用于形成轮胎的刚性型芯的制作方法
【专利摘要】一种用于形成轮胎的刚性型芯，所述刚性型芯构造成使得型芯主体发生的不均匀热膨胀量减小，从而提高轮胎的质量。型芯主体包括在轮胎径向方向上的位置(P)处沿轮胎径向方向分割成内侧部和外侧部的分割型芯件(10i、10o)，该位置(P)包括轮胎成形表面的最大宽度位置(P0)。沿轮胎径向方向设置在比最大宽度位置更加朝向外侧的分割型芯件(10o)和沿轮胎径向方向设置在内侧的分割型芯件(10i)由具有不同热膨胀系数的金属材料构成。内侧的分割型芯件(10i)的热膨胀系数比外侧的分割型芯件(10o)的热膨胀系数更大。
【专利说明】用于形成轮胎的刚性型芯
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于形成轮胎的刚性型芯，该刚性型芯能够使型芯主体在硫化模制时发生均匀的热膨胀以便提高成品轮胎的质量。
【背景技术】
[0002]近年来，为了提高轮胎的形成精度，已经提出了使用刚性型芯(a)来形成轮胎的方法(以下，通常称为“型芯法”)，如图10中所示，该刚性型芯包括在其外表面上具有轮胎成形表面(as)的型芯主体(al)(例如参照专利文献I)。
[0003]通过型芯法，将诸如胎体帘布层、带束帘布层、胎侧胶、以及胎面胶等的轮胎结构构件在轮胎成形表面(as)上依次地一个贴附在另一个上方，以便形成具有与成品轮胎(对应于进行硫化之后的轮胎产品)的形状大致相同的生胎(t)。之后，将生胎(t)与刚性型芯(a) 一起装载至硫化模具(b)中，以便在作为内模具的型芯主体(al)与作为外模具的硫化模具(b)之间对生胎(t)实施硫化模制。
[0004]在此情况中，型芯主体(al)在硫化模具(b)中从100°C或更低的低温状态被加热到大约150°C的高温状态，以便使生胎(t)进行加热硫化。因此，型芯主体(al)中发生热膨胀，并且型芯主体(al)的形状尺寸在硫化模具(b)中发生改变。
[0005]如图1l(A)中概念性地所示，热膨胀发生为截面方向上的热膨胀ε I和径向方向上的热膨胀ε 2。截面方向上的热膨胀ε I是引起外表面(as)膨胀从而在型芯主体(al)的子午线截面中向外扩张的热膨胀。径向方向上的热膨胀ε2是如下的热膨胀:该热膨胀使得环形的型芯主体(al)膨胀，从而使其直径围绕轮胎轴线(i)沿轮胎径向方向向外增大。因此，如图1l(B)中概念性地所示，膨胀(d)在型芯主体(al)的整个截面上发生改变。具体地，径向方向上的热膨胀ε 2添加至截面方向上的热膨胀ε 1，从而增大在比轮胎成形表面(as)的最大宽度位置PO更靠近于胎面的一侧(即，径向外侧)的膨胀(d)。与之对t匕，截面方向上的热膨胀ε I被减去径向方向上的热膨胀ε 2，从而减小比所述最大宽度位置PO更靠近于胎圈的一侧(即，径向内侧)的膨胀(d)。
[0006]在整个硫化过程中控制硫化模具(b)处于恒定的温度(例如，大约160°C )。因此，硫化模具(b)的腔面(bs)的形状尺寸保持几乎不变。型芯主体(al)的不均匀膨胀(d)引起施加至生胎(t)的硫化压力(施加至腔面(bs)的按压压力)不均匀。也就是说，硫化压力在胎面侧变得较高而在胎圈侧变得较低。由于在胎圈侧上受到较低的硫化压力而使得硫化不充分，并且由于排放轮胎内的剩余空气的困难，因此导致轮胎质量劣化的问题。
[0007]【相关技术文献】
[0008]【专利文献】
[0009]专利文献1:日本未经审查专利申请公布N0.2006-160236
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种用于形成轮胎的刚性型芯，该刚性型芯抑制型芯主体发生不均匀的热膨胀，从而使施加至生胎的硫化压力均匀，因此提高轮胎的质量。
[0011]【发明的公开内容】
[0012]【解决问题的方法】
[0013]为了实现上述目的，本发明根据权利要求1提供了一种用于形成轮胎的刚性型芯，该刚性型芯包括型芯主体，该型芯主体在其外表面上设置有轮胎成形表面，轮胎成形表面构造成通过将轮胎结构构件依次贴附在轮胎成形表面上来形成生胎，刚性型芯构造成与形成在轮胎成形表面上的生胎一起被装载至硫化模具中，从而使生胎在硫化模具与型芯主体之间进行硫化模制。型芯主体包括多个分割型芯件，多个分割型芯件构造成在包括最大宽度位置PO在内的轮胎径向位置P处沿轮胎径向方向向内和向外分割，其中轮胎成形表面在最大宽度位置PO处沿轮胎轴向方向向外隆起最大。沿轮胎径向方向比最大宽度位置PO设置在更外侧的外侧分割型芯件和沿轮胎径向方向比最大宽度位置PO设置在更内侧的内侧分割型芯件分别由在热膨胀系数方面彼此不同的金属材料构成。内侧分割型芯件的热膨胀系数比外侧分割型芯件的热膨胀系数更大。
[0014]根据权利要求2，型芯主体包括三个或更多个分割型芯件，分割型芯件分别由在热膨胀系数方面彼此不同的金属材料构成，并且分割型芯件沿轮胎径向方向设置地越向内侧就具有越大的热膨胀系数。
[0015]【本发明的效果】
[0016]根据如上所述的本发明，型芯主体由沿轮胎径向方向向内和向外分割的多个分割型芯件构成。沿轮胎径向方向比最大宽度位置PO设置在更外侧的分割型芯件和沿轮胎径向方向比最大宽度位置PO设置在更内侧的分割型芯件分别由在热膨胀系数方面彼此不同的金属材料构成。沿轮胎径向方向设置在更内侧的分割型芯件的热膨胀系数比沿轮胎径向方向设置在更外侧的分割型芯件的热膨胀系数更大。
[0017]由此，可使用具有大的热膨胀系数的金属材料来增大如下区域中的膨胀:该区域由于径向热膨胀而受到小的膨胀(即，设置在比最大宽度位置PO更加径向向内的区域)。与之对比，可使用具有小的热膨胀系数的金属材料来减小如下区域中的膨胀:该区域(即，设置在比最大宽度位置PO更加径向向外的区域)由于径向热膨胀而受到大的膨胀
[0018]这有助于使遍及整个型芯主体2的膨胀的不均匀性最小化。因此，使在硫化模制的过程中施加至生胎的硫化压力均匀，从而例如防止在受到低的硫化压力的区域中发生不充分的硫化以及在轮胎内发生气室，由此提高轮胎的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是示出了根据本发明的用于形成轮胎的刚性型芯的实施方式的截面图；
[0020]图2(A)和图2(B)分别是型芯主体的侧视图和立体图；
[0021]图3是示出了用于将分割型芯件联接至彼此的联接装置的实施方式的说明性示图；
[0022]图4是示出了联接装置的另一实施方式的说明性示图；
[0023]图5是示出了型芯主体的另一实施方式的截面图；
[0024]图6是示出了用于将分割型芯件联接至彼此的联接装置的另一实施方式的说明图；
[0025]图7是示出了联接装置的又一实施方式的说明图；
[0026]图8是示出了表2中呈现的间隙评价位置的截面图；
[0027]图9(A)至图9(C)分别是示出了表2中呈现的型芯主体的结构的概念性示图；
[0028]图10是用于说明型芯法的截面图；以及
[0029]图1l(A)和图11⑶是用于说明传统的刚性型芯中的问题的概念性示图。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0031]如图1所示，本实施方式的刚性型芯I包括环状的型芯主体2，该型芯主体2在其外表面具有轮胎成形表面S。诸如胎体帘布层、带束帘布层、胎侧胶、以及胎面胶等的轮胎结构构件在轮胎成形表面S上依次地一个贴附在另一个上方，以便形成具有与成品轮胎大致相同形状的生胎(t)。以与传统方式相似的方式，将生胎(t)与刚性型芯I 一起装载至硫化模具(b)中，以便使生胎(t)在作为内模具的型芯主体2与作为外模具的硫化模具(b)之间被加热和加压的同时进行硫化模制。
[0032]轮胎成形表面S包括用于形成生胎(t)的胎面区域(ta)的内表面的胎面形成表面区域Sa、用于形成胎侧区域(tb)的内表面的胎侧形成表面区域Sb、以及用于形成胎圈区域(tc)的内表面的胎圈形成表面区域Sc。轮胎成形表面S形成为与成品轮胎的内表面形状大致相同的形状。
[0033]刚性型芯I包括型芯主体2以及向内插入到型芯主体2的中心孔2H中的圆筒状型芯3。除型芯主体2之外的结构构件可采用任何众所周知的结构。因此，仅对型芯主体2给予以下说明。
[0034]本实施方式的型芯主体2为中空形状，该中空形状中具有与型芯主体2同轴的内腔区域4。在内腔区域4中设置有用于从内侧对所述生胎⑴进行加热的诸如电加热器的加热装置(未示出)。诸如蒸汽的加热流体作为加热装置可以填充在内腔区域4内。
[0035]如图2㈧和图2(B)中所示，型芯主体2由沿轮胎周向方向分割的多个型芯段9构成。各个型芯段9由沿周向方向交替设置的第一型芯段9A和第二型芯段9B构成。在第一型芯段9A中，在周向方向两端的分割表面9s沿减小周向宽度的方向径向向内倾斜。在第二型芯段9B中，在周向方向两端的分割表面9s沿增大周向宽度的方向径向向内倾斜。这确保了从第二型芯段9B开始依次径向向内移动。因此，在硫化模制之后，能够将型芯段9从成品轮胎的胎圈孔依次卸出，从而拆开型芯主体2。型芯3阻止型芯段9径向向内移动，从而将型芯段9彼此联接成一体。
[0036]如图1中所示，本实施方式的型芯主体2由多个分割型芯件10构成，这些分割型芯件10在轮胎径向位置P处沿轮胎径向方向向内和向外分割，轮胎径向位置P包括轮胎成形表面S沿轮胎轴向方向向外隆起最大处的最大宽度位置PO。
[0037]本实施方式示出了仅包括最大宽度位置PO的轮胎径向位置P的情况。由此，型芯主体2由在轮胎径向方向上分别设置在内侧和外侧的两个分割型芯件1i和10构成。
[0038]如上所述，本实施方式的型芯主体2沿轮胎周向方向被分割成多个型芯段9。因此，在本实施方式中，各个型芯段9由沿轮胎径向方向分别设置在内侧和外侧的分割型芯件1i和10构成。分别设置在内侧和外侧的型芯件1i和10通过之后描述的联接装置20联接至彼此，从而形成单个型芯段9。
[0039]在分割型芯件10中，沿轮胎径向方向设置在比最大宽度位置PO处于更外侧的外侧分割型芯件10和沿轮胎径向方向设置在比最大宽度位置PO处于更内侧的内侧分割型芯件1i分别由在热膨胀系数a方面彼此不同的金属材料构成。另外，内侧分割型芯件1i的热膨胀系数a i比外侧分割型芯件10的热膨胀系数a ο更大。
[0040]根据型芯主体2的前述构型，因为具有大的热膨胀系数a i的金属材料被用于内侧分割型芯件10i，所以由于径向热膨胀而承受小的膨胀的区域(即，设置在比最大宽度位置PO处于径向更内侧的区域)允许膨胀增大。与之对比，因为具有小的热膨胀系数ao的金属材料被用于外侧分割型芯件100，因此由于径向热膨胀而承受大的膨胀的区域(即，设置在比最大宽度位置PO处于径向更外侧的区域)允许膨胀减小。这有助于使整个型芯主体2的膨胀不均匀性最小化，从而使硫化模制过程中施加至生胎(t)的硫化压力均匀。为了使膨胀均匀，热膨胀系数a i与热膨胀系数α ο的比率(a i/a ο)优选地不小于1.07，更加优选地不小于1.34。
[0041]这里，固体的线性膨胀系数和固体的体积膨胀系数具有以下关系。因此，线性膨胀系数或体积膨胀系数可以被采用为热膨胀系数a。在下面的表I中呈现了主要金属材料MA至ME的线性膨胀系数。
[0042](体积膨胀系数)=3X (线性膨胀系数)
[0043]表I
[0044]
标号金属材料热膨胀系数a (xE-6)
MAIg237?
MB^11.8
MC铝青铜 ΤδΓθ
MD杜拉绍 2?Τβ
ME不锈钢 14.7
[0045]例如，适当地采用具有如图3中所示结构的联接装置作为联接装置20。具体地，在各个型芯段9A和9B中，在内侧分割型芯件1i和外侧分割型芯件10之间设置与轮胎轴线(i)同轴的圆筒状的分割表面21的同时，使内侧分割型芯件1i和外侧分割型芯件10彼此相邻。联接装置20包括引导装置20A，所述引导装置20A形成在分割表面21上并且允许内侧分割型芯件1i和外侧分割型芯件10联接至彼此，从而允许沿轮胎轴向方向发生相对移动。本实施方式示出了引导装置20A由引导槽22a和引导肋22b的结合形成的情况，引导槽22a凹入一个分割表面21内并且沿轮胎轴线方向延伸，引导肋22b从另一个分害瞭面21突出且被沿着引导槽22a引导(下文中称为“一对引导件22”)。图3示出了引导槽22a和引导肋22b分别为各自具有梯形截面的所谓的燕尾槽和所谓的燕尾榫的情况。在此情况中，弓I导装置20A仅需要一对弓I导件22。
[0046]如图4中所示，可以分别采用具有矩形截面的引导槽和引导肋作为引导槽22a和引导肋22b。在此情况中，优选地至少在具有宽的宽度的第一型芯段9A中朝向轮胎轴线(i)设置多对引导件22。
[0047]联接装置20包括保持件20B。保持件20B例如具有沿着内腔区域4的表面(在一些情况中也称为“内孔表面4S”)延伸的例如U形的截面并且使得内侧分割型芯件1i的内孔表面4S和外侧分割型芯件10的内孔表面4S平齐。在本实施方式中，保持件20B以及分割型芯件1i和10通过螺纹配合件联接至彼此。由于当分割型芯件1i和10承受径向热膨胀ε 2时，分割型芯件1i和10两者都会由于热膨胀ε 2而发生径向延伸和变形，因此保持件20Β不会抑制本发明的效果。
[0048]型芯主体2可由多个即三个或更多个分割型芯件10构成，这些分割型芯件10在包括最大宽度位置PO在内的多个轮胎径向位置P处沿轮胎径向方向向内和向外分割。图5示出了型芯主体2通过包括最大宽度位置PO、沿轮胎径向方向设置在比最大宽度位置PO处于更外侧的轮胎径向位置PU、以及沿轮胎径向方向设置在比最大宽度位置PO处于更内侧的轮胎径向位置PL在内的三个位置的轮胎径向位置P被分成四个分割型芯件10il、10i2、10l 以及 10o2。
[0049]在上面的情况中，分割型芯件10il、10i2、10ol以及10o2优选地分别由在热膨胀系数α方面彼此不同的金属材料构成。此外，优选地，优选设置成使得沿轮胎径向方向设置在越内侧的分割型芯件10就具有越大的热膨胀系数a，g卩，a il> a i2> α01> α02，其中，分割型芯件10il、10i2、10ol以及10ο2的热膨胀系数分别为ail、a i2、a ol以及a o2。
[0050]这确保了进一步使整个型芯主体2的膨胀不均匀性最小化，从而进一步使硫化模制过程中施加至生胎⑴的硫化压力均匀。为了使膨胀均匀，热膨胀系数a i2与热膨胀系数a ol的比率(a i2/a ol)优选地不小于1.07，更加优选地不小于1.34。
[0051]替代性地，内侧分割型芯件1il和10i2可以由相同的金属材料构成(即a il =a i2)，并且外侧分割型芯件10l和10o2可以由相同的金属材料构成(即a ol = a 02)。该情况消除了分成四件的优点，并且由于诸如用于分成四件的加工成本、组装成本增加及精度劣化等缺点，因此是不期望的。然而，该情况是可实践的。
[0052]分割型芯件10il、10i2、10ol以及10o2也可通过联接装置20联接至彼此，以便形成单个型芯段9。联接装置20与分成两件的情况相似。如图6和图7中所示，联接装置20包括保持装置20A和保持件20B，保持装置20A用于确保彼此相邻的分割型芯件联接至彼此从而允许沿轮胎轴向方向发生相对移动，并且保持件20B用于使得分割型芯件的内孔表面4S平齐。
[0053]尽管已对本发明的特别优选地实施方式进行了详细的描述，但是可对本发明做出多种改型并且以各种实施方式实施本发明，而不限于所示出的实施方式。
[0054]示例
[0055]为了确认本发明的效果，基于表2中呈现的规格而试制了用于形成轮胎尺寸为195/65R15的充气轮胎的型芯主体。各个型芯主体承受从常温20°C到150°C的温度升高，从而承受热膨胀，并且使用激光位移计量器分别测量各个型芯主体的外部形状。
[0056]各个测量结果与热膨胀之后的硫化模具的腔面的尺寸叠加，从而获得相对于型芯主体的外表面的间隙(g)，并且间隙(g)由指数表示。间隙(g)通过由热膨胀后的型芯主体的间隙与热膨胀前的型芯主体的间隙的比率指数化表示而获得。表2示出了在图8中示出的评价位置Jl到J4处的间隙(g)。评价位置Jl到J4处的间隙(g)较小的变化表明硫化压力是均匀的。
[0057]评价位置JL...胎面区域的赤道位置
[0058]评价位置J2…胎肩区域(buttress reg1n)
[0059]评价位置J3…最大宽度位置
[0060]评价位置J4…弯扭区域(clinch reg1n)
[0061]当使用型芯主体对轮胎进行硫化模制时充气轮胎内的气室由指数来表示。值越大表明发生气室的频率越高。硫化模制过程中的硫化温度条件如下。
[0062]硫化模具…160 °C
[0063]型芯主体…150°C
[0064]图9(A)至图9(C)分别概念性地示出了型芯主体的结构。各个区域中使用的金属材料MA至ME在表I中呈现。
[0065]表 2
[0066]
对4匕I示示例I示例1示例3示例4示例5型芯主体~图1图9 I图9 I图9 I图9 图9 图99(A) (A) (B) (B) (B) (B) (B)型芯件的 ,,:::''~
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金属材料—
区城 QaMAMB~~~~~~~~^~^^~^?~
区域 Qb~^MB MB MD^~~
区域 Qc--MA MC MA--
~区域 Qd--- - ^MBME
区域 Qe---■-- -- ■■]\IEIVLC
区域 Qf■■■■............MDMD
区域 Qg■■■■— -- ■■IVIA.1VIA.间隙二__
评^浐置366 6 565
置477I65Γ~
评^铲置6857555
评置810?9755 气室7845321
[0067]根据表2显然可以确认的是，示例能够使硫化模制过程中施加至生胎的硫化压力均匀，从而抑制轮胎内产生气室，由此提高轮胎的质量。
[0068]附图标记说明
[0069]I 刚性型芯
[0070]2 型芯主体
[0071]10 分割型芯件
[0072]b 硫化模具
[0073]s 轮胎成形表面
[0074]t 生胎
【权利要求】
1.一种用于形成轮胎的刚性型芯，所述刚性型芯包括: 型芯主体，所述型芯主体在其外表面上设置有轮胎成形表面，所述轮胎成形表面构造成通过将轮胎结构构件依次贴附在所述轮胎成形表面上来形成生胎，所述刚性型芯构造成与形成在所述轮胎成形表面上的所述生胎一起被装载至硫化模具中，从而使所述生胎在所述硫化模具与所述型芯主体之间进行硫化模制， 其中，所述型芯主体包括多个分割型芯件，所述多个分割型芯件构造成在包括最大宽度位置PO在内的轮胎径向位置P处沿轮胎径向方向向内和向外分割，所述轮胎成形表面S在所述最大宽度位置PO处沿轮胎轴向方向向外隆起最大， 其中，沿所述轮胎径向方向比所述最大宽度位置PO设置在更外侧的外侧分割型芯件和沿轮胎径向方向比所述最大宽度位置PO设置在更内侧的内侧分割型芯件分别由在热膨胀系数方面彼此不同的金属材料构成，并且 其中，所述内侧分割型芯件的热膨胀系数比所述外侧分割型芯件的热膨胀系数更大。
2.根据权利要求1所述的用于形成轮胎的刚性型芯，其中，所述型芯主体包括三个或更多个分割型芯件，所述分割型芯件分别由在热膨胀系数方面彼此不同的金属材料构成，并且所述分割型芯件沿所述轮胎径向方向设置地越向内侧就具有越大的热膨胀系数。
【文档编号】B29L30/00GK104185541SQ201380012346
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年3月19日
【发明者】小原圭 申请人:住友橡胶工业株式会社