の分割面に設けた冷し金の接触面積率は４０％で固定し、鋳型乾燥密度はいずれも１．０ｇ／ｃｍ^３で固定した。

上記のような条件で鋳物を鋳造製作した。各条件で鋳造した鋳物の踏面部におけるタイヤ周方向の曲率半径の、目標曲率半径からの相違を表１に示す。

これらの鋳物はすべて、幅寸法、ピッチ長さ寸法については、目標寸法に対して±０．２ｍｍ以内に納まっていた。

表１から分かるように、上端面、下端面の冷し金の予熱温度、鋳物への接触面積率を制御することで、タイヤ金型用鋳物の周方向の曲率を制御できることが確認できた。

（実施例２）
実施例２は、鋳物１の分割面１ｃの冷し金４を制御した、第２実施形態に対応する実施例である。

冷し金の予熱温度は、室温（２５℃）、１００℃及び２００℃の３水準とした。また、鋳物の上端面、及び下端面に設けた冷し金の接触面積率は４０％で固定した。鋳物の両分割面に設けた冷し金の接触面積率は１００％、７０％及び４０％の３水準とした。鋳型乾燥密度はいずれも１．０ｇ／ｃｍ^３で固定した。

上記のような条件で鋳物を鋳造製作した。各条件で鋳造した鋳物の踏面部におけるタイヤ幅方向の曲率半径の、目標曲率半径からの相違を表２に示す。

これらの鋳物全て、幅寸法、ピッチ長寸法については、狙い寸法に対して±０．２ｍｍ以内に納まっていた。

表２から、分割面の冷し金の温度、鋳物への接触面積率を制御することで、タイヤ金型用鋳物の幅方向曲率を制御できることが確認できた。

（実施例３）
実施例３は、第３実施形態に対応する実施例である。

１）初期条件
＜試作品の鋳造条件＞
まず、試作品を次の条件で鋳造した。
原型拡大率：１．０１３６８全軸同数値（原型−鋳物間収縮率：１３．５０／１０００）、
鋳型材密度（乾燥型）：１．０ｇ／ｃｍ^３、
鋳物材質：ＡＣ７Ａ（Ａｌ−５％Ｍｇ合金）、鋳込み温度：６８０℃、
冷し金材質：Ｓ４５Ｃ（炭素鋼）、
鋳物重量／冷し金重量比率：０．２３、
冷し金予熱温度：１００℃、
鋳物分割面の冷し金接触面積率（％）：０％、
鋳物上端面、下端面の冷し金の接触面積率（％）：１００％（連続冷し金）、
鋳造方式：ブロック鋳造、

＜試作鋳物の寸法測定結果＞
試作品の寸法測定結果は、次のとおりであった。
目標ピッチ長からの差：−０．２０ｍｍ、
踏面部の目標周方向曲率に対する凹凸量：凸０．３０ｍｍ、
踏面部の目標幅方向曲率に対する凹凸量：凸０．１５ｍｍ、
目標幅寸法からの差：＋０．１０ｍｍ、

＜冷し金条件による各曲率凹凸傾向＞
鋳物の端面及び分割面に設ける冷し金の予熱温度、接触面積率と曲率との関係を調べたところ、次のとおりであった。
冷し金温度：１００℃の温度増加当たり周方向の曲率は０．１０ｍｍ凸、
１００℃の温度増加当たり幅方向の曲率は０．０５ｍｍ凸、
上端面下端面の冷し金接触面積率：面積率１０％増加当たり周方向の曲率は０．００６ｍｍ凹、
両分割面の冷し金接触面積率：面積率１０％増加当たり幅方向の曲率は０．００４ｍｍ凹、

２）製品用原型・鋳造設計
第３実施形態に従い、次の手順を行った

（手順１）
ピッチ長、幅寸法ともに許容公差内なので、ピッチ長ＡＬ、幅寸法Ｗの原型拡大率は１．０１３６８に決定した。

（手順２）
周方向曲率の凹変形０．３ｍｍ分は、冷し金温度を１００℃増加（試作では１００℃から製品では２００℃に変更）すると共に、上端面下面面の冷し金の接触面積率を３３％減（試作では１００％を製品では６７％に変更）することで対応した。これにより周方向曲率の拡大率個別設定することがなかった。

（手順３）
幅方向曲率の凸変形０．１５ｍｍ分は、上記したような上端面下面面の冷し金の温度１００℃増加（試作：１００℃→製品：２００℃）させると共に、分割面の冷し金の接触面積比率を５０％増（試作では０％を製品では５０％に変更）で対応した。これにより幅方向曲率の拡大率個別設定することがなかった。

（手順４）
上記製品用鋳造条件により、試作原型そのものを用いて、製品用鋳物を鋳造した。
以上の手順を経て得られた鋳物は、周方向の曲率、幅方向の曲率の目標寸法から凹凸量は、ほぼゼロで、かつ、その他の部位の寸法も、目標寸法に対して±０．２ｍｍに納まっていた。したがって、実施例３によれば、原型に一定の拡大率を用いて、高い寸法精度を具備するタイヤ成型金型用鋳物を鋳造できた。

（比較例）
比較例は、上記の実施例３と対比される従来の原型、鋳造設計を行った例である。以下に述べる手順以外は、実施例３と同じ条件とした。

（手順２）
周方向曲率の凹変形０．３ｍｍ分を原型形状の変更で相殺した。そのために、ピッチ長拡大率は１．０１３６８を維持したまま、周方向曲率には１．０１３６８＋αの拡大率を適用した。具体的には、Ｒｃｌ＝３００ｍｍの、セグメント角度４０°の場合α≒０．０１６０７となる。

（手順３）
幅方向曲率の凸変形０．０５ｍｍ分を原型形状の変更で相殺した。この相殺方法は、トレッド幅エンド部の半径Ｒｔｅ’を次のように新たに定義する方法を用いた。
Ｒｔｅ’ ＝Ｒｃｌ−（Δ＋０．０５）
Ｒｔｅ’、Ｒｃｌ間の曲率は、同区間の代表点群を３点間を通るなだらかな曲線で近似した。なお、これと別の方法としては、幅方向曲率Ｒｃに異なる拡大率を設定して対応する方法もある。

（手順４）
上記踏面形状データを基準に、各部意匠形状、溝形状を定義した。

（手順５）
上記踏面形状データを用いて、製品用原型を製作した。

（手順６）
製作した製品用原型を用いて、製品用鋳物を鋳造した。

以上の手順を経て得られた鋳物は、周方向の曲率、幅方向の曲率の目標寸法から凹凸量は、ほぼゼロで、かつ、その他の部位の寸法も、目標寸法に対して±０．２ｍｍに納まっていた。しかし、原型各部の拡大率を変更して、原型を修正する手間を要した。

実施例３と比較例との対比から分かるように、比較例のように原型各部に異なる拡大率設定をする手法は、原型のデータ作成工数を大幅に増加させるため、原型の製作コスト上昇に直結する。この作業を行わずに、一律拡大率で原型を作成すると、鋳物で曲率の凹凸変形分を後工程として切削仕上げなければならず、鋳物での仕上げ工数の大幅上昇、鋳物のコスト上昇に直結する。これに対して、実施例３は、鋳造条件の制御のみで、比較例の不利を回避し、コストミニマムで比較例と同等の高い寸法精度のタイヤ金型用鋳物を製作できた。

１：タイヤ成型金型用鋳物
１ａ：踏面部
１ｂ：側面部
１ｃ：分割面
１ｄ：端面
２：冷し金
３：断熱材
４：冷し金

Claims

成型するタイヤの踏面及び側面を形成する踏面部及び側面部を有し、そのタイヤの周方向に複数分割されてなるタイヤ成型金型のそれぞれを、鋳型を用いた鋳造工程を経て製造する方法であって、
タイヤ成型金型用鋳物の側面部より外方の鋳型端面に冷し金を配設し、この冷し金の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型の踏面部における周方向の曲率を制御することを特徴とするタイヤ成型金型の製造方法。
成型するタイヤの踏面及び側面を形成する踏面部及び側面部を有し、そのタイヤの周方向に複数分割されてなるタイヤ成型金型のそれぞれを、鋳型を用いた鋳造工程を経て製造する方法であって、
タイヤ成型金型用の鋳物の踏面部を挟む鋳型分割部に冷し金を配設し、この冷し金の予熱温度及び鋳造するタイヤ成型金型用鋳物に対する接触面積率の一方又は双方を制御して、タイヤ成型金型の踏面部における幅方向の曲率を制御することを特徴とするタイヤ成型金型の製造方法。
請求項１に記載のタイヤ成型金型の踏面部における周方向の曲率の制御及び請求項２に記載のタイヤ成型金型の踏面部における幅方向の曲率の制御のいずれか一方又は両方を行って、タイヤ成型金型用鋳物の収縮率を各部位で概略同じ値とすることを特徴とするタイヤ成型用金型の製造方法。