專利名稱：小角度拼接輪胎面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充氣輪胎的部件。更明確地說，涉及這些部件的拼接角。特別是用于高性能輪胎的薄胎面的拼接角。
例如美國專利No．5638732披露了一種裝置，其能夠以10°到80°之間變化的角度WA切割輪胎部件，但在專利中沒有說明或建議輪胎部件實際上是以大約10°還是大約80°進(jìn)行切割。只是簡單說機器能夠以這些角度進(jìn)行切割。事實上該參考文獻(xiàn)披露的所選胎面切割角度是22．5°。
以大于80°的拼接角切割人造橡膠胎面的好處之一是造成了拼接表面積的增加。更大的拼接表面積導(dǎo)致硫化態(tài)或非硫化態(tài)的人造橡膠強度都有提高。由于更高的強度主要取決于拼接的兩個半片間有更多的粘接，因粘接強度與表面積有關(guān)?？偟膩碚f，拼接角θ正比于拼接的強度。
以拼接角θ大于75°切割人造橡膠的第二個優(yōu)點是減少部件拼接對不一致性的敏感性，如平衡和力的變化。一般來說，拼接角θ是正比于輪胎的一致性，更大的拼接面積導(dǎo)致更均勻的輪胎。
將人造橡膠件以拼接角度θ切割成許多段可使用多種加工方法。胎面部件通常用在輪胎工業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱為切片機的裝置來切割。切片機一般以拼接角θ等于或小于70°切割。切片機是一個通常用水或汽來潤滑的轉(zhuǎn)動的圓刀片。
有些部件，如側(cè)壁，一般用加熱的橫切刀，同樣以拼接角θ等于或小于70°進(jìn)行切割。
有些部件，如輪胎面或側(cè)壁，一般用稱作閘刀式剪切機或滾動圓片刀一般以拼接角θ等于或小于45°進(jìn)行切割。
如果所用的任何切割系統(tǒng)將人造橡膠加熱到表面硫化點，拼接強度可能被削弱。最壞的情況是拼接部分在硫化之前分離。由于這些原因，所以希望在切割的過程中不要將部件的端部加熱到硫化點。
附圖簡單介紹

圖1是輪胎部件，特別是輪胎面的透視圖；圖2是顯示輪胎胎面拼接角的側(cè)視圖；圖3是說明本發(fā)明輪胎面拼接角的側(cè)視示意圖；圖4是輪胎面拼接的側(cè)視圖；圖5是輪胎面拼接的側(cè)視圖，說明制造誤差如何重疊并使拼接區(qū)厚過輪胎面的其余部分。
對本發(fā)明的披露本發(fā)明是關(guān)于切割充氣輪胎的人造橡膠部件的方法。參考下列可能用來介紹本發(fā)明的定義可以更好地了解本發(fā)明。
‘軸向的’和‘向軸的方向地’指的是平行于輪胎轉(zhuǎn)動軸的直線或方向。
‘胎體’指的是將未硫化的輪胎多層材料薄片和其它輪胎部件切成適用于拼接或已經(jīng)拼接成圓柱或環(huán)狀體的長度，其它的部件可以在胎體被硫化和模制成輪胎之前連接到胎體。
‘外胎’指的是輪胎的胎體和結(jié)合其上的不包括輪胎面的輪胎部件。
‘圓周的’指的是沿垂直軸向的環(huán)狀輪胎表面圓周延伸的直線或方向。
‘赤道面(EP)’指的是垂直輪胎轉(zhuǎn)動軸并通過輪胎面的中線的平面。
‘橫向的’指的是軸向。
‘徑向地’指的是從輪胎的轉(zhuǎn)動軸向外或放射狀的方向。
‘徑向線網(wǎng)層輪胎’指的是束帶的或在圓周方向受限的人造橡膠輪胎，其中從一胎邊到另一胎邊延伸的層狀簾布以相對輪胎赤道面65°到90°的簾布角度敷設(shè)。
‘側(cè)壁’指的是輪胎在輪胎面和輪胎邊之間的部分。
‘輪胎面’指的是聯(lián)結(jié)到輪胎胎體的橡膠或人造橡膠部件在正常充氣并承受正常載荷時與路面接觸的部分。
本發(fā)明涉及橫切輪胎部件寬度和厚度的方法，其以相對一平面大于或等于75°的角度將部件切成預(yù)定的長度，該平面與通過部件中心的平面相垂直。通過使切割元件從部件的一側(cè)移動到另一側(cè)來完成切割。
使得切割元件能以角度θ大于或等于75°切割人造橡膠部件的原理是振動。切割元件在很寬的從250赫茲到5000赫茲的頻率范圍內(nèi)振動。一般頻率在2000赫茲以上認(rèn)為是超聲波。各種不同的超聲波切割元件的設(shè)計也屬于本發(fā)明的范圍。低于超聲波范圍的頻率也在機械振動機構(gòu)如偏心輪或凸輪中得到利用。
振動切割元件的振幅也可以變化以優(yōu)化不同人造橡膠的切割。振動切割元件的最大可用振幅相信是25毫米(0．63英寸)。
本發(fā)明將應(yīng)用于特殊的輪胎部件，即是輪胎面。參考圖1到4，顯示了典型的輪胎面10。輪胎面10有以拼接角θ切出的第一端面12。當(dāng)輪胎(未示出)進(jìn)行裝配，第一端面12將與輪胎面10的第二端面14相接合，輪胎面形成圓環(huán)形狀。切割輪胎面10形成的表面稱為第一端面12的拼接面20。拼接面20有一定的面積。胎面10有其厚度TT。切割輪胎面10的角度稱作拼接角θ。
繼續(xù)參考圖1到3，其顯示了拼接角θ，輪胎面厚度TT，和拼接長度SL之間的幾何關(guān)系。拼接長度SL關(guān)系到拼接表面20的面積。通三角學(xué)，可以得出拼接長度SL等于厚度TT被拼接角的余弦除。幾何表達(dá)式為SL=TT／cosθ本發(fā)明應(yīng)用于有薄胎面的輪胎是非常有利的。這種輪胎面一般用于高性能輪胎。高性能輪胎的未硫化的輪胎面的厚度TT常常小于1．7厘米(0．5英寸)。有些高性能輪胎和賽車輪胎的輪胎面厚度TT小于1厘米(0．25英寸)。
在輪胎面10的厚度TT等于0．25英寸時，拼接長度SL在拼接角度為45°時僅有0．35英寸。因為輪胎面的厚度TT小，造成了非常小的拼接長度SL，導(dǎo)致拼接面積小。在一些應(yīng)用場合，小拼接面積可能不能夠達(dá)到所希望的性能。但是，在輪胎具有較厚的胎面時，相同的等于45°的拼接角θ能夠產(chǎn)生足夠的拼接面積。
回到輪胎面厚度等于0．25英寸的示例，甚至拼接角θ為60°也只能產(chǎn)生拼接長度0．50英寸。這樣可能在某些應(yīng)用場合不能滿意。但，當(dāng)拼接角度為80°，有效拼接長度SL為1．44英寸。在一些高性能應(yīng)用場合，這個拼接長度SL是所希望的，但有時候?qū)幵赣懈蟮钠唇娱L度SL。例如，在拼接角θ等于85°和輪胎厚度TT等于0．25英寸的應(yīng)用場合，有效拼接長度是2．87英寸。對于一些場合這是個不錯的結(jié)果?，F(xiàn)在本發(fā)明的所選實施例的輪胎面拼接角θ等于82°。
參考圖4和圖5，較長的有效拼接長度SL的一些優(yōu)點將給以說明。理想情況，第一端面12的拼接長度SL將與第二端14的拼接長度SL完全相同。但是，由于現(xiàn)實中存在加工誤差，拼接長度SL會出現(xiàn)變化。本發(fā)明的一個優(yōu)點是，由于位于拼接處28的第一端面12的拼接長度SL長過第二端部14的拼接長度SL，在拼接處的輪胎面多出的厚度將非常小。這有很大的優(yōu)越性，即跨拼接區(qū)12的輪胎面厚度TT的變化非常低。
參考圖5，進(jìn)一步說明這個優(yōu)點。圖5中的情形是其中輪胎面10的第一端面12與輪胎面10的第二端面14配合不好。對這個示例，先定義詞匯‘有效拼接長度ESL’其將代表拼接表面20完全配合的部分。
繼續(xù)參考圖5，重疊的數(shù)量是拼接長度SL的函數(shù)。在一些應(yīng)用場合有效拼接長度ESL和拼接長度SL之間的關(guān)系是有效拼接長度ESL等于60％的拼接長度SL。因此1．0英寸的拼接長度SL能得到有效拼接長度0．6英寸。這種拼接長度SL將造成0．4英寸的重疊。位于中點時，拼接處的各邊各有0．2英寸的重疊OL1和OL2。
繼續(xù)參考圖5，當(dāng)進(jìn)行拼接時，拼接處的各半邊疊加起來。在這種拼接處，在拼接點TTS的厚度大于位于輪胎面10另一點的輪胎面厚度TT。輪胎面10的厚度變化可以達(dá)到輪胎面厚度TT的大約5％。在高性能輪胎，輪胎面的厚度大約為0．64厘米(0．25英寸)厚，胎面厚度TT的變化大約為0．04厘米(0．015英寸)。因為高性能輪胎在高速下使用和測試，每小時速度大約在149英里以上，甚至很小的變化都是重要的。用所發(fā)明的方法和所發(fā)明的物品制成的小拼接接頭對于徑向受力的設(shè)備來說是難以覺察的。作為對比，在以拼接角θ為45°到85°制成的拼接處，拼接處的疊加對于徑向受力的設(shè)備是很顯著的。使用高性能和賽車輪胎在非常高的速度時，這些力的變化造成了徑向第一諧波輸入，對沒有溝槽即平滑的輪胎造成了顯著的振動測試，證明拼接處厚度的變化對輪胎的不均勻有作用。
非常小角度拼接的第二個優(yōu)點是表面粘接面積增加了許多倍。造成了安全得多的結(jié)合。
上面介紹的所發(fā)明的拼接設(shè)計能夠用線或精細(xì)超聲波切割器進(jìn)行切割。能夠?qū)崿F(xiàn)冷加工，意味著在拼接處不會像一般用熱刀那樣看到硫化現(xiàn)象。
本發(fā)明還有的益處和優(yōu)點將通過閱讀和理解下面的詳細(xì)說明使本專業(yè)人士有更清楚的了解。
權(quán)利要求
1．一種切割人造橡膠部件的方法，其包括，以相對一平面角度θ橫向切割所述部件寬度和厚度的步驟，該平面與通過所述部件中心線的平面垂直，和所作改進(jìn)包括所述角度θ大于75°。
2．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括沿切割元件的縱軸移動所述切割元件的步驟。
3．如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，在移動所述切割元件的所述步驟中，還包括停止所述切割元件的振動直到峰值低于25毫米。
4．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述θ大于或等于82°，所述切割元件依靠摩擦進(jìn)行切割，和切割表面很可取的測不到表面硫化現(xiàn)象，其仍舊是未硫化的。
5．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括停止支撐靠近切割路徑的所述部件的至少一側(cè)，其中所述整個切割表面基本上是平面并相對于赤道面有恒角度θ。
6．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述切割元件有縱向軸和所述切割元件作平行該軸并向至少一個橫截所述部件方向移動。
7．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括拉伸所述部件的步驟以幫助切割。
8．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，完成所述切割是通過使所述切割元件由一邊移動到另一邊。
9．一輪胎部件具有第一和第二端面，在拼接處結(jié)合到一起，所述改進(jìn)的特征是拼接角θ大于75°。
10．如權(quán)利要求9所述輪胎部件，其特征在于，所述拼接角大于80°。
11．如權(quán)利要求9所述輪胎部件，其特征在于，所述部件是輪胎胎面。
12．如權(quán)利要求11所述輪胎部件，其特征在于，所述輪胎面具有胎面厚度小于12．7毫米(0．50英寸)。
13．如權(quán)利要求11所述輪胎部件，其特征在于，所述輪胎面具有胎面厚度小于6．4毫米(0．25英寸)。
14．如權(quán)利要求11所述輪胎部件，其特征在于，所述輪胎面用于高性能輪胎其額定速度大于209千米／小時(130英里／小時)。
15．一輪胎有輪胎面，所述輪胎面具有第一和第二端面，在拼接處結(jié)合到一起，所述改進(jìn)的特征是拼接角θ大于75°。
16．如權(quán)利要求15所述輪胎，其特征在于，所述拼接角大于80°。
17．如權(quán)利要求15所述輪胎，其特征在于，所述部件是個輪胎面。
18．如權(quán)利要求17所述輪胎，其特征在于，所述輪胎面有輪胎面厚度小于12．7毫米(0．50英寸)。
19．如權(quán)利要求17所述輪胎，其特征在于，所述輪胎面用于高性能輪胎，其額定速度超過209千米／小時(130英里／小時)。
全文摘要
一輪胎面(10)具有以角度θ切出的第一端面(12)。切割胎面(10)造成的表面就是拼接表面(20)。切割胎面(10)造成的表面稱作第一端面(12)的拼接表面(20)。胎面(10)有胎面厚度TT。切割胎面(10)的角度稱作拼接角θ。幾何表達(dá)式為:SL=TT/cosθ本發(fā)明應(yīng)用于具有薄胎面的輪胎是非常有利的。薄胎面一般用在高性能輪胎,其胎面厚度可以薄到一厘米(0.25英寸)。本發(fā)明的首選實施例中其胎面的拼接角度為82°。
文檔編號B29C65/00GK1294552SQ9881405
公開日2001年5月9日 申請日期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, D·R·道寧 申請人:固特異輪胎和橡膠公司