专利名称：小角度拼接轮胎面的制作方法
技术领域：
本发明涉及充气轮胎的部件。更明确地说，涉及这些部件的拼接角。特别是用于高性能轮胎的薄胎面的拼接角。
例如美国专利No．5638732披露了一种装置，其能够以10°到80°之间变化的角度WA切割轮胎部件，但在专利中没有说明或建议轮胎部件实际上是以大约10°还是大约80°进行切割。只是简单说机器能够以这些角度进行切割。事实上该参考文献披露的所选胎面切割角度是22．5°。
以大于80°的拼接角切割人造橡胶胎面的好处之一是造成了拼接表面积的增加。更大的拼接表面积导致硫化态或非硫化态的人造橡胶强度都有提高。由于更高的强度主要取决于拼接的两个半片间有更多的粘接，因粘接强度与表面积有关。总的来说，拼接角θ正比于拼接的强度。
以拼接角θ大于75°切割人造橡胶的第二个优点是减少部件拼接对不一致性的敏感性，如平衡和力的变化。一般来说，拼接角θ是正比于轮胎的一致性，更大的拼接面积导致更均匀的轮胎。
将人造橡胶件以拼接角度θ切割成许多段可使用多种加工方法。胎面部件通常用在轮胎工业内统称为切片机的装置来切割。切片机一般以拼接角θ等于或小于70°切割。切片机是一个通常用水或汽来润滑的转动的圆刀片。
有些部件，如侧壁，一般用加热的横切刀，同样以拼接角θ等于或小于70°进行切割。
有些部件，如轮胎面或侧壁，一般用称作闸刀式剪切机或滚动圆片刀一般以拼接角θ等于或小于45°进行切割。
如果所用的任何切割系统将人造橡胶加热到表面硫化点，拼接强度可能被削弱。最坏的情况是拼接部分在硫化之前分离。由于这些原因，所以希望在切割的过程中不要将部件的端部加热到硫化点。
附图简单介绍
图1是轮胎部件，特别是轮胎面的透视图；图2是显示轮胎胎面拼接角的侧视图；图3是说明本发明轮胎面拼接角的侧视示意图；图4是轮胎面拼接的侧视图；图5是轮胎面拼接的侧视图，说明制造误差如何重叠并使拼接区厚过轮胎面的其余部分。
对本发明的披露本发明是关于切割充气轮胎的人造橡胶部件的方法。参考下列可能用来介绍本发明的定义可以更好地了解本发明。
‘轴向的’和‘向轴的方向地’指的是平行于轮胎转动轴的直线或方向。
‘胎体’指的是将未硫化的轮胎多层材料薄片和其它轮胎部件切成适用于拼接或已经拼接成圆柱或环状体的长度，其它的部件可以在胎体被硫化和模制成轮胎之前连接到胎体。
‘外胎’指的是轮胎的胎体和结合其上的不包括轮胎面的轮胎部件。
‘圆周的’指的是沿垂直轴向的环状轮胎表面圆周延伸的直线或方向。
‘赤道面(EP)’指的是垂直轮胎转动轴并通过轮胎面的中线的平面。
‘横向的’指的是轴向。
‘径向地’指的是从轮胎的转动轴向外或放射状的方向。
‘径向线网层轮胎’指的是束带的或在圆周方向受限的人造橡胶轮胎，其中从一胎边到另一胎边延伸的层状帘布以相对轮胎赤道面65°到90°的帘布角度敷设。
‘侧壁’指的是轮胎在轮胎面和轮胎边之间的部分。
‘轮胎面’指的是联结到轮胎胎体的橡胶或人造橡胶部件在正常充气并承受正常载荷时与路面接触的部分。
本发明涉及横切轮胎部件宽度和厚度的方法，其以相对一平面大于或等于75°的角度将部件切成预定的长度，该平面与通过部件中心的平面相垂直。通过使切割元件从部件的一侧移动到另一侧来完成切割。
使得切割元件能以角度θ大于或等于75°切割人造橡胶部件的原理是振动。切割元件在很宽的从250赫兹到5000赫兹的频率范围内振动。一般频率在2000赫兹以上认为是超声波。各种不同的超声波切割元件的设计也属于本发明的范围。低于超声波范围的频率也在机械振动机构如偏心轮或凸轮中得到利用。
振动切割元件的振幅也可以变化以优化不同人造橡胶的切割。振动切割元件的最大可用振幅相信是25毫米(0．63英寸)。
本发明将应用于特殊的轮胎部件，即是轮胎面。参考图1到4，显示了典型的轮胎面10。轮胎面10有以拼接角θ切出的第一端面12。当轮胎(未示出)进行装配，第一端面12将与轮胎面10的第二端面14相接合，轮胎面形成圆环形状。切割轮胎面10形成的表面称为第一端面12的拼接面20。拼接面20有一定的面积。胎面10有其厚度TT。切割轮胎面10的角度称作拼接角θ。
继续参考图1到3，其显示了拼接角θ，轮胎面厚度TT，和拼接长度SL之间的几何关系。拼接长度SL关系到拼接表面20的面积。通三角学，可以得出拼接长度SL等于厚度TT被拼接角的余弦除。几何表达式为SL=TT／cosθ本发明应用于有薄胎面的轮胎是非常有利的。这种轮胎面一般用于高性能轮胎。高性能轮胎的未硫化的轮胎面的厚度TT常常小于1．7厘米(0．5英寸)。有些高性能轮胎和赛车轮胎的轮胎面厚度TT小于1厘米(0．25英寸)。
在轮胎面10的厚度TT等于0．25英寸时，拼接长度SL在拼接角度为45°时仅有0．35英寸。因为轮胎面的厚度TT小，造成了非常小的拼接长度SL，导致拼接面积小。在一些应用场合，小拼接面积可能不能够达到所希望的性能。但是，在轮胎具有较厚的胎面时，相同的等于45°的拼接角θ能够产生足够的拼接面积。
回到轮胎面厚度等于0．25英寸的示例，甚至拼接角θ为60°也只能产生拼接长度0．50英寸。这样可能在某些应用场合不能满意。但，当拼接角度为80°，有效拼接长度SL为1．44英寸。在一些高性能应用场合，这个拼接长度SL是所希望的，但有时候宁愿有更大的拼接长度SL。例如，在拼接角θ等于85°和轮胎厚度TT等于0．25英寸的应用场合，有效拼接长度是2．87英寸。对于一些场合这是个不错的结果。现在本发明的所选实施例的轮胎面拼接角θ等于82°。
参考图4和图5，较长的有效拼接长度SL的一些优点将给以说明。理想情况，第一端面12的拼接长度SL将与第二端14的拼接长度SL完全相同。但是，由于现实中存在加工误差，拼接长度SL会出现变化。本发明的一个优点是，由于位于拼接处28的第一端面12的拼接长度SL长过第二端部14的拼接长度SL，在拼接处的轮胎面多出的厚度将非常小。这有很大的优越性，即跨拼接区12的轮胎面厚度TT的变化非常低。
参考图5，进一步说明这个优点。图5中的情形是其中轮胎面10的第一端面12与轮胎面10的第二端面14配合不好。对这个示例，先定义词汇‘有效拼接长度ESL’其将代表拼接表面20完全配合的部分。
继续参考图5，重叠的数量是拼接长度SL的函数。在一些应用场合有效拼接长度ESL和拼接长度SL之间的关系是有效拼接长度ESL等于60％的拼接长度SL。因此1．0英寸的拼接长度SL能得到有效拼接长度0．6英寸。这种拼接长度SL将造成0．4英寸的重叠。位于中点时，拼接处的各边各有0．2英寸的重叠OL1和OL2。
继续参考图5，当进行拼接时，拼接处的各半边叠加起来。在这种拼接处，在拼接点TTS的厚度大于位于轮胎面10另一点的轮胎面厚度TT。轮胎面10的厚度变化可以达到轮胎面厚度TT的大约5％。在高性能轮胎，轮胎面的厚度大约为0．64厘米(0．25英寸)厚，胎面厚度TT的变化大约为0．04厘米(0．015英寸)。因为高性能轮胎在高速下使用和测试，每小时速度大约在149英里以上，甚至很小的变化都是重要的。用所发明的方法和所发明的物品制成的小拼接接头对于径向受力的设备来说是难以觉察的。作为对比，在以拼接角θ为45°到85°制成的拼接处，拼接处的叠加对于径向受力的设备是很显著的。使用高性能和赛车轮胎在非常高的速度时，这些力的变化造成了径向第一谐波输入，对没有沟槽即平滑的轮胎造成了显著的振动测试，证明拼接处厚度的变化对轮胎的不均匀有作用。
非常小角度拼接的第二个优点是表面粘接面积增加了许多倍。造成了安全得多的结合。
上面介绍的所发明的拼接设计能够用线或精细超声波切割器进行切割。能够实现冷加工，意味着在拼接处不会像一般用热刀那样看到硫化现象。
本发明还有的益处和优点将通过阅读和理解下面的详细说明使本专业人士有更清楚的了解。
权利要求
1．一种切割人造橡胶部件的方法，其包括，以相对一平面角度θ横向切割所述部件宽度和厚度的步骤，该平面与通过所述部件中心线的平面垂直，和所作改进包括所述角度θ大于75°。
2．如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括沿切割元件的纵轴移动所述切割元件的步骤。
3．如权利要求2所述方法，其特征在于，在移动所述切割元件的所述步骤中，还包括停止所述切割元件的振动直到峰值低于25毫米。
4．如权利要求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进行切割，和切割表面很可取的测不到表面硫化现象，其仍旧是未硫化的。
5．如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括停止支撑靠近切割路径的所述部件的至少一侧，其中所述整个切割表面基本上是平面并相对于赤道面有恒角度θ。
6．如权利要求1所述方法，其特征在于，所述切割元件有纵向轴和所述切割元件作平行该轴并向至少一个横截所述部件方向移动。
7．如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括拉伸所述部件的步骤以帮助切割。
8．如权利要求1所述方法，其特征在于，完成所述切割是通过使所述切割元件由一边移动到另一边。
9．一轮胎部件具有第一和第二端面，在拼接处结合到一起，所述改进的特征是拼接角θ大于75°。
10．如权利要求9所述轮胎部件，其特征在于，所述拼接角大于80°。
11．如权利要求9所述轮胎部件，其特征在于，所述部件是轮胎胎面。
12．如权利要求11所述轮胎部件，其特征在于，所述轮胎面具有胎面厚度小于12．7毫米(0．50英寸)。
13．如权利要求11所述轮胎部件，其特征在于，所述轮胎面具有胎面厚度小于6．4毫米(0．25英寸)。
14．如权利要求11所述轮胎部件，其特征在于，所述轮胎面用于高性能轮胎其额定速度大于209千米／小时(130英里／小时)。
15．一轮胎有轮胎面，所述轮胎面具有第一和第二端面，在拼接处结合到一起，所述改进的特征是拼接角θ大于75°。
16．如权利要求15所述轮胎，其特征在于，所述拼接角大于80°。
17．如权利要求15所述轮胎，其特征在于，所述部件是个轮胎面。
18．如权利要求17所述轮胎，其特征在于，所述轮胎面有轮胎面厚度小于12．7毫米(0．50英寸)。
19．如权利要求17所述轮胎，其特征在于，所述轮胎面用于高性能轮胎，其额定速度超过209千米／小时(130英里／小时)。
全文摘要
一轮胎面(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)造成的表面称作第一端面(12)的拼接表面(20)。胎面(10)有胎面厚度TT。切割胎面(10)的角度称作拼接角θ。几何表达式为:SL=TT/cosθ本发明应用于具有薄胎面的轮胎是非常有利的。薄胎面一般用在高性能轮胎,其胎面厚度可以薄到一厘米(0.25英寸)。本发明的首选实施例中其胎面的拼接角度为82°。
文档编号B29C65/00GK1294552SQ9881405
公开日2001年5月9日 申请日期1998年5月22日 优先权日1998年5月22日
发明者J·A·本青二世, W·J·赫德, D·R·道宁 申请人:固特异轮胎和橡胶公司