專利名稱：高胎冠單段式輪胎成型鼓的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輪胎成型鼓，尤其涉及一種具有高中心胎冠區的輪胎成型鼓。
背景技術：
輪胎的制造通常涉及輪胎成型鼓，其中大量的輪胎部件被順序應用于成型鼓以便形成圓柱形輪胎胎體。輪胎成型過程的這個階段通常稱作輪胎成型過程的“第一階段”。然后，將輪胎胎體從輪胎成型鼓上取下再將其送至第二階段-膨脹式輪胎成型鼓處，胎體在此膨脹成環形以便容放輪胎的剩余部件如帶束層包和橡膠胎面。然后，將完成環形形狀的未硫化輪胎胎體或生胎從第二階段成型鼓上取下，隨后進行模制與硫化以便制成成品輪胎。
因此，現有技術的過程就需要兩個輪胎成型鼓并且將胎體從一個成型鼓傳遞至另一個成型鼓上。另外，一個經常出現的問題就是輪胎胎圈在未硫化輪胎胎體上的準確定位與錨固問題，尤其是在將輪胎胎圈從第一階段成型鼓輸送至第二階段成型鼓的過程中。胎圈定位情況的變化可能導致輪胎中的簾布層變形。
近來，輪胎制造廠開始傾向使用單個輪胎成型鼓用于第一、第二階段輪胎成型。這就需要輪胎成型鼓能夠進行軸向膨脹與收縮以及徑向膨脹與收縮。此外，重要的是在包括輪胎成形在內的整個輪胎成型過程中保持積極的胎圈鎖緊，以便保持簾布層簾線的長度，形成良好的胎圈均勻性。由于輪胎成型鼓沿軸向與徑向膨脹，所以重要的是輪胎成型鼓的兩側同步運動。如果成型鼓的一側與成型鼓的另一側不同步，就可能產生輪胎不均勻性問題。另外需要按照垂直方式支承三角膠芯和胎圈組件，同時避免輪胎部件尤其是簾布層發生不合需要的移動。
發明內容
第一方面，本發明提供了一種輪胎成型鼓，其包括具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋轉成型鼓，其中所述胎肩部分中每一個可沿徑向和軸向獨立地運動；所述中心部分徑向可膨脹，所述中心部分還包括第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部相對于彼此可軸向移動以使中心部分具有可調節的寬度。
第二方面，本發明提供了一種輪胎成型鼓，其包括具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋轉成型鼓，其中所述胎肩部分中每一個可沿徑向獨立地運動；所述中心部分具有多個徑向可膨脹且軸向可移動的段。
定義為便于理解本公開內容，公開了以下各項“三角膠芯”是指沿徑向位于胎圈上方并且介于簾布層與簾布層反包之間的彈性體填充物。
“軸向”和“沿軸向”是指平行于輪胎成型鼓旋轉的縱向軸線或與該軸線對齊的直線或方向。
“胎圈”是指包括通常稱作“胎圈芯”的環形抗拉構件的輪胎部分，其由簾布層簾線卷繞并且成形，帶有或不帶其它增強元件如外護圈包布、胎跟加強層、三角膠芯、護趾膠和胎圈包布，以便適配于設計輪輞。
“帶束層結構”或“增強帶束層”是指由平行的簾線構成的至少兩個環形層或簾布層，簾線經過編織或未經編織，位于胎面下方，非錨固于胎圈上，并且左右簾線角度相對于輪胎的赤道面所成角度處于17°至27°的范圍內。
“胎體”是指由簾布層材料和其它輪胎部件構成的未硫化層壓制品，其被切成定長以便適于疊接或已經疊接成圓筒形或環形形狀。在胎體進行硫化以便形成模制輪胎之前可以向胎體中加入其它部件。
“胎身”是指輪胎胎體及除了胎面之外的相關輪胎部件。
“胎圈包布”是指環繞著胎圈的外側放置以便保護簾布層與輪輞隔開，散布輪輞上方的撓曲，并且密封輪胎的窄材料條。
“圓周”是指沿著垂直于軸向的環狀胎面的表面周長延伸的線或方向。
“簾線”是指輪胎中的簾布層所包括的加強線股之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于輪胎的旋轉軸線并且經過其胎面中心的平面。
“內襯層”是指彈性體或其它材料構成的層，其其形成無內胎輪胎的內表面并且包含輪胎內的充氣流體。
“嵌件”是指通常位于輪胎的胎側區域中的用作加固構件的彈性體構件。
“簾布層”是指由涂有橡膠的平行簾線構成的連續層。
“徑向”和“沿徑向”是指沿徑向朝向或背離輪胎成型鼓的旋轉軸線的方向。
“子午線輪胎”是指一種帶束式或沿圓周方向箍緊的充氣輪胎，其中至少一個簾布層的簾線以相對于輪胎赤道面成介于65°至90°之間的簾布角度從胎圈向胎圈延伸。
“胎肩”是指剛好位于胎面邊緣下方的胎側的上部。
“胎側”是指位于胎面和胎圈之間的輪胎部分。
“胎面”是指橡膠部件，其在結合于輪胎胎體上時包括在輪胎正常充氣且處于正常負載的情況下與路面形成接觸的輪胎部分。
“胎面寬度”是指胎面表面沿軸向的弧長，即在平行于輪胎的旋轉軸線的平面中的弧長。
下文將通過實例并參看附圖對本發明進行描述，圖中圖1A和1B為處于起始位置和高胎冠(徑向膨脹)位置中的輪胎成型鼓的側向透視圖；圖2為處于起始位置中的輪胎成型鼓的剖視圖；圖3為處于胎圈鎖定位置中的輪胎成型鼓的剖視圖；圖4為處于膨脹高胎冠條件下的輪胎成型鼓的剖視圖；圖5為輪胎成型鼓的剖視圖，其中止動銷鎖定于外側位置中；圖6為沿圖5的方向6-6剖開的輪胎成型鼓的端視圖，其中鎖緊環處于鎖定位置中；圖7為輪胎成型鼓的剖視圖，其中止動銷未鎖定；圖8為沿圖7的方向8-8剖開的輪胎成型鼓的端視圖，其中鎖緊環處于未鎖定位置中；圖9為輪胎成型鼓的剖面圖，其中止動銷鎖定于內側位置中以便放置胎肩軸向運動；圖10為沿圖9的方向10-10剖開的輪胎成型鼓的端視圖，其中鎖緊環將止動銷鎖定于內側位置中；
圖11為處于成型鼓成形位置中的輪胎成型鼓的剖視圖；圖12為用于輪胎成型鼓的同步機構的透視圖；圖13A和13B為輪胎成型鼓的剖視圖，其中中心同步構件與中心段分別處于皺縮位置和徑向膨脹位置中；圖14A和14B為中心段的俯視圖與側視圖，其分別處于徑向皺縮位置和軸向膨脹位置中；圖15和16為輪胎成型鼓的透視圖，其中將中心段去除并且示出了中心同步機構和分別處于收縮與徑向外部位置中的升降臂。
具體實施例方式
參看圖1至5，示出了一種本發明的示例性輪胎成型鼓5。如圖1A和1B中更特別地示出，輪胎成型鼓5具有通過中心部分20連接在一起的左手側7和右手側9。中心部分20還被分成右手側和左手側，它們均可以沿軸向與徑向運動，如以下更詳細的描述。第一、第二胎圈鎖定機構25鄰近中心部分20，它們也可以沿徑向運動，如圖1B所示。第一、第二胎肩段29鄰近胎圈鎖定機構。胎圈鎖定機構和胎肩段都可以沿軸向運動。這樣，成型鼓的左手側與右手側都可以沿軸向運動。以下將對這些部件進行更詳細地描述。
中心部分輪胎成型鼓的中心部分20還包括多個位置環繞著成型鼓5的外部圓周的中心段22。每個中心段被分成左手側22a和右手側22b，如圖14所示。每個側22a、22b具有一個或多個指狀突起24，指狀突起按照互成角度配置或聯鎖的方式可滑動地容放于一個或多個對置的凹槽26中。這樣，當指狀物在凹槽內滑動時，中心段22就可以沿軸向膨脹或者收縮。
中心部分20還可以沿徑向膨脹，如圖1b和4中所示。中心部分20可以在介于20左右至50左右mm的范圍內沿徑向膨脹。當每個中心段22沿徑向膨脹時，中心段之間的間隙就會增加。沿徑向定向的活塞室28提供于每個中心段22a、22b內。連接于致動器32上的肘狀聯動裝置30如活塞33容放于每個室28中。控制系統(未示出)使活塞33致動，從而使聯動裝置30從圖3中所示的收縮位置滑動至圖4中所示的致動位置。當聯動裝置30致動時，聯動裝置推動中心段沿徑向向外進入高胎冠位置，如圖4中所示。
為了確保中心段22的左手側和右手側一起同步運動，所以提供了中心同步機構50，并在圖12中示出。中心機構包括兩個外部環52，這兩個環通過第一、第二聯動機構54連接在一起。環52可轉動地安裝于中心段22內的輪胎成型鼓中。聯動機構54起到保持外部環52一起同步轉動的作用。當使聯動裝置30致動以便將中心段推動至高胎冠位置中時，聯動裝置30就上推多個升降桿35穿過狹槽37。升降桿35連接于多個支承臂39上，支承臂39連接于外部環52上。當使升降桿35致動進入其徑向外部位置時，支承臂39同樣致動進入其徑向外部位置中，從而使兩個中心環52都轉動。位于中心環52之間的連接聯動裝置54保持這些環同步轉動，以便在徑向方向上被致動時使中心段22a、b的左手側和右手側一起運動。參看圖13a和13b以及圖15-16。
第一、第二聯動機構54還容許外部環52沿軸向膨脹與收縮。聯動機構54的聯動裝置可以如圖9中所示那樣折疊起來，從而使輪胎成型鼓的中心段能夠具有較小的軸向尺寸。聯動裝置54還可以向外膨脹，從而使輪胎成型鼓的中心段能夠具有較寬的軸向位置。圖4示出了處于局部膨脹狀態下的聯動裝置。
中心段的外表面由安裝于其上的套筒60所覆蓋。套筒60的每個端部62固定于套筒夾具70中，套筒夾具70的位置鄰近中心部分段。套筒夾具70在中心徑向膨脹至高胎冠位置期間沿軸向向內運動，從而延遲中心套筒的運動。由于位于下面的套筒不運動，所以這個特征就能阻止輪胎部件運動，從而形成更好的輪胎均勻性。套筒夾具70由活塞72致動，活塞72由輪胎成型鼓控制器(未示出)控制。當輪胎成型鼓的中心段沿徑向向外膨脹至高胎冠位置時，套筒夾具活塞72就致動，從而使套筒夾具70沿軸向滑動至位于胎圈鎖定機構與中心段之間的凹槽74中。對這種運動進行調整以便延遲套筒的運動。這樣，套筒的軸向張力就由于胎圈鎖定裝置以及簾布層和其它輪胎部件的致動而得以保持。然而，套筒中的圓周張力高于高胎冠部分。當成型鼓在輪胎成形期間沿軸向擰緊在一起時，套筒就不再被軸向張緊并且扣緊在中心部分上，如圖11中所示。
胎圈鎖定機構第一、第二環形胎圈鎖定機構25鄰近中心部分20。圖2示出了處于收縮位置中的胎圈鎖定機構25，而圖3示出了處于徑向膨脹或胎圈夾緊位置中的胎圈鎖定機構25。成型鼓控制系統(未示出)使胎圈鎖定活塞27致動而與搖臂29形成接合，該搖臂29與胎圈鎖定機構的端部接合，從而將胎圈鎖定機構沿徑向向外推動至胎圈夾緊位置中。
胎圈鎖定機構還可以獨立地沿軸向運動，如以下所述。另外，通過定位止動銷85就可以對胎圈鎖定機構的軸向運動的量進行調節，如圖5和6所示。
胎肩部分和胎肩夾緊鎖緊裝置輪胎成型鼓5的右、左手胎肩部分29定義為位于包括套筒夾具和胎圈鎖定機構在內的中心部分的中心線軸向外側的成型鼓部件。輪胎成型鼓的左、右手胎肩部分可以在軸承座套上沿軸向滑動。胎肩部分29由安裝于螺母130上的傳動銷125致動，其沿著傳動螺桿121行進。當中心螺桿旋轉時，螺母130沿軸向向內/向外運動，從而使傳動銷125和每個胎肩部分按照相應方式沿軸向向內/向外運動。另外，傳動銷還與分離式中心段以機械方式配合工作，從而使分離式中心段22a、b沿軸向延伸或回縮。
當輪胎成型鼓5的中心段20運動至如圖4中所示的高胎冠位置中時，胎圈鎖定機構25和套筒夾緊機構70還由活塞72、73沿軸向向內致動，從而使套筒夾具容放于凹槽74中。胎圈鎖定機構和套筒夾具沿軸向向內致動大約與中心段22進入高胎冠位置所行進的徑向距離相同的軸向距離。優選地，在中心段運動至高胎冠位置的情況下，胎圈鎖定機構和套筒夾具同時發生軸向致動。
由于胎肩部分29可以沿軸向運動，所以重要的是在輪胎成型鼓的中心部分25已經運動至高胎冠位置之后將胎肩部分固定于適當位置中。為了固定每個胎肩部分，安裝于胎肩部分的每個部分上的轉動式鎖環80就將一個或多個止動銷85鎖定于其外部位置中。當止動銷處于其外部位置中時，胎肩部分可以沿軸向運動。參看圖5和6。一個或多個致動器如空氣活塞92使轉動式鎖環80致動。當胎肩部分被致動而至其軸向內部位置中時，止動銷85也被致動或鎖定于其內部位置中，如圖9和10所示。鎖環在收縮止動銷開口上方旋轉，以便防止止動銷運動。由于止動銷不運動，也就防止了通過止動銷而接合的胎肩部分發生軸向運動。
傳動軸所提供的中心傳動軸120用于使輪胎成型鼓5繞著其縱向軸線轉動。中心軸120連接于傳動裝置(未示出)上。中心螺桿121提供于中心傳動軸120內。中心螺桿121在每個端部處由軸承123支承。位于中心螺桿121一側上的螺紋為左旋式，另一側上的螺紋為右旋式。位于左手側上的向內螺母125連接于螺桿121的一端上，位于相對右手側上的向外球狀螺母125類似地連接于螺桿121上。
反包膠囊上部膠囊150從胎圈鎖定機構25沿軸向向外延伸至輪胎成型鼓的相應端部。上部膠囊150在下部膠囊152上方延伸，下部膠囊152安裝于成型鼓的胎肩區域中并沿軸向向外延伸至輪胎成型鼓的相應端部。上部、下部膠囊用作反包膠囊，反包膠囊用于充氣進而使簾布層的反包端纏繞著三角膠芯和胎圈芯。
操作方法以下使用本發明的輪胎成型鼓來成型示例性輪胎的順序進行說明。輪胎成型過程可以完全自動化或者當它們應用于輪胎成型鼓5上可以需要操作者進行手工切割與疊接。以下所列的部件可以根據特定輪胎的情況而改變。一些輪胎具有的部件多于其它輪胎。例如，一些有內胎輪胎可以不需要內襯。
首先，將成型鼓設定為起始位置，如圖1a和1b所示。在起始位置中，中心部分和胎肩部分都處于其徑向最內側位置中，并將成型鼓的寬度設定成起始位置。起始位置寬度可以根據所制造輪胎的不同而變化。接下來，輪胎成型部件如輪胎內襯層、胎肩膠條、胎圈包布、胎側、任選的輪胎跑氣嵌件以及簾布層按照連續的順序應用于成型鼓上。
如果分別應用的話，上述每個構件都需要轉動成型鼓以便將部件形成圓筒形。替代地，這些部件可作為一個或多個子組件的形式而進給至輪胎成型鼓5。在任一種情況下，各構件或子組件的端部都必須接合在一起。
接著，將胎圈芯沿軸向放置于基本位于胎圈包布上方或者其稍內側但位于護趾條上方(如果使用的話)的預定軸向位置上。然后，將會放置三角膠芯填充膠條，其中一端置于胎圈芯上并且相對于胎圈芯沿軸向向內延伸。替代地，可以使用預成型的胎圈-三角膠芯子組件。重要的是應當指出本發明的輪胎成型鼓可以使用不同直徑的胎圈用于同一輪胎。
然后，使得胎圈-三角膠芯子組件繞樞軸轉動至與輪胎成型鼓的軸線沿軸向對齊。類似地，將胎圈裝料機置于與輪胎成型鼓5沿軸向對齊的位置。一旦對齊之后，胎圈裝料機就在胎圈芯上方沿軸向向內運動以便將胎圈-三角膠芯子組件2準確定位于位于輪胎成型鼓的胎圈鎖定機構上方的圓筒形胎體10上。然后胎圈裝料機將胎圈三角膠芯子組件松脫于成型鼓5上，而成型鼓胎圈鎖定機構沿徑向膨脹以便將胎圈芯鎖定就位。胎圈鎖定機構由與搖臂29接觸的胎圈鎖定活塞27致動，以便將胎圈鎖定機構沿徑向向外推動至與胎圈或胎圈三角膠芯子組件形成接合。
接下來，當胎肩段沿軸向向內運動時，成型鼓的中心膨脹至高胎冠位置。成型鼓控制系統(未示出)使活塞33致動，從而使聯動裝置30從圖3所示的收縮位置滑動至圖4所示的致動位置。當聯動裝置30致動時，聯動裝置就推動中心段沿徑向向外至高胎冠位置中，如圖4所述。當聯動裝置30致動以便推動中心部分至高胎冠位置中是，聯動裝置30上推多個升降桿35穿過狹槽37。升降桿35連接于多個連接于外部環52上的支承臂39上。當使升降桿35致動進入其徑向外部位置時，支承臂39同樣致動進入其徑向外部位置中，從而使兩個中心環52都沿著同一方向轉動。位于中心環52之間的連接聯動裝置54保持這些環同步轉動，以便在徑向方向上被致動時使中心段的左手側和右手側一起運動。參看圖11a和11b以及圖13-14。
當成型鼓的中心膨脹至高胎冠位置中時，右、左手胎肩部分沿軸向向內運動直至套筒夾具緊靠胎冠位置28為止。然后，當通過空氣活塞轉動鎖環時使胎肩部分鎖定就位，將鎖銷截留于其最內側位置處，防止胎肩部分軸向運動。
接著，可通過致動位于成型鼓5的每個內側和外側端處的可充氣式反包膠囊來折疊簾布層反包端部。如果胎體簾布層反包和胎側已經預先連接于中心支承段和胎體簾布層上方，反包膠囊就滾動胎體簾布層反包和胎側。應當指出，中心段通常在初始起始位置上方徑向膨脹大約30毫米。然而，徑向膨脹的量可以根據輪胎尺寸情況而變化。理想的膨脹范圍是介于20mm左右至50mm左右。這就容許三角形膠芯能夠在尖端或徑向端處折疊，然而相對于最靠近胎圈芯12的三角膠芯的最厚或基座部分處仍保持其垂直位置或幾乎垂直的位置。這就大大便利了胎體簾布層的構造過程并且保證了三角膠芯不會象在成型胎體的現有技術的方法中那樣在成型過程中過度變形。
一旦輪胎反包端部被折疊起來，胎側就可以應用，或者如果胎側已經應用過的話，則整個組件就可以利用輥筒機構(未示出)進行壓合。壓合程序保證了截留空氣被推出胎體之外并且各個構件牢固地粘附于鄰近的下方輪胎胎體部件上。
一旦壓合操作已經完成之后，輪胎成型鼓就會沿軸向收縮。位于胎圈之間的成型鼓5就被充以空氣或其它流體介質，所充的空氣或其它流體介質穿過中心段支承機構和徑向膨脹的中心段以便使胎體呈環形，如圖11中所示。當這完成時，三角膠芯條的徑向外尖端就移回至幾乎垂直的位置，而輪胎就已經完成成型并且使得胎體，特別是在胎圈芯區域不再出現過度應力。這種使用中心段的高胎冠成型鼓5保證了胎體在端部進行反包之前具有至少部分地垂直延伸的簾布層部分。這就更加近似成品輪胎形狀。另外，中心段的沿徑向向外運動與每一側上被鎖定胎圈芯的軸向運動相同。這就保證了施加于胎體上的每個軸向張力受控并且使胎體每次都能充氣成環形，從而大大提高了成品的可靠性。
接著，輪胎成型鼓進一步沿軸向向內運動，并且將胎面帶束層和加強結構應用于胎體上再進行壓合。接下來，胎肩夾具被致動至未鎖定位置中，并且胎肩部分和中心部分沿徑向向內運動至成型鼓的起始位置。然后將生胎取下。
盡管上文中為了對本發明進行示例說明而示出了某些典型實施例及詳細情況，但是本發明所屬領域的普通技術人員將會清楚，在不背離本發明的精神或范圍的情況下，可以對本發明作出多種變化和改動。
權利要求
1.一種輪胎成型鼓，其特征在于具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋轉成型鼓，其中所述胎肩部分中每一個可沿徑向和軸向獨立地運動；所述中心部分徑向可膨脹，所述中心部分的特征還在于第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部相對于彼此可軸向移動以使中心部分具有可調節的寬度。
2.根據權利要求1所述的輪胎成型鼓，其特征在于，胎肩部分中的每一個可徑向膨脹至不同的直徑。
3.根據權利要求1所述的輪胎成型鼓，其特征在于，所述中心部分的各段還包括第一半部和第二半部，其中第一半部可滑動地安裝在第二半部內。
4.根據權利要求2所述的輪胎成型鼓，其特征在于，第一半部相對于第二半部聯鎖。
5.根據權利要求2所述的輪胎成型鼓，其特征在于，中心部分的各段的第一半部和第二半部連接在一起以使它們一致旋轉。
6.根據權利要求2所述的輪胎成型鼓，其特征在于，中心部分的各段的第一半部和第二半部通過第一和第二環連接在一起，其中第一和第二環通過一個或多個軸向可膨脹的聯動裝置連接在一起。
7.根據權利要求5所述的輪胎成型鼓，其特征在于，第一和第二環可旋轉地安裝在輪胎成型鼓中。
8.根據權利要求6所述的輪胎成型鼓，其特征在于，第一和第二環同步旋轉。
9.根據權利要求1所述的輪胎成型鼓，其特征在于，胎肩部分中的每一個還包括胎圈鎖定機構，其中胎圈鎖定機構可軸向移動的軸向距離大約等于中心部分的徑向移動距離。
10.一種輪胎成型鼓，其特征在于具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋轉成型鼓，其中所述胎肩部分中每一個可沿徑向獨立地運動；所述中心部分具有多個徑向可膨脹且軸向可移動的段。
全文摘要
公開了一種輪胎成型鼓和一種成型輪胎胎體的方法。輪胎成型鼓具有中心部分，該中心部分包括多個可沿徑向和軸向運動的中心段。成型鼓還包括可沿軸向運動的胎肩部分。胎肩部分包括可徑向膨脹的胎圈鎖定裝置。這種方法所采用的步驟有應用一個或多個胎體層，鎖定胎圈鎖定裝置以及沿徑向向外移動中心段同時沿軸向向內移動胎圈鎖定裝置。
文檔編號B29D30/24GK1792623SQ20051013408
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月23日 優先權日2004年12月23日
發明者J·K·勒德賽特, F·O·E·科爾尼特, J·-M·E·G·科林 申請人:固特異輪胎和橡膠公司