專利名稱：輪胎模具的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輪胎的模制。特別是，涉及采用可徑向擴張的胎圈模制環(huán)模制輪胎胎圈的方法和裝置。
背景技術：
本文涉及一種關于胎圈基部形狀的“根切”胎圈(胎圈基部為安置在輪圈的胎圈座部分上的輪胎胎圈的徑向內表面)。輪胎胎圈基部最常用的基本上是平面的并且以貼邊基部軸向向外張開的角度相對于軸向方向傾斜零度到幾度?？梢酝瑯拥啬Ｖ聘刑ト浚皇翘ト拷嵌容S向向內張開。具有根切的胎圈基部的輪胎的實例和采用這樣的輪胎的輪圈的實例參見U.S.專利No.6092575。特別是，應該指出具有根切胎圈基部結構的輪胎的常用型式包括在同一輪胎上的兩不同直徑的胎圈。
為了模制某些輪胎結構，例如具有根切胎圈者，有必要將輪胎模具的一部分所謂胎圈模制環(huán)或對應模制環(huán)插入輪胎的內部以便貼著胎圈基部接合一模制表面。在現(xiàn)有技術中，已知用于實現(xiàn)輪胎胎圈的根切部分的模制的裝置。例如，U.S.專利No.5129802建議采用兩個對應模制環(huán)(胎圈模制環(huán))用于胎圈的軸向和徑向內面部分，該兩環(huán)是連續(xù)的。為了將對應的模制環(huán)插入輪胎的內部，有必要使輪胎的原坯件變形而使至少一個胎圈成橢圓形，以便可以越過對應模制環(huán)或各環(huán)來制造胎圈。
結合所謂無膜片的硫化工藝已描述了用于模制胎圈的徑向和軸向內面部分的環(huán)。參見，例如U.S.專利No.4236883(以下稱之為’883專利)，其公開這樣的環(huán)，在該情況下制成在模制位置周向鄰按的幾個部段。這些環(huán)可徑向伸縮以便它們可以插入輪胎內部而不需要輪胎胎圈變形?！?83專利描述一種整個地占據(jù)壓要的內部容積的機構，以便可以給予幾個環(huán)部段以必要的運動以使這些部段依次適應一關閉或打開的運動。所謂“依次運動”意指，從模具打開的位置起，各部段并不都同時進入它們的模制位置。第一組進入其最終的模制位置，然后第二組部段插在第一組部段之間以形成一連續(xù)的環(huán)。如’883專利的圖1-2中所示。各第一和第二部段沿軸向對準的平面表面接合，并且全部的部段借助于在懸掛的U形環(huán)(74)中的樞軸(70)轉動的曲柄(66)轉動到位。該曲柄具有凸輪從動件，其與有多個小平面的直線凸輪裝置(10)配合操作用于安裝在曲柄上的部段的受控的驅動。
U.S.專利No.6238193(以下稱之為’193專利)公開一用于輪胎的模具和一適合于安裝該模具的硫化壓機一模具用于模制具有不同直徑的胎圈的輪胎，0是輪胎在較小直徑的胎圈的面積的最小直徑，2是輪胎在較大直徑的胎圈的面積的最小直徑。該模具具有分別模制的兩個側壁板，各側壁的外表面和每一胎圈的外面部分分別達到一徑向內部的極限，其輪胎面積的直徑為0和2；還具有一連續(xù)的對應模制環(huán)以便從輪胎面積的直徑為0的該徑向內部的極限到直徑1的軸向內部的極限模制較小直徑的胎圈，其中1小于2；以及一部分的對應模制環(huán)以便從輪胎面積的直徑為2的該徑向內部的極限到直徑3的軸向內部的極限模制較大直徑的胎圈。如’193專利的圖1中所示，輪胎胎圈基部是根切的，即1大于0，和3大于2。該部分環(huán)包括在模制位置鄰接的多個可伸縮的部段。一柔性的膜片模制在直徑1的極限與直徑3的極限之間的輪胎的內腔的部分中的輪胎的內表面。
如在其圖2-11中可見的，’193專利公開一種復雜的機構用以接合部分的對應模制環(huán)以便模制下胎圈(具有較大直徑的胎圈)。該部分的對應模制環(huán)是圓環(huán)形的并包括各具有斜邊的大部段(141)和各具有相應的斜邊的較小的楔式部段(142)。各邊緣向軸向方向傾斜一角度(見圖4)，以使各楔式部段可以通過軸向向下進入各大部段之間以組成圓形環(huán)。在各部段配合在一起以后(圖8-10)，將環(huán)向下軸向壓緊下模制側壁板12以形成胎圈面積(圖11)。采用部分的對應模制環(huán)的問題是連接于模壓機的復雜的連桿裝置和機構，其制造困難而昂貴，并且使硫化模具在壓機中的維護和變換成為一耗時而困難的過程。如在’193專利的圖2中可見的，部分的對應模制環(huán)(14)包括各安裝在一擺動臂(52)上的多個第一部段(141)，擺動臂(52)本身可轉動地安裝在滑塊(17)上，滑塊(17)安裝在壓機的下框架22上。安裝在每一擺動臂上的滾子(521)貼著第一凸輪42操作，第一凸輪42與下膜片板(32)是成一體的。各第二(楔式)部段(142)安裝在一導板(321)的在該導板(321)與第一凸輪(42)之間形成的槽(53)中。滾子(531)可轉動地安裝在每一第二部段上并貼著固定在壓機的下框架(22)上的第二凸輪(43)操作。該第二凸輪(43)的徑向外表面的形狀用于給予每一第二部段(142)的前進以受控的運動。
本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術的輪胎模具，特別是采用可徑向擴張的胎圈模制環(huán)例如用于模制根切胎圈者的問題和限制。要解決的問題包括減少機械復雜性以簡化模具的制造，并且便于模具/壓機的維護和變換。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種用于在模壓機中的輪胎模具的胎圈模制環(huán)，該模壓機構成用于模制包括一胎面、兩胎圈和兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁的生輪胎。該胎圈模制環(huán)的特征在于，胎圈模制環(huán)包括多個部段，各部段的半數(shù)是第一部段，其互補于第二部段并與該第二部段周向交替地設置。第一部段是楔形的，周向具有各個側面，其向胎圈模制環(huán)的徑向面向外的胎圈模制表面收斂。第一部段側面是平面的并沿軸向方向定向，第二部段具有與第一部段側面互補的各個側面。設有結構上的裝置用以使胎圈模制環(huán)從第一外徑(Dr)徑向擴張到第二外徑(De)，借此形成一周向連續(xù)的徑向面向外的表面以便模制一個胎圈。
此外根據(jù)本發(fā)明，第一外徑(Dr)小于或等于將要由胎圈模制環(huán)模制的未模制的胎圈的內徑(D4’)。
根據(jù)本發(fā)明，胎圈模制環(huán)的特征還在于，設有可移動地連接模具與每個第一和第二部段的徑向對準的導向裝置，以限制各第一和第二部段只作徑向移動。模制環(huán)還具有彈簧裝置，其徑向向內壓在各第一和第二部段上。
根據(jù)本發(fā)明，胎圈模制環(huán)的特征還在于，在胎圈模制環(huán)的第一和第二部段的徑向內部分上的凸輪表面。凸輪表面徑向向內和軸向向外傾斜一凸輪角以形成一互補于一截錐部分的環(huán)形表面。一凸輪連接于模壓機的一軸向移動的部件上，以使該凸輪與至少第一部段的凸輪表面相互作用，以便在該凸輪沿軸向方向移動時徑向向外成楔狀推動該第一部段。優(yōu)選，該凸輪為一具有截錐形徑向外凸輪表面的環(huán)，該凸輪表面具有一匹配胎圈模制環(huán)的凸輪表面的凸輪角的凸輪角。
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種用于生輪胎的模具，生輪胎包括一胎面、兩胎圈，其各自具有從軸向外胎跟到軸向內胎趾延伸的徑向面向內的胎圈基部，以及兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁。該模具具有第一和第二側壁板，分別用于模制每一側壁的外表面加上每一胎圈的軸向外部分，該軸向外部分近似處于所述胎跟處。模具還具有第一和第二胎圈模制環(huán)用以模制兩胎圈的至少胎圈基部和一可膨脹的硫化膜片用以模制輪胎的內表面。至少第一胎圈模制環(huán)包括多個部段，各部段的半數(shù)是第一部段，其互補于第二部段并與該第二部段周向交替地設置。第一部段是楔形的，周向具有各個側面，其向第一胎圈模制環(huán)的徑向面向外的胎圈模制表面收斂。第一部段側面是平面的并沿軸向方向定向，而第二部段具有與第一部段側面互補的各個側面。結構上的裝置使第一胎圈模制環(huán)從第一外徑(Dr)徑向擴張到第二外徑(De)，借此形成一周向連續(xù)的徑向面向外的表面以便與鄰接的第一側壁板和硫化膜片配合模制一個胎圈。
根據(jù)本發(fā)明，該模具的特征還在于，導桿用于限制各第一和第二部段只作徑向移動。每一導桿安裝于在第一和第二部段其中之一中鉆出的徑向對準的安裝孔中，并且每一安裝孔與在鄰接的第一側壁板中鉆出的導向孔對準以使導桿在徑向對準的導向孔內滑動。彈簧受預加載以迫使第一和第二部段徑向向內移動。每一彈簧位于在鄰接的第一側壁板中鉆出的徑向對準的彈簧保持孔中，并且對準于在鄰接的第一和第二部段中的一個上切出的彈簧凹部，以便彈簧可以以一端定位于彈簧保持孔中而另一端定位于鄰接的彈簧凹部中。優(yōu)選，該模具的特征還在于，一組件包括第一側壁板、全部的多個第一部段和第二部段、全部的導桿和全部的彈簧。該組件通過從至少一個導桿的一側延伸的各個止動螺栓保持在一起，每一止動螺栓突入鄰接相應的導向孔的一部分的空腔中。
根據(jù)本發(fā)明，該模具的特征還在于，在胎圈模制環(huán)的各第一和第二部段的徑向內部分上的凸輪表面。該凸輪表面徑向向內和軸向向外傾斜一凸輪角以形成一互補于一截錐部分的環(huán)形表面。一凸輪連接于模壓機的一軸向移動的部件上，以使該凸輪與至少第一部段的凸輪表面相互作用，以便在該凸輪沿軸向方向移動時徑向向外成楔狀推動該第一部段。優(yōu)選，該凸輪為一具有截錐形徑向外凸輪表面的環(huán)，該凸輪表面具有一匹配胎圈模制環(huán)的凸輪表面的凸輪角的凸輪角。并且，該凸輪可以連接于一用于夾緊硫化膜片的一端的夾緊環(huán)上。
根據(jù)本發(fā)明，該模具的特征還在于，第二胎圈模制環(huán)具有與第一胎圈模制環(huán)同樣的功能。
根據(jù)本發(fā)明，選擇性地，第二胎圈模制環(huán)是不分段的、不能擴張的連續(xù)環(huán)。輪胎可以具有不對稱的胎圈直徑以使第一胎圈具有第一直徑(D4)，而第二胎圈具有第二直徑(D2)，并使該第二直徑以這樣的方式小于或等于第一直徑，即，使第一胎圈在超過第一胎圈模制環(huán)以前可以越過連續(xù)的第二胎圈模制環(huán)，同時將第一胎圈模制環(huán)退回到其第一外徑(Dr)。
根據(jù)本發(fā)明，該模具的特征還在于，兩胎圈具有一根切的胎圈基部。
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種用于模制生輪胎的方法，該生輪胎包括一胎面、兩胎圈和兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁。該方法包括這些步驟將輪胎裝進包括至少一個可伸縮的胎圈模制環(huán)的模具內；將輪胎的未模制的胎圈通過可伸縮的胎圈模制環(huán)，同時將該環(huán)退回到一外徑(Dr)，該外徑(Dr)小于或等于未模制的胎圈的內徑(D4’)；以及通過只沿徑向向外方向移動來擴張可伸縮的胎圈模制環(huán)以接合未模制的胎圈。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還包括以下步驟在使胎圈的第一個與可伸縮的胎圈模制環(huán)接合后，在輪胎的內部擴張一硫化膜片以將胎圈的第二個拉入與一胎圈模制環(huán)接合。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還包括利用壓機的一部分的軸向移動的步驟，以驅動可伸縮的胎圈模制環(huán)的徑向向外移動。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還包括以下步驟將周向交替的各第一部段和第二部段組成可伸縮的胎圈模制環(huán)，以便各第一部段的徑向擴張導致各第二部段的徑向擴張。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還包括以下步驟將可伸縮的胎圈模制環(huán)與一側壁模制板組裝在一起。
本發(fā)明的其他的目的、特征和優(yōu)點借助其以下的描述將是顯而易見的。


將詳細涉及本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案。其實例示于諸附圖中。諸附圖擬用于說明性的而非限定性的。雖然在這些優(yōu)選的實施方案的范圍內在總體上描述了本發(fā)明，但應該理解并不擬將本發(fā)明的精神和范圍限于這些特定的實施方案。
在選定的一個圖中的某些元件為圖示清楚起見可以不按比例示出。其中即使有表示的剖視圖，為圖示清楚起見，可以是以“切開”的形式或“近視的”剖視圖，而略去某些背景線，否則這些背景線在正確的剖視圖中將是可見的。
本發(fā)明當前的優(yōu)選的實施方案的結構、操作和優(yōu)點在考慮到結合諸附圖的以下描述時將進一步變得明顯，其中圖1為現(xiàn)有技術的具有根切的胎圈基部和不對稱的胎圈直徑的輪胎的子午剖視圖，為細部清楚起見略去了陰影部分；圖2為根據(jù)本發(fā)明的包括裝進未模制的輪胎的模具的一部分的剖視圖，為細部清楚起見略去了陰影部分；圖3為根據(jù)本發(fā)明的包括由一可徑向擴張的胎圈模制環(huán)固定的未模制的下胎圈的模具的一部分的剖視圖，為細部清楚起見略去了陰影部分；圖4為根據(jù)本發(fā)明的模具的一部分的剖視圖，為細部清楚起見略去了陰影部分，其包括一膨脹的硫化膜片以便將各側壁和胎圈拉到模制位置；圖5為根據(jù)本發(fā)明的模具的一部分的剖視圖，為細部清楚起見略去了陰影部分，其中模具繞輪胎周圍關閉以便模制；圖6A為根據(jù)本發(fā)明的分段的胎圈模制環(huán)處于擴張的狀態(tài)時的頂視圖；圖6B為根據(jù)本發(fā)明的分段的胎圈模制環(huán)處于退回的狀態(tài)時的頂視圖；圖7A為根據(jù)本發(fā)明的圖2的模具的一部分的詳細剖視圖(略去了輪胎和硫化膜片)，示出可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件的關鍵元件在其在模具中退回時的情況；
圖7B為根據(jù)本發(fā)明的圖2的模具的一部分的詳細剖視圖(略去了輪胎和硫化膜片)，類似于圖7A但是在不同的半徑線上截取的剖面以便示出可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件的彈簧元件；圖8為根據(jù)本發(fā)明的圖3-5的模具的一部分的詳細剖視圖(略去了輪胎和硫化膜片)，示出可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件的關鍵元件在其在模具中擴張時的情況；以及圖9為根據(jù)本發(fā)明沿圖6A的9-9線截取的剖視圖，示出分段的胎圈模制環(huán)的全部部段通用的剖面外形。
具體實施例方式
圖1中以子午剖面示出現(xiàn)有技術的輪胎10(見U.S.專利609257)。輪胎10包括一胎面16、第一和第二胎圈12a和12b以及兩個在胎面16與胎圈12a和12b之間延伸的側壁14a和14b。胎圈12 a、12b是根切的并且輪胎是不對稱的，具有不同的胎圈直徑。每一胎圈12a、12b分別具有一個胎跟20a、20b、一個胎趾22a、22b和一個在胎跟20a、20b與胎趾22a、22b之間延伸的胎圈基部24a、24b。通常輪胎胎圈基部從胎跟到胎趾是平面的，但可以具有多個表面如圖1中所示。胎圈12a、12b的根切性質的特征是一個或多個胎圈基部軸向向內張開的銳角α、β。因此，胎跟處的胎圈直徑(胎圈基部的軸向最外面的尺寸)小于胎趾處的胎圈直徑(胎圈基部的軸向最內面的尺寸)，即對于第一胎圈12a胎圈胎跟直徑D1小于胎圈胎趾直徑D2，而對于第二胎圈12b胎圈胎跟直徑D4小于胎圈胎趾直徑D3。輪胎10的不對稱性質的特征是兩胎圈12a、12b的公稱直徑是不同的。更具體地說，對于所示的輪胎10，第一胎圈12a的胎圈胎趾直徑D2小于第二胎圈12b的胎圈胎跟直徑D4。胎圈12a和12b的徑向內部的極限分別用L1和L2標記。這些極限相當于輪胎直徑為最小的點。因此，對于胎圈12a，在極限L1處的直徑為D1。對于胎圈12b，在極限L2處的直徑為D4。這種輪胎結構允許安裝在專用的輪圈上，并且在輪胎模制中具有優(yōu)點，如以下將要描述的。
本發(fā)明將以優(yōu)選的有利模制的生(未硫化的)輪胎的實施方案進行描述，該生輪胎如同對于圖1的現(xiàn)有技術的輪胎10那樣具有根切的胎圈和不對稱的胎圈直徑。應該理解本發(fā)明并不限于模制這樣的輪胎。更確切地說，當用于任何輪胎模具，特別是用于其中要求采用可徑向擴張的胎圈模制環(huán)的模具中時，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比提供改進和益處。例如，根據(jù)本發(fā)明，兩個可徑向擴張的胎圈模制環(huán)可以用于具有標準的對稱胎圈直徑和任何胎圈基部外形的輪胎用的模具中，但可特別用于根切的胎圈基部，該根切的胎圈基部不將胎圈模制環(huán)的至少一部分軸向定位在胎圈的內部是不可能模制的?；蛘撸纾景l(fā)明的兩個可徑向擴張的胎圈模制環(huán)可以用來夾住胎圈的內側部分以便使輪胎可以在“無膜片硫化加壓”中模制，如同在U.S.專利No.4236883所描述的那樣。
詳細的描述將包括某些方向性的術語，包括“徑向的”、“軸向的”、“子午的”、“向內的”和“向外的”。這些術語對于輪胎來說是眾所周知的，并且在本文中關于輪胎模具和模壓機采用時應該以類似的方式理解這些術語，其中模壓機的中心柱位于模具和置于模具中的輪胎的轉動軸線上。因此“軸向”方向是平行于中心柱和平行于置于模具中的輪胎的轉動軸線的方向。同樣地，徑向方向是從模具的轉動軸線亦即置于模具中的輪胎的軸線起沿半徑線的方向。類似地，“向內的”、“向外的”和有關的術語是相對于模具和/或輪胎的內腔而言。
圖2-5說明本發(fā)明的在輪胎110上實現(xiàn)的模制過程的優(yōu)選實施方案的關鍵步驟，如對模壓機220中的一半輪胎110和模具200以子午剖面示出的。首先參照圖5，其示出正在模制的輪胎110，可以看出輪胎110類似于輪胎10，具有根切的胎圈112a、112b(總稱為112)和不對稱的胎圈直徑而使下胎圈112b在胎跟120b處的直徑D4大于或等于上胎圈112a在胎趾122a處的直徑D2。這種特殊的胎圈直徑不對稱性質使得能夠采用一體的(連續(xù)環(huán)，不分段的)上胎圈模制環(huán)230，如同現(xiàn)有技術'193專利的連續(xù)的對應模制環(huán)(13)那樣。一發(fā)明的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件250用來模制下胎圈112b。
為了圖2-5中簡明起見，略去了各部件的剖面陰影部分，例如輪胎110的各內部元件。輪胎110具有各胎圈112、一胎面116和在胎面116與每一胎圈112之間延伸的側壁114a、114b(總稱為114)。
輪胎包括各胎圈的側壁的軸向外表面基本上由稱為側壁板的部件模制，其表示為一上側壁板202a和一下側壁板202b，總稱為側壁板202。側壁板202從最小直徑的位置，通常即胎圈112的徑向最里面的頂端開始，約延伸到輪胎的胎肩。實際上，有時采用與側壁板202無關的元件來模制胎圈112的軸向外面，但在本發(fā)明的范圍內，模制胎圈112的外表面的部件是與側壁板202成整體還是與其分離是不重要的。
輪胎110的裝進、模制和釋放涉及在輪胎110與每一模制它的側壁板202之間的沿一軸向方向的相對運動。在圖2-5中，易于看出待賦予胎圈112和側壁114的外表面的形狀適合于在每一側壁板202與輪胎110之間的沿一軸向方向的相對運動。根切的胎圈結構形成胎圈112的軸向面向內的部分，其必須模制為借助硫化膜片210不可能以要求的精度產生的形狀。因此要求采用附加的剛性模制部件，即胎圈模制環(huán)。在諸附圖中所示的優(yōu)選的實施方案中，上胎圈模制環(huán)230為一連續(xù)環(huán)，而下胎圈模制環(huán)252為一分段的環(huán)。用于模制較大直徑的胎圈的環(huán)是一分段的環(huán)的事實使其能夠模制如所示的胎圈112的根切胎圈。胎圈模制環(huán)230、252因此擬用于模制每一胎圈112的這一部分，即從側壁板202終止它們的模制效用的點向內到硫化膜片210可以開始有效的模制的點之間的那一部分。
在建議用于本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的模具200中，較小直徑的胎圈112a的直徑D2值小于或等于較大直徑的胎圈112b的直徑D4。因此，有可能在對面的胎圈112b的內側通過連續(xù)的胎圈模制環(huán)230。該連續(xù)的胎圈模制環(huán)230制成一件。另一方面，分段的胎圈模制環(huán)252制成幾個部段一組第一部段254和一組第二部段256。這使分段的胎圈模制環(huán)252可以退回以便將輪胎110置于模具200中并且在硫化后將其拔出。
更確切地說，圖6A和6B示出，胎圈模制環(huán)252包括數(shù)目為N的第一部段254(N＝3)，和同樣數(shù)目為N的第二部段256，第二部段互補于第一部段254，并與其周向交替地設置。第一部段254(也稱為楔式部段)是楔形的，周向具有各個側面255，其向胎圈模制環(huán)252的徑向面向外的胎圈模制表面(259，如在圖9的剖視圖中可見的)方向收斂，第一部段側面255是平面的并沿軸向方向定向。第二部段256具有與第一部段254的側面255互補的各個側面257。為避免附圖中的雜亂，側面255和257只在圖6A和6B的上部在第一部段254附近用數(shù)字標記，但應該理解同樣的標記適合于全部的部段254和256。圖6A示出分段的胎圈模制環(huán)252處于徑向擴張的狀態(tài)，而圖6B示出分段的胎圈模制環(huán)252處于徑向退回狀態(tài)。可以看出徑向向外(方向310)推動第一部段254時使第一部段254楔緊在各第二部段256之間并且也將它們徑向向外推動。分段的胎圈模制環(huán)252可從一退回的外徑Dr(圖6B中用虛圓畫出)徑向擴張到一擴張的外徑De。退回的外徑Dr小于或等于一未模制的胎圈112b’的內徑D4’(見圖2)，該未模制的胎圈112b’是要由分段的胎圈模制環(huán)252模制的。當擴張到擴張的外徑De時，分段的胎圈模制環(huán)具有一周向連續(xù)的徑向面向外的表面259用以模制胎圈112b’，通常用于形成胎圈基部124b。
最后，為了模制輪胎110的內腔的其余部分，采用一硫化膜片210，膜片硫化是一種長期采用的并被驗證了的技術。同樣，模具200利用多個區(qū)段201(例如16個區(qū)段)，可相對于側壁板202移動，以模制胎面116的外表面。
用于與壓機220相結合的模具200包括一基部206，其上固定下側壁板202b，和一中心柱204。壓機220還包括一可移動的框架(未示出)，也稱為上框架，上側壁板202a固定到該上框架上。其中，壓機220、模具200和輪胎110的某些部件用形容詞“下”和“上”表示以符合于常用的術語，因為壓機基本上制成用于容納以軸線垂直定位的模具。當然，壓機220、模具200和輪胎110的諸部件的“下”或“上”說明不是限定性的，并且這些名詞只用于采用傳統(tǒng)的術語。
模具200采用對稱的硫化膜片210，但膜片的對稱性不是限制性的。硫化膜片210的上端夾緊在上胎圈模制環(huán)230與上夾緊環(huán)208a之間，后者可移動地連接于中心柱204。硫化膜片210在其下端夾緊在下鎖定環(huán)266與下夾緊環(huán)208b之間，后者借助于上下滑動(軸向)的轂209可移動地連接于中心柱204。下鎖定環(huán)266具有特殊的形狀(截錐形)并且根據(jù)本發(fā)明操作，如以下將描述的。
壓機220總體上包括其他一些標準元件，未示出但是眾所周知的，它們供給硫化熱和壓力，以及對模具200和壓機220的部件提供要求的運動。尤其是，在模制過程中的不同時刻基本上可使轂209在中心柱204上下滑動。本發(fā)明利用這樣的標準的運動能力來驅動發(fā)明的分段的胎圈模制環(huán)252的擴張和退回。
本發(fā)明的模制過程以下將參照圖2-5進行描述，這些圖說明過程的關鍵步驟。
首先，如圖2中所示，將一未模制未硫化的輪胎110’裝進模具200中，其處于一打開的裝載的狀態(tài)。使硫化膜片210收縮并向內折疊而不成為障礙，并且胎面區(qū)段201(未示出)和上側壁板202a(未示出)也根據(jù)標準作法移到一不障礙的位置。未模制的下胎圈112b’具有一內徑D4’，其大到足以越過連續(xù)的上胎圈模制環(huán)230，后者具有一最大外徑D2，其小于或等于直徑D4’。這使不分段的不能擴張的上胎圈模制環(huán)230可以軸向處在未模制的上胎圈112a’的內側。未模制的下胎圈112b’支承在下側壁板202b的胎圈模制部分上，在越過分段的下胎圈模制環(huán)252以后分段的胎圈模制環(huán)252便軸向處在未模制的下胎圈112b’的內側。通過下鎖定環(huán)266的垂直向上移動可使分段的胎圈模制環(huán)252退回(如圖6B所示)，其中下鎖定環(huán)266由下夾緊環(huán)208b和下鎖定環(huán)266連接于其上的轂209向上拉動。分段的胎圈模制環(huán)252的退回由如以下詳述的彈簧驅動。
其次，如圖3中所示，使分段的胎圈模制環(huán)252徑向擴張(如圖6A中所示)，隨著下鎖定環(huán)266的垂直向下移動其徑向向外成楔狀運動，該下鎖定環(huán)266由下夾緊環(huán)208b和下鎖定環(huán)266連接于其上的轂209向下推動。在該擴張的狀態(tài)，分段的胎圈模制環(huán)252以其周向連續(xù)的胎圈模制表面259進入與鄰接的下側壁板202b一起工作的位置以便形成一下胎圈模制凹部240b，其將模制下胎圈112b’的所有表面，只是內表面可由硫化膜片210模制。使分段的胎圈模制環(huán)252的各部段254、256被限制以借助導桿260只沿徑向方向移動，如以下詳述的。
分段的胎圈模制環(huán)252的僅僅徑向擴張是本發(fā)明的一個特征。如圖2中所示，未模制的胎圈112b’具有不好地確定的形狀，其可以延伸到一內徑D4’，后者稍小于最終模制的內徑D4。因此，未模制的胎圈112b’的一部分可以徑向向內延伸越過下側壁板202b的表面203。對向下轉動到位的可擴張的胎圈模制環(huán)來說，胎圈112b’的一部分可能被夾壓在該環(huán)與下側壁板表面203之間。如從圖2轉移到圖3中可見，本發(fā)明的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)252徑向向外越過表面203滑動，從而將未模制的胎圈112b’推入下胎圈模制凹部240b內而對其沒有任何夾壓。
其次，如圖4中所示，使硫化膜片210在未模制的輪胎110’內部膨脹。下胎圈112b由分段的胎圈模制環(huán)252固定在下胎圈模制凹部240b內。最后，如圖5中所示，以傳統(tǒng)的方式完成輪胎110的模制，即移動胎面模制區(qū)段201到位，并且使上側壁板202a到位，將模具200繞輪胎110周圍關閉。利用模壓機220和硫化膜片210以傳統(tǒng)的方式施加壓力和熱。當上側壁板202a到位時，其與鄰接的連續(xù)的胎圈模制環(huán)230一起工作以形成上胎圈模制凹部240a，該凹部240a將模制上胎圈112a的所有表面，只是內表面可由硫化膜片210模制。
參照圖6A、6B、7A、7B、8和9，將描述本發(fā)明的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件250的細部。一般，胎圈模制環(huán)組件250的關鍵元件是分段的胎圈模制環(huán)252，其包括第一部段254和第二部段(見圖6A、6B)、導桿260(圖7A、8)、彈簧268(圖7B)和下鎖定環(huán)266(圖7A、7B、8)。胎圈模制環(huán)組件250的各元件是易于拆除的，從而某些或全部的元件可根據(jù)在相應的輪胎胎圈上要求的待模制的尺寸和形狀易于變換。分段的胎圈模制環(huán)252借助導桿260與下側壁板202b組裝在一起，從而大大簡化模具的更換下側壁板202b和分段的胎圈模制環(huán)252由于連接在一起可同時撤出。下鎖定環(huán)266可與多個分段的胎圈模制環(huán)252一起使用，后者具有不同的胎圈模制表面259和不同的擴張的外徑De，但如有必要，下鎖定環(huán)266通過從下夾緊環(huán)208b上卸掉其螺栓連接也可容易地拆除。
圖6A，同以上所討論的，示出分段的胎圈模制環(huán)252處于擴張的狀態(tài)時的頂視圖。沿9-9線截取的剖面示于圖9中，其表示第一部段254和第二部段256通用的剖面外狀。在該優(yōu)選的實施方案中，第一部段254和第二部段256的區(qū)別只在于各自的周向尺寸和各自的周向側面255和257的定向，如以上所討論的。圖6A和6B中的實線表示在頂視圖中可見的外形邊緣或拐角，而虛線表示看不見的邊緣或拐角。在圖9的剖視圖中，可以看出分段的胎圈模制環(huán)252的徑向內表面是一凸輪表面258，其徑向向內和軸向向外(按所示向下)傾斜一角度θ以形成一與一截錐形部分互補的環(huán)形表面。分段的胎圈模制環(huán)252的徑向最外表面是胎圈模制表面259，其通常成形成用來模制胎圈基部124b。胎圈模制表面259可以是任何要求的形狀，可以包括頂端270以對胎圈基部124b提供多角度，例如對現(xiàn)有技術的輪胎10在圖1中所示的胎圈基部角α和β。
圖6A和6B中還可看到用于安裝導桿260的各個孔272(每一部段254和256中一個)，和用于支承彈簧268的各個彈簧凹部274(每一部段254和256中兩個)。在圖6A中對各部段254和256中的一個示出標號272和274，但應該理解同樣適用于圖6A和6B中的全部的部段254和256。孔272和彈簧凹部274的作用在圖7A、7B和8的以下討論中將變得明顯。
圖7A、7B和8是模具200的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)組件250的詳細的“近視”剖視圖。圖7A和7B示出組件250與分段的胎圈模制環(huán)252處于如圖6B和2中所示的退回的狀態(tài)，而圖8示出組件250與分段的胎圈模制環(huán)252處于如圖6A和3、4及5所示的擴張的狀態(tài)。圖7A為在分段的胎圈模制環(huán)252的一典型的部段(例如第一部段254)中徑向通過孔272的中心截取的剖面。圖7B為在分段的胎圈模制環(huán)252的一典型的部段(例如第一部段254)中徑向通過彈簧凹部274的中心截取的剖面。雖然在圖7A、7B和8的實例和討論中示出了第一部段254，但應該理解同樣的一些元件以類似的方式存在于第二部段256中。
圖7B示出彈簧268位于在下側壁板202b中鉆出的徑向對準的彈簧保持孔275中。彈簧保持孔275對準于部段254的一個彈簧凹部274，從而彈簧268可以用一端定位于彈簧保持孔275內而另一端定位于彈簧凹部274內。彈簧268是部段254用的兩個這樣的彈簧268中的一個，在導桿260的任一側有一個，并且該對彈簧268為壓縮彈簧，用來沿徑向方向施加(成對)足夠的力以便將分段的胎圈模制環(huán)252徑向向內推到退回的位置，如圖2、6B、7A和7B中所示。圖7B中，可看出截錐形下鎖定環(huán)266處于升起的位置而使分段的胎圈模制環(huán)252可以退回，即徑向向內向著中心柱204方向移動。
圖7A示出導桿260，其安裝于部段254中鉆出的徑向對準的安裝孔272中。導桿260由驅動銷264保持定位。安裝孔272對準于在下側壁板202b中鉆孔的導向孔273。徑向對準的導桿260在徑向對準的導向孔273內滑動，從而限定分段的胎圈模制環(huán)252的部段254、256只沿徑向內和向外的方向移動。在導向孔273的適當部分的鄰接下方，一空腔276到下側壁板202b的底部。止動螺栓262擰入導桿260的下側以便在止動螺栓262?？康娇涨?76的徑向內側上的止動表面277時為部段254的徑向向內移動提供一個限制。該限制作用提供一種方式，即將下側壁板202b、部段254、256、導桿260(包括銷264和止動螺栓262)以及彈簧268保持在一起成為一模具組件280，其在模具更換時易于整體地撤出。拆卸只需要拆除止動螺栓262。每當下鎖定環(huán)266過多上升時，例如，當下鎖定環(huán)266和下夾緊環(huán)208b移走以便保持硫化膜片210時，止動螺栓262的限制作用還避免分段的胎圈模制環(huán)252分離(在彈簧作用下退回得過遠)。并且，止動螺栓262可以用來限定分段的胎圈模制環(huán)252的退回狀態(tài)的停止點，亦即將部段254、256停止于圖6B中所示的位置，具有一最大退回的外徑Dr，其小于或等于待模制的輪胎胎圈的最小內徑D4’，應該指出在本發(fā)明的范圍內，在分段的胎圈模制環(huán)252的所有的部段254、256的導桿260上均有止動螺栓262；沒有一個部段254、256上有該螺栓，或者該螺栓設置在它們中的一些上(優(yōu)選只在各第一部段254上，因為它們又控制第二部段256的徑向移動)。
圖8示出處于擴張的狀態(tài)的分段的胎圈模制環(huán)252，即如圖3-5和6A中所示。模壓機220傳給轂209和下夾緊環(huán)208b的向下移動(軸向向外，沿箭頭320的方向)也用來向下移動下鎖定環(huán)266(方向320)。下鎖定環(huán)266將第一部段254沿箭頭310所示方向徑向向外成楔狀推動，借助徑向對準的導桿260允許該唯一的移動方向。如以上關于圖6A和6B所指出的，第二部段256又由第一部段524徑向向外成楔狀推動。由圖6A和6B中可以看出，直到分段的胎圈模制環(huán)252被完全擴張如圖6A中所示，下鎖定環(huán)266才接觸第二部段256的凸輪表面258。下鎖定環(huán)266優(yōu)選為一具有截錐形徑向外凸輪表面267的環(huán)(圖7A中可最清楚地看出)，該外凸輪表面267具有一凸輪角θ，其匹配分段的胎圈模制環(huán)252的部段254、256的互補的凸輪表面258的凸輪角θ(見圖9)。在本發(fā)明的范圍內構成另一實施方案，其中用其他裝置代替下鎖定環(huán)266的截錐形凸輪表面267，該其他裝置與至少第一部段254的凸輪表面258相互作用以便在轂209向下移動時(方向320)向外成楔狀推動第一部段(方向310)。例如，各凸輪滾子(未示出)可以連接于轂209以使它們貼著至少各第一部段254的凸輪表面258滾動。
圖8中可看出，由于將分段的胎圈模制環(huán)252徑向向外成楔狀推到完全擴張的狀態(tài)，部段254(和256)與下側壁板202b和硫化膜片210(未示出)組合形成一下胎圈模制凹部240b，其將完全圍繞輪胎胎圈112b’(未示出)以在全部側面將其模制到要求的外形。與圖7A相比，可以看出部段254的胎圈模制表面259已徑向移過下側壁板202b的表面203，從而形成一未模制的胎圈112b’而不對它進行夾壓。導桿260已移入導向孔273內，從而使止動螺栓262離開止動表面277而移進空腔276中。當環(huán)252到達完全擴張的狀態(tài)時分段的胎圈模制環(huán)252的部段254、256的向外移動停止，優(yōu)選通過使部段254、256?？康较聜缺诎?02b上來實現(xiàn)。例如，如在圖7A中可最清楚地看出的，部段254、256的外止動表面278(同樣示于圖9中)可以?？康较聜缺诎?02b的內表面242上。
至此已描述了具有本發(fā)明的可徑向擴張的胎圈模制環(huán)的本發(fā)明的輪胎模具和用于采用本發(fā)明的模具模制輪胎的本發(fā)明的方法?？蓴U張的胎圈模制環(huán)252已對現(xiàn)有技術的可擴張的環(huán)進行了簡化，其擴張只是沿徑向方向，通過由一單個環(huán)形的凸輪266產生的簡單楔作用來驅動?？蓴U張的胎圈模制環(huán)252的諸元件與側壁模制板202b組合以形成一模具組件280，其便于維護和便于在模壓機220中變換，以適合于不同的輪胎結構的胎圈上待模制的不同的外形。
雖然在諸附圖和以上描述中詳細地圖示和說明了本發(fā)明，其在特征上應被視作是示例性的而非限定性的，應該理解只示出和描述了優(yōu)選的實施方案，并且其包括在本發(fā)明的精神內的全部的改變和改型均是要求得到保護的。無疑，對本領域的普通技術人員來說對上述“主題”會提出許多其他的“變型”，而本發(fā)明與這些變型最密切地相關，并且擬將這些變型納入本發(fā)明的范圍內，如本文所公開的。
權利要求
1. 一種用于在模壓機(220)中的輪胎模具(200)的胎圈模制環(huán)(252)，該模壓機(220)構成用來模制生輪胎(110)，生輪胎(110)包括一胎面(116)、兩胎圈(112a、112b)和兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁(114a、114b)；該胎圈模制環(huán)的特征在于胎圈模制環(huán)包括多個部段(254、256)，各部段的半數(shù)是第一部段(254)，其互補于第二部段(256)并與該第二部段周向交替地設置；第一部段是楔形的，周向具有各側面(255)，其向胎圈模制環(huán)的徑向面向外的胎圈模制表面收斂，第一部段側面是平面的并沿軸向方向定向；第二部段具有與第一部段側面互補的各側面(257)；以及設有裝置用以使胎圈模制環(huán)從第一外徑(Dr)徑向擴張到第二外徑(De)，借此形成一周向連續(xù)的徑向面向外的表面(259)以便模制一個胎圈。
2. 根據(jù)權利要求1所述的胎圈模制環(huán)(252)，其特征在于第一外徑(Dr)小于或等于將要由胎圈模制環(huán)模制的未模制的胎圈(112b’)的內徑(D4’)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的胎圈模制環(huán)(252)，其特征還在于可移動地連接模具(200)與每個第一和第二部段(254、256)的徑向對準的導向裝置(260)，以限制各第一和第二部段(254、256)只作徑向移動(310)；以及彈簧裝置，其徑向向內壓在第一和第二部段(254、256)上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的胎圈模制環(huán)(252)，其特征還在于在胎圈模制環(huán)(252)的第一和第二部段(254、256)的徑向內部分上的凸輪表面(258)，其中該凸輪表面徑向向內和軸向向外傾斜一凸輪角(θ)以形成一互補于一截錐部分的環(huán)形表面；以及一凸輪(266)連接于模壓機(220)的一軸向移動的部件，以使該凸輪與至少第一部段(254)的凸輪表面(258)相互作用，以便在該凸輪沿軸向方向移動時徑向向外(310)成楔狀推動該第一部段。
5. 根據(jù)權利要求4所述的胎圈模制環(huán)(252)，其特征還在于凸輪(266)為一具有截錐形徑向外凸輪表面(267)的環(huán)，該凸輪表面(267)具有一匹配胎圈模制環(huán)(252)的凸輪表面(258)的凸輪角(θ)的凸輪角(θ)。
6. 一種用于生輪胎(110)的模具(200)，生輪胎(110)包括一胎面(116)、兩胎圈(112a、112b)，其各自具有從軸向外胎跟(120a、120b)到軸向內胎趾(122a、122b)延伸的徑向面向內的胎圈基部(124a、124b)，以及兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁(114a、114b)；該模具包括分別用于模制每一側壁的外表面加上每一胎圈的軸向外部分的第一和第二側壁板(202a、202b)，該軸向外部分近似處于所述胎跟處；第一和第二胎圈模制環(huán)(252、230)，用以模制兩胎圈的至少胎圈基部；以及一可膨脹的硫化膜片(210)，用以模制輪胎的內表面；其中至少第一胎圈模制環(huán)(252)的特征在于第一胎圈模制環(huán)包括多個部段(254、256)，各部段的半數(shù)是第一部段(254)，其互補于第二部段(256)，并與該第二部段周向交替地設置；第一部段是楔形的，周向具有各側面(255)，其向第一胎圈模制環(huán)的徑向面向外的胎圈模制表面收斂，第一部段側面是平面的并沿軸向方向定向；第二部段具有與第一部段側面互補的各側面(257)；以及設有裝置用以使第一胎圈模制環(huán)從第一外徑(Dr)徑向擴張到第二外徑(De)，借此形成一周向連續(xù)的徑向面向外的表面(259)以便與鄰接的第一側壁板(202b)和硫化膜片配合模制一個胎圈。
7. 根據(jù)權利要求6所述的模具(200)，其特征還在于導桿(260)用于限制各第一和第二部段(254、256)只作徑向移動(310)；每一導桿安裝于在第一和第二部段其中之一中鉆出的徑向對準的安裝孔(272)中，并且每一安裝孔與在鄰接的第一側壁板(202b)中鉆出的導向孔(273)對準以便導桿在徑向對準的導向孔內滑動；預加載的彈簧用以迫使第一和第二部段(254、256)徑向向內移動；以及每一彈簧位于在鄰接的第一側壁板(202b)中鉆出的徑向對準的彈簧保持孔(275)中并且對準于在鄰接的第一和第二部段中的一個上切出的彈簧凹部(274)，以便彈簧可以以一端定位于彈簧保持孔中而另一端定位于鄰接的彈簧凹部中。
8. 根據(jù)權利要求7所述的模具(200)，其特征還在于組件(280)包括第一側壁板(202b)、全部的多個第一部段(254)和第二部段(256)、全部的導桿(260)，以及全部的彈簧(268)；其中該組件由從至少一個導桿(260)的一側延伸的止動螺栓(262)保持在一起，每一止動螺栓突入鄰接相應的導向孔(273)的一部分的空腔(276)中。
9. 根據(jù)權利要求6所述的模具(200)，其特征還在于在胎圈模制環(huán)(252)的各第一和第二部段(254、256)的徑向內部分上的凸輪表面(258)，其中該凸輪表面徑向向內和軸向向外傾斜一凸輪角(θ)以形成一互補于一截錐部分的環(huán)形表面；以及凸輪(266)連接于模壓機(220)的一軸向移動部件上，以使該凸輪與至少第一部段(254)的凸輪表面(258)相互作用，以便在該凸輪沿軸向方向移動時徑向向外(310)成楔狀推動該第一部段。
10. 根據(jù)權利要求9所述的模具(200)，其特征還在于凸輪(266)為一具有截錐形徑向外凸輪表面(267)的環(huán)，該凸輪表面具有一匹配胎圈模制環(huán)(252)的凸輪表面(258)的凸輪角(θ)的凸輪角(θ)。
11. 根據(jù)權利要求10所述的模具(200)，其特征還在于所述凸輪連接于一用于夾緊硫化膜片(210)的一端的夾緊環(huán)(208b)上。
12. 根據(jù)權利要求6所述的模具(200)，其特征還在于第二胎圈模制環(huán)(230)具有與第一胎圈模制環(huán)(252)同樣的功能。
13. 根據(jù)權利要求6所述的模具(200)，其特征還在于第二胎圈模制環(huán)(230)是不分段的、不能擴張的連續(xù)環(huán)。
14. 根據(jù)權利要求13所述的模具(200)，其特征還在于輪胎(110)具有不對稱的胎圈直徑以使第一胎圈(112b)具有第一直徑(D4)而第二胎圈(112a)具有第二直徑(D2)，并使該第二直徑以這樣的方式小于或等于第一直徑，即，使第一胎圈在超過第一胎圈模制環(huán)(252)以前可以越過連續(xù)的第二胎圈模制環(huán)(230)，同時將第一胎圈模制環(huán)退回到其第一外徑(Dr)。
15. 根據(jù)權利要求6所述的模具(200)，其特征還在于兩胎圈(112a、112b)具有根切的胎圈基部。
16. 一種用于模制生輪胎(110)的方法，生輪胎(110)包括一胎面(116)、兩胎圈(112a、112 b)和兩個在各胎圈與胎面之間延伸的側壁(114a、114b)，該方法包括這些步驟將輪胎裝進包括至少一個可伸縮的胎圈模制環(huán)(252)的模具(200)內；將輪胎的未模制的胎圈(112b’)通過可伸縮的胎圈模制環(huán)，同時將該環(huán)退回到一外徑(Dr)，該外徑(Dr)小于或等于未模制的胎圈的內徑(D4’)；以及通過只沿徑向向外方向(310)移動來擴張可伸縮的胎圈模制環(huán)以接合未模制的胎圈。
17. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括以下步驟使胎圈的第一個(112b)與可伸縮的胎圈模制環(huán)(252)接合后，在輪胎(110)的內部擴張一硫化膜片(210)以將胎圈的第二個(112a)拉入與一胎圈模制環(huán)(230)接合。
18. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括以下步驟利用模具(200)的一部分(266)的軸向移動(320)以驅動可伸縮的胎圈模制環(huán)(252)的徑向向外移動(310)。
19. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括以下步驟將周向交替的第一部段(254)和第二部段(256)組成可伸縮的胎圈模制環(huán)(252)以便使得各第一部段(254)的徑向擴張導致各第二部段(256)的徑向擴張。
20. 根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括以下步驟將可伸縮的胎圈模制環(huán)(252)與一側壁模制板(202b)組裝在一起。
全文摘要
用可徑向擴張的胎圈模制環(huán)模制輪胎(110)的裝置和方法。擴張后，該環(huán)有表面(259)用于模制胎圈。該環(huán)包括部段(254、256)，部段的半數(shù)是第一部段(254)，互補于第二部段(256)并與其周向交替設置。第一部段是楔形，周向有側面(255)，向模制環(huán)的胎圈模制表面方向收斂。第一部段側面是平面并沿軸向定向；第二部段具有與第一部段側面互補的側面(257)，第一部段(254)的徑向向外移動導致第二部段(256)的徑向向外移動。導桿(260)限制第一和第二部段作徑向移動(310)。該環(huán)的元件與側壁模具組成單個組件(280)以形成一單元，便于維護和變換，適于在不同的輪胎結構的胎圈上待模制的外形。該環(huán)的擴張通過單個截錐形凸輪(266)產生的簡單楔作用來驅動。
文檔編號B29D30/06GK1435314SQ0310228
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權日2002年1月28日
發(fā)明者J·C·吉拉德, B·A·卡斯珀 申請人:固特異輪胎和橡膠公司