CN106142611A - 充气轮胎的制造方法、成型装置及充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

技术问题：本发明涉及一种子午线轮胎，其控制成型工序中的胎体帘线的间隔扩大，并提高均匀性。解决手段：一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，将包含至少一层胎体帘布层(14)的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲并成型为绿色轮胎壳体(10)，通过供给至内侧的流体使绿色轮胎壳体(10)呈环状膨胀，并与配置于径向外侧的胎面环(17)贴合，从而成型为生胎，使生胎在模具内硫化成型，在生胎的成型中，流体以阶段性变化的压力分布被供给，压力分布中，最终阶段之前阶段的压力即第一成型压力(P12)低于最终阶段的压力即第二成型压力(P13)。

Description

充气轮胎的制造方法、成型装置及充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎的制造方法、成型装置及充气轮胎。
背景技术
以往，在制造子午线轮胎的情况下，将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲从而成型为绿色轮胎壳体。然后，通过供给至内侧的流体，使绿色轮胎壳体呈环状向径向外侧膨胀并与配置在外周侧的胎面环体贴合，从而成型(shaping)为生胎。之后，使生胎在模具内硫化成型为成品轮胎。
在胎体帘布层中，大致均匀地配置有胎体帘线，存在成型时该胎体帘线的排列发生错乱，使胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差变大的情况。若胎体帘线的帘线间隔扩大(cord openings)的偏差大，则成品轮胎中轮胎表面的凹凸变大，会导致外观不良或均匀性降低。
对此，专利文献1中公开的交叉帘布层轮胎的制造方法，在将绿色轮胎壳体置入硫化模具中之前，通过供给至内侧的流体使其膨胀从而进行预成型，并在膨胀状态下保持规定时间，该膨胀状态是使胎面部最大外径达到硫化模具的胎面成型面的最大内径的60～90％的状态。该制造方法的目的在于，使生胎易于沿附模具面成型，并使其形状从绿色轮胎壳体经由生胎再向成品轮胎阶段性地变化，由此实现胎体帘线的排列错乱的抑制、以及由此提高均匀性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2012-131168号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
然而，由于子午线轮胎的胎体帘线以相对于轮胎赤道垂直的方式配置，因此与交叉帘布层轮胎相比，难以使其膨胀，因此，在专利文献1的方法中，无法抑制在制造子午线轮胎时的胎体帘线排列的错乱。
即，制造子午线轮胎的情况下，存在因成型条件而使绿色轮胎壳体急剧膨胀的情况，此时，使生胎成型为其胎体帘线的间隔扩大的偏差增大。在对这种生胎硫化成型而得到的充气轮胎中，由于胎体帘线的间隔扩大的偏差增大，导致在轮胎表面容易产生凹凸，其结果为均匀性降低。
本发明涉及一种子午线轮胎，其目的在于控制成型工序中胎体帘线的间隔扩大，并提高均匀性。
(二)技术方案
本发明是一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲并成型为绿色轮胎壳体，通过供给至内侧的流体使所述绿色轮胎壳体呈环状膨胀，与配置在径向外侧的胎面环贴合从而成型为生胎，使所述生胎在模具内硫化成型，在所述生胎的成型中，所述流体以阶段性变化的压力分布被供给，所述压力分布中，最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
根据本发明，在前阶段中，通过比最终压力低的前段压力，使绿色轮胎壳体缓慢地膨胀，从而容易使胎体帘布层均匀地膨胀，在接下来的最终阶段中，即使提高流体的压力，也容易使胎体帘布层继续均匀地膨胀。由此，能够成型如下生胎：其能够抑制胎体帘布层中的胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差。因此，这种生胎硫化成型而得到的充气轮胎能够抑制由于帘线间隔扩大的偏差引起的轮胎表面的凹凸，提高轮胎的均匀性。
优选地，所述压力分布中，初始阶段的初始压力与所述前段压力及所述最终压力中任意一个压力均不相同。
根据本结构，能够提高压力分布的设定自由度。例如，在将初始压力设定为比前段压力更低的情况下，容易使绿色轮胎壳体更加缓慢地膨胀，由此更易于抑制胎体帘布层中的胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差。
优选地，所述初始压力高于所述前段压力及所述最终压力中的任意一个。
根据本结构，由于在初始阶段以相对较高的压力向绿色轮胎壳体内侧供给流体，因此能够迅速提高绿色轮胎壳体内的压力。此外，由于在初始阶段中，绿色轮胎壳体并未进行膨胀，因此即使提高该期间的初始压力，对胎体帘布层中的胎体帘线的帘线间隔扩大的影响仍较小。
此外，所述压力分布中，初始阶段的初始压力也可以与所述前段压力相同。
根据本结构，由于能够从初始阶段使绿色轮胎壳体缓慢地膨胀，因此易于抑制胎体帘布层中的胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差。
此外，本发明另一方面的发明是一种生胎的成型装置，其特征在于，具备流体供给部，所述流体供给部向绿色轮胎壳体内侧供给流体从而使其呈环状膨胀，将所述绿色轮胎壳体与配置在径向外侧的胎面环贴合，其中所述绿色轮胎壳体是将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲而成，所述流体供给部以阶段性变化的压力分布供给所述流体，所述压力分布中，最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
此外，本发明又一个方面的发明是一种充气轮胎，其特征在于，将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲并成型为绿色轮胎壳体，通过供给至内侧的流体使该绿色轮胎壳体呈环状的膨胀，并与配置在径向外侧的胎面环贴合从而成型为生胎，使该生胎在模具内硫化成型从而制造而成，所述流体以阶段性变化的压力分布被供给，所述压力分布中最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
(三)有益效果
根据本发明的充气轮胎的制造方法、成型装置及充气轮胎，对于子午线轮胎，能够控制胎体帘线的间隔扩大，提高均匀性。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的成型装置的示意结构的侧面图。
图2是表示沿图1的II-II线的绿色轮胎壳体的截面图。
图3是表示由图1所示的状态进行预成型的状态的图。
图4是表示由图3所示的状态进行第一成型的状态的图。
图5是表示由图4所示的状态进行第二成型的状态的图。
图6是表示成型中压力分布的图表。
图7是表示压力分布的变形例的图表。
图8是表示压力分布的变形例的图表。
图9是表示压力分布的变形例的图表。
图10是表示参考实施方式的压力分布的图表。
图11是表示另一参考实施方式的压力分布的图表。
附图标记说明
1—成型装置；2—成型鼓；3—胎圈锁；4—反包胶囊；5—流体供给部；10—绿色轮胎壳体；11—内衬层；12—胎侧部件；13—胎圈包布层；14—胎体帘布层；15—胎圈部件；16—带束补强层；17—胎面环；18—带束层；19—胎面部件；21—流体通路；21A—第一流体通路；21B—第二流体通路；P1—供给压力；P11—预成型压力；P12—第一成型压力；P13—第二成型压力；P2—壳内压力；P21—壳内压力；P22—壳内压力
具体实施方式
(第一实施方式)
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下说明本质上只是例示而已，并不是限制本发明、其适用物或其用途。此外，附图是示意性的，各尺寸的比率等与实际上的不同。
图1示出本发明一个实施方式的成型装置1的示意结构，一并示出成型前的绿色轮胎壳体10及胎面环17的截面。该成型装置1具备在轴向上隔开规定间隔且彼此相对的一对成型鼓2，以及与成型鼓2连接的流体供给部5。另外，在以下的说明中，将成型鼓2彼此接近的方向称作鼓轴方向内侧，将成型鼓2彼此远离的方向称作鼓轴方向外侧。
绿色轮胎壳体10是由多个轮胎结构部件构成的圆筒状体，其是将内衬层11、配置在该轴向两侧部的一对胎侧部件12、12、配置在整个内衬层11和胎侧部件12上的一对胎圈包布层13、13、遍及配置在一对胎侧部件12、12间的多层胎体帘布层14、以及配置在两侧部的规定位置的环状胎圈部件15从内径侧按顺序卷曲而构成。另外，绿色轮胎壳体10通过作为一次成型鼓的皮带鼓(未图示)而成型。
胎体帘布层14在本实施方式中由两层构成，分别沿鼓轴方向延伸的胎体帘线被大致均匀地配置。如图2所示，胎体帘布层14被卷曲为端部具有以规定的接合宽度W1重叠的接合部。接合宽度W1优选为20mm以下，接合宽度W1也可以为0即对接。
由于接合宽度W1越小，越能抑制配置于胎体帘布层14的胎体帘线在径向上的重叠，因此能够抑制因重叠的胎体帘线而引起的接合部刚性的局部变大。由此，易于将胎体帘布层14周向的刚性维持为大致均匀，在成型工序中使绿色轮胎壳体10均匀地膨胀，易于控制胎体帘线的间隔扩大的偏差。
如图1所示，胎面环17是将带束补强层16、带束层18及胎面部件19从内径侧依次呈圆筒状卷曲成的圆柱体。另外，胎面环17通过作为一次成型鼓的皮带鼓(未图示)而成型。
成型鼓2通过未图示的驱动装置而绕着鼓轴被旋转驱动，并且彼此可以接近和远离。在成型鼓2的周部设置有配置在鼓轴方向内侧并能够沿径向扩展收缩的胎圈锁3、以及与胎圈锁3在鼓轴方向上的外侧邻接配置的反包胶囊4。
此外，成型鼓2具有流体通路21，该流体通路21将由流体供给部5供给的流体供给到绿色轮胎壳体10内。流体通路21具有与成型鼓2彼此相对的相对面2a连通的第一流体通路21A、以及与胎圈锁3在鼓轴方向上的内侧的外周部2b连通的第二流体通路21B。图1中第一流体通路21A只示出一条，但也可以设置多条。第二流体通路21B在外周部2b的周向上以规定间隔设置有多条。
利用上述成型装置1使生胎成型时，首先，作为部件配置工序，将绿色轮胎壳体10及胎面环17从一次成型鼓移载至成型装置1上。具体来说，将绿色轮胎壳体10配置在一对成型鼓2、2的整个周部上，同时使胎圈锁3向径向外侧进行扩径并从径向内侧支承胎圈部件15，由此能够使绿色轮胎壳体10在一对成型鼓2、2间将内部维持并保持为气密状态。进而，在该绿色轮胎壳体10的外径侧，通过未图示的保持装置配置胎面环17，使其在鼓轴方向的中心与绿色轮胎壳体10一致。
然后，作为成型工序，一边从流体供给部5向绿色轮胎壳体10内供给例如空气，一边通过将一对成型鼓2、2彼此接近，由此使绿色轮胎壳体10呈环状的方式向径向外侧膨胀并与胎面环17接合。
接着，作为反包工序，通过使反包胶囊4膨胀，将绿色轮胎壳体10在轴向上的两侧部，在绕着胎圈部件15向鼓轴方向内侧翻折膨胀后的绿色轮胎壳体10的两侧部卷起，从而成型为生胎。接着，作为硫化工序，使生胎在轮胎硫化模具内硫化成型，由此制造充气轮胎。
在本实施方式中，在成型工序中，使流体供给部5以阶段性变化的压力分布将流体通过成型鼓2供给至绿色轮胎壳体10内。流体供给部5可以基于例如用压力传感器(未图示)检测出的流体实际压力来控制流体的供给压力P1，使成为所期待的压力分布，或者也可以使其在预先设定的运转条件下工作，以实现所期待的压力分布。
此处，从流体供给部5供给到成型鼓2的流体供给压力P1与绿色轮胎壳体10的壳内压力P2，由于绿色轮胎壳体10的内容积而过渡性地不同。例如，在从流体供给部5开始向绿色轮胎壳体10供给流体时，对于使具有规定量的内容积的绿色轮胎壳体10的壳内压力P2上升而需要时间，因此壳内压力P2过渡性地相对于供给压力P1较低。另一方面，在从流体的供给起经过充分的时间后的状态下，供给压力P1与壳内压力P2大致一致。此外，若一对成型鼓2、2接近，则由于绿色轮胎壳体10的内容积减小，也有壳内压力P2比供给压力P1高的情况。
本实施方式中，成型工序以顺次实施预成型工序(初始阶段)、第一成型工序(前阶段)、以及第二成型工序(最终阶段)这三个成型工序的方式构成。此外，在各成型工序中，流体供给部5将流体供给压力P1控制为预成型压力P11(初始压力)、第一成型压力P12(前段压力)、以及第二成型压力P13(最终压力)这三阶段变化的压力分布。
在预成型工序中，成型装置1一边通过未图示的驱动装置使一对成型鼓2、2绕鼓轴线旋转并彼此以规定速度接近，一边通过流体供给部5向绿色轮胎壳体10内以预成型压力P11供给流体。预成型压力P11设定为，使得通过经由第二流体通路21B供给的流体，能够解除对绿色轮胎壳体10对成型鼓2的外周部2b的附着。
如图3所示，在预成型工序结束时，绿色轮胎壳体10处于从成型鼓2的外周部2b向径向外侧浮起的状态，此时，绿色轮胎壳体10的膨胀量L1，为非膨胀状态的绿色轮胎壳体10直至与胎面环17结合的总膨胀量L0的大约8～10％。换言之，在预成型工序中，以预成型压力P11实施膨胀至膨胀量L1的成型。
然后，在第一成型工序中，一边继续成型鼓2、2的旋转及接近驱动，一边使流体供给部5基于规定的压力分布将流体供给压力P1从预成型压力P11变化至第一成型压力P12。第一成型压力P12与预成型压力P11不同，具体来说是降低到预成型压力P11的大约30～40％的压力。此外，第一成型压力P12设定为高于预成型工序结束时的壳内压力P21。
通过以设定为比预成型压力P11低但比预成型工序结束时的壳内压力P21高的第一成型压力P12，向绿色轮胎壳体10内供给流体，从而能够使绿色轮胎壳体10更加缓慢地呈环状向径向外侧进一步膨胀，其结果为，能够使绿色轮胎壳体10更加均匀地膨胀。
如图4所示，在第一成型工序结束时，绿色轮胎壳体10膨胀到总膨胀量L0的大约35～40％的膨胀量L2。换句话说，第一成型压力P12是使绿色轮胎壳体10膨胀至膨胀量L2所需的压力。再换句话说，第一成型工序中以第一成型压力P12实施膨胀至膨胀量L2的成型。
然后，在第二成型工序中，一边继续成型鼓2、2的旋转及接近驱动，一边使流体供给部5基于规定的压力分布，将供给压力P1从第一成型压力P12变化至第二成型压力P13。第二成型压力P13与预成型压力P11及第一成型压力P12均不同，具体来说，设定为预成型压力P11的大约60～70％的压力，高于第一成型压力P12。此外，第二成型压力P13设定为高于第一成型工序结束时的壳内压力P22。
如图5所示，通过以设定为比第一成型压力P12高且比第一成型工序完成时的壳内压力P22高的第二成型压力P13，向绿色轮胎壳体10内供给流体，从而使绿色轮胎壳体10进一步向径向外侧呈环状膨胀，并与胎面环17的内周部结合。第二成型压力P13设定为使绿色轮胎壳体10与胎面环17接合所需的压力。
此时，在第一成型工序中，由于绿色轮胎壳体10缓慢、均匀地膨胀至全膨胀量L0的大概前半部分即膨胀量L2，因此在接下来的第二成型工序中，即使供给压力P1从第一成型压力P12提高到第二成型压力P13，也易于使绿色轮胎壳体10维持均匀性的同时进一步膨胀。进而，通过将供给压力P1提高至第二成型压力P13，能够抑制以相对低的第一成型压力P12进行的成型工序的周期时间延长。
即，如图6所示，通过使从流体供给部5向绿色轮胎壳体10内供给的流体的供给压力P1以预成型压力P11、第一成型压力P12、第二成型压力P13这样的阶段性变化的压力分布来变化，能够使绿色轮胎壳体10的壳内压力P2不会发生过冲(overshoot)，而是缓慢地上升。
与此相对，如图6中以双点划线表示的那样，并不使向绿色轮胎壳体10内供给的流体的供给压力P10阶段性地变化，而是在设定为比上述第二成型压力P13更高的情况下，壳内压力P20急剧上升而容易过冲，由此造成难以使绿色轮胎壳体10均匀地膨胀，容易使膨胀的偏差增大。其结果为，使得成型工序中胎体帘线的间隔扩大的偏差增大。
根据以上说明的本实施方式，可以发挥如下效果。
第一成型工序中，通过比第二成型压力P13低的第一成型压力P12，易于使绿色轮胎壳体10缓慢地膨胀，并使胎体帘布层14均匀地膨胀，在接下来的第二成型工序中，即使提高流体的供给压力P1，也易于使胎体帘布层14保持均匀地膨胀。
由此，能够成型为可抑制胎体帘布层14中的胎体帘线的间隔扩大的偏差的生胎。因此，将该生胎硫化成型而成的充气轮胎，能够抑制因胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差引起的凹凸，其结果为能够提高轮胎的均匀性。
此外，通过将预成型压力P11设定为与第一成型压力P12及第二成型压力P13均不相同，能够提高压力分布的设定自由度。
进而，在预成型工序中，由于流体供给部5以相对较高的预成型压力P11向绿色轮胎壳体10内供给流体，因此能够迅速提高绿色轮胎壳体10的壳内压力P21。此外，在预成型工序中，由于绿色轮胎壳体10的膨胀并未进行，因此即使提高这期间的供给压力P1，对胎体帘布层14中的胎体帘线的帘线间隔扩大的影响也小。
(第二实施方式)
在第二实施方式中，相对于第一实施方式仅供给压力P1的压力分布不同，其他均相同。第二实施方式的压力分布设定为，使预成型压力P11A与第一成型压力P12A相同。具体来说，如图7所示，预成型压力P11A及第一成型压力P12A为同一压力，更加具体地说，设定为比第一实施方式的第一成型压力P12略低的压力。
通过将预成型压力P11A设定为与第一成型压力P12A相同的压力，能够从预成型工序起使绿色轮胎壳体10更加缓慢地膨胀，因此更易于控制胎体帘布层14中的胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差。
除了上述各实施方式，作为压力分布，可以如图8所示，将预成型压力P11B设定为低于第一成型压力P12，或者如图9所示，将预成型压力P11C设定为高于第一成型压力P12且低于第二成型压力P13。此外，在上述各实施方式中，成型工序由三个工序构成，但也可以分割为两个或四个工序。在任一情况下，只要将第一成型压力P12设定得相对较低，并将第二成型压力P13设定得相对较高即可。
换句话说，只要设定压力分布，以使第一成型压力P12设定为使绿色轮胎壳体10膨胀至膨胀量L2所需的压力，并且使第二成型压力P13设定为使绿色轮胎壳体10与胎面环17接合所需的压力即可。
此外，上述各实施方式中，以从内侧通过流体压力使绿色轮胎壳体10直接膨胀并成型的情况为例进行了说明，但在利用气囊使绿色轮胎壳体10成型的情况也可适用本发明。在该情况下，将气囊的内压以上述压力分布变化即可。
(第一参考实施方式)
第一参考实施方式中，以使第一成型压力P12D与第二成型压力P13为相同压力的方式来设定压力分布。在该情况下，如图10所示，绿色轮胎壳体10的壳内压力P2不会发生过冲，而是逐渐增大，因此可使绿色轮胎壳体10均匀地膨胀，由此易于控制胎体帘布层14中的帘线的间隔扩大的偏差。
(第二参考实施方式)
第二参考实施方式中，以使第一成型压力P12E及第二成型压力P13E与预成型压力P11为相同压力的方式来设定压力分布。进而，一对成型鼓2、2的接近速度设定为相对于第一实施方式较慢，例如设定为1/3的速度。
由此，如图11所示，绿色轮胎壳体10的壳内压力P2不会发生过冲，而是逐渐增大。这是因为通过降低一对成型鼓2、2的接近速度，使绿色轮胎壳体10内的容积的减少速度变缓，因此即使提高第一及第二成型工序的供给压力P1，也难以发生过冲。由此，易于使绿色轮胎壳体10均匀地膨胀，且易于控制胎体帘布层14中的胎体帘线的帘线间隔扩大的偏差。
实施例
接下来，对以上说明的作用效果实施验证试验。将轮胎尺寸设为通用，使基于第一及第二实施方式的成型条件而制作的生胎硫化成型，从而制作出实施例1、2的充气轮胎，并且使基于现有成型条件及第一及第二参考实施方式的成型条件制作的生胎硫化成型，从而制作出比较例1～3的充气轮胎。
将与实施例1、2及比较例1～3中各充气轮胎的轮胎硫化模具上部模具所对应的胎肩加强部的凹陷量(相对于轮胎表面的凹陷量)进行比较的结果示于表1。此外，在表1中，将比较例1的充气轮胎的凹陷量设为100，分别相对性地示出实施例1、2及比较例2、3的充气轮胎的凹陷量。
(表1)
如表1所示，相较于比较例1的充气轮胎，实施例1、2的充气轮胎的凹陷量降低到一半以下。此外，比较例2、3的充气轮胎中，凹陷量虽比实施例1、2大，但相较于比较例1有所降低。
可以在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神及范围内，进行各种变形及变更。

Claims (6)

1.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，
将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲并成型为绿色轮胎壳体；
通过供给至内侧的流体使所述绿色轮胎壳体呈环状膨胀，与配置于径向外侧的胎面环贴合从而成型为生胎；
使所述生胎在模具内硫化成型；
在所述生胎的成型中，所述流体以阶段性变化的压力分布被供给；
所述压力分布中，最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，所述压力分布中，初始阶段的初始压力与所述前段压力及所述最终压力中任意一种压力均不相同。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，所述初始压力高于所述前段压力及所述最终压力中的任意一个。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，所述压力分布中，初始阶段的初始压力与所述前段压力相同。
5.一种生胎的成型装置，其特征在于，
具备流体供给部，所述流体供给部向绿色轮胎壳体内侧供给流体从而使其呈环状膨胀，将所述绿色轮胎壳体与配置在径向外侧的胎面环贴合，其中所述绿色轮胎壳体是将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲而成；
所述流体供给部以阶段性变化的压力分布供给所述流体；
所述压力分布中，最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
6.一种充气轮胎，其特征在于，
将包含至少一层胎体帘布层的轮胎结构部件呈圆筒状卷曲并成型为绿色轮胎壳体，通过供给至内侧的流体使该绿色轮胎壳体呈环状膨胀，并与配置于径向外侧的胎面环贴合从而成型为生胎，使该生胎在模具内硫化成型从而制造而成；
所述流体以阶段性变化的压力分布被供给；
所述压力分布中，使最终阶段之前阶段的压力即前段压力低于所述最终阶段压力即最终压力。
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