CN100564012C - 轮胎用橡胶组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明即使在橡胶条增厚的情况下也可以减少橡胶条之间的阶差(step)，并防止均匀性和轮胎质量的下降、轮胎外观的退化等等。橡胶条(10)的形状可以是不等边三角形、梯形或者平行四边形，上述形状具有形成条宽(W)的底边(11)，延伸自底边(11)一端的第一斜边(12)和延伸自底边(11)另一端(P2)的第二斜边(13)，底边的长度(L0)设定为5-50mm，其厚度(T)设定为0.2-5.0mm。

Description

轮胎用橡胶组件的制造方法

背景技术

本发明涉及轮胎用橡胶组件的制造方法，其通过沿圆周方向以螺旋形式交叠和缠绕橡胶条而实现。

在充气轮胎中，使用组成和横截面形状根据所用部分的所需特性而有所区分的各种橡胶组件，所述所用部分为例如胎面胶、胎侧胶、挤压胶(clinch rubber)、刹车垫胶、内衬胶等。传统上，将按照每个橡胶组件的所需横截面形状通过橡胶挤出机等挤出成型的成型体用作橡胶组件。在生胎成型步骤中，各橡胶组件通过将切成定长的片状成型体在成型鼓或相似装置上缠绕一圈而形成。

相反，近年来，如图10(A)所示，有人提出一种所谓的条带缠绕法(strip windmethod)，通过沿圆周方向以螺旋形式交叠和缠绕橡胶条而形成橡胶组件c。日本公开专利申请2000-94542、日本公开专利申请2002-187219、日本公开专利申请2003-104013等提出了上述建议。在这种条带缠绕法中，通过缠绕橡胶条(a)形成与橡胶组件c的横截面形状相似的条带缠绕体b。该图描述橡胶组件(c)用于胎侧胶的情形。根据该方法，由于不需要大尺寸的橡胶挤出机，并且不需要贮存用于橡胶组件成型体作为中间库存，因此能够提供除了生产率以外的优势，尤其是对于多种规格而小规模生产的轮胎而言，这样可以节省空间，等等。

另一方面，在条带缠绕法中，缠绕橡胶条需要时间。因此，为了有意提高生产率，可以考虑使用具有大的截面积并且厚的橡胶条(a)，以减少缠绕数。然而，使橡胶条变厚增加了条带缠绕体(缠绕体)表面的阶差(k)，如图10(B)以放大形式所示。此外，阶差(k)的增加在橡胶组件(c)和相邻的其他橡胶组件(c)、硫化金属模具、胶囊等之间产生气体残余。它们导致均匀性和轮胎质量下降。而且，它们在轮胎表面形成划痕，并导致轮胎外观变差。此外，增厚使得轮胎难以获得具有所需横截面形状的橡胶组件，从而使橡胶组件的成型精度和成型形状的自由度变差。

发明内容

因此，本发明基于使用具有非矩形横截面形状的条带作为橡胶条。因此，本发明的一个目的是提供一种橡胶组件的制造方法，其能够解决由传统方法中增厚所导致的问题，即：均匀性和轮胎质量下降、轮胎外观变差、橡胶组件成型精度和成型形状自由度降低，等等，同时试图提高橡胶组件的生产率。并且，本发明的制造方法能够减少橡胶条之间的阶差。

在本发明的制造方法中，橡胶条的横截面形状可以是不等边三角形、梯形或平行四边形，其具有形成条带宽度W的底边、延伸自底边一端的第一斜边和延伸自底边另一端P2的第二斜边，底边的长度L0设定为5-50mm，其厚度T设定为0.2-5.0mm。

附图说明

图1是说明使用根据本发明制造方法制造的橡胶组件的充气轮胎实施方案的截面图；

图2(A)是说明橡胶条形成胎面胶(橡胶组件)时的截面图；

图2(B)是说明橡胶条缠绕方向的图；

图3(A)是说明橡胶条实施方案的截面图；

图3(B)是说明橡胶条顶点的放大截面图；

图4是说明本发明操作的截面图；

图5是举例说明橡胶条形成胎侧胶(橡胶组件)时的截面图；

图6(A)和6(B)是分别说明橡胶条的其他实施方案的截面图；

图7(A)和7(B)是说明在橡胶条具有梯形横截面形状和橡胶条具有平行四边形横截面形状的情况下末端交叠部分成型方法的截面图；

图8(A)和8(B)是说明在橡胶条具有梯形横截面形状和橡胶条具有平行四边形横截面形状的情况下交叠部分的截面图；

图9是说明橡胶条其他缠绕方法的截面图；和

图10(A)和10(B)是说明传统缠绕结构的截面图。

具体实施方式

下面将对根据本发明的实施方案连同图解实施方案一起进行描述。图1是说明根据本发明制造方法制造的充气轮胎实施方案的截面图。

在图1中，形成的充气轮胎1具有帘线增强层，包括形成轮胎骨架的胎体6和配置在胎面部2内侧和胎体6径向外侧的带束层7。此外，充气轮胎1提供有其中橡胶组合物不同的多种橡胶组件G，并且橡胶组件G可包括配置在胎面部2中并形成接地表面的胎面胶G1、配置在胎侧部3中并形成轮胎外表面的胎侧胶G2、配置在胎体6内侧并形成胎腔的内衬胶G3、配置在胎圈部4中并防止轮辋磨损的挤压胶(clinch rubber)G4、配置在带束层7两端并与胎体6相连且保护带束层外侧的带束垫胶G5，和从胎圈芯5延伸至径向外侧的胎圈三角胶G6。

胎体6由一层或多层胎体帘布层构成，其中胎体帘线以相对轮胎周向成例如70-90°的角度排列，本实施方案中胎体6由一层胎体帘布层6A构成。胎体帘布层6A在帘布层主体部分6a的两侧连续地提供有绕胎圈芯5翻卷的帘布层翻卷部分6b，帘布层主体部分6a从胎面部2经由胎侧部3延伸至胎圈部4的胎圈芯5。

此外，带束层7由两层或多层带束层帘布组成，其中带束层帘线以相对于轮胎周向成例如10-35°的角度排列，本实施方案中使用两层带束层帘布7A和7B，并且带束层帘线在带束层帘布之间相互交叉，从而提高带束层刚度并牢固增强胎面部2。在这种情况下，可以在带束层7的外侧提供一层约束层(band)9，其中约束层帘线沿轮胎周向排列，主要是为了提高高速行驶性能。

另外，橡胶组件G1-G6中的至少一种按照条带缠绕法利用缠绕体(条带缠绕体)Ga形成。在图2中，橡胶组件G构成胎面胶G1，胎面胶G1利用缠绕体G1a形成。缠绕体G1a通过沿圆周方向以螺旋方式依次交叠和缠绕未硫化橡胶条10而形成。在这种情况下，图2以大体放大方式示例性地说明橡胶条10之间的缠绕间隙。在成型鼓D外表面提供的沿圆周方向的凹进部分Da中依次形成带束层7和约束层9之后，可以将成型鼓(成型设备)D的外圆周表面和约束层9的外圆周表面平坦化，如图2所示。用于胎面胶G1的缠绕体G1a可以通过在平坦的外圆周表面缠绕橡胶条10而形成。在这种情况下，所述结构不限于如上所述束带层7和约束层9配置于凹进部分Da中的结构。

此外，根据本发明，如图3(A)所示，橡胶条10形成为三角形的横截面形状。使用这种橡胶条10可以增加橡胶条10的横截面面积并且提高橡胶组件G的生产率。而且，可以提高轮胎的均匀性，防止轮胎质量下降和轮胎外观变差，并减少橡胶组件G成型精度和成型形状自由度的下降。

橡胶条10在其横断面上具有形成条宽W的底边11、延伸自底边11的一端(顶点)P1以便终止的第一斜边12、和延伸自底边11的另一端(顶点)P2以便终止的第二斜边13。此外，根据本实施方案，第一斜边12和第二斜边13在同一端(对向顶点)P3终止，由此橡胶条10的横截面形成为上述实施方案中的三角形形状。此外，通过使第二斜边13短于第一斜边12，以使橡胶条10的横截面形成为不等边三角形形状。换句话说，其形成为左右不对称形状。另外，橡胶条10的结构为将对应于底边11的长度L0的条宽W设定为等于或大于5mm且等于或小于50mm，其厚度T为大于等于或大于0.2mm且等于或小于5.0mm。优选地，长度L0为15-40mm，并且设定条厚T为0.8-3.0mm。此外，第一斜边12沿底边11的长度L1设定为大于0.5倍且小于等于0.8倍的底边长度L0。

可以使厚度T更大一些，以便增加横截面积。此外，如图4以放大方式所示，与传统阶差K′相比(以点划线表示)，可以减少相邻橡胶条10和10之间的阶差K。而且，交叠部分10a可以形成为锥形，并可容易地沿相邻橡胶条10变形。因此，可以形成具有平滑的外表面形状的缠绕体Ga，同时减少缠绕数，以提高生产率。因此，可以防止轮胎均匀性和轮胎质量下降、轮胎外观变差等等。具体地，由于“不等边”形状可以使交叠部分10a尖锐，因此其用于使外表面形状平滑。而且，锥形部分易于变形，并且能够有效地去除残余空气。

另外，在轮胎各部分的橡胶组件G中，存在需要至少一端形成为尖锐边缘形状，即锥形截面形状的情况。由于橡胶条10形成为上述“不等边”形状，橡胶条10端部的锥度可以很小，以便使橡胶条10容易变形。因此，可以方便并精确地制备端部形成为锥形的橡胶组件G。

在形成具有两边对称截面的橡胶组件G如胎面胶G1的情况下，使用例如横截面形状相对于径向线呈线对称的第一和第二橡胶条10A和10B，如图2所示。具体地，第一橡胶条10A从接近于橡胶组件G一端Ea的缠绕起始位置A1向接近于另一端Eb的缠绕终止位置A2缠绕。而且，第二橡胶条10B从接近于橡胶组件G另一端Eb的缠绕起始位置B1向接近于一端Ea的缠绕终止位置B2缠绕。在缠绕过程中，第一和第二橡胶条10A和10B沿径向在轮胎赤道附近相互穿过。而且，第一橡胶条和第二橡胶条10A和10B各自的底边11的一端P1均在各自的缠绕起始位置A1和B1处指向轴向外侧。因此，形成两端Ea和Eb形成为尖锐边缘形状、具有双侧对称侧面(profile)的缠绕体G1a的“相互穿过”将第一和第二橡胶条10A和10B的起始位置A1和B1排列在两端，并使橡胶条10A和10B相互交叉而不相抵，以便其中一条在另一条之上经过。换句话说，缠绕起始位置A1和B1沿圆周方向的相位是不同的，优选90°或更大，例如约180°。因此，可以防止橡胶条10A和10B的供给线如从轴向看到的那样交叉。在这种情况下，橡胶条10A和10B本身没有必要是线对称的，而可以根据需要选择左右侧部分不同的非线对称形状。

如上所述，底边11的长度L0设定为等于或大于5mm且等于或小于50mm，并且其厚度T等于或大于0.2mm且等于或小于5.0mm。而且，第一斜边12沿底边11的长度L1设定为大于0.5倍且等于或小于0.8倍的底边长度L0。

在这种情况下，当长度L0小于5mm且厚度T小于0.2mm时，横截面积太小，以致提高橡胶组件G生产率的效果不能充分实现。此外，当长度L0大于50mm且厚度T大于5.0mm时，成型形状的自由度变差，以致缠绕体的可成型横截面形状受限，并且导致成型精度降低，从而扩大了与所需横截面形状之间的形状差异。因此，优选采用长度L0为15-40mm，且条厚T设定为0.8-3.0mm。在这种情况下，长度L0和厚度T之间的比率T/L0优选设定为0.02-0.2。

在长度L1和长度L0之间的比率L1/L0大于0.8的情况下，橡胶条10的横截面形状倾向于减少成型形状自由度和成型精度。因此，更优选比率L1/L0在0.6-0.7范围内。

此外，在橡胶条10中，如果横截面中的各顶点P1-P3都太尖，那么橡胶条10倾向于变形，并且形状稳定性较差。此外，存在橡胶组件G成型精度降低的风险。因此，如示例性说明顶点P1的图3(B)所示，优选以半径r为0.2-1.0mm的圆弧形成每个顶点P1-P3。

在这种情况下，该实施方案示例性说明形成胎面胶G1的情形。然而，本发明可用于形成各种橡胶组件G如胎侧胶G2、内衬胶G3、挤压胶G4、带束垫胶G5和胎圈三角胶G6。

图5-9示例性说明根据条带缠绕法形成橡胶组件G1-G6中的胎侧胶G2的情形。如图2示意性所示，未硫化的橡胶条10沿圆周方向以螺旋形式依次交叠并缠绕在成型设备D周围，形成用于形成胎侧胶G2的缠绕体G2a。

根据本实施方案，橡胶条10形成为梯形横截面形状或平行四边形形状，如图6(A)和6(B)所示。因此，可以防止轮胎均匀性与轮胎质量下降和轮胎外观变差。

具体而言，橡胶条10在其横截面具有形成条宽W的底边11、延伸自底边一端P1以便终止的第一斜边12、和延伸自底边11另一端P2以便终止的第二斜边13。

此外，在图6(A)中，橡胶条10中第一斜边12和底边11之间形成的角度α设定为大于45°且等于或小于80°。并且，第二斜边13和底边11之间形成的角度β设定为大于45°且等于或小于80°。此外，本实施方案中，通过以平行于底边11的上底边14连接第一和第二斜边12和13的终点，使橡胶条10A形成为本实施方案中的梯形。另外，第一和第二斜边12和13形成锥形的尖锥部分Sa和Sb，其各自具有锥形形状并由第一斜边和第二斜边12、13与底边11形成。

在图6(B)所示的情况下，第一斜边12和底边11之间的角度α设定为大于45°且等于或小于80°。而且，第二斜边13和底边11之间的角度β设定为等于或大于100°且小于135°。此外，通过以本实施方案中平行于底边11的上底边14连接第一和第二斜边12和13的终点，使橡胶条10B形成为本实施方案中的平行四边形。该橡胶条10B也分别形成尖锥部分Sa和Sb。

因此，优选采用长度L0为15-40mm，并且条厚T设定为0.8-3.0mm。在这种情况下，长度L0和厚度T之间的比率T/L0优选设定为0.02-0.2。

在这种情况下，在每个橡胶条10A和10B中，底边11的长度L0(对应于条宽W)设定为等于或大于5mm且等于或小于50mm，且厚度T设定为等于或大于0.2mm且等于或小于5.0mm。

缠绕时，橡胶条10形成在宽度方向上交叠橡胶条10的第一斜边12和相邻橡胶条10的第二斜边13的交叠部分J，如图7(A)和7(B)所示。以交叠端设定交叠部分J，从而形成交叠端部Ja，其中沿底边11的宽度Wj等于或大于0.8倍且等于或小于1.2倍于第一斜边12和第二斜边13沿底边11的各自长度La和Lb(图6所示)的平均值L(＝(La+Lb)/2)。上述缠绕用于形成片状的橡胶组件。因此，除了上述胎侧胶G2的主要部分，还可有效地用于形成内衬胶G3、胎面胶G1的基部G1A等等。

如上所述，分别通过第一斜边12和底边11以及第二斜边13和底边11形成各自呈锥形的尖锥部分Sa和Sb。因此，交叠端部Ja中，在橡胶条10具有梯形形状的情况下，由先缠绕的橡胶条10A的尖锥部分Sb将后缠绕的橡胶条10A的尖锥部分Sa在使其变形的同时接合起来，如图7(A)所示。因此，与具有简单矩形形状的橡胶条在端部交叠的情况相比，该交叠端部Ja的高度更小。

结果，可使橡胶组件G的轮廓形状平滑。此外，可以防止阶差和间隙形成，并且可以防止轮胎均匀性与轮胎质量下降以及轮胎外观变差。

另外，在橡胶条10具有平行四边形形状的情况下，由于先缠绕的橡胶条10B的第二斜边13附近的尖锥部分Sb，和后缠绕的橡胶条10B的第一斜边12附近的尖锥部分Sa在变形时接合起来，如图7(B)所示，因此同样可以防止阶差和间隙形成。

上面提到的操作和效果甚至可以在橡胶条10增厚的情况下实现，并且可以将厚度T的上限提高到4.0-6.0mm，优选5.0mm，该厚度要大于传统方法。

在这种情况下，当交叠端部Ja的宽度Wj小于平均值L的0.8倍时，存在间隙变大和接合强度变差的倾向。相反，如果该值大于1.2倍，就会引起阶差的增加。

此外，在为梯形的情况下，角度α和β大于80°将使尖锥部分Sa和Sb难于变形，并将难于防止阶差和间隙的形成。此外，将难以充分保证交叠部分Ja的宽度Wj。相反，如果角度α和β等于或小于45°，那么，尖锥部分Sa和Sb容易变形，在挤出成型、运输和缠绕橡胶条10时难以控制橡胶条10，导致产品合格率和生产率下降。

此外，在为平行四边形的情况下，如果角度α大于80°且角度β等于或小于100°时，尖锥部分Sa和Sb难以变形，并且难以防止阶差和间隙形成。而且，将难以充分保证交叠端部Ja的宽度Wj。相反，如果角度α等于或小于45°且角度β等于或大于135°，那么，尖锥部分Sa和Sb容易变形，并且与呈梯形时的情况相同，会导致生产效率的降低。

在为梯形的情况下，角度α和角度β的下限值优选设定为等于或大于47.5°，更优选等于或大于50°，并且，其上限值优选设定为等于或小于75°，更优选等于或小于70°。此外，在为平行四边形的情况下，角度β的下限值优选设定为等于或大于105°，更优选等于或大于110°，并且，其上限值优选设定为等于或小于132.5°，更优选等于或小于130°。

此外，为了防止橡胶条10在成型、运输和缠绕时发生变形，优选以与上述实施方案相同的方式利用半径为0.2-1.0mm的圆弧形成橡胶条10中的尖锥部分Sa和Sb的前端。在尖锥部分Sa和Sb具有等于或小于45°的锐角的情况下，难以保持圆弧，斜面形状就变得不稳定。而且，由于尖锥部分Sa和Sb本身容易变形，因此即使前端形成为圆弧，也不能充分实现防变形效果。

此外，根据本发明，如图8(A)和8(B)所示，可使宽度Wj大于平均值L的1.2倍，并且可以缠绕橡胶条10且同时在底边11和上底边14交叠处具有宽的交叠部分Jb。在上述情况下，橡胶组件G的轮廓形状变得平滑，并且可以防止阶差和间隙形成。

此外，图9示出利用橡胶条10形成橡胶组件的制造方法的另一实施方案。使用具有梯形横截面形状的橡胶条10。使用两种分别为底边11沿径向朝向内侧的第一橡胶条10A1和底边11沿径向朝向外侧的第二橡胶条10A2。第二橡胶条10A2缠绕在相邻的第一橡胶条10A1之间在宽度方向上形成的螺旋间隙部分20。根据该缠绕方法，由于第二橡胶条10A在尖锥部分Sa和Sb不变形的情况下适合间隙部分20，因此易于接合。而且，通过使橡胶条10A1和10A2各自的缠绕起始位置沿圆周方向的相位不同，可以同时缠绕两种橡胶条10A1和10A2，还可以缩短缠绕时间以提高生产率。

通过缠绕橡胶条10，该方法可以形成各种橡胶组件G，例如胎面胶G1、挤压胶G4、带束垫胶G5、胎圈顶胶G6等等，以及胎侧胶G2和内衬胶G3。

上面详细描述了根据本发明特别优选的实施方案，然而，本发明不限于所述实施方案，并可从各个方面进行改进。

实施例1

制造一个充气轮胎(轮胎规格215/45ZR17)，其中胎面胶利用具有表1中规格的橡胶条形成，比较和评价每个试验轮胎外表面的缺陷形成情况和均匀性。除表1所示的其他规格均相同。

(1)缺陷形成情况

通过目测法对30条试验轮胎分别进行胎面外表面的磨损等情况的检验，并根据下列标准A、B和C进行评估。

A：没有发现磨损等情况。

B：发现有小缺陷。(不需要修整的轻度水平)

C：发现有大缺陷。(需要修整的水平)

(2)均匀性

根据JASO C607标准，利用强迫震动(FV)试验装置测量RFV(O.A.)，得到30条试验轮胎的平均值。

实施例2

制造充气轮胎(轮胎规格215/45ZR17)，其中胎侧胶利用具有表2中规格的橡胶条形成，比较和评价橡胶条的操作性能和每个轮胎外表面的缺陷形成情况。在这种情况下，根据传统实施例的橡胶条使用具有矩形横截面形状(α＝β＝90°)的橡胶条。根据本实施方案的橡胶条使用具有梯形横截面形状(α＝β)的橡胶条。除表2外的其他规格均相同。此外，表2中的每一栏描述对上层部分缺陷形成情况的评价，以及对下层部分橡胶条操作性能的评价。

(1)缺陷形成情况

设定无缺陷产品为没有磨损等情况或者有小缺陷但是处于不需要修整的轻度水平的情形，并设定有缺陷产品为具有大缺陷并且处于需要修整的水平。各制造100条轮胎用于试验，无缺陷产品率等于或大于80％时标记为○，小于80％且等于或大于50％时标记为△，小于50％时标记为×，由此进行评估。

(2)橡胶条的操作性能

在制造步骤中，即使进行与传统实施例相同的操作，橡胶组件(胎侧胶)仍可以在不引起橡胶条变形的条件下成型良好，则此时标记为○，需要小心操作并且对生产率产生轻微影响时标记为△，需要小心操作并且对生产率产生较大影响时标记为×，由此进行评估。

表2

(缺陷情况/操作性能)

如表中所示，可以确定，利用具有角度α和β设定为等于或小于60°的梯形横截面形状的橡胶条，即使在橡胶厚度T增加时，仍可以防止缺陷形成。具体地，通过将角度α和β设定为45°-80°，可以将橡胶厚度T增加至2.0mm，甚至5.0mm，同时保持高的无缺陷产品率，并且可以确定生产率可得到提高。

Claims (4)

1.一种橡胶组件制造方法，用于通过沿圆周方向以螺旋形式交叠和缠绕橡胶条形成所述橡胶条交叠的橡胶组件，

其中所述橡胶条的横截面形状形成为不等边三角形，所述三角形由底边、从底边一端延伸至对向顶点的第一斜边和连接所述底边的另一端与所述对向顶点且比所述第一斜边短的第二斜边构成，橡胶条中所述底边的长度L0等于或大于5mm且等于或小于50mm，其厚度T等于或大于0.2mm且等于或小于5.0mm，所述第一斜边沿所述底边的长度L1设定为大于0.5倍且等于或小于0.8倍的所述底边长度L0。

2.如权利要求1所述的橡胶组件制造方法，其中所述底边的长度L0设定为15-40mm，厚度T设定为0.8-3.0mm。

3.如权利要求1所述的橡胶组件制造方法，其中包括所述橡胶条中所述不等边三角形的所述对向顶点的每个顶点形成半径为0.2-1.0mm的圆弧倒角。

4.如权利要求1所述的橡胶组件制造方法，其中橡胶组件由具有相同横截面形状的第一和第二橡胶条构成，并且

其中所述第一橡胶条从接近于橡胶组件一端的缠绕起始位置向接近于另一端的缠绕终止位置缠绕，所述第二橡胶条从接近于橡胶组件另一端的缠绕起始位置向与所述第一橡胶条相互穿过的那一端附近的缠绕终止位置缠绕，并且，在每个所述第一和第二橡胶条中所述的底边一端，在每个缠绕起始位置指向橡胶组件的轴向外侧。

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