CN103879234A

CN103879234A - 构造修正短程线带束的方法

Info

Publication number: CN103879234A
Application number: CN201310707183.6A
Authority: CN
Inventors: 上横清志; L.A.卡布雷拉
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103879234B

Abstract

本发明涉及构造修正短程线带束的方法。描述了一种为充气轮胎制作修正短程线带束的方法。理想短程线带束路径被修正，用以选择中心线带束角度，并用以避免带束在带束边缘处的过多积累。所述方法包括优选使用动态逐次近似法来计算从一个带束边缘到另一带束边缘的最短三维距离的步骤。

Description

构造修正短程线带束的方法

技术领域

本发明涉及轮胎制造和轮胎构造的领域。

背景技术

本领域中公知的是在航空器轮胎和卡车轮胎中利用Z字形带束。Z字形带束通常是从一个带束边缘到另一带束边缘以恒定角度被连续地织造的，并在带束边缘处转向。Z字形带束导致两层帘线被交织在一起而没有切割的带束边缘。然而，取决于轮胎尺寸和其它因素，Z字形带束在胎冠区域中的角度通常为10-14度，且在带束边缘处的转向角度通常为大约90度。然而，希望的是在中心线处具有更高的角度以便改善磨损性，通常在15-45度的范围内。

短程线带束(geodesic belt)构造具有被布置在轮胎的弯曲表面上的短程线上的带束帘线。在弯曲表面上，短程线路径是弯曲表面上两点之间的最短距离或最小曲率。真实短程线路径遵循特定的数学定律：ρcosα=常数。与Z字形带束相比，真实短程线带束具有在中心线处胎冠角度更高的优点。真实短程线带束还具有没有剪切应力的优点，因为它是最短路径。与Z字形带束构造不同，短程线带束角度连续地变化，使得角度在中心线处高，通常为约45度，并且在带束边缘处为180度。Z字形带束和短程线带束都在带束边缘处具有累积的问题。因此，希望的是提供一种改善的带束设计，其修正短程线路径用以克服短程线带束的缺点。因此，出于前述原因，希望的是提供一种改善的方法和设备来形成具有修正短程线路径而没有上述缺点的带束。

发明内容

本发明提供以下技术方案：

1. 一种为轮胎形成修正短程线带束的方法，所述方法包括以下步骤：选择所需的中心线角度θs，使用以下公式计算从一个带束边缘到另一带束边缘的三维最短距离路径L：

a. L=Σ(SQRT(X²+Y²+Z²))，这是对于ψ=0到AG，其中Z=R*δψ；

b. 计算路径的中心线处的θ；

c. 确定最短路径的点的数据组；

d. 如果θ≠θs则递增NG然后计算新AG=NR/NG；

e. 重复步骤a～c，直到θ大约等于θs+/-Δ。

2. 如技术方案1所述的方法，其中，从所述最短路径来确定X、Y、Rψ的数据组。

3. 如技术方案2所述的方法，其中，如果θ大约等于θs+/-Δ，则确定因子K=[360*NR+360/NS])/NR。

4. 如技术方案3所述的方法，其中，所有ψ数据点都乘以因子kψ=K*ψ。

5. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由条形成。

6. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由连续的条形成。

7. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由尼龙材料形成。

8. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由芳族聚酰胺材料形成。

9. 一种为轮胎形成修正短程线带束的方法，所述方法包括以下步骤：

a. 选择所需的中心线角度θs；

b. 计算从一个带束边缘到另一带束边缘并且从ψ=0到ψ=AG的三维最短距离路径L，其中AG=NR/NG；

c. 计算中心线角度θ；

d. 如果θ不在θs的所需范围内，则修正角度ψ；

e. 重复步骤b～d，直到θ不在θs的所需范围内。

10. 如技术方案9所述的方法，其中，从所述最短路径来确定X、Y、Rψ的数据组。

11. 如技术方案9所述的方法，其中，使用以下公式来确定从一个带束边缘到另一带束边缘的三维最短距离路径L：L=Σ(SQRT(X²+Y²+Z²))，这是对于ψ=0到AG，其中Z=R*δψ。

12. 如技术方案10所述的方法，其中，如果θ大约等于θs+/-Δ，则确定因子K=[360*NR+360/NS])/NR。

13. 如技术方案12所述的方法，其中，所有ψ数据点都乘以因子kψ=K*ψ。

14. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由条形成。

15. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由连续的条形成。

16. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由尼龙材料形成。

17. 如技术方案1所述的方法，其中，所述带束由芳族聚酰胺材料形成。

定义

“高宽比”意指轮胎的断面高度与其断面宽度的比值。

“轴向”和“轴向地(沿轴向)”意指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈”或“胎圈芯体”通常意指轮胎的包括环状抗拉构件的部分，径向内部胎圈与将轮胎保持到轮辋相关联，所述轮辋由帘布层帘线包绕，并且成形为具有或不具有其它增强元件，诸如外护圈包布(flipper)、胎跟加强层(chipper)、三角胶或填料、护趾胶和胎圈包布。

“斜交帘布层轮胎”意指胎体帘布层中的增强帘线相对于轮胎的赤道面从胎圈到胎圈以大约25-65°的角度对角地横跨轮胎延伸，帘布层帘线在交替的层中以相反角度伸展。

“缓冲层”或“轮胎缓冲层”意指与带束或带束结构或增强带束相同。

“胎体”意指轮胎帘布层材料和其它轮胎部件的层。在被硫化用以生成模制轮胎之前，附加部件可以被添加到胎体。

“周向”意指垂直于轴向方向沿着环状胎面的表面的周边延伸的线或方向；它还可以指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在截面图中看到的。

“帘线”意指增强线束中的一个，包括用于增强帘布层的纤维。

“内衬层(气密层)”意指弹性体或其它材料的一个层或多个层，其形成无内胎轮胎的内表面，并且其限制轮胎内的充气流体。

“插入件(insert)”意指通常用于增强泄气保用型轮胎的侧壁的增强件；它还指位于胎面下方的弹性体插入件。

“帘布层”意指弹性体包覆的帘线的帘线增强层。

“径向”和“径向地(沿径向)”意指沿径向朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“侧壁”意指轮胎的位于胎面与胎圈之间的部分。

“层叠结构”意指未硫化的结构，其由一层或多层轮胎部件或者弹性体部件比如内衬层、侧壁以及可选的帘布层组成。

附图说明

下面将通过示例并参考附图描述本发明，附图中：

图1是对称航空器轮胎的一半的截面视图。

图2是示出了外表面上的理想短程线3的轮胎的透视图。

图3A、3B是具有修正短程线带束的轮胎的前视图。

图4是从ψ=0到ψ=360度的修正最短线的示意图。

图5是轮胎成型鼓的侧视简化示意图，示出了鼓旋转的角度：ψ=0到ψ=AG。

图6是显示发明的方法步骤的工艺流程图。

图7示出了直角坐标中的最短路径L。

具体实施方式

轮胎的截面视图在图1中示出。如图所示，轮胎100可以表示航空器轮胎，并且包括一对相对的胎圈区域110，每个胎圈区域包含嵌入在其中的一个或多个胎圈120。轮胎100可以进一步包括侧壁部分116，其沿轮胎的径向方向从胎圈区域110中的每个基本上向外延伸。胎面部分130在侧壁部分116的径向外端部之间延伸。更进一步，轮胎100被从胎圈部分120之一延伸至另一胎圈部分120的径向胎体140增强。带束包150被布置在胎体130与胎面之间。带束包具有至少一个修正短程线带束，如以下详细描述的。

了解以下内容是有帮助的：弯曲表面上的真实短程线是空间中两点之间的最短三维距离或最小曲率。图2示出了线3，其示出了具有真实短程线的带束。注意：帘线在点A处正切于带束边缘。真实短程线帘布层模式正好遵循以下数学公式：ρcosα=ρ₀ cosα₀，其中ρ是从旋转轴线到给定位置处的帘线的径向距离；α是给定位置处的帘线相对于中间周向平面的角度；并且ρ是从芯体的旋转轴线到胎冠的径向距离，并且ρ₀、α₀是中间周向平面处的半径和角度。

图3A和3B各自示出了以本发明的修正短程线带束150构造的在带束制作机上的轮胎的前视图。在边缘处的带束的角度略微小于180度。每个带束看起来都不同，原因是由于不同参数比如所需的中心线角度θs的选择。使用旋转B&T鼓上的带束施加器来施加短程线带束。带束施加器利用机械臂施加器(未示出)，其在轴向方向上平移从一个带束边缘肩部至另一带束边缘肩部。计算机控制器控制与B&T鼓的速度协调的臂位置(x轴线)(ψ)。修正短程线带束路径150从以下步骤得到确定。

图4和7示出了根据本发明的教导的修正短程线路径150。图4示出了对于从0度到Phi=360度的1次回转的路径。对于真实短程线路径来说，在每个带束边缘(W/2)处，角度α=0度，使得帘线在带束边缘处正切。本发明的修正短程线路径偏离带束边缘处的零角度，以便避免在带束边缘处的过多积累。修正短程线路径还偏离中心线处的角度，使得所需的中心线角度θs可以被获得。为了例证的目的，对于示例性轮胎尺寸来说，已知的是在9次回转中形成20条最短线(geoline)。因此，对于真实短程线路径来说，在0.45次回转中形成一最短线。在每个带束边缘处，最短线正切于带束边缘(α=0)，并且中心线处的带束角度为大约15.5度。最短线被定义为从一个带束边缘(图4上的点A)到相对的带束边缘(点D，图4)的三维最短路径。因此，带束将需要多条最短线来完全覆盖轮胎带束表面，通常为80条最短线。

AG被定义为从最短线的起点A到终点D的角度ψ的变化，如图5中所示。AG被设定为通过指定20的初始NR值和30的NG值来具有初始值。随着计算的迭代序列被进行，NG、AG的值将变化。

AG= 360*NR/NG，

其中，NR=用以形成NG最短线的回转次数

NG=组中的最短线的数量，所有组都相等。

图6示出了用于略述用以为带束计算修正最短线150的步骤的流程图。对于步骤10，输入带束宽度、条宽度和所需的中心线角度θs。对于步骤20，θs被设定为输入值θs，并且NR被设定为20，NG被设定为30。这些值是从经验来确定的。

其中，NR=一组最短线中的回转次数

NG=组中具有零度Phi的终点和起点的最短线的数量

对于步骤30，从以下计算来确定AG：

AG=360*NR/NG，

在步骤40中，在X=-W/2到W/2且Phi=0到AG的范围内，从以下公式为最短线确定三维最短距离路径L：

L=Σ(SQRT(X²+Y²+Z²))，这是对于i=1到k

其中Z=R*δψ

在步骤50中，角度θ在中心线处被计算出，并与输入值θs相比。对于步骤60，如果θ=θs不成立，则进行步骤70，其中NG通过下式被增加：

NG = NG+Δ NG

步骤30-70被重复直到θ=θs。

一旦θ=θs后，则使用来自步骤40的公式来确定组的剩余最短线。替代地，一旦最短线被计算出后，则能够通过将AG添加到最短线数据组的Phi值来确定其它剩余的最短线。

第一数据组现在被已知，其中NR=20和NG=70在该示例中被确定。描述最短路径的数据点的第一组在X、Y、Ψ坐标中被已知。为了足够地填充带束表面，需要数个组，通常在2～5个组的范围内。假定在该示例中需要四个数据组。为了确定组2～4的起点，从以下公式计算值K。

对于四个数据组，第一数据组优选由因子K修正以便通过帘线完全覆盖带束区域，并且确保第二数据组在第一数据组结束之处开始。对于四个指定的数据组，第一数据组的终点将精确地出现在Ψ=90度处。因此，我们的第一数据组将在Phi=0处开始并在Phi=90度处结束。组2将在90度处开始并在180度处结束。组3将在180度处开始并在270度处结束。组4将在270度处开始并在0/360度处结束。

K= [360*NR+360/NS])/NR

其中，NS是待生成的数据组的数量，在该示例中为4。

为了填充带束，希望的是生成有至少4个数据组。

对于第一数据组，Ψ'=K*Ψ。

因此，第一数据组具有在20次回转中形成的70条最短线，其中数据组在Ψ=0处开始并在Ψ=90处结束。K是乘数，其略微拉伸数据组，用以精确地以均匀间隔比如90度结束。第二数据组在Ψ=90处开始并在Ψ=180处结束。该数据组能够通过添加Ψ=Ψ+90来从第一数据组得到，同时其它数据值保持相同。第三数据组在Ψ=180处开始并在Ψ=270 度处结束。该数据组能够通过添加Ψ=Ψ+180来从第一数据组得到，同时其它数据值保持相同。第四数据组在Ψ=270度处开始并在Ψ=360度处结束。该数据组能够通过添加Ψ=Ψ+270来从第一数据组得到，同时其它数据值保持相同。

帘线构造

帘线可以包括一个或多个橡胶包覆的帘线，其可以是聚酯、尼龙、人造纤维、钢、flexten抗拉线绳或芳族聚酰胺。

鉴于本文提供的对本发明的描述，本发明的变型是有可能的。尽管为了说明本发明的目的而示出了某些代表性的实施例和细节，但对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下，能够在其中做出各种变化和修改。因此，应该明白的是，能够在所描述的特定实施例中做出变化，其将落入如后面所附权利要求书限定出的本发明的完整预期范围内。

Claims

1. 一种为轮胎形成修正短程线带束的方法，所述方法的特征在于以下步骤：选择所需的中心线角度θs，使用以下公式计算从一个带束边缘到另一带束边缘的三维最短距离路径L：

a. L=Σ(SQRT(X²+Y²+Z²))，这是对于ψ=0到AG，其中Z=R*δψ；

b. 计算路径的中心线处的θ；

c. 确定最短路径的点的数据组；

d. 如果θ≠θs则递增NG然后计算新AG=NR/NG；

e. 重复步骤a～c，直到θ大约等于θs+/-Δ。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：从所述最短路径来确定X、Y、Rψ的数据组。

3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：如果θ大约等于θs+/-Δ，则确定因子K=[360*NR+360/NS])/NR。

4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：所有ψ数据点都乘以因子kψ=K*ψ。

5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述带束由连续的条形成。

6. 一种为轮胎形成修正短程线带束的方法，所述方法的特征在于以下步骤：

a. 选择所需的中心线角度θs；

c. 计算中心线角度θ；

d. 如果θ不在θs的所需范围内，则修正角度ψ；

e. 重复步骤b～d，直到θ不在θs的所需范围内。

7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于：从所述最短路径来确定X、Y、Rψ的数据组。

8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于：使用以下公式来确定从一个带束边缘到另一带束边缘的三维最短距离路径L：L=Σ(SQRT(X²+Y²+Z²))，这是对于ψ=0到AG，其中Z=R*δψ。

9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于：如果θ大约等于θs+/-Δ，则确定因子K=[360*NR+360/NS])/NR。

10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于：所有ψ数据点都乘以因子kψ=K*ψ。