轮胎成型机.pdf

一种轮胎成型机，其包括能够根据不同的胎圈直径进行调节的胎圈锁定鼓。胎圈锁定鼓包括在周向上交替布置的主段和次段以及相应的扩展收缩装置。该装置包括在周向上交替布置的第一径向滑动件和第二径向滑动件以及具有圆锥部的环形活塞。主段和次段分别附连到第一径向滑动件和第二径向滑动件。圆锥部设有沿周向交替布置的第一斜面和第二斜面，第一斜面和第二斜面分别与第一径向滑动件和第二径向滑动件接触，从而使第一径向滑动件和第二径向滑动件随着环形活塞的轴向运动而移动。第一斜面和第二斜面具有不同的斜度，从而使所述段具有缩回状态、用于锁定具有小胎圈直径的轮胎的第一扩展状态以及用于锁定具有大胎圈直径的轮胎的第二扩展状态。

1.  一种轮胎成型机，包括：
安装在成型机轴上并能够沿所述轴的轴向移动的一对胎圈锁定鼓，
每个所述胎圈锁定鼓包括沿周向布置的多个段以及用于使所述段沿径向移动的扩展收缩装置，
所述扩展收缩装置包括能够沿轴向移动的环形活塞以及以能够沿径向移动的方式受到支撑的多个径向滑动件，所述环形活塞具有圆锥部，所述圆锥部设有沿周向布置的多个斜面，其中，
所述径向滑动件为沿周向交替布置的第一径向滑动件和第二径向滑动件，
所述段为沿周向交替布置的主段和次段，
所述主段附连到所述第一径向滑动件的径向外端，
所述次段附连到所述第二径向滑动件的径向外端，
所述斜面为沿周向交替布置的第一斜面和第二斜面，
所述第一径向滑动件在径向内端处设有从动件，以便与所述第一斜面接触，并且所述第二径向滑动件在径向内端处设有从动件，以便与所述第二斜面接触，由此所述第一径向滑动件和所述第二径向滑动件能够随着所述环形活塞的轴向移动而沿径向移动，其中，
所述第一斜面具有第一斜度，而所述第二斜面具有不同于所述第一斜度的第二斜度，从而使所述段具有缩回状态、第一扩展状态以及第二扩展状态，其中，
所述缩回状态是：所述主段在低径向位置处沿周向并排布置，在所述主段之间基本上没有周向间隙，
所述第一扩展状态是：所述主段在高于所述低径向位置的中间径向位置处沿周向并排布置，在所述主段之间具有小周向间隙，并且所述次段位于所述主段的径向内侧，以及
所述第二扩展状态是：所述主段和所述次段在高于所述中间径向位置的高径向位置处沿周向并排布置，在所述主段与所述次段之间基本上没有周向间隙或者具有小周向间隙。

2.  根据权利要求1所述的轮胎成型机，其中，
所述第二斜度为单一斜度，而所述第一斜度为多斜度，从而每个所述第一斜面包括轴向内部部分、中间部分以及轴向外部部分，其中，
所述内部部分以与所述第二斜度相同的斜度在所述第二斜面的径向外侧延伸，
所述外部部分与所述第二斜面齐平，并且所述中间部分以与所述第二斜面相比较缓的斜度在所述内部部分与所述外部部分之间延伸，其中，
当处于所述缩回状态和所述第一扩展状态时，所述第一径向滑动件与所述内部部分接触，
当处于所述第二扩展状态时，所述第一径向滑动件与所述外部部分接触，以及
当处于所述缩回状态、所述第一扩展状态以及所述第二扩展状态时，所述第二径向滑动件与所述第二斜面接触。

3.  根据权利要求1所述的轮胎成型机，其中
每个所述主段和所述次段的沿周向的边缘彼此平行并且为曲柄形，从而每个边缘具有：沿周向彼此间隔距离L的轴向内部部分和轴向外部部分，以及在它们之间倾斜延伸的中间部分，并且所述小周向间隙小于所述距离L。

轮胎成型机
技术领域
本发明涉及一种在制造充气轮胎中所使用的轮胎成型机；更具体地涉及一种用于锁定胎坯体部的胎圈部的胎圈锁定鼓，其能够根据不同的胎圈直径进行调节。
背景技术
通常，通过首先在轮胎成型鼓上形成圆筒形胎坯体部来制造充气轮胎，特别是子午线轮胎。在此，胎坯体部是指包括圆筒形胎体、围绕胎体设置的一对胎圈芯等的中间组件。
然后，通过使用包括一对胎圈锁定鼓的轮胎成型机，使圆筒形胎体成形为环状形状。
通过在位于胎圈部之间的胎体主体部的内侧加压，使得胎体主体部膨胀并且使其形状变成环状，同时胎圈部之间的轴向距离减小。
因此，为了精确成形，重要的是将胎体帘布层固定在不可伸展的胎圈芯与扩展的胎圈锁定鼓之间。
通常，这种胎圈锁定鼓具有沿周向布置的多个径向移动段，其中处于扩展状态的段共同形成鼓的外周表面。
另一方面，提高生产设备的灵活性是轮胎制造商目前所面临的问题。更具体地，期望轮胎成型机能够在不改变机器部件的情况下用来加工具有不同胎圈直径的多种轮胎。
在传统的胎圈锁定鼓中，段也能够沿径向移动，因此可以改变鼓的直径。但是如图11所示，在通常的汽车轮胎尺寸的情况下，如果鼓的直径从初始扩展状态仅增加一英寸，则段(a)之间的间隙(g)将变得相当大，并且由于间隙(g)增加而使得胎体帘布层无法完全固定。因此，在膨胀过程中胎体帘布层非常容易出现异常，并且容易劣化轮胎均匀性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轮胎成型机，所述轮胎成型机具有能够根据不同的胎圈直径进行调节的胎圈锁定鼓，即使胎圈直径之间的差异大至一英寸，也可以避免轮胎均匀性的劣化并且可以改善生产效率、设备成本等。
根据本发明，一种轮胎成型机包括：
安装在成型机的轴上并能够沿所述轴的轴向移动的一对胎圈锁定鼓，
每个胎圈锁定鼓包括沿周向布置的多个段以及用于使所述段沿径向移动的扩展收缩装置，
扩展收缩装置包括能够沿轴向移动的环形活塞以及以能够沿径向移动的方式受到支撑的多个径向滑动件，所述环形活塞具有设有沿周向布置的多个斜面的圆锥部，其中
所述径向滑动件为沿周向交替布置的第一径向滑动件和第二径向滑动件，上述段为沿周向交替布置的主段和次段，主段附连到第一径向滑动件的径向外端，次段附连到第二径向滑动件的径向外端，
上述斜面为沿周向交替布置的第一斜面和第二斜面，
第一径向滑动件在径向内端处设有从动件，以便与第一斜面接触，并且第二径向滑动件在径向内端处设有从动件，以便与第二斜面接触，由此第一径向滑动件和第二径向滑动件能够随着环形活塞的轴向运动而沿径向移动，
其中，第一斜面具有第一斜度，第二斜面具有不同于第一斜度的第二斜度，从而使所述段具有缩回状态、第一扩展状态以及第二扩展状态，
其中，缩回状态是：主段在低径向位置处沿周向并排布置，在它们之间基本上没有周向间隙，
第一扩展状态是：主段在高于上述低径向位置的中间径向位置处沿周向并排布置，在它们之间具有小周向间隙，并且次段位于主段的径向内侧，以及
第二扩展状态是：主段和次段在高于中间径向位置的高径向位置处沿周向并排布置，在它们之间基本上没有周向间隙或者具有小周向间隙。
因此，当所述段从缩回状态经由第一扩展状态扩展到第二扩展状态时，虽然主段之间的距离变得相对较大，但是次段升起以用来填补距离。因此，胎圈锁定鼓可用于锁定具有不同的胎圈直径的胎圈部。
附图说明
图1是根据本发明的轮胎成型机的横截面图。
图2是胎圈锁定鼓的局部立体图。
图3是扩展收缩装置的局部横截面图。
图4A是示出半个环形活塞的正视图。
图4B是环形活塞沿图4A中的线A-A的局部横截面图。
图5示出了处于缩回状态(内侧整体)、第一扩展状态(外侧上半部)以及第二扩展状态(外侧下半部)的段的布置。
图6A、6B和6C分别示出了处于缩回状态、第一扩展状态以及第二扩展状态的段的布置。
图7A是主段和第一径向滑动件的分解立体图。
图7B是次段和第二径向滑动件的分解立体图。
图8A到8C示出了处于缩回状态的胎圈锁定鼓。
图9A到9C示出了处于第一扩展状态的胎圈锁定鼓。
图10A到10C示出了处于第二扩展状态的胎圈锁定鼓。
图11是用于说明传统胎圈锁定鼓的问题的示图。
具体实施方式
现在将结合附图详细地描述本发明的实施方式。
在附图中，根据本发明的轮胎成型机1包括一对胎圈锁定鼓5A和5B以及可旋转的成型机轴2，胎圈锁定鼓5A和5B安装在成型机轴2上。
胎圈锁定鼓5A和5B沿着与成型机轴2的旋转轴线AX平行的方向(以下称作轴向)分别设置在成型机1的中心CL的两侧。鼓5A的结构与鼓5B的结构关于中心CL大致对称。
在本申请中，术语“轴向内侧”和“轴向外侧”分别指的是离中心CL较近的一侧和离中心CL较远的一侧。关于类似的术语“沿轴向向内”和“沿轴向向外”、“轴向内部”和“轴向外部”的含义也大致相似。此外，除非另外指出，术语“径向”和“沿径向”是相对于上述轴线AX所指。
如图1和2所示，成型机轴2包括圆筒形壳体7以及同心地设置于圆筒形壳体7内的中心杆6。
圆筒形壳体7利用轴承在其一个端部处以旋转的方式由框架(未示出)支撑。圆筒形壳体7的一个端部与驱动马达(未示出)耦联用以旋转圆筒形壳体7。
中心杆6利用轴承在两个端部处以旋转的方式由圆筒形壳体7支撑。中心杆6的一个端部与驱动马达(未示出)耦联用以旋转中心杆6。
因此，中心杆6和圆筒形壳体7可以彼此独立地旋转。
中心杆6是设有右手螺纹部6A以及左手螺纹部6B的圆棒，右手螺纹部6A具有右手外螺纹，而左手螺纹部6B具有左手外螺纹。具有内螺纹的管状螺母部分8A、8B分别与螺纹部6A和6B接合。
圆筒形壳体7设有位于中心CL每侧的沿轴向延伸的贯通引导槽7A、7B。滑动件9A、9B分别置于引导孔7A和7B中。因此，通过槽7A和7B的引导，滑动件9A和9B可以分别沿轴向移动。滑动件9A和9B分别固定到上述管状螺母部分8A和8B。
因此，当通过操作相应的驱动马达使中心杆6相对于圆筒形壳体7旋转时，管状螺母部分8A、8B沿轴向在相反的方向上移动，并且相应地移动滑动件9A和9B以便使滑动件9A和9B沿着成型机轴2彼此靠近或者彼此远离。通过操作相应的驱动马达，圆筒形壳体7能够进行旋转同时能够保持滑动件9A和9B相对于圆筒形壳体7的相对位置。
上述胎圈锁定鼓5A和5B包括以能够沿着轴向移动的方式安装在成型机轴2上的支架3A、3B。支架3A和3B分别与滑动件9A和9B耦联从而可与滑动件9一起沿轴向移动。支架3A、3B(总称为3)具有中心孔以及围绕中心孔的环腔活塞室H1，圆筒形壳体7穿过所述中心孔。
如图3所示，在本实施例中的支架3包括第一块10和第二块11。第一块10包括：围绕上述圆筒形壳体7装配的径向内部管状部12；围绕径向内部管状部12的径向外部管状部14；从内部管状部12的轴向外端起沿径向向外延伸到外部管状部14的轴向外端的轴向外侧壁部13；以及从外部管状部14的轴向内端起沿径向向外延伸的凸缘部15。
上述环形活塞室H1形成于径向内部管状部12与径向外部管状部14之间，从而沿轴向向外延伸至轴向外侧壁部13。
第二块11从内部管状部12的轴向内端起沿径向向外延伸，从而形成覆盖活塞室H1的轴向内侧的轴向内侧壁部。
支架3还设有从活塞室H1的轴向内端起沿径向延伸的分段室H2，从而在支架3的外周表面处开口。在本实施例中，分段室H2形成在第一块10(凸缘部15)与第二块11之间。
如图5所示，胎圈锁定鼓5包括沿周向布置的多个段20以及扩展收缩装置21，段20用于形成鼓5的外周表面，扩展收缩装置21用于使段20从缩回状态Y1沿径向移动到第一扩展状态Y2A和第二扩展状态Y2B。
如图1-3所示，扩展收缩装置21包括多个径向滑动件23以及环形活塞22。
径向滑动件23以能够沿鼓的径向移动的方式设置在上述分段室H2中。
环形活塞22设置在上述环形活塞室H1中。
活塞22的内周表面设有沿轴向延伸的引导凹槽27a。相应地，引导件27b设置在内部管状部12的外周表面上以便突出至引导凹槽27a中。因此，不允许环形活塞22相对于支架3旋转，但允许环形活塞22沿轴向移动。
通过使用高流体压力，更具体地，通过将例如空气的流体经由从第一块10的外侧延伸到活塞室H1的轴向外端的通道26注入到活塞室H1中，使得环形活塞22朝着轴向内侧移动。为了在活塞22与活塞室H1之间提供必要的气密性，在活塞的外周表面以及内周表面上设置密封圈25。
如图3和图4所示，环形活塞22包括：圆筒形主体部22A和圆锥部22B，圆锥部22B位于主体部22A的轴向内端处。圆锥部22B具有多个斜面24，多个斜面24沿周向布置并且在朝着轴向内侧的方向上沿径向向内倾斜。
斜面24是沿周向交替布置的第一斜面24A和第二斜面24B。第二斜面24B具有单一斜度，而第一斜面24A具有多斜度。
第一斜面24A包括轴向内部部分24A1、轴向外部部分24A2以及位于它们之间的中间部分24A3。轴向外部部分24A2与第二斜面24B齐平。换句话说，它们处于相同的水平并具有相同的斜度。中间部分24A3以与第二斜面24B相比较缓的斜度从轴向外部部分24A2的轴向内端延伸。内部部分24A1以与第二斜面24B相同的斜度从中间部分24A3的轴向内端延伸，因此，如图3和4A-4B所示，内部部分24A1在第二斜面24B的径向外侧延伸。
上述径向滑动件23包括第一径向滑动件23A和第二径向滑动件23B。在本实施方式中，径向滑动件23A和23B的总数为三十六，并且径向滑动件23以规则的间隔进行布置，即，绕旋转轴线AX以十度的间距进行布置。
如图3和图7所示，径向滑动件23A和径向滑动件23B具有大致相同的构造。
径向滑动件23在其矩形主体部23a的轴向内侧和轴向外侧上设有沿径向为长形的引导挡边30a。相应地，用于引导引导挡边30a的沿径向延伸的凹槽30b形成在分段室H2的轴向内侧壁(第二块11)和轴向外侧壁(凸缘部15)上。因此，通过引导挡边30a和凹槽30b的引导，径向滑动件23A和径向滑动件23B均可在径向上滑动。
关于径向滑动件23的周向位置，使第一径向滑动件23A与第一斜面24A对准，而第二径向滑动件23B与第二斜面24B对准。
径向滑动件23在其径向内端设有辊式从动件31，以便通过斜面24的移动进行平稳地引导。顺便提及，除辊式从动件以外，还可以使用由低摩擦树脂、抗磨金属等制成的整体式从动件。因此，随着环形活塞22沿轴向向内运动，第一径向滑动件23A的从动件31在第一斜面24A上行进并且第一径向滑动件23A沿径向向外移动，而第二径向滑动件23B的从动件31在第二斜面24B上行进并且第二径向滑动件23B沿径向向外移动。
通过使用弹簧41使径向滑动件23朝径向内侧偏置。在本实施方式中，如图2和图3所示，弹簧41为环状螺旋弹簧，其穿过设置在所有径向滑动件23上的凹部40并沿周向连续地延伸。如图3和图7所示，凹部40均形成在径向滑动件23的径向外端处。因此，当活塞室H1中的空气经由例如通道26排出时，由于弹簧41的沿径向向内的力，使得当活塞22朝着环形活塞室H1中的轴向外部的缩回位置P1返回时，径向滑动件23沿径向向内移动。
另一方面，上述段20包括沿周向交替布置的主段20A和次段20B。
主段20A附连到第一径向滑动件23A的径向外端。次段20B附连到第二径向滑动件23B的径向外端。主段20A的周向尺寸大于次段20B的周向尺寸。
由于上述的斜面24A和24B的斜度，因此，在第一径向滑动件23A(从动件)与内部部分24A1接触的过程中，主段20A在与次段20B保持恒定的径向距离T的同时能够沿径向移动。
在第一径向滑动件23A(从动件)与中间部分24A3接触的过程中，主段20A在减小(或者增加)距次段20B的径向距离T的同时能够沿径向向外(或者向内)移动。然后，在中间部分24A3的径向外端位置处，换句话说，在外部部分24A2的径向内端位置处，径向距离T变为零并且次段20B与主段20A并肩。
在第一径向滑动件23A(从动件)与外部部分24A2接触的过程中，主段20A和次段20B在保持并排布置的同时能够沿径向移动。
在本实施方式中，如图6A至图6C所示，主段20A和次段20B沿周向各具有边缘E，边缘E彼此平行，但是在本实施方式中边缘E为曲柄形，从而每个边缘具有平行于轴向的轴向内部部分Ei和轴向外部部分Eo以及位于它们之间的倾斜延伸的中间部分Em。
在缩回状态Y1中，如图5和图6A所示，仅由主段20A形成鼓的外周表面，其中每个边缘E接触或者几乎接触周向相邻的边缘E。因此，鼓的直径变为最小。
在第一扩展状态Y2A中，如图5和图6B所示，仅由主段20A形成鼓的外周表面，其中边缘E彼此间隔较小的距离Kaa。
在缩回状态Y1和第一扩展状态Y2A中，次段20B位于主段20A的径向内侧。
在第一扩展状态Y2A中，虽然在边缘E之间的距离Kaa很小，但是在段之间形成了间隙。因此，为了在本质上减小间隙，如上所述使边缘E为曲柄形，从而段的边缘E可以沿周向彼此重叠。因此优选地，边缘E的轴向内部部分Ei和轴向外部部分Eo之间的周向距离L大于距离Kaa的最大值。因此，鼓的外周表面对于胎体来讲可视作沿周向连续。
在第二扩展状态Y2B中，如图5和图6C所示，次段20B升起并插进主段20A之间，并且主段20A的边缘E接触或者几乎接触次段20B的边缘E。因此，鼓的外周表面由主段20A和次段20B形成。
另外，只要段20A和段20B之间的距离kab小于上述距离L，则鼓可以从第二扩展状态Y2B继续扩展。
如上所述，由于曲柄形的边缘E，因此使段之间的间隙可以具有很大的幅度。即，只要满足下面的条件则鼓的表面即可视作连续：在第一扩展状态Y2A中，Kaa＜L；在第二扩展状态Y2B中，Kab＜L(或者Kaa＜L×2+W，W是次段20B的宽度)。
在本实施方式中，轮胎成型机1还包括安装在每个胎圈锁定鼓上的反包胶囊TB。反包胶囊由弹性体制成并且能够进行充气。如图1所示，反包胶囊TB为环形。胶囊的轴向内边缘固定在支架3的轴向内端，胶囊沿着支架3的周向表面并越过段20沿轴向向外延伸。然后，胶囊TB在支架3的轴向外端的轴向外侧的位置处向内折回并沿轴向向内延伸，并且另一边缘在段20的轴向外侧的位置处固定到支架3。因此，胶囊TB在段20上方的部分中是单层的，但在轴向外部部分中是双层的。通过充气，使双层的部分膨胀，并且围绕该处进行缠绕的轮胎材料围绕着锁定的胎圈芯反包。
下面将说明使用轮胎成型机1制造充气轮胎的方法以及轮胎成型机1的操作的实施例。
首先，通过使用轮胎成型鼓(未示出)形成胎坯体部4。轮胎成型鼓具有可收缩的圆筒形外周表面，围绕圆筒形外周表面施加胎坯材料。胎坯体部4至少包括圆筒形胎体帘布层和一对胎圈芯。也可以包括更多的轮胎部件，例如，用来覆盖胎体内侧的内衬层橡胶、置于胎圈芯径向外侧的胎圈三角胶、置于胎圈部中的压紧橡胶、置于胎侧部的胎侧胶等。
如图1所示，将圆筒形胎坯体部4转移到轮胎成型机1。
通过经由通道26注入压缩空气，使环形活塞22从缩回位置P1沿轴向向内移动到第一扩展位置P2A或者第二扩展位置P2B。
图8A至图8C示出了与上述缩回位置P1相对应的胎圈锁定鼓5的缩回状态Y1。在缩回位置P1处，如图8A所示，第一径向滑动件23A(从动件)与内部部分24A1的轴向内端接触；如图8B所示，第二径向滑动件23B(从动件)与第二斜面24B的轴向内端接触；并且如图8C所示，仅由主段20A形成外周表面，而次段20B在相距鼓表面距离T的位置处保持在主段20A的径向内侧。
从缩回状态Y1到第一扩展状态Y2A，第一径向滑动件23A(从动件)与内部部分24A1接触，而第二径向滑动件23B(从动件)与第二斜面24B接触。在移动主段20A和次段20B的过程中，它们之间的径向距离T不发生改变。
图9A至图9C示出了与第一扩展位置P2A相对应的胎圈锁定鼓5的第一扩展状态Y2A。
在第一扩展位置P2A处，如图9A所示，第一径向滑动件23A(从动件)与内部部分24A1的轴向外端接触；如图9B所示，第二径向滑动件23B(从动件)与第二斜面24B的中间点接触；并且如图9C所示，主段20A扩展并形成鼓表面，在它们之间具有较小的周向距离Kaa。
从第一扩展状态Y2A到第二扩展状态Y2B，第一径向滑动件23A与中间部分24A3接触，而第二径向滑动件23B与第二斜面24B接触。在移动主段20A和次段20B的过程中，它们之间的径向距离T减小，在中间部分24A3的径向外端处距离T变为零。
图10A至图10C示出了与第二扩展位置P2B相对应的胎圈锁定鼓5的第二扩展状态Y2B。
在第二扩展位置P2B处，如图10A所示，第一径向滑动件23A(从动件)与外部部分24A2的轴向内端接触；如图10B所示，第二径向滑动件23B(从动件)与第二斜面24B接触；并且如图10C所示，次段20B插进主段20A之间从而填补了间隙(ga)。
从外部部分24A2的轴向内端到外部部分24A2的轴向外端，主段20A和次段20B以并排的方式沿径向向外移动，使得它们之间的间隙增大。
再回到方法，如上所述，胎圈部4a在胎圈芯与扩展的段20之间锁定。扩展段20沿径向向外的移动受到不可伸展的胎圈芯的限制。因此，即使提供具有不同胎圈直径的圆筒形胎坯体部4，也可以在不改变机器部件并且又不改变用来控制胎圈锁定鼓的计算机程序的情况下通过注入压缩空气来锁定胎圈部。
在锁定胎圈部之后，通过在胎坯体部4的位于胎圈部4a之间的部分的内侧加压，使该部分膨胀成环状形状，同时通过使胎圈锁定鼓沿轴向向内移动而使胎圈部之间的距离减小。在本实施方式中，通过将压缩空气直接注入到上述部分的内侧而对其加压，但是也可以使用置于该部分内侧的充气胶囊。
同时，胎面组件保持在胎坯体部4的膨胀部分的轴线中心的径向外侧，从而使胎面组件能够安装到膨胀的胎坯体部4。在此，胎面组件包括胎面加强带束层和围绕胎面加强带束层的胎面胶。可以通过在成型带束层贴合鼓上缠绕带束层并且在带束层上缠绕胎面胶来形成胎面组件。
另外，通过对反包胶囊TB进行充气，使得胎坯体部4的位于胎圈部轴向外侧的部分反包并附着到环状膨胀部分的两侧。
于是形成胎坯。将胎坯放入模具中并进行硫化。
参照附图中示出的实施方式描述了本发明，除非另外指出，否则本发明并不限于任何描述的细节，本发明可以在所附权利要求中陈述的精神和范围内进行宽泛地构建。