CN104379369A

CN104379369A - 使用层叠技术改善越野胎面设计的均匀性和耐用性的方法和轮胎

Info

Publication number: CN104379369A
Application number: CN201280074007.7A
Authority: CN
Inventors: D·R·雷; L·S·萨特菲尔德; A·阿莱奇科维奇
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2015-02-25
Also published as: EP2855171A1; EP2855171A4; US20150107734A1; WO2013176675A1

Abstract

本发明提供一种具有越野胎面特征的轮胎，其具有改善的均匀性，也可以改善耐用性，以及用于制造这样的轮胎的方法和装置。轮胎及其制造方式可以实现在大胎面花纹块的模制期间会发生的某些非均匀性的减小或消除。这些非均匀性的减小或消除可以改善温度性能以提供增加的轮胎耐用性。本发明还涉及使用这样的方法制造的轮胎，所述轮胎可以具有用于不同轮胎性能的不同材料性质的层。在一个实施例中，提供一种层叠技术，所述层叠技术产生彼此紧邻的胎面花纹块或突起花纹并且可以连续地运行。

Description

使用层叠技术改善越野胎面设计的均匀性和耐用性的方法和轮胎

技术领域

本发明涉及具有越野胎面(aggressive tread)花纹的轮胎及其制造方法以改善均匀性并且增加耐用性。本发明还涉及使用这样的方法制造的轮胎，所述轮胎可以具有用于不同轮胎性能的不同材料性质的层。在一个实施例中，提供一种层叠技术，所述层叠技术产生紧邻的胎面花纹块或突起花纹并且可以连续地运行。

背景技术

一般而言，典型地通过将各层成型到轮胎成形鼓上大规模地制造轮胎。层可以例如包括胎体和提供轮胎的结构的其它材料。卷起这些层的侧部以产生呈未固化、轮胎中间件的形式的圆环面。然后将胎面橡胶的层或部分加入轮胎中间件以产生有时所称的生轮胎。通常，胎面橡胶是平坦的或无特征的，以后加入所需的胎面花纹块、肋和其它胎面特征。随后通过在固化压机中加入热和压力而固化生轮胎。

固化压机的壁典型地包括模具特征以便将胎面设计或胎面花纹模制到生轮胎的胎面部分中。这些模具特征例如可以提供各种形状和配置的胎面花纹块，其具有使胎面花纹块彼此分离的一个或多个沟槽。各种刀槽花纹或片层也可以被加入胎面花纹块。这些特征提供合适的轮胎性能，例如在干燥、雪地、潮湿或泥泞条件下的牵引。

使用越野胎面设计，在上述常规制造过程中会遇到轮胎均匀性的挑战。当在本文中使用时，“越野”特别指的是具有沿着轮胎的胎面部分的深的(沿着径向方向)并且有时大的胎面花纹块的胎面设计。这样的设计可以通常例如在军用车辆和越野车辆应用中发现。在这样的胎面设计的制造中，来自生轮胎的胎面部分的大量胎面橡胶必须被迫入产生胎面花纹块的模具特征、例如腔或孔中。因此，施加相当大的压力以移位该胎面橡胶并且模制胎面特征。

具有越野胎面设计的越野轮胎的一些例子包括农用、推土机和采矿轮胎。在图1和2中显示农用轮胎50的示例，所述农用轮胎具有特别越野的胎面设计，原因在于突起花纹深并且高出胎面的基部水平相当大的量。在图2中可以看到，胎面的基层52较弯曲，原因是它从胎面的冠部延伸到胎面的肩部。同时，突起花纹的顶表面54的高度或曲率仅仅稍稍变化。这导致在轮胎的冠部处的较浅沟槽深度D_i，和在肩部处的深得多的沟槽深度D_s。因此，必须从这样的轮胎的肩部区域流动或移位的橡胶的量比在轮胎的其它部分更大。

不幸的是，这样的需要的移位胎面部分以形成胎面花纹块也会导致挨着胎面部分定位的生轮胎的一个或多个层的非期望移位。例如，胎体和/或其它层也会移位以产生局部影响，例如波动、隆起、起伏或使轮胎沿着圆周和/或轴向方向不均匀的其它非期望不规则性。断裂带束也会由胎面部分的移位扭曲。这样的非均匀性例如会通过产生这样的区域而产生轮胎的非期望的耐用性问题，在轮胎操作期间在所述区域会发生非期望的温度增加并且由此影响轮胎耐用性。

作为另一例子，图3A和3B显示类似于图1和2中所示的轮胎的胎体帘布层的移位。在该例子中，橡胶的移位导致向上推动胎体帘布层，导致帘布层中的波动或隆起。由于移位以制造突起花纹的橡胶的量，波动56的量在突起花纹自身中最大，如图3A的上部图示中所示。在另一方面，波动58的量在突起花纹之间出现的沟槽中较小，这是由于较少的橡胶需要在该区域中流动或移位的事实，如图3B的下部图示中所示。然而，无论多大这样的扭曲会对轮胎的耐用性产生负面影响。

因此，可以以能够减小或消除某些非均匀性、例如波形带束或胎体的方式制造具有越野胎面花纹的轮胎将是有用的。更特别地，可以通过可以有助于在模制过程期间消除轮胎的各层的非期望移位的方法制造的这样的轮胎将是有有益的。可以提供耐用性的改善的这样的轮胎和制造方法也将是有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中进行阐述，或者可以从该描述显而易见，或者可以通过本发明的实施而获悉。

在一个示例性实施例中，本发明提供一种限定轴向、径向和圆周方向的轮胎中间件。所述轮胎包括沿着轴向方向彼此相对的一对侧壁和在所述一对侧壁之间延伸的胎面部分。所述胎面部分具有基部并且限定沿着所述轴向和圆周方向间隔的多个离散胎面花纹块。所述胎面花纹块均从所述胎面部分的所述基部的表面突出。所述胎面花纹块的每一个还包括胎面橡胶的多个层。所述层沿着所述轮胎的径向方向堆叠。所述层的尺寸沿着径向向外方向连续地减小。

在一些实施例中，所述胎面花纹块的所述层限定围绕在交叉部处会合的底面的边缘面。当模具闭合时所述层的所述交叉部的大部分配置成大致同时接触模具腔的壁。在其它实施例中，在垂直于所述边缘面的方向上的堆叠层的边缘面之间有偏移距离并且堆叠在另一层的顶部上的一个层的边缘面之间的偏移距离沿着所述胎面花纹块的周边的某个部分变化。在这样的情况下，所述胎面部分具有靠近所述胎面的中平面的冠部和靠近所述轮胎中间件的侧壁的肩部。所述胎面花纹块可以具有靠近所述胎面的冠部出现的一部分，靠近所述胎面的肩部出现的一部分，邻近所述胎面花纹块的前缘的一部分，以及邻近所述胎面花纹块的后缘的另一部分。包括靠近肩部的所述胎面花纹块的部分中的胎面花纹块的所述层的边缘面之间的偏移距离小于靠近所述轮胎的冠部的所述胎面花纹块的部分中的相同边缘面之间的偏移距离。

在本发明的另一示例性方面，提供一种制造轮胎的胎面部分的方法，所述胎面部分具有由胎面橡胶的层构造的胎面花纹块，所述方法包括以下步骤：提供胎面橡胶的基部；供应用于构造多个胎面花纹块的胎面橡胶的片材；将所述胎面橡胶的片材切割成单独的部分，每个部分形成用于产生所述胎面花纹块的层；在所述基部上在所述胎面花纹块的每一个的预定位置处放置所述层；以及将层堆叠到所述放置步骤的所述层的一个或多个上。

在已铺设期望数量的层之后，可能的是所述连续更小的层可以具有限定所述层和所述胎面花纹块的周边的边缘面，其中在垂直于所述边缘面的方向上的所述边缘面之间的距离沿着所述胎面花纹块的周边变化。

在该方法的一些实施例中，所述方法还包括提供成型鼓的步骤并且所述用于提供基部橡胶的步骤包括当所述鼓旋转时将橡胶的片材施加到所述鼓。而且，所述用于放置层的步骤可以包括当所述鼓旋转时将所述层进给到所述鼓上，在所述基部橡胶的顶部上。

参考以下的描述和附带的权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。包含在该说明书中并且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了面向本领域的普通技术人员的、包括本发明的最佳模式的本发明的完整和能够事实的公开，其中：

图1是具有越野胎面设计的农用轮胎的透视图。

图2是图1的轮胎的侧视图，显示靠近轮胎的肩部的增大的突起花纹深度。

图3A和3B显示与越野轮胎胎面设计的常规制造关联的轮胎部件的扭曲。

图4提供根据本发明构造的轮胎中间件的示例性实施例的圆环面的一部分的透视图。

图5提供本发明的胎面花纹块的示例性实施例的、沿着图4中的线5-5获得的横截面图。

图6提供可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，在过程中也显示所述胎面部分的示例性实施例。

图7提供可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，所述胎面部分的示例性实施例也显示为包裹到轮胎中间件上。

图8提供插入示例性模具腔中的胎面花纹块的示例性实施例的部分横截面图。

图9示出可以与本发明一起使用的模制轮的示例性实施例。

图10显示具有越野胎面设计并且根据本发明的实施例和根据常规方法制造的轮胎，获取所述轮胎的温度读数以显示由本发明提供的耐用性改善。

图11是图10的轮胎的横截面，显示在哪里准确地获取温度读数。

图12是可以用于产生层叠胎面花纹块的又一制造系统的侧视图。

图13和14显示可以取决于系统的编程由图12的系统制造的两个可能带配置或胎面花纹块配置。

图15A至15C显示位于可以使用图12的系统制造的一个胎面设计的展平图示上的层叠胎面花纹块的各视图。

图16描绘可以使用由图12所示的过程制造的另外两个层叠胎面花纹块配置。

图17是显示设计成制造较小轮胎胎面的设备如何用于产生较大轮胎的轮胎胎面的示意图。

在不同的图中使用相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

具体实施方式

本发明提供一种具有越野胎面特征的轮胎，其具有改善的均匀性，也可以改善耐用性。更特别地，本发明提供一种由如下方法构造的轮胎，该方法可以减小或消除在尤其靠近轮胎的肩部区域处的具有大深度的大胎面花纹块或突起花纹的模制期间会出现的非均匀性。这些非均匀性的减小或去除可以改善温度性能以提供增加的轮胎耐用性。为了描述本发明的目的，现在将详细地参考本发明的实施例和/或方法，在附图中或用附图示出本发明的一个或多个例子。每个例子作为本发明的解释而不是本发明的限制被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本发明中进行各种修改和变化而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征或步骤可以与另一实施例或步骤一起使用以产生另外的更多实施例或步骤。因此，本发明旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变化。

当在本文中使用时，“胎面橡胶”指的是可以用于构造轮胎的各部分的可能组合物(天然的和合成的)。轮胎的不同层可以具有不同性质以便提供期望的轮胎性能。

当在本文中使用时，“轮胎中间件”指的是在使用之前可能需要附加处理步骤、例如在轮胎固化压机中固化和/或模制的轮胎结构。这有时通常被称为生轮胎或中间轮胎。

图4提供根据本发明构造的轮胎中间件100的示例性实施例的圆环面的一部分的透视图。轮胎中间件100包括沿着轴向方向A彼此相对的一对侧壁102和104。胎圈部分106和108位于侧壁102和104的端部处。胎面部分110在侧壁102和104之间延伸。胎体层105在胎圈部分106和108之间并且在胎面部分110之下延伸。

胎面部分110包括由沿着轴向方向A和圆周方向C间隔的多个胎面花纹块112的布置产生的胎面花纹。由此产生的胎面花纹可以被认为是越野的，原因在于花纹块112沿着径向方向R较厚并且在突出到构成每个花纹块112的表面114之上的胎面橡胶的体积方面也较大。所示的特定胎面花纹仅仅作为例子。本发明可以与胎面花纹块的各种其它配置或花纹一起使用。如图5中所示，胎面花纹块112的层118、120、122和124具有大致相同的厚度T。然而，使用本文中公开的教导，将理解也可以使用层之间的厚度T的变化。

也可以预料层可以由具有不同性质的不同材料制造，所述不同性质可以满足最后或已固化轮胎中的不同轮胎性能。例如，基层可以由有利于防止胎面被物体刺穿的材料制造，而在胎面花纹块或突起花纹中使用的层可以由有利于牵引、磨损、防止撕裂、改善滚动阻力等的材料形成。此外，花纹块自身内的层可以取决于期望的轮胎性能和性能之间(作为例子，例如牵引和滚动阻力)的平衡由不同材料制造。

现在参考图4和5，每个胎面花纹块112包括胎面橡胶的多个层118、120、122和124。第一层118定位在沿着圆周方向C在侧壁102和104之间延伸的基部116上。尽管仅仅显示四个层，但是使用本文中公开的教导将理解更少或更多的层可以用于构造本发明的胎面花纹块并且图中所示的实施例仅仅是示例性的。如图所示，层118、120、122和124沿着径向方向R堆叠并且在沿着径向方向R向外(在图5中从读者的视角向上)移动的同时尺寸上连续地减小。例如，层120的沿着轴向方向A的宽度小于层118的这样的宽度，并且对于其它层122和124依次类推。

换句话说，层118、120、122和124在尺寸上沿着径向向外方向R减小使得这些层形成台阶，如图5中所示。因此，每个层具有围绕底面的边缘面，更具体地说，第一层118具有围绕底面128的边缘面136；第二层120具有围绕底面130的边缘面138；第三层122具有围绕底面132的边缘面140；并且第四层124具有围绕底面134的边缘面142。表示每个边缘面的表面面积在沿着径向向外方向的连续边缘面之间减小。例如，边缘面138的表面面积小于边缘面136的表面面积。还可以预料尽管层显示为一个实体层，但是它们可以分裂或分割成具有相同周边尺寸的一个或多个更薄的层。也就是说，它们的边缘面将被对准。然而，可以预料层可以在尺寸上增加，如果试图在胎面花纹块之间的沟槽中产生负拔模角则就是这种情况，或者如果必需或希望小拔模角则层可以相对地具有相同的尺寸。

图6提供可以用于制造胎面部分110的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图。如图所示，沿着机器方向M供应胎面橡胶的片材200用于构造组成胎面花纹块112的层。切割装置、例如水射流切割器146提供朝着片材200被引导的高压下的水流148。x-y机器(未显示)或其它控制装置移动切割器146以将片材200切割成单独的部分，所述单独的部分均形成组成胎面花纹块112的层118、120、122或124中的一个。当片材200沿着机器方向M前进时，具有吸取元件144或其它选择装置的机械臂143然后单独地选择组成层118、120、122或124的部分并且将每个层顺序地定位到基部116上(如箭头V和R以及臂143的虚像表示所示)。控制器(未显示)操作机械臂143以将每个层定位在基部116上的预定位置处并且堆叠各层(较小的层在较大的层的顶部上)以产生胎面花纹块112。对于该示例性方法，基部116也以平行于片材200的运动的方式沿着机器方向M被传送。

参见图7，在已构造每个胎面花纹块112之后，胎面部分110例如由具有承载在辊180上的环形带176的传送装置155沿着机器方向M推进。胎面部分110(包括基部116和胎面花纹块112)进给到无胎面轮胎中间件184并且围绕中间轮胎184包裹，如图7中的箭头C所示。由此产生的轮胎中间件110然后例如可以放置到固化压机中以便施加热和压力。

在这样的固化之后，应当理解如图4至7中所示的单独的层118、120、122和124的台阶可能不再明显可见。图8示出由可以是固化压机的一部分的模具206的壁204限定的孔或腔202的横截面。胎面花纹块112被压入模具206中(箭头P)，层118、120、122和124初始仅仅在这样的层的边缘面与底面的交叉部处切向地接触壁204。当热和压力由模具施加时，层118、120、122和124呈由模具壁204提供的形状。另外，第一层118提供有助于填充间隙208的附加胎面橡胶。通过小心地预先确定层118、120、122和124的每一个的体积，组成最后、已固化胎面花纹块112的胎面橡胶的体积与由层118、120、122和124提供的胎面橡胶的总体积大致相同。因此，填充间隙208所需的附加胎面橡胶不来自基部116，来自基部可能导致非均匀性，例如在轮胎的冠部区域中胎体105(图4)和/或位于胎体的径向外侧的断裂带束的局部移位。相反地，大致全部胎面橡胶由层118、120、122和124提供以避免导致非均匀性的局部效应。

换句话说，层的边缘面和底面的角部或交叉部113策略地放置成使得当模具或固化压机闭合时它们与腔壁的轮廓对准，最小化形成胎面突起花纹或花纹块所必需的材料流动的量。尽管图8中所示的该例子显示需要层和它们的交叉部的线性延伸的倾斜的或线性的腔壁，但是可以预料腔的壁和固化之后花纹块的关联最后形状可以是包括弯曲的任何期望形状，意味着层和它们的交叉部的延伸可以不线性地布置，而是可以遵循路径，所述路径模拟腔壁使得在与模具或压机闭合大约相同的时间层的交叉部将接触腔壁。在这样的情况下，各层的厚度也可以不同以便适应制造胎面花纹块的最后或已固化配置所必需的从花纹块的一个区域到另一区域的橡胶的流动的梯度。

对于具有特别深的突起花纹或胎面花纹块的轮胎(对于农用轮胎通常是这种情况)，发明人已发现最好是交错层的高度匹配在固化之后突起花纹的期望最后高度并且交错层的周长大于模具腔的周长。因此不同于图8中所示，当腔的侧壁接触交错层的角部或交叉部时交错层的最顶部表面将基本上接触模具腔的底表面(即，将有小间隙)并且不必每个角部或交叉部将初始接触腔壁。然而，仍然期望在与模具闭合大约相同的时间使大部分角部或交叉部接触腔壁以便最小化在胎面的基层附近出现的材料流动的量，所述基层是倾向于发生轮胎部件的非期望变形的地方。

替代地，层可以使用具有刀片156的切割轮154进行切割，所述刀片配置成根据需要成形层的周边。这些刀片可以类似于在曲奇切割刀型应用中使用的刀片。在图9中显示这样的轮的配置。这仅仅作为例子给出并且也可以使用其它配置。该轮具有刀片周边，当围绕轮圆周地C前进时所述刀片周边连续地变大并且横越轮的宽度轴向地A出现类似形状的刀片。本领域的普通技术人员可以快速地认识到该切割轮可以替代图6中所示的切割装置以便产生如那里所示的相同配置的层。这可能是产生期望堆叠花纹块的更快方法，原因是轮的使用可以能够使过程是连续的，横越片材的宽度同时执行层的产生，而使用水射流将需要停止片材直到横越片材的宽度的所有层已完成。为了在生产时间的减小上再次保持这样的效益，必须具有从横越片材拾取各层并且同时将它们拾取到胎面的基层上的多个吸取杯或选择装置。当然，通过简单地修改水射流的切割路径或切割刀片的周边，胎面花纹块几何形状的任何变化可以在包括轴向A和圆周C的任何方向上从一个胎面花纹块到另一个产生。

图10提供具有越野胎面花纹块302的轮胎300的另一例子。在图11中显示轮胎300的横截面。轮胎300包括胎体304、第一带束304、第二带束308和第三带束310。表1提供当通过常规轮胎模制和固化提供胎面特征、例如越野胎面花纹块302与在传统固化步骤之前产生这样的特征比较时可以获得的温度的差异的评价的结果。

表1

每行表示在运转合适的一段时间之后在轮胎已达到稳定状态之后常规制造轮胎300对比在轮胎固化过程之前产生的具有越野胎面花纹块的轮胎300的在冠部的不同位置T₁、T₂、T₃和T₄确定的温度。如表1中所示，在某些位置处可以获得温度的明显减小。这些减小可以明显地改善轮胎的耐用性。另外，数据表明在带束304、308和310的横向边缘附近更有可能发生明显的温度改善，这很可能是由于在常规模制过程期间当位于带束之上(径向向外)的橡胶移位到模具腔中时带束的边缘更容易移位。

发明人已确定为适合于产生胎面花纹块的期望层和配置的另一过程是在美国专利申请公布第2011036485号中公开的过程，上述专利申请由本发明的受让人共用拥有并且其内容为了所有目的通过引用完整地合并于此。在本文中如下再现该申请的部分以描述该过程如何工作并且它如何可以与本发明结合使用。使用该过程是期望的，原因是它可以连续地进行，最小化制造生轮胎所必需的时间的量。

在图12中大体上显示根据‘485申请中所述的方法用于生成多层轮胎部件的系统410。系统410通常操作以通过围绕成型表面卷绕条带441以形成多层轮胎部件。由于轮胎部件是卷绕产品，因此它通常形成完整圆(即，环)。部件在本文中也称为带。而且，系统410生成片材421，条带441由所述片材形成，并且在特定实施例中，当片材沿着闭环路径移动去往和来自片材生成器420时片材421保持连续。因此，系统410自动地返回任何未使用的片材材料以便由生成器420再使用。系统410通常形成弹性体轮胎部件，例如胎面、下胎面和缓冲胶。它也可以产生作为异型轮胎胎面带的多层带。

在该实施例中，系统410包括片材生成器420、切割组件440、条带施用器组件460、回收组件470和可编程逻辑控制器(未显示)。系统410也可以包括辊组件430以便将来自生成器420的片材421引导到切割组件440。片材生成器420大体上将输入材料412转换成片材421，所述片材最终由切割组件440切割成条带441。继续参考图12，输入材料412通过入口422被接收，并且可以包括新材料412a和/或由回收组件470供应的以前使用的材料412b。在接收输入材料412之后，生成器420通过任何已知的手段将输入材料成形为片材421，其中片材421被成形为任何期望宽度和厚度。片材421通过出口424从生成器420排出。

在一个实施例中，如图12中所示，生成器420包括挤出机。挤出机例如通过螺杆大体上将输入材料412推动通过模或头部。本领域普通技术人员已知的任何挤出机可以由系统410使用。生成器420也可以包括代替挤出机的砑光机，所述砑光机可以包括彼此紧靠定位以形成间隙或压合部的一对辊，输入材料412通过所述间隙或压合部以形成片材421。由此产生的片材421包括与砑光机压合部的宽度关联的宽度。尽管挤出机和砑光机能够以类似高速操作，但是砑光机不能快速地加速以获得期望速度，原因是加速砑光机辊的旋转惯性可能耗费更多的动力和时间。这可能影响系统410的起动时间，以及在暂时延迟之后系统410对重新启动的响应。

然而挤出机与砑光机相比在加工期间典型地将明显更多的热施加到输入材料，这不利地影响烧焦和其它性质，并且因此减小在系统410中使用的材料的再加工寿命。挤出机也可以对输入材料做更多的功，至少在其寿命期间减小材料的流动性，这再次减小这样的材料的寿命。可以预料挤出机可以与砑光机一起使用以产生期望的片材性质和尺寸。

如图12中所示，辊组件430可以位于片材生成器420和切割组件440之间。辊组件430大体上包括布置成形成片材421的平移路径的一个或多个辊432。特定平移路径将片材421引导到切割组件440，并且可以用于根据需要张紧片材421。辊432的位置可以被调节以对片材421施加更多或更少的张力，这也可以提供用于调节片材421的横截面尺寸的手段。一个或多个辊432例如可以由电机驱动或提供动力以帮助片材421的平移和/或片材421中的张力的调节。也可以通过在鼓425和/或切割鼓452之间产生速度差、通过增加或减小任一鼓的旋转速度而张紧片材421。当片材围绕辊(未显示)平移时，砑光机系统也可以用作张紧系统。

切割组件440大体上由片材421形成条带441以便随后组装轮胎带。更具体地，切割组件440使用多个切割部件442来切割条带441，其中每个切割部件442包括切割边缘443。切割部件442大体上沿着片材421的长度并且沿着切割表面和/或切割鼓452的圆周间隔。在图中所示的实施例中，切割部件442是旋转刀具。在所示的实施例中，旋转刀具类似于惰轮操作，并且在平移片材421的方向上自由地旋转。并且，旋转刀具442可以由电机或任何其它已知的驱动装置驱动。而且，本领域的普通技术人员已知的用于切割片材421的其它装置可以用于代替旋转刀具，包括其它非旋转刀具、刀片或边缘。此外，可以使用例如图9中所示的切割轮。

为了在沿着片材421的期望位置处切割条带441，切割部件442沿着片材421的宽度横向地平移(即，在片材421的横向方向上)。平移由平移部件(未显示)实现，每个平移部件可以包括而不限于线性致动器、伺服电机、气压或液压缸或本领域的普通技术人员已知的任何其它平移装置。平移部件大体上沿着线性平移轴线平移，但是也应当理解非线性平移也可能发生。例如，切割部件442可以通过安装到片材421的一侧的平移部件平移。而且，切割部件平移可以由围绕安装在片材421之上的轨道(未显示)或类似物平移的平移部件实现。每个切割部件442也可以能够通过延伸部件从轨道向上和向下延伸，所述延伸部件可以包括任何延伸的装置，如例如伺服装置、螺线管、可以是气压或液压的气缸。每个切割部件442也可以能够相对于片材421平移的方向倾斜地旋转，如图13中所示。这样的旋转可以改善切割部件442执行沿着片材的宽度的横向切割的能力，例如如图13中所示。切割部件442可以在任何方向上成任何角度旋转。

在一个实施例中，切割部件442从片材421的平移方向(即，行进的方向)旋转大约45度。旋转可以由旋转部件(未显示)实现，所述旋转部件可以包括电磁螺线管或本领域的普通技术人员已知的旋转切割部件442的任何其它装置。控制器大体上通过平移部件、延伸部件和旋转部件的操作控制切割部件442的操作和运动。控制器可以与单或多轴线运动控制器协作以同步和协调切割部件442的操作和运动。

在操作中，切割部件442沿着平移片材421切割路径458以形成一个或多个条带441。在一个实施例中，一对切割部件442切割闭环路径458以形成条带441，如图13-14中所示。路径458外切条带441，并且可以包括前缘458a、后缘458b以及一个或多个侧缘458c。例如当切割包括泪珠形状或4边钻石形状的条带441时，均相应地形成条带441的起点和终点的前缘458a和后缘458b也可以用作侧缘458c。在一个实施例中，当片材421在闭环路径中操作时一对切割部件442a、442b能够在片材421内形成条带441，其中这样的一对以交错布置沿着片材421的长度放置。该交错布置允许下游或后续切割部件442b切割与由上游或在先切割部件442a形成的在先路径交叉的路径，如图13-14中所示。该交叉可以用于形成相应地表示前和后缘458a、458b的每个条带441的起点和终点。前和/或后缘(即，条带441的相应起点和终点)可以由专用于进行任一或两个这样的切割的附加切割部件442切割。切割部件442在切割侧缘458c度同时可以平移，从而例如调节或渐变(即，增加或减小)条带441的宽度，或者以另外方式改变条带441的形状和/或尺寸。

大体上参考图12，系统410也包括施用器组件460以便将一个或多个连续条带441施加到成型表面以形成带。一个或多个条带441围绕成型表面卷绕以形成多层带。施用器组件460包括将一个或多个条带441从那里平移到成型组件480的施用鼓462。为了提供施用鼓462和条带441之间的附着(其促进条带441从片材421分离)，施用鼓462可以被加热或冷却。在特定实施例中，施用鼓462保持在比片材421和/或任何条带441的温度高至少10摄氏度的温度。在其它实施例中，施用鼓462保持在大约70摄氏度。施用鼓462的表面可以包括平滑表面，所述平滑表面可以是镀铬或热镀铬表面，从而提供可以促进分子结合和/或可以类似于真空操作以便于将条带441保持在其上的平滑、毛细管状表面。也可以通过提供粗糙表面提供改善的附着性，粗糙表面提供增加的表面面积以便改善接触面积，并且因此增加附着性。施用鼓462也可以用作切割鼓452。此外，上面关于施用鼓462所述的温度控制和条件以及表面条件和处理也适用于切割鼓452从而改善鼓452和片材421之间的附着性。

尽管该过程到目前为止仅仅用于产生围绕轮胎的胎面的圆周的连续条带或带，但是发明人已认识到通过改变控制器的编程，可以制造围绕胎面的圆周不连续的胎面花纹块的层。因此，它们继续产生用于农用轮胎的这样的层叠胎面花纹块、突起花纹或发夹状件，如现在将要在下面描述的。

参见图15C，显示宽度为370mm并且长度为3020mm的农用轮胎的胎面的展平轮廓。它具有基层500和层叠胎面花纹块510，所述层叠胎面花纹块从胎面的中平面M的一侧到另一侧交替使得在中平面的一侧的一个胎面花纹块的起点位于在中平面的另一侧的胎面花纹块的起点和终点之间，反之亦然。该特定配置在中平面的任一侧总共提供19个胎面花纹块。在图15A和15B中也分别给出这些层叠胎面花纹块的俯视图和横截面，显示四个这样的层520，它们均被细分成小型层，使得每个聚集层520具有边缘面530和底面540，所述边缘面和底面具有交叉部550，所有这些先前已针对其它实施例进行描述。应当注意各层之间的交错或偏移的量在靠近肩部的区域560中与更靠近轮胎的中平面的区域570相比是不同的。

发明人已发现对于较长并且与在更靠近轮胎的冠部的区域相比在肩部附近具有更大高度的胎面花纹块或突起花纹(有时被发明人称为发夹状件)，如图2中所述和所示，优选的是在靠近肩部的层之间具有更小的交错或偏移O，在该处需要最多的材料以形成突起花纹，在靠近冠部的层之间具有更大的交错或偏移，在该处需要更少的材料。这最小化当模制胎面时制造突起花纹所必需的流动量和在胎面之下的轮胎的部件的扭曲的关联风险。如图所示，邻近前和后缘580、590的层的交错或偏移的量也可以取决于最后期望花纹块几何形状和预测的材料流动量而彼此不同。所以，可以预料交错或偏移的梯度可以根据需要在围绕层叠胎面花纹块的周边的任何地方出现。

当然，胎面花纹块的配置可以变化并且图16显示层叠胎面花纹块510的两个其它可能配置。一般而言，前缘580或后缘590中的至少一个必须相对于片材或基层500的行进倾斜以便在层产生并且传送到生轮胎期间允许片材连续地移动，最小化生产时间和成本。然而，本文中关于‘485申请所述的设备能够配备有用于导致切割部件旋转直到相对于片材的行进方向达到90度的角并且在该方向上平移的装置，允许前缘和后缘的直轴向切割，只要片材暂时保持静止。然而，这不利地影响设备的生产率和关联的轮胎制造。

到目前为止，与‘485申请相关的由发明人使用的设备尺寸确定成用于产生客车和轻型卡车轮胎的胎面。基于这样的轮胎的典型尺寸，设备具有400mm的片材或胎面的基层的最大理论生产宽度，意味着在图16和17中刚刚所述和所示的胎面可以使用该设备进行制造而不用任何调节。但是如先前所述，由于越野胎面设计的模制而倾向于带和胎体扭曲的轮胎中的一些包括设计成和尺寸确定成在很大设备、例如推土机上工作的那些轮胎。因此，迄今为止的设备不足够宽以提供制造这样的轮胎所需的必要的基层和胎面特征。发明人因此设法找到一种方式以修改现有的设备使得它可以适应更大尺寸的轮胎或制造可以应付这些尺寸的更大设备。后一选择尽管是可行的，但是取决于更大尺寸的轮胎的数量和它们的较低生产量可能是成本高昂的。所以，发明人着手寻找涉及较小的现有设备的使用的解决方案。

最后，参见图17，以示意性方式呈现该问题的解决方案。它涉及胎面部件可以铺设在其上的平移成型鼓的使用。该鼓可以在轮胎/鼓的X或轴向方向上平移使得胎面部件可以在一个地点围绕它卷绕并且然后当它平移时可以沿着鼓平移到另一地点。换句话说，片材或基层可以围绕鼓螺旋地卷绕或者可以铺设一个绕组并且然后沿着鼓的轴向宽度使用各绕组的圆周端部处的搭接头和/或沿着相邻绕组的侧缘铺设其它绕组(如图17的右上图形和左下图形中所示)。而且，需要时可以存在沿着鼓的轴向长度的后续铺设绕组的一定程度的边对边重叠。该过程可以根据需要重复多次以覆盖成型鼓的有效宽度，由此最大化可以在该鼓上成型的轮胎的宽度。然后，需要时类似的层可以顺序地铺设在第一层的顶部上。对于该实施例，成型鼓的有效宽度为1200mm，其足够大以产生实际上用于任何现有尺寸的轮胎的胎面带。

该过程的例子包括以下步骤，如图17的中间右侧图形和最左侧图形中所示。首先，通过铺设完整地围绕鼓360度的用于基层的第一绕组开始胎面的左侧。沿着胎面的左部在第一绕组的圆周端部之间形成倾斜搭接头。然后，平移成型鼓使得下一绕组将紧挨着胎面的左部的第一绕组，形成沿着这些绕组的侧缘的搭接头。在铺设中心区域的绕组之前鼓也旋转90度使得中心绕组的端部接头将不挨着左绕组的端部接头。然后，当鼓旋转360度时针对中心部段铺设用于基层的第一绕组。沿着胎面的中心部分针对第一绕组产生另一倾斜的端部搭接头。最后，使用刚刚针对胎面的中心和左侧描述的相同步骤产生胎面的右侧的第一绕组。如果期望用于基部的附加层，则该过程然后可以在另一轴向方向上逆反。该过程反复地继续直到已施加所有必要的基层。当然，该过程可以在鼓上的任何地方开始并且因而可以在右侧而不是左侧开始。

一旦已完整地铺设基层，然后当鼓旋转时以类似于刚刚针对基层所述的方式通过切割条带并且将条带卷绕到鼓上而完成单独的胎面特征、例如层叠胎面花纹块(参见来自图17中的左和右侧最下图形的第二图形)。也就是说，可以铺设用于左侧上的第一胎面花纹块的第一层，然后可以铺设用于右侧上的第一胎面花纹块的第一层，等等，直到所有用于胎面花纹块的第一层已围绕轮胎中间件的圆周铺设。然后可以通过以在左侧或右侧上的一个完整胎面花纹块为索引(indexing)产生胎面花纹块的剩余部分的第一层。可以针对每个后续层重复该过程直到已产生所有层叠胎面花纹块。可能的是可以使用不同序列，例如铺设在左侧上的所有胎面花纹块的第一层，然后铺设在右侧上的所有胎面花纹块的第一层，但这会使得胎面花纹块的切割配置的变化成为必要。某些序列可能增加总生产时间和需要回收的浪费材料量，因此这些因素的优化是期望的。一旦轮胎中间件已完成，它可以如先前所述被模制以产生具有在胎面之下出现的各轮胎部件的最小扭曲量的期望最后轮胎配置。

作为另一例子，图17中描述发夹状件的最上和最下右侧图形显示可以如何铺设发夹状件。鼓可以在一个方向上旋转大约30度，直到在轮胎的中平面的一侧、例如左侧已铺设胎面花纹块的第一层，并且然后在铺设右侧的胎面花纹块的第一层之前将鼓旋转另一15度。如先前所述，该来回的过程继续直到已进行轮胎中间件的完整旋转并且一半的发夹状件已具有铺设的层。然后进行索引并且执行相同的模式直到针对每个期望的发夹状件已铺设所有层。例如可以在发夹状件相对于圆周方向铺设在轮胎中间件上所成的角与它初始被切割所成的角相同或不同的情况下使用该过程。现在将论述可以改变该角的原因。

发明人面对的另一挑战是当设备由于设备的宽度限制而不能产生具有准确几何形状的条带时如何制造超宽轮胎的轴向方向上的长突起花纹或发夹状件。该问题的解决方案由来自图17的从左侧起的第二图形、最上右侧图形和最下右侧图形示出。相对于轮胎的进给方向或圆周方向成更陡角倾斜的条带被切割并且当它们被施加到轮胎中间件时，鼓在旋转的同时被平移，导致条带的枢转运动使得它们相对于轮胎的圆周方向形成不太陡的角并且因此在轴向方向上更长。尽管这特别有用于使用尺寸不足的设备在更大尺寸的轮胎上实现本发明，但是可以预料刚刚描述的该技术也可以例如用于设备能够制造准确期望几何形状、但是期望使用橡胶的窄片材以便节省材料的情形。

尽管已关于本发明的具体示例性实施例和方法描述了本主题，但是将领会本领域的技术人员当理解前述的内容时可以容易地产生这样的实施例的更改、变化和等效替代。因此，本公开的范围仅仅作为例子而不是作为限制，并且本领域的普通技术人员将显而易见，本公开不排除包括本主题的这样的修改、变化和/或添加。

Claims

1.一种限定轴向、径向和圆周方向的轮胎中间件，所述轮胎包括：

沿着轴向方向彼此相对的一对侧壁；

在所述一对侧壁之间延伸的胎面部分，所述胎面部分具有基部并且限定沿着所述轴向和圆周方向间隔的多个离散胎面花纹块，所述胎面花纹块均从所述胎面部分的所述基部的表面突出并且所述胎面花纹块的每一个还包括：

胎面橡胶的多个层，所述层沿着所述轮胎的径向方向堆叠，所述层的尺寸沿着径向向外方向连续地减小。

2.根据权利要求1所述的轮胎中间件，其中所述胎面花纹块的每个层限定围绕底面的边缘面。

3.根据权利要求2所述的轮胎中间件，其中每个层的所述边缘面具有沿着所述径向向外方向在所述胎面花纹块的连续边缘面之间减小的表面面积。

4.根据权利要求1所述的轮胎中间件，其中所述胎面花纹块的每个层具有在所述层之间大致相同的所述径向方向上的厚度。

5.根据权利要求1所述的轮胎中间件，其中所述基部层是不同于胎体层的层。

6.根据权利要求2所述的轮胎中间件，其中所述胎面部分还包括在每个层的所述底面和所述边缘面之间的交叉部，其中当模具闭合时所述层的所述交叉部的大部分配置成大致同时接触模具腔的壁。

7.根据权利要求6所述的轮胎中间件，其中当模具闭合时所述底面和所述边缘面之间的所有交叉部配置成大致同时接触模具腔的壁。

8.根据权利要求7所述的轮胎中间件，其中所述胎面花纹块包括顶表面，当模具闭合时所述顶表面大致与所述底面和所述边缘面的所述交叉部接触模具壁同时地接触模具腔的模具壁。

9.根据权利要求2所述的轮胎中间件，其中所述胎面部分还包括在垂直于所述边缘面的方向上的堆叠层的边缘面之间的偏移距离，并且其中所述胎面花纹块具有周边，所述周边具有堆叠在另一层的顶部上的一个层的边缘面之间的偏移距离，所述偏移距离沿着所述胎面花纹块的周边的某个部分变化。

10.根据权利要求9所述的轮胎中间件，其中所述胎面部分具有靠近所述胎面的中平面的冠部和靠近所述轮胎中间件的侧壁的肩部，并且其中所述胎面花纹块具有靠近所述胎面的冠部出现的一部分，靠近所述胎面的肩部出现的一部分，邻近所述胎面花纹块的前缘的一部分，以及邻近所述胎面花纹块的后缘的一部分，其中包括靠近肩部的所述胎面花纹块的部分中的胎面花纹块的所述层的边缘面之间的偏移距离小于靠近所述轮胎的冠部的所述胎面花纹块的部分中的相同边缘面之间的偏移距离。

11.根据权利要求10所述的轮胎中间件，其中包括靠近后缘的所述胎面花纹块的部分中的胎面花纹块的所述层的边缘面之间的偏移距离不同于靠近前缘的所述胎面花纹块的部分中的相同边缘面之间的偏移距离。

12.根据权利要求10所述的轮胎中间件，其中在固化所述轮胎中间件之后所述胎面花纹块的深度配置成在肩部区域中比在冠部区域中更大。

13.根据权利要求5所述的轮胎中间件，其中所述基部包括在所述轮胎的轴向方向上并排定位的独立的层或螺旋卷绕的层。

14.根据权利要求1所述的轮胎中间件，其中所述多个所述胎面花纹块定位成使得所述胎面花纹块中的一个在相邻胎面花纹块在所述圆周方向上结束之前开始。

15.根据权利要求1所述的轮胎中间件，其中在所述轮胎中间件已固化之后所述胎面花纹块配置成用于将用作越野轮胎的轮胎，并且在所述胎面花纹块中使用的所述层具有彼此不同或与用于构造所述胎面部分的基部的材料不同的材料性质。

16.一种制造轮胎的胎面部分的方法，所述胎面部分具有由胎面橡胶的层构造的胎面花纹块，所述方法包括以下步骤：

提供胎面橡胶的基部；

供应用于构造多个胎面花纹块的胎面橡胶的片材；

将所述胎面橡胶的片材切割成单独的部分，每个部分形成用于产生所述胎面花纹块的层；

在所述基部上在所述胎面花纹块的每一个的预定位置处放置所述层；以及

将层堆叠到所述放置步骤的所述层的一个或多个上。

17.根据权利要求16所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割的步骤还包括将所述胎面花纹块的所述单独的部分切割成不同尺寸。

18.根据权利要求17所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述堆叠的步骤还包括在每个胎面花纹块的所述预定位置处连续地堆叠更小的层。

19.根据权利要求17所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述堆叠的步骤继续直到每个胎面花纹块达到预定数量的层。

20.根据权利要求17所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割的步骤包括朝着所述胎面橡胶的片材引导高压水流。

21.根据权利要求17所述的制造轮胎的胎面部分的方法，所述方法还包括将具有所述胎面花纹块的基部进给到无胎面轮胎中间件以便围绕所述无胎面轮胎中间件包裹的步骤。

22.根据权利要求17所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割的步骤包括切割刀片的使用。

23.根据权利要求22所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割刀片附连到邻近所述胎面橡胶的片材定位的轮。

24.根据权利要求19所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述连续更小的层具有限定所述层和所述胎面花纹块的周边的边缘面，其中在垂直于所述边缘面的方向上的所述边缘面之间的距离沿着所述胎面花纹块的周边变化。

25.根据权利要求24所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中边缘面之间的所述距离在需要大量材料以形成所述胎面花纹块的区域中较小并且在需要较少材料以形成所述胎面花纹块的区域中较大。

26.根据权利要求16所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其还包括提供成型鼓并且其中所述用于提供基部橡胶的步骤包括当所述鼓旋转时将橡胶的片材施加到所述鼓。

27.根据权利要求26所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述用于提供基部橡胶的步骤包括当成型鼓旋转时围绕所述成型鼓螺旋地卷绕橡胶条带或在所述成型鼓上并排地铺设条带。

28.根据权利要求26所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中所述用于放置层的步骤包括当所述鼓旋转时将所述层进给到所述鼓上、在所述基部橡胶的顶部上。

29.根据权利要求28所述的制造轮胎的胎面部分的方法，其中当所述层进给到所述鼓上时所述鼓也平移。

30.根据权利要求16所述的制造轮胎的胎面部分的方法，还包括如下步骤：提供具有模具腔的模具，并且其中每个层叠胎面花纹块的所述层配置成当所述模具在所述胎面部分上闭合时与模具腔表面干涉。