DE60005667T2

DE60005667T2 - Verfahren und vorrichtung zum formen und vulkanisieren von fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE60005667T2
Application number: DE60005667T
Authority: DE
Inventors: Renato Caretta
Original assignee: Pirelli Pneumatici SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: ATE251030T1; BR0011807B1; BR0011807A; CN1358132A; AR024452A1; AU5813700A; EP1189744B1; WO2001000395A1; EP1189744A1; RU2235641C2; DE60005667D1; PT1189744E; CN1248845C; JP2003503235A; ES2208357T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, das die folgenden Schritte aufweist: Anordnen eines zu behandelnden Reifens auf einem toroidförmigen Träger, dessen Außenfläche im Wesentlichen an die Innenfläche des Reifens angepasst ist; Einschließen des Reifens und des toroidförmigen Trägers in einen Formhohlraum, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist, wobei der Formhohlraum Wände hat, deren Form an eine Außenfläche des Reifens nach Abschluss der Vulkanisierung angepasst ist; Anpressen des Reifens mit seiner Außenfläche gegen die Wände des Formhohlraums; Zuführen von Wärme zu dem zu behandelnden Reifen, um dessen molekulare Vernetzung herbeizuführen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, die Folgendes aufweist: Einen toroidförmigen Träger, der für den Eingriff mit einem herzustellenden Reifen angeordnet ist und der eine Außenfläche hat, die im Wesentlichen an eine Innenfläche des Reifens angepasst ist; eine Vulkanisierform, die für die Aufnahme des den zu behandelnden Reifen tragenden toroidförmigen Trägers in einem Formhohlraum angeordnet ist, der einen zwischen der Außenfläche des toroidförmigen Trägers und den Wänden des Formhohlraums begrenzten Reifenhalteraum hat, die an die Außenfläche des gehärteten Reifens angepasst sind; Anpressvorrichtungen zum Anpressen der Außenfläche des Reifens an die Innenwand der Form; Heizvorrichtungen zum Übertragen von Wärme auf den in dem Formhohlraum eingeschlossenen Reifen.
Bei einem Reifenherstellungszyklus ist vorgesehen, dass nach einem Herstellungsverfahren, bei dem die unterschiedlichen Reifenbauteile hergestellt und/oder zusammengesetzt werden, ein Ausform- und Vulkanisierungsverfahren durchgeführt wird, um den Reifenaufbau in einer vorgegebenen geometrischen Form zu stabilisieren, die sich allgemein durch ein bestimmtes Laufflächenmuster auszeichnet.
Zu diesem Zweck wird der Reifen in eine Vulkanisierform eingeführt, die üblicherweise ein Paar Kästen, die dafür vorgesehen sind, axial nah zueinander bewegt zu werden, und die so angeordnet sind, dass sie auf Reifenwulst und -seitenwände einwirken, sowie wenigstens eine Krone mit am Umfang verteilten Abschnitten, die radial nah zueinander bewegt werden können, so dass sie an dem Reifen-Lauftlächenband wirken, aufweist. Im Einzelnen sind Kästen und Abschnitte zwischen einem offenen Zustand bei dem sie voneihander beabstandet sind, um ein Beladen mit den zu behandelnden Reifen zu ermöglichen, und einem geschlossenen Zustand, bei dem sie einen Formhohlraum bilden, dessen geometrische Form die gleiche ist wie die der Außenflächen des zu erzielenden Reifens, bezüglich einander bewegbar.
Bei einem der am weitesten verbreiteten Ausformverfahren ist vorgesehen, dass eine Vulkanisierblase aus elastomerem Material, die mit Hochtemperatur- und Hochdruckdampf und/oder einem anderen Fluid gefüllt ist, im Inneren des in dem Formhohlraum eingeschlossenen Reifens aufgeblasen wird. Auf diese Weise wird der Reifen in zweckmäßiger Art gegen die Innenwände des Formhohlraums gezwungen und in der ihm gegebenen geometrischen Form stabilisiert, nach einer molekularen Vernetzung, der das elastomere Material, aus dem der Reifen hergestellt ist, unterzogen wird, aufgrund der Wärme, die mittels des Fluids durch die Blase und mittels der Formwände übertragen wird.
Ebenfalls bekannt sind Ausformverfahren, bei denen an Stelle einer aufblasbaren Vulkanisierblase ein steifer toroidförmiger Träger in dem Reifen angeordnet wird, der die gleiche Form wie die Innenfläche des zu erzielenden Reifens hat.
Ein solches Verfahren ist z. B. in dem europäischen Patent EP 242 840 offenbart, bei dem ein steifer toroidförmiger Träger verwendet wird, um einem in der Form eingeschlossenen Reifen eine geeignete Form und die endgültigen Größen zu geben. Gemäß der obigen Patentoffenbarung wird der unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient zwischen dem toroidförmigen Metallträger und dem Rohelastomermaterial, aus dem der Reifen hergestellt ist, genutzt, um einen geeigneten Ausformdruck zu erreichen.
Damit wird durch den Zusammenbau der Teile, die die Form und den toroidförmigen Träger bilden, ein geschlossener Raum in dem Formhohlraum ausgebildet, der genau die gleiche Form wie die gesamte geometrische Form des Reifens hat. Auf diese Weise werden sowohl die Außenflächen als auch die Innenflächen des Reifens in Kontakt mit steifen Abschnitten der Ausform- und Vulkanisiervorrichtung gehalten. Mit anderen Worten sind alle Teile der Vorrichtung, die für die Festlegung der endgültigen Reifengeometrie vorgesehen sind, steife Teile, anders als bei den Verfahren, bei denen eine aufblasbare Vulkanisierblase verwendet wird, die bekanntlich ein verformbarer Abschnitt der Form ist.
Nach Auffassung der Anmelderin bringen bei dem gegenwärtigen Stand der Technik sowohl die Verfahren, bei denen eine aufblasbare Vulkanisierblase verwendet wird, als auch die Verfahren, bei denen ein steifer toroidförmiger Träger während der Reifenvulkanisierung verwendet wird, einige Probleme mit sich.
Bei den Verfahren, bei denen eine aufblasbare Blase benutzt wird, ist zu beachten, dass die Verformbarkeit der Blase leicht zu Fehlern bei der Geometrie und/oder beim Aufbau des Reifens führen kann, aufgrund von möglichen Verformungen, die die Blase z. B. nach einer ungleichmäßigen Ausdehnung erleidet, und/oder aufgrund von Reibungserscheinungen, die zwischen den Außenflächen der Blase und den Innenflächen des Reifenrohlings auftreten.
Da die Blase auch die Aufgabe hat, die Reifenwulste an den entsprechenden Formabschnitten zu verriegeln, macht es die Verformbarkeit der Blase schwierig, solche für eine Wulstverriegelung ausreichend hohen Drücke zu erzielen. So können unerwünschte Fehlausrichtungen der Wulste bezüglich der geometrischen Achse des Reifens auftreten, die dann zu Verformungen des gesamten Reifenaufbaus führen. Zusätzlich kann ein für die Wulstverriegelung nicht ausreichender Druck aufgrund eines Durchsickerns des elastomeren Materials zwischen der Blase und der Form besonders in den Anfangsmomenten des Vulkanisierungsverfahrens eine Gratbildung an den Wulsten verursachen.
Die Vulkanisierblase benötigt bedeutende Mengen von Dampf, da das gesamte Innenvolumen der Blase, die in dem Formhohlraum aufgeblasen wird, gefüllt werden muss, und außerdem bildet sie ein Hindernis für die Übertragung von Wärme an den Reifen durch den Dampf.
Andererseits macht es die Verwendung eines steifen toroidförmigen Trägers an Stelle der aufblasbaren Vulkanisierblase notwendig, eine sehr genaue und schwierige Überprüfung der Volumina des Materials, das bei der Herstellung des Reifens verwendet wird, durchzuführen.
Außerdem ist es gegenwärtig unmöglich, an dem Reifen eine geeignete radiale und/oder Umfangs-Expansion auszuführen, um z. B. gewünschte Vorspannwirkungen bei den verstärkenden Aufbauten zu erreichen, die bei der Reifenherstellung verwendet werden.
Darüber hinaus ist es sogar mit Hilfe des steifen toroidförmigen Trägers sehr schwierig, eine richtige und effiziente Wärmeübertragung in das Innere des Reifens zu erreichen.
Das US-Patent 1,798,210 offenbart ein Vulkanisierungsverfahren demgemaß ein zuvor hergestellter Reifenrohling auf einen toroidförmigen Träger aus vulkanisiertem Gummi aufgesetzt wird, um dann in dem Formhohlraum eingeschlossen zu werden, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist. Der toroidförmige Träger ist vollständig hohl und hat eine solche Form und Größe, dass er mit den Innenwänden des Formhohlraums zusammenwirkt, so dass eine hermetische Abdichtung an den inneren Umfangsrändern des Reifens durchgeführt wird. Die Größen des toroidförmigen Trägers sind jedoch kleiner als die Innengrößen des Reifenrohlings, so dass ein Spalt gebildet wird, der sich zwischen den Außenflächen des toroidförmigen Trägers und den Innenflächen des Reifenrohlings von einem Wulst zum anderen erstreckt. Nach dem Schließen der Form wird heißes Wasser oder ein anderes heißes Fluid unter Druck in den toroidförmigen Träger eingelassen, das den oben beschriebenen Spalt durch Öffnungen erreicht, die in dem toroidförmigen Träger ausgebildet sind, um alle Funktionen zu erfüllen, die für das Ausformen und Vulkanisieren des Reifens erforderlich sind.
Bei diesem Vulkanisierungsverfahren ist jedoch die Herstellung des Reifens direkt auf dem toroidförmigen Träger, der zusammen mit dem Reifen in die Vulkanisierform eingeführt wird, weder vorgesehen noch möglich.
Da der toroidförmige Träger notwendigerweise kleinere Größen als die Innengrößen des Reifens hat, können außerdem leicht Fehler im Aufbau auftreten, die durch eine fehlerhafte Zentrierung und/oder unkontrollierte Bewegungen oder Verzerrungen, denen der Reifen ausgesetzt ist, wenn er in dem Formhohlraum eingeschlossen wird, verursacht werden.
Die Anmelderin ist zu der Erkenntnis gelangt, dass wesentliche Verbesserungen erzielt werden können, wenn die Einführung des Arbeitsfluids zur Durchführung der Reifenausformung und/oder der Wärmezufuhr für die Vulkanisierung nach einer Expansion, der der Reifen durch Druckeinwirkung unterzogen wird, nur innerhalb eines Spalts stattfindet, der zwischen dem toroidförmigen Träger und dem Reifenrohling ausgebildet ist. Ein Verfahren und eine Vorrichtung, die auf der Basis dieses Prinzips entwickelt wurden, sind in der europäischen Patentanmeldung EP 0 976 533 A2 derselben Anmelderin sowie in der GB 150 373 offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ebenfalls festgestellt, dass wesentliche Verbesserungen bezüglich der Reifenexpansion erreicht werden können, mit vorteilhaften Wirkungen bezüglich der Qualitätsmerkmale des Endprodukts, wenn gleichzeitig mit der Expansion, der der Reifen unterzogen wird, die Reifenseitenabschnitte, die z. B. zwischen den Reifenwulsten und den Übergangsbereichen zwischen der Seitenwanden und dem Laufflächenband angeordnet sind, fest zwischen den Innenwänden des Formhohlraums und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers gehalten werden. Auf diese Weise ist die Reifenexpansionswirkung und das daraus resultierende Strecken der Korde, die den Karkassenaufbau und den Gurtaufbau bilden, in vorteilhafter Weise auf den radial äußren Bereich des Reifens nah an dem Laufflächenband konzentriert.
Im Einzelnen ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder zur Verfügung zu stellen, das sich dadurch auszeichnet, dass der Anpressschritt die folgenden Vorgänge umfasst: Zusammendrücken von Seitenabschnitten des Reifens, die sich von dessen inneren Umfangsrändern weg erstrecken, zwischen den Wänden des Formhohlraums und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers gleichzeitig mit dem Einschließschritt; und Herbeiführen einer Expansion an einen radial äußeren Abschnitt des Reifens, der zwischen den Seitenabschnitten begrenzt ist, um den radial äußeren Abschnitt gegen die Innenwände des Formhohlraums zu bringen.
Insbesondere ist die Durchführung der Reifenexpansion vorzugsweise durch einen Schritt vorgesehen, bei dem ein Fluid unter Druck wenigstens einem Fluid-Diffusions-Zwischenraum zugeführt wird, der zwischen der Außenfläche des toroidförmigen Trägers und der Innenfläche des Reifens erzeugt wird.
Vorteilhafterweise haftet vor dem Zuführen des Fluids unter Druck die Innenfläche des Reifens im Wesentlichen über ihre ganze Erstreckung an der Außenfläche des toroidförmigen Trägers an, wobei der Diffusionszwischenraum auf die Expansion des Reifens folgend erzeugt wird.
Die Zuführung des Fluids unter Druck wird vorzugsweise durch Zuführkanäle ausgeführt, die in dem toroidförmigen Träger ausgebildet sind und die auf dessen Außenfläche münden.
Vor dem Anpressschritt kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Vorformschritt des Reifens ausgeführt wird, indem vorbereitend ein Arbeitsfluid zwischen die Außenfläche des toroidförmigen Trägers und die Innenfläche des Reifens mit einem Druck eingeführt wird, der niedriger ist als der des Fluids unter Druck, das während des Anpressschritts zugeführt wird.
Vorzugsweise wird die Wärmezuführung durch Zuführen eines Heizfluids in den Dif fusionszwischenraum ausgeführt, wobei das Heizfluid das gleiche Fluid unter Druck umfasst, wie es für die Ausführung des Anpressschritts verwendet wird.
Im Einzelnen wird das Fluid unter Druck in einen oberen Abschnitt des Formhohlraums eingeführt und längs einer Innenfläche des toroidförmigen Trägers zu einem unteren Abschnitt des Hohlraums geführt.
Gleichzeitig mit dem Einführschritt wird vorzugsweise auch ein Schritt ausgeführt, bei dem das Fluid unter Druck aus dem unteren Abschnitt des Formhohlraums abgezogen wird, so dass ein Druckfluidstrom längs der Innenfläche des toroidförmigen Trägers und des Diffusionszwischenraums erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dem in den Formhohlraum eingeführten Fluid unter Druck eine Drehbewegung um eine geometrische Achse des toroidförmigen Trägers aufgeprägt.
Vorzugsweise hat der Diffusionszwischenraum eine Erstreckung zwischen 3 mm und 14 mm, gemessen zwischen der Innenfläche des Reifens und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers, wenigstens an der Äquatorialebene des Reifens.
Es ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen, dass zu der Expansion eine Vergrößerung des Umfangs des Reifens zwischen 1% und 3,5% gemessen an der Äquatorialebene (X–X) des Reifens gehört.
Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Anordnens des Reifens auf dem toroidförmigen Träger bevorzugt durch direkte Herstellung des Reifens auf dem toroidförmigen Träger ausgeführt.
Vorteilhafterweise kann vor dem Schritt des Zuführens des Fluids unter Druck eine Behandlung der Innenfläche des Reifens ausgeführt werden, um ein Durchdringen des Fluids unter Druck durch das elastomere Material, das den Reifenrohling bildet, zu verhindern.
Im Einzelnen wird eine vorvulkanisierte Auskleidung direkt auf dem toroidförmigen Träger während eines Vorbereitungsschritts zur Herstellung des Reifens ausgebildet, um ein Durchdringen des Fluids unter Druck durch das elastomere Material, das den Reifenrohling bildet, zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder zur Verfügung zu stellen, die sich dadurch auszeichnet, dass der Halteraum in geschlossenem Zustand radial innere Abschnitte mit einer Form und mit Größen, die im Wesentlichen der Form und den Größen von Seitenabschnitten des Reifens entsprechen, die sich von dessen inneren Umfangsrändern weg erstrecken, sowie einen radial äußeren Abschnitt mit radialen Abmessungen hat, die größer sind als die radialen Abmessungen eines radial äußeren Abschnitts des Reifens, und der sich zwischen den Seitenabschnitten des Reifens erstreckt.
Im Einzelnen weisen die Anpressvorrichtungen Kanäle zum Zuführen eines Fluids unter Druck auf, die durch den toroidförmigen Träger hindurch ausgebildet sind und an der Außenfläche des Trägers münden.
Vorteilhafterweise hat der Halteraum, wenn die Form geschlossen ist, ein Volumen, das größer ist als das von dem Reifen eingenommene Volumen.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Zuführkanäle in wenigstens einen Zwischenraum für eine Diffusion des Fluids unter Druck münden, der in dem radial äußeren Abschnitt des Halteraums zwischen der Außenfläche des toroidförmigen Trägers und der Innenfläche des herzustellenden Reifens gebildet wird.
Vorteilhafterweise hat die Außenfläche des toroidförmigen Trägers eine Erstreckung, die kleiner ist als die Erstreckung der Innenfläche des vulkanisierten Reifens.
Es ist auch vorzugsweise vorgesehen, dass die Anpressvorrichtungen wenigstens einen Führungskanal für das Fluid unter Druck aufweisen, der sich längs einer Innenfläche des toroidförmigen Trägers erstreckt und der an den Zuführkanälen endet.
Insbesondere ist der Führungskanal zwischen der Innenfläche des toroidförmigen Trägers und einem Füllaufbau begrenzt, der an der Innenseite des toroidförmigen Trägers befestigt ist.
Der Füllaufbau hat bevorzugt eine Außenfläche, die sich im Wesentlichen parallel zur Innenfläche des toroidförmigen Trägers erstreckt.
Im Einzelnen weist der Füllaufbau einen oberen Abschnitt mit Außenfläche die im Wesentlichen parallel zu der Innenfläche des toroidförmigen Trägers ist, und einen unteren Abschnitt auf, der eine Basisfläche mit einer etwas geneigten Ausrichtung bezüglich einer horizontalen Ebene hat.
Diese Anpressvorrichtung kann auch am Umfang verteilte Zuführdüsen aufweisen, die zu einem Ende des Führungskanals ausgerichtet sind.
Vorzugsweise sind die Zuführdüsen zu einem Einlassende des Führungskanals ausgerichtet, das über einer Äquatorialebene des toroidförmigen Trägers angeordnet ist.
Im Einzelnen haben die Düsen eine geneigte Ausrichtung bezüglich einer Richtung radial zu einer geometrischen Achse des toroidförmigen Trägers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens eine erste und eine zweite Reihe von Zuführkanälen vorgesehen, die an jeweils gegenüberliegenden Positionen bezüglich einer äquatorialen Mittelebene des toroidförmigen Trägers angeordnet und zu Richtungen ausgerichtet sind, die jeweils von einer geometrischen Achse des toroidförmigen Trägers weg konvergieren.
Es ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen, dass der toroidförmige Träger wenigstens einen Zentrierschaft für den Eingriff in einen Zentriersitz hat, der der Form zum Fixieren der Positionierung des toroidförmigen Trägers und des Reifens in dem Formhohlraum zugeordnet ist.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der Zentrierschaft längs einer geometrischen Achse, die der toroidförmige Träger, der herzustellende Reifen und der Formhohlraum gemeinsam haben.
Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Heizvorrichtungen vorzugsweise wenigstens einen Kanal zum Führen eines Heizfluids zu den Zuführkanälen auf.
Vorteilhafterweise umfasst das Heizfluid das gleiche Fluid unter Druck, wie es aus den Druckfluid-Zuführeinrichtungen zugeführt wird.
Es ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen, dass der toroidförmige Träger einen in Axialrichtung elastisch nachgebenden Aufbau wenigstens an Bereichen hat, die den inneren Umfangsrändern des Reifens entsprechen.
Im Einzelnen hat der toroidförmige Träger bevorzugt einen in Axialrichtung elastisch nachgebenden Aufbau an Bereichen, die den Seitenabschnitten des Reifens entsprechen.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht einzigen Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder gemäß der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Diese Beschreibung folgt nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele angeführt werden, und in denen:
1 schematisch einen Diametralschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, bei der eine Form in offenem Zustand angeordnet ist, um das Entfernen eines vulkanisierten Reifens zu ermöglichen;
2 eine fragmentarische Querschnittshälfte ist, die bezüglich 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist und die einen Reifenrohling während eines Betriebsschritts zeigt, bei dem das Schließen der Form durch Bewegung der Kästen nah zu dem toroidförmigen Träger begonnen hat;
3 eine Querschnittshälfte des Reifens während eines Betriebsschritts ist, bei dem nach einer radialen Annäherung der Sektoren das Schließen der Form vollendet ist;
4 eine Querschnittshälfte des Reifens ist, der an den Ausformungsflächen nach dem Einlass von Dampf unter Druck in den Formhohlraum ausgeformt wird,;
5 eine schematische Draufsicht ist, die die Verteilung der Arbeitsfluid-Zuführdüsen bezüglich der geometrischen Achse der Form und des toroidförmigen Trägers zeigt.
In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Vulkanisierform 2, die mit einer Vulkanisierpresse 3 verbunden ist, welche nur schematisch dargestellt ist, da sie auf eine beliebige, für den Fachmann zweckmäßige Art hergestellt sein kann. Z. B. kann die Form 2 aus einer unteren Hälfte 2a und einer oberen Hälfte 2b bestehen, die mit einer Grundplatte 3a bzw. einem Schließabschnitt 3b der Presse 3 in Eingriff stehen.
Bei dem Beispiel haben die untere Hälfte 2a und die obere Hälffe 2b der Form 2 einen unteren Kasten 4a bzw. einen oberen Kasten 4b sowie eine untere Krone 5a und eine obere Krone 5b von Sektoren.
Die untere Hälfte 2a und die obere Hälfte 2b sind zwischen einem offenen Zustand, bei dem sie voneinander beabstandet sind, wie in 1 gezeigt, und einem in 2 bis 4 gezeigten geschlossenen Zustand, bei dem sie nah beieinander angeordnet sind, so dass sie einen Formhohlraum 6 bilden, der von den Innenwänden der Form 2 begrenzt ist, die von den Kästen 4a, 4b und den Sektoren 5a, 5b gebildet sind, bezüglich einander bewegbar. Die Innenwände der Form 2 haben eine Form, die der geometrischen Form der Außenfläche 7a eines herzustellenden Reifens 7 entspricht.
Der Reifen 7 weist üblicherweise einen Karkassenaufbau auf, vorzugsweise in Radialbauweise, der aus einer oder mehreren Karkassenlagen gebildet ist, deren jeweilige gegenüberliegende Endränder mit ringförmigen Verstärkungsaufbauten in Eingriff stehen, die in inneren Umfangsrändern 7b des Reifens, d. h. in den Bereichen, die üblicherweise als „Wulste" bezeichnet werden, eingeschlossen sind.
Zwei Seitenabschnitte 8, die sich von den Wulsten 7b weg erstrecken, und ein radial äußerer Abschnitt 9, der zwischen den Seitenabschnitten begrenzt ist, sind in dem Karkassenaufbau, und allgemeiner in dem Gesamtaufbau des Reifens 7 vorhanden.
Ein Gurtaufbau, der eine oder mehrere Gurtlagen aufweist, die aufeinanderfolgend und radial übereinanderliegend angeordnet sind, ist auf die Karkassenlage an einem radial äußeren Abschnitt 9 von dieser angebracht.
Der Karkassen- und Gurtaufbau sowie die ringförmigen Verstärkungsaufbauten an den Wulsten sind in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt, da sie auf eine beliebige zweckmäßige Art hergestellt werden können.
Die Kästen 4a, 4b sind für die Bildung der Außenflächen der gegenüberliegenden Seitenwände des Reifens 7 vorgesehen, die sich an Seitenabschnitten 8 erstrecken, während die Sektoren 5a, 5b dafür vorgesehen sind, an dem radial äußeren Abschnitt 9 zu wirken, um das so genannte Laufflächenband des Reifens zu formen, indem darin eine Reihe von Schnitten sowie Längs- und/oder Quernuten (nicht in den Zeichnungen gezeigt) erzeugt wird, die in geeigneter Weise angeordnet sind, so dass sie ein gewünschtes „Laufflächenmuster" bilden.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin die Verwendung von wenigstens einem toroidförmigen Träger 10 aus Metall oder einem anderen festen Material, der eine Außenfläche 10a hat, die die Form einer Innenfläche des Reifens 7, der der Ausformungs- und Vulkanisierungsbehandlung unterworfen werden soll, wiedergibt oder in jedem Fall im Wesentlichen an diese angepasst ist. Der toroidförmige Träger 10 besteht zweckmäßigerweise aus einer zusammenlegbaren Trommel, d. h. einer Trommel, die aus zentripetal bewegbaren Umfangssegmenten besteht, so dass der toroidförmige Träger auseinandergenommen und leicht von dem Reifen 7 entfernt werden kann, wenn die Herstellung vollendet ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Reifenrohling 7 auf dem toroidförmigen Träger 10 angeordnet, bevor dieser zusammen mit dem Reifen in die Vulkanisierform 2 eingesetzt wird, die in offenem Zustand angeordnet ist.
Insbesondere kann der Eingriff des Reifens 7 an dem toroidförmigen Träger 10 zweckmäßigerweise erreicht werden, indem der Reifen direkt auf dem Träger hergestellt wird. So wird der toroidförmige Träger 10 vorteilhafterweise als steifes Modell für die Bildung und/oder Ablage der verschiedenen Bauteile wie Karkassenlagen, Verstärkungsaufbauten an den Wulsten, Gurtlagen, Seitenwände und Laufflächenband, die bei der Bildung des Reifens zusammenwirken, verwendet. Weitere Einzelheiten betreffend die Modalitäten der Bildung und/oder Ablage der Bauteile des Reifens 7 auf dem toroidförmigen Träger 10 sind z. B. den europäischen Patentanmeldungen derselben Anmelderin zu entnehmen, die unter EP 0 928 680 bzw. EP 0 928 702 veröffentlicht sind.
In dieser Situation entspicht die geometrische Form der Innenfläche des Reifenrohlings 7 genau der Form der Außenfläche des toroidförmigen Trägers 10 oder ist in jedem Fall im Wesentlichen an diese angepasst. Mit anderen Worten sind der toroidförmige Träger 10 und der Reifen 7 über die gesamte Erstreckung ihrer Außenfläche 10a bzw. ihrer Innenfläche in einer gegenseitigen, im Wesentlichen homogenen Kontaktbeziehung.
Wie aus dem Folgenden deutlicher hervorgeht, ist jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass die Erstreckung der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 zweckmäßigerweise geringer ist als die Erstreckung der Innenfläche 7b des Reifens 7, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist.
Der toroidförmige Träger 10 ist vorzugsweise mit wenigstens einem Zentrierschaft 11 für den Eingriff in einen in der Form 2 angeordneten Zentriersitz 12 versehen, um eine ge naue Positionierung des toroidförmigen Trägers und des von ihrn getragenen Reifens 7 in dem Formhohlraum 6 herzustellen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der toroidförmige Träger 10 zwei Zentrierschäfte 11 auf, die sich von gegenüberliegenden Seiten längs einer geometrischen Achse Y erstrecken, die der toroidförmige Träger 10, der Reifen 7 und der Formhohlraum 6 gemeinsam haben, und die so angeordnet sind, dass sie in entsprechende Zentriersitze 12 eingepasst werden können, die in der Grundplatte 3a bzw. dem Schließabschnitt 3b der Vulkanisierpresse 3 ausgebildet sind.
Die Zentrierschäfte 11 können mit dem toroidförmigen Träger 10 durch Verbindungsglieder 11a (nur schematisch gezeigt) verbunden sein, die dafür vorgesehen sind, eine zentripetale Bewegung der Umfangsabschnitte zu ermöglichen, die den toroidförmigen Träger bilden.
Nachdem der toroidförmige Träger 10 mit dem Reifen 7 auf dem unteren Abschnitt 2a der Form 2 positioniert wurde, wird die Form in ihren geschlossenen Zustand gebracht.
Wie klar aus den beigefügten Zeichnungen zu ersehen ist, ist der Reifen 7 nach dem Schließen der Form 2 in einem Halteraum eingeschlossen, der zwischen der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 und den Innenwänden des Formhohlraums 6 begrenzt ist.
Vorteilhafterweise hat dieser Halteraum, wenn die Form geschlossen ist, ein größeres Volumen als das Volumen, das der Reifen einnimmt. Im Einzelnen hat der Halteraum, wie leicht aus den beigefügten Zeichnungen zu erschließen ist, zwei radial innere Abschnitte mit einer Form und Größen, die im Wesentlichen der Form und den Größen der Seitenabschnitte 8 des Reifens 7 entsprechen, sowie einen radial äußeren Abschnitt, der zwischen den radial inneren Abschnitten begrenzt ist und radiale Abmessungen hat, die größer sind als die radialen Abmessungen, d. h. die Dicke, die an dem radial äußeren Abschnitt 9 des Reifens gemessen werden.
Bei einem Anfangsschritt des Schließens der Form 2 wirkt sowohl der untere Kasten 4a als auch der obere Kasten 4b gegen die Außenflächen des Reifens 7 an einem der Seitenabschnitte 8 des Reifens, wie klar in 2 gezeigt ist.
In dieser Situation ist jeder der Seitenabschnitte 8 des Reifens 7 zwischen den Wänden des Formhohlraums 6 eingeschlossen, die den Kästen 4a, 4b und der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 entsprechen.
Gleichzeitig greift jeder der inneren Umfangsränder 7b des Reifens 7 abdichtend zwischen den inneren Umfangsabschnitten 10b des toroidförmigen Trägers 10 und den inneren ringförmigen Abschnitten 14a, 14b des unteren Kastens 4a und des oberen Kastens 4b, die üblicherweise „Wulstringe" genannt werden, an. Im Einzelnen ist zwischen dem Wulstring 14a, 14b jedes Kastens 4a, 4b und dem entsprechenden inneren Umfangsabschnitt 10b des toroidförmigen Trägers 10 ein Gehäusesitz für den inneren Umfangsrand 7b des Reifens 7 ausgebildet, der üblicherweise als Reifen "wulst" bekannt ist.
Die Wulstsitze 14a, 14b geben den entsprechenden Wulsten 7b eine Ausformung von größter geometrischer Genauigkeit und Dicke, da die Ausformung das Ergebnis einer direkten Verbindung der steifen Flächen des toroidförmigen Trägers 10 und der Kästen 4a, 4b der Form 2 ist.
Zusätzlich gewährleisten die Wulstsitze eine sehr zuverlässige und genaue Zentrierung des Reifens 7 bezüglich der Achse „Y" des Formhohlraums 6.
Vorzugsweise hat der toroidförmige Träger 10 auch eine solche Größe, dass er wenigstens in den Bereichen, die den Wulsten 7b des Reifens 7 entsprechen, einen Aufbau hat, der elastisch in Axialrichtung nachgibt, nachdem die Kästen 4a, 4b sich während des Einschließschritts der Form 2 einander angenähert haben.
Insbesondere gibt der toroidförmige Träger 10 zweckmäßigerweise in den Bereichen elastisch in Axialrichtung nach, die der Gesamterstreckung der Reifenseitenabschnitte 8 entsprechen, welche einem Zusammendrückvorgang zwischen den Kästen 4a, 4b und dem toroidförmigen Träger unterzogen werden.
Im Einzelnen liegt die Axialverformung, der der toroidförmige Träger 10 in den Kontaktbereichen mit den Kästen 4a, 4b nah an den Reifenwulsten 7b ausgesetzt ist, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm und hat eine solche Erstreckung, dass sie einen spezifischen Druck erzeugt, der an den Kontaktflächen mit den entsprechenden Kästen 4a, 4b zwischen 18 und 25 bar beträgt. Dieser Kontaktdruck während des Beginns der Ausform- und Vulkanisierschritte des Reifens verhindert ein Durchsickern des elastomeren Materials zwischen die Flächen, die sowohl mit dem toroidförmigen Träger 10 als auch mit den Kästen 4a, 4b in Kontakt sind, wodurch die Bildung daraus entstehender Stellen, an denen Material überfließt, vermieden wird. Nach der gegenseitigen Annäherung der Kästen 4a, 4b oder gleichzeitig mit deren Annäherung wird das Schließen der Form 2 durch eine radiale Annä herung der Sektoren 5a, 5b, während diese sich nah zu dem to oidförmigen Träger 10 bewegen, vollendet.
Wie aus 3 zu ersehen ist, halten die Wände des Formhohlraums 6 nah an den Sektoren 5a, 5b in dem Moment, wenn das Schließen der Form 2 vollendet ist, einigen Abstand von der Außenfläche des Reifens 7, während die Innenfläche des Reifens an der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 im Wesentlichen über deren gesamte Erstreckung anhaftet.
Bei diesem Schritt kann das Laufflächenband, das an einem radial äußeren Abschnitt 9 des Reifens 7 angeordnet ist, in jedem Fall teilweise von Rippen durchdrungen werden, die in den Abschnitten 5a, 5b besonders nah an den so genannten Reifen "schultern" angeordnet sind, d. h. in den Übergangsbereichen zwischen den Reifen-Seitenwänden und dem Laufflächenband.
Der Anpressvorgang des Reifens 7 gegen die Innenwände des Formhohlraums 6, dessen Beginn mit dem Zusammendrücken der Seitenabschnitte 8 zwischen den Kästen 4a, 4b und dem toroidförmigen Träger 10 erfolgte, wird auch an einem radial äußeren Abschnitt 9 des Reifens 7 gleichzeitig mit der Wärmezufuhr durchgeführt, um eine molekulare Vernetzung des elastomeren Materials, aus dem der Reifen hergestellt ist, sowie eine daraus folgende Stabilisierung von Geometrie und Aufbau des Reifens zu bewirken.
Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung 1 mit Anpresseinrichtungen versehen, die wenigstens einen Hauptkanal 13 für die Zufuhr des Fluids unter Druck umfasst, der z. B. in dem Schließabschnitt 3b der Presse 3 ausgebildet ist und in den Formhohlraum 6 mündet, um an einer radial inneren Position bezüglich des toroidförmigen Trägers 10 ein Fluid unter Druck in den Hohlraum einzuleiten.
Eine Vielzahl von Kanälen 17a, 17b, 17c zur Zufuhr von Fluid unter Druck erstreckt sich durch den toroidförmigen Träger 10, wobei diese Kanäle an der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers münden und in zweckmäßiger Weise an dessen Umfangserstreckung verteilt sind.
Im Einzelnen sind vorzugsweise wenigstens eine erste und eine zweite Reihe von Zuführkanälen 17a, 17b vorgesehen, wobei diese Reihen an jeweils gegenüberliegenden Positionen bezüglich der äquatorialen Mittelebene X–X des toroidförmigen Trägers 10 angeordnet und in jeweils konvergierenden Richtungen weg von der geometrischen Achse Y aus gerichtet sind, zu Zwecken, die im Folgenden näher erläutert werderf. Wenigstens eine dritte Reihe von Zuführkanälen 17c, die in der äquatorialen Mittelebene X–X in Umfangsrichtung verteilt sind, kann ebenfalls vorgesehen sein.
Das von dem Primärkanal 13 zugeführte Fluid unter Druck wird durch eine Vielzahl von am Umfang verteilten Zuführdüsen 15 in die Formkammer 6 eingeführt. Wie deutlich in 5 dargestellt ist, können diese Zuführdüsen vorteilhafterweise eine bezüglich einer Richtung radial zu der geometrischen Achse Y des Formhohlraums 6 geneigte Ausrichtung haben, vorzugsweise mit einem Winkel α, der zwischen 15° und 45° liegt, um das Arbeits-Druckfluid in eine Drehbewegung um die geometrische Achse zu versetzen.
Zusätzlich sind die Zuführdüsen 15 an dem oberen Abschnitt des Formhohlraums 6 vorteilhafterweise dafür vorgesehen, zu dem Einlassende 16a eines Führungskanals 16 gerichtet zu sein, der sich längs der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 erstreckt und mit den Zuführkanälen 17 verbunden ist. Dieser Führungskanal 16 ist vorteilhafterweise zwischen der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 und einem Füllaufbau 18 begrenzt, der vorzugsweise aus Blech hergestellt und an der Innenseite des toroidförmigen Trägers befestigt ist. Wie klar in den Zeichnungen zu sehen ist, hat der Füllaufbau 18 eine Außenfläche, die sich im Wesentlichen parallel yu der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 erstreckt. Insbesondere hat der Füllaufbau 18 einen oberen Abschnitt 18a mit einer Außenfläche parallel zu der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 und einen unteren Abschnitt 18b mit einer Grundfläche, die leicht geneigt bezüglich einer Horizontalebene ist, die sich in einer Abwärtsrichtung zu der geometrischen Achse Y zwischen dem radial äußeren und dem radial inneren Ende des Füllaufbaus erstreckt. Durch das Vorhandensein dieser Grundfläche wird die Anlagerung von Kondensat in dem Füllaufbau 18 vorteilhafterweise vermieden.
Das Fluid unter Druck, das von den Zuführdüsen 15 verteilt wird, läuft durch den Führungskanal 16 und erreicht deshalb die Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 durch die Zuführkanäle 17a, 17b, 17c.
Von dem Fluid ausgeübter Druck bewirkt, dass der Reifen 7, dessen Seitenabschnitte 8 abdichtend in Sandwich-Art zwischen dem toroidförmigen Träger 10 und den Kästen 4a, 4b liegen, sich an seinem radial äußeren Abschnitt 9 in den Halteraum ausdehnt, der zwischen den Wänden des Formhohlraums 6 und der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 ausgebildet ist. So wird zwischen der Innenfläche des Reifens 7 und der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 ein Diffusionszwischenraum 19 gebildet, der mit Druckfluid gefüllt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Zufuhr von Druckfluid ein Anfangs-Vorformschritt vorausgeht, der darauf abzielt, eine Anfangs-Ablösung der Innenfläche des Reifens 7 an seinem radial äußeren Abschnitt 9 von dem toroidförmigen Träger 10 zu bewirken. Dieser Vorformschritt kann durchgeführt werden, indem ein Arbeitsfluid, das z. B. aus Stickstoff besteht, vorläufig in den Formhohlraum 6 eingeführt wird, wobei die Zufuhr bei einem Druck erfolgt, der z. B. zwischen 3 und 5 bar liegt, und in jedem Fall niedriger ist als der Druck des Druckfluids, das während des Anpressschritts eingeführt wird.
Danach wird die Zufuhr des Druckfluids durchgeführt, um die End-Expansion des radial äußeren Abschnitts 9 des Reifens 7 zu fixieren, wobei dieser Abschnitt in eine Druckbeziehung an den Innenwänden des von den Sektoren 5a, 5b gebildeten Formhohlraums 6 gebracht wird.
Gleichzeitig wird das Druckfluid durch einen oder mehrere Auslassschäfte 20, die mit dem unteren Abschnitt nah an den inneren Umfangsrändern 7b des Reifens 7 verbunden sind, aus dem unteren Abschnitt des Formhohlraums 6 abgezogen.
So wird längs der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 und in dem Diffusionszwischenraum 19 ein Druckfluidstrom erzeugt, der sich von dem oberen zu dem unteren Abschnitt des Formhohlraums 6 bewegt, so dass eine effiziente und gleichmäßige Zufuhr von Wärme zu dem Reifen 7 gewährleistet wird.
Im Einzelnen läuft das von den Zuführdüsen 15 verteilte Druckfluid längs eines oberen Abschnitts des Führungskanals 16, bis es in die Nähe der ersten Reihe von Zuführkanälen 17a kommt. Ein Teil des Druckfluids erreicht den Diffusionszwischenraum 19 durch die Zuführkanäle 17a der ersten Reihe, die vorteilhafterweise in Übereinstimmung mit der Fließrichtung des Fluids längs des Führungskanals 16 ausgerichtet ist. Der übrige Teil des Druckfluids setzt seine Bewegung durch den Führungskanal 16 längs der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 in der Richtung des unteren Abschnitts des Formhohlraums 6 fort. Der Fluidstrom, der durch die Zuführkanäle 17b, 17c läuft, die zu der zweiten und der dritten Reihe gehören, fördert die Entfernung des Druckfluids aus dem Diffusionszwischenraum 19 durch einen Venturi-Effekt.
So wird ein effizienter Austausch des Druckfluids in dem Diffusionszwischenraum 19 gewährleistet, der zu einer fortlaufenden Entfernung des Kondensats führt, das dazu neigt, sich während des Vulkanisierungsverfahrens darin zu bilden.
Bei dem Anpressschritt hat der Diffusionszwischenraum 19 vorzugsweise eine Erstreckung zwischen 3 mm und 14 mm, gemessen zwischen der Innenfläche 7c des Reifens 7 und der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10, wenigstens nah an einer Äquatorialebene des Reifens, die mit der Äquatorialebene X–X des Formhohlraums 6 übereinstimmt.
Es ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen, dass der Betrag der Expansion, der der Reifen 7 ausgesetzt ist, ein Strecken des Gurtaufbaus mit einer Vergrößerung von dessen Umfang zwischen 1% und 3,5% gemessen an der Äquatorialebene X–X des Reifens umfasst.
Vorteilhafterweise umfasst diese Expansion kein abnormes Spannen der Korde, die den Karkassenaufbau bilden, insbesondere an dessen Seitenabschnitten 8, die fest zwischen den Kästen 4a, 4b und dem toroidförmigen Träger 10 gehalten werden. Das Spannen und daraus resultierendes Strecken der Karkassen- und der Gurtkorde konzentriert sich auf den radial äußeren Abschnitt 9 des Reifens 7.
Das Druckfluid unter Druck, das während des Anpressschritts in den Diffusionszwischenraum 19 zugeführt wird, kann z. B. aus Stickstoff oder einem anderen Inertgas bestehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, zusätzlich zu oder an Stelle des Inertgases vorzugsweise übererhitzten Dampf zu verwenden, dessen Temperatur bevorzugt zwischen 170°C und 210°C liegt und der bei schrittweise steigendem Druck bis zu einem Wert zwischen 16 und 30 bar, vorzugsweise etwa 18 bar, zugeführt wird. In dieser Situation erfüllt das Druckfluid, das den Zuführkanälen 17a, 17b, 17c zur Reifenausformung zugeführt wird, auch teilweise oder ganz die Funktion des Heizfluids zur Übertragung der notwendigen Wärme an den Reifen für dessen Vulkanisierung.
Der Primärkanal 13, die Zuführdüsen 15, der Führungskanal 16 und die Zuführkanäle 17a, 17b, 17c erfüllen zusammen mit weiteren Kanälen 22a, 22b, 21a, 21b nah an den Kästen 4a, 4b und an den Sektoren 5a, 5b der Form 2, denen Dampf unter Druck bei hoher Temperatur zugeführt wird, auch die Funktion von Heizeinrichtungen für die Wände der Form 2, um dem Reifen 7 für dessen molekulare Vernetzung sogar von außen in das Innere die notwendige Wärme zuzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird vor der Zuführung des Fluids unter Druck vorzugsweise eine Behandlung der Innenfläche des Reifens 7 durchgeführt, um zu verhindern, dass Druckdampf, vor allem bei den Anfangschritten des Vulkanisierungszyklus, durch das Rohelastomermaterial dringt, aus dem der Reifen hergestellt ist. Im Einzelnen umfasst das Verfahren zu diesem Zweck die Anordnung von wenigstens einer dünnen vorvulkanisierten Schicht (Auskleidung) aus einer undurchlässigen Mischung an den Innenfläche des Reifens. Vorteilhafterweise kann die vorvulkanisierte Auskleidung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) während eines Schritts, der der Herstellung des Reifens 7 auf dem toroidförmigen Träger vorausgeht, direkt auf dem toroidförmigen Träger 10 gebildet werden, oder in Form einer Skimmschicht auf die Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 aufgebracht werden.
Weitere Einzelheiten bezüglich der Zusammensetzung und der Merkmale der Auskleidung sind in der von derselben Anmelderin hinterlegten europäischen Patentanmeldung EP 0 976 534 A2 beschrieben, der weitere Erläuterungen zu entnehmen sind.
Mit der Erfindung werden wesentliche Vorteile erzielt.
Die Möglichkeit der Herstellung des Reifens direkt auf einem steifen toroidförmigen Träger gewährleistet eine hohe Qualität des Reifens bezüglich geometrischer Genauigkeit und Gleichmäßigkeit des Aufbaus.
Die Verwendung eines steifen toroidförmigen Trägers während der Ausform- und Vulkanisierschritte ermöglicht das Erreichen einer perfekten Zentrierung des Reifens innerhalb der Vulkanisierform und ermöglicht eine stärkere Steuerung der geometrischen Merkmale und Aufbaumerkmale des Reifens während des Expansionsschritts im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen aufblasbare Vulkanisierblasen verwendet werden. Diese Steuerung von Geometrie und Aufbau wird außerdem durch effiziente Verankerung der Seitenabschnitte 8 zwischen den Kästen 4a, 4b und dem toroidförmigen Träger 10 weiter verbessert, wie oben beschrieben, ohne die Gefahr der Bildung von Graten durch ein Durchsickern des elastomeren Materials an den Wulsten, nicht einmal während der Anfangsschritte des Ausform- und Vulkanisierungsverfahrens.
Zusätzlich gewährleistet die Zufuhr von Dampf unter Druck in den zwischen dem toroidförmigen Träger und der Innenfläche des Reifens ausgebildeten Diffusionszwischenraum bei einer gegebenen Temperatur eine stärkere Wärmeübertragung an den Reifen, wobei diese Übertragung nicht durch Körper aus elastomerem Material wie Vulkanisierblasen ge mäß dem Stand der Technik behindert wird und effizienter ist als die Übertragung die durch Kontakt mit Festkörpern wie dem toroidförmigen Träger erreichbar ist.
Die Verwendung eines toroidförmigen Trägers während des Vulkanisierschritts bietet weiterhin die Möglichkeit, das Volumen, das der Dampf in dem Reifen einnimmt, stark zu reduzieren, so dass die Vulkanisierung mit im Vergleich zum Stand der Technik stark reduzierten Dampfmengen erreicht wird. Eine weitere Reduzierung der verwendeten Dampfmenge wird aufgrund der erzwungenen Zufuhr von Druckfluid in den Führungskanal erreicht, der zwischen dem Füllaufbau 18 und der Innenfläche des toroidförmigen Trägers 10 ausgebildet ist.
Die Zufuhr von Dampf oder einem anderen mit Druck beaufschlagten Fluid zwischen den toroidförmigen Träger und die Innenfläche des Reifens ermöglicht auch die Erzeugung von geeigneten Vorspannkräften in den inneren Verstärkungsaufbauten des Reifens durch Reifenexpansion, ein Zustand, der oft zur Verleihung bestimmter Verhaltenseigenschaften angestrebt wird.
Insbesondere macht es die Erfindung vorteilhafterweise möglich, ein Strecken mit daraus resultierenden Vorspannkräften in dem Gurtaufbau des Reifens zu bewirken, ohne die Korde zu stark zu spannen, die die Lage oder Lagen bilden, die zu dem Karkassenaufbau gehört/gehören, vor allem an den Seitenwandbereichen.
Es ist zu beachten, dass die Anordnung eines Führungswegs für Dampf oder ein anderes mit Druck beaufschlagtes Fluid längs der Innenflächen des toroidförmigen Trägers sowie die spezielle Ausrichtung der Zuführkanäle 17a, 17b, 17c einen ausgezeichneten Dampfaustausch innerhalb des Diffusionszwischenraums 19 und daraus resultierend eine effiziente Entfernung der Wassertropfen ermöglicht, die sich häufig durch Kondensation an den Reifeninnenflächen nach der durch den Dampf erfolgten Wärmeübertragung bilden. Dieser Aspekt ist besonders vorteilhaft, weil das Vorhandensein von Wassertropfen an den Innenflächen des Reifens eine Erzielung einer effizienten Wärmeübertragung gefährden würde.
Die Anordnung einer vorgehärteten Elastomerschicht auf der Innenfläche des Reifens beseitigt auch das Risiko, dass ein direkter Kontakt des Dampfes mit den Innenflächen des Reifens eine Diffusion von Wasserteilchen in die Schichten der Rohmischung verursachen kann, insbesondere während der Anfangsschritte des Vulkanisierungsverfahrens.
Viele Abwandlungen und Variationen können an der beschreiben Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Diffusionszwischenraum 19 wenigstens teilweise von einer Flächenabsenkung gebildet ist, die an der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 angeordnet ist. Auch in diesem Fall wird aufgrund der Zufuhr des Fluids unter Druck eine Expansion des Reifens 7 erreicht, die das Volumen des Diffusionszwischenraums 19 vergrößert.

Claims

Verfahren zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Anordnen des zu behandelnden Reifens (7) auf einem toroidförmigen Träger (10), dessen Außenfläche (10a) im wesentlichen an die Innenfläche (7c) des Reifens angepasst ist, – Einschließen des Reifens (7) und des toroidförmigen Trägers (10) in einen Formhohlraum (6), der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist, wobei der Formhohlraum (6) Wände hat, deren Form an die der Außenfläche (7a) des Reifens (7) nach Abschluss der Vulkanisierung angepasst ist, – Anpressen des Reifens (7) mit seiner Außenfläche (7a) gegen die Wände des Formhohlraums (6) und – Zuführen von Wärme zu dem zu behandelnden Reifen (7), um dessen molekulare Vernetzung herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressschritt die folgenden Maßnahmen aufweist: – Zusammendrücken von Seitenabschnitten (8) des Reifens (7) zwischen den Wänden des Formhohlraums (6) und der Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) gleichzeitig mit dem Einschließschritt, wobei sich die Seitenabschnitte (8) von inneren Umfangsrändern (7b) des Reifens zu Übergangsgebereichen zwischen Seitenwänden, die sich an dem Seitenabschnitt befinden, und einem Lauftlächenband erstrecken, das an einem radial äußeren Abschnitt (9) des Reifens (7) angeordnet ist, der zwischen den Seitenabschnitten (8) begrenzt ist, und – Herbeiführen einer Expansion an den radial äußeren Abschnitt (9), um ihn gegen die Innenwände des Formhohlraums (6) zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Expansion des Reifens (7) durch einen Schritt ausgeführt wird, bei dem ein Fluid unter Druck wenigstens einem Fluid-Diffusions-Zwischenraum (17) zugeführt wird, der zwischen der Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) und der Innenfläche (7b) des Reifens (7) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem vor dem Yuführen des Fluids unter Druck die Innenfläche (7b) des Reifens (7) über ihrer ganzen Erstreckung an der Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) im wesentlichen anhaftet, wobei der Diffusionszwischenraum (19) auf die Expansion des Reifens (7) folgend erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Zuführung des Fluids unter Druck durch Zuführkanäle (17a, 17b, 17c) ausgeführt wird, die in dem toroidförmigen Träger (10) ausgebildet sind und die auf die Außenfläche (10a) des letzteren münden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem vor dem Anpressschritt ein Vorformschritt des Reifens (7) ausgeführt wird, indem vorbereitend ein Arbeitsfluid zwischen die Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) und die Innenfläche (7b) des Reifens (7) mit einem Druck eingeführt wird, der niedriger ist als der des Druckfluids, das während des Anpressschritts zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Wärmezuführung durch Zuführen eines Heizfluids zu dem Diffusionszwischenraum (19) ausgeführt wird, wobei das Heizfluid das gleiche Fluid unter Druck aufweist, wie es für die Ausführung des Anpressschritts verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Fluid unter Druck in einen oberen Abschnitt des Formhohlraums (6) eingeführt und längs einer Innenfläche des toroidförmigen Trägers (10) zu einem unteren Abschnitt des Hohlraums geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, welches weiterhin einen Schritt aufweist, das Fluid unter Druck aus dem unteren Abschnitt des Formhohlraums (6) abzuziehen, was gleichzeitig mit dem Einführschritt durchgeführt wird, so dass ein Druckfluidstrom längs der Innenfläche des toroidförmigen Trägers (10) und des Diffusionszwischenraums (19) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem dem in den Formhohlraum (6) eingeführten Fluid unter Druck eine Drehbewegung um eine geometrische Achse des toroidförmigen Trägers (10) aufgeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Diffusionszwischenraum (19) eine Erstreckung zwischen 3 mm und 14 mm gemessen zwischen der Innenfläche (7b) des Reifens (7) und der Außenfläche (10a) des torodförmigern Trägers (10) wenigstens an der Äquatorialebene (X-X) des Reifens hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zu der Expansion eine Vergrößerung des Umfangs des Reifens (7) zwischen 1% und 3,5% gemessen an der Äquatorialebene (X-X) des Reifens gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Anordnens des Reifens (7) auf dem toroidförmigen Träger (10) durch direkte Herstellung des Reifens auf dem toroidförmigen Träger ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem vor dem Zuführen des Fluids unter Druck eine Behandlung der Innenfläche (7b) des Reifens (7) ausgeführt wird, um ein Durchdringen von Druckfluid durch das elastomere Material, das den Reifenrohling bildet, zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine vorvulkanisierte Auskleidung direkt auf dem toroidförmigen Träger (10) während eines Vorbereitungsschritts der Herstellung des Reifens (7) ausgebildet wird, um ein Durchdringen des Druckfluids durch das elastomere Material zu verhindern, das den Reifenrohling bildet.
Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder – mit einem toroidförmigen Träger (10), der für den Eingriff mit einem herzustellenden Reifen (7) angeordnet ist und der eine Außenfläche (10a) hat, die im wesentlichen an die Innenfläche (17c) des Reifens angepasst ist, – mit einer Vulkanisierform (2), die für die Aufnahme des den zu behandelnden Reifen (7) tragenden toroidförmigen Trägers (10) in einem Formhohlraum (6) angeordnet ist, der einen zwischen der Außenfläche des toroidförmigen Trägers (10) und den Wänden des Formhohlraums (6) begrenzten Reifenhalteraum hat, die an die Außenfläche (7a) des gehärteten Reifens (7) angepasst sind, – mit Anpressvorrichtungen (4a, 4b, 13, 19) zum Anpressen der Außenfläche (7a) des Reifens (7) an die Innenwand der Form (6) und – mit Heizvorrichtungen zum Übertragen von Wärme auf den in den Formhohlraum (6) eingeschlossenen Reifen (7), dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand der Halteraum – radial innere Abschnitte mit einer Form und mit Größen, die im wesentlichen der Form und den Größen von Seitenabschnitten (8) des Reifens (7) entsprechen, die sich von dessen inneren Umfangsrändern (7b) zu Übergangsbereichen zwischen an den Seitenabschnitten befindlichen Seitenwänden und einem Flächenband erstrecken, das an einem radial äußeren Abschnitt (9) des Reifens (7) angeordnet ist, und – einen sich zwischen den Seitenabschnitten (8) des Reifens erstreckenden radial äußeren Abschnitt mit radialen Abmessungen hat, die größer sind als die radialen Abmessungen des radial äußeren Abschnitts (9) des Reifens (7).
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Anpressvorrichtungen Kanäle (17a, 17b, 17c) zum Zuführen eines Druckfluids aufweisen, die durch den toroidförmigen Träger (10) hindurch ausgebildet sind und in die Außenfläche (10a) des Trägers münden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Halteraum, wenn die Form (2) geschlossen ist, ein Volumen hat, das größer ist als das vom Reifen (7) eingenommene Volumen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Zuführkanäle (17a, 17b, 17c) in wenigstens einen Zwischenraum (19) für eine Diffusion des Fluids unter Druck münden, der in dem radial äußeren Abschnitt des Halteraums zwischen der Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) und der Innenfläche (7b) des herzustellenden Reifens (7) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Außenfläche (10a) des toroidförmigen Trägers (10) eine Erstreckung hat, die kleiner ist als die Erstreckung der Innenfläche (7b) des vulkanisierten Reifens (7).
Vorrichtung nach Anspruch 16, welche weiterhin wenigstens einen Führungskanal (16) für das Druckfluid aufweist, der sich längs einer Innenfläche des toroidförmigen Trägers (10) erstreckt und der an den Zuführkanälen (17a, 17b, 17c) endet.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher der Führungskanal (16) zwischen der Innenfläche des toroidförmigen Trägers (10) und einem Füllaufbau (18) begrenzt ist, der an der Innenseite des toroidförmigen Trägers festgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der Füllaufbau eine Außenfläche hat, die sich im wesentlichen parallel zur Innenfläche des toroidförmigen Trägers erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der Füllaufbau (18) einen oberen Abschnitt (18a) mit einer Außenfläche, die im wesentlichen parallel zur Innenfläche des toroidförmigen Trägers (10) ist, und einen unteren Abschnitt (18b) aufweist, der eine Basisfläche mit einer etwas geneigten Ausrichtung bezüglich einer horizontalen Ebene hat.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Anpresseinrichtungen am Umfang verteilte Zuführdüsen (15) aufweisen, die zu einem Ende des Führungskanals (16) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, bei welchem die Zuführdüsen (15) zu einem Einlassende des Führungskanals (16) ausgerichtet sind, der über einer Äquatorialebene (X-X) des toroidförmigen Trägers angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, bei welcher die Zuführdüsen (15) eine geneigte Ausrichtung bezüglich einer Richtung radial zu einer geometrischen Achse Y des toroidförmigen Trägers (10) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 16 mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Reihe (17a, 17b) von Zuführkanälen, die an jeweils gegenüberliegenden Positionen bezüglich einer äquatorialen Mittelebene (X-X) des toroidförmigen Trägers angeordnet und zu Richtungen ausgerichtet sind, die jeweils von einer geometrischen Achse (Y) des toroiförmigen Trägers weg konvergieren.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der toroidförmige Träger (10) wenigstens einen Zentrierschaft (11) für den Eingriff in einen Zentriersitz (12) hat, der der Form (2) zum Fixieren der Positionierung des toroidförmigen Trägers (10) und des Reifens (7) in dem Formhohlraum (6) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher der Zentrierschaft (11) sich längs einer geometrischen Achse erstreckt, die der toroidförmige Träger (10), der herzustellende Reifen (7) und der Formhohlraum (6) gemeinsam haben.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Heizvorrichtungen vorzugsweise wenigstens einen Kanal (13) zum Führen eines Heizfluids zu den Zuführkanälen (17a, 17b, 17c) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher das Heizfluid das gleiche Fluid unter Druck aufweist, wie es den Zuführkanälen (17a, 17b, 17c) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der toroidförmige Träger (10) einen in Axialrichtung elastisch nachgebenden Aufbau wenigstens an Bereichen hat, die den inneren Umfangsrändern (7b) des Reifens entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der toroidförmige Träger (10) einen in Axialrichtung elastisch nachgebenden Aufbau an Bereichen hat, die den Seitenabschnitten (8) des Reifens (7) entsprechen.