(57)【要約】タイヤ加硫金型の３ＤのソリッドモデルをＣＡＤ上に構築した後、このモデルから造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される所定の積層方向に分割して積層した積層モデルを作成して、上記セグメントの積層ピッチに相当する各層のスライスデータ群を作成し、このスライスデータ群に基づいて、上記粉体焼結法によりタイヤ加硫金型のセクターモールドを作製するとともに、粉体にレーザ光を照射する際に、レーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させたりして焼結体の密度を制御して、上記各層に対応する金型要素の平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせることにより、ハイブリット構造のタイヤ加硫金型を得るようにした。
2004048062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッド部に配置される金型要素の少なくとも一部を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される金型要素を上記焼結体よりも空孔の少ない部材かあるいは空孔のない部材から構成して、上記金型に粗密分布を付与したことを特徴とするタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２】
タイヤ加硫金型の一部または全部を、焼結可能な粉体に局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする請求の範囲１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項３】
上記粉体にレーザ光を照射して上記粉体を加熱・焼結するとともに、上記レーザ光の出力を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする請求の範囲２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項４】
上記粉体にレーザ光を照射して上記粉体を加熱・焼結するとともに、上記レーザ光の照射時間を増減させて上記焼結体に密度分布を付与したことを特徴とする請求の範囲２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項５】
上記粉体を加熱・焼結する際に、上記粉体の粒度を変化させて空孔率を変化させたことを特徴とする請求の範囲２〜請求の範囲４のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項６】
上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする請求の範囲２〜請求の範囲５のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項７】
上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする請求の範囲６に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項８】
上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレッド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイヤモールドとし、上記各ピースの一部または全部を上記粉体焼結法により作製するようにしたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲７のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項９】
上記複数個のピースを上記粉体焼結法により一体に作製するとともに、上記ピース間に位置する所定の領域の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピースの境界にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする請求の範囲８に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１０】
上記各ピースをそれぞれ上記粉体焼結法により作製するとともに、上記ピースのピース分割面に接する少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピース分割面にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする請求の範囲８に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１１】
少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺配置される金型要素を上記粉体焼結法により作製し、この作製された焼結体から成る金型要素を、別途作製された金型本体またはピースと結合させるようにしたことを特徴とする請求の範囲１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１２】
上記金型要素を、予め上記金型本体または上記ピースを鋳造する鋳型内に配置し、鋳造時に、上記金型要素と上記金型本体またはピースとを結合させるようにしたことを特徴とする請求の範囲１１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１３】
上記金型要素を、別途鋳造された金型本体またはピースに埋設するようにしたことを特徴とする請求の範囲１１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１４】
金型あるいはピースの少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤの３次元ＣＡＤを用いて上記タイヤのモデルを作成した後、このモデルを所定の角度の互いに平行な複数の面で分割した積層モデルを作成し、この積層モデルに基づいて、上記分割された各層毎に上記粉体を加熱・焼結するようにしたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲１３のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１５】
上記積層ピッチを０．１〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする請求の範囲１４に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項１６】
タイヤトレッド部に配置される部材を焼結体から構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される部材を、空孔の少ない部材か、あるいは、空孔のない部材から構成したことを特徴とするタイヤ加硫金型。
【請求項１７】
タイヤ加硫金型の一部または全部が、焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層して成ることを特徴とする請求の範囲１６に記載のタイヤ加硫金型。
【請求項１８】
少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺に配置される金型要素を粉体焼結法により作製したことを特徴とする請求の範囲１７に記載のタイヤ加硫金型。
【請求項１９】
上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレッド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイヤモールドとしたことを特徴とする請求の範囲１６〜請求の範囲１８のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
【請求項２０】
金型の少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたことを特徴とするタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２１】
上記金属または合金の熔浸量を制御して上記金型の密度を制御することを特徴とする請求の範囲２０に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２２】
上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする請求の範囲２０または請求の範囲２１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２３】
上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする請求の範囲２２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２４】
上記熔浸させる金属または合金を、銅またはアルミニウム、もしくは、銅またはアルミニウムの合金としたことを特徴とする請求の範囲２０〜請求の範囲２３のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
【請求項２５】
金型の少なくとも一部または全部が、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製して成るタイヤ加硫金型であって、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とするタイヤ加硫金型。
【請求項２６】
上記粉体をアルミニウム粉体とするとともに、上記熔浸させる合金をアルミニウム合金としたことを特徴とする請求の範囲２５に記載のタイヤ加硫金型。
【請求項２７】
上記金型の、タイヤのサイプを形成するためのブレード植え込み溝部を上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲２５または請求の範囲２６に記載のタイヤ加硫金型。
【請求項２８】
タイヤのサイプを形成するためのブレードを上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲２５〜請求の範囲２７のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
【請求項２９】
上記金型のエア排出用スリット溝部を上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲２５〜請求の範囲２８のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、タイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫金型とその製造方法に関するものである。
【背景技術】  タイヤを成形する際には、成型された生タイヤの内側に圧力をかけて上記生タイヤ外表面を加熱された金型の内壁に圧着させ、生ゴムを熱と圧力とで加硫する加硫金型が用いられる。
上記加硫金型としては、タイヤ一周分を一体にして鋳造したフルモールドや、第１１図（ａ），（ｂ）に示すような、タイヤクラウン部の断面形状を有するクラウン部モールド５１とサイドモールド５２とをホルダー５３に取付けたセクターモールド５４を複数個環状に連結した割りモールド５０などがあるが、近年、第１２図（ａ），（ｂ）に示すような、タイヤサイド部に接する上，下モールド６１，６２と、ホルダー６３に固定された複数個のピース６４から成るセクターモールド６５をタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列したピース式タイヤモールド６０が多く採用されてきている。上記ピース６４は、通常、トレッドパターンの１ピッチ毎に、金属製の鋳型に熔湯を高温・高圧にて流し込んで鋳造するダイカスト法にて鋳造され、ピッチバリエーションにしたがって組合わされ、上記ホルダー６３に取付けられる。
ところで、一般に、モールド内部の空気や加硫時において発生するガスをモールド外部へ排出する方法としては、上記クラウン部モールド５１やピース５４にベントホールと呼ばれる空気抜き用の貫通孔を形成してエア抜きを行ったり、ガス抜きのための通気口や排気通路などの微小な径を有する穴部あるいは孔部を形成する方法が行われている。しかしながら、上記ベントホールにはタイヤ加硫成形時にゴム材料が流れ込んで、製品タイヤ表面にスピューと呼ばれるゴムの突起物が残ってしまうため、成形後にこれらのスピューを除去する作業が必要であった。
一方、通気口や排気通路を設ける方法では、上記通気口や排気通路の径が小さいだけでなく、その周囲には複雑な形状の表面突起があるため、所望の径の穴部あるいは孔部を形成するのが困難であった。例えば、フライス加工では、加工するスリット幅が微小なため、カッター強度や加工深さに限界があるだけでなく、加工時間が大幅にかかってしまうという問題点があった。また、放電加工は、電極作製が必要であるだけでなく、切粉の除去や電極曲がり等の限界のため、加工深さに限界があった。また、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー等のレーザー光を利用したレーザー加工も考えられるが、レーザー光の焦点距離の関係から、溝幅を０．１ｍｍ以下とした場合には、加工深さに限界があった。
このように、上記通気口や排気通路の大きさは、使用される工具の制限をうけるため微細な穴部や孔部を精度よく形成することができないため、タイヤの成形時には、加硫熱により流体となったゴム材が上記穴部あるいは孔部に侵入してしまい、加硫されたタイヤの表面にスピュー多数形成されて、タイヤの外観を損ねたり、加硫金型側にはスピュー切れによる目詰まりが生じたりするなどの問題点があった。
そこで、工具を用いることなく、作製すべきタイヤの三次元画像を用いて、タイヤ加硫金型を直接作製する方法が提案されている（例えば、特開平１０−２４４５４０号公報参照）。これは、金型の少なくとも一部または全部を、金属材料あるいはセラミック系材料から成る焼結可能な粉体を加熱手段で加熱・焼結して積層する粉体焼結法を用いてタイヤ加硫金型を作製するもので、装置としては、例えば、第１３図に示すような、ＥＯＳ社または３Ｄ  ｓｙｓｔｅｍｓ社（米国）から市販されている金型レーザー焼結装置７０が用いられる。この装置７０は、保持チャンバー７１内に平均粒子サイズが３０〜１００μｍの粉体粒子７２を収納しておき、上記保持チャンバー７１内の持ち上げ板７３を上方に所定量変位させて、厚さが０．２〜０．５ｍｍの粉体層７２Ｌを取出し、これを、分配ドクターブレード７４により、保持チャンバー７１に隣接して設けられた回収チャンバー７５へ搬送し、上記回収チャンバー７５内の移送された粉体層７２Ｌを局所加熱手段であるレーザー装置７６からのレーザービーム７６ｚにて加熱して焼結しながら積層し、積層焼結体を形成するものである。
このとき、電子制御装置６７により、レーザービーム７６ｚの光路を制御するミラー７８の向きを、予め記憶されたタイヤのＣＡＤ図面に基づいて制御して、上記レーザービーム７６ｚを走査し、上記粉体層７２Ｌを所定の輪郭にて境が設定されたスペース内で焼結することにより、上記所定の輪郭形状を有する積層焼結体の各層を形成する。このような工程を繰り返すことにより、機械加工が困難であった微細な突起や通気口や排気通路などの微小な径を有する穴部あるいは孔部が形成された積層焼結体から成るタイヤ加硫金型を作製することができる。
ところで、タイヤ加硫金型は、複数のセクターモールドが成形時に高圧で緊密に係止されることから、上記加硫条件に耐え得る高い強度が要求されている。
しかしながら、上記粉体焼結法を用いて作製したタイヤ加硫金型では、複雑な形状の部材を得ることはできるが、焼結部がポーラスであるため、従来のような鋳造タイプの金型に比べて密度が低く、タイヤ加硫金型に要求される十分な強度が得られないといった問題点があった。
一方、上記タイヤ加硫金型を鋳造や機械加工、あるいは、鋳造と機械加工とを組合わせて作製する場合には、加工工数が多いだけでなく、一般に、同一の材料を使用しているため、第１４図（ａ）に示すように、タイヤ加硫金型８０のはその強度が一様であることから、所望の部分の強度のみをを高くするのが困難であった。そのため、必要な強度を確保するためには、全体を強度アップせざるを得ず、無駄が多かった。
そこで、第１４図（ｂ）に示すように、タイヤ加硫金型８０の嵌合部８１には鉄等の強度の高い材料を使用し、そのタイヤクラウン部８２を含むその他の部分は重量・熱伝導性を考慮してアルミニウムを使用する、いわゆるハイブリット構造等を採用する方法も行われているが、これにより、加工工数が更に増加し、コストアップしてしまうといった問題点があった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、金型の内壁形状が複雑な部分や、通気口や排気通路などを精度良く形成することができるとともに、十分な強度と耐久性とを有するタイヤ加硫金型を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明の請求の範囲１に記載の発明は、タイヤ加硫金型を製造する際に、タイヤトレッド部に配置される金型要素の少なくとも一部を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される金型要素を上記焼結体よりも空孔の少ない部材か、あるいは、空孔のない部材から構成して、上記金型に粗密分布を付与したことを特徴とするもので、これにより、必要な強度を確保しながら金型の軽量化を容易に図ることが可能となる。
請求の範囲２に記載の発明は、請求の範囲１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体に、例えば、レーザ装置やマイクロ波発振機などの局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製するタイヤ加硫金型の製造方法において、造型時に、タイヤクラウン部の構造が複雑で、かつ、強度を要求されていない部分などについては焼結体の密度を低くし、タイヤクラウン部の突起部の少ない部分や金型の嵌合部等の強度を要求される部分などについては焼結体の密度を高くするなど、金型の一部または全部を構成する焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とするものでもので、これにより、そのタイベントホールを用いることなくエア抜きを行うことができるとともに、金型としての強度を十分に確保することが可能となる。
請求の範囲３に記載の発明は、請求の範囲２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体にレーザ光を照射して加熱するとともに、上記レーザ光の出力を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする。
請求の範囲４に記載の発明は、請求の範囲２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体にレーザ光を照射して加熱するとともに、上記レーザ光の照射時間を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする。
請求の範囲５に記載の発明は、請求の範囲２〜請求の範囲４のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体を加熱・焼結する際に、上記粉体の粒度を変化させて空孔率を変化させたことを特徴とする。
請求の範囲６に記載のタイヤ加硫金型の製造方法は、上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする。
請求の範囲７に記載のタイヤ加硫金型の製造方法は、上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする。
また、請求の範囲８に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲７のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレッド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイヤモールドとし、上記各ピースの一部または全部を上記粉体焼結法により作製するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲９に記載の発明は、請求の範囲８に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記複数個のピースを上記粉体焼結法により一体に作製するとともに、上記ピース間に位置する所定の領域の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピースの境界にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲１０に記載の発明は、請求の範囲８に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記各ピースをそれぞれ上記粉体焼結法により作製するとともに、上記ピースのピース分割面に接する少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピース分割面にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲１１に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲１０のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、突起部周辺や突起部の交差する箇所などの、タイヤクラウン部のエア溜りができ易い箇所に配置される金型要素を上記粉体焼結法により作製し、この作製された焼結体から成る金型要素を、別途作製された金型本体またはピースと結合させるようにしたことを特徴とする。
請求の範囲１２に記載の発明は、請求の範囲１１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の製造方法は、上記金型要素を、予め上記金型本体または上記ピースを鋳造する鋳型内に配置し、鋳造時に、上記金型要素と上記金型本体またはピースとを結合させるようにしたことを特徴とする。
請求の範囲１３に記載の発明は、請求の範囲１１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記金型要素を、別途鋳造された金型本体またはピースに埋設するようにしたことを特徴とする。
また、請求の範囲１４に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲１２のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、金型あるいはピースの少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤの３次元ＣＡＤを用いて上記タイヤのモデルを作成した後、このモデルを所定の角度の互いに平行な複数の面で分割した積層モデルを作成し、このモデルに基づいて、上記分割された各層毎に上記粉体を加熱・焼結するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲１５に記載の発明は、請求の範囲１４に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の製造方法は、上記積層ビッチを０．１〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする。
また、請求の範囲１６に記載の発明は、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層して成るタイヤ加硫金型であって、タイヤトレッド部に配置される部材を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される部材を、例えば、上記焼結体よりも密度が高くしたがって空孔率の低い焼結体から成る部材のように、空孔の少ない部材か、あるいは、金属あるいは合金を溶融して製造された部材のように、空孔のない部材から構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲１７に記載の発明は、請求の範囲１６に記載のタイヤ加硫金型において、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層して成ることを特徴とするものである。
請求の範囲１８に記載の発明は、請求の範囲１７に記載のタイヤ加硫金型において、少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺に配置される金型要素を粉体焼結法により作製したことを特徴とする。
請求の範囲１９に記載の発明は、請求の範囲１７または請求の範囲１８に記載のタイヤ加硫金型において、上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレッド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイヤモールドとしたものである。
また、請求の範囲２０に記載の発明は、タイヤ加硫金型を製造する際に、金型の少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたことを特徴とするものである。
請求の範囲２１に記載の発明は、請求の範囲２０に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記金属または合金の熔浸量を制御して上記金型の密度を制御することを特徴とする。
請求の範囲２２に記載の発明は、請求の範囲２０または請求の範囲２１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする。
請求の範囲２３に記載の発明は、請求の範囲２２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする。
請求の範囲２４に記載の発明は、請求の範囲２０〜請求の範囲２３のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記熔浸させる金属または合金を、銅またはアルミニウム、もしくは、銅またはアルミニウムの合金としたことを特徴とする。
また、請求の範囲２５に記載の発明は、金型の少なくとも一部または全部が、焼結可能な粉体を加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製して成るタイヤ加硫金型であって、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とするものである。
請求の範囲２６に記載の発明は、請求の範囲２５に記載のタイヤ加硫金型において、上記粉体をアルミニウム粉体とするとともに、上記熔浸させる合金をアルミニウム合金としたものである。
請求の範囲２７に記載の発明は、請求の範囲２５または請求の範囲２６に記載のタイヤ加硫金型において、上記金型の、タイヤのサイプを形成するためのブレード植え込み溝部を上記積層焼結体により構成したものである。
請求の範囲２８に記載の発明は、請求の範囲２５〜請求の範囲２７のいずれかに記載のタイヤ加硫金型において、タイヤのサイプを形成するためのブレードを上記積層焼結体により構成したものである。
請求の範囲２９に記載の発明は、請求の範囲２５〜請求の範囲２８のいずれかに記載のタイヤ加硫金型において、上記金型のエア排出用スリット溝部を上記積層焼結体により構成したものである。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の最良の形態１に係るタイヤ加硫金型の構成を示す模式図である。
第２図は、本最良の形態１に係るタイヤ加硫金型の粗密分布を示す図ある。
第３図は、本最良の形態１に係るタイヤ加硫金型の製造方法を示す図である。
第４図は、本発明による加硫金型の他の構成を示す図である。
第５図は、本発明による加硫金型の他の構成を示す図である。
第６図は、本最良の形態２に係るタイヤ加硫金型の構成を示す模式図である。
第７図は、本最良の形態２に係る加硫金型ピースのタイヤトレッド形成面の概要を示す図である。
第８図は、本発明の最良の形態３に係るタイヤ加硫金型の構成を示す模式図である。
第９図は、本最良の形態３に係わる加硫金型ピースの要部の拡大図である。
第１０図は、熔浸装置の概要を示す模式図である。
第１１図は、従来の割りモールドの一構成例を示す図である。
第１２図は、従来のピース式タイヤモールドの一構成例を示す図である。
第１３図は、金型レーザー焼結装置の一構成例を示す図である。
第１４図は、従来のハイブリット構造のタイヤ加硫金型を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
第１図（ａ），（ｂ）は、本最良の形態に係るタイヤ加硫金型１０の構成を示す図で、このタイヤ加硫金型１０は複数のセクターモールド１１（１１Ａ〜１１Ｊ）を複数個環状に連結した割りモールドである。本例では、上記セクターモールド１１のタイヤ側（内側）にタイヤクラウン部の断面形状を有するクラウン部１２と、サイドトレッド部に当接するサイド部１３とを、上記上述した粉体焼結法を用いて一体に造型するとともに、造型時には、第２図（ａ）に示すように、構造が複雑ではあるが、強度を要求されていないクラウン部１２を含む部分は焼結体の密度の低い（したがって空孔が多い）粗部１１ａとし、サイド部１３の金型の嵌合部に相当する部分（以下、嵌合部という）１３ａのように、強度を要求される部分ついては密度の高い（したがって空孔が少ない）密部１１ｂとなるように、焼結される粉体の加熱・焼結条件を変更して上記粉体を焼結する。これにより、セクターモールド１１を一工程で造型することができるので、上記第１３図（ｂ）に示したようなハイブリット構造のタイヤ加硫金型１０を容易に得ることが可能となる。タイヤ加硫金型１０に粗密分布を付与する際に、例えば、第２図（ｂ）に示すように、クラウン部１２と上記嵌合部１３ａとの間に、その密度がクラウン部１２に向かうにしたがって粗となる、すなわち、上記焼結体の空孔率が徐々に高くなるような変位部１１ｃを設けてもよい。
次に、上記セクターモールド１１の製造方法について説明する。
まず、タイヤ加硫金型１０の３ＤのソリッドモデルをＣＡＤ上に構築する。このとき、この周上約１０分割のコアを一体でモデリングし、その後上記コアを、第３図（ａ）に示すような、セクターモールド１１に対応するセグメント１１Ｍに分割する。そして、第３図（ｂ）に示すように、各セグメント１１Ｍについて積層方向を設定する。この積層方向は、加工時間、完成時の強度、上述した金型レーザー焼結装置７０内でのネスティング（粉体の収納状況）等を考慮して適宜決定されるもので、本例では、タイヤ内径側からタイヤ外径側に向かう方向としたが、これに限るものではない。また、上記積層方向は各セグメント１１Ｍで同じ角度であってもよいし、セグメント１１Ｍ毎に異なる角度としてもよい。
次に、上記積層方向に垂直な面で積層ピッチＰを設定する。この積層ピッチＰは上記セグメント１１Ｍの各層１１ｍの厚みに相当するもので、通常、０．１〜０．５ｍｍ程度であるが、造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される。なお、構造が複雑なクラウン部１２Ｍを含む層のピッチを細くし、サイド部１３Ｍのピッチを荒くするようにすれば、層数を少なくすることができ、効率よく焼結を行うことができる。
そして、第３図（ｃ）に示すような、各層１１ｍのデータを示すスライスデータ群を作成する。このとき、各層１１ｍの積層順に、積層ピッチの各断面での平面形状と、上記各層１１ｍの平面内及び深さ方向の密度分布とを設定し、上記形状データと密度データとを金型レーザー焼結装置５０の電子制御装置５７の制御データとして出力する。
電子制御装置５７は、上記データに基づいて金型レーザー焼結装置７０を制御し、粉体焼結法により、上記セグメント１１Ｍに対応するセクターモールド１１を、タイヤ内径側から順次造型する。具体的には、上記積層ピッチＰに相当する厚みのアルミニウムやステンレス等の粉体層を形成し、上記スライスデータで表わされる各積層１１ｍのピッチ断面形状をなぞって、レーザ照射にて上記粉末同士を焼結・固化する作業を繰り返し、上記セクターモールド１１のクラウン部１２とサイド部１３とを一体に造型する。上記セクターモールド１１をタイヤ内径側から順次造型する際に、本例では、第３図（ｄ）に示すように、各位置におけるレーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させて、上記セグメント１１Ｍの各層１１ｍに対応する金型要素１２ｋ〜１４ｋの平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせる。具体的には、構造が複雑ではあるが、強度を要求されていないクラウン部１２を含む部分の金型要素１２ｋは焼結体の密度が低くなるように、サイド部１３の金型の嵌合部１３ａに相当する部分のように、強度を要求される部分の金型要素１３ｋについては密度を高くするように、レーザ光の出力または照射時間を増減させる。また、クラウン部１２と上記嵌合部１３ａとの間の金型要素１４ｋは、その密度がクラウン部１２に向かうにしたがって粗となるように、上記レーザ光の出力または照射時間を増減させることにより、上記第２図（ｂ）に示すような、粗部１１ａ、密部１１ｂ、及び、変位部１１ｃを有するセクターモールド１１を造型することができる。
なお、上記のような粗密分布を付与する際には、レーザ光の出力または照射時間は所定の厚さ毎に増減させてもよいし、連続的に増減させてもよい。
これにより、上記タイヤ加硫金型１０の嵌合部１３ａは組成が密になり、したがって強度が高くなるとともに、クラウン部１２は組成が粗になり軽量となるので、一つの工程でハイブリット構造の金型を得ることができる。
また、上記クラウン部１２は密度が粗なポーラスな焼結体で構成されているので、ベントホールを用いることなく、加硫金型１０内部の空気やタイヤ加硫時に発生するガスを上記金型１０外へ排出することができる。
このように、本最良の形態１では、タイヤ加硫金型１０の３ＤのソリッドモデルをＣＡＤ上に構築した後、このモデルから造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される所定の積層方向に分割して積層した積層モデル（セグメント１１Ｍ）を作成して、上記セグメント１１Ｍの積層ピッチに相当する各層１１ｍのスライスデータ群を作成し、このスライスデータ群に基づいて、上記粉体焼結法によりタイヤ加硫金型１０のセクターモールド１１を作製するとともに、粉体にレーザ光を照射する際に、レーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させたりして焼結体の密度を制御して、上記各層１１ｍに対応する金型要素の平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせるようにしたので、ハイブリット構造のセクターモールド１１を容易にかつ一工程で製造することができる。
また、クラウン部１２を構成する焼結体の密度を粗にしてタイヤトレッド形成面に連通する空孔を多くすることにより、ベントホールを用いることなく、上記タイヤ加硫金型１０内部の空気やタイヤ加硫時に発生するガスを上記金型１０外へ排出することができる。
なお、上記最良の形態１では、割りモールドタイプの加硫金型１０について説明したが、積層方向が各セグメント１１Ｍで同じ角度であってもよい場合には、コア全体（タイヤ加硫金型１０）を一体に製造することも可能である。
また、本発明は、上記フルモールドタイプや割りモールドタイプの加硫金型に限るものではなく、ピース式タイヤモールドについても適用可能であることはいうまでもない。具体的には、第４図（ａ），（ｂ）に示すように、各ピース１５をそれぞれ上記粉体焼結法により作製しこれを図示しないホルダーに組付ける。このとき、上記ピース１５のピース分割面１５ａ，１５ｂに接する位置する少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱くしたり省略するなどして、上記ピース分割面１５ａ，１５ｂにエア抜き用のスリット１６ａ，１６ｂを形成するようにすれば、ピース１５を構成する焼結体の焼結度を上げて密度を高くしてもエア抜きを十分に行うことができるので、加硫金型の耐久性を更に向上させることができる。
あるいは、第５図（ａ），（ｂ）に示すように、複数個のピース１７を上記粉体焼結法により一体に作製して、ピース一体型のセクターモールドを作製するようにしてもよい。これにより、個々のピース１７を組付ける必要がないので、製造のリードタイムを大幅に短縮することができる。なお、この場合には、上記ピース１７，１７間に位置する所定の領域の少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱くしたり省略するなどして、上記ピース１７，１７の境界にエア抜き用のスリット１８ａ，１８ｂを形成することが好ましい。
また、上記例では、レーザ光の出力や照射時間などの加熱・焼結条件を変化させて焼結体に粗密分布を付与する場合について説明したが、上記粉体の粒度を変化させてクラウン部１２を構成する焼結体の空孔率を高くし、嵌合部１３ａを構成する焼結体の空孔率を低くすることにより、焼結体に粗密分布を付与してもよい。また、加熱・焼結条件と、粉体の粒度の両方を変化させてもよい。
最良の形態２．
第６図（ａ），（ｂ）は、本最良の形態２に係るタイヤ加硫金型２０の構成を示す図で、この金型２０は、タイヤサイド部に接する上，下モールド２１，２２と、ホルダー２３に固定された複数個の加硫金型ピース（以下、ピースという）２４とから成るセクターモールド２５をタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列して構成される。上記各ピース２４の凹部となるトレッド型付け面（金型２０の内面に露出している部分）２４ａがタイヤ形成面、すなわち、加硫する生タイヤのゴムが密着する部分である。
各ピース２４のタイヤ形成面２４ａには、例えば、第７図に示すように、タイヤトレッドの縦構のパターンに対応する突起部（以下、リブ部という）２４Ｒや、横溝のパターン（ラグパターン）対応する突起部（以下、ラグ部という）２４Ｌなどの突起部が設けられている。本例では、上記ピース２４のリブ部２４Ｒとラグ部２４Ｌとの交差部に配置される金型要素２４ｍを、金属あるいは合金の粉末を上述した粉体焼結法を用いて焼結して成るポーラス状の部材により構成するとともに、上記金型要素２４ｍが結合される上記ピース２４のピース本体２４Ｍに、上記ピース２４とホルダー２３との間に設けられた空隙２４ｓを介して、ホルダー２３の図示しない排気孔に連通する排気通路を設けるようにしている。
上記金型要素２４ｍは、具体的には、アルミニウム粉末、あるいは、ステンレス粉末を０．１〜０．５ｍｍ程度の層に敷き詰め、レーザにて所望の形状に焼結して固める作業を繰り返し、ＣＡＤデータから現物を直接作製する。そして、上記金型要素２４ｍを、上記ピース２４を鋳造する鋳型内に配置し、鋳造時に、上記金型要素２４ｍと上記ピース本体２４Ｍとを一体化する。なお、ピース本体２４Ｍを別途鋳造し、このピース本体２４Ｍに上記金型要素２４ｍを埋設するための穴を作って上記金型要素２４ｍを埋設するなどして一体化してもよい。
上記交差部は、モールド内部の空気や加硫時において発生するガスタイヤ加硫時に発生するガスが滞留しやすい、いわゆるエア溜りとなるので、上記交差部にポーラス状の部材から成る金型要素２４ｍを配置することにより、ベントホールを用いることなく、上記空気やガスをタイヤ加硫金型２０外へ排出することができる。このとき、上記金型要素２４ｍのピース本体２４Ｍ近傍で、エア溜りとなり難い部分については、レーザ光の出力や照射時間などを増加させて、当該箇所の焼結体の密度を高くしておくことが好ましい。
また、上記ピース２４のパターン形状や金型要素２４ｍの配置される箇所によって、上記焼結する粉体の粒度を変化させて空孔率を変化させることにより、エア抜きを更に効率的に行うことができる。
なお、上記金型要素２４ｍは、タイヤ加硫金型２０のタイヤクラウン部形成面側一部のみしか使用されていないので、金型２０の型締め時にはセクターモールド２５に圧力が作用しても、強度上問題になることはない。
このように、本最良の形態２では、タイヤ加硫金型２０内部の空気や加硫時において発生するガスタイヤ加硫時に発生するガスが滞留しやすい、ピース２４のタイヤ形成面２４ａに設けられたリブ部２４Ｒとラグ部２４Ｌとの交差部に、粉体焼結法を用いて焼結して成るポーラス状の部材から成る金型要素２４ｍを配置するとともに、上記金型要素２４ｍが結合される上記ピース２４のピース本体２４Ｍに、上記金型２０の排気孔に連通する排気通路を設けるようにしたので、ベントホールを用いることなく、上記空気やガスをタイヤ加硫金型２０外へ容易に排出することができる。また、上記金型要素２４ｍを、タイヤ加硫金型２０のタイヤクラウン部形成面側一部のみに使用しているので、ポーラスな部品を使用してもタイヤ加硫金型２０の強度を十分に維持することができる。
なお、上記最良の形態２では、ピース本体２４Ｍに、金型２０の排気孔に連通する排気通路を設けたが、金型要素２４ｍをピース分割面に接するような位置に配置するとか、ピース分割面と上記金型要素２４ｍとに連通するスリットを設けるなどすれば、上記ピース本体２４Ｍの排気通路は必ずしも必要ではない。
また、上記例では、タイヤ加硫金型２０がピース式タイヤモールドである場合、について説明したが、本発明は、フルモールドや割りモールドなど、他のタイプの加硫金型についても適用可能であることはいうまでもない。
最良の形態３．
第８図（ａ），（ｂ）は、本最良の形態に係るタイヤ加硫金型３０の構成を示す図で、この金型３０は、タイヤサイド部に接する上，下モールド３１，３２と、ホルダー３３に固定された複数個のピース３４から成るセクターモールド３５をタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列して構成される。上記各ピース３４の凹部となるトレッド型付け面（金型３０の内面に露出している部分）３４ａがタイヤ形成面、すなわち、加硫する生タイヤのゴムが密着する部分である。
上記各ピース３４には、第９図にも示すように、タイヤのトレッド部３４Ｔの溝部３６Ｔに対応する、上記トレッド型付け面３４ａの表面に形成される突起部３６の近傍に、タイヤ加硫時に発生するガス等をモールド外部へ逃すための複数のスリット３７が設けられており、タイヤのトレッド部３４Ｔのブロック３８Ｔに対応する溝部３８には、サイプ３９Ｔを形成するためのブレード３９が設けられている。
本例では、上記スリット３７やブレード３９が設けられているピース３４を、上述した粉体焼結法を用いて作製した後、上記ピース３４に金属または合金を熔浸させて上記ピース３４の密度を制御することにより、金型３０の強度と空気透過性とを確保するようにしている。
次に、本発明によるピース３４の作製方法について説明する。
まず、上記金型レーザー焼結装置と同様な構成の焼結装置を用い、平均粒径が１０〜８０μｍの焼結可能な金属粉体（ここでは、ＳＵＳの粉体）を、予め設定したピース３４のＣＡＤ図面に基づき、局所加熱手段であるレーザービームで加熱し、積層ピッチ０．０２〜０．２ｍｍにて造型して、３０００〜５０００層の積層を行うことにより、上記各ピース３４の凹部となるトレッド型付け面３４ａの表面に形成される突起部３６の近傍に、ホルダー３３に設けられた排気孔に連通する、溝幅が０．１ｍｍ以下の複数のスリット３７と、タイヤトレッドのサイプを形成するためのブレード３９とを有するピース３４を作製する。なお、粉体焼結法の詳細については、上記従来例と同様であるので省略する。
本例では、上記作製されピース３４を、例えば、第１０図に示すような、熔浸装置４０の収納容器４１内に投入した後、上記ピース３４を構成するＳＵＳよりも融解温度の低い金属Ｔ（ここでは、銅）の融点以上の温度まで加熱した後、熔浸金属供給装置４２内に収納された溶融した上記金属Ｔをピストン４３により、上記収納容器４１の溶湯導入口４４に連通する溶湯通路４５に圧送して、上記収納容器４１内に導入し、上記ピース３４を構成する焼結体の気孔（空孔）内に上記金属Ｔを熔浸させる。
なお、上記金属Ｔを熔浸させる方法としては、予め溶解させた金属Ｔが収納されている容器を準備し、この容器内に、所定の温度に予備加熱した上記ピース３４を浸漬させるようにしてもよい。
このとき、上記ピース３４の加熱温度や、上記金属Ｔの溶湯の温度や熔浸時間等を制御して上記金属Ｔの熔浸量を制御することにより、上記ピース３４を構成する焼結体の密度を制御することができる。また、上記ピース３４を構成する焼結体の気孔内への金属Ｔの熔浸量により上記焼結体の気孔率も変化するので、上記熔浸量を変化させ、上記タイヤ加硫金型３０の空気透過性を制御することができる。したがって、上記金属Ｔの種類や熔浸条件等を適宜設定することにより、上記金型３０のの強度と空気透過性とを制御することが可能となる。
このように、本最良の形態３では、タイヤ加硫金型３０の、微小なスリット３７及びブレード３９が設けられている加硫金型ピース３４を、粉体焼結法により作製した後、上記ピース３４を熔浸装置４０に投入して、上記ピース３４を構成する焼結体の気孔内に上記金属Ｔを熔浸させるようにしたので、金型３０の内壁形状が複雑な部分や、微小なスリット３７及びブレード３９などを精度良く形成することができるとともに、金型３０の焼結部の密度を向上させることができるので、金型３０の強度を大幅に向上させることができる。
また、上記焼結体の気孔内に熔浸させる金属または合金の量を適宜制御することにより、金型３０の強度と空気透過性とを確保することができる。
なお、上記最良の形態３では、ＳＵＳの粉体を用いてピース３４を作製した後、このピース３４に銅を含浸させた場合について説明したが、ピース３４を構成する材料はこれに限るものではなく、加硫金型に多く用いられるアルミニウム粉体などのような焼結可能な粉体であれば、他の金属粉体あるいは合金粉体を用いてもよい。また、熔浸する金属あるいは合金は、上記銅に限るものではなく、ピース３４を構成する粉体よりも融点が低いものであればよく、特に、アルミニウム粉体を用いた場合には、熔浸する金属として、アルミニウム合金を用いることが好ましい。
また、上記例では、粉体焼結法により直接ブレード３９を形成したが、上記ブレード３９に代えて、ブレード植え込み溝部を形成し、このブレード植え込み溝部に別途作製したブレードを植え込むようにしてもよい。
【実施例】  平均粒径が２０μｍのＳＵＳの粉体を用い、粉体焼結法により、積層ピッチ０．０５ｍｍで約４０００回の積層を行って乗用車用タイヤの加硫金型ピースを作製した後、上記ピースに銅による熔浸を実施し、得られた加硫金型ピースの密度及び強度を測定した。また、比較のため、熔浸を行わない加硫金型ピースを作製してその密度と強度を測定した。
その結果、本発明による加硫金型ピースは、熔浸前には６０％であった密度が９８％となり、従来に比べて３５％以上向上した。また、強度についても、熔浸前に８０ＭＰａであったものが５８０ＭＰａとなり、従来に対して約７倍向上しており、従来の鋳造タイプの加硫金型ピースと比較しても、強度的に問題のないことが確認された。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体に、例えば、レーザ装置やマイクロ波発振機などの局所的な加熱手段を用いて加熱・焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤクラウン部の構造が複雑で、かつ、強度を要求されていない部分などについては焼結体の密度を低くし、タイヤクラウン部の突起部の少ない部分や金型の嵌合部等の強度を要求される部分などについては焼結体の密度を高くしたり、上記焼結部を除く部分を鋳造にて作製してこれに上記焼結体を埋設するなどして、上記金型に粗密分布を付与するようにしたので、ハイブリット構造のタイヤ加硫金型を容易に製造することができる。したがって、加工工数を低減して製造のリードタイムを大幅に短縮することができる。また、タイヤクラウン部のエア溜まりなどには密度が低い焼結体が配置されているので、タイベントホールを用いることなく、容易にエア抜きを行うことができる。
また、金型の少なくとも一部または全部を、粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたので、金型の内壁形状が複雑な部分や、通気口や排気通路などを精度良く形成することができるとともに、金型の焼結部の密度を向上させることができるので、金型の強度を大幅に向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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