CN107206719B - 用于制备轮胎的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及用于制备旨在制造轮胎的波纹增强条带的设备(1)，所述设备(20)包括：‑转盘(4)，所述转盘(4)能够引导多个指状物(5)使其围绕转盘轴线(AC)进行大体圆周移动，‑旋转星形轮(6)，所述旋转星形轮(6)能够围绕旋转星形轮轴线(AE)旋转并且支承多个旋转滚轮(7)，所述旋转滚轮(7)的轴线平行于旋转星形轮轴线，所述滚轮相对于旋转星形轮轴线以同心圆(61)分布，‑使指状物的大体圆周移动和旋转星形轮的旋转同步的构件，‑引导构件，所述引导构件用于引导进入设备的平坦增强条带。

Description

用于制备轮胎的设备和方法

技术领域

本发明涉及客运车辆或多用途车辆的轮胎的制造领域，更具体地涉及连续铺设所述轮胎的所有组成部件的方法而基本上不改变铺设直径。

背景技术

在这些方法中，在转鼓上进行组装胎坯的所有操作，所述转鼓的直径优选基本上对应于轮胎的内径(通常被称为“轮辋座直径”，参考轮胎在使用过程中安装在其上的轮辋的标准直径)。因此，不仅胎体、胎圈和胎侧，而且胎冠增强件和胎面都可以铺设在组装转鼓上，所述转鼓的直径基本上对应于轮辋座直径。这些方法的一个优点是能够在整个组装过程中将胎坯保持在相同转鼓上。然后可以将完整胎坯直接引入硫化模具，胎坯在硫化模具中通过内部压力的作用呈现其最终直径。这种方法的一个示例描述于文献FR1508652。

成形表示胎坯在从其基本上管状形状变成成品轮胎的通常环状复曲形状时所经受的转变。在成形过程中，胎坯的对应于轮胎胎冠的中央部分的直径通过内部压力的作用增加，而胎圈保持初始直径。轮辋座直径和成形直径之间的周长差异通常在30％和70％之间，例如对于客运车辆的轮胎通常为约50％。

这些方法的一个限制来自如下事实：客运车辆或多用途车辆的轮胎的胎冠增强件实际上系统性地具有周向环箍增强体，通常被称为“0°增强体”。这些0°增强体的功能是大大抑制轮胎在使用时(特别是高速使用时)的周向膨胀。即使当增强体以螺旋缠绕的方式铺设并且因此具有极小的螺旋角度时，仍然使用术语0°增强体。通常忽略该螺旋角度，并且环箍增强体的效果被视为与增强体设置在严格平行于轮胎赤道平面的平面中的效果相同。应理解如果在胎坯成形之前将0°增强体铺设在胎坯上，这些0°增强体可能妨碍成形。

该困难的解决方案例如描述于文献US4050973和US4094354。

文献US4050973提出制备0°增强体并且通过用较短但是易碎的丝线(这些丝线在成形过程中断裂)编织0°增强体从而以波纹形式将其铺设在胎坯上。该方法的一个问题明显在于制备编织物的复杂性和缓慢性。另一个问题是需要额外丝线的事实，额外丝线在最终产品中是无用的并且还可能是有害的。

文献US4094354提出以橡胶双重条带的形式制备0°增强体，所述橡胶双重条带包括波纹0°增强体和绷紧但是易碎的丝线，所述丝线旨在在成形过程中断裂。该方法的一个问题明显在于制备双重条带的复杂性以及引入最终产品的丝线无用或甚至有害的事实。

因此，尽管存在这些对策，轮胎工业尚未采取这种以轮辋座直径组装整个胎坯从而制造具有0°胎冠增强体的轮胎，特别是制造现代子午线轮胎的方法。

发明内容

因此本发明的目的是克服上述缺点的至少一者。

为此目的，本发明提出用于制备和铺设条带的设备，所述条带包括纵向增强体并且以波纹形式铺设使得纵向增强体的长度远大于铺设长度。使用术语“超出长度”表示有效铺设的条带长度和在铺设表面上延伸的长度之间的差异。

在本申请中，术语“增强条带”或“条带”表示橡胶窄条，所述橡胶窄条包括旨在通过螺旋缠绕铺设在胎坯中的纵向增强体。增强体可以例如为由钢、无机材料(玻璃纤维或碳纤维)、合成纤维或织物材料以轮胎领域中已知的方式制成的帘线或单丝。条带包括多个增强体，例如3至10个增强体。所述条带具有横穿环箍增强件的总宽度的约15至20mm的最大宽度。还优选地，对于客运车辆轮胎的环箍增强件，条带具有10和15mm之间的宽度。缠绕包括多圈，例如10至30圈，从而形成完整的环箍增强件。

本发明特别提出用于制备旨在制造轮胎的增强条带的设备，所述设备能够由平坦增强条带制备波纹增强条带，所述设备包括：

-转盘，所述转盘能够引导多个指状物使其围绕转盘轴线进行大体圆周移动，

-旋转星形轮，所述旋转星形轮能够围绕旋转星形轮轴线旋转并且支承多个旋转滚轮，所述旋转滚轮的轴线平行于旋转星形轮轴线，所述滚轮相对于旋转星形轮轴线以同心圆分布，

-使指状物的大体圆周移动和旋转星形轮的旋转同步的构件，

-引导构件，所述引导构件用于引导进入设备的平坦增强条带，

其中：

-旋转星形轮轴线和转盘轴线彼此隔开并且基本上彼此平行，所述指状物能够抵靠条带的第一表面支承，所述滚轮能够抵靠条带的第二表面支承，

-每个指状物被支撑件支承，所述支撑件相对于转盘枢转使得指状物可以呈现支承位置和隔开位置，在所述支承位置下指状物抵靠条带的第一表面支承，在所述隔开位置下指状物离开条带的第一表面和所述公共平面，

-由转盘赋予指状物的大体圆周移动具有交叉部分，在所述交叉部分中同步构件允许指状物和滚轮在垂直于旋转星形轮轴线的公共平面中移动，指状物和滚轮介于所述交叉部分中从而为在所述公共平面中延伸的条带赋予波纹。

优选地，静态凸轮根据支撑件在围绕转盘轴线的大体圆周移动中的角位置控制指状物的支撑件的枢转。

还优选地，静态凸轮包括两个相对的凸轮表面，两个表面的每一者控制支撑件的枢转方向。

在一个变体形式中，静态凸轮包括两个凸轮表面，两个表面的每一者控制支撑件的枢转方向，其中静态凸轮通过两个凸轮滚轮控制每个支撑件的枢转，两个凸轮滚轮的每一者与两个凸轮表面的一者合作。

优选地，指状物在围绕转盘轴线的圆周移动的至少90°的扇区上保持其支承位置，所述扇区基本上对应于交叉部分。

优选地，指状物的支撑件相对于转盘围绕支撑件轴线枢转，所述支撑件轴线基本上垂直于转盘轴线。

优选地，每个指状物是围绕指状物轴线具有旋转对称性的组件，每个指状物相对于其支撑件围绕其指状物轴线自由旋转。

优选地，引导构件包括滑轮，所述滑轮能够在接近所述公共平面的方向上朝向交叉部分引导条带。

优选地，转盘和旋转星形轮被基底支承，所述基底能够相对于固定框架移动。

优选地，设备还包括用于缝合波纹条带的缝合构件。

优选地，设备还包括能够控制平坦条带供应的绞盘。

本发明还提出一种装置，所述装置包括上述设备并且还包括旋转接收模型，所述旋转接收模型面对交叉部分设置使得波纹条带的波峰能够附着至模型的表面从而允许将波纹条带转移至模型。

本发明还提出使用该装置制备波纹条带的方法。

优选地，接收模型由被转鼓携载的胎坯形成。

还优选地，将多圈波纹条带螺旋缠绕至胎坯，条带的波纹在基本上平行于胎坯的赤道平面的平面中延伸。

还优选地，在缠绕至胎坯的过程中，波纹的高度变化。

还优选地，当将条带转移至模型时借助于缝合构件使条带的波纹抵靠胎坯向下折叠。

附图说明

基于图1至图9，如下描述使得能够更容易地理解根据本发明的根据优选实施方案的设备的结构和操作，在图中：

-图1为显示根据本发明的优选实施方案的设备和方法的基本原理的横截面图，

-图2为图1的设备的整体立体图，

-图3为与图1相似的图，显示了图1中省略的一些元件，

-图4为前图中的设备的支承滚轮的旋转星形轮的优选实施方案的立体图，

-图5和6为显示通过本发明的方法使用根据前面的图中的设备获得的胎坯的两个相似实施例的示意性立体图，

-图7为根据本发明的设备的优选实施方案的绞盘的图，

-图8为根据本发明的优选实施方案的枢转指状物支撑件的控制的示例性实施方案的细节的侧视图，

-图9为用于控制图8所示的枢转指状物支撑件的静态凸轮的示例性实施方案的前视图。

在不同的附图中，相同或相似的元件带有相同的附图标记。因此，不系统性地重复这些相同或相似的元件的结构和功能的描述。

具体实施方式

通过图1可见根据本发明的设备1的基本原理。该设备允许将平坦增强条带20转变成波纹条带21。波纹条带铺设在接收模型(在该情况下为旋转模型3)上。通过该图清楚的是，铺设在模型上的条带的长度(因此为条带包括的纵向增强体的长度)远大于在接收模型上延伸的铺设长度。

为此目的，设备1包括转盘4，所述转盘4驱动指状物5在图1中箭头所示的方向上旋转。指状物被支撑件51支承，所述支撑件51以可枢转方式安装在转盘上。为使图清楚，仅显示了一些支撑件和指状物。转盘因此引导指状物围绕转盘轴线AC进行大体圆周移动，而支撑件的枢转控制造成指状物的端部更精确地沿着由曲线41显示的路径前进。

旋转星形轮6(还参见图2至4，旋转星形轮在图1中未显示)支承滚轮7，所述滚轮7在旋转星形轮6的圆周处以圆61的方式分布。圆61与旋转星形轮的旋转轴线AE同中心。滚轮的轴线平行于旋转星形轮轴线AE。滚轮7(如图5)围绕其各自的轴线自由旋转。旋转星形轮的旋转受旋转星形轮齿轮传送马达62的控制，而转盘4在该情况下被转盘齿轮传送马达42驱动(参见图2)。

同步构件控制两个齿轮传送马达的速度使得指状物5的一般旋转与旋转星形轮的滚轮7的一般旋转协调，特别是在指状物和滚轮可以在垂直于旋转星形轮轴线AE的公共平面中移动的交叉部分PI中。该公共平面基本上对应于图1的平面。在该交叉部分中，在设备的操作过程中，由于指状物51的支撑件的枢转使得指状物介于旋转星形轮的滚轮之间(还参见图2和8)。指状物因此抵靠条带的上表面支承，而滚轮7抵靠条带的下表面支承。将理解条带逐渐被迫呈现波纹形状21。

如本文所示，设备1可以与旋转模型3联合。设备因此被设置成面对模型使得旋转星形轮的滚轮逐一朝向模型的表面31移动。上述设备的操作与模型的旋转同步。波纹条带21的波峰211之后可以逐一接触和挤压至模型的表面。橡胶条带因此可以附着至旋转模型的表面的多个点并且随着所述表面携载。

一旦条带附着至模型的表面，指状物支撑件的摇摆控制则可以使得指状物远离条带移动并且恢复至隔开位置，在所述隔开位置下条带21脱离指状物并且可以维持结合至模型。条带因此被旋转模型驱动并且脱离滚轮的控制。

优选地，指状物在围绕转盘轴线的圆周移动的至少90°的扇区上保持其支承位置，所述扇区对应于交叉部分PI。在交叉部分之外，指状物与公共平面和滚轮充分隔开，即使在图1的图中其路径看起来交叉也没有接触的风险。

优选地，正如通过图3清楚可知，设备还能够将波纹条带21转变成经缝合的波纹条带22，即波纹向下折叠至接收模型的条带。经缝合的波纹条带22然后在其位置及其增强体的纵向取向方面更好地固定，因此能够保证增强体的超出长度在模型圆周上的最佳分布。

图2以立体图的方式更好地显示了该优选实施方案的设备的所有组成元件。

图2更好地显示了指状物5被转盘4驱动的原理并且指状物5借助于支撑件51摇摆，所述支撑件51的枢转在该情况下受静态凸轮59的控制(还参见图8和9)。转盘被转盘马达42驱动旋转并且支承滚轮7的旋转星形轮6被旋转星形轮马达62驱动。如上所述，指状物的移动应当优选以与支承滚轮7的旋转星形轮6的旋转同步的方式进行。通过同步构件(例如通过两个电动马达42和62的共同控制)保证该同步。替代性地，转盘和旋转星形轮可以被相同的马达驱动旋转。由于转盘不与旋转星形轮同轴，可以例如通过欧氏联轴节或装有恒速接头的轴进行连接。

图2还显示了可以相对于框架17移动的基底16能够控制设备的元件套组相对于接收模型的位置，还能够控制通过滚轮朝向模型表面挤压波纹条带21的压力。可移动基底16的位置在该情况下受电动缸19的控制。缝合构件70(在该情况下为多个压辊的形式)也被可移动基底16支承(也参见图3)。

滑动件15支承转盘，所述滑动件15本身可以相对于基底16移动。应理解通过使该滑动件相对于旋转星形轮的支撑件(因此相对于旋转星形轮轴线AE)略微移动，能够改变施加至条带的波纹的高度。通过这种方式能够精确地改变赋予波纹条带的超出长度。滑动件15的移动可以受电动滑动缸的主动控制，或者在弹簧18的作用下被动管理。为了指明幅度的大小，可以说当波纹具有约11mm的高度(幅度)时获得50％的超出长度。

引导构件(在该情况下为设置在交叉部分上游的滑轮9和10的形式)保证平坦的增强条带20以合适定向进入和穿过设备。

图3显示了图1中自愿省略的设备的一些元件。特别可以看到旋转星形轮6，所述旋转星形轮6的每个尖端65支承滚轮7。还可以看到用于缝合波纹条带21的缝合构件70的操作和结构。在该情况下，缝合构件70包括一对倾斜轮71，所述倾斜轮71的目的是在通过右侧轮72朝向模型3的表面挤压波纹之前保证波纹的径向位置。气缸73作用于缝合杠杆74从而向右侧轮施加合适的压力。缝合支撑件75支承所有这些元件。缝合支撑件75相对于可移动基底16的位置受托架缸76的控制。

图4中更好地显示了旋转星形轮的示例性实施方案。尖端65的端部支承滚轮7。旋转星形轮持久地传递将条带转移至模型时紧固条带所需的压力。当遇到旋转模型上存在的可能的过度厚度时，旋转星形轮还可以经受由设备的惯性造成的力。为了避免这些应力造成弹性变形或永久变形的情况，滚轮的轴线优选共轭，正如本文所示。应记住滚轮相对于旋转星形轮围绕其轴线自由旋转。

本发明的设备因此能够实施根据本发明的方法，所述方法包括制备并且在接收模型上铺设具有受控超出长度的波纹条带。这两个步骤相继连续进行。波纹条带然后随着接收模型携载。波纹条带之后可以成卷储存并且构成旨在用于后续轮胎制造的半成品。

然而优选地，本发明的方法包括在组装轮胎胎坯的同时将条带直接施加至轮胎胎坯。相比于包括制备半成品的方法，特别当关注增强体的超出长度的值和该超出长度在胎坯圆周上的规律分布时，直接铺设在胎坯上能够更好地保证铺设精确度。在该情况下，接收模型因此由胎坯(所述胎坯例如被组装转鼓携载)形成，围绕胎坯螺旋缠绕合适圈数的波纹条带从而形成轮胎的环箍增强件。正如本申请序文中所描述的，可以以轮辋座直径进行该缠绕，因为波纹条带的增强体的超出长度允许在所述0°增强体实际受到张力之前使胎坯成形，即呈现轮胎的最终真实形状。

在围绕胎坯螺旋缠绕的过程中，还能够通过控制滑动件15的位置改变条带的超出长度的值。能够例如使胎面中央的超出长度大于胎面胎肩的超出长度，从而在完整胎坯的成形过程中赋予轮胎一定的曲率。

图5示意性地显示了在胎坯50内直接组装环箍增强件的本发明的该应用实施例。因此该胎坯充当通过本发明的设备制备的波纹条带的接收模型。可以看到通过本发明的设备形成的以波纹条带21的形式设置的0°增强体。条带的波纹在平行于胎坯的赤道平面的平面中延伸(忽略如上所述的缠绕螺旋角度)。围绕胎坯缠绕约15圈从而形成完整的环箍增强件。

还可以看到包括胎体151的增强体的层和包括胎圈增强体(通常被称为“胎圈线”)的胎圈52。胎冠增强体帘布层可以设置在环箍增强件的下方。内衬层53优选位于胎体151内部。此处显示了波纹形式21但是未经缝合的0°增强体条带(上图中的附图标记22)从而更容易理解附图。应理解在上述方法的剩余部分中，优选经缝合形式从而改进增强体的定位精确度。还可以将胎面和胎侧的保护橡胶加入该胎坯。因此可以以相同的减小直径(即在同一个转鼓上以轮辋座直径)铺设未来轮胎的所有组成元件，因此无需中间成形。

替代性地，如果铺设转鼓包括用于接收胎坯的胎圈的凹槽，铺设转鼓还可以具有略大于轮辋座直径的直径。取而代之则获得图6所示的胎坯。

在两种情况下，然后可以将因此形成的组件放置在硫化压机中，以已知的方式成形然后模制并且硫化。

为了赋予整个缠绕均匀的刚度，提出可以在没有轴向位移的情况下重叠地缠绕第一圈和最后一圈条带。相似地，为了获得足够的增强体密度，可以优选的是根据本发明的原理依次缠绕多个环箍增强件层。

优选地，用平坦条带向设备进料经受进料速度的精确控制。可以通过使用设置在设备上游的机动化绞盘实现所述精确控制。图7显示了该绞盘100(图2中几乎不可见)的示例性实施方案。该图7显示了围绕绞盘的滑轮101引导的平坦条带20，该滑轮的旋转受绞盘马达102(图2中可见)的控制。还优选地，在返回件104之间伸展的皮带103朝向绞盘滑轮挤压条带从而避免条带意外滑脱。可以根据接收模型的旋转速度精确控制绞盘的旋转速度(即平坦条带进料至设备1的速度)从而在如上所述的波纹条带的螺旋缠绕的过程中以动态方式精确控制铺设的增强体的超出长度。

为了适应通过绞盘提供的长度变化，可以通过基于条带有效张力的测量进行管理从而主动调节旋转星形轮轴线AE和转盘轴线AC之间的偏离。然而优选地，例如借助简单的弹簧18被动地确保该调节，所述弹簧18倾向于向后推动滑动件15因此增加波纹的幅度从而吸收通过绞盘有效传递的条带的长度。

图8和图9详细显示了指状物支撑件51及其在交叉部分中的摇摆控制的示例性实施方案。

为了使图8清楚，此处只显示了一个支撑件51，所述支撑件51通过其支撑轴线52铰接至转盘4。支撑轴线基本上垂直于转盘轴线。应记住指状物5相对于支撑件围绕指状物轴线AD自由旋转。支撑件51在该情况下以隔开位置显示。托架53在滑道54上滑动并且通过以滑动方式安装在支撑件的尾部56的套管55控制支撑件的枢转。托架53通过凸轮滚轮57的转动而在凸轮表面58上移动，弹簧(未显示)能够保证恢复至隔开位置。除了弹簧(弹簧倾向于使支撑件移动至一个位置)和凸轮(凸轮造成另一个位置)的组合之外，还有可能使用双接触系统，其中滚轮在凹槽中被引导，如图9所示，显示了具有两个基本上平行的凸轮表面58A和58B的沟槽凸轮59。因此，在转盘的旋转过程中主动限定了托架和指状物支撑件的移动。然而，系统需要间隙才能操作。替代性地，相似的操作可以在每个托架上使用两个凸轮滚轮，两个凸轮滚轮中的每一者与单独的凸轮表面关联。在该情况下，所述系统可以操作而不具有任何间隙或滑动。

图9中显示的沟槽凸轮59造成在基本上对应于交叉部分PI的约100°的角范围上的支承位置。转盘的剩余旋转对应于两个过渡阶段和隔开位置。

通过本发明的设备和方法，有可能组装包括0°增强体的胎坯，在胎坯成形之前铺设所述增强体，胎坯的最终品质完美并且所述方法的工业生产率相当令人满意。

Claims (17)

1.用于制备旨在制造轮胎的增强条带的设备(1)，所述设备(1)能够由平坦增强条带(20)制备波纹增强条带(21)，所述设备包括：

-转盘(4)，所述转盘(4)能够引导多个指状物(5)使其围绕转盘轴线(AC)进行大体圆周移动，

-旋转星形轮(6)，所述旋转星形轮(6)能够围绕旋转星形轮轴线(AE)旋转并且支承多个旋转滚轮(7)，所述旋转滚轮(7)的轴线平行于旋转星形轮轴线，所述滚轮相对于旋转星形轮轴线以同心圆(61)分布，

-使指状物的大体圆周移动和旋转星形轮的旋转同步的构件，

-引导构件，所述引导构件用于引导进入设备的平坦增强条带，

其中：

-旋转星形轮轴线和转盘轴线彼此隔开并且基本上彼此平行，所述指状物能够抵靠条带的第一表面支承，所述滚轮能够抵靠条带的第二表面支承，

-由转盘赋予指状物的大体圆周移动具有交叉部分(PI)，在所述交叉部分(PI)中同步构件允许指状物和滚轮在垂直于旋转星形轮轴线的公共平面中移动，指状物和滚轮介于所述交叉部分中从而为在所述公共平面中延伸的条带赋予波纹，

-每个指状物被支撑件(51)支承，所述支撑件(51)相对于转盘枢转使得指状物可以呈现支承位置和隔开位置，在所述支承位置下指状物抵靠条带的第一表面支承，在所述隔开位置下指状物离开条带的第一表面和所述公共平面。

2.根据权利要求1所述的设备，其中静态凸轮(59)根据支撑件在围绕转盘轴线的大体圆周移动中的角位置控制指状物的支撑件的枢转。

3.根据权利要求2所述的设备，其中静态凸轮包括两个相对的凸轮表面(58A、58B)，两个表面的每一者控制支撑件的枢转方向。

4.根据权利要求2所述的设备，其中静态凸轮包括两个凸轮表面，两个表面的每一者控制支撑件的枢转方向，其中静态凸轮通过两个凸轮滚轮控制每个支撑件的枢转，两个凸轮滚轮的每一者与两个凸轮表面的一者合作。

5.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中指状物在围绕转盘轴线的圆周移动的至少90°的扇区上保持其支承位置，所述扇区基本上对应于交叉部分(PI)。

6.根据权利要求1所述的设备，其中指状物的支撑件相对于转盘围绕支撑件轴线(52)枢转，所述支撑件轴线(52)基本上垂直于转盘轴线(AC)。

7.根据权利要求1所述的设备，其中每个指状物是围绕指状物轴线(AD)具有旋转对称性的组件，每个指状物相对于其支撑件(51)围绕其指状物轴线自由旋转。

8.根据权利要求1所述的设备，其中引导构件包括滑轮(9、10)，所述滑轮(9、10)能够在接近所述公共平面的方向上朝向交叉部分引导条带。

9.根据权利要求1所述的设备，其中转盘和旋转星形轮(6)被基底(16)支承，所述基底(16)能够相对于固定框架(17)移动。

10.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括用于缝合波纹条带的缝合构件(70)。

11.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括能够控制平坦条带供应的绞盘(100)。

12.用于由平坦增强条带制备波状条带的装置，所述装置包括根据前述权利要求任一项所述的设备(1)并且还包括旋转接收模型(3)，所述旋转接收模型(3)面对交叉部分(PI)设置使得波纹条带的波峰能够附着至模型的表面从而允许将波纹条带转移到模型上。

13.制备波纹条带的方法，所述方法使用根据权利要求12所述的装置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中接收模型由被转鼓携载的胎坯(50)形成。

15.根据权利要求14所述的方法，其中将多圈波纹条带螺旋缠绕到胎坯上，条带的波纹在基本上平行于胎坯的赤道平面的平面中延伸。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在缠绕到胎坯上的过程中，波纹的高度变化。

17.根据权利要求13至16任一项所述的方法，其中当将条带转移到模型上时借助于缝合构件(70)使条带的波纹抵靠胎坯向下折叠。