Стержень формы, форма для шины и способ изготовления шины - RU2627856C2
Код документа: RU2627856C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к стержню формы для формирования отверстия для шипа шины, форме для шины, снабженной стержнями формы, и способу изготовления шины посредством использования формы для шины.
Уровень техники
В основном шипованную шину для применения на льду изготавливают формованием пневматической шины, содержащей отверстия для шипов, и затем вставляют шипы шины в отверстия для шипов.
Как показано на Фиг.7(a) и 7(b), отверстия (d) для шипов формируют в протекторе (c) в ходе вулканизации шины используя стержни (a) формы, выступающие из внутренней поверхности вулканизационной формы (b) для шины.
Стержень (a) формы обеспечивают с расширенной частью (f) на конце, которая имеет больший диметр, чем основная стержневая часть (e), выступающая из формы (b).
Таким образом, формуемое отверстие (d) для шипа имеет часть (h) с постоянным диаметром, сформированную основной стержневой частью (e), и часть (g) с увеличенным диаметром, сформированную расширяющейся частью (f).
Как показано на Фиг.8(a) и 8(b), шип (i) для льда на одном конце основной стержневой части (k) снабжен фланцем (j), который имеет больший диаметр, чем основная стержневая часть (k) так, чтобы не было выпадения из отверстия (d) для шипа. Указанная выше часть (g) с увеличенным диаметром отверстия (d) для шипа сформирована для вмещения фланца (j).
С точки зрения предотвращения выпадения шипа шины из отверстия для шипа, предпочтительно увеличить разность диаметра между частью (g) с увеличенным диаметром отверстия (d) для шипа относительно части (h) с постоянным диаметром посредством увеличения разницы диаметра между расширенной частью (f) стержня (a) формы относительно основной стержневой части (e).
Однако, если такую разность диаметра стержня (a) формы увеличивают, затруднено извлечение стержня формы из протектора вулканизированной шины после завершения вулканизации шины и существует вероятность возникновения трещин вокруг отверстий для шипов при извлечении из формы.
Сущность изобретения
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение стержня формы, который позволяет формировать отверстие для шипа, обладающего большой разностью диаметров без затруднений при извлечении стержня формы из отформованного отверстия для шипа и не вызывая образование трещин вокруг отверстия для шипа.
В соответствии с настоящим изобретением, стержень формы, используемый посредством крепления в форму для протектора для формования протектора шины транспортного средства, чтобы сформировать отверстие для шипа в протекторе, включает:
основную стержневую часть, закрепляемую с одного конца в форме протектора так, чтобы она выступала из формующей протектор поверхности формы для протектора, и
расширенную частью, расположенную на другом конце основной стержневой части и имеющую внешний диаметр, который больше, чем внешний диаметр основной стержневой части, в котором
расширенная часть включает несущую часть, сформированную в виде единой детали с основной стержневой частью, и внешнюю оболочку, расположенную на внешней поверхности несущей части для определения максимального внешнего диаметра расширенной части, и
внешняя оболочка подвижно закреплена на несущей части так, что когда к внешней оболочке прикладывают силу, направленную от указанного выше одного конца к указанному выше другому концу основной стержневой части, внешняя оболочка перемещается так, что максимальный внешний диаметр уменьшается.
Стержень формы в соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен следующими признаками (1)-(5):
(1) несущая часть является грушевидной
внешняя оболочка находится в плотном контакте с внешней поверхностью несущей части, и
коэффициент P1 объемного термического расширения несущей части является таким же как, коэффициент P2 объемного термического расширения внешней оболочки, или больше его;
(2) отношение P1/P2 составляет не менее 1,000 и не более 1,015;
(3) отношение D2/D1 максимального внешнего диаметра D2 расширенной части к внешнему диаметру D1 основной стержневой части составляет не менее 1,2 и не более 3,0;
(4) внешняя оболочка состоит из множества секторных оболочек, и
радиально внутренний конец каждой секторной оболочки соединен с несущей частью с использованием соединительного элемента, выполненного из теплостойкой, гибкой и деформируемой смолы в виде консоли;
(5) максимальный внешний диаметр несущей части больше, чем внешний диаметр основной стержневой части и
когда к секторной оболочке прикладывают силу, направленную от указанного выше одного конца в направлении указанного выше другого конца, радиально внешний конец секторной оболочки является подвижным относительно соединительного элемента как точки опоры в позиции внутри цилиндра, ограниченного положением максимального внешнего диаметра несущей части.
В соответствии с настоящим изобретением, форма для шины включает форму для протектора с множеством указанных выше стержней формы.
В соответствии с настоящим изобретением, способ изготовления шины транспортного средства включает стадию вулканизации протектора с использованием указанной выше формы для протектора.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен вид поперечного сечения пневматической шины в форме для шины в полуоткрытом состоянии.
На Фиг.2 представлен вид в перспективе стержня формы для формирования отверстия для шипа в качестве воплощения настоящего изобретения.
На Фиг.3 представлен в разобранном виде стержень формы.
На Фиг.4 представлен вид стержня формы по направлению стрелки C на Фиг.2.
На Фиг.5(a) представлен вид поперечного сечения расширенной части в нормальном состоянии, так, что вешняя оболочка определяет максимальный внешний диаметр стержня формы.
На Фиг.5(b) представлен вид поперечного сечения расширенной части в сжатом состоянии, так, что внешняя оболочка перемещена, чтобы снизить ее внешний диаметр.
На Фиг.6 представлен вид поперечного сечения расширенной части, взятый по линии D-D на Фиг.4.
На Фиг.7(a) представлен вид поперечного сечения части формы для протектора, содержащей традиционный стержень формы, вставленный в резину протектора.
На Фиг.7(b) представлен вид поперечного сечения части формы для протектора, содержащей традиционный стержень формы, извлеченный из вулканизированной резины протектора.
На Фиг.8(a) представлен вид в перспективе шипа для льда.
На Фиг.8(b) представлен вид поперечного сечения шипа для льда, вставленного в протектор зимней шины.
Описание предпочтительных воплощений
Воплощения настоящего изобретения описаны далее подробно в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Как показано на Фиг.1, стержень 1 формы, как воплощение настоящего изобретения, закрепляют в форме 4 протектора для формования протектора 3 пневматической шины 2.
В ходе вулканизации шины 2, стержень 1 формы вставляют в протектор 3 или исходную резину протектора и формируют отверстие 5 для шипа.
Как показано на Фиг.2 и Фиг.3, стержень 1 формы в данном воплощении состоит из основной стержневой части 6, закрепленной части 7, сформированной на одном конце основной стержневой части 6 со стороны A основания и закрепленной в форме 4 для протектора, и расширенной части 8, сформированной на внешнем конце основной стержневой части 6 со стороны B вершины.
При закреплении в форме 4 для протектора, основная стержневая часть 6 проходит по существу перпендикулярно поверхности формования формы 4 для протектора.
В поперечном сечении, перпендикулярном аксиальному направлению основной стержневой части 6, основная стержневая часть 6 имеет круглую форму поперечного сечения.
Однако, что касается формы поперечного сечения, могут быть использованы разные формы, такие как овальная форма и форма правильного многоугольника, в соответствии с формой поперечного сечения шипа.
В данном описании, термин «аксиальное направление» означает направление, параллельное оси 1a стержня 1 формы (направление Y на Фиг.2). Термин «радиальное направление» означает направление перпендикулярное оси 1a стержня 1 формы.
Основная стержневая часть 6 включает основную часть 6b, которая имеет по существу постоянный внешний диаметр для формирования части с постоянным диаметром отверстия для шипа, и часть 9 с увеличенным диаметром, сформированную со стороны закрепленной части 7 основной части 6b.
Часть 9 с увеличенным диаметром имеет изменяющийся внешний диаметр, постепенно возрастающий в направлении стороны закрепленной части 7, чтобы увеличить прочность соединительной части между основной стержневой частью 6 и закрепленной частью 7 и улучшить долговечность стержня 1 шины.
Закрепленная часть 7 проходит от части 9 с увеличенным диаметром основной стержневой части 6 и имеет цилиндрическую форму, которая имеет больший внешний диаметр, чем часть 9 с возрастающим диаметром. Предпочтительно формировать закрепленную часть 7 в виде единой детали с основной стержневой частью 6.
На внешней поверхности закрепленной части 7 нарезают резьбу (не показана) и вворачивают в резьбовое отверстие, сформированное на внутренней поверхности формы 4 для протектора.
Расширенная часть 8, сформированная со стороны В вершины основной стержневой части 6, имеет внешний диаметр D2 больший, чем внешний диаметр D1 основной части 6b основной стержневой части 6, чтобы отформовать часть с увеличенным диаметром отверстия 5 для шипа вблизи основания.
Как показано на Фиг.3, расширенная часть 8 включает
несущую часть 10, сформированную в виде единой детали с основной стержневой частью 6 со стороны В вершины,
внешнюю оболочку 11, расположенную на внешней поверхности несущей части 10, и
соединительный элемент 12, присоединяющий внешнюю оболочку 11 к несущей части 10.
Несущая часть 10 имеет грушевидную форму. Максимальный внешний диаметр несущей части 10, измеренный в плоскости, перпендикулярной указанной выше оси 1a, является большим, чем внешний диаметр основной стержневой части 6.
Несущая часть 10 обеспечена углублением 14 на конце 10o со стороны В вершины. На внешней поверхности несущей части 10 углубление 14 имеет круглую форму, например, центрированную по оси 1a.
В углублении 14 расположен соединительный элемент 12 для присоединения внешней оболочки 11 к несущей части 10.
Как показано на Фиг.2 и Фиг.3, внешняя оболочка 11 имеет грушевидную подвижную конструкцию, расположенную со стороны В вершины внешней поверхности несущей части 10 так, чтобы быть в контакте с ней. Внешняя оболочка 11 покрывает часть (50% или более) внешней поверхности со стороны В вершины и формирует положение 20 максимального внешнего диаметра расширенной части 8. Как показано на Фиг.4, если смотреть со стороны В вершины, положение 20 максимального внешнего диаметра имеет форму окружности.
Внешняя оболочка 11, такая, как представлено на Фиг.3, состоит из множества (в данном примере, четырех) секторных оболочек 15. Секторные оболочки 15 разрезаны по плоскости, каждая из которых включает ось 1a. Секторные оболочки 15 в данном примере имеют идентичную форму. На Фиг.4, каждая секторная оболочка 15 имеет форму сектора. Как показано на Фиг.3, толщина секторной оболочки 15, возрастает от радиально внутреннего конца 21 до положения 20 максимального внешнего диаметра.
Радиально внутренний конец 21 каждой секторной оболочки 15 соединяют с концом 10o несущей части 10 с помощью соединительного элемента 12.
Соединительный элемент 12, как показано на Фиг.2 и Фиг.3, неподвижно расположен в углублении 14 стержня 1 формы. Соединительный элемент 12 присоединяет радиально внутренний конец 21 секторной оболочки 15 к концу 10о несущей части 10, и каждая секторная оболочка 15 опирается на соединительный элемент 12 подобно консоли.
Соединительный элемент 12 изготавливают из теплостойкой, гибкой и в значительной степени деформируемой смолы, такой как кремнийорганическая смола.
Когда силу F1, направленную со стороны B вершины в направлении стороны A основания, прикладывают к стержню 1 формы, как показано на Фиг.5(a), что соответствует такому состоянию, что стержень 1 формы вставлен в исходную резину протектора, внешняя оболочка 11 находится в плотном контакте с несущей частью 10.
Внешняя оболочка 11 образует положение 20 максимального внешнего диаметра расширенной части 8, как показано на Фиг.2 и Фиг.6. В таком положении стержень 1 формы остается в резине протектора до завершения вулканизации.
После завершения вулканизации стержень 1 формы извлекают из резины протектора.
В это время внешнюю оболочку 11 подвергают воздействию силы F2, направленной со стороны A основания в направлении стороны B вершины, так, как показано на Фиг.5(b), секторные оболочки 15 загибаются относительно соединительного элемента 12 так, что концы 27 секторных оболочек 15, располагаются позади несущей части 10, и диаметр уменьшается от D2 до D3.
Соответственно, стержень 1 формы легко извлекают из вулканизированной резины протектора. Таким образом, можно предотвратить возникновение трещин, которые могут появиться в отверстии 5 для шипа при извлечении из формы.
Когда осуществляют извлечение, как показано на Фиг.5(b), концы 27 секторных оболочек 15 перемещаются внутрь цилиндра 29, описанного положением 26 максимально внешнего диаметра несущей части 10, и расстояние L1 между концами 27 составляет меньше, чем максимальный внешний диаметр D3 несущей части 10.
Соответственно, при формовании протектора 3 с помощью формы 4 для протектора, снабженной стержнями 1 формы, как показано на Фиг.1, возможно обеспечить отверстие для шипа, имеющее часть с увеличенным диаметром с относительно большим диаметром, и, таким образом, возможно надежно удерживать шип шины в отверстии для шипа. Преимущественно, также это делает возможным использовать относительно мягкие соединения резины протектора, и, следовательно, также возможно улучшить характеристики сцепления на обледенелых/заснеженных дорогах.
Чтобы эффективно получить такие преимущества, как показано на Фиг.6, отношение D2/D1 максимального внешнего диаметра D2 расширенной части 8 к внешнему диаметру D1 основной стержневой части 6 предпочтительно задают в диапазоне не менее 1,2, более предпочтительно не менее 1,7, но не более 3,0, более предпочтительно не более 2,5.
Разницу ΔR2 радиуса между положением 20 максимального внешнего диаметра расширенной части 8 и основной стержневой части 6 задают в диапазоне от 0,35 до 2,0 мм.
Если указанное выше отношение D2/D1 составляет более 3,0, становится трудным поворачивать секторные оболочки внутри отформованного отверстия для шипа, или секторные оболочки, вероятно, могут выпасть из несущей части 10.
Предпочтительно, отношение D3/D1 максимального внешнего диаметра D3 несущей части 10 к внешнему диаметру D1 основной стержневой части 6 задают в диапазоне более 1,0, более предпочтительно более 1,2, но не более 1,5, более предпочтительно не более 1,3.
Если отношение D3/D1 составляет более 1,5, при извлечении стержня 1 формы в отформованном отверстии для шипа могут возникнуть трещины.
Предпочтительно, разницу ΔR1 радиуса между основной стержневой частью 6 и несущей частью 10 задают в диапазоне от 0,3 до 1,5 мм.
Предпочтительно, чтобы максимальный внешний диаметр D3 несущей части 10 находился в диапазоне от 3,0 до 9,0 мм.
Если угол θ1 пересечения в пересечении 25 (показанном на Фиг.6) между внешней поверхностью основной стержневой части 6 и внешней поверхностью несущей части 10 невелик, тогда сопротивление извлечению стержню формы возрастает и становится трудным осуществлять извлечение из формы. Если угол θ1 пересечения велик, тогда становится вероятным выпадение стержня. Следовательно, угол θ1 пересечения предпочтительно задают в диапазоне не менее 90 градусов, более предпочтительно не менее 110 градусов, но не более 150 градусов, более предпочтительно не более 130 градусов.
Секторная оболочка 15 имеет внутреннюю поверхность 17, находящуюся в плотном контакте с внешней поверхностью несущей части 10, и внешнюю поверхность 16, вступающую в контакт с резиной протектора 3, когда вулканизируют шину.
Внешняя поверхность 16 включает
заднюю поверхность 18 со стороны A основания положения максимального внешнего диаметра расширенной части 8 и
переднюю поверхность 19 со стороны В вершины положения 20 максимального внешнего диаметра.
В состоянии секторной оболочки 15, в котором внутренняя поверхность 17 находится в плотном контакте с внешней поверхностью несущей части 10, как показано на Фиг.6, предпочтительно, чтобы задняя поверхность 18 была наклонена к стороне B вершины в направлении радиально наружу с радиально внутренней стороны, а именно, радиально внутренний конец 18i задней поверхность 18 был расположен со стороны A основания радиально внешнего конца 18o задней поверхности 18. В поперечном сечении, включающем ось 1a, задняя поверхность 18 немного изогнута. Такая конфигурация способствует повороту секторных оболочек 15, когда стержень 1 формы извлекают из вулканизированного протектора.
Предпочтительно, чтобы радиально внутренний конец 18i задней поверхности 18 был расположен на стороне A основания положения 26 максимального внешнего диаметра несущей части 10.
Предпочтительно, внешний диаметр D4 несущей части 10, измеренный в положении в котором радиально внутренний конец 18i вступает в контакт с несущей частью 10, задают так, чтобы он составлял не менее 0,95 от максимального внешнего диаметра D3 несущей части 10.
Тем самым, площадь контакта между внутренней поверхностью 17 и несущей частью 10 увеличивают, и форма расширяющейся части 8 в ходе вулканизации становится стабильной.
Если расстояние между радиально внутренним концом 18i и положением 26 максимального внешнего диаметра несущей части 10 увеличено, существует вероятность, что секторные оболочки 18 становится трудно перемещать при извлечении стержня формы.
Предпочтительно, чтобы радиально внешний конец 18o задней поверхности 18 был расположен со стороны A основания положения 26 максимального внешнего диаметра несущей части 10. Тем самым становится возможным увеличить радиальный размер секторных оболочек 15, при поддержании долговечности секторных оболочек 15.
Передняя поверхность 19, секторной оболочки 15 выпукло изогнута в направлении стороны B вершины.
В поперечном сечении, включающем ось 1a, передняя поверхность 19 предпочтительно является дугой окружности. Таким образом, основание отверстия для шипа становится вогнуто изогнутым. Такая конфигурация помогает предотвратить возникновение трещин.
Внутренняя поверхность 17 секторной оболочки 15 имеет контур такой же, как контур внешней поверхности несущей части 10 так, чтобы обеспечить близкий контакт. Когда происходит близкий контакт, форма расширенной части 8 становится стабильной в ходе вулканизации.
Отношение h2/h1 высоты h2 передней поверхности, или аксиальной длины от положения 20 максимального внешнего диаметра расширенной части 8 к радиально внутреннему концу 21 секторной оболочки 15, и высоты h1 несущей части, или аксиальной длины от пересечения 25 (между основной стержневой частью 6 и несущей частью 10) к радиально внутреннему концу 21 секторной оболочки 15, предпочтительно задают в диапазоне не менее 0,3, более предпочтительно не менее 0,5, но не более 1,0, более предпочтительно не более 0,8.
Если отношение h1/h2 становится менее 0,3, трудно получить стабильную форму расширенной части 8 в ходе вулканизации. Если отношение h1/h2 становится более 1,0, трудно перемещать или поворачивать секторные оболочки 15, и извлечение из формы становится затрудненным.
Предпочтительно, отношение h3/h2 высоты h3 задней поверхности, или аксиальной длины от положения 20 максимального внешнего диаметра расширенной части 8 к радиально внутреннему концу 18i задней поверхности 18 секторной оболочки 15, к указной выше высоте h2 передней поверхности, составляет не более 0,5, более предпочтительно не более 0,3. Если отношение h3/h2 составляет более 0,5, секторные оболочки 15 становится трудно перемещать или поворачивать.
Если число секторных оболочек 15 слишком мало, секторные оболочки 15 становится трудно перемещать или поворачивать. Если слишком велико, секторные оболочки 15 вероятно выпадут из соединительного элемента 12. Следовательно, число секторных оболочек 15 составляет не менее 4, предпочтительно не менее 8, но предпочтительно не более 16, более предпочтительно не более 12.
Коэффициент P1 объемного термического расширения несущей части 10 является таким же или большим, чем коэффициент P2 объемного термического расширения внешней оболочки 11.
Предпочтительно, отношение P1/P2 задают в диапазоне не менее 1,000, более предпочтительно не менее 1,005, но не более чем 1,015, более предпочтительно не более 1,010.
Тем самым в ходе вулканизации шины несущая часть 10 может расширяться немного больше, чем внешняя оболочка 11, и несущая часть 10 ограничивает смещение внешней оболочки 11. Таким образом, стабилизируют форму расширенной части 8.
Поскольку секторную оболочку 15 можно перемещать или поворачивать относительно соединительного элемента 12 как точки опоры, как показано на Фиг.5(a) и Фиг.5(b), необходимо, чтобы соединительный элемент 12 выдерживал повторяющиеся деформации, вызванные перемещением секторных оболочек 15. Следовательно, предпочтительно чтобы соединительный элемент 12 был приклеен к внешней поверхности 16 и внутренней поверхности 17 части (21) радиально внутреннего конца секторной оболочки 15, как показано на Фиг.6.
Соединительный элемент 12 в данном примере включает основную часть 22 и вставную часть 24 конической формы.
Вставная часть 24 проходит от основной части 22 в направлении стороны A основы на конус. Вставную часть 24 вставляют в крепежное отверстие 28, сформированное в углублении 14, как показано на Фиг.3. Основную часть 22 и вставную часть 24 склеивают с внутренней поверхностью углубления 14 и крепежным отверстием 28.
Сравнительные испытания
На основании конструкции, представленной на Фиг.2, изготавливали стержни формы, технические характеристики которых представлены в таблице 1.
Используя форму для протектора, в которую вкручены стержни формы, формовали пневматические шины с отверстиями для шипов. Кроме того, для сравнения, формовали пневматические шины, содержащие отверстия для шипов, используя традиционные стержни формы (Срав. 1-3), представленные на Фиг.7. Размер шины составлял 195/65R15. Вулканизированная резина шины имела твердость А по дюрометру согласно стандарту JIS, составляющую 53 при 25°C.
Скорость возникновения трещин
Для каждого вида стержня формы формовали двадцать шин и вскрывали их, осматривая трещины.
Плоскость разреза представляла собой плоскость, параллельную меридиональному сечению шины и проходящую через ось отверстия для шипа. Положения разреза представляли собой четыре проходящих в продольном направлении разных положения с интервалами 90 градусов вокруг оси вращения шины.
Получали число шин с трещинами на двадцать шин. Результаты представлены в табл.1.
Изъятие из формы
В зависимости от того, происходило ли изъятие из формы для протектора вулканизированного протектора легко или нет, оператор оценивал стержни форм по четырем степеням:
1: трудно,
2: средне,
3: легко,
4: очень легко
Выпадение шипов
Шипы для льда присоединяли к испытываемым шинам. Шипованные испытываемые шины устанавливали на передние колеса автомобиля для испытаний, легкового автомобиля с объемом двигателя 1500 см3 FF. На автомобиле для испытаний осуществляли пробег 25000 км. Затем подсчитывали число выпавших шипов и получали процентное содержание относительно исходного числа шипов. Результаты показаны в таблице 1.
По результатам испытаний, установлено, что, используя стержни формы в соответствии с настоящим изобретением, число выпавших шипов может быть снижено без увеличения скорости возникновения трещин и без ухудшения изъятия из формы.
Реферат
Описан стержень формы, закрепленный в форме для протектора для протектора шины, и формирование отверстия для шипа. Стержень формы на одном конце основной стержневой части снабжен расширенной частью, которая имеет больший внешний диаметр. Расширенная часть включает несущую часть, сформированную в виде единой детали с основной стержневой частью, и внешнюю оболочку, расположенную на внешней поверхности несущей части, для определения максимального внешнего диаметра расширенной части. Когда к внешней оболочке прикладывают силу, направленную от основной стержневой части в направлении расширенной части, внешняя оболочка перемещается так, что максимальный внешний диаметр уменьшается. Изобретение обеспечивает повышение качества получаемых изделий. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.
