專利名稱：不需磨削的輪胎均勻性校正方法、設(shè)備及由此生產(chǎn)的輪胎的制作方法
本申請是申請日為1993年4月3日，申請?zhí)枮?3103561.9，發(fā)明名稱為“不需磨削的輪胎均勻性校正方法、設(shè)備及由此生產(chǎn)的輪胎”的分案申請。
本發(fā)明涉及一種車用氣壓輪胎，及校正該輪胎的至少一個均勻特性的方法和設(shè)備。本發(fā)明特別涉及輪胎均勻性的校正，例如徑向力變化和/或錐度校正，而不需磨削輪胎的任何部分。
人們知道輪胎工業(yè)中存在著一個問題，即當(dāng)采用片狀和/或條狀材料制造圓環(huán)形徑向氣壓輪胎時很難保證每次生產(chǎn)的輪胎都相同。一個典型的氣壓徑向輪胎包括一對沿軸向間隔開并且在圓周方向上不可拉伸的胎緣，胎緣之間有簾布層，該簾布層的軸向相對的端部分別固定在胎緣上。上述簾布層包括若干平行排布的加強(qiáng)件。上述簾布層制成圓環(huán)形，其徑向外側(cè)的胎冠中有帶狀包層。胎冠橡膠和側(cè)壁橡膠分別覆蓋在帶狀包層和簾布層上。
輪胎組裝并硫化后，典型地，輪胎將接受均勻特性測試。這里，“均勻”定義為一種“完美”的或“理想的”輪胎，當(dāng)它轉(zhuǎn)動并被測試時將產(chǎn)生確定的測量特性值?！熬鶆蛱匦浴倍x為輪胎測試期間，某些特性與完美輪胎的特性的偏差。
輪胎的均勻特性測試工作一般始于把充脹的輪胎安裝到均勻性測試機(jī)的測試軸上。一個測試輪移動過來與輪胎接觸，在徑向上給輪胎造成一定的偏移量。一個鎖定機(jī)構(gòu)把測試輪的轉(zhuǎn)動軸與輪胎轉(zhuǎn)動軸的相對位置固定下來，測試輪轉(zhuǎn)動，帶動輪胎轉(zhuǎn)動。與測試輪相連的傳感器檢測輪胎轉(zhuǎn)動時由輪胎傳給測試輪的徑向和側(cè)向載荷。
在輪胎上進(jìn)行的一種普通的均勻特性測試是測試徑向力的變化。徑向力變化一般被表述為輪胎轉(zhuǎn)動期間檢測到的壓著測試輪的力的變化。上述徑向力變化可以用第一諧波徑向力變化至第N個諧波徑向力變化的組合來表示，也可以用一個復(fù)合徑向力變化來表示。第N個諧波是復(fù)合徑向力變化的傅立葉順序分析中的最后的諧波，該復(fù)合徑向力變化被認(rèn)為是精確地確定了徑向力的變化。在輪胎和汽車工業(yè)中已知，車輛的駕駛性一般受輪胎的第一諧波徑向力變化的影響最大。第一諧波徑向力變化通常與輪胎的“徑向跳動”相關(guān)聯(lián)。徑向跳動被定義為轉(zhuǎn)動軸線至輪胎冠外緣周的各半徑之差。
在輪胎上進(jìn)行的另一種均勻特性測試是測試錐度。錐度被定義為轉(zhuǎn)動著的輪胎產(chǎn)生一側(cè)向力的趨勢，而不考慮轉(zhuǎn)動方向。錐度被表述為帶載輪胎在兩個方向上轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的平均側(cè)向力。
在采用片材和/或帶材制造輪胎時可能會產(chǎn)生這些均勻特性問題。這些均勻特性可以被簡單地看成是與輪胎外圓周的理想圓度的差，與理想輪胎轉(zhuǎn)動時傳遞的軸載荷之間的偏差(徑向力變化)，或者，與理想輪胎轉(zhuǎn)動時的直線軌跡之間的偏差(錐度)。舉例來說，輪胎胎冠橡膠在輪胎外圓周上可能厚薄不均，還可能有高強(qiáng)度區(qū)，原因是有雙層輪胎加強(qiáng)件，例如在簾布層接頭處。輪胎胎緣的中心偏斜也可能是一個問題。輪胎胎緣可能不精確地與輪胎的轉(zhuǎn)動軸線同心，或者胎冠可能不與胎緣同心(徑向跳動)。在輪胎組裝期間其簾布層加強(qiáng)件可能或多或少地承受局部拉伸。輪胎組裝的模鑄和硫化處理也會產(chǎn)生簾布層加強(qiáng)件的局部拉伸。輪胎的帶狀包層可以軸向設(shè)置，也可以做成錐形。
如果輪胎均勻特性的某一個值低于一個預(yù)定的較低的最小值，則認(rèn)為輪胎不會損害車輛的駕駛性能或產(chǎn)生不希望的車輛震動，這樣的輪胎可以發(fā)貨給用戶。如果均勻特性的值大于一個預(yù)定的最大臨界值，則該輪胎被當(dāng)作廢品。如果均勻特性的值介于較低的最小值和最大臨界值之間，則該輪胎是可以校正的。
已知的輪胎均勻特性(例如徑向力變化)的典型校正方法包括在輪胎外緣胎冠上的某個選定的位置上磨削胎冠，磨削范圍為輪胎上對應(yīng)180°角的外周緣。但是，輪胎的磨削有一定的缺點，例如磨削會污染輪胎廠的環(huán)境，減少輪胎胎冠的使用壽命，或者使輪胎不美觀。美國專利3,529,048、3,632,701、3,838,142、3,872、208、3，880,556、3,945,277和5,060,510中已在非磨削校正氣壓輪胎的均勻特性方面作了嘗試。
美國專利3,529,048揭示，在輪胎脫模后和冷卻之前，立即將輪胎放在一個固定裝置上，輪胎被充脹到其推薦的工作壓力，對輪胎施加一個徑向載荷并且使輪胎轉(zhuǎn)動，處理時間至少等于輪胎的硫化時間。輪胎各部分的彎曲使得輪胎材料或部分輪胎材料在輪胎完全硫化之前發(fā)生相對移動，從而在材料中產(chǎn)生均勻的應(yīng)力。
美國專利3,632,701揭示，在硫化后加熱輪胎至超過環(huán)境溫度，在輪胎被充脹使壓力達(dá)到50psi的同時，保持上述加熱溫度約60分鐘。這種方法對于現(xiàn)代化的輪胎生產(chǎn)廠家來說具有明顯的缺陷，因為與一個硫化循環(huán)時間相比，輪胎均勻特性校正所需的時間比較長，而硫化循環(huán)時間則短，對客車徑向輪胎來說硫化時間是小于30分鐘。
美國專利3,838,142揭示，使輪胎的選擇截面受到輻射，以增加這些截面的彈性模量。美國專利3,872,208和3,880,556揭示，加熱輪胎內(nèi)表面的一部分。美國專利3,945,277揭示，在輪胎與輥子接觸轉(zhuǎn)動過程中對輪胎側(cè)壁加熱，以便“調(diào)整”輪胎。
美國專利5,060,510揭示了不用磨削胎冠而校正輪胎徑向力變化和輪圈的方案。一對圓形墊圈被分別放置在胎緣區(qū)和輪圈安裝區(qū)之間，墊圈的設(shè)置是所測得的徑向力變化的函數(shù)。每一個墊圈的圓周厚度是變化的。對一個平座輪圈來說，上述墊圈的最大厚度部分位于徑向力變化的最大峰值處。
本發(fā)明的目的是校正全硫化氣壓輪胎、特別是徑向氣壓輪胎的均勻特性，例如徑向力變化或錐度。本發(fā)明的方法和設(shè)備將完成這種校正，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中浪費能源、成本高和/或耗時長等缺點。因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備和方法，在較短的時間校正輪胎的至少一個均勻特性，而不需磨削輪胎。本發(fā)明另一個目的是提供一種采用上述方法和設(shè)備進(jìn)行均勻特性校正的輪胎。
本發(fā)明的方法用于校正硫化輪胎的均勻特性。產(chǎn)生一個信號，該信號是待校正輪胎的均勻特性值的示數(shù)和位置示數(shù)。至少一個簾布層加強(qiáng)件的一部分被永久性地變形達(dá)到一預(yù)定量，該變形是上述信號代表的位置和值的函數(shù)。
本發(fā)明的均勻特性校正設(shè)備包括信號發(fā)生裝置，產(chǎn)生的信號是待校正輪胎的均勻特性值的示數(shù)和位置的示數(shù)。該設(shè)備包括引起永久變形的裝置，將至少一個簾布層加強(qiáng)件永久地變形達(dá)到一預(yù)定量，以實現(xiàn)校正，該變形是上述信號所示的均勻特性值和位置的函數(shù)。
一般來說，當(dāng)均勻特性值處于某一預(yù)定范圍內(nèi)時，才進(jìn)行輪胎的校正工作。這種校正步驟和/或裝置最好包括拉伸簾布層加強(qiáng)件的至少一部分使之超過其彈性極限，并保持一段時間。這種拉伸的結(jié)果是簾布層加強(qiáng)件被永久地拉長了，變形量是均勻特性值的函數(shù)，但最好超過0.1％。
如信號所示，均勻特性值繞輪胎圓周是變化的，因此，為適當(dāng)校正而施加到簾布層加強(qiáng)件上的拉伸也必須繞輪胎圓周變化。可變化的拉伸是與向簾布層加強(qiáng)件提供可變張力的裝置相聯(lián)系的?？勺兓睦炜梢酝ㄟ^對每一簾布層加強(qiáng)件單獨施以一個張力來實現(xiàn)，還可以采用一種輪胎限位方法及一種同時張緊輪胎一側(cè)上或某一預(yù)定扇形區(qū)上的若干簾布層加強(qiáng)件的方法。限位裝置的類型和限位量是均勻特性、校正值和位置、施加的壓力或力、以及輪胎物理參數(shù)的函數(shù)。
假如信號是一個復(fù)合的或總徑向力變化的示數(shù)，該總徑向力變化可以被分析，以確定第一諧波徑向力變化或其他預(yù)定的諧波。輪胎側(cè)壁的一部分可以被限位，對第一諧波來說，其最大限位量出現(xiàn)在距信號所示位置在圓周上相差180°處，其最小限位量或完全沒有限位出現(xiàn)在上述信號所示的位置。輪胎側(cè)壁可以被線性地限位，從最大限位位置到最小限位位置限位量沿兩個圓周方向逐漸減小。另外，也可以對輪胎側(cè)壁施加非線性限位。
最小限位可以允許最小限位位置上的至少一個簾布層加強(qiáng)件發(fā)生最大量的永久變形。從最小限位位置到最大限位位置，其他簾布層加強(qiáng)件的永久變形量沿兩個圓周方向逐漸減小，最大限位位置上的永久變形量最小。
一個環(huán)形限位裝置可以完成對輪胎一側(cè)壁或兩側(cè)壁的限位操作，該環(huán)形限位裝置有一個平的側(cè)表面，用于與側(cè)壁的環(huán)形部分接觸。該限位裝置的徑向接觸寬度可以只占輪胎截面高度上較小的百分比。另外，還有另一種限位裝置，其徑向接觸寬度可以在輪胎截面高度上占較大的百分比。根據(jù)徑向力變化的值，限位裝置相對于輪胎中間圓周平面的排布是可以變化的。
僅讓輪胎一個側(cè)壁中的簾布層加強(qiáng)件發(fā)生基本等量的永久變形，就可以校正輪胎的錐度，上述那個輪胎側(cè)壁由信號指定。錐度還可以這樣調(diào)整使信號指定的輪胎側(cè)壁中的部分簾布層加強(qiáng)件發(fā)生永久變形，其變形量不同于輪胎另一側(cè)壁中簾布層加強(qiáng)件部分發(fā)生的永久變形。
本發(fā)明還提供了降低硫化輪胎的均勻特性值的方法和設(shè)備。待校正的輪胎上的位置被確定，一個假的徑向跳動引入到輪胎上，作為待校正的位置的函數(shù)，以便抵消均勻特性。這樣，產(chǎn)生的均勻特性的第一諧波值降低到最小臨界值以下。
得到校正的輪胎包括一對相互分開并且在圓周方向上基本上不可延伸的胎緣，一個在所述胎緣之間延伸的簾布層，其軸向相對的端部分別固定在胎緣之一上，上述簾布層包括若干平行延伸的加強(qiáng)件；至少一個簾布層加強(qiáng)件的一部分被永久變形超過其彈性極限，以降低輪胎的均勻特性。上述簾布層加強(qiáng)件最好由聚酯材料制成。輪胎還可以包括一個帶狀包層，設(shè)置在上述簾布層的徑向外側(cè)的胎冠中。簾布層加強(qiáng)件的永久變形部分最好位于輪胎的一個側(cè)壁上。簾布層加強(qiáng)件的這部分被永久地拉長了至少0.1％。
本發(fā)明提出這樣一種校正具有簾布層加強(qiáng)件的硫化輪胎的均勻特性的方法，校正量是均勻特性的值和位置的示數(shù)的函數(shù)，所述方法包含如下步驟在選擇的位置上使至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分發(fā)生永久變形，上述位置相應(yīng)于均勻特性的位置示數(shù)；在選擇的位置上控制至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分的變形值，上述變形值相應(yīng)于均勻特性的值的示數(shù)；而且，上述變形步驟包含按預(yù)定量拉伸輪胎側(cè)壁上至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分，超過其彈性極限，上述預(yù)定拉伸量是上述值的示數(shù)的函數(shù)；而且，上述拉伸步驟包含充脹輪胎至一定壓力，使簾布層加強(qiáng)件的上述部分發(fā)生永久變形，該變形量是上述值的示數(shù)的函數(shù)；在輪胎的至少一個側(cè)壁上施加限位，以限制該側(cè)壁的其它簾布層加強(qiáng)件部分發(fā)生變形，該變形是上述位置示數(shù)的函數(shù)；而且，上述均勻特性是指徑向力變化；施加上述限位以限制在至少一側(cè)壁的一個圓周位置上的上述簾布層加強(qiáng)件的變形，限位程度大于上述側(cè)壁上的相鄰位置，上述限位位置被選定，作為位置示數(shù)的函數(shù)；
而且，上述均勻特性是指錐度；上述限位施加到輪胎的一個側(cè)壁上，以限制該側(cè)壁中的簾布層加強(qiáng)件的部分的變形，而相對的側(cè)壁中的簾布層加強(qiáng)件部分的變形較大；而且，上述均勻特性是指徑向跳動；施加限位以限制輪胎某一周緣位置上的簾布層加強(qiáng)件的變形，限位程度大于上述輪胎周緣上的相鄰位置，該限位位置被選定作為位置示數(shù)的函數(shù)；而且，還包含下述步驟選擇輪胎側(cè)壁部分的限位位置和限位量，作為上述均勻特性的第一諧波變化的函數(shù)；而且，其控制步驟包含控制施加到側(cè)壁部分上的限位量，作為上述均勻特性的值的示數(shù)的函數(shù)；而且，控制步驟包含保持充脹壓力一段預(yù)定的時間，該時間是上述均勻特性的值的示數(shù)的函數(shù)；而且，上述控制步驟包含控制充脹壓力，作為上述均勻特性的值示數(shù)的函數(shù)；而且，上述永久變形步驟包含充脹輪胎至壓力大于該輪胎的推薦工作壓力；保持一段時間，大于一秒鐘，小于輪胎的硫化循環(huán)時間；而且，進(jìn)一步包含如下步驟確定均勻特性的第一諧波的一個角位置和值；確定該均勻特性的至少另一個諧波的角位置和值；計算出復(fù)合波形，作為上述均勻特性的第一諧波和至少另一個諧波的函數(shù)，其中變形步驟包括在預(yù)定的角位置，對輪胎側(cè)壁的幾部分施加預(yù)定量的限位，在側(cè)壁選定的位置上永久地使至少一個簾布層加強(qiáng)件發(fā)生變形，上述預(yù)定的角位置是復(fù)合波形的函數(shù)；
而且，上述均勻特性是指錐度，上述變形步驟包括充脹輪胎至一定壓力，引起簾布層加強(qiáng)件的上述部分發(fā)生永久變形，并使相對側(cè)壁中的至少一個簾布層加強(qiáng)件各自發(fā)生不同量變形，變形量是錐度特性的函數(shù)；而且，上述變形步驟包含以一定壓力充脹輪胎，引起上述簾布層加強(qiáng)件的一部發(fā)生永久變形；并且減小輪胎側(cè)壁上其它簾布層加強(qiáng)件部分的曲率半徑，以限制這部分加強(qiáng)件在上述壓力下發(fā)生永久變形；而且，上述拉伸步驟包含機(jī)械地固定住至少一個胎緣部分和一個上端點，同時拉伸側(cè)壁，以便在至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分上產(chǎn)生永久變形；而且，包含推算出待校正輪胎上均勻特性的值和位置的示數(shù)；而且，上述側(cè)壁拉伸步驟包含機(jī)械地迫使上述側(cè)壁的至少一部分向外移動，以使至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分發(fā)生永久性變形；而且，上述側(cè)壁拉伸步驟包含在上述胎緣部分和上述上端點之間施加反向拉應(yīng)力，以使至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分發(fā)生永久變形。
本發(fā)明還提出一種校正具有簾布層加強(qiáng)件的硫化輪胎的均勻特性的設(shè)備，該校正是上述均勻特性的值和位置的示數(shù)的函數(shù)，該設(shè)備包含引起永久變形的裝置，用于在選定的位置上使至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分發(fā)生永久變形，該選定的位置相應(yīng)于均勻特性的位置示數(shù)；控制變形量的裝置，用于在選定的位置上，控制由上述引起變形裝置造成的至少一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分的變形量，上述變形量相應(yīng)于均勻特性值的示數(shù)；
而且，上述引起變形裝置包含有選擇地拉伸輪胎側(cè)壁的簾布層加強(qiáng)件的上述部分超過其彈性極限的裝置；而且，上述引起變形的裝置包含暫時充脹輪胎至超過正常工作壓力的裝置，和有選擇地限制輪胎側(cè)壁的至少一部分的限位裝置，由此，側(cè)壁受限部分處的簾布層加強(qiáng)件部分受到限位的程度大于輪胎側(cè)壁其他部分處的簾布層加強(qiáng)件；而且，上述控制裝置包含根據(jù)上述均勻特性值的示數(shù)設(shè)定充脹壓力的裝置；而且，上述控制裝置包含根據(jù)上述均勻特性值的示數(shù)設(shè)定輪胎壓力保持時間的裝置；而且，上述控制裝置包含根據(jù)上述均勻特性值的示數(shù)設(shè)定上述限位裝置在至少一側(cè)壁部分的限位量的裝置；而且，上述限位裝置包含在輪胎的一個圓周位置上向側(cè)壁施加比相鄰位置更大的限位量的裝置；而且，上述限位裝置包含在輪胎側(cè)壁的一個位置上施加最大限位量而在徑向相反的位置上施加最小限位的裝置；而且，上述限位裝置包含一個接觸件，具有與輪胎側(cè)壁環(huán)形部分相接觸的表面；及一個移動上述接觸件使之與上述環(huán)形部分接觸的裝置，由此，與接觸件接觸的側(cè)壁部分中的簾布層加強(qiáng)件部分，克服充脹壓力引起的向外的位移而被限位；而且，進(jìn)一步包含產(chǎn)生信號的裝置，這些信號代表待校正輪胎的均勻特性值和位置；而且，上述引起變形的裝置進(jìn)一步包含一個機(jī)架，用于接受處于安裝狀態(tài)的輪胎；
參照物，用于確定機(jī)架內(nèi)輪胎的位置，該位置是輪胎上位置示數(shù)的函數(shù)；至少一個限位件，它可相對機(jī)架運動，并包括一個接觸件，該接觸件有一表面，用于限制輪胎側(cè)壁的一部分；移動上述限位件使其表面與輪胎側(cè)壁接觸的裝置；根據(jù)上述值的示數(shù)使輪胎充脹至一預(yù)定壓力并保持一段預(yù)定時間的裝置；而且，上述表面處于側(cè)壁的環(huán)形部分的接觸平面上，并且在由錐度信號表示的位置上對一個側(cè)壁進(jìn)行最小限位，而與上述位置相對的那個側(cè)壁位置受到最大限位；而且，上述限位裝置包含一個限位環(huán)，該限位環(huán)帶有至少一個弓形部分，該部分位于復(fù)合信號波形的軟點位置上，上述復(fù)合波形是作為上述信號的第一諧波及至少另一個諧波的函數(shù)被計算出來。
本發(fā)明提出一種輪胎，包含一對相互分開并且在圓周方向上基本上不可延伸的胎緣；一個在上述胎緣之間延伸的簾布層，其軸向相對的端部分別固定在兩胎緣上，上述簾布層包括若干平行延伸的加強(qiáng)件；一個帶狀包層，設(shè)置在上述簾布層的徑向外側(cè)的胎冠中，其特征在于輪胎側(cè)壁中至少設(shè)置一個上述簾布層加強(qiáng)件，該加強(qiáng)件有一超過彈性極限的永久變形部分，以降低輪胎的均勻特性；而且，上述簾布層加強(qiáng)件的所述部分的長度至少被永久性地拉長0.1％；而且，上述簾布層加強(qiáng)件由聚酯材料制成。
通過閱讀下面結(jié)合附圖的說明，本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員將會明白本發(fā)明的進(jìn)一步的特征。


圖1是測試和分析一個輪胎的處理操作流程圖；圖2是受測試輪胎的復(fù)合力變化曲線圖，該變化是環(huán)繞輪胎的角位置的函數(shù)；圖3是受測試輪胎的徑向力變化的第一到第三諧波的初值的曲線圖；圖4是輪胎運轉(zhuǎn)前后復(fù)合力變化的曲線圖，該輪胎的第一諧波已按本發(fā)明校正過；圖5是輪胎第一諧波校正后，徑向力變化的第一至第三諧波的曲線圖；圖6是本發(fā)明的用于校正輪胎均勻性的設(shè)備的正視圖；圖7是圖6所示設(shè)備的一個視圖，其中一些部件的位置有移動，說明該方法和設(shè)備的使用情況；圖8是一個安裝在本發(fā)明設(shè)備上某個位置的輪胎的橫剖視圖，表示輪胎側(cè)壁的限位；圖9是輪胎一部分及圖8所示設(shè)備的剖分放大剖視圖；圖10是在輪胎側(cè)壁受到最大限位之前及之后，側(cè)壁部分的輪胎簾布層加強(qiáng)件(圖9所示)的示意圖；圖11是一個簾布層加強(qiáng)件的局部剖視示意圖，根據(jù)本發(fā)明另一實施例的限位環(huán)在兩個徑向位置限制上述簾布層加強(qiáng)件；圖12是輪胎側(cè)壁在兩個方向上的最大和最小限位位置之間輪胎加強(qiáng)件的永久伸長的曲線圖，該伸長是環(huán)繞輪胎的角位置的函數(shù)；圖13是校正前后的輪胎的側(cè)面圖，表示輪胎的徑向跳動的引入，以補(bǔ)償已有徑向力的變化；圖14是本發(fā)明的實施例的校正方法流程圖；圖15是限制輪胎側(cè)壁的另一實施例的剖視圖；圖16是按圖15限制側(cè)壁之前和之后，輪胎簾布層加強(qiáng)件的一部分的示意圖；圖17是另一實施例的剖視圖，表示用一個機(jī)構(gòu)拉伸輪胎簾布層加強(qiáng)件的側(cè)壁；圖18是圖17所示實施例中受拉加強(qiáng)件的曲線圖；圖19是本發(fā)明方法的又一個實施例的曲線示意圖，表示用一個機(jī)構(gòu)拉伸輪胎簾布層加強(qiáng)件的一部分；圖20是受拉的輪胎簾布層加強(qiáng)件的一部分的變化示意圖，該變化是時間的函數(shù)；圖21是本發(fā)明限位環(huán)的另一實施例的立體圖，該環(huán)用于有選擇地約束輪胎側(cè)壁部分；圖22是限位環(huán)(見圖11)的側(cè)視圖，用于改變環(huán)繞輪胎的限位的數(shù)量；圖23是受限制輪胎的橫剖圖(與圖8類似)，限位環(huán)如圖21所示。
圖8和圖9表示出一個按本發(fā)明校正其均勻性的徑向氣壓胎40，該輪胎40可繞縱向中心軸A轉(zhuǎn)動。輪胎40包括一對在圓周方向基本不能拉伸的胎緣42，這對胎緣42在平行于軸A的方向上相互分開。胎緣的圓周與一個圓心在軸A上的圓相切，并且圓周處在一個平行于輪胎中間圓周平面M的平面上。
在上述兩胎緣42之間布設(shè)有輪胎簾布層44，該簾布層44有一對在軸向上相對的端部，該端部延伸包住每個胎緣42。輪胎簾布層44的軸向相對的端部固定在每個胎緣42上。上述輪胎簾布層44還包括若干基本上平行延伸的加強(qiáng)件，每個加強(qiáng)件作成適當(dāng)?shù)男螤畈⒉捎眠m當(dāng)?shù)牟牧?，例如捻到一起的若干聚酯紗線或長絲。顯然，輪胎簾布層44以是如圖所示的單層簾布層，也可以根據(jù)輪胎40的用途和負(fù)荷采用適當(dāng)層數(shù)的輪胎簾布層。同樣，加強(qiáng)件也可以采用單長絲，或其他任何形狀或材料。
圖8和9所示的輪胎40包括一種帶狀包層46，該帶狀包層46至少包括兩條環(huán)形帶，其中一條帶設(shè)置在另一條帶的徑向外側(cè)。每一條帶均包括若干條基本平行延伸的加強(qiáng)件，加強(qiáng)件由適當(dāng)材料制成，例如一種合金鋼。輪胎40還包括橡膠胎冠62和側(cè)壁64。所述橡膠材料可以是任何適當(dāng)?shù)奶烊幌鹉z、或者合成橡膠，或其混合。
輪胎40的均勻特性可以起因于輪胎廠的組裝和硫化操作，例如，在輪胎硫化和冷卻后，對輪胎40做某項均勻特性測試，例如徑向力變化、簾布層轉(zhuǎn)向和/或其圓錐度。圖1是在輪胎組裝，硫化和冷卻等操作82完成后，對輪胎40進(jìn)行下步處理的流程框圖。輪胎40被放在一個未示出的均勻性測試機(jī)上，該均勻性測試機(jī)是輪胎制造業(yè)中公知的，這種均勻性測試機(jī)可以從例如美國俄亥俄州阿克隆的阿克隆標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(Akron Standard)獲得。
輪胎40在充氣條件下達(dá)到其正常的推薦工作壓力，輪胎40安裝在一個模擬車輛輪圈的安裝機(jī)構(gòu)上。然后，一個測試輪與輪胎40接觸，并給輪胎40施加一個適當(dāng)?shù)念A(yù)定的徑向載荷。輪胎40的轉(zhuǎn)動軸線與測試輪的轉(zhuǎn)動軸線之間的相對距離(圓心距)隨即被固定下來。若干傳感器與測試輪工作連接，在操作84中，當(dāng)載荷施加到輪胎40上時，上述傳感器感應(yīng)徑向力和側(cè)向力的變化?？烧{(diào)的測試參數(shù)包括施加的載荷、充氣壓力及輪胎40的滾動半徑。這些參數(shù)取決于輪胎40的類型以及受測輪胎的特殊尺寸。例如，對205/70R15型小客車輪胎來說，測試參數(shù)是502拾牛頓(daN)的載荷，30磅/英寸2(psi)的充氣壓力，以及徑向載荷達(dá)502拾牛頓(daN)時的圓心距。
在操作84中還可以檢測到，當(dāng)測試輪沿一個方向加載壓到輪胎上時，輪胎40在轉(zhuǎn)動中有沿軸線A方向產(chǎn)生一側(cè)向力的趨勢。這被稱為側(cè)向力變化。然后，當(dāng)輪胎40反方向轉(zhuǎn)動時，另一個側(cè)向力變化也被檢測到。在操作84中對側(cè)向力變化量及輪胎周圍的徑向力變化量進(jìn)行檢測。在操作86中檢測輪胎40的圓錐度，當(dāng)輪胎40向一個方向轉(zhuǎn)動隨后又反方向轉(zhuǎn)動時，錐度值被定義為側(cè)向偏移的平均值。當(dāng)輪胎被加載并繞其軸向一方向轉(zhuǎn)動時，側(cè)向偏移被定義為峰值到峰值的側(cè)向力變化。
在圖2和圖3中，未校正輪胎40的初始徑向力的變化被測試，并被畫成曲線圖，以表示相應(yīng)的電子信號。圖2中的波形表示徑向力的變化，該變化是輪胎40的圓周位置的函數(shù)。上述波形可以分解成若干所希望的諧波波形，如圖3所示。在操作87(見圖1)中，用一臺計算機(jī)(未示出)對帶載輪胎40轉(zhuǎn)動期間檢測到的徑向力變化波形進(jìn)行傅立葉分析，從而求出上述那些諧波波形。為清楚起見，圖3中僅表示出了未校正的第一到第三諧波徑向力變化，在輪胎40轉(zhuǎn)動期間徑向力在測試載荷的基礎(chǔ)上有數(shù)拾牛頓的變化。上述徑向力的變化是輪胎周緣上角位置的函數(shù)，該角位置是相對一個參考位置而言的。顯然，采用大量諧波波形表示復(fù)合波形更為有利。在操作87中，上述分析和波形貯存在計算機(jī)中，并且標(biāo)注在一個特殊的輪胎40上。
復(fù)合的徑向力變化及圓錐度典型地由輪胎均勻性測試機(jī)測出。上述圓錐度和徑向力變化值一經(jīng)測出，即在操作88中(見圖1)與各自的可接受的最小臨界極限值相比較，如果圓錐度和徑向力變化值的絕對值小于各自預(yù)定的最小臨界值極限，則輪胎40被認(rèn)為是合格的，不需進(jìn)一步加工處理。然后，輪胎40一般被發(fā)貨給用戶，如操作102所指示的那樣。
如果輪胎40的圓錐度(絕對值)或徑向力變化值大于相應(yīng)的可接受的最小臨界值極限，則要在操作104中進(jìn)行另一次比較，如果圓錐度(絕對值)或徑向力變化值大于一個比較大的最大臨界值極限，那么輪胎40被認(rèn)為是不能校正的。如果輪胎40是不能校正的，則在操作106中當(dāng)作廢品廢棄。
如果輪胎40的圓錐度(絕對值)和/或徑向力變化值落入預(yù)定的范圍，則在操作108中對輪胎作均勻特性校正。例如，當(dāng)圓錐度(絕對值)和/或徑向力變化值大于可接受的最小臨界值極限(小于該極限則輪胎合格發(fā)貨給用戶)，但又小于上述較大的最大臨界值極限(超過該極限輪胎即報廢)時，輪胎40可以在一個均勻性校正工位進(jìn)行校正。輪胎40校正后應(yīng)放置一段時間，例如24小時，然后，再次測試輪胎，如虛線120所示?？紤]到輪胎40在校正后會發(fā)生粘彈性松馳，上述“放置期”應(yīng)足夠長。如果被校正的輪胎40的均勻特性值低于可接受的最小臨界極限，則輪胎被發(fā)送給用戶；如果輪胎40的均勻特性值仍不合格，則輪胎可以報廢處理或再次進(jìn)行校正。輪胎40最好經(jīng)一次校正，其均勻特性值就低于可接受的最小臨界值，并發(fā)送給用戶。
按照本發(fā)明，待校正的輪胎40被運到一個校正設(shè)備140，如圖6所示，該校正設(shè)備140包含豎直框架132及上、下橫架134，氣罐136可以安裝在上橫架134上。輪胎40的運輸方式可以是手動或在傳送系統(tǒng)138上自動運輸。開始時，輪胎40被支承在校正設(shè)備140中如圖6所示的位置上。顯然，該校正設(shè)備140能夠獨立工作，或者還可以將校正設(shè)備140與輪胎均勻性測試機(jī)組合，進(jìn)行測試和校正聯(lián)合操作。
一個下部模擬輪圈的安裝件142由主促動器144向上推動，從圖6所示位置向圖7所示位置運動，上述下部模擬輪圈的安裝件142(圖6)沿軸向與輪胎40的下胎緣區(qū)146逐漸進(jìn)入接觸。主促動器144繼續(xù)將輪胎40從傳送機(jī)138上頂起，輪胎40的上胎緣區(qū)164被迫壓在上部模擬輪圈的安裝件162上，如圖7和8所示。輪胎40被充脹，具有一定流體壓力，例如氣壓，壓力應(yīng)足以使輪胎40的胎緣區(qū)146、164坐靠在上述模擬輪圈的安裝件142、162上。然后，輪胎40放氣，降至一個較低的壓力，該壓力仍高于環(huán)境壓力并大約等于輪胎推薦工作壓力的1/10。
如果輪胎圓錐度、徑向力變化或者兩者都需要進(jìn)行校正，輪胎40被放到校正設(shè)備140上，一個可編程控制器166(圖6)與上述校正設(shè)備工作連接，在操作202(見圖14)中計算機(jī)根據(jù)輸入變化進(jìn)行計算。在校正設(shè)備140上，輪胎40有一個指示牌，例如條形碼簽或紅外墨(infrared ink)標(biāo)志牌，它們被讀出并為控制器166指示有關(guān)輪胎40的信息。這些信息例如可以是涉及參考測量的信息(即軟點或硬點)，或者是一種特有性質(zhì)，例如一串?dāng)?shù)字，傳遞給控制器166。然后，控制器166可以輸入與上述那串?dāng)?shù)字相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如有待校正的均勻性的類型，波形及分析，在操作87中(見圖1)，這些數(shù)據(jù)均貯存在計算機(jī)中。一旦這些信息傳遞到控制器166，處于校正設(shè)備140上的輪胎40可以被校正。
如果控制器166和控制程序在操作202中(見圖14)認(rèn)為輪胎40的徑向力變化應(yīng)進(jìn)行校正，則控制器166和控制程序指令在操作208中校正上述徑向力變化、復(fù)合力和諧波。在操作208中，如果操作者或控制程序指出徑向力變化的第一諧波是要校正的所希望的諧波，則操作220輸入表示第一諧波的參數(shù)，用于后續(xù)操作。另一方面，操作220還可以編程，以選出待校正的徑向力變化的諧波，其變化是一預(yù)定參數(shù)的函數(shù)，例如是具有最大值的諧波。一旦確定一個或多個徑向力變化的諧波有待校正，操作221分析或讀出貯存的諧波波形，如圖3所示。
如果操作220確定徑向力變化的第一諧波有待校正，那么在操作221中就要進(jìn)行第一諧波波形的分析(如果尚未進(jìn)行分析的話)。上述分析還可以在操作87(見圖1)中就已進(jìn)行，并且分析結(jié)果被貯存起來，以備此時使用。為更好地理解上述分析，下面將詳細(xì)描述這種分析。參見圖3有利于理解這種分析，在圖3中表示出了測試到的未校正輪胎40的初始第一諧波波形信號。為進(jìn)行第一諧波的校正，只需要兩個徑向力變化輸入?yún)?shù)，即值238和參照位置出發(fā)的位置236。上述值238是軟點232值與硬點234值之差，上述位置是從參照位置出發(fā)的軟點232處的角位置236。這兩個參數(shù)可以在操作221和222中(見圖14)獲得，和/或由圖1中的操作87獲得。
這個峰間值238可以由曲線圖表示，例如第一諧波有待校正的峰間值約為4.55拾牛頓(見圖3)。舉例來說，如果輪胎40的第一諧波的峰間徑向力變化為四拾牛頓或更小，而四拾牛頓是可接受的峰間值的最小臨界極限，那么輪胎40將被發(fā)貨給用戶。如果作為輪胎40報廢標(biāo)準(zhǔn)的較大的最大臨界極限設(shè)為大于或等于例如10拾牛頓的第一諧波的峰間值，超過該值則輪胎被作為廢品。顯然，約為4.55拾牛頓的第一諧波徑向力變化的峰間值238處于預(yù)定的峰間值范圍4～10拾牛頓之內(nèi)，因此，輪胎40是可以校正的。
分析操作221還包括第一諧波上輪胎40的軟點232的位置236，該位置是輪胎40上相對一物理參照系的一個角位置。因此，對操作222(圖14)來說，第一諧波上軟點232的位置236是已知的。上述值238及軟點位置236用作輸入?yún)?shù)，以確定校正操作258的控制參數(shù)。
在操作258中(見圖14)，使至少一個，但最好是多個簾布層加強(qiáng)件發(fā)生永久變形，由此完成均勻性的校正工作。最好向輪胎40的內(nèi)部施加較高的充脹壓力并保持一段預(yù)定的時間，從而進(jìn)行拉伸。輸入?yún)?shù)最好用在操作206中，以確定校正操作258的控制參數(shù)。在校正操作258開始之前，控制器166便已經(jīng)知道這些控制參數(shù)。值238的輸入?yún)?shù)影響著控制參數(shù)的確定，控制參數(shù)例如是偏移、時間及作用在輪胎40上的壓力或力。軟點位置236(圖3)的輸入?yún)?shù)影響著校正設(shè)備140上輪胎40的定位。其他一些影響控制參數(shù)(例如偏移、時間、作用在輪胎40上的壓力)的輸入?yún)?shù)包括簾布層加強(qiáng)件的材料種類和特 b舉例來說，所述特性包括直徑、簾布層加引件的長絲的布置和數(shù)量。尼龍、聚酯等用作輪胎簾布層加強(qiáng)件的材料，十分適于進(jìn)行本發(fā)明的校正工作。其他材料材料例如鋼、Kevlar和人造纖維，不太容易永久伸長，并可能需要高壓和較長的放置期。
控制器166發(fā)出一個信號，該信號至少表示有待校正的值238(圖3)和待校正輪胎40上相對一個參照系的角位置236。信號可以是液動、氣動、但最好是電的。當(dāng)輪胎40運到校正設(shè)備140時，可以相對于校正設(shè)備上的一個已知位置進(jìn)行輪胎的定位。舉例來說，如圖6所示，如果第一諧波徑向力的變化需要校正，則第一諧波軟點232的位置236被定位在校正設(shè)備140的遠(yuǎn)左側(cè)。定位工作可以這樣進(jìn)行首先使輪胎40的軟點相對于輪胎40的物理參照系有一角度，該角度與位置236的角度相等。
輪胎40被適當(dāng)安放并開始充脹，然后，校正設(shè)備140被進(jìn)一步促動，實現(xiàn)圖7所示的位置。該校正設(shè)備140至少包括一個限位環(huán)182，該環(huán)182至少與一個相應(yīng)的輪胎40的側(cè)壁進(jìn)入接合狀態(tài)。限位環(huán)182的數(shù)量和種類被確定下來，作為操作206中的一個控制參數(shù)；限位環(huán)182的數(shù)量和種類是操作258中所要進(jìn)行的校正種類的函數(shù)。如果徑向力變化的第一諧波有待校正，那么上、下兩限位環(huán)182U和182D與輪胎40的各側(cè)壁接觸。
第一諧波徑向力變化的校正工作包括充脹輪胎40，使壓力超過輪胎40的推薦工作壓力，同時限制輪胎的部分側(cè)壁，以控制輪胎周圍的校正分布。輪胎的充脹壓力是輸入?yún)?shù)的函數(shù)。拉伸并永久性地拉長輪胎不同部位處的簾布層加強(qiáng)件的一部分，可以校正輪胎40的均勻性。如圖20所示，把簾布層加強(qiáng)件拉伸超過其彈性極限并保持一段預(yù)定的時間，就可以得到永久變形或伸長L。伸長量的分布是通過對輪胎40的側(cè)壁的限位和一個繞輪胎周緣變化的拉伸量來控制的。這個變化的周緣拉伸量是正在校正的均勻特性及其它參數(shù)的函數(shù)。
限位環(huán)182進(jìn)行不等量軸向移動D1、D2，與輪胎側(cè)壁接觸(見圖8)，從而使每個側(cè)壁中的簾布層加強(qiáng)件306(見圖9)的一部分具有不同的曲率半徑R1、R2。最好僅當(dāng)為進(jìn)行校正而對輪胎施加充脹壓力時，采用限位環(huán)182。對應(yīng)于位移D2，輪胎40上有一個最大限位部分，該最大限位部分的曲率半徑R2明顯小于對應(yīng)于位移D1的輪胎最小限位部分的曲率半徑R1。不同的曲率半徑在各個簾布層加強(qiáng)件上產(chǎn)生不同的張力值。
為校正第一諧波徑向力變化而施加的最大限位量，發(fā)生在輪胎40的第一諧波的硬點234處，該硬點的位置與由信號顯示的第一諧波軟點232的位置236相差180°。限位環(huán)相對于輪胎40的中間圓周平面M進(jìn)行最大軸向位移D2，在此位置發(fā)生最大限位，從圖7上看，該位置處于校正設(shè)備140中的遠(yuǎn)右側(cè)。在信號顯示的、控制器166和校正設(shè)備140已知的第一諧波軟點232處，對輪胎40的側(cè)壁施加最小量的限位或者不施行限位(即留一條間隙)。限位環(huán)相對于輪胎40的中間圓周平面M進(jìn)行最小軸向位移D1，在此位置發(fā)生最小限位，從圖7上看，這個位置處于校正設(shè)備140的遠(yuǎn)左側(cè)。下而將說明為什么在最小限位處發(fā)生較多的輪胎40的校正，而在最大限位處只有較小的(或沒有)校正。
圖10是按照本發(fā)明優(yōu)選實施例正在進(jìn)行校正的一個簾布層加強(qiáng)件的示意圖，圖10中簾布層加強(qiáng)件306的一部分302在被限位之前的情況用虛線表示。簾布層加強(qiáng)件306的這部分302有一個上端點304，作用于簾布層加強(qiáng)件上的載荷從該端點傳遞給輪胎40的帶狀包層46。簾布層加強(qiáng)件306的這部分302還有一個下端點308，該下端點處于輪胎40的胎緣42區(qū)內(nèi)(圖9)，簾布層加強(qiáng)件上的載荷從該下端點傳遞到輪胎40的胎緣上。圖10中以實線表示簾布層加強(qiáng)件306的部分302的偏移部分312，圖10所示的偏移量310與上述的位移D2造成的最大限位量相應(yīng)。
顯然，在簾布層加強(qiáng)件306的偏移位置上，簾布層加強(qiáng)件原來的或未被限位時的曲率半徑R1有所改變，在兩個位置上變成了較小的曲率半徑R2。當(dāng)輪胎40的內(nèi)部承受較高的脹壓時，例如100磅/英寸2(psi)或7巴(bar)時，從物理學(xué)來說半徑R2較小的部分312處的永久伸長量將不會與簾布層加強(qiáng)件306的未限位部分302的永久伸長量相同，未限位部分302具有較大的曲率半徑R1。上述簾布層加強(qiáng)件306的張力、其曲率半徑及輪胎40的充脹壓力之間的關(guān)系可以用下面公式來表示T＝R·P，其中T是簾布層加強(qiáng)件306的部分302處的張力，R是簾布層加強(qiáng)件306的部分302和312的曲率半徑，P是輪胎40的內(nèi)部充脹壓力，該壓力在簾布層加強(qiáng)件306的部分302中引起張力。顯然，在充脹壓力P恒定的條件下，簾布層加強(qiáng)件306的部分302的曲率半徑R越大，作用在簾布層加強(qiáng)件那部分的張力T也越高。一般來說，簾布層加強(qiáng)件306的部分302中較大的張力會引起較大的伸長，超過材料的彈性極限，從而導(dǎo)致永久變形伸長。部分302的較大的曲率半徑R1出現(xiàn)在最小限位位置，最小限位是由一個平面環(huán)形限位裝置繞輪胎40造成的。
上述限位環(huán)182可以是任何所需要的形狀，并與所實施的校正類型相適應(yīng)，并且上述形狀與操作206確定的參數(shù)有關(guān)。舉例來說，如圖8所示，一對限位環(huán)182沿軸向相反的方向從兩側(cè)與輪胎40的側(cè)壁進(jìn)入接觸狀態(tài)。在校正設(shè)備140上，使兩限位環(huán)182沿軸向相對于輪胎40的中間圓周平面M作不等量移動，移動在輪胎的相對的兩個區(qū)域上進(jìn)行。兩對促動器246(見圖7)在校正設(shè)備140的遠(yuǎn)左側(cè)及遠(yuǎn)右側(cè)推動限位環(huán)182作軸向運動。下限位環(huán)182D的相對立的端部由一對促動器246支承，每個促動器由各自的馬達(dá)244驅(qū)動。下促動器246可相對于下支承件242D作軸向移動，支承件242D直接與一馬達(dá)相聯(lián)。隨著馬達(dá)244之一的開動，相連的促動器246使下限位環(huán)182D朝著輪胎40或遠(yuǎn)離輪胎40的方向移動，移動方向平行于輪胎40的轉(zhuǎn)動軸線A。上限位環(huán)182U也被類似地支承并相對于上橫件134和支承件242U作位移。
控制器166和控制程序決定在輪胎40的第一諧波軟點232的位置236上所需的限位量或位移量，這是操作206中的一個控制參數(shù)。操作206中的一覽表優(yōu)選地確定各控制參數(shù)，控制參數(shù)是待校正的輪胎40的值238及其他輸入?yún)?shù)的函數(shù)。該一覽表可以經(jīng)常修正，以反映在先校正的輪胎的函數(shù)關(guān)系。輪胎40的側(cè)壁被軸向向內(nèi)地偏移一定量，由此規(guī)定了限位量，例如，在硬點處所需的最大偏移量D2可以是15mm，如同控制器166和控制程序在操作258中確定的那樣。如圖7所示，處于右邊的輪胎40的側(cè)壁分別沿軸向向內(nèi)偏移15mm。這種偏移可以手動實現(xiàn)，也可以在控制器166和控制程序的指導(dǎo)下實現(xiàn)，并且在數(shù)字輸出顯示器248R上顯示15mm的偏移D2，進(jìn)行檢驗。如圖7所示，處于左邊的輪胎側(cè)壁具有最小限位量，例如，偏移D1的最小限位量可以是0～5mm，如同數(shù)字輸出顯示器248L所示證實的那樣，最小限位量甚至可以是一個0～10mm的空隙。顯然，限位環(huán)182相對于輪胎40的中間圓周平面M傾斜，在校正設(shè)備140的右側(cè)限位環(huán)更靠近平面M，如圖7所示，如果開始就留出一個空隙，隨著輪胎40的充脹，輪胎側(cè)壁將逐漸與限位環(huán)182接觸，一般將封閉該空隙。
軸向最大偏移量可以是15mm，這意味著輪胎40的每個側(cè)壁只需抵抗較低的初始充脹壓力(例如3～5psi)，軸向向內(nèi)偏移一段距離D2。在第一諧波形軟點232的位置236處(見圖3)，最小限位量可以是側(cè)壁沿軸向偏移D1的偏移量0～5mm。然后，輪胎40的充脹壓力大大提高超過輪胎的推薦工作壓力，達(dá)到一預(yù)定值，例如100psi或7巴，并且保持一段預(yù)定的時間。上述預(yù)定壓力值至少是輪胎40的工作壓力的2～3倍為宜。上述預(yù)定的保持時間可以是例如10秒，但顯著短于一個硫化循環(huán)周期，保持時間最好至少為1秒?？刂破?66和控制程序在操作258中(見圖14)可以選擇和改變輸入?yún)?shù)，如偏移量、充脹壓力及保持時間等，輸入?yún)?shù)是需要進(jìn)行均勻性校正的值、輪胎尺寸、輪胎特性及輪胎用途的函數(shù)。
上述較高的預(yù)定壓力迫使輪胎40的簾布層加強(qiáng)件306(圖9)對增高的內(nèi)壓作出反應(yīng)，并且上述壓力還增大了每個簾布層加強(qiáng)件306中的張力，這種張力導(dǎo)致加強(qiáng)件的伸長。在超過簾布層加強(qiáng)件306的彈性極限的條件下，即使僅保持較短的時間，增大的張力及拉長也會產(chǎn)生永久變形L，這是因為簾布層加強(qiáng)件306受到了拉伸。在校正設(shè)備140左側(cè)，簾布層加強(qiáng)件306的軟點232上沒有或只有最小限位，這里的簾布層加強(qiáng)件306的永久變形量最大。在校正設(shè)備140右側(cè)的硬點234與上述軟點232相差180°，沿著指向硬點234的兩個圓周方向，簾布層加強(qiáng)件306的永久變形逐漸減小。最小的變形發(fā)生在最大限位位置，該位置處于硬點234上。每個簾布層加強(qiáng)件306相對于其預(yù)拉長度的永久伸長越長，它就變得越硬，這是因為永久性伸長引起了徑向力的變化。一個帶狀約束環(huán)280(圖8)可以有選擇地設(shè)置，以反抗較高的充脹壓力，使帶狀包層46不會過分地在圓周方向上延伸。
圖4和圖5表示校正后同一輪胎40的第一諧波徑向力變化。顯然，與圖2和圖3所示未校正輪胎的原始波形相比，圖4和5所示的已校正輪胎40的波形圖中，相當(dāng)于復(fù)合力峰間值的那個相對值及第一諧波波形均有顯著的降低。在圖4中還表示出一條曲線，表示輪胎40工作一段預(yù)定的時間以后，例如運轉(zhuǎn)了1000英里之后，輪胎徑向力變化情況，該圖表明均勻性的校正效果是持久的。
輪胎40的第一諧波徑向力變化已按照本發(fā)明校正，其校正結(jié)果的另一種物理表述如圖13所示。眾所周知，輪胎40的徑向跳動引起徑向力的變化。在圖13中這種徑向跳動被夸張，輪胎40的外周緣322用虛線表示。由胎緣42確定了輪胎40的轉(zhuǎn)動中心320，相對于該中心，輪胎40右側(cè)上的半徑RR1小于左側(cè)半徑RR2。輪胎40右側(cè)最遠(yuǎn)位置被認(rèn)為是輪胎軟點2332的位置236，該輪胎適于進(jìn)行第一諧波徑向力變化的校正。
根據(jù)本發(fā)明校正輪胎時，由于軟點232附近的簾布層加強(qiáng)件被較大幅度地拉長，半徑RR1增長，超過輪胎40外圓周322的右側(cè)最遠(yuǎn)位置326，伸長到RR3。同時RR2減小到RR4。帶狀包層46相對來說不能延伸，輪胎40的外圓周長沒有增加，但是輪胎的整個胎冠或外圓周向右偏移，如圖13所示。這種徑向跳動的校正可以形成新的、較均勻的半徑RR3、RR4，對校正的輪胎來說，相對于轉(zhuǎn)動中心320形成了一個新的外圓周324(實線)。這種徑向跳動的校正經(jīng)?？梢詼p小第一諧波徑向力變化的值，把該值充分減小到可以接受的程度。如果第一諧波徑向力變化是由徑向跳動以外的輪胎特性引起的，那么有可能需要引入徑向跳動以減小第一諧波徑向力的變化。
在物理表述的校正操作258(圖14)中，給輪胎40引入徑向跳動以進(jìn)行校正。徑向跳動的引入補(bǔ)償了第一諧波徑向力的變化，而不論引起徑向力變化的輪胎特性是何種。由于被校正的半徑RR3和RR4未必精確相等，輪胎40轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的徑向力變化(復(fù)合力或第一諧波)被減小。
輪胎40兩側(cè)壁上的簾布層加強(qiáng)件306的部分302被最大量地永久性拉長(見圖9和10)，由此對輪胎40的部分326進(jìn)行校正。輪胎40側(cè)壁上簾布層加強(qiáng)件306的部分312僅有最小的永久伸長或完全沒有伸長，如前所述，該部分312由限位環(huán)182限位。舉例來說，限位環(huán)182將在輪胎40側(cè)壁的最左部分產(chǎn)生最大限位量和最大偏移，如圖13所示。輪胎40的這個部位相當(dāng)于第一諧波硬點234的位置。同時，在輪胎側(cè)壁的最右部產(chǎn)生最小限位和最小偏移，或者甚至限位環(huán)與側(cè)壁間留一空隙，如圖13所示。輪胎40的這個部位相當(dāng)于第一諧波軟點232的位置236。當(dāng)被限位的輪胎40充脹至預(yù)定壓力，如前所述，并保持一段預(yù)定的時間時，輪胎受限最小的位置上的簾布層加強(qiáng)件306的部分302被永久性地拉長，其拉長量大于輪胎受限最大的位置312的拉長量。
上述過程校正了與軟點232的位置236相關(guān)的第一諧波徑向力的變化，控制器166產(chǎn)生信號以表示這種徑向力的變化。但是，如果希望徑向力變化的第二、第三、第四或較大的諧波也得到校正，就必須在后面的充脹及校正操作中改變最小限位的位置和數(shù)量。例如，對于圖3所示的待校正的徑向力變化的第二諧波波形來說，最小限位量出現(xiàn)在第二諧波軟點233的兩個不同的位置237上，該位置237遠(yuǎn)離第一諧波軟點232的位置236。典型地，最大限位量是控制器166的信號所示位置處的一個值的函數(shù)，校正第二諧波所需的最大限位量小于第一諧波。上述最大限位可以存在控制器166和控制程序中，該最大限位是第二諧波峰間值的函數(shù)。顯然，徑向力變化的序號較高的諧波以與第一和第二諧波類似的方式進(jìn)行校正。
在操作208(圖14)中，另一種校正選擇是校正復(fù)合徑向力變化。在操作210中，輪胎40的復(fù)合徑向力變化的硬點214(圖2)及其在輪胎物理參照系中的位置215被識別出來，復(fù)合力軟點212的位置216也在控制器166和控制程序中被找出?？刂破?66和控制程序確定或讀出復(fù)合力峰間值，該值約為七拾牛頓，用距離218表示。如果該值落入一個預(yù)定的范圍，例如6～12拾牛頓，則輪胎被認(rèn)為是可以校正的。上述值218及軟點212的位置216可作為輸入?yún)?shù)，用于校正操作258(圖14)。
顯然，在圖2和3所示的波形中，軟點212，232各自的位置216、236可以相互不重合。由傅立葉分析確定，上述軟點位置與例如第一諧波波形的硬點位置相差180°。類似地，其他諧波波形上相鄰的軟點和硬點之間的間隔也是均勻的。當(dāng)然，復(fù)合波形的軟點212與硬點214未必間隔180°，而是如測試過程中檢測到的那樣，例如在圖2的復(fù)合波形中，軟點212與硬點214相隔約150°。
如果復(fù)合徑向力變化需要校正，復(fù)合徑向力變化的軟點212的位置216被定在校正設(shè)備140的遠(yuǎn)左側(cè)，如圖6所示。上述定位可以這樣實現(xiàn)首先使輪胎40的軟點212相對物理參照系處于一定角度上。第一序號復(fù)合徑向力變化的校正方式如操作258(圖14)所述，并與第一諧波的前述校正方式相同。這種校正涉及簾布層加強(qiáng)件306的局部永久性伸長，最好增大輪胎40的充脹壓力，使其大大超過輪胎的推薦工作壓力，并且保持這個增大的壓力一段預(yù)定的時間，從而獲得上述永久性伸長。
用于校正復(fù)合徑向力變化的最大限位量應(yīng)該施加在輪胎40的復(fù)合硬點214上。對圖2所示的復(fù)合波形而言，硬點214的位置215與軟點212的位置216相差僅150°，如果采用前述“第一諧波”限位環(huán)182，則限位環(huán)182的最大限位將出現(xiàn)在距復(fù)合軟點212的位置180°的地方。一個最小限位量或沒有限位量或者一個空隙布置在輪胎40側(cè)壁上的軟點212、217的位置216上。該位置216由信號表示，并且校正設(shè)備140上的控制器166也知道該位置。這樣，由于采用了第一諧波限位環(huán)182，最大限位位置會發(fā)生一些偏差。
作為一個替代實施例，可以采用一種限位環(huán)380(圖2)。該環(huán)具有一個弓形段383，該段與平面384不在同一平面上。舉例來說，上述弓形段383最好在限位環(huán)380上占據(jù)90°圓心角的弧長。這種弓形段383為輪胎40提供非線性限位。這種弓形的限位環(huán)380可以用來校正圖2所示的復(fù)合徑向力變化，將弓形段383相對軟點212或217定位以進(jìn)行校正操作。利用限位環(huán)380處于若干不同的角位置(兩個用于圖2的波形)，并且對同一輪胎40進(jìn)行相關(guān)的循環(huán)充壓操作，復(fù)合徑向力變化可以由此得到有效的校正。顯然，限位環(huán)380的表面形狀、以及數(shù)量、尺寸、弓形段383的位置均可選擇變化，以便在本發(fā)明的范圍內(nèi)給出任何一種預(yù)定的限位環(huán)形狀。盡管限位環(huán)形狀可以變化，但是最大校正仍發(fā)生在軟點212，這是因為最小限位(最大弓形處)可以設(shè)在位置216上。還可以開發(fā)其他限位裝置，以便最適當(dāng)?shù)剡x擇最大限位的位置。
如圖14所示，如果控制器166和控制程序確認(rèn)輪胎40應(yīng)在操作202中校正錐度，則需要校正的輪胎40的位置或側(cè)面被控制器識別。需校正的輪胎的位置或側(cè)面是錐度方向的函數(shù)。在校正操作208中，控制器166和控制程序采用這些參數(shù)，例如輪胎40的位置或側(cè)面及輪胎40的需要校正的峰間值。這些參數(shù)被輸入到操作206，并貯存起來以備每個輪胎40的校正操作使用。
為了在圖7所示的校正設(shè)備140上校正輪胎40的錐度，需要執(zhí)行下列步驟在校正設(shè)備140上，如果錐度有待校正的輪胎的某一側(cè)壁朝上放置，則該朝上的側(cè)壁無須限位。下限位環(huán)182D與輪胎40的下側(cè)壁進(jìn)入接觸，并軸向向內(nèi)移動，限位環(huán)182D的整個接觸平面移動量基本相等。這樣，下限位環(huán)182D沒有傾斜，上限位環(huán)182U沒有與輪胎40接觸。當(dāng)然，為了校正錐度，也可以采用兩個限位環(huán)182，在輪胎40的不同側(cè)壁上設(shè)不同的限位量，下面將對此作說明。
當(dāng)限位環(huán)182D給輪胎40的下側(cè)壁施加適量的偏移或限位時，可以開始錐度校正。輪胎40的內(nèi)壓被提高到足夠大的程度，以便在輪胎一側(cè)壁的簾布層加強(qiáng)件306中造成所需的永久伸長。這個壓力可以是，例如例如100psi或7巴。上述偏移和提高的內(nèi)壓保持一段較短的時間，例如10秒鐘。然后給輪胎40減壓，并從輪胎下側(cè)壁上移走限位環(huán)，輪胎被從校正設(shè)備140上取走。輪胎40的上側(cè)壁沒有被限位，因而上側(cè)壁中的那部分簾布層加強(qiáng)件中發(fā)生了錐度校正。輪胎上側(cè)壁中的所有簾布層加強(qiáng)件都被永久性地拉伸了，拉伸量最好相等。帶狀約束環(huán)280可以被采用，在錐度校正期間保持輪胎40的胎冠62不作軸運動。
顯然，如果放置在校正設(shè)備140中的輪胎40的下側(cè)壁需要校正，那么輪胎的上側(cè)壁將被軸向向內(nèi)的偏移并限位。根據(jù)所需校正的錐度的位置和大小，限位環(huán)182D、182U可以同時接觸輪胎的兩相對側(cè)壁，根據(jù)所需的校正值，對側(cè)壁施加不同的偏移。這樣就可以進(jìn)一步實行充脹和保持操作，校正輪胎的兩側(cè)壁，其校正量不相同。顯然，如果待校正的錐度信號值在輪胎40的圓周上不是常量，那么一個限位環(huán)182也可以傾斜設(shè)置。
如果錐度特性需要校正，那么輪胎40上有待校正的那個側(cè)壁被控制器166和控制程序識別出來。當(dāng)校正錐度特性時，一般不需要輪胎40按特殊角度設(shè)置。有待校正的輪胎40的側(cè)壁及所需的校正量(值)必須是已知的，以便在本發(fā)明的校正設(shè)備140上進(jìn)行錐度特性校正。
每個限位環(huán)最好具有一個平面260(圖8)，用以校正第一諧波或復(fù)合徑向力變化，或者用以校正錐度。每個限位環(huán)182與輪胎40側(cè)壁的徑向接觸寬度為LE1(圖9)，該寬度在輪胎的截面高度SH(圖8)上只占一個較小的百分比。限位環(huán)182的邊緣278可以是圓的，沒有鋒利的刃。限位環(huán)402的徑向接觸寬度LE2(圖15)也可以在輪胎40的截面高度SH上占較大的百分比。
如果限位環(huán)380(圖21)上的一個或多個位置設(shè)置弓形或凹形表面，那么一次校正操作中其它諧波也可以得到校正。這樣一種限位環(huán)380前面已經(jīng)作過說明，它具有一個弓形部分383，該部分的表面對應(yīng)的圓心角大于90°(圖23)。當(dāng)?shù)诙C波的軟點的位置遠(yuǎn)離第一諧波的軟點時，這種限位環(huán)仍可以進(jìn)行，例如第一和第二諧波徑向力變化的校正?？刂破?66確定限位環(huán)380靠在輪胎上的位置，根據(jù)程序參數(shù)可以對位置進(jìn)行優(yōu)選。
拉伸簾布層加強(qiáng)件的部分302或312超過其彈性極限，可引起簾布層加強(qiáng)件306的永久變形，這些加強(qiáng)件最好位于輪胎的側(cè)壁上(圖10)。上述過程是通過永久性地拉伸簾布層，拉伸量是0.1％到2～3％，或者一預(yù)定的量實現(xiàn)的。拉伸量是待校正的均勻特性值和簾布層加強(qiáng)件材料的函數(shù)。對輪胎側(cè)壁施加5mm的最小限位量和15mm的最大限位量，對第一諧波進(jìn)行線性校正，其結(jié)果如圖12所示。在一個平表面限位環(huán)182的限位下，輪胎40的內(nèi)壓膨脹到100psi(7巴)，并保持10秒鐘。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，對客車輪胎來說，在第一諧波的軟點處，點304與308之間的簾布層加強(qiáng)件有1％的永久變形，在硬點處永久變形為0，變形引起了約10拾牛頓的第一諧波徑向力變化。
另外一種限位裝置388如圖11所示，輪胎40的側(cè)壁的一部分被限位，但沒有偏移。限位裝置388包括兩部分394，這兩部分在兩個徑向位置390、392與軟胎40接觸。這兩個徑向位置390、392與輪胎40的側(cè)壁的外表面接觸。限位裝置388的部分394相對等分面E等距間隔，輪胎40的側(cè)壁有一段非限位長度396，在充脹壓力作用下，這部分長度發(fā)生偏移。上述非限位長度396具有與硬點相關(guān)的最小尺寸和與軟點相關(guān)的最大尺寸。限位裝置388的非限位長度394沿輪胎周圍從硬點到軟點是變化的，如圖22所示。在輪胎充以較高壓力時，在非限制長度396較大的地方，簾布層加強(qiáng)件被永久性地拉長。
限位裝置388有內(nèi)連接件398，把與輪胎接觸的兩個部分394連成一體，使之統(tǒng)一動作。限位裝置388允許簾布層加強(qiáng)件發(fā)生偏移量316并具有曲率半徑R4，在充脹壓力作用下，半徑R4小于原來未限位的曲率半徑R1。
圖15表示一種平面限位環(huán)402，其徑向接觸寬度為LE2，該寬度在輪胎的截面高度SH上占據(jù)一個較大的百分比，該限位件引起曲率半徑R3、R4小于原來的曲率半徑R1。圖16示意性地表示出，在較高的壓力和限位環(huán)402的限位下進(jìn)行校正時，簾布層加強(qiáng)件的部分422發(fā)生的變化。
圖17和圖18也示意性地表示出了另一種方法和設(shè)備，其中未采用增加輪胎40的充脹壓力的方法。裝置502、504、506機(jī)械地拉伸簾布層加強(qiáng)件的部分512，軸向向外地拉伸超過其彈性極限。圖19是另一個示意圖，表示簾布層加強(qiáng)件的部分602受到拉伸，超過其彈性極限。這種拉伸是這樣實現(xiàn)的，徑向地拉伸輪胎40側(cè)壁的上下固定點604、606之間的簾布層加強(qiáng)件部分602，從而使部分602發(fā)生偏移608。拉伸以可這樣進(jìn)行，即徑向向內(nèi)地移動點606，同時徑向向外地移動點604；或者，還可以是徑向向外地移動點604。顯然，簾布層加強(qiáng)件的局部拉伸可以由機(jī)械拉伸的組合以及充脹壓力拉伸來實現(xiàn)。
下表列出的是，按照本發(fā)明的方法和設(shè)備進(jìn)行徑向力變化校正的一個例子。
已校正的輪胎的測試結(jié)果3mm最大限位偏移6mm間隙最小限位保持10秒鐘輪胎 校正前 校正后改善情況 處理壓力(巴)1 3.7daN 2.0daN 1.7daN7.52 4.6 2.3 2.3 8.03 5.4 2.5 2.9 8.54 3.3 1.5 1.8 7.255 5.1 2.0 3.1 8.256 2.8 0.8 2.0 7.07 4.7 2.3 2.6 8.08 4.9 2.3 2.6 8.09 4.2 1.2 3.0 7.7510 6.0 1.8 4.2 8.5平均值 4.471.87 2.60測試所用的輪胎為Michelin 205/70R15×Z4型。從表中可以看到，試樣的第一諧波徑向力變化平均減小了58％，這是第一諧波徑向力變化的一大部分，并且當(dāng)已校正的輪胎裝在車輛上時，與未經(jīng)校正的輪胎相比，其駕駛性能明顯改善。這種校正不需要磨削輪胎40，并且可在較短時間內(nèi)完成。
從上面對本發(fā)明最佳實施例的說明中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出其它改進(jìn)、變化和變形。技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的改進(jìn)、變化和變形包括在所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種輪胎(40)，包含一對相互分開并且在圓周方向上基本上不可延伸的胎緣(42)；一個在上述胎緣之間延伸的簾布層(44)，其軸向相對的端部分別固定在兩胎緣上，上述簾布層包括若干平行延伸的加強(qiáng)件；一個帶狀包層(46)，設(shè)置在上述簾布層的徑向外側(cè)的胎冠中，其特征在于輪胎側(cè)壁(64)中至少設(shè)置一個上述簾布層加強(qiáng)件，該加強(qiáng)件有一超過彈性極限的永久變形部分，以降低輪胎的均勻特性。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于上述簾布層加強(qiáng)件的所述部分的長度至少被永久性地拉長0.1％。
3.如權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于上述簾布層加強(qiáng)件由聚酯材料制成。
全文摘要
一種減小硫化輪胎均勻特性的值的方法和設(shè)備，以及由此生產(chǎn)的輪胎。產(chǎn)生一個代表均勻特性值的信號和代表待校正輪胎上的位置的信號。輪胎的一個簾布層加強(qiáng)件的至少一部分按一預(yù)定量發(fā)生永久性變形，以便校正上述均勻特性，上述變形位置由信號指出。這種方法及設(shè)備不用磨削即可在短時間內(nèi)對輪胎進(jìn)行校正。
文檔編號G01M1/30GK1133781SQ9511945
公開日1996年10月23日 申請日期1993年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月3日
發(fā)明者蒂莫西·布萊特·賴恩 申請人:米凱林技術(shù)研究公司