專利名稱：輪胎所用的胎圈構造方法與設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于構造輪胎所用的環狀構件的方法與設備，尤其涉及成型于轉動式環形型撐上的輪胎用的環狀胎圈構件的構造。
背景技術：
通過順序地將輪胎構件材料層壓于轉動式環形型撐或芯軸上而成型輪胎的技術在本領域內眾所周知。按照這種層壓方式施加到型撐上的構件可以包括輪胎胎圈，其包括由簾布包裹并且形狀適于與作為基底的橡膠輪輞相配的環狀伸張層。在一些現有技術中，通過層壓作為基底的橡膠條，以及隨后施加單纏繞股的線/纜線、第二橡膠層等等直至完成適當數量的胎圈股為止，從而將輪胎胎圈成型于轉動式環上。
盡管在環形型撐上成型輪胎的層壓方法是對其它替代方法的改進并且已被廣泛接受，但是這種成型過程仍保留有若干缺點，這就阻礙了這種方法成為滿足所有工業需求的解決方案。首先，層壓成型技術需要將包括胎圈結構在內的每個輪胎構件預制成實心帶。通常，這些帶需要盤存，這就進一步增加了這個過程的成本。長期存儲這些帶還可能引起材料性能特征的老化，并對由其制成的輪胎的質量產生不利影響。而且，使得預制胎圈帶在型撐上成層的過程費力且較慢，從而增加了產品的制造成本。另外，在層壓過程中，纜線的安置和定位并未得到仔細控制，因而最終得到的胎圈結構可能會遭受在內層與外層的界限之內的纜線未對準的問題。因而，遭受纜線錯位問題的輪胎的性能或質量可能就會因此受到損害。此外，依據現有技術，利用將各層順序地層壓于型撐上而成型胎圈的過程所需要的時間相當長，因而不合時宜地增加了輪胎制造的總成本。
發明內容
為了能夠構造包括彈性體構件和線型構件(金屬或其它材料)的輪胎構件，如胎圈結構，本發明將兩種材料同時施加于轉動式環形支承件或型撐上。在高溫下利用彈性體構件材料增壓的噴嘴放置成與轉動式環支承件處于干涉關系。根據本發明的一個方面，噴嘴在施加點處帶有離隙以便使得正在施加于環上的橡膠的輪廓在多個側上由噴嘴噴出點的離隙決定，而在其它側上由環的表面決定。穿過相同噴嘴的第二條路徑用于送進線型材料的一個或多個股以便同時施加橡膠和股，從而構造輪胎胎圈構件。所噴出的彈性體構件和線構件可以施加于環上的預施加彈性體層上。依據本發明的另一個方面，公開了一種方法，包括以下步驟，將噴嘴放置于環形支承件或型撐的干涉位置上，放置并同時通過噴嘴將基本上呈半固態的彈性體構件的足夠長的流，以及位于流內優選位置處的足夠長的至少一條線構件按照預定胎圈構型噴射至環上。依據本發明的另一個方面，通過按照前文所概述的方式同時噴射彈性體和纜線構件，而將一種胎圈構件順序地構造于環支承件上。
以下將通過實例并參看附圖對本發明進行描述，其中圖1為依據本發明的部分以環形支承件的剖視圖示出的透視圖，其中環狀構件施加于該環形支承件上；圖2為環形支承件的剖視圖，示出了按照與其成干涉關系放置的噴嘴；圖3為依據本發明構制的噴嘴的放大透視圖；以及圖4為部分以噴嘴的剖視圖示出的前透視圖，示出了噴嘴施加點處的離隙構型。
具體實施例方式
首先參看圖1和2，示出了一種輪胎成型設備10，其基本上包括轉動式環支承件12、軸向樞軸傳動軸14和胎圈構件噴射組件16。轉動式支承件12，本文中也稱作型撐，其包括沿著環形邊緣20、22聯接于中心轂24上的環形輪胎成形表面18。支承件12可以由任何工業上常見的適用材料如鋼形成。支承件12可以具有整體、固定式幾何構造，或者可以包括多個段，這些段在輪胎成型周期過程中壓潰或者發生其它方式的相對運動以便改變支承件的幾何形狀。在輪胎成型過程中，傳動軸14聯接著以便轉動輪轂24并由此轉動環狀表面18。表面18被構置成待成型于結構上的輪胎的形狀。按照預期，彈性體材料層，如橡膠或橡膠組合物，將在成型的第一階段中施加于表面18上以便形成胎體。胎體通常可以包括一個或多個簾線層和一對胎側、一對三角膠芯、內襯層(用于無內胎輪胎)、一對胎圈包布，并可能包括一對膠質胎肩沿條。可以使用其它附加構件，甚至可以代替一些上述的那些構件。
典型的輪胎成型機包括輪胎成型鼓，各種輪胎構件按照連續的層包繞著該輪胎成型鼓，包括如內襯層、一個或多個簾布層、任選的胎側增強層和胎圈區域插件(例如三角膠芯)、胎側和輪胎胎邊圈(胎圈)。在這種成層之后，簾布層端部包繞在胎圈上，輪胎被吹起成環形，并施加胎面/帶束層包裝。通常，輪胎成型鼓處于車間地板上的固定位置上，并且使用對準于固定式成型鼓上的基準點的工具來手動或自動地施加各層構件，以便保證按照所需的準確度放置構件。工具通常相對于輪胎成型鼓固定，例如相對于從支承著輪胎成型鼓的同一框架(機座)延伸的臂上的導輪固定。
本發明意欲提供一種用于將諸如輪胎胎圈之類的環狀構件成型于環形支承件12上的新穎方式。為了便于這個過程，施加器組件16被鄰近轉動式環形支承件12放置，并且，更特別而言，鄰近靠近其外邊緣22的表面18放置，如圖2中所示。施加器組件16包括安裝托架26和彈性體構件容器28。在本文中用到時，“彈性體構件”優選地，但并非必須為用作胎圈彈性體的本工業內常見類型的橡膠或橡膠組合化合物。
參看圖1、2和3，組件16還包括長噴射頭組件30，其包括延伸至前尖端34的長噴嘴32。第一通道36在尖端34處具有開口37，并且沿著噴嘴32的縱向軸向向后延伸。噴嘴的前端包括向下延伸至尖端34的錐形表面39。第二纜線通道38延伸穿過噴嘴32的前端并且出口位于傾斜表面39處。安裝環狀凸緣40置于噴嘴32的后端并且包括多個安裝孔42。噴射頭組件30的構型和構造意欲表示多種備選構型中的一種，本發明所屬領域的普通技術人員應當清楚這點。本發明并非意欲將運載彈性體胎圈構件和纜線構件至噴射器組件的施加端的通道限制于所示位置和分配關系。如下所述的能夠保證必需同時施加彈性體和纜線構件至目標環狀表面的其它構型也意欲包括于本發明的范圍之內。
在圖4中看得最清楚，所提供的纜線44穿過噴嘴前端延伸至表面39。纜線44被裝于位于前噴嘴端之后的殼或腔46內，并且從其延伸至根據需求沿軸向向前供給纜線至噴嘴32前端的纜線供應機構如卷筒(未示出)。在構造胎圈纜線過程中，纜線44由工業上常見的適用材料構造而成，例如但不限于鋼。如果需要，纜線44可包括單股或由多股構成的扭絞構造。
彈性體化合物52作為流從噴嘴32流出的前端或尖端34由包括相對側壁48(圖3在剖視圖中示出了其中之一)和內側端壁50的離隙所限定。出口腔或離隙的尺寸和形狀確定了從噴嘴32流出的彈性體化合物流的截面構型。圖4中所示的角度θ由表面39的斜率限定并且優選地但并非必須為大致六十度。離隙角影響著施加參數例如流特征并且可在不背離本發明的情況下進行改變以便調節此類參數。
從圖1、2、3和4應當理解意欲被放置成與環形支承體12的環形表面18處于干涉關系的這種施加器組件16。在本文中用到時，“干涉”是指與環形表面18的充分靠近關系以便使得從噴嘴放出的材料將被置于表面18上的目標位置上。因此，“干涉”關系可以但并非必須為噴嘴與表面18之間的接觸關系。在形成環狀物體例如輪胎的過程中，環狀支承件12可進行轉動并且輪胎的各個構件被成層于表面18上。盡管優選地，當噴射器組件16隨著環轉動而繞著環的周邊運動從而施加構件時，環形支承件12可轉動，但本發明的實踐并不想限定于此。在其它構型中，噴射器系統16與環形支承件的相對運動可被設計成其它方式。圖中并未示出用于旋轉支承件傳動軸14、噴射器組件16和轉動支承件12的裝置。市場上可買到適用的轉動驅動馬達和控制器，并且可易于實現這一目的。
依次，依據本發明，可通過同時將兩種材料施加于轉動式環狀支承件上而將環狀胎圈結構構造于支承表面18上。這兩種構件包括作為流從噴嘴端34的離隙開口流出的彈性體構件52和從纜線通道38的出口出現的、通常為由金屬或其它材料形成的纜線44的線型構件。當纜線44連續地從纜線通道38出來時，纜線44就被置于從離隙出口腔37出來的彈性體構件材料流內。噴嘴32被加壓至適當高的水平并且彈性體構件材料在適當高的溫度下由常規型設備推動穿過噴嘴以便將材料52保持于半固態。
噴嘴噴射出的材料52的流的截面型式由施加點處的離隙構型、噴射器組件施加于環上的壓力、橡膠組合物溫度和成分以及噴嘴壓力決定。因此，橡膠流的截面型式在三個側面上由離隙的側壁48和50決定，而沿著第四側面由轉動式環支承件的表面18決定。因此，當流以半固態形式在壓力下施加于轉動式環形支承件上時，表面18就與離隙的側壁構型配合工作以便限定橡膠流的截面形狀。盡管優選實施例推薦具有四邊形截面型式的材料52流，但是本發明預想如果需要的話，在噴嘴尖端處的離隙構型可以改變成其它替代構型以便形成具有其它替代截面構型的材料流。
穿過同一噴嘴32的第二通道用來送進胎圈的線型材料的一股或多股44。纜線44的進料在最優位置處被引入彈性體構件材料52的流中，并且在這個位置處將纜線物理上包裝于流內就保證了纜線將相對于轉動式環形支承件表面具有最優定位。這樣，同時施加纜線和彈性體構件層就實現了較高制造效率，并且改進了將纜線放于彈性體橡膠流內以及隨后放于轉動式環形支承件上的準確性。而且，股44可被切斷并且停止，而橡膠繼續進行施加，或者股44可被引入早已流動的材料52流中。
可以預想，彈性體構件材料52將以具有足夠低粘度的半固態形式被供向噴嘴的施加點以便保持由噴嘴離隙和轉動式環所限定的形狀，但是又具有足夠高的粘度以便從噴嘴進行可控、加壓噴射。一旦被施加于轉動式環形支承件上時，橡膠材料就會熔合至已預置于其上的橡膠基輪胎構件上。將半固態胎圈彈性體橡膠施加于轉動式環形支承件上的預置輪胎層上就建立了確定的結合。此外，與橡膠構件同時施加的置于橡膠流內的纜線還提供了另一優點，即通過基本上在纜線之上或在纜線的所有側面上提供涂層而將纜線44與橡膠52保持就位。這樣，環形表面18就被通過同時施加彈性體構件材料和纜線構件而形成的環狀胎圈所圍繞。此后，可以將剩余的輪胎構件成型于環狀支承件12上并且按照常規方式硫化以便形成成品。
盡管本發明特別施加于形成輪胎胎圈，但是也可以具有其它應用場合。舉例來說，在并不是想為本發明定界的情況下，本公開內容還可廣泛應用于形成任何彈性體環狀體，包括但不限于輪胎帶束層、纏繞敷面層、以及簾布層構件，其中環狀體構造的一部分包括套于彈性體構件內的線型構件。在這些應用場合中，同時從噴嘴噴射系統施加此類線型構件及彈性體構件將證明很有利。
可以根據此處所提供的對本發明的描述對本發明進行變動。盡管為了對本發明進行舉例說明在上文示出了特定典型實施例和細節，但本發明所屬領域的普通技術人員應當清楚，在不超出本發明的范圍的情況下，可以對本發明作出各種變化和改動。因此，應當理解，可以對所述的特定實施例做出改變，而這將在由以下所附權利要求限定的本發明的整個范圍之內。
權利要求
1.一種用于制造輪胎所用的包括彈性體構件和至少一個線構件的環狀胎圈的方法，其特征在于以下各個步驟a.定位環形支承件；b.將施加器噴嘴放置于與環形支承件干涉的位置上；c.放置并至少在一定時期內同時通過噴嘴將基本上呈半固態的彈性體構件的足夠長的流，以及位于流內的足夠長的至少一條線構件按照預定胎圈構型施加至環形支承件上。
2.根據權利要求1所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，在環形支承件上預成層彈性體輪胎層的步驟。
3.根據權利要求2所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，在從噴嘴施加彈性體構件和至少一個線構件期間轉動環形支承件的步驟。
4.根據權利要求1所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，在從施加噴嘴施加彈性體和至少一個線構件的同時轉動環形支承件和其上的彈性體層的步驟。
5.根據權利要求1所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，由噴嘴中的離隙至少部分地限定施加噴嘴的施加點處的預定胎圈構型的步驟。
6.根據權利要求5所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，由環形支承件至少部分地限定預定胎圈構型的一側的步驟。
7.根據權利要求6所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，由噴嘴離隙的至少三個側面限定預定胎圈構型的至少三個側面以及由環形支承件限定至少一個側面的步驟。
8.根據權利要求1所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，在施加之前在噴嘴內的高溫下加壓彈性體構件的步驟。
9.根據權利要求1所述的制造環狀胎圈的方法，其特征還在于，將至少一條線定位于流內的優選位置處并且在對彈性體構件進行施加后硫化期間將至少一條線保持于優選位置上的步驟。
10.根據權利要求9所述的制造環狀胎圈的方法，其特征在于，至少一條線的優選位置基本上位于流的中央。
11.一種用于形成包括彈性體構件和至少一個線構件的類型的輪胎所用的環狀胎圈的設備，這種設備的特征在于a.環形支承件；b.與環形支承件處于干涉關系的噴嘴裝置；c.噴嘴裝置將基本上呈半固態的彈性體構件的足夠長的流以及位于流內的足夠長的至少一條線構件按照預定胎圈構型噴射至環形支承件上。
12.根據權利要求11所述的設備，其特征還在于，用于相對于噴嘴裝置轉動環形支承件的裝置。
13.根據權利要求11所述的設備，其特征還在于，噴嘴裝置包括位于噴射口處的離隙以便至少部分地限定預定胎圈構型。
14.根據權利要求13所述的設備，其特征還在于，預定胎圈構型至少部分地由環形支承件和注射口離隙限定。
15.一種形成有包括彈性體構件和至少一個線構件的環狀胎圈的輪胎，形成輪胎的過程的特征在于以下各個步驟a.定位環形支承件表面；b.將噴嘴放置于與環形支承件表面干涉的位置上；c.放置并至少在一定時期內同時通過噴嘴將呈充分半固態的彈性體構件的足夠長的流，以及位于流內的足夠長的至少一條線構件按照預定胎圈構型噴射至彈性體層上。
16.通過根據權利要求15所述的過程形成的輪胎，其特征還在于，在從噴嘴噴射彈性體構件和至少一個線構件的同時相對于噴嘴轉動環形支承件的步驟。
17.通過根據權利要求16所述的過程形成的輪胎，其特征還在于，在噴射口處由噴嘴中的離隙至少部分地限定預定胎圈構型的步驟。
18.通過根據權利要求17所述的過程形成的輪胎，其特征還在于，由噴嘴離隙的至少三個側面限定預定胎圈構型的至少三個側面以及由環形支承件限定至少一個側面的步驟。
19.通過根據權利要求18所述的過程形成的輪胎，其特征還在于，在環形支承件轉動的同時將至少一條線定位于流內的優選位置處以及從噴嘴噴射彈性體構件和至少一條線構件的步驟。
全文摘要
一種用于制造環狀輪胎構件例如輪胎胎圈的方法與設備，包括定位環形支承件；將噴嘴放置成與環形支承件處于干涉關系；以及同時通過噴嘴將呈適當流體狀態的彈性體帶束層構件材料的連續流，以及位于流內的連續長度的至少一條線構件按照預定胎圈構型噴射至環形支承件上。胎圈構型至少部分地由噴嘴噴射口中的離隙和在其上形成胎圈的環形支承件限定。轉動環形支承件可與同時噴射彈性體構件和線構件聯同進行以便形成環狀胎圈結構。可以通過這種方法與設備來構造具有所需胎圈構型和定位的輪胎。
文檔編號B29D30/48GK1676313SQ200510062640
公開日2005年10月5日 申請日期2005年4月1日 優先權日2004年4月1日
發明者C·D·戴爾倫德, G·R·伯格, B·R·科赫, D·R·休斯頓 申請人:固特異輪胎和橡膠公司