CN1907693A - 形成弹性轮胎组件及轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

一种形成环形弹性轮胎组件的方法及装置(100)，包括步骤：至少将一个弹性材料环形压出到一个表面(60)上，通过在成型模(84和支撑表面(60)之间形成至少一个带子(2)，使弹性材料带子(2)形成预定的截面，从而使带子平滑并且分布成理想的截面。该方法可以包括用附加的带子(2)形成多层组件。支持表面(60)可以与轮胎成型台(200)隔开或者可以与轮胎成型台(200)形成一体。成形的带子可以包括一个或多个轮胎组，如侧壁(20)、胎圈包布(30)、胎圈三角胶(10)、成品覆盖层(40)、气密层(50)或胎面(22)。

Description

形成弹性轮胎组件及轮胎的方法

技术领域

本发明涉及形成弹性轮胎组件及轮胎的方法。

背景技术

在现有技术中公知的是用橡胶弹性片制造轮胎组件，将橡胶割成一定长度，进行叠加或者根部连接地置于圆柱形成型鼓上。然后中心的轮胎成型鼓径向延伸，端部受到轴向拉伸以形成轮胎的环面。加强带束层和胎面胶带覆盖在绿色胎体的胎冠上以形成“生”的或非硫化的轮胎组件。然后将完成的轮胎组件放入轮胎模型中，在所谓的硫化过程中进行硫化，形成轮胎。

由于轮胎组件平放在圆柱形成型鼓上装配起来，然后延伸成环形，所以在各组件在模压之前就承受拉力或者压力。在硫化期间加热组件时，不同部件的伸展会引起各橡胶部件之间的滑移。希望能使不同部件之间的滑移最小。另一个缺点是轮胎包括要接合的组件，会使轮胎不均匀。

轮胎制造商已经逐渐加大了在消除轮胎不均匀方面的努力。最近，轮胎制造商利用连续的非硫化橡胶带子来制作轮胎组件。将薄的、窄的非硫化橡胶带子沿圆周反复缠绕在转动鼓或环形芯上，其中带子连续层叠或叠加，以形成所需形状的轮胎组件。例如，参见美国专利№6372070和4963207。典型地，用施加装置将橡胶带子直接施加到轮胎成型鼓或环形芯上。可替换地，可以用混练橡胶形成带子，然后运送到轮胎鼓或芯上。

由于通常由一连续带子形成环形轮胎组件，所以这种形成轮胎组件的带束层压结构的方法具有消除连接的优点。由于轮胎组件的外形可以从一种轮胎变换为另一种轮胎，所以带束层压结构还有允许在制造中的弹性的优点。但是，带束层压结构也有一些缺点。首先，在带束层压结构中会留有空气或形成气穴，在完成的轮胎组件中形成间隙。带束层压结构的第二个缺点是由于带束层压结构的层叠结构具有固定的几何形状导致轮胎组件的轮廓只是近似的。这种层叠结构还会带来一种结果，轮胎组件的外表面不光滑。通常，组件轮廓包括交错的顶部表面和底部表面，其引起通常称为“发光”或变色的表面缺陷。第三个缺点是，需要用压紧辊或者齿形压辊将带子压紧在成型鼓或芯上，橡胶会粘在辊子上。还有一个缺点是由于组件由多层带子形成，所以其只能与理想形状近似。

定义

轮胎的“高宽比”是指它的断面高度(SH)与断面宽度(SW)的比；

“轴向的”和“与轴平行的”是指与轮胎旋转轴线平行的线或方向；

“胎圈”是指包括环形张力件的轮胎部分，该张力件可以包括或不包括加强件，如钢丝圈包布、垫片、三角胶、胎趾及胎圈包布，以安装设计的轮辋；

“带束层加强结构”是指至少两层平行帘布，编织的或非编织的，在胎面下面，非锚定在胎圈上，相对于轮胎的中心平面具有在17度到27度范围之间的左右帘线角度；

“胎体”是指与带子结构、胎面、下胎面及覆盖层结构的侧壁橡胶分离的结构，但是包括胎圈；

“圆周的”是指沿着环形边界的周长延伸并与轴向正交的线或方向；

“胎圈包布”是指安放在胎圈周围的窄的带子，防止轮辋损坏帘布层，分散轮辋上的弯曲，密封轮胎；

“垫片(chipper)”是指位于轮胎胎圈部分的加强结构；

“帘线”是指一个加强绳，该绳组成轮胎的层结构；

“设计轮辋”是指具有特定结构和宽度的轮辋。为了特殊的目的，设计轮辋和设计轮辋宽度都是由在轮胎生产地有效的工业标准规定的。例如，在美国，设计轮辋由轮胎和轮辋协会规定。在欧洲，轮辋由欧洲轮胎和轮辋技术组织-标准手册规定，术语设计轮辋与标准尺寸轮辋相同。在日本，标准组织是日本汽车轮胎制造协会。

“中心平面(EP)”是指与轮胎旋转轴线正交的平面，经过胎面的中心；

“车轮痕”是指在零车速并且正常负载及压力下，轮胎胎面与平坦表面接触的衬片或者接触区域；

“气密层”是指弹性的或者其它材料的层结构，其形成无内胎轮胎的内表面并且包括轮胎中的充气气流；

“净总比”是指在车轮痕中胎面的面积除在车轮痕中与地面接触的车胎橡胶的比率，所述胎面面积包括非接触部分例如凹槽；

“正常轮辋直径”是指在轮胎胎圈所处的位置处的轮辋边缘的平均直径；

“正常充气压力”是指针对轮胎的工作条件由适当的标准组织规定的特殊设计的充气气压和负载；

“正常负载”是指针对轮胎的工作条件由适当的标准组织规定的特殊设计的充气气压和负载；

“帘布层”是指平行帘线的橡胶覆盖的连续的层结构；

“径向的”或“径向地”是指径向朝着轮胎旋转轴线或径向远离轮胎旋转轴线的方向；

“子午线轮胎”是指带束的或者沿圆周受到限制的充气的轮胎，其中层结构的帘布层相对于轮胎中心面的角度在65度到90度之间，该帘布层从胎圈延伸到胎圈；

“断面高度(SH)”是指在中心平面上，从标称轮辋直径到轮胎外直径的径向距离；和

“断面宽度(SW)”是指轮胎正常压力充气24小时后侧壁外部之间平行于轮胎轴线的最大直线距离，但是空载，以免由于标牌(labeling)、装饰品或者防护板引起侧壁升高。

附图说明

将通过实施例并且结合附图描述本发明，其中：

图1是本发明的橡胶施加机(rubber applicator)装置的侧面透视图。

图2是图1所示的橡胶施加机装置的后视图；

图3是图1的装置的一部分的侧视图，用虚线的方式，与轮胎成型鼓一起表示出来；

图4是图1所示的橡胶施加机的前视图；

图5是在图4的5-5方向上，橡胶施加机的横截面剖视图；

图6是喷嘴的透视图；

图7是在方向7-7上的图6的喷嘴的横截面剖视图；

图8是舌片组件的侧视图；

图9是舌片组件的前视图；

图10是舌片组件的侧视图；

图11是舌片组件的后视图；

图12是舌片组件的俯视图；

图13是在将橡胶加到轮胎成型鼓上时，橡胶施加机和舌片组件的侧视图；

图14-16分别描述了另一种喷嘴组件的透视图。

具体实施方式

图1-13所示的是橡胶施加设备100的第一实施例。该施如设备100包括迅速有效地形成弹性轮胎组件的新颖的方法和设备。设备100可以迅速有效地将的未硫化橡胶的单个连续的缠绕带子或多个带子形成轮胎组件。未硫化橡胶的带子可以直接用到轮胎成型表面上，如轮胎成型鼓A或环形芯(未示出)。

如图1所示，施加设备100包括支架100(为清楚起见移走了一部分)，和橡胶施加设备组件200。该支架还可以包括支撑轨道，以在X、Y和Z方向上运输整个装置(未示出)。

施加设备100包括连接到橡胶泵出设备103上的安装凸缘102，橡胶泵出设备如压出机、齿轮泵、齿轮泵压出机或者橡胶喷射器(未示出)。德国，慕尼黑的VMI AZ Formenund Maschienenbau生产的压出机适用于本发明。橡胶泵出装置的橡胶或弹性体输出到转移元件120上。最好如图5所示，转移元件120包括具有入口端122和出口端124的内通道126。入口端122的面积最好大于出口端124的面积，形成一个面积递减或漏斗状通道126。通道126还向下倾斜(角度θ)，其中θ在相对于Y轴为大约120度到大约165度的范围内，更具体地是大约135-150度。转移元件的出口端124连接到可转动安装的施加头部130上，该头部围绕Z轴转动。该施加头部能够进行360度的转动，或者更具体地绕着中心位置+/-150度范围内转动。

可转动的施加头部130还包括内通道132，其与漏斗状通道126液体连通。通道132包括第一部分133，其与施加头部130的旋转轴线(也就是Z轴)基本对齐。从压出机中流到转移元件的入口端122的橡胶或弹性体主是定位在Y方向。因此，内通道126、132中流动的橡胶或弹性材料就从主要沿着Y轴流动变为基本在平行于旋转轴线的第二方向上流动，如在进入可转动施加入口134之前沿着Z轴流动。由于在进入可转动施加头部之前橡胶材料改变了方向，所以流体仍然不受施加头部转动的影响。由于橡胶或弹性体具有记忆，所以在转动前改变橡胶材料的方向能够防止材料卷曲或者另外形成不合乎需要的不均匀的流动。

施加通道132还包括具有朝向施加喷嘴的下降区的第二部分136。施加通道136也是倾斜的，形成在相对于Y轴大约为120-150度范围内的角α，更具体地大约是135度。用两个倾斜通道126、136代替一个严重倾斜的通道(大约是90度)，能够减少流阻，从而形成更有效的系统。而且，使用包括下降区的通道还有助于提高系统的效率，用更少的能量就可以将使橡胶流出系统。

施加通道的出口端与喷嘴150的入口端液体连通。最好如图6-7所示，喷嘴150通常包括具有一个或多个倾斜表面152、154、156、158的外圆柱型面。但是，其它喷嘴结构也可以用于本发明，下面将做更详细的描述。内通道160包括朝向喷嘴外孔162的下降区。喷嘴通道160的长径比在2-15范围内，最好是5-7，更好是6-7。喷嘴通道可选择地包括流量限制器165，其可以是一个在流动方向横向的倾斜边。流量限制器最好位于喷嘴内部的中心并且起到降低喷嘴中心橡胶流的速度及提高喷嘴最外围部分的橡胶流的速度的作用。该特征有助于减少橡胶膨胀。在流量限制器之后内通道160缩减为短管168。图中所示的喷嘴外孔162是梯形的，但是也可以使用其它结构，如，但不限于，正方形、矩形、三角形等。通常从喷嘴孔中输出的橡胶带宽度大约是15mm，但是可以在约5到30mm的范围内变动。可选择地，可以用外部或内部加热器(未示出)将喷嘴150加热到一定温度，该温度在约0到230范围内，最好在约0到200范围内。

喷嘴还包括其它的外部结构，如图14-16所示。图14描述了包括斜面边172和梯形孔174的大致圆柱形喷嘴170。图15和16描述了与图14形状相似的喷嘴176、180，但是侧端178是成圆角的。

如图13所示，通常喷嘴150与轮胎成型鼓A、芯(未示出)或其它施加表面成角度β，该角度在约0到90度范围内，更具体地在约35-90度范围内。虽然β可以是在约35-90度范围内，但是优选地喷嘴输出的橡胶与施加表面成约90度角。

喷嘴附近是可选择的舌片组件300。舌片300可转动地安装在框架310上，该框架包括可转动地安装在施加装置100上的叉端312。在舌片支撑框架310上还安装双液压或气压缸320，压迫舌片使施加表面配合，并且起到减震或缓冲作用。舌片也可以有弹性地安装在支撑框架上。缸使舌片“浮”在成型鼓上，由于成型鼓跳动或者表面不平坦，所以这个是很重要的。舌片的配合压力可以改变，并且范围可以是大约从0到100psi。如图9-12所示，舌片300包括常见的外凸表面303，其具有圆形边及与施加表面配合的斜缘330。舌片300还可以包括其它形状，如平坦表面、凸状或辐射式的外表面或凹面。

舌片组件最好包括内加热器，将外表面加热到大约200到400，最好是约350到400F。因此，舌片可以起到热封刀的作用，使新沉积下来的橡胶平滑并展开，将邻近的橡胶带子熔化并混合到一起，形成均质体。由于舌片停留在橡胶上的时间很短，所以较高的舌片温度并不会影响到橡胶的硫化。由于舌片靠在成型鼓上的压力，舌片组件还能起到滚压器的作用，消除气穴。舌片的外表面还有助于形成成形组件。

下面的步骤描述了轮胎组件的形成，如侧壁、胎圈包布、衬垫或其它弹性件。将橡胶或弹性件供应到泵装置，如喷射器、齿轮泵、压出器或它们的组合。然后压出物进入施加头部100中。在施加头部中，弹性材料通过第一固定通道、转移通道然后是第二通道。第一通道是固定，而转移通道和第二通道包含在可转动的头部中。每个通道都包括从入口端到出口端的下降区，并且各通道均向下倾斜，从而可以利用重力。在第一和第二通道之间是很短的垂直转移通道。在短的转移通道中，挤出物垂直流动。这种结构的优点是可转动的头部能够在不影响橡胶液体动态的情况下围绕旋转轴线转动。液体从第二通道输出并且进入喷嘴。喷嘴包括下降区和流量限制器。喷嘴与轮胎成型表面或芯成一定角度。喷嘴组件能够在离散的引导位置上在三个方向转换，以精确地将橡胶铺到成型表面上。该支撑表面可以是环形芯或圆柱形轮胎成型鼓，或者其它理想的形状。将带子用于环形表面的主要优点是完成部件在适当位置被精确定位在绿色非硫化状态以便进行模压，而不需要对最初形成带子的状态的位置有任何改变。

带状压出物从喷嘴输出，具有喷嘴出口的理想形状。如果将成型鼓或环形用做施加表面，则随着成型鼓或芯转动，可以形成连续的环形带子。能够轴向分度(index)喷嘴以形成组件的理想形状。通过控制系统能够控制喷嘴，其中喷嘴移动，以用多层带子控制出所需轮胎组件的形状。

最好被加热过的可选择的舌片位于喷嘴附近。舌片可转动地安装到一个框架上，在喷嘴附近。舌片组件还可以连接到缓冲装置，如气压缸或者液压缸，其可以根据成型鼓的直径的变化(成型鼓弯曲)抑制舌片的移动。最好将舌片组件加热到一定温度，以使舌片加热附近的橡胶带子，同时使带子平滑并且进行压缩，以形成实心的整体。

各成形组件的截面是可以改变的，以使得在三角胶顶点的横截面的厚度非常小或者在胎圈芯附近非常厚。整个截面也可以薄得象一个衬片组件。喷嘴和/或舌片组件能够在多个方向上移动，当涂抹材料时，多个自由度使喷嘴/舌片组件形成平坦的、凸状或者凹曲度。另外，多个自由度还可以形成如侧壁的组件。应当注意到，重要的是，利用本发明的技术能够形成部分或所有轮胎组件。轮胎制造商能够简单地选择使用该技术能够最有效地制造哪种组件。

根据本文的描述，本发明可能有变化。虽然出于描述本主题发明的目的示出了特定具有代表性的实施例及细节，但是对本领域技术人员来讲，在不脱离本主题发明的范围的情况下，能够得出不同的变化和改进是显而易见的。因此，可以理解，在由附加权利要求所限定的本发明的整个希望的范围内，能够对特定实施例进行改变。

Claims (7)

1.一种形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于包括以下步骤：

将弹性材料带子压出到一个表面上，

通过在成型模和该表面之间施加材料带子，使弹性材料带子形成预定的轮廓，成型模与缓冲装置连接。

2.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于由所述成型模同时对弹性材料施加和加热，其中成型模加热到一个温度，范围为大约300-350。

3.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于包括将弹性材料带子施加于正在转动的鼓上的步骤。

4.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于包括当施加带子时，围绕旋转轴线转动该表面，以环状地并且基本上与轴线正交地形成带子的步骤。

5.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于还包括以下步骤：

压出第二弹性材料带子，环形叠加在第一带子和表面的至少一部分上；

通过在成型模和叠加的第一带子及该表面之间施加第二材料带子，使第二弹性材料带子形成预定的横截面轮廓。

6.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于弹性材料通过喷嘴挤出到表面上。

7.如权利要求1所述的形成弹性轮胎组件的方法，其特征在于将第一弹性材料带子挤出到表面上的步骤包括螺旋形地将多层第一弹性材料带子施加到该表面上。

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