JP7294955B2 - タイヤ加硫金型の製造方法、及びタイヤ加硫金型 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫金型の製造方法、及びタイヤ加硫金型に関する。

特許文献１のタイヤ加硫金型の製造方法では、十分な強度を有するタイヤ加硫金型を製造するために、焼結可能な粉体にレーザ光を照射することで、粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法によりタイヤ加硫金型を作成する。

特許第４３８２６７３号

タイヤに細溝を形成するために、細溝に対応した形状の突起部がタイヤ加硫金型に形成されることがある。このような突起部は、タイヤ加硫金型のブラスト洗浄などによって摩滅し易い。このタイヤ加硫金型の突起部の摩滅は、タイヤ加硫金型の寿命低下の一因となる。

しかし、特許文献１には、タイヤ加硫金型に摩滅し難い突起部を形成するための方法についての示唆がない。

本発明は、ブラスト洗浄などによって摩滅し難い突出部を形成できるタイヤ加硫金型の製造方法、及びタイヤ加硫金型を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、金型本体を鋳造し、レーザ溶接により、溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記金型本体と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された肉盛部を形成し、前記肉盛部を切削または研削して前記金型本体に突起部を成形する、タイヤ加硫金型の製造方法を提供する。

一般的に、レーザ溶接の冷却速度は、鋳造の冷却速度よりも速く、その急速な冷却による焼き入れ作用が働く。これにより、レーザ溶接により形成された肉盛部の硬度は、鋳造による金型本体の硬度よりも高くなる。このタイヤ加硫金型の製造方法によれば、金型本体に対して溶接材をレーザ溶接することで形成された肉盛部を除去加工することで突起部が成形されるので、突起部を金型本体よりも硬くできる。その結果、この製造方法で製造されたタイヤ加硫金型において、ブラスト洗浄などによって摩滅し難い突起部を成形できる。

前記金型本体を鋳造するときに、前記金型本体に凸部を形成し、レーザ溶接により、前記溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記凸部と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された前記肉盛部を形成してもよい。

このタイヤ加硫金型の製造方法によれば、金型本体に予め形成された凸部に対して溶接材をレーザ溶接するので、金型本体に溶接材をレーザ溶接する際の位置決めを容易にできる。その結果、金型本体に成形される突起部の位置精度を向上できるとともに、タイヤ加硫金型の製造方法の生産性を向上できる。

前記金型本体を鋳造するときに、前記金型本体に凹部を形成し、レーザ溶接により、前記溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記凹部と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された前記肉盛部を形成してもよい。

このタイヤ加硫金型の製造方法によれば、金型本体に形成された凹部に対して溶接材をレーザ溶接するので、金型本体に溶接材をレーザ溶接する際の位置決めを容易にできる。その結果、金型本体に成形される突起部の位置精度を向上できるとともに、タイヤ加硫金型の製造方法の生産性を向上できる。

本発明の他の態様は、突起部が摩耗した金型本体を準備し、レーザ溶接により、溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記金型本体と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された肉盛部を形成し、前記肉盛部を切削または研削して前記金型本体に前記突起部を修復する、タイヤ加硫金型の製造方法を提供する。

このタイヤ加硫金型の製造方法によれば、突起部が摩滅した既存の金型本体であっても、突起部を修復できるので、タイヤ加硫金型の寿命を長くできる。

本発明の更に他の態様は、鋳造品である金型本体と、レーザ溶接により前記金型本体に結合された溶接材からなる突起部とを備え、前記突起部は、前記金型本体よりも硬く、前記金型本体と前記突起部とは、一体に設けられている、タイヤ加硫金型を提供する。

この構成によれば、突起部が金型本体よりも硬いので、ブラスト洗浄などによって突起部が摩滅し難い。これにより、タイヤ加硫金型の寿命を長くできる。

本発明によれば、鋳造を用いたタイヤ加硫金型の製造方法において、摩滅し難い突起部を形成できる。

本発明の一実施形態に係るタイヤ加硫金型の概略構成を示す断面図。 第１実施形態に係るタイヤ加硫金型の要部を示す断面斜視図。 第１実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の溶接工程を示す図。 第１実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の成形工程を示す図。 第２実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の溶接工程を示す図。 第２実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の成形工程を示す図。 第３実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の溶接工程を示す図。 第３実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の成形工程を示す図。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ加硫金型１の概略構成を示す断面図であり、タイヤ径方向の一方側（図１において右側）のみ示している。なお、図１には、タイヤ加硫金型１において加硫成形される空気入りタイヤＴが、仮想線（二点鎖線）で併せて示されている。空気入りタイヤＴは、グリーンタイヤをタイヤ軸線が上下方向に向くようにタイヤ加硫金型１にセットして加硫成形することによって製造される。

図１に示すように、タイヤ加硫金型１は、環状のセクターモールド２と、この内径側に位置する上下一対のサイドプレート３，４と、この更に内径側に位置する上下一対のビードリング５，６とを有し、これらの内側に空気入りタイヤＴが加硫成形されるキャビティ７が画定された、所謂セグメンテッドモールドとして構成されている。

セクターモールド２、サイドプレート３，４、及びビードリング５，６のキャビティ７を画定する内壁面はそれぞれ、空気入りタイヤＴのトレッド部、サイドウォール部、及びビード部をそれぞれ加硫成形する成形面として構成されている。

セクターモールド２は、鋳造によって形成される金型本体１０を備える。本実施形態の金型本体１０は、例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金からなるアルミニウム合金鋳物（例えば、ＡＣ４ＣＨ）、又はＡｌ－Ｍｇ系合金からなるアルミニウム合金鋳物（例えば、ＡＣ７Ａ）である。

セクターモールド２の金型本体１０には、空気入りタイヤＴのトレッド部にタイヤ周方向に延びる溝を加硫成形するための４つの溝成型突条１１が設けられている。

図２は、本実施形態に係るタイヤ加硫金型の要部を示す断面斜視図である。図２を参照すると、本実施形態の金型本体１０に設けられた溝成型突条１１のタイヤ幅方向の両側の側面（図２ではタイヤ幅方向の一方側の側面を示す）には、空気入りタイヤＴのトレッド部の溝の側壁面に複数の細溝を加硫成形するための複数の突起部２０が形成されている。すなわち、本発明のセクターモールド２は、金型本体１０と、金型本体１０の溝成型突条１１に設けられた突起部２０とを備える。

本実施形態の突起部２０は、例えば、純アルミニウム（１０００系アルミニウム）、又はＡｌ－Ｍｇ系合金（５０００系アルミニウム合金）を含む。

本実施形態の突起部２０は、溝成型突条１１を含む金型本体１０よりも硬く形成されている。詳細には、本実施形態の突起部２０の硬さは、金型本体１０の硬さの１．５倍以上である。

（タイヤ加硫金型の製造方法）
本実施形態のタイヤ加硫金型１の製造方法は、金型本体１０を鋳造する鋳造工程と、金型本体１０に溶接材３０をレーザ溶接して肉盛部２１（後述する）を形成する溶接工程と、肉盛部２１を切削して突起部２０を成形する成形工程とを備える。以下、図３及び図４を参照して、セクターモールド２の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の溶接工程を説明するための図である。図４は、本実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法の成形工程を説明するための図である。

本実施形態のタイヤ加硫金型１の製造方法では、まず、鋳造工程において、セクターモールド２の金型本体１０を鋳造する。このとき、セクターモールド２の金型本体１０には、溝成型突条１１が一体に形成される。

セクターモールド２の金型本体１０の鋳造には、例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金、又はＡｌ－Ｍｇ系合金が用いられる。

次に、図３を参照すると、本実施形態の溶接工程において、鋳造工程で鋳造されたセクターモールド２の金型本体１０に対して、溶接材３０をレーザ溶接することで肉盛部２１を形成する。詳細には、金型本体１０に設けられた溝成型突条１１に溶接材３０をレーザ溶接して肉盛部２１を形成する。

具体的には、溶接工程では、まず、鋳造工程で製造されたセクターモールド２の金型本体１０と、溶接材３０と、レーザ溶接装置４０とを準備する。次に、レーザ溶接装置４０からレーザ光４１が金型本体１０の溝成型突条１１の表面に照射されるとともに、レーザ光４１が照射されている溝成型突条１１の部分に溶接材３０が供給される。これにより、金型本体１０の表面の一部と溶接材３０とが溶融して、溶融した溶接材３０は、金型本体１０と結合した後に凝固する。このようにして、溝成型突条１１に肉盛部２１が形成される。本実施形態のレーザ光４１は、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザ光である。また、溶接材３０は、純アルミニウム（１０００系アルミニウム）、又はＡｌ－Ｍｇ系合金（５０００系アルミニウム合金）からなる。

また、図３では図示しないが、金型本体１０の溝成型突条１１の表面と、肉盛部２１との間の境界には、溶融した母材である金型本体１０と溶解した溶接材３０とが凝固する際に一体となった溶接金属が形成されている。

そして、成形工程において、図４に示すように、セクターモールド２に形成された肉盛部２１を除去加工することで、突起部２０を成形する。

具体的には、成形工程では、まず、溶接工程で肉盛部２１が形成されたセクターモールド２の金型本体１０と、肉盛部２１を切削又は研削（除去加工）するためのハンドグラインダのような電動工具（図示せず）とを用意する。次に、肉盛部２１を上述の電動工具を用いて切削又は研削して、セクターモールド２の溝成型突条１１の表面に突起部２０を成形する。

一般的に、レーザ溶接の冷却速度は、鋳造の冷却速度よりも速く、その急速な冷却による焼き入れ作用が働く。これにより、レーザ溶接により形成された肉盛部２１の硬度は、鋳造による金型本体１０の硬度よりも高くなる。金型本体１０に対して溶接材３０をレーザ溶接することで形成された肉盛部２１を除去加工することで突起部２０が成形されるので、突起部２０は、金型本体１０よりも硬くなる。具体的には、前述したように、本実施形態の突起部２０の硬さは、金型本体１０の硬さの１．５倍以上である。

本実施形態のタイヤ加硫金型１の製造方法及びタイヤ加硫金型１によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）一般的に、レーザ溶接の冷却速度は、鋳造の冷却速度よりも速く、その急速な冷却による焼き入れ作用が働く。これにより、レーザ溶接により形成された肉盛部２１の硬度は、鋳造による金型本体１０の硬度よりも高くなる。本実施形態のタイヤ加硫金型１の製造方法によれば、金型本体１０に対して溶接材３０をレーザ溶接することで形成された肉盛部２１を除去加工することで突起部２０が成形されるので、突起部２０は、金型本体１０よりも硬くなる。これにより、タイヤ加硫金型１において、ブラスト洗浄などによって摩滅し難い突起部２０を成形できる。

（２）仮に、突起部２０を金型本体１０とともに鋳造により製造した場合、突起部２０を硬くするためには、セクターモールド２全体を硬くする必要がある。これに対して、本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法では、突起部２０の硬さを金型本体１０の硬さよりも硬くできる。言い換えれば、タイヤ加硫金型１を部分的に硬くできる。その結果、突起部２０に必要な硬さを確保するために、セクターモールド２全体を硬くする必要がない。

（３）本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の構成によれば、突起部２０が金型本体１０よりも硬いので、ブラスト洗浄などによって突起部２０が摩滅し難い。これにより、タイヤ加硫金型の寿命を長くできる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法は、鋳造工程において鋳造される金型本体１０の表面形状を除いて、第１実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法と同様であり、図１及び図２を援用する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成には、同様の参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

以下、図５及び図６を参照して、本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法を説明する。図５は、本実施形態に係る溶接工程を説明するための図である。図６は、本実施形態に係る成形工程を説明するための図である。

本実施形態では、鋳造工程において、セクターモールド２の金型本体１０を鋳造する際に、溝成型突条１１の表面に凸部１１ａ（図５参照）を形成する。凸部１１ａは、セクターモールド２に成形される突起部２０（図２に示す）の形状に対応するように、延びている。

本実施形態の溶接工程では、図５に示すように、溝成型突条１１の表面に形成された凸部１１ａに溶接材３０をレーザ溶接して、肉盛部２１が成形される。

その後、図６に示すように、成形工程において、肉盛部２１を切削又は研削することで、突起部２０が成形される。

本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法によれば、金型本体１０に予め形成された凸部１１ａに対して溶接材３０をレーザ溶接するので、金型本体１０に溶接材３０をレーザ溶接する際の位置決めを容易にできる。その結果、金型本体１０に成形する突起部２０の位置精度を向上できるとともに、タイヤ加硫金型１の製造方法の生産性を向上できる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法は、鋳造工程において鋳造される金型本体１０の表面形状を除いて、第１実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法と同様であり、図１及び図２を援用する。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成には、同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

図７及び図８を参照して、本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法を説明する。図７は、本実施形態に係る溶接工程を説明するための図である。図８は、本実施形態に係る成形工程を説明するための図である。

本実施形態では、鋳造工程において、セクターモールド２の金型本体１０を鋳造する際に、溝成型突条１１の表面に凹部１１ｂ（図７参照）を形成する。凹部１１ｂは、セクターモールド２に成形される突起部２０（図２に示す）の形状に対応するように、延びている。

本実施形態の溶接工程では、図７に示すように、溝成型突条１１の表面に形成された凹部１１ｂに溶接材３０をレーザ溶接して、肉盛部２１が成形される。

その後、図８に示すように、成形工程において、肉盛部２１を切削又は研削することで、突起部２０が成形される。

本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法によれば、金型本体１０に予め形成された凹部１１ｂに対して溶接材３０をレーザ溶接するので、金型本体１０に溶接材３０をレーザ溶接する際の位置決めを容易にできる。その結果、金型本体１０に成形する突起部２０の位置精度を向上できるとともに、タイヤ加硫金型の製造方法の生産性を向上できる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法は、鋳造工程を備えていない点を除いて、第１実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法と同様であり、図１から図４を援用する。第４実施形態において、第１実施形態と同様の構成には、同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法では、既存の金型本体１０に対して溶接材３０をレーザ溶接して、肉盛部２１を成形し、肉盛部２１を切削することで、既存の金型本体１０に突起部２０を形成する。言い換えれば、本実施形態に係るタイヤ加硫金型の製造方法は、既存の金型本体１０を提供する準備工程と、金型本体１０に対して溶接材３０をレーザ溶接して肉盛部２１を形成する溶接工程と、肉盛部２１を切削して金型本体１０に突起部２０を成形する成形工程とを備える。

本実施形態に係る準備工程において提供される金型本体１０は、第１実施形態から第３実施形態のように鋳造工程により新たに製造されたものではなく、タイヤの加硫に使用されて、ブラスト洗浄などによって突起部２０が摩滅した既存の金型本体１０である。すなわち、本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法は、突起部２０が摩滅した金型本体１０の修理に適用される。

本実施形態に係るタイヤ加硫金型１の製造方法によれば、突起部２０が摩滅した既存の金型本体１０であっても、突起部２０を修復できるので、タイヤ加硫金型１の寿命を長くできる。

以上、実施形態を説明したが、特許請求の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

例えば、第１実施形態から第４実施形態では、本発明に係る突起部は、セクターモールド２の溝成型突条１１の側面に成形されていたが、これに限定されず、タイヤ表面成形面に成形されてもよい。

１ タイヤ加硫金型
２ セクターモールド
３，４ サイドプレート
５，６ ビードリング
７ キャビティ
８ 成形面
１０ 金型本体
１１ 溝成型突条
１１ａ 凸部
１１ｂ 凹部
２０ 突起部
２１ 肉盛部
３０ 溶接材
４０ レーザ溶接装置
４１ レーザ光
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (5)

1. 金型本体を鋳造し、
   レーザ溶接により、溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記金型本体と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された肉盛部を形成し、
   前記肉盛部を切削または研削して前記金型本体に突起部を成形する、タイヤ加硫金型の製造方法。
2. 前記金型本体を鋳造するときに、前記金型本体に凸部を形成し、レーザ溶接により、前記溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記凸部と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された前記肉盛部を形成する、請求項１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
3. 前記金型本体を鋳造するときに、前記金型本体に凹部を形成し、レーザ溶接により、前記溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記凹部と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された前記肉盛部を形成する、請求項１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
4. 突起部が摩耗した金型本体を準備し、
   レーザ溶接により、溶接材を溶融させ、溶融した前記溶接材が前記金型本体と結合した後に前記溶接材を凝固させることで、凝固した前記溶接材により構成された肉盛部を形成し、
   前記肉盛部を切削または研削して前記金型本体に前記突起部を修復する、タイヤ加硫金型の製造方法。
5. 鋳造品である金型本体と、
   レーザ溶接により前記金型本体に結合された溶接材からなる突起部と
   を備え、
   前記突起部は、前記金型本体よりも硬く、
   前記金型本体と前記突起部とは、一体に設けられている、タイヤ加硫金型。

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