用于真空成形弹性轮胎的方法和设备的制作方法

专利名称：用于真空成形弹性轮胎的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于真空成形包含带束、帘布层和胎圈的芯部的弹性 运输轮胎的方法和设备。
背景技术：
本发明涉及一种新颖和独特的真空成形设备，在由弹性材料成形 运输轮胎的自动方法中使用以提供平衡的运输轮胎，其中弹性材料包 括最优定位的带束、帘布层和胎圈的芯部。
迄今公认的是，在浇注过程的早期，从轮胎胎面模腔中释放空气 可以消除通过模子内间隔的孔从空腔中释放来自胎面的材料的必要 性，其中这些材料是在浇注过程中流入并且会形成凸起或"乳状物"。 这种凸起或"乳状物"从胎面表面伸出并且在轮胎从模子上移走时脱 下，不得不在轮胎使用过程中截断或磨掉。为了防止这些不希望的异 物，公认的是就在胎面浇注之前将空气从模腔中排出，这就消除了在 轮胎胎面模子中提供流道或通风孔的必要而仍然得到光滑的不起皱或 无瑕疵的完成的胎面表面。就在形成轮胎胎面之前向轮胎模子中引入
真空的这种实例显示在美国专利No4， 573， 894和5， 152， 951中。
美国专利No. 4， 573， 394阐述了一种轮胎模子，该轮胎模子具有用 于接收并且最后成形轮胎的空腔。该专利界定为一个表面，该表面用 于在轮胎固化过程中接触轮胎的外部。空腔与单个真空源流体连接以 在轮胎固化周期中的早期从空腔中排出空气，从而防止空气和任意其它流体夹在轮胎和将变成轮胎胎面的界定了空腔的表面之间。因此消 除了轮胎外部中空隙形式的视觉效应。
与'894专利相似，美国专利No. 5， 152， 951也提供用于在轮胎固化 周期的早期从模腔中消除流体。该专利提供用于通过模型件的表面之 间界定了模子分型线区域的空间排空流体。这两篇专利都提供了单个 真空源和它与模腔的连接以形成轮胎侧壁和胎面表面。同时，本发明 提供用于既在弹性混合物导入模腔之前将空气由其中排空，又用于拉 动无空气的混合物通过模子。该流动填充内模和外模壁之间的区域， 移动通过帘布层、带束和胎圈的芯部，从而形成没有空隙或气阱的完 成的运输轮胎。
本发明的真空成形设备中使用的帘布层、带束和胎圈的芯部阐述 在美国专利申请"Tire Core Package for Use in Manufacturing a Tire With Belts, Plies and Beads and Process of Tire Manufacture" 中，其序列号为10/143，678，于2002年5月13日由本申请的发明者中的 两人提交，并且该申请当前未决。该专利申请提出一种方法，利用在 心轴上形成的帘布层和带束层之间夹入的预固化弹性体层装配到模子 中，利用旋转浇注方法形成轮胎。同样，本申请的发明者之一是2004 年5月28日提交的分配的序列号为10/856652的美国专利申请 "Elastomeric Tire With Arch Sh邻ed Shoulders"的唯一的发明者。 本发明是早期用于形成运输轮胎的旋转浇注设备中使用的旋转浇 注设备和方法的早期专利申请的由弹性材料形成运输轮胎的新途径， 这些早期专利申请显示并讨论于本申请的发明者中的两个人近期提交 的美国专利申请，专利申请是题为"Method and Apparatus for Forming a Core of Plies ， Belts and Beads and For Positioning the Core in a Mold For Forming an Elastomeric Tire and the FormedElastomeric Tire"的申请，2004年6月4日提交，被分配的申请号为 10/860997， 以及题为"Improved Method and Apparatus for Forming a Core of Plies ， Belts and Beads and for Positioning the Core in a Mold for Forming an Elastomeric Tire" , 2004年8月2日提交， 被分配的申请号为10/809/807。所有这些早期专利都涉及旋转浇注方 法和设备并且不涉及如本发明所述的真空成形设备和方法。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于形成运输轮胎的真空成形设备 和方法，运输轮胎包含封装在其中的帘布层、带束和胎圈的芯部，芯 部被最优地定位以提供基本上完全平衡的轮胎。
本发明的另一个目的是提供一种用于在单个操作中形成弹性轮胎 的真空设备，弹性轮胎具有封装在其中的帘布层、带束和胎圈的芯部， 其中在弹性材料混合物进入模子之前，空气从弹性材料混合物中排出， 并且弹性材料在真空下被拉动通过模子，基本上填充芯部层之中、之 间和贯穿的所有空隙，从而形成其中最优地定位了帘布层、带束和胎 圈的芯部的同质的轮胎。
本发明的另一个目的是提供一种真空浇注设备，它包括罐，罐在 接收混合的弹性体组分的体积时最初置于高真空下，且真空从混合物 中吸出空气，随后，罐对大气开放并且无空气的混合物的圆柱被允许 穿过罐排气阀并且移动到处于低度真空中的模腔，其中，帘布层、带 束和胎圈的芯部保持在内模和外模表面之间的空腔中，且低度真空拉 动无空气的混合物经过芯部，填充模腔，并且允许固化成同质的完成 的轮胎。本发明的另一个目的是提供一种模子，该模子具有空腔作为真空 成形设备的部件，且真空成形设备具有连接到真空源上的贮存器，贮 存器在顶端开口以接收弹性材料组分的混合物并且经受高真空，高真 空将空气从混合物中吸出以准备它通过排气阀进入在低度真空下的模 腔中。
本发明的另一个目的是提供贮存器罐与模子环形区域的连接，模 子环形区域包含心轴，心轴上放置了具有分隔层的帘布层、带束和胎 圈的轮胎芯部并且上面加有轮胎帘线的巻绕，且模腔处于低度真空下， 并且贮存器罐在高真空下，这样弹性混合物流中夹入的空气就被移除， 并且在罐阀打开时，无空气的弹性材料混合物就拉入模腔中，移动通 过和经过以完全地封装轮胎芯部，形成同质的轮胎。
本发明的另一个目的是提供一种真空成形设备，其中轮胎带束、 帘布层和胎圈的芯部将在完成的轮胎中封装在最佳位置以提供几乎完 全平衡的完成的轮胎。
本发明的另一个目的是提供一种制造弹性轮胎的真空成形设备， 其中在形成过程中，在弹性材料混合物进入模子中之前，基本上所有 的空气都由弹性材料混合物中移走，材料在低度真空下穿过模子被拉 动，以完全渗透通过并且围绕帘布层、带束和胎圈的芯部和保持在模 腔中的衬垫，在单个成型操作中，形成轮胎，轮胎准备好在冷却后从 模子中移走。
本发明的另一个目的是提供一种心轴，心轴上放置了具有衬垫的 帘布层、带束和胎圈的芯部，用于装配到真空成形设备中，真空成形 设备包括罐以接收弹性材料组分的混合物，罐连接到真空源上以在罐 中提供高真空，该高真空从弹性混合物中移除被捕获的空气，且无空气的混合物然后穿过阀进入与低度真空相连的模腔，低度真空拉动混 合物通过轮胎，从而形成运输轮胎。
本发明的另一个目的是提供密封，用于在罐和模子分别经受高真 空和低度真空时保持完整性。
本发明的另一个目的是提供一种用于在单个操作中浇注包含帘布 层、带束和胎圈的芯部的运输轮胎的真空成形设备，生成基本上完全 平衡的同质的轮胎。
本发明涉及一种真空成形设备，它接收布置在其中的模子，模子 包括内模，内模保持心轴，心轴上设置了帘布层、带束和胎圈的芯部 且其中具有衬垫或分隔层。内模心轴用于装配到外模中，外模的环形 表面具有运输轮胎的外表面的形状，并且外模易于打开以允许移走形 成于其中的轮胎。模罐提供用于接收弹性组分的混合物并且连接到高 真空源上以从混合物中移除空气。在空气移除以后，混合物在拉动混 合物通过模子的低度真空的作用下，穿过针阀进入内模心轴和外模之 间的环形区域。弹性材料混合物穿过并且传送以后封装轮胎芯部。在 设备中罩盖和外模顶部之间围绕模子主体和罐上配设了密封，以包含 高真空和低度真空，高真空和低度真空优选是由分开的真空源产生的。
一旦收到固定体积的弹性材料混合物，罐就被密封并且经受高真 空。真空拉动通过罐中的端口，并且被操作直至罐中的混合物中基本 上没有空气，空气是在混合过程中捕获在其中的。之后，当模子保持 在通过罩盖中的端口拉动的低度真空之下时，罐通过针阀打开并且对 外部空气开放，并且排入模子环形区域或轮毂区域中，通过低度真空 将无空气的弹性混合物拉动到其中。混合物通过并且围绕芯部，完全 地渗透并且接合到所有的芯部组分的螺纹和帘线上，模子中在混合物 之前移动的所有空气都流入罩盖端口，低度真空经此被吸出。实际上，针阀需要在罐变空之前闭合并且来到如罐中出现的环境空气状态下。 在冷却以后，模子被打开并且由此移走包含完全定位的帘布层、带束 和胎圈的芯部的完成的运输轮胎。
利用本发明的设备在单个操作中形成运输轮胎的方法的实践包 括使一定体积的混合的弹性材料组分进入模罐中，模罐优选但不必 位于模子的中心，模子包括内模和外模部件，并且在浇注之后可以很 容易地打开以移走完成的运输轮胎。内模充当或包括心轴部分，心轴 部分上放置了帘布层、带束和胎圈的芯部且其中有衬垫或分隔层，并 且外模的环形内表面具有围绕其模压的轮胎胎面花纹。


本发明可以采取特定零件和零件配置的物理形式，用于形成本发 明的设备并且实践本发明的步骤，本发明的设备和步骤在此显示为优 选实施例并且在本说明书中将详细描述且显示在形成本发明的一部分 的附图l显示了从底部毂衬上方观察的分解透视图，在此处歧管装配有 旋入底部毂衬的立柱，形成用于实践本发明的方法中所用的本发明的 设备中的内模；
图2A显示了图1中的内模部件接收一对装配在立柱上的硬泡沫芯段，.
图2B显示了除了一对之外的所有硬泡沫芯段组装到底部轮毂上作 为心轴，用于接收搁置在其上的用于运输轮胎芯部的帘布层、带束和 胎圈的芯部；
图3A显示了完成硬泡沫芯段的组装并且顶部毂衬装配到硬泡沫芯 段上；图3B显示了螺栓紧固到圆柱形轮毂歧管顶部的顶部毂衬； 图4A显示了图3中的硬芯部组件己经安装到轴上，该轴装配到枢转 臂上，且硬芯部组件显示为旋转了九十度，显示了扩张锥体与硬芯部 组件的侧面对齐，并且显示了由帘布层帘线编织的套筒对准以装配到 扩张锥体的小端部上；
图4B显示了朝下看硬泡沫芯组件时沿图4A中的线4B — 4B剖开的顶
部平面剖视图，且扩张锥体大直径端部沿扩张锥体滑动至硬芯部组件 的中心，显示了帘布层套筒对准以装配在扩张锥体的小直径端部上；
图4C是与图4B类似的视图，不同之处在于帘布层套筒端部已经拉 伸越过并且超过硬芯部组件；
图5A是与图4C类似的视图，仅仅显示了一对用于胎圈定心的囊状 物和硬板组件和定位成与帘布层套筒的端部对齐的帘布层帘线；
图5B是与图5A类似的视图，仅仅显示了左囊状物和硬板组件，该
组件为胎圈定心板，已经进入帘布层帘线套筒端部到达其中硬板与硬 芯部组件的侧面接触处，并且显示了胎圈由硬板边缘保持抵靠在硬芯 部组件左侧上；
图5C是与图5B类似的视图，还显示出了右囊状物和硬板装配到帘 布层帘线套筒端部中，并且显示了胎圈由硬板边缘保持抵靠在硬芯部 组件右侧；
图5D是与图5C类似的视图，仅仅显示了接合左囊状物的挤压板且 囊状物被充气；
图5E是与图5D类似的视图，仅仅显示了挤压板在空气以受控的速 率从囊状物中移走时已经推动到膨胀的囊状物上，导致囊状物将帘布 层帘线在胎圈上方和硬芯部组件的左侧上折叠；图5F是与图5E类似的视图，仅仅显示了挤压板已经压在已经放气 的囊状物上移动至其行程的极限处，从而围绕硬芯部组件肩部延伸囊 状物，将帘布层帘线推到囊状物表面之前；
图6A显示了与图4B类似的顶部平面图，不同之处在于，扩张锥体 显示为装配到硬芯部组件上，而硬芯部组件上已经组装了帘布层和胎 圈，并且围绕它已经施加了分隔层，且该分隔层是一层棉绒胎，并且 显示了装配到扩张锥体上的第一带束套筒以及第二带束套筒，第二带 束套筒显示为由带束帘线的交叉段形成的织物，与扩张锥体的小端部 对齐，并且使用箭头A显示了在扩张芯部上移动的带束套筒；
图6B显示了硬芯部组件且帘布层端部延伸到硬芯部组件侧面上， 且衬垫布置在帘布层和带束之间，且最后层的轮胎帘线围绕冠部缠绕；
图7A显示了与图6B类似的视图，仅仅显示了一层围绕芯部圆周缠 绕的棉绒胎；
图7B显示了与图7A类似的视图，还显示了巻轴，连续的帘线被滚 动离开巻轴，并且围绕已经由棉绒胎的分隔层罩盖的冠部缠绕；
图7C显示了与图7B类似的视图，仅仅具有显示为罩盖冠部的缠绕 的轮胎帘线；
图8A显示了硬芯部组件，且轮胎芯部缠绕在其上，从轴上移走并 且定位到模子底座上；
图8B显示了装配到一起以形成外部或外模的多个胎面段之一； 图8C显示了图8B的胎面段组装为模子外壁；
图8D显示了安装到图8C中的组件上的顶板，显示了中心孔，本发
明的真空成形设备的中心圆柱形罐经由此中心孔装配；
图8E显示了与图8D类似的视图，仅仅显示了穹顶形罩盖，该罩盖 安装中心圆柱形罐的头端，中心圆柱形罐装配到外模罩盖上，且外模罩盖中装配了中心圆柱形罐，并且中心圆柱形罐从中心孔向上延伸，
并且显示了分别装配到中心圆柱形罐的侧面和穹顶形罩盖的顶部中的
第一和第二真空端口；
图9A显示了沿图8E中的线9A—9A剖开的剖视图，且穹顶形罩盖从 外模顶部掀起，箭头B显示了穹顶罩盖降低到外模顶部上，外模顶部包 含放置在内模心轴部分上的带束、帘布层和胎圈的芯部，以箭头C显示 了浇口道进入穿过高真空罐的顶部的开口中的运动，并且使用箭头D显 示了针阀进入高真空圆柱形罐的底端孔颈的运动；
图9B是与图9A类似的视图，仅仅显示了穹顶形罩盖已经闭合在外 模顶部上，且以箭头E所示的弹性材料流穿过浇口道进入高真空罐中， 并且以箭头F显示了穿过罐端口的高度真空，且以箭头G显示的被吸出 的空气离开弹性材料流，并且显示了低度真空，以箭头H显示，低度真 空穿过罩盖端口，从模腔中和罩盖下方的区域中将以箭头I所示的空气 穿过罩盖端口吸出；
图9C是与图9B类似的视图，仅仅显示了浇口道闭合，且无空气的 弹性材料包含在高真空罐中且罐端口显示为打开，接纳环境空气，如 箭头K所示，进入罐，并且显示处于罐底部的针阀正要打开，由此穿过 弹性材料流，将空气推动到弹性材料流之前，空气显示为箭头I，且空 气被箭头H显示的低度真空吸出；
图9D是与图9C类似的视图，仅仅显示了大多数弹性材料已经从高 真空罐中通过针阀排空且针阀已经闭合，并且显示了弹性材料已经穿 过并且围绕保持在内模心轴上的帘布层、带束和胎圈的芯部和分隔层， 且弹性材料显示为已经向上传递并且刚刚进入穹顶形罩盖下方的区 域，跟随以箭头I显示的气流，穿过罩盖端口从外模流出，由箭头H显 示的低度真空由此吸出，从而完成轮胎形成；图10显示了使用本发明的设备和方法制造的一段轮胎从图9D中的
外模上移走时的侧视分解剖视图11显示了图10的轮胎的组装视图；并且
图12显示了利用本发明的真空成形设备形成图10和11的轮胎所实 施步骤的流程框示意图。
具体实施例方式
本发明是以本发明的真空成形设备90形成运输轮胎的方法和设 备，其中，带束、帘布层和胎圈的芯部被最优地定位，形成类似于图 11中的轮胎130的运输轮胎。与在本文中本申请的现有技术部分中所列 出的那些发明者的早期旋转浇注方法和设备类似，真空成形设备90提 供用于在单个操作中形成包含帘布层、带束和胎圈的基本上完全平衡
的运输轮胎，然后将轮胎从模子中拉出。
与在本申请的现有技术部分中所阐述的实践制造的早期旋转浇注
设备和方法一样，如图8E和9A至9D中所示的本发明的真空成形设备使 用在其空腔部分中包含心轴的模子，在心轴上放置了帘布层、带束和 胎圈的芯部且其中装配有分隔层。心轴的一种这样的配置是内模的外 表面，它用于在其上设置帘布层、带束和胎圈的芯部，如图l、 2A、 2B、 3A、 3B、 4A至4C、 5A至5F、 6A、 6B和7A至7C所示。最后的芯部形成在 图8A中所示的内模心轴上，且图8B至8D中显示了用于包含内模的外模 的组装。然而，应该理解，具有其心轴部分的内模以及外模配置可以 改变，并且因此可以在本公开的范围内替换为其它模子配置，以操作 本发明的真空成形设备90，如图8E、和9A至9D所示，从而制造类似于 图11中所示的轮胎130的运输轮胎。为了形成图犯中的内模，可以使用如图1中所示的内模轮毂底座
31a，且内模30包括通过将胎面段45a和45b装配成圆柱形而形成的心 轴，如图2A和2B所示，从而具有运输轮胎内表面的形状。内模底座31a 显示为具有包括中心孔33的中心盘32，中心盘32包括间隔的椭圆端口 34并且向上成台阶状至连续的支架35，立柱36安装在支架35上以由它 沿直角延伸。立柱36彼此以隔开的间隔设置，并且每个立柱均包括带 螺纹的螺母37，螺母37固定到每个立柱端部36a之上。从立柱36向外， 轮毂底座31a向上成台阶状进入唇部38，并且从唇部38向外，它向下成 台阶状进入平部39，平部39延伸到板边缘。如图1中所示，圆柱形轮毂 40装配到模子轮毂底座31a上。圆柱形轮毂具有由此穿过的中心孔42并 且其下端对准以装配到中心盘区域32上，并且定位在其上以将间隔的 椭圆端口41与轮毂底座的间隔的椭圆端口34对齐。圆柱形轮毂40通过 将杆43穿过侧面纵向孔44装配并且将杆螺纹端43a拧紧到在轮毂底座 31a的侧面形成的螺纹孔44a中而保持在适当的位置。
图2A显示了轮毂40，轮毂40装配到内模轮毂底座31a上并且通过杆 43的螺纹端43a拧进轮毂底座螺纹孔44a中而保持在其上，如图1所示。 图2A分别显示了形成心轴的硬泡沫芯顶部部分45a和底部部分45b的安 装孔，且每个硬泡沬芯部分接收由此装配的立柱36之一。在图2中，除 了一对之外，其它所有的硬泡沫芯顶部部分45a和底部部分45b己经装 配到立柱36上，并且螺母37显示为已经拧到立柱螺纹端36a上。
图3A显示了轮毂40的顶部，其中形成心轴的硬泡沫芯顶部部分45a 和底部部分45b装配到其上，且轮毂40的顶部与轮毂顶部31b对齐，应 当理解，轮毂底座和顶部31a和31b分别为彼此的镜像。图3B显示了装 配到轮毂40的顶部上的轮毂顶部31b，轮毂40具有穿过轮毂顶部31b形 成的间隔的椭圆端口41，轮毂顶部31b包括椭圆端口47，椭圆端口47与轮毂40中的椭圆端口41和轮毂底座31a中的椭圆端口34对齐，这就提供 了通过组件的流动路径，并且显示了螺栓47，每个螺栓47都对准用于 经过轮毂顶部31b拧进螺母37中。当每个螺母37显示为已经拧到每个立 柱36的螺纹端36a上时，就完成了内模30的装配，并且组装的硬泡沫芯 部分充当用于在其上建立图8A中的轮胎芯部75的心轴。
为了准备形成如图4A中所示的轮胎芯部75，内模30具有穿过轮毂 底座和顶部31a和31b中对齐的中心孔33安装的轴48，作为直立构造的 一部分，直立构造允许内模30从水平状态枢转通过九十度，并且轴48 从枢转立柱49向外以直角延伸。枢转立柱49优选包括枢转关节50，枢 转关节50允许内模30枢转到水平状态，并且其底座51布置成允许三百 六十度的旋转。
为了形成用于置于如图4A中所示的本发明的真空成形设备中的如 图10中所示的帘布层、带束和胎圈的芯部75， 一层衬隔材料52绕着内 模30的冠部巻绕，该衬隔材料52优选为至少两个帘布层或多层的棉绒 胎。扩张锥体53显示为截头锥体，具有大直径前端53a和小直径后端 53b，并且装配到轴48上以沿着轴48滑动。扩张锥体53用于接收套筒54， 套筒54是由帘布层帘线编织的套筒，为了实践本发明，帘布层帘线优 选为人造纤维或棉帘线，实际上，现已发现人造纤维或棉帘线可以接 收进入帘线表面的弹性材料流，提供了抵抗分离的帘线和弹性体的熔 接。如果需要的话，套筒可以包括弹性材料的缆股，弹性材料编织在 其中以允许在套筒装配到扩张锥体的小直径后端53b并由此拔出。
图4B显示了扩张锥体53，扩张锥体53使它的前端53a移动超过衬隔 材料52的层的边缘并且到达内模30的心轴的冠部的大约中心处。允许 这种运动的扩张锥体包括间隔的平行前内壁55a和后内壁55b，前内壁 55a和后内壁55b分别具有由此贯穿的中心孔56a和56b，中心孔56a禾口56b对准以接收轴48。轴48在扩张锥体53沿它前后滑动时支撑并导弓I扩 张锥体53。
图4C显示了图4B的部件，不同之处在于帘布层套筒54的前部已经 被拉动越过内模30的心轴，而后部仍然由扩张锥体53支撑。
图5A显示了图4C的视图，不同之处在于一对囊状物和硬板60已经 与帘布层套筒54的端部对齐。每个囊状物和硬板60包括柔性的囊状物 62和硬板61，硬板是硬金属或塑料并且用于在芯部形成过程中将胎圈 定心到芯部的侧面。硬板61安装到气球式的囊状物62的侧面上，囊状 物62将通过阀杆63填充带压力的空气。胎圈59显示为沿着套筒54滑到 接收靠着套筒54装配在套筒54上的硬板61的端部的位置，并且还显示 出绕着内模30巻绕的分隔层52。这样布置时，套筒54显示为已经由此 通过。
图5B是与图5A类似的视图，仅仅显示出左侧囊状物和硬板60通过 套筒54到达帘布层套筒54的端部，在该处硬板61的边缘61a与胎圈59接 合。通过穿过阀杆63将囊状物62适当地填充或排空至期望的气压以具 有它可以装配通过套筒54的直径，即可形成囊状物和硬板60的通道。
图5C是与图5B相似的视图，其中仅仅显示了两个囊状物和硬板60 均进入帘布层套筒的端部，其中胎圈59夹持在内模30的侧面上，并且 帘布层套筒54开始绕着胎圈59折叠。
图5D是与图5C相似的视图，仅仅显示了帘布层套筒端部切割为较 短的长度至端部54a和54b，并且还显示出左囊状物和硬板60的囊状物 62通过如指向内部的箭头所示穿过杆63进入的压力气体而膨胀。通过 这种膨胀，帘布层套筒端部54a提高到与内模30的侧面对齐，并且显示 了压板64与膨胀的囊状物62接触并且挤压在其上。该压板包括其前面 与膨胀的囊状物62接触的扁平活塞端部65和从活塞端部的后面成直角延伸的推杆端部66。当然，帘布层套筒54可以具有更短的长度以避免 必须截断套筒端部，并且仍在该公开的范围内的是，帘布层套筒端部 54a和54b可以较长并且在内模冠部的上方折叠。
图5E显示了压板64己经进入囊状物63，并且空气从囊状物中抽回， 如向外指向的箭头所示，图中还显示出囊状物趋于绕着内模30的肩部 折叠。该囊状物折叠趋于推动帘布层套筒端部54a的帘线远离胎圈59， 且帘线端部折叠到帘布层侧面上并且拉伸经过内模30。该操作可以包 括在帘布层帘线端部由于囊状物62的放气而发生移动之前，使用粘合 剂例如预固化弹性体对胎圈上的帘布层帘线涂覆涂层。
图5F是与图5E类似的视图，其中仅仅显示了由于空气继续通过杆 63抽出而使囊状物62进一步放气。如此布置的囊状物绕着内模30的肩 部流动，并且在这种流动中，囊状物表面趋于拉伸帘布层帘线端部53a 远离胎圈59，并且推动帘布层帘线端部与胎圈上方的帘布层帘线紧密 接合。这一操作趋于迫使所有被捕获的空气从粘结材料中以及帘布层 帘线和帘布层帘线端部之间流出。虽然仅仅显示了左囊状物和硬板60 的操作，但是，很明显，右囊状物和硬板60的操作与之相同，并且当 囊状物和硬板移走时，囊状物和硬板60可以同时操作产生帘布层和胎 圈的芯部，用于接收绕着内模冠部施加的带束或多条带束，如下文所 述。
图4A至4C以及5A至5F的上述说明阐述了一种方法，该方法用于提 供在内模30的心轴部分上的层中形成的帘布层和胎圈的芯部。在图5A 至5F中，帘布层帘线显示为切割以折叠到胎圈上但是并未延伸超过内 模的肩部。不过，应当理解，在本公开的范围内，帘布层端部可以折 叠越过心轴冠部，彼此交叉，这取决于帘线帘布层端部的长度。如图6A所示，图5A至5F中的帘布层和带束的芯部接收了一或多个 分隔层67，分隔层67优选为绕着内模30的心轴冠部设置的棉绒胎段。 之后，带束伸展器68延伸到内模冠部的中心处或其附近，带束伸展器 68与截头锥体帘布层伸展器53类似或功能类似，并且实际上可以与之 相同，只要其大直径端部可以装配到内模中其上己经形成了具有分隔 层的帘布层的侧面上。在如图6A中所示这样布置时，第一带束69以及 第二带束69a (如果需要的话)可以穿过带束伸展器68的小直径端部并 且沿其滑动，如箭头A所示。第一带束69横跨内模30的冠部装配，后面 跟随着分隔层70，如图6B所示，后面再跟着第二带束69a。然后，移走 带束伸展器68并且将顶部分隔层或衬垫层71施加到第二带束69a的顶 面上，如图6B和7A中所示。优选的衬隔材料是四层的棉绒胎段，大约
八英寸宽并且沿圆周绕着冠部缠绕从而将帘布层夹持在适当的位置。 最后的分隔层衬垫层71的侧面又绕着内模30的肩部向下拉动，与帘布 层54接合，如图7B所示。最后，图7B中显示为从巻轴上解开的显示为 连续帘线的轮胎帘线72，通过绕着带束圆周缠绕一股轮胎帘线而施加， 且缠绕始于冠部的一侧并且进行到另一个冠部侧，如图7C中所示，这 样来完成本发明的帘布层、带束和胎圈的芯部75的装配。
对于图6A和6B中所述的带束的形成和施加，带束69和69a的套筒优 选通过编织方法单独形成，其中带束帘线编织在一起进行交叉并且与 带束圆周的中心成二十四度的帘线角，在第一带束69装配到内模上之 后， 一层分隔层70绕着第一带束69的圆周进行巻绕，分隔层70为纱网 材料并且优选为棉绒胎，且大约具有四层。然后，在分隔层70上方设 置如上所述的第二带束69a。如果需要附加的带束，每个带束都可以从 分隔层下方和上方与带束分开，该分隔层优选为棉绒胎段。最终的分 隔层71施加在顶部带束上方。轮胎绕线72施加到最终的分隔层71上，其中轮胎绕线72通过缠绕优选为凯夫拉尔帘线的轮胎帘线构成，如上 所述并且如图7B中所示，从巻轴73上展开并且绕着冠部缠绕，且缠绕 从冠部的一侧进行到另一侧。这种缠绕可以通过转动内模并且在内模 圆周上缠绕凯夫拉尔帘线实现，从而在内模30心轴上完成芯部75的形成。
如图8A、 8C和10中所示的芯部75转动并移动到外模底座85之上， 如图8C中所示，外模底座85接收胎面段86或具有围绕其内表面(未显 示)的冠部形成的胎面的环。胎面段单独地编号并以数字次序绕着外 模底座85装配，包围外模底座并形成圆柱体，如图8C所示。用于实践 本发明的胎面段86包括密封86a，如图9A至9D中所示，密封86a装配在 相邻的胎面段86之间以及胎面段86和外模底座85及外模顶部88之间， 如图8D中所示，且外模底座85和外模顶部88在图9A至9D中以剖视图显 示。胎面段密封86a的提供用于在真空成形过程中阻止弹性材料在真空 下从内模和外模之间的空腔流出，如下文所述。如图8D所示，外模顶 部88已经装配完成了外模的胎面段86的圆柱体上。外模顶部88包括真 空成形设备顶盖89，顶盖89包括中心孔89a并且用于装配在设备顶板91 上，设备顶板91装配在顶部胎圈对齐板92a上，且分别在设备顶板91和 顶部胎圈对齐板92a之间的空间91a和94作为风口。密封96装配在通过 外模顶部88形成的中心孔88a的边缘和阻塞空气由此通过的圆柱形罐 95的表面95a之间。当密封86a配设在胎面段86和外模顶部88和外模底 座85的设备底板87之间时，就密封了其中定位了芯部75的模子环形空 腔。
外模底座85的设备底板87支撑组合胎圈对齐和针阀定位板92b，并 且具有外凹槽的边缘93b，边缘93b与顶部胎圈对齐板的外凹槽的边缘 93a类似，支撑着胎圈59，并且还包括中心孔96a，在本发明的真空成形设备90的操作中，针阀100的颈中间部101穿过该中心孔96a上下移 动。为了补偿圆柱形罐95的外表面95a从其顶端105到其下部的半径之 差，可以提供装配通过下中心盘32中的开口33的塞子110，其中圆柱形 罐95的下部从106处作为漏斗区域107颈縮到喷嘴端部108。塞子110的 形状为装配和密封在圆柱形罐95的漏斗区域107的外表面上，并且具有 纵向中心孔lll，圆柱形罐95的喷嘴端108穿过该中心孔111而装配。密 封112配设在喷嘴端部108和塞孔111之间以禁止弹性材料在真空成形 操作过程中向上流动至圆柱形罐95。
圆柱形罐95的喷嘴端108包括密封112并且充当针阀100的头端103 的座，头端103显示为具有锥体形，且锥体的点移动到圆柱形罐95的喷 嘴端部中直至头端103的斜坡接触喷嘴端部108的边缘，从而密封流动。 头端103的移动提供在当针阀主体101通过提升或降低阀体下端102而 上下移动时。实际上，例如，操作连接到阀体下端102上的活塞的伺服 电动机可以提供用于针阀运动，使圆柱形罐对于弹性材料流从喷嘴端 108中的流出而打开和闭合，如下文所述。
圆柱形罐95用于接收弹性组分的混合物，弹性组分在真空成形设 备外部混合之后，穿过浇口道116，如图9B所示，进入圆柱形罐95。浇 口道116具有漏斗形的浇注端部，浇注端部是连接到圆柱形喷嘴端部 117上的向内倾斜的锥体部分。如图9A中所示，圆柱形外壳顶端95b开 口通过浇注座118，浇注座118具有向内倾斜的锥体形部分119以接收和 在密封部120处密封在浇口道116的向内倾斜的锥体部分的壁上。
若要准备真空成形设备90以形成运输轮胎，罩盖90如箭头B所示降 低到真空成形设备顶板91之上，在密封件121处密封在其上，并且沿圆 柱形罐95的表面95a的侧面穿过，且密封件127装配在圆柱形罐95的表 面95a和罩盖89的中心孔89a的边缘之间，用于包含在罩盖下方的区域。在罩盖89保持在适当的位置时，为了为浇注做准备，浇口道116降低到 浇注座H8，如箭头C所示，并且针阀向上移动，如箭头D所示，以闭合 喷嘴端部108。之后，如图犯所示，被测数量的组分126的弹性混合物 通过浇注座118倒入圆柱形罐95中，且操作者通过安装在圆柱形罐的表 面95a中的观察玻璃122来观察罐被填充。在浇注之前，高真空源邻近 其顶端连接到装配到圆柱形罐的侧面中的圆柱形罐端口125上，并且低 度真空源头连接到通过罩盖89装配的罩盖端口97上，从而完成真空成 形设备90的准备以接收弹性材料流入圆柱形罐95，如图9B所示。弹性 材料是在模子外部组合以浇注到圆柱形罐95中的组分的混合物。优选 的组分分别为液体异氰酸盐和液相聚合物，当它们组合和固化时，它 们选取成形成具有用于汽车或类似的运输轮胎的期望硬度或者 derometer硬度的弹性体。
图9B是与图9A类似的视图，还显示了浇口道116已经座在浇注座 118中，且聚氨脂流126，如箭头E所示，通过浇口道的开口端倾注，流 入圆柱形罐中，以从喷嘴端部108向上填充罐。在罐填充过程中，箭头 F所示的高真空通过圆柱形罐95的端口 125吸出，将在弹性材料组分混 合过程中夹杂在其中的空气从弹性材料组分混合物中吸出，如箭头G所 示，移动通过圆柱形罐的端口125。在罐填充过程中，操作者透过观察 玻璃122观察填充情况。另外，在真空成形设备90中准备运输轮胎的真 空成形中，低度真空，如箭头I所示，通过罩盖端口97从模腔和罩盖89 下的区域中吸出空气，如箭头I所示。
图9C是与图9B类似的视图，还显示了期望体积的弹性材料混合物 已经倾注到圆柱形罐95之中。随后，高度真空从向大气开口的罐端口 125中移除，如箭头J所示，允许气流通过罐端口125进入，如箭头K所 示。在端口125打开时，针阀打开，允许弹性材料混合物126的流流动经过针阀100的颠倒的锥体形端部103，且混合物己经基本上移除了所 有空气。弹性材料混合物126的流动显示刚刚从喷嘴端部108中流出并 且移动到塞子110下方和底部胎圈对齐板92b的顶部表面上方，以流入 环形模腔并且通过其中的帘布层、带束和胎圈的芯部75，如图9D所示。
图9D是与图9C类似的视图，还显示了浇注的弹性材料已经穿过针 阀100并且已经在整个模腔中分配，该模腔是内模和外模之间的环形区 域，该环形区域包含形成运输轮胎130的帘布层、带束和胎圈的芯部75， 如图ll中所示，并且针阀100在允许罐95中的空气经过针阀头端103的 表面移动出喷嘴端部108之前闭合。弹性材料显示为已经填充了空腔并 且仅仅分别沿着圆柱形罐95的外表面95a、真空成形设备顶板91的中心 开口91a和94的壁和顶部胎圈对齐板92a向上传递。弹性材料的移动是 作为对如箭头H所示的低度真空的响应，低度真空被吸引通过罩盖真空 端口97，且如箭头I所示在弹性材料流动前空气朝罩盖端口97抽出并且 通过罩盖真空端口97排出。在弹性材料由于空气通过端口97从罩盖89 下排出而流经内模和外模之间的空腔的过程中，圆柱形罐95的端口如 箭头J所示保持向环境大气打开。随后，罩盖89从外模顶部88掀起，并 且外模断开以由此移走完成的轮胎。完成的轮胎类似于图ll中所示的 轮胎130，它包括图10中的芯部75。
图12显示了在利用如上所述的真空成形设备90形成弹性轮胎中执 行的步骤的概要的流程框示意图。框201和202显示了帘布层、带束和 胎圈的芯部在内模的心轴部件上的形成和外模在其上的配合，形成一 个模子，该模子具有占据内模和外模之间的环形区域的芯部。其中配 合在一起的密封定位在内模和外模段之间以提供通过环形区域的气密 路径，其中运输轮胎芯部75保持在该环形区域中。对于真空成形设备 90，如框202所示并且如上所述，穹顶形罩盖装配到外模顶面上，接合其中的密封并且圆柱形罐装配到穿过罩盖的中心孔中并且连接内模和 外模，密封罩盖孔和外模顶部，提供从罐的针阀端部到凯夫拉尔包含 芯部的环形区域到与罐并排地进入罩盖下方的区域的出口的流动路
径。如框203所示，浇口道已经装配到罐子顶端中，并且如框204所示， 针阀的锥形头端已经移动进入与罐释放管的端部密封接合，密封由此 经过的流动。在这样布置时，因为至少百分之九十六(96)的高真空 通过罐端口吸出，从罐中吸出空气，如框205所示，并且至少百分之八 十五(85)且不大于百分之九十五(95)的低度真空通过穿过罩盖的 端口吸出，从罩盖和模子下吸出空气，如框206所示。之后，刚刚由组 分混合的弹性材料通过罐顶部注入，如框207所述，且高度真空从弹性 材料混合物中移除空气。当期望体积或重量的弹性材料已经注入罐中 时，高度真空结束，如框208所示，并且罐向大气开放。在罐向大气开 放的同时，针阀打开，如框209所示，并且弹性材料进入模子环形区域， 移动通过芯部，且针阀在罐中的空气跟随弹性材料通过之前闭合。如 果针阀并未闭合以防止气体通过，观察到弹性材料从模子顶板排出的 操作者闭合针阀，如框210所示，并且结束通过罩盖端口吸出的低真空， 如框211所示。新形成的运输轮胎允许在模子内部冷却和固化，如框212 所示，然后模子被打破并且运输轮胎被移走，如框213所示。
虽然己经在此显示和描述了用于在单个操作中形成轮胎的真空成 形设备的本发明的优选实施例，但是应当理解，在不脱离如下的权利 要求的主体内，对于在形成所述轮胎的设备和方法和使用的材料的变 体和变化都是可以的，并且其合理的等效物都看作是本发明。
权利要求
1.一种用于制造运输轮胎的真空成形设备，所述运输轮胎包含由弹性材料制成的帘布层、带束和胎圈的芯部，所述设备包括由内模和外模形成的模子，内模包括心轴，所述心轴上放置有帘布层、带束和胎圈的运输轮胎芯部，且所述芯部保持在所述模子中所述内模和外模之间的环形区域中，所述外模布置成安装到所述内模上；用于使所述环形区域与所述模子外侧的气流密封的装置；罐，所述罐通过其顶部开口以传递弹性材料流，并且具有装配到所述罐中的阀装置，从而提供所述弹性材料由此进入到其中定位了帘布层、带束和胎圈的所述芯部的所述环形区域的受控流动；从所述阀装置进入所述内模和外模之间的所述环形区域的通道装置；第一端口装置，安装到所述罐中以连接到高度真空源上，用于由此吸出空气；布置成安装到所述外模上的罩盖，具有开口的内部区域，所述内部区域被连接以接收来自所述环形区域的流；以及第二端口装置，所述第二端口装置安装到所述罩盖中以连接到低度真空源上。
2. 如权利要求1所述的真空成形设备，其特征在于，所述罐为穿过 连接的内模和外模的中心装配的圆柱体，且所述圆柱体在其顶端开口 以接收装配在其中的浇口道，所述浇口道打开以传递弹性材料组分的 混合物流并且在其下端向下颈縮进入一个管中，所述管的开口端是用 于作为阀装置的针阀锥形头部的座。
3. 如权利要求2所述的真空成形设备，其特征在于，所述针阀包括锥形头部、具有平端部的杆，所述平端部与锥形头部相对，所述锥形 头部由活塞装置接触，所述活塞装置用于沿着穿过底部胎圈对齐板形 成的孔上下移动所述平端部、杆和锥形头部，所述底部胎圈对齐板安装成跨过内模的底部并且具有用于定位在芯部的底部胎圈下方的边 缘。
4. 如权利要求3所述的真空成形设备，其特征在于，还包括顶部胎 圈对齐板，所述顶部胎圈对齐板安装成跨过内模的顶部并且还包括用 于定位在芯部的顶部胎圈上方的边缘。
5. 如权利要求2所述的真空成形设备，其特征在于，所述罩盖形成 为穹顶形，所述罩盖具有开口的内部区域，且所述罩盖装配成跨过外 模顶面并且包括布置在所述罩盖边缘和所述外模顶面之间的密封，并 且圆柱形罐穿过罩盖中心孔装配并且包括布置在所述罩盖中心孔的边 缘和所述圆柱形罐的外表面之间的密封。
6. 如权利要求4所述的真空成形设备，其特征在于，所述通道装置 从针阀在底部胎圈对齐板之间围绕其上放置了芯部的内模心轴延伸并 且经过顶部胎圈对齐板，以沿着圆柱形罐的外表面连通入穹顶形罩盖 下的开口区域。
7. 如权利要求l所述的真空成形设备，其特征在于，所述罐包括装 配在其侧面的观察玻璃；并且所述第一端口装置是从所述罐的顶端向 外延伸的开口管。
8. 如权利要求l所述的真空成形设备，其特征在于，所述第二端口 装置是从罩盖向外延伸的开口管。
9. 一种使用真空成形设备利用具有环形区域的模子形成弹性运输 轮胎的方法，在所述环形区域中，帘布层、带束和胎圈的芯部保持在 心轴上，所述方法包括装配模子，所述模子具有保持在环形区域中 的帘布层、带束和胎圈的芯部，所述环形区域在相对端开口，并且所 述模子包括密封以防止不通过所述环形区域相对端的流出；在所述模 子的顶部密封接合地装配罩盖，所述罩盖包括由此穿过安装的开口端口；定位具有开口顶部的罐，所述罐包括从顶部区域延伸的排出端口 并且在其底端中安装阀座以使弹性材料流通过所述阀座并且进入所述 环形区域相对端之一；和阀装置，所述阀装置包括移动构件以装配并 闭合到所述阀座上，并且所述阀装置布置成通向所述模子环形区域的 一个端部以由此通过液流；通过所述罐排出端口施加高真空以从所述 圆柱体吸出空气；将混合的弹性材料的测量的流通过开口顶部传递到 所述罐中，且所述高真空从弹性材料混合物中吸出空气；通过穿过所 述罩盖装配的与模子环形区域连通的端口施加低度真空； 一旦倾倒入 所述罐中的期望体积的弹性材料通过，就移除真空并且所述端口对大 气敞开，并且阀装置打开以使弹性材料进入模子环形区域中，且弹性 材料是由低度真空由此拉动的；在所有弹性材料已经由此流动到所述 模子环形区域之前闭合所述阀装置；并且中止所述低度真空；在允许 模子冷却从而固化弹性材料之后，将模子打开并且移走新形成的运输 轮胎。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述罩盖具有穹顶形 并且所述端口通过其顶面装配并且进入罩盖和模子顶部之间的空腔 中。
11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述罐是圆柱体并且 通过穿过罩盖和模子轮毂的中心孔装配，并且所述阀装置安装在罐底 部中以连通到模子环形区域的下端。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述阀装置是针阀， 包括锥形顶端以坐到罐的端部中，包括装配成沿穿过模子底板形成的 通道上下滑动的直杆，并且包括底端以安装到用于上下移动所述针阀 底端的装置上。
13. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括安装在圆柱形 罐中与罩盖的接头上方的观察玻璃，操作者可以透过所述观察玻璃查 看到圆柱形罐中填充弹性材料混合物。
14. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述弹性材料混合物 通过浇口道倾注，所述浇口道穿过圆柱体顶端密封接合装配。
15. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高真空至少为百 分之九十六(96)。
16. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述低度真空至少为 百分之八十五(85)并且不大于百分之九十五(95)。
全文摘要
用在由弹性材料形成运输轮胎的真空成形设备和方法，包括模子，模子具有空腔或环形区域，其中帘布层、带束和胎圈的运输轮胎芯部放置在位于模子内部的心轴上。模子接收密封接合地装配在模子顶部上的罩盖，并且圆柱形罐穿过盖子的中心装配，模子中心在顶端开口以接收弹性材料混合物的倾注，并且在其下端包括针阀，针阀与模子环形区域的一个端部连通。圆柱形罐包括端口以连接到高真空源上，并且罩盖包括端口以连接到低度真空源上，高真空在弹性材料混合物倾注入罐中时从弹性材料混合物中排出空气，在填充之后，端口对大气开放并且针阀打开以将混合物排入模子环形腔室中，混合物经此由低度真空穿过罩盖端口吸出，填充模子环形空腔并且完全地浸渍保持在其中的芯部。
文档编号B29D30/10GK101287590SQ200580012544
公开日2008年10月15日 申请日期2005年11月23日 优先权日2005年11月23日
发明者理查德·A.·施泰因克, 西奥多·M.·洛夫, 詹姆斯·G.·摩尔 申请人:美国轮胎公司