專利名稱：輪胎部件成型方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈性部件成型的多種方法和設(shè)備，特別是輪胎部件成型的多種方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
許多輪胎部件是用擠壓機(jī)制造出來(lái)的。擠壓機(jī)的主要功能是將混合的橡膠進(jìn)行加熱、塑化，然后擠壓成所需的形狀。擠壓機(jī)由進(jìn)料箱，內(nèi)置在圓桶中的螺桿和夾持模板的端部組成。一些擠壓機(jī)還帶有多個(gè)襯墊或流道，用來(lái)將橡膠從螺桿上導(dǎo)向塑模開口位置。塑模開口的形狀與橡膠壓出物所需的形狀相同。
用擠壓機(jī)擠壓橡膠的工藝流程，第一步是將混合后的橡膠原片或橡膠帶送入給料箱。轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的螺旋片，將橡膠推入到螺桿與圓桶之間的空置位置上。橡膠沿螺桿往前傳送，且在前頭的螺桿壓擠橡膠。當(dāng)橡膠上的液壓壓力足夠大時(shí)，橡膠就被推出塑模開口，形成近乎塑模開口形狀的壓出物。
為了使橡膠能平滑流過塑模開口，設(shè)置了“引出帶”來(lái)將壓出物從塑模中拉出來(lái)。通常情況下，引出帶會(huì)將壓出物拉長(zhǎng)2％到10％。這一狀況往往會(huì)在橡膠壓出物中產(chǎn)生應(yīng)力，造成令橡膠壓出物收縮的趨勢(shì)。這種收縮現(xiàn)象會(huì)在輪胎成品上造成有害的不均勻狀態(tài)。
當(dāng)壓出物從塑模中出來(lái)并膨脹到較大的橫截面積時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生“塑模膨脹”現(xiàn)象。所有的擠壓機(jī)都會(huì)有一定程度的塑模膨脹現(xiàn)象，從而導(dǎo)致有害的輪胎不均勻狀態(tài)。
壓出物可以由不止一種橡膠劑料構(gòu)成。要制造有兩種不同劑料的壓出物，往往使用雙重?cái)D壓機(jī)，該擠壓機(jī)裝有兩個(gè)圓桶，每一圓桶內(nèi)都內(nèi)置一根螺桿。兩圓桶通常是用螺栓固定在同一夾持塑模的端部上。控制兩種不同橡膠劑料之間的界面位置，所使用的是襯墊或接合桿和流道。這一界面被稱為“縫”。
制成有三種劑料的壓出物，所使用的是裝有三個(gè)圓桶、每個(gè)圓桶內(nèi)置一根螺桿的三重?cái)D壓機(jī)。類似地，制成有四種劑料的壓出物用的是裝有四個(gè)圓桶和四根螺桿的四重?cái)D壓機(jī)。所制成的擠壓物有多少種劑料，擠壓機(jī)就有多少圓桶和螺桿。
如果使用復(fù)合型流道，就可以同時(shí)從帶多個(gè)塑模開口的同一模板上，制成一種以上的擠壓物。同時(shí)擠壓兩種、三種或四種擠壓物是很常見的。
一些擠壓機(jī)裝有一個(gè)或兩個(gè)構(gòu)成部分或全部的塑模開口的驅(qū)動(dòng)輥。這類型的擠壓機(jī)被稱為單導(dǎo)板頭或雙導(dǎo)板頭擠壓機(jī)。
要擠壓出均勻的橡膠部件，壓出物必須在溫度上升后還具備足夠的強(qiáng)度，從而不會(huì)過度拉伸(小于10％)，或不至于撕開。
本發(fā)明遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出引用的公開內(nèi)容，而包括了在同一熱成型砑光臺(tái)上制成的復(fù)合橡膠制成物、以及制成和預(yù)裝配全系列粘度及粘附特征的橡膠聚合物的能力。該新技術(shù)允許將液體橡膠成型和預(yù)裝配到其它部件上。該技術(shù)允許將一種液態(tài)或半液態(tài)的橡膠涂到另一種橡膠表層上，就如用涂料滾筒一樣。該新技術(shù)使早先不能用擠壓機(jī)或外形砑光機(jī)加工的極軟和／或“極粘”的橡膠的使用成為可能。
在光滑的有某種輪廓的砑光輥350，352之間的“犁形裝置”或320可調(diào)分隔器的使用，使在多種劑料之間的縫或界面能精確地定位在所要求的位置上。熱成型系統(tǒng)的靈活性使獲得不同類型橡膠聚合物的最佳加工條件成為可能。
參照?qǐng)D2，可以用使用該技術(shù)制成輪胎花紋部分10A來(lái)作為例子。雖然在圖2中整個(gè)橫截面的形狀是對(duì)稱的，但單獨(dú)的劑料的形狀是不對(duì)稱的。
使用該技術(shù)對(duì)不同劑料區(qū)域的數(shù)量和形狀沒有限制。該技術(shù)對(duì)各化合物區(qū)域以及整個(gè)部件的尺寸控制，比已知的擠壓技術(shù)明顯地更好。
附圖簡(jiǎn)述
圖1所示為本發(fā)明的設(shè)備200的實(shí)施例之一的透視圖。
圖2所示為能夠用本發(fā)明的設(shè)備200制成的輪胎胎面10A的橫截面圖。
圖3所示為能夠用本發(fā)明的設(shè)備200制成的輪胎側(cè)壁10B的橫截面圖。
圖4為一砑光機(jī)302的俯視圖，砑光機(jī)302的一部分用截面圖示出。
圖5為砑光機(jī)302的透視圖，展示輥350上的成型溝槽356。
定義“軸向”和“軸向地”是指平行于輪胎回轉(zhuǎn)軸的直線或方向。
“胎體”是指，輪胎多層膠料的非硬化層壓橡膠，及其它切割成適當(dāng)長(zhǎng)度以接制成圓柱形或環(huán)形的、或已經(jīng)接制成圓柱形或環(huán)形的輪胎部件。在胎體經(jīng)硬化做成模制輪胎之前，可能有附加部件加入胎體之中。
“外胎”是指除胎面之外的輪胎胎體和輔助輪胎部件。
“圓周的”是指沿垂直于軸向的環(huán)形胎面的表面周緣伸展的直線或方向。
“赤道平面”是指垂直于輪胎回轉(zhuǎn)軸并穿過其胎面中心的平面。
“橫向”是指軸向。
“徑向”和“徑向地”是指沿半徑朝向或離開輪胎回轉(zhuǎn)軸的方向。
“徑向簾布層輪胎”是指一種束帶充氣輪胎或沿圓周受限制的充氣輪胎，其中從胎緣延伸到胎緣的簾布層簾線是以相對(duì)于輪胎的赤道平面的65°到90°的簾線角設(shè)置。
“側(cè)壁”是指在胎面和胎緣之間的輪胎部分。
“胎面”是指一橡膠或彈性部件，當(dāng)粘合到胎體上時(shí)，它包括在輪胎正常充氣并在正常負(fù)荷下時(shí)與路面接觸的輪胎部分。優(yōu)選實(shí)施例詳述本發(fā)明涉及采用早先在一美國(guó)專利申請(qǐng)中公開的“熱成型技術(shù)”(專利申請(qǐng)的標(biāo)題為《制造輪胎層壓橡膠和使輪胎胎體組件成型的方法和設(shè)備》；給定的序列號(hào)為08／854，070)，制成所需形狀的非硬化橡膠帶。此項(xiàng)引用的專利申請(qǐng)，涵蓋了通常用擠壓機(jī)或外形砑光機(jī)制成的輪胎胎體部件的成型和預(yù)裝配工序。
本發(fā)明遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出引用的公開內(nèi)容，而包括了在同一熱成型砑光臺(tái)上制成的復(fù)合橡膠制成物、以及制成和預(yù)裝配全系列粘度及粘附特征的橡膠聚合物的能力。該新技術(shù)允許將液體橡膠定形和預(yù)裝配到其它部件上。該技術(shù)允許將一種液態(tài)或半液態(tài)的橡膠涂到另一種橡膠表層上，就如用涂料滾筒一樣。該新技術(shù)使早先不能用擠壓機(jī)或外形砑光機(jī)加工的極軟和／或“極粘”的橡膠的使用成為可能。
圖1展示的實(shí)用范例，是一臺(tái)制成充氣輪胎彈性橡膠帶10的成型設(shè)備200。通過論述彈性橡膠帶10，將設(shè)備200和替代使用設(shè)備200的方法予以公開。
如圖2所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，彈性橡膠帶10A是由多種劑料組成的輪胎胎面(用標(biāo)號(hào)10A表示)。雖然圖2中整個(gè)橫截面形狀是對(duì)稱的，但單種劑料的形狀是不對(duì)稱的。當(dāng)然本發(fā)明不要求單個(gè)獨(dú)種劑料的形狀一定要不對(duì)稱。劑料A可以是一種低遲滯、高粘度的基礎(chǔ)劑料。劑料B可以是適用于輪胎內(nèi)側(cè)的低遲滯、高散熱度劑料。劑料C應(yīng)是特別為印痕中心設(shè)計(jì)的。劑料D應(yīng)是特別適用于輪胎外側(cè)的。劑料E和F應(yīng)是抗磨損的，以增長(zhǎng)花紋磨損壽命，和在干濕路面有牽引能力的。簡(jiǎn)而言之，這些劑料A，B，C，D，E和F能夠做成各種尺寸、形狀和顏色，并能夠有所需的粘度、粘附特征以及其它性能特征。這為輪胎設(shè)計(jì)者帶來(lái)了極大的設(shè)計(jì)靈活性。
如圖3所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，彈性橡膠帶10為也是用多種劑料制成的輪胎側(cè)壁(用引用號(hào)碼10B表示)。同樣，多種劑料1，2，3，4，5，6能夠做成各種尺寸、形狀和顏色，并能具有所需的粘度、粘附特征以及其它性能特征。
應(yīng)指明的是，所有做成部件的劑料都是長(zhǎng)度基本相同的帶狀材料。如圖2-3所示，每種劑料都在橫向上彼此精確定位。
如圖1所示，彈性橡膠帶10在制造過程中可以卷成不間斷的卷210。然后，彈性橡膠帶10在預(yù)裝配狀態(tài)下以大卷210的形式貯存，當(dāng)大卷210送到輪胎制造廠時(shí)，被切割成長(zhǎng)度精確的段。如圖所示，大卷210用馬達(dá)209驅(qū)動(dòng)，以便將彈性橡膠帶10繞成大卷210。
在描述彈性橡膠帶10之后，現(xiàn)參照?qǐng)D1，對(duì)用于制成彈性橡膠帶10的獨(dú)特設(shè)備200進(jìn)行描述。設(shè)備200包括至少一個(gè)砑光裝配臺(tái)300，砑光裝配臺(tái)300將彈性橡膠帶10鋪到可能包含一條傳送帶207的傳送裝置204上?；蛘撸脊庋b配臺(tái)300可以將彈性橡膠帶10鋪到一條先前已經(jīng)制成的、并已鋪到傳送裝置204表面上的彈性橡膠帶10上。用這樣的方法，就可以制成一條有豎向?qū)盈B帶(如圖2中所示的胎面10A)的輪胎部件。應(yīng)指明的是，每條豎向?qū)盈B帶10(可以包括多種橫向上是鄰接的、但特性各不相同的劑料)需要有獨(dú)立的砑光裝配臺(tái)300。因此，圖2中的花紋10A就需要三臺(tái)獨(dú)立的砑光組件臺(tái)300。第一砑光組件臺(tái)300用劑料A制成基礎(chǔ)材料。下一條豎向?qū)盈B帶或排(包括三種劑料B、C、D)在第二砑光組件臺(tái)300上制成。類似地，上層帶(包括劑料E和F)可以在第三砑光組件臺(tái)300上制成。
傳送裝置204可以有兩個(gè)連接到剛性框架180上的大旋轉(zhuǎn)鼓輪205。繞到鼓輪205上的傳送帶207最好是不可伸展的并且是用不銹鋼材料制成。設(shè)備200的輸出端有用調(diào)速馬達(dá)205A驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)鼓輪205。傳送裝置204以預(yù)定的速度經(jīng)過砑光組件臺(tái)300。傳送帶207之下為裝置600，用于橫向定位和引導(dǎo)傳送帶207。
砑光組件臺(tái)300既可單獨(dú)使用，也可與其它砑光組件臺(tái)300一起聯(lián)合使用，以制成上述的彈性橡膠帶10。用作輪胎部件的膠帶10各有預(yù)定的橫截面形狀(如圖5中所示)，該橫截面形狀由至少一個(gè)成型溝槽356形成，成型溝槽356用機(jī)器加工到砑光輥350，352的其中之一上。
圖4展示了砑光組件302的詳圖。除了砑光輥對(duì)350、352之外，各砑光組件302基本上與下一個(gè)或相鄰的砑光組件臺(tái)相同。各砑光組件臺(tái)302包括進(jìn)料裝置360，用于將加工過的彈性膠料25傳送(或喂進(jìn))到兩個(gè)砑光輥350、352的夾子354中，夾子354位于兩砑光輥之間。如圖所示，進(jìn)料裝置360為擠壓機(jī)360。各砑光組件臺(tái)300包括至少一臺(tái)擠壓機(jī)360，但也可以包括多重?cái)D壓機(jī)360。例如，要制成如圖2所示的胎面10A的中間一行，必須使用三臺(tái)擠壓機(jī)360一臺(tái)用于送進(jìn)劑料A，一臺(tái)用于進(jìn)劑料B，而第三臺(tái)用于進(jìn)劑料C。在另一方面，單臺(tái)擠壓機(jī)360可以將兩條材料流25喂進(jìn)一單臺(tái)砑光組件臺(tái)內(nèi)，材料流25被帶入在砑光輥350、352其中之一上的成型溝糟356中。須指明的是，采用無(wú)需帶擠壓端部的擠壓機(jī)360，意味著可以在大大低于現(xiàn)有技術(shù)中所采用溫度的溫度下制成彈性橡膠帶10。為使擠壓機(jī)360能夠自動(dòng)運(yùn)行，必須提供一種裝置362以探測(cè)和量度送到砑光機(jī)中的擠壓物流25。
再參照?qǐng)D1，砑光組件302包括了橫向定位裝置320(亦稱分離裝置320)，用于將彈性材料25定位到預(yù)定的位于砑光輥350、352的上方橫向位置上。首選的橫向定位裝置320被稱為犁狀裝置320。至少一對(duì)的犁狀裝置320橫向地定位在，每對(duì)砑光輥350、352之上的徑向預(yù)定位置上。每個(gè)犁狀裝置320都有兩個(gè)剛性組件324，做成某種外形以便精確地固定在兩個(gè)輥的上方和中間。犁狀剛性組件324可以橫向地鄰靠成型溝糟356的一橫向端部放置，該溝糟位于一個(gè)或兩個(gè)砑光輥350、352之上。然而，須指明的是，犁狀裝置320還可以安放在成型溝糟356的中間位置。如果這樣，當(dāng)?shù)谝环N劑料從犁狀裝置320的一旁喂進(jìn)、第二種劑料從犁狀裝置320的另一旁喂進(jìn)的時(shí)候，第一和第二種劑料通過犁狀裝置320之外的夾子354時(shí)，第一和第二種劑料在從輥上移走之前會(huì)橫向地結(jié)合在一起。因此，在平滑、有某種外形的砑光輥之間裝上犁狀裝置320(或可調(diào)分離器)，就可以將各劑料之間的縫或界面精確地定位到所需的位置上。犁狀裝置320在防止溢出的砑光材料不在傳送裝置204上成型和粘附在傳送裝置204之上的同時(shí)，還可以確保和提供橫向支撐作用。
成型溝糟356部件的橫向位置，精確地相對(duì)于傳送帶207定位。這確保了每個(gè)部件在其成型時(shí)，相對(duì)于傳送裝置204以及相對(duì)于先前成型和附加的部件，對(duì)準(zhǔn)并固定。精確的橫向定位，可以確保每個(gè)部件都能適當(dāng)定位，獲得最小的材料變化，同時(shí)還可以減少在現(xiàn)有裝配工藝中由于公差變化所帶來(lái)的各部件的尺寸差異。
如圖4所示，各砑光組件302均帶有兩根砑光輥350、352，一根是傳送輥350，另一根是從動(dòng)輥352。各砑光組件302都包括用于支承輥的裝置304。各砑光組件302至少帶一臺(tái)--最好兩臺(tái)馬達(dá)340、342。
上述熱成型法的靈活性在于獲得不同類型的橡膠聚合物的最佳加工條件成為可能。使用該技術(shù)對(duì)不同劑料區(qū)域的數(shù)量和形狀沒有限制。該技術(shù)對(duì)各劑料區(qū)域以及整個(gè)部件的尺寸控制，比已知的擠壓技術(shù)明顯地更好。
現(xiàn)已參照優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述。很明顯，在閱讀和理解本技術(shù)規(guī)格之后，人們會(huì)對(duì)其它的發(fā)明進(jìn)行修改和更改。這種修改和更改皆列入所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．用含有兩種或兩種以上橫向相鄰的不同劑料的非硬化彈性帶制成輪胎部件的方法，該方法的特征在于以下的步驟將第一種劑料喂進(jìn)一對(duì)砑光輥中，輥之一有成型溝糟，第一種劑料在成型溝糟的第一部分成型；將第二種劑料喂進(jìn)一對(duì)砑光輥中，第二種劑料在成型溝糟的第二部分成型，第二種劑料由一個(gè)以上的、用于分離第一和第二種劑料的分離裝置在橫向上從第一種劑料中分離開。
2．用含有兩種或兩種以上橫向相鄰的不同劑料制成非硬化彈性帶的方法，該方法的特征在于以下的步驟將第一種劑料喂進(jìn)一對(duì)砑光輥的夾子中，輥之一有第一和第二成型溝糟，第一種劑料在成型溝糟的第一部分成型；將第二種劑料喂進(jìn)一對(duì)砑光輥的夾子中，該劑料在橫向上與第一種劑料相鄰，第二種劑料在成型溝糟的第二部分成型，第二種劑料由一個(gè)以上的、用于分離第一和第二種劑料的分離裝置在橫向上從第一種劑料中分離出來(lái)；當(dāng)?shù)谝缓偷诙N劑料經(jīng)過位于用于分離第一和第二種劑料的分離裝置之外的夾子時(shí)，第一和第二種劑料在從有第一和第二成型溝糟的輥上移走之前橫向結(jié)合。
3．用第一和第二非硬化彈性豎向?qū)盈B帶成型輪胎胎面的方法，該方法的特征在于以下的步驟將第一種劑料喂進(jìn)第一對(duì)砑光輥中，輥之一有第一成型溝糟，第一種劑料在第一成型溝糟內(nèi)成型；將第一種已成型的劑料鋪放到傳送第一種已成型的劑料到第二對(duì)砑光輥的傳送裝置上；將第二種劑料喂進(jìn)第二對(duì)砑光輥內(nèi)，輥之一有第二成型溝糟，第二種劑料在第二成型溝糟內(nèi)成型；將第二種已成型的劑料鋪放在第一種已成型的劑料之上。
4．用非硬化彈性材料成型至少兩條輪胎胎面的方法，其特征在于以下的步驟將第一種胎面劑料流喂進(jìn)第一對(duì)砑光輥中，輥之一有第一和第二成型溝糟，第一種胎面劑料流在第一成型溝糟內(nèi)成型；將第二種胎面劑料流喂進(jìn)一對(duì)砑光輥中，第二種胎面劑料流在第二成型溝糟內(nèi)成型，第二種已成型的胎面劑料流由一個(gè)或以上的、用于分離第一和第二種胎面劑料流的分離裝置從第一種已成型的胎面劑料流中分離出來(lái)。
5．權(quán)利要求4的方法，其特征在于第一和第二胎面劑料流是由單個(gè)進(jìn)料裝置供給的。
6．由至少第一和第二種不同劑料成型的輪胎部件，其特征在于第一種劑料放置成與第二種劑料橫向相鄰。
7．權(quán)利要求6的輪胎部件，其特征在于部件為輪胎胎面。
8．權(quán)利要求7的輪胎胎面，其特征在于輪胎胎面有對(duì)稱的橫截面形狀，并且第一和第二種不同的胎面劑料其中至少一種具有不對(duì)稱的橫截面形狀。
9．用非硬化彈性材料同時(shí)成型至少兩條輪胎胎面的設(shè)備，該設(shè)備的特征在于第一和第二砑光輥有夾子，輥之一有第一和第二用于成型第一和第二胎面的成型溝糟；進(jìn)料裝置，用于選擇性地同時(shí)喂送第一和第二種非硬化彈性材料流至第一和第二砑光輥；橫向定位裝置，用于將第一和第二種非硬化彈性材料流定位在第一和第二砑光輥上方的預(yù)定橫向位置上，使第一和第二非硬化彈性材料流得以相應(yīng)地進(jìn)入第一和第二成型溝糟；傳送裝置，用于將第一和第二胎面從第一和第二輥上傳送出去。
全文摘要
一種從非硬化彈性帶中成型輪胎部件(10)的方法,非硬化彈性帶有兩種或多種橫向鄰接的不同劑料。該方法包括把第一種劑料喂送到一對(duì)砑光輥(350,352)中的步驟,其中輥之一(350)有成形溝槽(356)。第一劑料在成型溝槽(356)的第一部分中成型。其次,把第二劑料喂送到該對(duì)砑光輥(350,352)中。第二劑料在成型溝槽(356)的第二部分中成型。第二劑料由將第一和第二劑料分開的一個(gè)或以上的分隔裝置(30)從第一劑料中橫向分離開。
文檔編號(hào)B29C43/26GK1292748SQ98814053
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1998年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月22日
發(fā)明者J·A·本青二世, W·J·赫德, F·F·范南 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司