專(zhuān)利名稱(chēng)：輪胎硫化膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的在于輪胎硫化膠囊。更具體而言，本發(fā)明的目的在于輪胎硫化機(jī)中所用的硫化膠囊，其中對(duì)膠囊規(guī)格進(jìn)行了優(yōu)化以便改進(jìn)其壽命與硫化情況。
背景技術(shù)：
通常，充氣式橡膠車(chē)胎是通過(guò)在模壓機(jī)中模壓并硫化部分定形的生(未硫化)胎而生成。利用內(nèi)部流體可膨脹式膠囊而將生胎向外壓靠在模具表面上。利用這種方法，生胎貼靠在確定了輪胎胎面花紋與胎側(cè)構(gòu)型的外部模具表面上而定形。通過(guò)應(yīng)用熱量與壓力，輪胎在高溫下受到模壓與硫化。
通常在實(shí)踐中，膠囊的膨脹通過(guò)向內(nèi)部膠囊腔施加由流體例如氣體、熱水和/或蒸汽提供的內(nèi)部壓力而實(shí)現(xiàn)，這些流體還可以參加熱傳遞以便于硫化或硬化輪胎。在模壓并硫化后，輪胎被容許在模具中略作冷卻，有時(shí)借助于加入供向膠囊的涼水或冷卻器水來(lái)進(jìn)行冷卻。然后打開(kāi)模具并使得膠囊塌癟，這包括釋放內(nèi)部流體壓力，從而將輪胎從輪胎模具上拆下。輪胎硫化膠囊的這種使用方法在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知。
在膠囊膨脹階段期間，膠囊的外部接觸表面與未硫化輪胎的內(nèi)表面之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖3中示出了常規(guī)型輪胎硫化膠囊100的剖視圖；膠囊100具有環(huán)狀形狀，并在內(nèi)側(cè)開(kāi)口。膠囊具有相對(duì)的胎圈區(qū)102和位于胎圈區(qū)102之間的膨脹區(qū)104。胎圈區(qū)帶有用于將硫化膠囊固定于壓力機(jī)構(gòu)上的裝置，從而使得膠囊能夠向外膨脹并進(jìn)入生胎中。膨脹區(qū)104位于胎圈區(qū)之間，其特征在于厚度恒定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種用于輪胎硫化機(jī)中的彈性體硫化膠囊。膠囊的構(gòu)型選擇成便于減少膠囊的胎肩與胎側(cè)部分中的應(yīng)變，從而減少膠囊應(yīng)變并改進(jìn)輪胎的均勻性以及延長(zhǎng)硫化膠囊的使用壽命。
所公開(kāi)的發(fā)明是一種待安裝于輪胎硫化機(jī)內(nèi)部的用于成形充氣輪胎的可膨脹膠囊?？膳蛎浤z囊具有環(huán)狀構(gòu)型，并且具有一對(duì)相對(duì)環(huán)形胎圈和位于這對(duì)環(huán)形胎圈之間的膨脹部分。膠囊的膨脹部分可以被確定成具有中心部分、胎肩部分以及胎側(cè)部分。為實(shí)現(xiàn)減少膠囊的胎肩與胎側(cè)部分中的膠囊應(yīng)變，所以在距中心部分每個(gè)端部距離(x)處，膠囊的厚度朝向環(huán)形胎圈而增加。厚度增加可以是一直延伸到胎圈的厚度逐漸增加，可以是只有胎肩和上部胎側(cè)區(qū)域中的厚度逐漸增加，或者可以是與膠囊的中心部分相比的局部厚度。
在本發(fā)明的一個(gè)公開(kāi)方面中，其中膠囊在膠囊的每個(gè)胎肩區(qū)處厚度開(kāi)始增加，距離(x)的寬度至少為中心部分的寬度(F)的5％。優(yōu)選地，距離(x)的寬度為中心部分的寬度(F)的15-30％。
在本發(fā)明的另一個(gè)公開(kāi)方面中，具有扁平型式或無(wú)窮大半徑的膠囊中心部分的寬度(F)為膠囊高度H的20至65％。優(yōu)選地，中心部分的寬度(F)為膠囊高度H的30至50％。
在本發(fā)明的另一個(gè)公開(kāi)方面中，膠囊的中心部分厚度恒定，膠囊厚度的增加直至距中心部分的端部的距離(x)處才開(kāi)始。
在本發(fā)明的另一個(gè)公開(kāi)方面中，其中在中間截面wm處的膠囊厚度與中心部分處的膠囊厚度之比大于1.05。優(yōu)選地，在中間截面Wm處的膠囊厚度與中心部分處的膠囊厚度之比在1.20至1.40的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個(gè)公開(kāi)方面中，膠囊胎肩和胎側(cè)部分的最大厚度與中心部分處的膠囊厚度之比大于1.05。優(yōu)選地，膠囊胎肩和胎側(cè)部分的最大厚度與中心部分處的膠囊厚度之比在1.20至1.50的范圍內(nèi)。
定義以下定義用于控制本公開(kāi)發(fā)明。
“軸向”或“沿軸向”在本文中用于指平行于環(huán)狀形狀的中心固定內(nèi)部線(xiàn)的線(xiàn)或方向。
“徑向”或“沿徑向”用于指垂直朝向或背離環(huán)狀形狀的中心固定內(nèi)部線(xiàn)的方向。
“環(huán)狀”是指具有環(huán)形形狀，其特征在于繞著環(huán)形形狀內(nèi)部的固定線(xiàn)的圓形構(gòu)型。對(duì)于硫化膠囊而言，固定線(xiàn)平行于其上固定著硫化膠囊的安裝柱。


下文將通過(guò)實(shí)例并參看附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的輪胎膠囊的剖視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一輪胎膠囊的剖視圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的輪胎膠囊的剖視圖；以及圖4A和4B示出了在硫化期間膨脹至輪胎內(nèi)部中時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的輪胎膠囊。
具體實(shí)施例方式
下述語(yǔ)言為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳當(dāng)前預(yù)期模式。這種描述目的在于示出本發(fā)明的一般原理而不應(yīng)被理解為限制意義。本發(fā)明的范圍通過(guò)參照所附權(quán)利要求而得到最佳確定。附圖中所示的參考標(biāo)號(hào)與說(shuō)明書(shū)中所指的標(biāo)號(hào)相同。為了本申請(qǐng)，在圖中所示的各個(gè)實(shí)施例中對(duì)于類(lèi)似部件都使用相同的參考標(biāo)號(hào)。這些結(jié)構(gòu)使用基本上相同的部件而在位置或數(shù)量上產(chǎn)生變化，從而形成可以實(shí)踐本發(fā)明概念的替代構(gòu)造。
圖3示出了常規(guī)型不對(duì)稱(chēng)成形的輪胎硫化膠囊。恒定厚度的膠囊為典型尺寸輪胎，即扁平率大于65的輪胎提供了可接受的硫化。然而，近年來(lái)，市場(chǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)向較小胎側(cè)的輪胎，并且低扁平率輪胎在市場(chǎng)中日益普遍。在模制低扁平率輪胎期間，在將模具106閉合后，一起推動(dòng)膠囊胎圈區(qū)102，隨著膠囊的膨脹，常規(guī)型膠囊100與輪胎胎腔108的輪胎胎面內(nèi)部區(qū)形成最初接觸，參看圖4A。隨著膠囊中壓力的增加，膠囊100的其余部分就被推入輪胎胎腔的胎肩與胎側(cè)內(nèi)部區(qū)中，參看圖4B。由于膠囊的這些剩余部分膨脹至輪胎胎腔中，所以膠囊厚度型式開(kāi)始改變，從而壓著膠囊的那些部分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，均勻初始厚度的膠囊從頭至尾具有W形的最終厚度分布；即最終厚度分布的最大值在中心處，最小值在胎肩處，而頂點(diǎn)在下部胎側(cè)/胎圈區(qū)處。這種厚度分布型式導(dǎo)致在胎肩區(qū)中膠囊應(yīng)變高，并且可能造成膠囊故障和不均勻輪胎硫化。
為了克服這種故障，就需要一種新型膠囊構(gòu)型。圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明形成的對(duì)稱(chēng)膠囊10。盡管這種膠囊與圖3的現(xiàn)有技術(shù)膠囊的不對(duì)稱(chēng)型式相比具有對(duì)稱(chēng)型式，但是本文中所要描述的對(duì)于膠囊進(jìn)行的發(fā)明變化同樣可以適用于將在本文中進(jìn)一步討論的這兩種類(lèi)型的膠囊構(gòu)型。所示型式為膠囊10形成時(shí)的型式，而并不一定是安裝于輪胎硫化模具中時(shí)膠囊10的型式。膠囊10的厚度型式由常規(guī)型膠囊型式改進(jìn)而成。膠囊10具有一對(duì)用于將膠囊10固定于硫化機(jī)(未示出)上的環(huán)形保持胎圈12。在保持胎圈之間為膠囊10的膨脹部分。膠囊10的膨脹部分具有中心部分14、胎肩部分16以及胎側(cè)部分18。這些部分14、16、18由以下基準(zhǔn)點(diǎn)和尺寸確定。
膠囊10的中心部分14用于在輪胎硫化期間與輪胎胎面的下側(cè)接觸，其具有寬度F。中心部分14的寬度F為膠囊高度H的20至65％，優(yōu)選地為高度H的30至50％，膠囊高度H是在膠囊胎圈12的外緣之間進(jìn)行測(cè)量。所示的中心部分14沿著其寬度F基本平坦而沒(méi)有彎曲，即其具有無(wú)窮大的半徑。當(dāng)中心部分14為扁平型式時(shí)，在中心部分14的軸向外端，膠囊型式開(kāi)始彎曲并且確定了膠囊10的胎肩部分16。如果中心部分14具有曲率半徑，那么通過(guò)其與輪胎內(nèi)部的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以極容易地認(rèn)出中心部分14。在模制輪胎期間，膠囊中心部分與膠囊同輪胎胎面徑向內(nèi)側(cè)的輪胎內(nèi)部胎腔接觸的那部分相對(duì)應(yīng)。當(dāng)輪胎內(nèi)部胎腔過(guò)渡至輪胎胎肩區(qū)中時(shí)，膠囊也是如此。
中心部分14沿著其寬度F具有大致恒定的厚度，盡管厚度上可能存在一些微小變化。從中心部分14端部的軸向外側(cè)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在中心部分14的每端和距中心部分每端距離x處，膠囊10的每個(gè)胎肩部分16處的膠囊10厚度比中心部分14處增加。距離x的寬度至少為F的5％，優(yōu)選地為F的15-30％。
胎肩部分16與胎側(cè)部分18的厚度逐漸增加直至膠囊胎側(cè)18與保持胎圈12接觸為止，厚度平滑增加以便形成平滑、連續(xù)的內(nèi)部和外部膠囊型式。由于厚度逐漸增加，所以當(dāng)在中間截面寬度Wm處垂直于膠囊表面上的法線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，中間截面寬度Wm處的膠囊10的厚度tm與在膠囊中心部分處的膠囊10的厚度tc之比大于1.05。優(yōu)選地，厚度比tm/tc在1.20至1.40的范圍內(nèi)。
為減少膠囊的重量，在中間截面寬度Wm以下的膠囊的下部胎側(cè)區(qū)，可以減少膠囊厚度。本發(fā)明對(duì)下部胎側(cè)區(qū)的厚度并無(wú)嚴(yán)格要求，并且對(duì)與膠囊胎圈12相鄰的下部胎側(cè)區(qū)的厚度進(jìn)行優(yōu)化以便減少膠囊10膨脹期間的應(yīng)變。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的不對(duì)稱(chēng)膠囊。在距中心部分14端部距離x處，胎肩部分16和胎側(cè)部分18的上部具有局部加厚部分20。局部加厚部分20的最大厚度的值至少為膠囊中心部分14處膠囊10的厚度tc的1.05倍。優(yōu)選地，局部加厚部分20的最大厚度的值為膠囊中心部分14的厚度tc的1.20至1.75倍。圖2中示出了形成局部加厚部分18的膠囊厚度的逐漸增加情況。然而，局部加厚部分18可以按照更明顯的方式形成，并且膠囊厚度的變化可以是厚度驟然增加。
通過(guò)改變所公開(kāi)方法中的厚度型式，就為膠囊10提供了附加厚度以便容許膨脹，并且在模制期間不會(huì)產(chǎn)生薄區(qū)域?？梢愿鶕?jù)圖1中所示的型式構(gòu)造樣本膠囊。樣本膠囊10的總直徑為27英寸，胎圈直徑為16.25英寸。從膠囊10的中心線(xiàn)開(kāi)始，將寬度F的中點(diǎn)視為間隔0，并且以一英寸的增量向保持胎圈移動(dòng)，膠囊的厚度如下

膠囊安裝于用于模制尺寸為P275/55R20的輪胎的硫化模具中。每個(gè)膠囊用于硫化盡可能多的輪胎，直至檢查表明膠囊由于磨損而必須更換膠囊為止。膠囊的平均數(shù)量為543次硫化。與之相比，用于相同輪胎硫化機(jī)中的常規(guī)型硫化膠囊的平均數(shù)量為300至400次硫化。因此，本發(fā)明增加了膠囊的硫化壽命。
另外，本發(fā)明的輪胎膠囊10由常規(guī)型可膨脹且耐用的材料制成，優(yōu)選地由橡膠制成。膠囊可以利用平行簾線(xiàn)材料的簾布層或紡織織物得以加強(qiáng)。硫化膠囊的這些特征在膠囊成形領(lǐng)域內(nèi)眾所周知并且均為常規(guī)型。
使用改進(jìn)型膠囊構(gòu)型減少了膠囊磨損，從而減少了總制造成本并且減少了通常更換輪胎硫化膠囊所需的設(shè)備停機(jī)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種待安裝于輪胎硫化機(jī)內(nèi)部的用于成形充氣輪胎的可膨脹膠囊，該可膨脹膠囊具有環(huán)狀構(gòu)型并且包括一對(duì)相對(duì)環(huán)形胎圈和位于這對(duì)環(huán)形胎圈之間的膨脹部分，該膨脹部分包括中心部分、胎肩部分以及胎側(cè)部分，其中，當(dāng)膠囊處于已安裝但未膨脹的模式時(shí)，膠囊的特征在于在距中心部分每端距離(x)處，膠囊的厚度朝向環(huán)形胎圈而增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于距離(x)的寬度至少為中心部分寬度(F)的5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于距離(x)的寬度為中心部分寬度(F)的15-30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于中間截面Wm處的膠囊厚度與中心部分處的膠囊厚度之比大于1.05。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于中間截面Wm處的膠囊厚度與中心部分處的膠囊厚度之比在1.20至1.40的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于中心部分厚度恒定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，膠囊的特征還在于胎肩和胎側(cè)部分的上部與膠囊的中心部分相比厚度局部增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠囊，膠囊的特征還在于胎肩和胎側(cè)部分的上部的膠囊最大厚度的厚度值至少為膠囊中心部分的厚度的1.05倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膠囊，膠囊的特征還在于胎肩和胎側(cè)部分的上部的膠囊最大厚度的厚度值為膠囊中心部分的厚度的1.20至1.75倍。
全文摘要
一種待安裝于輪胎硫化機(jī)內(nèi)部的用于成形充氣輪胎的可膨脹膠囊具有一對(duì)相對(duì)環(huán)形胎圈和位于這對(duì)環(huán)形胎圈之間的膨脹部分。膠囊的膨脹部分具有中心部分、胎肩部分以及胎側(cè)部分。當(dāng)膠囊處于已安裝但未膨脹的模式時(shí)，胎肩部分具有小于無(wú)窮大的曲率半徑。在距中心部分每端距離(x)處，膠囊在胎肩和上部胎側(cè)部分中的厚度增加。
文檔編號(hào)B29D30/52GK1739948SQ20051009249
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月23日
發(fā)明者Y·王, I·J·奧科耶, A·奎亞諾, S·L·阿什頓, C·-C·李 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司