РАСШИРЯЕМЫЙ БРЕКЕРНО-ПРОТЕКТОРНЫЙ БАРАБАН С СЕГМЕНТАМИ ПЕРЕМЕННОЙ КРИВИЗНЫ
EXPANDABLE BELT AND TREAD DRUM WITH VARIED CURVATURE SEGMENTS

Область техники
Изобретение в общем относится к устройствам, которые могут применяться при производстве шин транспортных средств. Более конкретно, изобретение в общем относится к усовершенствованному брекерно-протекторному барабану с сегментами переменной кривизны.
Предшествующий уровень техники
Производство шин транспортных средств, как правило, включает в себя этапы формования каркаса шины, формования тороидального брекерно-протекторного «пакета» шины отдельно от каркаса, после чего производится соединение брекерно-протекторного пакета с каркасом шины для образования собранной, но не вулканизированной шины. Затем невулканизированную шину подвергают обработке с целью формования протектора и различных других элементов готовой шины. В течение одного или нескольких из вышеупомянутых этапов, или после них, могут выполняться другие вспомогательные операции, такие как склеивание брекерно-протекторного пакета с каркасом шины (часто называемое «сшивкой» брекерно-протекторного пакета).
Формовка каркаса шины, как правило, осуществляется с использованием барабана для сборки шин типа, описанного в патентном документе US 6457505. Такой барабан для сборки шин обычно имеет рабочую поверхность цилиндрической формы, которая может расширяться и сжиматься в радиальном направлении, и на которой осуществляется формовка каркаса шины. После формовки каркаса шины на цилиндрической рабочей поверхности такой каркас шины может быть передан на расширяемый барабан типа, раскрытого в патентном документе US 6602372. Каркас шины устанавливают вокруг расширяемого барабана, и часть каркаса шины закрывают брекерно-протекторным пакетом. Затем каркас шины надувают, чтобы он приобрел форму, близкую к тороидальной, напоминающую форму готовой шины, хотя и не являющуюся точно идентичной форме готовой шины. Во время надувки каркаса шины брекерно-протекторный пакет соединяется с каркасом шины.
Формовку брекерно-протекторного пакета шины, как правило, выполняют с помощью брекерно-протекторного барабана типа, раскрытого в патентном документе US 6013147. Такой брекерно-протекторный барабан обычно имеет внешнюю цилиндрическую поверхность или периферию, содержащую множество продолговатых элементов, вокруг которой укладывают один или более слоев материала брекера шины (содержащего, например, армирующий корд, заделанный в полимерное связующее) с целью формирования брекерно-протекторного пакета. Предпочтительно, чтобы окружность брекерно-протекторного барабана могла расширяться и сжиматься, чтобы можно было, например, снимать готовый брекерно-протекторный пакет с барабана. Готовый брекерно-протекторный пакет, как правило, не может сколько-нибудь значительно расширяться в радиальном направлении. Однако готовый брекерно-протекторный пакет обычно является достаточно гибким, чтобы, когда пакет находится в состоянии без опоры, его тороидальная форма могла деформироваться и прогибаться под действием силы тяжести. Кроме того, желательно, чтобы регулируемая периферия брекерно-протекторного барабана обеспечивала возможность его применения для формовки брекерно-протекторных пакетов различных диаметров.
При формовке брекерно-протекторного пакета на брекерно-протекторном барабане брекерно-протекторный барабан и дополнительная оснастка нередко имеют конструкцию, которая позволяет продолговатым сегментам брекерно-протекторного барабана создавать значительное давление на внутренние поверхности брекерно-протекторного пакета, в частности, для сохранения однородной тороидной формы компонента шины в процессе формовки. Такие высокие давления, действующие на внутренние поверхности компонента шины, могут привести к тому, что по меньшей мере часть дугообразных наружных поверхностей продолговатых сегментов по меньшей мере частично впечатается в компонент шины, в результате чего образуются очень незначительные отпечатки на дугообразных наружных поверхностях продолговатых сегментов и соответствующие очень незначительные выпуклости рядом с указанными отпечатками на компоненте шины. Далее, известно, что радиус кривизны различных дугообразных сегментов, образующих внешнюю цилиндрическую поверхность брекерно-протекторного барабана, определяется жесткостью сегментов, и, эти сегменты невозможно перемещать между радиально-расширенным и радиально-сжатым положениями, таким образом, чтобы они совместно обеспечивали идеально цилиндрические поверхности в указанных двух положениях. Например, если окружность барабана увеличивается до размера, при котором сегменты располагаются на расстоянии от продольной оси, превышающем радиус кривизны дуги каждого сегмента, на окружности барабана будут присутствовать области, в которых наружные в окружном направлении края сегментов будут изгибаться слегка внутрь относительно центральных участков этих сегментов. Наоборот, если окружность барабана увеличивается до размера, при котором сегменты располагаются на расстоянии от продольной оси, которое меньше радиуса кривизны дуги каждого сегмента, на окружности барабана будут присутствовать области, в которых наружные в окружном направлении края сегментов будут изгибаться слегка наружу относительно центральных участков этих сегментов. В любом из вышеупомянутых случаев, внешняя периферия брекерно-протекторного барабана будет иметь форму, немного отличающуюся от идеально круглой. Если эти области с отклонением от кругл ости являются достаточно большими (что может случиться, например, при расширении барабана для формовки шины достаточно большого диаметра), барабан может создавать нежелательные чередующиеся отпечатки и выступы такой немного некруглой внешней поверхности барабана для сборки шин на шине, сборка которой осуществляется с помощью данного барабана. Такие отпечатки и выступы являются нежелательными, поскольку позднее они могут приводить к образованию неровностей на готовой шине, что, при определенных обстоятельствах, может приводить к возникновению нежелательных явлений, таких как вибрация, шум и/или резонанс шины при качении.
С учетом вышеизложенного, желательно создать усовершенствованный сегмент для брекерно-протекторного барабана, а также брекерно-протекторный барабан, содержащий элементы, ограничивающие его отклонение от идеально цилиндрической формы при расширении и сжатии барабана, ограничивая, тем самым, возникновение вибрации, шума и/или резонанса шины, собранной с помощью такого брекерно-протекторного барабана.
Раскрытие изобретения
Общий замысел изобретения в различных вариантах его осуществления заключается в создании сегмента, который может образовывать часть внешней окружной рабочей поверхности барабана для сборки шин. Этот сегмент имеет дугообразную внешнюю поверхность, определяющую окружное направление. В различных вариантах осуществления внешняя поверхность имеет переменную кривизну вдоль окружного направления. Например, в различных вариантах осуществления внешняя поверхность может иметь множество участков, каждый из которых проходит вдоль продольного направления. Каждый участок может иметь кривизну вдоль окружного направления сегмента, отличающуюся от кривизны соседнего участка.
В различных вариантах осуществления множество участков может включать в себя первый участок, проходящий вдоль центральной в окружном направлении области сегмента. Первый участок может иметь первый радиус кривизны. Множество участков также может включать в себя второй участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к первому участку, имеющий второй радиус кривизны, который больше первого радиуса кривизны. Множество участков также может включать в себя третий участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к первому участку напротив второго участка, имеющий радиус кривизны, соответствующий второму радиусу кривизны. Множество участков также может включать в себя четвертый участок, проходящий в окружном направлении с примыканием ко второму участку напротив первого участка, имеющий третий радиус кривизны, который больше второго радиуса кривизны. Множество участков также может включать в себя пятый участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к третьему участку напротив первого участка, имеющий радиус кривизны, соответствующий третьему радиусу кривизны. Множество участков также может включать в себя шестой участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к четвертому участку напротив второго участка, имеющий четвертый радиус кривизны, который меньше третьего радиуса кривизны. Множество участков также может включать в себя седьмой участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к пятому участку напротив третьего участка, имеющий радиус кривизны, соответствующий четвертому радиусу кривизны.
В различных вариантах осуществления каждый из множества участков может проходить по касательной к соседнему участку, так что общая дугообразная форма внешней поверхности является плавной. В других вариантах осуществления каждый участок может содержать кривую перехода, проходящую по границе соединения этого участка с соседним участком. В этих вариантах осуществления каждая кривая перехода может обеспечивать плавный переход от радиуса кривизны этого участка к радиусу кривизны соседнего участка.
В различных вариантах осуществления внешняя поверхность может содержать расположенные напротив друг друга и проходящие вдоль продольного направления первый и второй боковые края, содержащие множество попеременно расположенных пазов и выступов, проходящих вдоль окружного направления внешней поверхности. В некоторых вариантах осуществления второй, четвертый и шестой участки могут быть образованы выступами первого бокового края, а третий, пятый и седьмой участки могут быть образованы выступами второго бокового края.
Общий замысел изобретения в различных вариантах его осуществления заключается также в создании брекерно-протекторного барабана для использования при изготовлении шин для транспортных средств. Брекерно-протекторный барабан в различных вариантах осуществления может содержать множество сегментов, установленных рядом друг с другом вокруг центральной оси барабана для перемещения внутрь и наружу в радиальном направлении относительно центральной оси барабана. Каждый сегмент может содержать дугообразную рабочую поверхность, причем указанные рабочие поверхности совместно образуют окружную рабочую поверхность барабана, и каждая рабочая поверхность может иметь переменную кривизну вдоль окружного направления указанной рабочей поверхности. Например, аналогично вышеупомянутому сегменту, рабочая поверхность каждого сегмента может содержать множество участков, каждый из которых проходит вдоль продольного направления рабочей поверхности, причем кривизна каждого участка вдоль окружного направления рабочей поверхности отличается от кривизны соседнего участка.
В различных вариантах осуществления множество участков каждой рабочей поверхности может включать в себя первый участок, проходящий вдоль центральной в окружном направлении области рабочей поверхности, второй участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к первому участку, и третий участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к первому участку напротив второго участка. Первый участок может иметь первый радиус кривизны, а второй и третий участки могут иметь второй радиус кривизны, который больше первого радиуса кривизны. В некоторых вариантах осуществления множество участков каждой рабочей поверхности сегмента может дополнительно включать в себя четвертый участок, проходящий в окружном направлении с примыканием ко второму участку напротив первого участка, и пятый участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к третьему участку напротив первого участка. Четвертый и пятый участки могут иметь третий радиус кривизны, который больше второго радиуса кривизны. В некоторых вариантах осуществления множество участков каждой рабочей поверхности сегмента может дополнительно включать в себя шестой участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к четвертому участку напротив второго участка, и седьмой участок, проходящий в окружном направлении с примыканием к пятому участку напротив третьего участка. Шестой и седьмой участки могут иметь четвертый радиус кривизны, который меньше третьего радиуса кривизны. В различных вариантах осуществления каждая рабочая поверхность может содержать плавный переход между каждым из множества участков рабочей поверхности.
В некоторых вариантах осуществления каждая рабочая поверхность может содержать противоположные первый и второй боковые края, проходящие вдоль продольного направления рабочей поверхности. Каждый боковой край может содержать множество попеременно расположенных пазов и выступов, проходящих вдоль окружного направления рабочей поверхности, причем каждый выступ каждого первого бокового края имеет размеры и форму, обеспечивающие возможность его по меньшей мере частичного вхождения в соответствующий ответный паз второго бокового края соседнего сегмента, а каждый паз каждого первого бокового края имеет размеры и форму, обеспечивающие возможность по меньшей мере частичного вхождения в него соответствующего выступа второго бокового края соседнего сегмента. В некоторых вариантах осуществления второй, четвертый и шестой участки каждой рабочей поверхности могут быть образованы выступами первого бокового края рабочей поверхности, а третий, пятый и седьмой участки каждой рабочей поверхности могут быть образованы выступами второго бокового края рабочей поверхности.
Дополнительные аспекты и преимущества изобретения станут более понятными из приведенного далее подробного описания или после непосредственного применения изобретения на практике.
Краткое описание чертежей
Рассматриваемые далее возможные варианты осуществления демонстрируют технологии и конструкции, применимые для реализации основной идеи изобретения, однако, общий замысел изобретения не ограничивается данными рассматриваемыми вариантами осуществления. На чертежах размеры, относительные размеры, формы, а также отдельные линии, элементы и области могут быть увеличены для ясности. Широкий спектр возможных вариантов осуществления станет намного более ясным после ознакомления с приведенным далее подробным описанием приводимых в качестве примеров вариантов осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показан расширяемый брекерно-протекторный барабан с сегментами переменной кривизны, выполненными в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 2 - расширяемый брекерно-протекторный барабан, показанный на фиг. 1, в расширенном положении, другой вид в перспективе;
на фиг. 3 - расширяемый брекерно-протекторный барабан, показанный на фиг. 1, в сжатом положении, вид в разрезе;
на фиг. 4 - расширяемый брекерно-протекторный барабан, показанный на фиг. 1, в расширенном положении, другой вид в разрезе;
на фиг. 5 - расширяемый брекерно-протекторный барабан, показанный на фиг. 1, в расширенном положении, вид сбоку;
на фиг. 6 - сегмент переменной кривизны расширяемого брекерно-протекторного барабана, выполненный в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид сверху;
на фиг. 7 - сегмент, показанный на фиг. 6, вид в перспективе;
на фиг. 8 - расширяемый брекерно-протекторный барабан с сегментами переменной кривизны, выполненными в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 9 - сегмент переменной кривизны для расширяемого брекерно-протекторного барабана, выполненный в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сверху; и
на фиг. 10 - сегмент переменной кривизны для расширяемого брекерно-протекторного барабана, выполненный в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно еще одному варианту осуществления изобретения, вид в перспективе.
Варианты осуществления изобретения
Далее изобретение будет раскрыто на примере вариантов его осуществления со ссылками на чертежи. Пример вариантов осуществления раскрыт для пояснения общей идеи изобретения с помощью чертежей. Приводимое далее подробное описание изобретения предназначено для того, чтобы помочь читателю получить полное понимание описываемых конструкций и способов изготовления. Соответственно, различные изменения, модификации и эквивалентные конструкции и способы изготовления согласно изобретению предназначены для специалистов среднего уровня. Однако раскрытая последовательность выполнения операций изготовления приведена лишь в качестве примера, и такой тип последовательности операций не является ограничивающим, и она может быть изменена, за исключением операций, которые обязательно должны производиться в определенном порядке. Кроме того, в целях обеспечения ясности и лаконичности, описание хорошо известных функций и конструкций может быть опущено.
Следует отметить также, что для простоты описания положения одного элемента или детали относительно другого элемента или детали, показанных на чертежах, в описании могут быть использованы термины, обозначающие относительное пространственное расположение, такие как «верхний», «нижний», «правый», «левый», «внизу», «ниже», «под», «вверху», «выше», «над» и т.п. Термины, обозначающие относительное пространственное расположение, предназначены для того, чтобы охарактеризовать все возможные различные ориентации устройства во время его использования или эксплуатации, помимо ориентации, показанной на чертежах. Например, если устройство на чертежах поворачивается или вращается, элементы, описываемые как находящиеся «ниже» или «под» какими-либо другими элементами или деталями, будут находиться «выше» этих других элементов или деталей. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «ниже» может обозначать положение объекта как выше, так и ниже. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или в других направлениях), и используемые в данном описании термины относительного пространственного расположения интерпретируются соответствующим образом.
На чертежах одинаковыми ссылочными обозначениями указаны одни и те же или аналогичные элементы, на фиг. 1-5 показан брекерно-протекторный барабан 10, содержащий особенности согласно общей идеи изобретения. Брекерно-протекторный барабан (или просто "барабан") 10 в целом имеет внешнюю периферию, содержащую множество определяющих периферию дугообразных сегментов 28, расположенных рядом друг с другом и образующих внешнюю окружную рабочую поверхность 12 барабана 10. Сегменты 28 установлены таким образом, что они могут перемещаться в радиальном направлении внутрь и наружу, т.е. по направлению к центральной оси 52 барабана 10 и от нее. Таким образом, внешняя рабочая поверхность 12 барабана 10 может расширяться до различных диаметров, чтобы на нее можно было надевать брекерно-протекторные пакеты для шин различных диаметров. Таким образом, при необходимости сборки шин различных диаметров на одном данном барабане, диаметр периферии барабана 10 можно соответствующим образом скорректировать. Кроме того, указанный барабан может сжиматься из расширенного состояния, чтобы можно было снять с него брекерно-протекторный пакет для передачи его на следующий этап производства шины. Как будет раскрыто далее, в различных вариантах осуществления каждый из сегментов 28 барабана содержит внешнюю поверхность, имеющую переменную кривизну в окружном направлении сегмента 28. Таким образом, при сжатии и расширении внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 различные участки внешней поверхности сегмента 28 начинают совпадать или, наоборот, отходить от общей цилиндрической формы внешней рабочей поверхности 12 барабана 10, тем самым, уменьшая отклонение от общей цилиндрической формы при расширении и сжатии барабана 10.
Как показано на фиг. 1-5, брекерно-протекторный барабан 10 в целом имеет форму цилиндра с соответствующими размерами в продольном направлении, радиальном направлении и окружном направлении. Показанный барабан 10, как правило, содержит первую и вторую дискообразные торцевые пластины 20 и 22 соответственно, установленные на соответствующих концах барабана 10, и центральную корпусную часть, указанную в целом ссылочным обозначением 24, расположенную между указанными торцевыми пластинами 20 и 22. Корпусная часть 24 состоит из множества компонентов, которые могут перемещаться относительно друг друга, результат перемещения которых обеспечивает контролируемое и управляемое изменение внешней периферии корпусной части 24 для производства шин различных размеров, т.е. шин различных диаметров. Выбор и регулирование максимальной окружности барабана осуществляется извне с помощью регулировочного устройства 26.
В частности, корпусная часть 24 показанного брекерно-протекторного барабана 10 содержит множество определяющих периферию дугообразных сегментов 28, внешние дугообразные поверхности которых совместно образуют внешнюю окружную рабочую поверхность барабана 10. В показанном варианте различные сегменты 28 по периферии барабана 10 сгруппированы в первый набор сегментов 28а и второй набор сегментов 28b (см. фиг. 2), причем сегменты 28а, 28b указанных наборов расположены попеременно по периферии рабочей поверхности 12, таким образом, что пара сегментов 28а первого набора расположена непосредственно рядом в окружном направлении и на противоположных продольных сторонах каждого сегмента 28b второго набора, и наоборот. Каждый сегмент 28а первого набора сегментов соединен, например, болтами 34, сваркой, или выполнен заодно, или аналогичным образом, с плоским кулачковым элементом 38, расположенным радиально внутри относительно сегмента 28а. Как показано на фиг. 3 и 4, каждый кулачковый элемент 38 имеет два противоположных конца 40, 42, отходящих в радиальном направлении наружу от продольной центральной оси 52 барабана 10. В показанном варианте каждый конец 40, 42 каждого кулачкового элемента 38 содержит направляющую 60, 62, взаимодействующую посредством скольжения с соответствующим проходящим в радиальном направлении кулачковым компонентом 50. Различные кулачковые компоненты 50 расположены равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга, по соответствующим окружным периметрам внутренних поверхностей противоположных торцевых пластин 20 и 22.
В различных вариантах осуществления каждый кулачковый элемент 38 имеет сужающуюся внутрь форму по радиальному размеру, таким образом, что соответствующие радиально внутренние концы соответствующих направляющих 60, 62 расположены ближе друг к другу, чем соответствующие радиально внешние концы. Таким образом, при перемещении первой и второй торцевых пластин 20, 22 по направлению друг к другу происходит раздвигание кулачковых элементов 38 и соответствующих сегментов 28 в радиальном направлении в сторону от центральной оси 52 барабана 10, а при отодвигании первой и второй торцевых пластин 20, 22 друг от друга происходит сдвиг кулачковых элементов 38 и соответствующих сегментов 28 в радиальном направлении внутрь, к центральной оси 52 барабана 10. Например, в показанном варианте кулачковые компоненты 50, взаимодействующие с первой торцевой пластиной 20, и соответствующие направляющие 60, взаимодействующие с первыми концами 40 кулачковых элементов 38, отходят в радиальном направлении наружу, практически под прямым углом к продольной центральной оси 52 барабана 10, в то время как кулачковые компоненты 50, взаимодействующие со второй торцевой пластиной 22, и соответствующие направляющие 62, взаимодействующие со вторыми концами 42 кулачковых элементов 38, отходят наружу как в радиальном, так и в продольном направлениях, под острым углом к продольной центральной оси 52 барабана 10. В такой конфигурации каждый кулачковый элемент 38 имеет в целом трапециевидную форму, причем сужающиеся концы соответствующих кулачковых элементов 38 направлены внутрь в сторону продольной центральной оси 52.
Аналогично описанным выше сегментам 28а первого набора сегментов, каждый сегмент 28b второго набора сегментов соединен, например, болтами 34, сваркой, или выполнен заодно, или аналогичным образом, с блоком 48, расположенным радиально внутри относительно сегмента 28b. Каждый блок 48 соединен с кулачковыми элементами 38, расположенными в окружном направлении рядом с блоком 48, таким образом, что, когда кулачковые элементы 38 перемещаются радиально внутрь к продольной центральной оси 52 барабана 10 и наружу в сторону от нее, блок 48 удерживается в окружном направлении между расположенными рядом кулачковыми элементами 38. Таким образом, при расширении и сжатии внешней окружной рабочей поверхности барабана 10, связь каждого блока 48 с расположенными рядом в окружном направлении кулачковыми элементами 38 удерживает каждый сегмент 28b второго набора сегментов в практически цилиндрической конфигурации в окружном направлении между двумя соседними сегментами 28а первого набора сегментов. Например, в показанном варианте каждый блок 48 содержит множество сквозных отверстий 64, каждое из которых аксиально выровнено, т.е. соответствует сквозному отверстию 76, выполненному в расположенном рядом в окружном направлении кулачковом элементе 38. Как лучше всего показано на фиг. 5, для каждой пары выровненных сквозных отверстий 64, 76 каждого блока 48 и расположенного рядом кулачкового элемента 38, обеспечен направляющий стержень 78, первый конец 80 которого жестко закреплен в одном из сквозных отверстий 64, 76, а противоположный второй конец 82 входит с возможностью скольжения в другое из указанных сквозных отверстий 64, 76. Длину направляющего стержня 78 выбирают таким образом, чтобы второй конец 82 никогда не выходил из соответствующего сквозного отверстия в процессе расширения и сжатия барабана 10. Таким образом, при расширении и сжатии барабана 10 каждый направляющий стержень 78 сохраняет свое соответствующее положение внутри соответствующих сквозных отверстий 64, 76, в практическом соответствии относительно друг друга. Кроме того, каждый из направляющих стержней 78, проходящих между данным блоком 48 и соседними кулачковыми элементами 38, входит в блок 48 или выходит из него под общим углом расширения относительно радиальной плоскости, проходящей через продольную центральную ось 52 барабана 10 и радиально наружу через центральную ось блока 48. В такой конфигурации, при расширении и сжатии барабана 10 каждый блок 48 сохраняет свое положение в окружном направлении между своими соседними кулачковыми элементами 38, и, таким образом, каждый сегмент 28b второго набора сегментов удерживается в практически цилиндрической конфигурации в окружном направлении между двумя соседними сегментами 28а первого набора сегментов.
Следует отметить, что, без отхода от сущности и объема изобретения, в конструкции могут быть обеспечены дополнительные элементы вышеуказанной связи между различными блоками 48 и их соседними кулачковыми элементами 38. Например, в некоторых вариантах осуществления для каждого сквозного отверстия, в которое с возможностью скольжения входит направляющий стержень 78, в этом сквозном отверстии может быть установлен подшипник 84, окружающий направляющий стержень 78. Подшипник 84 образует компактное соединение с возможностью скольжения между направляющим стержнем 78 и соответствующим блоком 48 или кулачковым элементом 38, и может обеспечивать сохранение осевого выравнивания сквозных отверстий 64, 76 с направляющим стержнем 78. В некоторых вариантах осуществления для каждого направляющего стержня 78, проходящего между соответствующими сквозными отверстиями 64, 76 соседних блоков 48 и кулачковых элементов 38, может быть обеспечена пружина сжатия (не показана), установленная вокруг соответствующего направляющего стержня 78 и проходящая между соответствующими сквозными отверстиями 64, 76. В различных вариантах осуществления каждая пружина сжатия может служить для смещения соответствующих соседних блоков 48 и кулачковых элементов 38 в окружном направлении друг от друга и радиально от продольной центральной оси 52 барабана 10, помогая тем самым сохранять цилиндрическую конфигурацию сегментов 28а, 28b посредством удержания каждого блока 48 радиально наружу от центральной оси 52 барабана 10 и в окружном направлении между соседними с ним кулачковыми элементами 38.
Как уже отмечалось выше, перемещение первой и второй торцевых пластин 20, 22 навстречу друг другу и в стороны друг от друга приводит к изменению диаметра внешней окружности барабана 10. Например, на фиг. 1 и 3 показан барабан 10 в полностью сжатом состоянии, с минимальным диаметром, когда первая и вторая торцевые пластины 20, 22 раздвинуты в стороны друг от друга вдоль центральной оси 52 барабана 10. Наоборот, на фиг. 2, 4, и 5 показан барабан 10 в расширенном состоянии, когда первая и вторая торцевые пластины 20, 22 притянуты близко друг к другу. Следует иметь в виду, что при расширении и сжатии барабана 10 диаметр его внешней рабочей поверхности 12 может принимать большое количество различных значений в диапазоне от максимально расширенного состояния (максимальный диаметр рабочей поверхности) до полностью сжатого положения (минимальный диаметр рабочей поверхности), и диаметр его рабочей поверхности 12 можно регулировать бесступенчатым образом в этом диапазоне. Далее следует отметить, что конструкция регулировочного устройства 26 может содержать дополнительные устройства, например, направляющие, валы и стопоры, для направления и ограничения перемещений первой и второй торцевых пластин 20, 22, а также пружины и аналогичные элементы для возвращения барабана 10 в определенное исходное положение (расширенное или сжатое). Однако следует иметь в виду, что полное описание вышеупомянутых устройств и механизмов не является обязательным для полного понимания общей идеи изобретения.
Как указывалось выше, конструкция содержит множество определяющих периферию дугообразных сегментов 28, расположенных по окружности барабана 10. Каждый из этих сегментов имеет фактически дугообразную внешнюю поверхность 68, и все эти сегменты совместно образуют внешнюю окружную рабочую поверхность 12 барабана 10. Как лучше показано на фиг. 6 и 7, каждый сегмент 28 указанного барабана 10 содержит первый и второй продольные боковые края 44, 46. Каждый продольный боковой край 44, 46 содержит множество выступов 56, проходящих вдоль окружного направления барабана 10, между которыми находятся проходящие в окружном направлении пазы 54, расположенные между указанными выступами 56. Размеры и форма выступов 56 каждого сегмента 28 подобраны таким образом, чтобы они могли входить и по меньшей мере частично стыковаться с пазами 54 соседнего сегмента 28, с целью формирования полунепрерывной внешней окружной поверхности барабана 10 при его расширении и сжатии. Например, в расширенном положении барабана 10, показанном на фиг. 2, 4 и 5, выступы 56 нескольких сегментов 28 частично выходят из пазов 54 соответствующих расположенных рядом сегментов 28. Для сравнения, в полностью сжатом положении барабана 10, показанном на фиг. 1 и 3, выступы 56 нескольких сегментов 28 полностью вошли в пазы 54 соответствующих прилегающих сегментов 28.
Согласно общей идее изобретения, в различных вариантах осуществления, внешняя поверхность 68 каждого сегмента 28 имеет дугообразную форму переменной кривизны вдоль окружного направления сегмента 28. В частности, в различных вариантах осуществления внешняя поверхность 68 каждого сегмента 28 содержит множество соседних в окружном направлении участков 70, каждый из которых имеет радиус кривизны, немного отличающийся от радиуса кривизны соседнего участка 70, таким образом, что кривизна каждой внешней поверхности 68 изменяется вдоль окружного направления. Как будет раскрыто далее, в различных вариантах осуществления каждый из участков 70 внешней поверхности 68 каждого сегмента 28 может быть использован в различных моментах в процессе расширения и сжатия барабана 10 совместно с аналогичными участками прилегающих сегментов 28, образуя одну из частично расширенных внешних окружных рабочих поверхностей 12 барабана 10. Таким образом, различные сегменты 28 взаимодействуют друг с другом, образуя относительно гладкую внешнюю рабочую поверхность при расширении и сжатии барабана 10.
Как показано на фиг. 6 и 7, в рассматриваемом варианте каждая внешняя поверхность 68 показанного сегмента 28 содержит первый участок 70а, проходящий в продольном направлении сегмента 28 в центральной в окружном направлении части. Первый участок 70а имеет дугообразную форму с первым радиусом кривизны, который соответствует первому частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10. В некоторых вариантах осуществления первый частично расширенный диаметр соответствует диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 в немного более расширенном состоянии, чем вышеупомянутый диаметр в полностью сжатом положении, и, как правило, равен минимальному желательному рабочему диаметру внешней рабочей поверхности 12. В некоторых вариантах осуществления этот минимальный желательный диаметр барабана 10 равен минимальному диаметру, с которого барабан 10 может расширяться для формовки брекерно-протекторного пакета на внешней рабочей поверхности 12 барабана 10, а также сжиматься, чтобы сформованный брекерно-протекторный пакет можно было снять с барабана 10 после сжатия барабана 10 до вышеупомянутого диаметра в полностью сжатом положении. Однако следует отметить, что первый частично расширенный диаметр может равняться и другим диаметрам внешней рабочей поверхности 12 барабана 10, в диапазоне от вышеупомянутого диаметра в максимально расширенном положении до диаметра в полностью сжатом положении включительно, что не выходит за рамки сущности и объема изобретения.
В рассматриваемом варианте первый участок 70а отходит от продольной центральной оси внешней поверхности 68 сегмента в окружном направлении вдоль сегмента 28 и заканчивается на расстоянии немного за внутренними краями вышеупомянутых пазов 54. С обеих сторон от первого участка 70а рядом с ним в окружном направлении расположены второй и третий участки 70b, 70с, соответственно. Каждый второй участок 70b проходит в продольном направлении по частям внешней поверхности 68, определяемым центральными областями выступов 56 первого бокового края 44, и каждый третий участок 70с проходит в продольном направлении по частям внешней поверхности 68, определяемым центральными областями выступов 56 второго бокового края 46. Все вторые и третьи участки 70b, 70с имеют дугообразную форму со вторым радиусом кривизны, который соответствует второму частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана. В некоторых вариантах осуществления второй радиус кривизны больше, чем первый радиус кривизны, так что второй частично расширенный диаметр соответствует диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 в немного более расширенном положении, чем вышеуказанное положение с первым диаметром, но меньше диаметра внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 в полностью расширенном положении.
В рассматриваемом варианте внешняя поверхность 68 содержит также четвертый участок 70d, расположенный в окружном направлении снаружи от второго участка 70b рядом с ним. Четвертый участок 70d проходит в продольном направлении по частям внешней поверхности 68, определяемым внешними в окружном направлении частями выступов 56 первого бокового края 44. Аналогичным образом, внешняя поверхность 68 содержит пятый участок 70e, расположенный снаружи (в направлении по окружности) от третьего участка 70c рядом с ним. Пятый участок 70е проходит в продольном направлении по частям внешней поверхности 68, определяемым внешними в окружном направлении частями выступов 56 второй боковой зоны 46. Все четвертые и пятые участки 70d, 70е имеют дугообразную форму с третьим радиусом кривизны, который соответствует третьему частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10. В некоторых вариантах осуществления третий радиус кривизны больше, чем первый и второй радиусы кривизны, так что третий частично расширенный диаметр соответствует диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 в немного более расширенном положении, чем вышеуказанные положения с первым и вторым диаметрами. В некоторых вариантах осуществления третий диаметр может быть выбран равным диаметру барабана 10 в максимально расширенном положении. Однако следует отметить, что третий диаметр также может соответствовать диаметру частично расширенного барабана 10 без отклонения от сути и выхода за рамки объема изобретения.
На внешних по окружности краях сегмента 28 внешняя поверхность 68 содержит, соответственно, шестой и седьмой участки 70f, 70g. Шестой участок 70f примыкает в окружном направлении к четвертому участку 70d и определен крайними в окружном направлении частями выступов 56 первого бокового края 44. Аналогично, седьмой участок 70g примыкает в окружном направлении к пятому участку 70е и определен крайними в окружном направлении частями выступов 56 второго бокового края. В рассматриваемом варианте шестой и седьмой участки 70f, 70g имеют дугообразную форму с четвертым радиусом кривизны, соответствующим четвертому диаметру внешней рабочей поверхности 12 барабана 10. В некоторых вариантах осуществления четвертый радиус кривизны может быть меньше вышеупомянутого третьего радиуса кривизны, так что области внешней поверхности 68, определяемые внешними в окружном направлении участками сегмента 28, загнуты слегка внутрь, или по меньшей мере не загнуты наружу, по сравнению с рассмотренными выше четвертым и пятым участками 70d, 70е внешней поверхности 68.
Снова обращаясь к фиг. 1, можно заметить, что когда барабан 10 находится в полностью сжатом положении, внешняя рабочая поверхность 12 барабана 10 имеет в целом цилиндрическую форму. Однако следует иметь в виду, что частично вследствие вышеописанного изменения радиуса кривизны сегментов 28 в окружном направлении барабана 10, внешняя рабочая поверхность 12 имеет форму, которая немного отклоняется от идеально цилиндрической. В частности, в рассматриваемом варианте, когда барабан 10 находится в полностью сжатом положении, продольные боковые края 44, 46 разных сегментов 28 могут немного выступать наружу в радиальном направлении от, в общем, цилиндрической формы барабана 10 по сравнению с частями сегментов вдоль их продольных центральных осей. При расширении барабана 10 до вышеупомянутого первого диаметра, первые участки 70а сегментов 28 практически совпадают с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12 барабана 10. Кроме того, при расширении диаметра внешней рабочей поверхности 12, степень выделения наружу в радиальном направлении продольных боковых зон 44, 46 сегментов 28 относительно общей цилиндрической формы барабана 10 уменьшается. Как показано на фиг. 2, при дальнейшем расширении барабана 10 до вышеуказанного второго диаметра, все первые участки 70а сегментов 28 начинают немного не совпадать с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12, но все вторые и третьи участки 70b, 70c сегментов 28 начинают практически совпадать с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12. Следует иметь в виду, что при дальнейшем расширении диаметра внешней рабочей поверхности 12 барабана 10 величина, на которую четвертый и пятый участки 70d, 70e внешней поверхности 68 сегментов 28 выступают наружу в радиальном направлении от общей цилиндрической формы барабана 10, еще более уменьшается.
При дальнейшем расширении барабана 10 до вышеуказанного третьего диаметра, все первые участки 70а сегментов 28 начинают еще более не совпадать с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12, и все вторые и третьи участки 70b, 70c сегментов 28 начинают немного не совпадать с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12. В то же время, все четвертые и пятые участки 70d, 70е сегментов 28 начинают практически совпадать с общей цилиндрической формой внешней рабочей поверхности 12. Поскольку радиус кривизны вышеупомянутых шестых и седьмых участков 70f, 70g внешних поверхностей 68 сегментов 28 меньше радиуса кривизны вышеуказанных четвертых и пятых участков 70d, 70е, понятно, что при расширении барабана до третьего диаметра шестые и седьмые участки не играют большой роли в выступании продольных боковых краев 44, 46 различных сегментов 28 в радиальном направлении наружу от общей цилиндрической формы внешней рабочей поверхности 12 барабана 10. Однако в такой конфигурации все первые, вторые и третьи участки 70а, 70b, 70c сегментов 28 отклоняются в радиальном направлении немного внутрь, отходя от общей цилиндрической формы барабана 10.
В некоторых вариантах осуществления каждый из различных участков 70 по окружному направлению каждого сегмента 28 в целом имеет кривизну, соответствующую кривизне цилиндрической поверхности. В некоторых из этих вариантов осуществления дугообразные формы различных участков 70 расположены практически по касательной относительно друг друга, причем между изогнутыми поверхностями соседних участков 70 обеспечены относительно плавные переходные участки. В некоторых вариантах осуществления внешняя поверхность 68 каждого сегмента 28 может иметь небольшое ребро или гребень между соседними участками 70 в месте перехода от одной кривизны поверхности к другой. В других вариантах осуществления внешняя поверхность 68 каждого сегмента 28 может содержать одну или несколько переходных кривых в местах перехода от одного участка к другому, например, спиральную кривую, параболическую кривую и т.п. В этих вариантах осуществления каждая переходная кривая обеспечивает относительно плавную кривизну между соответствующими дугообразными формами расположенных рядом друг с другом участков. В других вариантах осуществления один или более различных участков 70 в окружном направлении каждого сегмента 28 могут представлять собой плавный криволинейный переход в его окружном направлении. Например, в одном из вариантов осуществления каждый из первых, четвертых и пятых участков 70а, 70d, 70е имеет в целом цилиндрическую кривизну, в то время как каждый из вторых и третьих участков 70b, 70c могут иметь переходную кривизну. Еще в одном варианте осуществления каждая внешняя поверхность 68 каждого сегмента 28 представляет собой непрерывно изменяющуюся переходную изогнутую поверхность в окружном направлении.
На фиг. 8 представлен барабан 10а в соответствии с несколькими особенностями изобретения, согласно еще одному возможному варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 8, корпусная часть 24 показанного брекерно-протекторного барабана 10а содержит множество определяющих периферию многосекционных сегментов 28c, внешние дугообразные поверхности которых совместно образуют часть внешней окружной рабочей поверхности 12а барабана 10а. Как лучше показано на фиг. 9, каждый сегмент 28c показанного барабана 10а включает в себя первую боковую секцию 29, вторую боковую секцию 31 и промежуточную секцию 33, расположенную между боковыми секциями 29 и 31. Каждая боковая секция 29, 31 каждого сегмента 28а содержит множество пазов 54а, расположенных вдоль окружного направления внешнего одного из его продольных боковых краев. Между этими пазами 54а попеременно расположены выступы 56а, которые входят в указанные пазы 54а боковой секции 29, 31 соседнего сегмента 28c. На фиг. 8 барабан 10а снова показан в сжатом положении, при котором он имеет минимальную окружность, когда выступы 56а нескольких сегментов 28c входят в пазы 54а соответствующих соседних сегментов 28c.
Как показано на фиг. 9, промежуточная секция 33 проходит практически по всей длине барабана 10а и содержит внешнюю дугообразную поверхность 69. Каждая боковая секция 29, 31 проходит почти по всей поверхности барабана 10а в продольном направлении и образует внешнюю дугообразную поверхность 61. Кроме того, каждая боковая секция 29 и 31 содержит ступенчатую кромку, расположенную напротив выступов 56а и включающую в себя выступающий край 65. Кроме того, каждая промежуточная секция 33 содержит ступенчатую краевую поверхность, проходящую вдоль окружных сторон и содержащую выступающий край 71. Каждый выступающий край 65 боковых секций 29, 31 расположен с перекрытием и шарнирно прикреплен к соответствующему выступающему краю 71 промежуточной секции 33 с помощью соответствующего шарнирного соединения (не показано). Как показано на фиг. 9, на одной стороне каждого выступающего края 71 выполнена пара отверстий 73 с внутренней резьбой, которые предназначены для шарнирного прикрепления промежуточной секции 33 к соответствующей одной из боковых секций 29, 31. На внешней поверхности 66 промежуточной секции 33 и рядом с ее концами выполнены сквозные отверстия 75, в которые вставляют болты 34, с помощью которых сегмент 28c прикрепляют к соответствующему кулачковому элементу.
Аналогично рассмотренным выше вариантам, в варианте, представленном на фиг. 8 и 9, каждая внешняя поверхность 61 каждого сегмента 28c имеет дугообразную форму с переменной кривизной вдоль окружного направления сегмента 28c. В частности, в рассматриваемом варианте, каждая внешняя поверхность 61 каждой из боковых секций 29, 31 содержит множество участков 72, прилегающих друг к другу в окружном направлении, каждый из которых имеет радиус кривизны, немного отличающийся от радиуса кривизны соседнего участка 72, таким образом, что кривизна каждой внешней поверхности 61 изменяется вдоль окружного направления сегмента 28. В рассматриваемом варианте каждая из внешних поверхностей 61 боковых секций 29, 31 содержит первый участок 72а, проходящий вдоль внутренней в окружном направлении центральной части внешней поверхности 61, прилегающей к промежуточной секции 33. Второй участок 72b расположен с внешней стороны в окружном направлении и рядом с каждым первым участком 72а, а третий участок 72c расположен снаружи в окружном направлении и рядом с каждым вторым участком 72b. В рассматриваемом варианте каждый первый участок 72а имеет дугообразную форму с первым радиусом кривизны, который соответствует первому частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Каждый второй участок 72b имеет дугообразную форму со вторым радиусом кривизны, соответствующим второму частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а, который больше, чем вышеупомянутый первый диаметр, но меньше, чем полностью расширенный максимальный диаметр рабочей поверхности 12а барабана 10а. Каждый третий участок 72c имеет дугообразную форму с третьим радиусом кривизны, который соответствует третьему частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Как и в рассмотренном выше варианте, в рассматриваемом варианте третий диаметр соответствует максимально расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Однако следует отметить, что третий диаметр также может соответствовать диаметру частично расширенного барабана 10а без отклонения от сути и выхода за рамки объема изобретения.
На фиг. 10 показан еще один вариант боковой секции 29а для использования в конструкции многосекционного сегмента описанного выше типа. В показанном на фиг. 10 варианте боковая секция 29а содержит множество попеременно расположенных выступов 56b и пазов 54b в продольном направлении этой секции. Каждый выступ 56b выступает в радиальном направлении относительно остальной части боковой секции 29а, так что боковая секция 29а содержит внешнюю поверхность 61а, совместно образуемую различивши выступами 56b.
В варианте, показанном на фиг. 10, внешняя поверхность 61а содержит первый участок 74а, проходящий вдоль внутреннего в окружном направлении края 86 секции 29а. Второй участок 74b внешней поверхности 61а расположен в окружном направлении снаружи от и рядом с первым участком 74а. Аналогичным образом, третий участок 74c расположен с внешней стороны в окружном направлении и рядом со вторым участком 74b, а четвертый участок 74d расположен снаружи в окружном направлении и рядом с третьим участком 74c. В рассматриваемом варианте каждый второй участок 74b имеет дугообразную форму с первым радиусом кривизны, который соответствует первому частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Третий участок 74c имеет дугообразную форму со вторым радиусом кривизны, соответствующим второму частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а, который больше, чем вышеупомянутый первый диаметр, но меньше, чем полностью расширенный максимальный диаметр рабочей поверхности 12а барабана 10а. Четвертый участок 74d имеет дугообразную форму с третьим радиусом кривизны, который соответствует третьему частично расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Как и в рассмотренных выше вариантах, в рассматриваемом варианте третий диаметр соответствует максимально расширенному диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. Однако следует отметить, что третий диаметр также может соответствовать диаметру частично расширенного барабана 10а без отклонения от сути и выхода за рамки объема изобретения.
В некоторых вариантах, как и в показанном варианте, первый участок 74а имеет дугообразную форму, радиус кривизны которой больше радиуса кривизны второго участка 74b. Например, в рассматриваемом варианте первый участок 74а имеет дугообразную форму с радиусом кривизны, практически соответствующим вышеупомянутому третьему радиусу кривизны, т.е. имеет радиус кривизны, аналогичный радиусу кривизны четвертого участка 74d и соответствующий третьему диаметру внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а. В различных вариантах осуществления первый участок 74а относительно большого радиуса кривизны расположен по касательной относительно второго участка 74b небольшого радиуса кривизны, что позволяет первому участку 74а образовывать криволинейную часть сегмента, выполняющую функцию криволинейной переходной поверхности между относительно плоской или незначительно искривленной внешней поверхностью 69 средней части 33 сегмента и вторым участком 74b боковой секции 29а. В различных вариантах осуществления все внутренние и наружные кромки 86, 88 каждого из выступов 56b боковой секции 29а также являются срезанными, скошенными или скругленными, что сделано для ограничения выступания внешних кромок 86, 88 выступов 56b от общей цилиндрической формы внешней рабочей поверхности 12а барабана 10а при его расширении и сжатии.
Из приведенного выше подробного описания специалистам в данной области станет ясно, что изобретение обеспечивает создание брекерно-протекторного барабана с сегментами с переменной кривизной внешней поверхности, образующими внешнюю рабочую поверхность данного барабана, с целью уменьшения их отклонения от общей цилиндрической формы внешней рабочей поверхности барабана в диапазоне его расширения и сжатия. Следует отметить, что на приведенных упрощенных схемах и чертежах не показаны различные соединения и узлы различных компонентов, однако, специалистам в данной области при использовании логики и здравого смысла на основании приведенных чертежей и иллюстраций будет ясно, каким именно образом следует использовать такие соединения и узлы. Возможные многочисленные изменения, модификации и дополнительные варианты реализации изобретения следует рассматривать как не выходящие за рамки его сущности и объема. Например, независимо от содержания любой части данной заявки, если только четко не указано обратное, не требуется включать в какой-либо пункт формулы изобретения или в какую-либо заявку, испрашивающую приоритет на ее основании, какой(ую)-либо конкретный(ую) описанный(ую) или изображенный(ую) элемент или операцию, какую-либо конкретную последовательность вышеупомянутых операций или какую-либо конкретную взаимосвязь вышеупомянутых элементов. Кроме того, любая операция может повторяться, выполняться несколькими субъектами и/или любой элемент может дублироваться. Несмотря на то, что при описании изобретения были подробно рассмотрены несколько вариантов его осуществления, изобретение и объем притязаний прилагаемой формулы изобретения никоим образом не ограничиваются лишь рассмотренными вариантами осуществления. Специалистам в данной области будут очевидны дополнительные преимущества и возможные модификации изобретения. Таким образом, аспекты изобретения носят более широкий характер и не ограничиваются какими-либо конкретными деталями, типичными устройствами и способами, или рассмотренными поясняющими примерами. Таким образом, при реализации изобретения допускается отклонение от таких деталей без отхода от сущности и выхода за рамки объема изобретения.