肋状或鳍状元件、花纹圈区段和产生花纹圈区段的方法
技术领域
本发明涉及一种肋状或鳍状元件，该肋状或鳍状元件包括锚定部分和模制部分，其中，锚定部分可以锚定在模制车辆轮胎胎面的硫化模具的花纹圈的花纹圈区段中，并且模制部分被设置用于模制胎面中的刀槽花纹或花纹沟。本发明还涉及一种用于车辆轮胎的模制车辆轮胎胎面的硫化模具的花纹圈的花纹圈区段，并且还涉及一种用于为胎面具有刀槽花纹和/或花纹沟的车辆轮胎产生模制车辆轮胎胎面的硫化模具的花纹圈的花纹圈区段的方法，刀槽花纹和/或花纹沟设有在其边缘中的至少一个边缘处相对于胎面的周边延伸的至少一个斜面。
背景技术
车辆轮胎的硫化是在热压机中进行的，在各自情况下硫化模具装配在热压机中，硫化模具尤其具有由多个区段构成的花纹圈，该花纹圈通过其花纹模制轮胎胎面。花纹圈区段包含用于向胎面的花纹模制刀槽花纹、周向花纹沟、横向花纹沟等的对应的负元件，诸如鳍状物、肋状物等。
已经提出通过SLM(选择性激光熔化)来产生花纹圈区段、花纹圈区段的部分、以及用于模制刀槽花纹的鳍状物。在选择性激光熔化中，将粉末形式的金属以薄层施加到基板并借助激光辐射使金属局部地完全熔化，并且金属在固化之后形成固体材料层。使基板降低层厚度并且再次施加粉末，重复此操作，直至部件已经完全构建。激光束由3D CAD借助对应的软件进行控制。特别有利的是，通过选择性激光熔化产生的部件具有高比密度，从而所产生的部件的机械性质在很大程度上对应于构造中所使用的材料的机械性质。另外，通过选择性激光熔化可以非常精确地产生部件。
从DE 10 2015 202 328 A1已知通过选择性激光熔化由金属粉末产生锚定在硫化模具的花纹圈区段中的鳍状物。在这种情况下，鳍状物也可以具有与其他鳍状物部分交叉的鳍状物部分。这个鳍状物的厚度具体为0.5mm至1.5mm并且还可以产生为具有变厚度。从EP 2 987 630 A1已知通过选择性激光熔化由花纹圈区段与负花纹元件一起产生内部模具表面。在这种情况下，整个花纹圈区段可以通过选择性激光熔化产生，或者花纹圈区段的在模具表面的内部的一部分可以通过这种方法产生，优选是沿径向方向测量的厚度最大为20mm。从EP 2 960 031 A1已知一种类似的方法，其中，包含负花纹或负花纹元件的区段部分是通过选择性激光熔化产生并且随后连接到铸造的基段部分。
通常在车辆充气轮胎胎面中形成宽度具体为0.4mm至0.8mm的刀槽花纹，这些刀槽花纹沿其边缘区域中的一个边缘区域相对于胎面周边是斜削的并且因此设有斜面。如众所周知的，斜面是倾斜表面，倾斜表面在胎面的平面图中是长形的，并且刀槽花纹或花纹沟的边缘也可能仅在该边缘的一部分上局部地延伸。斜面还以1.0mm至3.0mm的宽度渐增地形成在窄的横向花纹沟的边缘区域上。还可以对这种横向花纹沟进行设计，其方式为使得其宽度在其路线上连续减小。在刀槽花纹和横向花纹沟的边缘处的斜面具有防止边缘不合期望地“滚入”的优点，有助于实现良好的逐水作用、尤其是在新轮胎的情况下，并且促使例如花纹肋或花纹块等凸花纹的稳定化。
到目前为止，设置在刀槽花纹的边缘和横向花纹沟的边缘处的斜面已经在花纹圈区段的产生期间在花纹圈区段的铣削模型上被铣削出。在用于产生用于硫化模具的花纹圈区段的通常方法中，将模型鳍状物和/或模型肋状物插入铣削模型中，然后形成柔性的塑料铸件，即柔性件。相应地，将鳍状物和/或肋状物插入由模型鳍状物和模型肋状物在塑料铸件中形成的狭缝中，然后产生石膏型芯。铝合金花纹圈由组装成圈的石膏型芯区段铸造，鳍状物和肋状物锚定在该花纹圈中。将花纹圈切割成花纹圈区段，相应地处理花纹圈区段，最后，区段被定位在硫化模具中。因此，在产生用于硫化模具的花纹圈区段的过程中，在中间步骤中多次执行“中间区段”的产生和区段的“印记”的产生。结果是，在花纹圈区段上精确形成斜面成型突出部遭遇困难。这使得精确地产生非常窄的斜面收尾变得困难并且在方法的各阶段需要大量后处理。
发明内容
因此，本发明基于的目标是能够在刀槽花纹和横向花纹沟上精确地产生斜面、尤其是还产生窄斜面收尾而无需后处理。
所提出的目标通过一种肋状或鳍状元件来实现，该肋状或鳍状元件具有至少一个长形突出部，该至少一个长形突出部在胎面的周边处形成斜面、并且是借助选择性激光熔化产生的。
具有斜面成型突出部的肋状或鳍状元件可以借助选择性激光熔化以特别精确的方式产生。
在优选的实施例中，该元件是鳍状物，该鳍状物在该斜面成型突出部外部具有特别恒定的厚度0.3mm至1.5mm、优选是最大为0.9mm。在胎面中形成刀槽花纹的这类鳍状物可以借助选择性激光熔化以特别精确的方式产生。
在进一步优选的实施例中，该元件是肋状物，该肋状物在该斜面成型突出部外部在锚定部分中的厚度为0.3mm至1.5mm、尤其为0.5mm至0.8mm，并且在模制部分中的厚度为1.0mm至3.0mm。
这些元件的一个实施例是特别有利的，在该实施例中，该斜面成型突出部在该锚定部分或者在该模制部分中形成有0.1mm至1.0mm的薄的条形部分。因此，这个条形部分属于该锚定部分，因为条形部分位于花纹圈区段中并且因此在模具内部。这种措施确保在刀槽花纹和花纹沟上特别精确地形成斜面。
提出的目标还通过一种花纹圈区段来实现，用于形成具有斜面的刀槽花纹和/或花纹沟的鳍状物和/或肋状物锚定在该花纹圈区段的内部，这些鳍状物和/或肋状物设有斜面成型突出部并且是借助选择性激光熔化产生的。
包含借助选择性激光熔化产生的这类鳍状物和/或肋状物的花纹圈区段确保了在要硫化的轮胎胎面中在刀槽花纹和/或花纹沟(尤其是横向花纹沟)的边缘区域处非常精确地形成斜面、优选还形成沿边缘伸出的这类斜面。这使得可以产生非常高质量的轮胎，由这些斜面所赋予的轮胎的性质对应于期望的和希望的性质。
特别优选的是具有鳍状物和/或肋状物的花纹圈区段的实施例，在该实施例中，斜面成型突出部在各自情况下在锚定部分或者在模制部分中形成有0.1mm至1.0mm的薄的条形部分。作为这种设计的结果，鳍状物和/或肋状物上的斜面成型突出部嵌入在该花纹圈区段中一点点，因此这些斜面特别精确地形成在该胎面中；具体地，可以特别精确地形成非常窄的或者逐渐变窄的斜面收尾。
确保特别精确地形成斜面的花纹圈区段可以根据本发明如下产生：
借助选择性激光熔化产生具有斜面成型突出部的鳍状物和/或肋状物，
产生具有突出部的相关联的模型鳍状物和/或模型肋状物，这些突出部在这些模型鳍状物和/或模型肋状物的纵向边缘的平面图中观察具有外轮廓，该外轮廓与鳍状物和/或肋状物的突出部的对应的外轮廓相适配，
形成具有用于插入这些模型鳍状物和/或这些模型肋状物的狭缝的铣削模型，
形成具有狭缝和通过这些突出部紧挨这些狭缝形成的凹陷的柔性件，
通过这些斜面成型突出部部分地嵌入到这些凹陷中来插入这些鳍状物和/或肋状物，
通过通常的方法步骤完成该花纹圈区段。
替代性地，确保特别精确地形成斜面的花纹圈区段可以根据本发明如下产生：
借助选择性激光熔化产生具有斜面成型突出部的鳍状物和/或肋状物，
产生具有恒定厚度和光滑的侧表面的相关联的模型鳍状物和模型肋状物，
形成具有用于插入这些模型鳍状物和/或模型肋状物的狭缝并且紧挨这些狭缝具有0.1mm至1.0mm的低隆起的铣削模型，这些低隆起具有与这些鳍状物和/或肋状物上的这些突出部的外轮廓相适配的外轮廓，
形成具有狭缝且具有通过这些隆起紧挨这些狭缝形成的凹陷的柔性件，
通过这些斜面成型突出部部分地嵌入到这些凹陷中来插入这些鳍状物和/或肋状物，
通过通常的方法步骤完成该花纹圈区段。
在设有突出部(在生产时，这些突出部形成为0.1mm至1.0mm的薄连接板)的模型鳍状物的情况下，形成铣削模型，其方式为使得处于其插入位置中的模型鳍状物的连接板位于该铣削模型的外表面上。
在模型肋状物的情况下，优选地将突出部形成为斜面成型突出部。
设有突出部或连接板的模型鳍状物和/或模型肋状物优选地是借助选择性激光熔化产生的。那些不具有这类连接板或突出部的模型鳍状物和/或模型肋状物优选地也是借助选择性激光熔化产生的。
本发明还涉及一种车辆轮胎、尤其是已在硫化模具中硫化的车辆充气轮胎，该硫化模具包含通过根据本发明的方法中的一种方法产生的花纹圈区段。
附图说明
现在将基于示意图更详细地描述本发明的另外的特征、优点和细节，这些示意图示意性地展示了示例性实施例。在附图中：
图1和图2示出了根据本发明的鳍状物的视图，
图3和图4示出了相关联的模型鳍状物的视图，
图5示出了具有插入的模型鳍状物的铣削模型区段的细节的视图，
图6示出了铣削模型区段的变体的细节，
图7示出了在插入鳍状物之前的柔性件的细节的视图，
图8和图9示出了肋状物的视图，
图10和图11示出了相关联的模型肋状物的视图，
图12示出了具有插入的模型肋状物的铣削模型区段的细节的视图，
图13示出了柔性件的细节的视图。
附图标记清单
1……………鳍状物
1a…………突出部
1a1…………部分
1b1…………锚定部分
1b2…………模制部分
1c…………孔
2、2’、2”…模型鳍状物
2a……………连接板
2b1…………锚定部分
2b2…………模制部分
3、3’………铣削模型
4……………隆起
5……………柔性件
6……………狭缝
7……………凹陷
10……………肋状物
10b1…………锚定部分
10b2…………模制部分
11……………突出部
11a…………部分
12……………模型肋状物
12a…………突出部
12b1…………锚定部分
12b2…………模制部分
14……………铣削模型
15……………柔性件
15a…………凹陷
15b…………狭缝
h1……………高度
l1、l2………线
l3、l4………线
具体实施方式
本发明涉及用于在硫化模具中硫化车辆充气轮胎时在车辆充气轮胎胎面中模制具有斜削边缘区域的刀槽花纹和/或窄花纹沟(尤其是横向花纹沟)的专门设计的鳍状或肋状元件。本发明还涉及用于车辆充气轮胎的硫化模具的花纹圈的花纹圈区段的设计和产生。
车辆充气轮胎被理解为是指子午线型轮胎、尤其是用于乘用车、厢式货车、轻型载重车、载重车或客车的轮胎。斜面已知为是局部或在特定位置形成的且沿花纹沟的边缘或刀槽花纹的边缘延伸的斜的窄表面。在窄花纹沟和刀槽花纹两者的情况下，斜面可能只在边缘的一部分上延伸。除形成斜面的区域外，刀槽花纹具有特别恒定的厚度0.3mm至1.5mm、优选最大为0.9mm；同样，除形成斜面的区域外，窄花纹沟的宽度为1.0mm至3.0mm，其中，宽度可以在花纹沟的纵向范围上变化，例如可以连续变小。横向花纹沟是在其范围的大部分上相对于胎面的周向方向以大于45°的角度延伸的花纹沟。
根据本发明，设有斜削边缘或边缘区域的刀槽花纹、和/或窄花纹沟(尤其是横向花纹沟)是在车辆充气轮胎在硫化模具中的硫化期间通过鳍状物和肋状物在胎面的橡胶材料中形成的，这些鳍状物和肋状物是借助SLM(选择性激光熔化)由金属粉末产生。
用于车辆充气轮胎的硫化模具通常包含由多个花纹圈区段构成的花纹圈，用于形成宽花纹沟(例如周向花纹沟)的连接板形成在花纹圈的内部，用于形成刀槽花纹的鳍状物和/或用于形成窄花纹沟的肋状物锚定在花纹圈的内部。
花纹圈区段的产生是在多个步骤中通过形成或产生铣削模型、柔性件、石膏型芯和最后由铝合金构成的花纹圈区段进行的。
铣削模型通常是通过CNC铣床以程序控制方式形成的模具区段的经过铣削的塑料模型，其中刀槽花纹对应于花纹沟的路线，并且刀槽花纹旨在用于所涉及的胎面、但没有斜面。模型鳍状物和/或模型肋状物插入到铣削模型中、以与胎面的设计相对应的方式插入到刀槽花纹中并且伸出超出外表面几毫米。
柔性件是使用铣削模型通过铸造由柔性塑料材料产生的。柔性件包含狭缝，就像模型鳍状物和/或模型肋状物的伸出部分的“印记”一样。将鳍状物或肋状物插入狭缝中，这些鳍状物和肋状物伸出超出外表面几毫米。
石膏型芯形成为柔性件的印记并且包含鳍状物和肋状物的从前一柔性件伸出的部分。因此，鳍状物和肋状物的在之前步骤中在柔性件内的那些部分从石膏型芯的外表面伸出。
圈是由对应的多个石膏型芯区段形成，并且铝合金圈铸造在石膏型芯区段外部上。破坏并移除石膏型芯的区段。将铝合金圈切割成多个区段，然后以本身已知的方式处理这些区段，最后将这些区段作为花纹圈区段插入硫化模具中。然后将鳍状物和肋状物的从石膏型芯区段突出的部分牢固地锚定在花纹区段圈中；鳍状物和肋状物的从花纹区段圈突出的部分在要硫化的轮胎胎面中形成刀槽花纹和窄花纹沟。
在通过SLM(选择性激光熔化)产生鳍状物和/或肋状物的过程中，将材料(金属粉末)以薄层施加到基板，借助激光辐射使材料局部地完全熔化，并且材料在固化之后形成固体材料层。使基板降低层厚度并且再次施加粉末并使其熔化。例如，各层是使用CAD系统由3D数据生成的。模型鳍状物和模型肋状物还可以借助SLM来产生。
图1和图2示出了鳍状物1的实例的视图；图3和图4示出了相关联的模型鳍状物2的视图。鳍状物1具有相对于彼此以L形方式延伸并且一起围成钝内角的两个层状部分，该钝内角在该实例中具有大约120°的数量级。鳍状物1的在附图中无法看到的部分的外侧表面是光滑表面。在鳍状物1的围成内角的部分的内表面上，斜面成型突出部1a在两个部分的大部分上延伸，并且因此负责沿着轮胎胎面中的刀槽花纹的一条边缘形成对应的斜面。
斜面成型突出部1a具有无法看到且大致为三角形的截面，这是因为它被设计为要形成的斜面的正面。图1中的虚线l1象征锚定部分1b1与模制部分1b2之间的边界，鳍状物1通过该锚定部分锚定在由铝合金构成的花纹圈区段中，鳍状物1通过该模制部分穿透生胎的胎面。突出部1a的宽大约为0.1mm至1.0mm的窄的条形部分1a1位于鳍状物1的锚定部分1b1中或属于锚定部分1b1，该条形部分在斜面成型突出部1a的纵向范围上延伸。在例如高度h1为4.0mm至5.0mm的锚定部分1b1中，形成孔1c以便将鳍状物1牢固地锚定在铝合金中。在该实例中，模制部分1b2具有宽度不同的部分以便形成具有深度不同的对应部分的刀槽花纹。
以对应于鳍状物1的设计的方式，在平面图中提供了图3和图4所示的模型鳍状物2，其中，两个部分相对于彼此以L形方式延伸，锚定部分2b1和模制部分2b2在该两个部分上延伸，虚线l2象征锚定部分2b1与模制部分2b2之间的边界。沿着线l2形成属于模制部分2b2的0.1mm至1.0mm的薄连接板2a，该薄连接板的在平面图中观察到的外部形状是根据鳍状物1的突出部1a的部分1a1的也是在平面图中观察到的外轮廓设计的。除形成突出部1a或连接板2a的区域外，鳍状物1和模型鳍状物2的厚度对应于与要产生的刀槽花纹的宽度。
图5示出了具有插入在L形狭缝中的模型鳍状物2的铣削模型3的小细节的平面图。模型鳍状物2的锚定部分2b1位于铣削模型3的L形狭缝中；具有连接板2a的模制部分2b2从铣削模型3的表面上方伸出，连接板2a位于在该表面上。铣削模型3还包含未示出或未进一步描述的另外的结构，例如宽花纹沟。
图6示出了具有替代性设计的铣削模型3’的细节，其中使用了不具有连接板的模型鳍状物2’、2”。代替连接板，在铣削模型3’中沿着被设置用于接纳模型鳍状物2’、2”的狭缝的对应边缘铣削出具有0.1mm至1.0mm的高度和对应的外轮廓的隆起4。
图7示出了对应于图5的柔性件5的细节的平面图。可以看到，通过模型鳍状物2或2’的模制部分2b2形成的狭缝6、以及柔性件5中的通过连接板2a或突出部4形成的浅凹陷7。
在下一步骤中，通过鳍状物1的锚定部分1b1将鳍状物插入到每个狭缝6中，并且当所有鳍状物1已插入时，产生石膏型芯(未示出)。在石膏型芯中，模制部分1b2位于石膏型芯的材料内；锚定部分1b1伸出。在随后产生的花纹圈区段中，如已经描述的，模制部分1b2因此从区段的内部伸出；锚定部分1b1位于区段内。
图8和图9示出了例如用于形成车辆充气轮胎胎面中的窄横向花纹沟的肋状物10的视图。肋状物10具有锚定部分10b1和模制部分10b2，其看不到的一个侧表面在该实例中是光滑的并且其第二侧表面设有斜面成型突出部11。模制部分10b2的在突出部11外部的厚度是1.0mm至3.0mm。虚线l3标记了部分10b1与10b2之间的边界。突出部11的0.1mm至1.0mm的薄的条形部分11a在线l3外部位于锚定部分10b1中并且属于锚定部分10b1。除部分11a外，锚定部分10b1的厚度大部分小于模制部分10b2的厚度，例如为0.5mm的数量级、具体为0.3mm至1.5mm、优选为0.5mm至0.8mm。在该实例中朝向肋状物10的一端逐渐变细的突出部11提供了在模制部分10b2上沿着横向花纹沟的一个边缘形成斜面。
图10和图11示出了具有锚定部分12b1和模制部分12b2的相关联的模型肋状物12，该锚定部分和模制部分在各自情况下在虚线l4的一侧。斜面成型突出部12a形成在模型肋状物12的一个侧表面上，该斜面成型突出部对应于肋状物12上的突出部11的一部分、具体地说是图8中的突出部11的上部部分。突出部12a延伸超出线l4，其中条形部分的厚度为0.1mm至1.0mm。锚定部分12b1的厚度具体地对应于肋状物10的锚定部分10b1的厚度。模制部分12b2其尺寸与肋状物10的模制部分10b2相适配。
图12示出了铣削模型14在模型肋状物12被插入之处的细节，其中该模型肋状物的锚定部分12b1处于对应成形的狭缝中。在模型肋状物12插入的情况下，除大约0.1mm至0.2mm的突起外，突出部12a位于铣削模型14的狭缝内。
通过与图6对比，可以替代性地设想使用没有突出部的模型肋状物、在铣削模型中形成对应的平坦隆起。
一旦所有模型肋状物12已插入，就由塑料复合材料产生柔性件15。图13示出了所产生的柔性件15的在两个模型肋状物12的模制部分12b2具有对应的凹陷15a和狭缝15b的那个区域中的细节的平面图。替代性地，凹陷15a可以通过铣削模型上的平坦突出部形成。
通过与第一示例性实施例对比，在下一步骤中，将肋状物10对应地插入柔性件15中，并且通过与第一示例性实施例的已经给出的描述对比，形成石膏型芯，锚定部分10b1从石膏型芯伸出。用于由铝合金产生花纹圈区段的另外的步骤在很大程度上对应于已经描述的那些步骤。
