CN101161447B - 制造充气轮胎的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造在胎面部分内侧带有减噪器的充气轮胎的方法，包括以下步骤：在环形轮胎构造型芯上构造胎坯；将胎坯连同型芯一起放置到硫化模具内；在模具中加热胎坯。轮胎构造型芯具有用于模制胎面部分内表面的模制面。模制面配置有沿轮胎圆周方向延伸的沟槽。在构造胎坯的步骤中，可膨胀的阻尼材料被放置到沟槽中。在加热待硫化胎坯的过程中，阻尼材料在沟槽中膨胀，由此膨胀材料形成了与胎面部分的径向内侧成一整体的减噪器。

Description

制造充气轮胎的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造在胎面部分的径向内侧配置有减噪器的充气轮胎的方法，更具体地是涉及一种用于在轮胎硫化过程中模制减噪器的技术。
背景技术
为了抑制环形胎腔中的空气共鸣，已经提出在胎面部分的径向内侧配置有由泡沫材料制成的减噪器的充气轮胎。因此，能够减小行驶过程中的轮胎噪声。
在公开的日本专利申请第2003-285607号中，公开了一种用于制造这种充气轮胎的方法，其中，用于减噪器的可膨胀材料被施加到未硫化轮胎的内表面；将未硫化轮胎放置到模具内；将可充气胶囊设置在轮胎中空部分中；在轮胎加热的过程中对胶囊充气，以由此模制轮胎并使其硫化并且同时使可膨胀阻尼材料膨胀。
在这个方法中，充了气的胶囊压住可膨胀阻尼材料。此外，不管是部分地或是整体地，轮胎间接地通过可膨胀材料被压到模具的内侧上。因此，很难同时取得可膨胀材料的尺寸精确且充分的发泡以及轮胎的精确模制。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于制造充气轮胎的方法，通过这种方法，可膨胀阻尼材料能够精确并充分地膨胀，并且相应地能够形成有效的减噪器以及同时能够精确地模制轮胎。
根据本发明，一种用于制造带有减噪器的充气轮胎的方法，包括以下步骤：
在环形轮胎构造型芯上构造胎坯，轮胎构造型芯具有用于模制轮胎胎面部分的内表面的模制面，且模制面配置有沿着轮胎圆周方向延伸的沟槽，
其中，胎坯的构造过程包括：
将可膨胀阻尼材料放置到沟槽中；
将在环形轮胎构造型芯上构造的胎坯连同轮胎构造型芯放置到硫化模具内；并且
加热包括可膨胀阻尼材料的胎坯，使得胎坯硫化并使可膨胀阻尼材料在沟槽中膨胀，由此膨胀材料形成了与胎面部分的径向内侧成一整体的减噪器。
根据本发明的另一方面，所述沟槽中配置有能够在径向外部位置与径向内部位置之间沿径向方向移动的支撑壁，在所述支撑壁处于所述径向外部位置以支撑所述阻尼材料的膨胀状态下，执行将所述可膨胀阻尼材料放置到所述沟槽中的步骤，并且在所述支撑壁处于所述径向内部位置以为所述阻尼材料的膨胀提供空间的收缩状态下，执行对所述胎坯进行加热的步骤。
根据本发明的另一方面，所述支撑壁通过弹性膜形成，所述弹性膜的背面受到流体压力，所述流体压力被控制为增加所述压力就会将所述支撑壁径向朝外移动而减小所述压力就会将所述支撑壁径向朝内移动。
根据本发明的另一方面，所述弹性膜是环形管的一部分。
附图说明
图1是根据本发明的方法所制造的充气轮胎的横截面图。
图2是能够使用在根据本发明的所述方法中的轮胎构造型芯的横截面示意图。
图3是轮胎构造型芯的横截面局部放大图。
图4(A)和图4(B)示出了圆周方向连续式带材形式的生胎体帘布层的实施例，其中图4(A)是生胎体帘布层的立体图，以及图4(B)是绕轮胎构造型芯缠绕的生胎体帘布层的立体图。
图5(A)和图5(B)示出了由圆周方向分离的料件制成的生胎体帘布层的另一实施例，其中图5(A)是其中一个料件的立体图，以及图5(B)显示了沿圆周方向设置的料件的立体图。
图6是在轮胎构造型芯上构造的胎坯的横截面图。
图7是连同轮胎构造型芯放入到硫化模具中的胎坯的截面图。
图8是减噪器的横截面放大图，用于解释将存在于表面层的闭室打开的步骤。
图9是显示将闭室打开的步骤的另一实施例的横截面示意图。
图10是轮胎构造型芯的另一实施例的横截面示意图，其中配置有用于可膨胀阻尼材料的支撑壁。
图11和图12是显示支撑壁的膨胀状态与收缩状态的横截面局部放大图。
图13是在支撑壁膨胀情况下的构造在构造型芯上的胎坯的截面图。
图14是在支撑壁收缩情况下的连同轮胎构造型芯一起放入在硫化模具中的胎坯的横截面图。
图15(A)和15(B)是支撑壁的另一实施例的横截面示意图。
具体实施方式
现在将结合附图具体描述本发明的实施方式。
图1显示了通过根据本发明的方法制造的充气轮胎1，轮胎1包括：胎面部分2；一对胎侧部分3；一对胎圈部分4，每个胎圈部分4中带有胎圈芯5；在胎圈部分4之间延伸的胎体6；设置在胎面部分2中的胎体6的径向外侧的带束层7；以及设置在胎面部分2中的胎体6的径向内侧的减噪器10。
例如，轮胎1是用于客车的子午线轮胎。胎体6包括具有径向设置的帘线的帘布层6A，所述帘布层6A经过胎面部分2以及胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸，并且在每个胎圈部分4中、从轮胎的内侧到外侧绕胎圈芯5反包。
带束层包括缓冲层7以及可选择性地设置在缓冲层7径向外侧的冠带层。缓冲层7包括具有平行帘线的两个交叉帘布层7A和7B。
每个胎圈部分4配置有由硬质胶制成的胎圈三角胶8，胎圈三角胶8从胎圈芯5径向朝外延伸同时朝其径向外端渐缩。
由不透气橡胶制成的内衬层11设置在胎体的内侧，使其在胎体6的几乎整个内表面上延伸。
本实施例中的减噪器10设置在位于胎面部分2中的内衬层11的径向内侧上。
带有基本上恒定横截面形状的减噪器10在轮胎圆周方向上连续延伸。但是，减噪器10可以以在轮胎圆周方向上不连续的方式形成，即可以成形为在圆周方向上分离的料件。
至于横截面形状，可采用不同的形状。但是，优选地采用使最大轴向宽度大于最大径向厚度的低高宽比形状。减噪器10设置在带束层7的宽度BW之内。从重量平衡的角度来看，优选是关于轮胎赤道面C基本对称的形状。因此，在这个实施例中，采用扁平对称梯形形状，其以轮胎赤道为中心，并且其轴向宽度径向朝内逐渐减小。
减噪器10是由开室型或闭室型海绵状多孔材料制成。优选地，使用开室型多孔材料。减噪器10的体积优选地设定在胎腔(i)的总体积的1％至20％的范围，胎腔(i)由轮胎以及其上安装轮胎的车轮轮辋限定。
根据本发明，轮胎1的制造方法如下：胎坯30通过使用轮胎构造型芯12来组装；将组装在轮胎构造型芯12上的胎坯30连同轮胎构造型芯12一起放入到模具M中；将胎坯30硫化。
轮胎构造型芯12是分裂式型芯，其包括：与轮胎旋转轴线CL同轴的圆形内圈15；设置在内圈15上的圆形中圈16；以及设置在中圈16上的圆形外圈17。
外圈17由以下部件制成：位于外圈17宽度方向中心处的内部部件17A；以及设置在内部部件17A 外侧上的外部部件17B。
为了从硫化轮胎中取出型芯12，型芯12能够通过以下方式拆卸：
通过在轴向上移动而取出内圈15；
通过在轴向上移动而取出中圈16；
通过径向朝内移动而顺次取出各内部部件17A；并且
通过径向朝内移动而顺次取出各外部部件17B。
在轮胎构造型芯的组装状态下，各外部部件17B以其间无空隙的方式沿圆周方向设置并且共同地形成一模制面18及一对模制面19。模制面18用于面向胎腔(i)的轮胎内表面9。模制面19用于胎圈部分4的底面。模制面19从模制面18的径向内端轴向朝外延伸。
模制面18在用于模制胎面部分2的内表面9a的部分18a内配置有至少一个圆周沟槽20。
沟槽20具有与要模制的减噪器10对应的横截面形状并且还具有对应的长度。在本实施方式中，相应地，横截面形状为梯形并且沟槽20在圆周方向上是连续的。
在构造胎坯30的步骤中，上述轮胎部件是在它们未硫化的状态下组装的(包括半硫化状态)。在本实施方式中，如图3所示，形成胎圈底面的生胎圈基部橡胶4G1被施加到模制面19上；然后，形成内衬层11的生内衬层橡胶11G被施加到模制面18上；进一步地，将生胎体帘布层6A施加到这些橡胶部件的外侧。
在本实施例中成品轮胎1中，由于减噪器10形成在内衬层11的径向内侧上，所以在将生内衬层橡胶11G施加到模制面18上之前，将形成减噪器10的可膨胀材料10G施加到生内衬层11G。可膨胀材料10G的施加位置对应于上述沟槽20的位置。
对于可膨胀材料10G，可以使用多种材料，只要它们在轮胎硫化的过程中能够通过加热而膨胀即可。但是，优选使用的一种复合物，其包括：至少一种诸如橡胶、树脂和弹性体的聚合物；引起发泡的发泡剂(或起泡剂)；如果必要的话包括增强剂；以及添加剂。
对于橡胶聚合物而言，可以单独或结合使用天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、聚丁橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶等。
对于树脂或者弹性体而言，可以单独或结合使用聚氨酯、聚乙烯、环氧树脂、非饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、尼龙树脂、聚碳酸酯树脂等。
对于发泡剂而言，可以使用各种制剂，只要它们在硫化过程中能够通过加热引起发泡即可。例如，可优选地使用偶氮甲酰胺(ADCA)；N，N’-二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)；4，4’氧代双苯磺酰肼(OBSH)等。如果必要的话，可以连同发泡助剂等一起添加发泡剂。发泡剂的量例如不少于2PHR、优选地不少于3PHR，但是优选地不多于15PHR、更优选地不多于10PHR。
图4(A)和图4(B)显示了生胎体帘布层6A的实施例。图5(A)和图5(B)显示了生胎体帘布层6A的另一实施例。
在图4(A)和图4(B)中所示的实施例中，生胎体帘布层6A是涂胶胎体帘线构成的带材6S，与传统轮胎制造方法中已经使用的带材类似。但是，不同之处在于，在宽度方向(b)的边缘处以规则间隔配置有切口(e)。切口(e)与所嵌入的胎体帘线平行并且位于胎体帘线之间。带材6S绕轮胎构造型芯12的整个圆周缠绕，如图4(B)所示。
切口(e)用来防止胎圈部分中的带材发生折皱。为了这个目的，使通过切口在圆周方向上分离的部分的边缘(S)重叠，以吸收缠绕直径中的差异。
在图5(A)和图5(B)中所示的实施例中，生胎体帘布层6A是由与上述的部分连续的长带材6S不同的大量的在圆周方向上分离的料件6P制成。在每一料件6P中，胎体帘线在方向(a)上并排放置并且在方向(b)上延伸。料件6P以其间无空隙的方式绕型芯12的整个圆周设置。在胎圈部分中，如前面的实施例，料件6P的边缘可以重叠以防止折皱的发生。
在任何情况下，生胎体帘布层6A的施加都使其边缘伸出型芯12的两侧。
然后，将环形生胎圈芯5在绕型芯12施加的环面形胎体帘布层主体部分的每一侧各设置一个，使得胎体帘布层边缘经过胎圈芯5伸出。此外，还施加生胎圈三角胶8G。伸出的胎体帘布层边缘分别绕各胎圈芯5缠绕，直至胎圈三角胶橡胶。此外，轴向外部生胎圈橡胶4G2、生胎侧橡胶3G、生带束层7、生胎面橡胶2G等被施加到胎体帘布层6A的上面，如图6所示。因此，胎坯30在轮胎构造型芯12上形成。
接下来，将胎坯30连同型芯12放入到例如可径向和轴向分离的硫化模具M的空心部分CV中，并且随后执行硫化步骤。
在硫化步骤中，胎坯30被加热以塑化胎坯30的橡胶部分，使得可以沿着模具M的模制面32以及型芯12的模制面18和19进行模制，并且还硫化橡胶部分。
为了从胎坯30的外侧对其加热，升高模具M的温度。此外，可以升高轮胎构造型芯12的温度以从内侧加热胎坯30。在任何情况下，为了承受硫化过程中的高温，型芯12由诸如铝合金的金属材料形成。
在硫化步骤中，当可膨胀材料10G的温度到达特定发泡温度时，发泡开始并且可膨胀材料10G填充满沟槽20。因此，在硫化过程中，可膨胀材料10G(或减噪器10)与硫化的内衬层橡胶11G(或内衬层)结合成一体。
在硫化步骤之后，将轮胎1连同型芯12从硫化模具M中取出。然后，将型芯12拆卸并从硫化的轮胎1中取出。
在这个方法中，即使如上面解释的开室型可膨胀阻尼材料是优选的，但是可膨胀阻尼材料10G很可能变成闭室型——至少是在其表面处。因此，在硫化步骤之后，优选地执行下面额外的步骤(1)和/或(2)。(1)可膨胀阻尼材料10G面向胎腔(i)的表面10S被少量去除，以
使存在于表面层中的闭室或气泡(p)打开，如图8所示。(2)如图9所示，沿径向插置有大量针35的滚筒R在可膨胀材料10G的表面10S上移动并同时压入到表面10S中而使针35将闭室刺穿。在这种情况中，表面10S内较深处的闭室也可以被打开。
图10所示是图2所示的轮胎构造型芯12的改型，其中，在沟槽20中设置有支撑壁23，支撑壁23能够在径向方向上膨胀(图11)或收缩(图12)以支撑可膨胀的阻尼材料10G.
如上面解释的那样，在将内衬层11G施加到模制面18之前就将可膨胀阻尼材料10G施加到内衬层橡胶11G的情况下，支撑壁23如图13所示保持膨胀以支撑内衬层橡胶11G(其深度d基本上等于或稍稍小于材料10G的厚度)。但是在硫化轮胎的过程中，如图14所示，支撑壁23收缩而使得材料10G能够充分膨胀。
另一方面，可以利用支撑壁23将可膨胀阻尼材料10G施加到内衬层橡胶11G的内侧上，如下：
首先，将可膨胀的阻尼材料10G施加到膨胀的支撑壁23。然后，将内衬层橡胶11G施加到模制面18上，覆盖住沟槽20内的可膨胀阻尼材料10G。
其后，优选地使支撑壁23进一步膨胀，以将阻尼材料10G压至并且由此附着在内衬层橡胶11G的内侧。
当执行所述进一步膨胀时，膨胀支撑壁23的深度d可以稍稍大于材料10G的厚度。当不执行所述进一步膨胀时，所述深度等于或稍稍小于所述厚度。
如图10-14所示的实施例中，支撑壁23通过弹性膜22a形成。
本实施例中的弹性膜22a通过设置在沟槽底部的可膨胀弹性管22的径向外部部分形成。管的径向内部部分以及侧部部分分别与沟槽底部25以及沟槽侧壁24紧密接触。
在充气的状态下，管具有相对扁平的横截面形状，并且径向外部部分几乎是平的。
管22的径向内部部分配置有径向朝内伸出的管道22b，管道22b的径向外端与管22的内侧连通。管道22b被插入到配置在沟槽底部25中的阶梯孔27中。阶梯孔27穿透外部部件17B并且到达至内部部件17A。
阶梯孔27延伸至分别配置在内部部件17A、中环16以及内环15中的通孔31、32和33。经由通孔31、32和33，管道22b的径向内端与压力控制器P连接。
压力控制器P能够使高压空气供给到管22内部以膨胀支撑壁23。此外，压力控制器P能够排出或者抽空管中的空气以收缩支撑壁23。顺便提及，当必要时可配置垫圈29。
在本实施例中，为了形成沿圆周连续的减噪器10，沟槽20在圆周方向必须是连续的。因此，使用环形管22。然而，在不连续式减噪器10的情况下，沟槽20也是不连续的。因此，可以使用相对较短的胶囊22代替环形管22，每个胶囊22配置有以相同方式连接到空气压力控制器P的空气管道22b。在这种情况下，可以进一步修改支撑壁23，代替胶囊22，使得支撑壁23通过实际的弹性膜形成，弹性膜的外围边缘在其边缘的整个长度上气密地固定到周围的沟槽壁。
除了上述的弹性膜之外，如图15(A)和15(B)所示，可以使用由诸如金属的刚性材料制成的且可以通过致动器(图未示)径向朝内和朝外移动的多个区段40作为支撑壁23。
生产实施例
使用如图2所示的轮胎构造型芯12，制造如图3、图4(A)、图4(B)、图6、图7和图8所说明的用于客车的子午线轮胎。
轮胎规格：195/65R15
胎体6：帘线相对于轮胎赤道线成90度沿径向设置的单帘布层带束层：两个交叉帘布层的钢缓冲层
沟槽20：最大宽度6.0cm
最大深度2.0cm
容积2,170cc
可膨胀阻尼材料10G：
形状沿圆周连续带材
宽度5.0cm
厚度1.0cm
体积945cc
组成如下
＊1“Celmike”，Sankyo Kasei Co.，Ltd.
＊2“Celton N”，Sankyo Kasei Co.，Ltd.

Claims (4)

1. 一种用于制造带有减噪器的充气轮胎的方法，包括以下步骤：
在环形轮胎构造型芯上构造胎坯，所述环形轮胎构造型芯具有用于模制轮胎胎面部分的内表面的模制面，且所述模制面配置有沿轮胎圆周方向延伸的沟槽，其中，
所述胎坯的构造过程包括：
将可膨胀阻尼材料放置到所述沟槽中；
将在所述环形轮胎构造型芯上构造的所述胎坯连同型芯一起放置到硫化模具内；以及
加热包括所述可膨胀阻尼材料的所述胎坯，使得所述胎坯被硫化并且所述可膨胀阻尼材料在所述沟槽中膨胀，由此所述可膨胀材料形成与所述胎面部分的径向内侧成一整体的的所述减噪器。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，
所述沟槽中配置有能够在径向外部位置与径向内部位置之间沿径向方向移动的支撑壁，
在所述支撑壁处于所述径向外部位置以支撑所述阻尼材料的膨胀状态下，执行将所述可膨胀阻尼材料放置到所述沟槽中的步骤，并且
在所述支撑壁处于所述径向内部位置以为所述阻尼材料的膨胀提供空间的收缩状态下，执行对所述胎坯进行加热的步骤。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，
所述支撑壁通过弹性膜形成，所述弹性膜的背面受到流体压力，所述流体压力被控制为增加所述压力就会将所述支撑壁径向朝外移动而减小所述压力就会将所述支撑壁径向朝内移动。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，
所述弹性膜是环形管的一部分。
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