CN1878656B - 制造轮胎的方法以及实施该方法的环形支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造轮胎的方法，包括以下步骤：在环形支架(300)上制造和组装轮胎结构元件以形成生胎，以及通过加热环形支架至少将生胎的内表面预硫化。环形支架的径向内表面设有多个突出元件(207)，以便减少环形支架外表面到达适于保证生胎的内表面优选是生胎的内表面和胎圈区的均匀且同一的预硫化的温度所需的时间。

Description

制造轮胎的方法以及实施该方法的环形支架

本发明涉及一种制造轮胎的方法。特别的，本发明涉及一种制造轮胎的方法，包括在环形支架上制造和组装轮胎结构元件的步骤，以及通过加热环形支架来预硫化至少生胎内表面的步骤。

此外，本发明还涉及一种用于制造轮胎的方法中的环形支架。

在本说明书中，术语“生胎”是指组装轮胎结构元件后所获得的产品，所述轮胎结构元件包括处于未硫化状态的弹性体材料。

而且，在本说明书中，术语轮胎的“内表面”是指轮胎的最内表面，当轮胎被硫化并可操作地安装在轮辋上时，该最内表面和轮胎的充气流体相接触。

依据本发明的轮胎制造方法包括通过在环形支架上连续制造和组装轮胎结构元件而制造生胎的步骤。例如在同一申请人的欧洲专利EP-928,680中描述了这样一种制造方法，依据该申请，环形支架优选的通过一个自动化系统而在多个工作站之间移动，在每个工作站中，通过自动化的顺序执行特定的轮胎构建步骤。

该制造方法进一步包括成型生胎的步骤以使生胎具有所需的几何构造，以及硫化生胎的步骤以使其强化。成型步骤进一步使生胎具有所需的胎面花纹。

生胎的成型和硫化步骤是这样进行的：通过将生胎引入硫化模内所限定的模腔，该模腔的内部形状和所要获得的轮胎外表面形状相匹配，并将加压流体引入到生胎内表面和环形支架外表面之间的扩散空隙(或扩散间隙)。

例如在同一申请人的欧洲专利EP-976,533，中描述了这样一种轮胎制造方法，依据该方法，在把生弹性体材料压在模腔内壁上的过程中，通过引入到扩散间隙的加压流体的作用，使轮胎径向膨胀。加压流体的引入优选是通过形成于环形支架内且终止于环形支架外表面的进给通道(或导管)实现的。在流体的引入过程中，轮胎的周向内边缘被密封地接合在模腔内壁和环形支架外表面之间，以限定轮胎本身周向内边缘处的扩散间隙。有利的是，通过模腔的壁，并借助引入到扩散间隙内的加热流体，硫化生胎所必须的热量被提供给生胎。优选的，加热流体是用于进行施压步骤的加压流体，或者至少是所述加压流体的一部分。

因此，依据该方法，轮胎的制造是在没有硫化囊的情况下进行的，而在传统的轮胎制造方法中通常采用硫化囊。囊通常由橡胶制成，且充有高压加热流体，如蒸汽，并被插入到封闭在模腔内的生胎内，以把轮胎压在模腔内壁上，作为形成轮胎的弹性体材料经受交联过程的结果，使轮胎具有所需的稳定的几何构造。

然而，在如上所述没有硫化囊的方法中，加压流体直接和生胎内表面相接触，因为流体可能渗透到还没有硫化的轮胎结构内，会产生许多不便。例如，相邻的弹性体层或条带状元件之间，或者弹性体材料和金属或纺织品强化结构之间可能发生分离，或者甚至会促进金属强化材料的腐蚀现象。

为了防止加压流体可能渗入到生胎内，同一申请人的文献EP-976,534描述了一种轮胎制造方法，其包括将至少一层预硫化的弹性体材料与生胎内表面联合的步骤。所述预硫化层适于获得相应于加压流体扩散和渗透的足够机械强度，同时获得高的疲劳强度，尤其是在轮胎的成型步骤过程中，以防止形成裂缝和裂纹。因此，依据所述文献，轮胎的制造方法包括在环形支架外表面上成形至少一层生弹性体材料，这样，可在载有所述生弹性体材料层的环形支架上进行生胎的连续制造。而且，该轮胎制造方法包括在将生胎引入到硫化模之前预硫化所述层的步骤，所述预硫化步骤是把热量通过环形支架提供给所述层来进行。

优选的，由于环形支架来自于前面的硫化循环，或者通过红外线或等同的手段如电阻器，实现了环形支架的加热。

例如，文献EP-1,075,929公开了一种制造轮胎的方法，依据该方法，使用刚性的环形支架，该环形支架由多个扇段组成。依据所述文献，每个扇段的一部分在热传导材料(如铝合金)中成型，且结合有用于在硫化步骤为生胎提供热量的电阻。

文献JP11-320,567中描述了进一步的一个例子，依据该文献，环形支架的每个扇段的内表面和设有电阻加热器的圆形片段相接触，这样，热量从环形支架的内表面供给到环形支架的外表面，以硫化生胎。

申请人发现，预硫化生弹性体材料层的步骤在轮胎的构造过程中也特别有利，因为预硫化的内衬具有高且均匀的机械抗力，所述生弹性体材料层通常被称为“内衬”，即适用于保证轮胎充气流体保持的弹性体材料层。

这在如例如上述欧洲专利EP-928,680中所描述的通过在环形支架外表面上缠绕弹性体条带而得到内衬的例子中特别明显。在那种情况下，事实上，因为从设置在环形支架中的进给通道出来的加压流体不是均匀的影响内衬表面，因此流体可能在轮胎内表面导致非均一性，甚至导致轮胎构形的不均匀。

而且，申请人发现，仍处于未硫化状态即处于塑性状态的弹性体材料的轮胎结构元件，当和加压流体接触时，会具有相对于设计指标的异常排列。

特别的，申请人注意到，尤其是在成型步骤的一开始，由于加压流体所导致的轮胎膨胀，一个或多个胎体帘布层会从其在胎圈区中的预期位置显著的移动。结果，最终轮胎内的一个或多个胎体帘布层的张力不可避免的比预期的低，所述张力主要由成型步骤所决定。

而且，申请人注意到，尤其是在成型步骤的早期阶段，硫化压力可导致弹性体材料缺少或积聚的现象，特别是在轮胎的胎圈区内。所述现象的结果是，在轮胎内出现不均匀性或缺陷，进而使轮胎报废。

为了解决上述问题，申请人认识到，有必要改进从环形支架到生胎内表面的热交换，以减少环形支架外表面达到适于保证至少内衬，优选是内衬和胎圈区，的均匀和同一的预硫化的温度所需的时间。

申请人发现，通过为环形支架的径向内表面的至少一部分设置多个突出元件，可以增加环形支架和生胎内表面之间的热交换。

特别的，申请人发现，通过为环形支架的径向内表面设置多个突出元件，可以有利的改善热交换，这是因为所述突出元件有助于显著增加用于完成生胎加热的环形表面。

依据本发明，突出元件允许环形支架外表面迅速达到预定的工作温度，该预定的工作温度用于保证预硫化步骤可以准确地执行以及不产生上述缺点。

而且，申请人发现，通过为环形支架的径向内表面设置上述突出元件，可以有利的减少预硫化时间。结果，有利的减少了轮胎硫化时间和加热环形支架所必须的能量。

此外，因为所述突出元件改善了热的环形支架和后者周围的环境之间的热交换，所以前述多个突出元件有助于显著减少在硫化过程结束时冷却环形支架所需的时间。实际上，必须注意，在硫化过程结束时，环形支架的温度约为140-150℃，并且在开始通过内衬的沉积而制造新的生胎之前，所述温度有必要减小至约40-60℃。

第一方面，本发明涉及一种制造轮胎的方法，包括以下步骤：

--在环形支架的外表面上设置弹性体层，所述表面的形状基本和所述轮胎内表面的形状相匹配；

--通过在设有弹性体层的环形支架上组装生胎的结构元件来制造生胎；

--将支撑于环形支架上的生胎引入到模腔中，该模腔内壁的形状基本和轮胎外表面的形状相匹配；

--通过加热环形支架至少部分地预硫化弹性体层；

--将主工作流体引入到生胎内表面与环形支架之间所限定的至少一个扩散间隙内，以把生胎的外表面压在模腔内壁上，以及

--硫化生胎，

其中，至少环形支架的一部分径向内表面设置了多个突出元件。

依据本发明，突出元件从环形支架的径向内表面上突出。更具体的，突出元件从环形支架上向内突出。

优选的，突出元件是细长肋。

可选的，突出元件可限定一蜂巢结构。

优选的，突出元件在环形支架的厚度方向获得。

可选的，突出元件独立于环形支架被制成，并继而与环形支架的径向内表面结合。优选的，突出元件与环形支架的结合通过焊接而实现。

依据第一实施例，当在环形支架的外表面上一完成弹性体层，就进行环形支架的加热。

依据另一个实施例，当在环形支架上制造生胎的步骤结束时，进行环形支架的加热。依据所述实施例，轮胎制造过程包括以下步骤：通过组装轮胎结构元件以制造生胎，以及随后，在将生胎导入进行成型和硫化步骤的模腔内之前，至少将轮胎内表面预硫化，优选的，将轮胎内表面和胎圈区预硫化。

另外，依据本发明，申请人已发现，环形支架在径向上的厚度可相对于传统环形支架的厚度被有利地减少，以增加环形支架与生胎内表面之间的热交换，这种厚度的减少还有助于降低环形支架的热惯性。

特别的，申请人已发现，对应于胎冠部分的环形支架的部分的厚度可有利地减少。

而且，在设置了本发明的突出元件的情况下，环形支架的厚度还可进一步有利地减少。

另一方面，本发明涉及用于在其上制造生胎的环形支架，该支架包括多个限定环形支架外表面的周向扇段，所述外表面的形状基本和生胎内表面的形状相匹配，其中环形支架的径向内表面的至少一部分设置有多个突出元件。

根据本发明的一个实施例，环形支架的侧向内表面为凹的，所述表面的凹面朝向环形支架的内部。特别的，环形支架的侧向内表面基本上与环形支架的径向外轮廓平行。

根据所述实施例，申请人还发现，可减少对应于轮胎侧壁的环形支架的部分的厚度，且可有利地改善从环形支架到生胎的热交换。

根据本发明的另一个实施例，环形支架的侧向内表面与环形支架的赤道平面基本平行。

申请人发现，所述的另一实施例可轻易消除由导入环形支架的蒸汽流冷凝而可能形成的水，以避免水累积在环形支架中，所述水会对从环形支架到生胎内表面的热交换产生不利影响。

下面将参照通过非限制性的例子给出的附图进行叙述，其中：

图1是依据本发明的一个优选实施例的环形支架的扇段的一部分的透视图；

图2是依据本发明的另一个实施例的环形支架的扇段的一部分的透视图；

图3是执行依据本发明的轮胎制造方法的一个步骤的装置的部分截面的俯视图；

图4是所述轮胎生产过程的另一个步骤时图3中装置的部分截面的俯视图；及

图5和图6是对于三种不同环形支架，作为时间的函数的温度曲线图。

一个轮胎基本上包括一个环形形状的胎体，该胎体包括一个或多个胎体帘布层，帘布层由位于径向平面即包含轮胎旋转轴的平面中的增强帘线来加强。每个胎体帘布层的末端与至少一个环形的金属增强结构，通常称为胎圈芯，相连接成一体。

沿胎体结构的胎冠方向放置，轮胎基本上包括一个弹性体材料的胎面带，在成型和硫化步骤结束时，在胎面带中形成凸起的胎面花纹，以用于轮胎的接地。

此外，轮胎包括一个增强结构，通常称为带束层结构，其被置于胎体结构和胎面带之间。带束层结构通常包括至少两个径向叠加的涂橡胶的织物条带，所述织物条带设有通常为金属材料的增强帘线，在每个条带内，增强帘线彼此平行布置，且与相邻条带的增强帘线交叉布置，优选的，关于轮胎的赤道平面对称布置。

优选的，所述带束层结构在它的径向外部位置进一步包括基本上沿周向布置的另一个织物或金属帘线的层。

最后，在无内胎轮胎中，即无充气内胎的轮胎中，有一个径向内弹性体层，即内衬，其具有不渗透的特征，以保证轮胎的气密性。

图1为示意性的透视图，示出依据本发明一个优选实施例的环形支架的一个扇段200的一部分。

通常，一个可折叠或可拆卸式的环形支架设有多个周向扇段，扇段围绕一个共同的几何轴沿周向分布，当轮胎被支撑在环形支架上时，该几何轴与轮胎的旋转轴一致，这样，就限定了基本复制轮胎的径向内表面的一个连续外表面。在一个可折叠或可拆卸式的环形支架中，扇段可在径向上朝所述几何轴单独地收缩，以在轮胎制造过程的成型和硫化步骤结束时与轮胎分离。例如，在同一申请人的文献WO01/62481中，对这样的可拆卸的环形支架进行了描述。

参考图1，扇段200在周向被限定在两个周向侧面201，202(在图1中仅示出周向侧面201)之间。

在横截面中，即在通过用垂直于环形支架赤道平面的一个平面横切环形支架而获得的截面中，每个扇段200都有一个基本为U形的轮廓，相应于胎冠部分，U形轮廓的冠状部分被限定在外侧203和内侧204之间。

作为周向侧面201或202的一部分，外侧203限定扇段200的径向外轮廓的冠状部分，并与其它扇段一起配合来限定环形支架的外表面。

基本面对环形支架几何轴的内侧204基本平行于外侧203。

单独的扇段200的设计使环形支架整体上具有一个朝几何轴开口的内部中空结构，这样，蒸汽流或其它工作流体到达每个扇段200的内侧204，并通过扇段主体的厚度方向给轮胎传递合适的热量。

扇段200相互间的位置是通过提供接合装置而获得的，对于每个扇段，接合装置包括至少一个从扇段的内侧204径向突出的连接板205，优选的，在与环形支架的赤道平面基本平行的平面上。每个连接板205优选设有一个或多个通槽206，通槽206接近扇段的内侧204，以在硫化过程中不妨碍工作流体的流动。连接板205通过法兰(未示出)连接于至少一个连接件(未示出)，该连接件优选制成为杆的形式，与所述几何轴同轴，并且每个扇段与其连接以形成环形支架。

依据本发明，环形支架的每个扇段200设有多个突出元件207，突出元件207分布在扇段的径向内表面的至少一部分上。

在图1的实施例中，突出元件207为细长肋形式。

依据图1所示的实施例，细长肋207分布在每个扇段200的整个径向内表面上。更具体的，细长肋207分布在对应于并限定胎冠部分的扇段的径向内表面上，以及分布在对应于并限定轮胎侧壁的扇段的径向内部侧表面上。

可选的，如图2所示，细长肋207仅分布在对应于并限定胎冠部分的扇段的径向内表面上，其中，根据本发明的另一实施例，参照扇段300。

可选的，细长肋207仅分布在对应于并限定轮胎侧壁的扇段的径向内部侧表面上(所述的进一步的实施例未示出)。

依据图1中的实施例，细长肋207还分布在连接板205的外表面上，所述外表面对着环形支架的内部中空结构。

优选的，细长肋207彼此平行布置。

优选的，细长肋207在扇段的径向内表面的每个部分中彼此平行布置。

优选的，两个连续细长肋之间的节距，即间距，沿着其展开基本不变。

优选的，分布在对应于胎冠部分的扇段的径向内表面上的细长肋207位于和环形支架的赤道平面基本垂直的平面中。而且，优选的，所述细长肋207沿基本上垂直于周向的方向延伸。

可选的，分布在扇段的径向内表面上的细长肋沿基本平行于周向的方向延伸。

优选的，分布在对应于轮胎侧壁的扇段的内部侧表面上的细长肋207位于和环形支架的赤道平面基本平行的平面上。尤其优选该实施例，因为其保证热交换在环形支架的整个外表面均匀分布。

可选的，依据图1所示的实施例，分布在对应于轮胎侧壁的扇段的内部侧表面上的细长肋207位于与一个平行于环形支架赤道平面的平面成角α倾斜的平面t-t内。优选的，角α沿着扇段内部侧表面上的细长肋的展开基本不变。优选的，角α为0°-45°。

可选的，角α沿着扇段内部侧表面上的细长肋的展开而变化，所述角的值随着从环形支架的赤道平面离开而增加。

细长肋207的倾斜以及因此角α的形成基本上是因为：所述细长肋优选是通过铣削扇段的径向内表面而得到的。铣床的使用需要将细长肋制成倾斜的，因为该铣床要在环形支架的中空腔内操作，以获得环形支架厚度方向的细长肋。

优选的，如图1和2所示，细长肋沿着扇段的径向内表面基本是连续的。

可选的，细长肋沿其纵向展开具有至少一个间断(所述进一步的实施例在附图中未示出)。

优选的，突出元件(即依据图1和2所示实施例的细长肋207)的外部轮廓，在横切其纵向展开的截面上，基本为矩形。优选的，所述细长肋的高度约为扇段冠状部分厚度的30％-50％。优选的，所述细长肋的宽度为2mm-5mm。

可选的，细长肋207的外部轮廓，在横切其纵向展开的截面上，基本为梯形，这种形状有助于改善用于热交换的扇段表面。

可选的，细长肋207的外部轮廓，在横切其纵向展开的截面上，基本为三角形。

依据图1所示的实施例，环形支架的侧向内表面208，209基本平行于环形支架的赤道平面。

依据图2所示的进一步的实施例，环形支架的侧向内表面301，302具有一个凹形轮廓，凹面方向向着环形支架内部。优选的，环形支架的侧向内表面301，302基本平行于环形支架的径向外轮廓201。

依据本发明的制造方法，其包括通过在环形支架上连续地把轮胎结构元件组装在一起而制造生胎的步骤(例如上述欧洲专利EP-928,680中所公开的)。

依据所述方法，通常穿过环形支架厚度方向加工多个通孔(图中未示出)，以形成进给通道(或导管)，在硫化过程中，这些进给通道可使加压的主工作流体能到达环形支架的外表面和轮胎的内表面之间得到的扩散间隙。通常，所述通孔具有1mm-3mm的直径。

申请人还提供进一步的轮胎制造方法，依据该方法，通过同时从外到内挤压生胎，并向轮胎的内表面供热，获得生胎内表面和其胎圈区域预硫化的步骤。依据所述进一步的方法，成型和硫化步骤可以被执行，同时不会在制成的轮胎内产生不均质和不均匀，因为在成型和硫化步骤的过程中，工作流体是与已经被部分硫化因而不再具有材料的塑性特性而是几乎为弹性的轮胎部分直接接触。在这种情况下，可以在模的内壁上获得属于轮胎最外层结构元件的弹性体材料的均匀分布。

此外，根据所述进一步的轮胎制造方法，由于硫化压力而导致的一个或多个胎体帘布层的张力不会使该一个或多个胎体帘布层在胎圈区移动，这是因为，由于胎圈区中弹性体材料的部分硫化，该一个或多个胎体帘布层已经基本和胎圈区中的弹性体材料结合为一体。

更具体的，所述进一步的轮胎制造方法，包括下列步骤：在环形支架上构建生胎，环形支架具有的外表面的形状基本上和生胎内表面的形状相匹配；加热环形支架，以将热量传递到和环形支架相接触的轮胎内表面；通过至少一个次加压工作流体，把生胎内表面压在环形支架的外表面上；把生胎外表面压在限定模腔的硫化模内壁上，该施压步骤通过在环形支架外表面和生胎内表面之间的至少一个扩散间隙中流动的主加压工作流体完成，主工作流体被加热，以便向生胎供热以使其硫化。

参考所述制造方法，申请人注意到，在轮胎加强部(buttress)区域，即胎面带的轴向相对边缘与轮胎的各个侧壁相连接的区域，会出现临界状态(criticity)。

更具体的，申请人注意到，当轮胎被置于模腔内部时，其中限定腔的模总是处于加热状态，并且如前所述进行预硫化步骤时，在轮胎加强部区域，至少一部分胎面带与加热的模相接触，并开始被成型和硫化。

而且，申请人注意到，与加热的模相接触的胎面带部分轴向相邻的胎面带的另一部分，由于其接近加热的模，也开始被硫化。

因此，当把生胎外表面压在硫化模内壁上的步骤还没有开始时，即轮胎还没有完全环形地定形时，部分胎面带开始被成型并硫化。

结果，当通过主工作流体使轮胎被环形地构形且开始成型和硫化步骤时，已经被部分成型和硫化的胎面带部分的存在可能会在弹性体材料内形成气泡。特别的，在胎面带内尤其是在形成胎面带的弹性体条带之间可能存在的空气，仍然被已硫化的部分捕获，因而会出现气泡和/或其它缺陷(如所述条带的分离)，从而导致轮胎报废。

参考上述进一步的制造方法，为了避免胎面带部分过早的成型和硫化，申请人首先想到的是减少预硫化时间，以减少进行成型和硫化步骤之前生胎在模腔内的停留时间。

然而，申请人发现，预硫化时间不能被降至某个特定值之下。实际上，申请人注意到，如果预硫化时间设置的过低，主要由于预硫化不充分所导致的轮胎内衬中的缺陷就会出现。特别的，申请人注意到，如果内衬的弹性体材料没有被预硫化到足够程度，内衬会粘在环形支架上，并且，当主工作流体被导入以使轮胎径向膨胀时，内衬会形成不希望的褶皱。

而且，申请人发现，如果预硫化时间被大大减少，胎圈区的预硫化就不会发生或是不充分，并且当进行成型和硫化步骤时，胎体帘布层会在胎圈区内移动。

申请人认识到，根据本发明，通过改善环形支架和生胎内表面之间的热交换，可以有利地避免上述缺点，且可以进行内衬和胎圈区充分的预硫化。

根据上述的进一步的轮胎制造方法，环形支架设有多个通到其外表面的导管，所述导管用于将主工作流体引入扩散间隙。所述导管被很方便地加工成一定尺寸，并且分布在环形支架的周向延伸部上，这样，防止了内衬的生弹性体材料通过所述导管而被引入到所述环形支架。通常，如在EP-976,533中所描述的，导管是在环形支架径向厚度方向得到的通孔。

可选的，环形支架没有所述导管，主工作流体从环形支架的内部向着上述扩散间隙仅可以从两个相邻扇段之间的通道经过。

可选的，为了便于主工作流体通过，扇段的周向侧面201，202设有沿着扇段的整个厚度方向径向延伸的凹口(图中未示出)。

优选的，每个扇段的仅一个周向侧面设有所述凹口。

优选的，每个扇段有两个凹口。

优选的，所述凹口关于环形支架的赤道平面对称设置。

优选的，所述凹口在轴向方向上宽度约20mm，在周向上的延伸量约0.1mm。

申请人发现，所述凹口的存在在硫化步骤结束必须卸下环形支架时也很有用。实际上，申请人注意到，没有所述凹口时，一定数量的工作流体仍残留在扩散间隙内，并且不能从两个相邻扇段之间限定的通道出来。这尤其是不希望的，因为残留的工作流体会导致扇段间的密封效果，这会妨碍环形支架的拆卸，甚至会导致扇段的断裂。

图3示出依据本发明用于汽车轮胎成型和硫化的装置，所述装置总体上标记为101。

装置101包括一个和气密容器103操作性连接的硫化模102。

优选的，模102可由下半部分102A和上半部分102B组成，下半部分102A和上半部分102B分别和容器103的基部103A和封闭部分103B接合。

在图3的实施例中，模102的下半部分102A和上半部分102B的每一个均具有颊板，分别为下部颊板130A和上部颊板130B，以及分别由下部扇段131A和上部扇段131B组成的扇段冠部。

下半部分102A和上半部分102B在开放位置和闭合位置之间可相互移动，其中在开放位置它们彼此间隔开(如图3所示)，而在闭合位置它们彼此靠近以形成模腔104(如图4所示)。由所述颊板和所述扇段所限定的模腔104的内壁复制了要在成型和硫化步骤结束时所得到的轮胎外表面的几何构型。

更具体的，颊板被设计用来形成相对的轮胎侧壁的外表面，而扇段被设计用来，通过产生依照所希望的胎面花纹而适当布置的一系列的切口以及纵向和/或横向凹槽，形成胎面带。

装置101进一步包括一个由金属或其它刚性材料制成的环形支架10，其具有基本复制轮胎内表面形状的外表面，依据本发明，环形支架10为图1或图2所示的类型。

装置101进一步包括至少一个导管110(图4中示出)，以导入主工作流体，主工作流体可以包括蒸汽、氮气、空气或其它在工况下基本为惰性的气体，或它们的混合物。优选的，主工作流体为蒸汽和氮气的混合物。

装置101还设有加热装置，以加热模102。优选的，所述加热装置由多个适于加热流体流动的导管105组成。

优选的，装置101还包含适于容纳环形支架10的气密装置，在环形支架10上，生胎50已被预先制造。

如图3和4所示，在一个优选的实施例中，所述气密装置可被封入且整合到所述模102内，在模102中限定一个气密腔。优选的，在本例中，模102包括多个密封件106和至少一个周向密封件107，其中，密封件106靠近排放口设置，这些排放口是用于排放硫化所述轮胎的主工作流体的，周向密封件107被置于两个半部102A和102B的相对表面上。

所述周向密封件107可由一个O形圈组成，或优选的，由一系列叠置的金属环组成，在金属环的相对表面之间设有一个密封元件，该密封元件可承受下面描述的方法中的压力和温度。

依据该实施例，用于次工作流体的进给装置与模102可操作地连接。所述进给装置包括至少一个传送导管108和一个排放导管109，以分别将加压的次工作流体供入或排出模102。所述次工作流体由外向内地把生胎50的内表面压在环形支架10的外表面上，该次工作流体可以是空气、氮气或另一基本惰性的气体。

导管110与至少一个通道装置操作性地连接，例如通过一个连接导管(未示出)，该连接导管沿着所述环形支架10的至少一个定心杆形成，以使所述主工作流体能在环形支架10内扩散。

所述通道装置包括形成于环形支架内的导管，通过所述导管，所述主工作流体到达多个通向环形支架外表面的通孔，如前所述，这些通孔被方便地加工成一定尺寸并分布在环形支架的周向延伸部上。

优选的，在模腔104的下部设置用于排放可能出现的冷凝物的导管111。

依据所述进一步的轮胎制造方法，生胎50在环形支架10上制造，并接着被放入处于打开状态的气密的硫化模102内。

一旦载有生胎50的所述环形支架10被放入模102，装置101的操作就包括关闭装置本身，并开始成型和硫化操作。

更具体的，通过导管108，次工作流体被引入到生胎50的外表面和模102的内表面之间所限定的间隙内。基本同时的，通过导管110，加压的主工作流体被引入到环形支架10内，达到比次工作流体压力更低的压力。过渡持续时间为30秒至1分钟；在稳态条件下且持续时间为30秒至6分钟，压力差小于10bar，优选的约为1-2bar。由于主工作流体具有较低的压力，其会保留在环形支架10内，而不通过前述的导管流出。这样，在该步骤过程中，生胎50被从外至内地压，这样，生胎50的内表面被压在环形支架10的外表面上。

优选的，次工作流体为室温以及基本上8-18bar的压力，而主工作流体压力低于16bar，温度基本约为170℃-210℃。

例如，过渡过程可持续约1分钟，在稳态条件下的次工作流体的压力约为16bar，主工作流体的压力约为14bar，因此，压力差约为2bar。

在稳态条件下，该步骤持续几分钟(例如约2分钟)。在该段时间中，主工作流体加热环形支架10，环形支架10将热传递到轮胎内表面，继而传递到内衬和胎圈区。这种加热没有完全硫化轮胎的所述部分，但是无论如何，足够使这些部分自身具有弹性特性。特别的，一个或多个胎体帘布层被较好的固定到胎圈上，轮胎内表面优选内衬变得有足够的弹性，以承受成型和硫化步骤中的压力，而不撕裂。

将生胎50内表面压在环形支架10外表面上的步骤可在加热环形支架之前、之后或同时发生。

该步骤的终止涉及通过排放导管109排空次工作流体，优选在短于2分钟(如1分钟)的时间段内。

如果模102是气密的，立即开始随后的步骤，以成型和完全硫化所述轮胎。通过将所述主工作流体的压力升至一个18-35bar的值，优选26-28bar，来开始所述步骤，以成型和硫化轮胎，同时胎体帘布层具有所希望的张力。

主工作流体产生的压力到达环形支架10外表面和待硫化的轮胎内表面之间形成的扩散间隙。

依据上述进一步的轮胎制造方法，虽然没有充气囊，但是预硫化的内衬具有好的弹性特性，并且主工作流体压力可以以基本均匀的方式传递到整个轮胎。因此，由于均匀的成型，可以得到基本符合公称设计特性的硫化轮胎。

应当注意，在由外至内地把轮胎内表面压在环形支架10外表面上的步骤中，可利用主工作流体，或者例如通过电阻器在环形支架自身中产生的热量，对轮胎内表面进行加热。在这种情况下，次工作流体的压力还可为更低(甚至2或3bar)，前提是压力差在上述范围之内。

为了进一步说明本发明，下面给出一些示例性的例子。

例子1-3

申请人对三个具有不同几何形状的扇段的环形支架进行有限元分析(F.E.A)。

更具体的，为了评价哪种几何形状适于增加环形支架和生胎内表面之间的热交换，申请人对三个不同的环形支架的热行为进行了数值模拟，

特别的，申请人进行模拟的目的是，在环形支架达到热稳定状态所必要的时间方面，比较扇段的不同几何形状。

通过使用三个适用于具有235/65R17尺寸的轮胎的环形支架进行模拟，所述环形支架由铝(具有约200W/(m*K)的热传导率)制成。

在下列条件下进行模拟：

1)环形支架的空腔内的蒸气温度约180℃；

2)环形支架周围的环境温度约50℃。

这三个已被测试的环形支架是：

a)具有和图1中所示环形支架的几何形状类似的几何形状的环形支架，但是没有突出元件(对照例：例子1)；

b)图1所示的环形支架(本发明的实施例1：例子2)；

c)图2所示的环形支架(本发明的实施例2：例子3)；

分别依据例子2和3的实施例1和2，如图1和2中所示，突出元件为细长肋的形式。

图5和6分别示出环形支架外表面的温度在环形支架的赤道平面上(图5)以及在相应于轮胎加强部区域的环形支架区域上(图6)是如何作为时间的函数变化的。

在图5和6中，曲线“a”到“c”分别对应上述的例子1至3的几何形状。

从图5和6可以得出，依据本发明，通过给环形支架设置多个突出元件，环形支架可以比没有所述突出元件的标准环形支架更快地达到一个热稳定状态(在图5和6中，示出的稳定状态对应于约180℃的温度)。

而且，可以注意到，尤其在轮胎加强部区域内，得到在环形支架和生胎内表面之间热交换的改进方面最好的结果。

Claims (43)

1.一种制造轮胎的方法，包括以下步骤：

在环形支架(10)的外表面上设置弹性体层，所述外表面的形状基本和所述轮胎内表面的形状相匹配，所述环形支架包括多个周向扇段(200，300)；

通过在设有弹性体层的环形支架上组装生胎(50)的结构元件来生产生胎(50)；

将支撑于环形支架上的生胎引入到模腔(104)中，模腔(104)内壁的形状基本和轮胎外表面的形状相匹配；

通过加热环形支架而至少部分地预硫化弹性体层；

将主工作流体引入到生胎内表面与环形支架之间所限定的至少一个扩散间隙内，以将生胎的外表面压到模腔内壁上，以及

硫化生胎，

通过在环形支架的至少一部分径向内表面上设置多个突出元件(207)，增加环形支架和生胎内表面之间的热交换，其中，突出元件(207)分布在对应于生胎(50)冠部的环形支架的径向内表面上，并且，突出元件(207)位于和环形支架(10)的赤道平面基本垂直的平面上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，突出元件(207)为细长肋形式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，突出元件(207)限定一蜂巢结构。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，突出元件(207)从环形支架(10)向内突出。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，突出元件(207)在环形支架(10)的厚度方向形成。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，突出元件(207)可独立于环形支架(10)制成，并随后被结合到环形支架(10)的径向内表面。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，突出元件(207)与环形支架(10)的结合通过焊接而实现。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在环形支架(10)的外表面上设置弹性体层的步骤之后执行至少部分地预硫化弹性体层的步骤。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述环形支架(10)上制造生胎(50)的步骤之后执行至少部分地预硫化弹性体层的步骤。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，环形支架(10)的加热是通过将主工作流体引入到所述至少一个扩散间隙内进行的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，环形支架(10)的外表面被加热至预定的工作温度，以预硫化生胎(50)的内表面。

12.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过至少一个次工作流体将生胎(50)的内表面压到环形支架(10)的外表面上的施压步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述施压步骤过程中，次工作流体的压力比主工作流体的压力大。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主工作流体的压力小于16bar。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，次工作流体的压力为8-18bar。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过主工作流体将生胎(50)的外表面压到模腔(104)壁上的步骤中，主工作流体的压力为18-35bar。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主工作流体的温度为170℃-210℃。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主工作流体为蒸汽、氮气、空气或者其混合物。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在加热环形支架(10)的步骤之前进行施压步骤。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在加热环形支架(10)的步骤之后进行施压步骤。

21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在加热环形支架(10)的步骤的同时进行施压步骤。

22.如权利要求5所述的方法，其特征在于，突出元件(207)通过铣削而获得。

23.一种在其上制造生胎(50)的环形支架(10)，该环形支架包含多个限定环形支架外表面的周向扇段(200；300)，所述外表面的形状基本和所述生胎内表面的形状相匹配，其中，环形支架的径向内表面的至少一部分设有多个突出元件(207)，用于增加环形支架和生胎内表面之间的热交换，其中，突出元件(207)分布在对应于生胎(50)冠部的环形支架的径向内表面上，并且，突出元件(207)位于和环形支架(10)的赤道平面基本垂直的平面上。

24.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)为细长肋形式。

25.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)限定一蜂巢结构。

26.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)从环形支架(10)向内突出。

27.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)在环形支架(10)的厚度方向形成。

28.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)独立于环形支架(10)而制成，并随后被结合到环形支架(10)的径向内表面。

29.如权利要求28所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)与环形支架(10)的结合通过焊接而实现。

30.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)分布在对应于生胎(50)侧壁的环形支架的径向内部侧表面上。

31.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)分布在环形支架(10)的扇段连接板(205)的外表面上。

32.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)彼此平行布置。

33.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)沿基本垂直于周向的方向延伸。

34.如权利要求30所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)位于与一个平行于环形支架(10)赤道平面的平面成角(α)倾斜的平面(t-t)内。

35.如权利要求34所述的环形支架，其特征在于，所述角(α)的范围为0°-45°。

36.如权利要求34所述的环形支架，其特征在于，所述角(α)沿着所述突出元件的展开基本不变。

37.如权利要求34所述的环形支架，其特征在于，所述角(α)随着从环形支架(10)的赤道平面离开而增加。

38.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)沿着周向扇段的径向内表面是连续的。

39.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，突出元件(207)沿其纵向展开具有至少一个间断。

40.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，周向扇段(200；300)的周向侧面(201；202)具有沿环形支架(10)的厚度方向径向延伸的凹口。

41.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，环形支架(10)的侧向内表面为凹面。

42.如权利要求41所述的环形支架，其特征在于，所述侧向内表面平行于环形支架(10)的径向外轮廓。

43.如权利要求23所述的环形支架，其特征在于，环形支架(10)的侧向内表面平行于环形支架的赤道平面。

Images