CN108748811B - 一种排气装置、其组装方法及具有该排气装置的轮胎模具 - Google Patents

Abstract

一种排气装置包括：外套、芯轴和弹簧，芯轴容纳在外套内，弹簧套设在芯轴的外表面上，并与芯轴一起插入在外套中。在外套的第二端处形成有外套小孔部，在组装好的状态下，外套小孔部的内直径小于芯轴的小直径端的最大直径，从而外套小孔部和小直径端之间形成过盈配合，并且，外套的第二端形成为铣扁部，并露出外套小孔部，从而形成至少一个卡爪。还公开了包括该排气装置的轮胎模具和组装该排气装置的方法。该排气装置能够简化对排气装置的拆卸和替换，并降低轮胎模具的维护成本。

Description

一种排气装置、其组装方法及具有该排气装置的轮胎模具

技术领域

本发明涉及一种排气装置，该排气装置特别地用于轮胎模具中。本发明还涉及具有该排气装置的轮胎模具。

背景技术

在轮胎制造工艺中，在轮胎模具中使胎坯成型，接着对模具中的胎坯进行硫化处理，以形成最终的轮胎产品。在硫化处理过程中，需要将轮胎模具的内腔中的空气排出，防止窝气。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9中示出了现有的轮胎模具200的示意图，其中轮胎模具200上的气孔210中设置有排气装置100。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10示出了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，而弹簧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。在组装排气装置100时，通过将外套110压扁、例如至少将外套110的与轴头131相反的一端压扁，将芯轴130固定到外套110内。

对于该排气装置，在轮胎的硫化过程中，除了空气之外，还会有些许轮胎材料(例如硫化的橡胶)经轴头和外套之间的间隙流入到外套和芯轴之间。这些溢入的轮胎材料会留在排气装置中，即使在对轮胎模具进行清洗的过程中也无法将其彻底地清洗掉。久而久之，残留在排气装置中的轮胎材料会堵塞排气装置，使排气装置丧失排气功能。因此，对于上述目前常用类型的排气装置来说，需要定期将该排气装置从轮胎模具拆下，并更换新的排气装置。在拆卸排气装置的过程中，会造成轮胎模具的气孔直径变大，因而需要对排气装置的直径重新进行设计，以与直径扩大的轮胎模具气孔相配合。这样，使得排气装置的拆卸、替换等变得复杂，而轮胎模具的维护成本也会比较高。

发明内容

本发明是为解决现有技术中存在的上述技术问题而做出的。本发明的目的是提供一种结构改进的排气装置，其能够简化对排气装置的拆卸和替换，并降低轮胎模具的维护成本。

本发明的排气装置包括：

外套，该外套包括第一端和第二端；

芯轴，该芯轴容纳在外套内，且芯轴具有在一端处的轴头和在另一端处的小直径端，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，其中在第一位置，在轴头与外套的第一端之间形成有间隙，在第二位置处，轴头和外套的第一端之间密封配合；以及

弹簧，弹簧套设在芯轴的外表面上，并与芯轴一起插入在外套中；

其中，在外套的第二端处形成有外套小孔部，在组装好的状态下，外套小孔部的内直径小于芯轴的小直径端的最大直径，从而外套小孔部和小直径端之间形成过盈配合，并且，外套的第二端形成为铣扁部，并露出外套小孔部，从而形成至少一个卡爪。

在上述结构的排气装置中，外套的第二端处经受铣扁加工而形成铣扁部，进而露出外套小孔部，从而形成至少一个卡爪，且使得该卡爪具有一定的弹性，由此允许将芯轴从外套中取出。这样，在需要对排气装置进行维护和更换时，只需将芯轴拆下并进行更换即可，由此可对排气装置进行简单、高效的拆卸和替换。

而且，上述结构的排气装置还允许多次地拆卸和装配芯轴。对本发明的排气装置来说，实践显示，可对芯轴和弹簧进行5次以上的拆卸，仍能具备完好的排气性能。由此，与现有技术普遍使用的排气装置只能使用一次相比，本发明的设计大大地提高了排气装置的使用寿命。

此外，通过使用如此结构的排气装置，使得对轮胎模具的清洗更加方便，降低了轮胎模具的维护成本，又能够保证轮胎硫化时的排气质量。

由此可见，本发明的排气装置的结构解决了以上所述的现有技术中的问题，实现了对排气装置的至少一部分部件的重复利用，提高了排气装置的寿命，并且无需重新设计新的尺寸、尤其是新的外径尺寸的排气装置，方便了对轮胎模具的清洗，还能够降低轮胎模具的维护成本。

较佳地，铣扁部包括两个相对的小平面，从而在第二端处形成两个卡爪。

较佳地，在轴头和小直径端之间还包括芯轴的中间部分，中间部分的直径小于轴头的直径和小直径端的最大直径，且在中间部分和小直径端之间形成有凸肩部，其中，凸肩部的外径和卡爪的上表面的内径中的至少一个在朝向外套内部的方向上逐渐减小。例如，凸肩部和卡爪的上表面中的至少一个可呈锥形面或斜面。这样，可以有助于将芯轴从外套拆下。

铣扁部的铣扁深度为能够使外套小孔部露出的程度，例如，在一种具体实施结构中，铣扁部的铣扁深度可为0.1mm以上。

为了便于将芯轴组装并保持在外套中，较佳地可将小直径端呈锥形或截头锥形的形状。

或者，在外套中，至少卡爪是由可塑性变形且具有弹性的材料制成，并且，在组装之前，外套小孔部与小直径端之间呈间隙配合，以方便将芯轴插入，而在组装好之后，又能够通过对卡爪施加外力而使外套小孔部与小直径端之间呈过盈配合，以将芯轴保持在外套中。

本发明还公开了一种轮胎模具，轮胎模具中设有至少一个排气孔，在排气孔中安装有如上所述的排气装置。

本发明还涉及组装如上所述的排气装置的方法，其中，该方法包括如下步骤：

提供外套的坯件、弹簧和芯轴；

对外套的坯件的第二端进行铣扁加工，以制备出外套，其中在第二端处形成有至少一个小平面，并使外套小孔部露出，由此形成至少一个卡爪；

从外套的第一端插入芯轴和套设在芯轴上的弹簧，直到小直径端从外套的第二端伸出。

在一种实施方式中，在组装过程中，外套小孔部的内直径小于小直径端的最小直径，并且，在插入芯轴和弹簧的步骤中还包括：在芯轴的小直径端与卡爪接触之后，进一步施加外力，使小直径端越过卡爪所包括的外套小孔部。

在另一种实施方式中，在组装过程中，外套小孔部的内直径大于小直径端的最小直径，从而外套小孔部与小直径端之间呈间隙配合，并且，在小直径端越过外套小孔部之后，对卡爪施加径向力，使外套小孔部的内直径减小到与小直径端呈过盈配合。

附图说明

图1示出了本发明的第一实施例的排气装置的截面图。

图2示出了图1所示的排气装置的侧视图。

图3示出了图1所示的排气装置的立体图。

图4示出了第一实施例的排气装置的安装示意图。

图5示出了将第一实施例的排气装置的芯轴从外套拆下的示意图。

图6示出了本发明的第二实施例的排气装置的局部截面图。

图7示出了图6所示的排气装置的侧视图，其中示意性地示出了对其卡爪施加径向的挤压力。

图8示出了图6所示的排气装置的截面图，其示出的是该排气装置的卡爪经挤压变形而与芯轴的小直径端过盈配合的状态。

图9示意性地示出了排气装置在轮胎模具中的安装状态。

图10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。

此外，在以下的描述中所使用的诸如“上”、“下”之类的表示方位的用语是以附图中所示的方向为参照的，在实际使用中，排气装置的朝向会发生变化，从而各特征之间的相互位置关系也会有改变。

<第一实施例>

图1示出了本发明的排气装置1的截面图。如图1所示，以包括外套10、弹簧20和芯轴30，弹簧20套设在芯轴30的外表面上，并与芯轴30一起插入在外套10中。

外套10的第一端11(在组装状态下面对轮胎模具内部的那一端)的内周面上形成有外套锥面13，在外套10的与第一端11相反的第二端12处形成有外套小孔部15。

芯轴30的与外套10的第一端11相对应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。在组装好的状态下，芯轴30可在外套10中在第一位置和第二位置之间运动，其中在第一位置中，外套10的第一端11处的外套锥面13与芯轴30的该轴头锥面32之间存在间隙，以允许轮胎模具内部的气体经该间隙流入排气装置1中并排出，而在第二位置中，外套锥面13与轴头锥面32相接触，且较佳地，在外套锥面13和轴头锥面32之间能够形成密封配合，其用于防止轮胎模具内的轮胎材料流入排气装置1中。

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即可。

进一步地，除了锥面以外，轴头31和外套10的第一端11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外套10的内腔的横截面尺寸，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11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。以下的描述是以圆形横截面为例进行描述的。

芯轴30的与轴头31相对的一端为小直径端33，该小直径端33的直径小于外套10的第一端11的内直径，从而在组装时可将芯轴30从外套10的第一端11处插入到外套10中，直到小直径端33穿过外套10的外套小孔部15而从外套10的第二端12伸出。

进一步地，芯轴30的小直径端33的最大直径略大于外套10的第二端12处的外套小孔部15的内直径。并且，在芯轴30的轴头31和小直径端33之间还有中间部分35，该中间部分35的直径可以小于小直径端33的最大直径和轴头31的直径。这样，在组装好的状态下，外套小孔部15与该中间部分35相对应，且外套小孔部15和小直径端33之间形成过盈配合，使得芯轴30能够保持在外套10内而不会轻易地掉出。

在本发明中，对外套10的第二端12进行铣扁加工，从而形成铣扁部。在图2的侧视图和图3的立体图中可以清楚地看出该铣扁部。在此，所谓的“铣扁”为其在机械加工领域中的惯常含义，即在圆柱体或轴上铣出一个或两个相对应的小平面。当然，本文中的“铣扁”也包括通过其他本领域中已知的加工方式加工出一个或两个相对应的小平面。

如可从图2中更清楚地看出的，在外套10的第二端12上铣出有两个互相相对的表面，其铣开的深度为将第二端12处的外套小孔部15露出的程度，如图3中所示。例如，铣扁部的铣扁深度可为0.1mm，即，可以从外套10的中心轴线X的至少一侧、较佳地为两侧朝着外套10的中心轴线X(如图2)铣入0.1mm，就可以使外套10在第二端12处的外套小孔部15露出。

通过对外套10的第二端12进行铣扁加工，在外套10的第二端12上形成铣扁部，且使得该铣扁部包括至少一个、较佳地为如图所示的两个卡爪40。通过铣扁加工而形成的卡爪40具有一定的弹性，在将芯轴30插入外套10中并使芯轴30的小直径端33从外套10的第二端12伸出的过程中，该卡爪40的对应于外套小孔部15的部分会与小直径端33相接触，并在小直径端33的作用下略微弹性变形，允许小直径端33通过，而当小直径端33通过外套小孔部15之后，卡爪40恢复其初始形状，并与小直径端33形成过盈配合。而当对芯轴30施加外力时，卡爪40在芯轴30的小直径端33的作用下再次弹性变形，使外套10的外套小孔部15的直径变大，允许将芯轴30从外套10中拆下。

从另一方面来说，通过铣扁而形成的卡爪40具有一定的强度，能够承受多次弹性变形，从而可以多次拆卸和替换芯轴30。

具体地，如可从图4更清楚地看出的，卡爪40的包括上表面41和下表面42，该上表面41为卡爪40的靠近外套10的第二端12一侧的表面，而下表面42则为卡爪40的面向外套10内部的表面。

芯轴30的小直径端33的下方、在小直径端33和中间部分35之间形成有凸肩部34。当安装好时，该凸肩部34能够与卡爪40的上表面41相配合，且较佳地，该凸肩部34的外径和上表面41的内径中的至少一个沿朝向外套10内部的方向逐渐减小。例如，如图中所示的，凸肩部34和上表面41中的至少一个形成为锥形面(或者呈斜面)。这样，当对芯轴30施加外力而将芯轴30从外套10中拆下时，小直径端33的凸肩部34与卡爪40的上表面41之间的接触能使卡爪40弹性变形，进而使外套10的外套小孔部15的直径变大，从而允许小直径端33能够越过外套10的第二端12处的外套小孔部15并脱出。

在图中所示的结构中，凸肩部34和上表面41都是呈锥形面，但如上所述的，凸肩部34和上表面41中只要有至少一个是呈锥形面，就能够有助于将小直径端33从第二端12脱出。

进一步较佳地，如图1～3所示，芯轴30的小直径端33大致呈锥形或截头锥形。并且，除了如上所述的小直径端33的最大直径略大于外套10的外套小孔部15的内直径之外，小直径端33还被设置成，至少其最小直径处的直径小于外套小孔部15的内直径。这样，在将芯轴30组装到外套10中时，可有助于使小直径端33通过外套小孔部15。

当然，小直径端33也可以是直径沿其轴线方向保持恒定的柱状部件，而卡爪40的下表面42可为锥形表面(或者说是斜面)。这同样可有助于将芯轴30插入外套10并使其小直径端33越过卡爪40所包括的外套小孔部15。

下面将描述本发明的排气装置1的组装方法。

首先，提供呈筒状的外套10的坯件，该坯件的第一端11具有较大的内直径，且具有外套锥面13，而该坯件的第二端12处则具有内直径较小的外套小孔部15。

接着，对外套10的坯件的第二端12进行铣扁加工，在第二端12处形成至少一个、较佳地为两个相对应的小平面，并使第二端12处的外套小孔部15露出，由此，在第二端12处形成至少一个、较佳地为两个的卡爪40。可以看到，该卡爪40的延伸范围包括了外套小孔部15。

将芯轴30和套设在芯轴30上的弹簧20从外套10的第一端11插入，直到芯轴30的小直径端33与外套10的第二端12处的卡爪40相接触。朝着第二端12的方向进一步对芯轴30施力(如图4中所示的力F1)，使小直径端33与卡爪40互相作用，从而卡爪40向外弹性变形，使外套小孔部15处的内直径变大，允许小直径端33通过外套小孔部15。

当小直径端33通过外套小孔部15之后，芯轴30的中间部分35进入外套小孔部15，使得外套小孔部15至少部分地回弹，即外套小孔部15的内直径减小，从而外套小孔部15与小直径端33之间形成过盈配合，将芯轴30保持在外套10中。

图5示出了对已经组装在轮胎模具2中的排气装置1进行维护的示意图。具体来说，在需要对排气装置1进行维护时，可在芯轴30上施加如图5所示的外力F2，使得芯轴30的凸肩部34与卡爪40的上表面41之间的相互接触并相互作用，使卡爪40弹性变形而扩大外套小孔部15处的内直径。这样，可以使芯轴30的小直径端33向着与插入时相反的方向越过外套小孔部15，进而可将芯轴30连同其上的弹簧20一起从外套10中拆下。

具体来说，将芯轴30从外套10中拆下的外力F2被设计为大于100N，例如可以需要用120N左右的力将芯轴30从外套10中拆下。

此后，可将新的或者清洗后的芯轴30插入到外套10中。并且可选地，在将新的或者清洗后的芯轴30插入之前，还可选择性地对外套10内部进行清洗，清除溢入外套10内的轮胎材料。

<第二实施例>

图6～8示出了本发明的第二实施例。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。此外，在对第二实施例的描述中，相同的特征使用与第一实施例相同的附图标记。

在第二实施例中，在组装之前，外套10的外套小孔部15的内直径被设置成略大于芯轴30的小直径端33的最大直径，从而在外套小孔部15和小直径端33之间可以形成间隙配合。如图6所示的，在外套小孔部15与小直径端33之间可有间隙σ，该间隙σ的大小较佳地可为0.05～0.2mm之间。

与第一实施例相同，第二实施例中的外套10的一端(例如第二端)也经受铣扁加工，露出外套小孔部15，从而形成至少一个、较佳地两个卡爪40。并且，外套10中至少该卡爪40的部分由可部分地塑性变形同时又具有一定弹性的材料制成。此种材料的一个例子是钢，对于由钢所形成的卡爪40来说，当对其施加一定的力使其变形量超过预定的阈值时，在撤去该外力之后，卡爪40能部分地恢复，但不能完全恢复其原来的形状，而在施加外力而使卡爪40的变形没有达到该阈值时，在撤去外力之后，卡爪40可以恢复到其初始的形状。某些塑料材料也有这样的特性。

这样，在将芯轴30插入外套10中并使小直径端33越过外套小孔部15之后，对卡爪40施加径向的外力F3，如图7中的箭头所示意性示出的，以挤压卡爪40。通过该挤压，使卡爪40所包括的外套小孔部15的内直径减小到小于小直径端33的最大直径。这样，外套小孔部15和小直径端33之间的配合由组装前的间隙配合变为组装后的过盈配合，以防止芯轴30轻易地从外套10脱出，如图8所示。

第二实施例的排气装置1的组装方法与第一实施例的基本相同，其区别仅在于，在将初始的芯轴30插入到外套10中的过程中，芯轴30的小直径端33与外套10的外套小孔部15之间存在间隙，因此可以不互相接触。并且，在小直径端33越过外套小孔部15之后，需要额外的步骤对卡爪40施加径向的挤压力，以使外套小孔部15与小直径端33之间形成过盈配合。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。本领域技术人员可以在其基础上进行各种显而易见的修改、变型，这都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种排气装置，所述排气装置包括：

外套，所述外套包括第一端和第二端；

芯轴，所述芯轴容纳在所述外套内，且所述芯轴具有在一端处的轴头和在另一端处的小直径端，所述芯轴能够沿着所述外套的轴向在第一位置和第二位置之间运动，其中在所述第一位置，在所述轴头与所述外套的所述第一端之间形成有间隙，在所述第二位置处，所述轴头和所述外套的所述第一端之间密封配合；以及

弹簧，所述弹簧套设在所述芯轴的外表面上，并与所述芯轴一起插入在所述外套中；

其特征在于，在所述外套的所述第二端处形成有外套小孔部，在组装好的状态下，所述外套小孔部的内直径小于所述芯轴的所述小直径端的最大直径，从而所述外套小孔部和所述小直径端之间形成过盈配合，并且，所述外套的所述第二端形成为铣扁部，并露出所述外套小孔部，其中，所述铣扁部包括两个相对的小平面，从而在所述第二端处形成两个卡爪，所述卡爪具有弹性，从而在将所述芯轴插入所述外套的过程中以及在将所述芯轴从所述外套中拆下的过程中，所述卡爪能够至少部分地弹性变形。

2.如权利要求1所述的排气装置，其特征在于，在所述轴头和所述小直径端之间还包括所述芯轴的中间部分，所述中间部分的直径小于所述轴头的直径和所述小直径端的最大直径，且在所述中间部分和所述小直径端之间形成有凸肩部，其中，所述凸肩部的外径和所述卡爪的上表面的内径中的至少一个在朝向所述外套的内部的方向上逐渐减小。

3.如权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述铣扁部的铣扁深度为0.1mm以上。

4.如权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述小直径端呈锥形或截头锥形的形状。

5.如权利要求1所述的排气装置，其特征在于，在所述外套中，至少所述卡爪是由可塑性变形且具有弹性的材料制成，从而在组装之前，所述外套小孔部与所述小直径端之间呈间隙配合，而在组装好之后，能够通过对卡爪施加外力而使所述外套小孔部与所述小直径端之间呈过盈配合。

6.一种轮胎模具，所述轮胎模具中设有至少一个排气孔，其特征在于，所述排气孔中安装有如权利要求1-5中任一项所述的排气装置。

7.一种组装如权利要求1-5中任一项所述的排气装置的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

提供所述外套的坯件、所述弹簧和所述芯轴；

对所述外套的所述坯件的所述第二端进行铣扁加工，以制备出所述外套，其中在所述第二端处形成有至少一个小平面，并使所述外套小孔部露出，由此形成至少一个所述卡爪；

从所述外套的所述第一端插入所述芯轴和套设在所述芯轴上的所述弹簧，直到所述小直径端从所述外套的所述第二端伸出。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在组装过程中，所述外套小孔部的内直径小于所述小直径端的最小直径，并且，在插入所述芯轴和所述弹簧的步骤中还包括：在所述芯轴的所述小直径端与所述卡爪接触之后，进一步施加外力，使所述小直径端越过所述卡爪所包括的所述外套小孔部。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在组装过程中，所述外套小孔部的内直径大于所述小直径端的最小直径，从而所述外套小孔部与所述小直径端之间呈间隙配合，并且，在所述小直径端越过所述外套小孔部之后，对所述卡爪施加径向力，使所述外套小孔部的内直径减小到与所述小直径端呈过盈配合。