排气装置、其组装方法及具有该排气装置的轮胎模具
技术领域
本发明涉及一种轮胎模具,进一步地,本发明涉及一种用于轮胎模具的排气装置。本发明还公开了该排气装置的组装方法。
背景技术
目前对轮胎的生产过程大致如下:将橡胶材料通过一系列的工艺来实现胎胚成型。在胎胚成型之后,需要使用轮胎模具对轮胎的胎胚进行硫化处理。在硫化处理过程中,需要将轮胎模具的内腔中的空气排出。目前通常使用的方法是在轮胎模具上设置排气孔,轮胎模具中的空气经过该排气孔直接排出。
不过,这种方式存在一些问题,其中之一是在将空气排出轮胎模具的过程中,用来形成轮胎的橡胶材料也会从该排气孔中被挤出一部分。这些被挤出的橡胶材料会在轮胎胎面上形成胶毛,取胎时断裂的胶毛会堵塞排气孔,影响轮胎模具的排气性能。为了保证最终轮胎产品的质量,需要提供额外的工序来将形成在轮胎上的胶毛去除。因此,使得轮胎的制造工序变得复杂。
为了避免轮胎产品上胶毛的产生,开发了一种用于轮胎模具的排气装置。图4中示出了,排气装置100设置在轮胎模具200上的气孔210中的示意图,该排气装置100可允许轮胎模具200中的空气排出,同时阻止橡胶材料从轮胎模具200中被挤出。
图5中示出了该轮胎模具的排气装置100的截面图,该排气装置100包括外套110、弹簧120和芯轴130,弹簧120和芯轴130容纳在外套110的内腔111中,且弹簧120在芯轴130的轴头131上施加偏置力,使得轴头131与外套110之间存在间隙,允许轮胎模具中的空气排出。而当轮胎模具中的空气被排尽之后,橡胶材料会压靠到轴头131上,从而克服弹簧120的偏置力关闭轴头131和外套110之间的间隙,阻止橡胶材料被挤出。
不过,上述结构的气孔套也有一些问题。例如,在组装过程中,轴头的关闭行程的安装公差难以控制,无法将其控制在合理的范围内;而且,芯轴的固定工艺复杂,且即使固定好,芯轴也容易脱落。
因此,在轮胎模具的领域中,仍存在进一步改进其排气装置的需求,以能够提高组装稳定性,优化芯轴行程的公差范围,以及能够简化对排气装置的组装。
发明内容
本发明是为解决现有技术中的上述技术问题而作出的。本发明的目的是提供一种用于轮胎模具的排气装置,该排气装置组装简单,且组装稳定性佳。本发明的进一步的目的是改进排气装置的芯轴行程公差范围。
本发明中用于轮胎模具的排气装置包括:
外套,外套中形成有内腔,且内腔在外套的第一端处开口;
芯轴,芯轴容纳在内腔中,且在芯轴的第一端处形成有轴头,芯轴能够沿着外套的轴向在第一位置和第二位置之间运动,在第一位置处,在轴头和外套之间形成有间隙,在第二位置处,轴头和外套之间密封配合;以及
弹簧,弹簧与芯轴相连接,并向芯轴施加偏置力,将芯轴向着第一位置偏置;
其中,弹簧连接在芯轴上,并且,在内腔中形成有第一限制部和第二限制部,其中,第一限制部形成在内腔内,当芯轴达到第一位置时,第一限制部与弹簧和/或芯轴相接触,阻止芯轴进一步朝向外套的第一端的运动,第二限制部形成在内腔中靠近或位于外套的第二端的位置处,并支承弹簧,以限制弹簧朝向外套的第二端的运动。
在上述结构的排气装置中,通过第一和第二限制部的设置,可以将芯轴和连接在芯轴上的弹簧都限制在外套的内腔中,由此防止芯轴从内腔中掉出,并且能够改进芯轴相对于外套的运动的行程范围,使之处于合理的范围之内。进一步地,具有上述结构的排气装置能够方便地组装。
在一种具体结构中,上述第一限制部可为设置在内腔中的台阶部;而上述第二限制部可为形成在外套的第二端处的缩口部,缩口部的内径小于弹簧的第二端的外径。
其中,在组装之前,该缩口部可以是未缩口的,在将弹簧和芯轴安装到外套中之后再使缩口部收缩。由此,可方便地将弹簧和芯轴组装到外套中。
当然,也可将弹簧安装到外套中之前就使缩口部收缩,而从另一端将将弹簧***外套中。这同样没有超出本发明的范围。
关于弹簧和芯轴之间的连接方式,在一种情况中,可将弹簧的一端过盈配合在芯轴上。或者,可以在芯轴上形成有凹槽,将弹簧的一端配合在凹槽中,从而将弹簧固定在芯轴上。进一步地,该凹槽可为螺旋槽。
较佳地,轴头上形成有第一锥面,外套的第一端上形成有第二锥面,第一锥面和第二锥面的形状互相匹配。这样,当芯轴处于其第二位置时,可以在轴头和外套之间形成可靠的密封。
较佳地,在内腔中包括有小直径部,小直径部的内径小于内腔中的其余部分的内径,芯轴的第二端伸入或延伸穿过小直径部;弹簧连接在芯轴的第二端上。
通过该小直径部的设置,在***芯轴的过程中小直径部可以起到引导作用,从而使芯轴和弹簧能够更容易地对准,简化组装过程。而且,在该结构下,内腔的除小直径部以外的部分的内径可以设置得较大,从而实现快速排气的效果。
在芯轴的与小直径部相配合的部分的外周面上设置有至少一个通气槽部。该通气槽部能够增加排气通道的面积,从而进一步地快速排气。
在一种具体结构中,在小直径部的靠近外套的第二端一侧的端部处形成有内腔的台阶部,当芯轴运动到第一位置时,内腔的台阶部与芯轴的第二端和/或与弹簧相接触,以阻止芯轴进一步朝向外套的第一端的运动。
进一步地,在芯轴的第二端上形成有芯轴台阶部,当芯轴运动到第二位置时,芯轴台阶部与内腔的台阶部相抵靠,阻止芯轴进一步朝向外套的第一端的运动。在此情况下,较佳地,至少芯轴的第二端由弹性材料制成。
本发明还涉及一种轮胎模具,该轮胎模具中设有至少一个排气孔,在该排气孔中安装有如上所述的排气装置。
本发明的排气装置的安装方法如下:
提供所述外套、所述弹簧和所述芯轴;
将所述弹簧从所述外套的所述第一端或所述第二端***所述外套的所述内腔中;
将所述弹簧连接到所述芯轴上;以及
将所述芯轴从所述外套的所述第一端***所述外套的所述内腔中。
在以上所述的方法中,除非明确说明,或者根据实际情况被判断为不可能,对各个步骤的顺序并没有固定的规定,甚至其中一些步骤可以同时或几乎同时进行。
例如,在未***弹簧之前,外套的第二端可以是处于未收缩状态,从外套的第二端将弹簧***内腔中,然后再使外套的第二端的位置处和/或附近部分收缩,形成第二限制部,以支承弹簧。
或者,也可以是以外套的第二端收缩而形成第二限制部的状态提供外套,并且是从外套的第一端将弹簧***内腔中。在此情况下,只需将弹簧的外直径设置成小于内腔的第一端的内直径即可。
此外,弹簧和芯轴可以是先后***内腔中的,也可以是同时***内腔中的。弹簧和芯轴可以先***内腔中,再互相连接。当然,先将弹簧和芯轴连接在一起,然后再将弹簧和芯轴一起***内腔中,这同样不会超出本发明的范围。
附图说明
图1示出了本发明的排气装置的第一实施例的截面图。
图2示出了本发明的排气装置的第二实施例的截面图。
图3示出了本发明的排气装置的第三实施例的截面图。
图4示意性地示出了排气装置在轮胎模具中的安装状态。
图5示出了一种现有技术的排气装置的截面图。
具体实施方式
以下将参照附图1-4对本发明的较佳实施方式进行详细描述。应当了解,附图中所示的仅仅是本发明的较佳实施例,其并不构成对本发明的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本发明进行各种显而易见的修改、变型、等效替换,并且在不相矛盾的前提下,在以下所描述的不同实施例中的技术特征可以任意组合,而这些都落在本发明的保护范围之内。
<第一实施例>
图1示出了本发明的第一实施例的排气装置1的截面图。如图1所示,排气装置1包括外套10,在外套10中形成有两端开口的内腔11。弹簧20和芯轴30***在外套10的内腔11中。
芯轴30的一端上形成有轴头31,该轴头31的外周面形成轴头锥面32的形式。与之相对应地,内腔11在外套10的第一端12(即在安装状态下面对轮胎模具内部的那一端)处的内周面上形成外套锥面13,与轴头锥面32形状相匹配。这样,芯轴30的轴头锥面32能够与外套10的外套锥面13相配合,形成密封。
轴头锥面32和外套锥面13可以是圆锥面,也可以是三棱锥、四棱锥等棱锥形状,只要它们的形状能够互相匹配既可。
进一步地,除了锥面以外,轴头31和外套10的第一端12之间相配合的面也可为其它形式。例如,轴头31可形成为柱体,该柱体的横截面尺寸大于内腔11的横截面尺寸,当芯轴30处于第二位置时,轴头31的一侧端面与外套10的第一端12处的端面互相紧密接触,从而形成密封配合。此处,所谓的横截面尺寸可以是多种形式,当横截面为圆形时,为该圆形的直径,当横截面为正方形时,为该正方形的边长,等等。
弹簧20与芯轴30相连接。在图1所示的一种连接方式中,在芯轴30上、例如在芯轴30的与轴头31相对的一端附近形成用于容纳弹簧20的弹簧凹槽33,弹簧20的一端固定配合在该弹簧凹槽33中,由此使弹簧20与芯轴30固定连接。
较佳地,在芯轴30的与弹簧20相面对的一端上形成有芯轴倒角部34,该芯轴倒角部34可引导弹簧20,从而便于将弹簧20装配到芯轴30上。
弹簧20与芯轴30之间的连接结构还可采取其它形式,这将在之后的实施例中再具体描述。
芯轴30可沿着外套10的轴线方向在第一位置和第二位置之间运动,其中,在第一位置处,在轴头31的轴头锥面32与外套10的外套锥面13之间存在间隙,轮胎模具中的空气可从该间隙进入外套10的内腔11中,并随后排出,而在第二位置处,外套锥面13与轴头锥面32相接触并彼此压靠,从而形成密封配合。
弹簧20对芯轴30施加朝着第一位置的偏置力,从而在没有外力作用的情况下,轴头锥面32和外套锥面13之间的间隙打开,允许空气通过。
在本发明中,在外套10的内腔11设置有第一和第二限制部,用来将弹簧20和芯轴30限制在外套10中。在图1所示的结构中,在外套10的内腔11中设置有台阶部15,该台阶部15的尺寸被设置成在芯轴30处于第一位置时,能够与芯轴30的一部分以及固定在芯轴30上的弹簧两者中的至少一个相接触。该接触阻止芯轴30进一步朝着外套10的第一端12的方向运动而越过上述第一位置,即,将芯轴30的行程范围S限制在第一位置和第二位置之间。
较佳地,为了避免台阶部15与弹簧20或者芯轴30的一部分的接触造成堵塞气流通道的结果,在该台阶部15附近可以设置至少一个、较佳地为多个的凹槽(未在图中示出),供气流通过。
在另一种未示出的较佳结构中,对芯轴30的下端、特别是芯轴30与弹簧20相接触的那部分进行加工,例如进行铣削加工而形成至少一个、较佳地为多个的铣削平面,使芯轴30与弹簧20相接触的部分处仅有一部分与弹簧接触,另一部分与弹簧20之间存在有间隙,从而供气流通过。
通过设置台阶部15在内腔11中的具***置,可以选择芯轴30的行程范围S的具体数值,由此能够将该行程范围S设置在合理的范围之内。
在外套10的与第一端12相对的第二端14(即在安装状态下与轮胎模具的内部相背的那一端)处设置有缩口部16,充当第二限制部。该缩口部16的内直径被设置成小于弹簧20的外直径,从而将弹簧20限制在外套10的内腔11中,防止弹簧20掉出。
缩口部16以如下方式设置:如图1所示,在外套10的第二端14处设置有壁厚小于外套10的其它部分的薄壁部,该薄壁部易于塑性变形。在组装之前,外套10在该薄壁部处的内径与其它部分基本相同,即第二端14处于未缩口的状态,而在将弹簧20组装到内腔11中之后,对薄壁部施加一定的外部作用,例如施加机械力等,使薄壁部变形而内径缩小,从而形成缩口部16。
当然,也可用现有技术中其它已知的方式来形成该缩口部16,比如可以用热缩材料来至少形成外套10的第二端14,在将弹簧20组装到外套10中之后,对第二端14加热,使其热缩而形成缩口部16。还可以通过在第二端处点焊点等方式,使第二端内径变小,形成缩口部16,以起到限位作用
该缩口部16也并不必须是设置在第二端14的最末端处,也可以是设置在外套10的靠近第二端14的部分上。
通过上述结构的排气装置1,由台阶部15和缩口部16将弹簧20和芯轴30限制在外套10的内腔11内,并限制芯轴30沿着外套10的轴向运动的行程范围S。这样,可以防止芯轴30从外套10脱落,并且能够将芯轴30的行程范围S设定在合理的数值范围内。此外,该排气装置1的组装也比较简单。
下面将描述排气装置1的组装方法:
首先,提供制备好的外套10、弹簧20和芯轴30。
接着,将弹簧20和芯轴30***内腔11中,并且使弹簧20和芯轴30连接起来。在此步骤中,可以从外套10的第一端12将芯轴30***内腔11中,并从外套10的第二端14将弹簧20***内腔11中。其中,在***弹簧20的过程中,外套10的第二端14保持未缩口的状态,而弹簧20的外直径应小于未缩口的第二端14的内直径,由此允许将弹簧20从第二端14***外套10的内腔11中。
在将弹簧20从第二端14***内腔11中之后,可以使外套10的第二端14和/或该第二端14附近的部分收缩,形成缩口部16,从而将弹簧20限制在内腔11中,以免弹簧20掉出。
或者,外套10的第二端14也可以在被提供、或者说在***弹簧之前就已经是缩口的。在此情况下,要确保弹簧20的外直径小于内腔11的第一端12的内直径,从而可以从该第一端12将弹簧20***内腔11中。
当然,为了能够将芯轴30从外套10的第一端***,芯轴30的主体部分的外直径显然也应小于内腔11的内直径,不过芯轴30的轴头31的至少一部分的外直径应大于内腔11的第一端12的内直径,以免轴头31完全落入内腔11中而无法在内腔11的第一端12和轴头31之间形成密封配合。
进一步地,弹簧20和芯轴30可以是先后***内腔11中的,也可是同时***内腔11中进行。并且,在弹簧20和芯轴30都***内腔11中之后,使弹簧20连接到芯轴30上。此外,先将弹簧20和芯轴30连接起来,再***外套10,这同样在本发明的范围内。
对于以上所描述的方法,除非明确说明,或者根据实际情况被判断为不可能,可以根据实际情况和需要来调整各个步骤的顺序。
<第二实施例>
图2中示出了本发明的第二实施例的排气装置1。下面将主要描述第二实施例与第一实施例之间不同的特征。除此之外,除非有相反的表述,在第一实施例中所描述的内容同样适用于第二实施例,在此不再作详细说明。
在图2所示的第二实施例中,为了使排气装置1的组装更方便,在外套10的内腔11中设置小直径部17,例如在内腔11的内壁上形成向内延伸的凸环,由此,该小直径部17的内径比内腔11的其它部分的内径小。在组装好的状态下,芯轴30的与弹簧20相面对的一端至少延伸到该小直径部17内,或者可以穿过该小直径部17。
通过设置该小直径部17,在将芯轴30安装到外套10的内腔11中的过程中,小直径部17可以对芯轴30起到引导作用,从而有助于定位芯轴30,进而有助于芯轴30和弹簧20之间的对准和装配。
而且,由于设置了小直径部17用于在组装芯轴30的过程中起到引导作用,因此可以将内腔11的其余部分的内径设置得比较大,从而增大排气通道,实现快速排气。
较佳地,可以在芯轴30的与小直径部17相配合的部分的外周面上设置至少一个、较佳地为多个用于排气的通气槽部18。这样,可以进一步增加芯轴30和内腔11的小直径部17之间的排气通道面积。
至少在该小直径部17的面对外套10的第二端14的那一侧端部形成有内腔的台阶部15,该台阶部15设置用于在芯轴30运动到第一位置时阻止芯轴30的进一步运动。具体来说,在图2所示的一种示例性结构中,在芯轴30的第二端上形成有芯轴台阶部35,当芯轴30运动到第一位置时,该芯轴的台阶部35与外套10的内腔11中的台阶部15相抵靠,从而使得芯轴30无法进一步朝着外套10的第一端的方向运动,由此将芯轴30的行程范围S限制在第一位置和第二位置之间。
进一步地,台阶部15在内腔11中的具***置可以根据具体的需要来设置,而通过选择内腔台阶部15在内腔11中的具体设置位置,可以选择芯轴30的行程范围S的具体数值,由此能够将该行程范围S设置在合理的范围之内。
在另一种未示出的实施方式中,当芯轴30运动到第一位置时,内腔台阶部15可以与配合在芯轴30上的弹簧20互相抵接,从而实现阻止芯轴30进一步运动的效果。在此情况下,芯轴台阶部35就不是必须的。
此外,为了更加便于将芯轴30***外套10的内腔11中,芯轴30中至少第二端由弹性材料制成,这在芯轴30的第二端上形成有芯轴倒角部34的情况下尤其有利。较佳地,芯轴30可完全由弹性材料制成。
此外,从图2中可以看到,在排气装置1中,芯轴30上并没有如第一实施例中那样设置用于容纳弹簧的凹槽,而是在弹簧20与芯轴30之间形成过盈配合。具体来说,在图2中,芯轴30的与弹簧20相面对的一端形成有芯轴倒角部34,该芯轴倒角部34包括面对弹簧20的小直径端和背对弹簧20的大直径端,其中小直径端的直径小于弹簧20的内径,而大直径端的直径大于弹簧20的内径,由此在将弹簧20装配到芯轴30的过程中,会在弹簧20和芯轴30之间形成过盈配合。
在该实施例中,芯轴30中与弹簧20相配合的部分并不局限于图中所示的芯轴倒角部34的形状,也可采用其它形状或其它装配方法。举例来说,可将芯轴30设置成整体直径都略大于常温状态下弹簧20的内径,而在装配过程中,对弹簧20的至少一部分加热,例如浸浴在热油中,然后将弹簧20套设到芯轴30上。随着弹簧20冷却,由于热胀冷缩的效应,弹簧20的内径缩小,从而过盈配合在芯轴30上。
现有技术中的其它过盈装配方法也可用于弹簧20和芯轴30之间的装配。
<第三实施例>
图3中示出了本发明的第三实施例的排气装置1。下面将主要描述第三实施例与第一和第二实施例之间不同的特征。除此之外,除非有相反的表述,在第一和第二实施例中所描述的内容同样适用于第三实施例,在此不再作详细说明。
如图3所示,在第三实施例的排气装置1中,芯轴30上同样设置有弹簧凹槽33,用于接纳弹簧20,以将弹簧20连接到芯轴30上。与第一实施例不同的是,在第三实施例中,弹簧凹槽33是螺纹槽的形式。较佳地,该螺纹槽中螺纹的节距与弹簧20的各匝之间的节距基本相匹配,由此可对弹簧20中配合到该螺纹槽内的各匝分别进行固定,从而使弹簧20和芯轴30之间的配合更加牢固。