制造用于模制和硫化輪胎的紋理化模具的具有紋理化插入件的型模的制作方法

本發明涉及一種表現為將被模制的輪胎的胎面的胎面花紋模型的型模。本發明還提供了一種制造用于模制和硫化輪胎的模具的方法。

背景技術：

文件WO2010072961描述了一種用于制造輪胎模具的型模，所述型模通過激光燒結制造。借助于該制造方法，將被制造的部件可通過計算機造型并且以該造型為基礎容易地制造。然而，所述文件描述了一種單體式元件，一旦對將被模制的最終產品進行結構或者尺寸的改變，所述單體式元件的設計和制造就必須修改。此外，由該方法制造的大型部件制造起來相對昂貴，這主要是因為基礎材料特定于所述制造方法。

申請WO20100960072涉及一種在制造微紋理化物體的范疇中有用的鑄造模制方法。將多個微圖案部引入物體的表面使得能夠使所述微紋理化物體增加某些特征，例如疏水性提高。該文件中所描述的一些鑄造和模制方法使得能夠實現既具有大的特征又具有微小特征(例如，處于具有大的特征的區域內或上的微小圖案部)的物體的制造。其中所描述的方法被專用于彎曲表面上。

文件US2263001描述了一種通過硫化來模制輪胎的方法。所述方法使用具有石膏芯的支撐件，所述石膏芯上緊固有多個薄板。所述板的一部分被嵌入石膏中，并且其他部分從石膏中突出。所述芯被放置到模具中并且熔化的金屬圍繞芯外部的薄板注入模具中。如此，外部部分被錨固在模制而成的鑄件中以便使得能夠模制胎面中的狹縫。

因而，需要一種使得能夠以較低的成本制造型模、使得能夠將終端產品的改變以及與型模的各個區域的形狀、尺寸和精度特征相關聯的日益嚴苛的要求考慮在內的方案。

本發明提供了彌補這些多個缺陷的多個技術措施。

技術實現要素：

首先，本發明的第一目的是提供一種表現為(代表)輪胎胎面的胎面花紋模型的型模，所述型模包括具有高度復雜的紋理部和/或非常小的尺寸以及非常高的精度的元件并具有有吸引力的成本。

本發明的另一目的是提供一種制造用于模制和硫化輪胎的模具的方法，所述方法使得能夠以有利的成本獲得其中各個模具都呈現出高水平的質量的若干模具。

為此，本發明提供了一種表現為將被模制的輪胎的胎面的胎面花紋模型的型模，所述型模由設有溝槽的型模本體和附接至所述型模本體的至少一個插入件組成，所述插入件覆蓋所述本體中的溝槽的表面中的至少一個表面，所述插入件具有至少一個設有紋理部的基本上平坦的表面。

通過所述結構，能夠制造一種帶有非常高精度的紋理化表面的型模，即使所述紋理化表面難以接近。此外，單個型模使得能夠制造若干模具，從而使得本方案特別有利。

在一個變型實施例中，所述插入件還覆蓋所述本體上的胎面花紋的頂部的表面中的至少一個表面。

根據另一有利實施例，所述型模包括至少兩個相鄰的插入件，所述至少兩個相鄰的插入件覆蓋形成大體分開的平面的兩個表面。

有利地，所述分開的平面在所述型模中被設置成“L”形。

同樣有利地，所述型模包括三個相鄰的插入件，所述三個相鄰的插入件覆蓋形成大體分開的平面的三個表面。

根據又一實施例，所述分開的平面在所述型模中被設置成“U”形。

根據另一變型實施例，放置在所述型模中的至少兩個插入件設有不同的紋理部。

根據又一實施例，所述紋理部包括與所述型模一體形成的多個凹入或突出元件。

根據另一有利實施例，所述紋理部中的全部或者一些由圓錐形部形成，所述圓錐形部在所述紋理部中以至少等于每平方毫米(mm²)一個圓錐形部的密度分布，每個圓錐形部具有在0.0005mm²和1mm²之間的平均橫截面。

根據又一實施例，所述紋理部中的全部或者一些是基本上相互平行的條紋，在所述圖案部中所述條紋的間距最多等于0.5mm，每個條紋具有在0.02mm和0.5mm之間的平均寬度。

根據另一有利實施例，所述紋理部中的全部或者一些形成具有在0.05mm和0.5mm之間的邊長以及在0.05mm和0.5mm之間的高度的平行六面體，在所述紋理部中兩個相鄰的平行六面體之間的距離在0.05mm和0.5mm之間。

根據另一有利實施例，所述突出元件形成條柱，所述條柱在所述圖案部中以至少等于每平方毫米(mm²)一個條柱的密度分布，每個條柱具有在0.0005mm²和1mm²之間的平均橫截面S。

根據又一有利實施例，所述突出元件形成相互平行的葉片，在所述圖案部中所述葉片的間距最多等于0.5mm，每個葉片具有在0.02mm和0.5mm之間的平均寬度。

根據又一實施例，所述凹入或突出元件呈現出相互可變的形狀和距離。

本發明還提供了一種用于模制和硫化輪胎的模具的制造方法，所述制造方法包括以下步驟：

-制造如上所述的、具有至少一個溝槽的型模，所述至少一個溝槽由基本上平坦的表面形成；

-在各個溝槽中設置至少一個插入件，所述至少一個插入件由相應的設有紋理部的基本上平坦的表面組成；

-由設有插入件的型模來制造與將被模制的輪胎的反向形狀相對應的、由優選為塞拉斯丁(silastene)的柔性材料制成的由柔性材料制成的模具；

-由柔性模具來制造與將被模制的輪胎的輪廓相對應的、由優選為石膏的脆性材料制成的型模；

-由脆性材料的型模來制造與將被模制的輪胎的反向形狀相對應的、由優選為鋁的金屬材料制成的模具；

-移除所述脆性材料的型模(例如，通過破壞所述脆性材料的型模)，以便釋放所獲得的金屬模具。

有利地，所述插入件的紋理部通過3D打印或激光加工、或者借助于沖模、或者通過金屬粉末的選擇性熔融或者通過電火花加工來制造。

附圖說明

在以下通過圖1至圖13b補充說明的說明書中給出了所有實施例細節，圖1至圖13b僅僅以非限制性示例的方式給出，并且其中：

-圖1是根據本發明的型模的示例的一部分的立體圖；

-圖2a顯示了在結合插入件之前、由型模本體和溝槽表面組成的型模的一部分的立體圖；

-圖2b顯示了來自圖2a的型模的側視圖；

-圖3和圖4示出了型模的插入件組合件(配置)的示例；

-圖5a是呈“U”形的插入件組合件的立體圖；

-圖5b是圖5a中的組合件的紋理化區域的放大圖；

-圖6至圖11示出了能夠設置在根據本發明的插入件上的紋理部的不同類型的示例；

-圖12顯示了示出由根據本發明的型模制造用于模制和硫化輪胎的模具的主要步驟的框圖；

-圖13a示出了一變型實施例，其中插入件超過溝槽表面地延伸以便覆蓋胎面花紋元件的頂部的至少一部分；

-圖13b示出了另一變型實施例，其中插入件在壁處和頂部包圍胎面花紋元件。

具體實施方式

圖1顯示了根據本發明的型模1的一部分的立體圖，所述型模1設有本體2和溝槽4，所述溝槽4的表面覆蓋有設置成“U”形的三個插入件10，這些插入件設有紋理部11。圖2a和圖2b顯示了在插入件被裝配至溝槽4中之前本體2的類似區域。可見，插入件有利地被設置在限定溝槽的胎面花紋元件上。此外，所述插入件設有非常高精度的紋理部，即使圖案部是復雜的和/或具有相對小的尺寸。此外，因為紋理部在分開的元件(插入件)上制成，所以能夠以特別有吸引力的成本提供特別地被制定成確保質量和精度水平在所有表面上一致的制造狀態。最后，所述方案使得能夠由單個型模本體制造其中紋理部的設置可以改變的結構變型，以便以低成本生成可觀數量的變型。這些設置可提供其形狀和/或尺寸和/或分布可依據需要而改變的紋理部。

圖3和圖4示出了設有紋理部11的插入件10的組合件的示例。在圖3的示例中，兩個插入件10相鄰并且被組裝成“L”形。所述兩個插入件有利地設有不同的紋理部11。

圖4示出了組裝三個相鄰的插入件10以便覆蓋三個溝槽表面并且因此形成“U”。所述插入件設有紋理部11。在圖5a和圖5b中更詳細地顯示了所得到的插入件組合件20。

在所有這些示例性實施例中，有利地提出，在結合至型模本體之前將相鄰的插入件連接在一起，以便使最終的組裝更容易以及減少將在型模上執行的操作數。

圖5a顯示了呈“U”形的三個插入件的組合件的立體圖。所述插入件設有紋理部11。圖5b顯示了圖5a中的組合件的放大立體圖，其中紋理部11清楚可見。在該示例中，所述紋理部由從壁朝向溝槽延伸的小的圓形表面組成。

圖6至圖11示出了可設置在根據本發明的插入件之一上的紋理部的其他示例。

圖6示出了其中圖案部具有多個條柱106的實施例。條柱106在圖案部中以至少等于每平方毫米(mm²)一個條柱的密度分布，每個條柱具有在0.0005mm²和1mm²之間的平均橫截面S。應當指出，每個條柱的平均橫截面對應于從條柱的基部開始以一定(規律)間隔測得的橫截面S的平均值。條柱106具有其橫截面在這些條柱的高度Hb上減小的總體圓錐形的形狀。

圖7示出了其中圖案部具有多個相互平行的葉片107的實施例，在圖案部中葉片107的間距最多等于0.5mm，每個葉片107具有在0.02mm和0.5mm之間的平均寬度。應當指出，所述平均寬度對應于在葉片的高度Hl上以一定(規律)間隔測得的寬度l的平均值，每個葉片的高度在0.05mm和0.5mm之間。

在另一變型實施例中，圖案部具有條柱106和/或葉片107的組合。

本發明不限于所述和所示示例并且在不脫離其范圍的情況下可對其進行各種修改。因此，根據另一非限制性變型實施例，來自圖7的葉片107可以是不連續的。它們在彼此之間具有平坦部分。它們還可以在彼此之間具有橫截面的差異。另外，所述葉片可以具有彎曲或者角度，特別是沿著其長度的彎曲或者角度。它們還可以具有可變的長度。

在圖8的示例中，圖案部具有其邊長C在0.05mm和0.5mm之間、其高度Hp在0.05mm和0.5mm之間的平行六面體橫截面108，在紋理部中兩個相鄰空穴之間的距離Dp在0.05mm和0.5mm之間。在一變型中，圖案部的橫截面可以是圓形的或者多邊形的(例如六邊形的)。對于正方形或者多邊形結構，能夠更容易地將元件相對于彼此進行組織，以便限制所述元件之間的中間區域的表面面積。

在圖9的變型中，元件109具有相互可變的形狀和距離。該變型使得能夠使紋理部的細節顯得較不可見。

圖10示出了根據另一非限制性變型實施例的圖案部。在該變型中，圖案部由多個空穴112形成。空穴112在該情況下呈延伸至模具的深度中并且通向模具外部從而形成圓形開口111的圓錐形部的形式。因此，空穴112具有隨著進入模具中的深度而減小的橫截面。應當指出，在該變型中，空穴112的開口111不接觸。開口111被中間區域113分開。此外，開口111在模具上有規律地分布以使得圖案部的每個開口之間的距離d總體相似。

圖11是圖10中的圖案部的放大圖。在該情況下，空穴中的全部或者一些具有至少一個壁114，所述至少一個壁114在橫截面中相對于垂直于圖案部的方向Z形成在10°和60°之間的角度β。

圖13a和圖13b是示出根據本發明的型模的變型實施例的放大橫截面圖，其中插入件10相對于溝槽以特定方式設置。在圖13a的示例中，插入件10超過溝槽4的表面地延伸以便覆蓋限定所述溝槽的胎面花紋元件的頂部的至少一部分。在圖13b的示例中，插入件10在壁處和頂部包圍胎面花紋元件。在未示出的變型中，所述壁的插入件僅僅覆蓋壁的上部部分。

根據本發明的型模1、插入件并且特別是紋理部11的成形可通過3D打印、激光加工、借助于沖模或者通過電火花加工來實現。所述型模具有使得能夠制造多個用于模制和硫化輪胎的模具的優點。借助于將紋理化型模1用作基礎模型，所制造的模具設有與型模的紋理部相反的紋理部，從而在不必提供用于模具或者輪胎的特定隨后機械加工步驟的情況下，賦予所模制的輪胎以與基礎型模的紋理部相匹配的紋理部。這特別有利地實現了易于制造以及較低的成本。

然而，該型模不能直接用于工業制造用于模制和硫化輪胎的模具。這是因為，由于最終的模具由金屬材料(即，非柔性材料)制成，所以最初的型模(也是非柔性的)通常不能用于制造最終的模具，因為結合起來的兩個元件將難以分開。因此，按照已知方式，提出設置一組中間步驟，以用于從剛性型模轉化至柔性中間模具，并進而轉化至一旦最終的金屬模具制成便易于移除的型模。圖8中示出了這些各個步驟。

圖12中的功能性流程圖顯示了根據本發明的制造用于模制和硫化輪胎的模具的方法中的主要步驟。首先，在步驟100中，制造如上所述的型模1，所述型模1具有紋理化插入件10，所述型模1的形狀特征對應于將被模制的輪胎。在為了使紋理部成形的情況下，插入件有利地被分開制造并進而被附接至型模的本體。可通過粘結、螺釘固定等進行緊固。

在步驟101中，由該型模制造由柔性材料制成的陰模具。由于材料的柔性，可以容易地從型模1上移除所獲得的模具，所述型模1既充當支撐件又因此充當模型。在步驟102中，制造另一型模，這次由在步驟101中獲得的、由柔性材料制成的模具來制造所述另一型模。由于該型模預定用于在隨后的步驟中破壞掉，所以有利地提出由易于破壞的廉價材料(例如，石膏)制造所述部件。應當指出，該型模具有與最初的型模1的輪廓相對應的輪廓。

一旦已經獲得所述石膏型模，則這使得能夠制造最終的金屬模具(步驟103)。所述兩個部件、即金屬模具和脆性材料型模通過打破所述型模以便釋放金屬模具來分開。

如此，獲得了一種使得能夠在將制造的輪胎上準確可靠地復現基礎型模的紋理部的金屬模具。

圖中所用的附圖標記

1 型模

2 本體

4 溝槽

10 插入件

11 紋理部

20 插入件組合件

106 條柱

107 葉片

108 平行六面體橫截面

109 元件

111 開口

112 空穴

113 中間區域

114 壁