CN101306580B - 用于制造充气轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造具有胎面花纹沟的充气轮胎的方法，包括：构造生胎以及在模具中硫化该生胎，其中，生胎的构造包括通过以叠搭方式缠绕生橡胶带而制出胎面橡胶，并且，模具设置有用于模制胎面橡胶上的胎面花纹沟的突起部。在模具中对生胎进行硫化的过程中，突起部的其中之一定位在生橡胶带的端部的径向外侧，使得所述突起部沿径向朝向轮胎的内部相对地按压所述端部。

Description

用于制造充气轮胎的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造充气轮胎的方法，更具体地，涉及一种用于制造由生橡胶带的多个绕圈组成的胎面橡胶的方法，该方法能够防止模制缺陷并提高轮胎的均匀性。

背景技术

最近，已经提出通过以叠搭方式缠绕窄的未硫化橡胶带来制造例如充气轮胎的胎面橡胶、胎侧橡胶等的多种不同橡胶部件的多个方案，例如在美国专利7093629中所公开的。

为了提高这种橡胶部件的生产效率，优选为使用相对较厚的橡胶带，因为如果橡胶带非常薄，则需要将带缠绕很多次，而这样非常耗时。

然而，如果橡胶带较厚，则相应地在橡胶带的端部处形成的台阶将较大。因此，轮胎均匀性(例如，RFV(径向力波动)、RRO(径向跳动))易于劣化。另外，当这样的相对较大的台阶形成在例如生胎胎面橡胶的生橡胶部件的外表面上时，会趋于使台阶存留在硫化橡胶部件的模制外表面上，如同存在刮痕或割痕一样。另外，当这种相对较大的台阶形成在生橡胶部件的内表面上时，则存在这样的趋势，即在台阶的附近，空气存留在橡胶部件与其下面的例如胎面补强带束层之间。即使空气的量很少，也有可能形成所谓的橡胶裸露、轮胎外表面凹痕等。

因此，本发明的目的是提供一种用于制造充气轮胎的方法，通过该方法，能够有效地防止轮胎均匀性的劣化以及上述的模制缺陷，即使是在橡胶带相对较厚并且相应地形成在橡胶带的端部处的台阶相对较大的情况下也是如此。

发明内容

根据本发明，用于制造带有胎面花纹沟的充气轮胎的方法包括：构造生胎，其中所述生胎的构造包括通过以叠搭方式缠绕生橡胶带来制造胎面橡胶；以及在模具中硫化该生胎，其中模具设置有用于模制胎面橡胶上的胎面花纹沟的突起部，并且该方法的特征在于，在模具中对生胎进行硫化的过程中，将突起部的其中之一放置在生橡胶带的端部的径向外侧。

因此，在硫化轮胎的过程中，橡胶条的端部被突起部向下按压。存在突起部的部分处的向下按压量远大于不存在突起部的其余部分处的向下按压量。相应地，减小了形成在缠绕的橡胶带的端部处的台阶或者使表面变得平坦，并且因此，能够防止轮胎均匀性的劣化和模制缺陷。

附图说明

现在将结合附图详细描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明的充气轮胎的截面图；

图2是生胎的截面图；

图3是生胎放置于其中的轮胎模具的截面图；

图4是由生橡胶带的绕圈组成的生胎面橡胶的示意性截面图；

图5是橡胶带的立体图；

图6(a)和6(b)是在由轮胎模具的突起部按压缠绕终止端部之前和之后的相同的橡胶带的缠绕终止端部的截面图；

图7(a)和7(b)是在由轮胎模具的突起部按压缠绕起始端部之前和之后的相同的橡胶带的缠绕起始端部的截面图；

图8是示出胎面花纹的实施例的轮胎的胎面部分的平面图；以及

图9是示出缠绕的橡胶带的端部的图示。

具体实施方式

在附图中，根据本发明的充气轮胎1包括：胎面部分2；一对沿轴向间隔开的胎圈部分4，每个胎圈部分4中具有胎圈芯5；一对胎侧部分3，其在胎面边缘与胎圈部分4之间延伸；环面状胎体6，其在胎圈部分4之间经过胎面部分2和胎侧部分3延伸；带束层7，其设置在胎面部分2中、位于胎体6的径向外侧；以及如图1中所示的多个不同橡胶部件G。

胎体6由具有相对于轮胎赤道线C成70至90度角度范围而设置成子午线形式的帘线的至少一个帘布层6A构成，胎体6在胎圈部分4之间经过胎面部分2和胎侧部分3延伸并绕着每个胎圈部分4中的胎圈芯5从轮胎的轴向内侧反包至轴向外侧，从而形成一对反包部分6b以及位于所述反包部分6b之间的主体部分6a。

带束层包括缓冲层7以及可选择地包括冠带层。缓冲层7包括：至少两个具有设置成相对于轮胎赤道线C成10至35度角度的例如钢丝的高模量帘线的交叉帘布层7A和7B。

橡胶部件G包括：胎面橡胶G1，其设置在胎面部分中、位于带束层的径向外侧，用以限定胎面表面；胎侧橡胶G2，其设置在每个胎侧部分3中、位于胎体6的轴向外侧，用以限定胎侧部分的外表面；不透气的内衬层橡胶G3，其沿着胎体6的内侧设置；抗摩的边口紧嵌橡胶G4，其沿着胎圈部分的轴向外表面和底部表面设置在每个胎圈部分4中，使得当轮胎安装在轮辋上时该边口紧嵌橡胶与轮辋接触；以及硬质的胎圈三角橡胶G5，其设置在每个胎圈部分4中从而从胎圈芯5沿径向朝外延伸。

在本实施方式中，包括有上述的橡胶部件，但是还可以包括其它部件。此处，橡胶部件不仅指纯橡胶制成的部件，而且也指由用嵌置于其中的短纤维、帘线等补强的橡胶所制成的部件。

胎面部分2设置有限定胎面花纹的胎面花纹沟10。胎面花纹沟10包括周向花纹沟8和轴向花纹沟9。例如，周向花纹沟8可包括：沿着轮胎赤道线C的中央周向花纹沟8a以及位于轮胎赤道线C的每侧的轴向外侧周向花纹沟8b。轴向花纹沟9可包括：在中央周向花纹沟8a与外侧周向花纹沟8b之间延伸的中央轴向花纹沟9a，以及在外侧周向花纹沟8b与胎面边缘E之间延伸的外侧轴向花纹沟9b。

在任何情况下，通过胎面花纹沟10，胎面部分2设置有胎面花纹，胎面花纹例如为仅由胎面花纹块构成的块状花纹。但是，除了块状花纹，能够设置例如条状花纹、凹凸花纹、条状-凹凸花纹等的多种不同胎面花纹。在下面的实施例中，为了方便，周向花纹沟8和轴向花纹沟9示出为呈直线，但是毫无疑问可以采用例如Z字形、波浪形、曲线等多种不同构型。因此，本发明并不限于特定的胎面花纹或特定的花纹沟构型。

在硫化轮胎的过程中，在胎面橡胶G1上模制出胎面花纹沟10。

为了制造充气轮胎1，首先构造生胎1M。

通过使用轮胎成型鼓(未示出)，轮胎部件，即胎面橡胶G1、胎侧橡胶G2、内衬层橡胶G3、胎圈橡胶G4、胎体帘布层6A、胎圈芯5、带束层7等，组装成如图2中所示的环面形状的生胎1M。

然后，将生胎1M放置在模具12中并通过施加热量和压力进行硫化。为了该目的，如图3所示，将膨胀胶囊18安置在放置于模具12中的生胎1M的内侧。囊体18充有高压高温流体，以便将生胎1M的外表面压到模具12的模制表面13上并且加热轮胎。同时，对模具进行加热。因此，使轮胎硫化。

根据本发明，如图4和5所示，胎面橡胶G1由至少一个生橡胶带S的多个绕圈R构成。除了胎面橡胶G1，例如胎侧橡胶G2、内衬层橡胶G3、胎圈橡胶G4等的多种不同橡胶部件可以由至少一个生橡胶带的多个绕圈构成。

在构造生胎的过程中，通过绕着圆形体U以叠搭方式缠绕生橡胶带S而形成胎面橡胶G1。此处，圆形体U可以为具有特殊轮廓或圆柱形表面的鼓，或者为半成品的生胎本身，即上述的带束层或带束层上的覆层。考虑到生产效率以及减少中间品库存，优选地，橡胶带S直接缠绕在带束层或类似层上。

在构造生胎的过程中生产生橡胶带S。可以通过例如挤出机和砑光滚筒生产生橡胶带S。此处，生橡胶指的是未硫化橡胶以及半硫化橡胶。

如图5所示，所述带S具有大致固定不变的宽度W和大致固定不变的厚度t。如果带S的厚度和/或宽度过小，则使生产效率下降并且所述带在缠绕过程中变得易于断裂。因此，厚度t优选地设定在不小于0.8mm的范围内、更优选地不小于1.0mm，并且宽度W优选地设定在不小于5mm的范围内、更优选地不小于10mm。

如果所述带S过大，则难以将所述带缠绕成期望的目标截面形状。因此，厚度t优选地设定在不大于3.0mm的范围内、更优选地不大于2.5mm，并且宽度W优选地设定在不大于40mm的范围内、更优选地不大于30mm。

胎面橡胶G1能够通过缠绕多于两个橡胶带S而形成，这与这些橡胶带是相同的橡胶混合物或是不同的混合物无关。

在图4示出的实施例中，使用两个胶带铺设器(未示出)，通过缠绕由相同的橡胶混合物制成的两个橡胶带Sa和Sb而形成胎面橡胶G1。

以叠搭方式缠绕第一橡胶带Sa，始于一侧A、朝向另一侧B并且所述叠搭式缠绕终止于胎面橡胶G1的宽度的中间部，从而形成胎面橡胶G1的大约一半。因此，第一橡胶带Sa具有位于一侧A的缠绕起始端部e1以及位于胎面橡胶宽度中间部的缠绕终止端部e2(图4中未示出)。

以叠搭方式缠绕第二橡胶带Sb，始于另一侧B、朝向一侧A并且所述叠搭式缠绕终止于胎面橡胶G1的宽度的中间部，从而形成胎面橡胶G1的其余部分(大约一半)。因此，第二橡胶带Sb具有位于另一侧B的缠绕起始端部e1以及位于胎面橡胶宽度中间部的缠绕终止端部e2(图4中示出)。

带Sa和Sb的缠绕终止端部e2出现在胎面橡胶G1——即带Sa和Sb的绕圈的聚集体——的外表面中。带Sa和Sb的缠绕起始端部e1位于胎面橡胶G1的下面，从而邻接胎面补强带束层7。

在本实施方式中，为了绕着圆形体U同时缠绕第一橡胶带Sa和第二橡胶带Sb，两个铺设器的沿周向的带的铺设位置设定在不同的周向位置，例如相差180度，以避免铺设器的互相干扰。因此，第一橡胶带Sa的缠绕终止端部e2位于与第二橡胶带Sb的缠绕终止端部e2沿周向的不同位置，在本实施例中所述位置相差180度。同样的情形适用于缠绕起始端部el。

本实施方式中的上述模具12是活络模，包括：胎面段12c、下侧板12a、上侧板12b以及一对胎圈环12d。在模具12的闭合状态中，下侧板12a、上侧板12b、胎面段12c以及胎圈环12d形成生胎1M放置在其中的中空部16，并且所述下侧板12a、上侧板12b、胎面段12c以及胎圈环12d的内表面共同限定出用于模制轮胎外表面的模制表面13。

下侧板12a具有用于模制生胎1M的其中一个胎侧部分的外表面的表面。上侧板12b具有用于模制生胎1M的另一胎侧部分的外表面的表面。每个胎圈环12d均具有用于模制胎圈部分4的轴向外表面和底部表面的表面。

胎面段12c具有内表面，所述内表面共同限定出用于模制胎面部分2的外表面的表面。上侧板12b以能够朝向下侧板12a移动以及移动离开下侧板12a的方式支撑。胎面段12c以能够沿生胎1M的径向朝向侧板12a和12b移动以及移动离开侧板12a和12b的方式支撑。

在任何构型中，用于模制胎面部分2的外表面的表面设置有用于模制胎面花纹沟10的突起部14。

突起部14具有与胎面花纹沟10的形状相同的形状，并相应地包括：用于模制周向花纹沟8的沿周向延伸的突起部14a；以及用于模制轴向花纹沟9的沿轴向延伸的突起部14b。

根据本发明，需要在硫化生胎1M的过程中，通过突出部14的其中之一向下按压橡胶带S的出现在胎面橡胶的外表面上的通常为缠绕终止端部的端部e2。

至于隐藏在绕圈下面或之间的通常为缠绕起始端部的另一端部e1，同样优选地，该端部e1由突起部14的其中之一按压。

在示出未放置在模具中的生胎1M的胎面橡胶G1的图6(a)中，橡胶带Sa、Sb的缠绕终止端部e2在胎面橡胶G1的外表面上形成有台阶。硫化过程中的与图6(a)相同的生胎的部位在图6(b)中示出。在硫化轮胎的过程中，如上所述，胎面橡胶被压到模具的胎面模制表面上，并且相应地，由端部e2形成的台阶受到突起部的向下按压从而消失。因此，可以避免在成品轮胎的表面上能够看到如同刮痕或割痕的端部e2，并且还能够提高成品轮胎的均匀性。

在示出未放置在模具中的生胎1M的胎面橡胶G1的图7(a)中，橡胶带Sa、Sb的缠绕起始端部e1形成充有空气的小空腔。硫化过程中的与图7(a)相同的生胎部位在图7(b)中示出。在硫化轮胎的过程中，胎面橡胶被压到模具的胎面模制表面上，并且相应地，端部e1处残存的空气被挤出到模具12的排气孔(未示出)。因此，能够有效防止由于存留空气而导致的例如橡胶裸露以及凹痕的模制缺陷。

如同已经解释的那样，根据本发明，当将生胎放置在模具中时，必需使端部e1、e2的位置与所选择的突起部14的位置相对应。对于出现在外表面上的端部e2，容易确定端部e2的位置。然而，对于隐藏的端部e1，则难以从生胎的外侧确定端部e1的位置。因此，在将生橡胶带S缠绕成胎面橡胶G1的过程中，优选地，在成型的胎面橡胶G1的外表面上作出端部e1的位置标记，从而在对位时利用该标记。

从上述可知，带的端部位置与周向延伸的突起部14a(周向花纹沟8)的位置的对位比与轴向延伸的突起部14b(轴向花纹沟9)的位置的对位要容易。因此，在图8中所示的胎面花纹的情况下，缠绕终止端部e2的轴向位置与用于模制中央周向花纹沟8a的突起部14a的轴向位置对应。但是，对于缠绕起始端部e1，由于没有靠近端部e1的周向花纹沟，所以替代性地利用用于模制轴向花纹沟9b的其中一个的突起部14b。由此，端部(e1、e2)能够与周向延伸的突起部14a(周向花纹沟)对齐或者与轴向延伸的突起部14b(轴向花纹沟)对齐。

在利用轴向延伸的突起部14b(轴向花纹沟9)的情况下，如图9所示，可以以与轴向花纹沟9的倾斜角度相同的角度来切割橡胶带端部e1或e2，使得端部(所述端部的至少50％、优选为100％)位于轴向花纹沟9的宽度之内。

为了在不切割橡胶带的端部的情况下有效地按压端部(e1、e2)，突起部14的宽度(相应地为所形成的花纹沟的宽度GW)优选地不小于3mm。换句话说，优选地，将端部(e1、e2)放置在具有这种不小于3 mm的宽度GW的突起部14的径向内侧。另外，优选地，端部(e1、e2)的宽度的至少30％——更优选地大于50％——由突起部14按压。即，当生胎放置到模具中时，端部的宽度的至少30％——优选地大于50％——与突起部14重叠。另外，对于出现在外表面上的端部e2，则期望整个端部e2置于成品轮胎的花纹沟的表面的范围内，更优选地位于花纹沟的底部表面的范围内。为此，端部2的宽度的至少50％位于突起部14——尤其是突起部14a——的宽度GW的范围内。

对比试验

试制出型号为215/45ZR17的轿车用充气轮胎，所述轮胎除了表1中所示的规格之外具有相同的结构。对于每种轮胎，生产出100个样品并检验所述样品的胎面橡胶的成品状态以及轮胎均匀性。

成品状态试验：

目视观查胎面橡胶的表面看是否存在由于缠绕终止端部而造成的如同刮痕或割痕的缺陷，并且清点出现这种缺陷的样品轮胎的数量以获得发生率。结果如表1中所示。

轮胎均匀性试验：

根据JASO C607：2000“Test method for automobile tire uniformity(汽车轮胎均匀性试验规程)”测量在10km/h的速度时的径向力波动RFV(总体)。结果在表1中示出，其中数值越小则均匀性越好。

从试验结果可以肯定，与参照轮胎相比，实施例轮胎在胎面橡胶成品状态以及轮胎均匀性方面均胜出。

Claims (14)

1.一种用于制造具有胎面花纹沟的充气轮胎的方法，包括：

构造生胎，其中，所述生胎的构造包括通过以叠搭方式缠绕生橡胶带而制出胎面橡胶，以及

在模具中对所述生胎进行硫化，其中，所述模具设置有用于模制所述胎面橡胶上的胎面花纹沟的突起部，

其特征在于

在所述模具中，将所述突起部的其中之一放置在缠绕成为所述生胎的胎面橡胶的所述生橡胶带的端部的径向外侧，由此

在所述模具中对所述生胎进行硫化的过程中，所述突起部的所述其中之一沿径向朝向所述轮胎的内部相对地按压所述端部。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

将所述突起部的其中之一放置在所述生橡胶带的另一端部的径向外侧，使得所述另一端部沿径向朝向所述轮胎的内部受到相对地按压。

3.根据权利要求1所述的方法，其中

所述突起部的所述其中之一具有至少3mm的宽度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中

所述端部的宽度的至少50％与所述突起部的所述其中之一重叠。

5.根据权利要求1所述的方法，其中

所述胎面橡胶的制造通过以叠搭方式缠绕包括有是上述生橡胶带的第一生橡胶带以及另外的第二生橡胶带的多个生橡胶带而进行，并且

将所述突起部的其中之一定位在所述另外的第二生橡胶带的端部的径向外侧，使得在所述模具中对所述生胎进行硫化的过程中，所述第二生橡胶带的端部沿径向朝向所述轮胎的内部受到相对地按压。

6.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部与放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部相同。

7.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部与放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部不同。

8.根据权利要求1所述的方法，其中

放置在所述生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的一个周向胎面花纹沟的沿周向延伸的突起部。

9.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部以及放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的一个周向胎面花纹沟的一个沿周向延伸的突起部。

10.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部以及放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的两个周向胎面花纹沟的两个沿周向延伸的突起部。

11.根据权利要求1所述的方法，其中

定位在所述生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部的所述其中之一为用于模制所述胎面花纹沟中的一个轴向胎面花纹沟的沿轴向延伸的突起部。

12.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部以及放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的一个轴向胎面花纹沟的一个沿轴向延伸的突起部。

13.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部以及放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的两个轴向胎面花纹沟的两个沿轴向延伸的突起部。

14.根据权利要求5所述的方法，其中

放置在所述第一生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部以及放置在所述第二生橡胶带的端部的径向外侧的所述突起部为用于模制所述胎面花纹沟中的一个周向胎面花纹沟的一个沿周向延伸的突起部以及用于模制所述胎面花纹沟中的一个轴向胎面花纹沟的一个沿轴向延伸的突起部。

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