CN1039886C - 轮胎模具以及应用 - Google Patents

Abstract

轮胎用扇形轮胎模具的圆周环圈由附件(1)构成，附件(1)彼此支承，叠装成相互排斥形式。因此，环圈势必有加大直径的趋势。采用例如一个同时在径向上推斥所有的附件(1)的圆锥形套环，这个问题即可解决。

Description

轮胎模具以及应用

轮胎的模压尤其是轮胎着地面的模压应使组件符合应力条件。

条件之一具体涉及到刻纹模压的操作，对轮胎应施加尽可能少的应力，否则就会造成紊乱，尤其是轮胎加强结构的紊乱。这样与其采用诸如美国专利US3779677所示的所谓“扇形式”轮胎模具，倒不如采用所谓“两部分式”轮胎模具(见美国专利US2874405)。

此外，特别是轮胎着地面，最好不要有因橡胶流入两个模件例如两个扇形之间而造成的合模线。正因为如此，通常在把成形添加剂加入生橡胶之前，通过加大硫化膜中的压力，进行合模(全拼接扇形轮胎模具)，这使得轮胎着地面的橡胶进入刻纹模件中。

EP 0 242 840号专利的权利要求中描述了一种全刚性轮胎模具，包括一个用于模压轮胎着地面的扇形圆周环圈，两个用于模压轮胎侧面(轮胎外表面)的侧面贝状构件，以及一个用于模压轮胎内表面的刚性型芯。该轮胎模具的全刚性设计对模制轮胎的质量有许多好处，因为所获得的几何形状是高质量的(在整个横向位置上圆度极佳)。但是，定容模压不得不在轮胎粗坯的容积上保持很小的容差。

从保持和完全控制用这种轮胎模具制造的轮胎的几何质量的观点来看，本发明的目的是保留刚性轮胎模具的优点，同时使模压操作不大受模压和硫化橡胶粗坯容积变化的影响。轮胎模具开合运动简化，因而简化硫化压力机是本发明的另一个目的。

本发明轮胎模具不仅可以达到这些目的，而且还能改善轮胎模压和脱模的总载荷，在用或不用模压轮胎内腔的刚性型芯情况下均如此。

本发明轮胎模具包括两个用于模压轮胎侧面外部的贝状件，以及一个用于模压轮胎着地面外部的圆周轮缘，其特征在于，所述环圈在圆周方向上由许多小厚度邻接构件差不多沿径向叠装而成。

另一个方面，本发明配备有可使所述环圈加大直径的构件移动装置以及构件移动控制装置。每个构件的各个位置保持不变。每个构件靠在两个邻接构件上，以确保构件在圆周方向上相互之间的一种弹性排斥。

这样，所述构件相互之间的支承反作用，即圆周方向上的支承反作用，总是使构件相互排斥。这种排斥仅能同时产生所述构件的径向后退，正如以下所详述，这是可以加以控制的。因此，轮胎模具刚性就不那么大。

下述附图示出本发明的实施例及其优点。

图1是本发明轮胎模具的子午剖面图。

图2是图1中II-II线的垂直于旋转轴的剖面图。

图3是本发明轮胎模具如图2中箭头III所示部分的径向放大图。

图4是图2箭头IV所示方向的径向视图。

图5示出本发明另一个替换实施例。

图6示出这个替换实施例采用的保持环。

图7和图8示出小厚度构件的替换实施例。

在本发明实施例中，模压轮胎着地面的圆周环圈由许多邻接板材1构成，板材1的配置使其能在板平面上或者在轮胎径向上进行靠近移动(模压)以及后退移动(脱模)。这种移动是径向的，其厚度相应于轮胎模具用以确定刻纹的变化。板材可以是钢板，按照需要的刻纹图案加工。

如采用已有的技术，同样是扇形轮胎模具，刻纹的脱模移动不可能完全是径向的：由扇形后退移动可见，脱模仅在每个扇形的中线平面上是径向的。脱模发生在与径向形成一个角度的方向上，在圆周方向上离开所述中线位置更远，以便再与扇形边缘相接。所述角度的最大值相当于扇形角度的一半。

为了构成轮胎模具的圆周环圈，板材1径向配置。换句话说，由图2所示的按照垂直于轮胎模具轴的平面的环圈剖面可见，板材沿半径方向配置，即与轮胎中棉线的轨迹成90度配置。也可以按略不同于90度的角度配置，例如约差10度至15度。

每个板材的侧边10确保刻纹的模压。所有刻纹用构件，包括侧边都可以这样切割而成。

本发明最佳实施方式的一个基本特征是：构成环圈的邻接构件中每个构件都靠在相邻的两个构件上，支承反作用应总是使构件相互排斥。由图3可见，每个构件(这里是每个板材1)的变形使其外廓尺寸E在其厚度e或圆周方向上加大，而且可变形到不受任何应力约束的自由状态。

图3示出通过弯曲或冲压使板材1变形的方式，从轮胎模具外部看，是开模位置的圆周环圈的状态。每个构件1的厚度最好是其平行于轮胎模具轴的长度的1％至5％。典型地，对于旅游车用轮胎轮胎模具来说，所用的板材的厚度e为0.1mm至5mm，比刻纹间距的尺寸小得多。两个邻接构件的变形有相位差，以便构件相互叠装的累加长度为L或等于外廓尺寸E之和。也可以连续叠装变形构件，同时每次插入一个末变形的构件。

两个邻接构件的变形可以相互对置，如图3所示，或者以其他任何方式配置，只要邻接构件不在其整个面上相互紧靠即可。

所有板材1串装在箍4上。箍4的端部可以相互插入，以形成一个直径自由变化的环。该箍仅起固定作用，而不在轮胎模具开合运动上起直接作用。该箍不应引起易造成板材1切向移动的摩擦。合模通过圆锥形套环3的移动进行，套环3可作平行于轮胎模具轴的移动。形成套环3的锥面的角度应适当选择，以便不卡住。开模是通过去掉套环3、板材本身向图3所示的那种构形作弹性恢复而进行的，而在合模位置，板材至少全拼接在内侧，如图4所示。

下面以旅游车轮胎的模压加工的轮胎模具尺寸为例，对本发明轮胎模具进行说明。

假设轮胎模具由1500个板材构成。每个板材均变形，且板材的变形相互对置，如图3所示，以致所有板材在环圈径向位置的整个扇形上接触。

设弹性间隙″J″在开模位置最大为0.2mm。间隙″J″如图3所示。

所有间隙的累积量为

0.2mmx1500个板材＝300mm

那么，直径的变化为

300mm/π≌100mm直径，或者50mm半径。

如果板间间隙从0到0.2mm，则这种轮胎模具的圆周环圈的合模位置与开模位置之间的半径差异达50mm，这样可很容易地脱模并取出轮胎。

在实施中，如果仅仅是所使用的板材不平，可调整间隙J，从而不必使板材如所述的那样变形。不平度无规则地分布于板面。不加特别注意的叠装可能导致向扩张位置弹性恢复的间隙。

因此，构件自动进行径向后退；在没有套环3所加的任何外力的情况下，本发明轮胎模具正常的位置是开模位置，硫化后轮胎可脱模。

模压与刚性型芯的比应力是已知的：在这种情况下，每个板材在处于合模位置之前进入轮胎着地面的橡胶中(参见已经引述的专利EP 0 242 840对这一具体问题的详述)。对于旅游车用轮胎的常用刻纹来说，在行程终了前，典型的是进入7mm。则：

径向行程：7mm

圆周间隙：7mmx2π≌45mm

板间间隙：45mm/1500个板材≌0.03mm

轮胎着地面所用的橡胶混合物的流变特性和物理特性是这样的：橡胶不进入该工作面的空隙中，因此可以在刚性型芯上进行模压，不必担心在轮胎上出现合模线，更不用担心由于橡胶在圆周环圈和刚性型芯之间的作用下造成橡胶挤压而不能合模。

轮胎着地面的横向曲率往往相当大。因而从轮胎着地面的每一侧到图1中标号为11的地方，邻接板材1之间的间隙会消失，而中线部分的间隙继续存在。

在这一情况下，间隙足够小的条件还应该在中线平面上，并且应在板材进入橡胶时，也就是说，正处于合模位置之前时，加以证实。如果在这个阶段发现板间间隙太大，应该增加板材数量以便适当减小各个间隙，和/或至少使模压薄片10端部厚度逐渐减小，以便形成薄楔。在这种情况下，沿着模压薄片10具有差不多相同的板间间隙，这是可能的。

必要时，考虑到刻纹加工的必要条件，板材可加以构形以便保留图4那种图上的非直线性图形，例如采用若干侧边样式。在这种情况下，板材全部按同样的方式加以构形，并以相同形式叠装，与用来引起弹性后退的板材变形相反，或者与不平度相反，配置成如上所述的相互支承。这表明这里所谈及的构形适合于另一种功能，不同于具有本发明特殊作用的变形或不平度。

板材也可以配置成与轮胎模具中线平面成一个略不同于90度的角度，见图4的图形(轴线)。本发明允许与直角相差10度至15度。但是无论怎样都不能使板材配置成垂直于轮胎模具轴线，也不能与垂直于轮胎模具轴线的平面成一个小角度，否则就不再具有向扩张位置进行弹性恢复的作用。板材应该横向配置，也就是说从模压轮胎的一个凸肩向另一个凸肩配置。

关于在刻纹图案轮胎模具上的实施问题，也可能如图7和图8所示，选用其厚度达数毫米的构件，并按模压的准确角度而不再只是垂直于构件平面来加工刻纹5。构件的实施必须使用更精确的加工技术，但是模压和硫化刻纹将具有更符合轮胎设计者愿望的样式，而如果是完全垂直于构件平面的切割，那么采取比所用构件厚度小还要好的办法，也只能台阶式地接近所希望的准确形式。

现在来描述第一个替换实施例，其中，每个构件1横向布置在所述环圈的整个宽度上，也就是说从轮胎的一个凸肩到另一个凸肩上。图5示出本发明的一个替换实施例，其中，圆周环圈分成两个部分G和D。因此，它在横向上有两个邻接的不同构件1D和1G，各位于两部分之一上，各具有边缘18，用以与另一部分上邻接构件的相应的边缘18在这另一部分上接触。

这可以实施通常按所谓“两部分式”设计的轮胎模具，当进行脱模所需的开模时，该轮胎模具沿轴向分成差不多相同的两半。

这种轮胎模具现在用来模压斜向轮胎，当转产径向轮胎时，就让位于所述的“扇形式”轮胎模具了，因为在这种情况下，脱模时，更能径向移开扇形块。

然而，本发明提出的轮胎模具，在其分成两部分的实施例中，可以把分成两部分的轮胎模具的最大简化与构件径向移开轮胎模具轴线的径向后退的开模能力结合起来。在轮胎模具的一个最佳实施例中，包括通过邻接贝状件2的轴向偏移可以操纵和控制环圈两部分之一的构件的前移和后退。

这里可以把模压件或者说安装模压件的金属架看作相似于“贝状件2”，金属架也可以并入圆锥形套环3，如图5所示。但是，不言而谕，这种布置是不受限制的，在某些实施例中，这些部件相互之间是可以活动的。

只要在轴向上对贝状件产生作用，即可获得开模和脱模所需的所有移动。图5中，右边部分示出开模状态，而左边部分示出合模状态。所述的可以操纵和控制构件移动的装置包括圆锥形套环3，套环3具有一个向内部径向取向的截锥形面21，每个构件1D或1G通过它的径向上侧面16顶在所述的截锥形面21上。

每个贝状件2具有一个槽20，其中插入每个构件1D或1G的侧端13。所述槽20的上径向面21是截锥形，每个构件1D和1G的侧端13均具有一种可以使每个构件1D和1G支承在所述截锥形面21上的形状。

完全象第一个实施例那样，构件1D相互支承在圆周方向上，因而环圈的部分D势必处于扩张位置，即图5中右部的位置。这可以象前述的那样获得，或者由每个构件1D正常具有的不平度获得，不平度并非所有构件都一样，或者使构件变形并使之合理配置而获得。对于构件1G来说，同样如此。

上截锥形面21压在每个构件1G(或1D)的上部16上。当构件1G轴向靠近相应的贝状件2时，由于所有的构件1G(或1D)通过其边缘18(分别)轴向支承在邻接构件D(或G)的环圈上，构件1G(或1D)随着轴向靠近贝状件而进行的唯一可能的移动是向合模位置的径向前移。所有的构件1G(或1D)的移动当然是同时的。这说明轮胎模具合模。左右两个贝状件的移动最好是对称的，以避免边缘18相互之间的任何摩擦。

从合模位置开始，如果轴向移开贝状件2，那么，根据势必要加大直径的趋向，环圈的每个部分G和D均支承在上截锥形面21上。这说明轮胎模具开模移动。

根据本发明的一个实施方式，每个构件有一个定位槽14，邻接构件的定位槽14对齐，以便在环圈的每个部分上形成一个装有固定环15的圆周槽，固定环15可在圆周方向上变形，以便同时产生对应于所述环圈直径扩大和/或缩小的移动。所述固定环15的作用是帮助固定在其环圈上各各对齐的构件1D和1G。图6示出，固定环15是一个开口环，其一个端部150可在另一个端部上滑动，以便自由调整环15的长度而不中断其连续性。

也可考虑每个构件有两个定位槽19。当制造轮胎模具时，在叠装构件1D或1G后，可以把不能变形的箍插入定位槽19中而对环圈局部加以固定，以便进行调整操作，力求获得一种尽可能完全成截锥形的支承面，以便配合接合的构件1D和1G的侧面16(以及必要时也与侧边17配合)。为了使本发明轮胎模具具有良好功能，构件1D和1G对截锥形面21和22的摩擦系数尽可能小。

当这样一种轮胎模具与模压轮胎内面的刚性型芯一起使用时，最好有一个截锥形支承面22，所成的角度与截锥形面21一样，向外部径向取向，每个构件具有一个可支承在所述截锥形支承面22上的侧边17。每个构件1D和1G的侧端13的形状相应于槽20的子午径向截面的形状。这可以在贝状件和环圈之间获得活塞效应，其作用在专利EP 0 242 840中已有描述。

此外，最好还具有截锥形支承面230，所成的角度与截锥形支承面22一样，也是向外部径向取向，每个构件具有一个易于配合在所述截锥形支承面230上的侧边170。构件与截锥形支承面230和22配合，有助于所述构件在开模时作径向后退移动。其中这些或某些构件实际上可能趋向于贴合在轮胎上，嵌入轮胎着地面的刻纹中。因而拉应力可能来自在截锥形支承面230和22上的支承，然后环圈打开的正常趋向使得构件1D和1G支承在截锥形面21上。

为了限制构件1D(和1G)的径向后退移动，一个限位块23配置在每个贝状件2上。重要的作为套环3轴向端部的添加件，它也具有上述的支承面230。所述的限位块23同所有构件1D和1G上的凸肩12(图8)相遇而固定这些构件。应当指出，在该实施例中，所需的后退移动仅相当于刻纹的深度P外加一小段保证可靠性的补充移动。然后，轮胎模具的左右两部分通过纯轴向移动自由地完全分开。这大大地简化了安装这种轮胎模具的硫化压力机，限定了径向上的外廓尺寸。

象所述的一样，本发明还涉及到采用所述的可具有一个刚性型芯的轮胎模具制造轮胎的方法，所述刚性型芯用作支承各组件，并用作硫化期间模压轮胎内腔的构件。在这些情况下，这种模压方法的优点是，在模压时确保了良好的通风。

使用这种与刚性型芯相结合的轮胎模具，其优点是，在这种情况下，使轮胎模具具有一定的灵活性，也就是说，能略微增大轮胎模具腔的容积，以适应由于温度升高而造成的橡胶膨胀，使轮胎模具构件间的间隙最佳分布。轮胎轮胎模具腔内超过一定的压力，贝状件2，或者更一般地说是圆锥形套环3，保持轴向后退，即可获得如此效果。

Claims (16)

1、轮胎模具，具有两个用于模压轮胎侧面外部的贝状件(2)以及一个用于模压轮胎着地面外部的圆周环圈，其特征在于，所述环圈由许多厚度小的、差不多径向取向的邻接构件(1)在圆周方向上叠装而成。

2、根据权利要求1的轮胎模具，其特征在于，它配置有使构件进行可使所述环圈加大直径的移动的装置，以及控制构件移动的装置。

3、根据权利要求2的轮胎模具，其特征在于，控制构件移动的装置包括至少一个圆锥形套环(3)。

4、根据权利要求1、2或3的轮胎模具，其特征在于，每个构件均支承在两个邻接构件(1)上，以便在邻接构件(1)之间产生弹性排斥力，这可使所述环圈直径加大。

5、根据权利要求4的轮胎模具，其特征在于，每个构件(1)用板材制成。

6、根据权利要求5的轮胎模具，其特征在于，每个构件(1)具有0.1mm至5mm的厚度。

7、根据权利要求6的轮胎模具，其特征在于，每个构件(1)的厚度为其沿平行于轮胎模具轴的长度的1％至5％。

8、根据权利要求7的轮胎模具，其特征在于，每个构件(1)至少具有一种变形，在没有任何应力的情况下，这种变形相对于其厚度e在圆周方向上加大其外廓尺寸E，两个邻接构件(1)的变形有相位差。

9、根据权利要求8的轮胎模具，其特征在于，两个邻接构件的变形相互对置。

10、根据权利要求9的轮胎模具，其特征在于，环圈分成两部分(G和D)，其特征还在于，环圈在横向上包括两个邻接的分立构件(1D和1G)，各属于两部分之一，各具有边缘18，用以与另一部分上邻接构件的相应的边缘18在这另一部分上接触。

11、根据权利要求10的轮胎模具，其特征在于，它包括通过邻接的贝状件(2)的轴向偏移可以操纵和控制环圈两部分之一的构件后退和前移的装置。

12、根据权利要求11的轮胎模具，其特征在于，所述的可以操纵和控制构件移动的装置包括一个圆锥形套环(3)，所述套环(3)具有向内部径向取向的截锥形面(21)，每个构件通过它的径向上侧面(16)被支持在所述截锥形面(21)上。

13、根据权利要求12的轮胎模具，其特征在于，所述的可以操纵和控制构件移动的装置包括至少一个角度相同、向外部径向取向的截锥形支承面，每个构件包括一个可以支承在所述截锥形支承面上的侧边(17，170)。

14、根据权利要求10至13中之一的轮胎模具，其特征在于，每个构件包括一个或一个以上定位槽(14)，邻接构件的定位槽是对齐的，以便在环圈的每个部分上形成若干装有一个固定环(15)的槽，所述固定环(15)可以随着所述环圈直径扩大和/或缩小的移动，在圆周方向上变形以适应环圈的尺寸变化。

15、根据权利要求14的轮胎模具，其特征在于，它还包括一个用于模压轮胎内面的刚性型芯，轮胎在其上逐步组装起来，所述的刚性型芯用于支承各组件，并用作在硫化期间模制轮胎内腔的构件。

16、根据权利要求1至15中之一的轮胎模具在轮胎制造中的应用。

Images