专利名称：轮胎硫化胶囊的制作方法
技术领域：
本发明的目的在于轮胎硫化胶囊。更具体而言，本发明的目的在于轮胎硫化机中所用的硫化胶囊，其中对胶囊规格进行了优化以便改进其寿命与硫化情况。
背景技术：
通常，充气式橡胶车胎是通过在模压机中模压并硫化部分定形的生(未硫化)胎而生成。利用内部流体可膨胀式胶囊而将生胎向外压靠在模具表面上。利用这种方法，生胎贴靠在确定了轮胎胎面花纹与胎侧构型的外部模具表面上而定形。通过应用热量与压力，轮胎在高温下受到模压与硫化。
通常在实践中，胶囊的膨胀通过向内部胶囊腔施加由流体例如气体、热水和/或蒸汽提供的内部压力而实现，这些流体还可以参加热传递以便于硫化或硬化轮胎。在模压并硫化后，轮胎被容许在模具中略作冷却，有时借助于加入供向胶囊的凉水或冷却器水来进行冷却。然后打开模具并使得胶囊塌瘪，这包括释放内部流体压力，从而将轮胎从轮胎模具上拆下。轮胎硫化胶囊的这种使用方法在本领域内众所周知。
在胶囊膨胀阶段期间，胶囊的外部接触表面与未硫化轮胎的内表面之间存在相对运动。图3中示出了常规型轮胎硫化胶囊100的剖视图；胶囊100具有环状形状，并在内侧开口。胶囊具有相对的胎圈区102和位于胎圈区102之间的膨胀区104。胎圈区带有用于将硫化胶囊固定于压力机构上的装置，从而使得胶囊能够向外膨胀并进入生胎中。膨胀区104位于胎圈区之间，其特征在于厚度恒定。
发明内容
本发明的目的在于一种用于轮胎硫化机中的弹性体硫化胶囊。胶囊的构型选择成便于减少胶囊的胎肩与胎侧部分中的应变，从而减少胶囊应变并改进轮胎的均匀性以及延长硫化胶囊的使用寿命。
所公开的发明是一种待安装于轮胎硫化机内部的用于成形充气轮胎的可膨胀胶囊。可膨胀胶囊具有环状构型，并且具有一对相对环形胎圈和位于这对环形胎圈之间的膨胀部分。胶囊的膨胀部分可以被确定成具有中心部分、胎肩部分以及胎侧部分。为实现减少胶囊的胎肩与胎侧部分中的胶囊应变，所以在距中心部分每个端部距离(x)处，胶囊的厚度朝向环形胎圈而增加。厚度增加可以是一直延伸到胎圈的厚度逐渐增加，可以是只有胎肩和上部胎侧区域中的厚度逐渐增加，或者可以是与胶囊的中心部分相比的局部厚度。
在本发明的一个公开方面中，其中胶囊在胶囊的每个胎肩区处厚度开始增加，距离(x)的宽度至少为中心部分的宽度(F)的5％。优选地，距离(x)的宽度为中心部分的宽度(F)的15-30％。
在本发明的另一个公开方面中，具有扁平型式或无穷大半径的胶囊中心部分的宽度(F)为胶囊高度H的20至65％。优选地，中心部分的宽度(F)为胶囊高度H的30至50％。
在本发明的另一个公开方面中，胶囊的中心部分厚度恒定，胶囊厚度的增加直至距中心部分的端部的距离(x)处才开始。
在本发明的另一个公开方面中，其中在中间截面wm处的胶囊厚度与中心部分处的胶囊厚度之比大于1.05。优选地，在中间截面Wm处的胶囊厚度与中心部分处的胶囊厚度之比在1.20至1.40的范围内。
在本发明的另一个公开方面中，胶囊胎肩和胎侧部分的最大厚度与中心部分处的胶囊厚度之比大于1.05。优选地，胶囊胎肩和胎侧部分的最大厚度与中心部分处的胶囊厚度之比在1.20至1.50的范围内。
定义以下定义用于控制本公开发明。
“轴向”或“沿轴向”在本文中用于指平行于环状形状的中心固定内部线的线或方向。
“径向”或“沿径向”用于指垂直朝向或背离环状形状的中心固定内部线的方向。
“环状”是指具有环形形状，其特征在于绕着环形形状内部的固定线的圆形构型。对于硫化胶囊而言，固定线平行于其上固定着硫化胶囊的安装柱。
下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，其中图1为根据本发明的轮胎胶囊的剖视图；图2为根据本发明的另一轮胎胶囊的剖视图；图3为现有技术的轮胎胶囊的剖视图；以及图4A和4B示出了在硫化期间膨胀至轮胎内部中时的现有技术的轮胎胶囊。
具体实施例方式
下述语言为实现本发明的最佳当前预期模式。这种描述目的在于示出本发明的一般原理而不应被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附权利要求而得到最佳确定。附图中所示的参考标号与说明书中所指的标号相同。为了本申请，在图中所示的各个实施例中对于类似部件都使用相同的参考标号。这些结构使用基本上相同的部件而在位置或数量上产生变化，从而形成可以实践本发明概念的替代构造。
图3示出了常规型不对称成形的轮胎硫化胶囊。恒定厚度的胶囊为典型尺寸轮胎，即扁平率大于65的轮胎提供了可接受的硫化。然而，近年来，市场已经转向较小胎侧的轮胎，并且低扁平率轮胎在市场中日益普遍。在模制低扁平率轮胎期间，在将模具106闭合后，一起推动胶囊胎圈区102，随着胶囊的膨胀，常规型胶囊100与轮胎胎腔108的轮胎胎面内部区形成最初接触，参看图4A。随着胶囊中压力的增加，胶囊100的其余部分就被推入轮胎胎腔的胎肩与胎侧内部区中，参看图4B。由于胶囊的这些剩余部分膨胀至轮胎胎腔中，所以胶囊厚度型式开始改变，从而压着胶囊的那些部分。已经发现，均匀初始厚度的胶囊从头至尾具有W形的最终厚度分布；即最终厚度分布的最大值在中心处，最小值在胎肩处，而顶点在下部胎侧/胎圈区处。这种厚度分布型式导致在胎肩区中胶囊应变高，并且可能造成胶囊故障和不均匀轮胎硫化。
为了克服这种故障，就需要一种新型胶囊构型。图1中示出了根据本发明形成的对称胶囊10。尽管这种胶囊与图3的现有技术胶囊的不对称型式相比具有对称型式，但是本文中所要描述的对于胶囊进行的发明变化同样可以适用于将在本文中进一步讨论的这两种类型的胶囊构型。所示型式为胶囊10形成时的型式，而并不一定是安装于轮胎硫化模具中时胶囊10的型式。胶囊10的厚度型式由常规型胶囊型式改进而成。胶囊10具有一对用于将胶囊10固定于硫化机(未示出)上的环形保持胎圈12。在保持胎圈之间为胶囊10的膨胀部分。胶囊10的膨胀部分具有中心部分14、胎肩部分16以及胎侧部分18。这些部分14、16、18由以下基准点和尺寸确定。
胶囊10的中心部分14用于在轮胎硫化期间与轮胎胎面的下侧接触，其具有宽度F。中心部分14的宽度F为胶囊高度H的20至65％，优选地为高度H的30至50％，胶囊高度H是在胶囊胎圈12的外缘之间进行测量。所示的中心部分14沿着其宽度F基本平坦而没有弯曲，即其具有无穷大的半径。当中心部分14为扁平型式时，在中心部分14的轴向外端，胶囊型式开始弯曲并且确定了胶囊10的胎肩部分16。如果中心部分14具有曲率半径，那么通过其与轮胎内部的对应关系就可以极容易地认出中心部分14。在模制轮胎期间，胶囊中心部分与胶囊同轮胎胎面径向内侧的轮胎内部胎腔接触的那部分相对应。当轮胎内部胎腔过渡至轮胎胎肩区中时，胶囊也是如此。
中心部分14沿着其宽度F具有大致恒定的厚度，尽管厚度上可能存在一些微小变化。从中心部分14端部的轴向外侧进行测量时，在中心部分14的每端和距中心部分每端距离x处，胶囊10的每个胎肩部分16处的胶囊10厚度比中心部分14处增加。距离x的宽度至少为F的5％，优选地为F的15-30％。
胎肩部分16与胎侧部分18的厚度逐渐增加直至胶囊胎侧18与保持胎圈12接触为止，厚度平滑增加以便形成平滑、连续的内部和外部胶囊型式。由于厚度逐渐增加，所以当在中间截面宽度Wm处垂直于胶囊表面上的法线进行测量时，中间截面宽度Wm处的胶囊10的厚度tm与在胶囊中心部分处的胶囊10的厚度tc之比大于1.05。优选地，厚度比tm/tc在1.20至1.40的范围内。
为减少胶囊的重量，在中间截面宽度Wm以下的胶囊的下部胎侧区，可以减少胶囊厚度。本发明对下部胎侧区的厚度并无严格要求，并且对与胶囊胎圈12相邻的下部胎侧区的厚度进行优化以便减少胶囊10膨胀期间的应变。
图2示出了根据本发明改进的不对称胶囊。在距中心部分14端部距离x处，胎肩部分16和胎侧部分18的上部具有局部加厚部分20。局部加厚部分20的最大厚度的值至少为胶囊中心部分14处胶囊10的厚度tc的1.05倍。优选地，局部加厚部分20的最大厚度的值为胶囊中心部分14的厚度tc的1.20至1.75倍。图2中示出了形成局部加厚部分18的胶囊厚度的逐渐增加情况。然而，局部加厚部分18可以按照更明显的方式形成，并且胶囊厚度的变化可以是厚度骤然增加。
通过改变所公开方法中的厚度型式，就为胶囊10提供了附加厚度以便容许膨胀，并且在模制期间不会产生薄区域。可以根据图1中所示的型式构造样本胶囊。样本胶囊10的总直径为27英寸，胎圈直径为16.25英寸。从胶囊10的中心线开始，将宽度F的中点视为间隔0，并且以一英寸的增量向保持胎圈移动，胶囊的厚度如下
胶囊安装于用于模制尺寸为P275/55R20的轮胎的硫化模具中。每个胶囊用于硫化尽可能多的轮胎，直至检查表明胶囊由于磨损而必须更换胶囊为止。胶囊的平均数量为543次硫化。与之相比，用于相同轮胎硫化机中的常规型硫化胶囊的平均数量为300至400次硫化。因此，本发明增加了胶囊的硫化寿命。
另外，本发明的轮胎胶囊10由常规型可膨胀且耐用的材料制成，优选地由橡胶制成。胶囊可以利用平行帘线材料的帘布层或纺织织物得以加强。硫化胶囊的这些特征在胶囊成形领域内众所周知并且均为常规型。
使用改进型胶囊构型减少了胶囊磨损，从而减少了总制造成本并且减少了通常更换轮胎硫化胶囊所需的设备停机时间。
权利要求
1.一种待安装于轮胎硫化机内部的用于成形充气轮胎的可膨胀胶囊，该可膨胀胶囊具有环状构型并且包括一对相对环形胎圈和位于这对环形胎圈之间的膨胀部分，该膨胀部分包括中心部分、胎肩部分以及胎侧部分，其中，当胶囊处于已安装但未膨胀的模式时，胶囊的特征在于在距中心部分每端距离(x)处，胶囊的厚度朝向环形胎圈而增加。
2.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于距离(x)的宽度至少为中心部分宽度(F)的5％。
3.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于距离(x)的宽度为中心部分宽度(F)的15-30％。
4.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于中间截面Wm处的胶囊厚度与中心部分处的胶囊厚度之比大于1.05。
5.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于中间截面Wm处的胶囊厚度与中心部分处的胶囊厚度之比在1.20至1.40的范围内。
6.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于中心部分厚度恒定。
7.根据权利要求1所述的胶囊，胶囊的特征还在于胎肩和胎侧部分的上部与胶囊的中心部分相比厚度局部增加。
8.根据权利要求7所述的胶囊，胶囊的特征还在于胎肩和胎侧部分的上部的胶囊最大厚度的厚度值至少为胶囊中心部分的厚度的1.05倍。
9.根据权利要求8所述的胶囊，胶囊的特征还在于胎肩和胎侧部分的上部的胶囊最大厚度的厚度值为胶囊中心部分的厚度的1.20至1.75倍。
全文摘要
一种待安装于轮胎硫化机内部的用于成形充气轮胎的可膨胀胶囊具有一对相对环形胎圈和位于这对环形胎圈之间的膨胀部分。胶囊的膨胀部分具有中心部分、胎肩部分以及胎侧部分。当胶囊处于已安装但未膨胀的模式时，胎肩部分具有小于无穷大的曲率半径。在距中心部分每端距离(x)处，胶囊在胎肩和上部胎侧部分中的厚度增加。
文档编号B29D30/52GK1739948SQ20051009249
公开日2006年3月1日 申请日期2005年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者Y·王, I·J·奥科耶, A·奎亚诺, S·L·阿什顿, C·-C·李 申请人:固特异轮胎和橡胶公司