[0001]用于制造充气轮胎的方法和设备
[0002]技术领域
[0003]本发明涉及用于制造采用环形刚性芯体的充气轮胎的方法和设备。
[0004]背景技术
[0005]已知一种如例如在JP11-115420A2中所披露的用于制造充气轮胎的方法，所述方法通过按顺序地将诸如未硫化的橡胶条带、钢丝、帘线等轮胎构成构件施加于具有对应于成品轮胎的内表面的外表面的刚性芯体上来形成未硫化轮胎而制造充气轮胎。在这种情形中，通过将具有刚性芯体的未硫化轮胎输送到硫化模具中并且封闭所述硫化模具以便形成一硫化空间，在该空间中，将未硫化轮胎密封并且储存在该硫化模具与刚性芯体之间，然后通过向所述硫化模具与刚性芯体中供应硫化介质以便硫化所述未硫化轮胎，从而制造出充气轮胎。
[0006]当将要使用这种刚性芯体制造充气轮胎时，存在这样的情形，即，刚性芯体会承受来自硫化模具的过大的夹紧力并且在硫化时破损。也就是说，当将未硫化轮胎与刚性芯体一起输送到硫化模具中时，刚性芯体的温度是正常温度，例如大约20℃，或者如果已使其预热的话，温度大约为100℃，而硫化模具的温度被保持在略低于170℃(硫化温度)，因为其热容量较大。在通过在这种状态下封闭硫化模具而使硫化模具与刚性芯体的内端相接触之后，如果将硫化介质供应到硫化模具与刚性芯体中，则刚性芯体的温度会从输送时的温度上升到硫化温度，升高大约150℃或70℃，并且经受较大的热膨胀。但是硫化模具的温度几乎不升高并且基本上没有热膨胀，而且，其运动受大的夹紧力的严格控制，该大的夹紧力向刚性芯体与硫化模具的接触部分施加了过大的夹紧力并且可能损坏刚性芯体。
[0007]为了避免出现上述的过大的夹紧力，在封闭硫化模具时，可在刚性芯体的内端与硫化模具之间设有略小于刚性芯体的热膨胀的间隙。然而，在这种情形中，在直到由于刚性芯体的热膨胀而失去所述间隙之前的时期内，粗制生胶可能会从该间隙中突出并产生毛刺。
[0008]并且，当刚性芯体的热膨胀率(线性膨胀率)大于硫化模具的热膨胀率，例如当硫化模具由钢制成而刚性芯体由铝合金等形成时，这类问题会更加明显。
[0009]发明内容
[0010]本发明的一个目的是提供用于制造充气轮胎的方法和设备，该方法和设备能够有效地防止这种状态，即，未硫化橡胶在硫化时从刚性芯体与硫化模具之间的间隙中突出而产生毛刺，或者刚性芯体承受来自硫化模具的过大的夹紧力而损坏。
[0011]因此，依照本发明，提供了一种用于制造充气轮胎的方法，其中在刚性芯体的外表面上形成未硫化轮胎，将未硫化轮胎与刚性芯体一起输送到硫化模具中，并且将硫化模具封闭以在硫化模具与刚性芯体之间形成用于密封和储存未硫化轮胎的硫化空间，从而使未硫化轮胎在该硫化空间中硫化，其中，将由硫化模具与刚性芯体中的任意一个支撑的环形可动密封件推向硫化模具与刚性芯体中的另一个的表面，以便防止当硫化模具被封闭时在硫化模具与刚性芯体之间产生间隙并且在硫化时吸收刚性芯体形状上的变化。
[0012]另外，依照本发明，提供了一种用于制造充气轮胎的设备，该设备设有用于在其外表面上形成未硫化轮胎的刚性芯体以及可将未硫化轮胎与刚性芯体一起输送的硫化模具，其中，将硫化模具封闭以在硫化模具与刚性芯体之间形成硫化空间以密封和储存未硫化轮胎，并且使在该硫化空间中的未硫化轮胎硫化，其中，提供了由硫化模具与刚性芯体中的任意一个支撑的环形可动密封件，并且朝向硫化模具与刚性芯体中的另一个的表面推动该可动密封件，以便防止当该硫化模具被封闭时在硫化模具与刚性芯体之间产生间隙并且在硫化时吸收刚性芯体形状上的变化。
[0013]依照本发明，当将硫化模具封闭时，将由硫化模具与刚性芯体中的任意一个支撑的环形可动密封件推向另一个的表面以防止当封闭硫化模具时在硫化模具与刚性芯体之间产生间隙，从而在硫化时未硫化橡胶不会从硫化模具与刚性芯体之间的间隙中突出，并因此可确实防止毛刺的产生。当通过向硫化模具与刚性芯体中供应硫化介质来硫化未硫化轮胎时，已处于正常温度或预热温度的刚性芯体的温度升高到硫化温度，并且刚性芯体由此受热膨胀。然而，由于由硫化模具或刚性芯体支撑的环形可动密封件吸收了硫化时刚性芯体形状上的改变，所以作用在刚性芯体上的夹紧力几乎不改变，因此，可以防止刚性芯体的损坏。并且，即使在刚性芯体与硫化模具之间的热膨胀率方面存在较大差异，也能可靠地发挥该功能。
[0014]优选的是，上述硫化模具与刚性芯体中的任意一个具有用于储存可动密封件的环形凹槽部分并且还设有布置在该环形凹槽部分中的用于将可动密封件压向硫化模具与刚性芯体中的另一个的表面的推动装置。
[0015]优选的是，将环形凹槽部分设置在刚性芯体处，并且通过在封闭硫化模具之前将可动密封件的外表面与邻近所述环形凹槽部分两侧的刚性芯体的表面对齐，可避免基于在可动密封件与刚性芯体之间的边界处产生的台阶的在未硫化轮胎内表面上的阶梯位移。
[0016]在这种情形中，优选的是，将可动密封件的外表面与之形成弹性接触的硫化模具的内表面部分形成为其宽度窄于所述环形凹槽部分的突出部分。
[0017]推动装置优选地为由金属制成的压缩弹簧。在这种情形中，它可以确保在高温下长时间地向可动密封件施加推动力。
[0018]优选的是，推动装置以1-3MPa的接触压力使可动密封件与上述硫化模具和刚性芯体中的另一个的表面形成弹性接触。在这种情形中，可消除未硫化轮胎突出或者硫化模具或刚性芯体变形的担心。
[0019]优选的是，将可动密封件如此构成，即，由刚性芯体支撑在邻近未硫化轮胎的胎圈末端位置的位置处或由硫化模具支撑在邻近未硫化轮胎的胎圈底部位置的位置处。
[0020]附图说明
[0021]图1是局部剖开的平面图，示出了根据本发明第一优选实施例的在形成未硫化轮胎的状态下的刚性芯体。
[0022]图2是从图1中的箭头2-2看时的截面图。
[0023]图3是储存有未硫化轮胎及刚性芯体的硫化设备的正面截面图。
[0024]图4是硫化时胎圈部分附近的正面截面图。
[0025]图5是与图3相似的正面截面图，示出了根据本发明第二优选实施例的在储存有未硫化轮胎以及刚性芯体的状态下的硫化设备。
[0026]图6是硫化时胎圈部分附近的正面截面图。
[0027]具体实施方式
[0028]下面将参照图1至4描述本发明的第一优选实施例。
[0029]在图1和图2中，附图标记11表示通常呈环形的由金属制成的刚性芯体。刚性芯体11沿径向在外侧上具有与硫化的充气轮胎(成品轮胎)的内表面形状相同的外表面。通过沿周向紧密地对准多个弧形的芯体部分12来组装刚性芯体11。芯体部分12由两种类型的部分构成：其平面形状为扇形的扇形部分12a和接近于脊形的倾斜部分12b，并且它们沿周向交替地布置。
[0030]在每个芯体部分12内部，形成有沿周向延伸的贯穿腔14，并且这些贯穿腔14沿芯体部分12的周向在两端处开口。这里，当如上所述地沿周向在封闭状态下组装芯体部分12时，所有的贯穿腔14以环的状态贯穿，以便以连续环的状态构成用于将硫化介质供应到刚性芯体11中的硫化介质腔15。
[0031]附图标记18表示安装于刚性芯体11外侧的未硫化轮胎。通过将例如诸如未硫化的橡胶条带、钢丝、帘线等的轮胎构成构件按下述顺序施加到刚性芯体11上而在刚性芯体11的外侧上形成未硫化轮胎18。即，首先，以螺旋状态将未硫化的橡胶条带许多次施加于刚性芯体11的外侧上，以便形成内衬层19，然后，以螺旋状态将胎圈钢丝20多次缠绕在胎圈部分B中的内衬层19的外侧上。
[0032]接着，在将胎体帘线21于两个胎圈部分B处折叠的同时将其沿子午线方向施加在内衬层19的外侧上，同时沿周向多次使该施加发生位移以构成胎体帘布层22。在这之后，以螺旋状态将胎圈钢丝23多次缠绕在胎圈部分B中的胎体帘布层22的外侧上，以形成用胎圈钢丝23将胎体帘布层22保持在其间的胎圈芯24。
[0033]然后，将带束层帘线26按螺旋状多次施加在胎体帘布层22沿径向的外侧上以形成带束层27，随后，将未硫化的橡胶条带以螺旋状态多次施加在侧壁部分S中的胎体帘布层22的外侧上以形成侧胎面28，并且通过按螺旋形将未硫化的橡胶条带多次施加于带束层27的外侧上以形成顶部胎面29，从而形成未硫化轮胎18。
[0034]这里，在上述未硫化轮胎18的胎趾U附近的扇形部分12a和倾斜部分12b的上表面和下表面上，分别形成有沿周向延伸的具有相同曲率半径的弧形凹槽31a和31b。如果如上所述地以紧密的状态沿周向装配扇形部分12a和倾斜部分12b，所述弧形凹槽31a和31b连续并且形成在未硫化轮胎18的两个胎趾U附近、在刚性芯体11的上表面和下表面上分别沿胎趾U延伸的一对环形凹槽32。
[0035]这些环形凹槽32包括位于表面侧上的宽度较窄部分32a和位于内侧上并且比宽度较窄部分32a宽的宽度较宽部分32b，并且环形凹槽32具有T形横截面。并且，在每个环形凹槽32的宽度较窄部分32a和宽度较宽部分32b之间的边界处，形成有平行于刚性芯体11的上和下表面并且用作止动器的台阶面32c。
[0036]将长度分别与这些弧形凹槽31a和31b的长度相等的弧形件33a和33b以可移动的方式沿深度方向插入到所述弧形凹槽31a和31b中。当以紧密的状态沿周向装配扇形部分12a和倾斜部分12b时，这些弧形件33a和33b连续地构成环形可动密封件34。因此，环形可动密封件34以可移动的方式沿环形凹槽32的深度方向被插入每个环形凹槽32中。
[0037]而且，与环形凹槽32的构成一样，这些可动密封件34也是由位于表面侧上并且宽度等于宽度较窄部分32a的宽度的宽度较窄部分34a以及位于内侧上并且宽度等于宽度较宽部分32b的宽度的宽度较宽部分34b构成，并且具有T形截面。并且，在每个可动密封件34的宽度较窄部分34a和宽度较宽部分34b之间的边界处，形成有可与环形凹槽32的台阶面32c接触的台阶面34c。
[0038]由金属制成的压缩盘簧36分别介于弧形件33a、33b与弧形凹槽31a、31b的底面之间。因此，用于推动可动密封件34以从环形凹槽32中突出(即，朝向下面将描述的上模和下模)的金属的压缩盘簧36被储存在每个环形凹槽32中。当金属的压缩盘簧36以这种方式被用作推动装置时，即使在用于硫化的高温下被长时间使用，也可确实地将推动力施加到可动密封件34上，稍后将对此进行描述。
[0039]并且，当如上所述的接收来自盘簧36的推动力时，每个可动密封件34被移动到突出侧，但是该移动通过台阶面34c与环形凹槽32的台阶面32c的接触而受到限制并且在相关位置处停止。此时，每个可动密封件34的外表面位于刚性芯体11的上和下表面的延长部分上，该延长部分位于可动密封件34插入其中的环形凹槽32的两侧上，因此，可动密封件34的外表面与刚性芯体11的上和下表面齐平，并且在它们的边界处不存在台阶。
[0040]当可动密封件34的外表面位于刚性芯体11的位于环形凹槽32的两侧上的上、下表面的延长部分上且在封闭硫化模具之前没有外力施加于可动密封件34上时，可避免基于在可动密封件34与刚性芯体11之间的边界处产生的台阶的在未硫化轮胎18的内表面上的阶梯式位移。
[0041]当如上所述的将未硫化轮胎18形成在刚性芯体11的外侧上时，未硫化轮胎18与刚性芯体11一起通过输送装置(未示出)被输送到用于硫化的硫化装置41中。这里，如图3和4中所示，上述硫化装置41具有下底座42，并且在该下底座42上固定一下台板43，在硫化时，将高温和高压的硫化介质供应到该下台板43中，其中，将用于模制未硫化轮胎18的下侧壁部分S和下胎圈部分B的下模44安装在该下台板43上。
[0042]附图标记45表示布置于下底座42上方并且具有与下台板43一样固定于其下表面上的上台板46的上底座。上底座45由气缸(未示出)上下升降以与下底座42接近/分开。紧位于在上底座45的下面地布置有与所述气缸中的活塞杆47的末端相连的顶板48，并且该顶板48可通过气缸的操作与上底座45分开地被提升。
[0043]附图标记49表示固定于顶板48的下表面上并且随顶板48上下升降以与下模44接近/分开的上模。上模49在硫化时模制未硫化轮胎18的上侧壁部分S和上胎圈部分B。附图标记50表示沿径向从外侧围绕顶板48布置的外环。外环50的上端沿上底座45的径向固定于外端上。并且，外环50的内圆周50a是向下扩展的斜面(圆锥面的部分)。
[0044]附图标记52表示沿周向对准的多个扇形部分。扇形部分52通过沿径向在上模49外侧的顶板48在其上端沿径向可移动地得到支撑，并且在硫化时将硫化介质供应到其内部。另外，扇形模具构件53被安装在每个扇形部分52的内圆周上，并且这些模具构件53在硫化时模制未硫化轮胎18的胎面部分T。
[0045]在每个扇形部分52的外圆周52a上，形成具有与外环50的内圆周50a的斜度相同的斜面(圆锥面的部分)，并且这些内圆周50a和外圆周52a通过燕尾接合而连接并且以可滑动的方式相接合。因此，当外环50相对于顶板48上下升降时，扇形部分52和扇形模具构件53在内圆周50a和外圆周52a的同步的楔入作用下沿径向移动，同时由顶板48支撑。上述的扇形部分52和扇形模具构件53通常构成扇形模具54。
[0046]并且，当将其上固定有未硫化轮胎18的刚性芯体11横向地装在下模44上并且在顶板48与上台板46接触的情况下将上底座45降低到下限位置时，所有的扇形模具54都由外环50推动并且沿径向移动到内部极限位置，从而相邻的扇形模具54呈现出紧密接触的连续的环状。此时，将由下模44和上模49以及扇形模具54构成的硫化模具55封闭，以便以环形形状形成用于将未硫化轮胎18密封并储存在它与刚性芯体11之间的硫化空间56。
[0047]之后，当从供应源(未示出)将高温和高压的硫化介质供入下台板43、上台板46、扇形部分52以及硫化介质腔15中时，未硫化轮胎18在由下模44、上模49、扇形模具54以及刚性芯体11围绕的同时被硫化。
[0048]接下来，将说明上述第一优选实施例的操作。
[0049]首先，在使以环形状态装配的刚性芯体11围绕轴线转动的同时，将上述的轮胎构成构件(未硫化的橡胶条带、钢丝、帘线等)顺序地供应并施加到其外表面上，以便形成由内衬层19、胎体帘布层22、胎圈芯24、带束层27、侧胎面28、以及顶部胎面29构成的未硫化轮胎18。
[0050]然后，通过输送装置将刚性芯体11和在外部形成的未硫化轮胎18输送到硫化装置41。此时，如上所述的将刚性芯体11和未硫化轮胎18加热到正常温度或预热温度，但是在任何一种情形中，温度都是相对较低的，同时由于硫化装置41具有较大的热容量，下模44、上模49以及扇形模具54处于接近硫化温度的高温下。此后，将所输送的刚性芯体11和未硫化轮胎18横向地装载在打开的下模44上。此时，沿下模44的径向在内端处形成并且在未硫化轮胎18的胎圈部分B的径向上沿内侧表面突出的突出部分44a的上表面与可动密封件34的外表面相接触。
[0051]接着，在上台板46和顶板48之间存在预定间隙的状态下，上底座45和顶板48被整体地降低。并且，当扇形部分52与下底座42的顶面接触并且上模49与未硫化轮胎18相接触时，顶板48的降低停止。此时，沿上模49的径向在内端处形成并且在未硫化轮胎18的胎圈部分B的径向上沿内侧表面突出的突出部分49a略微地将上部可动密封件34推入环形凹槽32中，压在盘簧36上，同时下模44的突出部分44a也略微地将下部可动密封件34推入到环形凹槽32中且压在盘簧36上。
[0052]在如此封闭硫化模具55时，当如上所述的由下模44和上模49的突出部分44a和49a将可动密封件34推压在盘簧36上时，它们受压而相互接触，从而可容易并且确定地消除刚性芯体11与下模44和上模49之间的间隙。因此，在稍后将描述的硫化中，未硫化橡胶不会从刚性芯体11与下模44和上模49之间突出，并且可避免产生毛刺。
[0053]这里，在由下模44和上模49将可动密封件34推入到环形凹槽32中时位于可动密封件34与下模44的上表面和上模49的下表面之间的接触压力优选地在调节盘簧36的推动力的1到3MPa(弹簧常数)的范围内。这是由于如果它小于1MPa，在稍后将描述的硫化时，未硫化橡胶会从可动密封件34和下模44以及上模49之间突出，而如果它超过了3MPa，则下模44和上模49的突出部分44a和49a会变形。
[0054]甚至在如上所述地停止顶板48的降低之后，当只有上底座45仍然被降低时，气缸的活塞杆47被缩回，并且上底座45接近顶板48。如果上底座45以这种方式靠近顶板48，外环50通过内圆周50a和外圆周52a的楔入作用同步地使扇形模具54沿径向在内侧移动。
[0055]当上底座45被降低到下限位置时，扇形模具54沿径向被移动到内部极限位置以便封闭硫化模具55，并且，未硫化轮胎18被密封和储存在硫化空间56中。接着，在将较大的夹紧力施加在上底座45上之后，将高温和高压的硫化介质供给下台板43、上台板46、扇形部分52以及硫化介质腔15，以便使未硫化轮胎18硫化。
[0056]在硫化时已处于正常温度或预热温度下的刚性芯体11由硫化介质加热且其温度升高到硫化温度并且受热膨胀。此时，下模44和上模49仅推动(移动)可动密封件34进一步进入环形凹槽32的内部，压在盘簧36上，但是对于刚性芯体11的夹紧力几乎不变，从而可避免刚性芯体11的损坏。并且，即使在刚性芯体11与硫化模具55之间的热膨胀率方面存在较大差异，也能可靠地发挥该功能。
[0057]当如上所述地完成未硫化轮胎18的硫化时，通过与以上操作相反的操作打开硫化模具55，然后通过输送装置将其上固定有硫化轮胎的刚性芯体11输送到加工位置。并且，在该加工位置处，将芯体部分12拆开并从内部中取出硫化轮胎。
[0058]图5和6示出了本发明的第二优选实施例。在该优选实施例中，具有T形横截面的环形凹槽60如此形成，即，它在未硫化轮胎18的两个胎踵H附近分别在下模44的上表面和上模49的下表面上沿胎踵H延伸。另一方面，将具有T形横截面的环形可动密封件61沿环形凹槽60的深度方向可移动地插入每个环形凹槽60中，并且将用作用于向刚性芯体11推动可动密封件61的推动装置的盘簧62储存在每个环形凹槽60中，位于可动密封件61与环形凹槽60的底面之间。
[0059]并且，在使上模49接近下模44时封闭硫化模具55的时候，由刚性芯体11抵抗盘簧62的作用地将两个可动密封件61略微推入，从而消除在刚性芯体11与下模44和上模49之间的间隙，以便防止在硫化时未硫化橡胶从刚性芯体11与下模44和上模49之间突出，并且在硫化时由可动密封件61通过克服盘簧62的作用地进一步推入可动密封件61而吸收刚性芯体11的热膨胀，以便防止刚性芯体11的损坏。
[0060]另外，在该第二优选实施例中，在封闭硫化模具55之前，沿可动密封件61的径向位于外端处的外表面被布置成与在该外表面附近的下模44和上模49的上表面和下表面的延伸部分齐平，但是沿径向在内端处的外表面从邻近该外表面的下模44和上模49的上表面和下表面处突出，以便发挥与突出部分44a和49a相同的作用。其它的结构与作用和第一优选实施例的相同。
[0061]如上所述，依照本发明，可避免在硫化时未硫化橡胶从刚性芯体和硫化模具之间突出而产生毛刺或刚性芯体受到来自硫化模具的过大的夹紧力而损坏这样的情形。
[0062]已经结合示出的优选实施例描述了本发明，但是在执行本发明时可作出各种改变。
[0063]例如，在上述每个优选实施例中，硫化模具55由下模44、上模49和扇形模具54构成的，但是本发明也可适用于仅由下模和上模制成的硫化模具。在这种情形中，未硫化轮胎的胎面部分的下半部分由下模模制，而上半部分由上模模制。
[0064]另外，在上述每个优选实施例中，在硫化之前使可动密封件34的外表面与刚性芯体11的上表面和下表面齐平，但是在本发明中，可动密封件的外表面也可预先从刚性芯体的上表面和下表面突出相当于可动密封件被推入的总量。在这种情形中，当硫化完成时可动密封件的外表面与刚性芯体的上表面和下表面齐平。
