製造輪胎橡膠構件的方法
2023-10-08 09:17:29 2
專利名稱:製造輪胎橡膠構件的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過螺旋卷繞橡膠條形成輪胎橡膠構件的條卷繞構造方法，更具體地，涉及一種可以減少橡膠構件中的空氣殘留的輪胎橡膠構件的製造方法。
背景技術：
已經考慮通過螺旋卷繞由對應於橡膠構件所需特性的材料製成的橡膠條而形成諸如胎面橡膠、胎側橡膠等輪胎各個位置的橡膠構件。與從具有預定的成品橫截面形狀的管口(mouth piece)連續擠出的傳統擠出模製方法相比，通過螺旋卷繞構造方法，噴嘴的管口和管理工時可得以減少。此外，可以使用小型的橡膠擠出機，並可以實現多種類小規模生產。如上所述，條卷繞構造方法(STW方法)能夠提高生產率。
然而，在上述的STW方法中，由於橡膠條是螺旋卷繞的，往往由於在橡膠條的側邊緣中的臺階而產生儲氣室。這是因為相鄰橡膠條是跨著先前卷繞的橡膠條的側邊緣中的臺階卷繞的緣故。與傳統的單一管口方法相比，在諸如鼓等的卷繞體和螺旋卷繞在卷繞體徑向外側的橡膠層之間，或者在徑向上的內外橡膠層之間，增加了儲氣室產生的危險。因此，日本公開專利申請2000-254980提出一種在橡膠條的兩個側邊緣都設置有薄突出部的橡膠條。
在上述所提出的結構中，由於兩個側邊緣均設置有薄臺階，在形成斜側邊緣部分時，與基部厚度相比，邊緣臺階的厚度減小。並且，在成品橫截面形狀和外形形狀之間的外周邊緣的誤差減小。此外，可以由厚基部實現減少卷繞數量的效果。然而，必須採用專用的用於擠出機的管口，並且生產率往往降低。
另一方面，在STW方法中，必須排出層間的空氣，以便防止儲氣室的產生。因此，通過將一個輥壓抵螺旋卷繞的橡膠層或者先前卷繞的橡膠層而增加粘附程度。因此，例如圖9所示，採用長度大於要形成的橡膠構件的長度或者其一半長度的直杆形壓輥RT。壓輥RT接近和遠離卷繞體P移動，同時保持平行狀態。
但是，存在以下情況，例如圖8所示，通過STW方法形成具有膨出部a的胎面橡膠，該膨出部a凸出至兩側胎肩部分的徑向外側。在如圖9所示的橡膠條T從前部位置e1螺旋卷繞至尾部位置e2的情況下，在卷繞開始位置e1側的厚度相對迅速地增加，用於形成胎面橡膠G1的扶壁部(buttress portion)2B。此時，壓輥RT的高度Hr隨之增加。在壓輥RT達至對應於膨出部a的頂點ap的峰值點HrM處的徑向最高位置後，壓輥的高度就不可能跟隨橡膠構件G的厚度的減小。此後，難以壓制橡膠構件G的外表面。換句話說，後續的壓制在第一膨出部a的頂點ap處被中斷。因此，難以形成沒有空氣殘留的具良好精度的橡膠構件G以及在橡膠條之間的高程度粘附。在本發明的中，為了清晰地示出操作狀態，通過在軸向方向位移而示出實際上僅靠近或者遠離移動(在徑向方向移動)的壓輥RT。
此外，圖10示出以下情況，即由單橡膠層構成的胎面橡膠G1是通過從諸如成型器等的卷繞體的中心位置的兩側螺旋卷繞橡膠條T、T而形成的。在中心區的小厚度區域以及在兩側厚度逐漸增加的部分中壓輥RT的輥高度Hr一點一點地增加，這樣可以有效地壓制橡膠構件G。由於壓輥RT不能向下移動過胎肩區中的輥高度HrM，即越過在輪胎軸向外側的兩側的膨出部a的頂點ap(輥高度HrM)，在胎肩部的壓制操作的壓制效果變差。
發明內容對根據STW方法高精度且無空氣殘留地形成橡膠構件進行研究，由此，可以想到優選地儘可能均勻地進行壓制並將厚度設定為大約每個橡膠構件G的一半高度，而不使厚度太大，從而獲得優良的橡膠構件。因此，可以通過壓輥RT將壓制力有效地傳輸到每層的整個厚度。此外，可以想到，優選的是通過在長度方向分段而螺旋卷繞整個長度，而不是在輪胎軸向方向連續地卷繞整個長度。
因此，本發明的目的在於提供一種製造輪胎橡膠構件的方法，即使在STW方法中採用矩形橫截面橡膠條的情況下，其也可以降低空氣殘留並改善橡膠條之間的連接。
根據本發明，提供一種製造輪胎橡膠構件的方法，該橡膠構件由在徑向內側和外側重疊的多個橡膠層構成，該方法通過繞圓筒形卷繞體螺旋卷繞帶狀未硫化橡膠條並同時沿軸向移動來進行，其中該橡膠構件包括內側的第一層和第二層。該第一層通過在卷繞體的中心位置和卷繞區的輪胎軸向方向的側邊緣之間的半區中，從對應於中心位置和側邊緣中任一個的基準位置的開始點沿軸向向另一基準位置螺旋卷繞橡膠條而形成。該第二層通過從與第一層的開始點相對應的另一基準位置折回而形成。所述基準位置設定在相對於中心位置的線對稱位置處。
多個橡膠層的混合橡膠可以是相同的。結構可以製成為使得第一層從處於對應於卷繞區的輪胎軸向外邊緣的開始點的基準點卷繞至處於中心位置的基準點，第二層通過在中心位置處折回而卷繞至輪胎軸向外邊緣而形成。此外，結構可以製成為使得橡膠構件為胎面橡膠，第一層由具有平坦厚度的橡膠層構成，第二層螺旋卷繞成具有與生胎中的胎面橡膠構件的形狀類似的厚度變化的形狀。
橡膠條可以通過使用壓輥壓制，該壓輥在卷繞時可平行地接近和遠離卷繞體移動，並且為均勻直徑的長直杆形狀。
如上所述，在本發明中，在STW方法中，橡膠條在卷繞體的中心位置和卷繞體的輪胎軸向外邊緣之間的半區中對稱地往復移動。因此，在內側和外側形成第一層和第二層。從而，即使在使用上述的壓輥的情況下，也容易在中心位置處呈大致線對稱的形狀壓制。因此，可以獲得形狀平衡良好的橡膠構件。此外，由於橡膠構件包括第一層和第二層，在徑向內側的第一層可以有效地在整個厚度上受到壓制。可以通過氣孔抑制儲氣室的產生。此外，可以改善橡膠條之間的粘附性，並且可以模製出具有良好的均勻性、耐久性和尺寸精度的橡膠構件。
由於通過使用可平行地靠近和遠離卷繞體移動的壓輥RT將橡膠條壓在具有均勻直徑的長直杆形狀中，可以使得螺旋卷繞後的橡膠構件的表面形狀比用薄盤形輥壓制的情況下的表面形狀更平滑，並且可以通過使下壓力均勻化而改善橡膠構件質量。
圖1是示出根據本發明的一個實施方式的輪胎的橫截面視圖；圖2是例示出在根據本發明的輪胎構件是胎面橡膠的情況下的第一層和第二層的橡膠構件的橫截面視圖；圖3是僅例示出在圖2所示出的情況下的第一層的橫截面視圖；圖4A是例示出形成裝置的立體圖；圖4B是例示出橡膠條的立體圖；圖5是例示出形成橡膠構件的另一實施方式的橫截面視圖；圖6是僅例示出圖5所示的情況下的第一層的橫截面視圖；圖7是進一步例示出另一實施方式的橫截面視圖；圖8是例示出由傳統的擠出法形成的胎面橡膠的橫截面視圖；圖9是例示出胎面橡膠是由傳統的一層卷繞法形成的情況的橫截面視圖；圖10是例示出胎面橡膠是通過從對應於橡膠構件的中心位置的開始點朝向兩側以一層卷繞法製造的情況下的橫截面視圖。
具體實施方式參照根據本發明的一個實施方式。
圖1例示出充氣輪胎是由客車子午線輪胎構成的情況。輪胎1設置有多種輪胎橡膠構件G，例如，設置在胎面部2中並且形成接地面的胎面橡膠G1。胎面橡膠G1形成為相對輪胎赤道在軸向上大致線對稱。通過例示出用於形成胎面橡膠G1的情況說明根據本發明的製造方法的實施例。
但是，本發明可以適於設置在胎側部3且形成輪胎外表面的胎側橡膠G2、設置在胎體6的內側並環繞輪胎內腔H的內襯層橡膠G3、設置在胎圈部4中並防止輪輞位移的箝緊橡膠G4、設置在帶束層7的兩端且位於該兩端與胎體6之間用於保護帶束層的外端的帶束層隔離橡膠G5等。此外，包括從作為橡膠構件G的胎圈部4的胎圈芯5向徑向外側延伸的胎圈三角膠芯G6。在此情況下，在本實施方式中，冠帶層10設置在帶束層7的徑向上表面。冠帶層10通過例如繞帶束層7的整個外周面螺旋卷繞帶狀帘布層而形成，且優選以均勻的厚度形成，其中該帶狀帘布層通過將多個簾線嵌入頂覆橡膠中而形成。因此，可以防止帶束層7提升，且與帶束層7相配合地構成胎面補強層。
圖4A例示出可以用於根據本發明的製造方法的形成裝置M。形成裝置M設置有基臺D、可旋轉地支撐於基臺D的圓筒形成型器14以及條輸送裝置16，條輸送裝置16能夠向成型器14供應橡膠條T，該條輸送裝置16例如由第一和第二敷料器16a和16b構成。此外，形成裝置M包括由長杆形的第一和第二壓輥RT和RT構成的壓制裝置18，該第一和第二壓輥RT和RT沿成型器14的軸向方向延伸。在成型器14中，多個段14s構成外周面14A。此外，段14s可以通過位於內部的擴縮機構(未示出)沿著輪胎徑向方向來回移動，從而能夠擴展和收縮。可以通過收縮而卸下卷繞好的橡膠構件G。
此外，在本實施方式中，卷繞體P(在圖2和5中示出)由繞成型器14的外周面14A卷繞的冠帶層10以及從該冠帶層10突出的成型器14的突出部14Aa構成，其中形成胎面橡膠G1的橡膠條T繞卷繞體P卷繞。
在此情況下，冠帶層10優選地安裝至設置在成型器14的外周面14A中的凹部。因此，冠帶層10與對應於突出部14Aa的外周面14A相齊平。此外，對突出部14Aa進行表面拋光，以便增加橡膠條T的粘附特性並且防止卷繞開始端的位移，從而使卷繞工作平滑進行。
在本實施方式中，壓輥RT形成為具有均勻直徑的直杆形形狀，長度為卷繞體P長度的一半或者多於一半。此外，各壓輥RT的對向內端設置在卷繞體P的中心位置Tc處，從而在周向方向一致。此外，壓輥RT構成控制壓輥RT的致動的壓制裝置(未示出)的一部分。壓輥RT靠近和遠離成型器14移動，且同時保持平行於成型器14的狀態而不在軸向方向移動。可以通過靠近運動調整所卷繞的橡膠構件G的厚度，通過壓制實現排氣，並且優選地可以均勻地壓制橡膠條T使其彼此連接。在此情況下，壓輥RT位於各個敷料器16a、16b的下遊側，並且可以壓制通過卷繞從敷料器16a、16b供應的橡膠條T而形成的橡膠構件G。
如圖4B所例示出的，由未硫化橡膠製成的橡膠條T形成為帶狀。橡膠條T構造為使得厚度t在0.3到3.0mm之間，優選地，寬度W在5到50mm之間。在寬度W小於5mm的情況下或者在厚度t小於0.3mm的情況下，在完成預定的胎面橫截面形狀時必須有大量的卷繞數目，生產率降低。相反，在寬度W大於50mm的情況下或者厚度t大於3.0mm的情況下，往往難於形成精確的胎面橡膠橫截面形狀。
此外，考慮到例如胎面橡膠G1的諸如低發熱特性、抓地性能、抗磨耗使用壽命等因素，以最優的方式選擇橡膠成分、JISA硬度、復彈性模量(E*)和損耗角正切(tanδ)。在此情況下，除了碳黑以外，還可以使用矽石作為橡膠填料。混合有矽石的矽石混合橡膠可以改善溼抓地性能，並且可以降低在乾燥路面上的滾動阻力。但是，電阻增加。因此，為了抑制電阻的增加，優選地，在橡膠條T、例如其至少一個表面上設置導電塗層，從而使得輪輞能從胎面接地面TS導電。
半區Lh定義為卷繞體P的中心位置Tc和橡膠條T繞其卷繞的卷繞區(卷繞體的形成區)的輪胎軸向外邊緣Te之間的部分。此外，中心位置Tc或者每個外邊緣Te定義為基準位置p和p。實際上，在此說明書中，「中心位置Tc」和「外邊緣Te」包括從每個位置開始的輪胎軸向長度等於或者小於半區的約5％的「附近區域」。
如圖3所示，在本發明中，胎面橡膠G1構造成使得橡膠條T從對應於由中心位置Tc或者外邊緣Te構成的基準位置p和p之一的開始點螺旋沿軸向卷繞至另一基準點p(外邊緣Te或中心位置Tc)。內側第一層11通過沿軸向方向卷繞而形成。「卷繞體14」的中心位置Tc是指形成胎面橡膠G1的「卷繞區」的中心位置。
接著，第二層12通過從對應於每個另一基準位置(第一層11的結束位置)的開始點沿軸向方向折回至另一個基準位置而形成。
此外，對如圖2和3所示情況進行說明。從對應於外邊緣Te的基準點p的開始點向中心位置Tc的基準點p軸向朝內卷繞。在其中一個半區Lh中的第一層11A和在另一個半區Lh中的第一層11B(聯合稱為第一層11)通過分別地將兩側的外邊緣Te設定為開始點而在中心位置Tc的兩側形成。第一層11A和另一第一層11B大致相對中心位置Tc線對稱。在此情況下，兩側的各第一層11在中心位置Tc處折回。在中心位置Tc附近，往往產生第一層11的橡膠條T和第二層12的橡膠條T相交的部分，即，卷繞不對稱和紊亂的部分。在本發明中，所述包括紊亂部分的卷繞稱為「大致線對稱」或者「線對稱」。
此外，兩側的第一層11中每一個都形成平坦的形狀，其中在上表面11S中橡膠高度幾乎恆定。因此，壓輥RT的輥高度Hr相應於形成扶壁部2A(胎側部2的上側)的外表面而增加，其中，輥高度Hr在開始點為最小值Hr1m。此後，在保持第一層11的橡膠高度Hr1M的狀態的同時，壓輥RT壓抵連續卷繞的橡膠條。橡膠高度Hr1M的第一層11相對中心位置Tc大致線對稱。即使當上表面11S膨脹時(擴展形狀)，橡膠高度Hr朝中心位置Tc的方向增加，壓輥RT也可以跟隨。
此外，第二層12A和12B(聯合稱為第二層12)通過在中心位置Tc處將橡膠條T朝向另一個基準點p折回而在第一層11A和11B上形成，該另一個基準點p即如上所述的形成橡膠條T在折回部分處重疊的紊亂和不對稱部分之後的外邊緣Te。第二層12在中心區相對較薄，高度向外邊緣Te一點一點地增加。因此，形成其中上表面12S逐漸地向各個胎肩部側凸出的膨出部a，並且形成中心區降低的凹面形狀。
因此，如圖2所示，在上述的壓輥RT中，第二層12的開始點位於中心位置Tc。該部分的橡膠厚度是第二層12中最小的。因而，輥高度Hr成為最小值Hr2m。在此狀態繼續之後，壓輥RT在膨出部a中的高度Hr隨著橡膠厚度的增加而增加。膨出部a的頂點ap成為最大高度Hr2M。在通過頂點ap之後，由於壓輥RT不能向下移動，第二層12的扶壁部2A變得不能被壓輥RT壓制。因為部分2A小，可以被留到形成金屬模具的時候壓制，或者可以通過使用小寬度的壓輥(未示出)單獨地壓制。
如上所述，與由一個螺旋卷繞形成整個厚度的結構相比，第一層11具有一半厚度且壓制效果更大。因此，可以適當地使橡膠條T相互結合。而且，可以均勻地沿整個長度壓制，並且可以減小儲氣室。此外，第二層12的厚度為傳統的單層胎面橡膠G厚度的一半，可以通過壓制而有效地擠出空氣並且連接橡膠條T。
圖5和6例示出從對應於中心位置Tc的開始點朝向各個外邊緣Te螺旋卷繞的另一個實施方式。在本實施方式中，各個半長度Lh的第一層11(包括第一層11A和第一層11B)通過從對應於中心位置Tc的開始點朝向各個外邊緣Te螺旋卷繞而形成。此外，各個半長度Lh的第二層12(包括第二層12A和第二層12B)通過在各個外邊緣Te處朝向中心位置Tc折回而形成。
在此實施方式中，兩側中的各第一層11的上表面11S均構造成橡膠高度在形成開始點的中心位置Tc處為最小高度Hr1m，且橡膠高度朝向外邊緣Te的方向逐漸地增加。因此，其形成為凹面形狀，其中在外邊緣Te附近的膨出部a成為最大高度H1rM。如圖6所示，相應於膨出部a的外表面，壓輥RT的高度Hr從最小輥高度Hr1m的狀態朝向外邊緣Te增加。此外，壓輥RT的高度在膨出部a的頂點ap處達到第一層11的橡膠最大高度H1rM。在此情況下，根據情況需要，通過後處理來壓制越過頂點ap至輪胎軸向外側的扶壁部2A的外表面。
如上所述，壓輥RT可以在卷繞的時候壓制橡膠條T，其中上表面11S形成為凹面形狀，整個形狀相對中心位置Tc大致線對稱。在上表面11S是平坦的情況下，壓輥RT可以容易地在整個長度範圍壓制卷繞體。
第二層12A和12B(聯合稱為第二層12)通過在外邊緣Te處折回而形成在第一層11A和11B上。第二層12朝向中心位置Tc的基準點p折回。第二層12製造成在扶壁部2A和2A之間的中心區相對較厚，從而補償第一層11的上表面11S形成凹面的結構。因此，壓輥RT保持在第二層12的上表面12S的輥高度Hr2M處。因此，整個橡膠厚度在整個半長度Lh上產生均勻的厚度，即第二層的上表面12S形成為平坦的。
如圖5所示，壓輥RT位於第二層12的開始點(卷繞開始)處的第一層11的最大輥高度Hr1M處。隨著卷繞，輥高度Hr沿著扶壁部2A增加。此後，它保持在連續地壓制第二層12的上表面12S的輥高度Hr2M處。由於橡膠構件G分成被單獨壓制的第一層11和第二層12，可以均勻地壓制並且可以形成基本上沒有儲氣室且橡膠條T的結合程度良好的胎面橡膠G1。
圖7進一步示出另一個實施方式。在該實施方式中，除了由第一層11和第二層12構成基部13A之外，還通過設置附加層13B形成胎肩部的膨出部a，該附加層13B形成胎肩部的膨出部a。
根據上述的各個實施方式形成基部13A。在圖7中，由實線箭頭示出第一層11從對應於中心位置Tc的開始點卷繞的情況。在此情況下，在外邊緣Te處折回之後達到中心位置Tc。此外，通過例如以單層厚度折回至外邊緣Te並在此後重複多次而形成附加層13B，該附加層B形成了胎肩部的膨出部a。
此外，虛線箭頭示出第一層11的開始點設置到外邊緣Te的情況。此時，在中心位置Tc處折回之後，到達第二層12的外邊緣Te，進而構造成基部13A。此外，形成胎肩部的突出部a的附加層13B通過在外邊緣Te處以例如單層厚度折回並在此後可重複多次而形成。
如上所述，在圖7所示的情況下，可以通過壓輥RT均勻地壓制第一層11、第二層12和附加層13B(除了一部分扶壁部2A)中每個層。因此，可以形成胎面橡膠G1。如上所示，在圖2、3、5、6和7所示情況下，可以通過使用壓輥RT進行均勻壓制。此外，可以使外表面平滑，可以形成無儲氣室的胎面橡膠G1。在此情況下，還可以製造除胎面橡膠G1之外的其他各種橡膠構件。
以上說明了根據本發明的實施方式，但是，根據輪胎所需要的性能，本發明可以應用到具有除矩形形狀之外的其他橫截面形狀的其他橡膠條。此外，各種材料可以用作橡膠條。本發明特別優選地用於客車充氣輪胎，但是不言而喻，除了客車輪胎之外，本發明可以應用於諸如摩託車輪胎、卡車輪胎、公共汽車輪胎等各種輪胎。
實施例基於輪胎尺寸215/45ZR17和表1所示的規格製造客車充氣子午線輪胎的胎面橡膠G1。對其性能進行測試。在此情況下，橡膠條設定為相同的。其結果在表1中示出。在測試規格方面，圖2和3設為實施例1，圖5和6設為實施例2，圖9設為比較例1，圖10設為比較例2。
表1
每種輪胎製造20個，測量均勻性。基於均勻性測試條件JASOC6072000測量徑向力偏差(RFV)作為均勻性的參數。評價速度設定為10km/h。結果用20個輪胎的平均值(N)表示，數值越小，結果越好。
權利要求
1.一種製造輪胎橡膠構件的方法，該橡膠構件由在徑向內側和外側重疊的多個橡膠層構成，該方法通過繞圓筒形卷繞體螺旋卷繞帶狀未硫化橡膠條並同時沿軸向移動來進行，其中，在將所述卷繞體的中心位置和卷繞區的輪胎軸向外邊緣之間的區域定義為半區、所述中心位置和所述外邊緣兩者定義為基準位置的情況下，所述橡膠構件包括內側的第一層和第二層，所述第一層通過從對應於任一基準位置的開始點沿軸向向另一基準位置螺旋卷繞橡膠條而形成，所述第二層通過從對應於所述第一層的另一基準位置的開始點沿軸向向另一個基準位置折回而形成，且對應於各開始點的基準位置設置成相對所述中心位置線對稱。
2.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述多個橡膠層的混合橡膠是相同的。
3.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述第一層從對應於所述卷繞區的外邊緣的開始點卷繞至對應於所述中心位置的基準位置，且所述第二層通過在所述中心位置處折回而卷繞至對應於所述外邊緣的基準位置而形成。
4.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述橡膠構件是胎面橡膠，所述第一層由具有平坦厚度的橡膠層構成，所述第二層螺旋卷繞成具有與生胎中的胎面橡膠構件的形狀相似的厚度變化的形狀。
5.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述卷繞體由成型器構成，其中胎面補強體的冠帶層卷繞在徑向最外側，且在所述成型器的從所述冠帶層軸向向外突出的表面上形成有將橡膠條的前端附接至成型器的表面拋光部分。
6.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述橡膠構件構造為使得形成在徑向最外側上的附加層在所述胎面橡膠的胎肩部中形成徑向朝外突出的膨出部。
7.如權利要求
1所述的製造輪胎橡膠構件的方法，其中，所述橡膠條在能夠通過使用壓輥壓制的區域中被壓制，所述壓輥為直徑均勻的長直杆形狀並且能夠在卷繞時平行地靠近和遠離卷繞體移動。
專利摘要
在條卷繞構造方法中，本發明提供一種製造輪胎橡膠構件的方法，其能夠減少在橡膠構件中的空氣殘留。橡膠構件具有內側的第一層和第二層，第一層通過在卷繞體的中心位置和卷繞區的輪胎軸向外邊緣之間的半區中從對應於中心位置和側邊緣的基準位置中的任一個的開始點向另一基準位置螺旋卷繞橡膠條而形成；第二層通過從對應於所述另一基準位置的開始點沿軸向方向向另一個基準位置折回而形成，且對應於開始點的基準位置設定為相對中心位置線對稱。
文檔編號B29D30/52GK1990219SQ200610168377
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月27日
發明者三木洋二郎, 山森秀一 申請人:住友橡膠工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan