用于改进激进的胎面设计的均匀性和耐久性的方法和轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种带有在均匀性方面具有改进的攻击性胎面特征的轮胎以及用于制造这种轮胎的方法和装置，该均匀性方面的改进还能够改进耐久性。该轮胎及其制造方式能够实现可能在模制大块胎面花纹块期间出现的某些非均匀性的减少或消除。减少或去除这些非均匀性能够改进温度性能以提供提高的轮胎耐久性。
【专利说明】用于改进激进的胎面设计的均匀性和耐久性的方法和轮胎
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有激进的胎面花纹的轮胎及其制造方法，以改进均匀性并且提高耐久性。
【背景技术】
[0002]总体而言，轮胎典型地通过将多个层建造到轮胎成型鼓上来大规模制造轮胎。所述层例如可以包括胎体以及提供轮胎结构的其它材料。这些层的侧面被翻起以产生呈未固化的轮胎中间体形式的环。胎面橡胶的层或一部分随后被增加到轮胎中间体，以产生有时被称为的所谓生胎。随后通过在硫化机中增加热和压力来固化生胎。
[0003]硫化机的壁典型地包括模具特征，以用于将胎面设计或胎面花纹模制成生胎的胎面部分。这些模具特征可以例如提供各种形状和构造的胎面花纹块，所述胎面花纹具有将所述胎面花纹块彼此分开的一个或多个凹槽。也可以向胎面花纹块增加各种刀槽花纹或薄片(IamellesX
[0004]通过激进的胎面设计，在上文概述的传统的制造过程中可能遇到对轮胎均匀性的挑战。如本文中所使用的，“激进的”特别是指沿轮胎的胎面部分具有深(沿径向方向)且有时大块的胎面花纹块的胎面设计。这种设计通常例如能够在军用车辆和越野车辆应用中找至IJ。在制造这种胎面设计的过程中，来自生胎的胎面部分的大量胎面橡胶必须被迫进入模具特征(例如产生胎面花纹块的腔或孔)中。因此，施加大量的压力以使该胎面橡胶移位并且模制胎面特征。
[0005]遗憾的是，形成胎面花纹块所需的胎面部分的移位还能够造成定位在胎面部分附近的生胎的一层或多层的不期望的移位。例如，胎体和/或其它层也能够移位，从而产生局部效应，例如波浪、凸块、起伏、或者使得轮胎沿周向和/或轴向方向非均匀的其它不期望的不规则部。断裂带也能够使胎面部分的移位扭曲。这种非均匀性能够产生轮胎的不期望的耐久性问题，例如由于产生可能在轮胎操作期间出现的不期望的温度升高的区域并且由此影响轮胎耐久性。
[0006]因此，能够以能减少或消除某些非均匀性的方式制造的具有激进的胎面花纹的轮胎将是有用的。更具体地，能够通过能有助于在模制过程期间消除不期望的各个层的移位的方法制成的这种轮胎将是有益的。能够在耐久性方面提供改进的这种轮胎和制造方法也将是有益的。
【发明内容】
[0007]本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地阐述，或者可以是通过描述显而易见的，或者可以通过实施本发明而习得。
[0008]在一个示例性实施例中，本发明提供一种轮胎中间体，该轮胎中间体限定了轴向方向、径向方向、和周向方向。轮胎包括沿轴向方向彼此相对的一对侧壁以及在所述一对侧壁之间延伸的胎面部分。该胎面部分限定了沿轴向方向和周向方向间隔开的多个分立的胎面花纹块。胎面花纹块均从胎面部分的表面突起。胎面花纹块中的每一个胎面花纹块还包括多个胎面橡胶层。所述层沿轮胎的径向方向堆叠。层的尺寸沿径向向外方向连续减小。
[0009]在本发明的另一个示例性方面中，提供一种制造用于轮胎的胎面部分的方法，该胎面部分具有由胎面橡胶层构建的胎面花纹块。该方法包括以下步骤:提供胎面橡胶的基部；供给胎面橡胶片以用于构建多个胎面花纹块；将胎面橡胶片切割成单个部分，每一部分都形成用于产生胎面花纹块的层；将层放置在基部上用于胎面花纹块中的每一个胎面花纹块的预定位置处；以及将层堆叠到放置步骤的层中的一层或多层上。
[0010]参照下文的描述以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例并且与描述一起用于对本发明的原理进行解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中:
[0012]图1提供了根据本发明构建的轮胎中间体的示例性实施例的环的一部分的透视图。
[0013]图2提供了沿图1中的线2-2截取的本发明的胎面花纹块的示例性实施例的横截面图。
[0014]图3提供了如可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，还示出了该胎面部分的示例性实施例在过程中。
[0015]图4提供了如可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，该胎面部分的示例性实施例还被示出包裹在轮胎中间体上。
[0016]图5提供了被插入到示例性模具壁中的胎面花纹块的示例性实施例的局部横截面图。
[0017]图6提供了如可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，还示出了该胎面部分的示例性实施例在过程中。
[0018]图7示出了如可以与本发明一起使用的模制轮的示例性实施例。
[0019]图8提供了如可以用于制造胎面部分的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图，该胎面部分的示例性实施例也被示出包裹在轮胎中间体上。
[0020]在不同附图中使用相同或相似的附图标记表示相同的相似的特征。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供了带有在均匀性方面具有改进的激进的胎面特征的轮胎，所述改进还能够改进耐久性。更具体地，本发明提供通过能减少或消除可能在模制大块胎面花纹块期间出现的某些非均匀性的方法构建的轮胎。减少或去除这些非均匀性能够改进温度性能以提供轮胎耐久性的提高。为了描述本发明的目的，现在将详细地参照本发明的实施例和/或方法，其中的一个或多个例子示于附图中或者通过附图示出。每个例子都以对发明进行解释的方式给出，并不对本发明构成限制。实际上，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离本发明的范围或精神的前提下对本发明进行多种改型和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或者进行描述的特征能够用于另一个实施例，从而产生又一个实施例或方法。因此，期望的是，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这种改型和变型。
[0022]如本文中所使用的，“胎面橡胶”指的是如可以用于构建轮胎的各个部分的多种可能的成分——天然的和合成的。
[0023]如本文中所使用的，“轮胎中间体”指的是在使用之前可能需要额外的处理步骤的轮胎构建例如在轮胎硫化机中固化和/或模制。
[0024]图1提供了根据本发明构建的轮胎中间体100的示例性实施例的环的一部分的透视图。轮胎中间体100包括沿轴向方向A彼此相对的一对侧壁102和104。胎圈部分106和108定位在侧壁102和104的端部处。胎面部分110在侧壁102与104之间延伸。胎体层105在胎圈部分106和108之间以及胎面部分110下方延伸。
[0025]胎面部分110包括通过沿轴向方向A和周向方向C间隔开的多个胎面花纹块112的布置产生的胎面花纹。所获得的胎面花纹能够被认为是激进的，在于花纹块112沿径向方向R (图2)相对较厚的并且在构成每一个花纹块112的在表面114上方突起的胎面橡胶的体积方面也相对较大。仅通过举例的方式示出了特定的胎面花纹。本发明可以与多种其它构造或花纹的胎面花纹块一起使用。如图2中所示，胎面花纹块112的层118、120、122、和124具有基本相同的厚度T。然而，使用本文中所公开的教导，应当理解，也可以使用在层之间的厚度T上变化。
[0026]现在参照图1和2，每一个胎面花纹块112都包括多个胎面橡胶层118、120、122、和124。第一层118定位在基部116之上，该基部116在侧壁102与104之间沿周向方向C延伸。尽管仅示出了四个层，但是使用本文中所公开的教导应当理解，可以使用更少或更多的层来构建本发明的胎面花纹块并且附图中所示的实施例仅仅是示例性的。如图所示，层118、120、122、和124沿径向方向R堆叠并且在沿径向方向R向外移动的同时(在图2中读者的视角中向上)尺寸连续减小。例如，层120的沿轴向方向A的宽度小于层118的这种宽度，并且对于其它的层122和124而言也是如此。
[0027]换句话说，层118、120、122、和124的尺寸沿径向向外方向R减小，使得这些层如图2中所示地成台阶形。因此，每一层都具有包绕底面的边面。更具体地，第一层118具有包绕底面128的边面136 ;第二层120具有包绕底面130的边面138 ;第三层122具有包绕底面132的边面140 ;并且第四层124具有包绕底面134的边面142。代表每一个边面的表面积沿径向向外方向在连续的边面之间减小。例如,边面138的表面积小于边面136的表面积。
[0028]图3提供了如可以用于制造胎面部分110的本发明的示例性方法和装置的某些方面的透视图。如图所示，沿机器方向M供给胎面橡胶片200，以用于构造构成胎面花纹块112的层。切割装置(例如喷水切割器146)提供处于高压的水流148，该水流148被引向片200。x-y机器(未示出)或者其它的控制装置使切割器146移动以将片200切成单独部分，所述单独部分的每一个形成构成胎面花纹块112的层118、120、122、或124中的一层。片200沿机器方向M行进，具有抽吸元件144的机器人臂143或者其它的选择装置随后单独选择构成层118、120、122、或124的部分并且将每一层按顺序定位到基部116上(如箭头V和R以及臂143的虚线表示所示)。控制器(未示出)操作机器人臂143以将每一层定位在基部116上的预定位置处并且将层堆叠(较小的层位于较大的层的顶部上)以产生胎面花纹块112。对于该示例性方法而言，基部116还通过与片200的移动平行的方式沿机器方向M被输送。
[0029]参照图4，在已构建每一个胎面花纹块112之后，胎面部分110例如通过输送装置155沿机器方向M行进，该输送装置155具有被承载在辊180上的环形带176。胎面部分110 (包括基部116和胎面花纹块112)被进给到不具有胎面的轮胎中间体184并且如图4中的箭头C所示地包裹中间体184。所获得的轮胎中间体110随后例如能够被放置到硫化机中，以用于施加热和压力。
[0030]在这种固化之后，应当理解，使单个的层118、120、122和124如图1至4中所示地成台阶形可能不再是清楚可见的。图5示出了由如能够是硫化机的部件的模具206的壁204所限定的孔或腔202的横截面。随着胎面花纹块112被压入模具206中(箭头P)，层118、120、122、和124首先仅仅在这种层的边面与底面的交叉处切向地与壁204相接触。随着通过模具施加热和压力，层118、120、122、和124呈现由模具壁204提供的形状。此外，第一层118提供额外的胎面橡胶，该额外的胎面橡胶有助于填充孔洞208。通过仔细地预先确定层118、120、122、和124中的每一层的体积，构成最终的固化胎面花纹块112的胎面橡胶的体积与由层118、120、122、和124的胎面橡胶的总体积基本相同。因此，填充孔洞208所需的额外的胎面橡胶不来自基部116，从而可能造成非均匀性，例如胎体105 (图1)的局部移位和/或定位在轮胎的胎冠区域中的胎体的径向向外处的断裂带。相反，基本所有的胎面橡胶由层118、120、122、和124来提供避免了导致非均匀性的局部效应。
[0031]图6提供了如可以用于制造示例性未固化胎面部分212的本发明的示例性方法和模制装置210的某些方面的透视图，该示例性未固化胎面部分212被示出在过程中。装置210包括输送装置158,以用于沿机器方向M运输未模制胎面部分156。输送装置158包括被承载于辊162上的环形带160并且使带160沿方向B返回。多个模制轮150、152、和154悬挂在输送装置156上方。更具体地，第一模制轮150、第二模制轮152、和第三模制轮154均在这样的高度处悬挂在输送装置155上方:所述高度均小于未模制胎面部分156的总体厚度T。随着未模制胎面部分156沿机器方向M行进，每一个模制轮都如箭头R所示地旋转并且被挤压在模制轮150、152、154与输送装置158之间。
[0032]第一模制轮150包括定位在第一模制表面192上方的多个孔166。类似地,第二模制轮152包括定位在第二模制表面194上方的多个孔168。第三模制轮154具有定位在第三模制表面196上方的多个孔170。通过举例的方式，图7提供了第三模制轮154的特写。沿周向方向C和轴向方向A,第三模制轮154包括用于模制胎面部分156的多个孔170。每一个孔170都包括斜坡壁188以用于成型未固化胎面部分156。每一个孔170都具有为产生胎面花纹并且在胎面部分156上成型胎面花纹块所需的特定的形状和预定位置。图7中所示的构造仅仅是通过举例的方式并且也可以使用其它的构造。
[0033]再次参照图6，每一个模制轮150、152、154的孔都被设置在预定深度处，该预定深度沿机器方向M从轮到轮增大。例如，第一模制轮150包括在深度Dl处具有斜坡表面198的孔166。类似地，第二模制轮152包括具有深度D2的孔168，并且第三模制轮154具有位于深度D3处的孔。深度沿机器方向增大，是的D3>D2并且D2>D1。
[0034]因此，随着未固化胎面部分156通过输送装置158沿机器方向M行进，第一模制表面192向胎面部分156施加产生中间胎面花纹块169——即，最终胎面花纹块172的形状的前身的第一压力。随着部分156进一步沿机器方向M行进，第二模制表面194向胎面花纹块169施加第二压力，以产生中间胎面花纹块171。最后，随着部分156在第三模制轮154下方行进，第三模制表面196向胎面部分156施加第三模制压力，以由中间胎面花纹块171产生胎面花纹块172。胎面花纹块172具有斜坡边面174并且是最终胎面部分212的一部分。
[0035]接着，每一个模制表面192、194、和196都迫使来自部分156的额外的胎面橡胶进入孔中以便形成胎面花纹块172。通过使轮150、152、和154相对于彼此连续地降低或者通过使轮直径沿机器方向M从轮到轮增大而将模制表面192、194、和196连续地定位成更靠近输送装置158的运输表面190。模制轮150、152、和154中的每一个模制轮上的孔的相对位置从轮到轮相同并且轮的旋转R是同步的，以在产生胎面花纹块的过程中正确地定位从轮到轮的模制压力的施加。
[0036]参照图8，在已构建每一个胎面花纹块172之后，胎面部分212例如通过输送装置159沿机器方向M行进，该输送装置159具有被承载于辊182上的环形带178。胎面部分212被进给至不具有胎面的轮胎中间件186并且如图8中的箭头C所示地包裹中间件186。所获的轮胎中间件186随后能够被放置在硫化机中以用于施加热和压力。此外，由于胎面花纹块172在硫化机中额外的模制和固化之前整体或部分地形成，因此已提供了用于产生胎面花纹块172的橡胶而不是通过施加热和压力而从基部214抽取这种橡胶。此外，这种构造和过程有助于避免或消除可能在定位于基部214的径向向内处的轮胎中间件186的层随着从基部214抽取橡胶而移动或运动时可能产生的非均匀性。
[0037]图9提供轮胎300的另一个例子，该轮胎300具有激进的胎面花纹块302。轮胎300的横截面示于图10中。轮胎300包括胎体304、第一带304、第二带308、和第三带310。表I提供了对能够在通过 传统的轮胎模制和固化提供胎面特征(例如激进的胎面花纹块302)时与在传统的固化步骤之前产生这种特征相比所实现的温度差异的评价结果。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种轮胎中间体，所述轮胎中间体限定了轴向方向、径向方向、和周向方向，轮胎包括: 一对侧壁，所述一对侧壁沿轴向方向彼此相对； 胎面部分，所述胎面部分在所述一对侧壁之间延伸，所述胎面部分限定了沿轴向方向和周向方向间隔开的多个分立的胎面花纹块，所述胎面花纹块的每一个从所述胎面部分的表面突起并且所述胎面花纹块中的每一个胎面花纹块还包括: 多个胎面橡胶层，所述胎面橡胶层沿所述轮胎的径向方向堆叠，所述胎面橡胶层的尺寸沿径向向外方向连续减小。
2.根据权利要求1所述的轮胎中间体，其中所述胎面花纹块的层中的每一层都限定了包绕底面的边面。
3.根据权利要求2所述的轮胎中间体，其中每一层的边面都具有沿径向向外方向在所述胎面花纹块的连续边面之间减小的表面积。
4.根据权利要求1所述的轮胎中间体，其中所述胎面花纹块的层中的每一层都具有在所述层之间基本相等的沿径向方向的厚度。
5.根据权利要求1所述的轮胎中间体，其中所述胎面部分还包括沿所述轮胎的周向方向延伸的基部，所述胎面花纹块沿所述基部定位并且附接至所述基部。
6.一种制造用于轮胎的胎面部分的方法，所述胎面部分具有由胎面橡胶层构建的胎面花纹块，所述方法包括以下步骤: 提供胎面橡胶的基部； 供给用于构建多个胎面花纹块的胎面橡胶片； 将所述胎面橡胶片切割成单个部分，每一部分都形成用于产生所述胎面花纹块的层； 将所述层放置在所述基部上用于所述胎面花纹块中的每一个胎面花纹块的预定位置处；以及 将所述层堆叠到所述放置步骤的层中的一层或多层上。
7.根据权利要求6所述的制造用于轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割步骤还包括将用于所述胎面花纹块的单独部分切割成不同尺寸。
8.根据权利要求7所述的制造用于轮胎的胎面部分的方法，其中所述堆叠步骤还包括将较小的层连续堆叠在用于每一个胎面花纹块的预定位置处。
9.根据权利要求7所述的制造用于轮胎的胎面部分的方法，其中所述堆叠步骤继续直到每一个胎面花纹块都达到预定数量的层为止。
10.根据权利要求7所述的制造用于轮胎的胎面部分的方法，其中所述切割步骤包括将处于高压的水流引向所述胎面橡胶片。
11.根据权利要求7所述的制造用于轮胎的胎面部分的方法，所述方法还包括将具有所述胎面花纹块的基部进给至不具有胎面的轮胎中间体以用于包裹所述不具有胎面的轮胎中间体周围的步骤。
【文档编号】B29D30/08GK103635307SQ201180072077
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2011年7月14日 优先权日:2011年7月14日
【发明者】P·A·梅尼 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司