CN104379335B

CN104379335B - 用于制备轮胎胎面的沟槽中的柔性壁的方法

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Publication number: CN104379335B
Application number: CN201380027584.5A
Authority: CN
Inventors: F·皮亚洛
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: JP2015523239A; US9688039B2; JP6150443B2; EP2855135B1; US20150174842A1; FR2991234B1; CN104379335A; EP2855135A1; FR2991234A1; WO2013178473A1

Abstract

用于制造由橡胶混合物制成的轮胎(T)胎面的方法，所述胎面包括滚动表面(1)；至少一个沟槽(L1、L3)，所述沟槽(L1、L3)具有底部壁(PF1、PF3)和从底部壁在行驶表面的方向上延伸的两个侧壁(PL1、PL3)；和至少一个柔性壁(P1、P3)，所述柔性壁(P1、P3)以这样的方式布置在所述沟槽中从而能够当存在液体流动时弯曲，所述方法包括如下步骤：‑模制胎面，所述胎面具有至少一个沟槽(L1、L3)和至少一个厚度等于所述壁(PL1、PL3)的厚度的连接元件，所述元件以这样的方式横向于所述沟槽(L1、L3)的纵向轴线布置在所述沟槽(L1、L3)内，使得在硫化之后，所述连接元件在从所述底部壁(PF1、PF3)的一定深度上连接所述侧壁(PL1、PL3)和所述底部壁(PF1、PF3)；‑在所述连接元件与所述沟槽的每个侧壁(PL1、PL3)的接合部处以这样的方式切割所述连接元件从而获得所述柔性壁(P1、P3)。

Description

用于制备轮胎胎面的沟槽中的柔性壁的方法

技术领域

本发明涉及轮胎制造领域，具体涉及轮胎胎面制造领域。

更具体地，本发明涉及设置在轮胎胎面花纹块的沟槽中的柔性壁的制造。

背景技术

当轮胎在潮湿或浸湿地面上行驶时，胎面花纹块中的沟槽用于排出和除去水。到了这些沟槽构成如下区域的程度，即空气在压力下形成并且产生声波的区域，这些沟槽造成一些行驶噪声现象。沟槽在周向方向和轴向方向上布置，并且轮胎胎面花纹块的设计者已经详细研究了沟槽的布局、尺寸和数目。

为了降低轮胎行驶噪声的水平，同时保持水清除质量，现有技术的已知实践是在横向于沟槽方向的方向上设置薄的柔性壁。这些壁(也被称为柔性薄膜或瓣膜)从沟槽的一个壁横向地延伸并且具有如下特定特征：当轮胎在干燥地面上行驶时维持其原始形状并且关闭沟槽从而阻挡声波的传播，并且当轮胎在湿润地面上行驶时能够弯曲并且因此打开沟槽从而允许水进入排水沟槽以除去水。

公开FR 2 715891、GB 2 450 723或者甚至EP 908 330描述了这些柔性壁的各种实施方式。

已经发现实施方式的大多共同形式是从沟槽的底部壁延伸的柔性瓣膜或柔性壁，因为在硫化步骤之后不存在抵抗轮胎脱模的底切口。瓣膜的壁具有一个或多个径向狭缝，当瓣膜从打开位置变换成关闭位置时，所述径向狭缝允许所述瓣膜围绕其附接至沟槽的壁的点枢转。对于装配至客用车辆的轮胎，所述柔性壁或瓣膜的厚度在0.2mm和2mm之间变化。

在实践中，旨在用于模制包括所述柔性瓣膜的轮胎的模具包括关闭腔体，所述腔体具有瓣膜的形状和尺寸并且在旨在用于模制排水沟槽的模制肋部内形成。

然而，以所需精确度产生这些腔体具有许多困难，特别是当使用模具制备技术时，所述模具制备技术涉及将熔融材料倾倒在通常由石膏制成的可膨胀模具中并且其中元件的细长形状使得元件过脆。

文献FR-2946915-A1中提出的一个解决方案在于形成包括预定切割位置的插入物，所述插入物与沟槽的方向成直角设置并且布置在内衬元件的模制肋部内。尽管这些工作是令人满意的，但是已经发现难以通过模制获得通过狭缝与沟槽的侧壁分离的小厚度的柔性瓣膜，所述狭缝比这些瓣膜的厚度更精细，这主要是因为使橡胶流入极窄间隙的问题。此外，证明难以对具有倾斜壁的柔性瓣膜进行脱模，并且承担瓣膜撕裂的风险。此外，由于狭缝以通常在0.1和0.2mm之间的距离与沟槽的侧壁分离，施加在制造上的公差和所述插入物的装配被证明是高度局限性的。

发明内容

本发明的目的是克服至少一些所述缺点并且提出一种制造轮胎的柔性壁的改进的方法和用于实施该方法的装置，从而能够经济地获得良好品质的柔性壁。

通过制造由橡胶复合物制成的轮胎胎面的方法实现这些目的，所述胎面包括胎面表面；至少一个沟槽，所述沟槽具有底部壁和从底部壁朝向胎面表面延伸的两个侧壁；和至少一个柔性壁，所述柔性壁以这样的方式布置在所述沟槽中从而能够当液体流动时弯曲，所述方法包括如下步骤：

-模制胎面，所述胎面具有至少一个沟槽和至少一个连接元件，所述连接元件的厚度等于所述壁的厚度，所述元件横向于所述沟槽的纵向轴线布置在所述沟槽内，使得在硫化之后，所述连接元件在从所述底部壁的一定深度上连接所述侧壁和所述底部壁；

-在所述连接元件与所述沟槽的每个侧壁的接合部处切割所述连接元件从而获得所述柔性壁。

通过这种方式有可能在第一制造步骤中通过模制和固化胎面容易地制备所述连接元件，然后在第二制造阶段的过程中，使用合适的装置切割其侧壁而无需遭受上述缺点。特别地，在这些沟槽被模制的同时更容易地模制附接至沟槽的多个连接元件，然后在将连接元件连接至沟槽的侧壁的侧面处脱离连接。这提供的优点在于：能够使用更易于制备和更坚固的模具，更容易进行模制并且获得具有良好限定形状的柔性壁而无撕裂，因此适合于在干燥地面上良好地关闭沟槽并且在湿润地面上围绕沟槽的基部良好地弯曲。该方法本身甚至造成在具有相对于沟槽的基部倾斜的侧壁的沟槽中更好地形成所述柔性壁，因为可以仅使用连接切割步骤进行连接元件在与沟槽的侧壁的接合部处的分离，因为在脱模之时的分离承担因此获得的柔性壁撕裂的风险。

优选地，使用靠在所述沟槽的侧壁上的切割工具进行所述切割。所述切割工具靠在沟槽的侧壁上，所述沟槽的侧壁比连接元件更牢固并因此更具刚性，使得沟槽在侧面良好打开，同时在因此制备的柔性壁的边缘处获得整齐切口。

有利地，所述切割工具固定至引导设备，所述引导设备沿着所述侧壁提供引导。这允许连接元件的接合部的切割之前和在切割过程中，并且对于同一个沟槽的所有元件，使切割工具迅速定位。

优选地，所述切割工具为切割刀具。这允许切割连接元件和沟槽的侧壁之间的连接部而不除去材料，因此获得沟槽在干燥地面上的更好的关闭，可以更有效地减少行驶噪声。

在本发明的实施方式的一个替代形式中，所述切割工具为热刀具。所述刀具当被供电时通过焦耳效应加热并且允许更迅速地切割连接柔性壁和沟槽的侧壁的橡胶连接部。

在本发明的实施方式的另一个替代形式中，所述切割工具为成形工具。这允许将所获得的柔性壁的接合部切割成一定轮廓，通常为沟槽的侧壁的轮廓。

在本发明的实施方式的又一个替代形式中，所述切割工具为旋转圆形刀片。所述旋转圆形刀片允许更迅速地切割所述连接元件的接合部。

优选地，所述旋转圆形刀片以在5000和30000rpm之间的旋转速度驱动。

有利地，所述沟槽为周向的并且所述方法包括将包括所述胎面的轮胎安装在使所述轮胎旋转的设备上的额外步骤。所述旋转(同时旋转轮胎优选被预先充气从而赋予其更大的刚性)意指连接元件可以迅速经过切割工具并且解决了增加生产量的问题。优选地，轮胎的旋转速度在0.1和10rpm之间。

在本发明的实施方式的又一个替代形式中，使用激光切割设备进行所述切割。所述激光切割设备使用聚焦激光束，所述聚焦激光束沿着侧壁的切线在连接元件与该壁的接合部处移动。该设备的优点在于可以容易地定位和控制焦点从而获得高品质切割。

在本发明的实施方式的额外的替代形式中，使用水射流切割设备进行所述切割。当水射流沿着其聚焦的线行进使得水射流可以尽可能接近沟槽的侧壁的切线和沟槽的底部壁沿行时，所述切割设备允许迅速进行整齐和高品质的切割。

有利地，一个连接元件与所述沟槽的侧壁的连接部被一起切割。因此，由于沟槽的侧壁的刚性，两个切割工具可以同时操作，使得有可能节省时间和获得具有良好品质的切割边缘的柔性壁。

优选地，在切割之后获得的狭槽具有小于0.5mm，优选小于0.2mm的厚度。当使用切割工具时，分离柔性壁的边缘和沟槽的侧壁的狭缝的厚度极薄(如果不说成零的话)，允许沟槽被因此获得的柔性壁良好关闭。

有利地，所述柔性壁的宽度(e)在0.2和2mm之间。所述柔性壁使得有可能获得客用车辆轮胎的行驶噪声的良好减少。

还使用用于实施本发明的方法的轮胎模具实现本发明的目的，所述模具包括至少一个内衬元件，所述内衬元件包括基部和至少一个模制肋部，所述模制肋部通过横向凹口中断，所述横向凹口的厚度基本上等于所述连接元件的厚度，所述凹口径直通过所述模制肋部，所述模具的特征在于其包括至少两个相邻的内衬元件，每个内衬元件包括基部和至少一个模制肋部，第一内衬元件的至少一个模制肋部具有的宽度小于其基部的宽度从而在所述模制肋部一个外侧面和属于第二内衬元件的模制肋部的与所述外侧面对立的外侧面之间形成所述横向凹口。

所述模具提供的优点在于，容易制造，特别是通过使凹口径直穿过内衬元件的模制肋部(模制肋部意指用于模制胎面中的沟槽的模具的升高部分)，凹口一路向下延伸至肋部的基部。

此外，通过将所述凹口设置在两个相邻的内衬元件之间，可以有利地通过模制制备本发明的连接元件，通过改变仅一个内衬元件的模制肋部的宽度或两个相邻内衬元件的模制肋部的宽度，在两个内衬元件之间的接合部处获得所述连接元件。这意味着所述模具可以以更有利的成本更迅速地制备，同时模制肋部可以具有其宽度上的更小的制造公差。

附图说明

图1至9b支持如下描述，其中：

-图1显示了包括布置在周向沟槽中的柔性壁的轮胎的局部示意图；

-图2a、2b(2a为横截面图，2b为俯视图)和3(横截面图)显示了根据本发明的柔性壁的制造步骤；

-图4显示了在根据本发明的柔性壁的制造过程中相对于轮胎胎面设置切割工具的一个实施例；

-图5显示了形成用于实施本发明的轮胎模具的一部分的内衬元件的一个实施例的立体图；

-图6为包括设置在其沟槽的一个中从而切割柔性壁的切割设备的轮胎的局部示意图；

-图7为图6的切割设备的立体图；

-图8a显示了轮胎和激光束切割设备的示意性立体图；图8b和8c显示了以径向截面观察和以立体观察的通过激光束切割柔性壁；

-图9a显示了轮胎和水射流切割设备的示意性立体图，图9b为显示水射流相对于柔性壁的位置的径向截面图。

具体实施方式

图1中显示的轮胎T的一部分包括多个沟槽L1、L2、L3和L4，所述沟槽L1、L2、L3和L4在胎面的周向方向上行进。举例而言，这些沟槽L1和L3的两个装配有柔性壁P1、P3。这些壁牢固地铰接至沟槽L1、L3的底部壁PF1、PF3并且围绕该连接在通过沟槽L3的柔性壁P上方所示的双头箭头显示的方向上交替地倾斜。柔性壁P1、P3从沟槽L1或L3的底部延伸直至胎面表面1，因此具有等于沟槽L1、L3高度的高度(尽管在一个替代形式中，可以考虑高度小于沟槽高度的柔性壁)。

图2a和2b显示了包括通过与沟槽L1同时模制获得的厚度为(e)的连接元件2的沟槽L1。连接元件2横向于沟槽L1的纵向轴线布置并且具有接合部3，所述接合部3与沟槽L1的每个侧壁PL1和底部壁PF1接合。

图3显示了在将连接元件2连接至侧壁PL1的接合部3处切割之前附图的连接元件2之后获得的柔性壁P1。柔性壁P1因此通过两个凹口4与侧壁PL1分离同时通过其基部连接至沟槽L1的底部壁PF1。根据所使用的切割工具，凹口(d)具有可能在0至0.5mm范围内的小深度并且延伸直至底部壁PF1。在操作的过程中，因此获得的柔性壁在干燥地面上维持竖直原始位置(如图3中可见)并且关闭沟槽，当轮胎在湿润地面上行驶时，柔性壁围绕其基部弯曲从而打开沟槽并且允许水从沟槽中排出。

图4显示了设置用于切割轮胎T内的与连接元件2的侧壁一起的接合部的工具的一个示例性实施方式和实施例。在该实施例中，切割工具5、6为包括旋转驱动装置(未示出)的圆形刀片，所述旋转驱动装置用于使圆形刀片围绕其中心轴线7、8旋转。旋转圆形刀片5、6具有大于沟槽深度的半径并且以这样的方式设置从而在与所述沟槽的侧壁正切的方向上形成切口，旋转圆形刀片5、6的切割部靠在沟槽L1的侧壁PL1上，然而同时注意不要切入沟槽的底部壁。

图4的沟槽L3的区域中所示的工具以接近切割的位置显示，沟槽上方的一个工具在倾斜位置中使得其切割边缘平行于沟槽的侧壁，另一个工具在降入沟槽底部的位置中。在沟槽L1的工作位置中显示了相同的切割工具5、6。

当沟槽L1至L4为周向时，轮胎T有利地围绕其中心轴线旋转，安装在同时可以用于对轮胎进行充气使轮胎具有更大刚性的设备上。举例而言，轮胎可以以在0.1和10rpm之间的速度旋转并且圆形刀片可以以在5000和30000rpm之间的速度旋转。

图6显示了根据本发明的柔性壁的另一个实施方式，其中切割设备10布置在轮胎T的一部分的沟槽L3中。切割设备10在图7中更清楚可见并且包括框架11，所述框架11的宽度小于沟槽L3的宽度使得框架11可以沿着沟槽L3的内部移动。框架11在其顶部附近包括平行于沟槽L3的底部壁的间隔物13。间隔物13支撑在其前端处的两个刀具12，之后是用于沿着沟槽L3的内部推动切割设备10的两个推动滚轮15，这些推动滚轮15位于两个引导滚轮14的侧面。切割设备10可以沿着静止轮胎的沟槽内移动，或者如之前的实施例，沿着旋转并且优选充气的轮胎的沟槽的内部移动。

刀具12从间隔物13朝向沟槽的底部突出并且以这样的方式布置使得刀具12的切割边缘12a平行于沟槽的侧壁。刀具12具有三角形状的横截面12s(如图7的刀具的下部所示)，在切割设备10沿着沟槽行进的方向上观察，顶点指向前方。

每个引导滚轮14安装并且当其与沟槽的侧壁接触时围绕其竖直轴线(所述竖直轴线垂直于间隔物13的平面)自由旋转，并且因此相对于壁引导刀具12。选择滚轮14的直径及其定位使得每个滚轮可以在与壁接触时围绕其轴线自由旋转。也可以提供弹性补偿系统从而当设备沿着沟槽移动时推动滚轮使其与一个或多个侧壁接触。

切割设备11还包括推动滚轮15，每个推动滚轮15围绕平行于间隔物13的平面的轴线自由旋转。推动滚轮15挤压沟槽的底部并且允许切割设备11向前移动，并且一旦已经切割与侧壁的接合部，朝向沟槽的底部推倒柔性壁P。

在切割设备11的实施方式的一个替代形式中，切割刀具12被加热刀具(图中未示出)替代，所述加热刀具通过连接至电力供应源通过焦耳效应产生热并且通过恒温器调节。加热部分则为厚度约0.5mm的恒定横截面的刀片，所述刀片由电阻材料制成，或者为直径约0.5mm的电阻丝。

在本发明的另一个示例性实施方式中，如通过图8a至8c更清楚可见，使用激光切割设备20切割连接元件2与侧壁PL3的接合部3。所述设备包括激光源(图中未示出)，所述激光源朝向第一检流镜22发射未聚焦的激光束21。镜22使接收的激光束转向朝向第二检流镜23，所述第二检流镜23将激光束传递至聚焦透镜24。入射激光束的直径和焦距的设定确定了在切割连接元件2的接合部3之后所得狭缝的厚度，该狭缝的宽度(d)为约0.1mm。激光束切割设备20还包括控制单元(三维数字控制类型)，所述控制单元在定位之后允许聚焦激光束25的焦点26沿着连接元件2与沟槽L3的侧壁PL3的接合部3前进。激光束25被沿着侧壁PL3正切地引导并且相对于沟槽L3的底部壁的平面倾斜(以锐角倾斜)。因此，通过以这样的方式选择焦距使得焦点位于待切割的接合部3处，并且通过精确地使激光束25的焦点26沿着沟槽的侧壁PL3前进，获得接合部3的精确、整齐和迅速的切割，因此获得具有精确尺寸的柔性壁。

在本发明的另一个示例性实施方式中，如通过图9a和9b更清楚可见，使用水射流切割设备30切割连接元件2与侧壁PL3的接合部3。水射流32的焦线33所遵循的路径可以沿着待切割的接合部3进行三维编程。水射流32的焦线33沿着侧壁PL3在尽可能接近侧壁切线的方向上并且沿着沟槽的底部壁的切线引导。水射流切割设备30包括具有小直径(例如小于0.2mm)的聚焦喷嘴31，所述聚焦喷嘴31位于尽可能接近待切割的接合部的位置处。控制水射流32的压力、喷嘴的直径和焦线33的路径使得有可能获得接合部3的精确和迅速的切割，而无进入附近区域的凹口或切口。因此，如通过图9b最佳可见，水射流的焦线使得在离开切割区域时，水射流散焦并且缺乏材料从而限制其对接合部3的切割作用并且避免切割附近区域。对于难以实现相对于壁的理想定向的大直径喷嘴，为了避免沟槽底部的刻痕，到达沟槽的底部壁之前立刻停止切割。所使用的水射流不包含任何研磨料，连接元件2为橡胶复合物并且其与沟槽的侧壁的接合部易于切割。

正如在之前实施例中，当用激光束切割设备20或水射流切割设备30切割接合部3时轮胎可以旋转并且优选充气。

图5显示了形成用于实施本发明的方法的轮胎模具的一部分的内衬元件40。多个内衬元件沿周向布置，并排设置，并且旨在形成轮胎胎面的模制腔体。内衬元件40包括基部41，所述基部41的上表面44模制胎面表面1并且从所述基部41突出多个模制肋部42、42’、42”。模制肋部42、42’、42”允许在胎面内模制沟槽，例如图1的沟槽L1、L2、L3。根据本发明，模制肋部42、42’、42”通过所述模制肋部的宽度的预定点处的多个横向凹口43、43’、43”中断(将理解这些横向凹口43、43’、43”垂直于模制肋部的纵向方向)。所述凹口允许模制与沟槽的侧壁连接的连接元件3。

在图5中所示的实施例中，内衬元件40的模制肋部42、42’、42”具有的宽度小于其基部41的宽度，从而在所述模制肋部42、42’、42”的一个外侧面44、44’、44”和属于相邻内衬元件的模制肋部的与所述一个外侧面44、44’、44”对立的外侧面之间形成所述横向凹口43、43’、43”。通过这种方式，在模制肋部42、42’、42”的端部处有利地制造横向凹口43、43’、43”并且保证将内衬元件安装在模具内的同时包括两个相邻内衬元件的模制肋部之间可能存在的任何空隙，这使得有可能避免在硫化之后存在任何溢料。

本发明的其它替代形式和实施方式可以被认为是不偏离这些权利要求的范围。

Claims

1.制造由橡胶复合物制成的轮胎(T)胎面的方法，所述胎面包括胎面表面(1)；至少一个沟槽(L1、L3)，所述沟槽(L1、L3)具有底部壁(PF1、PF3)和从底部壁朝向胎面表面延伸的两个侧壁(PL1、PL3)；和至少一个柔性壁(P1、P3)，所述柔性壁(P1、P3)以这样的方式布置在所述沟槽中从而能够当液体流动时弯曲，所述方法包括如下步骤：

-模制胎面，所述胎面具有至少一个沟槽(L1、L3)和至少一个连接元件(2)，所述连接元件(2)的厚度等于所述侧壁(PL1、PL3)的厚度，所述元件横向于所述沟槽(L1、L3)的纵向轴线布置在所述沟槽(L1、L3)内，使得在硫化之后，所述连接元件(2)在从所述底部壁(PF1、PF3)的一定深度上连接所述侧壁(PL1、PL3)和所述底部壁(PF1、PF3)；

-在所述连接元件(2)与所述沟槽的每个侧壁(PL1、PL3)的接合部(3)处切割所述连接元件(2)从而获得所述柔性壁(P1、P3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用切割工具(5、6；12)进行所述切割，所述切割工具(5、6；12)靠在所述沟槽的侧壁(PL1、PL3)上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切割工具(12)固定至引导设备(10)，所述引导设备(10)沿着所述侧壁(PL1、PL3)提供引导。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述切割工具为切割刀具。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述切割工具为热刀具。

6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述切割工具为成形工具。

7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述切割工具为旋转圆形刀片(5、6)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述旋转圆形刀片以在5000和30000rpm之间的旋转速度驱动。

9.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述沟槽(L1、L3)为周向的并且所述方法包括将包括所述胎面的轮胎安装在使所述轮胎旋转的设备上的额外步骤。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用激光切割设备(20)进行所述切割。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用水射流切割设备(30)进行所述切割。

12.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，两个接合部(3)被一起切割，所述两个接合部(3)连接所述连接元件(2)的一者和所述沟槽(L1、L3)的侧壁(PL1、PL3)。

13.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在切割之后获得的狭槽具有小于0.5mm的厚度。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在切割之后获得的狭槽具有小于0.2mm的厚度。

15.用于实施根据权利要求1至14任一项所述的方法的轮胎模具，所述模具包括至少一个内衬元件(40)，所述内衬元件(40)包括基部(41)和至少一个模制肋部(42、42’、42”)，所述模制肋部被横向凹口(43、43’、43”)中断，所述横向凹口(43、43’、43”)的厚度基本上等于所述连接元件(2)的厚度，所述凹口径直通过所述模制肋部，其特征在于，所述轮胎模具包括至少两个相邻的内衬元件，每个内衬元件包括基部和至少一个模制肋部，第一内衬元件的至少一个模制肋部(42、42’、42”)具有的宽度小于其基部(41)的宽度从而在所述模制肋部(42、42’、42”)一个外侧面(44、44’、44”)和属于第二内衬元件的模制肋部的与所述外侧面(44、44’、44”)对立的外侧面之间形成所述横向凹口(43、43’、43”)。