DE10036999C2 - Vulkanisiervorrichtung zum Vulkanisieren eines Kautschukartikels sowie Verfahren zum Formen und Vulkanisieren eines Kautschukartikels, insbesondere eines Fahrzeugreifens in einer Vulkanisiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vulkanisiervorrichtung zum Vulkanisieren eines Kautschukartikels, insbesondere eines Fahrzeugreifens, sowie ein Verfahren zum Formen und Vulkanisieren eines Kautschukartikels, insbesondere eines Fahrzeugreifens in einer Vulkanisiereinrichtung.

Es gibt Gummiartikel, bei denen eine Oberfläche während der Vulkanisation partiell mit formgebenden metallischen Heizflächen in Wirkkontakt stehen und partiell unmittelbar an die formgebenden metallischen Heizflächen angrenzend mit einem elastischen Heizbalg in Wirkkontakt stehen, sodaß Heizbalg und die angrenzende formgebende metallische Heizfläche gemeinsam auf eine Fläche des Kautschukrohlings formgebend und heizend einwirken. Beispielsweise ist dies bei der Herstellung von Fahrzeugluftreifen sinnvoll, die an ihrer Reifeninnenseite mit einer Sitzfläche zur Befestigung an einer Felge ausgebildet werden. Die radiale Erhebung des Reifens in Vulkanisiervorrichtung erfolgt durch einen ins Innere des Fahrzeugluftreifens eingeführten Heizbalg, wobei im unteren Bereich der Reifenseitenwand zur exakten, zentrierten Ausformung des Wulstes mit der Sitzfläche im Reifeninnern ein metallisches beheiztes Formteil auf den unteren Seitenwandbereich mit Wulst einwirkt. Derartige Fahrzeugluftreifen sind bekannt. Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Fahrzeugluftreifen sind ferner aus der DE 34 42 303 A1, der DE 34 38 911 A1 und der DE 40 24 244 A1 bekannt.

Im Bereich des Übergangs zwischen elastischer Heizfläche des Heizbalgs und der Heizfläche des beheizten Formteils kann dabei Kautschukmaterial aus dem Seitenwandbereich eindringen und vulkanisiert undefinierten groß ausgebildeten Lippe, die sich mehr oder weniger über den gesamten Umfang des Reifens erstreckt. Die Lippe kann zu Rundlaufungenauigkeiten führen. Ebenso kann sie bei Kontakt zur Felge im Betrieb zu undefiniertem Abrieb führen, der im Fahrzeugrad verbleibt und seinerseits wiederum weitere Abriebprobleme innerhalb des Fahrzeugrades verursachen kann. Bei Fahrzeugrädern mit Notlaufeigenschaften kann er in unerwünschter Weise das für den Notlauf eingebrachte Schmiermittel binden. Daher sollte zumindest bei Auftreten solcher Probleme die Lippe aus dem fertig vulkanisierten Fahrzeugluftreifen so gut als möglich entfernt werden. Hierzu wird in solchen Fällen üblicherweise die Lippe aufwendig vom Fahrzeugluftreifen abgeschnitten. Dabei muss verhindert werden, dass der Fahrzeugluftreifen beschädigt und dennoch das Lippenmaterial gleichmäßig über den Umfang des Reifens abgeschnitten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es zu ermöglichen, daß die zwischen Heizbalg und angrenzendem beheizbarem Formteil in einer Vulkanisiervorrichtung eindringende Kautschukmasse einfach und zuverlässig von dem vulkanisierten Gummiartikel, insbesondere Fahrzeugluftreifen entfernt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 8 angegeben.

Die punktuelle Anbindung des überschüssigen Materials über einzelne beabstandete Gummistege ermöglicht ein einfaches Entfernen des überschüssigen ausvulkanisierten Materials durch einfaches Durchtrennen der Gummistege, beispielsweise durch Abreißen oder Abschneiden.

Eine Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2, bei der die Kammer eine in der Berührfläche des heizbaren Formteils zum Heizbalg ausgebildete, insbesondere quer zur Ausrichtung der Rillen erstreckte Vertiefung ist, ermöglicht in einfacher Weise die Herstellung solcher Kammern und das Entfernen des Gummimaterials aus der jeweiligen Kammer. Durch eine Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 3, wobei die Rillen mit geringerer Tiefe gemessen senkrecht zur Berührfläche des Heizbaren Formteils zum Heizbalg als die Kammer ausgebildet ist, werden die Stege gegenüber dem umgebenden Gummimaterial besonders geschwächt, wodurch zusätzlich das sichere Abtrennen des überschüssige Gummimaterials an der definierten Stelle (Steg) erleichtert wird.

Eine Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 4, wobei die Querschnittsfläche der Rillen an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende kleiner als an ihrem zur Kammer weisenden Ende ausgebildet ist ermöglicht ein besonders einfaches Durchtrennen an der besonders schwachen Stegstelle unmittelbar an der Reifenseitenwand, so dass in einfacher Weise überschüssiges Material einschließlich der Gummistege zuverlässig entfernt werden kann. Bevorzugt weist der Querschnittsflächenverlauf der Rillen an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende ihr absolutes Minimum auf. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass durch Abreißen des überschüssigen Kautschukmaterials der Steg an der nunmehr schwächsten Stelle unmittelbar an der Reifenseitenwand durchtrennt wird. Besonders zuverlässig wird dies durch Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 5 ermöglicht, wobei der Querschnittsflächenverlauf der Rillen ausgehend von ihrem zur Heizfläche weisenden Ende zu ihrem zur Kammer weisenden Ende mit monoton wachsender Größe der Querschnittsfläche ausgebildet ist.

Die Erfindung ist zur Herstellung von Fahrzeugluftreifen aber auch zur Herstellung anderer Kautschukartikel mit vergleichbaren Problemen, wie z. B. zur Herstellung von Luftfedern einsetzbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Fahrzeugrades mit montiertem Fahrzeugluftreifen und Füllring gemäß Stand der Technik mit Lippe,

Fig. 2 ausschnittsweise Vulkanisiereinrichtung mit Heizformring und Heizbalg zur Vulkanisation eines Fahrzeugreifens gemäß Fig. 1,

Fig. 3 Heizformring einer erfindungsgemäßen Vulkanisiereinrichtung,

Fig. 4 ausschnittsweise erfindungsgemäße Vulkanisiereinrichtung mit Heizformring gemäß Fig. 3 und Heizbalg zur Vulkanisation eines Fahrzeugluftreifens,

Fig. 5 vulkanisierter Fahrzeugluftreifen nach Entfernen aus der Vulkanisiereinrichtung von Fig. 4,

Fig. 6 Fahrzeugluftreifen von Fig. 5 nach Durchtrennen der Gummistege.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeugrad mit Fahrzeugluftreifen 1 und Felge 2 mit einem Verhältnis von maximaler Höhe H zu maximaler Breite B des Fahrzeugluftreifens H/B ≦ 0,6.

Der Fahrzeugluftreifen 1 ist mit einem Laufstreifen 6, zwei Reifenseitenwänden 5 und am radial inneren Ende der Reifenseitenwände 5 jeweils mit einem zum Reifeninneren gerichteten Reifenwulst 7 ausgebildet, mit dem der Fahrzeugluftreifen 1 in einer in der Stirnseite der Felge 2 ausgebildeten Ringkammer 3 befestigt ist. Zur Sicherung des Formschlusses in der Ringkammer ist ein zusätzlicher Füllring 4 in die Ringkammer geschoben. Die Ringkammerwände, von denen die axial äußere Teil des nach radial innen gerichteten Felgenhorns 8 ist, verhindern zusammen mit dem Füllring 4 ein unbeabsichtigtes Lösen des Wulstes 7 aus der Ringkammer. In gleicher axialer Position wie der Wulst 7 ist auf der Felge jeweils ein Notlaufstützkörper 9 mit Notlaufstützfläche ausgebildet.

Zur Vulkanisation eines solchen Fahrzeugluftreifens wird bei herkömmlicher Fertigung, wie in Fig. 2 dargestellt ist, der Reifen in einer herkömmlichen Vulkanisiereinrichtung vulkanisiert, wobei auf die Außenseite des Reifens im Seitenwandbereich die Seitenschale 18 und auf die radiale Innenseite des Wulstbereichs ein Fußheizring 17 bekannter Art einwirkt. Ins Innere des Reifens wird zunächst ein Wulstheizring 11 in den Reifen eingeführt, der an seiner radial nach innen gerichteten Heizoberfläche in seiner Kontur korrespondierend zur Kontur des Wulstes ausgebildet ist, und der mit seiner Heizoberfläche bis in den unteren Seitenwandbereich an der Seitenwand 5 des Reifens anliegt. Danach wird in bekannter Weise ein Heizbalg 13 ins Innere des Reifens eingeführt und mit Hilfe von heißem Dampf expandiert, so dass der Heizbalg 13 mit seiner Heizoberfläche 14 an der Seitenwand des Reifens anliegt und in nicht dargestellter Weise im radial äußeren Bereich des Reifens den Laufstreifen radial in die mit dem Negativ des Reifenprofils versehenen radialen Formsegmente zur Abformung des Reifenprofils einpresst. Der Heizbalg bildet die heizende Oberfläche 14 für die innere Oberfläche der Reifenseitenwand bis er die radiale Position des heizbaren Wulstformrings 11 erreicht, auf den er sich in der axial nach innen gerichteten Oberfläche anschmiegt und mit dem Wulstformring 11 eine Kontaktfläche 16 bildet. Aufgrund des hohen Drucks der auf die Reifenseitenwand während der Vulkanisation einwirkt, wird Kautschukmaterial aus dem Seitenwandbereich 5 in den Schmiegebereich zwischen Heizbalg 13 und Wulstformring 11 gepresst, so dass hierdurch eine Lippe 10 entsteht.

Die Seitenschale 18, der Wulstformring 11 sowie der Fußheizring 17 sind aus Metall hergestellt und werden während der Vulkanisation geheizt.

Nach erfolgter Vulkanisation werden der Heizbalg 13 sowie der heizbare Wulstformring 11, der Fußheizring 17, die Seitenschale 18 und die radialen Formsegmente zur Ausformung des Reifenprofils vom Reifen entfernt. Im fertig ausvulkanisierten Fahrzeugluftreifen verbleibt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein sich über den gesamten Umfang des Reifens mehr oder weniger dick erstreckende Lippe 10.

Fig. 3 zeigt in den Fig. 3a und 3b einen gegenüber der bekannten Vulkanisiereinrichtung von Fig. 2 erfindungsgemäß geänderten heizbaren Wulstformring 11, bei dem in die radial äußere Mantelfläche eine in Umfangsrichtung erstreckte nutförmig ausgebildete Kammer 19 ausgebildet ist. Über den Umfang des Fußheizrings sind äquidistant zueinander angeordnet mehrere in axialer Richtung verlaufende Rillen 20 ausgebildet, die sich von der Kammer 19 axial nach außen bis in die Heizoberfläche 12 des heizbaren Wulstformrings 11 erstrecken. Dabei sind die Querschnittsverläufe der Rillen 20 so ausgebildet, dass der Querschnitt jeder Rille 20 von der Kammer 19 ausgehend in Richtung zur Heizoberfläche 12 kontinuierlich abnimmt, so dass ein absolutes Minimum des Querschnittsverlaufs in unmittelbarer Nähe der Reifenseitenwand während der Vulkanisation liegt. Hierzu ist beispielsweise die Rille 20 mit kontinuierlich abnehmender Breite ausgehend von der Kammer 19 zur Heizoberfläche 12 hin ausgebildet, wobei die Tiefe der Rillen 20 konstant ist. Die Kammer 19 weist eine Tiefe, gemessen in radialer Richtung, auf, die größer ist als die größte Tiefe der Rillen 20, gemessen in radialer Richtung.

In Fig. 4 ist eine Vulkanisiereinrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, die jedoch mit einem Wulstformring 11 von Fig. 3 ausgebildet ist. Wie in Fig. 4 deutlich zu erkennen, wird bei geschlossener Vulkanisiereinrichtung Kautschukmaterial aus dem Reifenseitenwandbereich durch die Rillen 20 in die Kammer 19 gepresst, wodurch in den Rillen 20 Stege 21 aus Kautschukmaterial und in der Kammer 19 ein Ring aus überschüssigem Kautschukmaterial ausgeformt wird. Nach der Vulkanisation erhält man einen Reifen, der an seiner Reifeninnenseite mit einem Ring aus überschüssigem Gummimaterial 22 versehen ist, der mittels einzelner über den Umfang verteilt angeordneter Stege 21 mit dem Reifen in Verbindung steht. Diese Stege 21 werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist, an ihrer schwächsten Stelle unmittelbar an der Reifenseitenwand abgetrennt. Hierzu werden die einzelnen Stege an ihrer schwächsten Stelle durchschnitten. Im Einzelfall genügt ein einfaches Abreißen des ringförmig überschüssigen Gummimaterials 22, das zur Durchtrennung der Stege an ihrer schwächsten Stelle führt. Diese Durchtrennung kann von Hand oder auch automatisiert erfolgen.

Es ist denkbar, den Reifen 5 derart zu entformen, dass der Reifen 5 seitlich von dem in Fig. 4 dargestellten Wulstformring 11 weggezogen wird und dabei das ringförmige überschüssige Gummimaterial 22 durch die Kammer 19 zurückgehalten wird, so dass es an der dünnsten Stelle des Steges selbständig abreißt.

Bezugszeichenliste

1

Fahrzeugluftreifen

2

Felge

3

Ringkammern

4

Füllring

5

Reifenseitenwand

6

Lauffläche

7

Wulst

8

Felgenhorn

9

Notlaufstützring

10

Lippe

11

heizbarer Wulstformring

12

Heizoberfläche

13

Heizbalg

14

Heizoberfläche

15

Eindringspalt

16

Kontaktfläche

17

Fußheizring

18

Seitenschale

19

Kammer

20

Rille

21

Steg

22

überschüssiges Gummimaterial

23

Schnittfläche

Claims (8)

1. Vulkanisiervorrichtung zum Vulkanisieren eines Kautschukartikels, insbesondere eines Fahrzeugreifens, mit einem beheizbaren Wulstformring (11) und einem Heizbalg (13), wobei der beheizbare Wulstformring (11) an seiner Berührfläche zum Heizbalg (13) eine oder mehrere Rillen (20) aufweist, die ausgehend vom axialen Ende des Wulstformrings (11) in eine Kammer (22) mündet bzw münden.

2. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1, wobei die Kammer (22) eine in der Berührfläche des beheizbaren Wulstformringes (11) zum Heizbalg (13) ausgebildete, insbesondere quer zur Ausrichtung der Rillen (20) erstreckte Vertiefung ist.

3. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2, wobei die Rillen (20) mit geringerer Tiefe gemessen senkrecht zur Berührfläche des beheizbaren Wulstformringes (11) zum Heizbalg (13) als die Kammer (22) ausgebildet ist.

4. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüchen, wobei die Querschnittsfläche der Rillen (20) an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende kleiner als an ihrem zur Kammer (22) weisenden Ende ausgebildet ist, wobei der Querschnittsflächenverlauf der Rillen (20) insbesondere an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende ihr absolutes Minimum aufweisen.

5. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 4, wobei der Querschnittsflächenverlauf der Rillen (20) ausgehend von ihrem zur Heizfläche weisenden Ende zu ihrem zur Kammer (22) weisenden Ende mit monoton wachsender Größe der Querschnittsfläche ausgebildet ist.

6. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 4 oder 5, wobei die Breite der Rillen (20) an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende kleiner als an ihrem zur Kammer (22) weisenden Ende ausgebildet ist, wobei der Breitenverlauf der Rillen (20) insbesondere an ihrem zur Heizfläche weisenden Ende ihr absolutes Minimum aufweisen.

7. Vulkanisiervorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 6, wobei der Breitenverlauf der Rillen (20) ausgehend von ihrem zur Heizfläche weisenden Ende zu ihrem zur Kammer (22) weisenden Ende mit monoton wachsender Breite ausgebildet ist.

8. Verfahren zum Formen und Vulkanisieren eines Kautschukartikels, insbesondere eines Fahrzeugreifens, mit einer Vulkanisiervorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem überschüssiges Gummimaterial, welches nach Abschluss der Vulkanisation über in der oder den Rille(n) (20) angeordneten dünnen Gummistegen (21) mit der Oberfläche des Gummiartikels (1) in Verbindung steht, durch Durchtrennen der Gummistege (21) beim oder nach dem Entformen entfernt wird.