用于制造轮胎的刚性芯体 【技术领域】
本发明涉及轮胎的制造。更具体地，本发明涉及一种基本上为刚性的芯体，其在轮胎的制造中用作支撑件，并且用作模制轮胎内腔的表面的装置。
背景技术
专利EP 1 075 928和随后的分案专利EP 1 371 479描述了如下这种芯体：该芯体的功能是至少部分地限定用于轮胎的内表面的制造外形。该芯体由多个区段构成，从而它能够通过胎圈之间获得的空间从轮胎的内部移除。这些区段肩并肩地布置，在它们的横向表面处彼此接触。所述区段的至少一个的所述横向表面径向地朝向芯体的内部会聚，从而允许脱模。
根据上面所引用的公开文件，所述区段由两个单独的部件制成，每个单独的部件服务于它们各自的需求：连接部件和连接至该连接部件的主部件。主部件的功能是模制轮胎的内表面，连接部件的功能是将各个区段锁定至锁定构件，该锁定构件将组成一个这样的芯体的各个区段锁定在一起。
连接部件由第一材料制成，选用这种材料的原因是其能够承受多次组装和拆卸的循环。该连接部件设计成优化所述区段的每一者的夹紧性能，这种优化是通过轮辋以及通过设置在抓爪上的各种其他的操纵构件来实现的，所述抓爪安装在制造台上。该连接部件典型地由经过机加工的钢材制成，以产生全部所需的支撑面以及形状。
所述区段的每一者还包括主部件，其与所述连接部件相连接，该主部件由第二材料制成，该第二材料与第一材料不同，并且选用这种第二材料的原因为其具有可铸性以及优良的热传导性。电阻也被模制到这些区段的每一者中。该电阻位于形成径向外侧圆顶的壁的内部，从而促进热传导。这种区段还包括连接构件，其使得电能供应至所述电阻。所述主部件典型地由铝合金制成。
公开文件US 1,810,072也公开了一种刚性芯体，其包括铝制成的主部件和不同材料制成的连接部件。
公开文件EP 893 237也基于相同的原则，并且强调铝制成的主部件和钢制成的连接部件之间的膨胀性能差异，从而增大了使多个区段夹紧在一起的力。
上面引用的全部公开文件均涉及使用铝来制造主部件的优点，因为铝具有可铸性以及优良的热传导性能，当芯体用于在硫化操作中将未完成的轮胎保持在合适的位置时，这些性能是有利的。
这些公开文件还强调在使用芯体的过程中施加的夹紧力的大小，特别是当在所述芯体被送入硫化机时发生热膨胀的时候。
因此，提出了这样的提议：提供径向强化构件以承受这些较大的力。这些强化构件可以是如公开文件EP 893 237中提出的横向隔板的形式，或者如公开文件US 1,810,072和EP 1 075 928中指出的支柱的形式，或者如公开文件EP 1 371 479建议的圆周隔板的形式。
然而，乘用车轮胎快速发展，轮胎的高宽比变得越来越小，这需要：在芯体的构造中，与主部件的高度相比，增大主部件的宽度。从而，在芯体闭合过程中以及模制和硫化操作过程中，径向作用在主部件上的压力变得越来越大，因此需要增加主部件的内部结构的强化构件。
此外，由于随着温度升高铝合金的机械性能降低，所以不容易制造强化装置。在某些几何构造下，一个大块的中心部件，其意味着整个内部体积包含铝的部件，被证实仍然不足以承受闭合力，这会导致芯体的失效或者变形，根据定义该失效或者变形使其不适于它的用途。
【发明内容】
本发明的目的致力于解决所述问题。
根据本发明的刚性芯体包括多个在圆周方向上相邻的区段，这些区段通过它们的横向面彼此接触而肩并肩地设置，至少一个区段的所述横向面远离所述芯体径向会聚。所述区段的每一者包括连接部件，其用于与用于锁定各个区段的锁定构件连接，所述连接部件设置在所述区段的每一者的径向内侧边缘。至少一个电加热电阻穿过所述区段的每一者。所述区段基本由灰铸铁制成。
使用铸铁制造所述芯体的区段大大地增加了所述区段的机械强度，从而解决了所述问题。
此外，铸铁是具有极好的铸造性能的材料，允许制造尺寸精度好的形状。
在本发明的第一实施例中，电加热电阻设置在中空通道中，该中空通道在所述区段的每一者的铸铁主体中形成。
在本发明的第二实施例中，所述电加热电阻在每个区段的主体中的钢管中延伸。选用所述钢管的原因在于，所述钢的熔点高于所述铸铁的熔点。
【附图说明】
下面的描述基于本发明的实施例，其中
-图1是刚性芯体的局部侧视图，
-图2是通过芯体的一个区段的A-A上的横截面，以及，
-图3是显示了通过一个区段的A-A上的横截面的局部立体图。
【具体实施方式】
在本发明的第一实施例中，中空通道是在使用诸如砂模铸造技术的常规铸造技术来铸造所述区段过程中形成的。加热电阻在所述区段被冷却并且从所述砂模移除后被设置在所述中空通道中。包含所述加热电阻的所述通道还可以填满一种适于导热的材料，例如镁，从而改进所述装置的热效率。
然而，事实证明，根据本发明的第一实施例的区段的制造成本是非常高的，这种高成本是由于砂模的成本以及在制造所述通道时所需的特殊处理造成的，因为必须特别注意所施加的热量的热均匀性，这是通过将通道尽可能地靠近所述芯体的多个区段的径向外侧表面而定向而实现的。该形状需要所述通道与表面的曲率一致，并且既不太靠近所述表面以避免热点，又离所述表面不太远以避免热损耗。
另外，该实施例不能用于制造直径小于大约十毫米的通道，当考虑希望通过改进通道的数量且减少通道中的热损耗来提高芯体的热反应率的时候，这是一个严重的缺点。
因此，提出了一种可选方案，其构成了本发明的优选实施例，其中加热电阻预先设置在通常由钢制成的管子里。从而，下面的描述更具体地涉及本发明的第二实施例。
图1示出了在公开文件EP 1 075 928中以实例方式描述的由多个区段10组成的刚性芯体的主要轮廓。该刚性芯体至少部分地限定制造外形，该外形的表面11对应于轮胎的内表面。
所述芯体包括多个在圆周方向相邻的区段10
d、10
i，这些区段在它们的横向面10
d1和10
i1或10
d2和10
i2处彼此接触且肩并肩地设置。至少一个区段10
i的横向面10
i1和10
i2远离所述芯体而会聚，从而允许通过经由内部移除该区段10
i来拆卸所述芯体。实际上，所述芯体包括两类区段：发散的区段10
d，它们的横向面10
d1和10
d2径向远离所述芯体而发散；以及所谓的相反的区段10
i，它们的横向面10
i1和10
i2远离所述芯体而会聚。
区段10的每一者包括连接部件13，其用于与轮辋20连接，所述连接部件位于所述区段的每一者的径向内侧边缘。轮辋20在圆周方向上连续。专利EP 1 075 928描述了将区段连接至轮辋的实施例的实例，对于该特殊功能的细节，读者可以有效地参考该公开文件。
在铸造所述区段过程中，如图2所示，在铸造中，钢管16被模制入区段的主体12中。加热金属丝17穿过这些管子并且由连接至轮辋20的连接构件18供电。作为一般方法，加热金属丝嵌入镁的混合物中，从而所述金属丝保持在管子中合适的位置上。已经提到的是，提出了将加热元件放置在距离壁11精确的距离处，该壁11形成所述芯体的区段的径向外侧圆顶，从而在避免冷的区域的变形和热点的同时保证良好的散热。
从而，每个芯体区段包括其自身的加热系统，该加热系统表现为例如线圈的形式，该线圈在芯体区段10的表面11下延伸。
芯体区段由铸铁制成。该材料在高温下具有极好的机械强度，使其能够承受在芯体被放置在一起并且引入硫化装置时施加在芯体区段10上的夹紧力。铸铁还具有非常良好的铸造性能，允许通过诸如使用砂模的传统铸造方法来制造区段。
铸铁的热传导性能比铝的热传导性能差，但是它存储热能的能力更强。因此，总电能消耗小于供给至相当尺寸的铝模的总电能。
铸铁的性能由它的碳含量限定，碳的含量相对于铁的质量在1.7％至6.67％之间。铸铁的熔点在1135℃至1350℃之间，其熔点取决于它所包含的碳和硅的质量百分比。例如，当铸铁包含5％的碳，具有1250℃的熔点时，可获得较好的结果。
可以添加强化构件14和15以增大芯体区段10的机械强度。
包含加热金属丝17的管子16由钢制成，通常为不锈钢。钢的熔点在1150℃至1480℃之间，其熔点主要取决于它包含的碳的百分比。因此，选择含碳量低的钢以提高熔点，并且使钢管具有一定的延展性以使其更易于包覆热电阻。管子的直径介于5至10mm之间，布置为尽量减少该直径以改进加热装置的热反应率。实际上，使用6.5mm的管子获得了良好的结果。
铸铁和钢的熔点之间的差异使得能够在铸铁主体的铸造过程中，将加热电阻嵌入芯体区段10的主体12中，而该制造操作不会破坏电阻的形状和性能。还可观察到，铸铁的熔点和形成管子的钢的熔点的差别越大，铸造和模制将更容易，因为在铸铁的铸造过程中，管子具有更大的几何稳定性。
实际上，包含0.5％的碳且熔点为1450℃的钢具有用于计划应用的令人满意的性能。
然而，芯体区段能够由选定等级的钢制成，从而它的熔点比形成管子的材料的熔点更低，该管子包含加热电阻。然而，已知钢难于铸造并且其可铸性比铸铁的可铸性差，这不利于制造形状复杂的部件。
因此，本发明的原则能够应用于通过选择具有不同熔点的一对金属的等效方式，其中所述金属的至少一者具有足够好的机械性能以应付芯体的机械应力。在该方面，铸铁和钢的组合具有良好的特性并且使实施具有有利的成本。
最后，可观察到，在芯体区段的面之间的间隙能够是零。这是因为在区段的组件之间发生的热膨胀，以及由于芯体中主要存在的铸铁(存在钢管的效应假设被忽略)而均匀地进行的硫化。因此在横向面处在部件之间溢出橡胶的麻烦将更少。