CN101087685B - 制造轮胎行驶胎面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造轮胎的方法，所述轮胎包括胎面，主要由基本组合物构成，该胎面还包括至少一个由插件组合物构成的插件，所述方法包括下述步骤：制备由未固化的基本组合物(MB)制成的胎面(7)；在未固化胎面上确定的位置上向未固化胎面中注射一定量的未固化的插件组合物(MI)；模塑所述胎面，以在胎面表面上形成缺口(20、22)，所述缺口的至少一个壁(F)至少部分地由插件组合物(MI)构成。

Description

制造轮胎行驶胎面的方法
技术领域
本发明涉及轮胎的制造，更具体地，涉及胎面包括一个或多个与所述胎面材料不同的弹性材料制成的插件的轮胎的制造。
背景技术
设计胎面包含各种橡胶混合物的轮胎是已知的，申请WO03/089527公开了这种轮胎的实施例。
这种胎面的工业制造产生一些困难。具体来说，只有将弹性材料插件在最终胎面(即模塑后的胎面)上的位置足够精准且可重复生产时才能达到某些所需效果。同样，也要求这些插件的尺寸也必须准确且可重复生产。这种工业生产也必需是经济的。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造轮胎的方法和装置，其中，这种轮胎的胎面包括不同弹性材料的插件，以能够至少克服上述的一些困难。
为此，本发明提供了一种制造轮胎的方法，所述轮胎包括胎面，该胎面主要由基本组合物构成，该胎面还包括至少一由插入组合物构成的插件，所述方法包括下述步骤：
制备由未固化的基本组合物制成的胎面；
在未固化胎面上确定的位置上向未固化胎面中注射一定量的未固化的插件组合物；
模塑所述胎面。其中，最终胎面模塑步骤是这样执行的，在胎面表面上形成缺口，所述缺口的至少一个壁至少部分地由插件组合物构成。
优选地，该插件组合物通过一喷嘴在该喷嘴端部沉入到未固化胎面内之后注入到该未固化胎面中。优选地，最迟在注入该插件组合物时将该喷嘴端部抽离该未固化组合物。
优选地，该插件组合物通过一挤压机(extruder)输送到喷嘴端部，优选地该挤压机是一个定量挤压机，更优选地，通过多个大致平行的管。
优选地，同时注射多个插件，从而盖住对应于轮胎胎面图案基础图案的胎面的一部分。
根据本发明一个优选实施例，该轮胎在芯上组装并模塑，芯的形状接近轮胎内腔的最终形状。
优选地，该模塑胎面包括一胎面图案，所述插件位置(P)是相对于胎面图案确定的，所述方法包括以下步骤：
在相对于芯部确定的位置上将所述插件注射到未固化胎面上；
将在外膜中承载有所述未固化轮胎和所述插件的所述芯沿着确定的方位角定位。
本发明还涉及根据上述方法来制造轮胎的装置，所述装置包括能支撑该未固化轮胎的旋转芯，给喷嘴供应未固化插件组合物的供应装置，和将所述喷嘴相对于芯定位的装置。
优选地，喷嘴端部的外部形状基本对应于插件的形状。
优选地，供应未固化插件组合物的装置包括挤压机，优选是定量挤压机。
优选地，该装置还包括相对于模塑胎面分度一个或多个插件位置的装置。
优选地，该分度装置包括与芯相连的第一分度件，且其能够和与驱动件相连的第一辅助分度件配合作用，该驱动件用于在未固化轮胎组装期间驱动芯，还包括与芯相连的第二分度件，且其能够在模塑期间和与外模相连的第二辅助分度件配合作用。
优选地，第一和第二分度件构成了单一装置。
优选地，喷嘴包括多个基本平行的管。
优选地，该装置包括布置在该胎面图案的基本图案的整体的多个喷嘴，所述多个喷嘴由共用的供应装置供应未固化的插件组合物。
附图说明
本发明的其它优点从对下述附图的说明中可以变得更清楚：
图1是根据本发明包括插件的轮胎在垂直于轮胎轴线的平面中的剖面示意图；
图2是图1中圆B内所含轮胎部分的详细视图；
图3至11概略示出了实施本发明方法的一种方法；
图12是用本发明方法模塑出缺口(incision)的示意图；
图13是用本发明方法模塑出一胎面花纹块(tread pattern block)的示意图；
图14是用本发明方法生产出的胎面的另一实施例示意图；
图15至17是可用在根据本发明的制造装置中的喷嘴实施例；
图18示出了根据本发明喷嘴的另一实施例；
图19和20示出了本发明优选实施例的原理。
具体实施方式
图1示出了一个未固化轮胎3，也就是说其还未进行最终的模塑操作(也用措辞“坯件”)。该未固化轮胎包括一径向外部5，通常称作胎冠，这里其出现在剖面图中。
图2是图1中圆B所圈区域的更详细视图，但只是示意性的。胎冠5主要包括胎面7和结构加强件。该结构加强件9(胎体、胎冠或保护加强件，其可以是径向的、偏的或圆周方向的)在图中用虚线大概示出。胎面7主要包括基本弹性材料(或组合物)且包括至少一个材料与基本弹性材料不同的弹性材料插件6。该插件位于该未固化胎面的预定位置P上。
为了便于说明，在后面的说明书中，该基本弹性材料被称作“基本组合物”(MB)，构成该插件的不同的弹性材料被称作“插件组合物”(MI)。
图3至8概略介绍了根据本发明实施该方法的一种方式，示出了将组合物插入到未固化胎面中的完整循环。
在图3中，能够运送一定量插件组合物(MI)的组合物插入装置10被定位成朝向胎面7的表面8。该胎面由一种未固化的基本组合物(MB)构成。插入装置10包括喷嘴12，其出口14朝向未固化胎面。
在图4中，喷嘴12以大致径向的方向沉入到未固化胎面7内。优选地，喷嘴沉入到大致等于预计插件的深度。因此在未固化胎面上形成有(其形状对应于喷嘴12端部的形状)空腔15。喷嘴定位装置(未示出)使喷嘴可以至少相对于胎面径向地移动。
在图5中，插件组合物MI插入到空腔15中。插入装置最迟在注射插件组合物的期间从未固化胎面中的空腔15中抽出。优选地，如这里所示，该喷嘴在注射期间逐渐抽出，速率对应于插件组合物MI的流动速率。这能预防喷嘴所形成的空腔在被插件组合物填满之前闭合(由于移位的基本混合物的回流)。然而，该喷嘴也可以在注射到插件组合物之前从该未固化胎面中抽出，或者甚至在注射之后。
在图6中，连续供应插件组合物，直到空腔15基本被填满。然后将喷嘴从空腔中完全抽出。
在图7中，中断插件组合物的供应并取出喷嘴，从而在喷嘴出口14处中断插件组合物。
在图8中，具有第一插件6的胎面相对于插入装置10移动(反之亦然)，然后可以开始新一轮的组合物插入。在该图中，示出了胎面7的旋转运动。然而，当然该运动可以是轴向的，或者同时是径向的和轴向的。然后可以重复几次上述步骤，次数是需要插入插件的所需次数，此外插件可以相同或者不同。
正如所看到的，本发明允许确定量的不同组合物插入到未固化胎面中以进行接下来的模塑，以及因此而固化。因此根据本发明的方法还包括一个具体的模塑步骤。图9和11示出了实施本发明方法的一种优选方式，其中插件6在胎面的最后模塑阶段以一种特定的方式形成。
在图9中，具有插件6的胎面7放置在模具16的相对位置上，从而插件6位于对着模具的突起18的位置，该突起用于模塑出胎面上相应的花纹(例如凹槽)。在该实施例中，突起的边缘19基本与插件6对中。
图10示出了在模塑期间将突起18沉入未固化胎面7内所形成的状态。该未固化插件组合物部分地由边缘19夹带。可以理解根据两种组合物的性质以及突起18及其边缘19的形状可以得到不同的结果，但是都是根据模具和未固化胎面的相对位置。
正如实质上所熟知的，可以通过模具的径向封闭运动或者通过未固化轮胎的径向膨胀运动来进行模塑，或者通过两种径向运动的组合。
图11示出了胎面固化之后的脱模。由突起18模塑出的缺口20包括插件组合物MI构成的壁F。缺口20的其它壁在这里由基本组合物MB构成。在该实施例中，缺口20的深度为未固化插件的两倍。
图12示出了缺口的另一实施例。这里缺口22是通过刀片24模塑而成的。在该例中，刀片的端部被加厚。缺口22的两壁这里由插件组合物MI覆盖。可以理解，为了得到这种效果，不同组合物的插件必须在模塑期间相对于刀片24充分对中。事实是刀片端部的加厚促进了插件组合物的移动。薄的平的刀片可能会切开组合物，而使其移动最小。在任何其中一种情况下，缺口的壁面完全或者部分地构成了插件组合物。
图13示出了模塑的另一实施例。在该图中，模具16构成了两个宽槽20和同时位于槽之间的块21上的缺口22。这里，所有缺口的大致径向表面都覆盖有插件混合物MI。可以理解，用上述方法在未固化胎面上放置五个插件之后可以实现这种效果，四个插件各定位成面朝模具16的边缘19，第五个插件面朝刀片24。
利用本发明原理，可以在槽底或者胎面花纹元件的接触区域中心区制造出插件组合物层。根据本发明的方法实际上可以在模塑出含有不同组合物插件的未固化胎面的基础上制出无数的变型。含有不同组合物插件的胎面实施例特别在国际申请WO03/089257和欧洲申请EP1065075中进行了介绍。大多数这些实施例都可以用本发明通过在未固化胎面的适当位置上注射适当数量的插件的方法来获得。
当胎面是通过连续堆叠两层或多层基本组合物制成时，可以在中间基本组合物层上实施本发明方法。这种实施例在图14中示出。在该图中，胎面花纹块21的厚度由两个连续层的基本组合物MB1和MB2构成。在放置第一层基本组合物MB1后，用上述方法注射第一组插件61。在放置第二层基本组合物MB2之后，注射第二组插件62。插件62偏离插件61。如果对于该例来说插件组合物的磨损品质和基本组合物不同，这种结构似的胎面图案在磨损时能变化，从而维持如申请EP1065075中所述的薄缺口。
图15示出了根据本发明的组合物插入装置的喷嘴12的实施例。该喷嘴在这里具有平面形状和矩形的外剖面。这种喷嘴当径向插入到未固化胎面内时(如图4所示)，具有形成大致平行立面体腔15的效果。喷嘴的出口14由多个平行管26供应。
图16示出了图15中平面C处剖面中的喷嘴端部。该剖面清楚示出了出口14相对管26来说具有相对体积较大的出口。该特征可以在抽出喷嘴(参见图7)时帮助插件组合物在肩部30进行可重复的断裂。为了同样的目的，对于给定供应剖面，可以优选采用多个小管而不是少数个大管，管的适当数目也取决于喷嘴的形状。
图17示出了图15喷嘴的优选变型，其中喷嘴26也具有在其最终横截面上的较窄部分32，为了便于插件的局部分离。
为了制造出这里示出的实施例，喷嘴的厚度可以例如从2到10mm之间变化，喷嘴的宽度然后优选可以与胎面上所形成图案块的宽度。
在本发明的内容中，可以采用几个平行的喷嘴，其由同一个供应装置供应且由同一个定位装置来相对于胎面定位。
也可以同时在相同的轮胎坯件上应用几个组合物插入装置10，每个该装置具有一个或多个喷嘴。
当插件的形状和/或位置与模塑胎面的图案元件相关时，以及当胎面图案包括在胎面圆周上重复的一个或多个基本图案特征时，最好在一次操作中注射。从而，注射操作的次数减少为重复基本图案特征的次数。图18示出了这种可能性，其中三个喷嘴121和两个喷嘴122被放置成可以同时进行五个插件的注射。该组件可以盖住对应于胎面图案的阵列100的胎面部分。正如所知道的，阵列是对应于整个轮胎胎面图案上重复几次基本图案特征的一部分胎面图案。完整的胎面图案可以用单一阵列或者几个(例如两到三个)不同的阵列。
阵列喷嘴可以是整体的或者由共同装置供应。如果胎面图案包括不同的阵列，则必须提供同样不同的几组喷嘴。
在图18所示实施例中，阵列100大致盖住了胎面宽度的一半。
供应喷嘴插件组合物的装置可以是挤压机。挤压机的输出可以通过其螺杆的旋转速度或者其它流动控制装置来控制。优选地，挤压机是定量挤压机(volumetric extruder)，也就是说一种输出可以相对准确地通过控制螺杆转速来进行控制的挤压机。文献EP690229介绍了这种定量挤压机的实施例。
因此制造过程的控制(各插件或各组插件注射的开始和结束，成形件的旋转，喷嘴的径向和轴向移动)可以基于该定量挤压机螺杆的旋转。根据本发明的方法可以以高循环速率进行，例如每秒一个完整循环(定位喷嘴和注射插件)。
本发明的方法优选用于在芯上制造轮胎的范畴内。然后优选使用分度装置，其原理在图19和20中示出。为了使附图更简明，这些附图示出了一个单独的插件6，但是根据本发明的上述方法可以放置不限数目个插件。
图19示出了根据本发明优选实施例在其制造期间图1中的轮胎。这里该未固化轮胎是在可旋转的芯1上构造的，通过缠绕长形材料和/或连续沉积短元件。芯1由驱动元件驱动，例如芯轴或者轮毂2。芯1相对于轮毂2的位置是由第一分度装置(这里由形状互补且位置相对的第一分度件42和43象征性示出)。芯1在旋转期间的角位置因此可以根据控制各种铺设工具来进行控制，该工具包括上述组合物插入装置。现有很多已知的分度装置，例如槽/键系统或者包括平的或任意其它组件形状的配件，只允许一个相对角位置。芯轴或轮毂2的角位置由已知方式直接或间接控制，例如通过增量编码器。
这样，当将插件6放置在未固化胎面内时，插件相对于芯1的位置P是完全可复制的。该位置P可以用三个元件构成，下面将详细解释：
●插件的径向位置(在胎面厚度方向上)由插入方法给出，例如根据喷嘴在胎面内的深度以及控制喷嘴流速；
●插件的横向位置(轮胎的轴向方向)也由插入方法给出，特别是由喷嘴的轴向位置及其形状；
●最后，插件的相对于芯的圆周位置(例如方位角α)由分度系统控制，如上文所述。
在组装完未固化轮胎后，也就是说其所有组件都放置在芯上之后(包括插件)，该组件(芯及未固化轮胎)放置在外部模具中，其给出轮胎特别是胎面的最终形状。
图20示出了制造过程的步骤，其中组装在芯上的未固化轮胎放置在外模具16内(这里由多个分段模具35象征性表示)。段35包括在轮胎表面上形成底纹的突起18(参见图9至13)。为了使插件6(且特别是在其方位上)相对于模塑胎面上的槽或缺口的位置可以从一个轮胎复制到另一个轮胎上，支撑该未固化轮胎的芯被相对于该外部模具重复定位(也就是说相对于段35)。这可以归功于与上文所述定位插件的第一分度装置类似的第二分度装置。第二分度装置包括与芯相连的第二分度件和与外模具相连的第二辅助分度件。当然，可以使用独立于第一分度件2、43的第二分度件44、45。也可以用与芯部相连的第一分度件43，所述第一分度件此时和互补的、与模具相连的第二分度件44配合作用，使得轮胎在模具上的角位置在制造循环中是可复制的。当然可以理解在该图中，芯部上的任意点相对于插件6的位置P是静止的。因此可以将芯上任意点(但是只有一个)与外部模具上任意点(但是只有一个)相连，从而插件在模具上的角位置可以从一个制造循环复制到另外一个上。以图20所述的实施例为例，分度件44和43用作第二分度装置，这里认为插件6在每个制造循环中，也就是在每个制造的轮胎中，被定位成相对模具(被认为是静止的)处于与水平成方位角α+β。相反，如果在模塑期间用分度件44和45的组合作为第二分度装置，则插件6在每个制造循环中被定位成相对模具为与水平成方位角α+β+γ，因为分度件45与分度件43偏移角γ。
第二分度装置还可以和在组装未固化轮胎之后为了模塑而操纵芯部的工具(未示出)一同使用。类似图19轮毂2或者与之一样的轮毂可以用于角定位和/或输送模具内的芯部。在这种情况下第二分度是借助于中心而不是如图20所示借助于芯部外周来进行的。
也可以通过下述方式来进行可重复的定位。当支撑未固化轮胎的芯部在放置插件的每个循环结束时都处于相同角位置时，芯部被输送并放置到模具内，以避免任何旋转(或者允许在一恒定角度内旋转)。这可以通过一种简单的方式完成，例如通过沿着轨道或者通过旋转盘来从插入工作台运送到模塑工作台。
当轮胎胎面图案(或者胎面图案的一部分)包括一种沿圆周重复两或三次的图案时(参见上文关于图18所示阵列的说明)，也就是说插件可以用在几个位置在模塑中实现相同的效果，则当然可以用具有相应个可能位置(或者该数目的因数)的分度装置。
芯1可以是各种类型的：其可以是刚性的，例如根据EP0242840的教导，或者根据FR2005116或EP0822047是略微可变形的(可膨胀的)，只要其可以进行构造和模塑。
已发现本发明方法确保了插件在成品轮胎内的最终定位的稳定性。本发明的方法可以得到沿着客车或摩托车轮胎圆周上至多1mm的误差。
弹性插入材料MI的选择取决于其在成品轮胎上所起的作用。然而，其优选采用在未固化状态下的机械品质能够促进拉伸断裂的弹性材料，从而能获得足够可重复的分离(参见对图7和图15到17的说明)。
当说弹性材料是“未固化”(uncured)的时候，这表示其相对于“交联”(crosslinking)来说未被固化，交联通常在轮胎的最终模塑阶段进行。实际上，交联可以在模塑之前就开始，例如由于挤压所增加的温度。因而，应当理解弹性材料在未完全交联之前都被称作“未固化”。
本发明特别应用于多材料胎面的制造。当然，本发明也可以通过必要的修改来应用到轮胎的其他领域。
通常，本专利说明书中所用措辞“轮胎”当然涵盖了任意类型的弹性壳体，无论是不是充气的，本发明主要涉及该“轮胎”的模制而不是其操作。

Claims (16)

1.一种制造轮胎的方法，所述轮胎包括胎面(7)，该胎面主要由基本组合物(MB)构成，该胎面还包括至少一个由插件组合物(MI)构成的插件(6)，所述方法包括下述步骤：
制备由未固化的基本组合物制成的胎面；
在相对未固化胎面上确定的位置(P)上向未固化胎面中注射一定量的未固化的插件组合物；
模塑所述胎面，以在胎面表面上形成缺口(20、22)，所述缺口的至少一个壁(F)至少部分地由插件组合物(MI)构成。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该未固化的插件组合物通过喷嘴(12)且在该喷嘴端部沉入到未固化胎面内之后注入到该未固化胎面中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于最迟在注射该未固化的插件组合物期间将该喷嘴(12)端部抽离该未固化的插件组合物。
4.如权利要求2或3中任意一个所述的方法，其特征在于该未固化的插件组合物通过一个挤压机输送到喷嘴(12)的端部。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于该挤压机是一个定量挤压机。
6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于该未固化的插件组合物通过多个大致平行的管(26)输送到喷嘴的端部，所述管(26)位于喷嘴内。
7.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于同时注射多个未固化的插件组合物，以覆盖对应于轮胎胎面图案基础图案的胎面的一部分。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于轮胎在芯(1)上组装并模塑，芯的形状接近轮胎内腔的最终形状。
9.如权利要求8所述的方法，该模塑胎面包括一个胎面图案，所述插件位置(P)是相对于胎面图案确定的，所述方法包括以下步骤：
在相对于芯部确定的位置上将一定量的未固化的插件组合物注射到未固化胎面(7)上；
将在外模中承载有所述未固化轮胎(3)和所述插件的所述芯沿着确定的方位角定位。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法来制造轮胎的装置，所述装置包括能支撑该未固化轮胎(3)的能够旋转的芯(1)、给喷嘴(12)供应未固化插件组合物的供应装置(10)、和将所述喷嘴相对于芯定位的装置，并且还包括相对于模塑胎面位置用于分度至少一个插件的装置，其中该分度装置包括与芯(1)相连的第一分度件，且其能够和与驱动件相连的第一辅助分度件配合作用，该驱动件用于在未固化轮胎组装期间驱动芯，还包括与芯相连的第二分度件，且其能够在模塑期间和与外部模具相连的第二辅助分度件配合作用。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于喷嘴端部的外部形状基本对应于插件的形状。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于供应未固化插件组合物的装置包括挤压机。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于供应未固化插件组合物的装置包括定量挤压机。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于第一和第二分度件构成了单一装置。
15.如权利要求10、11、13和14中任意一个所述的装置，其特征在于喷嘴包括多个基本平行的管(26)。
16.如权利要求10、11、13和14中任意一个所述的装置，包括根据该胎面图案的基本图案特征布置的整体的多个喷嘴，所述多个喷嘴由共用的供应装置供应未固化的插件组合物。
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