專利名稱：用于輪胎外胎中的未硫化的無簾線加強型組件的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種無內(nèi)胎充氣輪胎，并涉及一種作為生產(chǎn)的中間制品的用于充氣輪胎的圓筒形無簾線非加強型胎體組件10A。組件10A是以其未硫化的狀態(tài)在輪胎生產(chǎn)臺上制成圓筒形狀而且是一種充氣輪胎的組件。本發(fā)明是結(jié)合子午線客車輪胎進行說明，但它可應用于輕型卡車、中型卡車、農(nóng)用車輛、非道路用車輛及其它子午線輪胎或斜紋簾布輪胎結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)上，充氣輪胎一直被制成具有胎圈、胎面、帶狀加強件和胎體的大致為環(huán)狀的疊層結(jié)構(gòu)。所述輪胎是由橡膠、織物和鋼材制成。對于大部分部件所采用的生產(chǎn)方法包括組裝許多平面帶材或板材構(gòu)成的輪胎部件。將各個部件放置在一個生產(chǎn)鼓上，并將其切成一定長度使得部件的兩末端能相交或重疊，以形成一種接頭。
在組裝的第一階段，胎體可包括一層或幾層簾布層，以及一對側(cè)壁，一對填充膠條，一個內(nèi)部襯層(用于無內(nèi)胎輪胎)，一對胎圈包布，并可能有一對橡膠肩形條。在上述輪胎制造的第一階段，可加入環(huán)狀胎圈填充芯，并使所述一個或幾個簾布層圍繞該胎圈填充芯翻轉(zhuǎn)，以形成“簾布層翻邊”。
所述胎體部件(胎圈填充芯除外)可以是“對接連接的”或“互搭連接的”。對接連接的部件末端連接但不重疊，而互搭連接具有重疊的末端。
在所述組裝的第一階段，該生產(chǎn)的中間制品被制成圓筒狀。在輪胎制造第一階段結(jié)束時，所述圓筒狀胎體膨脹成環(huán)形形狀，由此形成這種圓筒狀的生產(chǎn)中間制品。在輪胎生產(chǎn)的第二階段，將加固帶和胎面加到所述中間制品上，這一過程可以在同一生產(chǎn)鼓或工作臺上進行或在不同的成型工作臺上進行。
在胎體膨脹期間，對輪胎胎體的拼接的、未硫化的部件施加拉應力。
就客車輪胎而言，優(yōu)選多層的互搭連接，因為這種連接可保持完好，而對接連接容易分開或斷裂。對接連接優(yōu)選用于商用或中型卡車輪胎。即使互搭連接的粘合良好，靠近連接點的簾線也容易被拉伸，以補償位于該接點的重疊的兩層簾線。這種局部拉伸會產(chǎn)生一種不均勻性，這種不均勻性在X-射線、超聲波顯示、或機械切割輪胎并用肉眼檢查時很容易發(fā)現(xiàn)。
輪胎設計者為了避免輪胎不均勻性問題的發(fā)生，歷來的做法是保證各部件的各層的接點不沿圓周方向?qū)R。這種接點的不對齊排列被認為可改善胎體的總體耐用性和均勻性，這一結(jié)論是通過輪胎的力變化量和平衡測知的。輪胎工程師們還認為，如果特意將這種不連續(xù)性圍繞胎體周向間隔開地設置，還能進一步提高輪胎的均勻性。
本專利申請的主題完全違背了上述傳統(tǒng)認識，因為它涉及未加強的組件結(jié)構(gòu)。該未加強的組件是由多個具有共同拼接線的部件制成。用本發(fā)明的組件可以更有效地制造輪胎外胎，并降低與拼接相關(guān)的不均勻性。
發(fā)明概述披露了作為一種生產(chǎn)中間制品的、用于輪胎外胎中的未硫化的無簾線加強組件10。組件10是由疊層10A切割而成。疊層10A具有至少兩個層疊在一起的部件，所述部件選自包括襯里(50)、胎圈包布60、側(cè)壁70、白色胎壁條80、壓邊蓋條90和橡膠肩形條40的一種或幾種部件。疊層10A具有寬度(W)，一對末端12,14,由兩末端之間的距離確定該組件的長度(L)。該部件具有沿一個大體上平坦表面(P)拼接的公共末端12,14，平面(P)貫穿制品的軸向?qū)挾?W)延伸。每個末端12,14都有多個緊密排列的隆脊81和凹谷82。所述拼接頭或平面(P)以相對于穿過疊層延伸的法向面(NP)成θ角傾斜，θ小于90°，但大于60°。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述拼接頭或平面(P)的傾角θ大約為80°。所述拼接頭的這種取向使得末端12、14具有大的表面積，這樣，在組裝時可大大提高接頭的粘合力。理想的是，為了提高生產(chǎn)效率并提高產(chǎn)品質(zhì)量，最好將上述各個部件以組裝成組件所需要的量如上所述沿一個平直的線性表面拼接。
附圖簡述

圖1表示在一個輪胎生產(chǎn)鼓上成形為圓筒狀之前沿圖2A中組件線1-1截取的橫截面的一半，所述生產(chǎn)鼓未示出。
圖2A是未加強的組件內(nèi)表面的局部平面視圖，所述內(nèi)表面上連接有各個組件。
圖2B是所述未加強的組件外表面的局部平面視圖，所述外表面上連接有各個部件，圖2A和圖2B均略微傾斜，以顯示末端12和14。
圖3是沿圖2A中線3-3所截取的組件末端14的放大的橫向視圖。
圖4是沿圖2A中線4-4所截取的組件另一相對末端12的放大的橫向視圖。
圖5是胎體的局部視圖，顯示所述組件在膨脹成環(huán)形之前的拼接接頭。
圖6是所述組件的局部視圖，顯示該組件于一個環(huán)形鼓5上成形為圓筒狀之后的拼接狀態(tài)。
圖7A和7B是于一個生產(chǎn)鼓上成形為圓筒狀的整個胎體的透視圖。
圖7C是所述整個胎體膨脹并成形為環(huán)形之后的橫剖面圖。
圖7D是一個由所述組件制成的輪胎的橫剖面圖。
圖8是用于成形并組裝所述組件的裝置的示意圖。
定義“填充膠條”是指設置在所述胎圈徑向上方、位于所述簾線層和簾線層卷邊之間的彈性填料。
“軸向”和“軸向地”是指平行于輪胎轉(zhuǎn)動軸線的直線或方向。
“胎圈”是指輪胎的一部分，它包括一個纏繞有層狀簾線的環(huán)形抗拉件，它成形有或沒有如膠織物、基片、填充膠條、胎趾護板和胎圈包布等其他加強件，以適應設計輪緣。
“帶狀結(jié)構(gòu)”是指位于所述胎面下方的至少兩個環(huán)狀的織造或非織造平行簾線層，它們未固定于所述胎圈上，其相對輪胎赤道面的左、右簾線角為17°-27°。
“胎體”是指未硫化的輪胎層狀材料疊層和其它輪胎部件，將其切成適于拼接的長度，或已經(jīng)將其拼接成筒狀或環(huán)形形狀。在該胎體被硫化成模制輪胎之前，還可將其它部件加至該胎體上。
“外胎”是指胎體、帶狀加強件和除胎面之外的輪胎的其它部件。
“胎圈包布”是指環(huán)繞胎圈外側(cè)設置的窄的材料條，以便將簾線層和輪緣隔離、在輪緣上面產(chǎn)生撓曲并密封輪胎。
“周向地”是指垂直于軸向的沿環(huán)狀胎面表面周邊延伸的直線或方向。
“簾線”是指構(gòu)成輪胎中的簾線層的加強細絲、繩或線股之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線并通過其胎面中點的平面。
“內(nèi)部襯里或襯里”是指構(gòu)成無內(nèi)胎輪胎的內(nèi)表面的一層或多層彈性材料或其它材料層，其在輪胎里裝有充氣流體。
“簾線層”是指涂有橡膠的平行簾線的連續(xù)層。
“徑向”和“徑向地”是指徑向趨近或遠離輪胎轉(zhuǎn)動軸線的方向。
“徑向簾布輪胎”是指一種帶狀或周向受限制的充氣輪胎，其中，分布于胎圈與胎圈之間的簾線層以相對輪胎赤道面呈65°-90°簾線角。
“剖面高度”是指在輪胎赤道面上從標稱輪緣直徑到輪胎外徑的徑向距離。
“剖面寬度”是指在輪胎以正常壓力充氣24小時時和之后，在無載荷的條件下，平行于輪胎軸線的并位于其兩側(cè)壁外表面之間的最大直線距離，輪胎上因標簽、裝飾或防護帶而增加的厚度除外。
“臺肩”是指緊鄰于胎面邊緣下部的側(cè)壁的上部分。
“肩形橡膠條”是指位于胎體的肩形區(qū)內(nèi)的彈性加強件。
“側(cè)壁”是指位于胎面與胎圈之間的輪胎的彈性部分。
“組件”是指層狀的未加強輪胎部件的未硫化組件，可將一個或幾個簾線加強層和其它輪胎部件加到該組件上面，以形成外胎。
“胎面”是指一橡膠部件，該橡膠部件與胎體粘合時包括在輪胎被正常充氣并承載正常載荷的條件下與道路接觸的那部分輪胎。
“胎面寬度”是指胎面表面沿軸向、即位于與輪胎轉(zhuǎn)動軸線平行的平面上的弧線長度。
優(yōu)選實施方案詳述參見圖1、2A、2B和3，示出了一種按照本發(fā)明制造的生產(chǎn)中間制品。該生產(chǎn)的中間制品是用于充氣輪胎100之外胎的一種組件10。
圖1表示生產(chǎn)的中間制品10，該制品是一種輪胎外胎組件10。外胎組件10是一種平坦的層狀復合結(jié)構(gòu)，它具有第一和第二縱向未端，并包括很多部件。如圖所示，上述所有部件是長度大致相等的未加強材料的片材或帶材。所示出的每一個部件彼此相對精確地橫向定位。用于生產(chǎn)并切割這種層狀結(jié)構(gòu)的方法和裝置200披露于共同未決的美國專利申請流水號08/572929中，題為“彈性材料的切割方法和裝置(“METHODAND APPARATUS FOR CUTTING OF ELASTOMERIG MATERIALS”)”和“制造疊層并由非加強型輪胎部件生產(chǎn)輪胎組件的方法和裝置”(“A METHODAND APPARATUS FOR BUILDING A LAMINATE AND FORMING A SUBASSEMBLYFOR A TIRE FORM UNREINFORCED TIRE COMPONENTS”)(律師檔案號95335A)，該專利申請書在此收作本文參考。
在用圖8所示的裝置200生產(chǎn)疊層10A時，可將其制成連續(xù)的卷材210。疊層10A在切割之前處于其預組裝狀態(tài)，最好以大型卷材210的形式儲存，在將其送至輪胎制造臺時，用特殊的切割裝置將其切至精確的長度(L)。如該專利申請的以下內(nèi)容所披露的，然后將切成組件10長度的切割段制成圓筒狀。
圖1表示所述組件10。
將一個襯里部件50連接在肩形橡膠條40上面。襯里50對于無內(nèi)胎型輪胎的徑向內(nèi)部空氣腔形成一個不透氣的阻隔層。該襯里通常由鹵丁基橡膠構(gòu)成。襯里50的軸向?qū)挾?WL)等于或小于疊層10A的總寬度(W)。當輪胎被成形為環(huán)形時，該襯里寬度足以軸向橫越到胎圈的外側(cè)，以便在組裝時在輪胎100和輪子之間形成一個氣密性的腔。
在襯里50之橫向末端55的軸向內(nèi)部有一對肩形橡膠條40連接于襯里50的第二表面52。肩形橡膠條在外胎組件10的肩形部分27內(nèi)起著橡膠加強件的作用。
所示的胎圈包布部件60位于襯里50的每一個橫向末端55處。胎圈包布60連接于襯里50的第一表面51上，并由側(cè)壁部件70少許疊置。該胎圈包布60軸向設置，以便在輪胎100和輪子的輪緣凸緣之間形成堅固的橡膠加強件，因此，胎圈包布位于成品輪胎的胎圈區(qū)域。
所示的側(cè)壁部件70連接于所述疊層上，并由襯里50的橫向末端55橫向向外延伸。側(cè)壁70與胎圈包布60少許疊置。
選擇性地為了制造空心白色字母輪胎或白色胎壁輪胎，可如圖8所示將白色胎壁條80和蓋條90加在疊層10A上。
另外，所述組件可以包括任何附加部件，此附加部件未用多個簾線加強且被用作輪胎外胎10的一個部件。
外胎組件10的以上說明除了所述簾線層、填充膠條和帶狀加強件之外包括制造無內(nèi)胎輪胎組件10所需的一切彈性部件，并將其視為是實施本發(fā)明的最佳方式，因為它是生產(chǎn)這種輪胎外胎組件10的最有效的方法。
另外，還認為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述生產(chǎn)的中間制品包括一個襯里50和至少兩個選自上述部件組中的部件，它們均具有如下文所述的獨特的共同拼接特征。
圖2A和2B分別表示在組件10被制成圓筒狀并在其接合端12、14拼接之前的組件10的第一末端12和第二末端14。末端12、14大致沿直線路徑進行切割。所述大致的直線切割形成第一末端或表面積12以及第二末端或表面積14。表面積12和14(最好參見圖3-6)以相對法向平面(NP)小于90°的傾角θ傾斜，該法向平面(NP)垂直于疊層10A。為了得到用于拼接的足夠大的表面面積12、14，確信，保證角θ大于60°是理想的。在該優(yōu)選實施方案中，所述角θ大約為80°。某些輪胎被制造成以82°的θ角切割胎體組件。這種大的傾斜角可在如圖5所示的生產(chǎn)鼓上拼接兩個末端12、14時提供較大的粘合表面積。如圖7A所示，切割末端14、16上有小的棱或隆脊81和凹谷或槽82，這些部分是在切割疊層10A時形成的。每個隆脊81或凹谷82的相應高度或深度小于用于切割所述組件的金屬絲的直徑(d)，優(yōu)選約為其直徑(d)的1/2。每個隆脊和凹谷的間距很接近所述金屬絲的直徑(d)，但可以根據(jù)切割橫向速度而變化。確信，這種小的波浪形表面可進一步提高拼接的粘合性。
切割末端12、14是通過直徑為(d)的金屬絲的往復運動形成的，所述金屬絲的直徑小到足以切割組件10的最小的橫截面而又不會弄皺該組件10的末端，理想的是，該金屬絲的直徑小于0.050英寸。在該優(yōu)選實施方案中，所述金屬絲的直徑為0.016英寸。所述金屬絲以高的循環(huán)速度進行切割，但其速度明顯低于超聲波型刀具的速度。所述切割是用冷卻的或室溫的金屬絲完成的。所產(chǎn)生的唯一的熱量是在切割過程中所產(chǎn)生的摩擦熱。這種冷切割與任何熱刀具切割、激光或超聲波切割都不一樣，它不會沿著平面P使材料預硫化。上述做法與隆脊81和凹谷82的結(jié)合尤其是在傾斜角為θ的情況下可產(chǎn)生一種迄今都無法獲得的接合表面，當θ角被設定為約80°時最可能獲得。在這種情況下，其它切割技術(shù)易于推壓和聚攏所述材料，不能產(chǎn)生上述平坦表面切口。為此，組件10可以是具有上述共同的切割末端的層壓在一起的任何兩個部件。
圖7A中所示的組件10繞在生產(chǎn)鼓5上，并示出了拼接之前該組件的一部分。組件末端12和14具有兩個位于平面P上的傾斜的、大體上平坦的表面。如圖7B所示，末端12和14沿平面P拼接在一起。
參見圖5和6，對被切成一定長度并纏繞在圓筒狀生產(chǎn)鼓上的組件進行拼接。盡管所述第一和第二末端具有大致相同的配合表面，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，該拼接點應當有少許的重疊，如圖6的放大視圖所示。這一與斜面12、14相關(guān)的特征使得該組件10膨脹至在所述拼接點準確伸展。由此產(chǎn)生的效果是，重疊的末端12，14被拉回至均勻平齊狀態(tài)。按照本發(fā)明制成的輪胎在硫化之后，必須進行X-射線或超聲波檢查，或磨蝕至簾線層，以期目測檢查所述組件的拼接。這種拼接對于有經(jīng)驗的人員來說實際上是不能察覺到的。
在圖7C中示出了被膨脹成環(huán)形形狀之后的胎體的橫剖面圖。在膨脹胎體之前，將一個簾線層20、一對填充膠條30、和一對環(huán)形胎圈120放置在所述圓筒形組件上，并將翻卷的末端和側(cè)壁卷在胎圈填充芯上，并將其壓合在簾線層22上。然后將該胎體膨脹成所示的環(huán)形形狀。
在圖7D中示出了一種成品輪胎的橫截面。該成品輪胎100在組裝和硫化時具有一個胎體、加強帶110、環(huán)形胎圈120和一個胎面130。該胎體組件10具有共同的末端接頭。確信，在制造成品輪胎時保證組件10、簾線層20、加強帶110和胎面130和各個拼接頭在圍繞圓周的不同位置上周向間隔開是有利的，這是提高總體輪胎平衡和均勻性的常見措施。
上文所披露的本發(fā)明不僅能更有效地生產(chǎn)輪胎，而且也能使輪胎具有更高的均勻性。
本發(fā)明的充氣輪胎100具有環(huán)形形狀，輪胎100具有胎面130、至少兩個帶狀簾線層110，其具有相對于輪胎100的赤道面相對取向的簾線角。該帶狀簾線層的取向傾角范圍為17°-30°。輪胎100具有一個組件10和至少一個簾線層20或者兩個或兩個以上簾線為傾斜取向的簾線層和其它部件，襯里50以及至少兩個、優(yōu)選所有這樣的組件部件在制造作為生產(chǎn)中間制品的組件10期間沿一個單一表面或平面拼接在一起。
業(yè)已證實，在制造輪胎時，在多層輪胎結(jié)構(gòu)中相鄰簾線層的簾線角最好應當相對于其赤道面相對地取向。為此，確信當生產(chǎn)該輪胎需要第二個或更多的簾線層時，需要在一個獨立的步驟中在輪胎生產(chǎn)臺上將附加的簾線層組裝到該輪胎胎體上。在很多輪胎中，尤其是在鋼質(zhì)簾線加強型輪胎中，在生產(chǎn)成品輪胎100時僅需要一個簾線層20。在這種情況下，可以用胎圈填充芯120、帶110和胎面130加強胎體10，以形成整個輪胎100。
權(quán)利要求
1．一種作為生產(chǎn)的中間制品的用于無內(nèi)胎充氣輪胎外胎的圓筒狀未硫化非簾線加強型組件，所述外胎組件的特征是至少有兩個部件被層疊在一起，所述部件選自下列類型部件中的一個或幾個寬度為WL的襯里、胎圈包布、側(cè)壁、白色胎壁條、壓邊蓋條、橡膠肩形條和任何其它非簾線加強部件；其中所述層壓的各部件具有共同的末端；由該共同末端確定所述組件的長度，每一個末端均有多個由切割金屬絲形成的緊密排列的隆脊和凹谷，每個隆脊和凹谷的深度或高度小于所述金屬絲的直徑(d)，其末端沿一個大體上平坦的平面拼接在一起，所述平面貫穿過該制品的軸向?qū)挾取?br> 2．如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)的中間制品，其特征在于所述平坦平面以相對于徑向平面NP成傾角θ傾斜，θ小于90°但大于60°，該徑向平面NP穿過所述襯里寬度并垂直于該襯里。
3．如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)的中間制品，其特征在于θ角大約為80°。
4．如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)的中間制品，其特征在于所述組件還以具有一個襯里和兩個側(cè)壁為特征。
5．一種無內(nèi)胎充氣輪胎，它具有環(huán)形形狀，該輪胎具有一個胎面、至少兩個帶狀簾線層，所述簾線層具有相對于該輪胎的赤道面呈相對取向的簾線角，該角的范圍為17°-30°，該輪胎的特征在于具有一個至少有一個簾線層的胎體，和一個具有一個襯里和至少兩個部件的組件，這些部件在作為生產(chǎn)中間制品的組件的制造期間沿一個單一表面或平面拼接。
6．如權(quán)利要求5所述的無內(nèi)胎充氣輪胎，該輪胎還以一個胎體為特征，其特征在于一個簾線層，該簾線層有一個寬度，一對末端，由兩末端之間的距離確定簾線層的長度，該簾線層具有由簾線加強的未硫化的橡膠，該簾線以相對所述長度成65-90°的角度取向；至少兩個部件，它們層壓在一起形成一個組件，所述部件選自下列類型部件中的一個或幾個襯里、胎圈包布、側(cè)壁、白色胎壁條、壓邊蓋條和橡膠肩形條；其中所述層壓的各部件具有共同的末端，由該共同末端確定所述組件的長度，每一個末端有多個緊密排列的隆脊和凹谷，所述末端沿一個大體上平坦的平面拼接，該平面貫穿所述襯里和各層壓部件的軸向?qū)挾取?br> 7．如權(quán)利要求6所述的無內(nèi)胎輪胎，其特征在于所述平面以相對于穿過所述各層壓部件的平面成θ角傾斜，θ小于90°但大于60°。
8．如權(quán)利要求7所述的無內(nèi)胎輪胎，其特征在于θ大約為80°。
9．如權(quán)利要求6所述的無內(nèi)胎輪胎，其特征在于所述連接于襯里上的各部件的特征還在于有兩個橡膠肩形條和兩個側(cè)壁。
10．如權(quán)利要求9所述的無內(nèi)胎輪胎，其特征在于θ大約為80°。
全文摘要
一種輪胎外胎,它具有一個作為生產(chǎn)的中間制品的未硫化無簾線加強型組件(10A)。組件(10)至少有層疊于其上的兩個部件。所述部件選自下列各部件種類中的一個或幾個:襯里(50)、側(cè)壁(70)、胎圈包布(60)、白色胎壁條(80)、壓力蓋條(90)和橡膠肩形條(40)。組件(10A)具有寬度(W)和一對末端(12,14),由兩末端(12,14)之間的距離確定該組件的長度(L)。理想的是,各部件相互層疊在一起,并使其共同的末端(12,14)沿一個大體上平坦的平面(P)拼接在一起。平面(P)貫穿該制品的軸向?qū)挾?優(yōu)選的是大體上垂直于該組件的長度方向。平面(P)以相對于徑向法平面(NP)成θ角傾斜。θ小于90°,優(yōu)選約為80°,該徑向法平面穿過并垂直于組件(10A)。每一個末端(12,14)都有多個緊密排列的隆脊(81)和凹谷(82),其深度小于用以形成波浪形的大體上平面末端表面(12,14)所用冷軋金屬絲直徑(d)的1/2。
文檔編號B29C65/00GK1208373SQ96199878
公開日1999年2月17日 申請日期1996年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月15日
發(fā)明者F·F·范南, W·J·赫德 申請人:固特異輪胎和橡膠公司