專利名稱：用于車輛輪胎模壓和硫化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛輪胎模壓和硫化的方法，包括以下步驟將正在處理的輪胎放置在環(huán)形支架上，環(huán)形支架的外表面基本上配合輪胎本身的內(nèi)表面；閉合輪胎和限制在硫化模內(nèi)模腔里面的環(huán)形支架，所述模腔具有壁，壁的形狀在硫化完成時(shí)符合輪胎的外表面形狀；將輪胎的外表面壓向模腔壁；向正在被處理的輪胎供熱以使其產(chǎn)生分子交聯(lián)。
本發(fā)明還涉及一種車輛輪胎模壓和硫化的設(shè)備，包括一種環(huán)形支架以接合正在被處理的輪胎，所述環(huán)形支架外表面基本上配合輪胎本身的內(nèi)表面；設(shè)置接納環(huán)形支架的硫化模承載在模腔內(nèi)正在被處理的輪胎，該模腔具有環(huán)形支架外表面與模腔本身壁之間界定的輪胎容納空間，該模腔本身的壁配合被硫化輪胎的外表面；給裝置加壓以將輪胎的外表面壓靠在模具的內(nèi)壁上；加熱裝置以向膜腔內(nèi)包容的輪胎傳遞熱量。
輪胎生產(chǎn)過程規(guī)定，在生產(chǎn)和/或裝配不同輪胎部件的生產(chǎn)過程后，必須進(jìn)行模壓和硫化工序以穩(wěn)定輪胎結(jié)構(gòu)從而達(dá)到規(guī)定的幾何構(gòu)造，一般表現(xiàn)為特殊的胎面花紋。
為此，輪胎被裝入硫化模，該模通常包括一對適應(yīng)軸線上彼此靠近運(yùn)動(dòng)的頰板，該頰板設(shè)置用于在胎圈和側(cè)壁上的操作，還包括至少一個(gè)沿圓周分布部分的冠狀模，它能徑向彼此靠近運(yùn)動(dòng)以便在輪胎觸軌面處操作。更詳細(xì)地，頰板和冠狀模在開啟和閉合狀態(tài)之間彼此可相互運(yùn)動(dòng)；在開啟狀態(tài)，它們相互分開以裝入正在被處理的輪胎，在閉合狀態(tài)下，它們限定幾何構(gòu)造與要獲得的輪胎外表面一樣的模腔。
其中一種最廣泛使用的模壓方法規(guī)定；充以高溫、高壓蒸汽和/或其它流體的橡膠材料硫化囊應(yīng)在模腔內(nèi)包容的輪胎內(nèi)部充氣。從這種方法，由于通過模壁和流體經(jīng)過囊所進(jìn)行的熱傳導(dǎo)，在制造輪胎的彈性經(jīng)過分子交聯(lián)后，輪胎很容易地頂住模腔內(nèi)壁并穩(wěn)定于施加于它的幾何構(gòu)造。
人們還知道的模壓方法，其中，代替可充氣的硫化囊的是一種剛性環(huán)形支架，它具有與要獲得的輪胎內(nèi)表面同樣的構(gòu)造并設(shè)置在輪胎內(nèi)。
例如，這種方法在歐州專利EP 242840中公開，其中，剛性支架被用來將合適的形狀和最后的尺寸施加于模內(nèi)包含的輪胎。根據(jù)上述公開專利，環(huán)形金屬支架與制造輪胎的橡膠原材料之間不同的熱膨脹系數(shù)被用來達(dá)到合適的模壓壓力。
最后，形成模具和環(huán)形支架的部件的組裝確定了模腔內(nèi)的封閉空間，該模腔形狀被做成與輪胎的整個(gè)幾何構(gòu)造完全一樣。用這種方法，輪胎的內(nèi)外表面都與模壓和硫化設(shè)備的剛性部分保持接觸。換句話說，用來設(shè)定輪胎最后幾何形狀的全部設(shè)備部件是剛性的，與之相反的方法使用可充氣硫化囊，其如人們所知道的那樣構(gòu)成了模具的可變形部分。
正是申請人察覺到以目前的工藝水平，使用充氣硫化囊的方法和在輪胎硫化過程中使用剛性環(huán)形支架的方法都存在一些問題。
對于使用可充氣囊的方法，實(shí)際上要指出的是囊的可變形性容易導(dǎo)致輪胎內(nèi)幾何上和/或結(jié)構(gòu)上的缺陷，這是由于例如在不平衡的膨脹后，囊本身遇到的可能變形，和/或由于囊的外表面與綠色輪胎內(nèi)表面之間產(chǎn)生的摩擦現(xiàn)象。
因?yàn)閷⑻ト吭谙鄳?yīng)的模具部分取決于囊本身，因此囊的可變形性使要達(dá)到卡住胎圈所需的足夠高的壓力變得困難。因而，胎圈相對于輪胎幾何軸線可能發(fā)生所不希望的偏移，從而導(dǎo)致整個(gè)輪胎結(jié)構(gòu)的變形。此外，由于囊與模具之間橡膠材料的泄漏，尤其是在硫化過程的開始時(shí)刻，卡固胎圈壓力不足可能在胎圈處形成溢料。
由于模腔內(nèi)充氣囊的整個(gè)內(nèi)部容積要被充滿，因此硫化囊需要使用大量的蒸汽，而且，它對蒸汽本身對輪胎所進(jìn)行的熱傳輸構(gòu)成了障礙。
另一方面，使用剛性環(huán)形支架代替充氣硫化囊使有必要在制造輪胎中對所使用材料的體積進(jìn)行非常精確和困難的核查。
此外，目前不可能對輪胎施加合適的徑向和/或周邊膨脹，例如，在輪胎生產(chǎn)中使用的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)內(nèi)達(dá)到所需要的預(yù)加荷載效果。
另外，即使借助于剛性環(huán)形支架，要完成向輪胎內(nèi)部的正確和有效的熱傳輸也是相當(dāng)困難的。
美國專利1,798,210公開了一種硫化方法，根據(jù)此方法，先前制造的綠色輪胎被安裝于硫化橡膠制造的環(huán)形支架上，然后被閉合于硫化模限定的模腔內(nèi)。環(huán)形支架是完全空心的且形狀和尺寸被做成配合模腔內(nèi)壁以在輪胎的內(nèi)圓周邊緣處形成氣密封。然而，該環(huán)形支架的尺寸小于綠色輪胎的內(nèi)部尺寸，以便確定環(huán)形支架外表面與綠色輪胎內(nèi)表面之間從一個(gè)胎圈到另一個(gè)胎圈延伸的間隙。模具閉合后，熱水和/或其它壓力熱流體進(jìn)入環(huán)形支架，該流體通過環(huán)形支架內(nèi)形成的開口到達(dá)上述間隙以完成輪胎模壓和硫化所需的全部功能。
然而，在這種硫化工藝中，即沒有設(shè)置也不允許直接在與輪胎本身一起放入硫化模的環(huán)形支架上直接制造輪胎。
此外，因?yàn)榄h(huán)形支架的尺寸必定小于輪胎內(nèi)部尺寸，所以可容易發(fā)生結(jié)構(gòu)上的缺陷，其起因于不良的中心定位和/或不受控制的運(yùn)動(dòng)或輪胎在模腔內(nèi)被閉合時(shí)所受到的變形作用。
申請人已經(jīng)意識到為了進(jìn)行輪胎模壓和/或硫化供熱，如果工作流體進(jìn)入由于壓力作用而使輪胎膨脹后產(chǎn)生在環(huán)形支架與綠色輪胎之間的間隙，可以實(shí)現(xiàn)顯著的改進(jìn)。基于這個(gè)原理而構(gòu)想的一種方法和一種設(shè)備是以同一申請人的名義下的歐洲專利申請?zhí)?8830473.9的目的。
根據(jù)本發(fā)明，還表明了，借助于最終產(chǎn)品質(zhì)量性能上的有利影響，如果與施加于輪胎的膨脹同時(shí)，作為舉例，在胎圈與過渡區(qū)域之間的輪胎側(cè)面部分被牢固地保持在模腔內(nèi)壁與環(huán)形支架的外表面之間，過渡區(qū)域在側(cè)壁與輪胎觸軌面之間，這時(shí)對輪胎膨脹可實(shí)現(xiàn)顯著的改進(jìn)。用這種方法，輪胎膨脹效果以及形成胎體和帶來層結(jié)構(gòu)的簾線隨之而進(jìn)行的擴(kuò)展有利地集中于輪胎本身的徑向外部區(qū)域，靠近輪胎觸軌面。
更詳細(xì)地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于車輛輪胎模壓和硫化的方法，其特征在于所述壓制步驟包括以下操作擠壓輪胎的側(cè)面部分，在模腔壁與環(huán)形支架的外表面之間從輪胎的內(nèi)圓周邊緣延伸開，且與閉合步驟同時(shí)進(jìn)行；對輪胎徑向外側(cè)部分施加膨脹，限定在所述側(cè)面部分之間，使所述徑向外側(cè)部分靠著模腔內(nèi)壁。
特別地，輪胎的膨脹最好通過一個(gè)步驟進(jìn)行，即允許壓力流體進(jìn)入至少一個(gè)由環(huán)形支架外表面與輪胎內(nèi)表面之間形成的流體擴(kuò)散空隙。
有利的是在壓力流體進(jìn)入之前，輪胎的內(nèi)表面基本上在其整個(gè)延伸部分附著于環(huán)形支架的外表面，輪胎膨脹后形成所述擴(kuò)散空隙。
壓力流體最好經(jīng)過環(huán)形支架內(nèi)形成的輸送通道和其表面上的開口進(jìn)入。
在所述壓制步驟前，以低于壓制步驟過程中進(jìn)入的加壓流體的壓力設(shè)置一個(gè)使工作流體初步進(jìn)入所述環(huán)形支架外表面與輪胎內(nèi)表面之間的操作步驟是有利的。
最好，由加熱流體進(jìn)入所述擴(kuò)散空隙而發(fā)生供熱，所述加熱流體包括與壓制步驟中使用的同樣的壓力流體。
更詳細(xì)地，壓力流體被輸入模腔的上面部分并沿環(huán)形支架內(nèi)表面引導(dǎo)至腔本身的下面部分。
與所述輸入步驟同時(shí)，最好還進(jìn)行從模腔下面部分抽出所述壓力流體的步驟，以便形成一個(gè)沿環(huán)形支架內(nèi)部表面和擴(kuò)散空隙的加壓流體流。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圍繞環(huán)形支架幾何軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被傳送給輸入模腔的壓力流體。
所述擴(kuò)散空隙最好具有3mm至14mm的延伸部分，該部分在輪胎內(nèi)表面與環(huán)形支架的外表面間測得且至少位于輪胎本身的赤道平面。
最好還規(guī)定所述膨脹應(yīng)包括輪胎圓周在輪胎本身的赤道平面(X-X)處有1％至3.5％的增量。
仍然根據(jù)本發(fā)明，在環(huán)形支架上放置輪胎的步驟最好通過在環(huán)形支架上直接制造輪胎而實(shí)現(xiàn)。
有利的是，在壓力流體進(jìn)入步驟前，可處理輪胎的內(nèi)表面以防加壓流體通過形成綠色輪胎的橡膠材料而滲漏。
更詳細(xì)地，在輪胎制造的初始步驟過程中預(yù)硫化襯直接在環(huán)形支架上形成，以防所述加壓流體通過形成綠色輪胎的橡膠材料而滲漏。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種車輛輪胎模壓和硫化的設(shè)備，其特征在于；在閉合狀態(tài)下，所述固定空間的徑向內(nèi)部部分的形狀和尺寸基本上對符合輪胎側(cè)面部分的形狀和尺寸，且從輪胎的內(nèi)部圓周邊緣，以及固定空間的徑向外部部分的徑向尺寸大于輪胎本身側(cè)面部分間連續(xù)的輪胎徑向外部部分的徑向尺寸。
更詳細(xì)地，所述壓制裝置包括壓力流體輸送通道，它貫穿環(huán)形支架而形成并通到所述支架的外表面。
有利的是，當(dāng)模具閉合時(shí)，所述固定空間的體積大于輪胎本身所占的體積。
所述輸送通道最好還應(yīng)通到至少一個(gè)壓力流體擴(kuò)散的間隙，該間隙限制在所述固定空間的徑向外部部分內(nèi)，位于環(huán)形支架外表面與正在被處理的輪胎的內(nèi)表面之間。
有利的是，環(huán)形支架的外表面具有延伸部分低于硫化輪胎的內(nèi)表面的延伸部分。
所述壓制裝置最好還應(yīng)包括至少一個(gè)導(dǎo)向管用以使所述壓力流體沿環(huán)形支架的內(nèi)表面擴(kuò)展并在所述輸送通道終止。
特別地，所述導(dǎo)管被限制在環(huán)形支架的內(nèi)表面與固定在環(huán)形支架本身內(nèi)部的填裝結(jié)構(gòu)之間。
所述填裝結(jié)構(gòu)最好具有一個(gè)外表面且基本上平行于環(huán)形支架的內(nèi)表面延伸。
更詳細(xì)地，填裝結(jié)構(gòu)包括具有外表面基本平行于環(huán)形支架內(nèi)表面的外表面的上面部分，和具有基底表面相對于水平平面稍微傾斜的下面部分。
所述壓制裝置還可包括沿圓周分布朝向所述導(dǎo)管末端的注入嘴。
所述注入嘴最好朝向所述導(dǎo)向管的進(jìn)口端，并安置于環(huán)形支架赤道平面的上面。
更詳細(xì)地，所述注入嘴的方向相對于環(huán)形支架的幾何軸線的徑向而傾斜。
在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了至少第一和第二系列的所述輸入通道，所述通道分別位于相對于環(huán)形支架赤道平面相對置的位置上，并朝分別從環(huán)形支架幾何軸線收集開的方向取向。
環(huán)形支架最好還應(yīng)具有至少一個(gè)中心軸以在中心支架內(nèi)連接，該中心支架與模具聯(lián)接以固定環(huán)形支架和輪胎在模腔內(nèi)的位置。
有利的是，所述中心軸沿所述環(huán)形支架，所述正在被處理的輪胎和所述模腔的共同幾何軸線延伸。
還根據(jù)本發(fā)明，所述加熱裝置最好包括至少一個(gè)管以向輸入通道輸送加熱流體。
有利的是。所述加熱流體包括同從加壓流體輸送裝置進(jìn)入的流體一樣的流體。
所述環(huán)形支架最好還應(yīng)具有在軸向彈性可變形的結(jié)構(gòu)，至少在對應(yīng)于輪胎的內(nèi)圓周邊緣的區(qū)域。
更詳細(xì)地，所述環(huán)形支架最好在對應(yīng)于輪胎側(cè)面部分的區(qū)域在軸向具有彈性可變形的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，從用于車輪輪胎模制和硫化的方法和設(shè)備的優(yōu)選，但不是唯一的實(shí)施例詳細(xì)說明中，其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。以下將參考附圖以非限定例子進(jìn)行這種說明，其中

圖1圖示表示根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備沿直徑的截面，該設(shè)備的模具處于開啟狀態(tài)以移走硫化輪胎；圖2是相對于圖1的比例放大局部半截面圖，它表示在一個(gè)操作步驟中的綠色輪胎，在此步驟中，通過頰板靠近環(huán)形支架的運(yùn)動(dòng)，模具開始裝配；圖3是操作步驟過程中輪胎半截面圖，其中，隨著該部分在徑向上的接近，模具完成閉合；圖4是在壓力蒸汽進(jìn)入模腔后輪胎正在靠著模具表面被壓制的半截面圖；圖5是表示工作流體注入嘴相對于模具和環(huán)形支架幾何軸線分布的圖示平面視圖。
參照所述圖，根據(jù)本發(fā)明的車輛輪胎模制和硫化設(shè)備已大致被參考數(shù)字1標(biāo)志。
設(shè)備1包括與硫化壓力機(jī)3相關(guān)的硫化模2，它僅被圖示表示。因?yàn)樗梢砸员炯夹g(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟練人員方便的任何方法制成。例如，模具2可包括分別與壓力機(jī)3的座板3a和閉合部分3b接合的下半部2a和上半部2b。
在這個(gè)例子中，模具2的下半部2a和上半部2b的每一個(gè)分別具有下部分頰板4a和上部分頰板4b，以及扇形冠狀下半部5a和上半部5b。
下半部2a和上半部2b在開啟和閉合狀態(tài)之間可相互移動(dòng)；在開啟狀態(tài)下，如圖1所示，它們相互隔離開；在閉合狀態(tài)下，如圖2至4所示，它們被相互閉合放置以形成頰板4a，4b和扇形5a，5b確定的模具2內(nèi)壁所限定的模腔6。模具2的內(nèi)壁具有的形狀配合所要獲得輪胎7的外表面7a的幾何構(gòu)造。
輪胎7通常有胎體構(gòu)造，最好是徑向式的，由一個(gè)或更多的胎體簾布層組成，該簾布層具有各自的相對端邊緣接合于加入到輪胎本身的內(nèi)環(huán)形邊緣7b內(nèi)的環(huán)狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，即，加入到通常被認(rèn)為是“胎圈”的區(qū)域。
從胎圈7b延伸開的兩個(gè)側(cè)部分8和限制在所述側(cè)面部分之間的徑向外側(cè)部分9可在胎體結(jié)構(gòu)中識別，更一般地說，在輪胎7的整個(gè)結(jié)構(gòu)中識別。
適用于胎體結(jié)構(gòu)在其徑向外側(cè)部分9的是帶束層結(jié)構(gòu)，該帶束層結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或更多依次和徑向相互重疊放置的帶束層。
胎體和帶束層結(jié)構(gòu)，以及在胎圈處的環(huán)形加強(qiáng)結(jié)構(gòu)沒有在附圖中表示，因?yàn)樗鼈兛梢砸匀魏魏线m的方法制造。
頰板4a，4b用于形成輪胎7相對側(cè)壁的外部表面，該外部表面在側(cè)面部分8處延伸，而5a，5b部分用于在徑向外部部分9作用以形成所謂輪胎本身的觸軌面，它是通過產(chǎn)生一系列的凹槽以及縱向和/或橫向的槽(未在圖中表示)，并適當(dāng)布置以形成所需要的“輪胎花紋”。
設(shè)備1還包含使用至少一個(gè)金屬或其它固體材料的環(huán)形支架10，其外表面10a復(fù)制或在所有情況下基本配合將要交付模制和硫化處理的輪胎7內(nèi)表面的形狀。環(huán)形支架10方便地由可拆鼓組成，即由向心可移動(dòng)的環(huán)形部分構(gòu)成鼓以便在輪胎制造完成時(shí)環(huán)形支架本身能被拆卸并容易從輪胎7中移走。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在環(huán)形支架與輪胎本身一起插入開啟狀態(tài)下的硫化模2前，綠色輪胎7布置在環(huán)形支架10上。
特別地，通過在支架自身上直接制造輪胎可方便地獲得在環(huán)形支架10上接合輪胎7。以這種方法，有利地利用環(huán)形支架10作為剛性模型以形成和/或放置不同的部件，如胎體簾布層，輪圈處的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，簾布層，側(cè)壁及輪胎觸軌面，它們協(xié)同形成輪胎本身。可以找到其它關(guān)于在環(huán)形支架10上形成和/或制造輪胎7部件的方式的細(xì)節(jié)，例如，以同一個(gè)申請人名義在EP 0928680和EP 0928702分別發(fā)布的歐洲專利申請中。
在這種情況下，綠色輪胎7的內(nèi)表面幾何構(gòu)造將精確對應(yīng)于、或在所有情況下基本配合環(huán)形支架10的外表面構(gòu)造。換句話說，環(huán)形支架10和輪胎7在它們各自的外部10a和內(nèi)表面整個(gè)延伸部分以基本均勻的方式處于互相接觸的關(guān)系。
然而，正如以下更明確地說明，當(dāng)完成硫化作用時(shí)，環(huán)形支架10的外表面10a的延伸部分最好低于輪胎7內(nèi)表面7b的延伸部分。
最好對環(huán)形支架10提供至少一個(gè)中心軸11以銜接模具2內(nèi)布置的中心座12，并建立環(huán)形支架本身和它所承載的輪胎7在模腔6內(nèi)的精確定位。在所示的實(shí)施例中，環(huán)形支架10具有兩個(gè)中心桿11，它從相對的側(cè)面沿環(huán)形支架10，輪胎7和模腔6的共同幾何軸線Y延伸，并配合在硫化壓力機(jī)3的基板3a和閉合部分3b內(nèi)分別形成的相應(yīng)中心座12。
通過連接件11a(只被圖示表示出)，中心桿11可以被連接到環(huán)形支架10上以使形成環(huán)形支架本身的所述環(huán)形部分產(chǎn)生向心運(yùn)動(dòng)。
在帶有輪胎7的環(huán)形支架10被定位于模具2的下部分2a上后，模具即呈現(xiàn)閉合狀態(tài)。
如附圖中所清楚地表示，模具2閉合后，輪胎7被封閉在支架10的外表面10a和模腔6內(nèi)壁之間所限定的固定空間內(nèi)。
當(dāng)模具閉合時(shí)，這個(gè)固定空間的容積大于輪胎本身所占的容積，這樣更有利。更詳細(xì)地，正如從附圖可容易地推論出，固定空間具有兩個(gè)徑向內(nèi)部部分，其大小和形狀基本對應(yīng)于輪胎7的側(cè)面部分8的大小和形狀，和一個(gè)限定在所述徑向內(nèi)部部分之間的徑向外部部分，其徑向外側(cè)尺寸大于徑向內(nèi)側(cè)尺寸，即，輪胎本身的徑向外部部分9上測量的厚度。
在模2閉合的開始步驟，頰板下部分4a和上部分4b的每一個(gè)在輪胎本身的側(cè)面部分8的之一處靠在輪胎7的外表面作用，如圖2清楚地表示。
在這種情況下，輪胎7每個(gè)側(cè)面部分8包括在對頰板4a、4b的模腔6的壁與環(huán)形支架10的外表面10a之間。
與此同時(shí)，輪胎7的內(nèi)圓周邊緣7b密封地連接于環(huán)形支架10的內(nèi)圓周部分10b與頰板下部4a和上部4b的內(nèi)環(huán)狀部分14a，14b之間，通常稱做“鋼絲圈”。更詳細(xì)地，在每個(gè)頰板4a、4b的鋼絲圈14a、14b與相應(yīng)的環(huán)形支架10的內(nèi)圓周部分10b之間，通常被稱作輪胎“胎圈”的輪胎7內(nèi)圓周邊緣7b的殼座被確定。
所述胎圈座14a，14b給與各自胎圈7b的模制以最好的幾何精度和厚度，這是由于其產(chǎn)生于環(huán)形支架10與模具2的頰板4a、4b之間的兩個(gè)剛性表面的直接連接。
另外，所述胎所述胎圈座保證了輪胎7相對于模腔6軸線“Y”非常穩(wěn)定和準(zhǔn)確的中心定位。
環(huán)形支架10最好也這樣制定尺寸，即至少在對應(yīng)于輪胎7胎圈7b的區(qū)域，在模具2的閉合步驟過程中頰板4a，4b相對接近之后，支架具有一種在軸向彈性變形的結(jié)構(gòu)。
特別地，環(huán)形支架10在對應(yīng)于輪胎側(cè)面部分8的整個(gè)延伸的區(qū)域在軸線方向上彈性可變形，輪胎側(cè)面部分受到頰板4a，4b與環(huán)形支架本身之間的壓力作用。
更詳細(xì)地，在頰板4a，4b靠近輪胎邊7b的接觸區(qū)域環(huán)形支架10受到的軸向變形最好在0.3mm到0.5mm之間，并達(dá)到這樣的程度，即與相應(yīng)頰板4a，4b接觸表面上產(chǎn)生的比壓在18至25巴之間。這種接觸壓力在輪胎模制和硫化步驟的過程中防止環(huán)形支架10與頰板4a，4b相互接觸表面產(chǎn)生任何橡膠材料的泄漏，從而避免形成隨之發(fā)生的溢料。在頰板4a，4b相互接近后或接近的同時(shí)，通過5a，5b部分在它們移動(dòng)靠近環(huán)形支架時(shí)徑向接近，模具2完成閉合。
如在圖3中可以看出，在模具2完成閉合的時(shí)刻，靠近5a，5b部分的模腔6的壁與輪胎7的外表面保持一定距離，而輪胎的內(nèi)表面基本上在其整個(gè)延伸部分附著于環(huán)形支架10的外表面10a。
在這個(gè)步驟中，徑向布置在輪胎7外側(cè)部分9的輪胎觸軌面總能被5a，5b部分上布置的隆起物部分地穿透，特別是靠近所謂的胎“肩”，即，在輪胎側(cè)壁與輪胎觸軌面之間的過渡區(qū)域上。
輪胎7作用于模腔6內(nèi)壁的壓力也在輪胎7的徑向外部部分9處作用，與熱作用一致以產(chǎn)生制造輪胎的橡膠材料的分子交聯(lián)以及隨之發(fā)生的輪胎本身的幾何和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用。
為了這個(gè)目的，設(shè)備1設(shè)置有壓力裝置，該裝置包括至少一個(gè)初級管道13以輸送壓力流體，例如，該管道在壓力機(jī)3的閉合部分3b內(nèi)形成并通到向模腔6以在相對于環(huán)形支架10的徑向內(nèi)部位置將壓力流體輸送到所述模腔內(nèi)。
多個(gè)通道17a，17b和17c用以輸送壓力流體穿過環(huán)形支架10，這些通道通向環(huán)形支架的外表面10a并方便地在其上的圓周上分布。
更詳細(xì)地，最好至少設(shè)置第一和第二系列輸送通道17a，17b；為了以下更好地理解，所述系列布置在相對于環(huán)形支架的赤道平面X-X的各自相對位置并離開幾何軸線Y取向于各自收集的方向。還設(shè)置了在中間赤道平面X-X內(nèi)沿圓周分布的至少一個(gè)第三系列輸送通道17c。
從初級管道13輸送來的壓力流體通過多個(gè)圓周分布的注入嘴15被送至模腔6。
如圖5所清楚地表示，這些進(jìn)口可具有有利的傾斜方位，最好是在相對于徑向到模腔6幾何軸線Y的方向上具有在15°和40°之間的α角，使壓力下的工作流體具有繞幾何軸線本身的轉(zhuǎn)動(dòng)力距。
此外，布置在模腔6的上部的注入嘴15被有利地設(shè)置指向沿環(huán)形支架10的內(nèi)表面延伸的導(dǎo)向管16的進(jìn)口端16a并被連接至輸送通道17。該導(dǎo)向管16被有利地限制在環(huán)形支架10的內(nèi)表面與填裝結(jié)構(gòu)18之間，該填裝結(jié)構(gòu)最好由薄金屬板制做具緊固在環(huán)形支架的內(nèi)部。如圖清楚地表示，填裝結(jié)構(gòu)18的外表面基本平行于環(huán)形支架10的內(nèi)表面延伸。特別地，填裝結(jié)構(gòu)18具有的外表面平行于環(huán)形支架10的內(nèi)表面的上面部分18a和基礎(chǔ)表面相對于水平面稍傾斜的下面部分18b，下面部分隨著朝向幾何軸線Y下降的方向在填裝結(jié)構(gòu)本身的徑向外和徑向內(nèi)端之間延伸。由于存在這個(gè)基礎(chǔ)表面，有利地避免了在填充結(jié)構(gòu)內(nèi)儲存凝結(jié)水。
從注入嘴15分配的壓力流體通過導(dǎo)向管16，再經(jīng)過輸送通道17a，17b，17c到達(dá)環(huán)形支架10的外表面10a。
流體施加的壓力導(dǎo)致輪胎7的形成，輪胎的側(cè)面部分密封夾在環(huán)形支架10和頰板4a，4b之間以在它的徑向外部部分9處擴(kuò)展。該外部部分在模腔6的壁與環(huán)形支架10的外表面10a之間限定的固定空間內(nèi)。因此，在輪胎7的內(nèi)表面與環(huán)形支架10的外表面10a之間形成了擴(kuò)散間隙，它被充以壓力流體。
加壓流體的進(jìn)入以前是開始的預(yù)成形步驟，目的是造成輪胎7的內(nèi)表面在徑向外部部分9處從環(huán)形支架10初始脫離。工作流體初步輸入模腔可進(jìn)行這種預(yù)成形步驟。例如，該工作流體由氮組成，以3至5巴的壓力輸入并總是小于壓制步驟過種中輸入壓力流體的壓力。
接著，輸入加壓流體以固定輪胎7徑向外部部分9的最終膨脹，使所述部分靠在5a，5b限定的模腔6內(nèi)壁上形成推力關(guān)系。
與此同時(shí)，加壓流體經(jīng)一個(gè)或多個(gè)排放通道(shanks)20從模腔6的下面部分抽出，該排放通道連接于靠近輪胎7內(nèi)圓周邊緣7b的下面部分本身。
因此，沿著環(huán)形支架10的內(nèi)表面和在擴(kuò)散間隙19內(nèi)，產(chǎn)生了從模腔6上部向下部在壓力下運(yùn)動(dòng)的流體流，從而保證給予輪胎有效而均勻的供熱。
更詳細(xì)地，從注入嘴15配送的加壓流體沿導(dǎo)向管16的上部分流動(dòng)直到靠近第一系列輸送通道17a。部分加壓流體經(jīng)過第一系列的輸送通道17a到達(dá)擴(kuò)散間隙19并最好具有與沿導(dǎo)管16的流體本身的流向一致方向。剩余部分的加壓流體經(jīng)過導(dǎo)管16沿環(huán)形支架10的內(nèi)表面以模腔6的下部分的方向繼續(xù)移動(dòng)。流體流經(jīng)過屬于第二和第三系列的輸送通道17b，17c以文丘里效應(yīng)加速從擴(kuò)散間隙19排除壓力流體。
因此，保證了在擴(kuò)散間隙19內(nèi)有效地交換加壓流體，這將導(dǎo)致在硫化過程中連續(xù)排除在那里趨于形成的凝結(jié)水。
在壓制步驟中，擴(kuò)散間隙19最好在輪胎7的內(nèi)表面7c和環(huán)形支架10的外表面10a之間具有3mm到14mm的延伸部分，且至少靠近與模腔6的赤道平面X-X重合的輪胎赤道平面。
施加到輪胎7上的膨脹是最好還應(yīng)包括帶束層結(jié)構(gòu)與其圓圍在1％到3.5％的增量一樣的伸展，其增量在輪胎本身的赤道平面X-X測得。
有利的是，這種膨脹不包含形成胎體結(jié)構(gòu)的簾線的非正常拉緊，特別是在頰板4a，4b與環(huán)形支架10之間穩(wěn)固夾持的胎體側(cè)面部分8處。胎體和車胎帶束層簾線的拉緊，和隨之發(fā)生的延伸實(shí)際上集中于輪胎7的徑向外部部分9處。
加壓步驟過程中進(jìn)入擴(kuò)散間隙19的加壓流體可包括如氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。
然而，在一個(gè)實(shí)施例中，除了或代替惰性氣體，最好使用過熱蒸汽，其溫度最好在170℃到210℃之間，以逐漸增加的壓力輸入直到達(dá)到16至30巴之間的某值，最好約為18巴。在這種情況下，送往輸送通道17a，17b，17c用于輪胎模制的加壓流體也部分地或完全起著加熱流體的作用以給輪胎傳送硫化作用所需的熱。
初級管道13，注入嘴15，導(dǎo)向管16和輸入通道17a，17b，17c以及其它靠近頰板4a，4b和靠近在壓力和高溫下被輸以蒸汽的模具2的5a，5b部分的管道系統(tǒng)22a，22b，21a，21b，還對模具2的壁來說起一種加熱裝置的作用，以便對輪胎7供給所需熱量，甚至從外部到內(nèi)部進(jìn)行分子交聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，在壓力流體進(jìn)入前，最好處理輪胎7的內(nèi)表面以防止壓力蒸汽尤其是在硫化周期開始的步驟滲透制造輪胎的綠色橡膠材料。更詳細(xì)地，為了這個(gè)目的，本發(fā)明包括在輪胎內(nèi)表面上布置至少一個(gè)薄的不滲透混合物的預(yù)硫化層(襯)。有利的是在環(huán)形支架上制造輪胎7前的步驟過程中，預(yù)硫化襯(未在圖中表示)可直接在環(huán)形支架10上形成，或直接以表層的形式施加到環(huán)形支架10的外表面10a上。
關(guān)于襯成分和性能的其它技術(shù)條件在歐洲專利號98830696.5中以同一申請人的名稱描述，可能參考它做進(jìn)一步的解釋。
本發(fā)明取得了顯著的效益。
事實(shí)上，在剛性環(huán)形支架上直接制造輪胎的可能性在幾何精度和結(jié)構(gòu)均勻性方面保證了輪胎的高性能。
在模制和硫化步驟過程中使用剛性環(huán)形支架能使輪胎在硫化模內(nèi)準(zhǔn)確地進(jìn)行中心定位，與傳統(tǒng)的充氣硫化囊方法相比，能在膨脹步驟過程中更大程度地控制輪胎本身的幾何和結(jié)構(gòu)性能。正如前面描述的，在頰板4a，4b與環(huán)形支架10之間有效固定的側(cè)面部分8還進(jìn)一步改善了這種幾何和結(jié)構(gòu)控制，無任何由于橡膠材料在胎圈處泄漏而形成溢料的危險(xiǎn)，甚至在模制和硫化過程的初始步驟也無此危險(xiǎn)。
此外，一定溫度下的壓力蒸汽進(jìn)入在環(huán)形支架與輪胎內(nèi)表面間形成的擴(kuò)散間隙保證了對輪胎更多的熱量傳輸；這種傳輸沒有被橡膠材料如已知技術(shù)中的硫化囊阻礙，并比與固體，如環(huán)形支架本身接觸所獲得傳輸更有效。
在硫化步驟過程中使用環(huán)形支架進(jìn)一步提供了在輪胎內(nèi)大大降低蒸汽所占體積的可能性，從而與已知技術(shù)相比以顯著降低蒸汽量而實(shí)現(xiàn)硫化作用。強(qiáng)制壓力流體進(jìn)入填充結(jié)構(gòu)18與環(huán)形支架10內(nèi)表面間限定導(dǎo)向管實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低被使用的蒸汽量。
壓力蒸汽或其它流體進(jìn)入環(huán)形支架與輪胎內(nèi)表面之間也能在輪胎本身的內(nèi)部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)內(nèi)通過輪胎膨脹而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)念A(yù)加載力，這種條件是常常要試圖獲得的，以便達(dá)到規(guī)定的性能質(zhì)量。
特別地，有利的是，本發(fā)明以輪胎的帶束層結(jié)構(gòu)內(nèi)隨之發(fā)生的預(yù)加荷載產(chǎn)生伸展，對形成屬于胎體結(jié)構(gòu)的輪胎簾布層或多層簾布層的簾線沒有施加太多的拉伸，尤其是在側(cè)壁區(qū)域。
將要值得注意的是沿環(huán)形支架的內(nèi)表面布置的加壓蒸汽或其它流體的導(dǎo)向通道，以及輸送管17a，17b，17c的特殊取向保證了在擴(kuò)散間隙19內(nèi)良好的蒸汽交換，進(jìn)而有效地除去在蒸汽進(jìn)行熱傳輸后輪胎內(nèi)表面上由于冷凝作用可能形成的水滴。這方面是非常有益的，因?yàn)檩喬?nèi)表面水滴的存在對完成有效的熱傳輸將是危險(xiǎn)的。
在輪胎內(nèi)表面上設(shè)置預(yù)硫化橡膠層也能消除這種危險(xiǎn)，即蒸汽與輪胎內(nèi)表面的直接接觸，可能在半成品混合物層內(nèi)產(chǎn)生水滴擴(kuò)散，尤其是在硫化工藝的初始步驟過程中。
如所述對本發(fā)明可以做許多更改和改善。例如，擴(kuò)散間隙19可以設(shè)置成至少部分由環(huán)形支架10的外表面10a上降低設(shè)置的平面所限定。同樣，在這種情況下，由于壓力流體進(jìn)入，完成了使擴(kuò)散間隙19體積增加的輪胎7膨脹。
權(quán)利要求
1.一種用于車輪輪胎模壓和硫化的方法，包括以下步驟將正在被處理的輪胎(7)放置在環(huán)形支架(10)上，該環(huán)形支架的外表面(10a)基本上配合輪胎本身的內(nèi)表面(7b)；使輪胎(7)和環(huán)形支架(10)封閉在限定于硫化模內(nèi)的模腔(6)內(nèi)部，所述模腔(6)具有壁，該壁的形狀配合硫化作用完成時(shí)輪胎(7)外表面(7a)的形狀；將輪胎(7)的外表面(7a)緊壓住模腔(6)的壁；向正在被處理的輪胎(7)供熱以使輪胎形成分子交聯(lián)，其特征在于所述壓制步驟包括以下操作與所述封閉步驟同時(shí)，壓緊輪胎(7)的側(cè)面部分(8)，該側(cè)面部分在模腔(6)的壁與環(huán)形支架(10)的外表面(10a)之間從輪胎的內(nèi)圓周邊緣(8a)延伸開；使輪胎(7)的徑向外部部分(9)膨脹，該膨脹被界定在所述側(cè)面部分(8)之間，使所述徑向外部部分(9)靠在模腔(6)的內(nèi)壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輪胎(7)的膨脹是通過允許壓力流體進(jìn)入環(huán)形支架(10)與輪胎(7)的內(nèi)表面(7b)之間形成的至少一個(gè)流體擴(kuò)散間隙(19)的步驟而實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在壓力流體進(jìn)入前，輪胎(7)的內(nèi)表面(7b)基本上在其整個(gè)延伸部分附著于環(huán)形支架(10)的外表面(10a)，所述擴(kuò)散間隙(19)在輪胎(7)膨脹后形成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，壓力流體通過環(huán)形支架(10)內(nèi)形成的輸送通道(17a，17b，17c)進(jìn)入，且通向環(huán)形支架的外表面(10a)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述壓制步驟前，工作流體以低于壓制步驟過程中進(jìn)入的加壓流體的壓力初步進(jìn)入所述環(huán)形支架(10)外表面(10a)與輪胎(7)內(nèi)表面(7b)之間而進(jìn)行輪胎(7)的預(yù)成形步驟。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過加熱流體進(jìn)入所述擴(kuò)散間隙(19)而形成供熱，所述加熱流體包括與壓制步驟中使用的壓力流體一樣的壓力流體。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，壓力流體被輸入模腔(6)的上面部分并沿環(huán)形支架(10)的內(nèi)表面被引導(dǎo)朝向腔本身的下面部分。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括從模腔(6)的下面部分抽出所述壓力流體的步驟，該步驟與所述輸入步驟同時(shí)以便沿環(huán)形支架(10)的內(nèi)表面和擴(kuò)散間隙(19)形成加壓流體流。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，繞環(huán)形支架(10)幾何軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被傳給輸入模腔(6)的壓力流體。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述擴(kuò)散間隙(19)具有3mm至14mm的延伸部分，其測量至少是在輪胎本身的赤道平面(X-X)處輪胎(7)的內(nèi)表面(7b)與環(huán)形支架(10)的外表面(10a)之間進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述膨脹包括輪胎(7)周邊內(nèi)1％至3.5％的增量，它是在輪胎本身的赤道平面(X-X)處測得。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在環(huán)形支架(10)上放置輪胎(7)的步驟由在環(huán)形支架上直接生產(chǎn)輪胎而實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，壓力流體進(jìn)入前，處理輪胎(7)的內(nèi)表面(7b)以防止加壓流體經(jīng)過形成綠色輪胎的橡膠材料而滲漏。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在輪胎(7)制造的初始步驟過程中，預(yù)硫化襯直接形成在環(huán)形支架(10)上以防止所述加壓流體經(jīng)過形成綠色輪胎的橡膠材料而滲漏。
15.一種用于車輛輪胎模壓和硫化的設(shè)備，包括一個(gè)用于接合被處理輪胎(7)的環(huán)形支架(10)，所述環(huán)形支架(10)具有基本上配合輪胎本身內(nèi)表面(7b)的外表面(10a)；一個(gè)用于安放環(huán)形支架(10)的硫化模(2)，該環(huán)形支架承載模腔(6)內(nèi)正在被處理的輪胎(7)，該膜腔具有在環(huán)形支架(10)外表面與模腔(6)本身的壁之間界定的輪胎固定空間，該模腔壁配合硫化輪胎(7)的外表面(7a)；壓制裝置(4a，4b，13，19)，用于將輪胎(7)的外表面(7a)緊壓住模腔(6)的內(nèi)壁；加熱裝置，用以將熱量傳送給封閉在模腔(6)內(nèi)的輪胎(7)，其特征在于在所述閉合狀態(tài)下，所述固定空間的徑向內(nèi)部部分的形狀和尺寸基本上符合輪胎(7)側(cè)面部分(8)的形狀和尺寸，該側(cè)面部分從輪胎的內(nèi)圓周邊緣(8b)延伸出，和所述固定空間的徑向外部部分的徑向尺寸大于在輪胎本身側(cè)面部分(8)之間延伸的輪胎(7)徑向外部部分(9)的徑向尺寸。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述壓制裝置包括通道(17a，17b，17c)以輸送壓力流體，該流體經(jīng)環(huán)形支架(10)而形成且通向所述支架的外表面(10a)。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述固定空間在模具(2)被閉合時(shí)具有的體積比輪胎(7)本身所占的體積大。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述輸送通道(17a，17b，17c)通到至少一個(gè)間隙(19)以擴(kuò)散壓力流體，該間隙限定在所述固定空間的徑向外部部分內(nèi)且在環(huán)形支架(10)的外表面(10a)與還在被處理的輪胎(7)的內(nèi)表面(7b)之間。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，環(huán)形支架(10)的外表面(10a)具有比硫化輪胎(7)內(nèi)表面(7b)延伸部分低的延伸部分。
20.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，還包括至少一個(gè)導(dǎo)向管(16)用以使所述壓力流體沿環(huán)形支架(10)的內(nèi)表面擴(kuò)散并終止于所述輸送通道(17a，17b，17c)。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述導(dǎo)向管(16)被限制在環(huán)形支架(10)的內(nèi)表面與固定到環(huán)形支架本身內(nèi)部的填充結(jié)構(gòu)(18)之間。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述填充結(jié)構(gòu)具有基本上平行于環(huán)形支架內(nèi)表面而延伸的外表面。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述填充結(jié)構(gòu)(18)包括上部部分(18a)，該部分具有基本上平行于環(huán)形支架(10)內(nèi)表面的外表面，和下部部分(18b)，該部分具有相對于水平平面有稍微傾斜方位的基本表面。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述壓制裝置包括沿圓周分布朝向所述導(dǎo)向管(16)末端的注入嘴(15)。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述注入嘴(15)朝向所述導(dǎo)向管(16)的進(jìn)口端，該進(jìn)口端放置于環(huán)形支架的赤道平面(X-X)以上。
26.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述注入嘴(15)具有相對于環(huán)形支架(10)幾何軸線(Y)徑向方向傾斜的方位。
27.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，包括所述輸送通道的至少第一和第二系列(17a，17b)，該通道分別位于相對于環(huán)形支架的赤道中央平面(X-X)相對置的位置且分別取向的方向離開環(huán)形支架的幾何軸線(Y)而會(huì)聚。
28.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)形支架(10)其有至少一個(gè)中心調(diào)整桿(11)以銜接中心調(diào)整座(12)，該座與模具(2)相關(guān)聯(lián)以固定模腔(6)內(nèi)環(huán)形支架(10)和輪胎(7)的位置。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述中心調(diào)整桿(11)沿所述環(huán)形支架(10)，所述正在被處理的輪胎(7)和所述模腔(6)的共同幾何軸線延伸。
30.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置最好包括至少一個(gè)管道(13)以向輸送通道(17a，17b，17c)輸送加熱流體。
31.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述加熱流體包括與進(jìn)入所述輸送通道(17a，17b，17c)的壓力流體一樣的壓力流體。
32.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)形支架(10)至少是在對應(yīng)于輪胎(7)內(nèi)圓周邊緣(7b)的區(qū)域處具有在軸線方向彈性可變形的結(jié)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)形支架(10)具有在對應(yīng)于輪胎(7)的側(cè)面部分(8)的區(qū)域處在軸線方向彈性可變形的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種在環(huán)形支架(10)上制造的綠色輪胎(7)被封閉在硫化模具(2)內(nèi)。輪胎的側(cè)面部分(8)被夾在頰板(4a,4b)與環(huán)形支架(10)之間。壓力蒸汽或其它壓力流體被輸送到由于輪胎膨脹而在輪胎(7)的內(nèi)部面與環(huán)形支架(10)的外表面(10a)之間形成的擴(kuò)散間隙(19)。一種預(yù)硫化襯被預(yù)先施加于輪胎(7)的內(nèi)表面以防止橡膠原材料內(nèi)水滴的擴(kuò)散。
文檔編號B29D30/06GK1358132SQ00809367
公開日2002年7月10日 申請日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者雷納托·卡雷塔 申請人:倍耐力輪胎公司