CN101462329B - 轮胎硫化胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于成形充气轮胎的可膨胀胶囊。处于未安装的松弛状态的胶囊具有成形主体，该主体具有一对相对的环形胎圈，盖主体还包括中间部、侧壁部以及置于中间部和侧壁部之间的胎肩部，其中盖主体由外轮廓表面和内轮廓表面限定，其中，中间部具有这样的规格，盖规格在胎肩部的轴向内部增大到最大值，其中，胎肩中的胶囊规格小于盖最大值，并且胶囊规格从胎肩增大到胎圈。

Description

轮胎硫化胶囊
技术领域
本发明涉及一种轮胎硫化(或固化)胶囊(curing bladder)，更具体地涉及一种用于轮胎硫化机(tire curing press)的硫化胶囊，其中，为漏气保用轮胎或低高宽比轮胎使胶囊形状最优化。
背景技术
通过在轮胎压机中模制和硫化胎坯来生产充气橡胶轮胎。胎坯通过内胶囊被向外压在模具表面上，所述内胶囊在轮胎内部被流体膨胀。胎坯抵靠模具成形，在所述模具中使轮胎侧壁和胎面成形。通过施加热和压力，轮胎在高温时被模制和硫化(或固化)。
重要的是胶囊被设计成配合胎坯，使得胶囊保持与轮胎接触。在胶囊膨胀进入轮胎模具时可能发生的一个问题是胶囊的肩部不接合轮胎的胎肩。这个问题在低高宽比轮胎和漏气保用轮胎的情况下可能更为严重。现有技术中存在的胶囊设计是根据常规高宽比轮胎的经验来制定的。如果常规高宽比轮胎的胶囊用于成形低高宽比轮胎，那么就会由于不良的胶囊/轮胎配合而产生各种问题。例如，由于不期望的接触顺序或局部过高的接触压力、残存空气、在局部区域中严重的橡胶挤压以及不均匀性，从而可能产生所述问题。这可能在成形以及内衬流动期间导致插入件和内衬几何结构中的非受控变形。胶囊形状的失配也可能在轮胎的胎肩区域中引起衬套屈曲。因此，需要一种更紧密地匹配胎坯几何结构并防止硫化轮胎的变形的改进的胶囊形状。
发明内容
本发明在第一方面提供一种用于成形待安装在轮胎硫化机中的充气轮胎的可膨胀胶囊。处于未安装的松弛状态的胶囊包括：具有一对相对的环形胎圈的主体，所述主体还包括中间部、侧壁部以及置于中间部和侧壁部之间的胎肩部，其中所述主体由外轮廓表面和内轮廓表面限定，其中所述外轮廓表面不同于所述内轮廓表面。
本发明在第二方面提供一种用于成形待安装在轮胎硫化机中的充气轮胎的可膨胀胶囊。处于未安装的松弛状态的胶囊包括成形主体，该主体具有一对相对的环形胎圈，所述主体还包括中间部、侧壁部以及置于中间部和侧壁部之间的胎肩部，其中所述主体由外轮廓表面和内轮廓表面限定。中间部具有这样的规格，所述规格在胎肩部的轴向内部增大到最大值，且其中，胎肩中的胶囊规格小于所述最大值，并且胶囊规格从所述胎肩增大到胎圈。可膨胀胶囊优选具有中间部，其中胶囊的厚度从其中心减小到最小点，然后在胎肩部的径向内部的位置处增大到中间部的最大值。
定义
“高宽比”的意思是轮胎的断面高度与断面宽度之比。
“轴向的”和“轴向地”的意思是与胶囊的旋转轴线平行的线或方向。
“径向的”和“径向地”的意思是放射状地朝向或背向胶囊的旋转轴线的方向。
附图说明
下面将通过举例并参照附图来描述本发明，其中：
图1是本发明的胶囊的剖视图；
图2是图1的胶囊的近观剖视图；以及
图3是图1的胶囊的胎圈部的近观视图。
具体实施方式
图1示出本发明的胶囊的第一实施例。所示的剖面是所形成的且处于未充气的松弛状态的胶囊的剖面，胶囊不必安装在轮胎硫化机中。胶囊10具有近似环形(或环面)的形状，在内侧具有开口。胶囊10具有用于将胎圈固定到压机夹持组件(未示出)的一对环形保持胎圈12。位于环形胎圈之间的是胶囊的膨胀段。胶囊10的膨胀段具有中间部14、胎肩部16和侧壁部18。优选地，胶囊关于赤道面对称。
胶囊的中间部14具有从赤道面向胎肩区域16倾斜或成角度的外轮廓表面15。根据轮胎模具的形状，外轮廓表面也可以是平的。优选地，外轮廓表面15以角度α倾斜，角度α的值一般在大约0度到大约8度的范围内，更优选从大约2度到大约6度，一般约为4度。外轮廓表面15的形状也可以依据模具的规定而变。
胎肩区域16中的外轮廓表面15是具有圆角的，其中胎肩外半径RS远小于外轮廓表面15的半径R1。例如，半径R1可在大约1英寸到大约3英寸的范围内，更一般地约为1.5英寸，而半径RS可在大约30mm到大约100mm的范围内，更一般地约为40mm到70mm，更优选约为60-70mm。外轮廓表面15在中间部14和胎肩部16之间的过渡是平滑的，即胎肩半径与中心半径相切。胎肩区域的外轮廓表面与外侧壁部18相连，形成90度弯曲的平滑过渡。侧壁部向下形成直到胎圈区域12的直线。
胶囊10具有内轮廓表面20，内轮廓表面20可具有与外轮廓表面不同的曲率。内轮廓表面20在中间部14具有大半径R2，该半径R2可为10英寸或更大，特别是在大约15英寸到大约50英寸的范围内，最优选为大约30英寸到40英寸。由于外轮廓表面15和内轮廓表面的几何形状的轮廓，胶囊规格在中间部14发生变化。胶囊规格具有从大约4mm到大约8mm范围的初始厚度或规格厚度g1。在从中心线轴向向外测量时，胶囊的规格从赤道面减小。在所示的示例性实施例中，胶囊规格在位置22处减小至最小值g2。最小值g2在大约4mm到大约10mm的范围内，更优选为大约7mm，最优选为大约5mm。位置22位于从中心到胎肩16的距离的三分之一到三分之二的范围内。然后，胶囊规格从位置22向外增大到胎肩位置的过渡区域24。优选地，胶囊规格在位置24达到最大值g4。g4可在大约8mm到大约10mm的范围内，优选约为9mm。g4/g1的比可在大约0.1到大约1.0的范围内，更优选大约0.5到大约0.9，最优选约为0.7。g2/g1的比可在大约0.1到大约1的范围内，更优选大约0.6到大约1，最优选约为0.8。
内轮廓线20的过渡区域24由另一圆角部分R3形成，其中，R3的圆心位于胶囊的内轮廓的外部。R3的值远小于R2的，并且可在大约0.25英寸到大约1英寸的范围内。R3曲线与R2的曲线融合以形成平滑曲线。接下来，胎肩区域16中的内轮廓表面过渡到半径R4，其中，R4的圆心位于胶囊型线的内部。R4可在大约0.5到大约3英寸的范围内，更一般为大约1英寸到大约2英寸，特别是大约1.5英寸。胶囊的规格从点24减小到胎肩区域16，使得胶囊在胎肩区域中更容易膨胀。胎肩区域具有规格g3，规格g3在大约4.0mm到大约10.0mm的范围内，更优选大约4.0mm到大约6.0mm，最优选大约5.0mm。g3/g1的比可在大约0.1到大约10.0的范围内，更优选为大约0.6到大约0.9，最优选约为0.7。g3/g4的比可在大约0.1到大约1的范围内，更优选为大约0.3到大约0.7，最优选约为0.5。
如图3最佳所示，胶囊规格以显著的比率从胎肩点26径向向内增大到胎圈23。内轮廓线20形成取向为角度θ的斜面27，角度θ在大约10度到大约25度的范围内。胶囊规格从胎肩增大到胎圈区域，从而减少胎圈应变并提高胶囊的寿命。胶囊规格g5可在大约4.0mm到大约7.0mm的范围内。g5/g4的比可在大约1到大约4的范围内，更优选为大约1到大约3，最优选约为2。
因此，在赤道面处的胶囊规格具有初始值g1，该值减小到值g2，增大到值g4，在胎肩中突然减小到值g3，然后在胎圈区域增大到最大值g5。
在一个示例中，胶囊可具有如下面的表I所示的规格分布，其中在图1上用数字标出了各个位置。
表I  胶囊规格分布
  位置   规格，mm
  1   7.35
  2   4.6
  3   4.03
  4   5.68
  5   5.13
  6   7.71
  7   4.97
  8   9.02
  9   4.79
  10   4.77
胶囊10可由常规的可膨胀且耐用的材料制成，优选为橡胶。胶囊材料应当足够坚固且足够柔软以承受将胎坯(green tire)压入模腔中的流体的内压，应当足够坚固以承受胎坯阻力，应当是耐磨或耐刺穿的，而且还应当具有导热性以将热量传送通过规格厚度，从而便于有效和一致的轮胎硫化(或固化)。胶囊材料优选具有8-16MPa范围内的抗拉强度，400-1500范围内的断裂伸长率，以及2-8MPa范围内的300％的模量。
根据本文提供的说明可以实现本发明的各种变形。虽然为了举例说明本发明的目的已经示出了某些代表性实施例和细节，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出本发明的各种改变和改进。因此，应当理解，在所描述的具体实施例中可以进行各种改变，所述实施例将落入由所附权利要求限定的本发明的完整的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于成形待安装在轮胎硫化机中的充气轮胎的可膨胀胶囊，所述胶囊处于未安装的松弛状态，其特征在于：
所述胶囊包括成形主体，所述主体具有一对相对的环形胎圈，所述主体还包括中间部、侧壁部、以及置于所述中间部和所述侧壁部之间的胎肩部，其中所述主体由外轮廓表面和内轮廓表面限定，其中所述外轮廓表面被成形为不同于所述内轮廓表面；
其中，所述中间部的胶囊厚度从中心点减小到位于中心点和所述胎肩部之间的最小点，然后所述胶囊厚度从所述最小点增大到最大点，其中所述最大点位于所述最小点和所述胎肩部之间，并且其中胎肩部中的胶囊厚度小于所述最大点。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述内轮廓表面的胎肩半径小于所述中间部的半径，其中所述外轮廓表面的所述胎肩半径小于所述中间部的半径。
3.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊厚度从所述最小点增大到位于所述胎肩部的轴向内部的最大点。
4.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊厚度从所述胎肩部增大到胎圈区域。
5.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，胎肩厚度g3与中间部最大厚度g4的比在0.1到1的范围内。
6.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊的所述中间部具有最小厚度g2和最大厚度g4，其中g2/g4的比在0.4到1.0的范围内。
7.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，胎肩厚度g3与中间部最大厚度g4的比在0.3到0.7的范围内。
8.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，最大胶囊厚度位于所述中间部和胎肩之间，其中最小胶囊厚度位于所述中间部和所述胎肩之间。
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