CN117320874A - 用于轮胎的优化的无胶囊硫化方法和模具 - Google Patents

用于轮胎的优化的无胶囊硫化方法和模具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于硫化生胎的模具(10)，包括上部模制组件(12)和下部模制组件(14)，每个模制组件具有用于模制轮胎胎侧的壳体(16a、16b)、用于模制轮胎胎圈的环体(18a、18b)、中央支撑件(20a、20b)和中央支撑件的轴向致动器(22a、22b)，模具进一步包括能够加压生胎的加压气体源。根据本发明，加压气体源具有用于调节生胎内部压力的装置，轴向致动器(22a、22b)具有用于限制施加在所述致动器上的力的装置。

Description

用于轮胎的优化的无胶囊硫化方法和模具
技术领域
本发明属于车辆轮胎的制造领域，更特别地属于硫化所述轮胎的领域。
背景技术
轮胎制造包括硫化步骤，在这一步骤中，生胎经过硫化和成型，以获得具有所需机械特性、几何形状和外观的轮胎。硫化在轮胎硫化模具中进行，所述硫化模具包括能够相互轴向移动的上部模制组件和下部模制组件。模制组件包括模制元件，所述模制元件共同限定内部轮胎模制表面。特别地，每个模制组件包括壳体和环体，所述壳体用于模制轮胎的一个胎侧，所述环体用于模制轮胎的胎圈。
通常，将生胎引入硫化模具中，然后用加压气体对位于轮胎胎圈之间的可延伸硫化胶囊进行充气。硫化胶囊在生胎内展开，然后压在生胎的内表面上。因此，硫化胶囊可以在硫化模具闭合前将生胎拎起，并使生胎均匀地压在模具内表面上。硫化胶囊还能在生胎和加压气体之间形成密封屏障。
例如，在生胎已经有了形成密封屏障的内衬的情况下，可以不使用硫化胶囊进行硫化步骤。然而，仍有必要在每个模制环体与其相关的生胎胎圈之间建立密封接触。
文献EP0119753A1描述了一种无气囊硫化机，该设备利用铰接指部将生胎的胎圈紧贴在各自的模制环体上，以建立密封接触。每个模制环体固定在中央支撑件上，每个中央支撑件相对于同一模制组件的壳体以及相对于其他模制组件可以轴向移动。然而，这种压制设备既复杂又昂贵。驱动装置也是如此，它们为不同组件的模制元件提供相对移动性。
文献EP0368546描述了另一种无气囊轮胎硫化模具解决方案。该模具使用多个致动器，使夹住轮胎胎圈的钳口沿相反方向轴向移动。该文献中描述的解决方案需要多个致动器和复杂的设备，因此具有与前一份文献中的解决方案相同的缺点。
发明内容
本发明的目的是克服上述文献的缺点，提出一种用于硫化生胎的模具，所述模具包括上部模制组件和下部模制组件，每个模制组件包括壳体、环体、轴向移动的中央支撑件和中央支撑件的轴向致动器，所述壳体用于模制轮胎的一个胎侧，所述环体用于模制轮胎的胎圈并且固定在所述轴向移动的中央支撑件上。
所述模具进一步包括加压气体源，所述加压气体源能够在生胎的胎圈与其模制环体基本接触后立即对生胎进行加压。
所述模具的特征在于：加压气体源包括用于调节生胎内部压力的装置，轴向致动器包括用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置，使得当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷低于预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷高于预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩。
“上部壳体”或“上部环体”是指上部模制组件的壳体或环体。
“下部壳体”或“下部环体”是指下部模制组件的壳体或环体。
下部环体沿轴向远离下部壳体向模具的内部移动，使得生胎的下部胎侧不会压在下部壳体上。
然后将生胎引入模具中，生胎的下部胎圈靠在下部环体上。
上部环体沿轴向远离上部壳体向模具的内部移动，使得生胎的上部胎侧不会压在上部壳体上，上部环体靠在生胎的上部胎圈上。
由于生胎的胎侧与其相关的壳体之间没有接触可以防止所述胎侧弯曲，从而引起胎圈与其模制环体之间失去接触。
下部胎圈仅仅靠在下部环体上，而上部环体仅仅靠在上部胎圈上，并不足以形成密封接触。因此，在那一点上可以说生胎的胎圈与其模制环体基本接触。
调节生胎内部的气体压力，使得生胎的胎圈紧紧压在与其相关的环体上，足以建立密封接触。
优选地，还调节生胎内部的气体压力，使得生胎的胎侧具有足够的刚度和弧度，以允许壳体支承在胎侧上而不会刮伤胎侧或使胎侧变形。
优选地，加压气体源包括用于调节向生胎内部供应的加压气体流量的装置。
调节加压气体的流量，使得气体流量足够高，以允许对生胎进行快速加压，从而可以建立密封接触。
然后向生胎内部供应加压气体，使生胎迅速加压并建立密封接触。然后，生胎的每个胎圈都与其模制环体紧密贴合并形成环形接触。
优选地，胎圈与环体之间的接触表面设计成允许压在其相关环体上的胎圈居中和/或周向受限，生胎被加压。例如，胎圈与环体之间的接触表面基本上是圆锥形的和/或弧形的。
一旦每个模制组件的环体与其相关的生胎胎圈密封接触，则下部环体会沿轴向靠近下部壳体移动，而上部环体会沿轴向靠近上部壳体移动。
当环体沿轴向靠近其相关壳体移动时，生胎内部的压力必须足够高，以保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
因此，预先设定一个压力，该压力在环体沿轴向向其相关壳体移动时，能够保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
生胎内部的压力通过环体和与其相连的中央支撑件对每个组件的轴向致动器施加载荷。因此，施加在轴向致动器上的载荷与生胎内部的压力相对应。
预先设定施加在轴向致动器上的极限载荷，该极限载荷与生胎内部的压力相对应，该压力足够高以保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置被设置为将所述载荷限制在预先设定的极限载荷内，使得当生胎内部的压力施加在轴向致动器上的载荷低于载荷限制器的预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎内部的压力施加在轴向致动器上的载荷高于载荷限制器的预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩。表述轴向致动器沿轴向收缩是指轴向致动器移动直到模制胎圈的环体与模制轮胎胎侧的壳体接触。
因此，根据本发明的硫化模具可以有利地使每个模制组件的环体在中央致动器和生胎内部压力的作用下不移动或沿轴向移动，同时保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
有利地，模具包括上部模制组件的盖子，上部壳体和/或上部环体能够在上部轴向致动器和/或生胎内部压力的作用下相对于盖子沿轴向移动。
因此，上部中央致动器可以使上部环体相对于上部壳体移动，并可以使上部环体和上部壳体相对于盖子移动。
这种结构可以简化驱动装置并提高其可靠性，所述驱动装置为不同组件的模制元件提供相对于彼此的移动性。
有利地，上部中央支撑件和上部环体是一体的。
这种结构更加坚固，并能提高生胎内部的密封性。
有利地，上部组件包括用于模制轮胎胎面的分段环体，每个分段与盖子和上部壳体相连，使得当上部壳体能够沿轴向朝向盖子移动时，分段能够沿径向朝向模具内部移动，而当上部壳体能够沿轴向远离盖子移动时，分段能够沿径向朝向模具外部移动。
由于上部中央致动器允许上部壳体相对于盖子移动，因此上部中央致动器也允许分段移动。
这种结构可以简化驱动装置并提高其可靠性，所述驱动装置为上部组件的模制元件提供相对于彼此的移动性。
有利地，一个模制组件的环体能够在所述壳体的轴向内端止挡件和所述壳体的轴向外端止挡件之间相对于所述模制组件的壳体进行轴向滑移移动。
有利地，上部壳体能够在盖子的轴向内端止挡件和盖子的轴向外端止挡件之间相对于盖子进行轴向滑移移动。
有利地，每个分段都能够在上部壳体的径向内端止挡件和盖子的径向外端止挡件之间相对于上部壳体进行径向滑移移动。
有利地，模具包括电加热装置，所述电加热装置用于加热包含在生胎内部的加压气体。
有利地，模具包括保持装置，所述保持装置保持轮胎下部胎圈的轴向位置。
因此，当轮胎脱模时，轮胎被保持在下部组件上。
本发明还涉及一种使用根据本发明的硫化模具硫化生胎的方法，其中使用用于调节生胎内部压力的装置来调节生胎的内部压力，并且使用用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置来调节施加在轴向致动器上的极限载荷，使得当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷低于预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷高于预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩。
附图说明
通过基于以下附图的说明书的剩余部分，将更好地理解本发明：
-图1为根据本发明的轮胎硫化模具的径向截面图；
-图2至图9是简化的径向截面图，示出了图1中的硫化模具在不同位置的情况；
-图10为保持轮胎下部胎圈的轴向位置的保持装置的立体图。
在各个附图中，相同或相似的元件带有相同的附图标记。因此不对其进行系统地重复描述。
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及一种生胎硫化模具10，其包括上部模制组件12和下部模制组件14，每个模制组件包括壳体16(尤其是上部壳体16a和下部壳体16b)、环体18(尤其是上部环体18a和下部环体18b)、轴向移动的中央支撑件20(更特别地是上部中央支撑件20a和下部中央支撑件20b)和中央支撑件的轴向致动器22(更特别地是上部致动器22a和下部致动器22b)，所述壳体16用于模制轮胎的一个胎侧，所述环体18用于模制轮胎的胎圈，环体固定在所述轴向移动的中央支撑件20上。任何一个模制组件的环体18能够在由所述壳体形成的轴向内端止挡件24和所述壳体的轴向外端止挡件26之间相对于所述组件的壳体16进行轴向滑移移动。上部中央支撑件20a和上部环体18a是一体的。模制环体与生胎胎圈接触的表面28设计成允许压在其相关模制环体上的胎圈居中和/或周向受限，生胎被加压。在本发明的一个优选实施方案中，生胎包括待翻新的轮胎胎体，所述胎体包括由未硫化的弹性体配混物制成的胎面。在另一个实施方案中，生胎由未硫化的弹性体配混物制成。例如，胎圈与环体之间的接触表面基本上是圆锥形的和/或弧形的。
硫化模具10围绕中心轴线30呈现出基本上的旋转对称性。中心轴线30竖直延伸。在说明书的剩余部分中，“轴向”或“沿轴向”是指与中心轴线平行的方向或移动，而“径向”或“沿径向”是指与中心轴线30垂直的方向或移动。
模具10包括上部模制组件12的盖子32。通过驱动装置(未画出)，盖子能够相对于支撑结构和下部模制组件14沿轴向移动。在模具打开的位置，或者换言之，在上部组件12没有靠在下部组件14上时，盖子支承上部组件12，支撑结构支撑下部组件14。上部壳体16a能够在盖子的轴向外端止挡件34和盖子的轴向内端止挡件36之间相对于盖子32进行轴向滑移移动。
模具10优选是“容器”类型。换言之，上部组件12包括用于模制轮胎胎面的上部分段环体38，每个分段与盖子32和上部壳体16a相连，使得当上部壳体能够沿轴向朝向盖子移动时，分段38能够沿径向朝向模具内部移动，而当上部壳体能够沿轴向远离盖子移动时，分段38能够沿径向朝向模具外部移动。每个分段38都能够在上部壳体的径向内端止挡件40和盖子的轴向内端止挡件36之间相对于上部壳体16a进行径向滑移移动，并且能够相对于盖子32进行轴向和径向滑移移动。
例如，模具也可以是“两个半壳体”类型，其中每个壳体的模制表面包括用于模制轮胎的一个胎侧和部分胎面的模制表面，当模具处于闭合位置时，两个半壳体沿外围轮廓相接，或者也可以是“下部分段环体”类型，其中下部模制组件包括下部分段环体，每个分段与盖子和下部壳体相连，或者还可以是“两个半分段环体”类型，其中每个模制组件包括半分段环体。
上部轴向致动器22a包括相对于盖子32固定的部件(未画出)和移动部件44，所述移动部件44以各种方式与上部组件12的模制元件相连，例如使用固定螺钉固定在上部壳体16a上。上部环体18a和上部中央支撑件20a固定在上部中央致动器22a的移动部件44上，使得只要上部中央致动器22a的移动部件被致动，上部环体18a和上部中央支撑件20a就能够沿轴向移动。当上部壳体16a仅靠在上部环体18a上而在其他方面处于自由状态时，上部壳体能够随上部环体沿轴向移动，分段38能够相对于上部壳体进行径向滑移移动，并且相对于盖子32进行轴向和径向滑移移动。当上部壳体仅靠在盖子的轴向内端止挡件36上而在其他方面处于自由状态时，上部环体18a能够相对于上部壳体16a进行轴向滑移移动。因此，上部中央致动器允许上部组件12的模制元件相对于彼此移动。因此，上部致动器22a可使模制元件在模制腔体闭合的位置和模制腔体打开的位置之间移动，还可使上部环体18a和上部中央支撑件20a移动。这样做的好处是，根据本发明，只需使用单个致动器即可移动模具的各个部件，从而简化了整体结构。例如，下部组件14的模制元件的移动可以通过类似的方式实现。优选地，上部轴向致动器22a是液压柱塞，还更优选的是，上部轴向致动器22a是伸缩式液压柱塞。
所述模具包括加压气体源(未画出)，所述加压气体源能够在生胎的胎圈与其模制环体18a、18b基本接触后立即对生胎进行加压。例如，加压气体源是加压气体网，能够同时向多个硫化模具供应加压气体。所述加压气体源包括用于调节供应到生胎内部的加压气体流量的装置，以及用于调节生胎内部压力的装置。例如，用于调节流量和气体压力的装置采用阀门的形式，阀门开启的持续时间和幅度根据所需的气体压力和流量而变化。加压气体优选是氮气。
上部轴向致动器22a和/或下部轴向致动器22b包括用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置，使得当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷低于预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷高于预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩。这些载荷限制装置可以采用安装在上部致动器22a和下部致动器22b的液压柱塞上的液压压力限制器。
所述模具包括电加热装置42，所述电加热装置42用于加热包含在生胎内部的加压气体。例如，加热装置采用与用于排放加压气体的装置相关联的电阻器的形式。
所述模具包括保持装置，所述保持装置保持生胎下部胎圈的轴向位置。如图10所示，保持轮胎胎圈的保持装置采用保持设备50的形式，所述保持设备50包括铰接指部52，所述铰接指部52能够在缩回位置和保持位置之间移动，在缩回位置，指部缩回到由轮胎下部胎圈界定的空间内，在保持位置，指部将下部胎圈保持在下部环体18b上。更具体地，参照图10，保持设备50包括四臂星形的中央部件54，每个臂通过铰接连接到移动指部52的一个端部，移动指部的另一个端部是自由的，在保持位置时径向朝外伸出。中央部件54的中心固定在旋转柱塞55的上端，并随其旋转。保持设备50的其他部分由板56承载，所述板56配备有位于模具中央部分中的固定装置，例如使用螺纹部分或通过卡口紧固方式。保持设备50具有中心对称轴线，当保持设备50在模具10内就位时，该轴线与模具10的中心轴线30对齐。当驱动旋转柱塞55时，移动指部52通过中央部件54被驱动进行旋转移动，每个移动指部52围绕与中心轴线30平行的竖直枢轴线53旋转，并从图10所示的第一保持位置移动到缩回位置，此时其旋转自由端相对于胎圈的内径变为后退，而胎圈的内径与保持设备50的固定部件57的外径相对应。保持位置可以通过弹簧来实现，柱塞可以只用于将移动指部移动到缩回位置，或者柱塞通过沿两个相反的旋转方向旋转来驱动移动。
如图2至图9所示，本发明还涉及一种硫化生胎的方法。
下部环体18b沿轴向远离下部壳体16b向模具10的内部移动，使得生胎的下部胎侧不会压在下部壳体上(图2)。
分段38沿径向朝向模具外部移动，使得分段稍后可以围绕生胎定位(图3)。
然后将生胎引入模具中，生胎的下部胎圈靠在下部环体18b上，下部环体18b与下部壳体16b之间仍有一定距离。
上部环体18a沿轴向远离上部壳体16a向模具的内部移动，使得生胎的上部胎侧不会压在上部壳体上，上部环体靠在生胎的上部胎圈上(图4)。
盖子32沿轴向靠近支撑结构移动，直到分段38靠在下部组件14上(图5)。需要注意的是，上部胎圈18a和下部胎圈18b仍与其各自的上部壳体16a和下部壳体16b保持一定距离。
调节生胎内部的气体压力，优选设定在0.05巴至5巴之间，使得生胎的胎圈能紧紧地压在其相关的环体上，以建立密封接触。
还调节生胎内部的气体压力，优选设定在0.05巴至5巴之间，使得生胎的胎侧具有足够的刚度和弧度，以允许壳体支承在胎侧上而不会刮伤胎侧或使胎侧变形。
调节加压气体的流量，优选设定在1l/s至1000l/s之间，使得气体流量足够高，以允许对生胎进行快速加压，从而可以在充气阶段建立密封接触。
然后向生胎内部供应加压气体，使生胎迅速加压并建立密封接触。然后，生胎的每个胎圈都与其模制环体18a、18b紧密贴合并形成环形接触，并且远离壳体16a和16b(图6)。
一旦每个模制组件的环体18a、18b与其相关的生胎胎圈紧密接触，在生胎内部压力的作用下，下部环体16b沿轴向朝向下部壳体18b移动，上部环体18a沿轴向朝向上部壳体16a移动(图7)，如下面将要解释的。
当环体沿轴向靠近其相关壳体移动时，生胎内部的压力必须足够高，以保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
因此，预先设定一个压力，优选在0.05巴至5巴之间，该压力使得在生胎胎圈与其模制环体之间能够保持密封接触。
生胎内部的压力通过环体和与其相连的中央支撑件对每个组件的轴向致动器22a、22b施加载荷。因此，施加在轴向致动器上的载荷与生胎内部的压力相对应。
因此，预先设定施加在轴向致动器上的极限载荷，该极限载荷与生胎内部的压力相对应，该压力足够高以保持生胎胎圈与其模制环体之间的密封接触。
用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置被设置为将所述载荷限制在预先设定的极限载荷内，使得当生胎内部的压力施加在轴向致动器上的载荷低于载荷限制器的预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎内部的压力施加在轴向致动器上的载荷高于载荷限制器的预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩(图7)。在模具闭合的位置，进行硫化轮胎的步骤。
硫化结束后，首先要对用于硫化轮胎的加压气体进行净化。接下来，如图8所示，板32升起并与锥形环体一起沿轴向向上移动，其效果是使分段38沿径向向外移动。为了能够完全打开模具，通过图10中保持装置的移动指部将轮胎压在下部壳体16b上。
然后使致动器22a和22b致动以使分段、壳体和模制环体沿轴向移动，以便可以取出经硫化的轮胎(图9)。
然后模具完全打开，开始新的硫化周期(图2)。
在不脱离本发明权利要求的范围的情况下，可以设想本发明的其他变体形式和实施方案。

Claims (10)

1.一种用于硫化生胎的模具(10)，包括上部模制组件(12)和下部模制组件(14)，每个模制组件包括壳体(16a、16b)、环体(18a、18b)、轴向移动的中央支撑件(20a、20b)和中央支撑件的轴向致动器(22a、22b)，壳体(16a、16b)用于模制轮胎的一个胎侧，环体(18a、18b)用于模制轮胎的胎圈并且固定在轴向移动的中央支撑件(20a、20b)上，
模具进一步包括加压气体源，加压气体源能够在生胎的胎圈与其模制环体基本接触后立即对生胎进行加压，
模具的特征在于：加压气体源包括用于调节生胎内部压力的装置，轴向致动器(22a、22b)包括用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置，使得当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷低于预先设定的极限载荷时，轴向致动器不移动，而当生胎的内部压力施加在轴向致动器上的载荷高于预先设定的极限载荷时，轴向致动器沿轴向收缩。
2.根据权利要求1所述的模具，包括上部模制组件(12)的盖子(32)，用于模制轮胎的一个胎侧的上部壳体(16a)和/或用于模制轮胎胎圈的上部环体(18a)能够在上部轴向致动器(22a)和/或生胎内部压力的作用下相对于盖子沿轴向移动。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的模具，其中，上部中央支撑件(20a)和用于模制轮胎胎圈的上部环体(18a)是一体的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具，其中，上部组件(12)包括用于模制轮胎胎面的分段环体(38)，每个分段与盖子(32)和用于模制轮胎的胎侧的上部壳体(18a)相连，使得当上部壳体(18a)能够沿轴向朝向盖子(32)移动时，分段(38)能够沿径向朝向模具内部移动，而当上部壳体(18a)能够沿轴向远离盖子(32)移动时，分段(38)能够沿径向朝向模具外部移动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模具，其中，一个模制组件的用于模制轮胎胎圈的环体(18a、18b)能够在所述壳体的轴向内端止挡件(24)和所述壳体的轴向外端止挡件(26)之间相对于所述模制组件的用于模制轮胎胎侧的壳体(16a、16b)进行轴向滑移移动。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的模具，其中，用于模制轮胎胎侧的上部壳体(16a)能够在盖子(32)的轴向内端止挡件(36)和盖子(32)的轴向外端止挡件(34)之间相对于盖子(32)进行轴向滑移移动。
7.根据权利要求6所述的模具，其中，每个分段(38)都能够在上部壳体(18a)的径向内端止挡件(40)和盖子(32)的轴向内端止挡件(36)之间相对于用于模制轮胎胎侧的上部壳体(16a)进行径向滑移移动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模具，包括电加热装置(42)，所述电加热装置(42)用于加热包含在生胎内部的加压气体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的模具，包括保持装置，所述保持装置保持轮胎下部胎圈的轴向位置。
10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的硫化模具(10)硫化生胎的方法，其中，将生胎引入模具(10)中，模具(10)在生胎上闭合从而硫化所述生胎，其特征在于，生胎的内部气体压力通过使用用于调节生胎内部压力的装置来调节，并且施加在轴向致动器(22a、22b)上的极限载荷通过使用用于限制施加在所述致动器上的载荷的装置来调节，使得生胎在压力下进行硫化的阶段中，当生胎的内部压力施加在轴向致动器(22a、22b)上的载荷低于预先设定的极限载荷时，轴向致动器(22a、22b)不移动，而当生胎的内部压力施加在轴向致动器(22a、22b)上的载荷高于预先设定的极限载荷时，轴向致动器(22a、22b)沿轴向收缩。
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