JP4373772B2 - タイヤ成形用金型の鋳造方法およびタイヤ成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造法で製作されるタイヤ成形用金型の鋳造方法およびタイヤ成形用金型に関するものである。さらに詳しくは、タイヤ成形用金型を鋳造製作する際に、意匠面部の特定の箇所近傍の鋳造組織を健全なものにすることができるように、鋳型内部に局部押湯を設置したり、局所冷やし金を設置する技術に関するものである。

タイヤ成形用金型は、複数に分割された金型を組み付けることにより形成されており、タイヤ形状を幅方向に２分割することにより構成される上下分割型（２ピースモールド）と、半径方向（円周方向）に７〜１３程度に分割することにより構成される上下一体型（セクショナルモールド）との２種類のタイヤ成形用金型が使用されている。

このようなタイヤ成形用金型においては、鋭い角を有した凹ブロック形状部分やサイプブレードなどの薄肉凸形状部分を多数有していることから、機械加工による製造が不向きであり、このため、鋳造によって製造されている。

鋳造製法の中でも、石膏鋳造法が使用されることが多い。これは、鋳型が崩壊性を持ち、アンダーカット形状対応の自由度が高く、鋳型での組み立て加工が簡易に行え、金型分割形状分をほぼ一体形状で鋳造でき、かつ、寸法精度が高い上、鋳型コストが低いことがその理由として挙げられる。

図１２は、石膏鋳造法によって２ピースモールドを作製する手順を示す。まず、（ａ）に示すように石膏、樹脂などを用いてタイヤの原型（マスターモデル）１を機械加工で作製し、（ｂ）で示すようにシリコーンゴムなどによって原型１を反転したゴム型２を作製する。そして、（ｃ）で示すようにゴム型２を上下に分割した鋳型３を石膏によって反転作製し、この鋳型３を焼成乾燥した後、（ｄ）で示すように複数角度で切断し、（ｅ）で示すように組み立ててリング状の鋳型４とする。そして、（ｆ）で示すように、この鋳型４を鋳枠５で囲み、鋳枠５内にアルミニウム合金等の合金溶湯６を充填して鋳造することによりリング鋳物とし、このリング鋳物に対して不要部分の除去のための機械加工を行い、その後、（ｇ）で示すように型合わせを行ってタイヤ成形用金型８とする。（ｇ）において、符号７は、タイヤ成形用金型を構成する上、下分割金型である。

図１３は、石膏鋳造法によってセクショナルモールドを作製する手順を示し、図１２と同様に、（ａ）で示すタイヤの原型１を反転した（ｂ）のゴム型２を作製した後、（ｃ）及び（ｄ）で示すように石膏によって鋳型３を作製し、（ｅ）で示すように組み立てて鋳型４とする。そして、（ｆ）で示すように、この鋳型４を鋳枠５で囲み、鋳枠５内にアルミニウム合金等の合金溶湯６を充填して鋳造することによりリング鋳物とし、このリング鋳物に対して不要部分の除去のための機械加工を行い、その後リング鋳物を円周方向に複数個の分割金型７に分割すると共に、各分割金型７の外周部分の機械加工を行い、その後、（ｇ）で示すように型合わせを行ってタイヤ成形用金型８とする。

これら石膏鋳造法によって作製された複数の分割金型７は、図１４に示すように、周あるいは上下方向で相互に隣接するように組み付けられるものであり、（ａ）はセクショナルモールドの場合、（ｂ）は２ピースモールドの場合を示す。いずれにおいても、外側のバックモールド９に複数の分割金型７を組み付けることによりタイヤ成形用金型８とする。

また、図１５は、サイプブレードの鋳包みの手順を示し、（ａ）で示すモデル用ブレード１０を埋設したタイヤの原型１を反転した（ｂ）のゴム型２を作製した後、（ｃ）で示すようにサイプブレード１１をゴム型２の凹部に設置し、次に（ｄ）に示すように石膏鋳型反転によって鋳型３を作製してサイプブレード１１をゴム型２から鋳型３へ移動させ、（ｅ）で示すように鋳造反転でサイプブレード１１を鋳型３から分割金型７へ移動させることができる。

このように、タイヤ成形用金型は石膏鋳型を用いて鋳造製作されることが多いのであるが、石膏鋳型は断熱性が高い為、アルミ合金等の鋳造時に鋳込んだ合金溶湯が鋳型表面から凝固することは殆ど無く、鋳枠等の、石膏鋳型より熱伝導率の高い側から凝固することが多い。

このことに起因して、従来の石膏鋳型を用いた鋳造法は、
ａ．溶湯の凝固が鋳枠側（タイヤ成形用金型背面側及び上下端面側）から鋳型表面側（タイヤ成形用金型意匠面側）の指向性凝固となり易く、引け巣欠陥，ピンホール欠陥と言った鋳造欠陥が、鋳型表面側、特に鋳型に凹状に刻まれた凹部（タイヤ成形用金型の鋳出し骨に相当する部位）に集中し易いこと、および
ｂ．鋳型表面側（タイヤ成形用金型意匠面側）の溶湯凝固スピードが遅いことに起因して、タイヤ成形用金型として重要な意匠面側の金属組織（結晶粒径）が粗くなり易く、また、晶出物等の局所濃縮現象も発生し易い（即ち、タイヤ成形用金型意匠面部の硬度，強度バラツキが発生し易い）こと、
と言った不具合が生じ易いと言う弱点が存在している。

図１６は、従来のサイプブレードの無い鋳造法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

図１６から明らかなように、両鋳造法とも、溶湯６は溶湯凝固方向ｆで示すように鋳枠５側から凝固が開始する。このとき、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部（タイヤ成形用金型の鋳出し骨部等）ｂに対応する石膏鋳型４の凹部ｄで、溶湯６の等凝固時間曲線（一つの断面内で溶湯が同じ時間で凝固完了する点を結ぶことで定義される曲線）ｅと鋳型４の表面で「閉塞空間」が形成され易く、ここに引け巣欠陥ｃが発生し易い。

図１７は、従来のサイプブレードの有る鋳造法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

図１７から明らかなように、両鋳造法とも、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部（鋳出し骨等）ｂに対応する石膏鋳型４の凹部ｄ内の溶湯６の凝固が遅れ、微細引け巣欠陥ｃが発生し易い部位にサイプブレード１１を鋳包む場合で、サイプブレード１１自体が局部冷やし金として機能するのであるが、サイプブレード１１のみの熱容量では不十分なケース（サイプブレード１１自体の冷やし金効果では不十分な時）には、引け巣欠陥ｃが発生してしまう場合がある。

このため従来の石膏鋳型を用いた鋳造法は、鋳枠側からの溶湯の凝固，冷却状態を制御することで、石膏鋳型表面（タイヤ成形用金型の意匠面）部に、引け巣欠陥や、組織異常の発生を防止するしか方法が無く、厚肉品や、全高の高い製品に対しては、限界がある。

すなわち従来では、この凝固，冷却状態の制御が、所謂「鋳造方案設定」の主な課題であり、作業者の設定した条件をコンピュータ凝固解析等のシミュレーションで検証し、その結果が悪ければ、再度、鋳造方案を設定し直し、検証しなおすと言うサイクルを繰り返している。

タイヤ成形用金型は、石膏鋳造法で製作されている実用アルミ合金鋳物製品のなかでは、最大級の製品と言え、前記したシミュレーションの検証を経たとしても限界があり、鋳造の難度が高いと言える。

本発明は、このような状況下でなされたものであり、その目的は、石膏鋳型あるいは石膏以外の鋳型を用いた鋳造方法において、簡易で、効果的な、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれるタイヤ成形用金型の鋳造方法、および該鋳造方法を用いて製作されるタイヤ成形用金型を提供するにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、石膏鋳型を用いるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に開口し鋳型内部に終端部を持つ、座ぐり穴あるいはスリットが形成されており、前記座ぐり穴あるいはスリットを開口した状態で鋳造を行うことを特徴とする。

請求項１の発明では、鋳造時、座ぐり穴あるいはスリットにも溶湯が充填されることになり、この部位を利用して製品部への鋳造欠陥の発生を防止することができるので、この部位付近の製品部の鋳物の組織を健全なものにすることができる。

請求項２の発明は、請求項１記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
前記座ぐり穴は、１ｍｍ以上の直径を有して形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明では、鋳造時、座ぐり穴にも溶湯が充填されることになり、充填された溶湯は、直径１ｍｍ以上となるので、石膏鋳型の高断熱性に起因して穴の深い所ほど溶湯凝固が遅れるため、この部分に充填された溶湯を、あたかも、「押湯」として利用することができる。これにより、タイヤ成形用金型の意匠面側表面の、例えば「鋳出し骨」内部等に発生し易い微細な引け巣を、後から開口した座ぐり穴に集め、鋳出し骨内部を健全な組織とすることができる。

請求項３の発明は、請求項１記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
前記スリットは、０．０２ｍｍ以上１ｍｍ未満の厚さを有して形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明では、鋳造時、スリットにも溶湯が充填されることになり、充填された溶湯は、厚さ１ｍｍ未満となるので、石膏鋳型の高断熱性にも拘わらず、石膏鋳型のスリット直近の製品部の溶湯より早く凝固を開始することになる。このスリット内の溶湯凝固を起点として、タイヤ成形用金型の意匠面側表面の、例えば鋳出し骨（凸部）の先端からの溶湯凝固が起こり、引け巣欠陥の発生が防止される。

請求項４の発明は、石膏鋳型を用いるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に一端を露出させ他端側を前記石膏鋳型内に入れ込んだ金属部材が埋設されており、前記金属部材の前記一端を露出させた状態で鋳造を行うことを特徴とする。

請求項４の発明では、石膏鋳型の表面に、意匠面のサイプを形成するためのサイプブレードが配設されており、金属部材の一端がサイプブレードに接触させられた状態で、後から鋳込んだ溶湯と接触する状態で鍛造を実施する。このとき、金属部材が、石膏鋳型より熱伝導特性が良好な為、局所冷やし金効果を奏することができ、これにより金属部材と接触した部位（局部）の溶湯が、該当部直近のタイヤ成型用金型の製品部の溶湯より早く凝固を開始する。この局部の溶湯凝固を起点として、タイヤ成形用金型の意匠面側表面の、例えば、鋳出し骨（凸部）の先端からの溶湯凝固が起こり、引け巣欠陥の発生が防止される。

請求項５の発明は、請求項４記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
前記金属部材は、厚さ０．１ｍｍ以上の金属板、あるいは直径０．１ｍｍ以上の金属棒であることを特徴とする。

請求項５の発明では、厚さ０．１ｍｍ以上の金属板、あるいは直径０．１ｍｍ以上の金属棒を用いているので、充分な局部冷やし金効果を奏することができる。厚さ０．１ｍｍ未満の金属板、あるいは直径０．１ｍｍ未満の金属棒は、それ自体の容積が小さすぎて、充分な熱容量が得られない。

請求項６の発明は、鋳造法で製作されるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に開口すると共に、前記鋳型に隣接する鋳枠もしくは冷し金に連通する連通孔が前記鋳型に形成されており、前記連通孔を開放した状態で鋳造を行うことを特徴とする。

請求項６の発明では、鋳造時、連通孔にも溶湯が充填されることになり、充填された溶湯は、鋳型に隣接する鋳枠もしくは冷し金に接触しており、その接触局部から急速に凝固・冷却を開始し、連通孔の開口部直近の溶湯凝固をその他の部位よりも促進させることになり、結果的に引け巣欠陥の発生を防止することができる。

また、このときの鋳型は、石膏鋳型のみでなく、石膏鋳型よりも熱伝導特性の良好な鋳型（例えば、セラミック鋳型）も適用可能となる。

請求項１の発明によれば、座ぐり穴あるいはスリットに充填される溶湯を利用して鋳造欠陥，組織異常を防止することができるので、この座ぐり穴あるいはスリット付近の製品部の鋳物の組織を健全なものにすることができ、これにより簡易で、効果的な、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれる、石膏鋳型を用いたタイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

請求項２の発明によれば、石膏鋳型に形成された座ぐり穴内の溶湯凝固を他の部位よりも遅らせることにより、引け巣等を座ぐり穴内に集め、例えば意匠面部の鋳出し骨内部を健全な組織とすることができるので、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれる、石膏鋳型を用いたタイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

請求項３の発明によれば、石膏鋳型に形成されたスリット内の溶湯凝固を他の部位よりも先行させ、この溶湯凝固を起点として、タイヤ成形用金型の意匠面側表面の、例えば鋳出し骨（凸部）の先端からの溶湯凝固が起こり、これにより引け巣欠陥の発生を防止することができるので、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれる、石膏鋳型を用いたタイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

請求項４の発明によれば、石膏鋳型に埋設した金属部材と接触した部位（局部）の溶湯が、該当部直近のタイヤ成形用金型の製品部の溶湯より早く凝固を開始し、この局部の溶湯凝固を起点として、タイヤ成形用金型の意匠面側表面の、例えば鋳出し骨（凸部）の先端からの溶湯凝固が起こり、これにより引け巣欠陥の発生を防止することができるので、簡易で、効果的な、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれる、石膏鋳型を用いたタイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

請求項５の発明によれば、金属部材として厚さ０．１ｍｍ以上の金属板、あるいは直径０．１ｍｍ以上の金属棒を用いているので、充分な局部冷やし金効果を奏することができ、これにより請求項４の発明の効果に加えて、鋳造欠陥および組織異常に対する対策を一層確実に採ることができる。

請求項６の発明によれば、鋳型に形成された連通孔内の溶湯が、隣接する鋳枠もしくは冷し金に接触する接触局部から急速に凝固・冷却を開始し、鋳型の凹部に開口する開口部直近の溶湯凝固を、その他の部位よりも促進させることになり、その結果、引け巣欠陥の発生を防止することができるので、簡易で、効果的な、鋳造欠陥および組織異常に対する対策のとれる、石膏鋳型あるいは石膏以外の鋳型を用いたタイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

以下、本発明を図示する実施の形態により、具体的に説明する。なお、各実施の形態において、図１２〜図１７に示す部材と同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

図１は、本発明の第１実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

第１実施形態は、石膏鋳型４を用いるタイヤ成形用金型ａの鋳造方法において、タイヤ成形用金型ａの意匠面側表面に対応する石膏鋳型４の表面に開口し鋳型４の内部に終端部を持つ、座ぐり穴１２が形成されており、座ぐり穴１２を開口した状態で鋳造を行うものである。このとき、座ぐり穴１２は、好ましくは、１ｍｍ以上の直径を有して形成される。

第１実施形態では、座ぐり穴１２は、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部ｂに対応する石膏鋳型４の凹部ｄに、凹部ｄの表面に開口し鋳型４の内部に終端部を持つように形成されている。座ぐり穴１２の形成箇所は、経験則により決せられる。

この第１実施形態は、石膏鋳型４の断熱性を利用した技術である。石膏鋳型４を用いたタイヤ成形用金型ａの鋳造では基本的に「鋳枠５側から石膏鋳型４側への溶湯６の凝固」となることから、鋳型４に穴が空いている場合には、穴の深い所ほど溶湯６の凝固が遅れると言う現象を利用して、鋳型４の表面の随所に意図的に座ぐり穴（鋳型を貫通していない穴）１２を開口し、この部分に充填された溶湯６を、あたかも、「押湯」として利用することを要旨とするものである。

このとき座ぐり穴１２の穴の大きさが小さすぎると、いかに石膏鋳型４が断熱性が高いと言っても、若干は熱伝導性を持っている為、鋳型４側からの溶湯６の凝固が始まってしまう為、上記の局部押湯効果が得られない虞がある。即ち、座ぐり穴１２に充填された溶湯６の方が、タイヤ成形用金型ａの本体部より先に凝固してしまう現象が起こり得る。この為、座ぐり穴１２の大きさを、直径１ｍｍ以上としている所以である。

この１ｍｍ以上と言う数値は、市販されている石膏鋳型材を用いた場合の経験値であり、熱伝導特性の高い耐火材を意図的に添加した特殊スペックの石膏鋳型材では、この限りでは無い。現在市販されている、様々な「鋳造型取り用石膏鋳型材」の熱伝導率は、乾燥型状態で０．０６０〜０．２３０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃程度の範囲内にある。

この第１実施形態では、タイヤ成形用金型ａの凸部ｂとなる「例えば、鋳出し骨」内部等に発生し易い微細な引け巣ｃを、後から開口した座ぐり穴１２に集め、鋳出し骨（凸部ｂ）内部は健全な組織とすることができる。

また、座ぐり穴１２に充填された溶湯６は、鋳物でタイヤ金型意匠面形状を損ねる余剰突起１３として現われる為、この余剰突起１３のみ刈り取り、形状仕上げを行わなうことにより引け巣欠陥ｃの無いタイヤ成形用金型ａを製作することができる。

具体的には、図１に示すように、重力鋳造法および低圧鋳造法ともに、石膏鋳型４の引け巣欠陥ｃが出易い部位（凹部ｄ）に座ぐり穴１２を開口して鋳造する。これにより、座ぐり穴１２内に充填された溶湯６に引け巣欠陥ｃを集中させることができ（鋳出し骨内部の引け巣を座ぐり穴１２内に移動させる）、製品部（タイヤ成形用金型ａ）の引け巣欠陥ｃの発生を防止することができる。すなわち、座ぐり穴１２内に充填された溶湯６が、局部押湯的な効果を発揮する。

製作された鋳物Ａには、製品形状ａ（意匠面形状）とは異なる余剰突起１３が付与された形となる為、この余剰突起１３を除去して、所定の意匠面形状に仕上げることによってタイヤ成形用金型ａを製作することができる。この仕上げ加工が工数増加となるが、この加工は極めて簡易なものであり、従来の引け巣欠陥発生部位を修正する溶接修正に比べれば、上記工数増加分は微々たるものであると言える。

図２は、他の座ぐり穴１４を示す。この座ぐり穴１４は、鋳型に開口した複数の座グリ穴１２、１２の先端部近傍を、連結穴１２ａで互いに連結して、穴の容積を増加させたもので、より大きな局部押湯補給効果を持たせたものである。このときの連結穴１２ａは、例えば、後加工で形成するか、あるいは石膏材の注型反転時の鋳抜きで形成することができる。

第１実施形態は、この座ぐり穴１４を石膏鋳型４に適用することにより、局部押湯効果を高めることができ、これにより一層確実に引け巣欠陥を排除することのできる、タイヤ成形用金型の鋳造方法を提供することができる。

図３は、本発明の第２実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

第２実施形態は、石膏鋳型４を用いるタイヤ成形用金型ａの鋳造方法において、タイヤ成形用金型ａの意匠面側表面に対応する石膏鋳型４の表面に開口し鋳型４の内部に終端部を持つ、スリット１５が形成されており、スリット１５を開口した状態で鋳造を行うものである。このとき、スリット１５は、好ましくは０．０２ｍｍ以上１ｍｍ未満の厚さを有して形成される。

第２実施形態では、スリット１５は、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部ｂに対応する石膏鋳型４の凹部ｄに、凹部ｄの表面に開口し鋳型４の内部に終端部を持つように形成されている。スリット１５の形成箇所は、経験則により決せられる。

この第２実施形態は、前述した第１実施形態と逆の特性を利用するものである。

すなわち、第１および第２実施形態は、共に石膏鋳型４の低い熱伝導特性を最大限利用したもので、第１実施形態の数値規制「直径１ｍｍ以上の大きさの座グリ穴」は、該当部に充填された溶湯６の凝固を製品部ａより遅らせることを目的としているが、第２実施形態の数値規制「厚さ０．０２ｍｍ以上１ｍｍ未満のスリット」は、該当部に充填された溶湯６の凝固を、製品部ａより先に始まることを目的としている。

このように、第２実施形態は、石膏鋳型の必要箇所（鋳造欠陥ｃの出やすい箇所）に小さなスリット１５を意図的に開口することで、該当部の溶湯凝固を他の部位より早くし、引け巣等の各種鋳造欠陥ｃを防止するのを要旨としている。

さらに付言すれば、第１実施形態は、比較的幅の広い鋳出し骨部（幅２ｍｍ以上程度）には効果的な方案であると言えるがこれ以下の幅の狭い鋳出し骨（幅１ｍｍ以上２ｍｍ未満）に対しては、後から開口する座ぐり穴１２の方が製品部ａのデザイン寸法より大きくなってしまい、鋳物Ａでの形状仕上げが困難になる為対応しづらいと言う弱点を持っているが、第２実施形態は、この弱点を克服する為のものでもある。

また、第２実施形態における数値規制「厚さ０．０２ｍｍ以上１ｍｍ未満のスリット」は、直径１ｍｍ未満の座ぐり穴より改善効果が高く、かつ石膏鋳型４への形状加工も楽な為である。例えばスリット１５は、該当板厚を持った金属板を石膏鋳型４の該当箇所に差込んだ後、引き抜くことで簡単にスリット形状加工ができる。

具体的には、図３に示すように、重力鋳造法および低圧鋳造法ともに、石膏鋳型４にスリット１５形状を加工した状態でタイヤ成形用金型ａを鋳造すると、スリット１５に充填された溶湯６が、スリット１５の直近の製品部ａの溶湯６より早く凝固を開始することになる。このときの溶湯６の凝固促進を、図中矢印ｇで示す。そしてスリット１５内の溶湯６の凝固を起点として、タイヤ成形用金型ａの鋳出し骨（凸部ｂ）の先端からの溶湯凝固が起こり、引け巣欠陥の発生が防止される。

その後は、第１実施形態と同様に、製作された鋳物Ａには、製品形状ａ（意匠面形状）とは異なる余剰突起１３が付与された形となる為、この余剰突起１３を除去して、所定の意匠面形状に仕上げることによって、鋳造欠陥のないタイヤ成形用金型ａを製作することができる。

図４は、本発明の第３実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

第３実施形態は、石膏鋳型４を用いるタイヤ成形用金型ａの鋳造方法において、タイヤ成形用金型ａの意匠面側表面に対応する石膏鋳型４の表面に一端を露出させ他端側を石膏鋳型４内に入れ込んだ金属部材１６が埋設されており、金属部材１６の一端１６ａを露出させた状態で鋳造を行うものである。

第３実施形態では、金属部材１６は、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部ｂに対応する石膏鋳型４の凹部ｄに、凹部ｄの表面に一端１６ａを露出させ他端側を石膏鋳型４内に入れ込んで埋設されている。金属部材１６の埋設箇所は、経験則により決せられる。

第３実施形態は、第２実施形態の考え方をさらに発展させて、より高い凝固促進効果を発現させるものである。

すなわち、石膏鋳型４側からの溶湯凝固・冷却を促したい部位に、金属部材１６（鋳込まれるアルミ合金溶湯６と反応，融着しない材質の金属材質のもの）を差込み、鋳造時に鋳込まれた溶湯６が金属部材１６に接触するような形で石膏鋳型４の内部に埋設することで、該当部の溶湯６を、鋳型４に埋設した金属部材１６に接触した部位から凝固促進させることを要旨としている。

具体的には、図４に示すように、重力鋳造法および低圧鋳造法ともに、石膏鋳型４の必要部位に金属部材１６を埋設した状態（埋設した金属部材１６の一端１６ａが、後から鋳込んだ溶湯６と接触するようにしておく）で鋳造を実施する。このため金属部材１６と接触した部位の溶湯６が該当部直近のタイヤ成形用金型の製品部ａの溶湯６よりも早く凝固を開始する。このときの溶湯６の凝固促進を、図中矢印ｇで示す。

埋設した金属部材１６は、石膏鋳型４より熱伝導特性が良好な為、第３実施形態は、前述した第２実施形態より、高い効果の溶湯凝固促進効果が得られる。すなわち、埋設した金属部材１６は、「局部冷やし金」としての効果を持つことになる。

その後は、第１実施形態と同様に、製作された鋳物Ａには、製品形状ａ（意匠面形状）とは異なる余剰突起（金属部材１６）１３が付与された形となる為、この余剰突起１３を除去して、所定の意匠面形状に仕上げることによってタイヤ成形用金型ａを製作することができる。鋳物Ａから余剰突起１３を除去する際は、石膏鋳型４内に金属部材１６を埋設した際に出来た痕跡部の余分な鋳出し形状１３ａも除去仕上げすることにより、鋳造欠陥のないタイヤ成形用金型ａを完成させることができる。

また、石膏鋳型４内に金属部材１６を埋設する方法は、注型反転して製作した石膏鋳型４の該当箇所に、後から金属部材１６を打ち込む方法で対処すると言うものが最も簡易であると言えるが、鋳型４に該当金属材形状の座ぐり穴（座ぐり溝）を加工しておいてから、金属部材１６を嵌め込むと言う方法も採用できる。

そして好ましくは、金属部材１６は、厚さ０．１ｍｍ以上の金属板、若しくは直径０．１ｍｍ以上の金属棒で構成される。

この構成の数値規制は、これ以下の大きさの金属部材１６では、金属部材１６の容積が小さすぎて、充分な熱容量が得られないので、充分な局部冷やし金効果が得られない為である。

図５は、第３実施形態の変形例としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

本変形例は、石膏鋳型４に金属部材１６を埋設したい箇所（局部冷やし金を設置したい場所）に、サイプブレード１１を鋳包むデザインとなっている場合に適用されるものである。この場合、サイプブレード１１そのものが冷し金としての効果を発揮することになるのであるが、更に高い局部冷やし金効果を得る為に、第３実施形態の金属部材１６を利用するものである。

すなわち、金属部材１６は、図５に示すように、鋳包まれるサイプブレード１１の石膏鋳型４の埋設側の先端に、接触させて鋳型４の内部に抱き込ませておくことで、サイプブレード１１の熱容量を増加させ、局部冷やし金としての効果を増大させることができる。このときの溶湯６の凝固促進を、図中矢印ｇで示す。

金属部材１６のサイプブレード１１先端への固定は、瞬間接着剤による接着、もしくは、パーカッション溶接等による仮溶接によって対応可能である。サイプブレード１１に予め金属部材１６を仮固定しておいた後、ゴム型２（図１２および図１３参照）に該当サイプブレード１１をセット，石膏鋳型４を注型反転することで対処できる。

鋳造後は、鋳物Ａには、製品形状ａ（意匠面形状）とは異なる金属部材１６（余剰突起）が付与された形となる為、この金属部材１６を除去して、所定の意匠面形状にすると共に、適宜外周加工することにより鋳造欠陥のないタイヤ成形用金型ａが完成する。

このため、本変形例では、前述した第１〜第３実施形態では必要とした、余剰突起１３を除去した後の意匠面形状に仕上げる工程が、不要となるメリットがある。

図６は、本発明の第４実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法を示しており、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法をそれぞれ示している。

第４実施形態は、鋳造法で製作されるタイヤ成形用金型ａの鋳造方法において、
タイヤ成形用金型ａの意匠面側表面に対応する石膏鋳型４の表面に開口すると共に、鋳型４に隣接する鋳枠５もしくは冷し金に連通する連通孔１７が鋳型４に形成されており、連通孔１７を開放した状態で鋳造を行うものである。

第４実施形態では、連通孔１７は、タイヤ成形用金型ａの意匠面部の凸部ｂに対応する鋳型４の凹部ｄに、凹部ｄの表面に開口すると共に、鋳型４に隣接する鋳枠５もしくは冷し金に連通するように形成されている。連通孔１７の形成箇所は、経験則により決せられる。

この第４実施形態は、鋳物の溶湯凝固を促進したい部位（凸部ｂ）に対応する鋳型４の凹部ｄの表面から連通孔１７を開口（開口部１７ａ）し、その反対側の開口部１７ｂに鋳枠５やそれに準ずる冷やし金を接触させられるように設定した状態で鋳造することで、該当孔の開口部１７ａ直近の溶湯６の凝固をその他の部位よりも促進させることを要旨とするものである。

具体的には、図６に示すように、重力鋳造法および低圧鋳造法ともに、鋳出し骨（凸部ｂ）先端部近傍に引け巣欠陥が発生し易い場合、鋳型４の該当部にまず、第１および第２実施形態のときと同じスペックの穴１２（もしくはスリット１５）を形成する。この後、鋳型４の鋳枠５もしくはそれに準ずる冷やし金に接触する面から、先に鋳型４に開口（開口部１７ａ）した穴先端（鋳型内終端部）を狙ってもう一つ穴を開口（開口部１７ｂ）し、２つの穴を連結させることによって、連通孔１７を形成する。この状態で鋳造を実施すると、連通孔１７に充填された溶湯６が鋳型４に接触している鋳枠５（もしくは冷し金）から急速に凝固・冷却を開始し、結果的に凸部ｂに引け巣欠陥の発生を防止することができる。このときの溶湯６の凝固促進を、図中矢印ｇで示す。

鋳造後の鋳物Ａには、製品形状ａ（意匠面形状）とは異なる余剰突起１３（連通孔１７内の溶湯６が凝固したもの）が付与された形となる為、この余剰突起１３を除去して、所定の意匠面形状に仕上げることによって、鋳造欠陥のないタイヤ成形用金型ａを製作することができる。

この第４実施形態は、鋳型材が断熱性の高い「石膏」の場合に特に効果を発揮する内容のものであるが、石膏材以外の比較的熱伝導特性の良好なもの、例えばセラミック鋳型材に対しても、高い局部冷やし金効果が得られる。

また、連通孔１７に充填された溶湯６が、局部冷やし金として機能するには、開口部１７ｂが鋳枠５か冷やし金に接触していれば良く、第１および第２実施形態のように穴（及びスリット）寸法に特に規制を設ける必要も無い。

また、前述した第１〜第４実施形態では、タイヤ成形用金型の鋳出し骨先端部近傍についてのみの事例を示しているが、本発明はその他の部位についても応用可能であることは言うまでも無い。

また、第２、第３、および第４実施形態は、溶湯６の局部的凝固・冷却促進に関するものであり、引け巣欠陥防止の他、組織改善（結晶粒径の微細化による強度向上，溶湯凝固・冷却時に晶出，析出してくる各種合金相，金属間化合物の均一化）と言った作用効果をも奏することができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

図７は、以下の全ての実施例および比較例に共通して用いたリング鋳物Ａを示す。このリング鋳物Ａは、タイヤサイズ １９５／６０Ｒ１５用のセクショナルモールドタイプのサイプブレード鋳包み無し（鋳出し骨のみ存在）のタイヤ成形用金型ａを製作することができる。リング鋳物Ａは、セクターブロック数 ８ヶ／１リングに分割形成される。

図８は、リング鋳物Ａの基本鋳造方案を示しており、この基本鋳造方案は石膏鋳型を用いた重力鋳造方案で、以下の条件を備えている。

石膏鋳型材：ノリタケジプサム（株）製 Ｇ−６非発泡石膏（混水率６０重量 ％調合品）
合金材（溶湯６）：アルミ合金 ＡＣ４Ｃ（ＪＩＳ規格品）
（比較例１）
図９は、比較例１としてのリング鋳物Ａ０の鋳造欠陥を説明するものである。リング鋳物Ａ０は、図９に示すように、実施例と同一の鋳造装置、および同一の材料を使用して、従来の鋳造方案で製作した。

このリング鋳物Ａ０は、次の鋳造欠陥を有している。

ｉ．上側ショルダー部（図９の符号Ｘ１）に、微細な引け巣欠陥が発生し、該当部の結晶粒径は約２５０ミクロンで、粗大化している。

ｉｉ．上側の幅１．６ｍｍ、高さ１２ｍｍの鋳出し骨部（図９の符号Ｘ２）の結晶組織が粗く（結晶粒径約２３０ミクロン）、セクターブロックの端面加工時に、該当鋳出し骨の一部が、剥離欠損し易い。

（実施例１）
図１０は、実施例１としてのリング鋳物Ａ１の鋳造を説明するものである。リング鋳物Ａ１の上側ショルダー部（図１０の符号Ｘ１）に対向する石膏鋳型４に、φ１２ｍｍ，深さ４０ｍｍの座ぐり穴１２を、１セクターブロック当り８ヶ開口し、上側の幅１．６ｍｍ，高さ１２ｍｍの鋳出し骨に対応する部位（図１０の符号Ｘ２）の石膏鋳型の溝先端に、厚さ０．２ｍｍ，深さ５０ｍｍのスリット１５の加工を施した状態で鋳造を実施した。

得られた鋳物Ａ１を観察したところ次の結果を得た。

ｉ．Ｘ１部の引け巣欠陥は、石膏鋳型に開口した座ぐり穴１２に充填された溶湯（アルミ合金）６に集まり、製品部ａには無くなっていた。また、Ｘ１部の結晶粒径は約２３０ミクロンで変わらなかった。

ｉｉ．Ｘ２部の鋳出し骨の結晶粒径は、約９０ミクロンに改善され、セクターブロック端面の加工時の、剥離欠損不具合の発生も無くなった。

（実施例２）
図１０は、実施例２としてのリング鋳物Ａ２の鋳造を説明するものである。

すなわち、Ｘ１部分の座ぐり穴１２は実施例１と同様に構成されており、Ｘ２部分の鋳出し骨に対応する部位の石膏鋳型４の溝先端に、厚さ０．２ｍｍ，幅１０ｍｍ，長さ（深さ）５０ｍｍのＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）材製の金属板１６を、１セクターブロック当り、１８枚程鋳型溝底から約１ｍｍほどもぐった状態となるまで打込み、この状態で鋳造を行った。

得られた鋳物Ａ２を観察したところ、Ｘ２部分の鋳出し骨の結晶粒径は、約５０ミクロンに改善され、実施例１の時より、更に改善された状態の鋳出し骨を得ることができた。

（実施例３）
図１１は、実施例３としてのリング鋳物Ａ３の鋳造を説明するものである。

すなわち、リング鋳物Ａ３の上側ショルダー部（図１１の符号Ｘ１）に対向する石膏鋳型４に、φ１２ｍｍ，深さ３０ｍｍの座ぐり穴を、１セクターブロック当り８ヶ開口し、鋳型天面側からも同径の穴を同数だけ開口し、それぞれ先の座ぐり穴先端に連結して８ヶの連通孔１７を形成した。この連通孔１７の他端開口部１７ｂは、図１１に示すように、内鋳枠５の下面に接触するようにした。Ｘ２部分は、実施例２と同様の構成にした。このような構成において鋳造を実施した。

得られた鋳物Ａ３を観察したところ次の結果を得た。

ｉ．Ｘ１部分と、石膏鋳型４に開口した連通孔１７に充填された溶湯（アルミ合金）６には、引け巣欠陥は無くなっていた。また、該当部の結晶粒径は約１２０ミクロンに改善されていた。

ｉｉ．Ｘ２部分の鋳出し骨の結晶粒径は、約４５ミクロンに改善され、セクターブロックの端面加工時の、剥離欠損不具合の発生も無くなった。これはＸ１部分の溶湯６の凝固冷却促進効果の加重効果によるもので、実施例２の場合より、若干良くなった。

本発明の第１実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法の模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 第１実施形態に用いる他の座ぐり穴の模式図である。 本発明の第２実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法の模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 本発明の第３実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法の模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 第３実施形態の変形例としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法の模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 本発明の第４実施形態としてのタイヤ成形用金型の鋳造方法の模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 鋳造後のリング鋳物の断面図である。 図７のリング鋳物の基本鋳造方案を示す模式図である。 比較例１としてのリング鋳物の鋳造欠陥を説明する模式図である。 実施例１および実施例２としてのリング鋳物の鋳造を説明する模式図である。 実施例３としてのリング鋳物の鋳造を説明する模式図である。 （ａ）〜（ｇ）は、石膏鋳造法によって２ピースモールドを作製する手順を示す工程図である。 （ａ）〜（ｇ）は、石膏鋳造法によってセクショナルモールドを作製する手順を示す工程図である。 （ａ）及び（ｂ）は、バックモールドを用いて組み立てたタイヤ成形用金型の斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、サイプブレードの鋳包みの手順を示す工程図である。 従来のサイプブレードの無い鋳造法の鋳造欠陥を説明する模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。 従来のサイプブレードの有る鋳造法の鋳造欠陥を説明する模式図で、（ａ）は重力鋳造法、（ｂ）は低圧鋳造法を示している。

符号の説明

４ 鋳型（石膏鋳型）
５ 鋳枠
１２、１４ 座ぐり穴
１３ 余剰突起
１５ スリット
１６ 金属部材
１７ 連通孔
ａ 製品部（タイヤ成形用金型）
Ａ 鋳物（リング鋳物）

Claims (6)

1. 石膏鋳型を用いるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
   前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に開口し鋳型内部に終端部を持つ、座ぐり穴あるいはスリットが形成されており、前記座ぐり穴あるいはスリットを開口した状態で鋳造を行うことを特徴とするタイヤ成形用金型の鋳造方法。
2. 請求項１記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
   前記座ぐり穴は、１ｍｍ以上の直径を有して形成されていることを特徴とするタイヤ成形用金型の鋳造方法。
3. 請求項１記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
   前記スリットは、０．０２ｍｍ以上１ｍｍ未満の厚さを有して形成されていることを特徴とするタイヤ成形用金型の鋳造方法。
4. 石膏鋳型を用いるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
   前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に、前記意匠面のサイプを形成するためのサイプブレードが配設されており、一端を前記サイプブレードに接触させて他端側を前記石膏鋳型内に入れ込んだ金属部材が埋設されており、
   前記金属部材の前記一端を前記サイプブレードに接触させた状態で鋳造を行うこと
   を特徴とするタイヤ成型用金型の鋳造方法。
5. 請求項４記載のタイヤ成形用金型の鋳造方法であって、
   前記金属部材は、厚さ０．１ｍｍ以上の金属板、あるいは直径０．１ｍｍ以上の金属棒であることを特徴とするタイヤ成形用金型の鋳造方法。
6. 鋳造法で製作されるタイヤ成形用金型の鋳造方法において、
   前記タイヤ成形用金型の意匠面側表面に対応する前記石膏鋳型の表面に開口すると共に、前記鋳型に隣接する鋳枠もしくは冷し金に連通する連通孔が前記鋳型に形成されており、前記連通孔を開放した状態で鋳造を行うことを特徴とするタイヤ成形用金型の鋳造方法。

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