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：
本发明涉及一种用于两轮或四轮车辆的充气轮胎，特别是涉及用于但非专用于汽车的充气轮胎。
特别地，本发明涉及的充气轮胎包括胎体结构，其具有至少一个胎体帘布层，至少一个与所述胎体帘布层结合的环形加强结构，位于相对于胎体结构的径向外部位置处的由弹性体材料制成的胎面带，插入在胎体结构和胎面带之间的带结构，以及一对位于胎体结构上的轴向相对的侧壁，其中胎面带是包括多个轴向相邻的扇形面的那种类型。
背景技术：
在用于车辆的充气轮胎领域中，一个迫切的需要是确保充气轮胎的性能，特别是当胎面带不可避免地磨损时，应尽可能保持它与路面的附着稳定性。
在已知的充气轮胎中，在胎面带经过一些磨损后，几乎总是会观察到其性能的改变。
这种磨损，实际上，首先降低了胎面带的高度，该高度确定了随前述皮带的偏移稳定性而大体上成比例的增加；其次，如果胎面是有花纹的，磨损也会使胎面花纹的几何尺寸改变至日益扩大的程度，并且，更特别地，由形成在胎面带中的凹槽所覆盖的区域的延伸通常与所谓的海洋/陆地比(sea/land)成比例。
在这里应该具体说明的是，在该说明书和随后的权利要求中，术语海洋/陆地比(sea/land)用来表明由存在于胎面带或它的任何部分中的凹槽占用的面积与胎面带，或相应地，它的任何部分的总面积之间的比值。
总的来说，由于沿径向内部方向的凹槽逐渐变细，由凹槽逐渐覆盖的面积的延伸减小了，这是由于当轮胎磨损时，胎面带的横向刚度相应的增加并且道路上充气轮胎的工作情况改变了。
由于无凹槽充气轮胎的胎面带厚度的减小，以及有花纹的充气轮胎的海洋/陆地比值的降低，该胎面带增加的横向刚度通常在相同转向角时具有较大的充气轮胎推力，这样在车辆的前轴和后轴之间可能具有不平衡，驾驶者无论如何应改变他/她的驾驶风格，以便校正充气轮胎的不同工作情况。
已知的参考文献描述了胎面带的充气轮胎，该胎面带包括多个轴向相邻的扇形面。
在用于汽车的充气轮胎领域中，例如日本专利申请JP 05-256646提出了一种沿着曲线对轮胎性能进行的改进，即通过制备具有较低硬度的赤道部分，和与胎面带本身的那些相对的肩部相比具有较大tangδ的胎面带来实现。
另一方面，为了防止胎面带发生部分磨损，即弹性体材料层的剥落以及在该材料中形成裂缝，日本专利申请JP 02-314293提出了一种胎面带，它具有两个径向叠置的层，每一层又被轴向地分为两个由不同材料制成的适当成形的部分。更特别地，该文献提出的构造预见到，每一胎面带层的两个部分具有末端部分，该末端部分在充气轮胎的赤道平面处具有减小的厚度，通过以这种方式，该层的两个部分可相互轴向地装配。
在抗静电充气轮胎领域，美国专利US-6523585也提出了一种改进，即通过一种包括多个轴向地相邻扇形面的胎面带来实现胎面带的磨损均匀性以及减小充气轮胎的噪音，该扇形面分别由电绝缘弹性体材料和导电弹性体材料制成。根据该参考文献的教导，前述电绝缘和导电弹性体材料必需具有特定的机械特性，并且特别地，具有各自的硬度，以便导电扇形面在室温下的肖氏A硬度(A肖氏硬度)与电绝缘扇形面在室温下的肖氏A硬度之比小于1.10。
本发明的问题本发明的目的是提供一种充气轮胎，其具有包括多个轴向相邻的扇形面的胎面带，以便在胎面带磨损时允许保持充气轮胎与地面的大体上恒定的附着稳定性。

发明内容
根据本发明的第一方面，该目的通过限定在所附权利要求1中的充气轮胎来实现。
特别地，申请人已经发现由于胎面带的具有特定几何结构的轴向相邻的扇形面的特定结合，有可能得到一种能够补偿几何特性的横向刚度增加的胎面带，其中这些扇形面具有特定的机械特性，并且横向刚度的增加是由于胎面带的磨损并且正比于皮带的厚度减小引起的，以及无论是因为在具有花纹的充气轮胎的情形中、还是因为在沿径向内部方向限定在凹槽之间的部分弹性体材料的横向变形性中逐渐增加的海洋/陆地比值的减小引起的。
更特别地，申请人已经发现前述目的可由一种胎面带来实现，该胎面带包括i)多个轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的第一扇形面，和ii)多个轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的第二扇形面，其中所述第一和第二扇形面在沿胎面带的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位，并且其中根据标准DIN 53505测量的第一扇形面在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二扇形面在23℃下的肖氏A硬度之比大于1.10。
尽管不希望被任何解释的理论所约束，但是申请人发现随着第二扇形面的宽度沿径向内部方向的增加，有可能有效地实现前述具有适当成分的胎面带的横向刚度增加的平衡效果，其中第二扇形面由硫化后具有较小硬度的弹性体材料组成。
因此该充气轮胎允许保持充气轮胎与地面的大体上恒定的附着稳定性，特别是只要它对于由驾驶员通过方向盘设定的轨迹修正的响应被考虑，从而避免车辆的前轴和后轴之间可能的不平衡，并允许驾驶员不需显著地改变他/她的驾驶风格。
该技术效果特别地为那些采取所谓“直到极限”的人理解。
在本发明的优选实施例中，根据标准DIN 53505测量的第一扇形面在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二扇形面在23℃下的肖氏A硬度之比在约1.12和约1.70之间，更优选地，该比值在约1.20和约1.40之间。
通过这种方式，当磨损增加时，有利地是可能在车轮与地面的附着稳定性和充气轮胎需要的其它性能，例如驾驶舒适性、噪音、耐磨性和平稳度之间实现最佳的折中。
优选地并且为了达到前述比值，根据标准DIN 53505测量的第一扇形面在23℃下的肖氏A硬度在约60和75之间，而根据标准DIN53505测量的第二扇形面在23℃下的肖氏A硬度在约35和约65之间。
通过观察胎面带的逐渐变细以及轴向相邻的扇形面的前述肖氏A硬度值，已经发现有可能以最佳的方式通过逐渐增加与地面接触的较小硬度的弹性体材料的部分来补偿横向的刚度增加，该刚度的增加是由于胎面带的厚度的减小，以及在具有花纹的充气轮胎的情形下，是由于充气轮胎的胎面带的磨损而引起的海洋/陆地比值的减小造成的。
更优选地，根据标准DIN 53505测量的第一扇形面在23℃下的肖氏A硬度在约65和70之间，而根据标准DIN 53505测量的第二扇形面在23℃下的肖氏A硬度在约50和约60之间。
对于本发明来说，胎面带的逐渐变细以及轴向相邻的扇形面可通过形成并且硫化适当的弹性体材料来得到，以便达到前述所需的在23℃下的肖氏A硬度值，其中弹性体材料的组成可由本领域的技术人员容易地确定。
在这里应该具体说明的是，在该说明书和随后的权利要求中，术语“弹性体材料”被用来指代包括至少一种弹性聚合物和至少一种增强填充剂的合成物。优选地，这种合成物还包括添加剂，例如交联剂和/或增塑剂。由于该交联剂的存在，这种材料可通过加热法被交联在一起，从而形成成品。
优选地，沿胎面带的径向内部方向逐渐变细的第一扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约7和约13MPa之间，而轴向地间隔开并且沿径向外部方向逐渐变细的第二扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约5和约8MPa之间。
在下面的说明书和随后的权利要求中，在压力下的弹性模量E’，以及粘性模量E”的值将通过传统的装置来测量，即提供长25mm、直径为14mm的圆柱形的硫化后的弹性体材料的试样，其经受直到达到它的初始高度的25％的纵向变形的预加应力并保持在23℃的温度下，在预加应力下达到其高度的±3.50％最大宽度的具有每秒100个循环(100Hz)频率的动态正弦变形。
通过观察胎面带的锥形扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)的前述值，已经发现有利地是有可能以最佳的方式补偿无凹槽的和有花纹的充气轮胎的横向刚度的增加，并且在充气轮胎的胎面带的磨损性能方面和抵抗横向应力性能方面实现最佳的折中，其中轮胎的横向应力主要是在沿曲线或混合道路的行驶过程遭受的。
更优选地，前述胎面带的第一扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约9和约11MPa之间，而胎面带的第二扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约5.5和约7MPa之间。
在本发明的优选实施例中，胎面带的第一扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)与第二扇形面在23℃时在压力下的弹性模量(E’)之间的比值大于约1.15，并且更优选地该比值在约1.4和约2.0之间。
同样在该情形中，已经发现通过观察这种比值是有利地，即有可能在充气轮胎的胎面带的磨损性能方面和抵抗横向应力性能方面之间实现最佳的折中，其中轮胎的横向应力主要是在沿曲线或混合道路的行驶过程遭受的。
根据本发明的优选实施例，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面沿着胎面带的横向展开方向以大体上恒定的间距一个接一个地轴向分布。
在本说明书和所附的权利要求的框架内，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面的术语“间距”，被用来指代两个连续的扇形面的中间轴之间的位于横截面内的以及沿轴向方向测量的距离。在该限定的框架内，每一扇形面的中间值是将扇形面本身分为两个大体上相等的径向内表面和径向外表面部分的轴。
由于胎面带的前述轴向分布，有利地是，有可能将胎面带的横向刚度在大体上沿整个轴向展开的方向上保持为大体上均匀的值。
根据本发明的优选实施例，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面设有限定了一锥形角的轴向相对的侧壁，相对于大体上垂直于该扇形面的径向内表面和径向外表面延伸的平面测得的该角在约30°和约80°之间。
已经发现，这种方式是有利的，即有可能沿限定在凹槽之间的弹性体材料部分的横向方向最优化产量的逐渐增加，来补偿由于充气轮胎的胎面带的磨损而引起的胎面带的厚度减小和海洋/陆地比值的可能降低。
申请人已经发现，只要所需的锥形能沿相邻的扇形面的径向相反的方向得到维持，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面便可具有不同的几何形状。
因此，在第一优选实施例中，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面的轴向相对的侧壁可大体上是直线性的。
可替换地，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面的轴向相对的侧壁可设有至少一个大体上曲线的部分。
本领域的技术人员可以在这些可能的构造中容易地选择最适合的或最有利的一个来作为被采用的用于制造胎面带的生产方法的函数。
如上所述，本发明的充气轮胎可被装配到两轮或四轮车辆。
在这些可能用途的框架内并根据优选实施例，本发明的充气轮胎包括设有胎面花纹的胎面带，其中限定于胎面花纹的凹槽形成在沿径向内部方向逐渐变细的胎面带的扇形面中，并且其由更硬的弹性体材料制成。
可替换地，现定在胎面花纹中的凹槽可形成在沿径向外部方向逐渐变细的胎面带的扇形面中，并且其由更易弯曲的弹性体材料制成。
对于本发明来说，尽管胎面花纹的凹槽的定位不是决定性的，将凹槽设置在由相同类型的弹性体材料组成的扇形面中，并且更优选地，将凹槽设置在沿径向内部方向逐渐变细的由更硬的弹性体材料组成的扇形面中，以便优选地，将胎面带发生的不规则磨损现象限定为最小。
在本发明的优选实施例中，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面大体上在胎面带的整个厚度上径向地延伸，以便在大体上充气轮胎的整个使用寿命期间获得保持横向刚度特性所需的技术效果。
在可替换的本发明的优选实施例中，充气轮胎可进一步设置一层置于胎面带和带结构之间的适当的弹性体材料。
通过这种方式，有利地是，如果需要，有可能最优化充气轮胎的特定特性，例如滚动阻力。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造限定在从属权利要求16中的充气轮胎的方法。
特别地，这种方法包括步骤a)制造一具有至少一层结合到至少一个环形加强结构的胎体帘布层的胎体结构；b)制造一带结构；c)在相对于所述带结构的径向外部位置处，设置多个轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的胎面带的大体上由第一弹性体材料组成的第一扇形面，该第一弹性体材料在硫化后在23℃下具有根据标准DIN 53505测量的预定的肖氏A硬度值；d)在相对于所述带结构的径向外部位置处，设置多个轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的胎面带的大体上由第二弹性体材料组成的第二扇形面，该第二弹性体材料在硫化后在23℃下具有根据标准DIN 53505测量的预定的肖氏A硬度值，从而根据标准DIN 53505测量的第一弹性体材料在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二弹性体材料在23℃下的肖氏A硬度之比大于1.10；其中步骤c)和d)以这样的方式来执行，以便所述胎面带的第一和第二扇形面在沿胎面带的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位。


从下面的根据本发明的充气轮胎的一些优选实施例和它们的制造方法的说明中，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，其中说明书是参照附图并以非限定性方式作出的，其中图1是根据本发明充气轮胎第一实施例的断面图；图2是图1中充气轮胎的一些细节的放大断面图；图3是根据本发明充气轮胎第二实施例的一些细节的放大断面图；图4是用于制造根据本发明充气轮胎的胎面带的自动化工作站的示意性平面图；图5是用于在大体上圆柱形的附属鼓形物上制造根据本发明充气轮胎的胎面带的自动化工作站的示意性平面图；图6是用于在大体上刚性的环形支撑上制造根据本发明充气轮胎的胎面带的自动化工作站的示意性透视图。
具体实施例方式
参照图1-2，根据本发明第一优选实施例制造的充气轮胎，其在特定的例子中将被安装到汽车上，通常以1来指代。
充气轮胎1包括具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边绕各自环形加强结构3的外部折叠起来，通常被称为“胎缘芯部”，每一胎缘芯部被包围在沿充气轮胎1的内圆周边限定的胎缘4中，并且充气轮胎本身在该内圆周边处与构成了车轮一部分的轮圈(未示出)相接合。
充气轮胎1还包括位于相对于胎体结构2的径向外部位置处的由弹性体材料制成的胎面带6，插入在胎体结构2和胎面带6之间的带结构5，以及一对位于胎体结构2上的轴向相对位置处的侧壁7，8。
优选地，带结构5包括一层或多层例如由金属线或嵌入在橡胶板中的金属线织物制成的皮带层，这些皮带层在每一层中相互平行地设置，并且相对于相邻层的皮带呈交叉状，而且在相对于交叉的金属线织物的径向外部位置处以一个或多个所谓的0°线螺旋状地或同轴地缠绕在充气轮胎1上。
根据示于图1的实施例，圆周地施加在带结构5的周围的胎面带6包括多个轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的第一扇形面9，和多个轴向地间隔开并沿相反的方向，即沿径向外部方向逐渐变细第二扇形面10。
优选地，胎面带6的第一和第二扇形面9，10大体上在胎面带本身的整个厚度上径向地延伸。
前述第一和第二扇形面9，10在沿胎面带6的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位，并且它们由适当的不同弹性体材料制成，从而根据标准DIN 53505测量的扇形面9在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的扇形面10在23℃下的肖氏A硬度之比大于1.10，并且更优选地该比值在约1.12和约1.70之间，更优选地，该比值在约1.20和约1.40之间。
优选地，并且为了得到前述比率，根据标准DIN 53505测量的第一扇形面9在23℃下的肖氏A硬度在约60和约75之间，而根据标准DIN 53505测量的第二扇形面10在23℃下的肖氏A硬度在约35和约65之间。
更优选地，根据标准DIN 53505测量的第一扇形面9在23℃下的肖氏A硬度在约65和约70之间，而根据标准DIN 53505测量的第二扇形面10在23℃下的肖氏A硬度在约50和约60之间。
优选地，胎面带6的第一扇形面9在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约7和约13MPa之间，而第二扇形面10在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约5和约8MPa之间。
更优选地，胎面带6的第一扇形面9在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约9和约11MPa之间，而第二扇形面10在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约5.5和约7MPa之间。
通过这种方式，胎面带6的第一和第二扇形面9，10逐渐变细并且并排地轴向定位，有利地是，它们的不同几何尺寸和机械特性允许在胎面带6磨损时保持其横向刚度的大体上恒定，并且允许在胎面带6的磨损方面的性能和抵抗胎面主要在沿弯曲或混合道路上行驶时所遭受的横向应力之间实现最佳的折中。
因此所制得的胎面带6具有设置用来与地面相接触的径向外表面6a，并且该外表面通常配备有包括多个凹槽11的胎面花纹，该凹槽限定了多个橡胶肋和橡胶块。
根据本发明的优选特征，胎面带6的第一和第二扇形面9，10沿着胎面带6的横向展开方向以大体上恒定的间距p一个接一个地轴向分布。
但是优选的是，胎面带6的第一和第二扇形面9，10大体上是梯形的，并且具有限定了各自锥形角α，β的轴向相对的侧壁9a，9b和10a，10b，该α，β角相对于大体上垂直于扇形面的径向内表面9c，10c和径向外表面9d，10d延伸的平面λ测得的值在约30°和约80°之间。
优选地，胎面带6的第一和第二扇形面9，10的轴向相对的侧壁9a，9b和10a，10b大体上是直线性的。
可替换地，胎面带的逐渐变细的以及轴向相邻的扇形面的轴向相对的侧壁9a，9b和10a，10b可设置有至少一个大体上曲线的部分。
本领域的技术人员可在这些可能的构造中容易地选择最适合的或最有利的一个来作为被采用的用于制造胎面带的生产方法的函数。
而且，优选地，凹槽11形成在胎面带6的第一扇形面9中，以便将胎面带发生的不规则磨损现象限定为最小。
最后，在示于图1和2的优选实施例中，充气轮胎1还包括插入在胎面带6和带结构5之间的适当弹性体材料的层12。
尽管该优选实施例的充气轮胎1已被示出具有正好一个包括锥形以及轴向相邻扇形面9，10的层，但这并不意味着胎面带6不会包括两个或多个用于满足特定的和可能发生的应用需要的径向叠置的层。
而且，清楚地是，胎面带6的第一和第二扇形面9，10的横向展开的数量和宽度可不同于那些在图1和2中仅作为说明性而非限定性目的的例子，并且本领域技术人员可根据充气轮胎1的特定应用和要求而容易地确定其数量和宽度。
图3示出了本发明充气轮胎1的另一优选实施例。
在下面的说明书和附图中，充气轮胎1的元件，其结构和功能与在先的参照图1-2描述的实施例的那些元件相当，将以同样的附图标记来指代并将不再作出描述。
在示于图3的实施例中，凹槽11形成在胎面带6的第二扇形面10中，因此在该情形中也能实现与示于图1和2的充气轮胎1大体上相同的总的技术效果。
在下面的出于指示性目的而非限定性目的例子中，将显示可被用于制造根据本发明的充气轮胎胎面带6的第一和第二扇形面9，10的优选弹性体材料的一些成分。
例子在下表1中以A和B标示的弹性体材料已被制备出来了，它们可用于制造根据本发明的胎面带6的第一和第二扇形面9，10。在该表中所有的量是以phr表示的。
表1


使用的成分如下-E-SBR 1712＝以乳化液制备的丁二烯-苯乙烯共聚物，在市场上可买到，其商品名为KRYNOL1712(BAYER)；-E-SBR 1500＝以乳化液制备的丁二烯-苯乙烯共聚物，在市场上可买到，其商品名为KRYLENE1500(BAYER)；-炭黑N 234＝在市场上可获得的商品名为VULCAN7H的产品(CABOT公司)；-SiO2＝在市场上可获得的商品名为ULTRASILVN3(DEGUSSA)的硅石；-SiO2粘合剂＝包括50％炭黑(N330)，50％双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙烷基)四硫化物的固体混合物，在市场上可买到，其商品名为X50S(DEGUSSA)；-芳香油＝在市场上可获得的商品名为MOBILOIL90(MOBIL)的产品；-硬脂酸＝在市场上可获得的商品名为STEARINATP8(MIRACHEM)的产品；-ZnO＝在市场上可获得的商品名为ZINKOXYDAKTIV(BAYER)的产品；-6PPD＝在市场上可获得的商品名为VULCANOX4020(BAYER)的N-1，3-二甲基丁基-N’-苯基-p-苯二胺；-DPG＝在市场上可获得的商品名为VULKACITD(BAYER)的二苯胍；-TBBS＝在市场上可获得的商品名为VULKACITNZ(BAYER)的N-t-丁基-2-苯丙噻唑基-亚磺酰胺；-CBS＝在市场上可获得的商品名为VULKACITCZ(BAYER)的N-环己烷-2-苯丙噻唑基-亚磺酰胺；-可溶性硫磺＝在市场上可获得的商品名为RUBERSUL400(REPSOL DERIVADOS)的产品；根据常规技术本身以及本领域的公知常识，前述弹性体材料经受硫化并且随后经受一系列的测试，该测试的目的在于测量该硫化材料的一些典型参数。要考虑的参数如下肖氏A硬度＝根据标准DIN 53505在23℃下测定；E’23℃＝根据上文所述的程序在23℃测定的压力下的弹性模量；Tangδ23℃＝根据上文所述的程序在23℃测定的粘性模量(E”)和弹性模量(E’)之间的比；CA1＝根据标准DIN 53504测定的具有100％变形的牵引力(指的是试样部分)；CA3＝根据标准DIN 53504测定的具有300％变形的牵引力(指的是试样部分)；执行测试得到的结果示于下面的表2。
表2

下面将参照图4，5和6描述各自的工作站，通常在图4和5中以16来指代，而在图6中以17来指代，试图在根据本发明制造方法的优选实施例的框架内，用充气轮胎1的轴向相邻的扇形面来制造胎面带6。
在示于图4的实施例中，试图制造图1中充气轮胎1的胎面带6的自动化工作站通常指代为16。
工作站16是传统的制造设备，用于生产充气轮胎，或用于执行在充气轮胎本身的生产周期内可被预见的部分工序，由于该设备本质上是公知的，因此未被示出。
在这种设备中，本质上已知的并且未被说明的装置也是目前可提供的，其用于在能够呈现大体上环形构造的支撑元件上制造胎体结构2和连接于该胎体结构上的环形加强结构3，例如本质上已知的制造的鼓形物18，以及用于接下来在相对于胎体结构2的径向外部位置处形成的带结构5。
工作站16包括本质上已知的通常指代以21的自动臂，并且其优选地是具有七个轴的拟人化的那种类型，用于从限定在传送带19或其它适当的输送装置端部处的提升位置20将支撑胎体结构2的每一鼓形物18环形加强结构3和带结构5提升至胎面带6的扇形面9，10的输送位置。
更特别地，沿胎面带6的径向内部方向逐渐变细的扇形面9的输送位置被限定在挤压机23的第一传送部件22处，该传送部件22适合于提供至少一个第一连续的细长元件，该细长元件包括由具有适当断面尺寸的适当弹性体材料制成的细长元件24，然而，沿胎面带6的径向外部方向逐渐变细的扇形面10的输送位置被限定在挤压机26的第二传送部件25处，该传送部件25适合于提供至少一个第二连续的细长元件，该细长元件也包括由具有适当断面尺寸的适当弹性体材料制成的细长元件27。
参照上述工作站16和附图4，现在将描述用于制造本发明的充气轮胎的方法的第一优选实施例。
在工作站16的上游执行的一系列预先步骤中，包括环形加强结构3和带结构5的胎体结构2被制造并且在鼓形物18上成形，该鼓形物在建造中呈现并且随后确定大体上环形的充气轮胎。所述鼓形物18随后被传送带19输送至提升位置20。
在接下来的步骤中，自动臂21将鼓形物18定位在第一输送位置处，其中该第一输送位置限定在由第一弹性体材料制成的细长元件24的第一传送部件22处，该第一弹性体材料在硫化后在23℃下具有预定的肖氏A硬度并用于形成沿径向内部方向逐渐变细的胎面触轨面6的扇形面9。
在该输送位置中，自动臂21使鼓形物18绕其旋转轴X-X转动，并且在传送部件22和鼓形物18之间实现相对的位移，并且还给予后者(鼓形物)以沿大体上平行于前述旋转轴X-X方向的平移运动。
在鼓形物18的旋转和平移运动的同时，第一传送部件22在相对于皮带层5的径向外部位置处传送细长的元件24，以便形成胎面触轨面6的扇形面9。
有利地是，鼓形物18的旋转和平移运动以这样的方式被适当地驱动，以便以预定的间距p形成轴向间隔的多个扇形面9。
优选地，细长元件24的传送通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来执行，以便限定扇形面9。
在接下来的步骤中，自动臂21将鼓形物18定位在第二输送位置处，其中该第二输送位置限定在由第二弹性体材料制成的细长元件27的第二传送部件25处，该第二弹性体材料用于形成沿径向外部方向逐渐变细的胎面触轨面6的扇形面10，并且其在硫化后具有肖氏A硬度，从而根据标准DIN 53505测量的第一硫化后的弹性体材料在室温下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二硫化后的弹性体材料在室温下的肖氏A硬度之比大于1.10。
而且，在该第二输送位置中，自动臂21使鼓形物18绕其旋转轴X-X转动，并且在传送部件25和鼓形物18之间实现相对的位移，并且还给予后者(鼓形物)以沿大体上平行于前述旋转轴X-X方向的平移运动。
在附属鼓形物18的旋转和平移运动的同时，第二传送部件25在相对于皮带层5的径向外部位置处传送细长的元件27，以便在先前形成的扇形面9之间形成胎面触轨面6的扇形面10。
而且，在该情形中，鼓形物18的旋转和平移运动被适当地驱动，以便以预定的间距p形成轴向间隔的多个扇形面10。
而且，在该步骤中，细长元件27的传送优选地通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来执行。
在该第二沉积步骤的结尾，被制造的未硫化的充气轮胎的胎面触轨面6可被认为完成了，据此理由，鼓形物18以本质上已知的且未示出的方式输送至设备的后续工作站。
根据本发明，扇形面9，10的沉积顺序不是决定性的，据此理由，也有可能预见扇形面10在扇形面9之前形成于相对于皮带层5的径向外部位置处。
在根据本发明的前述实施例的变型中，参照图5，大体上圆柱形的附属鼓形物18’被使用，在该鼓形物上装配有带结构5。该附属鼓形物18’以与先前所述的鼓形物18大体上相同的方式移动。
更准确地，附属鼓形物18’被定位在第一弹性体材料的第一传送部件22处；随后，所述第一弹性体材料的细长元件24由输送元件22传送到带结构5之上，优选地在第一传送部件22和附属鼓形物18’之间实现相对的位移，从而形成沿径向内部方向逐渐变细的胎面触轨面6的扇形面9。
接下来，附属鼓形物18’被定位在第二弹性体材料的第二传送部件25处；并且由部件25传送的细长元件27沉积在带结构5之上，优选地在第二传送部件25和附属鼓形物18’之间实现相对的位移，从而在先前形成的扇形面9之间形成胎面触轨面6的扇形面10。
同样在该实施例中，传送前述弹性体材料的细长元件的步骤优选地通过使附属鼓形物18’绕其旋转轴转动来实现。
类似地，前述传送步骤通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来执行，从而限定胎面触轨面6的第一和第二扇形面9，10。
优选地，最后，传送部件22，25和附属鼓形物18’之间的相对位移通过给予附属鼓形物18’以沿大体上平行于它的旋转轴的方向的平移运动来实现。
而且，在该情形中，扇形面9，10的沉积顺序不是决定性的，据此理由，有可能预见扇形面10在扇形面9之前形成于相对于皮带层5的径向外部位置处。
在胎面触轨面6的沉积的结尾，带结构-胎面触轨面组件被联合至充气轮胎的其余部分，该其余部分将要在不同的制造鼓形物上被制造。该充气轮胎随后的成形最终允许得到的未硫化的轮胎被硫化。
根据本发明的方法的优选实施例具有有利的和有效的应用，特别是在需要使用传统的生产线时，实际上使用至少一个制造的鼓形物，位于该鼓形物上的将构成充气轮胎的半成品被至少部分地形成，所述传统的生产线与最终的自动化工作站形成整体，以用于制造在其上具有上述轴向相邻的扇形面的胎面触轨面。
在示于图6的实施例中，用于制造充气轮胎1的胎面触轨面6的工作站通常指代以17。
特别地，工作站17是高度自动化的设备，用于制造充气轮胎，或者用于执行在充气轮胎本身的生产周期中可以预见的部分工序，换句话说，该工作站是本质上已知的设备。
在这些工序的框架内，有利地是可以预见直接在大体上为环形和优选地大体上为刚性的支撑28上制造充气轮胎1的不同部分，该支撑28具有大体上根据充气轮胎本身的内部构造成形的外表面28a，28b。
在这种设备内部，在这里未示出的环形站也是目前可提供的，其用于在环形支撑28上制造包括环形加强结构3的胎体结构2，并且用于接下来在相对于胎体结构2的径向外部位置处形成带结构5。
工作站17包括本质上已知的通常指代以29的自动臂，并且其优选地是具有七个轴的拟人化的那种类型，用于从限定在支架31的两个支撑臂36，37或其它适当的支撑装置的端部处的提升位置30将承载胎体结构2的每一支撑28、环形加强结构3和带结构5提升至胎面带6的扇形面9，10的输送位置。
更特别地，沿径向内部方向逐渐变细的胎面带6的扇形面9的输送位置被限定在挤压机33的第一传送部件32处，该传送部件32适合于提供至少一个第一连续的细长元件，该细长元件包括由具有适当断面尺寸的适当弹性体材料制成的细长元件(在图6中不可见)，然而，沿径向外部方向逐渐变细的胎面带6的扇形面10的输送位置被限定在挤压机35的第二传送部件34处，该传送部件34适合于提供至少一个第二连续的细长元件(在图6中也不可见)，该细长元件包括由具有适当断面尺寸的适当的第二弹性体材料制成的细长元件。
环形臂29的进一步结构和功能细节被描述在例如以本申请人的名义申请的国际专利申请WO 00/35666中，其说明书被合并于此而引为参考。
参照上述工作站17和附图6，现在将描述用于制造本发明的充气轮胎的方法的另一优选实施例。
在工作站17的上游执行的一系列预先步骤中，在一系列的自动化工作站中，胎体结构2、环形加强结构3和带结构5被制造在环形支撑28上，该环形支撑28随后被输送至提升位置30。
在接下来的步骤中，自动臂29将环形支撑28定位在第一输送位置处，该第一输送位置限定在由第一弹性体材料组成的细长元件的第一传送部件32处，该第一弹性体材料在硫化后在23℃下具有预定的肖氏A硬度并用于形成胎面触轨面6的扇形面9。
在这种输送位置中，自动臂29使支撑28绕其旋转轴X-X转动，并且在传送部件32和支撑28之间实现相对的位移，并且还给予后者(支撑)以沿大体上平行于前述旋转轴X-X方向的平移运动。
在支撑28的旋转和平移运动的同时，第一传送部件32在相对于皮带层5的径向外部位置处传送细长的元件，以便形成胎面触轨面6的扇形面9。
优选地，细长元件的传送通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来执行，以便限定扇形面9。
在接下来的步骤中，自动臂29将支撑28定位在第二输送位置处，该第二输送位置限定在由第二弹性体材料组成的细长元件的第二传送部件34处，该第二弹性体材料在硫化后具有这样的肖氏A硬度，即根据标准DIN 53505测量的第一硫化后的弹性体材料在室温下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二硫化后的弹性体材料在室温下的肖氏A硬度之比大于1.10。
同样在该第二输送位置中，自动臂29使支撑28绕其旋转轴X-X转动，并且在传送部件34和支撑28之间实现相对的位移，并且还给予后者(支撑)以沿大体上平行于前述旋转轴X-X方向的平移运动。
在支撑28的旋转和平移运动的同时，第二传送部件34在相对于皮带层5的径向外部位置处传送细长的元件，以便在先前形成的扇形面9之间形成胎面触轨面6的扇形面10。
同样在该情形中，细长元件的传送通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来执行。
同样在该情形中，扇形面9，10的沉积顺序不是决定性的，据此理由，有可能预见扇形面10在扇形面9之前形成于相对于皮带层5的径向外部位置处。
在该第二沉积步骤的结尾，被制造的未硫化的充气轮胎的胎面触轨面6可被认为完成了，据此理由，支撑28以本质上已知的且未示出的方式输送至设备的后续工作站。
当需要使用允许最小化，或可能地话消除半成品的生产和贮藏的生产技术时，例如通过采用加工方法，即通过多个自动化的工作站并根据预定的顺序将它们直接施加到被制造的充气轮胎上而允许制得单个的部件，该根据本发明方法的不同优选实施例具有特别有利和有效的应用。
由申请人执行的重复测试已经表明，根据本发明的充气轮胎完全达到了当胎面触轨面磨损时仍可保持大体上恒定的轮胎与路面附着稳定性的目的。
权利要求
1.充气轮胎(1)，包括具有至少一个胎体帘布层(2a)的胎体结构(2)，至少一层结合到所述胎体帘布层(2a)的环形加强结构(3)，位于相对于所述胎体结构(2)径向外部位置处的由弹性体材料制成的胎面带(6)，插入在所述胎体结构(2)和所述胎面带(6)之间的带结构(5)，以及一对位于所述胎体结构(2)上的轴向相对的侧壁(7，8)，其中胎面带(6)包括i)多个轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的第一扇形面(9)，和ii)多个轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的第二扇形面(10)，其中所述第一和第二扇形面(9，10)在沿胎面带(6)的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位，并且其中根据标准DIN 53505测量的第一扇形面(9)在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二扇形面(10)在23℃下的肖氏A硬度之比大于1.10。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中根据标准DIN 53505测量的第一扇形面(9)在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二扇形面(10)在23℃下的肖氏A硬度之比在约1.12和约1.70之间。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中根据标准DIN 53505测量的第一扇形面(9)在23℃下的肖氏A硬度在约60和75之间。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中根据标准DIN 53505测量的第二扇形面(10)在23℃下的肖氏A硬度在约35和约65之间。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的第一扇形面(9)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约7和约13MPa之间。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的第二扇形面(10)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)在约5和约8MPa之间。
7.根据权利要求5或6所述的充气轮胎(1)，其中所述第一扇形面(9)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)与所述第二扇形面(10)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)之间的比值大于约1.15。
8.根据权利要求7所述的充气轮胎(1)，其中所述第一扇形面(9)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)与所述第二扇形面(10)在23℃时在压力下的弹性模量(E’)之间的比值在约1.4和约2.0之间。
9.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的第一和第二扇形面(9，10)沿着胎面带(6)的横向展开方向以大体上恒定的间距(p)一个接一个地轴向分布。
10.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的第一和第二扇形面(9，10)设有限定了一锥形角(α，β)的轴向相对的侧壁(9a，9b，10a，10b)，相对于基本垂直于扇形面(9，10)的径向内表面(9c，10c)和径向外表面(9d，10d)延伸的平面(λ)测得的该锥形角在约30°和约80°之间。
11.根据权利要求10所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的所述第一和第二扇形面(9，10)的轴向相对的侧壁(9a，9b，10a，10b)基本是直线性的。
12.根据权利要求10所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)的所述第一和第二扇形面(9，10)的轴向相对的侧壁(9a，9b，10a，10b)设置有至少一个基本为曲线的部分。
13.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)设置有包括多个凹槽(11)的胎面花纹，并且其中所述凹槽(11)形成在胎面带(6)的所述第一扇形面(9)中。
14.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)设置有包括多个凹槽(11)的胎面花纹，并且其中所述凹槽(11)形成在胎面带(6)的所述第二扇形面(10)中。
15.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，其中所述胎面带(6)所述第一和第二扇形面(9，10)基本在胎面带(6)的整个厚度上径向地延伸。
16.根据权利要求1所述的充气轮胎(1)，还包括插入在胎面带(6)和带结构(5)之间的适当弹性体材料的层(12)。
17.制造充气轮胎(1)的方法，包括步骤a)制造具有至少一层结合到至少一个环形加强结构(3)的胎体帘布层(2a)的胎体结构(2)；b)制造带结构(5)；c)在相对于所述带结构(5)的径向外部位置处设置多个胎面带(6)的第一扇形面(9)，所述第一扇形面(9)轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细并且其基本由第一弹性体材料组成，所述第一弹性体材料在硫化后在23℃下具有根据标准DIN 53505测量的预定的肖氏A硬度值；d)在相对于所述带结构(5)的径向外部位置处设置多个胎面带(6)的第二扇形面(10)，所述第二扇形面(10)轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细并且其基本由第二弹性体材料组成，所述第二弹性体材料在硫化后在23℃下具有根据标准DIN 53505测量的预定的肖氏A硬度值，从而根据标准DIN 53505测量的第一弹性体材料在23℃下的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二弹性体材料在23℃下的肖氏A硬度之比大于1.10；其中步骤c)和d)以这样的方式来执行，以便所述胎面带(6)的第一和第二扇形面(9，10)在沿胎面带(6)的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述带结构(5)在基本为圆柱形的附属鼓形物(18’)上制备，并且所述步骤c)和d)包括步骤e)将所述附属鼓形物(18’)定位在第一弹性体材料的第一传送部件(22)处；f)通过所述第一传送部件(22)将至少一个由所述第一弹性体材料制成的细长元件(24)传送到带结构(5)之上，同时在第一传送部件(22)和附属鼓形物(18’)之间进行相对位移，从而形成轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的所述胎面触轨面(6)的第一扇形面(9)；g)将附属鼓形物(18’)定位在第二弹性体材料的第二传送部件(25)处；h)通过所述第二传送部件(25)将至少一个由所述第二弹性体材料制成的细长元件(27)传送到带结构(5)之上，同时在第二传送部件(25)和附属鼓形物(18’)之间进行相对位移，从而形成轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的所述胎面触轨面(6)的第二扇形面(10)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中传送所述第一和第二弹性体材料的细长元件(24，27)的步骤f)和h)是通过使所述附属鼓形物(18’)绕它的旋转轴(X-X)转动来实现的。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中传送部件(22，25)和附属鼓形物(18’)之间的相对位移是通过给予附属鼓形物(18’)以沿基本平行于它的旋转轴(X-X)方向的第一平移运动和/或沿基本垂直于所述旋转轴(X-X)方向的第二平移运动来实现的。
21.根据权利要求18所述的方法，其中传送所述第一和第二弹性体材料的细长元件的步骤f)和h)是通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来实现的，以便限定胎面带(6)的并排、一个接一个轴向定位的所述第一和第二扇形面(9，10)。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述带结构(5)装配在基本为环形的支撑(18，28)上，并且所述步骤c)和d)包括步骤e’)将基本为环形的支撑(18，28)定位在第一弹性体材料的第一传送部件(22，32)处；f’)通过所述第一传送部件(22，32)将至少一个由所述第一弹性体材料制成的细长元件传送到相对于所述带结构(5)的径向外部位置处，同时在第一传送部件(22，32)和基本为环形的支撑(18，28)之间进行相对位移，以便形成胎面带(6)的轴向地间隔开并沿朝向带结构(5)的径向内部方向逐渐变细的所述第一扇形面(9)；g’)将基本为环形的支撑(18，28)定位在第二弹性体材料的第二传送部件(25，34)处；h’)通过所述第二传送部件(25，34)将至少一个由所述第二弹性体材料制成的细长元件传送到相对于所述带结构(5)的径向外部位置处，同时在第二传送部件(25，34)和基本为环形的支撑(18，28)之间进行相对位移，以便形成胎面带(6)轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的的所述第二扇形面(10)。
23.根据权利要求22所述的方法，其中传送所述第一和第二弹性体材料的细长元件的步骤f’)和h’)是通过使所述基本为环形的支撑(18，28)绕其旋转轴(X-X)转动来实现的。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中传送部件(32，34)和基本为环形的支撑(18，28)之间的相对位移是通过给予基本为环形的支撑(18，28)以沿基本平行于其旋转轴(X-X)方向的第一平移运动和/或沿基本垂直于所述旋转轴(X-X)方向的第二平移运动来实现的。
25.根据权利要求22所述的方法，其中传送所述第一和第二弹性体材料的细长元件的步骤f’)和h’)是通过形成多个轴向设置的并排和/或径向叠置的匝来实现的，以便限定胎面带(6)的并排、一个接一个轴向定位的所述第一和第二扇形面(9，10)。
26.根据权利要求22所述的方法，其中所述基本为环形的支撑(28)基本是刚性的。
全文摘要
描述了一种充气轮胎(1)，其包括具有至少一个胎体帘布层(2a)的胎体结构(2)，至少一层结合到所述胎体帘布层(2a)的环形加强结构(3)，位于相对于胎体结构(2)的径向外部位置处的由弹性体材料制成的胎面带(6)，插入在胎体结构(2)和胎面带(6)之间的带结构(5)，以及一对位于胎体结构(2)上的轴向相对的侧壁(7，8)，其中胎面带(6)包括i)多个轴向地间隔开并沿径向内部方向逐渐变细的第一扇形面(9)，和ii)多个轴向地间隔开并沿径向外部方向逐渐变细的第二扇形面(10)，其中第一和第二扇形面(9，10)在沿胎面带(6)的横向展开方向上并排、一个接一个地轴向定位，并且根据标准DIN 53505测量的第一扇形面(9)在23℃时的肖氏A硬度与根据标准DIN 53505测量的第二扇形面(10)在23℃时的肖氏A硬度之比大于1.10。
文档编号B29D30/30GK1839056SQ03827144
公开日2006年9月27日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9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