CN1982018A - 用于轮胎的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种模具(22)，其包括胎圈环(32)。胎圈环(32)包括：侧部形成表面(34)、底部形成表面(36)、用于胶囊的支撑表面(38)、用于胶囊的引导表面(40)。支撑表面(38)定位在底部形成表面(36)的径向内侧上。支撑表面(38)沿径向延伸。支撑表面(38)的径向距离(L2)等于或小于5.0mm。引导表面(40)定位在相对支撑表面(38)的径向内侧和轴向外侧上。引导表面(40)从径向内侧朝径向外侧轴向向内倾斜。引导表面(40)相对径向方向的角度(θ)等于或大于15度且等于或小于75度。在膨胀中，通过引导表面(40)建立胶囊(B)。通过进一步膨胀，胶囊(B)由支撑表面(38)支撑。

Description

用于轮胎的模具
本申请要求2005年12月14日在日本提交的专利申请2005-359739号的优先权，该文献的整个内容在此结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于制造充气轮胎的模具。具体而言，本发明涉及一种对所述模具的胎圈环的改进。
背景技术
在硫化充气轮胎的步骤使用两段式模具(two phase mold)。图9为示出传统的两段式模具2的一部分以及生胎G和胶囊B的剖视图。两段式模具2包括胎面区段4、侧板6和胎圈环8。胎圈环8包括内周表面10和底部形成表面12。在硫化步骤中，首先，将事先形成的生胎G放置到打开的模具2中。接下来，将模具2关闭。然后，为胶囊B填充高温气体。胶囊B沿着内周表面10膨胀，并且由模具2和胶囊B形成一个腔。在该腔中，同时对生胎G加压和加热。通过加压和加热，橡胶组成物流动。由于加热而引起橡胶的交联反应，从而获得轮胎。通过胎圈环8和胶囊B形成胎圈。这样的模具2已经在美国专利US6,398,533(日本公开专利文献2001/9840号)中公开。
有时候，当将生胎G放置到模具2中时，如图10所示，生胎G的端部E被卡在内周表面10与底部形成表面12间的边界上。通过胶囊B的膨胀，端部E如箭头A1所示被轴向朝外推，进而朝向底部形成表面12移动。在此，有时候橡胶组成物会插入到胶囊B和内周表面10之间。如图11所示，橡胶组成物被插入使得在胎圈Be的胎趾侧上形成舌状部分To。该现象称为“长胎趾”。在轮胎包括橡胶胎圈包布(在其中未使用织物的胎圈包布)的情况下，橡胶组成物相较于轮胎包括帆布胎圈包布(由浸渍有橡胶的织物形成的胎圈包布)的情况更易于流动。由于此原因，易于形成舌状部分To。舌状部分To劣化了轮胎的外观和品质。大尺寸的舌状部分To要被移除。通过使用小刀手工进行移除工作。移除工作需要大量的时间和劳动力。
如果生胎G的端部E的厚度设定得小，则能够抑制舌状部分To的产生。但是，有时候，由薄端部E产生的胎圈Be的体积不足。该现象称为“脱套(smash)”。在其上产生脱套的轮胎中，胎圈和轮辋的气密不足。在此轮胎中，胎圈的厚度不足。由于此原因，有可能在轮胎结合到轮辋中时损坏胎圈。此外，在此轮胎中，各个断面的胎圈芯的位置是变化的。此变化限制了轮胎均匀性。同样的问题也发生在由两件式模具获得的轮胎中。本发明的一个目的在于提供一种模具，通过该模具可获得高品质的轮胎。
发明内容
根据本发明的用于轮胎的模具包括胎圈环。所述胎圈环包括：底部形成表面，用于抵接胎圈底部以确定胎圈底部的形状；用于胶囊的支撑表面，其定位在相对所述底部形成表面的径向内侧上；以及，用于胶囊的引导表面，其定位在相对所述用于胶囊的支撑表面的径向内侧和轴向外侧上。所述支撑表面的径向距离等于或小于5.0mm。
在所述模具中，胶囊沿着所述引导表面膨胀。因此，当所述胶囊和生胎彼此接触时，所述胶囊建立在接触点上。此外，胶囊膨胀使得所述生胎被径向朝外推。在此模具中，可防止生胎由胶囊轴向朝外推。通过此模具，可防止产生舌状部分。
优选地，所述引导表面应该从径向内侧朝径向外侧轴向向内倾斜。所述引导表面相对径向方向的角度等于或大于15度并且等于或小于75度。
优选地，所述引导表面的距离应该等于或大于5mm。优选地，底部形成表面的轴向宽度W1与胎圈芯的轴向宽度W2的比(W1/W2)应该等于或小于2.5。
根据本发明的一种制造轮胎的方法，其包括以下步骤：
(1)将生胎放置到包括胎圈环的模具中，胎圈环具有：底部形成表面，用于抵接在胎圈底部上以确定胎圈底部的形状；用于胶囊的支撑表面，其定位在相对所述底部形成表面的径向内侧上；以及，用于胶囊的引导表面，其定位在相对所述用于胶囊的支撑表面的径向内侧和轴向外侧上，且所述支撑表面的径向距离等于或小于5.0mm；以及
(2)将由模具和胶囊环绕的腔中的生胎加压并加热，由此通过胎圈环形成胎圈。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的用于轮胎的模具，
图2是沿图1中的II-II线所取的放大剖视图，
图3是示出局部剖切的图2中的下部胎圈环的剖视图，
图4是示出图3中的胎圈环以及生胎的放大剖视图，
图5是示出图2中的模具以及生胎的放大剖视图，
图6是示出通过图1到5中所示模具获得的轮胎的一部分的剖视图，
图7是示出图3中的胎圈环的放大剖视图，
图8是示出根据本发明的另一个实施方式的模具的一部分的剖视图，
图9是示出传统的模具的一部分以及生胎的剖视图，
图10是示出图9中的模具的一部分以及生胎的放大剖视图，以及
图11是示出通过图9中的模具获得的轮胎的一部分的剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图基于优选实施方式详细描述本发明。
图1和2所示的模具22包括多个胎面区段24、上部侧板26、上部胎圈环28、下部侧板30以及下部胎圈32。胎面区段24具有大致圆弧形的平面形状。所述多个胎面区段24象环一样耦接。上部侧板26、下部侧板30、上部胎圈环28以及下部胎圈环32大致为环形。胎面区段24的数量通常为3到20个。模具是所谓的“两段式模具”。图2还示出在硫化步骤完成前即刻获得的生胎G。
在图3中，下部胎圈环32的截面中的径向方向以箭头X示出。在图3中，右侧指径向内侧，而左侧指径向外侧。在图3中，下部胎圈环32的截面中的轴向方向以箭头Y示出。在图3中，上侧指轴向内侧，而下侧指轴向外侧。下部胎圈环32包括侧部形成表面34、底部形成表面36、用于胶囊的支撑表面38以及用于胶囊的引导表面40。如从图2所看到的，上部胎圈环28以与下部胎圈环32相同的方式也包括侧部形成表面、底部形成表面、用于胶囊的支撑表面以及用于胶囊的引导表面。
侧部形成表面34几乎平行于径向方向。侧部形成表面34抵接在生胎G的端部E附近的外表面上。通过侧部形成表面34，形成轮胎的胎圈的侧部。
底部形成表面36定位在侧部形成表面34的径向内侧上。底部形成表面36大体从轴向外侧朝轴向内侧径向向内倾斜。底部形成表面36由弯曲部分42和平坦部分44构成。弯曲部分42连接到侧部形成表面34。平坦部分44连接到弯曲部分42。
用于胶囊的支撑表面38定位在底部形成表面36的径向内侧。支撑表面38连接到底部形成表面36。支撑表面38沿径向方向延伸。支撑表面38可相对径向方向略微倾斜。在此情况下，优选地，支撑表面38相对径向方向形成的角度应该等于或小于15度。
用于胶囊的引导表面40定位在支撑表面38的径向内侧和轴向外侧上。引导表面40连接到支撑表面38。引导表面40从径向内侧向径向外侧轴向向内倾斜。
在使用模具22制造轮胎的方法中，首先，在模具22打开且胶囊B收缩的状态下，将事先形成而获得的生胎G放置到模具22中。接下来，为胶囊填充高温气体。如图4(a)所示，胶囊B沿着引导表面40膨胀。设置在相对引导表面40的径向外侧上的胶囊B通过引导表面40建立。在此状态下，胶囊B抵接在生胎G上。胶囊B相对生胎G以充分的角度抵接在生胎G上。借助于胶囊B沿箭头A2的方向推压生胎G，由此将生胎G装配到底部形成表面36中。此时，可防止生胎G的橡胶组成物被插入到胶囊B和支撑表面38之间。
图4(b)示出了胶囊B进一步膨胀的状态。胶囊B经过支撑表面38而弯曲。支撑表面38支撑胶囊B。通过胶囊B将生胎G推抵侧部形成表面34和底部形成表面36。胶囊B进一步膨胀，使得生胎G也被推抵由胎面区段24(见图2)和侧板26、30所形成的腔表面。在由模具22和胶囊B环绕的腔中对生胎G加压。同时，通过高温气体的热传导加热生胎G。通过加压和加热，橡胶组成物沿着腔表面流动。图5示出正在经历加压步骤的生胎G。生胎G的端部E由胶囊B、底部形成表面36和侧部形成表面34环绕。通过进一步加热，橡胶产生交联反应，从而获得轮胎。
图6是示出通过图1到5所示的模具22获得的轮胎T的一部分的剖视图。图6示出胎圈Be的附近。胎圈Be包括侧部S和胎圈底部Bb。侧部S的形状由侧部形成表面34确定。胎圈底部Bb的形状由底部形成表面36确定。
如上所述。胶囊B通过引导表面40建立。建立的胶囊B抵接在生胎G上，使得可防止橡胶组成物插入到支撑表面38与胶囊B之间。通过使用模具22，可防止长胎趾。一般来说，长胎趾沿圆周方向不均匀的产生。因此，导致胎圈的重量不均匀。通过根据本发明的模具22，可防止胎圈Be的重量不均匀。由此制造方法获得的轮胎T在均匀性方面是良好的。如果使用模具22，则不需用于防止生胎G中的长胎趾的对策。因此，还可以抑制破碎。通过该模具22，可获得高品质的轮胎T。在制造轮胎T的方法中，无需进行移除舌状部分的工作。此制造方法在生产率方面是良好的。
图7是示出图3中的下部胎圈环32的一部分的放大的剖视图。在图7中，箭头θ指示引导表面40相对径向方向的角度。优选地，角度θ应该等于或大于15度并且等于或小于75度。通过将角度θ设置为等于或大于15度，胶囊B建立为足以抑制长胎趾。在长胎趾的抑制方面，角度θ更优选地等于或大于20度，特别优选地等于或大于25度。通过将角度θ设置为等于或小于75度，可防止胶囊B被支撑表面38损坏。在防止胶囊B的损坏方面，角度θ更优选地等于或小于60度，特别优选地等于或小于50度。
在图7中，箭头L1指示引导表面40的距离。通过设置充分的距离L1，胶囊B建立为能够抑制长胎趾。由此观点，距离L1优选地等于或大于5mm，更优选地等于或大于10mm。在胎圈环28和32的耐久性方面，优选地，距离L1应该等于或小于30mm。
在图7中，箭头L2指示支撑表面38的径向距离。如果距离L2过大，胶囊B在膨胀过程中沿着支撑表面38设置。因此，建立程度小的胶囊抵接在生胎G上。在此情况下，易于产生长胎趾。在抑制长胎趾方面，优选地，距离L2应该更小。优选地，距离L2等于或小于5.0mm，更优选地的等于或小于3.0mm，特别优选地等于或小于2.0mm。距离L2可以是零。在距离L2为零的情况下，底部形成表面36和引导表面40通过一条线彼此邻接。理论上，线的宽度为零。但是，在实际的模具22中，不可避免地会形成具有微小宽度的支撑表面38。在防止胶囊B的损坏方面，距离L2优选地等于或大于0.1mm，更优选地等于或大于0.5mm。
在图7中，箭头W1指示底部形成表面36的轴向宽度。在图6中，箭头W2指示芯的轴向宽度。如果底部形成表面36的宽度W1较小，则在将生胎G放置到模具22中时易于将生胎G装配在胎圈环28和32中。由此观点，宽度W1与宽度W2的比(W1/W2)优选地等于或小于2.5，更优选地等于或小于2.3，特别优选地等于或小于2.0。所述比(W1/W2)等于或高于1.5。
在本发明中，在轮胎T结合到常规轮辋中并充入空气而获得常规内压时测量芯的宽度W2。在此测量中，没有对轮胎T施加负载。在本说明书中，常规轮辋指在轮胎T所基于的规则中确定的轮辋。所述常规轮辋包括JATMA规则中的“标准轮辋(standard rim)”、TRA规则中的“设计轮辋(Design Rim)”以及ETRTO中的“测量轮辋(Measuring Rim)”。在本说明书中，常规内压指在轮胎T所基于的规则中确定的内压。所述常规内压包括JATMA规则中的“最大空气压力(maximum air pressure)”、TRA规则中的“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限(TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”中的“最大值(maximumvalue)”以及ETRTO中的“充气压力(INFLARION PRESSURE)”。在此测量中，没有对轮胎T施加负载。
包括引导表面40的胎圈环可以通过重复利用传统胎圈环8(见图9)而获得。更具体地，传统胎圈环8的内周表面10被切割而形成引导表面40。通过重复利用而获得的胎圈环是便宜的。
在包括橡胶胎圈包布的轮胎中，橡胶组成物剧烈地流动。因此易于形成长胎趾。根据本发明的模具适用于包括橡胶胎圈包布的轮胎。当然，模具22也可用来制造包括帆布胎圈包布的轮胎。
图8是示出根据本发明的另一种实施方式的模具48的一部分的剖面图。以与图2所示的模具22的相同方式，模具48也包括多个胎面区段、上部侧板、上部胎圈环、下部侧板以及下部胎圈环50。图8示出了下部胎圈环50。
下部胎圈环50包括侧部形成表面34、底部形成表面36、用于胶囊的支撑表面52以及用于胶囊的引导表面40。支撑表面52是倒圆的。支撑表面52的径向距离理论上是零。在实际的金属模具中，不可避免地形成具有微小宽度的支撑表面52。同样地，在模具48中，通过引导表面40建立胶囊B以及通过支撑表面52支撑胶囊B。同样地，在模具48中，可以抑制长胎趾。在长胎趾的抑制方面，倒圆的曲率半径R优选地等于或小于5.0mm，更优选地等于或小于2.0mm。在防止胶囊B的损坏方面，曲率半径R优选地等于或大于0.1mm，更优选地等于或大于0.5mm，特别优选地等于或大于1.0mm。
实施例
【实施例1】
制备具有如图1到5和图7所示的形状的模具。在此模具中，支撑表面的径向距离L2为3.0mm，引导表面的角度θ为45度，且底部形成表面的宽度W1为21.0mm。将生胎放置到模具中，并进行加压和加热以获得轮胎。轮胎的尺寸为“195/75R15”。轮胎的芯的宽度W2为10.0mm。由此，比(W1/W2)为2.1。
【实施例2】
除了使用图8中所示的模具之外，以与实施例1中相同的方式获得轮胎。模具的支撑表面是倒圆的。倒圆的曲率半径为0.5mm。支撑表面的径向距离L2理论上为零。
【实施例3到5以及比较例1到3】
除了使用具有下面的表1所示的距离L2之外，以与实施例1中相同的方式获得轮胎。
【实施例6到13】
除了使用具行下面的表2所示的角度θ的模具之外，以与实施例1中相同的方式获得轮胎。
【实施例14到17】
除了使用具有底部形成表面的宽度W1的模具之外，以与实施例1中相同的方式获得轮胎。
【传统例】
除了使用图9和10中所示的模具之外，以与实施例1中相同的方式获得轮胎。模具既不包括支撑表面也不包括引导表面。
【外观观察】
视觉观察胎圈外观。结果示于下面的表1到3中。
【RFV的测量】
根据“JASO C607：2000”中指定的均匀性条件测量出RFV。通过测量二十个轮胎而获得的结果的平均值示于下面的表1到3中。
表1评估结果
  实施例2   实施例3   实施例1   实施例4   实施例5   比较例1   比较例2   比较例3
支撑表面的径向距离L2(mm)     0     2.0     3.0     4.0     5.0     6.0     8.0     10.0
引导表面的角度θ(度)     45     45     45     45     45     45     45     45
比(W1/W2)     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1
轮胎外观     良好     良好     良好     良好     良好     良好     良好     长胎趾(小)
RFV(N)     63     65     69     73     80     83     84     86
表2评估结果
  实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   实施例13
支撑表面的径向距离L2(mm)     3.0     3.0     3.0     3.0     3.0     3.0     3.0     3.0
引导表面的角度θ(度)     10     20     30     50     60     70     80     90
比(W1/W2)     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1     2.1
轮胎外观     长胎趾(大) 脱套(小) 良好 良好 良好 脱套(小) 脱套(小)     长胎趾(大)
    脱套(小)     脱套(小)
RFV(N)     85     85     83     80     84     86     89     89
表3评估结果
  实施例14   实施例15   实施例16   实施例17   传统例
支撑表面的径向距离L2(mm) 3.0 3.0 3.0 3.0 -
引导表面的角度θ(度)     45     45     45     45     -
比(W1/W2)     1.5     1.7     1.9     2.6     2.6
轮胎外观 良好 良好 良好 良好     长胎趾(大)
    脱套(小)
RFV(N)     63     63     65     73     85
如表1到3所示，在根据实施例的模具中不容易产生缺陷。从评估结果来看，本发明的优势是明显的。
包括支撑表面和引导表面的胎圈环并不限于两段式模具，而是也可用于两件式模具(two piece mold)。上面的描述仅仅是说明性的，可在不脱离本发明范围的情况下进行多种变化。

Claims (5)

1.一种用于轮胎的模具，其包括用于硫化并形成轮胎胎圈的胎圈环，所述胎圈环包括：
底部形成表面，用于抵接胎圈底部以确定所述胎圈底部的形状；
用于胶囊的支撑表面，其定位在相对所述底部形成表面的径向内侧上；以及
用于胶囊的引导表面，其定位在相对所述支撑表面的径向内侧和轴向外侧上，且
所述支撑表面的径向距离等于或小于5.0mm。
2.如权利要求1所述的模具，其中，所述引导表面从径向外侧朝径向内侧轴向向内倾斜，且所述引导表面相对径向方向的角度等于或大于15度并且等于或小于75度。
3.如权利要求1所述的模具，其中，所述引导表面的距离等于或大于5mm。
4.如权利要求1所述的模具，其中，所述底部形成表面的轴向宽度(W1)与胎圈芯的轴向宽度(W2)的比(W1/W2)等于或小于2.5。
5.一种制造轮胎的方法，其包括以下步骤：
将生胎放置到包括胎圈环的模具中，所述胎圈环具有：底部形成表面，用于抵接在胎圈底部上以确定所述胎圈底部的形状；用于胶囊的支撑表面，其定位在相对所述底部形成表面的径向内侧上；以及，用于胶囊的引导表面，其定位在相对所述支撑表面的径向内侧和轴向外侧上，且所述支撑表面的径向距离等于或小于5.0mm；以及
将由所述模具和所述胶囊环绕的腔中的生胎加压并加热，由此通过所述胎圈环形成胎圈。
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