CN101024368B - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不降低外胎面轮胎的均匀性、且轮胎的形状保持性和带束层的耐久性提高的充气轮胎。该充气轮胎由一对胎圈芯、卷绕上述胎圈芯形成的环状胎体、外胎面橡胶、胎体、钢帘线(7)所强化的多个带束层(6)构成，其特征在于该充气轮胎中至少一个所述的带束层(6)相对位于轮胎宽幅方向中心的所述钢帘线(7)与轮胎周向形成角度(θc)，上述钢帘线(7)角度错位的最大值为3度以下。

Description

充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及充气轮胎，更具体地说，涉及通过防止硫化成型时带束层钢帘线的角度错位、提高耐久性的充气轮胎。

背景技术

在轮胎的硫化成型中，生轮胎的带下径与硫化后的轮胎的带下径的差值增大。结果产生带束层钢帘线的角度错位、带的耐久性降低的问题。作为抑制带束层形状变化的充气轮胎的制造方法，已知有专利文献1记载的制造方法。其中，带下径是指在设置在外胎面和胎体之间的多个带束层中，位于最内侧(最接近轮胎旋转轴)的带束层的轮胎的直径。

另外，大多是通过使用由对外胎面硫化成型的、分割成多个的组合模和对侧壁硫化成型的侧板组成的金属模来进行硫化成型的。首先是使用侧板夹持生轮胎的侧部，然后向轮胎的半径方向内侧移动组合模，接着关闭金属模，对生轮胎的外胎面进行硫化成型的方法。

在利用这样的金属模进行的硫化成型中，各个组合模具有在外胎面表面形成沟槽的突条。在轮胎硫化成型时，位于组合模中央部分的突条朝轮胎的旋转轴方向以放射状进入生轮胎中。位于组合模端部的突条从朝向旋转轴、稍稍向外的方向进入生轮胎。结果导致出现如下问题：由于邻接的组合模的突条以夹持生轮胎的橡胶的方式进入，因此，外胎面橡胶向轮胎周向移动，在对应于组合模的分割位置的部位，外胎面橡胶变厚，硫化成型后的外胎面橡胶的厚度变得不均匀(均匀性低下)。

由于存在上述问题，按照硫化后的轮胎的带下径，减小生轮胎的带下径，以控制硫化成型时外胎面橡胶的周向移动。因此，在减小生轮胎硫化成型时带束层钢帘线的角度错位的同时，使硫化成型后外胎面橡胶的厚度均匀就难以实现。

专利文献1：特开2002-337249号公报

发明内容

但是，即使是专利文献1所记载的制造方法，对于带束层形状变化的抑制也不充分。即，在由生轮胎硫化成型为达到规定直径的成品轮胎时，轮胎的直径增大。这时，虽然构成带束层的钢帘线本身不会伸长，但是，由于带束层的橡胶发生延伸，伴随着橡胶的伸长，钢帘线与外胎面周向所形成的角度发生变化。该角度变化在轮胎的宽幅方向的中心区域小、在宽幅方向的肩部区域大，在宽幅方向产生不均匀变化。

具体来说，肩部区域的钢帘线与轮胎周向所形成的角度增大到3度以上，而肩部区域钢帘线的根数(平均每1英寸的帘线数)也减少。结果是，带束层有效工作的区域(工作区)相对于实际的带宽度减少了，不能得到足够的带束层约束力。

另外，由于带束层的约束力减小，随着轮胎行进距离的增加，发生轮胎尺寸局部变大引起的形状变化，轮胎形状变得不均匀。结果是，难以稳定和保持轮胎形状，导致形成偏磨损。另外，带束层宽幅方向端部的畸变增大，带束层的耐久性显著降低。特别地，在必须要求较大的带束层约束力的重载用轮胎中产生严重的问题。

在利用组合模的硫化成型中，要减小生轮胎硫化成型时带束层钢帘线的角度错位，并使得硫化成型后外胎面橡胶的厚度均匀是难以兼顾的。

因此，本发明的目的在于提供一种不降低外胎面橡胶的均匀性、并提高轮胎的形状保持性和带束层耐久性的充气轮胎。

为了解决上述问题而进行了积极的研究，结果，本发明申请提供了一种充气轮胎，其包括一对胎圈芯、卷绕上述胎圈芯形成的环状胎体、外胎面橡胶、用钢帘线强化的多个带束层，其特征在于，在至少一个所述的带束层中，其他区的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θ要大于在轮胎宽幅方向中心的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θc，并且θ-θc在3度以下。

通过将钢帘线角度错位的最大值控制在3度以下，将带束层的肩部区域中钢帘线根数的减少控制到最小程度，可以得到带束层产生的所希望的约束力。结果是，即使轮胎的行进距离增加，轮胎的形状变化也减小，抑制了外胎面偏磨损的产生。另外，带束层宽幅方向端部的畸变也减小，因此，带束层的耐久性也得到提高。

另外，本发明申请的充气轮胎是用在轮胎周向分割的多个组合模与侧模成型而成的充气轮胎，其特征在于，

对应于上述组合模分割位置部位上的外胎面橡胶厚度，与轮胎全圆周的上述外胎面的平均厚度的差为0.4mm以下。

为了减小钢帘线的角度错位，可以如后文所述使生轮胎的带下径接近硫化成型之后的带下径，但是，如上所述，这样可能会导致对应于组合模的分割位置的部位上的外胎面的厚度增大，外胎面橡胶的均匀性降低。但是，组合模通过在轮胎的周向上设置多个可活动的块，以及在邻接的上述块之间设置反作用部件，可以提供钢帘线角度错位减小、且均匀性优良的轮胎。

本发明的充气轮胎的制造方法是通过硫化成型金属模制造充气轮胎的方法，其特征在于，所述充气轮胎由一对胎圈芯、卷绕上述胎圈芯形成的环状胎体、外胎面橡胶、钢帘线所强化的多个带束层构成，并且所述充气轮胎具有设置在硫化后轮胎的外胎面橡胶和胎体之间的多个带束层中位于最接近轮胎旋转轴的最内侧带束层的轮胎直径L2，以及将设置在生轮胎的外胎面橡胶和胎体之间的多个带束层中位于最接近轮胎旋转轴的最内侧带束层的轮胎直径设为L1，并且生轮胎的直径变化；满足0≤L2/L1-1≤0.02，由此成型所述生轮胎；从而在至少一个所述的带束层中，其他区的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θ要大于在轮胎宽幅方向中心的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θc，并且θ-θc在3度以下。

在成型过程中，通过将带下径的变化(L2/L1-1)控制在0.02以下，能够将生轮胎的直径变化控制到最小值。结果是，能够将带束层钢丝帘线的角度错位控制在最小限度，并能够提高轮胎的形状保持性和带束层的耐久性。

本发明的充气轮胎的制造方法，是通过用沿轮胎周向分割的多个组合模和一对侧模成型得到充气轮胎的制造方法，其特征在于：

上述组合模在轮胎周向上有多个可活动的块，并在邻接的上述块之间设置反作用部件；

将生轮胎的带下径设为L1，硫化后的带下径设为L2，预成型生轮胎，使之满足0≤L2/L1-1≤0.02；

用上述侧模夹持得到的预成型生轮胎，慢慢减小上述块之间的间隔，同时缩小上述组合模的直径，之后关闭金属模，对上述生轮胎进行成型。

通过沿轮胎周向使组合模具有多个可活动的块，并在邻接的上述块之间设置反作用部件，能够抑制在外胎面上形成沟槽的突条在轮胎周向的移动，并能够将对应于组合模分割位置部位上的外胎面轮胎厚度的增加抑制到最小限度，能够制造均匀性优良的充气轮胎。

附图说明

图1为本发明的充气轮胎的包含外胎面肩部的半断面简要示意图。

图2为本发明的充气轮胎中所使用的带束层的展开图。

图3为本发明的充气轮胎中所使用的带束层的钢帘线的角度错位的曲线图。

图4为表示轮胎的行进距离增大时的外胎面的变形的图。

图5为表示本发明的充气轮胎的制造过程的金属模的半剖视图。

图6为表示由于带下径的变化(L2/L1-1)所引起的带束层的钢帘线的角度错位的曲线图。

图7为表示行进20000km后的轮胎内表面增长量的曲线图。

图8为表示利用具有分割块的组合模的充气轮胎制造过程的图。

图9为说明片段间的间隙的图。

图10为表示片段分割数N与片段间的间隙ΔL的关系的曲线图。

附图标记

1    外胎面

2    沟槽

3    侧壁

4    胎体

5    带束层

6    工作带束层

7    钢帘线

30   金属模

31   侧板

32   组合模

33a～33e 块

具体实施方式

下面参照附图对本发明的充气轮胎的实施方式进行说明。图1为本发明的充气轮胎的包含外胎面肩部的简要的半剖视示意图。在图中，充气轮胎包括卷绕一对胎圈芯(图中未示出)形成环状的胎体4、设置在胎体4的轮胎径向外侧的4个带束层5、设置在带束层5的轮胎径向外侧的外胎面1。在带束层5内，6为工作带束层。

另外，包含胎圈芯的胎圈部分(图中未示出)和外胎面1通过侧壁3连接，在外胎面1上刻有沟槽2。这些都是公知的轮胎结构。另外，在带束层5中，位于轮胎半径方向最内侧的带束层的直径为带下径。

图2为本发明的充气轮胎中所使用的工作带束层6的展开图。通过相对于轮胎周向斜行延伸的钢帘线7增强工作带束层6。将钢帘线7与轮胎周向所形成的角度设为θ，将与轮胎宽幅方向中心线C所形成的角度设为θc。另外，θc为14～25度，钢帘线7可以是单股线、多股捻合线的任一种。

图3为以距离中心线C的宽幅方向距离为横轴、以相对于θc的角度错位(即，θ-θc)为纵轴所得到的曲线图。在现有技术实施例中，角度错位的最大值超过3度，而在本发明申请中，角度错位的最大值为3度以下，更优选为1.5度以下。结果是，工作带束层6的肩部区域的钢帘线根数的减小被抑制到最小程度，可以得到工作带束层6产生的所希望的约束力。结果如图4所示，即使轮胎的行进距离增加，轮胎的形状变化也会减小，外胎面偏磨损的发生得到抑制。图4为表示轮胎的行走距离增大时的形状变形的示意图。图4(a)表示本发明的充气轮胎的轮胎形状变化，图4(b)表示现有技术实施例的充气轮胎的轮胎形状的变化，虚线表示新产品时的轮胎形状，实线表示行进距离增大时的轮胎形状。另外，由于工作带束层6的宽幅方向端部的畸变也得到减小，所以工作带束层6的耐久性也得到提高。

另外，可以在多个带束层5任一个中采用该结构，也可以在全部带束层5中采用该结构，优选在实际工作带束层6中采用该结构。例如，在具备4个带束层的重负荷用轮胎中，如图1所示那样，可以在实际工作带束层6中全部采用上述结构。

下面对本发明的充气轮胎的制造方法进行说明。图5为表示本发明的充气轮胎的制造过程的金属模的半剖视图。在图5(a)中，通过一对侧板31夹持生轮胎G，并安装到金属模30中。这时，如果将生轮胎G的带下径设为L1、将硫化后的带下径设为L2，按照将硫化成型前后的轮胎直径的变化(L2/L1-1)控制在0～0.02的范围内的方式对生轮胎进行预成型。另外，硫化后的带下径L2相当于以50kPa的内压安装到轮缘时的带下径。

接着，如图5(b)所示，通过气囊或者其他扩径机构(图中未示出)支持生轮胎G的内侧的同时，组合模32包围在生轮胎G的外胎面，金属模30可以被关闭。这时，设置在组合模32中的突条(图中未示出)进入生轮胎G，在外胎面上形成沟槽等。另外，金属模30的开启和关闭可以通过公知的机构来进行。并且，可以使用2个块模进行硫化成型。

根据该制造方法，由于硫化成型过程的带下径的变化(L2/L1-1)小，因此能够减小硫化时的带束层的钢帘线的角度错位。结果如上所述，可以制造轮胎的形状保持性和带束层的耐久性得到提高的充气轮胎。另外，更优选将带下径的变化(L2/L1-1)控制在0～0.01。

在更优选的实施方式中，如图8所示，组合模可以通过在轮胎周向上有多个可活动的块，在邻接的上述块之间设置反作用部件的金属模来制造。在图中，组合模32可以进一步分割成块33a～33e，在各个块之间具备反作用部件60a、60b，在邻接的组合模的块之间也具备反作用部件60c。另外，所述的块具有在外胎面形成沟槽的突条51a、52b。并且，在金属模开启的状态下，通过反作用部件60a～60c在各个块之间开启间隙。

在将生轮胎G安装到金属模中之后，虽然组合模32的直径缩小且金属模关闭，但是，金属模是在反作用部件60缓缓缩小间隙的同时关闭的。因此，组合模32的中央部分的突条51a沿着朝向轮胎的旋转轴的方向R1、R2进入生轮胎。同样地，组合模32的端部的突条51b也沿着朝向轮胎的旋转轴的方向R1、R2进入生轮胎。结果是，邻接的突条51b并未夹持生轮胎G而进入生轮胎G。因此，能够抑制对应于组合模32的分割部位上的外胎面厚度的增加，制造均匀性高的充气轮胎。

另外，在金属模开启的状态下，优选进一步增大距离组合模32的中央部分的块的间隔。例如，优选的是，使块33a与33b(33d与33e)之间的间隔比块33b与33c(33c与33d)的间隔大。这可以通过下述方法来实现：若反作用部件60为弹簧的话，和反作用部件60a相比，加长反作用部件60b的自然长度，或者增加弹性系数。

在此，通过图9，对均匀分割成N个片段的模具进行研究。图9表示金属模关闭、片段的沟骨(形成轮胎的沟槽的突条)40的骨底部(相当于沟槽底部的部分)开始接触生轮胎G的状态，和金属模完全关闭的状态。

将片段的分割数设为N，将金属模完全关闭的状态下的金属模内的直径设为D₁，将生轮胎的直径设为D₂，将金属模的沟骨高度(相当于轮胎的沟槽深度)设为H，将金属模完全关闭的状态下的由金属模中心(相当于轮胎旋转轴的点)观察各个片段(沟骨40)所形成的角度设为2θ₁(rad)，观察片段开始接触轮胎的状态下的各个片段(沟骨40)所形成的角度设为2θ₂(rad)，将片段间的间隙ΔL的观察角度设为θ₃(rad)。另外，将片段(沟骨40)的周长设为L。

首先，金属模关闭状态下的半径为D₁/2-H，因此，满足如下条件：

L·N＝2π(D₁/2-H)

L＝π/N·(D₁-2H)......(A)。

并且，由上述各个状态下观察沟骨40所形成的角度，可以得到：

L＝(D₁/2-H)·2θ₁＝(D₂/2)·2θ₂，

因此可以得到：

θ₁＝L/(D₁-2H)，θ₂＝L/D₂……(B)。

另外，关于ΔL，由于

ΔL＝(D₂/2)·θ₃

θ₃＝2θ₁-2θ₂，

因此

ΔL＝D₂·(θ₁-θ₂)......(C)。

根据式(A)～(C)，得到

ΔL＝(π/N)·(D₂-D₁+2H)。

因此，为了抑制在外胎面形成沟槽的突条在轮胎周向的移动，将对应于组合模的分割部位上外胎面橡胶厚度的增加控制在最小限度，就要减小ΔL。即，必须增加片段分割数N，或者使D₁和D₂接近，或者减小H。

图10为表示作为实例之一的片段分割数N与片段间的间隙ΔL的关系的曲线图。在现有技术的方法中，由于预先减小了生轮胎的直径，因此，D₂-D₁+2H小(例如6mm)。因此，即使片段分割数N＝10，片段间的间隙ΔL在中央部分也达到1.8mm、在肩部也达到4.3mm。在本发明申请的方法中，由于生轮胎的直径D₂较大，因此，D₂-D₁+2H也必然增大(例如29mm)。为了达到与现有技术的方法同等程度的片段间的间隙ΔL，优选将片段分割数N设为40以上。即，优选将片段分割数N置换成40个以上的块构成的金属模。

实施例I

通过由10个组合模和一对侧板构成的金属模制作实施例和现有技术实施例的轮胎，测定钢帘线的角度错位。轮胎尺寸为11R22.5，结果如图6所示。在图中，实施例1、实施例2、现有技术的实施例1的带下径的变化(L2/L1-1)分别为0.0、0.02、0.04。由此，通过将带下径的变化(L2/L1-1)控制在0.02以下，能够将角度错位控制在3度以下。

实施例II

将实施例1和现有技术实施例1的轮胎安装到10吨卡车中，行进20000km，然后测定内表面增长量。结果如图7所示。由此可以判断，本发明的轮胎伴随行进距离的增加的形状变化小。另外，内表面增长量是指由于行进所产生的在径向上的经时形状变化量。

实施例III

进而，制造尺寸为275/70R22.5的实施例3和现有技术实施例2的轮胎，进行带束耐久性的评价。结果如表1所示。另外，带束耐久性是指按照ECE54的耐久性试验，鼓式行进直至发生故障时的行进距离。以相同尺寸的现有技术实施例1为100的指数来表示。

表1

	实施例1	实施例2	现有技术实施例1	实施例3	现有技术实施例2
						轮胎尺寸	11R22.5	11R22.5	11R22.5	275/70R22.5	275/70R22.5
带下径的变化(L2/L1-1)	0.0	0.02	0.04	0.0	0.03
						最大角度错位(度)	1.0	2.5	4.0	1.0	4.0
带束耐久性	130	110	100	150	100

实施例IV

分别使用将10个组合模进一步分割成4个块的，具有40个块的金属模(在表2中，通过10×4表示)，和仅具有10个组合模的金属模(在表2中，通过10×1表示)制造轮胎，测定所制造的轮胎的外胎面橡胶平均厚度并且进行比较，位于组合模分割位置相对应部位上的外胎面橡胶的厚度增加。在表2中同时还给出了带下径的变化(L2/L1-1)。另外，轮胎尺寸为275/70R22.5。

表2

	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	现有技术实施例3
						模具×块	10×4	10×1	10×4	10×1	10×1
带下径的变化(L2/L1-1)	0.0	0.0	0.02	0.02	0.04
						外胎面橡胶厚度的增加(mm)	0.03～0.32	0.34～0.90	0.02～0.28	0.15～0.50	0.02～0.27
钢帘线的最大角度错位(度)	1.0	1.0	2.5	2.5	4.0

由上述内容可知，通过将硫化成型前后的带下径的变化(L2/L1-1)控制在0.02以下，对轮胎进行成型处理，能够将钢帘线的角度错位控制在3度以下，并能够提高轮胎的形状保持性和带束层的耐久性。进而，利用金属模的组合模在轮胎周向上具有多个可活动的块和设置在邻接的上述块之间的反作用部件，可以制造均匀性优良的充气轮胎。

Claims (4)

1.充气轮胎，由一对胎圈芯、卷绕上述胎圈芯形成的环状胎体、外胎面橡胶、钢帘线所强化的多个带束层构成，其特征在于：

在至少一个所述的带束层中，其他区的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θ要大于在轮胎宽幅方向中心的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θc，并且θ-θc在3度以下。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，由在轮胎的周向分割的多个组合模与侧模成型，其中对应于上述组合模的分割部位上的外胎面橡胶厚度大于轮胎全圆周外胎面的平均厚度，且所述二种厚度之差在0.4mm以下。

3.充气轮胎的制造方法，该方法是通过硫化成型金属模制造充气轮胎的制造方法，其特征在于，所述充气轮胎由一对胎圈芯、卷绕上述胎圈芯形成的环状胎体、外胎面橡胶、钢帘线所强化的多个带束层构成，并且所述充气轮胎具有设置在硫化后轮胎的外胎面橡胶和胎体之间的多个带束层中位于最接近轮胎旋转轴的最内侧带束层的轮胎直径L2，以及

将设置在生轮胎的外胎面橡胶和胎体之间的多个带束层中位于最接近轮胎旋转轴的最内侧带束层的轮胎直径设为L1，并且生轮胎的直径变化；满足0≤L2/L1-1≤0.02，由此成型所述生轮胎；

从而在至少一个所述的带束层中，其他区的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θ要大于在轮胎宽幅方向中心的所述钢帘线与轮胎周向之间所形成的角度θc，并且θ-θc在3度以下。

4.根据权利要求3所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于：所述金属模上设有在轮胎周向上分割的多个组合模和一对侧模，上述组合模在轮胎周向上具有多个可活动的块，在邻接的上述块之间设置反作用部件；

通过慢慢减小上述块之间的间隔，同时缩小上述组合模的直径，关闭金属模，对上述生轮胎进行成型，从而对应于上述组合模的分割部位上的外胎面橡胶厚度大于轮胎全圆周外胎面的平均厚度，所述二种厚度之差在0.4mm以下。

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