CN101896332B - 用于制造车辆车轮的轮胎的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胎体帘布层(3)的制备，该胎体帘布层包括多个相互平行并且结合到具有长度(L)、宽度(W)和设计角度(β)的弹性材料中的加强帘线(13)。制备出包括结合到弹性材料中的至少一个加强帘线(13)的具有宽度(wb)的连续条带元件(14)，并且将其缠绕在适用于径向配置的成形支承件(16)上。在设定线圈(S)在相邻线圈(S)上的重叠部分(s)的宽度的情况下，计算出线圈(S)的总数(n)、成形支承件(16)的圆周延伸长度(C)、线圈(S)的真实前进节距(pe)。在径向配置成形支承件(16)以便获得计算出的圆周延伸长度(C)之后，将连续条带元件(14)铺设在成形支承件(16)上以便制作出半成品(11)，沿着穿过连续条带元件(14)的起始端(14a)和末端(14b)的切割线(T)切割该半成品并且从成形支承件(16)上将其展开。
Description
本发明涉及制造车辆车轮的轮胎的方法和设备。具体地说，本发明涉及用于生产用来制造车辆车轮的轮胎的胎体结构的半成品的方法和设备。
车辆车轮的轮胎的制造通常涉及胎体结构的制备，该胎体结构包括一个或多个胎体帘布层，每个胎体帘布层是通过将相对于制造物品自身的纵向延伸方向垂直取向的织物或金属加强线圆周缠绕在构造鼓筒上来形成的。更具体地说，在当前说明书和下面的权利要求书中，表示为与胎体帘布层相关的“设计角”为在胎体帘布层自身的加强线和与所述胎体帘布层的纵向延伸方向平行的方向之间所限定的锐角。根据该定义，所谓的子午线轮胎因此具有大约为90°的设计角。
在缠绕已经完成时，胎体帘布层的各相对端部片在径向外部位置处围绕着环形锚固结构环形卷起，这些环形锚固结构中的每一个通常由其上施加有至少一个填充插入物的基本上圆圈形插入件构成。
然后，将带结构与胎体结构相关联，所述带结构由相对于彼此并且与胎体帘布层成径向叠置关系设置的一层或多层带层构成，并且具有相对于轮胎圆周延伸方向呈交叉取向和/或基本上平行取向的织物或金属加强线。在径向外部位置处，将也由与构成轮胎的其它半成品类似的弹性体材料制成的胎面带施加到带结构上。
要指出的是，对于当前说明书的要求而言，术语“弹性体材料”指的是由至少一种弹性体聚合物和至少一种加强填充物构成的组合物。优选的是，该组合物还包括添加剂例如交联剂和/或增塑剂。由于存在交联剂，所以可以通过加热使该材料铰链以便形成最终制造物品。
另外，在施加胎面带之前或之后，将弹性体材料的各个侧壁施加到胎体结构的侧面结构上，每个侧面结构从胎面带的其中一个侧缘延伸出直到接近胎圈的相应环形锚固结构。
用于制作胎体帘布层的半成品通常是通过将在前面加工步骤中所获得的一段连续制造物品定尺切割而获得的。更具体地说，该物品的制造涉及预备加工步骤，期间通过例如压制，用一层原始弹性体材料涂覆多根相互平行设置的帘线，以便获得连续的制造物品，其中所述帘线沿着纵向方向取向。随后，将该制造物品横向切割以便获得其长度与所获得的制造物品的横向尺寸对应的物品段。
将这些物品段顺序端对端接合或者稍微重叠地连接在一起，以形成其帘线沿着与其纵向延伸方向垂直的方向取向的连续制造物品。
US6969440披露了从包括有呈并排关系纵向设置并且结合到弹性体材料层中的帘线的连续挤出成形条状元件来制造用于制作胎体帘布层的物品的制备方法。该挤出成形条状元件螺旋缠绕在圆柱形鼓筒上，从而每个线圈的侧缘相互紧密接触，以便形成圆柱形套筒。随后沿着与线圈的缠绕角度垂直的方向切割该圆柱形套筒。之后，将该圆柱形套筒铺成平面，以便获得获得以由多个彼此平行靠近设置的条段构成的矩形片形式的制造物品。随后将以片形式的制造物品缠绕在圆柱形鼓筒上，从而这些条段与鼓筒自身的几何轴线平行地延伸，以便形成在制造轮胎中所用的成套筒形式的胎体帘布层，它具有与其几何轴线平行取向的帘线。
在文献EP1226926中描述了生产轮胎帘布层的设备和方法。鼓筒的外表面的周长设定为与用于制作轮胎的帘布层的宽度尺寸相同，或者为其整数倍。鼓筒在延伸方向上的长度设定为与用于制作轮胎的帘布层的长度尺寸相同。将以设有弹性体层的帘线形式的具有预定长度的条带螺旋缠绕在相应的鼓筒上，线圈边缘彼此相邻设置以形成圆柱形管状套筒。沿着与条带长度的延伸方向基本上垂直并且穿过所述条带的起始段和末端的曲线切割管状套筒。
申请人注意到，上述方法基本上只是对于制造子午线轮胎有用，因为它们不能获得单个胎体帘布层，其中作为其一部分的帘线相对于帘布层的纵向延伸方向或者所要制造的轮胎的圆周方向具有不同于90°的帘布层角度。这项要求是在用于高性能和超高性能车辆或赛车的轮胎领域中首先需要的，其中需要制造出适用于任何特定要求例如不同的赛程和条件的胎体结构。
申请人还注意到，仅仅是设计用于形成管状套筒的彼此靠近的线圈的结构不能获得均匀坚固的帘布层结构。
申请人因此觉得需要提高用于制作各个胎体帘布层的设备和方法的灵活性，以便可能的话除了改善帘布层自身质量之外，还能够生产少量或者甚至单独批次的具有能够在每个生产循环改变的特殊规格(长度、宽度、帘布层角度等)的胎体帘布层。
但是，申请人认识到，上面的要求必然不能忽略用于生产轮胎的设备和方法整体生产率。
根据本发明，申请人已经发现，通过实施这样的生产方法可以在制造具有彼此不同的几何特征和构造特征并且在小量的批次中的轮胎中在质量、生产率和操作灵活性方面实现预料不到的优点，其中，在该生产方法中，在设定其设计参数并且计算出相应的铺设参数之后，通过将连续条带元件缠绕在成形支承件上以便获得管状半成品来制造出单个胎体帘布层，所述管状半成品一旦沿着在成形支承件的纵向延伸方向上描绘出的直线经过切割则形成所述胎体帘布层。
具体地说，根据第一方面，本发明涉及用于制造车辆车轮的轮胎的方法，每个轮胎包括具有至少一个胎体帘布层的胎体结构，其中所述至少一个胎体帘布层的制备包括以下步骤：
制备连续条带元件，它包括至少一个结合到弹性体材料中的加强帘线，所述连续条带元件具有一宽度；
提供成形支承件，它可以径向配置并且具有径向外铺设表面和纵向轴线；
设定所述至少一个胎体帘布层的长度、宽度和设计角度；
在将连续条带元件铺设在所述径向外部铺设表面上时，设定线圈在所述连续条带元件的线圈上的重叠部分的宽度；
计算出连续条带元件在径向外铺设表面上的已铺设线圈总数、径向外表面的圆周延伸长度、线圈的真实前进节距；
径向配置所述成形支承件以便获得所计算出的圆周延伸长度；
通过将一个线圈部分重叠在前一个上来将连续条带元件螺旋缠绕在成形支承件上，从而制备出形成有围绕着所述成形支承件的几何轴线缠绕的连续条带元件的半成品。
根据本发明的方法能够按照快捷精确的方式并且在不会产生出任何废料的情况下制造出具有设定设计值的各种胎体帘布层。
实际上，成形支承件的圆周延伸长度、线圈数量和所述线圈的节距(工艺参数)按照这样的方式计算出，即在不必随后裁切帘布层并且消除多余材料的情况下获得所有的设定设计值(胎体帘布层的长度、宽度和设计角度)。
根据第二方面，本发明涉及用于制造车辆车轮的轮胎的设备，每个轮胎包括具有至少一个胎体帘布层的胎体结构，所述设备包括用于制备所述至少一层具有设定长度、宽度和设计角度的胎体帘布层的装置，所述装置包括：
至少一个用于制备连续条带元件的装置，所述条带元件包括至少一个结合到弹性体材料中的加强帘线，所述连续条带元件具有一宽度；
成形支承件，它能够进行径向配置并且具有纵向轴线和具有可调节圆周延伸长度的径向外铺设表面；
配置装置，用于径向配置所述成形支承件；
铺设单元，用于根据线圈总数和线圈的真实前进节距将所述连续条带元件铺设在成形支承件的径向外铺设表面上，以便形成半成品；
用于计算线圈总数、径向外表面的圆周延伸长度和线圈的真实前进节距的装置；
与计算装置可操作相连的控制单元，用于控制所述用于制备所述至少一个胎体帘布层的装置的操作。
为了使得该设备能够精确按尺寸制作胎体帘布层，只要将设定的设计数值(输入数据)输入到计算设备中。因此能够方便快速地设定工作循环。
输入数据的简单改变能够实现在每个循环处制作不同的胎体帘布层，因此给予给设备极大的灵活性。
在至少一个所述方面中的本发明可以具有至少一个以下优选特征。
优选的是，设置切割步骤，其中沿着穿过连续条带元件的起始端和所述连续条带元件的末端的切割线来切割半成品。
更优选的是，在所述切割步骤之后，设置从成形支承件将半成品展开的步骤。
优选的是，线圈数计算作为所述至少一个胎体帘布层的长度、连续条带元件的宽度设计角度和重叠部分的宽度的函数。
另外，真实节距计算作为所述至少一个胎体帘布层的长度、连续条带元件的宽度、设计角度和重叠部分的宽度的函数。
另外，圆周延伸长度计算作为所述至少一个胎体帘布层的宽度、所述至少一个胎体帘布层的长度、连续条带元件的宽度、设计角度和重叠部分的宽度的函数。
而且，相对于与成形支承件的纵向轴线平行的方向，切割线的每条切线根据所述至少一个胎体帘布层的宽度、所述至少一个胎体帘布层的长度、连续条带元件的宽度、设计角度和重叠部分的宽度界定了切割角度。
除非进行了数值近似，否则所有工艺参数都要考虑所有设定的设计数值来计算出，以便获得准确具有所述数值的帘布层。
根据与所进行的计算相关的优选实施方案，通过以下方法计算出线圈的总数：
用沿着所述胎体帘布层沿着与线圈垂直的方向的所述长度的投影长度除以在连续条带元件的宽度和重叠部分的宽度之间的差值，该结果近似于最接近的总数。
优选通过以下方法计算出真实节距：
用所述胎体帘布层沿着与线圈垂直的方向的所述长度的投影值除以线圈总数。
另外优选的是，通过以下方法计算出成形支承件的圆周延伸长度：
计算出线圈相对于与成形支承件纵向轴线垂直的平面的倾角；
计算出在与所述纵向轴线平行的直线上开始和结束的线圈的长度；
通过所述长度和所述倾角的余弦的乘积计算出所述成形支承件的所述圆周延伸长度。
优选的是，计算出在切割线的预定点的切线和与纵向轴线平行并且穿过所述预定点的方向之间限定的切割角度，作为线圈倾角和与设计角度互余的角度的代数和。
根据优选实施方案，缠绕连续条带元件的步骤包括在成形支承件的每次旋转期间将成形支承件设定成绕着纵向轴线转动并且使得连续条带元件的铺设头沿着与所述纵向轴线平行的方向向前运动等于真实节距在所述纵向轴线上的投影值的长度。
另外，在连续条带元件的缠绕步骤期间，根据所述至少一个胎体帘布层的宽度、所述至少一个胎体帘布层的长度、连续条带元件的宽度、设计角度和重叠部分的宽度，相对于连续条带元件的起始端测量出的成形支承件的最后一次转动相位角不是360°。
另外，优选的是，切割线圈的步骤包括使得成形支承件绕着纵向轴线转动并且使得切割头沿着与所述纵向轴线平行的方向向前运动的步骤。
这些运动可以相对简单的通过不非常复杂并且同时确保最佳的精度、高执行速度和高可靠性的装置来实现。
优选的是，重叠部分的宽度大于大约0.3mm。
另外，优选的是，重叠部分的宽度小于大约3mm。
更优选的是，重叠部分的宽度大于大约0.5mm。
另外，优选的是，重叠部分的宽度小于大约2mm。
即使在使之受到径向变形以给它赋予轮胎的环形形状时，在线圈之间的重叠也确保了设计用来形成胎体帘布层的半成品的连续性。
优选的是，连续条带元件的宽度大于大约5mm。
另外优选的是，连续条带元件的宽度小于大约60mm。
更优选的是，连续条带元件的宽度大于大约10mm。
另外优选的是，连续条带元件的宽度小于大约50mm。
执行速度使得能够在影响每个工作循环的持续时间的情况下使用有限宽度的连续条带元件。
优选的是，设计角度大于50°。
另外优选的是，设计角度小于大约90°。
更优选的是，设计角度大于大约60°。
另外优选的是，设计角度小于大约85°。
更优选的是，设计角度大于大约65°。
另外优选的是，设计角度小于大约75°。
根据优选实施方案，与所述至少一个胎体帘布层的所述长度对应的是所述长度的约数整数。
更优选的是，与所述至少一个胎体帘布层的所述宽度对应的是所述宽度倍数整数。
优选的是，所述约数整数和倍数整数具有相同的数值。
另外，在所述半成品具有与所述约数整数相同的长度时，该方法包括将多个半成品纵向连接在一起以便获得具有所述长度的胎体帘布层的步骤。
另外，在所述半成品具有与所述约数整数相同的长度和与所述倍数整数相等的宽度时，该方法还包括将半成品分割成多个其宽度与胎体帘布层的宽度相同的部分半成品并且将所述部分半成品纵向连接在一起以便获得所述长度的胎体帘布层。
根据这些变型，可以使用更短并且更不笨重的圆柱形支承件，适用于通过机械臂操控。
根据优选实施方案，设有切割单元，用于沿着在成形支承件的纵向延伸方向延伸的切割线切割所述半成品。
优选的是，设有用于从成形支承件将半成品展开的装置。装置、
更优选的是，所述控制单元根据从所述计算装置接收到的数据控制着用于径向配置所述成形装置的装置、铺设单元和切割单元。
优选的是，用于计算线圈数的计算装置将所述至少一个胎体帘布层的长度、所述连续条带元件的宽度、所述至少一个胎体帘布层的设计角度和线圈在相邻线圈上的重叠部分的宽度作为输入数据。
另外，用于计算真实节距的计算装置将所述至少一个胎体帘布层的长度、所述连续条带元件的宽度、所述至少一个胎体帘布层的设计角度和线圈在相邻线圈上的重叠部分的宽度作为输入数据。
另外，用于计算圆周延伸长度的计算装置将所述至少一个胎体帘布层的宽度、所述至少一个胎体帘布层的长度、所述连续条带元件的宽度、所述至少一个胎体帘布层的设计角度和线圈在相邻线圈上的重叠部分的宽度作为输入数据。
优选的是，铺设单元包括用于将成形支承件设定成围绕着纵向轴线转动的装置、铺设头和用于使得铺设头沿着与所述纵向轴线平行的方向运动的装置。
另外优选的是，切割单元包括用于将成形支承件设定成围绕着纵向轴线转动的装置、切割头和用于使得切割头沿着与所述纵向轴线平行的方向运动的装置。
这些装置的结构简单确保了最佳的加工精度、高执行速度和高可靠性。
根据优选实施方案，该设备包括具有铺设单元的铺设站、具有切割单元的切割站和用于在铺设站和切割站之间传送成形支承件的装置。
该方案能够进一步减少用于获得帘布层的所需工作循环时间。实际上，在铺设站中在第一成形支承件上正在制备半成品的同时，在切割站中切开前面在第二成形支承件上制造的半成品。
优选的是，用于从成形支承件中将半成品展开的装置包括输送带并且用于确定成形支承件在输送带上的滚动的装置。
因此，由于一旦已经完成半成品的切割和展开就将所述半成品铺设在输送带上并且立即将它带到随后的工作站，所以进行了连续加工。
优选的是，所述切割单元包括剪子。
可选的是，所述切割单元包括旋转刀片。
可选的是，所述切割单元包括固定刀片。
优选的是，为了改变成形支承件外表面的圆周延伸长度，该成形支承件包括借助于配置装置可以径向运动的连续圆周扇区。
优选的是，用于制备连续条带元件的装置包括输送构件。
根据优选实施方案，输送构件为挤压机。
另外优选的是，所述成形支承件为圆柱形。
从根据本发明用于制造轮胎的方法和设备的优选但不唯一的实施方案的详细说明中将更加了解其它特征和优点。该说明将在下面参照以非限定实施例的方式给出的附图给出，其中：
图1示意性地显示出根据本发明属于轮胎制造设备的适用于制备胎体帘布层的装置；
图2为根据本发明的方法适用于制造胎体帘布层的条带元件的剖面部分的透视图；
图3显示出缠绕在属于在图1中看到的装置的成形支承件上以便形成半成品的图2的条带元件；
图3a显示出在图3中的成形支承件的放大端部；
图4为根据本发明的方法从在图3中的成形支承件展开的半成品的平面图；
图5显示出缠绕在构造鼓筒上的在图4中所看到的半成品；
图6显示出缠绕在本发明方法的变型中所采用的成形支承件上的在图2中的条带元件；
图7为从图6的成形支承件中展开的半成品的平面图；
图8显示出根据本发明方法的变型在下一步加工步骤之后在图7中所看到的半成品；
图9为可以通过所述方法和设备获得的轮胎的不完整径向剖视图。
参照这些附图，大体上用标号1表示的是属于用于构造胎体结构2a的装置的、用于制备胎体帘布层3的装置(图1)，该用于构造胎体结构2a的装置又是根据本发明用于制造车辆车轮的轮胎2的设备的一部分。
该设备设计用于制造主要包括具有至少一个胎体帘布层3的胎体结构2a的轮胎2(图9)。可以在内部将气密弹性体材料层或所谓的衬垫4施加在胎体帘布层3上。每个都包括在径向外部位置处承载着弹性填充物5b的所谓的胎圈芯5a的两个环形锚固结构5与胎体帘布层3的相应端部垫带3a接合。环形锚固结构5结合在通常用名称“胎圈”6标识的区域附近，在那里通常出现在轮胎2和相应安装轮辋之间的接合。
包括一个或多个带层7a、7b的带结构7在圆周上施加在胎体帘布层3周围，并且胎面带8在圆周上覆盖着带结构7。
所谓的“底带插入物”9可以与带结构7相关联，并且它们每一个都位于胎体帘布层3与带结构7的轴向相对端缘中的一个之间。另外或者作为底带插入物9的代替，弹性材料和/或包括与轮胎的圆周延伸方向基本上平行的织物或金属线(零度带层)或其它加强元件的环形插入物(未示出)可以至少在带层7a、7b的轴向相对端缘上径向叠置和/或至少在所述端缘处插入在带层7a、7b自身之间。
每个都从相应的胎圈6向胎面带8的相应侧缘延伸的两个侧壁10在横向相对的位置处施加在胎体帘布层3上。
用于构造胎体结构2a的装置包括所述用于制备作为半成品的片状产品11的胎体帘布层3的装置1和构造鼓筒12。其它装置适用于将以片11形式的半成品缠绕在构造鼓筒12上，并且将该半成品的纵向相对端部11a相互连接，以便形成在轴向相对位置处具有所述端部垫带3a的管状套筒(图5)。
更详细地说，如图4所示，半成品11为在平面图中具有基本上矩形或菱形形状的材料带，其主要尺寸限定了帘布层3的长度“L”和沿着与长度“L”垂直的方向测量出的宽度“W”。一旦已经形成轮胎2，则长度“L”沿着后者的圆周方向“Y-Y”延伸。管状套筒的圆形相对边缘限定了所述端部垫带3a。
该半成品11形成有多根加强线13，它们相互平行并且结合到弹性材料基质中。具有与帘布层3的纵向延伸方向平行的方向“Y-Y”即与长度“L”平行并且与帘布层3的宽度“W”垂直的方向的帘线13限定了设计角度“β”，被称为“帘布层角度”。在已经完成轮胎2时，方向“Y-Y”限定了轮胎2的圆周方向。设计角度“β”因此为由帘线13与轮胎2的圆周方向“Y-Y”限定的锐角。优选的是，所述设计角度“β”大约为50°至大约90°，更优选大约为60°至大约85°，最优选大约为65°至75°。
未示出的装置围绕着每一个端部垫带3a共轴接合其中一个环形锚固结构5，进行将包括带结构7和胎面带8的外部套筒定位在围绕着圆柱形胎体套筒的共轴对中位置处，并且通过胎体帘布层的径向膨胀将胎体套筒成形为环形结构，以便确定所述胎体套筒施加在外套筒的径向内部表面上。
这样成型的轮胎2有助于进行在工作循环中设置的硫化处理和/或其它加工操作。
根据本发明，在轮胎2的构造期间，根据图2中所示的内容，所述至少一个胎体帘布层3设置成从至少一个连续条带元件14开始制造，该连续条带元件优选包括彼此相邻纵向设置并且结合到原始弹性材料中的一个或多根加强帘线13。
以横截面显示出的连续条带元件14具有带有锥形端部的平坦延伸部分。连续条带元件14的截面其主要尺寸将连续条带元件14的宽度“Wb”限定为优选为5mm至60mm，更优选为10mm至50mm。
可以用包括至少一个输送构件例如挤压机或挤压模(未示出)的装置来制备连续条带元件14，所述挤压机或挤压模由加强帘线13纵向穿过并且设计用来挤出弹性涂层以便将它直接施加到帘线13上，同时后者由拖曳棍或等同的驱动装置纵向拖放。
可选的是，该连续条带元件14可以在前面加工步骤中单独生产出，在该情况中制备装置可以包括例如放线架，从中在加工过程的执行期间将条带元件14自身展开。
使来自挤压机、卷筒或其它制备装置的连续条带元件14受到铺设单元15的作用，从而使得条带元件围绕着优选为圆柱形并且优选具有圆形基底的成形支承件16的纵向轴线“X-X”螺旋缠绕，从而用条带元件14自身形成多个相互部分重叠的线圈“S”(图1)。
成形支承件16能够径向配置，即它具有带有可调节的圆周延伸部分“C”的径向外铺设表面17。
在所示的实施方案中，为了简化表示为设有连续表面的圆柱体，圆周延伸部分“C”为圆周并且通过只是示意性显示出的配置装置18来改变成形支承件16的直径“D”来实现圆周延伸部分“C”的调节。
在未示出的优选实施方案中，铺设表面17形成有多个圆周扇区，它们围绕着纵向轴线“X-X”连续设置。配置装置18用来使得这些圆周扇区沿着相对于纵向轴线“X-X”径向的方向平移，以便确定在成形支承件16的直径尺寸方面的变化。因此，成形支承件16的圆周延伸部分“C”不是圆形，但是它由一系列连续设置的扇区构成，从而限定出一多边形。
在所有情况下，在本说明书的延续部分中以及在所附权利要求中，对于“圆周延伸部分C”而言，打算通过沿着与纵向轴线“X-X”垂直的平面将成形支承件16分区来获得该图外周边的测量值。
在所示的非限定实施方案中，铺设单元15包括用于将成形支承件16设定成围绕着纵向轴线“X-X”转动的装置例如芯棒、铺设头19和用来使得铺设头19沿着与所述纵向轴线“X-X”平行的方向“dd”运动的只是示意性显示出的装置19a。
铺设头19接收来自挤压机、卷筒或其它制备装置的连续条带14，并且能够将它施加到铺设表面17上。
更详细地说，成形支承件16按照一种“v”方式围绕着其纵向轴线“X-X”连续转动，并且同时铺设头19与该纵向轴线“X-X”平行地向前运动，同时进行条带元件14的分配。
在所有情况下，与单独元件的具体运动无关，在成形支承件16和铺设头19之间的相对运动围绕着纵向轴线“X-X”描绘出基本上螺旋性的轨迹。
在铺设已经完成时，连续条带元件14将卷起的所述半完成的片状产品11限定成象在成形支承件16上的管子(图3)。
用于制备胎体帘布层3的装置1还包括能够沿着在成形支承件16的纵向延伸部分上延伸的直线“T”在仍然卷起的半成品11上进行切割的切割单元20，所述直线穿过连续条带元件14的起始端和末端并且与限定了所要获得的胎体帘布层的长度“L”的所述方向平行(图3)。
在所示的非限定实施方案中，切割单元20包括用于将成形支承件16设定成绕着纵向轴线“X-X”转动的装置，这些装置可以是在连续条带元件14的铺设期间操作的相同装置，还包括切割头和用来使得切割头21沿着与所述纵向轴线“X-X”平行的方向“dt”运动的只是示意性显示出的装置21a。切割头21例如包括剪子、旋转刀片或固定刀片。
更详细地说，成形支承件16绕着其纵向轴线“X-X”旋转，从而描绘出圆弧或一个或多个全圆，并且同时切割头21与所述纵向轴线“X-X”平行的向前运动。
优选的是，铺设和切割操作在不同的站中进行，即包括铺设单元20的铺设站和包括切割单元21的切割站。在这两个站之间操作的装置在所述站之间传送成形支承件16。更详细地说，在用于将连续条带元件14铺设在其中一个成形支承件16上的操作最后，该成形支承件16从铺设站向切割站运动，同时将新的成形支承件16装载在铺设站中以便也接收连续条带元件14。
在切割完成时，将半成品11打开，从成形支承件15释放出，并且放置在优选由输送带限定的表面上，从而将该半成品传送给向构造鼓筒12或其它加工操作。未示出的装置因此能够从成形支承件16中将半成品11展开，并且除了输送带之外，它们例如包括用于确定成形支承件16在输送带上的滚动的装置。
在图4中显示出打开的半成品11，其中可以看出，由于帘线13与连续条带元件14平行，所以设计角度“β”界定在与帘布层3的纵向延伸部分平行的方向“Y-Y”和连续条带元件14的每一段的纵向延伸部分之间。
在根据本发明的工艺中，为了在紧接着切割和展开之后能够获得准确具有预定参数即帘布层3的长度“L”、宽度“W”和设计角度“β”，计算出连续条带元件14的缠绕线圈“S”的总数“n”，径向外表面17的圆周延伸长度“C”和线圈“S”沿着与纵向轴线“X-X”平行的方向的真实前进节距“pe”，并且根据计算出的参数铺设连续条带元件14。
为此，除了预先设定帘布层3的长度“L”、宽度“W”和设计角度“β”之外，还设定重叠部分“s”的宽度。
重叠部分“s”的宽度为与纵向轴线“X-X”平行的测量出的在铺设在成形支承件16上的连续条带元件14的两个相邻线圈“S”之间的重叠区域的宽度。
优选的是，重叠部分“s”的宽度大约为0.3mm至3mm，更优选大约为0.5至2mm。
另外，通过限定为在线圈“S”的纵向延伸部分的笔直切线和与纵向轴线“X-X”垂直的平面之间界定的角度的螺旋角度“α”来区分螺旋位移。该螺旋角度“α”也是在与纵向轴线“X-X”平行的方向和与线圈“S”的纵向延伸部分垂直的方向之间限定的角度，如图3a所示。
上面限定的重叠部分“s”的宽度容易与沿着与连续条带元件14垂直的方向测量出的重叠部分的宽度混淆，因为螺旋角度“α”为“较小”的角度，从而其以弧度为单位的测量值容易与sinα和tanα的测量值混淆。
线圈“S”的总数“n”和真实前进节距“pe”计算为所述至少一个胎体帘布层13的长度“L”、所述连续条带元件14的宽度“Wb”、设计角度“β”和所述重叠部分“s”的宽度的函数。
优选的是，通过将胎体帘布层3沿着与线圈“S”垂直的方向的长度“L”的投影值除以在连续条带元件14的宽度“Wb”和重叠部分“s”的宽度之间的差值并且通过将该结果近似于最接近的总数来计算出线圈的总数“n”。
具体地说，如果在计算数和其整数部分之间的差值小于或等于0.5，则它近似于下整数“n”。如果在计算出的数和其整数部分之间的差值大于或等于0.51，则它近似于上整数。
通过将沿着与线圈“S”垂直的方向的长度“L”的投影值除以前面计算出的线圈总数“n”来计算出真实节距“pe”。
结果连续条带元件14以在图3a中所示的真实重叠部分“Se”缠绕，这与设定值“s”稍微不同并且等于在宽度“wb”和计算出的真实节距“pe”之间的差值。
优选的是，在真实重叠部分“se”和设定值“s”之间的差值其绝对值必须小于0.5mm。
圆周延伸长度“C”计算作为所述至少一个胎体帘布层13的宽度“W”、长度“L”、所述连续条带元件14的宽度“Wb”、设计角度“β”和所述重叠部分“s”的宽度的函数。
优选的是，通过得出所述螺旋角度“α”、计算出在与纵向轴线“X-X”平行的直线上起始和结束的线圈“S”’的长度“l’s”并且将所述圆周延伸长度“C”得出作为长度“l’s”与倾角“α”的余弦的乘积来计算出成形支承件16的圆周延伸长度“C”。
具体地说，为了螺旋角度“α”，首先计算出在切割线“T”上起始和终止的线圈“S”的长度“ls”。
重要的是要注意，如果将具有在切割线“T”上起始和终止的长度“ls”的一段连续条带元件作为单个线圈“S”，所有“n”个线圈“S”具有精确等于“ls”的相同长度。
长度“ls”等于在宽度“W”和设计角度“β”的正弦之间的比值。螺旋角度“α”由在真实节距“pe”和刚计算出的长度“ls”之间的比值的反正弦给出。所用的连续条带元件14的整体长度因此为长度“ls”和线圈“S”的总数“n”的乘积。
如果相反将具有在与纵向轴线“X-X”平行的直线上起始和终止的长度“l’s”的一段连续条带元件作为单个线圈“S”’，则最后的线圈“S”’具有与“ls”和“l’s”两者都不同的长度。具体地说，，最后的线圈“S”’可以比具有长度“l’s”的其它线圈长与线圈的总数“n”与真实节距“pe”的乘积乘以螺旋角度“α”和与设计角度“β”互余的角度(90°-β)的总和的正弦的相位弧度“as”(图1和3a)。
在圆周延伸长度“C”已知的情况下，在连续条带元件14的开始铺设之前，将成形支承件16配置成可以获取所述圆周延伸长度“C”。
随后，在成形支承件16正在旋转期间，在成形支承件16的每次旋转期间使得铺设头19向前运动与真实节距“Pe”相等的长度直到铺设了具有长度“ls”的“n”个线圈“S”。
如果将连续条带元件14的起始端14a当作用于成形支承件16转动的参考元件，针对所考虑的参考元件测量出的成形支承件16的最后一次转动因此针对相位角“ω”而言小于360°。该相位角“ω”取决于胎体帘布层3的宽度“W”、胎体帘布层3的长度“L”、连续条带元件14的宽度“wb”、设计角度“β”和重叠部分“s”的宽度。更详细地说，相位角“ω”为由前面计算出的相位弧“as”对着的角度。
另外，由于切割线必须穿过连续条带元件14的起始端14a和末端14b，所以通常它为曲线。切割线“T”的每条切线相对于成形支承件16的纵向轴线“X-X”平行的方向限定了切割角度“γ”，该切割角度取决于宽度“W”、长度“L”、宽度“Wb”、设计角度“β”和重叠部分“s”的宽度。更详细地说，该切割角度“γ”等于螺旋角度“α”和与设计角度“β”互余的角度的总和。
在“β”不是90°时，如果要成型双帘布层轮胎，则第二帘布层通常具有与第一帘布层相等并且相反的角度。在该情况中，第二帘布层的角度“γ”将为：γ＝α-(90-β)。
根据本发明的方法的可选实施方案(未示出)，在成形支承件16上制作的半成品11具有与所要制作的帘布层3的长度“L”的约数整数相等的长度“L1”以及帘布层3自身的宽度“W”。
因此，制作出多个半成品11，针对其每一个，根据胎体帘布层3的长度“L”的约数整数计算出线圈“S”的总数“n”、圆周延伸长度“C”、真实节距“pe”。
然后将多个半成品11纵向连接在一起以便获得具有长度“L”和宽度“W”的胎体帘布层3。
根据在图6、7和8中所示的本发明方法的另一个可选实施方案，在成形支承件16上制作的半成品11具有与所要制作的帘布层3的长度“L”的约数整数相等的长度“L1”和与帘布层3自身的宽度“W”的相应倍数整数相等的宽度“W1”。因此，如果L1＝L/3，W1＝3W，则“3”表示约数和倍数的“值”。这样，可以产生出具有成型轮胎所需的表面的帘布层。
因此，制作出单个半成品11，其中根据长度“L”的约数整数以及胎体帘布层3的宽度“W”的倍数整数计算出线圈“S”的总数“n”、圆周延伸长度“C”和线圈“S”的真实前进节距“pe”。
然后，将半成品11分割成具有与胎体帘布层3的宽度“W”相同的宽度的部分半成品11b，并且将这些部分半成品11b纵向连接在一起以便获得具有长度“L”和宽度“W”的胎体帘布层3(图8)。
与所的特定方法无关，根据本发明的设备优选包括计算装置22通常为计算机，能够从操作人员输入数据(宽度“W”、长度“L”、宽度“wb”、设计角度“β”、重叠部分“s”的宽度)开始计算出线圈“S”的总数“n”、径向外表面17的圆周延伸长度“C”，线圈“S”的真实前进节距“pe”和该设备操作所可能需要的其它参数。
计算装置与连接在配置装置18、铺设单元15和切割单元20上的控制单元23可操作地连接，以便基于从计算装置22接收到的数据分别控制该配置装置18、铺设单元15和切割单元。
Claims (49)
1.一种用于制造车辆车轮的轮胎的方法，每个轮胎(2)包括具有至少一个胎体帘布层(3)的胎体结构(2a)，
其中，所述至少一个胎体帘布层(3)的制备包括以下步骤：
制备连续条带元件(14)，其包括至少一个结合到弹性体材料中的加强帘线(13)，所述连续条带元件(14)具有宽度(wb)；
提供成形支承件(16)，其可以径向配置并且具有径向外铺设表面(17)和纵向轴线(X-X)，所述径向外铺设表面(17)具有可调节的圆周延伸长度(C)；
设定所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、宽度(W)和设计角度(β)；
设定在将所述连续条带元件铺设在所述径向外铺设表面(17)上时线圈(S)在所述连续条带元件(14)的已铺设线圈(S)上的重叠部分(s)的宽度；
从所述至少一个胎体帘布层(3)的设定的长度(L)、设定的宽度(W)、设定的设计角度(β)和连续条带元件(14)的宽度(wb)以及重叠部分(s)的设定的宽度开始，利用计算装置计算连续条带元件(14)在径向外铺设表面(17)上的已铺设线圈(S)的总数(n)、该径向外铺设表面(17)的圆周延伸长度(C)、线圈(S)的真实前进节距(pe)，以获得胎体帘布层(3)的设定的长度(L)、设定的宽度(W)和设定的设计角度(β)；
利用配置装置来径向配置所述成形支承件(16)以便获得所计算出的圆周延伸长度(C)；
利用铺设单元通过将一个线圈(S)部分地重叠在前一个上来将连续条带元件(14)螺旋缠绕在成形支承件(16)上，从而制备出形成有围绕着所述成形支承件(16)的纵向轴线(X-X)缠绕的连续条带元件(14)的半成品(11)；
沿着穿过连续条带元件(14)的起始端(14a)和所述连续条带元件(14)的末端(14b)的切割线(T)切割半成品(11)；以及
根据从所述计算装置接收的数据，利用控制单元控制配置装置、铺设单元和切割单元，
其中，缠绕连续条带元件(14)的步骤包括在成形支承件(16)的每次旋转的过程中，将成形支承件(16)设定成绕着纵向轴线(X-X)转动并且使得连续条带元件(14)的铺设头(19)沿着与所述纵向轴线(X-X)平行的方向向前运动等于所述真实节距(pe)在所述纵向轴线(X-X)上的投影的长度，并且
其中，在连续条带元件(14)的缠绕步骤期间，相对于连续条带元件(14)的起始端(14a)测量出的成形支承件(16)的最后一次转动与360°相差一相位角(ω)，该相位角取决于所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)、所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、设计角度(β)、连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述切割步骤之后，设置从成形支承件(16)将半成品(11)展开的步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述已铺设线圈的总数(n)计算作为所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、设计角度(β)、连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度的函数。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述真实节距(pe)计算作为所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、设计角度(β)、连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度的函数。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述圆周延伸长度(C)计算作为所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)、所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、设计角度(β)、连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度的函数。
6.如权利要求1所述的方法，其中，相对于与所述成形支承件(16)的纵向轴线(X-X)平行的方向，所述切割线(T)的每条切线根据所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)、所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、设计角度(β)、连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度界定切割角度(γ)。
7.如权利要求1至2和6中任一项所述的方法，其中，通过以下方法计算所述已铺设线圈的总数(n)：
将沿着与线圈(S)垂直的方向的所述胎体帘布层(3)的所述长度(L)的投影除以在连续条带元件(14)的宽度(wb)和重叠部分(s)的宽度之间的差值，将该结果近似为最接近的总数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，通过以下方法计算所述真实前进节距(pe)：
将沿着与线圈(S)垂直的方向的所述胎体帘布层(3)的所述长度(L)的投影除以所述已铺设线圈的总数(n)。
9.如权利要求1所述的方法，其中，通过以下方法计算成形支承件(16)的所述圆周延伸长度(C)：
计算线圈(S)相对于与成形支承件(16)的纵向轴线(X-X)垂直的平面的倾角(α)；
计算在与所述纵向轴线(X-X)平行的线上开始和结束的线圈(S)的长度(ls)；
通过与所述纵向轴线平行的线上开始和结束的所述线圈的长度(ls)和所述倾角(α)的余弦的乘积计算出所述成形支承件(16)的所述圆周延伸长度(C)。
10.如权利要求9所述的方法，其中，计算出在预定点处的切割线(T)的切线和与纵向轴线(X-X)平行并且穿过所述预定点的方向之间限定的切割角度(γ)，作为线圈(S)的倾角(α)和与设计角度(β)互余的角度的代数和。
11.如权利要求1所述的方法，其中，切割半成品的步骤包括使得成形支承件(16)绕着所述纵向轴线(X-X)转动并且使得切割头(19)沿着与所述纵向轴线(X-X)平行的方向向前运动的步骤。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述重叠部分(s)的宽度大于0.3mm。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述重叠部分(s)的宽度小于3mm。
14.如权利要求1所述的方法，其中，所述重叠部分(s)的宽度大于0.5mm。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述重叠部分(s)的宽度小于2mm。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续条带元件(14)的宽度(wb)大于5mm。
17.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续条带元件(14)的宽度(wb)小于60mm。
18.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续条带元件(14)的宽度(wb)大于10mm。
19.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续条带元件(14)的宽度(wb)小于50mm。
20.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)大于50°。
21.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)小于90°。
22.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)大于60°。
23.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)小于85°。
24.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)大于65°。
25.如权利要求1所述的方法，其中，所述设计角度(β)小于75°。
26.如权利要求1至2、6、8至25中任一项所述的方法，其中，所述半成品(11)具有的长度(L1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)的约数整数。
27.如权利要求1至2、6、8至25中任一项所述的方法，其中，所述半成品(11)具有的宽度(W1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)的对应倍数整数。
28.如权利要求26所述的方法，其中，所述半成品(11)具有的宽度(W1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)的对应倍数整数，所述约数整数和倍数整数具有相同的数值。
29.如权利要求26所述的方法，其中，该方法包括将多个半成品(11)纵向连接在一起以便获得具有所述至少一个胎体帘布层的长度(L)的胎体帘布层(3)的步骤。
30.如权利要求28所述的方法，其中，该方法还包括将半成品(11)分割成多个部分半成品(11b)并且将所述部分半成品(11b)纵向连接在一起以便获得具有所述至少一个胎体帘布层的长度(L)的胎体帘布层(3)，其中所述部分半成品(11b)具有与胎体帘布层(3)的宽度(W)相同的宽度。
31.一种用于制造车辆车轮的轮胎的设备，每个轮胎包括具有至少一个胎体帘布层(3)的胎体结构(2a)，所述设备包括用于制备所述至少一个具有长度(L)、宽度(W)和设计角度(β)的胎体帘布层(3)的装置(1)，所述装置(1)包括：
至少一个用于制备连续条带元件(14)的装置，所述连续条带元件包括至少一个结合到弹性体材料中的加强帘线(13)，所述连续条带元件(14)具有宽度(wb)；
成形支承件(16)，它能够径向配置并且具有纵向轴线(X-X)和径向外铺设表面(17)，该径向外铺设表面具有可调节的圆周延伸长度(C)；
配置装置(18)，用于径向配置所述成形支承件(16)；
铺设单元(15)，用于根据线圈(S)的总数(n)和线圈(S)的真实前进节距(pe)将所述连续条带元件(14)铺设在成形支承件(16)的径向外铺设表面(17)上，以便形成半成品(11)；
计算装置(22)，所述计算装置用于从所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、宽度(W)和设计角度(β)、以及在将所述连续条带元件铺设在所述径向外铺设表面(17)上时线圈(S)在所述连续条带元件(14)的已铺设线圈(S)上的重叠部分(s)的宽度开始，计算线圈(S)的总数(n)、所述径向外铺设表面(17)的圆周延伸长度(C)和线圈(S)的真实前进节距(pe)；
切割单元(20)，用于沿着在成形支承件(16)的纵向延伸方向延伸的切割线(T)切割所述半成品(11)；
控制单元(23)，其与计算装置(22)可操作地相关联，并且连接到所述配置装置(18)、所述铺设单元(15)和所述切割单元(20)，以基于从所述计算装置(22)接收的数据控制所述配置装置(18)、所述铺设单元(15)和所述切割单元(20)，
其中，所述铺设单元(15)包括用于将成形支承件(16)设定成围绕着纵向轴线(X-X)转动的装置、铺设头(19)和用于使得铺设头(19)沿着与所述纵向轴线(X-X)平行的方向运动的装置(19a)。
32.如权利要求31所述的设备，包括用于从成形支承件(16)将半成品(11)展开的装置。
33.如权利要求31或32所述的设备，其中，所述控制单元(23)基于从所述计算装置(22)接收到的数据控制所述用于径向配置所述成形支承件(16)的配置装置(18)、铺设单元(15)和切割单元(20)。
34.如权利要求31或32所述的设备，其中，所述用于计算线圈的总数(n)的计算装置(22)将所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、所述连续条带元件(14)的宽度(wb)、所述至少一个胎体帘布层(3)的设计角度(β)和线圈(S)在相邻线圈(S)上的重叠部分(s)的宽度作为输入数据。
35.如权利要求31或32所述的设备，其中，用于计算真实节距(pe)的计算装置(22)将所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、所述连续条带元件(14)的宽度(wb)、所述至少一个胎体帘布层(3)的设计角度(β)和线圈(S)在相邻线圈(S)上的重叠部分(s)的宽度作为输入数据。
36.如权利要求31或32所述的设备，其中，用于计算圆周延伸长度(C)的计算装置(22)将所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)、所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)、所述连续条带元件(14)的宽度(wb)、所述至少一个胎体帘布层(3)的设计角度(β)和线圈(S)在相邻线圈(S)上的重叠部分的宽度作为输入数据。
37.如权利要求31或32所述的设备，其中，所述切割单元(20)包括用于将成形支承件(16)设定成围绕着纵向轴线(X-X)转动的装置、切割头(21)和用于使得切割头(21)沿着与所述纵向轴线(X-X)平行的方向(dt)运动的装置(21a)。
38.如权利要求31或32所述的设备，包括具有铺设单元(15)的铺设站、具有切割单元(20)的切割站和用于在铺设站和切割站之间传送成形支承件(16)的装置。
39.如权利要求32所述的设备，其中，用于从成形支承件(16)中将半成品(11)展开的装置包括输送带和用于确定成形支承件在所述输送带上滚动的装置。
40.如权利要求32所述的设备，其中，所述切割单元(20)包括剪子。
41.如权利要求32所述的设备，其中，所述切割单元(20)包括旋转刀片。
42.如权利要求32所述的设备，其中，所述切割单元(20)包括固定刀片。
43.如权利要求31至32和39至42中任一项所述的设备，其中，所述成形支承件包括借助于配置装置(18)能够径向运动的连续圆周扇区。
44.如权利要求31至32和39至42中任一项所述的设备，其中，所述用于制备连续条带元件的装置包括输送构件。
45.如权利要求44所述的设备，其中，所述输送构件为挤压机。
46.如权利要求31至32和39至42中任一项所述的设备，其中，所述成形支承件(16)为圆柱形。
47.如权利要求34所述的设备，其中，所述半成品(11)具有的长度(L1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的长度(L)的约数整数。
48.如权利要求36所述的设备，其中，所述半成品(11)具有的宽度(W1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)的对应倍数整数。
49.如权利要求47或48所述的设备，其中所述半成品(11)具有的宽度(W1)等于待制造的所述至少一个胎体帘布层(3)的宽度(W)的对应倍数整数，所述约数整数和倍数整数具有相同的数值。
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