用于轮胎模具的块件、制造该块件的方法、拼块型轮胎模具以及制造该拼块型轮胎模具的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对轮胎进行硫化和造型的轮胎模具，尤其涉及一种包括多个用于在与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧上形成胎面花纹的块件的拼块型轮胎模具以及制造该模具的方法。

背景技术

为了形成轮胎，使用硫化模具(下文称之为“轮胎模具”)，其中向已成型但尚未硫化的轮胎内部加压，从而，将上述生胎的外表面贴压到被加热后的模具的内表面上，以通过加热和加压使生胎硫化。其中一种这样的轮胎模具是图12(a)和12(b)所示的拼块型轮胎模具50(例如由日本专利公开文本No.11-198145公开)。该轮胎模具50包括与轮胎侧面部分相接触的上、下模具51和52、扇段铸模55，该扇段铸模55是由保持体53和多个块体54构成的，块体54固定在保持体53上且沿轮胎的圆周方向布置。在上述块件的内侧上形成用于形成轮胎胎面花纹的多个凸起54k。

可根据轮胎的胎面花纹准备几种类型的块件54，这些块件通常是利用压铸方法制成的，在这样的方法中，熔融的金属以高温、高压的状态浇注到金属模具中，从而铸造出块件。这些块件被机加工成所需尺寸，再根据上述的胎面花纹将这些块件组合起来，且装配到上述保持体53中。

但是，在上述的压铸方法中，所需的设备会变得庞大而笨重，而且，如果在块件上设置了底切部分或在其中埋置了复杂的边刃(blade)，则铸造产品就无法从模具中取出。

在具有上述结构的拼块型轮胎模具50中，为了将空气以及硫化过程中产生的气体排出到模具的外侧，要在上述块件54上形成一些用来空气流通的空气通孔，它们被称为“排气孔”。但是在对轮胎进行硫化和成型的过程中，橡胶材料会进入到上述的排气孔中，从而在轮胎的表面上形成很多被称为“毛刺”的凸起。因而，在模制后，需要一定的工时来清除这些毛刺。已提出了一种无毛刺模具(例如日本专利公开文本No.4-223108中所披露的)，在这种模具中，通过将轮胎的胎面花纹隔着一定的节距进行分割而形成多个背衬块件，这些背衬块件被组装到一起，空气经相邻的背衬块件之间的间隙排到模具之外，而无需形成排气孔。但是，上述的无毛刺模具存在这样的问题，难于保证在适当的位置处获得适当的排气效果，且在远离上述间隙的位置处，很难实现空气的充分流通。

因而，可以考虑在各个块件上制出细小的狭缝，这些狭缝通向块件之间的分开面，由此来便于空气从块件之间的间隙排出，或者可形成一些与各个块件背侧面上的排气孔相连通的狭缝，由此使空气从除在块件之间的间隙之外的其它部位也能逸散出去。但是，利用机械方法形成宽度等于或小于0.1mm的狭缝是困难的，由于在块件内部的轮胎一侧上存在着妨碍加工的物体-例如边刃或沟槽，所以形成狭缝的过程是很麻烦的。

例如，由于所要加工的狭缝宽度非常小，切削工艺在刀具的强度方面和铣削深度方面存在着限制，并且加工时间很长。因而，采用铣削加工将是不现实的。

放电加工需要制造一些电极，并且由于存在一些限制条件-例如加工废屑的去除以及电极的曲率，所以在加工深度方面也受到限制。

激光加工工艺利用从CO₂激光器或YAG激光器发出的激光来进行加工，在狭槽的宽度等于或小于0.1mm的情况下，受到与激光光线聚焦距离之间的关系的影响，加工深度也会受到限制。

考虑到现有技术中的上述问题而提出的本发明的一个目的在于提供了一种制造轮胎模具块件的方法包括多个所述的块件的拼块型轮胎模具，该方法甚至在块件具有复杂形状的情况下可高精度地制出块件，该方法还能在块件中容易地形成宽度等于或小于0.1mm的狭缝。

发明内容

根据权利要求1所述的本发明，提供了一种用在拼块型轮胎模具中的轮胎模具块件，其中的拼块型轮胎模具具有多个所述块件，这些块件被布置在与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧上，块件具有一狭缝，其开口向模具的内侧，其中，狭缝的一端与模具的块件分开面相接触，另一端位于与轮胎的纹间部分相对应的部位处，纹间部分是由用于形成胎面花纹的凸起或边刃所限定的。

根据权利要求2所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其中，狭缝的另一端位于凸起或边刃的附近，所述的凸起或边刃用于形成胎面花纹。

根据权利要求3所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其中，狭缝的另一端位于凸起与边刃之间的角部。

根据权利要求4所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其中，狭缝的另一端所位于距离模具的块件分开面10mm或更大。

根据权利要求5所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其用在拼块型轮胎模具中，该轮胎模具具有多个所述的块件，这些块件被布置在与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧上，块件具有一狭缝，其向模具的内侧开口，其中，狭缝的两个端部都位于与轮胎的纹间部分相对应的部位处，纹间部分是由用于形成胎面花纹的凸起或边刃所限定。

根据权利要求6所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其中，狭缝的两个端部位于凸起或边刃的附近，所述的凸起或边刃用于形成胎面花纹。

根据权利要求7所述的本发明，提供了一种轮胎模具块件，其中，狭缝延伸到块件的后侧。

根据权利要求8所述的本发明，提供了一种拼块型轮胎模具，其用于对轮胎进行硫化和成型，模具具有多个块件，它们位于与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧，其中，该轮胎模具采用如权利要求1-7其中之一所述的轮胎模具块件。

根据权利要求9所述的本发明，提供了一种用于拼块型轮胎模具的制造块件的方法，该拼块型轮胎模具具有多个该块件，该块件被布置在与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧上，所述方法包括以下步骤：将板状垫板插入到橡胶模具中，该垫板是用与块件的基材不同的金属制成的；将熔融的基材注入到石膏模具中，而此时垫板已转移到该石膏模中，基材发生固化而铸造出所述块件；以及，将已转移到块件中的垫板从块件中取出，从而在块件中形成一狭缝。

根据权利要求10所述的本发明，在权利要求9所述的制造块件的方法中，垫板被直接插入到石膏模具中，熔融的金属被注入到该石膏模具中；

根据权利要求10所述的本发明，在权利要求9或者10所述的制造块件的方法中，垫板的厚度为0.1mm或更小。

根据权利要求12所述的本发明，提供了一种用于拼块型轮胎模具的制造块件的方法，该拼块型轮胎模具具有多个该块件，该块件被布置在与轮胎的胎面形成部分相接触的一侧上，其中，块件是利用石膏模具铸造而成的，并且在石膏模具的顶面上形成细线性排气槽。

根据权利要求13所述的本发明，在权利要求12所述的制造块件的方法中，细线性排气槽形成顶板的与石膏模具相对的表面上，其中，该顶板在铸造过程中与石膏模具的顶面相接触。

根据权利要求14所述的本发明，在权利要求12或者13所述的制造块件的方法，其中，在顶板的与石膏模具相对着的表面上进行喷砂处理，该顶板在铸造过程中与石膏模具的顶面相接触。

根据权利要求15所述的本发明，在权利要求12至14其中之一所述的制造块件的方法中，在石膏模中形成至少两个堰部，以便于利用较低的压力经堰部将熔融的铝从石膏模具的下部注入。

根据权利要求16所述的本发明，在权利要求15所述的制造块件的方法中，两堰部被形成在轮胎的胎面部分与石膏模具的铸模相接触的两侧，以便于从两个方向将熔融的铝注入到模具中。

根据权利要求17所述的本发明，在权利要求16所述的制造块件的方法中，在石膏模具的两个端部处形成堰部，以便于使熔融的铝从两个方向注入到铸模中。

根据权利要求18所述的本发明，提供了一种制造拼块型轮胎模具的方法，其中，该模具是通过在轮胎的圆周方向上布置多个块件而制成的，该块件是根据权利要求9-17其中之一所述的方法制得的。

根据权利要求19所述的本发明，提供了一种拼块型轮胎模具，该轮胎模具用于对轮胎进行硫化和成型，其具有多个块件，它们位于与轮胎的胎面形成部分相接触的侧面上，其中，所述块件是根据权利要求9-17其中之一所述的方法而制得的。

附图说明

图1为表示根据本发明实施例1的拼块型轮胎模具的构造的示意图；

图2为表示根据实施例1的部分模具的构造的示意图；

图3为表示制造根据本发明拼块型轮胎模具的方法的流程图；

图4为根据实施例1的石膏模具的示意图；

图5为表示根据实施例1的低压浇铸机的示意图；

图6为根据实施例1的顶板的示意图；

图7为根据本发明石膏模具的另一个例子的示意图；

图8为根据实施例2的拼块型轮胎模具中的气孔结构的示意图；

图9为表示制造根据实施例2块件的方法的示意图；

图10为表示根据实施例2的拼块型轮胎模具中狭缝的位置的俯视图；

图11为表示本发明拼块型轮胎模具中的气孔结构的示意图；以及

图12为表示现有技术中的拼块型轮胎模具的构造的示意图。

具体实施例

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。

实施例1

图1示出了根据本发明一个优选实施例的拼块型轮胎模具10的构造。在图1中，参考标号11和12表示与轮胎侧面部分相接触的上、下铸模，参考标号13表示夹置在上述上、下铸模11和12之间的胎面花纹形成部分。该胎面花纹形成部分13由多个布置在轮胎的圆周方向上的扇段铸模16构成，每个扇段铸模都包括保持体14和多个安装在保持体14的内侧上的块件15，每个块件15在轮胎一侧都具有基本上为弧形的截断部分15a，在该截断部分15a的表面上形成多个用于形成轮胎的胎面花纹的凸起15b。在该实施例中，根据低压铸造方法将铝浇注入一种可破碎的石膏模具中而制出上述的块件。上述制出的上述块件15是基于要进行硫化的轮胎的胎面花纹而组合在一起的，并被安装到保持体14上，以制造出扇段铸模16，随后，该扇段铸模16与上、下铸模11和12装配在一起，由此形成了拼块型的轮胎模具10。

下面将参照图3中的流程图对制造该拼块型轮胎模具10的方法进行描述。

首先，根据所要制造的块件的设计图制出用于形成石膏模具的主模型(型模)(步骤1)。在此阶段，使用相对较容易加工的材料(例如Chemiwood)以降低加工工作量，并且只有必要的部件由数控机床加工，将这些部件放置到一个被称为“共同型芯框架(common coreframe)”的铝质模具中以制成型模。也可将该型模加工成一个整体模具。

将液态橡胶浇注到上述型模中，并且固化后形成反向形状的橡胶模具(原模)(步骤S2)。为了在类似于轮胎截断部分(片段)的块件中形成窄槽，在上述的橡胶模具中埋置了被称为“边刃”的金属部分(主要是不锈钢)。

泡沫石膏、非泡沫石膏或者这两种石膏的混合物以浆料的形式注入到上述的橡胶模具中，并且发生反应以制出生坯模具(步骤S3)，然后对该生坯模具进行干燥以去除生坯模具中的结晶水，以便制出无水的干燥模具(石膏模具)(步骤S4)。

图4(a)-图4(c)表示所制得的石膏模的一个示例。图4(a)为俯视图，图4(b)为侧面剖视图，图4(c)为仰视图。在石膏模具20的顶面20a的外周部分上形成多条沿宽度方向(接触轮胎的圆周方向)上延伸的细长线性排气槽21，并且还在底面20b上形成两个与金属液池22和凹口23相连通的堰部24、24。两堰部24、24形成在相对于石膏模具20的纵向中心线对称且设在沿石膏模具20的纵向(即与模具接触的轮胎宽度方向)延伸的熔融金属通道内的位置处。参考标号25表示两个冷却器，它们被放置成与上述凹口23的最下端部分23k(与块件15上的轮胎胎面沟部相接触的部分)相接触。

利用上述石膏模具20铸造出块件(步骤S5)。由于铸造所用的模具是用石膏制成的，所以，考虑到模具强度的限制，优选地采用低压铸造方法(0.1-0.5kg/cm²)或重力铸造方法。

图5为表示关键剖面的剖视图，该视图示出了石膏模具20被放置到低压铸造机30中。石膏模具20被设置在安装于炉体机架31的基底铁板32上，该机架31支撑着未示出的熔融金属坩埚。更具体地说，上述石膏模具20以这样的方式放置在所述的基底铁板32上，即，使其金属液池部分22的中心部分位于与铸口32b相对应的位置处，其中的铸口是由反复分离开的板件32a围成的。顶部铁板33与上述石膏模具20的顶面20a相接触。由于上述顶部铁板33被可移动地安装以引导构件34、34，该引导构件34、34插置在上述基座铁板32和未示出的上框架之间，并且彼此相互平行地设置。且压力缸35可促动使得顶部铁板33与引导构件34、34一起降低，以便使所述顶部铁板33的底面33a与石膏模具20的顶面20a相接触，因而，可利用顶部铁板33的下表面33a和石膏模具20的凹口23形成一空腔。

然后，将压缩空气输送到熔融金属坩埚中，从而在该压缩空气的压力(0.1到0.5kg/cm²)作用下将所述坩埚中的溶化的铝从杆37通过铸门32b注入到石膏模具20中，并使之固化。

随后，利用上述的缸35将上述的顶部铁板33升高，以取出石膏模具20，并且将石膏模具20破坏掉以便取出铸造块件15。

在该实施例的石膏模具20中，形成两个堰部，用于如上所述从两个方向将上述的熔融铝36注入所述空腔中，由此可高效地和均匀地完成熔融铝的注入。

在该实施例中，石膏模具20的顶面20a的周边部分上形成大量的排气槽21，因而，在铸造过程中能充分地进行排气。因此，几乎完全消除了由残余空气产生的空穴，并提高了块件15的尺寸精度。

将石膏模具20中取出的所述块件15加工成所需的尺寸(步骤S6)，并根据胎面花纹与其它块件组合起来而形成扇段铸模16，该扇段铸模随后与上、下铸模11、12组装到一起，从而得到了拼块型的轮胎模具10(步骤S7)。

通过使产品的后侧(也被称为“后部圆筒”；即，保持体14的一侧)的形状成形作为在车床上的基准面，并将铸件在该后部圆筒的基础上加工到所需尺寸，这样就完成了对上述块件15的加工。

在该实施例1中，由于在拼块型轮胎面积10的扇段铸模16中使用的块件15是利用可破碎的石膏模具20而铸造出的，在石膏模具20的顶面20a上形成大量的细的线性排气槽21，可容易地形成带有底切部分或其中埋有复杂的边刃的块件，并且在铸造过程中，可以在铸造期间从上述的排气槽进行排气，由此可提高块件15的表面精度。

另外，由于在所述石膏模具20中形成有两堰部24、24，以便于将熔融的铝从两个方向注入到上述石膏模具20中，所以能高效而均匀地将熔融的铝注入到石膏模具20中。

在上述实施例1中，在石膏模具20的顶面20a上形成大量的用于在铸造过程中进行排气的排气槽21。如图6(A)和图6(B)所示，细线性排气槽33b可形成在顶部铁板33的底面33a上，该底面33a与石膏模具20的顶面20a相接触。或者，也可通过在所述底面33a上进行喷砂处理，以在石膏模具20的顶面20a与顶部铁板33的底面33a之间形成排气道。

在上述实施例中，在上述石膏模具20的底面20b上形成有两个堰部24、24，用于从两个方向将熔融的铝注入石膏模具20。如图7(a)-图7(c)所示，可在石膏模具20的底面20b上形成沿着石膏模具20的纵向上从一端延伸到另一端的熔融金属池部分26，并在熔融金属池部分26两侧形成与上述金属池部分26与凹口23相通的两条堰部27，以便于从两个方向将熔融的铝注入到上述石膏模具20中。这样，能高效而均匀地将熔融的铝注入到石膏模具20中。

实施例2

在上述实施例1中，用在拼块型轮胎模具10扇段铸模16中的块件15是利用可破碎的石膏模具20铸造而成的。如图8所示，为在铝块件40、40之间的分界面的块件分开面41的附近形成宽度等于或小于0.1mm或0.05mm的狭缝42、42，用于将轮胎硫化过程中产生的气体从上述狭缝42、42引导到块件分开面41中，并且使气体逸散到模具的外部。从而，能得到具有简单的结构且便于排气的无毛刺的轮胎模具。

下面将介绍制造本发明块件的方法。

如图9(a)所示的橡胶模具40A首先是根据所要制造块件的结构设计而制出的。在上述橡胶模具40A的块件分开面41A附近，优选为在与块件分开面41A相接触的位置处，形成切口部分43，并且在该切口部分43中插入板状垫板44，该垫板是用与所述块件40的材料-铝不同的材料制成的。为了能有效地实现气体的通流，上述狭缝42的深度优选为3mm或更大，更为优选地是大于或等于5mm。在该实施例中，上述垫板44的插入厚度被设定为5mm或更大。

在泡沫石膏、非泡沫石膏或这两种石膏的混合物以浆料的形式注入到上述橡胶模具40A中、且发生反应而制出石膏模具的生坯之后，对该石膏模具进行干燥以制出如图9(b)所示的(形状相反的)石膏模具40B。被插入到上述橡胶模具40A中的垫板44被转移到了上述石膏模具40B中。

然后，将熔融的铝浇注到上述石膏模具40B中，以制出图9(c)所示的铝质块件(模具)40，已被转移到上述石膏模具40B中的垫板44又被转移到了铝块件40中。在进行铸造之后，通过将上述垫板44从上述铝块件40中去掉，就可在上述铝块件40的块件分开面41附近形成图9(d)所示的宽度小的狭缝42，该狭缝的宽度小于或等于0.1mm、或小于或等于0.05mm。由于该狭缝42的宽度很小，所以，空气能排出，但橡胶却无法进入，由此在进行硫化之后在轮胎表面上形成不规则体受到抑制。

例如，如图10中的A区域所示，上述狭缝42可以是被形成轮胎花纹的凸起45或者边刃46所限定的狭缝42A或42B，它们从相对应于上述块件40的轮胎纹间部分(tire land portion)的部位延伸到块件分开面41处，并且其一端与块件分开面41相接触。诸如狭缝42A或42B的狭缝优选形成在气体很难排出的位置处，例如位于用于形成胎面花纹的凸起45或边刃46的附近，更为优选地是位于凸起45与边刃46之间的角部。由此当在铝块件40中形成上述狭缝42A或42B，则就能有效地进行排气。

与上述块件分开面41相接触的狭缝42可位于距离块件分开面41为10mm或更远的位置处。例如，甚至当狭缝如图10中B区域所示那样处于边刃46附近时，不希望将狭缝形成在空气相对易于通流的部分处、靠近块件分开面41的部分处。如果只在空气难于通流的位置处形成狭缝，狭缝距离块件分开面41为10mm或更远，并且在空气易于通流的位置处没形成任何狭缝，可减少狭缝的数量，由此能减轻铝块件40刚度的降低程度。

优选的是，根据上述第一实施例的块件的制造方法用来制造铝块件40，并使用了上述的石膏模具40B。

在该实施例2中，在宽度小于或等于0.1mm或0.05mm的板状垫板44被插入到熔融铝被浇注到其中的石膏模具40B或为上述石膏模具40B的样模的橡胶模具40A中以便制造出铝块件40之后，拿出上述垫板44而形成宽度小于或等于0.1mm或0.05mm的狭缝42。因而，无需特别留意阻碍加工的物体-例如形成在上述块件40的轮胎内侧上的边刃或沟槽而制出具有预定深度的狭缝42。

使用上述铝块件40可容易地得到一种无毛刺的拼块型轮胎模具，该模具在块件分开面41处具有细小的狭缝42，用于进行排气。

在上述实施例2中，狭缝42、42形成在相邻的铝块件40、40之间的分开面41中。也可只在其中一个铝块件40中形成狭缝42。

或者，如图11所示，可形成一狭缝47，其几乎位于铝块件40的中间位置，且穿通到块件40的背面侧，以与形成块件40背侧的图中未示出的排气孔相通，由此能进一步提高排气效率。如果狭缝47形成为穿通到块件40的背面侧，则狭缝47的端部就不需要延伸到块件分开面41上。为了减小狭缝的长度，狭缝的端部优选地设置在用于形成胎面花纹的凸起和边刃的附近。更具体地讲，如图10中的C区域所示，如果延伸到块件40背面侧的狭缝47形成在由形成胎面花纹的凸起46或边刃46包围着的且空气难于通流的位置处，则能更为有效地实现空气的流通。

形成在与块件分开面41A相接触的位置处的狭缝42，例如上述的狭缝42A或狭缝42B，并不需要延伸到块件40的背面侧。

在上述实施例中，利用板状的垫板44形成的直线性的狭缝42和47。通过适当地改变垫板的厚度和形状，不仅能形成直线状的狭缝，还能形成曲线状的狭缝-例如波状的狭缝。

在上述实施例中，块件44的材料为铝。但本发明并不仅局限于此。如果像该实施例那样使用石膏模具40B，则优选地使用铝或含铝的轻质合金作为基材。

在上述实施例中，石膏被用作转移垫板44的模具材料。但本发明并不局限于此，举例来讲，可采用任何能插入或转移上述垫板的材料来制造与上述石膏模具40相对应的型模，例如可使用高硬度的聚氨脂材料。

工业实用性

如上所述，根据本发明，为了制造一种具有多个扇段铸模的拼块型轮胎模具，其中，每个扇段铸模都包括多个块件，块件在与轮胎表面相接触的侧面上具有用于形成胎面花纹的凸起，并沿着轮胎的圆周方向上布置，且位于与轮胎侧面部分相接触的上、下铸模之间，使用石膏模具浇铸处上述的块件。因此，可高精度地制出块件，甚至对于需要具有复杂形状的块件的轮胎模具，可得到尺寸精度很高的轮胎模具。

为了制造出上述块件，将由与上述块件的基材不同的材料制成的垫板插入到橡胶模具中，熔融的基材被浇注到垫板已转移到其中的石膏模具中，并发生固化而铸造出一块件，且将已转移到块件中的上述垫板从块件中取出，从而在块件中形成了狭缝。因此，可自由地制出具有预定深度的狭缝或穿通块件的狭缝。

通过使用由上述方法制造的块件可得到无毛刺的拼块型轮胎模具，其能借助于简单的结构容易地实现空气的流通，其中，该块件具有与模具的块件分割面相通的狭缝，或者具有与在模具块件背面侧上形成的排气孔相通的狭缝。