DE69903772T2

DE69903772T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Vulkanisiern von Luftreifen

Info

Publication number: DE69903772T2
Application number: DE69903772T
Authority: DE
Inventors: Renato Caretta
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: AR023037A1; TR199901821A2; JP4431221B2; ES2187103T3; CN1285456C; RU2224656C2; EP0976533A3; EP0976533B1; BR9903255A; ATE227209T1; PT976533E; EP0976533A2; TR199901821A3; CN1246404A; JP2000052349A; DE69903772D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, das die Merkmale aufweist, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegeben sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, die die Merkmale aufweist, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 11 wiedergegeben sind.
Bei einem Reifenherstellungszyklus wird vorgesehen, dass nach einem Fertigungsprozess, bei welchem die unterschiedlichen Reifenbauelemente hergestellt und/oder zusammenmontiert werden, ein Form- und Vulkanisierprozess durchgeführt wird, der auf die Stabilisierung des Reifenaufbaus entsprechend einer gewünschten geometrischen Form abzielt, die sich gewöhnlich durch ein spezielles Laufflächenmuster auszeichnet.
Für diesen Zweck wird der Reifen in einen Formhohlraum eingeschlossen, der innen von einer Vulkanisierform gebildet wird und in seiner Gestalt der geometrischen Form der Außenflächen des zu erzielenden Reifens entspricht.
Bei einem der am weitesten verbreiteten Ausformverfahren ist vorgesehen, dass eine Vulkanisierblase aus elastomerem Material, die mit Dampf und/oder einem anderen Fluid mit hoher Temperatur und hohem Druck gefüllt ist, in dem in den Formhohlraum eingeschlossenen Reifen aufgebläht wird. Auf diese Weise wird der Reifen in zweckmäßiger Weise gegen die Innenwände des Formhohlraums gedrückt und in der geometrischen Form, die ihm aufgeprägt wird, nach der molekularen Vernetzung stabilisiert, der das elastomere Material, aus dem er hergestellt wird, aufgrund der Zuführung von Wärme unterliegt, die durch das Fluid durch die Blase und durch die Formwände übertragen wird.
Es sind auch Ausformverfahren bekannt, bei denen anstelle der aufblähbaren Vulkanisierblase ein starrer toroidförmiger Träger in dem Reifen angeordnet wird, dessen Form der der Innenfläche des herzustellenden Reifens entspricht.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem europäischen Patent EP 242 840 beschrieben, bei welchem ein starrer toroidförmiger Träger verwendet wird, um dem in der Form eingeschlossenen Reifen die Endform und -größen aufzuprägen. In Übereinstimmung mit der Beschreibung in diesem Patent wird der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen dem metallischen toroidförmigen Träger und dem Rohelastomermaterial, aus dem der Reifen hergestellt wird, dazu verwendet, einen geeigneten Ausformdruck zu erreichen.
Demzufolge bildet die Anordnung der die Form gebenden Teile und des toroidförmigen Trägers einen geschlossenen Zwischenraum in dem Formhohlraum, der im Wesentlichen eine Form hat, die der geometrischen Gesamtform des Reifens entspricht. Auf diese Weise werden sowohl die Außenflächen als auch die Innenflächen des Reifens in Kontakt mit starren Abschnitten der Form und der Vulkanisiervorrichtung gehalten. D. h. mit anderen Worten, dass alle Vorrichtungsteile, die dazu dienen, die Reifen-Endgeometrie zu bestimmen, starre Teile im Gegensatz zu den Verfahren sind, die die aufblähbare Vulkanisierblase verwenden, die bekanntlich ein verformbares Teil der form bildet.
Zu vermerken ist jedoch, dass beim gegenwärtigen Stand der Technik beide Verfahren, d. h. die Verwendung der aufblähbaren Vulkanisierblase und die Verwendung eines starren toroidförmigen Trägers, während der Reifenvulkanisierung einige Probleme haben.
Im Hinblick auf die die aufblähbare Blase verwendenden Verfahren ist in der Tat zu vermerken, dass die Blasenverformbarkeit leicht geometrische und/oder strukturelle Fehler in dem Reifen aufgrund der möglichen Verformungen entstehen lassen kann, der die Blase selbst aufgrund einer nicht ausgeglichenen Expansion und/oder von Reibungsphänomenen unterworfen sein kann, die zwischen den Außenflächen der Blase und den Innenflächen des Reifenrohlings erzeugt werden. Berücksichtigt man, dass die Blase auch die Aufgabe hat, die Reifenwulste an den entsprechenden Abschnitten der Form zu arretieren, macht es die Blasenverformbarkeit schwierig, ausreichende Wulstarretierdrucke zu erreichen. Deshalb kann eine unerwünschte Fehlausrichtungspositionierung der Wulste bezüglich der geometrischen Achse des Reifens auftreten, was eine Verformung des ganzen Reifenaufbaus entstehen lassen kann. Ein unzureichender Wulstarretierdruck kann außerdem die Bildung eines Grats an den Wulsten selbst dadurch entstehen lassen, dass elastomeres Material zwischen der Blase und der Form entweicht, vor allem in den Anlaufmomenten des Vulkanisierprozesses.
Die Vulkanisierblase benötigt große Mengen von Dampf aufgrund der Forderung, dass das gesamte Innenvolumen der in dem Formhohlraum aufgeblähten Blase gefüllt werden muss, was außerdem ein Hindernis für die Wärmeübertragung auf den Reifen durch den Dampf bildet.
Andererseits macht es die Verwendung eines starren toroidförmigen Trägers anstelle der aufblähbaren Vulkanisierblase erforderlich, eine sehr genaue und auch sehr schwierige Prüfung der Volumina des Materials auszuführen, die bei der Herstellung des Reifens verwendet werden.
Ferner ist es zurzeit nicht möglich, dem Reifen eine geeignete radiale und/oder Umfangsexpansion aufzuprägen, um beispielsweise gewünschte Vorbelastungswirkungen bei den Verstärkungsaufbauten zu erreichen, die bei der Herstellung des Reifens verwendet werden.
Auch mit der Hilfe des starren toroidförmigen Trägers ist es außerdem etwas schwierig, eine genaue und wirksame Wärmeübertragung zum Inneren des Reifens zu erzielen.
Das Dokument US-A-1 798 210 lehrt den Bau des Reifens auf einem Eisenkern. Danach wird der Eingriff des Reifens mit dem Eisenkern gelöst und in den Reifen ein flexibler Kautschukkern eingeführt. Ein solcher Kautschukkern passt sich an die Form des Reifeninnenraums an, ist jedoch etwas kleiner, so dass ein Raum zwischen dem Kern und der Innenfläche des Reifens verbleibt. Der Reifenrohling ist für ein Füllen des Formhohlraums hergestellt, so dass es keine Dehnung der Korde gibt, wenn das Gehäuse mit Wasser aufgebläht wird, das als Aufbläh- und Heizfluid verwendet wird.
Die Anmelderin hat sich die Möglichkeit vorgestellt, wesentliche Verbesserungen bei den Prozessen zur Ausformung und Vulkanisierung eines Reifens mithilfe eines starren toroidförmigen Trägers zu erreichen, indem die Zuführung eines Heizfluids und/oder eines anderen Druckfluids entsprechend der vorliegenden Erfindung zu einem Zwischenraum ausgeführt wird, der zwischen der Innenfläche des Reifens und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Verformung und Vulkanisierung von Reifen für Fahrzeugräder, das durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegeben sind.
Insbesondere erfolgt der Pressschritt gleichzeitig mit einer auf den Reifen durch Zuführen eines Druckfluids zu dem Diffusionszwischenraum ausgeübten Expansion.
Die radiale Expansion beinhaltet vorzugsweise eine Zunahme des Reifenumfangs zwischen 1,5% und 3,5%, gemessen in einer Äquatorialebene des Reifens.
Der Diffusionszwischenraum, der vorzugsweise eine Größe zwischen 3 mm und 14 mm, gemessen zwischen der Innenfläche des Reifens und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers wenigstens in einer Äquatorialebene des Reifens, hat, kann vorteilhafterweise auf die Expansion des Reifens folgend erzeugt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zuführung von Druckfluid durch Zuführkanäle, die in dem toroidförmigen Träger ausgebildet sind und auf die Außenfläche des Trägers münden.
Zusätzlich wird vorzugsweise vorgesehen, dass während des Zuführens von Druckfluid der Reifen an seinen inneren Umfangsrändern zwischen den Formhohlraumwänden und der Außenfläche des toroidförmigen Trägers abdichtend angreift, um den Diffusionszwischenraum an den inneren Umfangsrändern des Reifens hermetisch zu begrenzen.
Vorteilhafterweise erfolgt die Wärmeapplizierung vorzugsweise durch Zuführen eines Heizfluids zu dem Diffusionszwischenraum.
Das Heizfluid kann das gleiche Druckfluid, wie es zum Ausführen des Pressschritts verwendet wird, oder wenigstens ein Teil davon sein.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig vom Vorhandensein des starren toroidförmigen Trägers einsetzbar ist, wird eine vorvulkanisierte Auskleidung an der Innenfläche des Reifens angeordnet.
Die vorvulkanisierte Auskleidung kann vorteilhafterweise direkt auf dem torusförmigen Träger während eines Vorfertigungsschritts der Reifenherstellung auf dem toroidförmigen Träger ausgebildet werden.
Im Einzelnen umfasst die Ausbildung der vorvulkanisierten Auskleidung vorzugsweise die folgenden Schritte: Aufbringen wenigstens einer Schicht aus Rohelasfomermaterial auf die Außenfläche des toroidförmigen Trägers und Zuführen von Wärme zu der elastomeren Schicht, um eine molekulare Vernetzung der letzteren herbeizuführen.
Die Wärmezuführung zu der elastomeren Schicht kann durch Erhitzen des toroidförmigen Trägers erhalten werden.
Zweckmäßigerweise wird das Erhitzen des toroidförmigen Trägers wenigstens teilweise dadurch erreicht, dass der toroidförmige Träger in einem vorhergehenden Zyklus zur Durchführung der Reifenformung und Vulkanisierung verwendet wird.
Nach der Erfindung wird das Verfahren durch eine Vorrichtung zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder in die Praxis umgesetzt, die sich durch die Merkmale auszeichnet, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 wiedergegeben sind.
Insbesondere münden die Zuführkanäle in wenigstens einen Zwischenraum für eine Diffusion des Druckfluids, der zwischen der Außenfläche des toroidförmigen Trägers und der Innenfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gebildet wird.
Die Außenfläche des toroidförmigen Trägers hat vorzugsweise eine Erstreckung, die kleiner ist als die Innenfläche des vulkanisierten Reifens, so dass ein Zwischenraum für eine Diffusion des Heizfluids zwischen der Außenfläche des torusförmigen Trägers und der Innenfläche des Reifens aufgrund der Expansion des Reifens durch die Wirkung des Drucks, der auf ihn durch das Druckfluid ausgeführt wird, geschaffen wird.
Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass der toroidförmige Träger innere Umfangsabschnitte hat, die mit inneren Umfangsabschnitten der Wände des Formhohlraums für einen abdichtenden Eingriff des Reifens an seinen jeweiligen inneren Umfangsrändern zusammenwirken.
Bei einer bevorzugten Lösung nach der Erfindung erstrecken sich die Zuführkanäle für das Druckfluid von einem ringförmigen Hohlraum aus, der innerhalb des toroidförmigen Trägers vorgesehen ist und mit wenigstens einer Hauptleitung zum Zuführen von Druckfluid verbindbar ist, die zu der Vulkanisierform gehört.
Zweckmäßigerweise hat der toroidförmige Träger wenigstens einen Zentrierschaft für den Eingriff in einen Zentriersitz, der in der Form zum Festlegen der Positionierung des torusförmigen Trägers und des Reifens in dem Formhohlraum angeordnet ist.
Der Zentrierschaft erstreckt sich beispielsweise auf einer geometrischen Achse, die der des torusförmigen Trägers, des herzustellenden Reifens und des Formhohlraums entspricht.
Ferner kann wenigstens eine Verbindungsleitung vorgesehen werden, die längs des Zentrierschafts ausgebildet ist, um die Zuführkanäle in Fluidverbindung mit wenigstens einer Primärleitung zum Zuführen von Druckfluid zu bringen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die Heizeinrichtung wenigstens eine Leitung zum Zuführen eines Heizfluids zu den Zuführkanälen.
Das Heizfluid kann das gleiche Druckfluid sein, das durch die Zuführeinrichtungen für das Druckfluid zugeführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der ins Einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten, nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder gemäß der vorliegenden Erfindung ersichtlich.
Diese Beschreibung in Form eines nicht beschränkenden Beispiels nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen
- Fig. 1 schematisch einen Diametralschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung während des Schritts des Ladens eines herzustellenden Reifens in eine Form zeigt, die im offenen Zustand angeordnet ist,
- Fig. 2 ein Teilhalbschnitt mit im Vergleich zu Fig. 1 vergrößertem Maßstab ist und den Reifen in einem Schritt zeigt, der mit dem Schließen der Form zusammenfällt und unmittelbar danach liegt, und
- Fig. 3 ein Halbschnitt des Reifens bei seiner Formung an den Formoberflächen nach der Zuführung von unter Druck stehendem Dampf durch den toroidförmigen Träger hindurch ist.
In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder nach der vorliegenden Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehen.
Die Vorrichtung 1 weist eine Vulkanisierform 2 auf, der eine Vulkanisierpresse 3 zugeordnet ist, die nur schematisch gezeigt ist, da sie, wie der Fachmann weiß, in irgendeiner geeigneten Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die Form 2 eine untere Formhälfte 2a und eine obere Formhälfte 2b aufweisen, die in Eingriff mit einem Bett 3a bzw. einem Schließabschnitt 3b einer Presse 3 stehen.
Bei dem nur als Hinweis gezeigten Beispiel hat die untere Formhälfte 2a und die obere Formhälfte 2b der Form 2 einen untere Kasten 4a bzw. einen oberen Kasten 4b und einen Kranz von unteren Sektoren 5a und oberen Sektoren 5b.
Die untere Formhälfte 2a und die obere Formhälfte 2b sind zueinander zwischen einem Zustand, in dem sie zueinander im Abstand angeordnet sind, was in Fig. 1 gezeigt ist, und einer Schließstellung bewegbar, die in Fig. 2 und 3 gezeigt ist und in der sie sich zueinander gegenseitig nahe angeordnet sind, um einen Formhohlraum 6 zu bilden, dessen von den Kästen 4a, 4b und den Sektoren 5a, 5b gebildete Innenseiten die geometrische Ausgestaltung der Außenfläche 7a eines herzustellenden Reifens 7 wiedergeben.
Die Kästen 4a, 4b sollen insbesondere zur Bildung der Außenflächen der gegenüberliegenden Seitenwände 8 des Reifens 7 dienen, während die Sektoren 5a, 5b für die Ausbildung des so genannten Laufflächenbands 9 des Reifens vorgesehen sind, wobei eine Reihe von Einschnitten und Längs- und/oder Quernuten darin erzeugt werden, die entsprechend einem gewünschten "Laufflächenmuster" in geeigneter Weise angeordnet sind.
Bei der Vorrichtung 1 kommt weiterhin wenigstens ein toroidförmiger Träger 10 aus einem metallischen Material oder einem anderen Feststoffmaterial zum Einsatz, der eine Außenfläche hat, die im Wesentlichen die Form der Innenfläche des Reifens 7 wiedergibt. Der toroidförmige Träger 10 ist in geeigneter Weise aus einer kollabierbaren Trommel aufgebaut, die aus zentripetal bewegbaren Umfangssegmenten zur Zerlegung des toroidförmigen Träger besteht und ihr leichtes Entfernen von dem Reifen 7 nach Abschluss des Arbeitsgangs ermöglicht.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird der Reifenrohling 7 auf dem toroidförmigen Träger 10 angeordnet, bevor dieser zusammen mit dem Reifen in die Vulkanisierform 2 eingepasst wird, die sich in einem offenen Zustand befindet.
Insbesondere kann der Eingriff des Reifens 7 auf dem toroidförmigen Träger 10 in zweckmäßiger Weise dadurch erreicht werden, dass der Reifen auf dem Träger direkt gefertigt wird. Auf diese Weise wird der toroidförmige Träger 10 vorteilhaft als starrer Umriss zur Bildung und/oder zur Anordnung der unterschiedlichen Bauelemente verwendet, beispielsweise der Karkassenlagen, der Wulstverstärkungsaufbauten, der Gurtstreifen, der Seitenwände und des Laufflächenbands, wobei die Bauelemente zur Bildung des Reifens zusammenwirken. Weitere Einzelheiten über die Modalitäten der Formung und Anordnung der Bauelemente des Reifens auf dem toroidförmigen Träger 10 können beispielsweise den europäischen Patentanmeldungen EP 943421 und EP 928680 entnommen werden, die auf den Namen der gleichen Anmelderin lauten.
Unter diesen Umständen entspricht die geometrische Form der Innenfläche des Reifenrohlings 7 genau der Form der Außenfläche des toroidförmigen Trägers 10.
Wie im Folgenden jedoch deutlicher herausgestellt wird, wird vorzugsweise vorgesehen, dass die Erstreckung der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 zweckmäßigerweise kleiner ist als die Erstreckung der inneren Fläche 7b des Reifens 7, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist.
Der toroidförmige Träger 10 ist vorzugsweise mit wenigstens einem Zentrierschaft 11 für einen Eingriff in einem in der Form 2 angeordneten Zentriersitz 12 vorgesehen, um eine genaue Positionierung des toroidförmigen Trägers und des darauf getragenen Reifens 7 in dem Formhohlraum 6 herzustellen. Bei der gezeigten Ausgestaltung hat der toroidförmige Träger 10 zwei Zentrierschäfte 11, die sich von gegenüberliegenden Seiten aus entsprechend einer für den toroidförmigen Träger 10, den Reifen 7 und den Formhohlraum 6 gemeinsamen geometrischen Achse Y erstreckt und für das Einpassen in entsprechende Zentriersitze 12 angeordnet sind, die in dem Bett 3a bzw. in dem Schließabschnitt 3b der Vulkanisierpresse 3 ausgebildet sind.
Insbesondere begrenzt die Koppelung zwischen jedem Zentrierschaft 11 des toroidförmigen Trägers 10 und dem entsprechenden, in der Form 2 ausgebildeten Zentriersitz 12 zwischen jedem Kasten 4a, 4b der Form und dem entsprechenden inneren Umfangsrand 10b des toroidförmigen Trägers 10 einen Aufnahmesitz für einen inneren Umfangsrand 8a des Reifens 7, der gewöhnlich als "Wulst" des Reifens 7 bekannt ist.
Diese Wulstsitze geben den Wulsten 8a eine Ausformung mit einer sehr genauen Geometrie und Dicke dadurch, dass sich die Formung aus einer direkten Verbindung zwischen den starren Oberflächen des toroidförmigen Trägers 10 und den Oberflächen der Kästen 4a, 4b der Form 2 ergibt.
Zusätzlich gewährleisten die Wulstsitze eine absolut beständige und genaue Zentrierung des Reifens 7 bezüglich der Achse "Y" des Formhohlraums 6.
Vorzugsweise ist der toroidförmige Träger 10 auch zweckmäßig in der Größe so bemessen, dass er wenigstens an den den Wulsten 8a des Reifens 7 entsprechenden Bereichen einen elastisch nachgebenden Aufbau in Axialrichtung aufgrund der gegenseitigen Annäherung der Kästen 4a, 4b während des Schließschritts der Form 2 hat.
Die axiale Verformung, die der toroidförmige Träger 10 an den Kontaktbereichen mit den Kästen 4a, 4b in der Nähe der Reifenwulste 8a unterliegt, liegt vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm, so dass ein spezifischer Druck zwischen 18 und 25 bar an den Kontaktoberflächen mit den entsprechenden Kästen 4a, 4b erzeugt wird. Dieser Kontaktdruck verhindert während des Form- und Vulkanisierschritts des Reifens 7 jegliches Entweichen von elastomerem Material zwischen den in gegenseitigem Kontakt stehenden Oberflächen des toroidförmigen Trägers 10 und der Kästen 4a, 4b, wodurch eine Ausbildung eines daraus folgenden Grats vermieden wird.
Wenn das Positionieren des toroidförmigen Trägers 10 mit dem Reifen 7 auf dem unteren Teil 2a der Form 2 ausgeführt ist, wird die Form in ihren geschlossenen Zustand gebracht.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, bleiben in dem Augenblick, in dem die Form 2 geschlossen ist, die Wände des Formhohlraums 6 in einem bestimmten Abstand von der Außenfläche des Reifens 7, insbesondere an dessen Laufflächenband 9. Während dieses Schritts können in das Laufflächenband 9 in jedem Fall teilweise erhabene Abschnitte eindringen, die an den Sektoren 5a, 5b so angeordnet sind, dass sie ein Laufflächenmuster bilden.
Noch beim Schließen der Form 2 wird jeder der inneren Umfangsränder 8a des Reifens 7 in einen abdichtenden Eingriff zwischen den inneren Umfangsabschnitten des toroidförmigen Trägers 10 und den inneren Umfangsabschnitten des unteren Kastens 4a und des oberen Kastens 4b gebracht. Der Reifen 7 bleibt in abdichtendem Eingriff in der Form der oben beschriebenen Weise bis zu dem Zeitpunkt, zu dem am Ende des Formungs- und Vulkanisierzyklus die Form wieder in ihren offenen Zustand gebracht wird.
Wenn das Schließen der Form abgeschlossen ist, wird der Reifen 7 einem Pressschritt mit seiner Außenfläche 7a gegen die Wände des Formhohlraums 6 gleichzeitig mit der Applizierung von Wärme unterworfen, so dass eine molekulare Vernetzung des den Reifen bildenden elastomeren Materials und als Folge eine geometrische und strukturelle Stabilisierung des Reifens herbeigeführt wird.
Für diesen Zweck ist die Vorrichtung 1 mit Presseinrichtungen versehen, die wenigstens eine primäre Leitung 13 zum Zuführen eines Druckfluids aufweist, die beispielsweise in dem Bett 3a der Form 2 ausgebildet ist und in einen der Zentriersitze 12 mündet, um ein Druckfluid zu wenigstens einer Verbindungsleitung 14 zu schicken, die längs wenigstens eines der Zentrierschäfte 11, vorzugsweise koaxial dazu, ausgebildet ist.
Die Verbindungsleitung 14 endet über geeignete Zweige 15, die radial in dem toroidförmigen Träger 10 ausgebildet sind, an einer Ringkammer 16, die im Inneren des toroidförmigen Trägers vorgesehen ist.
Von der Ringkammer 16 aus erstreckt sich durch den toroidförmigen Träger 10 eine Vielzahl von Kanälen 27 zum Zuführen von Druckfluid, die auf der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers münden und über der Umfangserstreckung des Trägers in geeigneter Weise verteilt sind.
Das von der primären Leitung 13 zugeführte Druckfluid erreicht die Zuführkanäle 17 über die Verbindungsleitung 14, die radialen Zweige 15 und die Ringkammer 16, wobei die Kanäle dann auf die Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 münden.
Das Druckfluid ist somit einem Diffusionszwischenraum 14 zugeführt, der zwischen der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 und der Innenfläche 7b des Reifens 7 erzeugt wird, in den die Zufuhrkanäle 17 münden.
Bei einer bevorzugten Lösung wird der Diffusionszwischenraum 18 in direkter Folge auf eine Expansion des Reifens 7 erzeugt, die durch die Wirkung des Drucks herbeigeführt wird, der durch das Druckfluid ausgeübt wird.
Mit anderen Worten, das Pressen des Reifens gegen die Wände des Formhohlraums 6 erfolgt gleichzeitig mit einer auf den Reifen ausgeübten Expansion, bis dessen Außenfläche 7a zum vollständigen Anhaften an den Innenwänden des Formhohlraums 6 gebracht ist.
Alternativ wird bei einer anderen Ausgestaltung der Diffusionszwischenraum 18 wenigstens teilweise durch eine Oberflächenabsenkung gebildet, die an der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 ausgebildet ist. In diesem Fall kann ebenfalls gleichzeitig mit dem Pressschritt folgend auf die Zuführung von Druckfluid eine Expansion des Reifens 7 erreicht werden, die das Volumen des Diffusionszwischenraums 18 erhöht.
Der Diffusionszwischenraum 18 hat vorzugsweise eine Größe zwischen 3 mm und 14 mm, gemessen zwischen der Innenfläche 7b des Reifens 7 und der Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10, wenigstens in der Nähe einer Äquatorialebene X-X des Reifens.
Bevorzugt wird auch vorgesehen, dass die Größe der auf den Reifen 7 ausgeübten Expansion eine Erhöhung in seinem Umfang zwischen 1,5% und 3,5%, gemessen an der Äquatorialebene X-X des Reifens, einschließt.
Das dem Diffusionszwischenraum 18 zugeführte Druckfluid kann beispielsweise aus Stickstoff oder einem anderen Inertgas bestehen.
Bei einer bevorzugten Lösung wird jedoch vorgesehen, dass zusätzlich oder anstelle eines Inertgases vorzugsweise überhitzter Dampf verwendet wird, der bevorzugt eine Temperatur zwischen 170ºC und 210ºC hat und mit einem allmählich zunehmendem Druck zu einem Wert zwischen 16 und 30 bar, vorzugsweise etwa 18 bar, zugeführt wird. Unter dieser Bedingung ist das Heizfluid das gleiche Druckfluid, das den Zufuhrkanälen 17 für die Reifenformung zugeführt wird, oder weist dieses wenigstens auf.
Die primäre Leitung 13 und die Verbindungsleitung 14 sowie die radialen Zweige 15, die ringförmige Kammer 16 und die Zuführkanäle 17 üben zusammen mit weiteren Leitungen 19, 20 nahe an den Kästen 4a, 4b und den Sektoren 5a, 5b der Form 8 bei Zuführung von Dampf unter Druck und bei hoher Temperatur die Funktion einer Heizeinrichtung für die Formwände aus, um dem Reifen 7 von der Außenseite zur Innenseite hin Wärme zuzuführen, die für seine molekulare Vernetzung erforderlich ist.
Um zu verhindern, dass unter Druck stehender Dampf während der Anlaufschritte des Vulkanisierzyklus durch das Rohelastomermaterial, aus dem der Reifen 7 hergestellt wird, hindurchdringt, sorgt gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung das diesbezügliche Verfahren für eine Anordnung wenigstens einer vorvulkanisierten Auskleidung der Innenfläche des Reifens. Vorteilhafterweise kann die vorvulkanisierte Auskleidung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) direkt an dem toroidförmigen Träger 10 während eines Schritts ausgebildet werden, der der Fertigung des Reifens 7 auf dem toroidförmigen Träger vorhergeht, oder auf die Außenfläche 10a des toroidförmigen Trägers 10 in Form einer Skimm-Beschichtung aufgebracht werden.
Weitere Spezifizierungen bezüglich der Zusammensetzung und der Eigenschaften der Auskleidung sind in der im Namen der gleichen Anmelderin anhängigen europäischen Patentanmeldung beschrieben, auf die für weitere Erklärungen Bezug zu nehmen ist.
Mit der Erfindung werden bedeutende Vorteile erreicht.
Tatsächlich gewährleistet die Möglichkeit der direkten Fertigung des Reifens auf dem toroidförmigen Träger hohe Qualitäten hinsichtlich geometrischer Genauigkeit und struktureller Gleichförmigkeit des Reifens.
Die Verwendung eines starren toroidförmigen Trägers während der Formungs- und Vulkanisierschritte ermöglicht das Erreichen einer perfekten Zentrierung des Reifens in der Vulkanisierform und erlaubt eine größere Steuerung der geometrischen und strukturellen Merkmale des Reifens während des Expansionsschritts, verglichen mit herkömmlichen Prozessen, die aufblähbare Vulkanisierblasen verwenden. Diese geometrische und strukturelle Kontrolle wird auch durch eine effiziente Verankerung der Wulste 8a zwischen den Kästen 4a, 4b und dem toroidförmigen Träger 10, wie vorstehend beschrieben, unterstützt, ohne dass irgendeine Gefahr besteht, dass sich aufgrund des Entweichens von elastomerem Material durch sie hindurch ein Grat bildet.
Zusätzlich gewährleistet die Zuführung von unter Druck stehendem und auf Temperatur gebrachtem Dampf zu dem Diffusionszwischenraum, der zwischen dem toroidförmigen Träger und der Innenfläche des Reifens gebildet wird, eine Übertragung von mehr Wärme auf den Reifen, die nicht durch Körper aus elastomerem Material, wie Vulkanisierblasen nach dem Stand der Technik, behindert wird und effizienter ist als diejenige, die durch Kontakt mit Feststoffkörpern, wie dem toroidförmigen Träger, erreichbar ist.
Es ist auch anzumerken, dass aufgrund des Vorhandenseins des toroidförmigen Trägers das von dem Dampf in dem Reifen eingenommene Volumen stark reduziert ist. Als Folge kann die Vulkanisierung mit stark reduzierten Dampfmengen, verglichen mit dem Stand der Technik, erreicht werden.
Die Zuführung von Druckdampf oder eines anderen Druckfluids zwischen dem toroidförmigen Träger und der Innenfläche des Reifens ermöglicht mit einer möglichen Reifenexpansion die Erzeugung von zweckmäßigen Vorspannungskräften in den inneren, den Reifen verstärkenden Aufbauten, wobei ein solcher Zustand häufig angestrebt wird, um vorgegebene Verhaltenseigenschaften zu erreichen.
Außerdem beseitigt die Anordnung einer vorvulkanisierten elastomeren Schicht auf der Innenfläche des Reifens die Gefahr, dass der direkte Kontakt des Dampfs mit den Innenflächen des Reifens eine Diffusion von Wasserteilchen in die Schichten der Rohmischung vor allem bei den Anlaufschritten des Vulkanisierprozesses herbeiführt.
Diese Lösung kann auch vorteilhafterweise bei irgendeinem Vulkanisierprozess verwendet werden, der ohne die Hilfe einer Vulkanisierblase auch bei Fehlen des toroidförmigen Trägers ausgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Anordnen eines herzustellenden Reifens (7) auf einem torusförmigen Träger (10),

- Einschließen des Reifens (7) und des torusförmigen Trägers (10) in einen Formhohlraum (6), der von einer Vulkanisierform gebildet wird, wobei der Formhohlraum Wände hat, die in ihrer Form der Außenfläche (7a) des Reifens (7) entsprechen, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist,

- Pressen des Reifens (7) mit seiner Außenfläche (7a) gegen die Wände des Formhohlraums (6) durch Zuführung eines Druckfluids zu wenigstens einem Fluiddiffusionszwischenraum (18), der zwischen der Außenfläche (10a) des torusförmigen Trägers (10) und der Innenfläche (7b) des Reifens (7) geschaffen wird,

- Applizieren von Wärme auf den herzustellenden Reifen (7), um seine molekulare Vernetzung herbeizuführen,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der Schritt des Anordnens des Reifens (7) auf dem torusförmigen Träger (10) durch direkte Herstellung des Reifens auf dem torusförmigen Träger ausgeführt wird,

- wobei letzterer eine starre Außenfläche (10a) hat, deren Form im Wesentlichen der einer Innenfläche (7b) entspricht, die von dem unvulkanisierten Reifen vor dem Pressschritt gebildet wird,

- wobei der Pressschritt gleichzeitig mit einer Expansion erfolgt, die auf dem Reifen (7) durch die Wirkung ausgeübt wird, dass dem Diffusionszwischenraum (18) ein Druckfluid zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Diffusionszwischenraum (18) auf die Expansion des Reifens (7) folgend geschaffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Zuführung von Druckfluid durch Zuführkanäle (17) erfolgt, die in dem torusförmigen Träger (10) ausgebildet sind und auf der Außenfläche (10a) des Trägers münden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem während des Zuführens des Druckfluids der Reifen dichtend an seinen inneren Umfangsrändern (8a) zwischen den Wänden des Formhohlraums (6) und der Außenfläche (10a) des torusförmigen Trägers (10) in Eingriff gehalten wird, um den Diffusionszwischenraum (18) an den inneren Umfangsrändern (8a) des Reifens selbst hermetisch zu begrenzen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Wärmeapplizierung durch Zuführung eines Heizfluids zu dem Diffusionszwischenraum (18) durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das Heizfluid das gleiche Druckfluid aufweist, wie es zur Ausführung des Pressschritts verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Diffusionszwischenraum (18) eine Größe zwischen 3 mm und 14 mm gemessen zwischen der Innenfläche (7b) des Reifens (7) und der Außenfläche (10a) des torusförmigen Trägers (10) wenigstens an einer Äquatorialebene X-X des Reifens selbst hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Radialexpansionsschritt eine Zunahme im Reifenumfang zwischen 1,5% und 3,5% gemessen an einer Äquatorialebene X-X des Reifens selbst aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine vorvulkanisierte Auskleidung an der Innenfläche des Reifens (7) angeordnet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die vorvulkanisierte Auskleidung direkt auf dem torusförmigen Träger (10) während eines Vorfertigungsschritts des Reifens (7) auf dem torusförmigen Träger selbst ausgebildet wird.

11. Vorrichtung zum Formen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder

- mit einem torusförmigen Träger (10), der für einen Eingriff mit dem herzustellenden Reifen (7) angeordnet ist,

- mit einer Vulkanisierform (2), die so angeordnet ist, dass sie den den herzustellenden Reifen (7) tragenden torusförmigen Träger (10) in einem Formhohlraum (6) aufnimmt, der Wände hat, die in der Form einer Außenfläche (7a) des Reifens (7) entsprechen, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen worden ist,

- mit Presseinrichtungen zum Pressen der Außenfläche (7a) des Reifens (7) gegen die Wände des Formhohlraums (6), wobei die Presseinrichtungen für die Zuführung eines Druckfluids Kanäle (17) aufweisen, die durch den rohrförmigen Träger (10) hindurchgehend ausgebildet sind und auf der Außenfläche (10a) des Trägers (10) münden,

- mit Heizeinrichtungen zum Überführen von Wärme auf den Reifen (7), der zwischen dem Formhohlraum (6) und dem torusförmigen Träger (10) eingeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der rohrförmige Träger (10) eine starre Außenfläche (10a) hat, deren Form im Wesentlichen der einer Innenfläche (7b) entspricht, die der unvulkanisierte Reifen hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Zurührungskanäle (17) in wenigstens einen Zwischenraum (18) für eine Diffusion von Druckfluid münden, der zwischen der Außenfläche (10a) des torusförmigen Trägers (10) und der Innenfläche (7b) des herzustellenden Reifens (7) gebildet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Außenfläche (10a) des torusförmigen Trägers (10) eine Erstreckung hat, die kleiner ist als die der Innenfläche (7b) des vulkanisierten Reifens (7), so dass ein Zwischenraum (18) für eine Diffusion des Heizfluids zwischen der Außenfläche des torusförmigen Trägers (10) und der Innenfläche (7b) des Reifens (7) geschaffen wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der torusförmige Träger (10) innere Umfangsabschnitte aufweist, die mit den inneren Umfangsabschnitten der Wände des Formhohlraums (6) für einen abdichtenden Eingriff mit dem Reifen (7) an dessen jeweiligen inneren Umfangsrändern (8a) zusammenwirken.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher sich die Zuführkanäle (17) für das Druckfluid von einem ringförmigen Hohlraum (16) aus erstrecken, der innerhalb des torusförmigen Trägers (10) vorgesehen und für eine Verbindung mit einer Primärleitung (13) geeignet ist, die der Vulkanisierform (2) zugeordnet ist, um das Druckfluid zuzuführen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der torusförmige Träger (10) wenigstens einen Zentrierschaft (11) für den Eingriff in einen Zentriersitz (12) hat, der der Form zum Festlegen der Positionierung des torusförmigen Trägers (10) und des Reifens (7) in dem Formhohlaum (6) zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher sich der Zentrierschaft (11) auf einer geometrischen Achse erstreckt, die der des torusförmigen Trägers (10) des herzustellenden Reifens (7) und des Formhohlraums (6) entspricht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, welche weiterhin wenigstens eine Verbindungsleitung (14) aufweist, die längs des Zentrierschafts (11) ausgebildet ist, um die Zuführkanäle (17) in Fluidverbindung mit der Primärleitung (13) für die Zuführung des Druckfluids zu bringen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Heizeinrichtungen wenigstens eine Leitung (13) zum Zuführen eines Heizfluids zu den Zuführkanälen (17) aufweisen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Heizfluid das gleiche Druckfluid aufweist, das durch die Zurühreinrichtungen (13 bis 18) für das Druckfluid zugeführt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der torusförmige Träger (10) einen in einer Axialrichtung wenigstens an Bereichen, die den inneren Umfangsrändern (8a) des Reifens (7) entsprechen, einen elastische nachgebenden Aufbau hat.