專利名稱：形成彈性輪胎組件及輪胎的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成彈性輪胎組件及輪胎的裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公知的是用橡膠彈性片制造輪胎組件，將橡膠割成一定長(zhǎng)度，進(jìn)行疊加或者根部連接地置于圓柱形成型鼓上。然后中心的輪胎成型鼓徑向延伸，端部受到軸向拉伸以形成輪胎的環(huán)面。加強(qiáng)帶束層和胎面膠帶覆蓋在綠色胎體的胎冠上以形成“生”的或非硫化的輪胎組件。然后將完成的輪胎組件放入輪胎模型中，在所謂的硫化過程中進(jìn)行硫化，形成輪胎。
由于輪胎組件平放在圓柱形成型鼓上裝配起來，然后延伸成環(huán)形，所以在各組件在模壓之前就承受拉力或者壓力。在硫化期間加熱組件時(shí)，不同部件的伸展會(huì)引起各橡膠部件之間的滑移。希望能使不同部件之間的滑移最小。另一個(gè)缺點(diǎn)是輪胎包括要接合的組件，會(huì)使輪胎不均勻。
輪胎制造商已經(jīng)逐漸加大了在消除輪胎不均勻方面的努力。最近，輪胎制造商利用連續(xù)的非硫化橡膠帶子來制作輪胎組件。將薄的、窄的非硫化橡膠帶子沿圓周反復(fù)纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)鼓或環(huán)形芯上，其中帶子連續(xù)層疊或疊加，以形成所需形狀的輪胎組件。例如，參見美國(guó)專利№6372070和4963207。典型地，用施加裝置將橡膠帶子直接壓延到輪胎成型鼓或環(huán)形芯上?？商鎿Q地，可以用混練橡膠形成帶子，然后運(yùn)送到輪胎鼓或芯上。
由于通常由一連續(xù)帶子形成環(huán)形輪胎組件，所以這種形成輪胎組件的帶束層壓結(jié)構(gòu)的方法具有消除連接的優(yōu)點(diǎn)。由于輪胎組件的外形可以從一種輪胎變換為另一種輪胎，所以帶束層壓結(jié)構(gòu)還有允許在制造中的彈性的優(yōu)點(diǎn)。但是，帶束層壓結(jié)構(gòu)也有一些缺點(diǎn)。首先，在帶束層壓結(jié)構(gòu)中會(huì)留有空氣或形成氣穴，在完成的輪胎組件中形成間隙。帶束層壓結(jié)構(gòu)的第二個(gè)缺點(diǎn)是由于帶束層壓結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)具有固定的幾何形狀導(dǎo)致輪胎組件的輪廓只是近似的。這種層疊結(jié)構(gòu)還會(huì)帶來一種結(jié)果，輪胎組件的外表面不光滑。通常，組件輪廓包括交錯(cuò)的頂部表面和底部表面，其引起通常稱為“發(fā)光”或變色的表面缺陷。第三個(gè)缺點(diǎn)是，需要用壓緊輥或者齒形壓輥將帶子壓緊在成型鼓或芯上，橡膠會(huì)粘在輥?zhàn)由?。還有一個(gè)缺點(diǎn)是由于組件由多層帶子形成，所以其只能與理想形狀近似。
定義輪胎的“高寬比”是指它的斷面高度(SH)與斷面寬度(SW)的比；“軸向的”和“與軸平行的”是指與輪胎旋轉(zhuǎn)軸線平行的線或方向；“胎圈”是指包括環(huán)形張力件的輪胎部分，該張力件可以包括或不包括加強(qiáng)件，如鋼絲圈包布、墊片、三角膠、胎趾及胎圈包布，以安裝設(shè)計(jì)的輪輞；“帶束層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)”是指至少兩層平行簾布，編織的或非編織的，在胎面下面，非錨定在胎圈上，相對(duì)于輪胎的中心平面具有在17度到27度范圍之間的左右簾線角度；“胎體”是指與帶子結(jié)構(gòu)、胎面、下胎面及覆蓋層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁橡膠分離的結(jié)構(gòu)，但是包括胎圈；“圓周的”是指沿著環(huán)形邊界的周長(zhǎng)延伸并與軸向正交的線或方向；“胎圈包布”是指安放在胎圈周圍的窄的帶子，防止輪輞損壞簾布層，分散輪輞上的彎曲，密封輪胎；“墊片(chipper)”是指位于輪胎胎圈部分的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；“簾線”是指一個(gè)加強(qiáng)繩，該繩組成輪胎的層結(jié)構(gòu)；“設(shè)計(jì)輪輞”是指具有特定結(jié)構(gòu)和寬度的輪輞。為了特殊的目的，設(shè)計(jì)輪輞和設(shè)計(jì)輪輞寬度都是由在輪胎生產(chǎn)地有效的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。例如，在美國(guó)，設(shè)計(jì)輪輞由輪胎和輪輞協(xié)會(huì)規(guī)定。在歐洲，輪輞由歐洲輪胎和輪輞技術(shù)組織-標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)規(guī)定，術(shù)語設(shè)計(jì)輪輞與標(biāo)準(zhǔn)尺寸輪輞相同。在日本，標(biāo)準(zhǔn)組織是日本汽車輪胎制造協(xié)會(huì)。
“中心平面(EP)”是指與輪胎旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面，經(jīng)過胎面的中心；“車輪痕”是指在零車速并且正常負(fù)載及壓力下，輪胎胎面與平坦表面接觸的襯片或者接觸區(qū)域；“氣密層”是指彈性的或者其它材料的層結(jié)構(gòu)，其形成無內(nèi)胎輪胎的內(nèi)表面并且包括輪胎中的充氣氣流；“凈總比”是指在車輪痕中胎面的面積除在車輪痕中與地面接觸的車胎橡膠的比率，所述胎面面積包括非接觸部分例如凹槽；“正常輪輞直徑”是指在輪胎胎圈所處的位置處的輪輞邊緣的平均直徑；“正常充氣壓力”是指針對(duì)輪胎的工作條件由適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的特殊設(shè)計(jì)的充氣氣壓和負(fù)載；“正常負(fù)載”是指針對(duì)輪胎的工作條件由適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的特殊設(shè)計(jì)的充氣氣壓和負(fù)載；“簾布層”是指平行簾線的橡膠覆蓋的連續(xù)的層結(jié)構(gòu)；“徑向的”或“徑向地”是指徑向朝著輪胎旋轉(zhuǎn)軸線或徑向遠(yuǎn)離輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的方向；“子午線輪胎”是指帶束的或者沿圓周受到限制的充氣的輪胎，其中層結(jié)構(gòu)的簾布層相對(duì)于輪胎中心面的角度在65度到90度之間，該簾布層從胎圈延伸到胎圈；“斷面高度(SH)”是指在中心平面上，從標(biāo)稱輪輞直徑到輪胎外直接的徑向距離；和“斷面寬度(SW)”是指輪胎正常壓力充氣24小時(shí)后側(cè)壁外部之間平行于輪胎軸線的最大直線距離，但是空載，以免由于標(biāo)牌(labeling)、裝飾品或者防護(hù)板引起側(cè)壁升高。


將通過實(shí)施例并且結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的橡膠施加(rubber applicator)裝置的側(cè)面透視圖。
圖2是圖1所示的橡膠施加機(jī)裝置的后視圖；圖3是圖1的裝置的一部分的側(cè)視圖，用虛線的方式，與輪胎成型鼓一起表示出來；圖4是圖1所示的橡膠施加機(jī)的前視圖；圖5是在圖4的5-5方向上，橡膠施加機(jī)的橫截面剖視圖；圖6是噴嘴的透視圖；圖7是在方向7-7上的圖6的噴嘴的橫截面剖視圖；圖8是舌片組件的側(cè)視圖；圖9是舌片組件的前視圖；圖10是舌片組件的側(cè)視圖；
圖11是舌片組件的后視圖；圖12是舌片組件的俯視圖；圖13是在將橡膠加到輪胎成型鼓上時(shí)，橡膠施加機(jī)和舌片組件的側(cè)視圖；圖14-16分別描述了另一種噴嘴組件的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-13所示的是橡膠施加設(shè)備100的第一實(shí)施例。該施加設(shè)備100包括迅速有效地形成彈性輪胎組件的新穎的方法和設(shè)備。設(shè)備100可以迅速有效地將的未硫化橡膠的單個(gè)連續(xù)的纏繞帶子或多個(gè)帶子形成輪胎組件。連續(xù)的未硫化橡膠的帶子可以直接用到輪胎成型表面上，如輪胎成型鼓A或環(huán)形芯(未示出)。
如圖1所示，施加設(shè)備100包括支架100(為清楚起見移走了一部分)，和橡膠施加設(shè)備組件200。該支架還可以包括支撐軌道，以在X、Y和Z方向上運(yùn)輸整個(gè)裝置(未示出)。
施加設(shè)備100包括連接到橡膠泵出設(shè)備103上的安裝凸緣102，橡膠泵出設(shè)備如壓出機(jī)、齒輪泵、齒輪泵壓出機(jī)或者橡膠噴射器(未示出)。德國(guó)，慕尼黑的VMI AZ Formenund Maschienenbau生產(chǎn)的壓出機(jī)適用于本發(fā)明。橡膠泵出裝置的橡膠或彈性、體輸出到轉(zhuǎn)移元件120上。最好如圖5所示，轉(zhuǎn)移元件120包括具有入口端122和出口端124的內(nèi)通道126。入口端122的面積最好大于出口端124的面積，形成一個(gè)面積遞減或漏斗通道126。通道126還向下傾斜(角度θ)，其中θ在相對(duì)于Y軸為大約120度到大約165度的范圍內(nèi)，更具體地是大約135-150度。轉(zhuǎn)移元件的出口端124連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的施加頭部130上，該頭部圍繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該施加頭部能夠進(jìn)行360度的轉(zhuǎn)動(dòng)，或者更具體地繞著中心位置+/-150度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
可轉(zhuǎn)動(dòng)的施加頭部130還包括內(nèi)通道132，其與漏斗通道126流體連通。通道132包括第一部分133，其與施加頭部130的旋轉(zhuǎn)軸線(也就是Z軸)基本對(duì)齊。從壓出機(jī)中流到轉(zhuǎn)移元件的入口端122的橡膠或彈性體主是定位在Y方向。因此，內(nèi)通道126、132中流動(dòng)的橡膠或彈性材料就從主要沿著Y軸流動(dòng)變?yōu)榛驹谄叫杏谛D(zhuǎn)軸線的第二方向上流動(dòng)，如在進(jìn)入可轉(zhuǎn)動(dòng)施加入口134之前沿著Z軸流動(dòng)。由于在進(jìn)入可轉(zhuǎn)動(dòng)施加頭部之前橡膠材料改變了方向，所以流體仍然不受施加頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。由于橡膠或彈性體具有記憶，所以在轉(zhuǎn)動(dòng)前改變橡膠材料的方向能夠防止材料卷曲或者另外形成不合乎需要的不均勻的流動(dòng)。
施加通道132還包括具有朝向施加噴嘴的下降區(qū)的第二部分136。施加通道136也是傾斜的，形成在相對(duì)于Y軸大約為120-150度范圍內(nèi)的角α，更具體地大約是135度。用兩個(gè)傾斜通道126、136代替一個(gè)嚴(yán)重傾斜的通道(大約是90度)，能夠減少流阻，從而形成更有效的系統(tǒng)。而且，使用包括下降區(qū)的通道還有助于提高系統(tǒng)的效率，用更少的能量就可以將使橡膠流出系統(tǒng)。
施加通道的出口端與噴嘴150的入口端流體連通。最好如圖6-7所示，噴嘴150通常包括具有一個(gè)或多個(gè)傾斜表面152、154、156、158的外圓柱型面。但是，其它噴嘴結(jié)構(gòu)也可以用于本發(fā)明，下面將做更詳細(xì)的描述。內(nèi)通道160包括朝向噴嘴外孔162的下降區(qū)。噴嘴通道160的長(zhǎng)徑比在2-15范圍內(nèi)，最好是5-7，更好是6-7。噴嘴通道可選擇地包括流量限制器165，其可以是一個(gè)在流動(dòng)方向橫向的傾斜邊。流量限制器最好位于噴嘴內(nèi)部的中心并且起到降低噴嘴中心橡膠流的速度及提高噴嘴最外圍部分的橡膠流的速度的作用。該特征有助于減少橡膠膨脹。在流量限制器之后內(nèi)通道160縮減為短管168。圖中所示的噴嘴外孔162是梯形的，但是也可以使用其它結(jié)構(gòu)，如，但不限于，正方形、矩形、三角形等。通常從噴嘴孔中輸出的橡膠帶寬度大約是15mm，但是可以在約5到30mm的范圍內(nèi)變動(dòng)。可選擇地，可以用外部或內(nèi)部加熱器(未示出)將噴嘴150加熱到一定溫度，該溫度在約0到230范圍內(nèi)，最好在約0到200范圍內(nèi)。
噴嘴還包括其它的外部結(jié)構(gòu)，如圖14-16所示。圖14描述了包括斜面邊172和梯形孔174的大致圓柱形噴嘴170。圖15和16描述了與圖14形狀相似的噴嘴176、180，但是側(cè)端178是成圓角的。
如圖13所示，通常噴嘴150與輪胎成型鼓A、芯(未示出)或其它施加表面成角度β，該角度在約0到90度范圍內(nèi)，更具體地在約35-90度范圍內(nèi)。雖然β可以是在約35-90度范圍內(nèi)，但是優(yōu)選地噴嘴輸出的橡膠與施加表面成約90度角。
噴嘴附近是可選擇的舌片組件300。舌片300可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在框架310上，該框架包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在施加裝置100上的叉端312。在舌片支撐框架310上還安裝雙液壓或氣壓缸320，壓迫舌片使施加表面配合，并且起到減震或緩沖作用。舌片也可以有彈性地安裝在支撐框架上。缸使舌片“浮”在成型鼓上，由于成型鼓跳動(dòng)或者表面不平坦，所以這個(gè)是很重要的。舌片的配合壓力可以改變，并且范圍可以是大約從0到100psi。如圖9-12所示，舌片300包括常見的外凸表面303，其具有圓形邊及與施加表面配合的斜緣330。舌片300還可以包括其它形狀，如平坦表面、凸?fàn)罨蜉椛涫降耐獗砻婊虬济妗?br> 舌片組件最好包括內(nèi)加熱器，將外表面加熱到大約200到400，最好是約350到400。因此，舌片可以起到熱封刀的作用，使新沉積下來的橡膠平滑并展開，將鄰近的橡膠帶子熔化并混合到一起，形成均質(zhì)體。由于舌片停留在橡膠上的時(shí)間很短，所以較高的舌片溫度并不會(huì)影響到橡膠的硫化。由于舌片靠在成型鼓上的壓力，舌片組件還能起到滾壓器的作用，消除氣穴。舌片的外表面還有助于形成成形組件。
下面的步驟描述了輪胎組件的形成，如側(cè)壁、胎圈包布、襯墊或其它彈性件。將橡膠或彈性件供應(yīng)到泵裝置，如噴射器、齒輪泵、壓出器或它們的組合。然后壓出物進(jìn)入施加頭部100中。在施加頭部中，彈性材料通過第一固定通道、轉(zhuǎn)移通道然后是第二通道。第一通道是固定，而轉(zhuǎn)移通道和第二通道包含在可轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部中。每個(gè)通道都包括從入口端到出口端的下降區(qū)，并且各通道均向下傾斜，從而可以利用重力。在第一和第二通道之間是很短的垂直轉(zhuǎn)移通道。在短的轉(zhuǎn)移通道中，擠出物垂直流動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部能夠在不影響橡膠流體動(dòng)態(tài)的情況下圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。流體從第二通道輸出并且進(jìn)入噴嘴。噴嘴包括下降區(qū)和流量限制器。噴嘴與輪胎成型表面或芯成一定角度。噴嘴組件能夠在離散的引導(dǎo)位置上在三個(gè)方向轉(zhuǎn)換，以精確地將橡膠鋪到成型表面上。該支撐表面可以是環(huán)形芯或圓柱形輪胎成型鼓，或者其它理想的形狀。將帶子用于環(huán)形表面的主要優(yōu)點(diǎn)是完成部件在適當(dāng)位置被精確定位在綠色非硫化狀態(tài)以便進(jìn)行模壓，而不需要對(duì)最初形成帶子的狀態(tài)的位置有任何改變。
帶狀壓出物從噴嘴輸出，具有噴嘴出口的理想形狀。如果將成型鼓或環(huán)形用做施加表面，則隨著成型鼓或芯轉(zhuǎn)動(dòng)，可以形成連續(xù)的環(huán)形帶子。能夠軸向分度(index)噴嘴以形成組件的理想形狀。通過控制系統(tǒng)能夠控制噴嘴，其中噴嘴移動(dòng)，以用多層帶子規(guī)定出所需輪胎組件的形狀。
最好被加熱過的可選擇的舌片位于噴嘴附近。舌片可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到一個(gè)框架上，在噴嘴附近。舌片組件還可以連接到緩沖裝置，如氣壓缸或者液壓缸，其可以根據(jù)成型鼓的直徑的變化(成型鼓彎曲)抑制舌片的移動(dòng)。最好將舌片組件加熱到一定溫度，以使舌片加熱附近的橡膠帶子，同時(shí)使帶子平滑并且進(jìn)行壓縮，以形成實(shí)心的整體。
各成形組件的截面是可以改變的，以使得在三角膠頂點(diǎn)的橫截面的厚度非常小或者在胎圈芯附近非常厚。整個(gè)截面也可以薄得象一個(gè)襯片組件。噴嘴和/或舌片組件能夠在多個(gè)方向上移動(dòng)，當(dāng)涂抹材料時(shí)，多個(gè)自由度使噴嘴/舌片組件形成平坦的、凸?fàn)罨蛘甙记取Ａ硗?，多個(gè)自由度還可以形成如側(cè)壁的組件。應(yīng)當(dāng)注意到，重要的是，利用本發(fā)明的技術(shù)能夠形成部分或所有輪胎組件。輪胎制造商能夠簡(jiǎn)單地選擇使用該技術(shù)能夠最有效地制造哪種組件。
根據(jù)本文的描述，本發(fā)明可能有變化。雖然出于描述本主題發(fā)明的目的示出了特定具有代表性的實(shí)施例及細(xì)節(jié)，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不脫離本主題發(fā)明的范圍的情況下，能夠得出不同的變化和改進(jìn)是顯而易見的。因此，可以理解，在由附加權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的整個(gè)希望的范圍內(nèi)，能夠?qū)μ囟▽?shí)施例進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種將彈性材料帶子施加于一個(gè)表面的裝置，該裝置特征在于與泵出裝置流體連通的噴嘴，所述噴嘴包括將彈性材料帶子施加于一個(gè)表面的出口，和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述噴嘴附近的舌片，其中所述舌片將所述彈性材料帶子壓到所述表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述舌片包括溫度在大約250到350范圍內(nèi)的外表面。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述舌片與減震裝置連接。
4.一種將彈性材料帶子施加于一個(gè)表面的裝置，該裝置特征在于與泵出裝置流體連通的噴嘴，所述噴嘴包括將彈性材料帶子施加于一個(gè)表面的出口，其中噴嘴可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支撐框架上。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在噴嘴附近的舌片，其中所述舌片將所述彈性材料帶子壓到所述表面上。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于還包括第一和第二通道，其中第一通道包括與所述泵出裝置流體連通的入口及與轉(zhuǎn)移通道流體連通的出口，其中轉(zhuǎn)移通道與第二通道的入口流體連通，所述第二通道的出口與所述噴嘴流體連通。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于第一和第二通道在從所述入口端到所述出口端的區(qū)域是下降的。
8.一種將彈性材料施加于一個(gè)表面的噴嘴施加器，噴嘴的特征在于第一和第二通道，其中第一通道具有一個(gè)下降區(qū)，長(zhǎng)/徑比在大約2-15的范圍內(nèi)，其中所述第二通道與所述第一通道流體連通，所述第二通道中包括一個(gè)流量限制器。
9.如權(quán)利要求8所述的噴嘴施加器，其特征在于長(zhǎng)/徑比在大約6-7的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的噴嘴施加器，其特征在于包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述噴嘴上的舌片。
全文摘要
一種形成環(huán)形彈性輪胎組件的方法及裝置(100)，包括步驟至少將一個(gè)彈性材料環(huán)形壓出到一個(gè)表面(60)上，通過在成型模(84)和支撐表面(60)之間形成至少一個(gè)帶子(2)，使彈性材料帶子(2)形成預(yù)定的截面，從而使帶子平滑并且分布成理想的截面。該方法可以包括用附加的帶子(2)形成多層組件。支持表面(60)可以與輪胎成型臺(tái)(200)隔開或者可以與輪胎成型臺(tái)(200)形成一體。成形的帶子可以包括一個(gè)或多個(gè)輪胎組，如側(cè)壁(20)、胎圈包布(30)、胎圈三角膠(10)、成品覆蓋層(40)、氣密層(50)或胎面(22)。
文檔編號(hào)B29D30/20GK1907672SQ20061015131
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者B·R·科赫, G·R·伯格, S·E·阿克曼, C·D·迪爾隆德 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司