CN104010802B - 包括用于模制和硫化轮胎胎面的切割构件的模制元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于模制和硫化轮胎胎面的模具的模制元件(1)。该模制元件(1)包括预定用于模制轮胎的胎面表面的一部分的模制表面(3)和从模制表面(3)伸出的复合叶片(6、8)，该复合叶片包括大体上沿周向方向X定向的主体(6)和面向该主体的至少一个U形副分支(8)，副分支(8)大体上沿倾斜方向J定向，该倾斜方向J与垂直于周向方向X的横向方向Y形成非零角度ψ，副分支(8)在两个接触区域(10、12)处与主体接触，以限定出具有长度L的空腔(7)，其特征在于，模制元件包括从模制表面(3)伸出的主切割构件(9)，该主切割构件平行于所述倾斜方向J在其两个端部(14、16)之间延伸，该主切割构件的长度小于空腔的长度L，并且模制元件(1)包括从主切割构件(9)的一个端部(14)延伸至面对该端部的接触区域(10、12)中的相应的一个的具有高度Hs的至少两个副切割构件(13)，每个副切割构件(13)与该主体(6)形成角度θ。

Description

包括用于模制和硫化轮胎胎面的切割构件的模制元件

技术领域

本发明涉及用于模制和硫化轮胎胎面的模具领域。更具体地说，本发明涉及用于模制被覆盖材料层部分地覆盖的胎面区块的模具。

背景技术

已知的作法是设计其胎面包括多种橡胶混合物的轮胎。文件WO03089257公开了这种胎面。更具体地说，文件WO03089257公开了一种包括胎面区块的胎面，所述胎面区块的壁被覆盖材料层覆盖。该覆盖层由与制造胎面的橡胶混合物不同的材料制成。该材料特别是具有比所述橡胶混合物的湿路面抓地力好得多的湿路面抓地力。这在湿地上的转弯性能方面提供了非常显著的改善。

特别是，在文件WO2006069912中公开了一种制造该胎面的方法。根据该制造方法，在第一步骤中，利用注射喷嘴将预定用于构造覆盖材料层的材料以一个或多个嵌入件的形式注入到生胎中。然后，在第二步骤中，通过硫化模具的肋条成形所述嵌入件或多个嵌入件，以使得其覆盖由所述肋条模制的花纹沟的全部或部分壁。

该制造方法具有其局限性，特别是就涉及获取精密模制而言。具体地说，在其成形期间，嵌入件经受了来自肋条的显著剪切力，以将该嵌入件转变为更小厚度的层。该剪切力可能在嵌入件内部产生裂纹，从而使得更难以控制制造该嵌入件的材料的运动。因此，由此形成的覆盖材料层的形状和厚度可能有些随意。于是减少了由附加层赋予轮胎性能的优点。

另外，在该制造方法中，必须使嵌入件与肋条对准。这使得胎面的制造更复杂。

文件FR11/61796公开了一种制造轮胎的方法，其包括切割预先施设在生胎上的覆盖料层并且将覆盖层的一部分放置到由模制元件的叶片模制的切口中。在该方法中，在模制元件相对于生胎的同一运动中切割覆盖材料层并将其推入到生胎深处。

为了提高冬季轮胎(也称为积雪覆盖地面上的雪地轮胎)的抓地力，已知的作法是在胎面内部使用具有低弹性模量的橡胶材料。因此，构成该胎面的胎面区块的总刚度被减小，并且这也可能降低其耐磨性。

为了增加区块的刚度并同时维持在雪地上的良好抓地力，已知的作法是形成具有与轮胎的轴向方向构成大于0°的角度的倾斜区块的胎面。这样，每个区块相对于施加于该区块的负载提供了更大的表观梁截面。

此外考虑到提高区块的刚度，已知的作法是为区块的侧面提供覆盖材料层，该覆盖材料层具有比橡胶材料的弹性模量高的弹性模量。

然而，使用文件FR11/61796的制造方法制造包括所述倾斜区块的雪地轮胎存在某些困难。特别是，已经注意到，覆盖层中的切口的形状与预定用于接受该覆盖层的倾斜区块的侧面的形状未很好地匹配，并且这带来了与轮胎运行方式有关的问题。

因此，需要改善覆盖材料层在轮胎胎面的倾斜胎面区块的壁上的结合。

定义

“轮胎”是指各种弹性轮胎，不论其是否经受内部压力。

“雪地轮胎”(也称为“冬季轮胎”)是指通过标示在轮胎的至少一个侧壁上的铭文M+S或M.S或者甚至M&S标识的轮胎。该雪地轮胎的特征在于，预定首要用于泥泞和新雪或融雪中的胎面花纹和橡胶成分比设计为在未被雪覆盖的地面上行驶的道路轮胎更佳地运行。

轮胎的“生胎”或“胎坯”是指多个以条带或片材形式存在的半成品橡胶制品在具有或没有增强件的情况下的叠合。生胎预定用于在模具中被硫化，以便获得轮胎。

轮胎的“胎面”是指由侧表面和两个主表面限定的一些橡胶材料，所述主表面中的一个预定用于当轮胎行驶时接触路面。

“胎面表面”是指由当轮胎行驶时轮胎胎面上接触路面的点所形成的表面。

“模具”是指分离的模制元件的集合，当这些模制元件被相互靠拢到一起时限定出环形的模制空间。

模具的“模制元件”是指模具的一部分。模制元件例如为模具区段。

模制元件的“模制表面”是指预定用于模制轮胎胎面表面的模具表面。

模制元件的“叶片(刀片)”是指从模制表面伸出的突起。在叶片的种类中，在具有小于2mm的宽度刀槽花纹叶片与具有2mm或更大的宽度的肋条之间存在区别。刀槽花纹叶片预定用于在轮胎胎面中模制刀槽花纹，所述刀槽花纹是指当其落入到轮胎与地面接触的接触块内时至少部分地闭合的切口。肋条预定用于在胎面中模制花纹沟，所述花纹沟是指当其落入到轮胎与地面接触的接触块内时不会闭合的切口。叶片具有倒圆端部。

切割构件是指从模制表面伸出的突起。该突起能够切割覆盖生胎的覆盖材料层。

“叶片或相应切割构件的高度”是指模具的模制表面与叶片或相应切割构件的端部之间的距离。

弹性材料的“弹性模量”是指当该材料经受拉伸或压缩负载时应力的变化与应变的变化之间的比值。

发明内容

本发明涉及一种用于模制和硫化轮胎胎面的模具的模制元件。该模制元件包括预定用于模制轮胎的胎面表面的一部分的模制表面和从该模制表面伸出的具有高度H的复合叶片。该复合叶片包括大体上沿周向(圆周)方向X定向的主体(本体)和面向该主体的至少一个U型副分支。该副分支大体上沿倾斜方向J定向，该倾斜方向与垂直于周向方向X的横向方向Y形成非零角度ψ。该副分支在两个接触区域处与主体接触，以限定出具有长度L的空腔。模制元件包括从模制表面伸入空腔中的具有高度Hp的主切割构件。该主切割构件平行于倾斜方向J在其两个端部之间延伸，该主切割构件的长度小于空腔的长度L。模制元件包括从主切割构件的所述端部中的一个延伸至面对该端部的相应的一个接触区域的具有高度Hs的两个副切割构件，每个副切割构件与该主体形成角度θ。主切割构件的高度Hp和副切割构件的高度Hs大于复合叶片的高度H。

副切割构件允许覆盖层的切下部分的尺寸适于与区块相对于横向方向Y的倾斜度相匹配。因此，改善了制造覆盖层的材料在该区块的侧壁上的施加。

副切割构件还使得可以使得覆盖层的切下部分呈总体三角形的形状。覆盖层的该切下部分将覆盖由复合叶片模制的区块的侧壁。换句话说，区块的该侧壁在轮胎中部分地限定(界定)花纹沟。通过选用适当的覆盖材料，例如可以促进水沿该花纹沟的流动，以便提高轮胎在湿地上的抓地力。还可以提高随着磨损在雪地上的横向抓地力，并且甚至可以提高该区块的横向刚度。

在一优选实施例中，角度θ与角度ψ相同。

在一备选形式的实施例中，主切割构件设置在空腔中，以使得副切割构件分别与切割叶片的主体形成不同的角度。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下由参照附图以非限制性实例给出的说明中显现出来，其中：

-图1示意性地描绘了根据本发明的模制元件；

-图2是由图1的模制元件模制的区块的透视图；

-图3示意性地描绘了根据第二实施例的模制元件的一部分；

-图4以A–A局部剖面描绘了图3的模制元件。

具体实施方式

在随后的说明中，将通过相同的附图标记标识基本上相同或类似的元件。

图1示意性地描绘了根据本发明的模制元件1。

该模制元件1包括预定用于模制轮胎的胎面表面的一部分的模制表面3。模制元件1还包括从模制表面3伸出的具有高度H的复合叶片6、8。该复合叶片包括大体上沿周向方向X定向的主体6。轮胎上的周向方向对应于与以该轮胎的旋转轴线为中心的任一圆相切的方向。此处，复合叶片包括各自定位在主体6的每一侧并面向该主体的两个U形副分支8。每个副分支大体上沿倾斜方向J定向，该倾斜方向与垂直于周向方向X的横向方向Y形成非零角度ψ。每个副分支在两个接触区域10、12处与主体6接触，以便分支8限定出封闭的空腔。

模制元件1还包括主切割构件9。该主切割构件从模制表面3伸出并且其高度Hp大于复合叶片6、8的高度H。该主切割构件9平行于倾斜方向J伸入空腔7中。此外，模制元件1包括其高度Hs大于复合叶片6、8的高度H的两个副切割构件13。这些副切割构件从主切割构件9延伸至主体6。更具体地说，副切割构件13与主体6形成小于或等于45°的角度θ。

注意到，主切割构件和副切割构件被预定用于切割预先施加到生胎上的覆盖材料层。特别是，在文件FR11/61760或文件FR11/61762中公开了这种切割构件。

图2是由图1的模制元件1模制的区块的透视图。

该区块17具有高度H和长度L。更具体地说，区块17包括侧面19和连接这些侧面19的接触面21。每个侧面在其表面积的至少50％上被覆盖材料层23覆盖。覆盖材料具有良好的刚度特性，也就是说，具有能够承受压缩负载和/或剪切负载下的弹性变形的很强能力。

更具体地说，覆盖材料具有高于制造区块3的橡胶材料的弹性模量的弹性模量。这种覆盖材料例如为在10Hz的频率和-10℃的温度下经受0.7MPa的最大交变应力时的动态剪切模量G^*高于200MPa并且优选高于300MPa的弹性体材料。在本文中，术语“弹性模量G'”和“粘性模量G"”表示本领域技术人员所公知的动态性能。这些性能在Metravib VA4000粘度分析仪上针对由未硫化成分模制的试样测得。使用了例如图X2.1(圆形实施例)中、标准ASTM D5992-96(最初在1996被批准、2006年9月公布的版本)中所描述的试样。试样的直径为10mm(因此其具有78.5mm²的圆形截面)，橡胶成分的各部分的厚度为2mm，其提供了为5的“直径与厚度”的比值(与ASTM标准的X2.4款中引用的标准ISO2856形成对比，其推荐2的d/L值)。记录硫化橡胶成分的试样经受10Hz频率下的简单(纯)正弦交变剪切应力的响应。使试样在10Hz的频率、围绕其平衡位置对称的受控应力(0.7MPa)的正弦剪切应力施加下加载。从低于材料的玻璃态转变温度(Tg)的温度Tmin直到可能对应于材料的橡胶平稳态的温度Tmax，在每分钟1.5℃的温升梯度期间进行测量。在开始扫描之前，在Tmin温度下使试样稳定20分钟，以在试样中达到均匀温度。所使用的结果为选定温度(在该情况中，为0°、5°和20℃)下的动态剪切弹性模量(G')和粘性剪切模量(G")。“复合模量”G^*被定义为弹性模量G'和粘性模量G"的复合总和的绝对值：

在一个备选形式的实施例中，覆盖层的弹性体材料包含基于至少一种具有非常高的硫含量的二烯弹性体、例如硬质胶的成分。

在另一备选形式的实施例中，覆盖层包括纤维集合，例如，形成毡的纤维的三维集合。该毡中的纤维可选自于由纺织纤维、矿物纤维及其混合物组成的组。还注意到，该毡中的纤维可选自例如来自于蚕丝(丝绸)、棉花、竹子、纤维素、羊毛纤维及其混合物的组的天然来源的纺织纤维。

在另一备选形式的实施例中，覆盖层的弹性体材料包含基于至少一种热塑性聚合物、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的成分。所述聚合物可具有高于1GPa的杨氏模量。

在图2中，区块的接触面21包括当轮胎行驶时首先接触地面的前导(前缘)区域。这里由于区块相对于轮胎的周向方向倾斜，该前导区域形成前导角部26。区块的每个侧面23具有两个未被覆盖材料覆盖的区域25a、25b。此处，所述未覆盖区域具有三角形的总体形状。

区块1还包括主刀槽花纹27和副刀槽花纹29。主刀槽花纹27由主切割构件9模制，并且副刀槽花纹29由副切割构件13模制。

如已经说明的那样，主切割构件和副切割构件的配置和形状决定了侧面上覆盖由覆盖材料覆盖的区域的形状。

注意到，当角度θ与角度ψ相同时，如图1中已经描绘，本发明人已经发现，更容易将覆盖材料层施加至区块的侧面上。

图3描绘了模制元件1的一备选形式的实施例，在该备选形式中，主切割构件9设置在空腔7中，以使得副构件13分别与主体6形成不同的角度θ、α。特别是，在该情况中，主切割构件9不是如在图1的实例中那样相对于空腔7的宽度W居中。

图4为以A-A部分剖面示出的图3的模制元件1的图示。

在该剖视图中，复合叶片的主体6具有轮廓，该轮廓具有长度Lp和宽度La。该轮廓关于垂直于模制表面3的对称轴S呈现出对称性。图3中的角度α和角度θ具有以下值，以使得：

$\tan \left(\mathrm{\θ}\right)\≤\frac{\cos \left(\mathrm{\ψ}\right)}{(\frac{W}{(\mathrm{Lp}-\mathrm{La})}-\sin \left(\mathrm{\ψ}\right))}$

以及

$\tan \left(\mathrm{\α}\right)\≤\frac{\cos \left(\mathrm{\ψ}\right)}{(\frac{W}{(\mathrm{Lp}-\mathrm{La})}+\sin \left(\mathrm{\ψ}\right))}$

本发明不限于所描述和描绘的实例，并且在不脱离其范围的情况下可以进行各种变化或改进。

Claims (2)

1.用于模制和硫化轮胎胎面的模具的模制元件，该模制元件(1)包括预定用于模制所述轮胎的胎面表面的一部分的模制表面(3)和从所述模制表面(3)伸出的具有高度H的复合叶片，该复合叶片包括大体上沿周向方向X定向的主体(6)和面向该主体(6)的至少一个U形副分支(8)，该副分支(8)大体上沿倾斜方向J定向，该倾斜方向与垂直于所述周向方向X的横向方向Y形成非零角度ψ，所述副分支(8)在两个接触区域(10、12)处与所述主体(6)接触，以限定出具有长度L的空腔(7)，其特征在于，所述模制元件包括在所述空腔(7)中从所述模制表面(3)伸出的具有高度Hp的主切割构件(9)，该主切割构件平行于所述倾斜方向J在两个端部(14、16)之间延伸，在该主切割构件(9)的两个端部(14、16)之间测得的该主切割构件(9)的长度小于所述空腔(7)的长度L，并且所述模制元件(1)包括从所述主切割构件的一个端部(14)延伸至面对该端部(14)的所述接触区域(10、12)中的相应的一个的具有高度Hs的至少两个副切割构件(13)；其中，

每个副切割构件(13)与该主体(6)形成角度θ，并且所述主切割构件(9)的高度Hp和所述副切割构件(13)的高度Hs大于所述复合叶片的高度H；或者所述主切割构件(9)以使得所述至少两个副切割构件(13)分别与所述复合叶片的主体(6)形成不同的角度(θ、α)的方式定位于所述空腔(7)中。

2.根据权利要求1所述的模制元件，其特征在于，所述角度θ与所述角度ψ相同。