CN1990219A - 制造轮胎橡胶构件的方法 - Google Patents

Abstract

在条卷绕构造方法中，本发明提供一种制造轮胎橡胶构件的方法，其能够减少在橡胶构件中的空气残留。橡胶构件具有内侧的第一层和第二层，第一层通过在卷绕体的中心位置和卷绕区的轮胎轴向外边缘之间的半区中从对应于中心位置和侧边缘的基准位置中的任一个的开始点向另一基准位置螺旋卷绕橡胶条而形成；第二层通过从对应于所述另一基准位置的开始点沿轴向方向向另一个基准位置折回而形成，且对应于开始点的基准位置设定为相对中心位置线对称。

Description

制造轮胎橡胶构件的方法

技术领域

本发明涉及一种通过螺旋卷绕橡胶条形成轮胎橡胶构件的条卷绕构造方法，更具体地，涉及一种可以减少橡胶构件中的空气残留的轮胎橡胶构件的制造方法。

背景技术

已经考虑通过螺旋卷绕由对应于橡胶构件所需特性的材料制成的橡胶条而形成诸如胎面橡胶、胎侧橡胶等轮胎各个位置的橡胶构件。与从具有预定的成品横截面形状的管口(mouth piece)连续挤出的传统挤出模制方法相比，通过螺旋卷绕构造方法，喷嘴的管口和管理工时可得以减少。此外，可以使用小型的橡胶挤出机，并可以实现多种类小规模生产。如上所述，条卷绕构造方法(STW方法)能够提高生产率。

然而，在上述的STW方法中，由于橡胶条是螺旋卷绕的，往往由于在橡胶条的侧边缘中的台阶而产生储气室。这是因为相邻橡胶条是跨着先前卷绕的橡胶条的侧边缘中的台阶卷绕的缘故。与传统的单一管口方法相比，在诸如鼓等的卷绕体和螺旋卷绕在卷绕体径向外侧的橡胶层之间，或者在径向上的内外橡胶层之间，增加了储气室产生的危险。因此，日本公开专利申请2000-254980提出一种在橡胶条的两个侧边缘都设置有薄突出部的橡胶条。

在上述所提出的结构中，由于两个侧边缘均设置有薄台阶，在形成斜侧边缘部分时，与基部厚度相比，边缘台阶的厚度减小。并且，在成品横截面形状和外形形状之间的外周边缘的误差减小。此外，可以由厚基部实现减少卷绕数量的效果。然而，必须采用专用的用于挤出机的管口，并且生产率往往降低。

另一方面，在STW方法中，必须排出层间的空气，以便防止储气室的产生。因此，通过将一个辊压抵螺旋卷绕的橡胶层或者先前卷绕的橡胶层而增加粘附程度。因此，例如图9所示，采用长度大于要形成的橡胶构件的长度或者其一半长度的直杆形压辊RT。压辊RT接近和远离卷绕体P移动，同时保持平行状态。

但是，存在以下情况，例如图8所示，通过STW方法形成具有膨出部a的胎面橡胶，该膨出部a凸出至两侧胎肩部分的径向外侧。在如图9所示的橡胶条T从前部位置e1螺旋卷绕至尾部位置e2的情况下，在卷绕开始位置e1侧的厚度相对迅速地增加，用于形成胎面橡胶G1的扶壁部(buttress portion)2B。此时，压辊RT的高度Hr随之增加。在压辊RT达至对应于膨出部a的顶点ap的峰值点HrM处的径向最高位置后，压辊的高度就不可能跟随橡胶构件G的厚度的减小。此后，难以压制橡胶构件G的外表面。换句话说，后续的压制在第一膨出部a的顶点ap处被中断。因此，难以形成没有空气残留的具良好精度的橡胶构件G以及在橡胶条之间的高程度粘附。在本发明的说明书附图中，为了清晰地示出操作状态，通过在轴向方向位移而示出实际上仅靠近或者远离移动(在径向方向移动)的压辊RT。

此外，图10示出以下情况，即由单橡胶层构成的胎面橡胶G1是通过从诸如成型器等的卷绕体的中心位置的两侧螺旋卷绕橡胶条T、T而形成的。在中心区的小厚度区域以及在两侧厚度逐渐增加的部分中压辊RT的辊高度Hr一点一点地增加，这样可以有效地压制橡胶构件G。由于压辊RT不能向下移动过胎肩区中的辊高度HrM，即越过在轮胎轴向外侧的两侧的膨出部a的顶点ap(辊高度HrM)，在胎肩部的压制操作的压制效果变差。

发明内容

对根据STW方法高精度且无空气残留地形成橡胶构件进行研究，由此，可以想到优选地尽可能均匀地进行压制并将厚度设定为大约每个橡胶构件G的一半高度，而不使厚度太大，从而获得优良的橡胶构件。因此，可以通过压辊RT将压制力有效地传输到每层的整个厚度。此外，可以想到，优选的是通过在长度方向分段而螺旋卷绕整个长度，而不是在轮胎轴向方向连续地卷绕整个长度。

因此，本发明的目的在于提供一种制造轮胎橡胶构件的方法，即使在STW方法中采用矩形横截面橡胶条的情况下，其也可以降低空气残留并改善橡胶条之间的连接。

根据本发明，提供一种制造轮胎橡胶构件的方法，该橡胶构件由在径向内侧和外侧重叠的多个橡胶层构成，该方法通过绕圆筒形卷绕体螺旋卷绕带状未硫化橡胶条并同时沿轴向移动来进行，其中该橡胶构件包括内侧的第一层和第二层。该第一层通过在卷绕体的中心位置和卷绕区的轮胎轴向方向的侧边缘之间的半区中，从对应于中心位置和侧边缘中任一个的基准位置的开始点沿轴向向另一基准位置螺旋卷绕橡胶条而形成。该第二层通过从与第一层的开始点相对应的另一基准位置折回而形成。所述基准位置设定在相对于中心位置的线对称位置处。

多个橡胶层的混合橡胶可以是相同的。结构可以制成为使得第一层从处于对应于卷绕区的轮胎轴向外边缘的开始点的基准点卷绕至处于中心位置的基准点，第二层通过在中心位置处折回而卷绕至轮胎轴向外边缘而形成。此外，结构可以制成为使得橡胶构件为胎面橡胶，第一层由具有平坦厚度的橡胶层构成，第二层螺旋卷绕成具有与生胎中的胎面橡胶构件的形状类似的厚度变化的形状。

橡胶条可以通过使用压辊压制，该压辊在卷绕时可平行地接近和远离卷绕体移动，并且为均匀直径的长直杆形状。

如上所述，在本发明中，在STW方法中，橡胶条在卷绕体的中心位置和卷绕体的轮胎轴向外边缘之间的半区中对称地往复移动。因此，在内侧和外侧形成第一层和第二层。从而，即使在使用上述的压辊的情况下，也容易在中心位置处呈大致线对称的形状压制。因此，可以获得形状平衡良好的橡胶构件。此外，由于橡胶构件包括第一层和第二层，在径向内侧的第一层可以有效地在整个厚度上受到压制。可以通过气孔抑制储气室的产生。此外，可以改善橡胶条之间的粘附性，并且可以模制出具有良好的均匀性、耐久性和尺寸精度的橡胶构件。

由于通过使用可平行地靠近和远离卷绕体移动的压辊RT将橡胶条压在具有均匀直径的长直杆形状中，可以使得螺旋卷绕后的橡胶构件的表面形状比用薄盘形辊压制的情况下的表面形状更平滑，并且可以通过使下压力均匀化而改善橡胶构件质量。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施方式的轮胎的横截面视图；

图2是例示出在根据本发明的轮胎构件是胎面橡胶的情况下的第一层和第二层的橡胶构件的横截面视图；

图3是仅例示出在图2所示出的情况下的第一层的横截面视图；

图4A是例示出形成装置的立体图；

图4B是例示出橡胶条的立体图；

图5是例示出形成橡胶构件的另一实施方式的横截面视图；

图6是仅例示出图5所示的情况下的第一层的横截面视图；

图7是进一步例示出另一实施方式的横截面视图；

图8是例示出由传统的挤出法形成的胎面橡胶的横截面视图；

图9是例示出胎面橡胶是由传统的一层卷绕法形成的情况的横截面视图；

图10是例示出胎面橡胶是通过从对应于橡胶构件的中心位置的开始点朝向两侧以一层卷绕法制造的情况下的横截面视图。

具体实施方式

参照附图说明根据本发明的一个实施方式。

图1例示出充气轮胎是由客车子午线轮胎构成的情况。轮胎1设置有多种轮胎橡胶构件G，例如，设置在胎面部2中并且形成接地面的胎面橡胶G1。胎面橡胶G1形成为相对轮胎赤道在轴向上大致线对称。通过例示出用于形成胎面橡胶G1的情况说明根据本发明的制造方法的实施例。

但是，本发明可以适于设置在胎侧部3且形成轮胎外表面的胎侧橡胶G2、设置在胎体6的内侧并环绕轮胎内腔H的内衬层橡胶G3、设置在胎圈部4中并防止轮辋位移的箝紧橡胶G4、设置在带束层7的两端且位于该两端与胎体6之间用于保护带束层的外端的带束层隔离橡胶G5等。此外，包括从作为橡胶构件G的胎圈部4的胎圈芯5向径向外侧延伸的胎圈三角胶芯G6。在此情况下，在本实施方式中，冠带层10设置在带束层7的径向上表面。冠带层10通过例如绕带束层7的整个外周面螺旋卷绕带状帘布层而形成，且优选以均匀的厚度形成，其中该带状帘布层通过将多个帘线嵌入顶覆橡胶中而形成。因此，可以防止带束层7提升，且与带束层7相配合地构成胎面补强层。

图4A例示出可以用于根据本发明的制造方法的形成装置M。形成装置M设置有基台D、可旋转地支撑于基台D的圆筒形成型器14以及条输送装置16，条输送装置16能够向成型器14供应橡胶条T，该条输送装置16例如由第一和第二敷料器16a和16b构成。此外，形成装置M包括由长杆形的第一和第二压辊RT和RT构成的压制装置18，该第一和第二压辊RT和RT沿成型器14的轴向方向延伸。在成型器14中，多个段14s构成外周面14A。此外，段14s可以通过位于内部的扩缩机构(未示出)沿着轮胎径向方向来回移动，从而能够扩展和收缩。可以通过收缩而卸下卷绕好的橡胶构件G。

此外，在本实施方式中，卷绕体P(在图2和5中示出)由绕成型器14的外周面14A卷绕的冠带层10以及从该冠带层10突出的成型器14的突出部14Aa构成，其中形成胎面橡胶G1的橡胶条T绕卷绕体P卷绕。

在此情况下，冠带层10优选地安装至设置在成型器14的外周面14A中的凹部。因此，冠带层10与对应于突出部14Aa的外周面14A相齐平。此外，对突出部14Aa进行表面抛光，以便增加橡胶条T的粘附特性并且防止卷绕开始端的位移，从而使卷绕工作平滑进行。

在本实施方式中，压辊RT形成为具有均匀直径的直杆形形状，长度为卷绕体P长度的一半或者多于一半。此外，各压辊RT的对向内端设置在卷绕体P的中心位置Tc处，从而在周向方向一致。此外，压辊RT构成控制压辊RT的致动的压制装置(未示出)的一部分。压辊RT靠近和远离成型器14移动，且同时保持平行于成型器14的状态而不在轴向方向移动。可以通过靠近运动调整所卷绕的橡胶构件G的厚度，通过压制实现排气，并且优选地可以均匀地压制橡胶条T使其彼此连接。在此情况下，压辊RT位于各个敷料器16a、16b的下游侧，并且可以压制通过卷绕从敷料器16a、16b供应的橡胶条T而形成的橡胶构件G。

如图4B所例示出的，由未硫化橡胶制成的橡胶条T形成为带状。橡胶条T构造为使得厚度t在0.3到3.0mm之间，优选地，宽度W在5到50mm之间。在宽度W小于5mm的情况下或者在厚度t小于0.3mm的情况下，在完成预定的胎面横截面形状时必须有大量的卷绕数目，生产率降低。相反，在宽度W大于50mm的情况下或者厚度t大于3.0mm的情况下，往往难于形成精确的胎面橡胶横截面形状。

此外，考虑到例如胎面橡胶G1的诸如低发热特性、抓地性能、抗磨耗使用寿命等因素，以最优的方式选择橡胶成分、JISA硬度、复弹性模量(E*)和损耗角正切(tanδ)。在此情况下，除了碳黑以外，还可以使用硅石作为橡胶填料。混合有硅石的硅石混合橡胶可以改善湿抓地性能，并且可以降低在干燥路面上的滚动阻力。但是，电阻增加。因此，为了抑制电阻的增加，优选地，在橡胶条T、例如其至少一个表面上设置导电涂层，从而使得轮辋能从胎面接地面TS导电。

半区Lh定义为卷绕体P的中心位置Tc和橡胶条T绕其卷绕的卷绕区(卷绕体的形成区)的轮胎轴向外边缘Te之间的部分。此外，中心位置Tc或者每个外边缘Te定义为基准位置p和p。实际上，在此说明书中，“中心位置Tc”和“外边缘Te”包括从每个位置开始的轮胎轴向长度等于或者小于半区的约5％的“附近区域”。

如图3所示，在本发明中，胎面橡胶G1构造成使得橡胶条T从对应于由中心位置Tc或者外边缘Te构成的基准位置p和p之一的开始点螺旋沿轴向卷绕至另一基准点p(外边缘Te或中心位置Tc)。内侧第一层11通过沿轴向方向卷绕而形成。“卷绕体14”的中心位置Tc是指形成胎面橡胶G1的“卷绕区”的中心位置。

接着，第二层12通过从对应于每个另一基准位置(第一层11的结束位置)的开始点沿轴向方向折回至另一个基准位置而形成。

此外，对如图2和3所示情况进行说明。从对应于外边缘Te的基准点p的开始点向中心位置Tc的基准点p轴向朝内卷绕。在其中一个半区Lh中的第一层11A和在另一个半区Lh中的第一层11B(联合称为第一层11)通过分别地将两侧的外边缘Te设定为开始点而在中心位置Tc的两侧形成。第一层11A和另一第一层11B大致相对中心位置Tc线对称。在此情况下，两侧的各第一层11在中心位置Tc处折回。在中心位置Tc附近，往往产生第一层11的橡胶条T和第二层12的橡胶条T相交的部分，即，卷绕不对称和紊乱的部分。在本发明中，所述包括紊乱部分的卷绕称为“大致线对称”或者“线对称”。

此外，两侧的第一层11中每一个都形成平坦的形状，其中在上表面11S中橡胶高度几乎恒定。因此，压辊RT的辊高度Hr相应于形成扶壁部2A(胎侧部2的上侧)的外表面而增加，其中，辊高度Hr在开始点为最小值Hr1m。此后，在保持第一层11的橡胶高度Hr1M的状态的同时，压辊RT压抵连续卷绕的橡胶条。橡胶高度Hr1M的第一层11相对中心位置Tc大致线对称。即使当上表面11S膨胀时(扩展形状)，橡胶高度Hr朝中心位置Tc的方向增加，压辊RT也可以跟随。

此外，第二层12A和12B(联合称为第二层12)通过在中心位置Tc处将橡胶条T朝向另一个基准点p折回而在第一层11A和11B上形成，该另一个基准点p即如上所述的形成橡胶条T在折回部分处重叠的紊乱和不对称部分之后的外边缘Te。第二层12在中心区相对较薄，高度向外边缘Te一点一点地增加。因此，形成其中上表面12S逐渐地向各个胎肩部侧凸出的膨出部a，并且形成中心区降低的凹面形状。

因此，如图2所示，在上述的压辊RT中，第二层12的开始点位于中心位置Tc。该部分的橡胶厚度是第二层12中最小的。因而，辊高度Hr成为最小值Hr2m。在此状态继续之后，压辊RT在膨出部a中的高度Hr随着橡胶厚度的增加而增加。膨出部a的顶点ap成为最大高度Hr2M。在通过顶点ap之后，由于压辊RT不能向下移动，第二层12的扶壁部2A变得不能被压辊RT压制。因为部分2A小，可以被留到形成金属模具的时候压制，或者可以通过使用小宽度的压辊(未示出)单独地压制。

如上所述，与由一个螺旋卷绕形成整个厚度的结构相比，第一层11具有一半厚度且压制效果更大。因此，可以适当地使橡胶条T相互结合。而且，可以均匀地沿整个长度压制，并且可以减小储气室。此外，第二层12的厚度为传统的单层胎面橡胶G厚度的一半，可以通过压制而有效地挤出空气并且连接橡胶条T。

图5和6例示出从对应于中心位置Tc的开始点朝向各个外边缘Te螺旋卷绕的另一个实施方式。在本实施方式中，各个半长度Lh的第一层11(包括第一层11A和第一层11B)通过从对应于中心位置Tc的开始点朝向各个外边缘Te螺旋卷绕而形成。此外，各个半长度Lh的第二层12(包括第二层12A和第二层12B)通过在各个外边缘Te处朝向中心位置Tc折回而形成。

在此实施方式中，两侧中的各第一层11的上表面11S均构造成橡胶高度在形成开始点的中心位置Tc处为最小高度Hr1m，且橡胶高度朝向外边缘Te的方向逐渐地增加。因此，其形成为凹面形状，其中在外边缘Te附近的膨出部a成为最大高度H1rM。如图6所示，相应于膨出部a的外表面，压辊RT的高度Hr从最小辊高度Hr1m的状态朝向外边缘Te增加。此外，压辊RT的高度在膨出部a的顶点ap处达到第一层11的橡胶最大高度H1rM。在此情况下，根据情况需要，通过后处理来压制越过顶点ap至轮胎轴向外侧的扶壁部2A的外表面。

如上所述，压辊RT可以在卷绕的时候压制橡胶条T，其中上表面11S形成为凹面形状，整个形状相对中心位置Tc大致线对称。在上表面11S是平坦的情况下，压辊RT可以容易地在整个长度范围压制卷绕体。

第二层12A和12B(联合称为第二层12)通过在外边缘Te处折回而形成在第一层11A和11B上。第二层12朝向中心位置Tc的基准点p折回。第二层12制造成在扶壁部2A和2A之间的中心区相对较厚，从而补偿第一层11的上表面11S形成凹面的结构。因此，压辊RT保持在第二层12的上表面12S的辊高度Hr2M处。因此，整个橡胶厚度在整个半长度Lh上产生均匀的厚度，即第二层的上表面12S形成为平坦的。

如图5所示，压辊RT位于第二层12的开始点(卷绕开始)处的第一层11的最大辊高度Hr1M处。随着卷绕，辊高度Hr沿着扶壁部2A增加。此后，它保持在连续地压制第二层12的上表面12S的辊高度Hr2M处。由于橡胶构件G分成被单独压制的第一层11和第二层12，可以均匀地压制并且可以形成基本上没有储气室且橡胶条T的结合程度良好的胎面橡胶G1。

图7进一步示出另一个实施方式。在该实施方式中，除了由第一层11和第二层12构成基部13A之外，还通过设置附加层13B形成胎肩部的膨出部a，该附加层13B形成胎肩部的膨出部a。

根据上述的各个实施方式形成基部13A。在图7中，由实线箭头示出第一层11从对应于中心位置Tc的开始点卷绕的情况。在此情况下，在外边缘Te处折回之后达到中心位置Tc。此外，通过例如以单层厚度折回至外边缘Te并在此后重复多次而形成附加层13B，该附加层B形成了胎肩部的膨出部a。

此外，虚线箭头示出第一层11的开始点设置到外边缘Te的情况。此时，在中心位置Tc处折回之后，到达第二层12的外边缘Te，进而构造成基部13A。此外，形成胎肩部的突出部a的附加层13B通过在外边缘Te处以例如单层厚度折回并在此后可重复多次而形成。

如上所述，在图7所示的情况下，可以通过压辊RT均匀地压制第一层11、第二层12和附加层13B(除了一部分扶壁部2A)中每个层。因此，可以形成胎面橡胶G1。如上所示，在图2、3、5、6和7所示情况下，可以通过使用压辊RT进行均匀压制。此外，可以使外表面平滑，可以形成无储气室的胎面橡胶G1。在此情况下，还可以制造除胎面橡胶G1之外的其他各种橡胶构件。

以上说明了根据本发明的实施方式，但是，根据轮胎所需要的性能，本发明可以应用到具有除矩形形状之外的其他横截面形状的其他橡胶条。此外，各种材料可以用作橡胶条。本发明特别优选地用于客车充气轮胎，但是不言而喻，除了客车轮胎之外，本发明可以应用于诸如摩托车轮胎、卡车轮胎、公共汽车轮胎等各种轮胎。

实施例

基于轮胎尺寸215/45ZR17和表1所示的规格制造客车充气子午线轮胎的胎面橡胶G1。对其性能进行测试。在此情况下，橡胶条设定为相同的。其结果在表1中示出。在测试规格方面，图2和3设为实施例1，图5和6设为实施例2，图9设为比较例1，图10设为比较例2。

表1

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
					规格	图2和3	图5和6	图9	图10
橡胶条宽度×厚度(mm)	15×1	15×1	30×1	30×1
					均匀性RFV(N)	52	53	59	57

每种轮胎制造20个，测量均匀性。基于均匀性测试条件JASOC607：2000测量径向力偏差(RFV)作为均匀性的参数。评价速度设定为10km/h。结果用20个轮胎的平均值(N)表示，数值越小，结果越好。

Claims (7)

1.一种制造轮胎橡胶构件的方法，该橡胶构件由在径向内侧和外侧重叠的多个橡胶层构成，该方法通过绕圆筒形卷绕体螺旋卷绕带状未硫化橡胶条并同时沿轴向移动来进行，其中，在将所述卷绕体的中心位置和卷绕区的轮胎轴向外边缘之间的区域定义为半区、所述中心位置和所述外边缘两者定义为基准位置的情况下，所述橡胶构件包括内侧的第一层和第二层，所述第一层通过从对应于任一基准位置的开始点沿轴向向另一基准位置螺旋卷绕橡胶条而形成，所述第二层通过从对应于所述第一层的另一基准位置的开始点沿轴向向另一个基准位置折回而形成，且对应于各开始点的基准位置设置成相对所述中心位置线对称。

2.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述多个橡胶层的混合橡胶是相同的。

3.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述第一层从对应于所述卷绕区的外边缘的开始点卷绕至对应于所述中心位置的基准位置，且所述第二层通过在所述中心位置处折回而卷绕至对应于所述外边缘的基准位置而形成。

4.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述橡胶构件是胎面橡胶，所述第一层由具有平坦厚度的橡胶层构成，所述第二层螺旋卷绕成具有与生胎中的胎面橡胶构件的形状相似的厚度变化的形状。

5.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述卷绕体由成型器构成，其中胎面补强体的冠带层卷绕在径向最外侧，且在所述成型器的从所述冠带层轴向向外突出的表面上形成有将橡胶条的前端附接至成型器的表面抛光部分。

6.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述橡胶构件构造为使得形成在径向最外侧上的附加层在所述胎面橡胶的胎肩部中形成径向朝外突出的膨出部。

7.如权利要求1所述的制造轮胎橡胶构件的方法，其中，所述橡胶条在能够通过使用压辊压制的区域中被压制，所述压辊为直径均匀的长直杆形状并且能够在卷绕时平行地靠近和远离卷绕体移动。

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