CN1136093C - 制造轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

一种一阶段制造轮胎的方法，该轮胎包括一个胎体增强结构(1)，该增强结构(1)在侧壁上沿径向分布，并且沿径向方向在胎冠增强结构(3)的下面是倾斜的，该胎冠增强结构由在一层和下一层上交叉的增强元件(310)和(320)形成的至少二个层(31)和(32)构成，其特征在于，通过一个套筒将轮胎预先成形至直径D₁，该套筒由与圆周方向形成一个度α₁的增强元件构成的至少一个硫化的成形帘布层N构成，在直径为D的建造成型鼓T上的放置由径向分布的增强元件(10)形成的胎体增强帘布层(1)的至少是中心部分，其特征还在于，在所述带有倾斜的增强元件(310)，和与圆周方向形成一个角度的中心部分上，放置由与圆周方向形成角度±γ₁(μγ₁)的增强元件(310、320)构成的至少一个胎冠帘布层(31、32)；γ₁与β₁差利很小，其特征还在于，变形是通过使圆筒形坯料的内径D₁变为硫化轮胎的直径的内径D₂而产生的。

Description

制造轮胎的方法

本发明涉及包括胎体增强结构的轮胎的一种制造方法；该增强结构增强元件，在侧壁上是沿径向分布的；而在胎冠增强区域，则是与圆周方向倾斜的。本发明还涉及由所述方法得到的轮胎。

子午轮胎，更精确地说是子午轮胎的非硫化的复曲面的坯料，通常是由包括二个不同阶段的方法制造的。在第一阶段，在一个圆筒形的建造成型成型鼓上制造胎体增强结构的圆筒形坯料。所述坯料包括：胎体增强结构本身，橡胶和在所述增强结构内部的增强件，和构成胎圈的所有元件。这些构成胎圈的元件是：胎圈钢丝，轮廓元件，胎圈填充料层和胎圈增强附件。在第二个阶段，使该具有胎体增强结构的圆筒形坯料成形，膨胀成复曲面形状。然后，在该复曲面形状上放置构成胎冠增强结构的元件、轮廓元件和将胎冠增强结构与胎体增强结构隔开的橡胶层，以及外胎面。再将复曲面的非硫化轮胎坯料放入硫化模中，所述坯料再经过稍微成形，以得到轮胎的最终尺寸。

与用于交叉帘布层轮胎的一阶段制造方法相比较，尽管用于子午轮胎的二阶段制造方法需要更复杂和昂贵的设备，更多的劳动，因而必然带来较高的成本；但长时间以来，该子午轮胎的二阶段制造方法被认为是可以在工业上使用的唯一方法。

因此，总是认为利用一阶段方法和用制造交叉帘布层轮胎所用的传统设备来制造子午轮胎是有利的，所述一个阶段方法就是，在同一个成型鼓上，将轮胎坯料的所有组成元件装配成实际上为圆筒形。

由于胎体增强结构的增强元件在整个子午线长度上是径向分布的元件，和胎冠增强结构的交叉增强元件与胎体增强结构的增强元件形成三角网，因此，除非采取一定的措施，是不可能将圆筒形坯料制成复曲面坯料的，这些措施包括例如：利用粉末形式的或溶解在带有溶媒的溶液中的硬脂酸锌，来润滑不同的层和/或帘布层；或者在胎体增强结构与胎冠增强结构之间，铺设一大块橡胶混合物垫。这些措施的缺点比优点多。

法国专利1413102号指出，径向位于胎冠增强结构内侧的径向胎体增强结构部分可能是多余的，并且说明了一种轮胎，该轮胎包括在每项一条胎圈上，固定于一个不可伸展的环形元件，并由一些独立的增强元件构成的一个胎体增强结构，这独立的增强元件首先是在胎圈和胎冠增强结构之间沿着径向或基本上沿着径向排列的，其次，其方向至少在胎冠增强结构延伸的区域的轴向部分上，基本上偏离径向方向。该胎体增强结构的末端是一个胎冠增强结构，该胎冠增强结构是由多个增强元件构成的单一的一个胎冠帘布层，并且，这些增强元件相对于圆周方向的排列方向角度的符号，与在其倾斜部分上的胎体增强结构的元件形成的角度的符号相反。这种结构轮胎的可用一阶段的制造方法生产。在一个建造成型鼓上放置胎体帘布层，该帘布层的径向增强元件基本上与所述成型鼓的母线平行。然后，将胎圈钢丝放在适当位置，并且围绕着该胎圈钢丝和胎圈填充料橡胶，将胎体帘布层的边缘向翻转，形成胎体帘布层的向上翻转部分(upturn)。再铺上胎冠帘布层，胎冠增强元件的方向与胎体帘布层的方向形成一个适当的角度；再将胎体和胎冠二个帘布层粘接起来。通过将胎圈钢丝放置在一起，和使建造成型鼓的膜片膨胀，就可以使所得到的圆筒形坯料成形。根据在二个帘布层重叠的区域内的开始角度和成形比的不同，胎体帘布层的增强元件和胎冠帘布层的增强元件形成新的角度关系；而在侧壁中的胎体帘布层元件，基本上保持其径向排列方向。

虽然，所述方法可有效地得到具有多个胎体增强帘布层和多个胎冠增强帘布层的坯料，但是，所述帘布层的增强元件，在胎冠上只有二个排列方向角度(-β，+γ)或(+β，-γ)，并且所述二个排列方向角度不相等(β≠γ)。由于不同的帘布层的增强元件的排列方向不能形成具有三角形增强结构的一个最微小的轴向区域，因此，所述的方法不可能得到在0°偏移时，没有过大的侧向推力作用的，具有一个单一的胎冠帘布层的轮胎，其次，也不能得到一种在所有行驶道路上都有效的轮胎。为了克服上述的缺点，提出了一种解决方法：在所述的结构中加入另一个胎冠帘布层，该帘布层的增强元件的排列方向，与第一个帘布层的增强元件的排列方向相反，而且，根据所述的方法，只有在形成复曲面的坯料的最后直径以后的第二阶段中，才放置所述的第二个胎冠帘布层，这就是说，该方法与制造具有真正的三角形增强结构的坯料的方法相同。

本发明的目的是克服上述缺点，并能够得到用与一阶段方法非常接近的方法生产的轮胎；还有可能得到具有胎冠帘布层的轮胎，其增强元件形成的角度，与在径向方向下面的胎体增强元件在圆周方向形成的角度相反，或者得到具有胎冠增强结构的轮胎，该胎冠增强结构具有一层与另一层交叉的增强元件，或者得到具有一个部分地成三角形的胎冠增强结构的轮胎。

根据本发明制造轮胎的方法，该轮胎包括一个胎体增强结构，该胎体增强结构在侧壁中是径向分布的，并且其增强元件在宽度L上与圆周方向形成一个角度β₂，该增强元件在径向位于一个胎冠增强结构的下面，而该胎冠增强结构由与所述方向形成一个角度±γ₂的增强元件形成的至少一个层构成；该方法在于最初制造一个包括该轮胎所有元件的圆筒形坯料，其特征在于，至少是：

a)将由径向分布的增强元件形成的至少一个胎体增强结构，放置在一个圆筒形建造成型鼓的直径为D的中心部分上；

b)放置不可伸展的和内径为D_3的环形胎圈元件、轮廓元件和胎圈填充料橡胶、及胎圈增强附件，并将胎体帘布层的边缘向上翻转，以形成胎体的向上翻转部分；

c)使所述帘布层的中心部分的增强元件产生角度变化，这种角度变化是由在所述成型鼓T上，当成型鼓的直径由D变至较大的直径D₁时产生的预先成形造成的，这样，所述的径向分布的增强元件变成倾斜的，与圆周方向形成一个角β₁，胎体帘布层(1)在宽度L上的所述角度变化，是由称为成形帘布层的宽度为L₀的至少一个辅助帘布层N引起的，该辅助帘布层N由涂敷着硫化橡胶混洽物的织物或金属元件构成，并放置在用于上述圆筒形轮胎坯料的建造成型鼓T上；

d)将轮廓元件和橡胶层放置在胎体增强结构和胎冠增强结构之间，然后，在径向方向的外侧，至少一个由至少两个增强元件构成的胎冠帘布层，该增强元件的方向相对于圆周方向分别形成一个角度±γ₁(γ₁)，γ₁的选择应使|γ₁|-|γ₁|≤7°；

e)最后，放置胎面的橡胶混合物，并通过将圆筒形坯料的内径D₁变成内径D₂而成形；该内径D₂即为在硫化模中的轮胎的复曲面坯料的直径，和硫化轮胎的直径。

直径D₁大于建造成型鼓的直径D，并且为环形胎圈元件的内径D₃的0.95-1.3倍，胎冠帘布层在宽度L上的角度变化是由宽度为L₀的至少一个辅助帘布层引起的，该辅助帘布层的增强元件与圆周方向形成一个角度±α。

最好径向分布的胎体增强结构的角度变化，是用一个硫化的圆筒形套筒引起的，该套筒由二个辅助帘布层形成，该二个辅助帘布层的增强元件与圆周方向形成的角度，分别等于90°和±α或±α和90°。

最好，放置在直径D₁上的胎冠帘布层(多个帘布层)的宽度(多个宽度)L₃₁₁、L₃₂₂，比成形至所述直径的帘布层的宽度L₁大。这样，通过可以称为一阶段方法的方法所获得的轮胎的优点是，胎体增强结构侧壁上是沿径向分布的，并且在胎冠增强结构的径向方向下面是倾斜的，另外，其优点还在于，在所述增强结构的边缘下面的倾斜度可以改变；该倾斜度在轴向宽度L₃₂₂-L₁上向着该增强元件的边缘沿轴向方向增大。在胎冠增强结构具有二个帘布层的情况下，和对于所述的轴向宽度，以上所述的后一个优点，可使该增强结构的二个边缘形成三角形网，这对轮胎的行驶性能是有利的。

如果宽度为L₃₁和L₃₂的二个胎冠帘布层，补排列方向角为±γ₁和宽度为L₁₁，并且增强元件的边缘本身向上翻转的单一一个增强元件帘布层代替，则性能可以改善。向上翻转部分的存在可在胎冠增强结构的边缘上，形成三角形网；并且如本质上已知那样，还可以啬所述边缘的刚性。

本发明的特性通过下面结合附图进行的说明，将能更好地理解，附图非限制性地表示了本发明实施例的一些例子，其中：

图1是从子午线截面看，在硫化模中硫化的根据本发明的轮胎的第一种结构的示意图；

图2为从上面看，该轮胎的不同的增强元件的平面图；

图3-图5表示在子午线截面看，按时间顺序在成型鼓上放置增强结构的不同阶段的示意图；其中：

图3A-图5A是图3-图5所示的不阶段中的不同的增强结构的平面图；

图6A和图6B表示在午线截面上看，根据本发明的轮胎第二种结构的平面图。

图1所示的轮胎P为一个小尺寸的175/70R13型轮胎，它包括：一个径向胎体增强结构，在每一个胎圈7内与一条胎圈钢丝2固定，形成一个向上翻转部分(upturn)11。该向上翻转部分11，在轴向由一个橡胶混合物的常规的轮廓元件8，与该胎体增强结构本身隔开。在所述的情况下，所述增强结构由聚酯增强元件构成的帘布层1组成；该帘布层1在径向方向，被一个胎冠增强结构3所覆盖。该胎冠增强结构3包括两个由金属缆线构成的帘布层31和32，这此金属缆线在每一个帘布层内互相平行，并且该二个帘布层内的金属缆线彼此交叉，并具其宽度分别为L₃₁和L₃₂。由于最接近旋转轴线的胎冠帘布层31的曲率与胎体帘面层的下层部分的曲率不相同；因此，所述胎冠帘而层的边缘利用基本上为三角形的轮廓元件6与所述的胎体帘布层连接。该轮胎P还包括二个侧壁5，它们将外胎面4连接于二个胎圈7和橡胶内涂层的内侧。

从图2可看出，胎体帘布层1的增强元件10，首先在侧壁5和胎圈7中的定向是沿径向排列的；也就是说，它相对于轮胎圆周方向所形成的角度β₀基本上等于90°。(按照惯例，“径向定向”应理解为可相对于径向方向偏离±15°)，其次，该增强元件10在胎冠增强结构3下面的径向定向为一个角-β₂。当在子行线截面上看时，该角度-β₂，在胎体帘布层1和径向相邻的胎冠帘布层31之间的平行区域的宽度L下，实际上为常数。在所述平行区域以外，该角度β₂在赤道平面的两侧增大，向着胎冠帘布层31的边缘延伸超过一定宽度L₃₁-L，直至在帘布层31的末端等于β₀为止。

至于胎冠帘布层31和32的增强元件310和320，与圆周方向形成角度+γ₂和-γ₂(负号表示相反方向)；这二个角度在上述定义的宽度L上是常数，并向着每一个胎冠帘布层的边缘稍微增大。所述角度的绝对值彼此相等，并在3°范围内，与β₂相等

上述的轮胎是从在硫化模中，将在圆筒形成型鼓T上制备的圆筒形轮胎坯料成形而得出的一个复曲面轮胎坯料硫化而制成的。该制造方法的第一阶段(图3)是在圆周长为πD的成型鼓T上，铺设称为成形帘布层的一个辅助帘布层N，该辅助帘布层经过硫化，并由芳香族聚酰胺制成的增强元件构成。在所讨论的情况下，该增强元件与圆周方向形成等于9°的一个角度α。(图3A)；并在其二个表面上，涂敷一层伸长割线模数小的硫化橡胶混合物，该拉伸割线模数在相对伸长10％下测量时，基本上等于3Mpa。所述圆筒形成形帘布层N的宽度为L₀。在所述帘布层N的径向方向的上面，放置着带有径向增强元件10的胎体帘布层1，必须注意，在成形帘布层N和胎体帘布层1这二个帘布层之间的宽度L₀上，涂有粘接剂，粘接在一起。使用二个硫化的辅助帘布层的套筒，其增强元件与圆周方向形成90°和9°的角度，与使用单一的一个成形帘布层相比较，其优点是，在该套筒和胎体帘布层之间不需要粘接，二个帘布层之间的接触压力足把所希望的角度变化给予该胎体帘布层。

在该方法的第二阶段，成型鼓在中心截面上的直径从D变至D₁，D₁＝1.1D(图4和图4A)。由于成型鼓直径增大引起圆周方向伸长以后，通过使胎体帘布层1与其径向增强元件粘接和宽度较小的帘布层N粘接，和与其倾斜的增强元件粘接；可以在二个帘布层粘接的截面上改变该二个帘布层的增强元件与圆周方向形成的角度，而在只有胎体帘布层1的部分，所述角度不改变。在这种预成形时，成形帘布层N的轴向宽度L₀减小至L₁。帘布层N的元件保持在同一方向，但角度α₀减小至L1。帘布层N的增强元件保持在同一个方向，但角度L0减小至α₁；而在宽度为L₁的粘接的主要部分上，胎体帘布层增强元件的粘接的主要部分上，胎体帘布层的增强元件的方向相反，形成一个角度-β₁。角度α₁和β₁的值明显地取决于开始值和伸长量τ，所述值可近似地用下式计算： ${\mathrm{con\α}}_1=\frac{\sin ({\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\α}}_0)+\sin ({\mathrm{\β}}_0-{\mathrm{\α}}_0){\mathrm{\τ}}^2}{2\mathrm{\τ}{\sin \mathrm{\β}}_0}$ 其中0＜β₀＜α₀＜180°并且 $\frac{\sin {\mathrm{\β}}_1}{{\sin \mathrm{\β}}_0}=\frac{\sin {\mathrm{\α}}_1}{{\sin \mathrm{\α}}_0}$

该方法的第三阶段是，在径为D₁的成型鼓上，首先铺设用于将胎冠帘布层(31、32)的边缘与胎体帘布层1隔开的轮廓元件6；其次是铺设该胎冠帘布层本身，胎体帘布层总是与上述成形帘布层N粘接得很好，在一个帘布层31和下一个帘布层32交叉的二个胎冠帘布层(31、32)的增强元件(310、320)，分别与圆周方向形成角度γ₁和-γ₁；这二个角度的绝对值与β₁的值相等。二个帘布层31和32的轴向宽度L₃₁₁和L₃₂₂，比上述成形帘布层N和胎体帘布层1之间的粘接区域的宽度L₁宽，宽的量小于L₁的80％，在所述情况下为L₁的53％。二个宽度L₃₁₁和L₃₂₂彼此相差的量，可在最大宽度(例如L₃₁₁)的0％-10％之间变化。

在铺设了为完成所述轮胎的制造所必需的胎面4和所有的橡胶之后，第四阶段是，通过将成型鼓T的直径变回到D，将刚生产的轮胎坯料与成形帘布层N脱开，硫化的帘布层N和没有硫化的胎体帘布层之间的粘接足以得到所希望的角度改变；但不要太高要防止该二个帘布层之间分离。

然后，将圆筒形的轮胎坯料放置在适当的硫化模中，再将所述坯料膨胀至直径D₂，该直径是在赤道平面内测量的硫化轮胎的内径。胎体帘布层1和胎冠帘布层31、32进行圆周方向的伸长，使其相应的增强元件角度改变，即：角度-β₁、+γ₁、-γ₁变为-β₂、+γ₂、-γ₂。在所示的例子中，不同角度的值列在下表中：

+α0＝9°	+α1＝8.6°
			β0＝90°	-β1＝56°	-β2＝22°
	+γ1＝54°	+γ2＝20°
				-γ1＝54°	-γ2＝20°

至于轴向宽度L₃₁₁和L₃₂₂分别变为L₃₁和L₃₂，粘接宽度L₁基本上变为胎体帘布层1和胎冠增强结构3之间的平行区域的宽度L在所述区域以外，由于宽度L₃₁₁和L₃₂₂选择得比L₁大；因此，在取方向非常接近90°的胎体帘布层1的增强元件10之间，形成一个三角形网；而胎冠帘布层31和32的边缘的增强元件，与圆周方向形成的角度大于+γ₂和-γ₂，大致在0°-20°之间变化，由于这个三角形部分的轴向宽度是适中的，因此不会妨碍在最后阶段该轮胎的成形。

图6A和图6B示出，利用上述的方法制造的轮胎的第二种结构的子午线截面视图和平面图。与先前的轮胎一样，所述轮胎包括一个胎体增强结构；该增强结构在每一个胎圈7内，固定于一个不可伸展的环形元件2，并由独立的增强元件10构成。该独立的增强元件10，首先在胎圈7和轮胎的胎冠之间，沿径向或基本上沿径向设置；其次，它至少在胎体增强结构和胎冠增强结构3之间的平行区域的轴向宽度L上，相对圆周方向在β₂的范围内设置。所述胎冠增强结构3由增强元件310构成，它与圆周方向形成的角度等于±γ₂，所述帘布层31的边缘向上翻转，并且向上的翻转部分之间的轴向距离L₃₁比宽度L大。

Claims (6)

1.一种制造轮胎的方法，所述轮胎包括一个胎体增强结构，该胎体增强结构在侧壁中是径向分布的，并且其增强元件与圆周方向形成一个角度β₂；该增强元件在径向位于一个胎冠增强结构(3)的下面，而该胎冠增强结构(3)由与所述方向形成一个角度±γ₂的增强元件(310、320)形成的至少一个层(31、32)构成；该方法在于最初制造一个包括该轮胎所有元件的圆筒形坯料，其特征在于，至少是：

a)将至少一个由径向增强元件形成的胎体增强帘布层(1)，放置在一个圆筒形建造成型鼓的直径为D的中心部分上；

b)放置不可伸展的和内径为D₃的环形胎圈元件(2)、轮廓元件和胎圈填充料橡胶(8)、及胎圈增强附件；并将胎体帘布层(1)的边缘向上翻转，形成胎体的向上翻转部分(11)；

c)使所述帘布层(1)的中心部分的增强元件(310)产生角度变化，这种角度变化是由在所述成型鼓T上，当成型鼓直径由D变至较大的直径D₁时产生的预先成形造成的，这样，所述的径向增强元件(310)变成倾斜的，与圆周方向形成一个角β₁，胎体帘布层(1)在宽度L上的所述角度变化是由至少一个称之为成形帘布层的宽度为L₀的辅助帘布层构成的一个套筒引起的；该辅助帘布层N由涂敷着硫化橡胶混合物的织物或金属元件构成，并放置在用于上述圆筒形轮胎坯料的建造成型鼓T上；

d)将轮廓元件(6)和橡胶层放置在胎体增强结构和胎冠增强结构(3)之间；然后，在径向方向的外侧，至少一个由增强元件(310、320)构成的胎冠帘布层(31、32)，该增强元件(310、320)相对于圆周方向分别形成一个角度±γ₁(γ₁)，γ₁应使得|γ₁|-|β₁|≤7°；

e)最后，放置胎面(4)的橡胶混合物，并通过将圆筒形坯料的内径D₁变成内径D₂而成形，该内径D₂即为在硫化模中的轮胎的复曲面坯料的直径，和硫化轮胎的直径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，直径D₁大于建造成型鼓的直径D，并且为环形胎圈元件(2)的内径D₃的0.95-1.3倍。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该径向胎体增强结构的角度变化，是用一个硫化的圆筒形套筒引起的，该套筒由二个辅助帘布层N形成，该二个辅助帘布层的增强元件与圆周方向形成的角度，分别等于90°和±α，或±α和90°。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，放置在直径D₁上的胎冠帘布层(31、32)的宽度L₃₁₁、L₃₂₂大于成形帘布层N的宽度L₁。

5.根据权利要求1所述的方法得到的一种轮胎，包括一个胎体增强结构，该胎体增强结构在每一个胎圈(7)内，固定于一个不可伸展的环形元件(2)，并由独立的增强元件(10)构成，该增强元件在胎圈(7)和轮胎的胎冠之间沿径向或基本上沿径向方向排列，并且至少在该胎体增强结构和胎冠增强结构(3)之间的平行区域的轴向宽度L上与圆周方向形成一个角度β₂；所述胎冠增强结构(3)是用由增强元件(310、320)形成的至少一个胎冠帘布层构成的；增强元件(310、320)与圆周方向形成的角度等于±γ₂(γ₂)，γ₂的绝对值在3°范围内等于β₂，并且胎冠帘布层的轴向宽度L₃₁(L₃₂)大于宽度L。

6.根据权利要求1所述的方法得到的一种轮胎，包括一个胎体增强结构，该胎体增强结构在每一个胎圈(7)内固定于一个不可伸展的环形元件(2)，并由独立的增强元件(10)构成，该增强元件在胎圈(7)和轮胎的胎冠之间沿径向或基本上沿径向方向排列，并且至少在该胎体增强结构和胎冠增强结构(3)之间的平行区域的轴向宽度L上，与圆周方向形成一个角度β₂；所述胎冠增强结构(3)由用增强元件(310)形成的一个胎冠帘布层(31)构成，该增强元件(310)与圆周方向形成的角度等于±γ₂；所述帘布层(31)的边缘在自身上向上翻转，并且向上翻转部分之间的轴向距离L₃₁大于宽度L。

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