具有通氣性能的輪胎硫化模具的制作方法

專利名稱：具有通氣性能的輪胎硫化模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于充氣車輛輪胎的制造的硫化模具，該模具具有多個通氣孔，其數量在1000至3000范圍內。
眾所周知，任何輪胎硫化模具都必須通氣，以便使得未硫化的輪胎在從內側吹制的過程中可以與硫化模具的成形工具緊密接觸。在此過程中，未硫化的輪胎的外側將空氣沿徑向向外推擠。當此空氣不能被排出時，它就會被壓縮到正好小于所施加的吹制壓力。雖然施加壓力會導致橡膠內空氣吸附能力的增加，但是，空氣吸附能力仍相當低。既沒有被排出也沒有被溶解的在橡膠材料內的余下的空氣，會在硫化模具的內輪廓和未硫化的輪胎的外輪廓之間形成局部的緩沖空間。在硫化模具和未硫化的輪胎之間的這些局部位置處的錯位接觸不僅會導致在這些部位處在未硫化的輪胎內形成凹陷，而且會因空氣相對于硫化模具的金屬的熱傳遞系數的大大減小而減小其受熱程度。這會導致橡膠的不充分的硫基硫化，從而導致材料在使用時的失效。
因此，所有的輪胎制造商都對硫化模具的通氣問題給予極大的關注。
輪胎胎面的胎紋一般來說是非常繁多的，它們包括縱向的和橫向的溝槽以及多條切紋，有時候還有均勻的彎曲切紋，它們形成象履帶板和撐條那樣的不同的正部分。至于充氣性能方面，形成輪胎胎面的負部分的硫化模具的多個凸起部，一般沿徑向向內將要消除的空氣體積分成眾多隔離開的槽腔，每個槽腔要求將其內的空氣體積除去或排出，因此，每個槽腔要求有至少一個通氣孔。
根據最老的并且目前仍然流行的技術，采用了多個細小的孔來使硫化模具通氣，這些細小的孔大致地垂直于所要形成的表面延伸。這些孔這樣安置在成形工具上，使得它們通向硫化模具的外側部件的通氣孔。這些孔具有大致0.7-1.5mm的直徑，這取決于孔的深度和輪胎的尺寸。典型的客車輪胎的硫化模具具有大致1500個通氣孔；典型的雪地輪胎的硫化模具具有多于2500個通氣孔。
這些孔對要被排出的空氣呈現了最小的流阻。但是，對于粘性橡膠的流阻也是最小的，因此，在吹制壓力產生之后，直至足夠的交聯(硫化)防止了橡膠材料的進一步流動為止，大量的橡膠會流入通氣孔內。一般來說，可以通過調節硫化的速度，選擇溫度隨時間變化的過程，以及選擇促進劑和硫的劑量，通氣孔的直徑，以及胎面上硫化的毛狀過量橡膠的斷裂穩定性，來防止在將輪胎從模具中取出的過程中過量的橡膠斷裂。如果過量的橡膠斷裂了，毛狀的凸起部會滯留在相應的通氣孔中，從而阻止了在另一個輪胎硫化的過程中硫化模具的良好的通氣。
但是，特別是對于高檔輪胎來說，許多客戶并不喜歡所生產輪胎的毛狀的外觀。因此，在許多的情況下，在將輪胎分運到輪胎銷售商的手上之前，要將毛狀物去掉。已知有各種各樣的技術來這樣做，這些技術類似于切屑工藝，刨削工藝或磨削工藝。還知道可以對毛狀物進行過度冷卻，以便在輪胎的胎面上制出光潔的切紋邊緣。但是，所有的這些技術都要求相當大的成本。
因此，長期以來，人們的目的是要提供生產沒有毛狀過量橡膠的輪胎的裝置和/或方法，而不需要硫化后進行的處理步驟。為了解決這個目的，現有技術中已知有多種建議。
從美國專利US3377662中可以知道在每個通氣孔中插入一個銷，該銷的橫截面基本上是星形的，該星的外包絡形要稍稍大于通氣孔的內徑，以便使每個銷可以通過壓配合固定到相應的通氣孔內。因此，最初具有較大橫截面積的通氣孔就分隔成具有較小的橫截面積的多個較小的槽腔。這樣形成的各個槽腔的橫截面積的總和是這樣節流的通氣孔的橫截面積的大約1/10，從而使得每個槽腔的橫截面積是初始橫截面積的大約100分之一。這個方法是基于這樣的已知的知識，即鉆孔工具不能超過關于工具的長度與所鉆的直徑的比值的某個限定值，因為超過了這個限定值，鉆頭就會斷裂。因此，通氣孔的直徑不可能選擇得象所要求的那樣小。
但是，為了達到要求的通氣功能，流動橫截面基本上要比鉆孔工具所能鉆出的孔小。因此，往外壓出的毛狀橡膠材料的直徑就會非常小。本發明的基本構思是通過將用常規鉆孔工具鉆出的直徑較大的孔分隔成多個狹窄的通道的方式，使孔的橫截面積大大地減小。歐洲專利0518899提出的是基本上同樣的方法。
歐洲專利申請0311550揭示了將基本上是圓形的銷插入已知的通氣孔中的方法，該銷具有稍稍小于在成形輪胎的硫化模具的側面處的通氣孔的內徑的外徑。在徑向向外的局部區域，通氣通道設置有將相應的銷通過壓配合固定住的突起部。
因此，此專利申請也是涉及通過插入銷使橫截面積較大的通道變窄的改型方法。此專利與前面討論的美國專利的不同之處在于通氣孔的其余流動橫截面沒有被分隔成多個被安置成一個圓上的小的間隙，但是，形成了一個連續的窄的環形間隙。雖然根據美國專利US3377682的鑲嵌件的星形外側輪廓可以通過用對應的壓鑄模拉拔一根金屬絲的方式廉價地生產，但是根據歐洲專利申請0311550的通氣通道的花鍵孔輪轂型內輪廓則需要更加昂貴的切削加工。
歐洲專利申請0591745建議在與輪胎接觸的硫化模具中使用一種多孔的材料。這些孔的尺寸應該小于0.05mm。這種材料的氣孔應該大到足以提供相當快速的空氣排放，但是又要小到足以防止橡膠流入這些孔中，從而導致氣孔堵塞。
但是，在這方面的經驗已經顯示，在小的硫化周期次數之后，這些氣孔就已經被堵塞住了。而且，氣孔的疏通是不可能的。
從歐洲專利申請0440040中可以得知，將模具段沿連接要求通氣的部位的平面分成若干局部的段。同樣，這樣是基于通氣通道必須制得較小以便使所產生的流阻只允許橡膠非常淺地滲透到這些通道內。
與前面所討論的現有技術的方法不同，該方法允許通過將相應的模具段拆卸成局部的段的方式對通氣間隙進行清潔。而且，這種模具，因具有大量的接觸表面，而這些表面對于最現代的輪胎胎面設計來說，不再會是平面的，而必須是對應于成品輪胎的橫向溝槽的槽跡而彎曲，所以會是非常昂貴的。
從德國專利申請3914649中可以得知這種通氣間隙的一種特殊的布置，在該公開文本中是以標號18標示的，它們被直接布置在肋的底部處(見第2欄，第43行)。
歐洲專利申請0451832也揭示了一種通氣間隙的布置方式，其是將模具段細分成迷宮式的結構。該德國專利申請1933816(權利要求6)，日本專利申請7691423，日本專利申請51119776，和美國專利申請4691431以及美國專利申請4708609都是基于同樣的構思。
還有人建議，重復地在對輪胎胎面進行成形之前使輪胎硫化模具形成真空。為此，通氣通道的數量相當的小就足夠了；對于使模具形成真空有滿意的時間限度的情況，甚至一個通氣通道就足夠了。
在這種模具中生產的輪胎完全沒有任何的突伸的過量橡膠，也就沒有必要對模具進行清潔了。
但是，不利的方面是，對于輪胎硫化模具的尺寸和若干分隔平面來說，用相當高的成本只能獲得低于0.1巴的真空度。而且，對于0.1巴的真空度來說，還存在超過橡膠對空氣的溶解吸收能力的殘余的空氣。因此，通氣通道不可能完全去掉。在美國專利4573894，4597929和5283022以及德國專利公開說明書2210099和歐洲專利申請0458154中也提出了類似的建議。歐洲專利申請0414630也涉及這種方法并且還教導進行相反的操作，即為了排空成品硫化輪胎，將氣體通過通氣通道吹入硫化模具內。這后一種方法，沒有前面的真空應用，可從美國專利4812281中得知。
德國專利公開說明書2200314和2524538以及3142288都公開了加工沒有側向流動的模壓噴射部件的裝置。一個通氣通道相對于模穴同心地設置并且通向一個排氣裝置，該排氣裝置在開始聚合物混合體的注射模塑前，先在模具中產生完全的真空。殘余的空氣的壓力可以是這樣的小，因為只存在一個具有非常短的弧形長度的密封表面。在注射模塑開始后不久，即在用聚合物混合體完全充滿模穴之前，用一個具有錐形閥板的閥將通氣通道閉合上。
閥門關閉是通過使流入閥板的表面上的聚合物混合體撞擊在模穴的側面上的方式直接地(德國專利公開說明書2200314和德國專利公開說明書3142288)或通過板由單側作用的傳送壓力導致的變形間接地(德國專利公開說明書2524538)導致的，該單側作用的傳送壓力通過一個位移機構傳遞到該閥板上。閥非常早地閉合確保了沒有聚合物混合物可以進入到密封表面和閥板背離模穴的錐形表面之間的間隙。這樣可以完全防止側向流動，并且從開始就避免了閥被粘堵的問題。因此，在卸下精硫化零件，特別是橡膠密封件和墊圈時，提供一個弱的螺旋彈簧就足以使閥開啟。
但是，這種通氣技術具有這樣的問題，在硫化模具內的殘余的空氣在閥非常早地開始閉合后不能被排出，而是受到壓縮。這個缺陷在高質量的注射模中可以允許，因為非常少量的殘余空氣可以通過排空而得到。此外，根據其類型，用于傳輸聚合物混合物的擠出機可以達到100至400巴的壓力，通常約為300巴。因此，在注射模具內的極少量的殘余空氣可以被壓縮到極端的程度，使得在充填過程結束時，殘余空氣的量實際為零。此外，高壓還會增加可以溶解在橡膠材料內的空氣的數量。
由于這樣少量的殘余空氣因較大的容積(約大于10的三次方)和因很多的對接密封表面具有非常大的弧形長度而不可能滯留在輪胎的硫化模具內并且由于小客車和機器腳踏車的輪胎制造時的吹壓只有約10巴，對于重型卡車的輪胎只有約15巴，因此此種現有技術的沒有側向流動的注射模塑方法不可轉用到充氣車輛輪胎的制造中。
從德國專利公開說明書3622598中可以了解到用于多成份塑料的成形工具上的通氣孔在一個可手動移動的沖桿上的布置方式。
在現有技術的總的回顧中可以看到，上述建議中的某些建議已經做了小的改進，但是，至今為止，沒有提出一種令人完全滿意的使車輛輪胎的硫化模具通氣的方法，這點因這樣的事實而是顯然易見的，即至今為止，大部分輪胎在從硫化模具中取出后仍然呈現不希望有的側向流動形成的毛狀突出物。
因此，本發明的目的是提供一種硫化模具，該模具允許進行實際上沒有側向流動的充氣車輛輪胎的制造，而不需要在硫化后進行切割操作。
根據本發明的用于制造輪胎硫化模具的主要特征在于具有600至3000個通氣孔的模具壁；每個通氣孔中插入有一個閥門；該閥門這樣設計，即拉伸未硫化輪胎的表面，插入到硫化模具中以便進行硫化，閉合上該閥門，當在硫化之后將硫化過的輪胎取出時該閥門再次被恢復到開啟位置上。
最好是，該閥門具有一個閥件，該閥件包括一個閥軸和一個連接到該閥軸上的閥板，該閥板具有截錐形的形狀，其上一個基本上是平的平面面朝硫化模具的內側，其中該閥板的錐形表面背離硫化模具的內側，該閥門具有一個用于與該錐形表面的匹配的反向表面，該閥門還包括一個用于將該閥門偏壓到開啟位置上的恢復彈簧，其中，該閥門在壓印胎面花紋的過程中在與未硫化輪胎的聚合物混合物接觸時被迫進入到閉合的位置上，并且其中，當硫化過的輪胎從硫化模具中被取出時，該恢復彈簧會使該閥門恢復到開啟的位置上。
最好是，該匹配的反向表面是設置在模具壁上。
該閥門最好包括一個其上固定地連接著該閥件和該恢復彈簧的閥殼。
該閥殼最好是圓筒形的。
最好是，該反向表面是設置在該閥殼上。
最好是，該閥殼的外徑介于2和6mm之間，該外徑在閥殼安裝在通氣孔上之前比通氣孔的內徑大些。
最好是，該閥門包括一個沖程限制件，該限制件被連接到閥門遠離硫化模具的內側的端部上，用于將閥件在朝開啟位置的方向上的沖程限定在不超過2mm。
最好是，該沖程限制件是可拆卸地安裝到該閥軸上以便在將閥件卸下時是可拆卸的。
最好是，為了卸下閥件，該沖程限制件是可釋放的卡簧連接件的形式用于將閥件帶有游隙地連接在閥門內，以便允許開啟和閉合閥件的沖程。
最好是，該閥門包括一個帶有一個內腔的閥殼，在該閥殼內設置由該閥件和恢復彈簧，其中該閥殼的內腔在閥殼的背離硫化模具的內側的端部處具有一個第一溝槽，該第一溝槽設置在一個垂直于該閥的閥殼的縱向軸線延伸的平面上，并且在閥殼的縱向軸線的方向上具有第一寬度w15，該沖程限制件包括一個厚度為w16的設置在第一溝槽內的定位彈簧，該沖程限制件還包括一個設置在該閥軸處的寬度為w17的第二溝槽，該定位彈簧與該第二溝槽嚙合，其中，第一和第二寬度w15，w17中的至少一個比定位彈簧的厚度大這樣大的量，即由公式P＝w17+w15-2×w16限定的游隙P至少與閥件的沖程一樣大小。
最好是，該定位彈簧在平面圖上看具有一個C形主部分和具有連接到該主部分上并且相對于該主部分向外側彎曲的自由端。這些自由端嚙合該第一溝槽。
最好是，在另一個實施例中的定位彈簧在平面圖上看具有一個C形的主部分和具有連接到該主部分上并且相對于該主部分向內側彎曲的自由端。這些自由端嚙合該第二溝槽。
最好是，該閥軸具有一個背離該硫化模具的內側的第一端，該第一端具有一個軸環，其中該軸環具有一個面朝該硫化模具的內側的對接表面用于限制閥件朝開啟位置的沖程，該第一端具有至少一條槽縫，以便允許該軸環的直徑被壓縮，使得通過壓縮該軸環的方式，該閥件可從該閥門上取下。
對接表面最好具有一個截錐的形狀，以便朝硫化模具的內側的拉拔作用會導致該軸環的自動的壓縮用于將閥件取下。
最好是，該軸環相對于對接表面的表面具有截錐形的形狀，并且通氣孔具有面朝該硫化模具的內側的向內傾斜的錐形進口，以便通過將閥件從該硫化模具的內側推入該通氣孔內，使該軸環自動地受到壓縮以便將閥件插入該通氣孔內。
最好是，該閥件包括一個帶有一個內腔的閥殼，閥件和恢復彈簧設置在該內腔內，該閥殼具有在安裝時面朝硫化模具的內側的朝內傾斜的錐形進口，其中該軸環的相對于該對接表面的表面具有一個截錐形的形狀，使得通過將閥件推入該朝內傾斜的錐形進口的方式，使該軸環自動地受到壓縮以便將閥件插入該閥殼內。
最好是，該軸環在平面圖上看是偏離圓形形狀的，使得該軸環的遠離至少一個槽縫的直徑比該至少一個槽縫附近的軸環的直徑大。
根據本發明，每個通氣孔包括一個閥門，該閥門設計成可由未硫化的輪胎的拉伸表面在吹制的過程中閉合，并且在取下輪胎時被開啟，以便隨后要模壓以及進行硫化的未硫化的輪胎的壓印工藝再次可以用開啟的閥門進行。最好是，創造性地安置在通氣孔內的閥門的每一個包括一個帶有安置在其內的一個閥軸和一個閥板的可移動的閥件，該閥件在背離該硫化模具的內側的一側處成形為截錐形的形狀，而在面朝該硫化模具的內側的一側設置有一個大致上是平的表面。閥板的截錐形的表面分別與一個閥殼的硫化模具的對應段的匹配表面共同配合。
在進行未硫化輪胎的壓印步驟的過程中在壓緊聚合物混合物時閥門中的每一個閥門都進入到閉合的位置上，該未硫化的輪胎最好是一個充氣車輛輪胎。但是，在將成品(硫化過的)輪胎取下時，每個閥門由一個弱彈簧迫使進入到開啟的位置上。
雖然在現有技術的注射模具中，這種模具是通過一個比本發明的閥門大致大2至3倍的閥門來排空的，該排氣閥門閉合得太早，而在所建議的創造性的方法中，該方法最好是不用進行排氣操作，多個微小的閥門相當精確地根據正確的定時來閉合。特別是這些微小的閥門不會閉合得太早，這一點對于安全方面的考慮來說是非常重要的，因為這些微小的閥門被安置在聚合物支流的尾部而不是在其開始流動的附近。必須承認，對于要100％防止側向流動來說，這些閥門中的某些關閉得太晚了。這樣所導致的圓形側向流動突出物具有2.8mm的環形直徑，約0.3mm的環寬，和約0.25mm的環高。因此，側向流動突出物是如此得小以致至少對于大多數市面的輪胎的胎段來說，進行后處理來將側向流動突出物去除是沒有必要的。
對于制造時間，空間要求，和丟掉又太昂貴的廢橡膠，所導致的節省是很有益的。這些節省超過了閥門的成本在硫化模具上所作的資金投資。特別是關于人力方面的節省已經使本發明的議院評論家們感到吃驚，他們起初擔心在常規的研磨機上所節省的工時會被對硫化模具內的眾多的閥門的維修要求大大超過。但是，令人驚奇的是，第一個實驗硫化模具并沒有對大約1600個小的閥門提出維修的要求。
相對于現有技術的流行的指甲形的(毛狀的)側向流動突出物在尺寸上得到大大地減小的所余下的側向流動突出物在外觀上與歐洲專利申請0311550中所公開的突出物的外觀相當，如上面所討論的那樣。
在窄的或緊密的通氣間隙方面與許多的現有技術的建議相比，用本發明的裝置見不到橡膠的聚集物或燒過的(碳化過的)橡膠殘余物。共同配合的閥座和閥板的令人吃驚的清潔運行是基于這樣的事實，即一方面，滲入閥門間隙內的橡膠量會導致相對于進一步的橡膠流動的快速的和幾乎完全的密封，因為閥門的堵塞會使每個間隙長度上所引入的橡膠的量要比前面建議經緊密的間隙通氣的情況下的小得多，另一方面，因這樣的事實，即因它們的脆弱性起初被視為易于斷裂的突出物，并不會斷裂，因為最好由一個彈簧實現的閥門的開啟在硫化之后不會夾住突出物的任何部分。特別是，沒有由吹制壓力導致的橡膠壓縮的后效應，這在常規的情況下會導致一般可見的夾住效應。
為了改善閥座和閥板處的兩個最好是錐形的表面的清潔操作，可以用防粘連材料涂覆這些表面。建議使用聚四氟乙烯和聚二甲基硅烷作為防磨蝕材料，這可以從德國專利公開說明書3903899和歐洲專利0228652中大致地得知。
代替用彈簧進行強迫開啟的方式，這涉及一種閥門驅動器，來代替通過成品輪胎和閥板之間的粘接力來拉動閥件的方式，還可以通過將空氣注射入通氣通道內的方式使用一種充氣驅動器作為彈簧的等效物，但是，這種方法看起來似乎較昂貴。雖然歐洲專利甚0414630和美國專利4812281已經示出了為了取下輪胎的目的使用空氣注射的方式，但是，在這些裝置裝并不存在閥門，因此沒有閥門驅動器，也沒有所公開的充氣驅動支承件。
為了使本發明的硫化模具的制造較經濟以及為了使閥門的更換較簡單，在閥門可能失效的情況下，建議每個閥門具有其自身的最好是圓筒形的閥殼，閥門的所有的可移動的零件都連接到閥殼上，以便是“不可能松散的”。術語“不可能松散的”在此連接件中意味著沒有單獨的零件在從閥門制造商處向各地輸送的過程中或在閥門的安裝或卸下的過程中會丟失或掉下來。這并不意味著閥門是不可能拆卸的。至少在實驗階段，已經看出這樣的優點，即對于定期檢查的閥板可以很容易地例如用一個卡簧連接件拆卸下來(沒有觀測到閥門的失效)。在本文中公開了兩個這樣的實施例。
最好是，對于客車輪胎來說，閥殼12的外徑介于2.0至6.0mm之間，最好是介于2.0至4.5mm之間，而對重型卡車輪胎來說，最好介于3.0至6.0mm之間。
由于拆卸閥門不是那么經常，因此建議使用壓配合將閥門固定到模具段內來代替螺接。為此，在閥門的拆卸開的狀態下，閥殼的外徑比模具壁模具段上的對應的通氣孔的內徑大。對于閥殼直徑為3.5mm的情況來說，相對于孔過盈尺寸應該是50至150μm。對于較大的閥殼直徑來說，它應該對應地大些，而對應于較小的閥殼直徑來說，它應該相應地小些。該過盈尺寸與用于閥殼的鋼和用于帶有接納孔的模具的段的鋁材料的配對有關。對于熟悉現有技術人來說，更剛硬的材料的配對性，例如鋼/鋼，該過盈尺寸可以選擇得相應的小。
最好是，本發明的硫化模具的每個閥門在背離硫化模具的內側的閥軸的一側處設置有一個沖程限制件。此沖程限制器將閥件進入開啟位置的沖程，最好是，對于客車輪胎模具中的閥門來說，限制在0.3至1.2之間的沖程，而對于重型卡車輪胎來說，限制在0.5至2.0mm之間的沖程。閥門的開啟運動受到限制的沖程在下面的說明中將稱為閥門沖程。對運動進行這樣的限制，就有可能與自由拉伸彈簧長度配合，使該彈簧在其力導引表面處總是處在拉或壓載荷作用下，其中該自由拉伸彈簧長度比彈簧在最寬位置處的安裝長度大。這可以簡單和有效的方式避免彈簧發出卡搭卡搭聲，以游隙進行的彈簧連接會發出這種卡搭卡打聲。此外，對于太長的閥門沖程來說，閥門的閉合會出現遲滯，從而導致在最好是錐形的配合密封表面之間有大量的過量突出物。
盡管在所有進行加熱的實驗中，所有的閥門都正常地工作，但是，還是希望使閥件具有觀測和替換的可能性。因此，對于閥件應該是分別可從閥殼上取下的，對于沒有閥殼而是直接地安置在相應的模具段中的閥件安排來說，甚至在設置了一個用于限制閥門沖程的沖程限制件時，應該是可從模具段上取下的。但是，特別是這種沖程限制件通常會妨礙閥件在朝硫化模具的內側的方向上拆卸下來。
作為解決此問題的一種方法，建議以可拆卸的方式，例如用配合螺紋，在閥軸處設計沖程限制件的連接件(對接面)。為此，閥軸背離硫化模具的內側的端部可以設置有外螺紋。盤式的對接件可以設置一個通孔以便由外螺紋予以接納并且接著可以用一個螺母固定在其上。為了減少零件的數量，還可以在對接盤上提供具有用于與閥軸的外螺紋配合的配合內螺紋的通孔。
為了便于快速地操作，建議提供卡簧連接件形式的沖程限制件，這種連接在閥軸和閥殼，即各個相應的模具段之間具有游隙。因此，所有的閥件可以在沒有擰松幾百個螺紋連接的情況下拆卸下來。每個閥件的卡簧連接件應該設計成在硫化模具的內側的方向上的猛力的拉動會導致拆卸，并且在相反的方向上的猛力按壓可導致其的安裝。
結合附圖從下面的說明中可以更清楚地了解本發明的目的和優點，其中

圖1a以縱向截面圖的形式示出了模具段的左半部分在輪胎的胎面部分進行模壓的部位，在模具壁的每個通氣孔內設置有一個閥門，并且未硫化的輪胎沒有貼靠在模具上；圖1b以縱向截面圖的形式示出了模具段的同樣半部，但是未硫化的輪胎已經貼靠到模具上了，因此所有的通氣閥門都已經處在閉合的位置上；圖2在同樣的截面上以20∶1的比例示出了單獨一個通氣閥門，其在面朝硫化模具的內側的一側上有螺紋對接件以便限制閥門的開啟沖程；圖3在同樣的截面上以20∶1的比例示出了單獨一個通氣閥門，其閥門沖程的沖程限制件形成有給定的游隙，該沖程限制件是一種卡簧連接件的形式，它包括一個作為一個獨立的零件的定位彈簧；圖4a以同樣的比例示出了圖3所示的取下后的定位彈簧；圖4b以類似的方式示出了圖3所示的定位彈簧的另一種實施例；和圖5以類似于圖3的方式示出了一個帶有一個沖程限制件的閥門，該沖程限制件形成有給定的游隙并且是一種卡簧連接件的形式，借此，卡簧連接件所需要的彈簧作用不是通過彎曲一個獨立的定位彈簧來獲得，而是通過彎曲閥軸的帶有槽縫的下端來獲得。
現在將借助圖1至圖5所示的若干特殊的實施例來對本發明進行詳細的說明。
圖1a以縱向截面圖的形式示出了本發明的硫化模具1的一個模具段10的左半部。在此實施例中的硫化模具1，如常規的那樣而不是本發明所要求的，在胎面部分上沿徑向分開，使得模具段10是可沿徑向移動的。所示的模具段10是輪胎的胎面成形部位的一部分。通常，沿徑向分開的模具在胎面部位具有7至13個模具段10，因此，用于客車輪胎的模具一般具有7或9個模具段，用于輕型卡車輪胎的模具一般具有9或11個模具段，而用于重型卡車輪胎的模具一般具有11或13個模具段。
與具有轉動軸線的水平位置的成品輪胎的功能位置不同，硫化模具一般被安排成一種具有轉動軸線為豎直位置的水平結構形式。未硫化的輪胎較易于以此種方式插入，而硫化輪胎更易于以此種方式取下。模具的兩個側向部分因此被稱為頂部模具部分和底部模具部分。
可徑向移動的模具段10以及沒有示出的側向部分是要求通氣的。但是，每個表面面積所要求的通氣孔的數量在側向部分上要比模具段10內小，因為輪胎所要成形的形狀并不如在側向部分處那樣的復雜。最好是，在軸向可移動的側向模具部分10上的通氣是以相同的閥門3進行的，這些閥門3也設置在徑向可移動的模具段10上。由于除了通氣孔2的布置沒有那么緊密外，在徑向可移動的模具段和軸向可移動的側向部分10的通氣之間不存在差異，這里標號10用于標示兩種類型的模具部分。
重要的是要注意到，在每個通氣孔2中安置有一個閥門3。圖1所示的模具段10內沒有插入未硫化的輪胎。因此，由壓力較弱的彈簧11偏壓的所有的通氣閥門3都是開啟的，該彈簧更詳細地示出在圖2中。從圖2中可以見到，閥板6因此在徑向上朝內延伸到硫化模具的內側。
用于達到開啟位置的恢復彈簧11應該是盡可能地弱，但是又要達到所要求的那樣強，這要考慮到重量，摩擦和制造公差的因素。為了可靠地達到開啟位置，根據所進行的實驗，當預應力，更準確地說是恢復彈簧的預壓力是閥件的自身重量和彈簧一半重量之和的1.5倍時就足夠了。
未硫化的輪胎14實際上是以已知的方式插入到如圖1a所示具有敞開的通氣通道2的模具內的，因為閥門3是處在開啟的位置上。
圖1b以類似于圖1a的視圖示出了這樣的狀態，即在殘余的凸起部分的端部處，未硫化的輪胎在正要與模具1的溝槽的底部接觸時進行壓印和硫化，該模具模壓出輪胎胎面的突出部分(胎紋，胎肋)。多數的通氣通道2都通向模具內側處的溝槽底部。已經具有某種尺寸穩定性的橡膠材料的接觸抵抗相應的壓力彈簧11的弱阻力迫使閥門3進入閉合的位置(如所示的那樣)。
術語“殘余的凸起部分”是指未硫化輪胎的總的凸起部分的余下的凸起部分。在硫化模具內的凸起是通過吹制的方式實現的，并且導致胎面胎紋紋樣的模壓，或對于非常深的胎面和/或非常抗拉的加強件，導致模壓過程的完成。
圖2是以與圖1同樣的截面以20∶1的比例示出一個具有一個閥件4的單獨的通氣閥門3。該閥件4包括一個閥板6和一個閥軸5。恢復彈簧11對中地設置在閥板6的臺肩處。為了限制閥門的開啟沖程，一個沖程限制件或具有內螺紋的對接件13被擰到閥軸5的背朝硫化模具的內側的相應的端部的外螺紋上。
閥板6包括一個基本上平的端面8，該端面與模具的內側的形狀配合。未硫化的輪胎在殘余凸起的過程中停留在此端面8處。閥板6另外還可以是一個以其直徑和以其錐角與內錐形表面9配合的截錐體7 。相對于代表閥件的縱向軸線的點劃線所形成的錐角應該介于15°和60°之間。特別適合的角度是所示的22°角。
為了改善有關模具制造的后勤供應工作，例如，與閥門制造商有關的整個閥門制造的外部供應(outsourcing)，建議如此處所示的那樣，將每個閥件4設置在一個獨立的基本上圓筒形的閥殼12內。壓力(恢復)彈簧11和對接件13一起形成一個構件，該構件包括閥門3的所有的零件，使得它們不會丟失。這種閥門3可以由閥門制造商完全地安裝好，并且可以由模具制造商從硫化模具的內側插入到準備好的相應通氣孔內。
這樣的插入最好是通過將閥門敲入一個小孔內的方式進行。這會導致一種壓配合。為了一方面提供足夠的固定作用，另一方面提供不會破壞模具段的拆卸可能性，實際上已經證明，使閥殼具有3.5mm的外徑D和使孔具有3.35mm的內徑D(見圖1a)是成功的。為了便于進行敲打動作，閥殼12在背離模具的內側的端部處具有一個錐形部分是有利的。恢復彈簧11最好是具有大約10個自由的繞圈的螺旋彈簧的形式，在每一端都設置有一個額外的緊圈。通過使彈簧的繞圈具有較大的節距，似乎可以對每個開啟和閉合沖程使閥件繞點劃線代表的縱向軸線作一個小的轉動。因此，對于一個延長的周期，可以使整個閥板的圓周邊上有特別均勻的閉合作用。
當采用圖2的變型時，閥門3沒有閥殼，這樣錐形內表面9可通過鉆孔或切削直接設置在模具段的壁的相應的部位上。
圖3以與圖2同樣的截面以同樣的比例20∶1示出了一個獨立的通氣閥門3，該閥門3具有一個卡簧連接件形式的閥門限制件用于以給定的游隙限制閥門沖程h。閥門限制件包括作為一個獨立的零件的定位彈簧16。在如圖所示的閥門的較敞開的位置處，具有面朝模具的內側的軸環18的截錐的錐形表面18.1的閥軸5與定位彈簧16的朝內取向的自由端16.1的端面16.3進行接觸。此端面16.3背離模具的內側。軸環18被連接到閥軸5的背離模具的內側的端部上。
圖4a以同樣的比例以平面圖的形式示出了此定位彈簧16，該彈簧具有朝外設置的C形主部分16.2，該主部分可以被壓縮到這樣的程度，使得彈簧16可以從背離模具的內側的一側，即在圖3中從下側，插入到閥殼的內側，在那里它卡到設置在閥殼12的內側上的溝槽15中，對于沒有閥殼的設計，則是插入到沿垂直于閥門3的縱向軸線延伸的平面上的模具段內的通氣孔內。定位彈簧16具有向內取向的可彈性變形的自由端16.1，該自由端設計成在它們被釋放后可以與圖3所示的閥軸5的溝槽15嚙合。自由端16.1彼此靠得足夠得近，以使在彈簧16的背離模具內側的表面16.3與軸環18的面朝模具內側的表面18.1接觸后，還存在抵抗閥件4取下的阻力。最好是，在另一方面，自由端16.1應該隔開得足以使閥件4可以移動而不會沿點劃線所代表的縱向軸線卡死在對接面18.1和17.1之間。
從圖3中可以看見，這些自由端16.1在將閥軸5從模具內側的方向通過軸環18的錐形導引表面18.2安裝時是隔開的，該錐形導引表面設置在軸環18的背離模具內側的端部上。軸環18被連接在閥軸5的背離模具內側的端部上。在越過了軸環18的最厚的部分后，自由端16.1再次靠近，同時沿反向取向的錐形表面18.1滑動，使得閥軸5只可以花費很大的力(具體地說是用大于彈簧11的力)才能在朝模具內側的反向方向上取下。為了在安裝閥件4時將彈簧16更加牢靠地固定住而不會從溝槽15中脫開，可以從背離模具內側的一側克服彈簧的彈力將一個套筒壓緊或擰上。
朝內的自由端16.1嚙合閥軸5的溝槽17。溝槽17劃分為由錐形表面18.1限定的背離模具內側的一側和由最好是平的表面17.1限定的面朝模具內側的一側。溝槽17的溝槽寬度w17比彈簧16的厚度大某個量。該量稍稍大于閥門沖程h，使得在閥門3的閉合位置上，溝槽17.1的跟隨著閉合運動的端面并不會拉伸到彈簧16的面朝模具內側的端面16.4處。借此，就避免了在閥門沖程的限制上的過度的限定，并且閥板6的錐形外表面7就可以很容易地導引到錐形內表面9內。這就實現了閥門3的完美的閉合，并且消除了閥板6的端面8和模具內側的環繞表面之間的位移。這點從理論上在溝槽寬度w15根據下面的公式相應地較大時還可以用較小的溝槽寬度w17來達到
w17+w15＝2w16＞h但是，主部分16.2必須是可相對于閥殼12位移的，這還可在閥門的徑向方向上導致附加的游隙，并且導致傾向于產生相應的波動的摩擦系數。因此，w16最好只稍稍小于w15，使得能夠提供插入所要求的約20μm的游隙。這樣上述公式就可以簡化為w17-w16＞h圖4b以類似于圖4a的形式示出了定位彈簧16的這樣一種變型，其中以標號16.5標示的C形主部分設置有不向內延伸而是向外延伸的自由端，這些自由端用標號16.6標示。自由端16.6設計成在閥殼處與溝槽15嚙合，而C形部分設計成與閥軸5的溝槽17嚙合。
圖5以類似于圖3的形式示出了一個通氣閥門3，其具有一個具有限定的游隙的卡簧連接形式沖程限制件，借此，卡簧連接所要求的彈性壓縮還可以通過彎曲來達到，但是，不是象彎曲的單獨的定位彈簧那樣，而是象彎曲閥軸5的背離模具內側并且處在圖5的底部處的開有槽縫的端部那樣進行彎曲。
為了節省制造成本，最好是通過一個單一的槽縫19來獲得這種開槽。在此實施例中，槽縫19必須具有足夠的寬度，以便允許兩個余下的舌片在通過閥殼12背離模具內側的孔12.1插入閥軸5和從其中取出時在所示的縱向截面上以及在垂直于該截面延伸的閥門3的縱向截面上有足夠的壓縮沖程。(后一個橫截面平面是整個模具1的橫截面平面)。但是，當軸環18在槽縫的附近比較平坦即從閥軸5的余下的表面上突伸得較少時，或者當單個槽縫19用在閥軸5的背離模具內側的端部處設置兩條交叉槽縫來代替時，也可以采用更窄槽縫的實施例。
軸環18在閥軸的背離模具內側的端部處具有一個面朝模具的內側的限制表面18.1。此限制表面起用于限制閥門開啟沖程的對接表面的作用，并且設置成在所要求的開啟位置上，該位置對于約2.8mm的閥板直徑和相對于縱向軸線的22°錐角應該要求約0.5mm的閥門沖程，如圖所示的那樣，頂壓在閥殼12的背離模具內側的表面上，或對于沒有閥殼的實施例頂壓在一個等效的表面上。用此對接表面就限制了開啟沖程。
反向的運動，即閉合運動，完全不受軸環18的限制。沖程的限制可以專門通過閥板6與錐形內表面9接觸的錐形外表面7來獲得。
為了拆卸這種閥件4，對于所示的對接表面18.1的較佳的錐形實施例來說，在模具內側的方向上在閥板6處用力拉動就足夠了。否則，就要求用另一只手彈性地壓縮閥軸5的舌片到這樣的程度，使得它可以通過閥殼12的開孔12.1。
為了安裝，軸環18的另一個限制表面18.2的錐形實施例以類似的方式設計就可以了。這樣，用力按壓就足夠了。
在閥軸5的背離模具內側的端部處的槽縫19的深度要小到與所形成的舌片的剛性配合足以提供抵抗閥件無意的脫落的阻力，但是，另一方面，又要大到足以使舌片的彈性足夠允許很輕易地進行拆卸。
詳細描述的實施例給熟悉現有技術的人提供了本發明的全面的知識。但是，所要求保護的并不是由所提供的細節來限定。本發明的要點簡單地說在于在輪胎的硫化模具的數百個通氣孔中的每一個孔中插入一個閥門，借此，每個閥門由未硫化輪胎的拉伸表面予以閉合，并且在取下硫化輪胎時而開啟。
當然，本發明根本不限定于申請文件和附圖的具體的公開內容，而是包含在所附權利要求書的范圍內的任何變更。
權利要求
1.用于制造輪胎的硫化模具，所述硫化模具包括具有600至3000個通氣孔的模具壁；每個通氣孔中插入有一個閥門；所述閥門這樣設計，即拉伸未硫化輪胎的表面，插入到硫化模具中以便進行硫化，閉合上所述閥門，當在硫化之后將硫化過的輪胎取出時所述閥門再次被恢復到開啟位置上。
2.如權利要求1所述的硫化模具，其特征在于所述閥門具有一個閥件，所述閥件包括一個閥軸和一個連接到所述閥軸上的閥板，所述閥板具有截錐形的形狀，其上一個基本上是平的平面面朝硫化模具的內側，其中所述閥板的錐形表面背離硫化模具的內側，所述閥門具有一個用于與所述錐形表面的匹配的反向表面，所述閥門還包括一個用于將所述閥門偏壓到開啟位置上的恢復彈簧，其中，所述閥門在壓印胎面花紋的過程中在與未硫化輪胎的聚合物混合物接觸時被迫進入到閉合的位置上，并且其中，當硫化過的輪胎從硫化模具中被取出時，所述恢復彈簧會使所述閥門恢復到開啟的位置上。
3.如權利要求2所述的硫化模具，其特征在于所述匹配的反向表面是設置在模具壁上。
4.如權利要求2所述的硫化模具，其特征在于所述閥門包括一個其上固定地連接著所述閥件和所述恢復彈簧的閥殼。
5.如權利要求4所述的硫化模具，其特征在于所述閥殼最好是圓筒形的。
6.如權利要求4所述的硫化模具，其特征在于所述反向表面是設置在所述閥殼上。
7.如權利要求4所述的硫化模具，其特征在于所述閥殼的外徑介于2和6mm之間，所述外徑在閥殼安裝在通氣孔上之前比通氣孔的內徑大些。
8.如權利要求1所述的硫化模具，其特征在于所述閥門包括一個沖程限制件，所述限制件被連接到閥門遠離硫化模具的內側的端部上，用于將閥件在朝開啟位置的方向上的沖程限定在不超過2mm。
9.如權利要求8所述的硫化模具，其特征在于所述沖程限制件是可拆卸地安裝到所述閥軸上以便在將閥件卸下時是可拆卸的。
10.如權利要求8所述的硫化模具，其特征在于為了卸下閥件，所述沖程限制件是可釋放的卡簧連接件的形式用于將閥件帶有游隙地連接在閥門內，以便允許開啟和閉合閥件的沖程。
11.如權利要求10所述的硫化模具，其特征在于所述閥門包括一個帶有一個內腔的閥殼，在所述閥殼內設置有所述閥件和恢復彈簧，其中所述閥殼的內腔在閥殼的背離硫化模具的內側的端部處具有一個第一溝槽，所述第一溝槽設置在一個垂直于所述閥的閥殼的縱向軸線延伸的平面上，并且在閥殼的縱向軸線的方向上具有第一寬度w15，所述沖程限制件包括一個厚度為w16的設置在第一溝槽內的定位彈簧，所述沖程限制件還包括一個設置在所述閥軸處的寬度為w17的第二溝槽，所述定位彈簧與所述第二溝槽嚙合，其中，第一和第二寬度w15，w17的至少一個比定位彈簧的厚度w16大這樣大的量，即由公式P＝w17+w15-2×w16限定的所述游隙P至少與閥件的沖程一樣大小。
12.如權利要求11所述的硫化模具，其特征在于所述定位彈簧在平面圖上看具有一個C形主部分和具有連接到所述主部分上并且相對于所述主部分向外側彎曲的自由端，所述自由端嚙合所述第一溝槽。
13.如權利要求11所述的硫化模具，其特征在于所述定位彈簧在平面圖上看具有一個C形的主部分和具有連接到所述主部分上并且相對于所述主部分向內側彎曲的自由端，所述自由端嚙合所述第二溝槽。
14.如權利要求10所述的硫化模具，其特征在于所述閥軸具有一個背離所述硫化模具的內側的第一端，所述第一端具有一個軸環，其中所述軸環具有一個面朝所述硫化模具的內側的對接表面用于限制閥件朝開啟位置的沖程，所述第一端具有至少一條槽縫，以便允許所述軸環的直徑被壓縮，使得通過壓縮所述軸環的方式，所述閥件可從所述閥門上取下。
15.如權利要求14所述的硫化模具，其特征在于所述對接表面最好具有一個截錐的形狀，以便朝硫化模具的內側的拉拔作用會導致所述軸環的自動的壓縮用于將閥件取下。
16.如權利要求14所述的硫化模具，其特征在于所述軸環相對于所述對接表面的表面具有截錐形的形狀，并且通氣孔具有面朝所述硫化模具的內側的向內傾斜的錐形進口，以便通過將閥件從所述硫化模具的內側推入所述通氣孔內，使所述軸環自動地受到壓縮以便將閥件插入所述通氣孔內。
17.如權利要求14所述的硫化模具，其特征在于所述閥件包括一個帶有一個內腔的閥殼，所述閥件和所述恢復彈簧設置在所述內腔內，所述閥殼具有在安裝時面朝所述硫化模具的內側的朝內傾斜的錐形進口，其中所述軸環的相對于所述對接表面的表面具有一個截錐形的形狀，使得通過將所述閥件推入所述朝內傾斜的錐形進口的方式，使所述軸環自動地受到壓縮以便將所述閥件插入所述閥殼內。
18.如權利要求14所述的硫化模具，其特征在于所述軸環在平面圖上看是偏離圓形形狀的，使得所述軸環的遠離至少一個槽縫的直徑比所述至少一個槽縫附近的所述軸環的直徑大。
全文摘要
一種用于對輪胎進行硫化的硫化模具，它具有帶有至少600至3000個通氣孔的模具壁。在每個通氣孔中插入有一個閥門。該閥門設計成拉伸未硫化輪胎的表面，插入到硫化模具內進行硫化，閉合上該閥門并且該閥門在硫化后將硫化的輪胎取出時被開啟。
文檔編號B29C35/02GK1154291SQ9611920
公開日1997年7月16日 申請日期1996年11月20日 優先權日1995年11月20日
發明者K·亨堡克內, A·F·諾爾, D·普萊格, H·J·霍蘭德, H·克勒 申請人:大陸公開股份有限公司