制造具有横向花纹部的轮胎的胎面的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种制造具有横向花纹部(6)的轮胎的胎面(4)的方法和系统(10)；胎面具有胎面基部(5)和多个横向花纹部(6)，横向花纹部(6)从胎面基部(5)向上突出；该方法具有如下步骤：制备具有恒定厚度的生胶的毛坯胎面(13)；将橡胶的花纹块(15)施加于毛坯胎面(13)的将形成横向花纹部(6)的区域，各花纹块的横截面沿长度方向变化，使得各花纹块在中央处较薄而在侧部处较厚；以及使毛坯胎面(13)与花纹块(15)一起在以阴模的方式再现胎面(4)的花纹的固化模具(17)中固化。
【专利说明】制造具有横向花纹部的轮胎的胎面的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造具有横向花纹部(Iug)的轮胎的胎面的方法和系统。
[0002]本发明可以有利地用于生产农用车辆轮胎的胎面。重要的是，注意术语“农用车辆轮胎”意在表示用在非公路作业车辆上的轮胎，因此不仅涉及农用车辆，而且还涉及土方机械(earthmoving machinery)或类似机械。
【背景技术】
[0003]农用车辆轮胎具有:胎面，该胎面具有绕着转动中心轴线延伸的环状基面；以及多个横向花纹部，所述横向花纹部从基面径向突出且与轮胎的行进方向实质上斜交地延伸。
[0004]现今，为了生产农用车辆轮胎，制备轮胎胎身(casing)并在成型鼓上卷绕该胎身；绕着在成型鼓上的胎身卷绕胎面带束，并将平滑的、生胶的毛坯胎面卷绕在带束上方；将卷绕有带束和毛坯胎面的胎身插入以阴模的方式再现胎面花纹的固化模具内。在固化处理期间，毛坯胎面的橡胶被加热且承受高压以与固化模具的形状适配并由此形成胎面花纹。
[0005]胎面花纹包括横向花纹部，横向花纹部特别大、尤其是比胎面其余部分显著地向上突出(在最高点甚至达到十厘米)。因此，在固化模具中形成横向花纹部涉及到模具内的显著的橡胶移位，即大量橡胶必须从模具的一部分迁移到另一部分。在固化模具内的这种橡胶移位、即被加压以形成横向花纹部的大量橡胶妨碍了形成均匀厚度的轮胎基部。换言之，在固化模具内大量橡胶的迁移导致形成“不均匀”的胎面基部(即厚度上广为不同)，这可能导致缺陷、波纹(rippling)和难看的瑕疵(flaw)。
[0006]为了防止胎面基部的最薄部分处的橡胶厚度过薄，必需使胎面基部的平均厚度“尺寸超过(oversized) ”最优厚度，最优厚度是假设胎面基部具有完美的均匀厚度的情况下所能使用的厚度。换言之，为了防止胎面基部的最薄部分处的橡胶厚度过薄，必需使用更多橡胶来使整个胎面基部更厚。尺寸超过胎面基部的平均厚度意味着需要更多材料(橡胶)来生产轮胎(在标称轮胎性能方面没有任何优点)，因而增加了轮胎的制造成本和重量。
[0007]此外，由于生胶胎面横截面的尺寸是根据轮胎尺寸算出的，因此对于各轮胎半径上述已知的生产方法需要不同的生胶胎面横截面。换言之，例如，420/85R24轮胎的生胶胎面横截面不能用于420/85R28、R30、R34或R38的轮胎。
[0008]为了消除这些缺点，已提出减少绕着胎身卷绕的毛坯胎面的厚度(胎身和毛坯胎面之间有带束)，并将生胶花纹块(block)施加于毛坯胎面的将形成横向花纹部的区域。通过从开始时立即在需要(将形成横向花纹部)的部位提供较多的橡胶(采用橡胶花纹块的形式)，这减少了需要从固化模具的一部分迁移到另一部分的橡胶的量。然而，即使使用橡胶花纹块，胎面基部的厚度仍保持显著不均匀，尤其是在轮胎的横向花纹部较大的肩部处。换言之，即使使用橡胶花纹块，胎面基部的平均厚度也必须“尺寸超过”最优厚度，最优厚度是假设胎面基部具有完美地均匀厚度时所能使用的厚度。
[0009]专利US3770038A说明了一种生产具有横向花纹部的轮胎的方法，由此生产生胶的毛坯胎面；将橡胶块施加于毛坯胎面的将形成横向花纹部的区域；将毛坯胎面与花纹块一起在固化模具中固化。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种制造具有横向花纹部的轮胎的胎面的方法和系统，该方法和系统被设计成消除上述缺点，特别地该方法和系统便宜且易于实现。
[0011]根据本发明，如所附技术方案所述地，提供了一种制造具有横向花纹部的轮胎的胎面的方法和系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]将参照附图、借助于示例来说明本发明的多个非限制性的实施方式，在附图中:
[0013]图1示出了农用车辆轮胎的立体图；
[0014]图2示出了图1的农用车辆轮胎的主视图；
[0015]图3示出了图1的农用车辆轮胎的侧视图；
[0016]图4示出了图1的农用车辆轮胎的一部分的示意横截面；
[0017]图5示出了用于制造图1的农用车辆轮胎的根据本发明的系统的示意图；
[0018]图6示出了图5的系统的成型鼓的示意图；
[0019]图7示出了图5的系统中使用的毛坯胎面的一部分的平面图；
[0020]图8示出了沿着图7的毛坯胎面的线VII1-VIII的横截面；
[0021]图9示出了用于挤出图7的毛坯胎面的挤出机的立体示意图；
[0022]图10示出了用于挤出施加于图7的毛坯胎面用的生胶花纹块的挤出机的立体示意图；
[0023]图11示出了斜切以分开两个连续的图10的花纹块的示意平面图；
[0024]图12示出了图5的系统中使用的毛坯胎面的可选实施方式的一部分的平面图；
[0025]图13示出了沿着图12的毛坯胎面的线XII1-XIII的横截面；
[0026]图14示出了用于挤出施加于图12的毛坯胎面用的生胶花纹块的挤出机的立体示意图；
[0027]图15示出了斜切以成形图14的花纹块的示意平面图；
[0028]图16示出了图5的系统中使用的毛坯胎面的另一实施方式的一部分的平面图；
[0029]图17示出了沿着图16的毛坯胎面的线XVI1-XVII的横截面；
[0030]图18示出了在可选实施方式中使用的图6的成型鼓的示意图。
【具体实施方式】
[0031]图1-图4中的数字I表示为整个农用车辆轮胎。
[0032]轮胎I包括环状的胎身2和胎面4，环状的胎身2绕着转动中心轴线延伸并支撑绕着胎身2卷绕的胎面带束3，胎面4绕着胎身2且在胎面带束3上方卷绕。胎面4包括胎面基部5和多个横向花纹部6，胎面基部5完全覆盖胎身2并且具有实质上恒定的厚度；横向花纹部6从胎面基部5向上突出(即径向向外延伸)并且绕着转动轴线对称地配置。各横向花纹部6从轮胎I的中心线向轮胎I的相应肩部弯曲、具有截头锥形状的横截面(远离胎面基部5地渐缩)、并相对于轮胎I的给定的滚动方向7具有前壁和后壁。各横向花纹部6具有侧部8和中央部9，侧部8在轮胎I的肩部处，中央部9位于轮胎I的中央区域。如图4清楚地所示，各横向花纹部6在中央部9处较薄，在侧部8处较厚。如图2清楚地所示，各横向花纹部6的中央部9的曲率比侧部8的曲率大(实质来说，可以认为侧部8实质上是直的)。
[0033]图5中的数字10表示为用于制造农用车辆轮胎I的整个制造系统。制造系统10包括成型单元11、卷绕单元12、施加单元14和固化单元16，成型单元11用于生产轮胎I的胎身2 ;卷绕单元12首先绕着胎身2卷绕带束3然后绕着胎身2卷绕生胶的毛坯胎面13 ；施加单元14将生胶块15施加到毛坯胎面13的将形成横向花纹部6的区域；固化单元16用于使胎身2与带束3、毛坯胎面13和花纹块15 —起在以阴模的方式再现胎面4的花纹的固化模具17中固化。在可选实施方式中，花纹块15可以由与生胶相对的固化橡胶制成，SP花纹块15可以是预固化的。
[0034]如图6所示，将在成型单元11上生产的胎身2安装于成型鼓18，驱动成型鼓18以相继地接收带束3、毛坯胎面13和花纹块15。换言之，一旦将胎身2安装于成型鼓18，就绕着胎身2卷绕带束3，使毛坯胎面13绕着胎身且在带束3的上方卷绕，并将花纹块15施加到绕着胎身2卷绕的毛坯胎面13。各花纹块15具有在毛坯胎面13的肩部处的外壁19和与外壁19相反的且位于毛坯胎面13的中央区域的内壁20。
[0035]在图6、图7和图8的实施方式中，毛坯胎面13在侧部处较薄而在中央处较厚，以便限定供花纹块15的内壁20抵靠的隆起的中央部21。因此，在固化模具17内，花纹块15最终形成横向花纹部6的侧部8，隆起的中央部21最终形成横向花纹部6的中央部9。换言之，在固化模具17内，形成横向花纹部6的侧部8所需的橡胶主要来自于花纹块15，而形成横向花纹部6的中央部9所需的橡胶主要来自于毛坯胎面13的隆起的中央部21。
[0036]在图8示出的优选实施方式中，毛坯胎面13从隆起的中央部21向外具有恒定的厚度；毛坯胎面13的隆起的中央部21具有梯形横截面(可选地，毛坯胎面13的隆起的中央部21可以具有矩形横截面)。
[0037]在图9示出的优选实施方式中，毛坯胎面13沿着其全长具有恒定的横截面，并由挤出机22挤出该毛坯胎面13。
[0038]在图7示出的优选实施方式中，将各花纹块15定位成相对于隆起的中央部21、SP相对于毛坯胎面13的周向面(以下，如所述的将形成横向花纹部6的区域)成角度，使得花纹块15与周向面形成锐角α。
[0039]为了使生胶在固化模具17内更均匀地分布，将各花纹块15的接触隆起的中央部21的内壁20成形为斜面(slant)以与花纹块15的纵向轴线形成锐角β。优选地(但非必需地)，锐角β等于锐角α，使得内壁20平行于隆起的中央部21。
[0040]优选地，为了使生胶在固化模具17内更均匀地分布，还将各花纹块15的接触隆起的中央部21的内壁20成形为斜面以与毛坯胎面13的切面形成锐角δ。优选地(但非必须地)，锐角δ与由隆起的中央部21的侧壁与毛坯胎面13的切面形成的角互补。换言之，各花纹块15的内壁20双重倾斜:相对于花纹块15的纵向轴线成锐角β，且相对于毛坯胎面13的切面成锐角δ。
[0041]优选地，为了使生胶在固化模具17内更均匀地分布，还将各花纹块15的外壁19成形为斜面以与花纹块15的纵向轴线形成锐角Y。优选地(但非必须地)，锐角Y等于锐角α，因此外壁19平行于隆起的中央部21和内壁20。换言之，优选地(但非必须地)，各花纹块15的两个相反的壁19和20彼此平行并且相对于花纹块15的纵向轴线倾斜。
[0042]优选地，为了使生胶在固化模具17内更均匀地分布，还将各花纹块15的外壁19成形为斜面以与毛坯胎面13的切面形成锐角ε。优选地(但非必须地)，锐角ε等于锐角S，使得外壁19平行于内壁20。换言之，各花纹块15的外壁19双重倾斜:相对于花纹块15的纵向轴线成锐角Y，且相对于毛坯胎面13的切面成锐角ε。
[0043]在图10示出的优选实施方式中，各花纹块15沿着其全长具有恒定的梯形横截面，并由挤出机23挤出各花纹块15。更具体地，挤出机23挤出具有与花纹块15相同的梯形横截面的连续橡胶条(rubber strip);通过在以等于锐角β (通常等于锐角Y)的角度、以及还以等于锐角δ (通常等于锐角ε)的角度倾斜的面内斜切来从来自挤出机23的连续橡胶条切出花纹块15。
[0044]在图7-图10的实施方式中，各花纹块15沿着其全长具有恒定的梯形横截面。在图12-图14的实施方式中，各花纹块15以在内壁20处较薄且在外壁19处较厚的方式具有沿长度方向变化的梯形横截面。优选地，各花纹块15的厚度从内壁20向外壁19(线性地)均匀地增加。可选地，各花纹块15的厚度可以从内壁20向外壁19不连续地(逐级地)增加。
[0045]为了进一步改善在固化模具17内的橡胶移位，通过在轮胎I的肩部处(即在横向花纹部6较厚的侧部8处)设置较多橡胶而在轮胎I的中央区域(即在横向花纹部6较薄的中央部9处)设置较少橡胶，使各花纹块15的横截面沿长度方向变化。另一方面，形成具有沿长度方向变化的横截面的花纹块15更复杂(因此更费时且更贵)。
[0046]如图14所示，块15可以通过如下步骤形成:在挤出机23上挤出横截面与花纹块15的纵向截面相同的连续橡胶条；通过在倾斜面内斜切来从连续橡胶条切出花纹块15 (如图14清楚地所示，通过连续变换切割面的角度来从连续橡胶条切出花纹块，使得花纹块交替地面向上方和面向下方)。如图15所示，一旦从连续橡胶条切出各花纹块，就在相反端切割各花纹块15以形成以相应(可能不同)的角度β和Y、以及以相应(可能不同)的角度δ和ε倾斜的内壁20和外壁19。
[0047]在图16和图17示出的另一实施方式中，当(且仅当)花纹块15的横截面沿长度方向变化(即在内壁20处较薄而在外壁19处较厚)时，可以使用具有恒定厚度(即没有隆起的中央部21)的毛坯胎面13。
[0048]在一可能的实施方式中，为了改善花纹块15对毛坯胎面13的抓紧性(grip)(且使得防止了当将胎身2插入固化模具17内时花纹块15的意外移动)，将接合剂涂布在各花纹块15的底面与毛坯胎面13的顶面之间。可选地或除了接合剂之外，为了改善花纹块15对毛坯胎面13的抓紧性，可以对各花纹块15的底面和/或毛坯胎面13的顶面进行预热(例如，使用非接触加热的红外线灯)。
[0049]在一可能的实施方式中，毛坯胎面13由较软的第一橡胶化合物制成，花纹块15由比第一橡胶化合物硬的、不同的第二橡胶化合物制成。通过使横向花纹部6 (实质上由花纹块15的橡胶形成)较硬(因此更耐磨)同时使胎面基部5 (实质上由毛坯胎面13的橡胶形成)较软而因此能够更好地分布由轮胎的滚动运动产生的机械应力，本实施方式使得能够同时改善轮胎I的性能和工作寿命两者。
[0050]在图6的实施方式中，成型单元11生产用于生产新的轮胎I的新的胎身2(实际上，带束3先绕着“未加工的”胎身2卷绕)。在图18示意地示出的可选实施方式中，成型单元11开始翻新已磨损的轮胎I。首先，将已磨损的胎面从轮胎I移除以露出下方的胎身2的中间面(至少，是在现有带束3上方的面)，并磨削胎身2的中间面。一旦完成磨削操作，利用生胶垫25卷绕胎身2 ;然后在生胶垫25的顶部上绕着胎身2卷绕毛坯胎面13 ;并如上所述地将花纹块15施加于毛坯胎面13。最后，将胎身2与生胶垫25、毛坯胎面13和花纹块15 —起在环状固化模具17中固化以生产翻新的轮胎I。
[0051]在以上实施方式中，在将毛还胎面13绕着胎身2卷绕后,将花纹块15施加于毛还胎面13。在一可选实施方式中，可以将花纹块15施加于平的毛坯胎面13，然后将毛坯胎面13连同花纹块15绕着胎身2卷绕。在本实施方式中，甚至可以将平的毛坯胎面13连同块15固化以形成预固化胎面(PCT)4，然后作为“冷”轮胎成型或翻新过程的一部分而绕着胎身2卷绕预固化的胎面4。
[0052]以上的制造农用车辆轮胎I的胎面4的方法具有许多优点。
[0053]首先，所说明的方法使固化模具17内的橡胶迁移最小，因此实现了高度均匀的胎面基部5、即在其整个区域上具有差不多恒定的厚度。为此，“尺寸超过”胎面基部5的平均厚度的不是必要的，因而能够使给定性能的轮胎I的成本和总重量显著减少。重要的是要注意:对于胎身2连同毛坯胎面13和花纹块15，为了在固化模具17内平滑地装配，对毛坯胎面13的尺寸、尤其是花纹块15的尺寸和形状有严格的几何学限制。借助于毛坯胎面13的隆起的中央部21和/或花纹块15的横截面的变化，能够实现差不多完美的橡胶分布(即在胎面4的需要花纹的部分精确地提供橡胶)以及能够实现将胎身2连同毛坯胎面13和花纹块15平滑地插入固化模具17内。
[0054]此外，通过保持毛坯胎面13的恒定的厚度，上述方法允许将相同尺寸的生胶胎面横截面用于生产不同半径的相同类型的轮胎(即允许“轮辋尺寸缩放(size rimscaling) ”)。也就是，在毛坯胎面13的厚度没有任何变化的情况下，通过改变花纹块15的数量，得到形成不同数量的横向花纹部6所需的橡胶的不同的量。例如，相同尺寸的生胶胎面横截面可以用于生产半径为R24、R28、R30、R34和R38的轮胎420/85。
【权利要求】
1.一种制造具有横向花纹部(6)的轮胎的胎面⑷的方法，所述胎面⑷包括胎面基部(5)和多个横向花纹部(6)，每个横向花纹部(6)从所述胎面基部(5)向上突出，并且每个横向花纹部(6)具有位于所述轮胎(I)的肩部处的侧部(8)和位于所述轮胎(I)的中央区域的中央部(9)； 所述方法包括如下步骤: 制备生胶的毛坯胎面(13)； 将橡胶的花纹块(15)施加于所述毛坯胎面(13)的将形成所述横向花纹部(6)的区域，各花纹块具有位于所述毛坯胎面(13)的肩部处的外壁(19)以及与所述外壁(19)相反的且位于所述毛坯胎面(13)的中央区域的内壁(20);以及 使所述毛坯胎面(13)与所述花纹块(15) —起在以阴模的方式再现所述胎面(4)的花纹的固化模具(17)中固化； 所述方法的特征在于:各花纹块(15)的横截面沿长度方向变化，使得所述花纹块(15)在所述内壁(20)处较薄而在所述外壁(19)处较厚。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各花纹块(15)的厚度从所述内壁(20)向所述外壁(19)均匀地增加。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤: 挤出横截面与所述花纹块(15)的纵向截面相同的连续橡胶条；以及 借助于倾斜的斜切、从所述连续橡胶条切出所述花纹块(15)。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 将各花纹块(15)倾斜地定位，使得所述花纹块(15)与周向面形成第一锐角(α);以及 使各花纹块(15)的所述内壁(20)和/或所述外壁(19)倾斜地成形，使得所述内壁(20)和/或所述外壁(19)分别与所述花纹块(15)的纵向轴线形成第二锐角(β)和第三锐角(Y)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一锐角(α)、所述第二锐角(β)和所述第三锐角(Y)相等。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:使各花纹块(15)的所述内壁(20)和/或所述外壁(19)倾斜地成形，使得所述内壁(20)和/或所述外壁(19)分别与所述毛坯胎面(13)的切面形成第四锐角(δ )和第五锐角(ε )。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述毛坯胎面(13)具有恒定的厚度且具有矩形横截面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于， 所述毛坯胎面(13)沿着其全长具有恒定的横截面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，施加各花纹块(15)的步骤包括首先将接合剂涂布在所述花纹块(15)的底面与所述毛坯胎面(13)的顶面之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，施加各花纹块(15)的步骤包括对所述花纹块(15)的底面和/或所述毛坯胎面(13)的顶面进行预热。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 由第一橡胶化合物制成所述毛坯胎面(13);以及 由与所述第一橡胶化合物不同且比所述第一橡胶化合物硬的第二橡胶化合物制成所述花纹块(15)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 由生胶制备新的胎身(2); 绕着所述胎身(2)卷绕带束(3)； 绕着所述胎身(2)、在所述带束(3)的顶部上卷绕所述毛坯胎面(13)； 将所述花纹块(15)施加于绕着所述胎身(2)卷绕的所述毛坯胎面(13);以及使所述胎身(2)与所述带束(3)、所述毛坯胎面(13)和所述花纹块(15) —起在所述固化模具(17)中固化以完成对新的轮胎(I)的生产。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 从使用过的轮胎(I)移除已磨损的胎面，以使下方的胎身(2)的中间面露出； 磨削所述胎身(2)的中间面； 绕着所述胎身(2)卷绕生胶垫(25)； 绕着所述胎身(2)、在所述生胶垫(25)的顶部上卷绕所述毛坯胎面(13)； 将所述花纹块(15)施加于绕着所述胎身(2)卷绕的所述毛坯胎面(13);以及使所述胎身(2)与所述生胶垫(25)、所述毛坯胎面(13)和所述花纹块(15) —起在所述固化模具(17)中固化以完成对翻新的轮胎(I)的生产。
14.一种制造具有横向花纹部(6)的轮胎的胎面⑷的系统(10)， 所述胎面(4)包括胎面基部(5)和多个横向花纹部￠)，每个横向花纹部(6)从所述胎面基部(5)向上突出，并且每个横向花纹部(6)具有位于所述轮胎(I)的肩部处的侧部(8)和位于所述轮胎(I)的中央区域的中央部(9)； 所述系统(10)包括: 形成装置，所述形成装置用于形成橡胶的花纹块(15)； 施加单元(14)，所述施加单元(14)用于将橡胶的花纹块(15)施加于生胶的毛坯胎面(13)的将形成所述横向花纹部￠)的区域，各花纹块具有位于所述毛坯胎面(13)的肩部处的外壁(19)以及与所述外壁(19)相反的且位于所述毛坯胎面(13)的中央区域的内壁(20);以及 固化单元(16)，所述固化单元(16)用于使所述毛坯胎面(13)与所述花纹块(15) —起在以阴模的方式再现所述胎面⑷的花纹的固化模具(17)中固化； 所述系统(10)的特征在于:所述形成装置使各花纹块(15)的横截面沿着所述花纹块的长度变化，使得所述花纹块在所述内壁(20)处较薄而在所述外壁(19)处较厚。
【文档编号】B29D30/58GK104364073SQ201380020976
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】R·马托奇 申请人:株式会社普利司通