专利名称：高胎冠单段式轮胎成型鼓的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮胎成型鼓，尤其涉及一种具有高中心胎冠区的轮胎成型鼓。
背景技术：
轮胎的制造通常涉及轮胎成型鼓，其中大量的轮胎部件被顺序应用于成型鼓以便形成圆柱形轮胎胎体。轮胎成型过程的这个阶段通常称作轮胎成型过程的“第一阶段”。然后，将轮胎胎体从轮胎成型鼓上取下再将其送至第二阶段-膨胀式轮胎成型鼓处，胎体在此膨胀成环形以便容放轮胎的剩余部件如带束层包和橡胶胎面。然后，将完成环形形状的未硫化轮胎胎体或生胎从第二阶段成型鼓上取下，随后进行模制与硫化以便制成成品轮胎。
因此，现有技术的过程就需要两个轮胎成型鼓并且将胎体从一个成型鼓传递至另一个成型鼓上。另外，一个经常出现的问题就是轮胎胎圈在未硫化轮胎胎体上的准确定位与锚固问题，尤其是在将轮胎胎圈从第一阶段成型鼓输送至第二阶段成型鼓的过程中。胎圈定位情况的变化可能导致轮胎中的帘布层变形。
近来，轮胎制造厂开始倾向使用单个轮胎成型鼓用于第一、第二阶段轮胎成型。这就需要轮胎成型鼓能够进行轴向膨胀与收缩以及径向膨胀与收缩。此外，重要的是在包括轮胎成形在内的整个轮胎成型过程中保持积极的胎圈锁紧，以便保持帘布层帘线的长度，形成良好的胎圈均匀性。由于轮胎成型鼓沿轴向与径向膨胀，所以重要的是轮胎成型鼓的两侧同步运动。如果成型鼓的一侧与成型鼓的另一侧不同步，就可能产生轮胎不均匀性问题。另外需要按照垂直方式支承三角胶芯和胎圈组件，同时避免轮胎部件尤其是帘布层发生不合需要的移动。
发明内容
第一方面，本发明提供了一种轮胎成型鼓，其包括具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋转成型鼓，其中所述胎肩部分中每一个可沿径向和轴向独立地运动；所述中心部分径向可膨胀，所述中心部分还包括第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部相对于彼此可轴向移动以使中心部分具有可调节的宽度。
第二方面，本发明提供了一种轮胎成型鼓，其包括具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋转成型鼓，其中所述胎肩部分中每一个可沿径向独立地运动；所述中心部分具有多个径向可膨胀且轴向可移动的段。
定义为便于理解本公开内容，公开了以下各项“三角胶芯”是指沿径向位于胎圈上方并且介于帘布层与帘布层反包之间的弹性体填充物。
“轴向”和“沿轴向”是指平行于轮胎成型鼓旋转的纵向轴线或与该轴线对齐的直线或方向。
“胎圈”是指包括通常称作“胎圈芯”的环形抗拉构件的轮胎部分，其由帘布层帘线卷绕并且成形，带有或不带其它增强元件如外护圈包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布，以便适配于设计轮辋。
“带束层结构”或“增强带束层”是指由平行的帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚固于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎的赤道面所成角度处于17°至27°的范围内。
“胎体”是指由帘布层材料和其它轮胎部件构成的未硫化层压制品，其被切成定长以便适于叠接或已经叠接成圆筒形或环形形状。在胎体进行硫化以便形成模制轮胎之前可以向胎体中加入其它部件。
“胎身”是指轮胎胎体及除了胎面之外的相关轮胎部件。
“胎圈包布”是指环绕着胎圈的外侧放置以便保护帘布层与轮辋隔开，散布轮辋上方的挠曲，并且密封轮胎的窄材料条。
“圆周”是指沿着垂直于轴向的环状胎面的表面周长延伸的线或方向。
“帘线”是指轮胎中的帘布层所包括的加强线股之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且经过其胎面中心的平面。
“内衬层”是指弹性体或其它材料构成的层，其其形成无内胎轮胎的内表面并且包含轮胎内的充气流体。
“嵌件”是指通常位于轮胎的胎侧区域中的用作加固构件的弹性体构件。
“帘布层”是指由涂有橡胶的平行帘线构成的连续层。
“径向”和“沿径向”是指沿径向朝向或背离轮胎成型鼓的旋转轴线的方向。
“子午线轮胎”是指一种带束式或沿圆周方向箍紧的充气轮胎，其中至少一个帘布层的帘线以相对于轮胎赤道面成介于65°至90°之间的帘布角度从胎圈向胎圈延伸。
“胎肩”是指刚好位于胎面边缘下方的胎侧的上部。
“胎侧”是指位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”是指橡胶部件，其在结合于轮胎胎体上时包括在轮胎正常充气且处于正常负载的情况下与路面形成接触的轮胎部分。
“胎面宽度”是指胎面表面沿轴向的弧长，即在平行于轮胎的旋转轴线的平面中的弧长。
下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，图中图1A和1B为处于起始位置和高胎冠(径向膨胀)位置中的轮胎成型鼓的侧向透视图；图2为处于起始位置中的轮胎成型鼓的剖视图；图3为处于胎圈锁定位置中的轮胎成型鼓的剖视图；图4为处于膨胀高胎冠条件下的轮胎成型鼓的剖视图；图5为轮胎成型鼓的剖视图，其中止动销锁定于外侧位置中；图6为沿图5的方向6-6剖开的轮胎成型鼓的端视图，其中锁紧环处于锁定位置中；图7为轮胎成型鼓的剖视图，其中止动销未锁定；图8为沿图7的方向8-8剖开的轮胎成型鼓的端视图，其中锁紧环处于未锁定位置中；图9为轮胎成型鼓的剖面图，其中止动销锁定于内侧位置中以便放置胎肩轴向运动；图10为沿图9的方向10-10剖开的轮胎成型鼓的端视图，其中锁紧环将止动销锁定于内侧位置中；
图11为处于成型鼓成形位置中的轮胎成型鼓的剖视图；图12为用于轮胎成型鼓的同步机构的透视图；图13A和13B为轮胎成型鼓的剖视图，其中中心同步构件与中心段分别处于皱缩位置和径向膨胀位置中；图14A和14B为中心段的俯视图与侧视图，其分别处于径向皱缩位置和轴向膨胀位置中；图15和16为轮胎成型鼓的透视图，其中将中心段去除并且示出了中心同步机构和分别处于收缩与径向外部位置中的升降臂。
具体实施例方式
参看图1至5，示出了一种本发明的示例性轮胎成型鼓5。如图1A和1B中更特别地示出，轮胎成型鼓5具有通过中心部分20连接在一起的左手侧7和右手侧9。中心部分20还被分成右手侧和左手侧，它们均可以沿轴向与径向运动，如以下更详细的描述。第一、第二胎圈锁定机构25邻近中心部分20，它们也可以沿径向运动，如图1B所示。第一、第二胎肩段29邻近胎圈锁定机构。胎圈锁定机构和胎肩段都可以沿轴向运动。这样，成型鼓的左手侧与右手侧都可以沿轴向运动。以下将对这些部件进行更详细地描述。
中心部分轮胎成型鼓的中心部分20还包括多个位置环绕着成型鼓5的外部圆周的中心段22。每个中心段被分成左手侧22a和右手侧22b，如图14所示。每个侧22a、22b具有一个或多个指状突起24，指状突起按照互成角度配置或联锁的方式可滑动地容放于一个或多个对置的凹槽26中。这样，当指状物在凹槽内滑动时，中心段22就可以沿轴向膨胀或者收缩。
中心部分20还可以沿径向膨胀，如图1b和4中所示。中心部分20可以在介于20左右至50左右mm的范围内沿径向膨胀。当每个中心段22沿径向膨胀时，中心段之间的间隙就会增加。沿径向定向的活塞室28提供于每个中心段22a、22b内。连接于致动器32上的肘状联动装置30如活塞33容放于每个室28中。控制系统(未示出)使活塞33致动，从而使联动装置30从图3中所示的收缩位置滑动至图4中所示的致动位置。当联动装置30致动时，联动装置推动中心段沿径向向外进入高胎冠位置，如图4中所示。
为了确保中心段22的左手侧和右手侧一起同步运动，所以提供了中心同步机构50，并在图12中示出。中心机构包括两个外部环52，这两个环通过第一、第二联动机构54连接在一起。环52可转动地安装于中心段22内的轮胎成型鼓中。联动机构54起到保持外部环52一起同步转动的作用。当使联动装置30致动以便将中心段推动至高胎冠位置中时，联动装置30就上推多个升降杆35穿过狭槽37。升降杆35连接于多个支承臂39上，支承臂39连接于外部环52上。当使升降杆35致动进入其径向外部位置时，支承臂39同样致动进入其径向外部位置中，从而使两个中心环52都转动。位于中心环52之间的连接联动装置54保持这些环同步转动，以便在径向方向上被致动时使中心段22a、b的左手侧和右手侧一起运动。参看图13a和13b以及图15-16。
第一、第二联动机构54还容许外部环52沿轴向膨胀与收缩。联动机构54的联动装置可以如图9中所示那样折叠起来，从而使轮胎成型鼓的中心段能够具有较小的轴向尺寸。联动装置54还可以向外膨胀，从而使轮胎成型鼓的中心段能够具有较宽的轴向位置。图4示出了处于局部膨胀状态下的联动装置。
中心段的外表面由安装于其上的套筒60所覆盖。套筒60的每个端部62固定于套筒夹具70中，套筒夹具70的位置邻近中心部分段。套筒夹具70在中心径向膨胀至高胎冠位置期间沿轴向向内运动，从而延迟中心套筒的运动。由于位于下面的套筒不运动，所以这个特征就能阻止轮胎部件运动，从而形成更好的轮胎均匀性。套筒夹具70由活塞72致动，活塞72由轮胎成型鼓控制器(未示出)控制。当轮胎成型鼓的中心段沿径向向外膨胀至高胎冠位置时，套筒夹具活塞72就致动，从而使套筒夹具70沿轴向滑动至位于胎圈锁定机构与中心段之间的凹槽74中。对这种运动进行调整以便延迟套筒的运动。这样，套筒的轴向张力就由于胎圈锁定装置以及帘布层和其它轮胎部件的致动而得以保持。然而，套筒中的圆周张力高于高胎冠部分。当成型鼓在轮胎成形期间沿轴向拧紧在一起时，套筒就不再被轴向张紧并且扣紧在中心部分上，如图11中所示。
胎圈锁定机构第一、第二环形胎圈锁定机构25邻近中心部分20。图2示出了处于收缩位置中的胎圈锁定机构25，而图3示出了处于径向膨胀或胎圈夹紧位置中的胎圈锁定机构25。成型鼓控制系统(未示出)使胎圈锁定活塞27致动而与摇臂29形成接合，该摇臂29与胎圈锁定机构的端部接合，从而将胎圈锁定机构沿径向向外推动至胎圈夹紧位置中。
胎圈锁定机构还可以独立地沿轴向运动，如以下所述。另外，通过定位止动销85就可以对胎圈锁定机构的轴向运动的量进行调节，如图5和6所示。
胎肩部分和胎肩夹紧锁紧装置轮胎成型鼓5的右、左手胎肩部分29定义为位于包括套筒夹具和胎圈锁定机构在内的中心部分的中心线轴向外侧的成型鼓部件。轮胎成型鼓的左、右手胎肩部分可以在轴承座套上沿轴向滑动。胎肩部分29由安装于螺母130上的传动销125致动，其沿着传动螺杆121行进。当中心螺杆旋转时，螺母130沿轴向向内/向外运动，从而使传动销125和每个胎肩部分按照相应方式沿轴向向内/向外运动。另外，传动销还与分离式中心段以机械方式配合工作，从而使分离式中心段22a、b沿轴向延伸或回缩。
当轮胎成型鼓5的中心段20运动至如图4中所示的高胎冠位置中时，胎圈锁定机构25和套筒夹紧机构70还由活塞72、73沿轴向向内致动，从而使套筒夹具容放于凹槽74中。胎圈锁定机构和套筒夹具沿轴向向内致动大约与中心段22进入高胎冠位置所行进的径向距离相同的轴向距离。优选地，在中心段运动至高胎冠位置的情况下，胎圈锁定机构和套筒夹具同时发生轴向致动。
由于胎肩部分29可以沿轴向运动，所以重要的是在轮胎成型鼓的中心部分25已经运动至高胎冠位置之后将胎肩部分固定于适当位置中。为了固定每个胎肩部分，安装于胎肩部分的每个部分上的转动式锁环80就将一个或多个止动销85锁定于其外部位置中。当止动销处于其外部位置中时，胎肩部分可以沿轴向运动。参看图5和6。一个或多个致动器如空气活塞92使转动式锁环80致动。当胎肩部分被致动而至其轴向内部位置中时，止动销85也被致动或锁定于其内部位置中，如图9和10所示。锁环在收缩止动销开口上方旋转，以便防止止动销运动。由于止动销不运动，也就防止了通过止动销而接合的胎肩部分发生轴向运动。
传动轴所提供的中心传动轴120用于使轮胎成型鼓5绕着其纵向轴线转动。中心轴120连接于传动装置(未示出)上。中心螺杆121提供于中心传动轴120内。中心螺杆121在每个端部处由轴承123支承。位于中心螺杆121一侧上的螺纹为左旋式，另一侧上的螺纹为右旋式。位于左手侧上的向内螺母125连接于螺杆121的一端上，位于相对右手侧上的向外球状螺母125类似地连接于螺杆121上。
反包胶囊上部胶囊150从胎圈锁定机构25沿轴向向外延伸至轮胎成型鼓的相应端部。上部胶囊150在下部胶囊152上方延伸，下部胶囊152安装于成型鼓的胎肩区域中并沿轴向向外延伸至轮胎成型鼓的相应端部。上部、下部胶囊用作反包胶囊，反包胶囊用于充气进而使帘布层的反包端缠绕着三角胶芯和胎圈芯。
操作方法以下使用本发明的轮胎成型鼓来成型示例性轮胎的顺序进行说明。轮胎成型过程可以完全自动化或者当它们应用于轮胎成型鼓5上可以需要操作者进行手工切割与叠接。以下所列的部件可以根据特定轮胎的情况而改变。一些轮胎具有的部件多于其它轮胎。例如，一些有内胎轮胎可以不需要内衬。
首先，将成型鼓设定为起始位置，如图1a和1b所示。在起始位置中，中心部分和胎肩部分都处于其径向最内侧位置中，并将成型鼓的宽度设定成起始位置。起始位置宽度可以根据所制造轮胎的不同而变化。接下来，轮胎成型部件如轮胎内衬层、胎肩胶条、胎圈包布、胎侧、任选的轮胎跑气嵌件以及帘布层按照连续的顺序应用于成型鼓上。
如果分别应用的话，上述每个构件都需要转动成型鼓以便将部件形成圆筒形。替代地，这些部件可作为一个或多个子组件的形式而进给至轮胎成型鼓5。在任一种情况下，各构件或子组件的端部都必须接合在一起。
接着，将胎圈芯沿轴向放置于基本位于胎圈包布上方或者其稍内侧但位于护趾条上方(如果使用的话)的预定轴向位置上。然后，将会放置三角胶芯填充胶条，其中一端置于胎圈芯上并且相对于胎圈芯沿轴向向内延伸。替代地，可以使用预成型的胎圈-三角胶芯子组件。重要的是应当指出本发明的轮胎成型鼓可以使用不同直径的胎圈用于同一轮胎。
然后，使得胎圈-三角胶芯子组件绕枢轴转动至与轮胎成型鼓的轴线沿轴向对齐。类似地，将胎圈装料机置于与轮胎成型鼓5沿轴向对齐的位置。一旦对齐之后，胎圈装料机就在胎圈芯上方沿轴向向内运动以便将胎圈-三角胶芯子组件2准确定位于位于轮胎成型鼓的胎圈锁定机构上方的圆筒形胎体10上。然后胎圈装料机将胎圈三角胶芯子组件松脱于成型鼓5上，而成型鼓胎圈锁定机构沿径向膨胀以便将胎圈芯锁定就位。胎圈锁定机构由与摇臂29接触的胎圈锁定活塞27致动，以便将胎圈锁定机构沿径向向外推动至与胎圈或胎圈三角胶芯子组件形成接合。
接下来，当胎肩段沿轴向向内运动时，成型鼓的中心膨胀至高胎冠位置。成型鼓控制系统(未示出)使活塞33致动，从而使联动装置30从图3所示的收缩位置滑动至图4所示的致动位置。当联动装置30致动时，联动装置就推动中心段沿径向向外至高胎冠位置中，如图4所述。当联动装置30致动以便推动中心部分至高胎冠位置中是，联动装置30上推多个升降杆35穿过狭槽37。升降杆35连接于多个连接于外部环52上的支承臂39上。当使升降杆35致动进入其径向外部位置时，支承臂39同样致动进入其径向外部位置中，从而使两个中心环52都沿着同一方向转动。位于中心环52之间的连接联动装置54保持这些环同步转动，以便在径向方向上被致动时使中心段的左手侧和右手侧一起运动。参看图11a和11b以及图13-14。
当成型鼓的中心膨胀至高胎冠位置中时，右、左手胎肩部分沿轴向向内运动直至套筒夹具紧靠胎冠位置28为止。然后，当通过空气活塞转动锁环时使胎肩部分锁定就位，将锁销截留于其最内侧位置处，防止胎肩部分轴向运动。
接着，可通过致动位于成型鼓5的每个内侧和外侧端处的可充气式反包胶囊来折叠帘布层反包端部。如果胎体帘布层反包和胎侧已经预先连接于中心支承段和胎体帘布层上方，反包胶囊就滚动胎体帘布层反包和胎侧。应当指出，中心段通常在初始起始位置上方径向膨胀大约30毫米。然而，径向膨胀的量可以根据轮胎尺寸情况而变化。理想的膨胀范围是介于20mm左右至50mm左右。这就容许三角形胶芯能够在尖端或径向端处折叠，然而相对于最靠近胎圈芯12的三角胶芯的最厚或基座部分处仍保持其垂直位置或几乎垂直的位置。这就大大便利了胎体帘布层的构造过程并且保证了三角胶芯不会象在成型胎体的现有技术的方法中那样在成型过程中过度变形。
一旦轮胎反包端部被折叠起来，胎侧就可以应用，或者如果胎侧已经应用过的话，则整个组件就可以利用辊筒机构(未示出)进行压合。压合程序保证了截留空气被推出胎体之外并且各个构件牢固地粘附于邻近的下方轮胎胎体部件上。
一旦压合操作已经完成之后，轮胎成型鼓就会沿轴向收缩。位于胎圈之间的成型鼓5就被充以空气或其它流体介质，所充的空气或其它流体介质穿过中心段支承机构和径向膨胀的中心段以便使胎体呈环形，如图11中所示。当这完成时，三角胶芯条的径向外尖端就移回至几乎垂直的位置，而轮胎就已经完成成型并且使得胎体，特别是在胎圈芯区域不再出现过度应力。这种使用中心段的高胎冠成型鼓5保证了胎体在端部进行反包之前具有至少部分地垂直延伸的帘布层部分。这就更加近似成品轮胎形状。另外，中心段的沿径向向外运动与每一侧上被锁定胎圈芯的轴向运动相同。这就保证了施加于胎体上的每个轴向张力受控并且使胎体每次都能充气成环形，从而大大提高了成品的可靠性。
接着，轮胎成型鼓进一步沿轴向向内运动，并且将胎面带束层和加强结构应用于胎体上再进行压合。接下来，胎肩夹具被致动至未锁定位置中，并且胎肩部分和中心部分沿径向向内运动至成型鼓的起始位置。然后将生胎取下。
尽管上文中为了对本发明进行示例说明而示出了某些典型实施例及详细情况，但是本发明所属领域的普通技术人员将会清楚，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明作出多种变化和改动。
权利要求
1.一种轮胎成型鼓，其特征在于具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋转成型鼓，其中所述胎肩部分中每一个可沿径向和轴向独立地运动；所述中心部分径向可膨胀，所述中心部分的特征还在于第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部相对于彼此可轴向移动以使中心部分具有可调节的宽度。
2.根据权利要求1所述的轮胎成型鼓，其特征在于，胎肩部分中的每一个可径向膨胀至不同的直径。
3.根据权利要求1所述的轮胎成型鼓，其特征在于，所述中心部分的各段还包括第一半部和第二半部，其中第一半部可滑动地安装在第二半部内。
4.根据权利要求2所述的轮胎成型鼓，其特征在于，第一半部相对于第二半部联锁。
5.根据权利要求2所述的轮胎成型鼓，其特征在于，中心部分的各段的第一半部和第二半部连接在一起以使它们一致旋转。
6.根据权利要求2所述的轮胎成型鼓，其特征在于，中心部分的各段的第一半部和第二半部通过第一和第二环连接在一起，其中第一和第二环通过一个或多个轴向可膨胀的联动装置连接在一起。
7.根据权利要求5所述的轮胎成型鼓，其特征在于，第一和第二环可旋转地安装在轮胎成型鼓中。
8.根据权利要求6所述的轮胎成型鼓，其特征在于，第一和第二环同步旋转。
9.根据权利要求1所述的轮胎成型鼓，其特征在于，胎肩部分中的每一个还包括胎圈锁定机构，其中胎圈锁定机构可轴向移动的轴向距离大约等于中心部分的径向移动距离。
10.一种轮胎成型鼓，其特征在于具有中心部分和第一、第二胎肩部分的可旋转成型鼓，其中所述胎肩部分中每一个可沿径向独立地运动；所述中心部分具有多个径向可膨胀且轴向可移动的段。
全文摘要
公开了一种轮胎成型鼓和一种成型轮胎胎体的方法。轮胎成型鼓具有中心部分，该中心部分包括多个可沿径向和轴向运动的中心段。成型鼓还包括可沿轴向运动的胎肩部分。胎肩部分包括可径向膨胀的胎圈锁定装置。这种方法所采用的步骤有应用一个或多个胎体层，锁定胎圈锁定装置以及沿径向向外移动中心段同时沿轴向向内移动胎圈锁定装置。
文档编号B29D30/24GK1792623SQ20051013408
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者J·K·勒德赛特, F·O·E·科尔尼特, J·-M·E·G·科林 申请人:固特异轮胎和橡胶公司