充气轮胎及其制造方法

专利名称：充气轮胎及其制造方法
技术领域：
本发明涉及两轮或四轮机动车辆所用充气轮胎，尤其涉及但不仅限于汽车所用充气轮胎。
具体而言，本发明所涉及的充气轮胎，包括一个胎体结构，该结构具有至少一个胎体帘布层，以及至少一个与该胎体帘布层相结合的环形加强结构，该充气轮胎还包括由弹性体材料所制相对于胎体结构而处于径向外部位置上的胎面带、介于胎体结构与胎面带之间的带结构(belt structure)，以及一对处于胎体结构上而在轴向上相对的侧壁，其中，胎面带的类型为包括多个径向延伸区段(sector)与轴向邻区段的。
背景技术：
在机动车辆所用充气轮胎这个领域中，使大多数人都感到的一种需要，就是要确保充气轮胎行驶在潮湿的路面或地面上时，把存在于其地面接触区域中的水或泥浆适当排走。事实上，有效排走充气轮胎地面接触区域中的水的这种能力，对于充气轮胎在潮湿地面上的行驶性能很有影响，明显地影响着行驶的安全性。
在充气轮胎中，这种排水作用通常是由一个或更多个纵向槽执行的，该槽形成于胎面带上并基本上在其整个圆周扩展部(circumferential development)上延伸。
然而，在已知的充气轮胎中，在充气轮胎滚动期间，这些纵向槽的实际排水能力，小于根据纵向槽的几何形状而预期产生的理论排水能力。事实上，当充气轮胎与地面接触时，由于作用于充气轮胎本身上的重力的缘故，这些槽的侧壁经受弹性变形，这种变形往往使充气轮胎地面接触区域之内的槽的横截面减小，所以，相对于处于静止状态的槽的横截面而言，有用的截面就能真正排水。
这种负面现象尤其会使逐渐磨损的胎面带损坏，这种逐渐磨损是由于沿着纵向槽径向朝内方向的锥形所引起的，而这种锥形已经在本质上趋向于减小槽的横截面，对应地又渐次减小充气轮胎的真正排水能力以及充气轮胎在潮湿地面上的行驶性能。
尽管已知有一些文件例如日本专利申请JP 07-108805号和JP04-185507号或者美国专利第6,523,585号，说明过带有胎面带的充气轮胎，而该胎面带包括多个在轴向上邻接的区段，但这些文件都未解决这个特殊问题，更不用说为解决这一问题提供令人满意的答案了。
本发明的目的是提供一种充气轮胎，它配置了包括多个轴向邻接区段的胎面带，还配置了至少一个纵向槽，此种充气轮胎具有改进的排水能力，以及行驶于潮湿路面上更好的行驶性能。

发明内容
根据本发明的一个方面，这个目的是通过随附的权利要求1所定义的充气轮胎而达到的。
特别要说明的是，本申请人业已发现，由于特定的胎面带设计与胎面带各个轴向邻接部分的特定机械特征特殊的结合，就可以得到一种充气轮胎结构，在该轮胎在行进时，该结构能使形成于胎面带上的纵向槽的横截面基本上保持不变，从而也能产生一种真正的排水能力，该能力基本上等于根据处于静止状态的纵向槽的横截面而预期产生的理论排水能力。
更具体地说，本申请人业已发现，可为充气轮胎设置一种胎面带而达到上述目的，该胎面带包括i)至少一个第一区段，该区段径向延伸，基本上由第一弹性体材料组成；ii)多个第二区段，该区段径向延伸，位于上述至少一个第一区段的轴向相对两侧上，并基本上由第二弹性体材料组成；
iii)至少一个纵向槽，该槽形成于上述至少一个第一区段上，并基本上延伸于胎面带的整个圆周扩展部上；其中，所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’，大于所述第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’；以及所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’，介于约20至约80MPa之间。
此处应当说明的是，在本说明书及随附的权利要求书中，所用的术语“弹性体材料”指的是一种合成物，该合成物包括至少一种弹性体聚合体，以及至少一种加强填充料例如碳黑和/或硅石。此种合成物最好还包括添加剂例如交叉结合剂和/或增塑剂。由于含有交叉结合剂，此种材料就可以经由加热而被交叉结合，以便形成最终产品。
另外，在本说明书和随附的权利要求书中，要想测量在受压状态下的弹性系数E’的数值，就借助于常规装置，使长度为25毫米且直径为14毫米的一件筒状受试已硫化弹性体材料经受压力，预压成纵向变形为其原本高度的25％，且温度保持为23℃，在频度为每秒100圈(100Hz)的预压状态下，达到动态正弦变形为最大宽度是高度的±3.50％。
尽管本申请人不愿意受限于任何解释性的论说，但还是观察到，在由弹性体材料组成的胎面带的径向延伸区段上，形成一条或多条纵向槽，而该弹性体材料具有上述处于受压状态下的弹性系数E’的特征，其对于例如高的刚性特征予以说明，这样就可以在胎面带与地面接触时，使这些槽的侧壁所经受的变形量，减少为事实上可忽略不计的数值。
由于此种性能的缘故，本发明所述的充气轮胎因而相对于同样类型的已知充气轮胎而言，就使排水作用改善，并使其在潮湿地面上的性状(behavior)改善，而且，在胎面带所有的磨损条件下，这样就会很有利于行驶的安全性。
第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)，最好介于约30至约50MPa之间。
通过观察上述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，业已发现，纵向槽的侧壁可以有利地达到最佳刚性，从而当胎面带与地面接触时，该槽(排水槽)的横截面基本上保持恒稳。
第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)，最好介于约4至约15MPa之间，而且，更好是介于约7至约12MPa之间。
通过观察上述第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，业已发现，就其行驶性状而言，充气轮胎在干燥地面和潮湿地面上均可以有利地达到最佳性能。
为了达到本发明的目的，可以通过形成及硫化适宜的弹性体材料而获得胎面带的各个轴向邻接区段，而该材料的合成物是专业人员易于确定的，以便达到合乎要求的在受压状态下的弹性系数数值。
在本发明的一个推荐实施例中，胎面带的第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’与其第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’之间的比值，不低于1.30。
更具体地说，胎面带的第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’与其第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’之间的比值，最好介于约1.5至约20之间，而更好是介于约2.3至约7之间。
而且，在此种情况下，通过观察已经发现，就地面接触区域之内的排水能力以及就行驶性能而言，此种比值有利地可以使充气轮胎达到最佳效果。
根据国际标准化组织第48号标准(standard ISO 48)测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度，最好介于约75至约95之间，而更好是介于约80至约90之间。
这种推荐性能有利于使纵向槽侧壁的刚性达到最佳，以便当胎面带与地面接触时，该槽(排水槽)的横截面基本上保持恒稳。
根据国际标准化组织第48号标准(ISO 48)测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度，最好介于约35至约80之间，而更好是介于约45至约75之间。
通过观察上述第二弹性体材料的硬度数值，业已发现，就其行驶性状而言，充气轮胎在干燥地面和潮湿地面上均可以有利地达到最佳效果。
在本发明的一个优选实施例中，根据国际标准化组织笫48号标准(ISO 48)测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度，与根据国际标准化组织第48号标准(ISO 48)测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度之间的比值，不小于约1.10。
更具体地说，根据国际标准化组织笫48号标准(ISO 48)测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度，与根据国际标准化组织第48号标准(ISO 48)测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度(IRHD)硬度之间的比值，介于约1.15至约2.70之间。
以此方式，就可使纵向槽侧壁的充足刚性、因此而来的充气轮胎排水能力，以及就充气轮胎在干燥地面和潮湿地面上行驶性状而言的效果之间，有利地达到了最佳折衷。
在本发明的一个实施例中，为胎面带配置了多个用于从充气轮胎的地面接触区域中排水的纵向槽，这些槽形成于对应的第一区段中，径向延伸，并在轴向上彼此有间隔，它们基本上由所述第一弹性体材料组成。
对于纵向槽的布置、它们的数量，以及它们得以形成的区段，专业人员都能根据特定的应用要求，容易地确定。因此，例如纵向槽可以是或可以不是彼此在轴向上有间隔的，并根据人们希望胎面花纹所具有的特征，使一个又一个槽之间彼此有恒定的间距。
在本发明的一个推荐实施例中，上述至少一个第一区段基本上在胎面带的整个厚度上径向延伸，以便达到满意的技术效果，即对于基本上用于充气轮胎整个使用寿命期间的横向槽，既保持其横向刚性的特征，又保持其形状。
在本发明的一个可选推荐实施例中，也可为充气轮胎配置一层适宜的弹性体材料，这层材料介于胎面带与带结构之间。
以此方式，如果需要，就可便利地使充气轮胎的特殊性能例如其横向刚性或滚动阻力得以优化。
在本发明这一实施例的框架之内，这层材料可以基本上由第一弹性体材料组成。
以此方式，第一区段就形成带有这个径向内层的单一物体，第一区段从该内层沿着径向外部方向延伸。有利之处在于，这个推荐实施例可用下垫层(underlayer)弥补第二弹性体材料的弹性系数，而该下垫层的弹性系数大于(主要与道路表面相接触的)第二弹性体材料的弹性系数，使胎面达到沿着纵向方向和横向方向二者的球状刚性(global rigidity)，以适应于使轮胎的性能例如行驶性状优化。
还是在本发明的这一实施例的框架之内，这个内层可以基本上由第二弹性体材料组成。
以此方式，就可有利地达到沿着纵向方向和横向方向二者而降低胎面带的球状刚性(相对于先前的状况或不存在所述内层的状况而言)，以适应于使轮胎的性能例如行驶性状优化。
介于胎面带与带结构之间的内层，其厚度最好介于1至5毫米之间，以便能够完全达到上述技术效果。
在一个推荐实施例中，上述至少一个第一径向区段的宽度，至少等于形成于该区段中的纵向槽的宽度。以此方式，就可有利地达到在胎面带与地面接触时，保持槽的横截面不变这一技术效果。
所述至少一个第一径向区段的宽度与所述至少一个纵向槽的宽度二者之间的差，最好介于4至10毫米之间。以此方式，就可有利地在槽的两侧具有用量更加充足的第一弹性体材料，以避免当胎面带与地面接触时，在充气轮胎的地面接触区域之内，槽的侧壁发生不满意的变形。
在一个推荐实施例中，形成于胎面带第一区段中的纵向槽在轴向上相对的侧壁，是沿着径向内部方向成锥形的，而且基本上循直线行进(rectilinear)。
另外，所述至少一个纵向槽由于对称缘故，最好横跨于对应的径向延伸第一区段的中面上，并便于达到基本上如同槽本身的轴向相对侧壁的刚性那样的特征。
根据本发明的另一个方面，提供一种如随附的权利要求19所限定的充气轮胎构制方法。
此种方法尤其包括下列步骤a)构制胎体结构，该结构具有与至少一个环形加强结构相结合的至少一个胎体帘布层；b)组装一个带结构；c)在相对于所述带结构而言的径向外部位置上，布置胎面带的至少一个径向延伸第一区段，该区段基本上由第一弹性体材料组成，该材料在硫化之后在23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，介于约20至约80MPa之间；d)在相对于所述带结构而言的径向外部位置上，布置胎面带的多个径向延伸第二区段，这些区段在轴向上彼此间隔开来，并基本上由第二弹性体材料组成，该材料在硫化之后在23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，低于所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’；其中，所述步骤c)和d)的执行方式为把所述第二区段置于所述至少一个第一区段的轴向上相对的两侧上。


从下文对符合本发明的一些实施例的充气轮胎以及它们的制造方法所做的说明中，就可以更加清楚地了解本发明的其他性能和优点，该说明是以非限制性显示的方式，参照附图而进行的。在这些附图中图1显示符合本发明的充气轮胎第一实施例的横截剖视图；图2显示图1所示充气轮胎一些细部的放大尺寸横截剖视图；图2A显示又一放大尺寸横截剖视图，显示的是图1所示胎面带的径向延伸区段和形成于胎面带中的纵向槽；
图3A显示符合本发明的充气轮胎第二实施例的一些细部的放大尺寸横截剖视图；图3B显示符合本发明的充气轮胎第三实施例的一些细部的放大尺寸横截剖视图；图4显示自动化工位的概略平面图，该工位用于组装符合本发明的充气轮胎的胎面带；图5显示自动化工位的概略平面图，该工位用于在基本上是筒状的辅助鼓上组装符合本发明的充气轮胎的胎面带；图6显示自动化工位的概略平面图，该工位用于在基本上是坚硬的环形支承件上组装符合本发明的充气轮胎的胎面带。
具体实施例方式
参看图1至图2，图中显示根据本发明的第一推荐实施例而制造的充气轮胎，这个特定例子是为了装配在汽车上，其在图中一般以附图标记1表示。
充气轮胎1包括带有至少一个胎体帘布层2a的胎体结构2，该胎体帘布层的相对侧部边缘从外部被对应的环形加强结构3所包住，每个通常称为“胎圈芯”的该环形结构被包封在胎圈4中，该胎圈被限定为沿着充气轮胎1的内部圆周边缘，且在该胎圈上充气轮胎本身与形成为汽车轮子一部分的轮缘(rim)(未显示)接合。
充气轮胎1还包括在相对于胎体结构2而言的径向外部位置上由弹性体材料制成的胎面带6、介于胎体结构2与胎面带6之间的带结构5，以及处在胎体结构2的轴向相对位置上的一对侧壁7、8。
带结构5最好包括例如由埋设在胶皮中的一件金属帘线或金属丝的织品制成的一个或更多个带层(belt layer)，这些带层的每一层彼此平行且与相邻层的带层交叉，并有一个或更多个所谓0°帘线盘旋地且同轴地缠绕在相对于交叉帘线织品而言的充气轮胎1的径向外部位置上。
根据图1所示实施例，顺圆周施加于带结构5周围的胎面带6，包括多个在轴向上间隔开来并在胎面带中径向延伸的第一区段9，以及多个在轴向上间隔开来而且从第一区段9的轴向相对两侧也是径向延伸的第二区段10。
因此，胎面带6就带有适合与地面滚动接触的径向外部表面6a，并带有胎面花纹，这些胎面花纹包括多个纵向槽11，以便从充气轮胎1的地面接触区域排水或排泥，该纵向槽11限定着多个肋部(rib)或块部(block)。
而每个纵向槽11则带有一对在轴向上相对的侧壁11a、11b，该侧壁最好沿着径向内部方向成锥形。
纵向槽11的侧壁11a、11b最好还是基本上循直线行进的。
根据本发明的一个特性，纵向槽11形成于第一区段9中，该区段基本上由第一弹性体材料组成，该材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’，大于组成为第二区段10的弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’。
纵向槽11最好横跨于第一区段9的中面m上。
根据本发明，并为了达到使槽11的侧壁11a、11b有充足刚性的特征并抵抗弹性变形，构成胎面带6第一区段9的第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’，介于约20至约80MPa之间。
以此方式，就可有利地达到满意的技术效果，即当胎面带6与地面接触时，槽11的横截面保持不变。
第一区段9的宽度与纵向槽11的宽度二者之间的差，最好介于4至10毫米之间，以便在槽11的两侧具有用量更加充足的弹性体材料，以避免当胎面带6与地面接触时，在充气轮胎1的地面接触区域之内，纵向槽11的侧壁11a、11b发生不满意的变形。
更具体地说，构成为胎面带6第一区段9的第一弹性体材料，其在23℃的受压状态下的弹性系数E’，介于30至50MPa之间。
第二区段10最好基本上由第二弹性体材料组成，该材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’，介于约4至约15MPa之间，而更好是介于约7至约12MPa之间。
第一和第二区段9、10的弹性体材料最好经过选择，从而使胎面带第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’与其第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’二者之间的比值，不低于约1.30。
更具体地说，胎面带第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’与其第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数E’二者之间的比值，介于约1.5至约20之间，而更好的是介于约2.3至约7之间。
根据国际标准化组织第48号标准测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度，最好介于约75至约95之间，而更好是介于约80至约90之间。
根据国际标准化组织第48号标准测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度，最好介于约35至约80之间，而更好是介于约45至约75之间。
在本发明的一个推荐实施例中，根据国际标准化组织第48号标准测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度，与根据国际标准化组织第48号标准测量的第二弹性体材料的国际橡胶硬度标度硬度之间的比值，不小于约1.10。
根据国际标准化组织笫48号标准测量的第一弹性体材料的国际橡胶硬度标度硬度，与根据国际标准化组织第48号标准而测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度之间的比值，更好是介于约1.15至约2.70之间。
以此方式，由于胎面带6的第一和第二轴向邻接区段9、10不同机械特性的缘故，在胎面带6的径向外表面6a与地面滚动接触时，该区段就有利地可使纵向槽11的横截面基本上恒稳。
因此，此种性能就有利地可使充气轮胎1的排水能力，相对于配置了已知胎面带的那些充气轮胎可能达到的排水能力更好。
在图1、2及2A所示实施例中，胎面带6的第一区段9沿着径向外部方向从夹层12处开始延伸，而该夹层介于胎面带6与带结构5之间。
夹层12的厚度最好介于1至5毫米之间。
夹层12最好是基本上由第一弹性体材料组成，且第一区段9最好从该夹层起沿着径向外部方向整体地延伸。以此方式，夹层12就对第一区段9执行有利的支承作用，使该区段进一步增大其刚性特征以及抵抗变形的特征。
为了实现本发明的目的，胎面带6的第一和第二区段9、10的形状并不重要，而且可由专业人员根据特定用途的要求而有利地选择。因此，此种区段的横截面例如可以基本上是矩形的，或者替换为基本上是梯形的。
为了实现本发明的目的，胎面带6的第一和第二区段9、10的轴向相对侧壁9a、9b和10a、10b的形状同样并不重要。此种侧壁例如可以基本上是笔直的，或者可选用至少有一部分基本上是弯曲的。
也是在这些不同的可能形状中，专业人员能够根据适应于构制胎面带的生产方法，容易地挑选最适合或最有利的形状。
也可选择根据斜度为p的纵向槽11的定位要求，使第一和第二区段9、10轴向分布，而该斜度则可沿着胎面带6的横向扩展部变化或恒稳。
虽然已显示的这个推荐实施例的充气轮胎1只带一个包括第一和第二轴向邻接区段9、10的夹层，但这并不排斥胎面带6可以包括两个或更多个在径向上叠合的夹层，以便使特定用途及偶然用途的要求得到满足。
另外，胎面带6的第一和第二区段9、10的横向扩展部，其数量和广度可以不同于图1和图2所显示的示例，也不局限于那种目的，而且，专业人员能够根据充气轮胎1特定用途的要求，容易地做决定。
在图3A和3B中，显示了充气轮胎1的另外两个推荐实施例。
在下文的说明以及这些附图中，在结构或功能上与图1、2及2A所示实施例中那些部件相当的充气轮胎1的各个部件(elements)，都以同样的附图标记表示，而且不再另做说明。
在图3A所示实施例中，胎面带6的第一和第二区段9、10基本上在胎面带自身的整个厚度上径向延伸，在此情况下也基本上达到与图1、2及2A所示充气轮胎同样的整个技术效果。
在图3B所示实施例中，胎面带6的第二区段10整体地沿着从夹层12-该夹层的厚度最好介于1至5毫米之间一开始的径向外部方向延伸，该夹层介于胎面带6与带结构5之间，且基本上由第二弹性体材料组成。
在此情况下，也基本上达到与图1、2及2A所示充气轮胎1同样的整个技术效果。
在下面的例子中，为了表明而且并非限制的目的，对用于制造符合本发明的充气轮胎胎面带6的第一和第二区段9、10的一些推荐弹性体材料，予以表明。
例子在下面的表格1中，以A和B表示的弹性体材料已经配制，该材料能够用于制造符合本发明的胎面带6的第一和第二区段9、10。在表格1中，所有的用量单位都以phr表示。
表格1


所用的成分如下—E-SBR 1712等于在商标名称为KRYNOL1712(BAYER)的商用乳状液中配制的丁二烯-苯乙烯(butadiene-styrene)共聚物；—E-SBR 1500等于在商标名称为KRYLENE1500(BAYER)的商用乳状液中配制的丁二烯-苯乙烯共聚物；—NR SMR20等于天然橡胶；—碳黑N234等于商标名称为VULCAN7H(CABOTCORPORATION)的市售产品；—SiO2等于商标名称为ULTRASILVN3(DEGUSSA)的市售硅石；—SiO2接合剂等于包括50％的碳黑(N330)、50％商标名称为X50S(DEGUSSA)的市售bis(3-triethoxysilyl-propyl)tetrashlfide在内的固态合成物；—芳香油等于商标名称为MOBILOIL90(MOBIL)的市售产品；—硬脂酸等于商标名称为STEARINATP8(MIRACHEM)的市售产品；—ZnO等于商标名称为ZINKOXYD AKTIV(BAYER)的市售产品；—6PPD等于商标名称为VULCANOX4020(BAYER)的市售N-1，3-dimethybutyl-N’-phenyl-p-phenylendiamine；—DPG等于商标名称为VULKACITD(BAYER)的市售二苯胍；
—TBBS等于商标名称为VULKACITNZ(BAYER)的市售N-t-bultul-2-benzothiazyl-sulfenamide；—CBS等于商标名称为VULKACITCZ(BAYER)的市售N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide；—可溶性橡胶等于商标名称为RUBERSUL400(REPSOLDERIVADOS)的市售产品。
根据常规技术本身以及业界已知的技术，上述弹性体材料都经过硫化，并接着经受了一系列测试，这些测试的目的是测量已硫化材料的典型参数。加以考虑的参数如下23℃下的弹性系数(E’23℃)等于根据上文所述程序在23℃的受压状态下所测得的弹性系数；国际橡胶硬度标度硬度(IRHD hardness)等于根据国际标准化组织第48号标准(standard ISO 48)在23℃状态下所测得结果；牵引力1(CA1)等于根据德国工业标准53504号(DIN 53504)所测得的导致100％变形的牵引力(与受测试部分有关)。
所进行的测试所得结果显示于下面的表格2中。
表格2

参见图4、5及6，现在说明各自对应的工位，这些工位在图4和5中一般以16表示，在图6中以17表示，它们用于在符合本发明推荐实施例的构制方法框架之内，制作有轴向邻接区段的充气轮胎1的胎面带6。
在图4所示实施例中，用于组装图3A所示充气轮胎1的胎面带6的自动化工位，一般以16表示。
工位16与常规的成套构制设备有关，此种成套设备生产充气轮胎，或执行这些轮胎本身生产周期中预知要进行的局部加工操作，由于此种成套设备本身为人所知，所以在此未显示。
在此种成套设备中，本身为人所知且在此未显示的一些设备也在场，用于把胎体结构2和与其相关的环形加强结构3组装在能承载基本上是环形构造的支承件上，例如组装在本身为人所知的构制鼓18上，以及用于基本上把带结构5组装在相对于胎体结构2的径向外部位置上。
工位16包括本身为人所知的自动化臂，该臂一般以21表示，且最好是带有七个轴的拟人化类型的，其用于从拾取位置20上拾取支承着胎体结构2、环形加强结构3以及带结构5的每个构制鼓18，送到胎面带6的区段9、10的传输位置(delivery position)上，而该拾取位置限定在传送带19或其他适当传送装置的末端。
更具体地说，胎面带6的第一区段9的传输位置被限定在挤压器23的第一传输构件22上，该构件适合于装备至少一个第一连续细长零件，该零件由横截面尺寸适当的适当弹性体材料所制细长零件24组成；而胎面带6的第二区段10的传输位置则被限定在挤压器26的传输构件25上，该构件适合于装备至少一个第二连续细长零件，该零件由也是横截面尺寸适当的适当弹性体材料所制细长零件27组成。
参看上文所述以及图4所示工位16，现在就说明构制符合本发明的充气轮胎所用方法的第一推荐实施例。
在工位16上游执行的一系列预备步骤中，包括环形加强结构3和带结构5在内的胎体结构2，在构制鼓18上组装并成形，而该构制鼓承载所构制充气轮胎，继而确定其基本上为环形的形状。接着，所述鼓18被传送带19传送给拾取位置20。
在一个后续步骤中，自动化臂21把构制鼓18置于第一传输位置上，该位置限定于装有细长零件24的第一传输构件22上，该零件由第一弹性体材料组成，该材料在硫化后处于23℃的受压状态下的弹性系数E’介于约20至约80MPa之间，且该材料用于形成胎面带6的第一区段9。
在此种传输位置上，自动化臂21使构制鼓18围绕着其转动轴线X-X转动，且由于也使构制鼓18沿着基本上平行于上述转动轴线X-X的方向做平移运动，该臂就在传输构件22与构制鼓18之间做相对位移。
与构制鼓18的转动和平移运动同步，第一传输构件22在相对于带层5而言的径向外部位置处传输细长零件24，以便形成胎面带6的第一区段9，在该区段中，随后将形成纵向槽。
有利之处在于，构制鼓18的转动和平移运动是被适当驱动的，从而形成多个第一区段9，这些区段在轴向上以预定的间距p而彼此间隔开来。
对细长零件24的传输，最好是由于形成在轴向上并排布置的和/或径向上重叠的多个匝(coil)而进行，以便限定第一区段9。
在一个后续步骤中，自动化臂21把鼓18置于第二传输位置上，该位置限定于装有第二弹性体材料所制细长零件27的第二传输构件25上，该材料用于形成胎面带6的第二区段10，且在硫化后处于23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，低于组成第一区段9的第一弹性体材料的弹性系数。
也是在此第二传输位置上，自动化臂21使辅助鼓(auxiliarydrum)18围绕着该鼓的转动轴线X-X转动，并也由于使该鼓沿着基本上平行于上述转动轴线X-X的方向做平移运动，该臂就在传输构件25与辅助鼓18之间执行相对位移。
与辅助鼓18的转动和平移运动同步，第二传输构件25在相对于带层5而言的径向外部位置处传输细长零件27，以便在先前形成的第一区段9之间形成胎面带6的第二区段10。
也是在此情况下，鼓18的转动和平移运动是被适当驱动的，从而形成多个第二区段10，这些区段在轴向上以预定的间距p而彼此间隔开来。
也是在此步骤中，对细长零件27的传输，最好是由形成在轴向上并排布置的和/或径向上重叠的多个匝而进行。
在此第二附着(deposition)步骤结束时，可以认为被构制的未硫化充气轮胎的胎面带6尚待完成，由于这个缘故，鼓18就被以本身为人所知且在此未显示的方式，被传送给成套设备的后续工位。
更具体地说，在第一区段9中纵向槽11的形成步骤，以及充气轮胎的硫化步骤，都以本身为人所知的方式在一个工位上进行，该工位本身也是常规的，且在此未显示。
根据本发明，区段9、10的附着顺序并不重要，由于这个缘故，也可以预见到，第二区段10是在第一区段9之前，在相对于带层5而言的径向外部位置上形成的。
在符合本发明所述方法的上面这个实施例的一个变型中，如图5所示，使用基本上为筒状的辅助鼓18’，带结构5就组装在该鼓上。辅助鼓18’基本上是像先前所示的鼓18一样被移动的。
更具体地说，辅助鼓18’被置于第一弹性体材料所制第一传输构件22上；接着，借助于带结构5上的传输构件22，传输所述第一弹性体材料所制细长零件24，最好同时让该零件在第一传输构件22与辅助鼓18’之间相对位移，以便形成胎面带6的第一区段9。
随后，把辅助鼓18’置于第二弹性体材料所制第二传输构件25上，接着把构件25所传输的细长零件27附着在带层5上，最好同时让该零件在第二传输构件25与辅助鼓18’之间位移，以便在先前已形成的第一区段9之间形成胎面带6的第二区段10。
也是在此实施例中，最好通过使辅助鼓18’围绕着其转动轴线而转动，执行传输上述弹性体材料所制细长零件的各个步骤。
相似地，上述传输步骤是通过形成多个轴向上并排的和/或径向上重叠的匝而进行的，以便限定胎面带6的第一和第二区段9、10。
最后要说的是，在传输构件22和25与辅助鼓18’之间的相对位移，最好是通过让辅助鼓18’沿着基本上与其转动轴线平行的方向做平移运动而进行的。
也是在此情况下，区段9、10的附着顺序并不重要，由于这个缘故，可以预见到，第二区段10是在第一区段9之前，在相对于带层5而言的径向外部位置上形成的。
在胎面带6的附着结束时，对带结构-胎面带的组装，与等待在一个不同的构制鼓上的所构制充气轮胎的其余部分相关。
当希望开发一条常规生产线时，符合本发明所述方法的这些优选实施例，尤其具有便利且有效的用途，实际上是利用至少一个构制鼓，把将要构成为充气轮胎的半成品放在该鼓上，这些半成品至少是局部成形的，所述常规生产线则与最终自动化工位结合为一体，以便制造上述带有轴向邻接区段的胎面带。
在图6所示实施例中，用于制造充气轮胎1的胎面带6的工位，一般以17表示。
工位17尤其与高度自动化的成套设备有关，该成套设备用于生产充气轮胎，或执行充气轮胎本身生产周期中预知要进行的局部加工操作，由于此种成套设备本身为人所知，所以在此未显示。
在这些加工操作的框架之内，人们有利地预见到，可直接在一个支承件28上构制充气轮胎1的不同部分，该支承件基本上是环形的，且最好基本上是坚硬的，它具有基本上根据充气轮胎本身内部形状而成形的外表面28a、28b。
在此种成套设备之内，在此未显示的自动化工位也存在，其用于在环形支承件28上构制包括环形加强结构3在内的胎体结构2，并用于随后在相对于胎体结构2而言的径向外部位置上组装带结构5。
工位17包括一个本身为人所知的自动化臂，该臂一般以29表示，且最好是带有七个轴的拟人化类型的，其用于从拾取位置30上拾取承载着胎体结构2、环形加强结构3以及带结构5的每个制承件28，送到胎面带6的区段9、10的传输位置上，而该拾取位置限定在支架31的两支承臂36、37或其他适当的支承装置的末端上。
更具体地说，胎面带6的第一区段9的传输位置被限定在挤压器33的第一传输构件32上，该构件适合于装备至少一个第一连续细长零件，该零件由横截面尺寸适当的适当的第一弹性体材料所制细长零件(在图6中看不见)组成；而胎面带6的第二区段10的传输位置则被限定在挤压器35的第二传输构件34上，该构件适合于装备至少一个第二连续细长零件，该零件由横截面尺寸适当的第二的适当弹性体材料所制细长零件(在图6中也看不见)组成。
自动化臂29的其他结构上和功能上的细节，例如在以本申请人名义提出的国际专利申请WO 00/35666号中有说明，该说明在此一并作为参考。
参见上述工位17以及图6，下面就说明符合本发明所述构制充气轮胎的方法的另一个推荐实施例。
在一系列自动化工位中的工位17上游执行的一系列预备步骤中，在支承件28上构制胎体结构2、环形加强结构3和带结构5，接着，该支承件被传送给拾取位置30。
在一个后续步骤中，自动化臂29把支承件28置于第一传输位置上，该位置限定于细长构件的第一传输构件32上，该细长构件由第一弹性体材料组成，该材料在硫化后处于23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值介于约20至约80MPa之间，且该材料用于形成胎面带6的第一区段9。
在此种传输位置上，自动化臂29使支承件28围绕着其转动轴线X-X转动，且由于也使支承件28沿着基本上平行于上述转动轴线X-X的方向做平移运动，就在传输构件32与支承件28之间执行相对位移。
与支承件28的转动和平移运动同步，第一传输构件32在相对于带层5而言的径向外部位置处传输细长零件，以便形成胎面带6的第一区段9。
对细长零件的传输，最好是由于形成在轴向上并排布置的和/或径向上重叠的多个匝而进行，以便限定第一区段9。
在一个后续步骤中，自动化臂29把支承件28置于第二传输位置上，该位置限定于装有细长零件的第二传输构件34上，该细长零件由第二弹性体材料所制，该材料在硫化后处于23℃的受压状态下的弹性系数E’的数值，低于组成第一区段9的第一弹性体材料的弹性系数。
也是在此第二传输位置上，自动化臂29使支承件28围绕着该支承件的转动轴线X-X转动，并也由于使支承件28沿着基本上平行于上述转动轴线X-X的方向做平移运动，就在传输构件34与支承件28之间执行相对位移。
与支承件28的转动和平移运动同步，第二传输构件34在相对于带层5而言的径向外部位置处传输细长零件，以便在先前形成的第一区段9之间形成胎面带6的第二区段10。
也是在此情况下，细长零件的传输，最好是通过形成轴向上并排布置的和/或径向上重叠的多个匝而进行。
也是在此情况下，第一和第二区段9、10的附着顺序并不重要，由于这个缘故，可以预见到，第二区段10是在第一区段9之前，在相对于带层5而言的径向外部位置上形成的。
在此第二附着步骤结束时，可以认为被构制的未硫化充气轮胎的胎面带6尚待完成，由于这个缘故，支承件28就被以本身为人所知且在此未显示的方式，被传送给成套设备的后续工位。
与先前所做说明相似，因此而获得的未硫化充气轮胎就进入形成纵向槽11以及进行硫化的步骤。
当希望利用一些生产技术时，符合本发明所述方法的此种不同的推荐实施例，尤其具有便利且有效的用途，而所述生产技术可以让半成品的生产和储存减到最少，或者可以完全取消，例如采用一些生产溶液(process solution)，可借助于多个自动化工位，按照预定顺序把这些生产溶液直接施加在所制造的充气轮胎上，用以制造单独的部件。
如果充气轮胎1带有位于胎面带6与带结构5之间的弹性体材料所制夹层12，例如图1、2、2A及3B所示夹层，那么，构制方法也就包括一个步骤，即在附着胎面带的第一或第二区段9或10之前，把上述夹层附着在相对于带结构5而言的径向外部位置上。
将根据用于形成夹层12的材料类型，在第一或第二传输位置上有利地进行这一额外的传输步骤。
在一个便利的实施例中，当各个区段以及夹层12是由同样弹性体材料组成时，就可以在附着胎面带6的第一或第二区段9，10的同时，执行夹层12的附着，这样实际上就缩短了构制时间。
本申请人反复进行了的测试业已表明，符合本发明的充气轮胎会完全达到目的，即对排水能力以及在潮湿路面上车辆的行驶性能予以改进。
权利要求
1.充气轮胎(1)，包括一个胎体结构(2)，该胎体结构具有至少一个胎体帘布层(2a)和至少一个与该胎体帘布层(2a)相结合的环形加强结构(3)；由弹性体材料所制相对于胎体结构(2)处于径向外部位置上的胎面带(6)；介于所述胎体结构(2)与所述胎面带(6)之间的带结构(5)，以及一对在所述胎体结构(2)上的轴向相对的侧壁(7、8)；其中，胎面带(6)包括i)至少一个第一区段(9)，该第一区段径向延伸，基本上由第一弹性体材料组成；ii)多个第二区段(10)，该第二区段径向延伸，位于上述至少一个第一区段(9)的轴向相对两侧上，并基本上由第二弹性体材料组成；iii)至少一个纵向槽(11)，该槽形成于上述至少一个第一区段(9)上，并基本上延伸于胎面带(6)的整个圆周扩展部上；其中，所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)，大于所述第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)；以及所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)介于约20至约80MPa之间。
2.如权利要求1所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)介于约4至约15MPa之间。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎(1)，其特征在于第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)与第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)之间的比值不低于约1.30。
4.如权利要求3所述的充气轮胎(1)，其特征在于第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)与第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)之间的比值介于约1.5至约20之间。
5.如权利要求4所述的充气轮胎(1)，其特征在于第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)与第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)之间的比值介于约2.3至约7之间。
6.如权利要求1所述的充气轮胎(1)，其特征在于根据国际标准化组织第48号标准测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度，介于约75至约95之间。
7.如权利要求1所述的充气轮胎(1)，其特征在于根据国际标准化组织第48号标准测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度介于约35至约80之间。
8.如权利要求6和7所述的充气轮胎(1)，其特征在于根据国际标准化组织第48号标准测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度与根据国际标准化组织第48号标准测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度之间的比值不小于约1.10。
9.如权利要求8所述的充气轮胎(1)，其特征在于根据国际标准化组织第48号标准测量的第一弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度与根据国际标准化组织第48号标准测量的第二弹性体材料在23℃的国际橡胶硬度标度硬度之间的比值介于约1.15至约2.70之间。
10.如权利要求1所述的充气轮胎(1)，其特征在于胎面带(6)设有多个纵向槽(11)，且所述纵向槽(11)形成于对应的第一区段(9)中，径向延伸并在轴向上彼此间隔开来，基本上由所述第一弹性体材料组成。
11.如权利要求1或10所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述至少一个第一区段(9)基本上在胎面带(6)的整个厚度上径向延伸。
12.如权利要求1或10所述的充气轮胎(1)，其特征在于弹性体材料所制额外夹层(12)介于所述胎面带(6)与所述带结构(5)之间。
13.如权利要求12所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述夹层(12)基本上由所述第一弹性体材料构成。
14.如权利要求12所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述夹层(12)基本上由所述第二弹性体材料组成。
15.如权利要求12所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述夹层(12)的厚度介于1至5毫米之间。
16.如权利要求1或10所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述至少一个第一区段(9)的宽度至少等于所述至少一个纵向槽(11)的宽度。
17.如权利要求16所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述至少一个第一区段(9)的宽度与所述至少一个纵向槽(11)的宽度之间的差介于4至10毫米之间。
18.如权利要求1或10所述的充气轮胎(1)，其特征在于所述至少一个纵向槽(11)跨越所述至少一个第一区段(9)的中面(m)上。
19.充气轮胎(1)的构制方法，包括下列步骤a)构制胎体结构(2)，该胎体结构具有与至少一个环形加强结构(3)相结合的至少一个胎体帘布层(2a)；b)组装一个带结构(5)；c)在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，布置胎面带(6)的至少一个径向延伸第一区段(9)，第一区段基本上由第一弹性体材料组成，该第一弹性体材料在硫化之后，在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)的数值介于约20至约80MPa之间；d)在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，布置胎面带(6)的多个径向延伸第二区段(10)，所述第二区段在轴向上彼此间隔开来并基本上由第二弹性体材料组成，该第二弹性体材料在硫化之后，在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)的数值低于所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)的数值；其中，所述步骤c)和d)的执行方式为把所述第二区段(10)置于所述至少一个第一区段(9)的轴向相对的两侧上。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述带结构(5)在基本上为筒状的辅助鼓(18’)上成形，且所述步骤c)和d)包括下列步骤e)把所述辅助鼓(18’)置于第一弹性体材料所制第一传输构件(22)上；f)借助于所述第一传输构件(22)，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输所述第一弹性体材料所制的至少一个细长零件(24)，同时在第一传输构件(22)与辅助鼓(18’)之间执行相对位移，以便形成胎面带(6)的所述至少一个第一区段(9)；g)把辅助鼓(18’)置于第二弹性体材料所制第二传输构件(25)上；h)借助于所述第二传输构件(25)，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输所述第二弹性体材料所制的至少一个细长零件(27)，同时在第二传输构件(25)与辅助鼓(18’)之间执行相对位移，以便形成胎面带(6)的所述第二区段(10)，所述第二区段在轴向上间隔开来且位于所述至少一个第一区段(9)的轴向相对两侧。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于传输所述第一和第二弹性体材料所制细长零件(24，27)的所述步骤f)和h)是通过让所述辅助鼓(18’)围绕着其转动轴线(X-X)转动而执行的。
22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于在传输构件(22，25)与辅助鼓(18’)之间的相对位移是通过让辅助鼓(18’)沿着基本上与其转动轴线(X-X)平行的方向做第一平移运动和/或沿着基本上与所述轴线(X-X)垂直的方向做第二平移运动而进行的。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于传输所述第一和第二弹性体材料所制细长零件的所述步骤f)和h)是通过形成多个轴向上并排的和/或径向上重叠的匝而进行的，以便限定胎面带(6)的所述至少一个第一区段(9)和所述第二区段(10)。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述带结构(5)组装在基本上为环形的支承件(18，28)上，且所述步骤c)和d)包括下列步骤e’)把所述基本为环形的支承件(18，28)置于第一弹性体材料的第一传输构件(22，32)上；f’)借助于所述第一传输构件(22，32)，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输所述第一弹性体材料所制的至少一个细长零件，同时在第一传输构件(22，32)与基本上为环形的支承件(18，28)之间执行相对位移，以便形成胎面带(6)的所述至少一个第一区段(9)；g’)把基本上为环形的支承件(18，28)置于第二弹性体材料的第二传输构件(25，34)上；h’)借助于所述第二传输构件(25，34)，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输所述第二弹性体材料所制的至少一个细长零件，同时在第二传输构件(25，34)与基本上为环形的支承件(18，28)之间执行相对位移，以便形成胎面带(6)的所述第二区段(10)，所述第二区段在所述至少一个第一区段(9)的轴向上间隔开来且位于其轴向的相对两侧上。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于传输所述第一和第二弹性体材料的细长零件的所述步骤f’)和h’)是通过让所述基本上为环形的支承件(18，28)围绕着其转动轴线(X-X)转动而执行的。
26.如权利要求24或25所述的方法，其特征在于在传输构件(32，34)与基本上为环形的支承件(18，28)之间的相对位移是通过让基本上为环形的支承件(18，28)沿着基本上与其转动轴线(X-X)平行的方向做第一平移运动和/或沿着基本上与所述轴线(X-X)垂直的方向做第二平移运动而进行的。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于传输所述第一和第二弹性体材料的细长零件的所述步骤f’)和h’)是通过形成多个轴向上并排的和/或径向上重叠的匝而进行的，以便限定胎面带(6)的所述至少一个第一区段(9)和所述第二区段(10)。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于基本上为环形的支承件(28)基本上是刚性的。
29.如权利要求19至28中任一项权利要求所述的方法，还包括下述步骤，即在执行传输至少一个第一区段(9)的所述步骤c)之前，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输弹性体材料的至少一个额外夹层(12)。
30.如权利要求19至28中任一项权利要求所述的方法，还包括下述步骤，即在执行传输所述至少一个第一区段(9)的所述步骤c)的同时，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输弹性体材料的至少一个额外夹层(12)。
31.如权利要求19至28中任一项权利要求所述的方法，还包括下述步骤，即在执行传输所述多个第二区段(10)的所述步骤d)之前，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输弹性体材料的至少一个额外夹层(12)。
32.如权利要求19至28中任一项权利要求所述的方法，还包括下述步骤，即在执行传输多个第二区段(10)的所述步骤d)的同时，在相对于所述带结构(5)的径向外部位置上，传输弹性体材料的至少一个额外夹层(12)。
33.如权利要求29至32中任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述夹层(12)基本上由所述第一弹性体材料构成。
34.如权利要求29至32中任一项权利要求所述的方法，其特征在于所述夹层(12)基本上由所述第二弹性体材料构成。
全文摘要
所说明的充气轮胎(1)包括一个胎体结构(2)，该结构具有至少一个胎体帘布层(2a)，以及至少一个与该胎体帘布层(2a)相结合的环形加强结构(3)，该充气轮胎还包括由弹性体材料所制相对于胎体结构(2)而处于径向外部位置上的胎面带(6)、介于所述胎体结构(2)与所述胎面带(6)之间的带结构(5)，以及一对处于所述胎体结构(2)上的轴向相对的侧壁(7、8)；其中，胎面带(6)包括i)至少一个第一区段(9)，该区段径向延伸，基本上由第一弹性体材料组成；ii)多个第二区段(10)，该区段径向延伸，位于上述至少一个第一区段(9)的轴向相对两侧上，并基本上由第二弹性体材料组成；iii)至少一个纵向槽(11)，该槽形成于上述至少一个第一区段(9)上，并基本上延伸于胎面带(6)的整个圆周扩展部上；其中，所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)，大于所述第二弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)；以及所述第一弹性体材料在23℃的受压状态下的弹性系数(E’)，介于约20至约80MPa之间。
文档编号B60C11/00GK1886272SQ200380110924
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者P·洛西, P·德坎切利斯, G·洛普雷斯蒂, R·诺托, C·拉卡尼纳 申请人:倍耐力轮胎公司