轮胎的制造方法

专利名称：轮胎的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造轮胎的方法。更特别地，本发明涉及这样一种制造轮胎的方法，其中将生胎组装到刚性环形支承上，然后在限定了型腔的硫化模具内进行模制和硫化，所述型腔包括至少一部分，在该部分内以恒定体积进行模制和硫化。
背景技术：
通常，在轮胎的制造循环中，在不同的轮胎部件被成形并被组装以提供生胎(即，未经硫化轮胎或者胎坯)的制造过程后，为了稳定轮胎的结构使其达到给定的几何构造而进行模制和硫化处理，其中所述几何构造通常以特定的胎面花纹为特征。为此，将轮胎导入到硫化模具内，其中该硫化模具一般包括一对适于在轴向上被移动靠近彼此的侧部和至少一系列适于在径向上被移动靠近彼此的周向分布的扇段，其中所述侧部被布置成对轮胎的胎圈和侧壁进行操作，而所述扇段对轮胎的胎面带进行操作。更具体地是，侧部和扇段均可在开状态和闭状态之间运动，其中在开状态，它们彼此分隔以使得能够装载要处理的轮胎，在闭状态，它们限定了型腔，该型腔的内表面与将获得的轮胎的外表面相同。
在模制和硫化轮胎的已知方法中，将具有与要获得轮胎的内表面相同构造的刚性环形支承布置在轮胎内。例如，美国专利no.4895692披露了一种用于模制和硫化弹性体轮胎的模具，它包括限定了轮胎内表面的刚性芯体、两侧部和被分成若干段的外周环。这些模具部件确保了轮胎内外表面的模制，并且完全限定了轮胎的模制空间。因此硫化就以恒定体积被执行。
在PCT专利申请WO 01/00395中披露了一种不同的方法，其公开了一种将在环形支承上制造的生胎封闭在硫化模具内的方法。轮胎的侧部夹置于模具侧部和环状支承之间。将一定压力下的蒸汽或其它流体送入到由于轮胎的膨胀形成在轮胎内表面和环形支承外表面之间的扩散间隙中。更具体地，在模具封闭后，轮胎被封闭在限制于环形支承外表面和型腔内壁之间的保持空间内。当模具封闭后，保持空间的体积大于轮胎自身占据的体积。更详细地是，保持空间具有形状和尺寸基本上与轮胎侧部的形状和尺寸对应的两个径向内部，以及一个限定于所述径向内部之间的径向外部，其中所述径向外部的径向尺寸大于在轮胎自身的径向外部上测量的径向尺寸，即厚度。
最近，已经提出了制造轮胎的新方法，它们不需要单独制造用于传统方法中的半成品，例如轮胎的胎面带、侧壁带、胎体帘布层、带束层和胎圈芯，这里仅仅提到了主要的一些。根据上面创新性的处理方法，那些半成品将由一些基本部件代替，其中当组装生胎时“就地”制造所述基本部件。这些基本部件为细长件，它们通常为条形或者带形，由生的弹性体材料制成，并且可能采用一个或者多个加强帘线进行加强。
组装轮胎的这个新方法通过以下方法完成，其中所述方法为，通过几种类型的运动，例如朝向环形支承的旋转轴的径向敷设，和绕环形支承轴线旋转而向环形支承的表面上的周向敷设，或者这两种敷设的组合，而将上面被设计为形成轮胎的结构部件(基本上相应于用根据传统制造方法的一般半成品制成的部件)的基本部件敷设在上述环形支承上。
将基本部件以连续细长件形式提供给所述环形支承。可预先将径向敷设部件切割成预定尺寸的部分，同时在鼓上缠绕后切割周向敷设部件。这些基本部件通常断面尺寸小于将要构造的结构部件的尺寸。
一旦组装步骤结束，则将采用上述方法制备的生胎封闭在硫化模具中，例如在上面所引用的专利申请WO01/00395中所披露的那种类型的方法，并且最终进行硫化。

发明内容
本申请人已经注意到，上述过程允许非常高的制造灵活性，这是由于每一种类型的轮胎的基本部件都基本类似，仅仅只有有限数量的用于控制环形支承转数用于周向施加部件和控制径向施加的部件的轴向延伸的参数会被改变，以生产不同的轮胎模型。
尽管如此，本申请人已经证明，当计划生产新轮胎时，为了将基本部件正确敷设在环形支承上，在对提供给用于控制环形支承运动的机器的规格进行限定时会出现一些困难。特别地，已经证明，在将基本部件敷设在环形支承上后，在模制以及硫化的过程中，特别是在以恒定的体积进行硫化的部分会出现问题。
更具体地，已经发现，在模具的恒定体积部分内弹性体材料过多将导致模具内弹性体材料的运动不受控，这可能会导致在轮胎成品中出现无法接受的缺陷和/或几何变形。这将对要提供给机器的规格进行连续的重新定义，以在敷设复合物的过程中正确地控制环形支承的运动，直到找到正确的规格。本申请人已经证明，当计划生产不同的轮胎时，这将导致在轮胎的制造过程中产生大量的废料，即由于缺陷或者几何变形的出现将废弃大量的轮胎。此外，这还将增加所制造的新轮胎面市的时间。
此外，本申请人已经注意到，仅仅对相对于型腔内的总可用体积的刚性环形支承上设置的材料的总体积进行控制，不足以保证在不出现缺陷和/或几何变形的前提下获得硫化后的轮胎。
本申请人已经解决了在制造轮胎的过程中减少废料数量的问题，其中所述轮胎的制造过程涉及在包括以恒定体积执行硫化处理的部分的硫化模具内进行模制和硫化。特别地，本申请人已经解决了这种问题，即，特别是当要计划生产新的轮胎时，在缩短的时间内确定用于把弹性体材料正确敷设在被插入到这种硫化模具内的环形支承上的规格。
本申请人已经发现了通过采用以下方法来解决这些问题，其中所述方法为，导出和分析弹性体材料的体积分布相对于型腔的恒定体积部分的可用体积的曲线。在说明书的其余部分和权利要求书中，将这种类型的曲线称作“过量材料体积曲线”。在说明书的其余部分将给出适用于确定过量材料体积曲线的明确的优选函数。
特别地，本申请人已经发现，涉及在第一轮胎模型的生胎中的材料分布的这种类型曲线可用作确定用于制备第二轮胎模型的生胎的规格的目标曲线，其中所述第一轮胎模型的生胎可在模制和硫化后产生基本没有缺陷和/或几何变形的成品轮胎，并且所述第二轮胎模型不同于第一轮胎模型(例如，具有不同的尺寸或者不同的几何比例，或者一些部分例如侧壁的硬度不同，或者弹性体填充物和/或插入物的配置不同，或者不同的侧壁轮廓，或者不同的侧壁高度等)。本申请人已经发现，此方法可极大地降低废料的数量，并且缩短第二轮胎模型面市的时间。
在第一方面，本发明涉及一种轮胎的制造方法，它包括将未硫化的弹性体材料置于基本刚性的支承上，以形成生胎；将所述置于支承上的生胎插入硫化模具内；封闭硫化模具，以便在所述支承外表面和所述硫化模具的内表面之间限定型腔；对生胎进行模制和硫化，其中在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积对生胎的至少一部分进行模制和硫化；其中将所述未硫化弹性体材料置于支承上的步骤包括确定相对于在所述型腔的至少一部分内的可用体积所述弹性体材料相对于预定方向的第一过量材料体积曲线；控制所述刚性支承上的所述弹性体材料的体积分布，以便与所述第一曲线基本匹配。
在第二方面，本发明涉及一种为制造将要在硫化模具内进行模制和硫化的生胎，对未硫化弹性体材料在刚性支承上的设置进行控制的方法，所述硫化模具和所述刚性支承限定了型腔，从而将在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积模制和硫化生胎的至少一部分，所述方法包括为与在所述支承上敷设所述未硫化弹性体材料相关的机器提供第一定位规格组；
提供型腔的至少所述部分的断面轮廓；通过所述第一定位规格组和所述型腔的断面轮廓，确定相对于预定方向的所述未硫化弹性体材料相对于在型腔的所述部分内可用体积的第一过量材料体积曲线。
在第三方面，本发明涉及一种可直接装载于计算机内存内的计算机程序，它用于对将未硫化的弹性体材料置于刚性支承上进行控制，以制造将要在硫化模具内模制和硫化的生胎，所述硫化模具和所述刚性支承限定了型腔，从而生胎中的至少一部分将在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积被模制和硫化，该程序包括代码部分，该代码部分适用于获取用于与将所述未硫化的弹性体材料敷设于所述支承上相关的机器的第一定位规格组；获取型腔的至少所述部分的断面轮廓；通过所述第一定位规格组和所述型腔的断面轮廓确定相对于预定方向的所述未硫化弹性体材料相对于在型腔的所述部分内的可用体积的第一过量材料体积曲线。
在第四方面，本发明涉及一种计算机程序产品，它包括计算机的可读介质，其中本发明的第三方面的计算机程序存储在所述介质上。


通过以下对本发明一些非限制性的示范性实施例并参照附图的详细说明，本发明的其它特征和优点将变得明显，其中图1示出了在基本刚性的环形支承上制造用于车辆车轮的轮胎的制造装置；图2示出了准备要进行模制和硫化的生胎的一部分断面；图3a和3b分别示出了一部分型腔和在该型腔内将要被模制和硫化的生胎的相应部分；图4示出了第一示范性过量材料体积曲线；图5示出了第二示范性过量材料体积曲线；图6示出了第三示范性过量材料体积曲线；
图7示出了目标过量材料体积曲线和涉及所规划的新轮胎模型的过量材料体积曲线之间的对比；图8示出了目标过量材料体积曲线与对应于用于成形上述新轮胎模型的生胎的改进规格的另一过量材料体积曲线之间的对比。
具体实施例方式
参照图1，用于制造车辆车轮用轮胎的装置的优选实施例大体上以附图标记1表示。装置1与设备2相关联，其中所述设备2用于制造车辆车轮用轮胎或者进行轮胎制造循环的一部分工作。
在这些工作中，包括制造不同的轮胎部件，所述部件在基本刚性的环形支承3上直接获得，其中所述支承3具有外表面3a、3b，外表面3a、3b的形状大致与轮胎自身的内部形状相匹配。为此，设备2通常可包括若干工作站4、5、6，每一工作站用于执行目的是在环形支承3上制造轮胎的所述工作中的至少一种。
更具体地，在图1所示和仅以示例性的方式描述的例子中，所示的一部分设备2用于在环形支承3的外表面3a、3b上成形胎体结构。胎体结构包括至少一个被布置成将环形支承3的外表面3a、3b覆盖的第一胎体帘布层、至少一对布置在所述胎体帘布层的各端部边缘处的环形加强结构，和以与第一胎体帘布层和环形加强结构呈叠置关系布置的可选第二胎体帘布层。每一环形加强结构可包括第一和第二环形插入物，以及轴向地夹置在第一和第二环形插入物之间的弹性体材料的填充体，其中所述第一和第二环形插入物包括至少一根被缠绕成以冠状形式布置的几个线圈的金属线。
在用于制造胎体结构的设备部分2中，例如可设置第一工作站4，该工作站4用于执行预热环形支承3的步骤，和/或可选择地将衬垫施加到环状支承的外表面，所述衬垫即为薄的橡胶层，当已经完成硫化时，它将起到气密作用以确保保持轮胎内的操作压力。
第二工作站5依次可用于形成胎体帘布层。每一帘布层的形成有利地都是通过以周向敷设方式将并排连续放置的带状元件顺序地敷设到环形支承3的外表面3a、3b上而进行的。在同一申请人的欧洲专利申请No.928680和No.928702中已经充分地对涉及在第二工作站5内制造胎体帘布层的制造模式的其它细节进行了详细的说明。
还可设置用于在第一胎体帘布层的内端部边缘处形成环形加强结构的第三工作站6。为此，第三工作站6包括布置成供应一个或多个细长件的进给装置，其中所述细长件用于制造填充体和环形插入物。更具体地，例如，进给装置可包括第一挤出机14，其中该挤出机14用于通过相应的输出部件14a提供至少一个第一连续的细长件，如具有预定断面尺寸的弹性体材料的带，该细长件用于制造每一环形加强结构的填充体。更特别地，优选的是从第一挤出机14的输出部件14a出来的弹性体带的断面与将要制得的填充体的横断面相比适当减小。当环形支承3在周向分布装置的作用下而被驱动绕其以“X”表示的旋转几何轴线作旋转的圆周分布运动时，通过将连续的弹性体带输送到环形支承3上，从而获得填充体的最终构造。在对环形支承3施加旋转作用的同时，横向分布装置将在环形支承自身和与第一挤出机14相关的输出部件14a之间产生受控制的相对位移，如此，弹性体带将形成一系列径向和/或轴向并排布置的线圈，直到它们限定了填充体。
位于第三工作站6内的进给装置还可包括至少一个第二挤出机15，它被布置成通过相应的输出部件(在图中未示出)提供第二连续的细长件，如涂胶的金属线，该金属线用于制造作为每一环形加强结构的一部分的环形插入物。借助于施加给环形支承3的绕其以“X”表示的几何轴线旋转的圆周分布运动，而将各个涂胶的金属线周向地放置到环形支承上，从而制得每一环形插入物。同时，环形支承3和第二挤出机15的输出部件之间进行横向分布运动，如此，在远离或者靠近于环形支承3的旋转轴线“X”时，连续的细长件将形成一系列以并排方式连续布置的线圈，从而形成各个环形插入物。
圆周分布运动，即环形支承绕其轴线“X”进行旋转，和横向分布运动优选地均是通过直接使环形支承3运动来完成。在这种情况下，形成用于进给细长件的装置的挤出机14、15有利地是能在正被加工的轮胎上不同部件成形的过程中保持固定的位置。
为了使支承3进行适当的运动，用于驱动环形支承绕其轴线“X”进行旋转的圆周分布装置和横向运动装置可被整合为大体以16表示的机械手，其中所述机械手被布置成可拆卸地并且优选地是以悬臂的方式与环形支承3相接合，从而随后将环形支承放置在每一工作站4，5，6的前面，并且还便于使其相对于所述工作站运动。
特别的是，优选的是采用具有7根轴的拟人机械手16包括具有第一端17a的第一部分17，该第一端17a与支撑平台18相连，用于绕第一水平设置的摆动轴线“A”旋转和绕竖直设置或者总是与第一摆动轴线“A”垂直的第二轴线“B”旋转。机械手16还包括第二部分19，该第二部分19与第一部分17的第二端17b相连，可绕优选地是与第一轴线“A”平行的第三轴线“C”摆动，和绕垂直于第三轴线“C”并且优选地是设置在第二部分自身纵向方向的第四摆动轴线“D”进行可能的摆动。端头20在其端部可操作地与第二部分19相连，并且将其布置成可拆卸地与环形支承3相接合。端头20能绕垂直于第四摆动轴线“D”的第五轴线“E”进行摆动。在优选的方案中，第五轴线“E”与第四轴线“D”共面，并且另外，端头20还能绕第六轴线“F”并相对于第五摆动轴线“E”进行摆动，其中所述第六轴线“F”相对于环形支承3垂直定向。
采用直接操作在环形支承3上的横向分布装置提供了以下优点，能够采用相同机械手16，该机械手可用于对单独的挤出机14和15前面和/或其它位于第一、第二、第三和其它可能的工作站内的进给装置前面的环形支承3的运动进行控制，并且可用于将环形支承从一个工作站传送到另一工作站。
特别地，在所示实施例中，机械手16从第一工作站4中将环形支承3拾取，以将其传送到用于形成第一胎体帘布层的第二工作站5中。在形成第一胎体帘布层期间，环形支承3优选地是保持与机械手16相接合，其中所述机械手16有利地是使支承相对于位于第二工作站自身内的用于输送和敷设带形件的装置适当地定向，并且机械手16驱动所述支承使之与上述输送和敷设装置或者其它方便的输送和敷设装置的操作同步地绕几何轴线“X”进行逐步运动方式的旋转，从而根据预定的周向间距分布带形件。
接下来，从第二工作站5将环形支承3拾取，将其带到第三工作站6的第一挤出机14的前面，以便形成每一环形加强结构的第一环形插入物。然后将环形支承3带到第三工作站6的第二挤出机14前，以形成每一环形加强结构的填充体，然后又将其转移到第一挤出机14的前面，以形成第二环形插入物，并且因此完成环形加强结构的成形。
环形支承沿六根摆动轴“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”的可动性除了使其绕几何轴线“X”进行旋转外，还能正确地敷设由挤出机14、15产生的细长件，而毋需考虑环形支承3与将要获得的轮胎部件的一致性。
当已经形成环形加强结构后，再次将环形支承3传送到第二工作站5，从而以前述形成第一胎体帘布层相同的方式形成第二胎体帘布层，从而完成胎体结构的制造。
相同机械手16、或者安装在设备2内的各相邻的工作区域中的一个或多个类似的机械手可被设计用于使环形支承3移动到另外的挤出机或者其它进给装置之前，其中所述另外的挤出机或其它进给装置用于输送细长件，而细长件用于完成另外的轮胎部件，例如侧壁、胎面带、带束层，同时所述机械手还用于将环形支承传送到其它工作站中，而这些工作站例如被设计用于对这样形成的生胎进行硫化。
第一部分17、第二部分18和端头20绕各个摆动轴“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”的运动可通过各个马达进行控制。对与横向分布装置或者周向分布装置相关联的所有马达的操作可通过电子控制单元(未示出)来操控，以便适于确保环形支承3在各工作站4、5、6内正确地运动，从而能正确地形成轮胎部件。可通过提供给电子控制单元的定位规格组(通常，一个定位规格对应于一个相应轮胎结构部件的形成)来控制环形支承3的这种正确运动。在实际中，定位规格组可为计算机文件，它包括若干定位记录，定位记录指定在进给装置14、15敷设细长件的过程中环形支承3顺序依循的空间坐标。例如，包括在规格文件内的单一定位记录可包括两个空间坐标(Xi，Yi)，这两个坐标彼此正交，从而在参照平面内限定了一个点和环形支承3与挤出机14的嘴14a所成的角度βi。为了完成相对于环形支承在空间内的轨迹的信息，可提供第四参数Ri，它限定了环形支承3到达下一个定位记录内定义的上述参考平面内的空间位置所需的完整转数。
上述规格文件优选的可由适当的计算机程序来产生，例如可为WO02/05143的PCT专利申请所披露的程序，该专利申请的申请人与本申请的申请人相同，这里简要地回忆其基本特征。一旦已经定义了将要形成的生胎的各个部件的断面轮廓，则通过画图工具将这种轮廓显示到计算机屏幕上提供给操作者。操作者采用相应材料的基本元件通过使所述元件的若干断面彼此相邻布置，来对包括弹性体材料的各个结构部件的断面轮廓进行填充。所要使用的基本元件的尺寸，特别是它的宽度和高度，以及制成它所采用的弹性体材料，都具有预定值。特别地，轮胎的不同结构部件需要不同的弹性体成分。
例如，通过手工的拖曳装置，操作者将基本元件的断面布置在轮胎的各个结构部件的断面轮廓内，同时使它们在彼此的顶部处局部发生重叠。此操作可这样完成例如采用计算机鼠标，通过选择由程序提供的基本元件的断面并且将其拖曳到图形所示将要填充的形状中，直到它位于其最终位置附近。程序精确地确定每一元件的最终位置，同时计算由于形成所述元件的材料的塑性，而由敷设过程中的任意拉伸以及由与相邻元件相互重叠所造成的形状的改变。根据预先存储的制成所述元件的材料的特性，来计算基本元件的断面形状的这种改变。
对于每一定位在所述形状内的断面，因此可将下面的参数存储在规格文件的记录中预定点(例如元件断面一侧的中点)相对于预定参照系(例如与环形支承为一体的一对笛卡儿轴)的位置(Xi，Yi)，敷设部分相对于预定参照系(例如环形支承的旋转轴)的方位角βi。
然后，操作者选择另一元件，并通过使用同一步骤将此元件布置在之前元件的附近。如前所述，程序确定另一元件的最终位置，将所述另一元件部分地叠置到之前元件上，并且使其根据其塑性度发生变形。操作者可进一步设定转数Ri，其中环形支承将执行所述转数，以允许另一元件从之前元件的位置处到达所选择的位置处。在优选实施例中，此参数Ri可设置成缺省值1。
此过程将持续，直到处于工作状态下的用于结构部件的所有空间都被完全以基本元件的断面充填，从而完全定义用于操作过程的定位规格，即允许机器人将挤出弹性体元件正确设置到环形支承上所必需的制造指令。
对于每一形成的结构部件而言通过叠置基本元件反复进行上面的过程，从而在实际当中，复制形成整个轮胎所需的元件的实际敷设。
图2通过示例的方式示出了将要在硫化模具内模制和硫化的生胎100的侧壁和胎圈部分的断面。生胎100包括第一衬里层101、第二衬里层102、胎体帘布层103、加强胎圈结构、耐磨层110、侧壁111，其中所述加强胎圈结构包括连接到各插入物107、108、109上的三个环形插入物104、105、106。生胎100被置于环形的刚性支承(在图2中未示出)上，将要在硫化模具内进行模制和硫化，其中在所述模具内，型腔形成于环形刚性支承的外表面、保证对胎面进行外部模制的若干段的内表面以及保证对轮胎的侧壁进行模制的硫化模具的两侧部的内表面之间。就本发明而言，与传统的可膨胀硫化膜相比，“刚性”(指得是环形支承)被理解为“基本不发生变形”，其中所述传统的可膨胀硫化膜就定义和构造而言与传统模具的其它部件相比会产生高度变形，而所述传统模具的其它部件由于模制压力所施加的应力的原因仅发生非常微小的弹性变形。
型腔包括至少一部分，在该部分内以恒定的体积进行模制和硫化，即在将模具封闭后，在该部分内，型腔内可用的体积和生胎100的相应部分的体积基本匹配。根据本发明的优选实施例，在型腔的其余部分内，型腔部分的可用体积可大于生胎的相应部分的体积，从而将模具封闭后，在将要模制和硫化的生胎的外表面和硫化模具的内表面之间形成了间隙。根据本发明的该优选实施例，在将型腔封闭后，与上述不与硫化模具的内表面接触的生胎的上述部分对应的生胎的外表面的模制，可通过将处于一定压力下的流体输送到扩散间隙内而使与所述部分相应的生胎发生膨胀而获得，其中所述扩散间隙形成于支承的外表面和生胎的内表面之间(例如，正如上面所引用的WO01/00395的PCT专利申请中所披露的那样)。
在优选实施例中，以恒定体积模制和硫化的生胎的那部分与胎圈区域和侧壁或者至少后者的一大部分对应，同时在膨胀作用下模制和硫化的那部分轮胎与包括胎面和可能一小部分侧壁的胎冠区域对应。在图2中，虚线A表示本优选实施例中的将要以恒定体积模制和硫化的那部分生胎100的示范性的径向外部极限。
图3a和3b分别示出了适于在侧壁和胎圈区域内以恒定体积模制和硫化生胎的硫化模具的型腔的一部分，以及将要模制和硫化的生胎的相应部分。通常，形成将要以恒定体积模制和硫化的生胎部分的材料的总体积稍大于型腔内的可用体积，可大10～15％。
由申请人证实涉及以恒定体积对至少一部分生胎进行模制和硫化的问题为，形成设置在刚性环形支承上的生胎的材料体积应该受到控制，以避免在模具内弹性体材料出现不希望的运动，从而使模制和硫化的轮胎内形成缺陷和/或几何扭曲，或者在更恶劣的情况下，造成模具自身的损坏。
然而，申请人已经发现，仅检查相对于型腔内可用体积的设置在刚性环形支承上的材料的总体积不足以保证可获得没有缺陷和/或几何扭曲的模制和硫化后的轮胎。
相反，申请人已经发现，重要的是对环形支承上设置的材料体积和型腔内的可用体积之间的差异相对于预定方向如何变化进行监控。在说明书的其余部分和权利要求书中，描述上述体积差的函数将被称作是描述“过量材料体积”的函数。优选地，对过量材料体积进行监控所相对的预定方向为轮胎的径向，正如图3a、3b中的y所示。根据图3a、3b中所示的符号，应该对一部分型腔内的过量材料体积进行监控，其中在所述这部分型腔内，以恒定体积进行模制和硫化，即在由y_参考_下方(y_ref_low)和y_参考(y_ref)所表示的两参考水平面之间。图3a和3b还示出了虚线部分V模具(y)和V材料(y)，它们分别相应于型腔内的可用体积和设置于环形支承上直到径向高度y处的材料体积。优选的过量材料体积函数可为以下的一个 ΔM(y)＝V材料(y)-V模具[2] ΔM局部(y1，y2)＝V材料(y1，y2)-V模具(y1，y2) [4]其中V模具(y)和V材料(y)对应于y_参考_下方(y_ref_low)和y之间计算所得的体积，而V模具(y1，y2)和V材料(y1，y2)对应于在y1和y2之间计算所得的体积。从[1]和[3]中所计算的量优选地可表示为百分比值。
特别地，申请人已经发现，为了对过量材料体积进行分析，采用上面的函数[1]特别方便。这种分析优选地可在载入到计算机内存中的计算机程序的帮助下进行。
用于上面公式[1]、[2]或[3]中的量V模具(y)和V材料(y)可通过进行适当的计算来确定。更特别地，V模具(y)可通过存储预定要以恒定体积进行模制和硫化的型腔那部分的断面的图形文件而获得，从所述图形文件中，通过采用传统的方法可确定型腔到径向高度y(图3a中的虚线部分)的面积。为了从此面积中得到体积V模具(y)，可利用型腔的旋转对称性。另一方面，可通过采用传统的方法，从定义了形成生胎的基本元件的位置和尺寸的规格文件中得到V材料(y)。
图4示出了从由申请人采用上面的方法生成的示范性轮胎(225/45R17 Pzero Nero)的一组规格文件，以及从适于以恒定体积进行模制和硫化的相应型腔部分得出的以上函数[1]相对于径向方向y上的趋势。该型腔部分从胎圈的径向下部点延伸到侧壁上端下方(见图3a、3b中径向高度y_参考(y_ref)处的虚线)。将横坐标y标准化，从而y_参考_下方(y_ref_low)与0对应，而y_参考(y_ref)与100对应。采用百分比值来表示EM(y)。必须注意到的是，由于对型腔和胎圈边缘附近的生胎的非常小的部分进行的是非理想计算，导致曲线的第一部分示出的过量材料体积的值非真实的高。正如可从与横坐标值为100对应的曲线处的值可看出，以恒定体积进行模制和硫化的这部分生胎的总体积相对于所述型腔部分内的可用体积大约多5％。还必须注意到的是，恰好低于横坐标值为50处的函数EM的值小于零这意味着，大约在模具径向高度的第一个45％内，总材料体积小于模具内对应的可用体积。
图5示出了与图4曲线的同一示范性生胎和模具相对应的上述函数[2]相对于径向方向y上的趋势。图5的曲线具有与图4中所示类似的趋势，只是相对于型腔中的可用体积由材料的局部增加或减少引起的变化增加量较小。
图6示出了与图4和图5曲线的同一示范性生胎和模具相应的上述函数[3]相对于径向方向y上的趋势。函数EM局部允许容易地辨别哪里的局部材料体积相对于腔体积过量，或者反之。正如可看到的是，材料体积和腔体积之间在径向外部内的强烈局部差异由图6揭示。图6还示出，在径向内部区域，型腔部分的体积稍大于生胎的相应部分的体积。
申请人已经发现，过量材料体积函数的趋势曲线，例如上述函数[1]、[2]或[3]的趋势曲线的实际形状可用作指导，以限定用于控制环形支承上弹性体材料敷设的机械的一组定位规格。更具体地，已经发现，如果通过采用给定的一组规格来制备生胎，并且如果该生胎已经至少部分地以恒定体积在硫化模具内模制和硫化后稳定地提供成品轮胎，且在缺陷和几何扭曲方面可接受的话，那么，当需要对此规格组进行修改，例如为了应付轮胎结构的改变时，生胎的过量材料体积曲线可被用作调整该规格组的目标曲线。例如由于对测试轮胎所进行的一系列测试可导致轮胎的一些结构部件的尺寸和/或组成发生一些变化，因此在创建新轮胎时这种情况相当普遍，以使轮胎的抓地力、操作、弯曲时行为、在制动时的行为等方面达到目标规格。然而，对形成生胎的规格组进行修改可能会导致设置于环形支承上的材料分布的不均衡，以及随后导致在至少部分地以恒定体积模制和硫化后在成品轮胎上形成缺陷和/或几何扭曲。在这些情况中，需要对所述规格组进行另外的更改，因此调整规格的定义的整个过程需要较长时间，并且生产废料(即将要丢弃的轮胎)的数量将会很高。
图7以示例性的方式示出了通过采用上述函数[1]所获得的两个生胎的两过量材料体积曲线70和71，其中所述两生胎相同但是其轴向外部插入物(图2中的插入物109)的尺寸不同。特别地，曲线70与图4中的曲线相同，并且指得是这样一种生胎，相对于曲线71的生胎的插入物而言，其具有到达径向外部位置要低10mm并且总体积要小70cc的插入物。需要改变插入物以避免在侧壁的径向外部内与胎面带的连接处过早形成裂纹，从而提高轮胎的耐用性。然而，虽然在硫化模具内进行模制和硫化时曲线71的生胎在缺陷和几何扭曲方面都表现的几乎完美，但是不能保证在改变了插入物后的情况。
正如从图7中可看出的那样，曲线70和71在低的径向高度处基本上重叠，并且然后在较高的径向高度处又发生分离，这对应于插入物的改变仅涉及轮胎的径向外部内改变的情况。还必须注意的是，与曲线71相关的生胎的总体积比可用型腔体积高大约10％，而与曲线70相关的生胎的总体积比可用型腔体积高大约5％，这是由于插入物的体积较小的缘故。非常可能的是，在与曲线70相关的生胎进行模制和硫化后，缺陷的形成可能会与此较低的总过量体积相关。
已经发现的是，为了校正用于形成与曲线70相关的生胎的规格，曲线71被用作目标曲线。通过计算曲线71和曲线70之间、与和曲线70、71相关的两生胎间相对于径向方向上的体积分布差对应的差异，计算机程序(可为适于计算并显示过量材料体积函数的趋势的相同程序)可得出先前与曲线70相关的生胎的修改断面，并且将此断面图示于操作者。该修改断面考虑到从曲线70和71之间的差异计算出的体积差。在得出修改的断面之前，操作者可能需要选择将要修改的轮胎结构部件如果要修改轮胎的内部结构件，相应的修改可优选地应用于轮胎的外部结构件上。在此例中，侧壁的轮廓通过采用相对于径向方向上所计算的体积差来修改，以处理对插入物的修改。
在得到生胎的新断面后，或者优选地是得到将要修改的轮胎结构件的新断面后，操作者可采用上述适于复制弹性体材料敷设于环形支承上的上述程序，从而以适当的弹性体元件将新的断面充填，并且产生用于形成修改后的生胎所需的新规格文件。
图8示出了过量材料体积的目标曲线71，以及与新的生胎对应的并且由如上所述确定的规格文件得到的过量材料体积的新曲线72。正如可看出的，这两条曲线基本上彼此重叠。与曲线72的生胎对应的轮胎在模制后，基本上不出现缺陷和几何扭曲，并且相对于与曲线70的生胎对应的轮胎具有提高的耐用性。有利的是，可在短时间内调整在环形支承上形成轮胎所用的规格组，并且相应减少了在制造轮胎过程中废胎的数量。
通过采用上述的过量材料函数[2]或[3]，可进行与参照图7和图8所示类似的分析。然而，申请人已经发现，采用过量材料函数[1]更为方便。
已经参照制造轮胎的示范性方法对本发明进行了描述，其中所述示范性方法包括采用自动化机器，它适用于相对于弹性体材料的挤出机传送环形支承并使环形支承移动/旋转，从而将带状件敷设在环形支承上以形成生胎。清楚地是，基本元件的确切形状可不同于带形，并且例如可为丝状，或者任何其它适当的形状。此外，进给装置可选择性地向环形支承运动或者以协同的方式与环形支承一同运动。
此外，申请人相信，本发明还可和制造轮胎的更多的传统方法一同应用，其中所述传统方法包括将要模制和硫化的生胎形成在刚性环形支承上，以插入硫化模具中从而至少部分地以恒定的体积模制和硫化。在这些传统的方法中，形成生胎的各结构部件预先被分别形成为半成品，具有由适当的规格来定义的预定的断面轮廓，然后将它们一起组装到环形支承上。可计算过量材料体积函数，在这种情况下，假设将要形成的生胎的断面是已知的，或者换句话说，假设当组装到环形支承上时，各个半成品的断面轮廓是已知的。
此外，本发明已经披露了过量材料体积相对于径向上的计算。然而，另外的适当方向也可被选择用于分析，例如轴向。另外，过量材料体积函数可通过采用生胎的断面面积和型腔的断面面积来代替实际的体积进行计算，特别是在采用上面的函数[3]、[4]来进行计算的情况下。这样，对于本发明而言，术语“体积”不必被解释为必须包括在三维空间上的体积，而是包括二维的表面。
另外，本发明还应用于这种制造方法，其中，可采用全部适用于以恒定的体积进行模制和硫化的型腔，而并不是仅仅如上述实施例所解释的那样只能部分地以恒定体积进行模制和硫化。
在上面披露的过量材料曲线的分析中所确定的实际操作和/或计算可在一个或者多个计算机程序的适当软件代码部分内进行，并且可由任何公知的具有适当的处理能力的通用计算机来完成，这些对于本领域技术人员而言是明显的。
总的来说，所述至少一个计算机程序适于装载到包括至少一个CPU的计算机的内存中。该计算机程序例如可包含在一个或者多个可执行文件中，并且这些可执行文件可驻留在计算机内存可访问的适当载体上，例如为硬盘、软盘、CD-ROM、DVD-ROM或者通过LAN可读取的外部磁盘。对于本发明来说，术语“可直接装载于计算机内存中的计算机程序”包括用于执行可执行文件所需的文件，例如库文件、初始化文件等等，这些文件可驻留在计算机的内存可访问的适当载体上，例如硬盘、软盘、CD-ROM、DVD-ROM或者通过LAN可读取的外部磁盘。另外，对于本发明来说，术语“计算机程序”还包括可能不同于可执行文件和/或不同于执行可执行文件所需文件的文件，其中所述文件包含在可安装软件中，当在计算机上运行时，该软件适于安装可执行文件以及执行可执行文件所需的文件。这种可安装软件可驻留在适当载体上，例如软盘、CD-ROM、DVD-ROM，或者该可安装软件可从网络资源上下载，例如包括在LAN内的服务器，或者可通过外部网络例如因特网得到。
权利要求
1.一种用于制造轮胎的方法，包括将未硫化的弹性体材料设置于基本刚性的支承上，以形成生胎；将设置于所述支承上的所述生胎插入到硫化模具内；封闭硫化模具，从而在所述支承的外表面和所述硫化模具的内表面之间限定型腔；对生胎进行模制和硫化，在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积对生胎的至少一部分进行模制和硫化；其中将所述未硫化弹性体材料设置于支承上的步骤包括确定相对于预定方向上所述弹性体材料相对于所述至少一部分型腔内的可用体积的第一过量材料体积曲线；控制所述弹性体材料在所述刚性支承上的体积分布，以大致与所述第一曲线匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其中，控制弹性体材料在所述支承上的所述体积分布的所述步骤包括确定与相应于所述第一过量材料体积曲线将所述未硫化弹性体材料敷设到所述支承上相关的机器的第一定位规格组；根据所述第一定位规格组移动所述机器。
3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述第一过量材料体积曲线的所述步骤包括提供目标过量材料体积曲线；为所述机器提供至少第二定位规格组；确定相应于所述第二定位规格组的第二过量材料体积曲线；比较所述第二曲线和所述目标曲线，从而确定所述第二曲线和所述目标曲线之间相对于所述预定方向上的体积分布差。
4.如权利要求3所述的方法，还包括由所述第二定位规格组确定生胎的至少一部分的第一断面轮廓。
5.如权利要求4所述的方法，还包括通过利用所述第二曲线和所述目标曲线之间的所述体积分布差对所述第一断面轮廓进行修改，从而确定所述至少一部分生胎的第二断面轮廓。
6.如权利要求5所述的方法，其中，确定用于所述机器的所述第一定位规格组的步骤包括至少通过所述第二断面轮廓确定所述第一定位规格组。
7.如权利要求2至6任一项所述的方法，其中，所述机器包括连接到所述支承上的机械手。
8.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，将所述弹性体材料设置于所述支承上的所述步骤包括以包括所述弹性体材料的细长件的形式挤出所述未硫化弹性体材料。
9.如权利要求2和8所述的方法，其中，所述第一定位规格组包括若干定位记录，所述每一定位记录包括至少所述细长件断面的预定点的空间坐标。
10.如前述任一权利要求所述的方法，其中，所述第一、第二或者目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
11.如权利要求1至10任一项所述的方法，其中，所述第一、第二或目标过量材料体积曲线代表以下函数ΔM(y)＝V材料(y)-V模具(y)其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
12.如权利要求1至10任一项所述的方法，其中，所述第一、第二或目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
13.如权利要求1至10任一项所述的方法，其中，所述第一、第二或目标过量材料体积曲线为以下函数ΔM局部(y1，y2)＝V材料(y1，y2)-V模具(y1，y2)其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
14.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述预定方向为径向。
15.一种用于控制将未硫化弹性体材料设置于所述刚性支承上以制造将要在硫化模具内进行模制和硫化的生胎的方法，所述硫化模具和所述刚性支承限定了型腔，以便在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积模制和硫化生胎的至少一部分，所述方法包括为与将所述未硫化弹性体材料敷设于所述支承上相关的机器提供第一定位规格组；提供至少所述那部分型腔的断面轮廓；通过所述第一定位规格组和所述型腔的断面轮廓确定所述未硫化弹性体材料相对于预定方向的相对于型腔的所述部分的可用体积的第一过量材料体积曲线。
16.如权利要求15所述的方法，还包括提供目标过量材料体积曲线；比较所述第一曲线和所述目标曲线，以确定所述第一曲线和所述目标曲线之间相对于所述预定方向上的体积分布差。
17.如权利要求15或16所述的方法，还包括通过所述第一定位规格组确定所述生胎的至少一部分的第一断面轮廓。
18.如权利要求16和17所述的方法，还包括利用所述第一曲线和所述目标曲线之间的所述体积分布差对所述第一断面轮廓进行修正，从而确定所述那部分生胎的第二断面轮廓。
19.如权利要求15至18任一项所述的方法，其中，所述第一或者目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
20.如权利要求15至18任一项所述的方法，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数ΔM(y)＝V材料(y)-V模具(y)其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
21.如权利要求15至18任一项所述的方法，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
22.如权利要求15至18任一项所述的方法，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数ΔM局部(y1，y2)＝V材料(y1，y2)-V模具(y1，y2)其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
23.如权利要求15至22任意一项所述的方法，其中，所述预定方向为所述生胎的径向。
24.一种可直接装载入计算机内存中的计算机程序，用于执行一种用于对将未硫化弹性体材料设置于刚性支承上进行控制以制造将要在硫化模具内进行模制和硫化的生胎的方法，所述硫化模具和所述刚性支承限定了型腔，以便在所述型腔的至少一部分内以大致恒定的体积模制和硫化生胎的至少一部分，该程序包括代码部分，所述代码部分适用于获得用于与将所述未硫化弹性体材料敷设于所述支承上相关的机器的第一定位规格组；获得至少所述那部分型腔的断面轮廓；通过所述第一定位规格组和所述型腔的断面轮廓确定相对于预定方向上所述未硫化弹性体材料相对于型腔的所述部分的可用体积的第一过量材料体积曲线。
25.如权利要求24所述的计算机程序，其中，还包括代码部分，所述代码部分适用于确定目标过量材料体积曲线；比较所述第一曲线和所述目标曲线，以便确定所述第一曲线和所述目标曲线之间相对于所述预定方向上的体积分布差。
26.如权利要求24或25所述的计算机程序，还包括代码部分，所述代码部分适用于通过所述第一定位规格组确定所述生胎的至少一部分的第一断面轮廓。
27.如权利要求25和26所述的计算机程序，还包括代码部分，所述代码部分适用于利用所述第一曲线和所述目标曲线之间的所述体积分布差对所述第一断面轮廓进行修正，从而确定所述那部分生胎的第二断面轮廓。
28.如权利要求24至27任一项所述的计算机程序，其中，所述第一或者目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
29.如权利要求22至25任一项所述的计算机程序，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数ΔM(y)＝V材料(y)-V模具(y)其中y为代表所述预定方向的变量，V材料(y)为包括于所述硫化模具的参考点和所述变量y值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述参考点和所述y值之间的所述型腔的体积。
30.如权利要求22至25任一项所述的计算机程序，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数 其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
31.如权利要求24至27任一项所述的计算机程序，其中，所述第一或目标过量材料体积曲线代表以下函数ΔM局部(y1，y2)＝V材料(y1，y2)-V模具(y1，y2)其中y1、y2为代表所述预定方向的变量的两预定值，V材料(y1，y2)为包括于所述y1、y2值之间的所述弹性体材料的体积，V模具(y)为包括于所述y1、y2值之间的所述型腔的体积。
32.如权利要求24至31任意一项所述的计算机程序，其中，所述预定方向为所述生胎的径向。
33.包括存储有权利要求24至32任一项所述的计算机程序的计算机可读媒介的计算机程序产品。
全文摘要
一种制造轮胎的方法，包括将未硫化弹性体材料设置在基本刚性的环形支承上，从而形成生胎。然后将生胎和环形支承置于限定了型腔的硫化模具内，从而模制和硫化该生胎。型腔包括至少一部分，在所述部分内以恒定的体积进行模制和硫化。通过控制弹性体材料在环形支承上的体积分布来将弹性体材料敷设于刚性环形支承上，从而与预定的过量材料体积曲线相匹配，所述曲线即为，示出了形成生胎的材料体积分布和适用于以恒定体积模制和硫化所述生胎的型腔所述部分内的可用体积之间相对于预定方向例如径向上的差异。
文档编号B29D30/10GK1886249SQ200380110937
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者L·布鲁舍利 申请人:倍耐力轮胎公司