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CN1727173A - 制造充气轮胎的方法 - Google Patents

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CN1727173A
CN1727173A CNA2005100888108A CN200510088810A CN1727173A CN 1727173 A CN1727173 A CN 1727173A CN A2005100888108 A CNA2005100888108 A CN A2005100888108A CN 200510088810 A CN200510088810 A CN 200510088810A CN 1727173 A CN1727173 A CN 1727173A
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Abstract

一种制造充气轮胎的方法，包括制造生胎及硫化该生胎。所述生胎包括环形主体及胎面环。胎面环包括胎面加强带束层及布置在胎面加强带束层径向外部的生胎面橡胶。胎面环的制造包括：使用成型鼓，该成型鼓设置有一对侧部圆筒形表面及位于其间的中心圆筒形表面，从而限定形成具有深度及宽度的凹陷部；将胎面加强带束层卷绕在中心圆筒形表面上，使胎面加强带束层的边缘布置在凹陷部的边缘区域中；且通过在一卷绕面上卷绕至少一个橡胶带而形成胎面橡胶，该卷绕面由侧部圆筒形表面及卷绕在凹陷部的宽度内的胎面加强带束层的外周表面而形成，其中，在所述边缘区域中，凹陷部的深度与胎面加强带束层的厚度基本相同。

Description

制造充气轮胎的方法
技术领域
本发明涉及一种制造充气轮胎的方法，该轮胎包括通过数次卷绕薄窄橡胶带而形成的胎面橡胶。
背景技术
在制造充气轮胎时，先形成生胎(a)，然后将生胎(a)在模具中硫化。
特别是在为子午线轮胎制造生胎(a)的工艺中，通常，如图7所示，主体(b)包括预形成为圆筒形的胎体，该胎体膨胀为环形使得其冠部(b1)附着至围绕其布置的生胎面环(c)的内部。在这里，生胎面环(c)为胎面加强带束层(e)与胎面橡胶(g)的组件。
通常，通过将胎面加强带束层(e)绕成型鼓(d)的圆筒形表面卷绕，然后将较宽的胎面橡胶条(g)施加于带束层(e)的外部来形成生胎面环(c)。
近年来，代替使用挤压出的胎面橡胶条(g)，日本专利申请公开号2000-94542及2002-79590中已提出了使用由窄薄橡胶带(f)数次卷绕而制成的胎面橡胶，如图7及8所示。
但是，如果橡胶带(f)卷绕在胎面加强带束层(e)上而使得胎面橡胶宽于带束层，则如图8所示，条带的卷绕易于在邻近带束层(e)边缘的位置(pe)处混乱。由此，硫化后的轮胎可能具有例如橡胶裸露等的内部缺陷。
认为成型鼓(d)的外周表面与带束层(e)的外周表面之间的台阶是造成混乱的主要原因，该台阶由带束层(e)的边缘形成。
另一方面，在先于卷绕胎面橡胶带而卷绕带束层的过程中，由于卷绕张力的变化、位置的变化等等，带束层边缘易于形成轻微的蛇状弯曲。该蛇状弯曲促进了上述混乱。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制造充气轮胎的方法，其可有效地防止胎面橡胶带的卷绕混乱。
根据本发明，一种制造充气轮胎的方法包括：制造生胎并硫化所述生胎，其中
所述生胎包括环形主体及布置在所述环形主体的冠部上的胎面环，
所述环形主体包括胎体及生橡胶部件，
所述胎面环包括胎面加强带束层及径向布置在所述胎面加强带束层外部的生胎面橡胶，
制造所述生胎包括制造所述胎面环，
制造所述胎面环包括：
使用一成型鼓，该成形鼓设置有一对侧部圆筒形表面及在一个位于其间的中心圆筒形表面，从而限定形成具有深度及宽度的凹陷部；
将所述胎面加强带束层卷绕在中心圆筒形表面上，使得所述胎面加强带束层的边缘布置在所述凹陷部的边缘区域中；且
通过在一卷绕面上卷绕至少一个橡胶带而形成所述胎面橡胶，所述卷绕面由所述侧部圆筒形表面及卷绕在所述凹陷部的宽度内的胎面加强带束层的外周表面而形成，其中，在所述边缘区域中，所述凹陷部的深度与所述胎面加强带束层的厚度基本上相同。
附图说明
现将结合附图来详细描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的生胎的剖面图。
图2是用于说明将主体制成圆筒形的工艺及将主体膨胀为环状以结合胎面环的工艺的剖面图。
图3是用于说明卷绕胎面橡胶带以通过使用设置有凹陷部的成型鼓来制成胎面环的工艺的剖面图。
图4(a)，4(b)及4(c)是类似图3的剖面图，每个图都示出了卷绕橡胶条过程中橡胶条行程的示例。
图5是类似图3的剖面图，示出了卷绕橡胶带以提供具有多层结构的胎面橡胶的示例。
图6是用于制造胎面环的成型鼓的剖面图，其中上半部示出了其膨胀状态，下半部示出了其收缩状态。
图7是说明用于制造生胎而通常所使用的方法的剖面图。
图8是用于说明本发明要解决的问题的放大剖面图。
具体实施方式
根据本发明，制造充气轮胎的方法包括形成生胎1及在模具中硫化生胎1。
在本实施例中，充气轮胎是子午线轮胎，其包括胎面部分2；一对胎侧部分3；一对轴向间隔的胎圈部分4，每个胎圈部分中都具有胎圈芯；延伸于胎圈部分之间的胎体6；径向布置在胎面部分中的胎体外部的胎面加强带束层15；以及橡胶部件。橡胶部件包括：布置在带束层15上的胎面橡胶14；布置在胎侧部分中的胎体轴向外部、用以限定胎侧部分3的外表面的防裂胎侧橡胶9；以及沿胎圈部分的轴向外侧及底部布置在胎圈部分中、用以限定胎圈部分4的外表面的抗磨胎圈橡胶8。
胎体6由至少一个帘布层构成，该帘布层相对于轮胎周向径向成70至90度角设置并在胎圈部分4之间延伸遍布胎面部分2及胎侧部分3。
图1示出生胎1，其放置在模具中并硫化成子午线轮胎。
生胎1包括至少具有胎体6的环状主体20以及布置在主体20的冠部(相应于胎面部分2)的胎面环21。
在本示例中，主体20包括胎体6、胎圈芯5、胎圈橡胶8、胎侧橡胶9、以及由设置在胎体内的气密橡胶制成以覆盖轮胎内表面的内衬7，其中胎体6卷绕在胎圈芯5上以固定于该胎圈芯5。
如图2所示，主体20首先在轮胎构建鼓上形成为圆筒形本体20A。然后，通过对圆筒形本体20A的内部加压，在胎圈芯5之间的部分膨胀为环形(toroidal)而使主体20的冠部被压在生胎面环21的内周表面之上。由此，胎面环21及主体20附着在一起并形成了生胎1。
在图2中，在轮胎构建鼓的圆筒形状态中，胎侧橡胶9已经施加于胎体6的外表面。由此，胎侧橡胶9的边缘变为径向上位于胎面橡胶边缘之内。但是根据重叠部件的重叠结构或次序，胎侧橡胶9可以在轮胎主体20膨胀并与胎面环21相结合的情况下施加于胎体6的外表面，从而胎侧橡胶9的边缘变得径向位于胎面橡胶边缘之外。此外，在轮胎主体20膨胀但还未结合胎面环21的状态时，也可将胎侧橡胶9施加于胎体6的外表面。
生胎面环2 1在轮胎主体20膨胀前单独形成并布置在冠部的径向外部。
如图1所示，生胎面环2 1由以下制成：接触生胎主体20之冠部2的带束层15；以及布置在带束层15径向外部的胎面橡胶14。
带束层15包括布置在胎体及/或带17径向外部的缓冲层(breaker)16。缓冲层与带之间的主要区别是如下所述的帘线角度。
缓冲层16由至少两个交叉帘布层16A构成，所述两个交叉帘布层具有相对于轮胎赤道成5至45度角放置的平行帘线。带17由具有一个螺旋卷绕的帘线或多个螺旋卷绕的平行帘线的帘布层17A构成。因此，相对于轮胎赤道来说，帘线角度几乎为零或小于5度。
带束层15可以仅仅是缓冲层16。在例如摩托车轮胎的情况下，带束层15可以仅仅是带17。例如，在以轻型货车轮胎、重载轮胎等的情况下，缓冲层16可以由三个或更多帘布层16A构成。
在包含有缓冲层16及带17二者的情况下，带17布置在缓冲层的径向外部，以至少覆盖缓冲层16的边缘部分。在没有缓冲层16的情况下，带17可以是延伸贯穿基本整个胎面宽度的全宽度的带。
在本示例中，带束层15包括由全宽度带的帘布层17A构成的带17，以及由两个交叉缓冲层的帘布层16A1及16A2制成的缓冲层16。径向内部的缓冲层的帘布层16A1较径向外部的缓冲层的帘布层16A2宽5至40mm，以防止应力集中。带的帘布层17A延伸通过缓冲层16或最宽的缓冲层的帘布层16A1的整个宽度，且带的帘布层17A的边缘基本上与径向内部的缓冲层的帘布层16A1的边缘对齐。
每个缓冲层的帘布层16A1及16A2都通过将浸胶帘线织物卷绕一周而形成，且其周向端部略微重叠以相互结合。
带的帘布层17A通过螺旋地卷绕涂覆有顶胶(topping rubber)的单一帘线或顶胶带制成，在所述顶胶带中沿其长度嵌入有多个平行帘线。在本示例中，该顶胶带卷绕一周。在本示例中，最宽的内部缓冲层的帘布层16A1及带的帘布层17A限定了带束层15的宽度WB。
胎面橡胶14通过在带束层15上重叠卷绕橡胶带30而形成。因此，胎面橡胶14是橡胶带的卷绕体31。
为了防止卷绕体31在邻近带束层15的边缘位置P处产生混乱，在制造胎面环21时使用设置有凹陷部40的成型鼓D。
成型鼓D具有圆筒形表面，上述部件卷绕在该圆筒形表面上。如图3所示，所述圆筒形表面包括一个具有较小直径的中心圆筒形表面40S以及一对具有较大直径的侧部圆筒形表面DS。因此，凹陷部40由中心圆筒形表面形成。
带束层15在凹陷部40的宽度范围内卷绕在中心圆筒形表面40S上。在边缘区域40E中，凹陷部40的深度H与带束层15的厚度T基本相同，即，深度H设置在厚度T的80％至120％的范围内。由此，在凹陷部40的边缘区域40E中，带束层15的侧部圆筒形表面DS及径向外部表面15S之间的径向距离(d)减小至小于边缘区域40E中带束层的厚度T。
此处，边缘区域40E是带束层(缓冲层及/或带)的全部边缘放置于其中的区域。但是，实际上，边缘区域40E可以限定为由凹陷部40的每个边缘延伸凹陷部40的轴向宽度WA的10％的轴向距离La。在边缘区域40E之间，中心圆筒形表面40S可以凸出地弯曲，例如使得自侧部圆筒形表面DS测量的深度小于厚度T的80％。将深度设置在边缘区域40E的上述范围内是很重要的，但设置在边缘区域40E之间是不重要的。
上述橡胶带30卷绕在卷绕面S上，该卷绕面由侧部圆筒形表面DS及带束层15的径向外表面15S共同形成。由于表面DS与15S之间的直径差由于凹陷部40而减小，卷绕面S在带束层边缘部分变得较平，且由此，可以防止所述混乱且也可以提高卷绕的准确性。此外，由于凹陷部40在卷绕带束层时起导引装置的作用，防止了缓冲层边缘的蛇状弯曲，并减小了由该蛇状弯曲产生的混乱及轮胎均匀性的恶化。为此目的，理想的是凹陷部40的轴向宽度WA比带束层1 5的轴向最大宽度WB宽0.5至2.0mm，即，0.5mm＝＜WA-WB＝＜2.0mm。如果差(WA-WB)小于0.5mm，则很难在凹陷部40的宽度内卷绕或施加缓冲层条带(15)，由此降低了可操作性。如果差(WA-WB)大于2.0mm，则难以防止蛇状弯曲。
除了具有基本恒定的厚度Ts的矩形形状外，橡胶带30的横截面形状可以采用厚度Ts由中心向两侧逐渐减小的形状，例如月牙形。不论何种情况，优选的是橡胶带30的宽度Ws设置在5至20mm的范围内，且其厚度Ts设置在0.5至2.0mm范围内。
如图4(a)所示，对于卷绕过程中橡胶带的行程来说，可以从其中一个边缘到另一个连续地卷绕一单个的橡胶带30。此外，如图4(b)所示可以从边缘至中心同时卷绕两个橡胶带30。此外，如图4(c)所示，可以从中心至边缘同时卷绕两个橡胶带30。
另一方面，如图5所示，也可以卷绕橡胶带使胎面橡胶具有多层结构。例如，径向内层首先如上所述地卷卷绕在卷绕面S上，然后，将径向外层卷绕在径向内层上以形成两层式结构。类似地，还可以提供三层式结构。
在卷绕带束层15之后，为了围绕主体20放置胎面环21，从成型鼓D上移除胎面环21。从而，成型鼓D可收缩超过最大深度H。
在此示例中，如图6所示，成型鼓D包括第一部分41及第二部分42，其在周向上交替地布置。第一部分41具有周向端表面sa，其在由径向外部至内部期间朝中心倾斜。相反地，第二部分42具有周向端表面sb，其在由径向内部至外部期间朝中心倾斜。
通过利用适当的装置(例如连杆机构、汽缸等)将第一及第二部分41及42可移动地支持，从而第一部分41及第二部分42可以在收缩状态及膨胀状态Z1之间径向移动。
在膨胀状态Z1，如图6的上半部分所示，反向倾斜的相邻的侧表面sa及sb基本上相互接触，且第一部分41及第二部分42的径向外表面共同形成中心圆筒形表面40S及侧部圆筒形表面DS。
在收缩状态，如图6的下半部分所示，第二部分42比第一部分41径向向内移动得多，且在收缩状态时侧部圆筒形表面DS的最大直径小于在膨胀状态Z1时中心圆筒形表面40S的最小直径。
在此示例中，成型鼓D被构造成使得在收缩状态时侧部圆筒形表面DS及中心圆筒形表面40S的直径均减小。但是，也可以减小非中心圆筒形表面40S的部分的直径，即，在膨胀状态Z1，仅仅是侧部圆筒形表面DS的直径减小至与中心圆筒形表面40S的最小直径相同或更小的值。
在轮胎子午线区域中，中心圆筒形表面40S可以设置有对应于胎面构型的曲率。此外，中心圆筒形表面40S及侧部圆筒形表面DS可以按照经硫化的轮胎中的对应部分的构型而成型。
对比测试
通过使用使用如图3所示的设置有凹陷部的各种成型鼓及如图8所示的未设置有凹陷部的成型鼓制成的胎面环，实验性地制造用于客车的尺寸为215/45ZR17的子午线轮胎。成型鼓的参数示于表1中。
然后，通过使用30个样本目视检查每个测试轮胎的外表面的缺陷并评估为A、B、C三个等级，如下所示：
A：无缺陷
B：小缺陷(无需修理)
C：大缺陷(需要修理)
此外，根据JASO C607使用测试器对每个轮胎的径向力变化值RFV(总合)进行测量。每种轮胎30个样本的平均值在表1中示出。
表1
轮胎   参照1   例1   例2   例3   例4   例5   例6   例7   例8
成型鼓凹陷部宽度WA(毫米)深度H(毫米) 无00 1973.1 1983.1 1993.1 1972.7 1972.5 1972.3 1973.5 1973.7
带束层宽度WB(毫米)厚度T(毫米)    尼龙196--   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1   尼龙1963.1
WA-WB(毫米)T-H(毫米)H/T(％)     ------   10100   20100   30100   10.487   10.680.6   10.874   1-0.4113   1-0.6119
缺陷(发生数量)ABCRFV(牛顿) 234362 264033 273037 264040 263135 253237 244240 254137 243340

Claims (6)

1.一种制造充气轮胎的方法，包括：
制造生胎，所述生胎包括环形主体及布置在环形主体的冠部上的胎面环，所述环形主体包括胎体及生橡胶部件，且所述胎面环包括胎面加强带束层及布置在胎面加强带束层的径向外部的生胎面橡胶，及
硫化所述生胎，
其中
所述生胎的制造包括制造所述胎面环，及
所述胎面环的制造包括：
使用成型鼓，所述成型鼓设置有一对侧部圆筒形表面及一个位于所述侧部圆筒形表面之间的中心圆筒形表面，从而限定具有深度及宽度的凹陷部；
将所述胎面加强带束层卷绕在中心圆筒形表面上，使所述胎面加强带束层的边缘设置在所述凹陷部的边缘区域中；且
通过在一卷绕面上卷绕至少一个橡胶带而形成所述胎面橡胶，所述卷绕面由所述侧部圆筒形表面及卷绕在所述凹陷部的宽度内的胎面加强带束层的外周表面而形成，其中，在所述边缘区域中，所述凹陷的深度与所述胎面加强带束层的厚度基本相同。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述凹陷部的深度在所述带束层的厚度T的80％至120％范围内。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述凹陷部的宽度比所述胎面加强带束层的宽度宽0.5至2.0毫米。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述胎面加强带束层包括缓冲层，该缓冲层由相对于轮胎赤道成一5至45度的角度放置的帘线制成。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述胎面加强带束层包括由螺旋卷绕的帘线制成的带。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述胎面加强带束层包括一个缓冲层及一个带，所述缓冲层包括两个交叉帘布层，其帘线相对于轮胎赤道成一5至45度的角度放置；所述带包括一个帘布层，其具有至少一个布置在所述缓冲层上的螺旋卷绕的帘线。
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