专利名称：轮胎模具的可径向扩张的胎圈模制环的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎的模制。特别是，涉及采用可径向扩张的胎圈模制环模制轮胎胎圈的方法和装置。
背景技术：
本文涉及一种关于胎圈基部形状的“根切”胎圈(胎圈基部为安置在轮圈的胎圈座部分上的轮胎胎圈的径向内表面)。轮胎胎圈基部最常用的基本上是平面的并且以贴边基部轴向向外张开的角度相对于轴向方向倾斜零度到几度。可以同样地模制根切胎圈基部，只是胎圈基部角度轴向向内张开。具有根切的胎圈基部的轮胎的实例和采用这样的轮胎的轮圈的实例参见U.S.专利No.6092575。特别是，应该指出具有根切胎圈基部结构的轮胎的常用型式包括在同一轮胎上的两不同直径的胎圈。
为了模制某些轮胎结构，例如具有根切胎圈者，有必要将轮胎模具的一部分所谓胎圈模制环或对应模制环插入轮胎的内部以便贴着胎圈基部接合一模制表面。在现有技术中，已知用于实现轮胎胎圈的根切部分的模制的装置。例如，U.S.专利No.5129802建议采用两个对应模制环(胎圈模制环)用于胎圈的轴向和径向内面部分，该两环是连续的。为了将对应的模制环插入轮胎的内部，有必要使轮胎的原坯件变形而使至少一个胎圈成椭圆形，以便可以越过对应模制环或各环来制造胎圈。
结合所谓无膜片的硫化工艺已描述了用于模制胎圈的径向和轴向内面部分的环。参见，例如U.S.专利No.4236883(以下称之为’883专利)，其公开这样的环，在该情况下制成在模制位置周向邻按的几个部段。这些环可径向伸缩以便它们可以插入轮胎内部而不需要轮胎胎圈变形。’883专利描述一种整个地占据压要的内部容积的机构，以便可以给予几个环部段以必要的运动以使这些部段依次适应一关闭或打开的运动。所谓“依次运动”意指，从模具打开的位置起，各部段并不都同时进入它们的模制位置。第一组进入其最终的模制位置，然后第二组部段插在第一组部段之间以形成一连续的环。如’883专利的图1-2中所示。各第一和第二部段沿轴向对准的平面表面接合，并且全部的部段借助于在悬挂的U形环(74)中的枢轴(70)转动的曲柄(66)转动到位。该曲柄具有凸轮从动件，其与有多个小平面的直线凸轮装置(10)配合操作用于安装在曲柄上的部段的受控的驱动。
U.S.专利No.6238193(以下称之为’193专利)公开一用于轮胎的模具和一适合于安装该模具的硫化压机一模具用于模制具有不同直径的胎圈的轮胎，0是轮胎在较小直径的胎圈的面积的最小直径，2是轮胎在较大直径的胎圈的面积的最小直径。该模具具有分别模制的两个侧壁板，各侧壁的外表面和每一胎圈的外面部分分别达到一径向内部的极限，其轮胎面积的直径为0和2；还具有一连续的对应模制环以便从轮胎面积的直径为0的该径向内部的极限到直径1的轴向内部的极限模制较小直径的胎圈，其中1小于2；以及一部分的对应模制环以便从轮胎面积的直径为2的该径向内部的极限到直径3的轴向内部的极限模制较大直径的胎圈。如’193专利的图1中所示，轮胎胎圈基部是根切的，即1大于0，和3大于2。该部分环包括在模制位置邻接的多个可伸缩的部段。一柔性的膜片模制在直径1的极限与直径3的极限之间的轮胎的内腔的部分中的轮胎的内表面。
如在其图2-11中可见的，’193专利公开一种复杂的机构用以接合部分的对应模制环以便模制下胎圈(具有较大直径的胎圈)。该部分的对应模制环是圆环形的并包括各具有斜边的大部段(141)和各具有相应的斜边的较小的楔式部段(142)。各边缘向轴向方向倾斜一角度(见图4)，以使各楔式部段可以通过轴向向下进入各大部段之间以组成圆形环。在各部段配合在一起以后(图8-10)，将环向下轴向压紧下模制侧壁板12以形成胎圈面积(图11)。采用部分的对应模制环的问题是连接于模压机的复杂的连杆装置和机构，其制造困难而昂贵，并且使硫化模具在压机中的维护和变换成为一耗时而困难的过程。如在’193专利的图2中可见的，部分的对应模制环(14)包括各安装在一摆动臂(52)上的多个第一部段(141)，摆动臂(52)本身可转动地安装在滑块(17)上，滑块(17)安装在压机的下框架22上。安装在每一摆动臂上的滚子(521)贴着第一凸轮42操作，第一凸轮42与下膜片板(32)是成一体的。各第二(楔式)部段(142)安装在一导板(321)的在该导板(321)与第一凸轮(42)之间形成的槽(53)中。滚子(531)可转动地安装在每一第二部段上并贴着固定在压机的下框架(22)上的第二凸轮(43)操作。该第二凸轮(43)的径向外表面的形状用于给予每一第二部段(142)的前进以受控的运动。
本发明的一个目的是克服现有技术的轮胎模具，特别是采用可径向扩张的胎圈模制环例如用于模制根切胎圈者的问题和限制。要解决的问题包括减少机械复杂性以简化模具的制造，并且便于模具/压机的维护和变换。
发明内容
根据本发明，公开了一种用于在模压机中的轮胎模具的胎圈模制环，该模压机构成用于模制包括一胎面、两胎圈和两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁的生轮胎。该胎圈模制环的特征在于，胎圈模制环包括多个部段，各部段的半数是第一部段，其互补于第二部段并与该第二部段周向交替地设置。第一部段是楔形的，周向具有各个侧面，其向胎圈模制环的径向面向外的胎圈模制表面收敛。第一部段侧面是平面的并沿轴向方向定向，第二部段具有与第一部段侧面互补的各个侧面。设有结构上的装置用以使胎圈模制环从第一外径(Dr)径向扩张到第二外径(De)，借此形成一周向连续的径向面向外的表面以便模制一个胎圈。
此外根据本发明，第一外径(Dr)小于或等于将要由胎圈模制环模制的未模制的胎圈的内径(D4’)。
根据本发明，胎圈模制环的特征还在于，设有可移动地连接模具与每个第一和第二部段的径向对准的导向装置，以限制各第一和第二部段只作径向移动。模制环还具有弹簧装置，其径向向内压在各第一和第二部段上。
根据本发明，胎圈模制环的特征还在于，在胎圈模制环的第一和第二部段的径向内部分上的凸轮表面。凸轮表面径向向内和轴向向外倾斜一凸轮角以形成一互补于一截锥部分的环形表面。一凸轮连接于模压机的一轴向移动的部件上，以使该凸轮与至少第一部段的凸轮表面相互作用，以便在该凸轮沿轴向方向移动时径向向外成楔状推动该第一部段。优选，该凸轮为一具有截锥形径向外凸轮表面的环，该凸轮表面具有一匹配胎圈模制环的凸轮表面的凸轮角的凸轮角。
根据本发明，公开了一种用于生轮胎的模具，生轮胎包括一胎面、两胎圈，其各自具有从轴向外胎跟到轴向内胎趾延伸的径向面向内的胎圈基部，以及两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁。该模具具有第一和第二侧壁板，分别用于模制每一侧壁的外表面加上每一胎圈的轴向外部分，该轴向外部分近似处于所述胎跟处。模具还具有第一和第二胎圈模制环用以模制两胎圈的至少胎圈基部和一可膨胀的硫化膜片用以模制轮胎的内表面。至少第一胎圈模制环包括多个部段，各部段的半数是第一部段，其互补于第二部段并与该第二部段周向交替地设置。第一部段是楔形的，周向具有各个侧面，其向第一胎圈模制环的径向面向外的胎圈模制表面收敛。第一部段侧面是平面的并沿轴向方向定向，而第二部段具有与第一部段侧面互补的各个侧面。结构上的装置使第一胎圈模制环从第一外径(Dr)径向扩张到第二外径(De)，借此形成一周向连续的径向面向外的表面以便与邻接的第一侧壁板和硫化膜片配合模制一个胎圈。
根据本发明，该模具的特征还在于，导杆用于限制各第一和第二部段只作径向移动。每一导杆安装于在第一和第二部段其中之一中钻出的径向对准的安装孔中，并且每一安装孔与在邻接的第一侧壁板中钻出的导向孔对准以使导杆在径向对准的导向孔内滑动。弹簧受预加载以迫使第一和第二部段径向向内移动。每一弹簧位于在邻接的第一侧壁板中钻出的径向对准的弹簧保持孔中，并且对准于在邻接的第一和第二部段中的一个上切出的弹簧凹部，以便弹簧可以以一端定位于弹簧保持孔中而另一端定位于邻接的弹簧凹部中。优选，该模具的特征还在于，一组件包括第一侧壁板、全部的多个第一部段和第二部段、全部的导杆和全部的弹簧。该组件通过从至少一个导杆的一侧延伸的各个止动螺栓保持在一起，每一止动螺栓突入邻接相应的导向孔的一部分的空腔中。
根据本发明，该模具的特征还在于，在胎圈模制环的各第一和第二部段的径向内部分上的凸轮表面。该凸轮表面径向向内和轴向向外倾斜一凸轮角以形成一互补于一截锥部分的环形表面。一凸轮连接于模压机的一轴向移动的部件上，以使该凸轮与至少第一部段的凸轮表面相互作用，以便在该凸轮沿轴向方向移动时径向向外成楔状推动该第一部段。优选，该凸轮为一具有截锥形径向外凸轮表面的环，该凸轮表面具有一匹配胎圈模制环的凸轮表面的凸轮角的凸轮角。并且，该凸轮可以连接于一用于夹紧硫化膜片的一端的夹紧环上。
根据本发明，该模具的特征还在于，第二胎圈模制环具有与第一胎圈模制环同样的功能。
根据本发明，选择性地，第二胎圈模制环是不分段的、不能扩张的连续环。轮胎可以具有不对称的胎圈直径以使第一胎圈具有第一直径(D4)，而第二胎圈具有第二直径(D2)，并使该第二直径以这样的方式小于或等于第一直径，即，使第一胎圈在超过第一胎圈模制环以前可以越过连续的第二胎圈模制环，同时将第一胎圈模制环退回到其第一外径(Dr)。
根据本发明，该模具的特征还在于，两胎圈具有一根切的胎圈基部。
根据本发明，公开了一种用于模制生轮胎的方法，该生轮胎包括一胎面、两胎圈和两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁。该方法包括这些步骤将轮胎装进包括至少一个可伸缩的胎圈模制环的模具内；将轮胎的未模制的胎圈通过可伸缩的胎圈模制环，同时将该环退回到一外径(Dr)，该外径(Dr)小于或等于未模制的胎圈的内径(D4’)；以及通过只沿径向向外方向移动来扩张可伸缩的胎圈模制环以接合未模制的胎圈。
根据本发明，该方法还包括以下步骤在使胎圈的第一个与可伸缩的胎圈模制环接合后，在轮胎的内部扩张一硫化膜片以将胎圈的第二个拉入与一胎圈模制环接合。
根据本发明，该方法还包括利用压机的一部分的轴向移动的步骤，以驱动可伸缩的胎圈模制环的径向向外移动。
根据本发明，该方法还包括以下步骤将周向交替的各第一部段和第二部段组成可伸缩的胎圈模制环，以便各第一部段的径向扩张导致各第二部段的径向扩张。
根据本发明，该方法还包括以下步骤将可伸缩的胎圈模制环与一侧壁模制板组装在一起。
本发明的其他的目的、特征和优点借助其以下的描述将是显而易见的。
将详细涉及本发明的优选的实施方案。其实例示于诸附图中。诸附图拟用于说明性的而非限定性的。虽然在这些优选的实施方案的范围内在总体上描述了本发明，但应该理解并不拟将本发明的精神和范围限于这些特定的实施方案。
在选定的一个图中的某些元件为图示清楚起见可以不按比例示出。其中即使有表示的剖视图，为图示清楚起见，可以是以“切开”的形式或“近视的”剖视图，而略去某些背景线，否则这些背景线在正确的剖视图中将是可见的。
本发明当前的优选的实施方案的结构、操作和优点在考虑到结合诸附图的以下描述时将进一步变得明显，其中图1为现有技术的具有根切的胎圈基部和不对称的胎圈直径的轮胎的子午剖视图，为细部清楚起见略去了阴影部分；图2为根据本发明的包括装进未模制的轮胎的模具的一部分的剖视图，为细部清楚起见略去了阴影部分；图3为根据本发明的包括由一可径向扩张的胎圈模制环固定的未模制的下胎圈的模具的一部分的剖视图，为细部清楚起见略去了阴影部分；图4为根据本发明的模具的一部分的剖视图，为细部清楚起见略去了阴影部分，其包括一膨胀的硫化膜片以便将各侧壁和胎圈拉到模制位置；图5为根据本发明的模具的一部分的剖视图，为细部清楚起见略去了阴影部分，其中模具绕轮胎周围关闭以便模制；图6A为根据本发明的分段的胎圈模制环处于扩张的状态时的顶视图；图6B为根据本发明的分段的胎圈模制环处于退回的状态时的顶视图；图7A为根据本发明的图2的模具的一部分的详细剖视图(略去了轮胎和硫化膜片)，示出可径向扩张的胎圈模制环组件的关键元件在其在模具中退回时的情况；
图7B为根据本发明的图2的模具的一部分的详细剖视图(略去了轮胎和硫化膜片)，类似于图7A但是在不同的半径线上截取的剖面以便示出可径向扩张的胎圈模制环组件的弹簧元件；图8为根据本发明的图3-5的模具的一部分的详细剖视图(略去了轮胎和硫化膜片)，示出可径向扩张的胎圈模制环组件的关键元件在其在模具中扩张时的情况；以及图9为根据本发明沿图6A的9-9线截取的剖视图，示出分段的胎圈模制环的全部部段通用的剖面外形。
具体实施例方式
图1中以子午剖面示出现有技术的轮胎10(见U.S.专利609257)。轮胎10包括一胎面16、第一和第二胎圈12a和12b以及两个在胎面16与胎圈12a和12b之间延伸的侧壁14a和14b。胎圈12 a、12b是根切的并且轮胎是不对称的，具有不同的胎圈直径。每一胎圈12a、12b分别具有一个胎跟20a、20b、一个胎趾22a、22b和一个在胎跟20a、20b与胎趾22a、22b之间延伸的胎圈基部24a、24b。通常轮胎胎圈基部从胎跟到胎趾是平面的，但可以具有多个表面如图1中所示。胎圈12a、12b的根切性质的特征是一个或多个胎圈基部轴向向内张开的锐角α、β。因此，胎跟处的胎圈直径(胎圈基部的轴向最外面的尺寸)小于胎趾处的胎圈直径(胎圈基部的轴向最内面的尺寸)，即对于第一胎圈12a胎圈胎跟直径D1小于胎圈胎趾直径D2，而对于第二胎圈12b胎圈胎跟直径D4小于胎圈胎趾直径D3。轮胎10的不对称性质的特征是两胎圈12a、12b的公称直径是不同的。更具体地说，对于所示的轮胎10，第一胎圈12a的胎圈胎趾直径D2小于第二胎圈12b的胎圈胎跟直径D4。胎圈12a和12b的径向内部的极限分别用L1和L2标记。这些极限相当于轮胎直径为最小的点。因此，对于胎圈12a，在极限L1处的直径为D1。对于胎圈12b，在极限L2处的直径为D4。这种轮胎结构允许安装在专用的轮圈上，并且在轮胎模制中具有优点，如以下将要描述的。
本发明将以优选的有利模制的生(未硫化的)轮胎的实施方案进行描述，该生轮胎如同对于图1的现有技术的轮胎10那样具有根切的胎圈和不对称的胎圈直径。应该理解本发明并不限于模制这样的轮胎。更确切地说，当用于任何轮胎模具，特别是用于其中要求采用可径向扩张的胎圈模制环的模具中时，本发明与现有技术相比提供改进和益处。例如，根据本发明，两个可径向扩张的胎圈模制环可以用于具有标准的对称胎圈直径和任何胎圈基部外形的轮胎用的模具中，但可特别用于根切的胎圈基部，该根切的胎圈基部不将胎圈模制环的至少一部分轴向定位在胎圈的内部是不可能模制的。或者，例如，本发明的两个可径向扩张的胎圈模制环可以用来夹住胎圈的内侧部分以便使轮胎可以在“无膜片硫化加压”中模制，如同在U.S.专利No.4236883所描述的那样。
详细的描述将包括某些方向性的术语，包括“径向的”、“轴向的”、“子午的”、“向内的”和“向外的”。这些术语对于轮胎来说是众所周知的，并且在本文中关于轮胎模具和模压机采用时应该以类似的方式理解这些术语，其中模压机的中心柱位于模具和置于模具中的轮胎的转动轴线上。因此“轴向”方向是平行于中心柱和平行于置于模具中的轮胎的转动轴线的方向。同样地，径向方向是从模具的转动轴线亦即置于模具中的轮胎的轴线起沿半径线的方向。类似地，“向内的”、“向外的”和有关的术语是相对于模具和/或轮胎的内腔而言。
图2-5说明本发明的在轮胎110上实现的模制过程的优选实施方案的关键步骤，如对模压机220中的一半轮胎110和模具200以子午剖面示出的。首先参照图5，其示出正在模制的轮胎110，可以看出轮胎110类似于轮胎10，具有根切的胎圈112a、112b(总称为112)和不对称的胎圈直径而使下胎圈112b在胎跟120b处的直径D4大于或等于上胎圈112a在胎趾122a处的直径D2。这种特殊的胎圈直径不对称性质使得能够采用一体的(连续环，不分段的)上胎圈模制环230，如同现有技术'193专利的连续的对应模制环(13)那样。一发明的可径向扩张的胎圈模制环组件250用来模制下胎圈112b。
为了图2-5中简明起见，略去了各部件的剖面阴影部分，例如轮胎110的各内部元件。轮胎110具有各胎圈112、一胎面116和在胎面116与每一胎圈112之间延伸的侧壁114a、114b(总称为114)。
轮胎包括各胎圈的侧壁的轴向外表面基本上由称为侧壁板的部件模制，其表示为一上侧壁板202a和一下侧壁板202b，总称为侧壁板202。侧壁板202从最小直径的位置，通常即胎圈112的径向最里面的顶端开始，约延伸到轮胎的胎肩。实际上，有时采用与侧壁板202无关的元件来模制胎圈112的轴向外面，但在本发明的范围内，模制胎圈112的外表面的部件是与侧壁板202成整体还是与其分离是不重要的。
轮胎110的装进、模制和释放涉及在轮胎110与每一模制它的侧壁板202之间的沿一轴向方向的相对运动。在图2-5中，易于看出待赋予胎圈112和侧壁114的外表面的形状适合于在每一侧壁板202与轮胎110之间的沿一轴向方向的相对运动。根切的胎圈结构形成胎圈112的轴向面向内的部分，其必须模制为借助硫化膜片210不可能以要求的精度产生的形状。因此要求采用附加的刚性模制部件，即胎圈模制环。在诸附图中所示的优选的实施方案中，上胎圈模制环230为一连续环，而下胎圈模制环252为一分段的环。用于模制较大直径的胎圈的环是一分段的环的事实使其能够模制如所示的胎圈112的根切胎圈。胎圈模制环230、252因此拟用于模制每一胎圈112的这一部分，即从侧壁板202终止它们的模制效用的点向内到硫化膜片210可以开始有效的模制的点之间的那一部分。
在建议用于本发明的优选实施方案的模具200中，较小直径的胎圈112a的直径D2值小于或等于较大直径的胎圈112b的直径D4。因此，有可能在对面的胎圈112b的内侧通过连续的胎圈模制环230。该连续的胎圈模制环230制成一件。另一方面，分段的胎圈模制环252制成几个部段一组第一部段254和一组第二部段256。这使分段的胎圈模制环252可以退回以便将轮胎110置于模具200中并且在硫化后将其拔出。
更确切地说，图6A和6B示出，胎圈模制环252包括数目为N的第一部段254(N＝3)，和同样数目为N的第二部段256，第二部段互补于第一部段254，并与其周向交替地设置。第一部段254(也称为楔式部段)是楔形的，周向具有各个侧面255，其向胎圈模制环252的径向面向外的胎圈模制表面(259，如在图9的剖视图中可见的)方向收敛，第一部段侧面255是平面的并沿轴向方向定向。第二部段256具有与第一部段254的侧面255互补的各个侧面257。为避免附图中的杂乱，侧面255和257只在图6A和6B的上部在第一部段254附近用数字标记，但应该理解同样的标记适合于全部的部段254和256。图6A示出分段的胎圈模制环252处于径向扩张的状态，而图6B示出分段的胎圈模制环252处于径向退回状态。可以看出径向向外(方向310)推动第一部段254时使第一部段254楔紧在各第二部段256之间并且也将它们径向向外推动。分段的胎圈模制环252可从一退回的外径Dr(图6B中用虚圆画出)径向扩张到一扩张的外径De。退回的外径Dr小于或等于一未模制的胎圈112b’的内径D4’(见图2)，该未模制的胎圈112b’是要由分段的胎圈模制环252模制的。当扩张到扩张的外径De时，分段的胎圈模制环具有一周向连续的径向面向外的表面259用以模制胎圈112b’，通常用于形成胎圈基部124b。
最后，为了模制轮胎110的内腔的其余部分，采用一硫化膜片210，膜片硫化是一种长期采用的并被验证了的技术。同样，模具200利用多个区段201(例如16个区段)，可相对于侧壁板202移动，以模制胎面116的外表面。
用于与压机220相结合的模具200包括一基部206，其上固定下侧壁板202b，和一中心柱204。压机220还包括一可移动的框架(未示出)，也称为上框架，上侧壁板202a固定到该上框架上。其中，压机220、模具200和轮胎110的某些部件用形容词“下”和“上”表示以符合于常用的术语，因为压机基本上制成用于容纳以轴线垂直定位的模具。当然，压机220、模具200和轮胎110的诸部件的“下”或“上”说明不是限定性的，并且这些名词只用于采用传统的术语。
模具200采用对称的硫化膜片210，但膜片的对称性不是限制性的。硫化膜片210的上端夹紧在上胎圈模制环230与上夹紧环208a之间，后者可移动地连接于中心柱204。硫化膜片210在其下端夹紧在下锁定环266与下夹紧环208b之间，后者借助于上下滑动(轴向)的毂209可移动地连接于中心柱204。下锁定环266具有特殊的形状(截锥形)并且根据本发明操作，如以下将描述的。
压机220总体上包括其他一些标准元件，未示出但是众所周知的，它们供给硫化热和压力，以及对模具200和压机220的部件提供要求的运动。尤其是，在模制过程中的不同时刻基本上可使毂209在中心柱204上下滑动。本发明利用这样的标准的运动能力来驱动发明的分段的胎圈模制环252的扩张和退回。
本发明的模制过程以下将参照图2-5进行描述，这些图说明过程的关键步骤。
首先，如图2中所示，将一未模制未硫化的轮胎110’装进模具200中，其处于一打开的装载的状态。使硫化膜片210收缩并向内折叠而不成为障碍，并且胎面区段201(未示出)和上侧壁板202a(未示出)也根据标准作法移到一不障碍的位置。未模制的下胎圈112b’具有一内径D4’，其大到足以越过连续的上胎圈模制环230，后者具有一最大外径D2，其小于或等于直径D4’。这使不分段的不能扩张的上胎圈模制环230可以轴向处在未模制的上胎圈112a’的内侧。未模制的下胎圈112b’支承在下侧壁板202b的胎圈模制部分上，在越过分段的下胎圈模制环252以后分段的胎圈模制环252便轴向处在未模制的下胎圈112b’的内侧。通过下锁定环266的垂直向上移动可使分段的胎圈模制环252退回(如图6B所示)，其中下锁定环266由下夹紧环208b和下锁定环266连接于其上的毂209向上拉动。分段的胎圈模制环252的退回由如以下详述的弹簧驱动。
其次，如图3中所示，使分段的胎圈模制环252径向扩张(如图6A中所示)，随着下锁定环266的垂直向下移动其径向向外成楔状运动，该下锁定环266由下夹紧环208b和下锁定环266连接于其上的毂209向下推动。在该扩张的状态，分段的胎圈模制环252以其周向连续的胎圈模制表面259进入与邻接的下侧壁板202b一起工作的位置以便形成一下胎圈模制凹部240b，其将模制下胎圈112b’的所有表面，只是内表面可由硫化膜片210模制。使分段的胎圈模制环252的各部段254、256被限制以借助导杆260只沿径向方向移动，如以下详述的。
分段的胎圈模制环252的仅仅径向扩张是本发明的一个特征。如图2中所示，未模制的胎圈112b’具有不好地确定的形状，其可以延伸到一内径D4’，后者稍小于最终模制的内径D4。因此，未模制的胎圈112b’的一部分可以径向向内延伸越过下侧壁板202b的表面203。对向下转动到位的可扩张的胎圈模制环来说，胎圈112b’的一部分可能被夹压在该环与下侧壁板表面203之间。如从图2转移到图3中可见，本发明的可径向扩张的胎圈模制环252径向向外越过表面203滑动，从而将未模制的胎圈112b’推入下胎圈模制凹部240b内而对其没有任何夹压。
其次，如图4中所示，使硫化膜片210在未模制的轮胎110’内部膨胀。下胎圈112b由分段的胎圈模制环252固定在下胎圈模制凹部240b内。最后，如图5中所示，以传统的方式完成轮胎110的模制，即移动胎面模制区段201到位，并且使上侧壁板202a到位，将模具200绕轮胎110周围关闭。利用模压机220和硫化膜片210以传统的方式施加压力和热。当上侧壁板202a到位时，其与邻接的连续的胎圈模制环230一起工作以形成上胎圈模制凹部240a，该凹部240a将模制上胎圈112a的所有表面，只是内表面可由硫化膜片210模制。
参照图6A、6B、7A、7B、8和9，将描述本发明的可径向扩张的胎圈模制环组件250的细部。一般，胎圈模制环组件250的关键元件是分段的胎圈模制环252，其包括第一部段254和第二部段(见图6A、6B)、导杆260(图7A、8)、弹簧268(图7B)和下锁定环266(图7A、7B、8)。胎圈模制环组件250的各元件是易于拆除的，从而某些或全部的元件可根据在相应的轮胎胎圈上要求的待模制的尺寸和形状易于变换。分段的胎圈模制环252借助导杆260与下侧壁板202b组装在一起，从而大大简化模具的更换下侧壁板202b和分段的胎圈模制环252由于连接在一起可同时撤出。下锁定环266可与多个分段的胎圈模制环252一起使用，后者具有不同的胎圈模制表面259和不同的扩张的外径De，但如有必要，下锁定环266通过从下夹紧环208b上卸掉其螺栓连接也可容易地拆除。
图6A，同以上所讨论的，示出分段的胎圈模制环252处于扩张的状态时的顶视图。沿9-9线截取的剖面示于图9中，其表示第一部段254和第二部段256通用的剖面外状。在该优选的实施方案中，第一部段254和第二部段256的区别只在于各自的周向尺寸和各自的周向侧面255和257的定向，如以上所讨论的。图6A和6B中的实线表示在顶视图中可见的外形边缘或拐角，而虚线表示看不见的边缘或拐角。在图9的剖视图中，可以看出分段的胎圈模制环252的径向内表面是一凸轮表面258，其径向向内和轴向向外(按所示向下)倾斜一角度θ以形成一与一截锥形部分互补的环形表面。分段的胎圈模制环252的径向最外表面是胎圈模制表面259，其通常成形成用来模制胎圈基部124b。胎圈模制表面259可以是任何要求的形状，可以包括顶端270以对胎圈基部124b提供多角度，例如对现有技术的轮胎10在图1中所示的胎圈基部角α和β。
图6A和6B中还可看到用于安装导杆260的各个孔272(每一部段254和256中一个)，和用于支承弹簧268的各个弹簧凹部274(每一部段254和256中两个)。在图6A中对各部段254和256中的一个示出标号272和274，但应该理解同样适用于图6A和6B中的全部的部段254和256。孔272和弹簧凹部274的作用在图7A、7B和8的以下讨论中将变得明显。
图7A、7B和8是模具200的可径向扩张的胎圈模制环组件250的详细的“近视”剖视图。图7A和7B示出组件250与分段的胎圈模制环252处于如图6B和2中所示的退回的状态，而图8示出组件250与分段的胎圈模制环252处于如图6A和3、4及5所示的扩张的状态。图7A为在分段的胎圈模制环252的一典型的部段(例如第一部段254)中径向通过孔272的中心截取的剖面。图7B为在分段的胎圈模制环252的一典型的部段(例如第一部段254)中径向通过弹簧凹部274的中心截取的剖面。虽然在图7A、7B和8的实例和讨论中示出了第一部段254，但应该理解同样的一些元件以类似的方式存在于第二部段256中。
图7B示出弹簧268位于在下侧壁板202b中钻出的径向对准的弹簧保持孔275中。弹簧保持孔275对准于部段254的一个弹簧凹部274，从而弹簧268可以用一端定位于弹簧保持孔275内而另一端定位于弹簧凹部274内。弹簧268是部段254用的两个这样的弹簧268中的一个，在导杆260的任一侧有一个，并且该对弹簧268为压缩弹簧，用来沿径向方向施加(成对)足够的力以便将分段的胎圈模制环252径向向内推到退回的位置，如图2、6B、7A和7B中所示。图7B中，可看出截锥形下锁定环266处于升起的位置而使分段的胎圈模制环252可以退回，即径向向内向着中心柱204方向移动。
图7A示出导杆260，其安装于部段254中钻出的径向对准的安装孔272中。导杆260由驱动销264保持定位。安装孔272对准于在下侧壁板202b中钻孔的导向孔273。径向对准的导杆260在径向对准的导向孔273内滑动，从而限定分段的胎圈模制环252的部段254、256只沿径向内和向外的方向移动。在导向孔273的适当部分的邻接下方，一空腔276到下侧壁板202b的底部。止动螺栓262拧入导杆260的下侧以便在止动螺栓262停靠到空腔276的径向内侧上的止动表面277时为部段254的径向向内移动提供一个限制。该限制作用提供一种方式，即将下侧壁板202b、部段254、256、导杆260(包括销264和止动螺栓262)以及弹簧268保持在一起成为一模具组件280，其在模具更换时易于整体地撤出。拆卸只需要拆除止动螺栓262。每当下锁定环266过多上升时，例如，当下锁定环266和下夹紧环208b移走以便保持硫化膜片210时，止动螺栓262的限制作用还避免分段的胎圈模制环252分离(在弹簧作用下退回得过远)。并且，止动螺栓262可以用来限定分段的胎圈模制环252的退回状态的停止点，亦即将部段254、256停止于图6B中所示的位置，具有一最大退回的外径Dr，其小于或等于待模制的轮胎胎圈的最小内径D4’，应该指出在本发明的范围内，在分段的胎圈模制环252的所有的部段254、256的导杆260上均有止动螺栓262；没有一个部段254、256上有该螺栓，或者该螺栓设置在它们中的一些上(优选只在各第一部段254上，因为它们又控制第二部段256的径向移动)。
图8示出处于扩张的状态的分段的胎圈模制环252，即如图3-5和6A中所示。模压机220传给毂209和下夹紧环208b的向下移动(轴向向外，沿箭头320的方向)也用来向下移动下锁定环266(方向320)。下锁定环266将第一部段254沿箭头310所示方向径向向外成楔状推动，借助径向对准的导杆260允许该唯一的移动方向。如以上关于图6A和6B所指出的，第二部段256又由第一部段524径向向外成楔状推动。由图6A和6B中可以看出，直到分段的胎圈模制环252被完全扩张如图6A中所示，下锁定环266才接触第二部段256的凸轮表面258。下锁定环266优选为一具有截锥形径向外凸轮表面267的环(图7A中可最清楚地看出)，该外凸轮表面267具有一凸轮角θ，其匹配分段的胎圈模制环252的部段254、256的互补的凸轮表面258的凸轮角θ(见图9)。在本发明的范围内构成另一实施方案，其中用其他装置代替下锁定环266的截锥形凸轮表面267，该其他装置与至少第一部段254的凸轮表面258相互作用以便在毂209向下移动时(方向320)向外成楔状推动第一部段(方向310)。例如，各凸轮滚子(未示出)可以连接于毂209以使它们贴着至少各第一部段254的凸轮表面258滚动。
图8中可看出，由于将分段的胎圈模制环252径向向外成楔状推到完全扩张的状态，部段254(和256)与下侧壁板202b和硫化膜片210(未示出)组合形成一下胎圈模制凹部240b，其将完全围绕轮胎胎圈112b’(未示出)以在全部侧面将其模制到要求的外形。与图7A相比，可以看出部段254的胎圈模制表面259已径向移过下侧壁板202b的表面203，从而形成一未模制的胎圈112b’而不对它进行夹压。导杆260已移入导向孔273内，从而使止动螺栓262离开止动表面277而移进空腔276中。当环252到达完全扩张的状态时分段的胎圈模制环252的部段254、256的向外移动停止，优选通过使部段254、256停靠到下侧壁板202b上来实现。例如，如在图7A中可最清楚地看出的，部段254、256的外止动表面278(同样示于图9中)可以停靠到下侧壁板202b的内表面242上。
至此已描述了具有本发明的可径向扩张的胎圈模制环的本发明的轮胎模具和用于采用本发明的模具模制轮胎的本发明的方法。可扩张的胎圈模制环252已对现有技术的可扩张的环进行了简化，其扩张只是沿径向方向，通过由一单个环形的凸轮266产生的简单楔作用来驱动。可扩张的胎圈模制环252的诸元件与侧壁模制板202b组合以形成一模具组件280，其便于维护和便于在模压机220中变换，以适合于不同的轮胎结构的胎圈上待模制的不同的外形。
虽然在诸附图和以上描述中详细地图示和说明了本发明，其在特征上应被视作是示例性的而非限定性的，应该理解只示出和描述了优选的实施方案，并且其包括在本发明的精神内的全部的改变和改型均是要求得到保护的。无疑，对本领域的普通技术人员来说对上述“主题”会提出许多其他的“变型”，而本发明与这些变型最密切地相关，并且拟将这些变型纳入本发明的范围内，如本文所公开的。
权利要求
1. 一种用于在模压机(220)中的轮胎模具(200)的胎圈模制环(252)，该模压机(220)构成用来模制生轮胎(110)，生轮胎(110)包括一胎面(116)、两胎圈(112a、112b)和两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁(114a、114b)；该胎圈模制环的特征在于胎圈模制环包括多个部段(254、256)，各部段的半数是第一部段(254)，其互补于第二部段(256)并与该第二部段周向交替地设置；第一部段是楔形的，周向具有各侧面(255)，其向胎圈模制环的径向面向外的胎圈模制表面收敛，第一部段侧面是平面的并沿轴向方向定向；第二部段具有与第一部段侧面互补的各侧面(257)；以及设有装置用以使胎圈模制环从第一外径(Dr)径向扩张到第二外径(De)，借此形成一周向连续的径向面向外的表面(259)以便模制一个胎圈。
2. 根据权利要求1所述的胎圈模制环(252)，其特征在于第一外径(Dr)小于或等于将要由胎圈模制环模制的未模制的胎圈(112b’)的内径(D4’)。
3. 根据权利要求1所述的胎圈模制环(252)，其特征还在于可移动地连接模具(200)与每个第一和第二部段(254、256)的径向对准的导向装置(260)，以限制各第一和第二部段(254、256)只作径向移动(310)；以及弹簧装置，其径向向内压在第一和第二部段(254、256)上。
4. 根据权利要求1所述的胎圈模制环(252)，其特征还在于在胎圈模制环(252)的第一和第二部段(254、256)的径向内部分上的凸轮表面(258)，其中该凸轮表面径向向内和轴向向外倾斜一凸轮角(θ)以形成一互补于一截锥部分的环形表面；以及一凸轮(266)连接于模压机(220)的一轴向移动的部件，以使该凸轮与至少第一部段(254)的凸轮表面(258)相互作用，以便在该凸轮沿轴向方向移动时径向向外(310)成楔状推动该第一部段。
5. 根据权利要求4所述的胎圈模制环(252)，其特征还在于凸轮(266)为一具有截锥形径向外凸轮表面(267)的环，该凸轮表面(267)具有一匹配胎圈模制环(252)的凸轮表面(258)的凸轮角(θ)的凸轮角(θ)。
6. 一种用于生轮胎(110)的模具(200)，生轮胎(110)包括一胎面(116)、两胎圈(112a、112b)，其各自具有从轴向外胎跟(120a、120b)到轴向内胎趾(122a、122b)延伸的径向面向内的胎圈基部(124a、124b)，以及两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁(114a、114b)；该模具包括分别用于模制每一侧壁的外表面加上每一胎圈的轴向外部分的第一和第二侧壁板(202a、202b)，该轴向外部分近似处于所述胎跟处；第一和第二胎圈模制环(252、230)，用以模制两胎圈的至少胎圈基部；以及一可膨胀的硫化膜片(210)，用以模制轮胎的内表面；其中至少第一胎圈模制环(252)的特征在于第一胎圈模制环包括多个部段(254、256)，各部段的半数是第一部段(254)，其互补于第二部段(256)，并与该第二部段周向交替地设置；第一部段是楔形的，周向具有各侧面(255)，其向第一胎圈模制环的径向面向外的胎圈模制表面收敛，第一部段侧面是平面的并沿轴向方向定向；第二部段具有与第一部段侧面互补的各侧面(257)；以及设有装置用以使第一胎圈模制环从第一外径(Dr)径向扩张到第二外径(De)，借此形成一周向连续的径向面向外的表面(259)以便与邻接的第一侧壁板(202b)和硫化膜片配合模制一个胎圈。
7. 根据权利要求6所述的模具(200)，其特征还在于导杆(260)用于限制各第一和第二部段(254、256)只作径向移动(310)；每一导杆安装于在第一和第二部段其中之一中钻出的径向对准的安装孔(272)中，并且每一安装孔与在邻接的第一侧壁板(202b)中钻出的导向孔(273)对准以便导杆在径向对准的导向孔内滑动；预加载的弹簧用以迫使第一和第二部段(254、256)径向向内移动；以及每一弹簧位于在邻接的第一侧壁板(202b)中钻出的径向对准的弹簧保持孔(275)中并且对准于在邻接的第一和第二部段中的一个上切出的弹簧凹部(274)，以便弹簧可以以一端定位于弹簧保持孔中而另一端定位于邻接的弹簧凹部中。
8. 根据权利要求7所述的模具(200)，其特征还在于组件(280)包括第一侧壁板(202b)、全部的多个第一部段(254)和第二部段(256)、全部的导杆(260)，以及全部的弹簧(268)；其中该组件由从至少一个导杆(260)的一侧延伸的止动螺栓(262)保持在一起，每一止动螺栓突入邻接相应的导向孔(273)的一部分的空腔(276)中。
9. 根据权利要求6所述的模具(200)，其特征还在于在胎圈模制环(252)的各第一和第二部段(254、256)的径向内部分上的凸轮表面(258)，其中该凸轮表面径向向内和轴向向外倾斜一凸轮角(θ)以形成一互补于一截锥部分的环形表面；以及凸轮(266)连接于模压机(220)的一轴向移动部件上，以使该凸轮与至少第一部段(254)的凸轮表面(258)相互作用，以便在该凸轮沿轴向方向移动时径向向外(310)成楔状推动该第一部段。
10. 根据权利要求9所述的模具(200)，其特征还在于凸轮(266)为一具有截锥形径向外凸轮表面(267)的环，该凸轮表面具有一匹配胎圈模制环(252)的凸轮表面(258)的凸轮角(θ)的凸轮角(θ)。
11. 根据权利要求10所述的模具(200)，其特征还在于所述凸轮连接于一用于夹紧硫化膜片(210)的一端的夹紧环(208b)上。
12. 根据权利要求6所述的模具(200)，其特征还在于第二胎圈模制环(230)具有与第一胎圈模制环(252)同样的功能。
13. 根据权利要求6所述的模具(200)，其特征还在于第二胎圈模制环(230)是不分段的、不能扩张的连续环。
14. 根据权利要求13所述的模具(200)，其特征还在于轮胎(110)具有不对称的胎圈直径以使第一胎圈(112b)具有第一直径(D4)而第二胎圈(112a)具有第二直径(D2)，并使该第二直径以这样的方式小于或等于第一直径，即，使第一胎圈在超过第一胎圈模制环(252)以前可以越过连续的第二胎圈模制环(230)，同时将第一胎圈模制环退回到其第一外径(Dr)。
15. 根据权利要求6所述的模具(200)，其特征还在于两胎圈(112a、112b)具有根切的胎圈基部。
16. 一种用于模制生轮胎(110)的方法，生轮胎(110)包括一胎面(116)、两胎圈(112a、112 b)和两个在各胎圈与胎面之间延伸的侧壁(114a、114b)，该方法包括这些步骤将轮胎装进包括至少一个可伸缩的胎圈模制环(252)的模具(200)内；将轮胎的未模制的胎圈(112b’)通过可伸缩的胎圈模制环，同时将该环退回到一外径(Dr)，该外径(Dr)小于或等于未模制的胎圈的内径(D4’)；以及通过只沿径向向外方向(310)移动来扩张可伸缩的胎圈模制环以接合未模制的胎圈。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤使胎圈的第一个(112b)与可伸缩的胎圈模制环(252)接合后，在轮胎(110)的内部扩张一硫化膜片(210)以将胎圈的第二个(112a)拉入与一胎圈模制环(230)接合。
18. 根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤利用模具(200)的一部分(266)的轴向移动(320)以驱动可伸缩的胎圈模制环(252)的径向向外移动(310)。
19. 根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤将周向交替的第一部段(254)和第二部段(256)组成可伸缩的胎圈模制环(252)以便使得各第一部段(254)的径向扩张导致各第二部段(256)的径向扩张。
20. 根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤将可伸缩的胎圈模制环(252)与一侧壁模制板(202b)组装在一起。
全文摘要
用可径向扩张的胎圈模制环模制轮胎(110)的装置和方法。扩张后，该环有表面(259)用于模制胎圈。该环包括部段(254、256)，部段的半数是第一部段(254)，互补于第二部段(256)并与其周向交替设置。第一部段是楔形，周向有侧面(255)，向模制环的胎圈模制表面方向收敛。第一部段侧面是平面并沿轴向定向；第二部段具有与第一部段侧面互补的侧面(257)，第一部段(254)的径向向外移动导致第二部段(256)的径向向外移动。导杆(260)限制第一和第二部段作径向移动(310)。该环的元件与侧壁模具组成单个组件(280)以形成一单元，便于维护和变换，适于在不同的轮胎结构的胎圈上待模制的外形。该环的扩张通过单个截锥形凸轮(266)产生的简单楔作用来驱动。
文档编号B29D30/06GK1435314SQ0310228
公开日2003年8月13日 申请日期2003年1月28日 优先权日2002年1月28日
发明者J·C·吉拉德, B·A·卡斯珀 申请人:固特异轮胎和橡胶公司