CN101076444A - 制造充气轮胎的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
位于环形支撑(10)上的生胎(50)被导入硫化模具(102)。该模具(102)通过使一对作用在侧壁(51)和轮胎(50)的胎面带(52)上半壳体(130a，130b)轴向地靠近而封闭。在用于将轮胎(50)压靠着环形支撑(10)的工作流体进入的过程中，用于靠在所述胎面带(52)上作用的周向扇形部分(140)保持与胎面带相间隔一段距离。随后所述扇形部分向中心靠近以使可在通槽(142)中移动的成形脊(141)穿入胎面带(52)，同时，通过将带压蒸汽送入轮胎执行将轮胎完全模制和硫化的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造用于车轮的充气轮胎的方法和设备。
背景技术
在轮胎生产过程中，在制造和/或组装不同的轮胎部件的建造过程之后，执行模制和硫化过程，其目的在于根据所希望的几何形状确定轮胎结构，该几何形状通常具有特殊的胎面花纹。
为此，轮胎被封入型腔中，所述型腔由硫化模具的内部限定并且形状与所获得的轮胎的外表面的几何结构相一致。
充气轮胎通常包括圆环形结构的胎体结构，包括由位于径向平面内的强化帘线加强的一个或多个胎体帘布层，所述径向平面，即包含轮胎旋转轴线的平面。每个胎体帘布层的端部与至少一个金属的环形锚固结构刚性地结合，所述锚固结构也就是通常所称的胎圈芯(beadcore)，胎圈芯构成所述胎圈即所述轮胎的径向内端的强化结构，其功能是为了将轮胎组装到相应的安装轮圈上。被称作胎面带的弹性体材料带，沿胎冠方向作用于所述胎体结构上，并且在硫化和模制步骤结束时，在所述胎面上形成花纹以与地面接触。设置在所述胎体结构和胎面带之间的是当前所称的带束层。在用于小汽车的轮胎的情况下，这种带束层通常包括至少两个径向叠置的由涂有橡胶的织物构成的条带，所述条带具有通常由金属构成的强化帘线，所述强化帘线彼此平行地设置在每个条带中并且与相邻条带的帘线交叉，优选地相对于轮胎的中平面对称地设置。优选地，所述带束层至少在下面的条带的端部上还包括由织物或金属帘线构成的第三层，其周向地(以零度角)布置在径向的外部位置上。
弹性体材料的各个外壁还作用在胎体结构的侧表面上，每个外壁从胎面带的其中一个侧边缘延伸到靠近相应的胎圈的环形锚固结构。
最终，在无内胎即不具有充气内胎的轮胎中，其具有径向的内部层，该内部层具有非渗透性的特征，以确保轮胎的气密性，所述内部层一般被称为“衬里”。
为了本说明的目的，此处应当指出，术语“弹性体材料”指的是一种包括至少一种弹性聚合物和至少一种强化填充物的成分。该成分还包括添加剂，例如交联剂和/或增塑剂。由于交联剂的存在，这种材料可通过加热而交联，从而形成制造的最终产物。
在已有的模制和固化方法中，生胎被布置这样的模具中，该模具被设置在基本上刚性的环形支撑上。所述方法优选地用于这样的轮胎，即基于当前的制造工艺，该轮胎从将有限数目的装到环形支撑上的基本半成品开始，其中所述环形支撑的外形与需要生产的轮胎的径向内表面的形状一致。所述环形支撑优选地通过自动化系统在多个站之间移动，其中在每个站上以自动化的顺序执行特定的轮胎制造步骤(例如，见本申请人的文献EP 0928680)。
本申请人的已授权的欧洲专利申请第0976533号公开了一种用于模制和固化汽车车轮轮胎的方法和装置，其中在环形支撑上制造的生胎被封装于硫化模具的型腔中；随后，带压的蒸汽或其它流体进入至少一个间隙，以便在环形支撑的外表面和所述轮胎的内表面之间形成流体扩散，从而向所述轮胎施加径向膨胀，导致后者压靠着型腔的内表面。在该施压操作之后，在所述型腔中适当的形成脊在所述胎面带的区域内穿入弹性体材料，产生如此设置的凹入部分和槽，以形成理想的胎面花纹。
但是，通过上述轮胎的方法，固化的轮胎可能具有一些缺陷，这是因为用于硫化的蒸汽或其它工作流体直接接触轮胎的最内层，就直接在同一个环形支撑上组装和固化的轮胎而言，不具有在不使用环形支撑组装半成品元件而构建的轮胎上执行硫化时，通常所用的硫化气囊的效果。
为了克服这些缺点，本申请人已经通过文件WO 2004/045837的教导实施了上述方法，根据该文件，生胎接受一预处理步骤，即将其压靠在所述环形支撑上，同时加热以使所述轮胎的最内层和其胎圈区域至少部分地硫化。通过这种方式，可在使轮胎膨胀以靠在型腔外表面上的同时随后执行模制和硫化步骤，而不会使所述环形支撑接触的轮胎部分缺乏均匀性和平整性，其中所述部分在硫化过程中首先与工作流体接触。模制和硫化步骤中所用的所述工作流体实际上与轮胎的已经部分固化的部分相接触，在该部分中，其材料的性能已经不再是塑性的而是几乎弹性的，从而在承受流体作用时不会受到损坏和变形。
本申请人还已经认识到，在上述硫化方法中，通过将轮胎靠在环形支撑上执行预压处理，在轮胎的径向外部至少在特定的工作状况下可能会出现表面不平整。
根据本申请人的理解，实际上，所述靠在环形支撑上的预压步骤目的在于获得至少部分交联的轮胎内表面，但也会使轮胎的径向外表面部分部分地交联。
更详细地，本申请人注意到，将轮胎封闭到型腔中可导致胎面带被设置在型腔中的、用于产生胎面花纹的成形脊部分地穿入，从而，其结果是，在预压步骤过程中，直接地与成形脊相接触轮胎区域会发生热传递和部分交联。因此，在构成胎面带的弹性体材料中产生不均匀性，并且在随后的模制和硫化步骤过程中会使材料本身与模腔的形状正确适配受损。
本申请人还已经进一步观察到，进入模具以靠在所述环形支撑上进行所述预压处理的部分带压流体，例如氮，可能会滞留在胎面带的外表面和型腔之间，位于由在胎面带上形成花纹块的成形脊界定的槽中。因此，由此形成的气包在随后的模制和硫化步骤过程中难于排出并且可在成品中产生几何不平整性。
本申请人还已经认识到这样的事实，例如对于两轮车辆，在具有显著的横向曲线的轮胎的模制和硫化步骤中，最好是利用模具自身的几何特性，可以保证固化后的轮胎的高度的圆形度和均匀度。
本申请人已经认识到，上述问题可通过使用这样一种模具来克服，所述模具的型腔由两个半壳体限定，所述半壳体可轴向地彼此靠近移动，直到它们相互配合，在将轮胎封闭到型腔和将所述轮胎靠在型腔壁上的模制和硫化步骤之间的期间内防止成形脊与轮胎胎面带的径向外表面接触。
根据本发明，申请人已经发现，通过使用上述轮胎的模具并通过在所述靠在环形支撑上的预压步骤过程中保持成形脊与胎面带的径向外表面径向地间隔，可防止所述弹性体材料在轮胎的最外层过早地交联而妨碍模制步骤的正确执行。
因此，可在成品的几何和结构均匀度上实现重大的改进，尤其是用于两轮车的情况下。
此外，可有利地设置所述成形脊，使之可在布置在半壳体上的通槽中可滑动地被引导。通过这种方式，任何残留的流体都可通过限定在所述通槽和成形脊之间的间隙被排出所述型腔。
随后，当轮胎的模制和硫化步骤开始时，所述成形脊可被移动靠近胎面带，同时所述轮胎可能靠在所型腔上膨胀。
还避免了由于流体在胎面带的径向外表面和限定于成形脊之间的槽之间停滞而产生的几何缺陷。
此外，当硫化步骤结束时，在打开模具之前，通过移动成形脊远离所述胎面带，成品轮胎从型腔中的分离和移除将变得更简单，即使是在所述胎面带具有胎面花纹并且所述胎面花纹具有基本上圆周方向的槽和/或非常复杂的胎面花纹的情况下。
发明内容
更详细地，根据第一方面，本发明涉及一种用于车轮的充气轮胎的制造方法，包括如下步骤：将包括胎面带的生胎放置在环形支撑上，所述胎面带具有径向外表面，环形支撑具有与轮胎内表面形状一致的外表面；设置硫化模具，其具有由两个半壳体限定的型腔，所述两个半壳体适合于在轴向上彼此靠近地移动，并且所述型腔被可向中心靠近的周向扇形部分包围，所述圆周部分支承成形脊，所述成形脊面对着型腔的几何轴线并且可在设置于所述半壳体中的通槽内移动；将所述轮胎封闭到型腔中；将所述轮胎压靠在所述环形支撑地外表面上；向压靠在环形支撑上的轮胎提供热量，保持所述周向扇形部分与胎面带的径向外表面间隔一段距离；使模具的所述周向扇形部分向中心靠近，以使所述成形脊至少部分地穿入轮胎的胎面带的径向外表面；将轮胎的胎面带的径向外表面压靠在型腔的径向内表面上；向被周向扇形部分的成形脊穿入的轮胎传递热量。
根据第二方面，本发明涉及一种车轮的充气轮胎的制造设备，包括：具有外表面的环形支撑，所述外表面与加工中的生胎的内表面的形状一致，所述生胎包括具有径向外表面的胎面带；用于将所述生胎布置在环形支撑上的装置；硫化模具，其具有两个适合于彼此相靠近地移动以限定一型腔的半壳体，和包围所述型腔并支承有成形脊的可向中心靠近的周向扇形部分，所述成形脊面对着型腔的几何轴线并且可在设置于所述半壳体上的通槽中移动；用于将所述轮胎封入型腔中的装置；用于将封闭在型腔中的轮胎压靠在环形支撑的外表面上的装置；用于向压靠在环形支撑上的轮胎内表面提供热量的第一装置；驱动装置，其在将轮胎封入型腔之后被致动，以使所述周向扇形部分在第一工作状态和第二工作状态之间平移，其中，在所述第一工作状态时，所述成形脊与封入型腔中的轮胎的胎面带的径向外表面径向地间隔一段距离，在第二工作状态时，所述成形脊至少部分地穿入所述胎面带的径向外表面；用于将轮胎的胎面带的径向外表面压靠在型腔的径向内表面上的装置；用于向被所述周向扇形部分的成形脊穿入的轮胎提供热量的第二装置。
通过对根据本发明的制造轮胎的方法和实施所述方法的设备的优选的但不排它的实施例的详细说明，其它特征和优点将变得更加显而易见。
附图简述
在下文中参照以非限定性的实例给出的附图对本发明加以说明，其中：
—图1是根据本发明的模制和固化设备的直径方向的局部剖面图，其被设置为打开状态，从而加工中的轮胎可被导入和移出；
—图2示出了在将加工中的轮胎压靠在环形支撑的外表面上的步骤中处于封闭状态下的图1的设备；
—图3示出了在图2中所述步骤之后，在将所述轮胎压靠在型腔的内表面上的过程中，在不同的直径剖面上的所述设备。
具体实施方式
根据这些附图，根据本发明的车轮的轮胎的模制和固化设备整体上由101表示。
设备101包括可操作地连接壳体103的硫化模具102或其它适当的将加工中的轮胎50封闭在模具中装置，模具102的下半壳体130a和上半壳体130b分别与壳体103的基部103a和封闭部分103b相接合。
基部103a和封闭部分103b以及相应的下半壳体130a和上半壳体130b实际上可在打开状态和封闭状态之间彼此相对地移动。当处于所述打开状态时，它们相互间隔，如图1所示，以便将待固化的轮胎50引入模具102中。当处于所述封闭状态时，如图2和3所示，它们被设置为在相互配合的位置处彼此靠近，以将轮胎50封入具有内壁的型腔104，其中所述内壁在模制和固化过程结束时将再现被赋予所述轮胎的几何轮廓。
优选地，所述半壳体130a，130b根据基本上正弦型的波形表面彼此配合，以便有利地允许轮胎50在型腔104中角度对中。
详细地，所述半壳体130a，130b彼此相对并且具有被设置为靠在轮胎50上的相对的侧面进行操作的侧部132a，132b，以形成轮胎侧壁51的外表面。
从每个半壳体130a，130b的所述侧部132a，132b呈弓形轮廓延伸的是径向外侧部分133a，133b，其被设计为在轮胎50的所谓的胎面带52上操作。
在优选的实施例中，设备101特别适于制造例如用于两轮车辆的具有显著的横向曲线的轮胎50，例如摩托车的轮胎。
实际上，与四轮车辆的轮胎相比，两轮车辆地轮胎的区别在于它们显著的横向曲线。这种横向曲线通常由所谓的曲率“R”的特定数值限定，即在胎面带的径向外点与经过胎面带的侧面相对的末端的直线之间沿所述轮胎的中平面测量的距离“D”，与沿所述末端之间的轮胎的弦测量的距离“L”之间的比。在两轮车辆的轮胎中，所述曲率的值通常至少高达0.15，并且通常对于后轮来说大约为0.3，对于前轮来说甚至更高直到大约0.45，而不是机动车通常大约0.05的值。
相应地，由位置彼此靠近处于封闭状态的半壳体130a，130b限定的型腔104，在下述两个距离Ds和Ls之间具有给定的曲率“Rs”。距离“Ds”是在中平面Y-Y(基本上与型腔104中的轮胎50的中平面相一致)上测量的，是型腔的径向内表面(不考虑成形脊)的点与位于下述平面内的直线之间的距离，其中所述平面与型腔104的的几何轴线X-X间隔一个半径，所述直线穿过属于相同半径平面的位于侧部132a，132b和径向外侧部分133a，133b之间的过渡点134a，134b。距离“Ls”是沿位于所述过渡点之间的型腔104的弦测量的距离。
在用于两轮车辆的轮胎的模具中，所述曲率Rs的值优选为至少高达0.15，并且通常后轮模具大约为0.3，前轮模具甚至更高达到约0.45，而不是机动车轮胎的模具通常大约0.05的值。
模具102还包括围绕型腔104并设置为在轮胎50的胎面带52的径向外表面上操作的周向扇形部分140的至少一个冠部，以在其中根据理想的“胎面花纹”建立一系列的适当地布置的切口和纵向的和/或横向的槽。为此，固定在径向外侧部分133a，133b外侧的周向扇形部分140上具有成形脊141，所述成形脊141面对着型腔104的几何轴线X-X并且被设计为通过设置在半壳体130a，130b的径向外侧部分133a，133b中的通槽142作用在胎面带52上。
优选地，每个周向扇形部分140被轴向地分割为下半部分140a和上半部分140b，其中的每一个分别在周边的滑动表面131a，131b处与下半壳体130a和上半壳体130b中的一个相接合，所述滑动表面131a，131b例如至少在所述封闭状态下，适合于引导所述周向扇形部分140，以使所述周向扇形部分140可相对于型腔104的几何轴线X-X径向地运动。
与所述周向扇形部分140进一步相关的是驱动装置150，其随后被致动以将轮胎50封入型腔104，也就是说，当半壳体130a，130b处于封闭状态时，使所述周向扇形部分在第一工作状态和第二工作状态之间沿径向平移，其中，在所述第一工作状态时，如图2所示，所述周向扇形部分与型腔104的几何轴线X-X在径向间隔一段距离，在所述第二工作状态时，如图3所示，所述周向扇形部分140沿径向移动，以靠近所述几何轴线X-X，优选地在圆周方向上成彼此邻接的关系。
更详细地，在第一工作状态下，由周向扇形部分140支承的成形脊141与相应的半壳体130a，130b在径向上间隔一段距离，并且因此与设置在型腔104中的轮胎50的胎面带52的径向外表面间隔一段距离。优选地，如图2所示，在该状态下，成形脊141在所述通槽142之外或在任何情况下都不会很大程度地向型腔104的内部凸出。相反，如图3所示，在第二工作状态下，所述周向扇形部分140被设置为在径向上彼此靠近，从而使所述成形脊141至少部分地穿入胎面带52。
优选地，所述驱动装置150包括至少一个扇形部分支承环151a，151b，所述扇形部分支承环可相对于型腔104轴向运动，并且具有至少一个截头圆锥表面155。截头圆锥表面155可滑动地接合所述周向扇形部分140，以使后者随着所述扇形部分支承环的轴向运动而在所述第一和第二工作状态之间沿径向平移。更详细地，在通过示例给出的实施例中，提供了两个扇形部分支承环，即下部扇形部分支承环151a和上部扇形部分支承环151b，它们分别与周向扇形部分140的下半部分140a和上半部分140b相结合。
每个扇形部分支承环151a，151b的轴向运动可通过在控制杆153a，153b上操作的推进元件实现，所述控制杆153a，153b通过模具102的壳体103可滑动地接合。更特别地，在此处所示的实施例中，所述推进元件包括多个沿周向分布的并且分别固定到基部103a和封闭部分103b外侧的第一流体操作致动器152a，152b。每个致动器152a，152b分别通过相应的惰转臂154a，154b在相应的控制杆153a，153b上操作，其中所述惰转臂分别在所述基部103a和封闭部分103b上枢转。
作为上面描述的一种替换，所述驱动装置150可被设置为直接地只在每个周向扇形部分140的下半部分140a和上半部分140b中的一个上操作，另外半个部分的运动可通过由所述驱动装置控制的半个部分的拖动而实现。
还可提供锁定装置160，通过致动该锁定装置可将周向扇形部分140固定定位在第二工作位置。这些锁定装置160例如可包括一个或多个止动块161a，161b，所述止动块161a，161b由通过壳体103可滑动地接合的辅助控制杆162a，162b支承，并且可响应辅助致动器163a，163b的指令在第一工作位置和第二工作位置之间移动，其中，当处于所述第一工作位置时，所述止动块释放相应的扇形部分支承环151a，151b的轴向运动。当处于所述第二工作位置时，所述止动块靠在由所述扇形部分支承环承载的径向肩部164a，164b上，以将后者锁定到图3所示的第二工作位置。所述止动块161a，161b可以推动关系靠在径向肩部164a，164b所具有的至少一个截头圆锥表面上，从而在所述扇形部分支承环151a，151b上施加一恒定的作用，以保持所述周向扇形部分140向心地推向轴线X-X。
由于在打开状态下周向扇形部分140沿径向移动离开模具102，待固化的轮胎50的引入和/或固化后的轮胎的移出可通过入口170方便地实现，其中所述入口170被限定在处于打开状态下的上半壳体130b和下半壳体130a之间，不会引起轮胎50和周向扇形部分的成形脊141之间的机械干涉。
设备101还考虑使用至少一个由金属材料或其它基本上刚性的材料制成的环形支撑10，所述环形支撑具有基本上再现轮胎50的内表面形状的外表面。环形支撑10有利地由可分离的鼓构成，即由周向扇形部分构成，至少其中的一些扇形部分可向心地移动，以便当加工完成时拆下所述环形支撑并且可方便地使其从轮胎50中移出。
设备101还包括至少一个管道110以供给带压的主工作流体，例如蒸汽、氮或其它基本上惰性的气体或其混合物，以用于轮胎模制和固化，如下文中更好地描述的。
同样优选地，设备101具有用于模具102的加热装置，该加热装置优选为多个用于加热流体通过的管道105的形式，这些管道105分别与半壳体130a，130b和/或周向扇形部分140相结合。
优选地，在设备101中还具有适于容纳所述环形支撑10的气密装置，其中事先已构建好的生胎50位于所述环形支撑10上。
如图所示，在优选的实施例中，所述气密装置可以被封入并且集成到在模具102内限定了一气密腔的模具102中。
优选地，在这种情况下，所述模具102包括至少一个设置在基部103a和封闭部分103b的相对表面上的周向垫圈107。
所述周向垫圈107可由O形环实现，或者优选地由一系列叠置的金属环实现，所述金属环具有设置在其相对表面之间的密封元件并且可承受下述方法中所需要的压力和温度。
用于供给辅助工作流体例如空气、氮或其它基本上惰性的气体的供给装置，可操作地结合到所述模具102上。所述供给装置包括至少一个输送管道108和一个排放管道109，以便分别用于将所述带压的辅助工作流体供给至所述模具102和从该模具102中排出，以便由内向外地将所述生胎50的内表面压靠在所述环形支撑10的外表面，如下文所述。
管道110通过连接通道111与至少一个通道装置可操作地结合，其中所述连接通道111例如形成在所述环形支撑10的至少一个对中杆11(shank)中，以使所述带压的主工作流体在所述环形支撑10内扩散。
所述通道装置具有形成于环形支撑10中的适当的分支，并且通过这些分支，所述主工作流体例如穿过位于环形支撑10的所述周向扇形部分之间的间隙到达多个通向环形支撑的外表面的管道(未示出)。
优选地，适于排出所述主工作流体和/或可能的冷凝水的管道112设置在所述型腔104的下部。
根据本发明的方法，生胎50首先设置在环形支撑10上，随后环形支撑10与该轮胎本身被引入处于打开状态的硫化模具102中。
特别地，将轮胎50布置在环形支撑10上可方便地通过直接在该支撑上制造轮胎而获得。通过这种方式，环形支撑10作为刚性形状有利地用于形成不同的构件，例如配合形成轮胎50的衬垫、胎体帘布层、胎面的增强结构、带条、侧壁51和胎面带52。更特别地，轮胎50的所述构件优选地由基本半成品制成，所述基本半成品通过适当的工作单元放置在环形支撑10上，所述基础半成品例如是内部包括至少一条织物或金属帘线的弹性体材料制成的连续的细长元件和弹性体材料的条带状元件。例如，所述胎面带52可通过将所述弹性体材料的连续的细长元件以线圈的形式绕环形支撑10的旋转轴线缠绕而获得，其中所述线圈被以并排和/或叠置的关系或按照其它预定的路径放置。
在环形支撑10上放置轮胎50的构件的方式的进一步细节例如在本申请人的已授权的欧洲专利申请第0929680号中已有描述。
支承生胎50的环形支撑10被手动地或通过自动臂(未示出)或以任意其它方式，经过限定在处于打开状态下的上半壳体130b和下半壳体130a之间的入口170移动到模具102内。
随着封闭部分103b向基部103a的轴向运动，使上半壳体130b邻靠在下半壳体130a上，从而将轮胎50封闭在模具102中。
当封闭完成时，所述周向扇形部分140处于第一工作状态，成形脊141与轮胎50的胎面带52的径向外表面间隔一段距离。
通过管道108，带压的辅助工作流体被送入型腔104。辅助工作流体因此占据了包括在所述生胎50的外表面和型腔104的内表面之间的空间。基本同时地，带压的主工作流体被送入所述环形支撑10，其压力小于辅助工作流体的压力。在一段很短的过渡阶段之后，上文所述的压力差优选地保持几分钟。由于主工作流体处于较低的压力，它将留在所述环形支撑10内而不会通过前述在环形支撑之间形成的管道排出。通过这种方式，在该步骤过程中，由外向内向生胎50施压，从而使优选地包括内衬的生胎50的内表面压靠在环形支撑10的外表面上。
优选地，在该步骤中优选地由蒸汽形成的所述主工作流体被加热到大致约170℃至210℃之间的温度。
在所述时间段内，主工作流体加热环形支撑10并且后者将热量传递到轮胎的内表面，接着传递到胎圈区域并且优选地传递到所述衬垫。
此外或作为通过进给管道110传送的主工作流体的一种替换，可提供一种用于向轮胎内表面提供热量的不同的装置，它们例如包括用于加热环形支撑10的电阻器。
通过环形支撑10执行的加热不会完全地固化所述轮胎的所述部分，但是在任何情况下其都足以向所述部分提供弹性特性。特别地，胎体帘布层被良好地锚固到所述胎圈上，并且轮胎的内表面，优选地所述衬垫，变得足够弹性以承受随后的在下文中描述的模制和固化过程中的压力，而不致被撕破。
将轮胎50压靠在环形支撑10的外表面上的施压步骤和同步的向轮胎内表面的供热过程随着辅助工作流体通过排出管道109的排空而终止。
可以认识到，由于在将轮胎50压靠在环形支撑10上的施压步骤过程中不使成形脊141和胎面带52之间直接接触，因此消除了直接向胎面带52传递热量的风险。因此，避免了在胎面带52上的过早的交联的发生，所述过早的交联可导致所产生的印痕(footprint)与理想的印痕不同。上述优点还得益于由连续的细长元件绕在环形支撑上从而形成胎面带52的线圈的位置和形状的“记忆”效果。
此外，限定在通槽142和成形脊141之间的排放间隙允许带压的辅助工作流体在将轮胎压靠在所述环形支撑上的施压步骤结束时可方便地从型腔104中排出，而不存在胎面带52的外表面和型腔之间的带压流体停滞于由成形脊141界定的空间内的任何风险。同样，由于周向扇形部分140保持于第一工作位置，成形脊141和胎面带52之间的距离以及周向扇形部分140之间的空间促进了轮胎50和型腔140之间的带压的辅助工作流体快速地排出。
当如上所示地使用的工作流体排空从而所述施压步骤完成时，驱动装置150被操作并且使周向扇形部分140从第一工作状态向心地移动到第二工作状态。在该第二工作状态，成形脊141至少部分地穿入胎面带52。因此可以认识到，在根据本发明的设备中，周向扇形部分140的向心运动与跟随在将模具102封闭到基部103a和封闭部分103b之间的步骤之后的运动是不关联的。
辅助块161a，161b被相应的致动器163a，163b驱动，以将周向扇形部分140的位置固定为第二工作状态，直到随后的用于完成模制和固化轮胎50的步骤结束，该操作与将周向扇形部分140固定到第二工作状态同时开始。
上述步骤首先将所述主工作流体的压力增加到介于约18至约35bar之间的一个值，优选地介于约26至约28bar之间，以便模制和固化轮胎50使之在胎体帘布层上具有理想的拉伸强度。
在该步骤过程中，主工作流体优选地包括蒸汽和氮气的混合物，甚至可以单独包括蒸汽或者包括混有空气或其它基本上惰性的气体的蒸汽，或包括例如空气、氮气和其它基本上惰性的气体中的一种或多种。
由所述主工作流体产生的压力达到形成于环形支撑10的外表面和待固化的轮胎的内表面之间的扩散间隙(未示出)。
在优选的可替换的实施例中，所述扩散间隙随着由所述主工作流体施加的推力效果而产生的轮胎的膨胀而直接地产生。
从而，将轮胎压靠在型腔104的臂上与使轮胎膨胀同时地执行，直到轮胎的外表面完全地粘附到型腔104的内壁上，成形脊141完全地进入胎面带52。
在该步骤中，由机械间隙产生的或由适当地设置在成形脊141和相应的通槽142之间的槽形成的排放间隙促进可能仍然存在于胎面带52的外表面和型腔104的内表面之间的流体的排空。
由于形成胎面带52的弹性体材料处于原始状态，即没有明显的交联发生，从而可获得材料本身与型腔104的内壁之间的完美的匹配和最佳的接触。此外，所述施压动作与加热过程同时进行，以使形成轮胎50的弹性体材料产生交联，随之限定的轮胎本身的几何形状和结构。
有利地，确定所需的压力同时实现模制轮胎的主工作流体也为硫化提供了必要的热量。
当硫化过程完成时，主工作流体从模具102中排空并且驱动装置150将周向扇形部分140移开，使它们回到第一工作位置，从而使周向扇形部分140与由其在胎面带52上形成的相应的切口和/或槽分离。从而，即使在所述轮胎具有胎面花纹以及所述胎面花纹具有大量的基本上在圆周方向上定向的槽和/或切口的情况下，也便于随后使半壳体130a，130b相互移开以及便于从模具102中释放轮胎50。
Claims (37)
1.一种制造用于车轮的充气轮胎的方法，包括以下步骤：
-将生胎(50)设置在环形支撑(10)上，所述生胎(50)包括具有径向外表面的胎面带(52)，所述环形支撑(10)的外表面与所述轮胎(50)的内表面的形状一致；
-设置硫化模具(102)，所述硫化模具(102)具有型腔(104)，所述型腔(104)由适于在轴向上彼此相互靠近地移动的两个半壳体(130a，130b)限定并且所述型腔被可向中心靠近的周向扇形部分(140)包围，所述周向扇形部分(140)支承成形脊(141)，该成形脊(141)面对着型腔(104)的几何轴线(X-X)并且可在设置于所述半壳体(130a，130b)中的通槽(142)中移动；
-将轮胎(50)封闭到型腔(104)中；
-将轮胎(50)压靠在环形支撑(10)的外表面上；
-向压靠在环形支撑(10)上的轮胎(50)的内表面提供热量，保持所述周向扇形部分(140)与胎面带(52)的径向外表面间隔一段距离；
-使模具(102)的周向扇形部分(140)向中心靠近，以使成形脊(141)至少部分地穿入轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面；
-将轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面压靠在型腔(104)的径向内表面上；
-向被周向扇形部分(140)的成形脊(141)穿入的轮胎(50)提供热量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将轮胎(50)压靠在环形支撑(10)的外表面上的步骤与向轮胎(50)的内表面提供热量的步骤同时进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述半壳体(130a，130b)从打开状态向封闭状态靠近来执行所述将轮胎(50)封闭到型腔(104)中的步骤，其中，在打开状态时，所述半壳体(130a，130b)相互间隔开以形成供轮胎(50)进入型腔(104)的开口(170)，在封闭状态时，所述半壳体(130a，130b)相互配合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在使所述周向扇形部分(140)向中心靠近的过程中，成形脊(141)在所述通槽(142)中进行平移。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在施压胎面带(52)的径向外表面的过程中，还执行将流体通过所述通槽(142)排出型腔(104)的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使主工作流体进入环形支撑(10)执行所述向被周向扇形部分(140)的成形脊(141)穿入的轮胎(50)提供热量的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面压靠在型腔(104)的径向内表面上的步骤发生于向被周向扇形部分(140)的成形脊(141)穿入的轮胎(50)提供热量的过程中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过使主工作流体进入环形支撑(10)的外表面和轮胎(50)的内表面之间的扩散间隙执行所述将轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面压靠在型腔(104)的径向内表面上的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使带压的辅助工作流体进入型腔(104)执行所述将轮胎(50)压靠在环形支撑(10)的外表面上的步骤。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过加热环形支撑(10)执行所述向轮胎(50)的内表面提供热量的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过电阻器实现环形支撑(10)的加热。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，通过将主工作流体输送进入环形支撑(10)实现环形支撑(10)的加热。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
-将周向扇形部分(140)移开，以使成形脊(141)从轮胎的胎面带(52)的径向外表面中抽出；
-将所述半壳体(130a，130b)彼此移开；
-从模具(102)中抽出所述轮胎(50)。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生胎(50)直接形成在环形支撑(10)上。
15.一种用于制造用于车轮的充气轮胎的设备，包括：
-环形支撑(10)，其具有与加工中的生胎(50)的内表面形状一致的外表面，所述生胎(50)包括具有径向外表面的胎面带(52)；
-用于将生胎(50)布置到环形支撑(10)上的装置；
-硫化模具(102)，其具有适于相互靠近地移动以限定型腔(104)的半壳体(130a，130b)，和包围所述型腔(104)并且支承有成形脊(141)的可向中心靠近的周向扇形部分(140)，所述成形脊(141)面对着型腔(104)的几何轴线并且可在设置于所述半壳体(130a，130b)中的通槽(142)中移动；
-用于将轮胎(50)封闭到型腔(104)中的装置；
-用于将封闭在型腔(104)中的轮胎(50)压靠在环形支撑(10)的外表面上的装置；
-用于向压靠在环形支撑(10)上的轮胎(50)内表面提供热量的第一装置；
-驱动装置(150)，在将轮胎(50)封闭到型腔(104)中之后致动该驱动装置(150)，以使周向扇形部分(140)在第一工作状态和第二工作状态之间平移，其中，在第一工作状态时，成形脊(141)与封闭在型腔(104)中的轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面径向地间隔一段距离，在第二工作状态时，所述成形脊(141)至少部分地穿入胎面带(52)的径向外表面；
-用于将轮胎(50)的胎面带(52)的径向外表面压靠在型腔(104)的径向内表面上的装置；
-用于向被周向扇形部分(140)的成形脊(141)穿入的轮胎(50)提供热量的第二装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述半壳体(130a，130b)可在打开状态和封闭状态之间相互靠近，其中，在打开状态时，它们相互间隔以形成供轮胎(50)进入型腔(104)的开口(170)，在封闭状态时，所述半壳体(130a，130b)相互配合。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述半壳体(130a，130b)的配合沿波状表面进行。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述半壳体(130a，130b)中的每一个具有至少在封闭状态下与所述周向扇形部分(140)可滑动地接合的周边表面(131a，131b)，以允许周向扇形部分(140)在相应的第一工作状态和第二工作状态之间运动。
19.根据权利要求15所述的设备，其中，所述驱动装置(150)至少包括一个扇形部分支承环(151a，151b)，该扇形部分支承环(151a，151b)可相对于型腔(104)轴向地移动并且具有至少一个圆锥形的表面(155)，该圆锥形的表面(155)可滑动地接合所述周向扇形部分(140)，以使所述扇形部分随着扇形部分支承环(151a，151b)的轴向运动而在所述第一和第二工作状态之间平移。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述驱动装置(150)还包括通过控制杆(153a，153b)在所述扇形部分支承环(151a，151b)上操作的推进元件(152a，152b)，所述控制杆(153a，153b)可滑动地接合穿过所述模具(102)的壳体(103a，103b)。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述推进元件包括相对于壳体(103a，103b)固定的第一流体操作致动器(152a，152b)。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述第一流体操作致动器(152a，152b)通过在所述壳体(103)上枢转的惰转臂(154a，154b)在控制杆(153a，153b)上操作。
23.根据权利要求15所述的设备，还包括锁定装置(160)，其被致动以将周向扇形部分(140)的位置固定为第二工作状态。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述锁定装置(160)包括由至少一个辅助控制杆(162a，162b)支承的至少一个止动块(161a，161b)，所述辅助控制杆(162a，162b)可滑动地接合穿过所述模具(102)的壳体(103a，103b)，并且止动块(161a，161b)可响应辅助致动器(163a，163b)的指令而在第一工作位置和第二工作位置之间移动，其中，在第一工作位置时，止动块(161a，161b)释放扇形部分支承环(151a，151b)的轴向运动，在第二工作位置时，它作用在由扇形部分支承环(151a，151b)支承的径向肩部(164a，164b)上，以将扇形部分支承环(151a，151b)锁定到第二工作位置。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述至少一个止动块(161a，161b)以推动关系作用在径向肩部(164a，164b)的至少一个截头圆锥表面上，从而在扇形部分支承环(151a，151b)上施加一作用，以将周向扇形部分(140)向心地推向型腔(104)的几何轴线(X-X)。
26.根据权利要求15所述的设备，其中，每个周向扇形部分(140)包括分别与所述半壳体(130a，130b)中的一个相接合的下半部分(140a)和上半部分(140b)。
27.根据权利要求15所述的设备，其中，在第一工作状态时，成形脊(141)位于在型腔(104)的外部。
28.根据权利要求15所述的设备，还包括限定在通槽(142)和成形脊(141)之间的排出间隙，以便在挤压胎面带(52)的径向外表面的过程中从型腔(104)中排出流体。
29.根据权利要求15所述的设备，其中，用于向轮胎(50)提供热量的第二装置包括至少一个用于向环形支撑(10)中进给主工作流体的管道(110)。
30.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于将胎面带(52)的径向外表面压靠在型腔(104)径向内表面上的装置在周向扇形部分(140)处于第二工作状态时起作用。
31.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于施压胎面带(52)的径向外表面的装置包括至少一个管道，该管道用于将主工作流体送入环形支撑(10)的外表面和轮胎(50)的内表面之间的扩散间隙。
32.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于将轮胎(50)压靠在环形支撑(10)的外表面上的装置包括至少一个输送管道(108)，该输送管道(108)用于将带压的辅助工作流体送入型腔(104)。
33.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于向轮胎(50)的内表面提供热量的第一装置包括用于加热环形支撑(10)的电阻器。
34.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于向轮胎(50)的内表面提供热量的第一装置包括用于将主工作流体送入环形支撑(10)的管道(110)。
35.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于将生胎(50)设置到环形支撑(10)上的装置包括用于直接在该环形支撑(10)上形成轮胎(50)的部件的工作单元。
36.根据权利要求15所述的设备，其中，由在封闭状态下位置彼此靠近的半壳体(130a，130b)限定的型腔(104)具有介于约0.15至约0.3之间的曲率Rs。
37.根据权利要求15所述的设备，其中，由在封闭状态下位置彼此靠近的半壳体(130a，130b)限定的型腔(104)具有介于约0.15至约0.45之间的曲率Rs。
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