JP2018187655A - タイヤ用の成形モールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ用の成形モールドを鋳造により製造するときに、成形モールドの鋳物に対する鋳造欠陥の発生を簡易に抑制して、成形モールドの製造効率を向上させる。
【解決手段】成形モールドは、タイヤ幅方向に沿って配置される成形部によりタイヤを成形する。タイヤ幅方向に対応する成形モールドの鋳物４の幅方向を垂直方向に合わせる。成形部の背面側に位置する鋳物４の背面部４Ｂの一部に押湯２１を接続させる。鋳物４の背面部４Ｂの押湯２１以外の部分に冷し金７３を配置する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、成形モールドを鋳造により製造するタイヤ用の成形モールドの製造方法である。

タイヤ用の成形モールドでは、タイヤを成形する成形部の形状が複雑であり、別個に製作された板状部材（例えば、サイプ、ブレード）が成形部に固定されることもある。そのため、成形モールドの製造には、鋳造製法が広く採用されている。特に、石膏鋳型を用いるときには、比較的高い融点の金属（例えば、アルミニウム合金）の鋳物であっても、寸法の精度を高くすることができる。また、石膏鋳型では、切断加工と組み立てを容易に行え、板状部材の固定（鋳包み）も容易に行うことができる。ゴム型を用いることで、複雑な形状の石膏鋳型を容易に形成することもできる。

ところが、石膏鋳型では、熱伝導特性に起因して、石膏鋳型側で、溶湯の凝固が遅れて、成形モールドの鋳物に鋳造欠陥（引け巣等）が発生することがある。これに対し、従来、冷し金と押湯により、鋳造欠陥の発生を抑制することが行われている。例えば、冷し金を石膏鋳型に対して下側又は上側に配置し、押湯を冷し金の反対側に配置する。冷し金から押湯に向かって溶湯を凝固させることで、石膏鋳型側での閉塞空間の発生が抑制されて、鋳造欠陥が低減する。また、従来、ガスの圧力により、溶湯を下側から鋳型に充填して、タイヤ成形加硫用の金型を鋳造する低圧鋳造用鋳型が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された従来の低圧鋳造用鋳型では、溶湯をストークを通して押し上げつつ、溶湯を次第に凝固させる。しかしながら、低圧鋳造では、ストーク内の押湯から鋳物の上端部までの経路が長くなるため、溶湯の凝固方向を制御するのが難しい。また、金型の鋳物以外の部分が先に凝固することで、鋳物の一部への溶湯の補給が阻害されることも懸念される。鋳造欠陥が発生したときには、欠陥への対策（鋳物の廃棄、補修等）を要し、金型の製造効率が低下する。従って、製造効率の観点からも、鋳造欠陥の発生を簡易に抑制することが求められる。

特開昭５７−５８９６８号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、タイヤ用の成形モールドを鋳造により製造するときに、成形モールドの鋳物に対する鋳造欠陥の発生を簡易に抑制して、成形モールドの製造効率を向上させることである。

本発明は、タイヤ幅方向に沿って配置される成形部によりタイヤを成形する成形モールドを鋳造により製造するタイヤ用の成形モールドの製造方法である。タイヤ幅方向に対応する成形モールドの鋳物の幅方向を垂直方向に合わせ、成形部の背面側に位置する鋳物の背面部の一部に押湯を接続させ、背面部の押湯以外の部分に冷し金を配置する。

本発明によれば、タイヤ用の成形モールドを鋳造により製造するときに、成形モールドの鋳物に対する鋳造欠陥の発生を簡易に抑制して、成形モールドの製造効率を向上させることができる。

第１実施形態の成形モールドの平面図である。 第１実施形態の成形モールドの断面図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳物を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す斜視図である。 第１実施形態の成形モールドの鋳造装置を示す断面図である。 押湯の貯留部を含む鋳造装置の一部を示す断面図である。 第１実施形態の鋳造装置内の溶湯を示す斜視図である。 第１実施形態の鋳造体を示す斜視図である。 第１実施形態の鋳造体を示す斜視図である。 従来の鋳造体の例を示す斜視図である。 第２実施形態の鋳造体を示す斜視図である。 第２実施形態における鋳造装置内の溶湯を示す斜視図である。 第３実施形態の成形モールドの鋳物を示す斜視図である。 第３実施形態の鋳造体を示す斜視図である。 従来の鋳造体の例を示す斜視図である。

本発明のタイヤ用の成形モールドの製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の成形モールドの製造方法では、成形モールドを鋳造により製造して、タイヤの形状に対応した形状の成形モールドを形成する。成形モールドは、タイヤ用の加硫モールドであり、タイヤの成形時（加硫時）に用いられる。タイヤは、成形モールドにより成形されつつ加硫される。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の成形モールド１の平面図であり、タイヤ２の幅方向外側からみた成形モールド１を示している。図２は、第１実施形態の成形モールド１の断面図であり、図１のＸ１−Ｘ１線で切断した成形モールド１を示している。図１、図２では、成形モールド１により成形されるタイヤ２を模式的に鎖線で示している。
図示のように、成形モールド１は、タイヤ２の外面を成形するリング状の外型であり、タイヤ２の成形装置（加硫装置）に設けられる。成形モールド１は、リング状のタイヤ２を囲んで、タイヤ２のトレッド部２Ａを成形する。

成形モールド１とタイヤ２の方向に関し、成形モールド１の幅方向（モールド幅方向Ｗ１）は、タイヤ２の幅方向（タイヤ幅方向Ｗ２）に一致する。また、成形モールド１の半径方向（モールド半径方向Ｋ１）は、タイヤ２の半径方向（タイヤ半径方向Ｋ２）に一致し、成形モールド１の周方向（モールド周方向Ｓ１）は、タイヤ２の周方向（タイヤ周方向Ｓ２）に一致する。

成形モールド１は、タイヤ周方向Ｓ２（モールド周方向Ｓ１）に沿って順に配置された複数（ここでは、９つ）の分割モールド３を備えている。複数の分割モールド３は、モールド周方向Ｓ１に分割されたセグメントであり、かつ、タイヤ２のトレッド部２Ａを成形するトレッドモールドである。成形モールド１は、分割モールド３のそれぞれに、タイヤ２側に形成された成形部３Ａと、背面側に形成された背面部３Ｂを有する。背面部３Ｂは、成形モールド１及び分割モールド３において、成形部３Ａの反対側（タイヤ半径方向Ｋ２（モールド半径方向Ｋ１）の外側）に位置する。

タイヤ２の成形時に、複数の分割モールド３は、端部同士を接触させた状態で、リング状に組み合わされて、タイヤ２を囲む。その状態で、成形モールド１及び成形部３Ａは、タイヤ幅方向Ｗ２（モールド幅方向Ｗ１）に沿って配置される。成形モールド１は、分割モールド３の成形部３Ａでタイヤ２（トレッド部２Ａ）に接触して、成形部３Ａによりタイヤ２を成形する。成形部３Ａは、複数の突起３Ｃにより、タイヤ２のトレッド部２Ａに凹部（例えば、溝、サイプ）を成形する。

図３は、第１実施形態の成形モールド１の鋳物４を示す斜視図である。
図示のように、成形モールド１は、金属（例えば、アルミニウム合金）の鋳造により製作される金型であり、鋳物４から製造される。鋳物４は、成形モールド１となる鋳造体の製品部であり、鋳造により形成される。リング状の鋳物４を周方向Ｓ４（モールド周方向Ｓ１）に分割等することで、複数の分割モールド３が形成される。従って、成形モールド１の鋳物４は、成形モールド１及び分割モールド３の素材（モールド素材）であり、複数の分割モールド３の鋳物を含む。リング状の成形モールド１に対応して、鋳物４は、リング状に形成される。

成形モールド１の鋳物４は、成形モールド１（分割モールド３）の成形部３Ａに対応する成形部４Ａと、成形部３Ａ（成形部４Ａ）の背面側に位置する背面部４Ｂを有する。成形部４Ａは、鋳物４の内周部であり、鋳物４の半径方向Ｋ４（モールド半径方向Ｋ１）の内側部分にリング状に形成される。背面部４Ｂは、成形部４Ａの反対側に位置する鋳物４の外周部であり、鋳物４の半径方向Ｋ４の外側部分にリング状に形成される。背面部４Ｂは、成形モールド１の背面部３Ｂに対応する部分であり、成形部３Ａ（成形部４Ａ）に対して鋳物４の反対側（背面側）に形成される。

鋳物４の幅方向Ｗ４は、モールド幅方向Ｗ１及びタイヤ幅方向Ｗ２に対応する方向であり、鋳物４の周方向Ｓ４は、モールド周方向Ｓ１及びタイヤ周方向Ｓ２に対応する方向である。また、鋳物４の半径方向Ｋ４は、モールド半径方向Ｋ１及びタイヤ半径方向Ｋ２に対応する方向である。成形モールド１の鋳物４は、成形モールド１の鋳造装置により鋳造されて、他の部分（押湯部等）と一体に形成される。鋳物４の鋳造時に、鋳物４の幅方向Ｗ４は、垂直方向に沿って配置される。

図４〜図８は、第１実施形態の成形モールド１の鋳造装置１０を示す斜視図である。図４は、分解された鋳造装置１０の全体を示し、図５〜図８は、鋳造装置１０の各部を順に組み合わせた状態を示している。
図示のように、鋳造装置１０は、鋳造（ここでは、重力鋳造）により、成形モールド１の鋳物４と複数の押湯部２０を含むリング状の鋳造体５（図４参照）を形成する。複数の押湯部２０は、それぞれ凝固した押湯の部分であり、鋳物４の周方向Ｓ４に沿って順に形成されて、鋳物４の背面部４Ｂに接続する。

鋳造装置１０は、円盤状のテーブル３０と、円盤状の定盤３１と、複数の断熱材３２と、リング状の鋳型４０と、複数の押湯の貯留部５０と、円盤状の上板３３と、複数のゲート部材６０と、リング状の鋳枠７０を備えている。定盤３１（図５参照）は、テーブル３０の中央部に配置されて、テーブル３０に保持される。複数の断熱材３２は、テーブル３０の上面部で、定盤３１の周囲に配置される。また、複数の断熱材３２は、定盤３１の外周部に沿って等間隔に配置される。鋳型４０は、定盤３１に載せられて、テーブル３０の中央部に配置される。複数のゲート部材６０は、断熱材３２から上方に向かって延び、鋳型４０を囲むように配置される。

複数の押湯の貯留部５０（図６参照）は、それぞれ断熱材３２に載せられて、鋳型４０の周囲に配置される。また、複数の貯留部５０は、鋳型４０から離間した位置に配置されて、鋳型４０の外側で鋳型４０を囲む。８つの貯留部５０が鋳型４０の外周部に沿って等間隔に配置され、４つの貯留部５０内にゲート部材６０が収容される。ゲート部材６０を収容する貯留部５０とゲート部材６０を収容しない貯留部５０は、鋳型４０の外周部に沿って交互に配置される。鋳型４０の外周部は、鋳物４の成形部４Ａを成形する型部４１であり、貯留部５０は、鋳型４０の型部４１と対向する。

鋳枠７０（図４参照）は、鋳型４０の型部４１と対向する複数の対向部７１と、対向部７１から鋳型４０の反対側に向かって突出する複数の突出部７２を有する。対向部７１と突出部７２が交互に形成されて、複数の突出部７２が放射状に突出する。鋳枠７０（図７参照）は、テーブル３０に載せられて、鋳型４０と複数の貯留部５０を囲む。鋳型４０の全体と貯留部５０の下側部分が、鋳枠７０の内側に収容される。

複数の貯留部５０は、それぞれ鋳枠７０の突出部７２の内側に配置されて、突出部７２に保持される。鋳枠７０の対向部７１は、隣り合う貯留部５０の間に位置する。鋳枠７０の対向部７１と貯留部５０の鋳型４０側の部分は、鋳型４０の外周部（型部４１）に沿って連続するリング状の壁部を形成し、鋳型４０の型部４１と対向する。上板３３（図８参照）は、鋳型４０と鋳枠７０に載せられて、鋳型４０の上端部と鋳枠７０の対向部７１に接触する。

図９は、第１実施形態の成形モールド１の鋳造装置１０を示す断面図であり、図８のＸ２−Ｘ２線で切断した鋳造装置１０を示している。図９では、ゲート部材６０を模式的に鎖線で示している。
図示のように、鋳造装置１０は、テーブル３０と定盤３１からなる下板３４を備えている。定盤３１がテーブル３０の凹部３５内に収容されて、定盤３１の上面部とテーブル３０の上面部が連続する。上板３３が下板３４の上方に配置されて、垂直方向において、上板３３と下板３４が互いに対向する。鋳型４０は、型部４１により、鋳物４の成形部４Ａを成形する型部材である。また、鋳型４０は、石膏で形成された石膏鋳型であり、鋳枠７０と複数の押湯２１の貯留部５０の内側に配置される。鋳型４０の型部４１は、成形モールド１により成形されるタイヤ２（トレッド部２Ａ）の形状に対応した形状に形成され、鋳型４０の外周部に設けられる。

鋳型４０、鋳枠７０の対向部７１、及び、貯留部５０の鋳型４０側の部分は、下板３４と上板３３の間に配置される。鋳型４０、鋳枠７０の対向部７１、貯留部５０、下板３４、及び、上板３３により、鋳物４の鋳造空間１１が形成される。鋳造空間１１は、成形モールド１の鋳物４を鋳造する空間であり、鋳造装置１０内にリング状に形成される。鋳造空間１１の上端部は、上板３３により区画され、鋳造空間１１の下端部は、下板３４により区画される。鋳造空間１１の内周部は、鋳型４０（型部４１）により区画され、鋳造空間１１の外周部は、鋳枠７０の対向部７１と貯留部５０により区画される。

成形モールド１の鋳物４を鋳造するときには、複数の貯留部５０のうちの一部の貯留部５０を溶湯の注入部（鋳込み部）として使用して、溶湯を鋳造空間１１に注入する。溶湯の注入部は、管状のゲート部材６０を収容する貯留部５０である。溶湯は、ゲート部材６０を通して、貯留部５０に注入されて、貯留部５０内に貯留される。また、溶湯は、貯留部５０から鋳造空間１１に注入されて、鋳造空間１１に充填される。ゲート部材６０を収容しない貯留部５０では、溶湯は、鋳造空間１１から貯留部５０に注入されて、貯留部５０内に貯留される。複数の貯留部５０内の溶湯は、鋳造空間１１及び鋳物４に対する押湯２１となる。複数の押湯２１は、鋳物４の周方向Ｓ４に沿って順に配置され、鋳物４の周方向Ｓ４に互いに離間する。ここでは、８つの押湯２１が、鋳物４の周方向Ｓ４（鋳造空間１１の周方向）に沿って等間隔に配置される。

複数の断熱材３２は、断熱性を有するシート状部材であり、それぞれ貯留部５０と下板３４（ここでは、テーブル３０）の間に設けられる。貯留部５０は、押湯２１を貯留する中空状の押湯セルであり、押湯２１の溶湯を鋳造空間１１に補給する。また、貯留部５０は、押湯２１を収容する円筒状の収容部５１と、収容部５１と鋳造空間１１の間に位置する供給部５２を有する。収容部５１は、下板３４から上方に向かって配置され、供給部５２に対して上方に突出する。供給部５２は、収容部５１を鋳造空間１１に接続して、収容部５１内の押湯２１を鋳造空間１１に向かって供給する。押湯２１の溶湯は、供給部５２を通って、鋳造空間１１に補給される。

収容部５１内の空間は、押湯２１を収容する収容空間５３（貯留空間）であり、供給部５２内の空間は、押湯２１の供給路５４（補給路）である。供給路５４は、押湯２１の収容空間５３と鋳造空間１１の間に位置し、収容空間５３と鋳造空間１１とに向かって開放されている。押湯２１は、収容空間５３から供給路５４を通って、鋳造空間１１に供給される。

貯留部５０に貯留される押湯２１において、収容部５１（収容空間５３）内の押湯２１が押湯２１の本体（押湯本体２２）であり、供給部５２（供給路５４）内の押湯２１が押湯２１の接続部２３である。供給路５４と接続部２３は、鋳物４の半径方向Ｋ４に沿って形成される。貯留部５０内で、接続部２３は、押湯本体２２と鋳造空間１１の間に位置し、押湯本体２２を鋳造空間１１に接続して、押湯本体２２の押湯２１（溶湯）を鋳造空間１１に補給する。

図１０は、押湯２１の貯留部５０を含む鋳造装置１０の一部を示す断面図であり、図９のＸ３−Ｘ３線で切断した鋳造装置１０を示している。
図示のように、水平方向の断面でみたときに、供給部５２内の供給路５４は、収容部５１内の収容空間５３よりも細く、収容空間５３から鋳造空間１１に向かって次第に狭くなる。供給路５４を収容空間５３よりも細く（狭く）することで、押湯２１の接続部２３を押湯本体２２よりも細く（狭く）する。

上板３３、下板３４、及び、鋳枠７０（図９参照）は、金属（例えば、鋼、鋳鉄）で形成されて、それぞれ冷し金３６、３７、７３として使用される。具体的には、上板３３は、鋳物４の上端部で冷却を行う上端部側の冷し金３６（第１冷し金）であり、下板３４は、鋳物４の下端部で冷却を行う下端部側の冷し金３７（第２冷し金）である。鋳枠７０の対向部７１は、鋳物４の背面部４Ｂで冷却を行う背面部側の冷し金７３（第３冷し金）であり、２つの冷し金３６、３７の間に配置される。成形モールド１の鋳物４を鋳造するときに、鋳造空間１１の上端部と下端部に冷し金３６、３７を設置して、鋳物４の上端部と下端部に冷し金３６、３７を配置する。また、鋳造空間１１の背面部に冷し金７３を設置して、鋳物４の背面部４Ｂの一部に冷し金７３を配置する。

鋳造空間１１の上端部と下端部は、それぞれ鋳物４の上端部と下端部に対応する部分であり、鋳造空間１１の背面部は、鋳物４の背面部４Ｂに対応する部分である。金属製の冷し金３６、３７、７３は、鋳造空間１１に露出して、溶湯に接する。冷し金３６、３７、７３により、鋳造空間１１内の溶湯の凝固（冷却）を調整しつつ、成形モールド１の鋳物４を鋳造する。鋳物４の上端部は、冷し金３６（上板３３）により成形され、鋳物４の下端部は、冷し金３７（下板３４）により成形される。また、鋳物４の成形部４Ａは、鋳型４０の型部４１により成形され、鋳物４の背面部４Ｂは、冷し金７３（鋳枠７０の対向部７１）と貯留部５０により成形される。貯留部５０は、上板３３、下板３４、及び、鋳枠７０よりも熱伝導率が低い材料（例えば、砂、セラミック）で形成される。

金属製の鋳枠７０と、鋳枠７０よりも熱伝導率が低い貯留部５０とを、鋳造空間１１の背面部側に配置して、鋳物４の背面部４Ｂ側に設ける。鋳物４を鋳造するときには、貯留部５０の押湯２１を、鋳造空間１１の背面部の一部に供給して、鋳物４の背面部４Ｂの一部に接続させる。また、鋳枠７０の背面部４Ｂに接する部分を冷し金７３として使用しつつ、背面部４Ｂの鋳枠７０に接する部分を鋳枠７０により成形する。鋳枠７０の背面部４Ｂに接する部分は、鋳枠７０の対向部７１である。対向部７１（冷し金７３）と貯留部５０（押湯２１）は、背面部４Ｂに沿って交互に配置される。冷し金７３のそれぞれが２つの押湯２１（接続部２３）の間に配置され、押湯２１のそれぞれが２つの冷し金７３の間に配置される。

成形モールド１の鋳物４を鋳造するときに、鋳物４の幅方向Ｗ４を垂直方向に合わせて、鋳造装置１０内に、鋳物４の鋳造空間１１を形成する。また、鋳造空間１１の背面部側の一部のみに、押湯２１の貯留部５０を接続して、鋳物４の背面部４Ｂの一部のみに押湯２１を接続させる。貯留部５０では、押湯本体２２よりも細い接続部２３により、押湯本体２２の押湯２１を鋳造空間１１に向かって供給して、押湯２１及び押湯本体２２を鋳物４の背面部４Ｂに接続させる。鋳造空間１１の背面部側における貯留部５０以外の部分には、冷し金７３（鋳枠７０の対向部７１）を設置し、鋳物４の背面部４Ｂの押湯２１以外の部分に冷し金７３を配置する。これに伴い、背面部４Ｂにおける接続部２３以外の部分に冷し金７３が配置される。背面部４Ｂにおいて、冷し金７３は、押湯２１及び接続部２３以外の部分の一部に配置される。

溶湯は、ゲート部材６０により、貯留部５０（収容部５１）に注入されて、貯留部５０から鋳造空間１１に注入される。溶湯は、収容部５１（収容空間５３）に注入されて、供給部５２（供給路５４）を通って、鋳造空間１１に注入される。ゲート部材６０は、収容部５１内に収容される溶湯の供給管であり、垂直方向に沿って配置される。ゲート部材６０の上端部６１は、収容部５１の上端部に位置し、ゲート部材６０の下端部６２は、収容部５１の下端部に位置する。

溶湯は、ゲート部材６０の上端部６１に注入されて、ゲート部材６０の下端部６２から貯留部５０内に供給される。ゲート部材６０の下端部６２は、鋳造空間１１（鋳物４）の反対側に向かって屈曲して、収容部５１の壁面に沿って配置される。ゲート部材６０の下端部６２により、溶湯は、収容部５１の壁面に沿って供給されて、収容部５１の壁面に沿って流れる。

図１１は、第１実施形態の鋳造装置１０内の溶湯を示す斜視図であり、鋳造空間１１内の溶湯の一部と押湯２１を示している。
図示のように、ゲート部材６０を収容する貯留部５０では、溶湯が収容部５１の壁面に沿って流れることで、収容部５１内の押湯本体２２で、溶湯の渦流が発生する（矢印Ｆ参照）。これにより、押湯２１内で、溶湯内の気泡を浮上させて溶湯から分離する。

溶湯の注入時には、気体（空気等）が溶湯に巻き込まれて、気泡が溶湯中に生じる。溶湯中では、浮力が気泡に作用する。また、渦流により、溶湯に遠心力が作用するとともに、渦流の中心部に向かう力（向心力）が気泡に作用する。気泡は、渦流に乗って移動しつつ、渦流の中心部に向かって移動する。渦流の中心部は、溶湯の淀み部であり、気泡は、渦流の中心部に集まる。渦流の中心部で、気泡は、溶湯中を浮上して、溶湯から分離される。

気泡を溶湯から除去しつつ（図９参照）、溶湯を押湯２１の箇所から鋳造空間１１に注入して、鋳造空間１１に溶湯を鋳込む。また、溶湯を鋳造空間１１に充填するとともに、押湯２１を貯留部５０に貯留する。鋳造空間１１内の溶湯は、冷し金３６、３７、７３により冷却されて、次第に凝固する。その際、溶湯が押湯２１から鋳造空間１１に補給される。鋳造空間１１内の溶湯を凝固させて、成形モールド１の鋳物４を鋳造する。また、貯留部５０の押湯２１が凝固して、凝固した押湯部２０が貯留部５０内に形成される。

石膏製の鋳型４０の熱伝導特性に起因して、溶湯の凝固は、鋳型４０側から開始せずに、冷し金３６、３７、７３から開始する。鋳物４の背面部４Ｂ側では、溶湯の凝固は、冷し金７３から開始して、鋳型４０に向かって進行する。これに伴い、溶湯の凝固が鋳物４の厚さ方向に進行して、溶湯が鋳物４の背面部４Ｂから成形部４Ａまで凝固する。その際、押湯２１の溶湯を背面部４Ｂ側から補給することで、溶湯の凝固に応じて、鋳造空間１１に溶湯が円滑に供給される。また、押湯２１から成形部４Ａまでの経路が従来よりも短くなることで、押湯２１の溶湯が確実に補給される。これにより、鋳物４に鋳造欠陥（例えば、引け巣）が発生するのが抑制される。溶湯の凝固が冷し金７３の位置から鋳物４の周方向Ｓ４に進行することで、溶湯の凝固時間も短縮される。

鋳物４の上端部側と下端部側では、溶湯の凝固は、冷し金３６、３７から開始して、鋳物４の幅方向Ｗ４に進行する。これにより、背面部４Ｂ側からの溶湯の凝固に加えて、鋳型４０の型部４１に沿って溶湯の凝固が進行する。そのため、鋳造欠陥の発生が抑制されつつ、溶湯の凝固時間が短縮される。鋳造装置１０内の溶湯の凝固が完了した後に、鋳造装置１０が解体されて、鋳造体５が取り出される。

図１２、図１３は、第１実施形態の鋳造体５を示す斜視図である。図１２は、押湯部２０の上端部側からみた鋳造体５を示し、図１３は、押湯部２０の下端部側からみた鋳造体５を示している。
図示のように、成形モールド１の鋳物４を鋳造するときには、リング状の鋳物４を鋳造するとともに、複数の押湯２１を鋳物４の周方向Ｓ４に順に離間させて鋳物４の背面部４Ｂに接続する。これにより、鋳造体５を形成する。鋳造体５は、リング状部材５Ａであり、凝固した複数の押湯２１の部分（押湯部２０）と成形モールド１の鋳物４を有する。複数の押湯部２０は、鋳物４の半径方向Ｋ４の外側に向かって突出して、放射状に形成される。

リング状部材５Ａ（鋳造体５）の形成後に、リング状部材５Ａに外力を加えて、成形モールド１の鋳物４の形状を外力により矯正する。ここでは、リング状部材５Ａに加える外力により、鋳物４を変形させて、鋳物４の直径又は真円度を矯正する。例えば、矯正装置により、鋳物４に半径方向Ｋ４の外力を加えて、鋳物４の直径又は真円度を変化させる。これにより、鋳物４の直径又は真円度を所定の許容範囲内の値に矯正する。矯正装置は、例えば、拡張装置（エキスパンダー等）、圧縮装置、又は、加圧装置である。

矯正装置（拡張装置）より、鋳物４に半径方向Ｋ４の外側の外力を加えて、鋳物４（全体又は一部）を拡張し、鋳物４の直径を大きくする。また、矯正装置（圧縮装置）により、鋳物４に半径方向Ｋ４の内側の外力を加えて、鋳物４（全体又は一部）を圧縮し、鋳物４の直径を小さくする。このようにして、鋳物４の直径又は真円度を矯正する。

鋳物４の矯正時には、複数の押湯部２０により、リング状の鋳物４が補強される。そのため、鋳物４の成形部４Ａの形状を維持しつつ、鋳物４が正確に矯正される。また、鋳物４の幅方向Ｗ４の中央部に対して、鋳物４の幅方向Ｗ４の端部（上端部、下端部）が半径方向Ｋ４の外側に広がるのが抑制され、鋳物４の全体が正確に矯正される。鋳物４の矯正後に、押湯部２０の切断等により、リング状部材５Ａから複数の押湯部２０を除去して、成形モールド１の鋳物４を製作する。続いて、鋳物４から、成形モールド１の複数の分割モールド３（図１参照）を形成する。

図１４は、従来の鋳造体１００、１０１の例を示す斜視図であり、成形モールド１の鋳物４を含む２つの鋳造体１００、１０１を示している。
図示のように、一方の鋳造体１００（図１４Ａ参照）では、複数の押湯１０２の凝固により、複数の円柱状の押湯部１０３が鋳物４の上端部に形成される。他方の鋳造体１０１（図１４Ｂ参照）では、１つの押湯１０４の凝固により、１つのリング状の押湯部１０５が鋳物４の上端部に形成される。従来の鋳造体１００、１０１では、押湯１０２、１０４が鋳物４の上端部に接続しており、押湯１０２、１０４から鋳物４の下端部までの経路が長くなる。そのため、鋳造欠陥の発生が懸念され、溶湯の凝固時間も長くなる虞がある。

これに対し、第１実施形態の鋳造体５（図１２参照）では、成形モールド１の鋳物４に対する鋳造欠陥の発生を簡易に抑制して、成形モールド１の製造効率を向上させることができる。また、鋳物４の品質を向上できるとともに、溶湯の凝固時間を従来よりも短縮することができる。鋳枠７０の一部を冷し金７３として使用することで、溶湯の凝固を簡易に調整することができる。貯留部５０の熱伝導率が鋳枠７０の熱伝導率よりも低いため、押湯２１の凝固を抑制して、押湯２１の溶湯を円滑に補給することができる。気泡を押湯２１内で分離することで、鋳造欠陥（気泡欠陥）の発生を簡易に抑制することができる。

押湯２１の接続部２３を押湯本体２２よりも細くすることで、気泡が押湯２１から流出するのを抑制して、押湯２１内で、より確実に気泡を分離することができる。また、渦流が押湯本体２２内で発生し易くなり、渦流の中心部で、気泡の分離をより確実に行うことができる。接続部２３の体積が小さくなるため、押湯２１の量を少なくすることもできる。押湯部２０を接続部２３の位置で鋳物４から分離することで、押湯部２０の除去を容易に行うことができる。

次に、他の実施形態について説明する。以下の他の実施形態に関し、第１実施形態と同じ事項の説明は省略し、第１実施形態と相違する事項を説明する。

（第２実施形態）
図１５は、第２実施形態の鋳造体６を示す斜視図であり、図１２と同様に、鋳造体６を示している。図１６は、第２実施形態における鋳造装置１０内の溶湯を示す斜視図であり、図１１と同様に、鋳造空間１１内の溶湯の一部と押湯２１を示している。
図示のように、貯留部５０の供給部５２内で、供給路５４と接続部２３は、鋳物４の半径方向Ｋ４に対して傾斜する。複数の押湯２１の接続部２３は、鋳物４の半径方向Ｋ４に対して、鋳物４の周方向Ｓ４の同じ側に傾斜する。これにより、押湯本体２２内で渦流がより発生し易くなり、気泡をより確実に分離することができる。

（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態の成形モールド１の鋳物７を示す斜視図である。図１８は、第３実施形態の鋳造体８を示す斜視図である。
図示のように、鋳物７は、成形モールド１の複数の分割モールド３（図１参照）のうちの１つの分割モールド３の鋳物である。そのため、ここでは、成形モールド１は、分割モールド３である。成形モールド１（分割モールド３）の鋳物７は、成形部７Ａと背面部７Ｂを有し、ブロック状に形成される。鋳物７の成形部７Ａは、鋳物４の成形部４Ａに対応し、鋳物７の背面部７Ｂは、鋳物４の背面部４Ｂに対応する。１つの押湯２１が背面部７Ｂの一部に接続し、背面部７Ｂの押湯２１以外の部分に冷し金が配置される。鋳枠は、鋳物７の両側面部、背面部７Ｂ、及び、貯留部５０に沿って配置される。

図１９は、従来の鋳造体１１０、１１１の例を示す斜視図であり、成形モールド１の鋳物７を含む２つの鋳造体１１０、１１１を示している。
図示のように、一方の鋳造体１１０（図１９Ａ参照）では、押湯１１２の凝固により、円柱状の押湯部１１３が鋳物７の上端部に形成される。他方の鋳造体１１１（図１９Ｂ参照）では、押湯１１４の凝固により、板状の押湯部１１５が鋳物７の上端部に形成される。第３実施形態の鋳物７の鋳造体８では、従来の鋳造体１１０、１１１よりも、鋳造欠陥の発生を簡易に抑制することができる。

以上、重力鋳造により鋳物４、７を鋳造する例について説明したが、低圧鋳造により鋳物４、７を鋳造してもよい。低圧鋳造では、鋳造体５、６、８は、図１２、図１５、図１８に示す形状に対して、上下が反対の形状に形成される。各押湯２１の箇所から溶湯が注入される。また、押湯２１とは別に、昇り堰式の湯道（ランナー）を鋳物４の下部に接続して、溶湯を湯道から鋳造空間１１と貯留部５０に注入してもよい。

（鋳物の鋳造試験）
本発明の効果を確認するため、以上説明した製造方法により、成形モールド１の鋳物４を鋳造する試験を行った。試験条件を以下に示す。
鋳物４の形状：９つの分割モールド３の鋳物を含むリング形状
鋳物４の寸法：内径（φ６００ｍｍ）、幅（３００ｍｍ）、最小肉厚（５０ｍｍ）
鋳型４０の材料：非発泡石膏（株式会社ノリタケカンパニーリミテッド製、品名：Ｇ−６）
鋳物４（溶湯）の材料：アルミニウム合金（ＡＣ７Ａ：ＪＩＳ規格）（４％Ｍｇ、０．２％Ｓｉ）
鋳枠７０：球状黒鉛鋳鉄製のリング状鋳枠、高さ（３００ｍｍ）、肉厚（３０〜５０ｍｍ）
下板３４（テーブル３０、定盤３１）の材料：一般構造用鋼材（ＳＳ４００：ＪＩＳ規格）
上板３３の材料：一般構造用鋼材（ＳＳ４００：ＪＩＳ規格）、
貯留部５０の材料：断熱材（セラミックファイバーの成形品）
溶湯の温度：６７０℃

（第１実施例）
第１実施例（図１２参照）では、８つの押湯２１を鋳物４の周方向Ｓ４に等間隔に配置して、鋳造体５を形成した。押湯本体２２の直径はφ１００ｍｍであり、押湯本体２２の高さは６００ｍｍである。押湯２１の接続部２３の高さは２７０ｍｍであり、接続部２３の背面部４Ｂに接続する部分の幅は３０ｍｍである。押湯２１の周囲には、貯留部５０（幅（１１０ｍｍ））を配置した。溶湯の注入前の鋳枠７０、下板３４、及び、上板３３の温度は室温（約３０℃）である。昇り堰式の湯道により、溶湯を注入して、鋳物４を鋳造した。溶湯の注入量は、１秒当たり７ｋｇである（７ｋｇ／ｓｅｃ）。第１実施例の鋳物４では、引け巣と気泡欠陥は鋳物４に殆ど発生せず、鋳造欠陥の発生が抑制された。また、鋳物４の品質は良好と判定された。

（第１比較例）
第１比較例（図１４Ａ参照）は、第１実施例に対する比較試験である。８つの押湯１０２を鋳物４の上端部に等間隔に配置して、鋳造体１００を形成した。押湯１０２の直径はφ９０ｍｍであり、押湯１０２の高さは３００ｍｍである。その他の条件は、第１実施例の条件と同じである。第１比較例の鋳物４では、気泡欠陥は比較的少ないが、多数の引け巣が鋳物４の成形部４Ａに発生した。また、鋳物４の品質は不良と判定された。これに対し、上板３３の材料を断熱材（ケイ酸カルシウムボード）に変更しても、鋳枠を２５０℃に予熱しても、鋳造欠陥に変化は認められなかった。

（第２実施例）
第２実施例（図１１参照）では、溶湯を押湯２１の箇所から注入し、押湯２１内で、渦流により、気泡を溶湯から分離した。溶湯を注入する押湯２１は、ゲート部材６０を収容する４つの貯留部５０の押湯２１である。溶湯の注入量（４箇所の合計値）は、１秒当たり１６ｋｇである（１６ｋｇ／ｓｅｃ）。その他の条件は、第１実施例の条件と同じである。第２実施例の鋳物４では、第１実施例の鋳物４と同様に、鋳造欠陥（引け巣、気泡欠陥）の発生が抑制され、品質が良好と判定された。また、気泡欠陥の発生がより確実に抑制された。

（第２比較例）
第２比較例（図１４Ａ参照）は、第２実施例に対する比較試験である。第１比較例に対し、溶湯を４つの押湯１０２の箇所から注入して、鋳造体１００を形成した。溶湯の注入量（４箇所の合計値）は、１秒当たり１６ｋｇである（１６ｋｇ／ｓｅｃ）。第２比較例の鋳物４では、第１比較例の鋳物４と同様に、多数の引け巣が鋳物４の成形部４Ａに発生した。また、多数の気泡欠陥（φ０．３〜φ５ｍｍ）が鋳物４の成形部４Ａに発生し、鋳物４の品質は不良と判定された。

（第３実施例）
第３実施例（図１２参照）では、第２実施例で形成したリング状部材５Ａ（鋳造体５）に外力を加えて、鋳物４の直径を矯正した。鋳物４の矯正は、複数の押湯部２０が鋳物４に接続した状態で行った。また、鋳物４の端部（上端部、下端部）に半径方向Ｋ４の外側の力を加えて、鋳物４の中央部の直径を約０．４ｍｍ大きくした。鋳物４の矯正後に、複数の押湯部２０を除去した。第３実施例の鋳物４では、端部の半径の変化量が、中央部の半径の変化量よりも０．０７ｍｍ大きくなった。その結果、２つの変化量の差が許容範囲内の値になった。

（第３比較例）
第３比較例（図１２参照）は、第３実施例に対する比較試験である。第２実施例で形成したリング状部材５Ａから複数の押湯部２０を除去した後に、第３実施例と同様に、鋳物４の中央部の直径を約０．４ｍｍ大きくした。第３比較例の鋳物４では、端部の半径の変化量が、中央部の半径の変化量よりも０．２１ｍｍ大きくなった。その結果、２つの変化量の差が許容範囲外の値になった。

１・・・成形モールド、２・・・タイヤ、３・・・分割モールド、４・・・鋳物、５・・・鋳造体、６・・・鋳造体、７・・・鋳物、８・・・鋳造体、１０・・・鋳造装置、１１・・・鋳造空間、２０・・・押湯部、２１・・・押湯、２２・・・押湯本体、２３・・・接続部、３０・・・テーブル、３１・・・定盤、３２・・・断熱材、３３・・・上板、３４・・・下板、３５・・・凹部、３６・・・冷し金、３７・・・冷し金、４０・・・鋳型、４１・・・型部、５０・・・貯留部、５１・・・収容部、５２・・・供給部、５３・・・収容空間、５４・・・供給路、６０・・・ゲート部材、６１・・・上端部、６２・・・下端部、７０・・・鋳枠、７１・・・対向部、７２・・・突出部、７３・・・冷し金。

Claims (6)

1. タイヤ幅方向に沿って配置される成形部によりタイヤを成形する成形モールドを鋳造により製造するタイヤ用の成形モールドの製造方法であって、
   タイヤ幅方向に対応する成形モールドの鋳物の幅方向を垂直方向に合わせ、成形部の背面側に位置する鋳物の背面部の一部に押湯を接続させ、背面部の押湯以外の部分に冷し金を配置するタイヤ用の成形モールドの製造方法。
2. 請求項１に記載されたタイヤ用の成形モールドの製造方法において、
   成形モールドの鋳物の上端部と下端部に冷し金を配置するタイヤ用の成形モールドの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ用の成形モールドの製造方法において、
   押湯本体を、押湯本体よりも細い押湯の接続部により、鋳物の背面部に接続させるタイヤ用の成形モールドの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたタイヤ用の成形モールドの製造方法において、
   金属製の鋳枠と、鋳枠よりも熱伝導率が低い押湯の貯留部とを鋳物の背面部側に設け、
   貯留部の押湯を背面部の一部に接続させ、
   鋳枠の背面部に接する部分を冷し金として使用するタイヤ用の成形モールドの製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ用の成形モールドの製造方法において、
   溶湯を押湯の箇所から注入して、成形モールドの鋳物を鋳造するとともに、押湯内で、溶湯内の気泡を浮上させて溶湯から分離するタイヤ用の成形モールドの製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載されたタイヤ用の成形モールドの製造方法において、
   リング状の成形モールドの鋳物を鋳造するとともに、複数の押湯を鋳物の周方向に順に離間させて鋳物の背面部に接続して、凝固した複数の押湯の部分と成形モールドの鋳物を有するリング状部材を形成し、
   リング状部材に加える外力により、成形モールドの鋳物の直径又は真円度を矯正した後に、リング状部材から複数の押湯の部分を除去するタイヤ用の成形モールドの製造方法。

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