时速在35km以下的小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎及其制备模具和制备方法
【专利摘要】本发明所公开的是一种时速在35km以下小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎及其制备模具和制备方法，以其所述发泡内胎的气孔总占比率在30～40%范围内；制备模具包括驱动旋转构件、上模、下模，锁紧构件和2个定位件；制备方法依次是工装准备、挂套车辆外胎、合上上模、启动动力源、注料、发泡反应、关闭动力源为主要特征，具有制成品弹性和承重性能好；制备模具结构合理，边进料边离心发泡；制备方法操作简单方便，质量有保障等特点，为制备质量优良的具有发泡内胎的车辆轮胎提供了技术支持。
【专利说明】时速在35km以下的小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎及其制备模具和制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种时速在35km以下的小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎及其制备模具和制备方法，属于小交通车辆轮胎生产技术。
【背景技术】
[0002]本发明所述时速在35km以下的小交通车辆，是指自行车、电动自行车和人力三轮车以及童车。
[0003]已有的所述交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎，正如中国专利申请号02106719.8所描述的那样，它是一种直接在橡胶外胎的内腔内，注入发泡材料(一般为发泡塑料)，使发泡材料发泡膨胀充满所述外胎的内腔，而与橡胶外胎结合为一体结构的车辆轮胎。这种车辆轮胎藉由内部发泡材料(发泡内胎)，提供轮胎较佳的缓冲和支撑效果，同时可避免轮胎受异物(如钉子、碎玻璃等)穿刺发生泄气而影响车辆行驶或操作使用的安全。
[0004]上述已有专利(申请)技术，针对传统的现有制备技术所存在的诸如橡胶外包必须预先镂设若干个排气孔，从而导致生产成本、外观品质和使用效能等方面产生的缺点和弊病，进行改良和创新，而提供了一种“发泡轮胎的离心式填充发泡制法。”这一专利(申请)技术，由其技术理论层面上来认识，它能较好地克服传统现有技术所存在的不足。
[0005]然而，上述专利(申请)技术所公开的制备模具及其所制备的车辆轮胎，仍然存在以下不足:
一是由于制备模具结构性不足，以致注入车辆外胎内的发泡材料，待其发泡膨胀至上、下模分型面以上时，其原有的排气间隙被阻塞后，存在于车辆外胎内腔上部的气体就无法排除，这样发泡体表面就容易出现凹陷和气室。
[0006]二是只能适用于Φ 300mm以下小直径车辆轮胎的制备。由于超过Φ 300mm轮胎加注发泡材料的量较多而加注时间长，而发泡材料的发泡反应时间很短(在15s以下)，这样发泡材料往往会在未注完之前就已经发泡了，以致其制成品达不到车辆轮胎所要求的回弹和承重性能。
[0007]三是由于其是在未合上上模前先注料，然后合模离心发泡，而对发泡内胎体的密度、气孔形态、弹性和承重性能等均不易调节控制，因而很难保证制成品的质量。
[0008]四是由于其是先填充注料后离心发泡，而不能边进料边离心甩料，因而不能适合直径较大、断面较小的例如自行车和电动自行车车辆轮胎的制备。
[0009]鉴于上述已有专利(申请)技术，对于市场需求量大面广的，要求高回弹和承重不同的自行车和电动自行车及人力三轮车的发泡车辆轮胎的质量和性能等均难以保证，为此，提供一种新的发泡车辆轮胎，便成为业内的期待。
【发明内容】
[0010]本发明旨在提供一种制成品质量好，制备模具结构合理，制备方法先进的一种时速在35km以下的小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎及其制备模具和制备方法，以克服已有技术的不足。
[0011]本发明实现其目的的技术构想，一是在有效控制发泡材料组合物各组分配比的同时，通过控制调节模具的转速、发泡材料的温度和发泡反应的时间，使发泡内胎体的发泡气孔占比率达到理想的要求，以有效提高制成品所述车辆轮胎的弹性和承重性能；二是采取边注料边离心甩出的进料方式，并令甩入车辆外胎内腔内的发泡材料，实现与离心力相反方向的逆向膨胀发泡，以有效提高发泡内胎体的结构致密性(发泡气孔以外部位)，从而有效提高制成品所述车辆轮胎的实用性能，并以此来设计研发制备模具；三是采用以上述技术构想为出发点设计的制备模具，设计出一套合理的制备方法，以达到操作简便，质量可控和生产效率高的目标。从而实现本发明的目的。
[0012]基于以上所述技术构想，本发明实现其第一个目的的技术方案是:
一种时速在35km以下小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎，包括车辆外胎和发泡内胎，所述发泡内胎是通过离心浇注将液态发泡材料甩入车辆外胎的内腔，且经发泡而与车辆外胎内腔紧密贴合而构成一体的，而其，
a、所述发泡内胎的气孔总体积的占比率在30?40%范围内；
b、所述发泡内胎的气孔，由孔与孔之间互不贯通的闭环气孔和孔与孔之间互相贯通的开环气孔所组成，且所述闭环气孔的占比率在20?30%范围内，而所述开环气孔的占比率在70?80%范围内。
[0013]在上述技术方案中，本发明还主张，所述发泡内胎，是聚氨酯发泡内胎，或者是EVA发泡内胎。
[0014]在上述技术方案中，本发明还主张，所述车辆外胎，是自行车外胎，或者是电动自行车外胎，或者是三轮车外胎；且在所述车辆外胎的内腔腔壁上，有沿圆周方向分开布置的若干个用来阻止发泡内胎与车辆外胎在运动中产生差动的凹坑。由于所述凹坑的存在，可以有效避免车辆外胎与发泡内胎两者发生差动，而令车辆外胎和发泡内胎同步转动，以进一步提高所述车辆轮胎的实用性能及其使用寿命。
[0015]而所述车辆外胎内壁的凹坑，可以在外胎制备过程中形成，也可以将已有的外胎，通过平头钻加工而成。
[0016]上述技术方案得以实施后，本发明所述车辆轮胎所具有的结构合理，弹性和承重性能优良，性价比高等特点，是显而易见的。
[0017]本发明实现其目的的第二个技术方案是:
一种制备如以上所述的车辆轮胎的模具，其包括:
一驱动旋转机构；所述驱动旋转机构，包括转盘和与转盘同中心静连接的驱动轴，且所述驱动轴由动力源驱动；
一上模；所述上模呈有厚度的圆环状结构，且在其外圆弧面上有指向下部的上直角台阶，所述上直角台阶的外径等于车辆外胎的内圆直径；在其内圆弧面底部有圆弧倒角；
一下模；所述下模呈有厚度的圆环状结构，且其外径与上模外径相等，而其内径比上模的内径至少小2cm;在其外圆弧面上有指向上部的下直角台阶，且下直角台阶的外径等于上模的上直角台阶的外径；由所述下直角台阶与上直角台阶构成用来挂套车辆轮胎的模颈，而在其内圆沿口有圆环状凸缘，而所述凸缘的轴向高度大于上模的轴向厚度；且下模与转盘固定连接；
一锁紧构件，所述锁紧构件由锁紧铰接副和扣合连接副组成；所述锁紧铰接副由与下模底面连接的锁紧座，和与上模顶面连接的锁紧架铰接构成；而所述扣合连接副由与下模底面连接的扣合座和与上模顶面连接的扣合架，以及用来穿透扣合座和扣合架各自的扣合通孔的枢杆构成；且所述锁紧铰接副与扣合连接副两者相间180°互成对称布置；且当所述上模与下模处在扣合到位状态下，上模与下模两者的复合部位，保持能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道；
二定位件；所述2个定位件呈十字形结构；所述呈十字形结构的定位件的中间大直径段的轴向厚度，等于所述上模与下模两者复合部位所保持的液态发泡材料甩入车辆外胎内腔通道的高度；所述2个定位件分别对称布置在与锁紧构件相间90°的上模和下模的圆环状部位上，且分别与上模和下模呈轴孔副精密配合。
[0018]在上述技术方案中，本发明还主张，所述能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道的高度，控制在1.35?1.65mm范围内。
[0019]所述的发泡材料甩入车辆外胎的通道，在注料时为发泡材料通道，而在注料结束后的发泡材料发泡反应时，它又是排除车辆外胎内腔内空气的出气通道。
[0020]在上述技术方案中，本发明还主张，所述下模的内径比上模的内径小2?5cm，从而构成一个适合液态发泡材料浇注的圆环状浇道。而所述的圆环状浇道，也可以称之为容料槽。
[0021]在上述技术方案中，本发明还主张，所述驱动机构的驱动轴的转速，是由调速电机实现调速的。通过调速电机的调速，来调整发泡材料的甩料离心力，以满足不同直径和不同用途的车辆轮胎制备的技术要求。
[0022]上述技术方案得以实施后，本发明所述制备模具所具有的结构合理，可以实现边进料边离心发泡，车辆外胎内腔排气顺畅等特点，是显而易见的。
[0023]本发明实现其第三个目的的技术方案是:
一种制备以上所述的车辆轮胎的方法，以第二个技术方案所述的模具为工艺装备，以第一个技术方案之三所述的车辆外胎为母胎，以第一个技术方案之二所述的发泡塑料为液态浇注料，而其，该方法依次按照如下步骤进行:
a、工装准备；检查所述模具的工作状况，调整模具的相关参数，使之符合工艺设计要求；
b、挂套车辆外胎；将所述车辆外胎挂套在下模的下直角台阶的根部；
C、合上上模；将上模的上直角台阶嵌入车辆轮胎的内圆孔内，并扣紧扣合连接副；
d、启动动力源；按制成品的要求选择控制驱动轴的转速；
e、注料；待转盘的转速稳定后，即在圆环状浇道上方的固定位置，向浇道内注入有一定温度的液态发泡材料，通过离心力将液态发泡材料由所述通道甩入车辆外胎内腔；
f、发泡反应；让发泡材料由外向内完成发泡反应，使其充实整个车辆外胎内腔；
g、关闭动力源；在发泡反应预定时间届满后，关闭动力源，打开模具，取出制件，即可获得车辆外胎容包发泡内胎的车辆轮胎。
[0024]在上述技术方案中，本发明还主张，所述液态发泡材料的一定注料温度是40?50。。。
[0025]在上述技术方案中，本发明还主张，所述模具的驱动轴的转速控制在350?650RPM范围内。
[0026]上述技术方案得以实施后，本发明的制备方法所具有的工艺合理，操作简便，调节易控，制成品质量有保证等特点，是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明制成品车辆外胎的示意图；
图2是本发明制备模具的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是图3的A-A剖视图；图中所示W)为车辆外胎；FL为发泡材料；
图5是图3的B-B剖视图；图中所示4-2-4为把手，6为注料器；
图6是图2的上模2向下合模状态参考图；
图7是本发明制备方法的工艺流程参考图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图，通过【具体实施方式】的描述，对本发明作进一步说明。
[0029]【具体实施方式】之一，如附图1所示。
[0030]一种时速在35km以下小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎，包括车辆外胎WD和发泡内胎FD，所述发泡内胎FD是通过离心浇注将液态发泡材料甩入车辆外胎WD的内腔，且经发泡而与车辆外胎WD内腔紧密贴合而构成一体的，而其，
a、所述发泡内胎FD的气孔总体积的占比率在30?40%范围内；
b、所述发泡内胎FD的气孔，由孔与孔之间互不贯通的闭环气孔和孔与孔之间互相贯通的开环气孔所组成，且所述闭环气孔的占比率在20?30%范围内，而所述开环气孔的占比率在70?80%范围内。
[0031]而所述发泡内胎FD，是聚氨酯发泡内胎，或者是EVA发泡内胎。
[0032]而所述车辆外胎WD，是自行车外胎，或者是电动自行车外胎，或者是三轮车外胎；且在所述车辆外胎WD的内腔腔壁上，有沿圆周方向分开布置的若干个用来阻止发泡内胎FD与车辆外胎WD在运动中产生差动的凹坑LK。
[0033]【具体实施方式】之二，如附图2-6所示。
[0034]一种制备如实施例之一所述的车辆轮胎的模具，而其包括:
一驱动旋转机构I;所述驱动旋转机构，包括转盘1-1和与转盘1-1同中心静连接的驱动轴1-2，且所述驱动轴1-2由动力源驱动；
一上模2 ;所述上模2呈有厚度的圆环状结构，且在其外圆弧面上有指向下部的上直角台阶2-1，所述上直角台阶2-1的外径等于车辆外胎的内圆直径；在其内圆弧面底部有圆弧倒角R ；
一下模3 ;所述下模3呈有厚度的圆环状结构，且其外径与上模2外径相等，而其内径比上模2的内径至少小2cm;在其外圆弧面上有指向上部的下直角台阶3-1，且下直角台阶3-1的外径等于上模2的上直角台阶2-1的外径；由所述下直角台阶3-1与上直角台阶2-1构成用来挂套车辆轮胎的模颈MJ，而在其内圆沿口有圆环状凸缘3-2，而所述凸缘3-2的轴向高度大于上模2的轴向厚度；且下模3与转盘1-1固定连接；
一锁紧构件4，所述锁紧构件4由锁紧铰接副4-1和扣合连接副4-2组成；所述锁紧铰接副4-1由与下模3底面连接的锁紧座4-1-1，和与上模2顶面连接的锁紧架4-1-2铰接构成；而所述扣合连接副4-2由与下模3底面连接的扣合座4-2-1和与上模2顶面连接的扣合架4-2-2，以及用来穿透扣合座4-2-1和扣合架4-2-2各自的扣合通孔的枢杆4_2_3构成；且所述锁紧铰接副4-1与扣合连接副4-2两者相间180°互成对称布置；且当所述上模2与下模3处在扣合到位状态下，上模2与下模3两者的复合部位，保持能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道TD ；
二定位件5 ;所述2个定位件5呈十字形结构；所述呈十字形结构的定位件5的中间大直径段的轴向厚度，等于所述上模2与下模3两者复合部位所保持的液态发泡材料甩入车辆外胎内腔通道TD的高度h ;所述2个定位件5分别对称布置在与锁紧构件4相间90°的上模2和下模3的圆环状部位上，且分别与上模2和下模3呈轴孔副精密配合。
[0035]而所述能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道TD的高度h，控制在
1.35?1.65mm范围内。
[0036]而所述下模3的内径比上模2的内径小2?5cm，从而构成一个适合液态发泡材料浇注的圆环状浇道YD。
[0037]而所述驱动机构I的驱动轴1-2的转速，是由调速电机实现调速的。
[0038]而所述下模3与转盘1-1的固定连接，是由与设在转盘1-1上且互间90°布置的4个凸台1-1-1相拧合的螺钉1-1-2，分别抵紧下模3的内圆侧壁而实现的。当然并不局限于此。
[0039]【具体实施方式】之三，参见附图7，
一种制备如实施例之一所述的车辆轮胎的方法，以如【具体实施方式】之二所述的模具为工艺装备，以如【具体实施方式】之一所述的车辆外胎为母胎，以如【具体实施方式】之一所述的发泡塑料为液态浇注料，而该方法依次按照如下步骤进行:
a、工装准备；检查所述模具的工作状况，调整模具的相关参数，使之符合工艺设计要求；
b、挂套车辆外胎；将所述车辆外胎挂套在下模3的下直角台阶3-1的根部；
C、合上上模2 ;将上模2的上直角台阶2-1嵌入车辆轮胎的内圆孔内，并扣紧扣合连接副 4-2 ；
d、启动动力源；按制成品的要求选择控制驱动轴的1-2转速；
e、注料；待转盘1-1的转速稳定后，即在圆环状浇道YD上方的固定位置，向浇道YD内注入有一定温度的液态发泡材料，通过离心力将液态发泡材料由所述通道TD甩入车辆外胎内腔；
f、发泡反应；让发泡材料由外向内完成发泡反应，使其充实整个车辆外胎内腔；
g、关闭动力源；在发泡反应预定时间届满后，关闭动力源，打开模具，取出制件，即可获得车辆外胎容包发泡内胎的车辆轮胎。
[0040]而所述液态发泡材料的一定温度是40?50°C。
[0041]而所述模具的驱动轴1-2的转速控制在350?650RPM范围内。
[0042]而为了实现本发明制成品车辆轮胎的发泡内胎的气孔总占比率和开、闭环气孔的部分占比率，本发明应当十分重视发泡材料复配液的各组分配比，其中尤其是发泡剂的配t匕，应当略高于理论配比，而其每次的注料重量要略大于每个发泡内胎的重量；同时要严格控制发泡材料复配液的搅拌，浇注、发泡反应时间，浇注温度和模具的转速(转速与发泡内胎的密实度成正相关，而与气孔量成负相关)；本发明通过反复试验后优选的发泡材料复配液的搅拌时间为3s，然后静止Is再注料，总注料时间为3s，发泡反应时间为10?15 S，浇注温度为40°C。
[0043]在如此的工艺条件下，所制备的本发明车辆轮胎的发泡内胎，达到了其气孔总占比率和开、闭环气孔部分占比率所要求的目标，其所述车辆轮胎制成品的弹性和承重支撑能力都十分令人满意，骑乘者的舒适性也很好。
[0044]本发明以自行车轮胎为【具体实施方式】制备的车辆轮胎初样，通过溧阳山区100KM的中速骑行，其各项性能指标都十分令人满意，取得了明显的技术经济效益，实现了本发明的初衷。
【权利要求】
1.一种时速在35km以下小交通车辆的外胎容包发泡内胎的车辆轮胎，包括车辆外胎(WD)和发泡内胎(FD)，所述发泡内胎(FD)是通过离心浇注将液态发泡材料甩入车辆外胎(WD)的内腔，且经发泡而与车辆外胎(WD)内腔紧密贴合而构成一体的，其特征在于: a、所述发泡内胎(FD)的气孔总体积的占比率在30?40%范围内； b、所述发泡内胎(FD)的气孔，由孔与孔之间互不贯通的闭环气孔和孔与孔之间互相贯通的开环气孔所组成，且所述闭环气孔的占比率在20?30%范围内，而所述开环气孔的占比率在70?80%范围内。
2.根据权利要求1所述的车辆轮胎，其特征在于，所述发泡内胎(FD)，是聚氨酯发泡内胎，或者是EVA发泡内胎。
3.根据权利要求1或2所述的车辆轮胎，其特征在于，所述车辆外胎(W))，是自行车外胎，或者是电动自行车外胎，或者是三轮车外胎；且在所述车辆外胎(W))的内腔腔壁上，有沿圆周方向分开布置的若干个用来阻止发泡内胎(FD)与车辆外胎(WD)在运动中产生差动的凹坑(LK)。
4.一种制备如权利要求1至3之一所述的车辆轮胎的模具，其特征在于，包括: 一驱动旋转机构(I);所述驱动旋转机构，包括转盘(1-1)和与转盘(1-1)同中心静连接的驱动轴(1-2)，且所述驱动轴(1-2)由动力源驱动； 一上模(2 );所述上模(2 )呈有厚度的圆环状结构，且在其外圆弧面上有指向下部的上直角台阶(2-1)，所述上直角台阶(2-1)的外径等于车辆外胎的内圆直径；在其内圆弧面底部有圆弧倒角(R); 一下模(3 );所述下模(3 )呈有厚度的圆环状结构，且其外径与上模(2 )外径相等，而其内径比上模(2)的内径至少小2cm;在其外圆弧面上有指向上部的下直角台阶(3-1)，且下直角台阶(3-1)的外径等于上模(2)的上直角台阶(2-1)的外径；由所述下直角台阶(3-1)与上直角台阶(2-1)构成用来挂套车辆轮胎的模颈(MJ)，而在其内圆沿口有圆环状凸缘(3-2)，而所述凸缘(3-2)的轴向高度大于上模(2)的轴向厚度；且下模(3)与转盘(1-1)固定连接； 一锁紧构件(4)，所述锁紧构件(4)由锁紧铰接副(4-1)和扣合连接副(4-2)组成；所述锁紧铰接副(4-1)由与下模(3)底面连接的锁紧座(4-1-1)，和与上模(2)顶面连接的锁紧架(4-1-2)铰接构成；而所述扣合连接副(4-2)由与下模(3)底面连接的扣合座(4-2-1)和与上模(2)顶面连接的扣合架(4-2-2)，以及用来穿透扣合座(4-2-1)和扣合架(4-2-2)各自的扣合通孔的枢杆(4-2-3)构成；且所述锁紧铰接副(4-1)与扣合连接副(4-2)两者相间180°互成对称布置；且当所述上模(2)与下模(3)处在扣合到位状态下，上模(2)与下模(3)两者的复合部位，保持能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道(TD)； 二定位件(5);所述2个定位件(5)呈十字形结构；所述呈十字形结构的定位件(5)的中间大直径段的轴向厚度，等于所述上模(2)与下模(3)两者复合部位所保持的液态发泡材料甩入车辆外胎内腔通道(TD)的高度(h);所述2个定位件(5)分别对称布置在与锁紧构件(4)相间90 °的上模(2 )和下模(3 )的圆环状部位上，且分别与上模(2 )和下模(3 )呈轴孔副精密配合。
5.根据权利要求4所述的制备所述车辆轮胎的模具，其特征在于，所述能让液态发泡材料甩入所述车辆外胎内腔的通道(TD)的高度(h)，控制在1.35?1.65mm范围内。
6.根据权利要求4所述的制备所述车辆轮胎的模具，其特征在于，所述下模(3)的内径比上模(2)的内径小2?5cm，从而构成一个适合液态发泡材料浇注的圆环状浇道(YD)。
7.根据权利要求4至6之一所述的制备所述车辆轮胎的模具，其特征在于，所述驱动机构(I)的驱动轴(1-2)的转速，是由调速电机实现调速的。
8.一种制备如权利要求1至3之一所述的车辆轮胎的方法，以如权利要求4至7之一所述的模具为工艺装备，以如权利3所述的车辆外胎为母胎，以如权利要求2所述的发泡塑料为液态浇注料，其特征在于，该方法依次按照如下步骤进行: a、工装准备；检查所述模具的工作状况，调整模具的相关参数，使之符合工艺设计要求； b、挂套车辆外胎；将所述车辆外胎挂套在下模(3)的下直角台阶(3-1)的根部； C、合上上模(2);将上模(2)的上直角台阶(2-1)嵌入车辆轮胎的内圆孔内，并扣紧扣合连接副(4-2)； d、启动动力源；按制成品的要求选择控制驱动轴的(1-2)转速； e、注料；待转盘(1-1)的转速稳定后，即在圆环状浇道(YD)上方的固定位置，向浇道(YD )内注入有一定温度的液态发泡材料，通过离心力将液态发泡材料由所述通道(TD )甩入车辆外胎内腔； f、发泡反应；让发泡材料由外向内完成发泡反应，使其充实整个车辆外胎内腔； g、关闭动力源；在发泡反应预定时间届满后，关闭动力源，打开模具，取出制件，即可获得车辆外胎容包发泡内胎的车辆轮胎。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述液态发泡材料的一定注料温度是 40 ?50°C。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述模具的驱动轴(1-2)的转速控制在350?650RPM范围内。
【文档编号】B29C44/16GK104175806SQ201410407360
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】薛以柏 申请人:薛以柏