CN1579748B - 高胎冠第一阶段轮胎成型鼓 - Google Patents

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Abstract

公开了一种第一阶段轮胎成型鼓(5)和一种成型胎体的方法。轮胎成型鼓(5)具有一中心部段支承机构，该中心部段支承机构包括多个可沿径向运动并且由可充气式胶囊(5A、5B)所覆盖的中心支承部段(151)。成型鼓(5)具有胎圈锁定装置(112)和一对环状支承环(130)。这种方法所采用的步骤有：应用一个或更多胎体层(130)，锁定胎圈锁定装置(112)以及当支承环(130)在中心支承部段下方运动时沿径向向外移动中心支承部段(151)同时沿轴向向内移动胎圈锁定装置(112)。

Description

高胎冠第一阶段轮胎成型鼓
技术领域
本发明涉及一种轮胎成型鼓，尤其涉及一种具有一高中心胎冠的成型鼓。
背景技术
轮胎的制造涉及大量的部件并且需要按照稍微有序的顺序应用这些轮胎部件以便形成一称作“胎体”的部件组件，而带束层封装和橡胶胎面应用于该胎体上以便制成一生胎，然后该生胎经过硫化以便完成我们通常称作“轮胎”的产品。
轮胎部件的组合件、特别是无内胎型轮胎，包括一形成了一不透气阻层以便容纳位于充气轮胎的胎里内腔中的受压空气的内衬、一个或更多由帘线加强的帘布层、一成两条应用的胎圈包布化合物、两个环状胎圈芯和一对一般也成条地应用的三角胶芯。胎圈芯一般应用于胎圈包布上。也可应用其它部件如胎侧覆盖条、瘪气保用嵌件、胎肩树胶条、以及护趾包布，以便形成胎体。
轮胎成型过程的这个阶段通常称作轮胎成型过程的“第一阶段”。各个部件被应用于一通常包括多个反包胶囊和一中心胶囊的圆筒形成型鼓上，以便将轮胎部件的子组件从圆筒形转变为环形。
所有或几乎所有橡胶部件通常都成条地应用于成型鼓上。每一条基本上需要旋转360°缠绕于鼓上，然后每条的端部接合在一起。
为了使得装配过程更为有效，就需要预装配这些轮胎部件条中的多项。在美国专利No.5,762,740中，提出了一种将若干部件层叠成一胎体部件的子组件的方法。这种预装配多个条的方法大大提高了第一阶段成型过程的效率。
如美国专利No.4,933,034中所述，胎圈和三角胶芯也已组合成一子组件。三角胶芯从外侧成一条应用，该条从环状胎圈芯的径向外侧或外周表面延伸然后在条的端部压合。一旦预装配后，这些部件的存储方式必须使得三角胶芯在其随后被送至第一阶段轮胎成型机时不会受到损坏。
这种现有技术中将三角胶芯条预装配于胎圈芯上的方式使得三角胶芯沿径向延伸的方式需要胎体在中心区域充气膨胀以便使三角胶芯与胎体形成接触。在胎体充气膨胀之后，一帘布层端部的反包边和胎侧橡胶在一通常称作“充气反包”的步骤中制成。这种形成胎体的顺序需要一种更复杂的胎体制造方法，因为各个部件和子组件并不是以扁平充分支承的状态应用于轮胎成型鼓上。
已经利用轮胎成形鼓、例如美国专利No.5,405,484中所示的鼓来成形轮胎部件，然而，没有准备措施来将未硫化的部件成形为硫化轮胎形状。原因之一是对于未充分成形情况，轮胎用于将胎圈推向硫化轮胎位置的力有限。另外，如果轮胎将要成形为硫化形状，则没有准备措施来将胎圈保持于鼓的布筒组件中。另外，胶囊铰链点并未固定以防止拉动轮胎胎圈下方的帘布层。
本发明的一个目的是避免或消除制作胎圈-三角胶芯子组件中存在的存储问题。
本发明的另一个目的是容许胎体成型时带有一胎圈-三角胶芯子组件而无需充气反包。
本发明的另一个目的是在构造胎体时，在第一阶段成型鼓处，但并非在第一阶段成型鼓上，来成型胎圈三角胶芯子组件。
发明内容
在第一阶段轮胎成型鼓上成型胎体的方法包括以下各个步骤：将未硫化的轮胎成型部件应用于第一阶段轮胎成型鼓上以便形成一具有胎体端部的圆筒形未硫化胎体；将一对轮胎三角胶芯和胎圈子组件平行地环绕着第一阶段鼓放置于与其上的圆筒胎体相隔开的位置上，以便使得胎体的胎体端部沿侧向延伸出三角胶芯和胎圈子组件之外；通过利用径向膨胀的胎圈锁定机构促使胎体与胎圈形成接合而锁定胎圈；通过使一中心部段支承机构沿径向膨胀而同时沿轴向向内移动这对胎圈锁定装置，来使得胎体在胎圈锁定装置之间沿径向向外运动，该中心部段支承机构包括多个由可充气式反包胶囊所覆盖的中心支承部段151；跟随着一沿径向向外延伸的轮廓至少半程地沿着三角胶芯和胎圈向一沿轴向向内延伸的端部反包胎体端部；并且压合反包部分以便形成一部分沿径向延伸的反包边。这种方法可还包括进一步将胎体充气以便使胎体呈环形。
使胎体在胎圈锁定装置之间沿径向向外运动的步骤包括使中心支承部段151移动一距离D，D为至少30mm。每个胎圈锁定装置沿轴向向内移动的距离等于中心支承部段151的径向运动距离。这种方法利用具有一中心部段支承机构的轮胎成型鼓得到最好地实施，该中心部段支承机构具有多个由一对可充气式反包胶囊所覆盖的可沿径向膨胀的中心支承部段151；一对胎圈锁定装置；一对支承环，每个支承环置于可沿径向膨胀的部段与一胎圈锁定装置之间，并且其中当中心支承部段151通过相对于转动轴线沿径向向外运动而膨胀且胎圈锁定装置沿轴向向内运动时，支承环在各部段下方沿轴向向内运动。
定义
为便于理解本公开内容，公开了以下各项：
“三角胶芯”指的是沿径向位于胎圈上方并且介于帘布层与帘布层反包边之间的弹性体填充物。
“轴向”和“沿轴向”指的是平行于轮胎的转动轴线的直线或方向。
“胎圈”指的是包括一通常称作“胎圈芯”的环形抗拉件的轮胎的那部分，其由帘布层帘线所卷绕，并且其形状适于设计轮辋，带有或不带其它增强元件如钢丝圈外包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布。
“带结构”或“增强带”指的是由平行的帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎的赤道面处于17°至27°的范围内。
“胎体”指的是由帘布层材料和其它轮胎部件构成的未硫化层压制品，其切成定长以便适于接合或已经接合成一圆筒形或环形。在胎体进行硫化以便形成模制轮胎之前可以向胎体中加入其它部件。
“胎身”指的是胎体及除了胎面之外的相关轮胎部件。
“胎圈包布”指的是环绕着胎圈的外侧放置以便保护帘布层与轮辋隔开，散布轮辋上方的挠曲，并且密封轮胎的窄材料条。
“周边”指的是沿着垂直于轴向方向的环状胎面的表面的周长延伸的线或方向。
“帘线”指的是轮胎中的帘布层所包括的加强线股之一。
“赤道面(EP)”指的是垂直于轮胎的转动轴线并且经过其胎面中心的平面。
“内衬层”指的是形成无内胎型轮胎的内表面并且容纳轮胎内的内充流体的由弹性体或其它材料构成的一层或多层。
“嵌件”指的是通常位于轮胎的胎侧区域中的用作加固部件的弹性体部件。
“帘布层”指的是涂有橡胶的平行帘线构成的连续层。
“径向”和“沿径向”指的是沿径向朝向或背离轮胎的转动轴线的方向。
“子午线轮胎”指的是带束式或沿周边约束的充气轮胎，其中至少一层帘布层使得帘布层帘线相对于轮胎的赤道面成65°至90°之间的帘线角度从胎圈向胎圈延伸。
“胎肩”指的是刚好位于胎面边缘下方的胎侧的上部。
“胎侧”指的是位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”指的是一橡胶部件，其在结合于胎体上时包括在轮胎正常充气并且处于正常负载的情况下与路面形成接触的轮胎部分。
“胎面宽度”指的是胎面沿轴向，即在平行于轮胎的转动轴线的平面中的弧长。
附图说明
下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，附图中：
图1为处于径向收缩位置中的第一阶段成型鼓的剖面图；
图2为处于径向膨胀位置中的成型鼓的剖面图；
图3为处于膨胀高胎冠条件中的成型鼓的剖面图，其中所示的反包端部处于折叠状态；
图4为胎体的剖面图，示出了胎侧覆盖着胎体的反包端部并且压合于胎体上；
图4A为图4的成型鼓的一部分的放大图；
图5为在成型鼓上按环形成形的胎体；以及
图6为以剖面图示出的按环形成形的胎体。
具体实施方式
参看图1至5，示出了一种示例性轮胎成型鼓5的剖面图。成型鼓5具有一容许鼓转动的转动轴线。优选地，鼓5在一端处悬臂伸出或者连接于框架100(由虚线示意性地部分示出)上，而相反的一端则保持自由，或者另外在一端处利用一可动式支承件来支承，其可以缩进以便使得环状部件例如胎圈芯12穿过鼓5上。鼓5具有一对可充气式反包胶囊5A、5B，它们用来进行充气从而使得帘布层的反包端部卷绕于三角胶芯30和胎圈芯12上。框架100可以固定不动或者可以运动。
在框架100的一侧或两侧处为各种用于供应制作胎体10所用的弹性体部件条的机构。这些机构通常称作“导出装置”，它们向成型鼓5进给轮胎材料条。
在紧靠成型鼓5处，可以使用一称作“自动胎圈装料机”(未示出)的机构。胎圈装料机具有一对可由两个半圆形半环形成的环状部件。这对胎圈装料机可以通过枢轴转动方式而脱离和进入与轮胎成型鼓的轴向对齐状态。胎圈装料机被改成一胎圈三角胶芯子组件传送机构的一个一体式部分。
这对胎圈装料机沿轴向相对于彼此运动。这个特征使得当处于收缩状态时，胎圈装料机能够在成型鼓5上沿轴向向内运动。
轮胎成型过程可以完全自动化或者在将部件应用于轮胎成型鼓5上时可需要一操作人员来手工切削和接合部件。
为了更好地理解轮胎成型过程，下文中对成型一示例性轮胎的顺序进行说明。对于特定轮胎构造过程而言，下面所列的部件可以改变。一些轮胎具有的部件多于其它轮胎。例如，一些有内胎轮胎可不需要一内衬50。因此，应当理解，如图6中所示为环形的示例性轮胎构造仅代表了一种典型胎体。
首先将一轮胎内衬50应用于轮胎成型鼓5上。然后，可将两个胎肩树胶条40在沿轴向处于内衬50的边缘内侧的相隔开位置处置于内衬上。胎肩树胶条40在胎体的胎肩中起橡胶增强材料的作用。
然后在内衬50的每个边缘处应用一硬橡胶胎圈包布部件60。胎圈包布60沿轴向放置以便在轮胎与轮子的轮缘之间提供一韧化硬橡胶增强材料，并且相应地位于成品轮胎的胎圈区域中。
可将一胎侧部件70连接于每个胎圈包布60上并稍微叠放于其上。
任选地，为了成型一白凸版外形轮胎或一白胎侧轮胎，可将一白胎侧条和一覆盖条加入组件10的胎侧区域70。另外，可将瘪气保用嵌件加入组件的胎侧区域。在瘪气保用轮胎构造过程中，这点特别有用。
以上描述包括成型无内胎胎体10所需的大多数未经增强的弹性体部件。
在侧向端部折叠之前，可将一个或更多帘布层20覆于这些部件中的一些或部分上。
如果分别应用的话，上述每个部件都需要转动成型鼓5以便将部件形成圆筒形。
另外，这些部件可作为一个或更多子组件的形式而进给至轮胎成型鼓5。在任一种情况下，各部件或子组件的端部都必须接合在一起。
现有技术的轮胎组装方法接着将会需要使得胎圈芯12在成型鼓5的一端上滑过并且沿轴向置于一基本位于胎圈包布60上方或者其稍内侧但位于护趾条上方(如果使用的话)的预定轴向位置。然后，将会放置一三角胶芯填充胶条30，其中一端置于胎圈芯12上并且相对于胎圈芯12沿轴向向内延伸。然后将会切成定长三角胶芯填充胶条30并且所切的端部30A、30B接合在一起然后压合于下面的胎圈芯20和轮胎组件上。应用三角胶芯填充胶条30需要另外再次转动成型鼓5，并且因为胎体按层组装，因此每层的条必须顺序地完成。
使用预装配的胎圈-三角胶芯子组件2可以省去转动鼓5所需的时间。然而，由于需要存储和维护这些子组件，可能需要增加其自身的成本。
本发明优选地使得胎圈-三角胶芯子组件2的形成位置紧靠轮胎成型处但并不位于成型鼓5上。这就使得子组件2的形成不会影响胎体10的剩余部分的成型顺序并且也不会受其限制。
这就意味着弹性体三角胶芯条30可以作为一子组件应用于胎圈芯12上。三角胶芯条30应用于胎圈芯12的径向外表面12A上。在优选实施例中，三角胶芯条30相对于条30的宽度(W)方向垂直地应用。一旦应用上之后，条30的纵长端就被切成定长并且进行接合，优选地条30可在应用于胎圈芯12上之前预切成定长。然后一对压合辊轮牢牢地压在未硫化过的三角胶芯条30上以便将其连接于胎圈芯12上。如上所述，每个三角胶芯条30从每个胎圈芯12垂直向外延伸，如图1中所示。
胎圈-三角胶芯子组件2然后通过枢轴转动以沿轴向与轮胎成型鼓5的轴线对齐。类似地，胎圈装料机置于与轮胎成型鼓5沿轴向对齐的位置。一旦对齐之后，胎圈装料机就在胎圈芯12上方沿轴向向内运动。在这一点上，优选地包括一磁性环的胎圈装料机自动地拾取胎圈三角胶芯子组件2。另外，胎圈装料机可使用真空或者其它装置来抓取胎圈-三角胶芯子组件2。一旦抓取之后，各自持有胎圈-三角胶芯子组件2的胎圈装料机就可沿轴向运动以便在成型鼓5的一端上方运动，从而将胎圈-三角胶芯子组件2准确地置于圆筒形胎体10上的所需放置胎圈三角胶芯子组件2的位置处。然后胎圈装料机将胎圈三角胶芯子组件2松脱于鼓5上，而鼓胎圈锁定装置112在胎圈芯12下方沿径向膨胀以便将其锁定就位。一旦胎圈-三角胶芯子组件2被传送至成型鼓5上，胎圈装料机就离开成型鼓5移回原位。
上述这种用来成型胎体10的方法使得胎圈锁定装置112处于缩进位置并且在成型鼓处于如图1中所示的这个收缩位置上时沿轴向相间隔最远。在图4A中可以看到成型鼓5的放大图，以便于了解下述各个特征。一中心驱动轴120为成型鼓5提供旋转运动。中心轴120为成型鼓5提供旋转运动。中心轴120连接于驱动装置140上。有一个连接于驱动装置140上的驱动端122和一个自由浮动端142。中心驱动轴120带有中心螺杆121。中心螺杆121在每一端处由轴承123支承。在中心螺杆的一侧的螺纹为左旋，而在相对另一侧则为右旋。在左旋侧为一连接于螺杆121的一端的向内球状螺母或梯形螺纹螺母125，而类似地在相对的另一右旋侧为一连接于中心螺杆121上的向外球状螺母或梯形螺纹螺母125，并且如图所示，胎圈锁定机构120包括一通过螺纹接合于中心螺杆121上的梯形螺纹螺母125，因此当轴转动时，胎圈锁定机构112可沿轴向向内运动。由于位于成型鼓5的每一侧的每个胎圈锁定机构112连接于具有相同的螺距和相反方向的螺纹的同一螺杆121上，因此胎圈12沿轴向向内的运动都相同。当一气压缸113启动时，胎圈锁定装置112与一胎圈芯12相接合。随着气压缸113的启动，一锥体机构114向内运动并且胎圈锁定机构112具有多个凸轮随动件115，这些凸轮随动件115跨置于锥体114的表面116上以便提供径向向外运动。当中心螺杆121转动时，胎圈锁定机构112沿轴向向内运动。一环状间距支承环130与胎圈锁定机构112邻近并且紧靠其内侧。该环状间距支承环130为处于中心部段支承结构150与胎圈锁定机构112之间的胎体10提供径向支承。当胎圈锁定机构112从两侧向着成型鼓5的中心沿轴向向内运动时，间距支承环130就受到沿轴向向内的推动。当胎圈锁定机构112沿轴向向内运动时，位于成型鼓5的可充气式反包胶囊5A、5B下方的中心支承部段151必须沿径向膨胀。这通过启动气压缸117来完成。气压缸117移动一具有凸轮表面154的锥形机构152。每个径向支承中心部段151具有多个沿着这些凸轮表面154跨置的凸轮随动件153。当气压缸117启动时，这些凸轮随动件153沿着凸轮表面154跨置直到它们到达一充分打开的位置为止，在该位置上它们位于凸轮表面154的顶部上，如图2中所示。当这种情况发生时，中心支承部段151就沿径向膨胀以便使得环状支承环130可直接在中心支承部段151下方穿过。这就使得胎圈锁定机构112能够直接拉动胎圈芯12和三角胶芯30子组件与胎体10的径向膨胀部分形成接触，而同时胎体的中心部分位于突出的中心部段上。
一旦这一点完成之后，如图3中所示，可通过启动位于成型鼓5的每个内侧和外侧端处的可充气式反包胶囊5A、5B来折叠反包端部11。如果胎体帘布层反包边11和胎侧70已经预先连接于中心支承部段151和胎体帘布层20上方，则反包胶囊5A、5B滚动胎体帘布层反包边11和胎侧70。应当指出，突出的中心支承部段151在初始收缩成型状态上方延伸大约30毫米。这就容许三角形三角胶芯30能够在尖端或径向端31处折叠，然而，相对于最靠近胎圈芯12的三角胶芯的最厚或基座部分处仍保持其垂直位置或几乎垂直的位置。这就大大便利了胎体帘布层20的构造过程并且保证了三角胶芯30不会象在胎体10的现有技术的组装方法中那样在成型过程中过度变形。
一旦轮胎反包端部11如图3中所示那样折叠过来，胎侧70就可以应用，或者如果胎侧70已经应用过的话，则整个组件就可以利用滚筒机构160进行压合，如图4中所示。压合程序保证了截留空气被推出胎体10之外并且各个部件牢固地粘附于邻近的下方胎体部件上。
一旦压合操作已经完成之后，位于胎圈之间的成型鼓5就被充以空气或其它流体介质，所充的空气或其它流体介质穿过中心部段支承机构150和径向膨胀的中心支承部段151以便使胎体10呈环形，如图5中所示。当这完成时，三角胶芯条30的径向外尖端31就移回至其几乎垂直的位置，而轮胎就已经完成成型并且使得胎体10，特别是在胎圈芯区域不再出现过度应力。这种胎体构造方法就是发明人所称的高胎冠成型法。这种使用中心支承部段151的高胎冠成型鼓5保证了胎体10在端部11进行反包之前具有至少部分地垂直延伸的帘布层部分。这就更加近似成品轮胎形状。另外，中心支承部段151的沿径向向外运动与每一侧的被锁定胎圈芯12的轴向运动准确相同。这就保证了在胎体10每次充气成环形时都有准确大小的张力施加于胎体10上，从而大大提高了成品的可靠性。
如图6中所示，成环形的胎体10然后就随时可传送至第二阶段成型鼓，在该处带束层和加强结构以及径向外胎面可以应用于胎体10上。
尽管上文中为了举例说明本发明示出了某些典型实施例及其细节，但本发明所属领域的普通技术人员将会清楚，在不超出本发明的精神及范围的情况下，可以对本发明作出多种变化和改动。

Claims (4)

1.一种在第一阶段轮胎成型鼓上成型胎体的方法，其包括以下各个步骤：
将未硫化的轮胎成型部件应用于第一阶段轮胎成型鼓上以便形成一具有胎体端部的圆筒形未硫化胎体；
将一对轮胎三角胶芯和胎圈子组件平行地环绕着第一阶段鼓放置于与其上的圆筒胎体相隔开的位置上，以便使得胎体的胎体端部沿侧向延伸出三角胶芯和胎圈子组件之外；
通过利用径向膨胀的一对胎圈锁定装置促使胎体与胎圈形成接合而锁定胎圈；通过使一中心部段支承机构沿径向膨胀而同时沿轴向向内移动这对胎圈锁定装置，来使得胎体在胎圈锁定装置之间沿径向向外运动，该中心部段支承机构包括多个由一对充气反包胶囊所部分覆盖的中心支承部段，其中每个胎圈锁定装置沿轴向向内移动的距离等于中心支承部段的径向运动距离；
跟随着一沿径向向外延伸的轮廓至少半程地沿着三角胶芯和胎圈子组件向一沿轴向向内延伸的端部反包胎体端部；
压合反包部分以便形成一部分沿径向延伸的反包边。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：通过中心部段支承机构充气以便使胎体成环形。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使胎体在胎圈锁定装置之间沿径向向外运动的步骤包括使各部段移动一距离D，D为至少30mm。
4.一种轮胎成型鼓，包括：
一中心螺杆；
一对胎圈锁定装置，每个胎圈锁定装置安装于与中心螺杆相连接的可沿轴向运动的壳体上；
一对支承环，每个支承环置于可沿径向膨胀的部段与一胎圈锁定装置之间，并且其中当各部段膨胀且胎圈锁定装置沿轴向向内运动时，支承环在各部段下方运动；
一对可充气式反包胶囊；
一可沿径向膨胀的中心部段支承机构，具有多个可沿径向运动的部段，所述部段具有与锥形机构的凸轮表面接合的凸轮随动件；和一用于转动该鼓的装置；其特征在于：
锥形机构通过气压或流体驱动装置被致动。
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