DE3538581C2 - Metallform zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallform zur Reifenvulkanisation

Bisher wurden die folgenden drei Arten von Metallformen zur Formgebung von Reifen benutzt.

(1) Eine Metallform bestehend aus einem oberen und unteren Profilring 50, welche einen unebenen Formteil P′ aufweisen, entsprechend der Profilschablone P wie in Fig. 6 und 7 gezeigt. Die Profilringe 50 sind aus Aluminium gegossen und justiert in einer Schale 51 hergestellt aus Gußeisen oder einem Schnittstahlstück.

(2) Eine Metallform bestehend aus kleinen Stücken 52 (Schablonensegmenten) weist einen Formteil auf, entsprechend einer Profilschablone P wie in Fig. 8 dargestellt. Die kleinen Stücke 52 sind aus Aluminium gegossen und in einer Reihe in Umfangsrichtung eingebaut und justiert in einer ähnlichen Schale wie oben beschrieben.

(3) Eine Metallform bestehend aus einer Form aus, zum Beispiel Gußeisen, welche eine Profilschablone P direkt eingraviert ist.

Die oben erwähnten konventionellen Metallformen benötigen aufwendige Arbeitsmaschinen und erfordern eine lange Fertigungszeit und hohe Fabrikationskosten, weil ein großer Teil der Arbeiten manuell vorgenommen werden muß, das es zu schwierig ist, Betriebsdaten zu erlangen und die Arbeit zu mechanisieren.

Diese Arten von Metallformen erfordern weiterhin eine große Anzahl von Lüftungslöchern zur Entlüftung, wenn die Vulkanisation von Reifen vorgenommen wird. Darüber hinaus verursachen diese Arten von Metallformen, im Falle einer notwendigen Ausbesserung von Fehlern, hervorgerufen durch den Abfall von Partikeln aus der Formoberfläche, den Abfall von Partikeln aus Blasen bzw. Lunkern im Aluminiumguß und im Falle des Auswechselns von Profilschablonenteilen oder ähnlichen Arbeiten lange Arbeitszeiten und hohe Kosten, weil diese Arbeiten von Hand ausgeführt werden müssen und Aluminium verschweißt werden muß.

Aus US-PS 22 97 017 ist weiterhin eine Metallform zum Vulkanisieren von Reifen bekannt, bei der mehrere profilierte Formteile aufeinander geschichtet und aneinander befestigt werden und so einen Profilring bilden. Das Profil entspricht dabei dem negativen Profil des Fahrzeugreifens bzw. der Lauffläche des Reifens.

Die Formteile dieser Metallform bestehen aus Kreissegmenten, wodurch es selbst bei präzisester Fertigung an den Stoßkanten zu Diskontinuitäten kommt, welche sich auch in dem vulkanisierten Reifen bemerkbar machen. Solche Diskontinuitäten müssen aber aus Gründen der Laufruhe des Reifens und auch aus optischen Gesichtspunkten vermieden werden.

Die Formteile müssen des weiteren aufgrund ihrer erheblichen Dicke dreidimensional bearbeitet werden, was technisch kompliziert, zeitaufwendig und teuer ist. Einer Mechanisierung bzw. Automatisierung ist dieses Verfahren nur schwer zugänglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Metallform zur Reifenvulkanisation zu schaffen, welche einfach herzustellen ist und zum Reparieren, Ausbessern bzw. Auswechseln und ähnlichen Tätigkeiten auf einfache Weise geeignet ist.

Zu Diskontinuitäten führende Stoßkanten oder Nähte der Formteile sollen vermieden werden und die gegenseitige Fixierung der Lamellen soll auf einfache Weise möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eine Metallform mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 zur Reifenvulkanisation geschaffen worden.

Die Lamellen werden nur in zwei Dimensionen bearbeitet und erhalten beispielsweise durch Ausschneiden mit einem Laser ein Profil, welches dem Außenprofil des Fahrzeugreifens, geschnitten in einer Ebene zur Mittelebene, entspricht. Die Daten solcher Schnittebenen sind beispielsweise bei CAD-Systemen sehr einfach zu gewinnen und können dazu dienen, eine numerisch gesteuerte Schneidvorrichtung vollautomatisch zu steuern. Die dritte Dimension der Schablone tritt dadurch hinzu, daß eine Vielzahl dieser zweidimensional geformten Lamellen aufeinander geschichtet und aneinander befestigt werden. Dabei wird eine umso feinere Profilierung erzielt, je dünner die bearbeiteten Lamellen sind. Allerdings sind der weiteren Verfeinerung technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt, so daß sinnvolle Dicken der Lamellen im Bereich zwischen 0,1 bis 3,0 mm liegen.

Beim erfindungsgemäßen Aufbau der Metallform ist es nicht notwendig, die einzelnen Lamellen noch mit Profilen zu versehen, die zur gegenseitigen Fixierung der einzelnen Lamellen dienen. Diese werden so wie sie sind aufeinander geschichtet und dann aneinander befestigt.

Die Metallform zur Reifenvulkanisation gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vielzahl von aufgeschichteten Lamellen, entsprechend der Vielzahl von Profillinien in der Umfangsrichtung des Reifens. Damit wird die Schaffung von Betriebsdaten und die Herstellung so einfach, daß eine Metallform mit einer hohen Effizienz hergestellt werden kann. Die Schaffung von Lüftungslöchern wird vereinfacht und der Durchmesser der Lüftungslöcher kann verringert werden. Des weiteren sind im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lamellenaufbau die Ausbesserung der Metallform bei einem Teildefekt und die Teilumformung der Metallform einfacher geworden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die nachstehenden Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen verwiesen.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform durch eine Metallform zur Reifenvulkanisation nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Behälters in welchem der halbe Teil einer Metallform eines Profilschablonenteils der vorliegenden Erfindung enthalten ist;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Lamelle zur Formgebung einer Profilschablone in einer Metallform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel eines Oberflächenmodells eines Reifens, geschaffen durch eine Aneinanderreihung der Querschnitte von Lamellen nach der vorliegenden Erfindung unter Benutzung eines CAD-Systemes;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines Querschnittes der Oberflächenschablone aus Fig. 4 in Umfangsrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines halben Teils eines Profilringes zur Formgebung einer Profilschablone in konventionellen Metallformen;

Fig. 7 Teilschnitt einer Schale einer konventionellen Metallform, in welcher eine obere und untere Hälfte eines Profilringes justiert ist;

Fig. 8 eine perspektivische Zeichnung, in der Profilsegmente zur Formgebung einer Profilschablone in konventionellen Metallformen dargestellt sind;

Fig. 9(a) eine Draufsicht auf ein Messerblatt, angeordnet in Umfangsrichtung einer Reifenform entsprechend der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9(b) eine Draufsicht auf ein Messerblatt, angeordnet in Querrichtung zur Reifenform entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer Metallform zur Reifenvulkanisation nach der vorliegenden Erfindung. Nummer 1 stellt eine Metallform dar, die eine Vielzahl von aufgeschichteten Lamellen 2 enthält. Die Lamelle 2 hat einen unebenen formgebenden Teil 2a, zugehörig zu einer Schablonenform einer Scheibe (gezeigt in Fig. 5), welche geschaffen werden kann durch die Aufteilung eines Reifens T gezeigt in Fig. 4 im Lamellenverlauf parallel zu seiner Mittelebene (i. e. eine Schnittebene geschaffen durch Schneiden entlang der Mittellinie CL, der Breite nach in Richtung des äußeren Randes des Reifens) unter Benutzung eines CAD-Systems. Die Schablonenform der Lamelle 2, bezüglich der Unebenheiten, ist umgekehrt zur Modellform des Reifenprofils ausgebildet. Die ungleichen Formen unterscheiden sich selbstverständlich von den jeweils anderen ein wenig, in Einklang mit ihrer Position bezüglich des Reifenprofils. Eine Vielzahl von schmalen Einschnitten 3 sind auf einer oder beiden Elementen der Lamelle 2 vorgesehen. Nach dem Zusammensetzen der Lamellen 2 funktionieren die schmalen Einschnitte als Lüftungsschlitze zur Gasabführung, wenn die Vulkanisation der Reifen fortgesetzt wird. Darüber hinaus ist ein schmaler Einschnitt 3′ in Umfangsrichtung vorgesehen, der mit den schmalen Einschnitten 3 in Verbindung steht und der schmale Einschnitt 3′ steht mit der Aussparung 4 der Lamelle 2 in Verbindung, wobei die Aussparung, wie noch näher zu beschreiben sein wird, der Positionierung dient. Diese zur Positionierung vorgesehenen Aussparungen 4 sind am äußeren Umfang der Lamelle 2 vorgesehen. Die Aussparungen 4 werden benutzt, wenn die Lamellen zusammengesetzt sind. Des weiteren sind Löcher 5 in einer Vielzahl von Teilen der Lamelle 2 angebracht, die der Fixierung von Bolzen dienen.

Eine Vielzahl von Lamellen 2 sind zusammengefaßt und gruppiert in zwei Gruppen, die eine obere Form A und eine untere Form B, in Beziehung zur Mittelebene des Reifens. Jede dieser Gruppen schließt aufeinandergestapelte Lamellen 2 ein, welche eine Profilschablonenform bilden (Profilring) und gelagert sind in einem Behälter 7. In dem ringförmigen Behälter 7 sind ohrförmige Fixierstücke 9 vorgesehen und innere Vorsprünge 10 zur Positionierung, welche mit den Aussparungen 4 der Lamellen 2 in Eingriff gelangen. Die Lamellen 2 sind mittels Bolzen 11 in dem Behälter 7 positioniert, in Reihe aufgestapelt und fixiert. In der Lamelle 2 ist eine weitere Aussparung 13 vorgesehen, welche es erlaubt, Bolzen 11 und Fixierstücke 9 zusammenzusetzen, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung bei der korrekten Aufeinanderschichtung von unteren und oberen Formen im Behälter kommt. Die Benutzung dieses Typs von Behältern ermöglicht eine einfache Positionierung der Lamellen 2, wobei diese Lamellen mit Hilfe der Bolzen auch schon außerhalb des Behälters 14 festgelegt werden können.

Jeder der Behälter 14, 14′ für die obere halbe Form A und die untere halbe Form B weist jeweils Vertiefungen 15, 15′ zur Formgebung eines Seitenwandteils und jeweils eines Wulstteiles auf.

Ein perfekter Hohlraum zur Formgebung eines Reifens kann erreicht werden, durch Zusammenbringen beider halber Formen A und B in einen Behälter, worin die oben erwähnten fixierten Lamellen vom Typ Profilschablonen geschichtet sind. Die Behälter 7 beinhalten zu einem Profilring fixierte Lamellen 2 und sind eingespannt in die Behälter 14, 14′, welche Vertiefungen 15, 15′ zur Formgebung eines Seitenwandteils und eines Wulstteils aufweisen. Die Behälter 14 haben, wie gezeigt in Fig. 1, eine kreisrunde Entlüftungsfuge 18, welche mit den Positionierungsaussparungen 4 in Verbindung steht und eine Vielzahl von Entlüftungslöchern 19, welche am Umfang angeordnet sind und mit der Entlüftungsfuge 18 in Verbindung stehen, um Entlüftungsgas aus der Form zu leiten.

Unter Berücksichtigung der Fabrikationsmethoden der Lamelle 2 kann gesagt werden, daß die Gestalt des Formgebungsteiles der Lamelle 2 zu erreichen ist durch die Benutzung, z. B. eines CAD (computer aided design) Systems. Das heißt, nach der Vorbereitung eines dreidimensionalen Modells erfolgt computergestützt eine Aufteilung in die einzelnen Lamellenelemente mit Schnittebenen parallel zur Mittelebene des Reifens. Von diesen gebildeten Flächen werden die für die weitere Bearbeitung erforderlichen 2- dimensionalen Informationen abgeleitet.

Dazu werden vorzugsweise die folgenden Vorgehensweisen benutzt:

Einmal werden die Informationen einer Draufsicht und einer Seitenansicht eines Reifenmodells und eine Information über einen Abschnitt der Profilrillen in einen Computer gegeben und dann wird ein Abbild eines Oberflächenmodells erzeugt, welches eine Profilgestalt aufweist, die in Einklang mit der vorher getätigten Programmeingabe steht.

Zum anderen wird eine Information über den Außendurchmesser und die Breite des Reifens sowie die Breite des Profils in den Computer eingegeben und dann das gewünschte Abbild eines Planreifens erreicht, in Einklang mit dem vorher eingegebenen Programm zur Herstellung von Zeichnungen. Die Information bezüglich der Profilrillen sowie Tiefe und Breite der Rillen ist in den Computer eingegeben, um eine Abbildung zu erhalten, welche die gewünschten Querschnitte der Rillen enthält. Bei der Bewegung der Abbildung weist diese die gewünschten Querschnitte entlang der oben beschriebenen Abbildung des Planreifens auf. Eine Abbildung eines Oberflächen- oder Vollmodells (gezeigt in Fig. 4) besitzt eine Profilschablone, welche in Einklang steht mit dem vorher eingegebenen Figurenverarbeitungsprogramm.

Wie bereits oben erwähnt, erweist es sich als vorteilhaft, zur Fabrikation der Lamellen 2 ein CAD-System zu verwenden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses CAD-System beschränkt. Es ist genauso möglich, die Ausgestaltung der Lamellen 2, z. B. durch eine zahlenmäßige Berechnung festzulegen.

Metallic-Materialien wie Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, Aluminiumlegierung, Messing und Aluminiumkupferzinklegierungen und technischer Kunststoff oder ähnliches sind brauchbar für die Lamellen 2. Im Falle der Herstellung der Lamellen aus metallischem Material, kann vorzugsweise ein elektrischer Drahtschneider benutzt werden (electrical discharge wire cutter). Das Benutzen eines Lasers steigert die Arbeitsgeschwindigkeit. Der Laser kann ebenso zum Schneiden von Kunststoff genutzt werden.

Die Dicke der Lamellen 2 ist vorzugsweise 0,1 bis 3 Millimeter, besser jedoch ist eine Stärke von 0,5 bis 3 Millimeter. In den Fällen, in denen die Stärke der Lamellen 2 größer als der oben erwähnte Bereich ist, wirkt sich das nachteilig auf die Arbeitsgenauigkeit aus. Andererseits wird in den Fällen, in denen die Stärke der Lamellen 2 geringer ist als der oben angegebene Bereich, die Steigerung der Arbeitsleistung von der Anzahl der Lamellen begrenzt.

Die Fixierung einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Lamellen kann sowohl durch eine Lötung vorgenommen werden wie auch durch eine Verschraubung wie in Fig. 1 gezeigt. Wie auch immer, es ist vorteilhaft, Fixierungsmethoden wie das Verschrauben zu nutzen, welche eine Demontage erleichtern, um ein Ausbessern der Lamellen 2 oder eine Veränderung der Profilschablone zu erleichtern.

Zur Schaffung der schmalen Entlüftungseinschnitte sind Methoden des Maschinenschneidens, des Ätzens, des Schleifens und andere Arten anwendbar. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist nur der Profilformgebungsteil durch eine Vielzahl von aufeinandergeschichteten Lamellen 2 ausgebildet. Aber die gesamte Metallform kann ebenso durch eine Vielzahl von aufeinander geschichteten Lamellen 2 ausgeformt sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die aufeinander geschichteten Lamellen, welche einen Bereich SL (von maximal einer Querschnittsbreite von der Seitenwand zum Wulstteil) bilden, nach der Vervollständigung durch Löten anzuordnen. Der oben bereits erwähnte Behälter ist dann natürlich überflüssig.

Die Fig. 9a und 9b zeigen die Anordnung eines Messerblattes zur Bildung von Rippen bzw. Vorsprüngen 16. Ein derartiger Vorsprung 16 kann in gleicher Weise nach den oben erläuterten Methoden hergestellt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9a, Anordnung des Vorsprungs 16 in Umfangsrichtung des Messerblattes, bedarf es keiner anderen Sicherung.

Bei der Anordnung in Querrichtung gemäß Fig. 9b ist eine andere Befestigung erforderlich.

Eine Lamellenlinie ist jeweils mit dem Bezugszeichen 17 eingetragen.

Beispiel

Das nun angeführte Beispiel hat eine experimentielle Basis, wobei eine Metallform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Zu allererst war für die Benutzung des CAD-Systems ein dreidimensionales Oberflächenmodell (oder Körpermodell) ein 7.00-15 RiB-Schablonentyp vorzubereiten, wie in Fig. 4 gezeigt. Von diesem Modell wurden Flächen parallel zur Mittelfläche festgelegt und zwar in Intervallen von 1 Millimeter von der Mittellinie des Profils unter Benutzung eines Datenverarbeitungsprogrammes. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von vertikalen Querschnitten eines Reifens geschaffen (wie in Fig. 5 gezeigt). Die Herstellung von Lamellen in Einklang mit einer Vielzahl von vertikalen Querschnitten erfolgt durch die Benutzung eines NC numerischen Datensteuerungsprogramms. Die Lamellen selbst wurden hergestellt mit Hilfe eines elektrischen Drahtschneiders (beispielsweise "JAPT-3F" von JAPAX INC). Kaltgewalzte Stahlplatten aus SS 45 (Strukturstahl 45 der Firma Japanese Industrial Standard (JIS), welcher eine Mindestbiegefestigkeit von 45 kgf/mm² aufweist) mit einer Dicke von 1 Millimeter wurden als Material für die Lamellen benutzt. Die Arbeitsbedingungen waren derart, daß der Durchmesser des Drahtes 0,2 Millimeter betrug, die Arbeitsgeschwindigkeit 12 Millimeter pro Minute, die Voltzahl ungefähr 50 Volt und die Stromstärke ungefähr 3 Ampere. Die Benutzung eines Lasers statt eines elektrischen Drahtschneiders ermöglicht es, die Arbeitsgeschwindigkeit um etwa das 40fache zu steigern, ohne Verschlechterung der Genauigkeit.

Für dieses Ausführungsbeispiel wurden 148 Lamellen, i. e. 74 für die obere halbe Form und 74 für die untere halbe Form, zur Schaffung von Reifenprofilteilen fabriziert. Jede Lamelle wurde mit schmalen Einschnitten von 0,1 Millimeter Tiefe zur Entlüftung durch Schneidearbeiten versehen. Dabei ist es nicht immer notwendig, alle Lamellen mit schmalen Einschnitten zu versehen.

Schließlich wurde die äußere Gestalt der Lamellen zugeschnitten um eine entsprechend zum eingesetzten Behälter 14 passende Montageform zu erhalten. Danach wurden die Lamellen im Behälter 7 angeordnet wie gezeigt in Fig. 2, eingespannt mit den Fixierstücken 9, den Bolzen 11 durch die oberen und unteren Lamellen passend und der Nut 11a.

Der auf diese Weise hergestellte Profilring 1a wird in den Behälter 14 eingeordnet und es entsteht eine komplette Metallform 1 zur Reifenvulkanisierung. Diese Metallform 1 konnte zufriedenstellend zur Vulkanisation von Reifen benutzt werden. Die Ausschußverringerung von Reifen kann erreicht werden durch die Benutzung einer Metallform nach der vorliegenden Erfindung, wobei die schmalen Einschnitte 3 als Entlüftungslöcher dienen und sehr eng sind.

Claims (3)

1. Metallform (1) zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen mit einer einen Profilring bildenden Schablone aus einer Mehrzahl von 0,1 mm bis 3,0 mm dicken in einer bestimmten Reihenfolge parallel zur Mittelebene des Fahrzeugreifens aufeinander geschichteten und aneinander befestigten Lamellen (2), die einen formgebenden Abschnitt (2a) für die Lauffläche von Fahrzeugreifen bilden.

2. Metallform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) auf einer oder beiden Ebenen Einschnitte (3; 3′) zur Entlüftung aufweisen.

3. Metallform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) aus Stahl, korrosionsbeständigem Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing und/oder technischen Kunststoffen bestehen.