CN102476461B - 刚度增强的胎面元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及刚度增强的胎面元件。轮胎胎面可通过同时地挤出由第一材料所形成的胎面行驶面以及由第二材料所形成的胎面基部而形成，第二材料具有与第一材料相当大不同的刚度特性。一个胎面元件可具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料制成的条，第二胎面元件也可具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料制成的条。

Description

刚度增强的胎面元件
技术领域
本发明总体上涉及与充气轮胎有关的方法和装置，更具体地涉及与具有胎面的充气轮胎有关的方法和装置，该胎面带有由胎面基部材料制成的条，所述胎面基部材料具有较高的刚度特性并且延伸入具有较低刚度特性的胎面行驶面材料中。
背景技术
对于本领域技术人员而言已知的是，充气轮胎的胎面花纹的总体性能(包括例如湿路面操作性、干路面操作性、和停车的性能标准)会受到胎面元件刚度特征的影响。增加胎面元件刚度的已知方法包括：使用相对较硬的胎面基部材料并且使用相对较硬的胎面行驶面材料。然而，这些方法通常存在有损其它胎面性能标准的缺点。
还已知，如国际公布WO2005/063509号中所教导的，提供一种具有由具有第一弹性模量的第一材料形成的部分以及由具有第二弹性模量的第二材料形成的其他部分的轮胎胎面。然而，此方法的问题是必须按顺序地使轮胎胎体从施加第一材料的第一工位移动、然后至施加第二材料的第二工位。因此，此方法存在复杂性增加和成本增加的缺点。
需要一种增加轮胎胎面元件的刚度特征同时使已知缺点最小化的方法。
发明内容
根据本发明的一个实施例，形成充气子午线轮胎的方法可包括以下步骤：(A)提供包括胎冠区和一对胎侧的子午线生轮胎胎体；(B)通过同时地挤出由第一材料形成的胎面行驶面以及由刚度特性显著高于第一材料的第二材料形成的胎面基部，而形成生轮胎胎面，其中步骤(B)包括以下步骤：提供生轮胎胎面，该生轮胎胎具有(1)第一部分，其具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料的第一条；以及(2)第二部分，其具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料的第二条；(C)将生轮胎胎面施加到子午线生轮胎胎体的胎冠区，而形成生轮胎；以及(D)对子午线生轮胎进行硫化，而形成包括胎面的充气子午线硫化轮胎，所述胎面具有：(1)第一胎肩胎面元件，其包括从胎面基部延伸入胎面行驶面的第一条，其中，该第一胎肩胎面元件的刚度特性显著不同于如果第一胎肩胎面元件仅由第一材料形成的第一胎肩胎面元件的刚度特性；以及(2)第二胎肩胎面元件，其包括从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二条，其中，该第二胎肩胎面元件的刚度特性显著不同于如果第二胎肩胎面元件仅由第一材料形成的第二胎肩胎面元件的刚度特性。
根据本发明的另一个实施例，轮胎可包括胎体和胎面，该胎面包括：(1)由第一材料形成的胎面行驶面、(2)由刚度特性明显不同于第一材料的第二材料所形成的胎面基部、(3)具有从胎面基部通过胎面行驶面延伸至胎面外接地面的第二材料的第一条的第一胎面元件；以及(4)具有从胎面基部通过胎面行驶面延伸至胎面外接地面的第二材料的第二条的第二胎面元件。胎面可通过同时挤出胎面行驶面和胎面基部以便包括第一条和第二条而形成。
根据本发明的又一个实施例，轮胎可包括胎体和胎面，该胎面包括：(1)由第一材料形成的胎面行驶面；(2)由刚度特性显著高于第一材料的第二材料所形成的胎面基部；(3)具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料的第一条的第一胎面元件；以及(4)具有从胎面基部延伸入胎面行驶面的第二材料的第二条的第二胎面元件。胎面可通过同时地挤出胎面行驶面和胎面基部以包括第一条和第二条而形成。该第一胎面元件的刚度特性可显著大于如果第一胎面元件仅由第一材料形成时的第一胎面元件的刚度特性，且该第二胎面元件的刚度特性可显著大于如果第二胎面元件仅由第一材料形成时的第二胎面元件的刚度特性。
本发明的一个优点是，可以容易地对轮胎胎面的不同部分进行调节，以使各部分具有不同的刚度特性。
本发明的另一个优点是，可以在单个工位容易地形成轮胎胎面。
本发明相关领域的技术人员在阅读并理解以下详细说明书之后，将会明了本发明的其它益处和优点。
附图说明
本发明在某些部件及部件的布置中采用实物形态，本发明的实施例将在本说明书中详细描述并在构成说明书一部分的附图中图示，其中：
图1为根据本发明所构造的第一示例性轮胎的截面图。
图2为根据本发明所构造的第二示例性轮胎的局部截面图。
图3为轮胎胎面拼接筋的局部正视图，带有沿图4中的线3-3的平面剖开的部件的第一块，还显示了也带有被剖开的部件的第二块。
图4为显示用于接收挤出胎面的输送机的、沿图3中的线4-4的平面所截取的截面图。
图5为沿图4中的线5-5的平面所截取的挤出胎面的截面图。
图6为沿图4中的线6-6的平面所截取的图3的第一块的将部件剖开的放大局部平面图。
图7为与图1所示的类似的视图，但是第二材料的带仅延伸入胎面行驶面而并不通过胎面行驶面。
定义
“三角胶芯”表示径向地位于胎圈芯上方的非加强弹性体。
“轴向的”和“轴向地”表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。“轴向地向内”表示平行于轮胎旋转轴线且相对地朝着轮胎内部的线或方向。“轴向地向外”表示平行于轮胎旋转轴线且相对地朝着轮胎外部的线或方向。
“胎圈”表示轮胎的包括环形抗拉构件且形状与设计轮辋相配的部分。
“胎体”表示除带束层结构、胎面、底胎面和胎侧橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈和帘布层。
“周向”表示沿着与轴方向垂直的环形胎面表面的周长而延伸的线或方向。
“帘线”表示构成轮胎帘布层的加强绞线中的一束。
“赤道面(EP)”表示垂直于轮胎旋转轴线且穿过其胎面中心的平面。
“印迹”表示在零速度且在正常载荷和压力下轮胎胎面与平表面的接触区域或接触面积。
“帘布层”表示橡胶包覆的平行帘线的连续层。
“径向的”和“径向地”表示在径向方向上朝着或远离轮胎旋转轴线的方向。
“子午线轮胎”表示带束的或周向地限制的充气轮胎，其中帘布层帘线（可以或可以不从胎圈至胎圈延伸）以相对于轮胎赤道面的65度与90度之间的帘线角布置。
“胎面”表示挤出的橡胶元件，当与轮胎的其余部分结合时，其包括在轮胎正常充气且在标准载荷下时轮胎的与道路接触的那部分，亦即印迹。
具体实施方式
现在参照附图，其中各图示只是为了说明本发明的实施例而不是用来限制本发明，并且其中类似的附图标记被理解为指的类似的部件，图1示出了根据本发明一个实施例的具有胎面30的充气轮胎10。胎面30可位于任何常规设计的胎体12上。胎体12可包括：一对环形的胎圈14、14；以及分别径向地位于第一和第二环形胎圈14、14上方的一对三角胶芯16、16。胎体30也可包括从胎圈14、14周围延伸的一层或更多层的帘布层18，如图所示。胎体30可限定胎冠区26以及一对胎侧28、28。其它常规的部件，如内衬层20、胎侧橡胶部22、22以及带束层组合件24，可位于胎体12上。因为轮胎胎体以及这些其它部件对于本领域技术人员是熟知的，所以这里将不再详细说明。
根据本发明一个实施例而制造的轮胎胎面30，在图5中显示为其生(未硫化)的状态，在图1中显示为其硫化状态。胎面30可具有由第一材料36形成的胎面行驶面32、以及由第二材料38形成的胎面基部34。第一材料36可具有很大不同于第二材料38的刚度特性(弹性模量)。在一个实施例中，第二材料38具有显著高于第一材料36的刚度特性。第二材料可充分地延伸入第一材料从而显著地改变相应胎面元件的刚度特性(如与如果仅由第一材料形成的胎面元件相比)。在图7中所示的一个实施例中，胎面30可具有：第一部分40，其具有从胎面基部34延伸入胎面行驶面32的第二材料38制成的第一条44；以及第二部分42，其具有从胎面基部34延伸入胎面行驶面32的第二材料38制成的第二条48。在图1和图5所示的另一个实施例中，胎面30可具有：第一部分40，其具有从胎面基部34经过胎面行驶面32延伸至胎面30外接地面46的第二材料38制成的第一条44；以及第二部分42，其具有从胎面基部34经过胎面行驶面32延伸至胎面30外接地面46的第二材料38制成的第二条48。虽然第一条44和第二条48在胎面30上的位置可以根据本领域技术人员的合理判断所选择的任何位置，但是就图示的实施例而言，第一条44位于在胎面30上的第一胎肩50中，第二条48位于第二胎肩52中。正如本领域技术人员所知，胎肩50、52是调节胎面刚度从而影响若干个轮胎性能特性的好位置。应当指出的是，虽然目前为止所描述的条44、48位于胎面元件54、56内的轴向地中间，但也可以构想为将所述条布置于胎面花纹沟附近的胎面元件中或将所述条布置为包围胎面花纹沟，例如图2中的花纹沟58、60所示。虽然以44、48所示的条的数量仅为两个并且相对于赤道面EP对称，但是可以想到使用任何数量的、可以或者可以不关于赤道面EP对称的条。
根据本发明的形成轮胎胎面30的方法，可以稍微类似于标题为《轮胎胎面模具》的美国专利第6,746,227号中所提供的方法，该专利与本申请是共同拥有且以参考的方式并入本文中。然而，应当指出的是，美国专利第6,746,227号仅教导了使用导电化合物制成的非常细的条用于传导静电荷。图3和图4示出了轮胎胎面模具70，轮胎胎面模具70具有与橡胶挤出机(未图示)相连通的胎面行驶面通道72和胎面基部通道74，橡胶挤出机分别在挤出机开口76和78同时将第一材料36和第二材料38给送或流入胎面模具70中。这样，不必如现有技术中所要求的将轮胎胎体12移动至各种工位。胎面行驶面通道72和胎面基部通道74从在挤出机侧80的相互间隔开的位置延伸至具有最终胎面成型开口84的最终模82。
现在参照图3～图6，第一块86可安装在胎面行驶面通道72的第一区94中并且从胎面行驶面通道72的内表面88延伸至胎面行驶面通道72的表面90。第二块92类似地可安装在胎面行驶面通道72的第二区96中并且从胎面行驶面通道72的内表面(未图示)延伸至胎面行驶面通道72的一个表面(未图示)。在一个实施例中，胎面行驶面通道72的第一区94和第二区96可对应于在胎面30上的第一胎肩50和第二胎肩52。各块86、92具有流动分离突出物，例如流动分离锥形上游边缘98，用于使第一材料36流在各块86、92周围转向。当需要时，可以添加附加块。各块86、92可具有从该块的一端延伸至相对端的开口102。可以根据本领域技术人员合理判断所选择的任意方式来提供胎面基部通道74与块开口42、42之间的连通。
现在参考图1至图6，在一个实施例中，为了将第二材料38的第一条44和第二条48(用于形成胎面基部34)形成入第一材料36(用于构成胎面行驶面32)中，可在块86、92的下游侧106、106切出缝隙104、104。缝隙104、104在各块86、92的相反两端之间延伸，如图所示。块开口102的直径D和缝隙104的宽度W1可根据轮胎设计者所期望的轮胎性能而变化。在一个实施例中，根据用于形成胎面基部34和胎面行驶面32的特定材料来设计缝隙104的宽度W1以及开口102的直径D的大小，以便当第二材料38是生的(未硫化的)时产生宽度W2至少为3毫米(mm)的条44、48，如图5中所示。在另一个实施例中，当第二材料38是生的时，条44、48具有至少为5毫米的宽度W2。在又一个实施例中，当第二材料38被硫化时，条44、48具有至少为3毫米的宽度W2，如图1中所示。在另一个实施例中，当第二材料38被硫化时，条44、48具有至少为5毫米的宽度W2。也可设想制造宽度不同于第二条48的宽度的第一条44。
如图4中所示，可设置输送机62，以将具有外表面46的生轮胎胎面30输送至将胎面切割成某长度的合适的切割工位。然后，可将胎面30输送至轮胎成型机，在那儿以本领域技术人员所熟知的方式将胎面30施加在胎体12的胎冠区域26上。然后，将组装好的轮胎置于轮胎模具中，对轮胎进行硫化以形成硫化轮胎10，如图1和图2中所示。虽然本发明的胎面30可以应用于根据本领域技术人员合理判断所选择的任何类型和尺寸的轮胎，但是在一个实施例中它是用于充气子午线轮胎。
按如下方式(根据橡胶加工分析仪，如由AlphaTechnologies提供的RPA2000TM仪器，在100摄氏度和1赫兹)获得刚度特性数据，其中kPa为千帕：
*胎面行驶面材料G’10%：250至3,000kPa；优选范围：500至2500kPa
*基部材料：1,000至8,000kPa；优选范围1,500至5,000kPa
*δ刚度差：大于500kPa；优选大于1,000kPa。
在上文中已描述了许多实施例。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明总的范围的情况下上述方法和装置可包括变化和修改。本发明意图包括落入所附权利要求或其等效物范围内的所有这种修改和变更。

Claims (9)

1.一种形成充气子午线轮胎的方法，包括以下步骤：
(A)提供包括胎冠区以及一对胎侧的子午线生轮胎胎体；
(B)形成生轮胎胎面；
(C)将所述生轮胎胎面施加到所述子午线生轮胎胎体的胎冠区，形成生轮胎；以及
(D)对所述子午线生轮胎进行硫化，而形成充气子午线硫化轮胎；
其中所述方法的特征在于：
步骤(B)包括以下步骤：同时地挤出由第一材料形成的胎面行驶面、以及由刚度特性显著高于第一材料的第二材料形成的胎面基部；并且，提供所述生轮胎胎面，该生轮胎胎面具有：(1)第一部分，其具有从所述胎面基部延伸入所述胎面行驶面的第二材料制成的第一条；以及(2)第二部分，其具有从所述胎面基部延伸入所述胎面行驶面的第二材料制成的第二条；并且
步骤(D)包括提供硫化胎面的步骤，所述硫化胎面具有：(1)第一胎肩胎面元件，其包括从所述胎面基部延伸通过胎面行驶面至胎面行驶面的胎面外接地面的所述第一条，其中所述第一胎肩胎面元件位于轮胎的第一胎肩处，其中所述第一胎肩胎面元件具有显著不同于如果所述第一胎肩胎面元件仅由第一材料形成的所述第一胎肩胎面元件的刚度特性的刚度特性；以及(2)第二胎肩胎面元件，其包括从所述胎面基部延伸通过所述胎面行驶面至胎面行驶面的胎面外接地面的第二条，其中所述第二胎肩胎面元件位于轮胎的第二胎肩处，其中所述第二胎肩胎面元件具有显著不同于如果所述第二胎肩胎面元件仅由所述第一材料形成的所述第二胎肩胎面元件的刚度特性的刚度特性，
其中所述第一胎肩胎面元件和所述第二胎肩胎面元件每个在轴向位于由第一材料形成的所述胎面行驶面各部分之间。
2.如权利要求1所述的形成充气子午线轮胎的方法，其特征在于：
步骤(B)包括以下步骤：提供所述生轮胎胎面，该生轮胎胎面具有：(1)所述第一部分，其具有从所述胎面基部经过所述胎面行驶面延伸至所述生轮胎胎面外表面的第二材料制成的第一条；以及(2)所述第二部分，其具有从所述胎面基部经过所述胎面行驶面延伸至所述生轮胎胎面外表面的第二材料制成的第二条；并且
步骤(D)包括以下步骤：对所述子午线生轮胎进行硫化而形成包括所述胎面的所述充气子午线硫化轮胎，所述胎面具有：(1)所述第一胎肩胎面元件，其包括从所述胎面基部通过所述胎面行驶面延伸至所述硫化轮胎胎面外表面的所述第一条；以及(2)第二胎肩胎面元件，其包括从所述胎面基部通过所述胎面行驶面延伸至所述硫化轮胎胎面外表面的所述第二条；并且提供具有至少为3毫米宽度的所述硫化轮胎胎面的第一条和第二条。
3.如权利要求1所述的形成充气子午线轮胎的方法，其特征在于，步骤(B)包含以下步骤：
提供轮胎胎面模具，其包括：第一通道和第二通道、以及安装在所述第一通道中的第一块和第二块，其中每个块延伸入所述第一通道并且具有开口；
使所述胎面行驶面材料流经第一通道以及第一块和第二块的周围；并且
使所述胎面基部材料(1)流经所述第二通道；(2)流经在所述第一块中的开口，而形成所述第一条；以及(3)流经在所述第二块中的开口，而形成所述第二条。
4.一种包括胎体和胎面的轮胎，其中所述轮胎的特征在于：
所述胎面包括：(1)由第一材料所形成的胎面行驶面；(2)由刚度特性显著高于第一材料的第二材料所形成的胎面基部；(3)第一胎面元件，具有从所述胎面基部延伸通过所述胎面行驶面至胎面行驶面的胎面外接地面的第二材料的第一条，其中所述第一胎面元件位于轮胎的第一胎肩处；以及(4)第二胎面元件，其具有从所述胎面基部延伸通过所述胎面行驶面至胎面行驶面的胎面外接地面的第二材料的第二条，其中所述第二胎面元件位于轮胎的第二胎肩处；
所述胎面是通过同时地挤出所述胎面行驶面和所述胎面基部从而包括所述第一条和第二条而形成；
所述第一胎面元件具有显著大于如果所述第一胎面元件仅由所述第一材料形成的所述第一胎面元件的刚度特性的刚度特性；并且
所述第二胎面元件具有显著大于如果第二胎面元件仅由第一材料形成的所述第二胎面元件的刚度特性的刚度特性，
其中所述第一胎肩胎面元件和所述第二胎肩胎面元件每个在轴向位于由第一材料形成的所述胎面行驶面各部分之间。
5.如权利要求4所述的轮胎，其特征在于：
第一胎面元件的第二材料的第一条从所述胎面基部经过所述胎面行驶面延伸至所述轮胎胎面的外表面；
第二胎面元件的第二材料的第二条从所述胎面基部经过所述胎面行驶面延伸至所述轮胎的胎面外表面；
所述第一胎面元件位于所述轮胎的第一胎肩上；以及
所述第二胎面元件位于所述轮胎的第二胎肩上。
6.如权利要求5所述的轮胎，其特征在于：
所述第一条和第二条具有至少为5毫米的宽度；
所述轮胎还包括位于所述胎体与所述胎面之间的带束层组合件；以及
所述轮胎是充气子午线轮胎。
7.如权利要求6所述的轮胎，其特征在于：
所述胎面包括第三胎面元件，该第三胎面元件具有从所述胎面基部延伸入所述胎面行驶面的第二材料制成的第三条；以及
所述第三胎面元件不位于所述轮胎的第一胎肩上并且不位于所述轮胎的第二胎肩上。
8.如权利要求4所述的轮胎，其特征在于：
所述第二材料具有比所述第一材料的刚度至少大500kPa的刚度；
所述轮胎还包括位于所述胎体与所述胎面之间的带束层组合件；以及
所述轮胎是充气子午线轮胎。
9.如权利要求8所述的轮胎，其特征在于：
所述第一胎面元件位于所述轮胎的第一胎肩上；
所述第二胎面元件位于所述轮胎的第二胎肩上；以及
所述第一条和第二条具有至少为3毫米的宽度。
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