本發(fā)明涉及輪胎制造的領(lǐng)域，更具體地涉及旨在用于硫化的模具的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

正如輪胎生產(chǎn)工業(yè)中已知的，固化模具的移動部件形成剛性腔體，所述剛性腔體旨在對輪胎外部部件進行模制并向輪胎傳遞硫化反應(yīng)所需的熱能。

該腔體通常包括兩個板，所述兩個板沿軸向移動并支撐旨在對輪胎胎側(cè)進行模制的殼體。在徑向方向上移動的抵抗性弧形部段各自帶有旨在模制胎面的模制元件。模具的各個部件進行組裝并且相對于固化壓機以合適的動力學移動。

為了使部段沿徑向閉合至胎坯，通常使用沿軸向移動的外環(huán)，所述外環(huán)作用于部段的截頭圓錐形支承表面。當模具處于閉合位置時，所述環(huán)緊貼部段的徑向外背面并保持將模制元件擠壓在一起。殼體沿軸向相互靠近地移動并且在軸向?qū)α⒚娴拿恳徽呱蠋в心Ｖ圃亩纬蛇B續(xù)的內(nèi)部模制表面。當模具打開時，部段在環(huán)的作用下沿徑向后退，板沿軸向更遠離地移動從而允許從硫化腔體中取出輪胎。

固化壓機不僅控制部段的徑向移動而且控制模具的打開移動和閉合移動，因此必須具有堅固結(jié)構(gòu)并提供巨大的力從而特別在輪胎固化(在高壓下進行)的同時保持模具閉合。在固化過程中，模具內(nèi)的壓力傾向于推開部段，這對模制品質(zhì)產(chǎn)生負面影響(例如在模制過程中在部段之間產(chǎn)生溢料)。為了確保模具特別在高壓下維持閉合，需要調(diào)節(jié)通過壓機施加的力從而適應(yīng)輪胎內(nèi)的壓力，這需要使用體積龐大且昂貴的壓機或者針對每個模具使用壓機，這被證明是不太經(jīng)濟的。

該問題的一個解決方案描述于文獻US 3 922 122，其中使模制部段閉合的環(huán)通過可調(diào)節(jié)高度的剛性墊圈而緊貼壓機的下板。選擇墊圈的高度使得當模具閉合且部段與環(huán)接觸時，位于環(huán)和部段之間的界面處的力導(dǎo)致施加至部段的彈性變形。產(chǎn)生部段的彈性變形的這些力抵抗由于模具內(nèi)的壓力造成的向外徑向移動并且保證部段維持于閉合位置。然而，每次更換模具時需要調(diào)節(jié)墊圈的高度，這影響了生產(chǎn)率。

另一個解決方案描述于文獻EP 1 647 383，其中使部段閉合的環(huán)通過圍繞圓周分布的彈簧墊圈盒而安裝在硫化壓機的上板上。在操作中，當模具閉合時盒中的墊圈壓縮，因此允許通過閉合環(huán)的彈性變形而調(diào)節(jié)鎖模力。在每個固化周期中，環(huán)彈性地變形并在來自彈性盒的力的方向上變長。

在通過這些文獻已知的解決方案中，在每個周期中使墊圈張緊所使用的力是需要由固化壓機提供的額外的力。此外，在每個固化周期中在模具閉合構(gòu)件上出現(xiàn)應(yīng)力，所述周期性應(yīng)力引發(fā)構(gòu)件中的疲勞磨損并對模具壽命產(chǎn)生負面影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服這些缺點同時能夠用硫化壓機提供的較小的力來操作的模具。

使用包括如下特征的輪胎硫化模具而實現(xiàn)本發(fā)明的目的：

多個部段，所述多個部段用于模制輪胎胎面的外部并且能夠在模具打開的位置和模具閉合的位置之間沿徑向移動，這些部段具有沿徑向設(shè)置在外部的截頭圓錐形支承表面，以及

沿軸向移動的外環(huán)，所述外環(huán)作用于沿徑向設(shè)置在所述部段外部的截頭圓錐形支承表面，從而使部段閉合并且在模具中從其閉合位置向后移動。

模具的特征在于，當模具處于打開位置時，所述外環(huán)受到沿徑向朝向內(nèi)部的預(yù)負荷。

因此，在本發(fā)明的模具中，在制造時向外環(huán)施加永久預(yù)負荷。例如，可以以兩個緊密配合的構(gòu)件的組件的形式制造所述環(huán)。施加至外環(huán)的預(yù)負荷沿徑向指向模具的內(nèi)部從而抵抗由于其固化腔體中的內(nèi)部壓力而在與部段的界面處產(chǎn)生的力。因此，對于相同的內(nèi)部壓力，相比于現(xiàn)有技術(shù)中已知的解決方案中所需的力，壓機需要提供更低的閉合力。

有利地，外環(huán)為收縮配合組件，因為收縮配合組件容易生產(chǎn)并且具有堅固品質(zhì)。

優(yōu)選地，收縮配合壓力高于內(nèi)部固化壓力。舉例而言，收縮配合壓力在4N/mm²和6N/mm²之間。能夠為固化模具的環(huán)提供足夠的預(yù)負荷力同時防止條帶爆裂。

在本發(fā)明的第一個實施方案中，模具包括圍繞所述環(huán)收縮配合的剛性圓筒狀管。該解決方案容易實施，例如通過在將管安裝在環(huán)上之前加熱管。

在本發(fā)明的變體形式中，模具包括圍繞所述環(huán)纏繞的繃緊的纜線。這允許纜線在給定的高度上以預(yù)定模式進行纏繞。該解決方案的優(yōu)點在于能夠使用較小重量的纜線提供較大的力。

優(yōu)選地，外環(huán)的所述截頭圓錐形支承表面的傾斜角度在6°和20°之間。在實驗室測試的過程中發(fā)現(xiàn)，對于小于6°的角度，組件變?yōu)樾ㄐ?，而對于大?0°的角度，力的豎直分力由于內(nèi)部壓力而變得極高。

在本發(fā)明的第二個實施方案中，通過形成圓錐-對-圓錐組件而向外環(huán)施加應(yīng)力。這帶來的優(yōu)點可以不需要加熱任何構(gòu)件。

優(yōu)選地，考慮到組件的兩個圓錐形構(gòu)件之間的界面處的摩擦系數(shù)，圓錐的傾斜角度在3°和25°之間從而經(jīng)由圓錐向模具的外環(huán)重新施加最大力。

有利地，模具包括用于調(diào)節(jié)預(yù)負荷量的裝置。這允許根據(jù)模具的內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)預(yù)負荷量。

優(yōu)選地，模具包括兩個板，所述兩個板沿軸向移動并且支撐旨在對輪胎胎側(cè)進行模制的殼體。應(yīng)當承認，能夠在用于翻新輪胎的模具中應(yīng)用本發(fā)明的解決方案，所述模具于是不具有旨在模制輪胎胎側(cè)的側(cè)面殼體。在本發(fā)明的優(yōu)選的替代形式中，模具為從裝入硫化模具內(nèi)的胎坯生產(chǎn)輪胎的模具。

還通過使用本發(fā)明的模具而模制胎坯的方法來實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中在模具閉合之前向外環(huán)施加預(yù)負荷。

附圖說明

通過說明書的剩余部分(所述剩余部分得到如下附圖的支持)，將更好地理解本發(fā)明：

-圖1為根據(jù)本發(fā)明第一個實施方案的模具的橫截面的視圖，所述橫截面在穿過模具對稱軸線的豎直平面中取得；

-圖2為根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的模具的橫截面的視圖，所述橫截面在穿過模具對稱軸線的豎直平面中取得。

具體實施方式

模具1包括部段2，所述部段2包括模制元件3，所述模制元件3用于模制胎面的徑向外表面并與上方殼體4和下方殼體5限定內(nèi)部腔體6。上方殼體4和下方殼體5各自通過旨在分別模制胎坯的底部區(qū)域的部件7和8而得到補充。模制元件3通過卡環(huán)9而固定至部段2。殼體4和5各自固定至壓機的上板和下板(板未顯示)，所述上板和下板相對于彼此在軸向方向上移動。因此形成的模具圍繞軸線X–X’呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對稱。

當模具處于如圖1所示的閉合位置時，模制元件3沿周向設(shè)置成與每個殼體緊密接觸從而形成連續(xù)的模制表面。固化膜設(shè)置在內(nèi)部腔體6中并且通過傳熱流體提供溫度T1和固化壓力p1的條件從而固化胎坯，所述胎坯設(shè)置在模具1內(nèi)并且通過固化膜緊貼模制部件而牢固地擠壓所述胎坯。舉例而言，溫度T1在120℃和160℃之間而壓力p1在16bar和24bar(1.6N/mm²和2.4N/mm²)之間。

相對于部段2沿徑向位于外部的外環(huán)10安裝成能夠沿軸向(被理解為表示沿著軸線X–X’或平行于軸線X–X’)移動，該外環(huán)10具有截頭圓錐形內(nèi)表面12，所述截頭圓錐形內(nèi)表面12與部段2的截頭圓錐形外支承表面11接合。通過與沿徑向位于部段外部的截頭圓錐形支承表面接合，相對于部段2沿徑向位于外部并能夠沿軸向移動的外環(huán)10使得部段2閉合。例如，通過具有可調(diào)節(jié)作用力F的致動汽缸(未顯示)使外環(huán)10移動。

根據(jù)本發(fā)明，向外環(huán)10施加沿徑向朝向模具內(nèi)部指向的預(yù)負荷S1。該預(yù)負荷為永久性的且在環(huán)制造的時候獲得。在圖1的實施方案中，圓筒狀管19圍繞外環(huán)10在熱狀態(tài)下收縮配合。圓筒狀管19被加熱并在熱狀態(tài)下配合至外環(huán)10的本體16的圓周表面或收縮配合表面14直至其與本體16的肩部15鄰接。

在圖中顯示的實施例中，環(huán)為加熱環(huán)類型并包含加壓蒸汽。圖1的外環(huán)10因此通過組裝具有圓筒狀外表面14的本體16和焊接至本體16的截頭圓錐形套筒17而形成，在所述本體16和截頭圓錐形套筒17之間形成用于循環(huán)傳熱流體的腔體18。相似地，圖2中顯示的外環(huán)10通過將本體20和截頭圓錐形套筒17焊接在一起而形成，在所述本體20和截頭圓錐形套筒17之間限定用于循環(huán)傳熱流體的腔體18。

在所示實施例中，圓筒狀管19具有15mm的厚度而外環(huán)在室溫下具有收縮配合表面14的957mm的外徑。當收縮配合管由鋼制成并且選擇150N/mm²的拉伸應(yīng)力時，獲得956.3mm的預(yù)加熱條帶直徑，當加熱至約180℃的溫度時所述預(yù)加熱條帶直徑容易配合所述環(huán)。

在一個替代形式中，使用液氮或干冰冷卻外環(huán)10從而使其收縮并且配合在圓筒狀管20內(nèi)。

在本發(fā)明的另一個替代形式中，通過圍繞環(huán)的收縮配合表面14纏繞繃緊的金屬纜線從而使外環(huán)10收縮配合。纜線在所述收縮配合表面14的全部或一部分高度上以預(yù)定節(jié)距螺旋纏繞。還可以形成單獨的環(huán)形箍狀物使得其在收縮配合區(qū)域14的高度上均勻分布。收縮配合壓力需要在4N/mm²和6N/mm²之間。

在另一個替代形式中，可以使用樹脂包覆的絲線代替金屬纜線。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方案的模具1，在圖2中與圖1相似的元件具有相同的附圖標記。如圖2中可見，通過形成圓錐-對-圓錐組件而使應(yīng)力施加至外環(huán)10，其中圓錐利用調(diào)節(jié)螺栓而移動。為此，外環(huán)10包括本體20，所述本體20的截頭圓錐形外表面具有傾斜角度α。截頭圓錐形環(huán)狀物22的內(nèi)表面以與本體20相同角度α傾斜，截頭圓錐形環(huán)狀物22配合在本體20的外表面上。本體22具有突出部分21，所述突出部分21配合在屬于本體20的相應(yīng)形狀的部分上，本體20和環(huán)狀物22利用螺栓23而固定在一起。使用螺栓23調(diào)節(jié)環(huán)狀物2相對于本體20的軸向位置，由此調(diào)節(jié)施加至環(huán)10的預(yù)負荷的量。

舉例而言，外環(huán)10的本體16、22由鋼(例如25CrMo4)制成，所述鋼可以焊接并且在室溫下具有如下特征：460N/mm²的最小拉伸強度，250N/mm²的最小彈性極限和超過14％的斷裂伸長。套筒17的材料也是如此，所述套筒17的與部段2合作的截頭圓錐形表面還具有滲氮處理。圓筒狀管19和截頭圓錐形環(huán)狀物22由機械性質(zhì)與外環(huán)10的本體相同的鋼制成。

模具的工作方式如下：將胎坯放置在內(nèi)部腔體6中，由于來自壓機的閉合力F通過外環(huán)10的逐步前進移動而使模具閉合。環(huán)的截頭圓錐形內(nèi)表面11逐漸與部段2的截頭圓錐形支承表面12接合，通過壓機的上板的軸向移動使得部段和模具的內(nèi)部腔體閉合。當模具打開時，外環(huán)10沿軸向前進，而部段2沿徑向后退然后與上板同時沿軸向驅(qū)動從而遠離下板移動。

圖1顯示了在硫化操作的過程中處于閉合位置的模具。圖1中用P1顯示了在環(huán)和部段之間的界面處由于內(nèi)部壓力p1(固化膜施加至胎坯的壓力)造成的合力。合力P1具有水平分力P2和豎直分力P3。壓機的鎖模力F需要高于豎直分力P3從而使模具在固化過程中維持閉合。由環(huán)10的預(yù)負荷提供的力S1的方向與由于模具的內(nèi)部壓力產(chǎn)生的力P2的方向相反。這防止了部段在硫化過程中打開，由此防止在輪胎上出現(xiàn)模制缺陷。此外，通過壓機提供的鎖模力F較低，因為其只需要克服力P3。

上述實施方案當然是非限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想允許向模具的外環(huán)施加應(yīng)力的其它等同裝置。因此，代替收縮配合的圓筒狀管，能夠使用可拆的圓筒狀管結(jié)合圍繞環(huán)的外表面的周向夾持裝置。

還能夠設(shè)想使用多個相同或不同的連續(xù)條帶的組件。

正像應(yīng)用于制造輪胎的模具那樣，本發(fā)明的解決方案也應(yīng)用于環(huán)形胎面從而翻新輪胎。