轮胎模具的制作方法

[0001]
本发明涉及轮胎模具段、包括轮胎模具段的轮胎模具、以及包括带有轮胎模具段的轮胎模具的硫化机。


背景技术：

[0002]
大多数充气轮胎是在硫化机的帮助下生产的，在硫化机中，未硫化的轮胎由胶囊压靠在模具上以为轮胎提供最终的形状。在该制造过程中，必须从轮胎及其表面去除气体，以便避免气泡和由气体夹杂物引起的其他不希望的不规则性。在本领域中已知的是在轮胎模具中使用圆形排气开口，以便允许气体从轮胎模具逸出。在该排气过程中，橡胶也会流入到气开口中，这导致在硫化轮胎上的圆柱形突起。这些突起有时被称为“须（whisker）”，并且为了轮胎的改善的光学外观或为了均匀的形状和性能，经常去除这些突起。这种去除经常手动进行，或者需要进一步的自动化制造步骤，由此导致成本增加。一些其他已有技术的缺点是橡胶可粘在模具的排气孔中，这又导致用于清洁模具的成本，或者在进一步的硫化过程中可影响模具的气体传导性。在过去几十年中，尽管已经改进了轮胎排气技术，但仍存在显著的改进空间。


技术实现要素：

[0003]
本发明的第一目的可在于提供先进的模具，该摸具在轮胎上仅留下相对少量的在排气开口之前已经进入的橡胶。
[0004]
本发明的另一目的可在于提供先进的模具，该摸具允许相对容易地将橡胶从模具的排气开口中抽出，至少减少粘在模具中的橡胶部分。
[0005]
本发明的又另一目的可在于支持通过模具的提高的气体去除。
[0006]
本发明的范围由独立权利要求限定。优选实施例列出在从属权利要求中以及以下描述中。
[0007]
因此，在本发明的第一方面中，提供了用于接触和/或模制未硫化轮胎的轮胎模具段，该模具段包括用于接触未硫化轮胎的内侧、与内侧相对的外侧、以及用于使气体从模具段的内侧（或表面）传导至模具段的外侧（或表面）多个排气通路。排气通路包括排气槽（或沟），其中每个排气槽在模具段的内侧处具有入口(或开口)，其中入口具有从10
µ
m至100
µ
m的宽度，并且其中排气槽从入口在至模具段的外侧（或后侧）的方向上渐缩。
[0008]
为排气通路提供排气槽可帮助增加气体找到从模具中出去的出口的可能性。而且，渐缩形状帮助避免过多橡胶进入排气槽和/或通道，这带来较少的可潜在地留在硫化轮胎的表面上的橡胶。另外，渐缩形状和/或槽形状可还支持从排气孔中抽出橡胶。最后，入口相对小的尺寸与渐缩的形状相结合还避免了大量橡胶侵入排气槽，使得由于排气槽而残留在轮胎上的橡胶的潜在量小。这可还带来以下效果，即在许多应用中不再必须去除由排气槽导致的残留橡胶突起，从而带来提高的成本效率。
[0009]
在本发明的一个实施例中，排气槽具有平行于内侧（或者换句话说模具的内表面）
测量的从2mm至50mm的长度，可选地从3mm至40mm。因此，槽的长度明显大于排气槽的宽度。这可带来改善的排气能力同时保持宽度尺寸相对小。
[0010]
在另一实施例中，入口（也可理解为在模具的内表面上的开口）具有从15
µ
m至70
µ
m的宽度，优选从25
µ
m至50
µ
m。发明人已经发现，这种范围在使气体通过模具逸出的能力与减少进入排气槽的橡胶的量之间构成令人感兴趣的权衡。
[0011]
在又另一实施例中，排气槽具有基本上与入口相对的出口，其中出口具有至少5
µ
m的宽度。这种范围可允许显著量的气体可从模具逸出。优选地，出口的宽度比入口的宽度至少小10
µ
m。
[0012]
在还另一实施例中，排气槽具有从0.8mm至5mm的深度，可选地从1mm至3mm。因此，与一些现有技术示例相比，排气槽的优选深度相对小。特别地，为了避免容纳在槽中的橡胶破裂或在移除模具后在轮胎上残留的橡胶突起过长，较大深度可是较不期望的。
[0013]
在还另一实施例中，排气通路包括至少一个通道，可选地该通道是孔眼，该通道将一个或多个排气槽的一个或多个出口与模具的外侧流体连接。特别地，优选的是避免排气槽延伸过大的模具厚度。由于模具段或模具通常可具有1cm或更大的厚度，所述通道或多个通道帮助使将气体或空气输送到模具外部。特别地，每个槽可具有一个通道用于将气体排出该通道。除此之外，将还可能的是具有一个或多个通道，该通道接触多个槽用于将容纳在槽中的空气排出模具。
[0014]
在还另一实施例中，通道具有至少0.8mm的直径，并且可选地为至多1.5cm。另一优选的范围可是1mm至5mm。这减小了将空气从模具中去除出去的阻力，并且仍可保持模具的稳定性。而且，可有成本效率地生产这种通道。
[0015]
在又另一实施例中，排气通路包括至少一个通道，该通道通过与一个或多个排气槽的端部区相交而将排气槽的一个或多个出口与模具的外侧流体连接；所述端部区位于与入口相对并且在相应的排气槽的最大深度的一半之下。该特征组合允许小的宽度和渐缩的排气槽与能够输送和/或容纳大量气体并有效率地制造的大的通道的有利特性一起使用。
[0016]
在又另一实施例中，排气槽是激光切割到模具段中的。激光切割是产生根据本发明的槽的优选方式，而其他方式可也是可能的，诸如模制、蚀刻或在本领域中已知的其他方法。
[0017]
在另一实施例中，模具段（或者换句话说，模具段的本体）基本上由金属组成，特别是由铝组成。
[0018]
在又另一实施例中，多个排气槽布置为至少部分地平行于以下中的一个：在模具中用于形成在轮胎中的肋或胎面花纹块的凹陷；以及轮胎的周向方向。这种布置可帮助实现较好的均匀光学外观，这可减少去除在轮胎上的进入到模具中的橡胶残留物的必要。
[0019]
在还另一实施例中，排气槽具有直至10
°
的开口角β，优选地仅直至8
°
。这些相对小的角使排气槽与通道的接触变得容易，同时减少了在轮胎上以及在槽和/或通道中的排气橡胶残留物的量。角β应为至少0.2
°
，或者优选地至少0.5
°
，并且更优选地至少1
°
。换句话说，角β将通常在0.2
°
至10
°
的范围之内，并且将优选地在0.5
°
至8
°
的范围之内。例如，角β可在1
°
至3
°
、2
°
至4
°
、3
°
至5
°
、4
°
至6
°
、5
°
至7
°
、或6
°
至8
°
的范围之内。
[0020]
在还另一实施例中，排气槽从进气口到排气槽的相对端部连续渐缩。特别地，排气槽可连续渐缩直到与排气通路的通道（在本文中也描述了）的相交处。这种连续的渐缩应理
解为在诸如凭借激光切割的制造精度之内，由此允许由切割工艺引起的表面粗糙度。然而，连续渐缩并不旨在包括倾斜的有意改变，特别是在槽的渐缩的壁与槽的平行的壁之间的沿着槽的深度的倾斜。
[0021]
在还另一实施例中，模具段的边缘没有排气槽。换句话说，当将模具段安装在一起以形成模具时，彼此接触的两个或更多个模具段的边缘不具有这种排气槽。期望的是将排气槽提供在用于接触未硫化轮胎的模具段的内侧上，而不期望的是在模具段的横向侧处提供排气槽。
[0022]
在还另一实施例中，模具段在内侧上包括多个突起，用于接触未硫化轮胎的胎冠区域并在其中形成沟。
[0023]
在本发明的第二方面中，提供了用于模制（和/或硫化）未硫化轮胎的轮胎模具，该轮胎模具包括轮胎模具段，其中轮胎模具段中的至少一个包括用于接触未硫化轮胎的内侧、与内侧相对的外侧、以及用于使气体从模具段的内侧传导至模具段的外侧的多个排气通路。排气通路包括排气槽，其中每个排气槽在模具段的内侧处具有入口，其中入口具有从10
µ
m至100
µ
m的宽度，并且其中排气槽从入口在至模具段的外侧的方向上渐缩。
[0024]
在本发明的第三方面中，提供了用于模制（和/或硫化）未硫化轮胎的轮胎模具，该轮胎模具包括用于接触未硫化轮胎的（径向）内侧、与内侧相对的（径向）外侧、以及用于使气体从模具的内侧传导至模具的外侧的多个排气通路；排气通路包括排气槽，其中每个排气槽在模具的内侧处具有入口；该入口具有从10
µ
m到100
µ
m的宽度，并且其中排气槽从入口在至模具的外侧的方向上渐缩。
[0025]
关于根据本发明的模具段在上文中已经提及的优点也适用于相应的轮胎模具。
[0026]
在实施例中，轮胎模具段是以下中的一个：轴向安装在彼此之上的基本上环形形状的模具段；以及在周向方向上彼此连接的环形段。换句话说，在一个实施例中，模具段可是具有径向内侧和径向外侧以及轴向下侧和上侧的环形元件，其中两个环形段可通过接合和/或将一个环形元件的上侧与另一个环形元件的下侧连接而装配在彼此之上。模具可具有多于两个的这种环形元件。在另一实施例中，模具段的组包括在周向方向上可接合和/或可连接以形成（周向）模具的模具段。换句话说，每个模具段具有可进行接合的横向侧，使得以环形形状顺序地连接所有模具段形成模具。模具段及其安装在轮胎制造领域中是已知的。
[0027]
在另一实施例中，轮胎模具适于模制以下中的一个：乘用车轮胎、卡车轮胎、和飞机轮胎。
[0028]
在本发明的另一方面中，提供了用于模制和/或硫化未硫化轮胎的轮胎硫化机，该轮胎硫化机包括该轮胎模具，该轮胎模具包括轮胎模具段，其中轮胎模具段中的至少一个包括用于接触未硫化轮胎的内侧、与内侧相对的外侧、以及用于使气体从模具段的内侧传导至模具段的外侧的多个排气通路；排气通路还包括排气槽，其中每个排气槽在模具段的内侧处具有入口，该入口具有从10
µ
m至100
µ
m的宽度，并且其中排气槽从入口在至模具段的外侧的方向上渐缩。此外，轮胎硫化机包括可膨胀硫化囊，该可膨胀硫化囊用于在外方向上压未硫化轮胎的内侧，由此将未硫化轮胎的外侧压到轮胎模具段上。
[0029]
在本发明的另一方面中，提供了用于制造轮胎模具或轮胎模具段的方法，特别是根据之前提及的方面或实施例中的一个或多个的轮胎模具或轮胎模具段，该方法包括以下
步骤：提供轮胎模具或轮胎模具段；在模具或模具段的内侧或表面上形成排气槽；在模具或模具段中形成通道（优选为孔眼），该通道将一个或多个排气槽的一个或多个出口与模具或模具段的外侧或表面流体连接。
[0030]
在一个实施例中，方法包括在模具或模具段中钻出一个或多个所述通道的步骤。
[0031]
在另一实施例中，方法包括在模具或模具段中激光切割（或雕刻）出排气槽的步骤。通常，可获得的激光技术可用于产生排气槽。例如，槽的渐缩可通过在切割/雕刻期间调节激光功率或在切割/雕刻工艺期间调节激光器产生。这种及其他适合的工艺，其本身对激光切割/雕刻领域中的技术人员来收是已知的。
[0032]
在本发明的又另一方面中，提供了用于凭借轮胎模具模制轮胎的方法。
[0033]
强调的是，在本发明的范围之内，一个或多个方面、实施例、或其特征可彼此组合。
[0034]
本发明还提供了以下技术方案；1. 一种用于模制未硫化轮胎的轮胎模具段（1），所述模具段（1）包括：用于接触所述未硫化轮胎的内侧（i），与所述内侧（i）相对的外侧（o），以及用于使气体从所述模具段（1）的所述内侧（i）传导至所述模具段（1）的所述外侧（o）的多个排气通路（8），所述排气通路（8）包括排气槽（2），其中每个排气槽（2）在所述模具段（1）的所述内侧（i）处具有入口（4），所述入口（4）具有从10
µ
m至100
µ
m的宽度（w
i
），并且其中所述排气槽（2）从所述入口（4）在至所述模具段（1）的所述外侧（o）的方向上渐缩。
[0035]
根据方案1所述的轮胎模具段，其中所述排气槽（2）具有平行于所述模具段（1）的所述内侧（i）测量的从2mm至50mm的长度（l）；和/或其中所述入口（4）具有从15
µ
m至70
µ
m的宽度（w
i
）。
[0036]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气槽（2）具有与所述入口（4）相对的出口，并且其中所述出口具有至少5
µ
m的宽度（w
o
）；和/或其中所述排气槽（2）具有从0.8mm至5mm的深度（d）。
[0037]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气通路（8）包括至少一个通道（6），所述通道（6）将一个或多个排气槽（2）的一个或多个出口与所述模具段（1）的所述外侧（o）流体连接，其中所述通道（6）可选地具有至少0.8mm的直径（b）。
[0038]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气通路（8）包括至少一个通道（6），所述通道（6）通过与一个或多个排气槽（2）的端部区相交将所述排气槽（2）的一个或多个出口与所述模具段（1）的所述外侧（o）流体连接，所述端部区位于与所述入口（4）相对并且在相应的排气槽（1）的最大深度（d）的一半之下。
[0039]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气槽（2）被激光切割到所述模具段（1）中。
[0040]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气槽（2）中的多个布置为至少部分地平行于以下中的一个：在所述模具段（1）中用于形成在所述轮胎中的肋或胎面花纹块的凹陷；以及所述轮胎的周向方向（c）。
[0041]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述排气槽（2）具有直至10
°
的开口角（β）；和/或其中所述排气槽（2）从所述入口（4）到所述排气槽（2）的相对端部连续地渐缩。
[0042]
根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段，其中所述模具段（1）的边缘没有排气槽（2）；和/或其中所述模具段（1）在所述内侧（i）上包括多个突起（3），用于接触所述未硫化轮胎的胎冠区域并在其中形成沟。
[0043]
一种用于模制未硫化轮胎的轮胎模具，所述轮胎模具包括多个根据前述方案中的一项或多项所述的轮胎模具段（1），并且其中所述轮胎模具段（1）可选地为以下中的一个：轴向安装在彼此之上的基本上环形形状的模具段；以及在周向方向（c）上彼此连接的环形段。
[0044]
根据方案10所述的轮胎模具，其中所述轮胎模具适于模制以下中的一个：乘用车轮胎、卡车轮胎、和飞机轮胎。
[0045]
一种用于模制和硫化未硫化轮胎的轮胎硫化机，所述轮胎硫化机包括：轮胎模具，所述轮胎模具包括多个根据方案1至9中的一项或多项所述的模具段（1）；以及可膨胀硫化囊，所述可膨胀硫化囊用于在外方向上压所述未硫化轮胎的内侧，由此将所述未硫化轮胎的外侧压到所述轮胎模具段（1）的所述内侧（i）上。
[0046]
一种凭借根据方案10或11所述的轮胎模具模制的轮胎。
[0047]
一种制造根据方案1至9中的任一项所述的轮胎模具段（1）的方法，所述方法包括至少以下步骤：在所述模具段（1）的所述内侧（i）上和/或从所述模具段（1）的所述内侧（i）形成所述排气槽（2），可选地通过激光切割所述排气槽（2）。
[0048]
一种制造轮胎的方法，所述方法包括凭借方案10或11所述的轮胎模具模制所述轮胎的步骤。
附图说明
[0049]
通过结合附图考虑以下描述，本发明的结构、操作和优点将变得更加显而易见，其中：图1示出了根据本发明实施例的在轮胎模具段的内侧上的示意性透视图；图2示出了轮胎模具段的部分的示意性截面，该轮胎模具段带有在模具段的内侧上的槽，该槽与在模具段之内的通道流体连通（示出的角度和长度是夸大的以更好地描绘所图示的轮胎模具段的特征）；以及图3示出了模具段的示意性截面，该截面基本上垂直于在图2中示出的截面。
具体实施方式
[0050]
图1示出了根据本发明的实施例的轮胎模具段1。模具段1的本体可由金属（诸如铝）制成，并且旨在在轮胎硫化机中接触未硫化轮胎或所称的“生胎”。模具旨在为轮胎，特别是为轮胎的胎面，提供最终表面花纹和/或结构。因此，模具段1在其内侧上具有多个周向（主）肋或突起3，该周向（主）肋或突起3为模制轮胎提供轮胎的主周向沟。此外，模具段1可具有多个缝5，该缝5为模制轮胎提供对应的沟。通常，模具段1可具有多个不同的突起和凹陷，该突起和凹陷在轮胎中形成对应的凹陷和突起。
[0051]
在图1中示出的模具段还具有多个排气槽2，用于通过模具或模具段1排气或排出
空气。所描述的模具段1内侧的区域以附图标记7示出，该区域具有排气槽2中的一个，结合参考图2和3对该区域进一步描述。
[0052]
为了便于参考，对轴向方向a、径向方向r和周向方向c的指示对应于这些方向和术语在轮胎领域中的通用用法。尽管轴向方向a和周向方向c以具体定向指示，但是对这种方向的参考不应限于所描述的定向。
[0053]
图2示意性地示出了在图2中示出的区域7的截面。排气槽2具有在模具段1的内表面处的入口4。入口4具有宽度w
i
，该宽度w
i
可基本上垂直于槽2的长度测量。此外，槽2从模具i的内侧到模具o的外侧渐缩。开口角或渐缩角β优选地小于10
°
（即使为了更好的说明示意图可超过该值）。排气槽2的最大深度由附图标记d指示。这种深度d优选地小于5mm，甚至更优选地在1至3mm之间。排气槽2是排气通路8的部分，排气通路8还包括与排气槽2相交的排气通道6，从而形成从模具段1的内侧i到模具段1的外侧o的排气通路。到道通道6中的排气槽2的出口或外开口的宽度w
o
小于入口的宽度w
i
，而通道或孔眼6具有较大的宽度或直径b。宽度w
o
优选地为至少5
µ
m但小于宽度w
i
，这是由于槽2的远离模具的内表面i的渐缩。再次注意的是，所描绘的在槽2和通道6之间的尺寸在当前附图中是示意性地示出的，以说明基本原理，并且不应在限制性的含义上进行理解。
[0054]
图3示出了通过在图2中示出的排气槽2的中心并垂直于在图2中描绘的平面的示意性截面。现在可见排气槽2及其长度l和总深度d。再次，槽2的长度可不同于所描绘的长度l。如在图2和图3中都可见的，通道6可在排气槽的外一半中与排气槽2相交（而通道6优选地与排气槽的内一半不相交）。
[0055]
在任何情况下，以上描述的实施例和示例都不应在限制性的含义上进行理解。特别地，以上实施例的特征还可彼此替换或组合。

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