DE102008010112B4

DE102008010112B4 - Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen mit einem Vulkanisationsbalg

Info

Publication number: DE102008010112B4
Application number: DE102008010112.5A
Authority: DE
Inventors: Mario Walczok
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: DE102008010112A1

Abstract

Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen (1) mit einem Vulkanisationsbalg(2),wobei der Vulkanisationsbalg (2) mit einem dampf- oder flüssigen Heizmedium aufgebläht wird und dadurch der Vulkanisationsbalg (2) im Wesentlichen an der Reifeninnenseite (6) des Fahrzeugreifens (1) anliegt,wobei über das Heizmedium von der Innenseite des Vulkanisationsbalges (2) dem Fahrzeugreifen (1) Vulkanisationsenergie in Form von Wärme zugeführt wird, wobei der Vulkanisationsbalg (2) zumindestens in Teilbereichen (I, II) aus einem Balgmaterial mit einem anisotropen Dehnungsverhalten besteht,wodurch das Ausdehungsverhalten des Balgmaterials über verschiede Balgabschnitte unterschiedlich ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie textile Fäden wellenförmig in die Gummimatrix des Balgmaterials eingebettet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen mit einem Vulkanisationsbalg.
Die Reifenvulkanisation erfolgt in Heizpressen, bei der der Reifenrohling in geeignete Formsegmente eingesetzt und unter Einwirkung von Wärme sowie Druck vulkanisiert wird. Auf der Reifeninnenseite wird ein flexibler Balg an den Reifen angelegt, der mit einem Heizmedium beaufschlagt wird und auf diese Weise dem Reifenrohling von der Innenseite die notwendige Vulkanisationsenergie zuführt. Die Zuführung der Vulkanisationsenergie über die Reifeninnenseite wird als Innenheizung bezeichnet. Die erforderlichen Vulkanisationstemperaturen und die Vulkanisationsdauer sind von verschiedenen Parametern abhängig, z.B. von dem Reifentyp.
Die heute eingesetzten Vulkanisationsbälge bestehen im Wesentlichen nur aus einer Gummimischung und decken aufgrund ihrer individuellen Geometrie bei der Reifenvulkanisation nur eine bestimmte Anzahl von Reifendimensionen ab. Der Balgeinsatz richtet sich im Wesentlichen nach seiner maximalen Verstreckung während seiner Anwendung, unabhängig von der Reifenbreite und Seitenwandhöhe des Fahrzeugreifens. Aufgrund ihrer ballonartigen Geometrie unter Druck, legen sich die Vulkanisationsbälge mehr oder weniger undefiniert an die Innenseite des Reifenrohlings. Diese ballonartige Geometrie ist weitgehend unproblematisch bei Reifen mit einem mittleren bis hohen Seitenwandverhältnis (= Seitenwandhöhe / Reifenbreite) . Beim Einsatz bei Reifen mit eine kleinen Seitenwandverhältnis, die auch als Niederquerschnittsreifen bezeichnet werden, kann es insbesondere im Bereich des Überganges zwischen der Lauffläche und Seite zu einer Anhäufung der Innenschicht durch Schiebungsprozesse kommen oder der Balg legt sich nicht an die Innenschicht an, wodurch ein schlechter Wärmeübergang durch ein Luftpolster erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Fertigungsqualität des Fahrzeugreifens stark beeinträchtigt werden.
Die US 2003/0122284 A1 , JP 2006-044026 A und JP 2006-326851 A offenbaren bekannte Vulkanisationsbälge zur Herstellung von Fahrzeugreifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen bereitzustellen, bei dem Fahrzeugreifen mit einer hohen Fertigungsqualität erzeugt werden.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruch 1.
Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das anisotrope Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges der Vulkanisationsbalg sich optimal an die Innenseite des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens anlegt. Der Vulkanisationsbalg expandiert nunmehr nicht mehr im Wesentlichen ballonförmig auf, sondern vielmehr gezielt, abhängig von seinem anisotropen Aufbau.. Auf diese Weise werden im Wesentlichen Schiebungsprozesse auf der Innenschicht, insbesondere am Übergang von Reifenseitenwand zur Lauffläche, wirksam unterbunden. Der erfindungsgemäße Vulkanisationsbalg trägt somit erheblich zur Steigerung der Fertigungsqualität des Fahrzeugreifens bei.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das anisotrope Dehnungsverhalten mit im Balgmaterial integrierten Festigkeitsträgern erfolgt. Derartige Festigkeitsträger lassen sich in das Balgmaterial des Vulkanisationsbalges integrieren.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Festigkeitsträger im Vulkanisationsbalg dergestalt angeordnet sind, dass beim Expandieren des Vulkanisationsbalges sich der Vulkanisationsbalg gezielt in die Reifeninnenseite des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens anlegt. Über die Anordnung der Festigkeitsträger im Balgmaterial lässt sich das anisotrope Dehnungsverhalten einfach einstellen. Auf diese Weise ist dann realisierbar, dass der Vulkanisationsbalg gezielt, abhängig von seinem anisotropen Aufbau, in jeder gewünschten Reifengeometrie, optimal expandiert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Festigkeitsträger textile Fäden sind. Derartige textile Fäden werden beispielsweise bei der Konstruktion von Reifenkarkassen eingesetzt und lassen sich einfach in eine Gummimatrix einbetten.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die textile Fäden wellenförmig in die Gummimatrix des Balgmaterials eingebettet sind. Durch die wellenförmige Anordnung der Fäden in der Gummimatrix wird ein anisotropes Dehnungsverhalten erzeugt. Auf diese Weise lässt sich die maximale Ausdehnung des Vulkanisationsbalges in bestimmten Teilbereichen festlegen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wellenhöhe und Wellenlänge der textilen Fäden in der Gummimatrix die maximale Ausdehnung des Balgmaterials festlegen. Über die Wellenhöhe und die Wellenlänge der textilen Fäden lässt sich somit das anisotrope Dehnungsverhalten relativ genau einstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über die Fadendichte oder das Fadenmaterial der textilen Fäden vorgegeben wird. Die Fadendichte sowie das Fadenmaterial stellen weitere Parameter dar, mit denen sich das anisotrope Dehnungsverhalten variieren lässt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über die horizontale oder vertikale Anordnung der textilen Fäden vorgegeben wird. Die horizontale und vertikale Anordnung der textilen Fäden stellen ebenfalls Parameter dar, mit denen sich das anisotrope Dehnungsverhalten einstellen lässt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das anisotrope Dehnungsverhalten mit mindestens einer Gummimischung mit einem anisotropen Materialverhalten erzielt wird. Über eine derartige Gummimischung lässt sich ebenfalls ein anisotropes Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges erzeugen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die anisotrope Gummimischung durch Beimischung von Fasern erzielt wird. Durch die Beimischung von Fasern wird das Dehnungsverhalten der Gummimischung auf einfache Weise variiert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fasern in der anisotropen Gummimischung eine vorgegebene Ausrichtung aufweisen. Die Ausrichtung der Fasern lässt sich über das Herstellungsverfahren der Gummimischung einstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die anisotrope Gummimischung parallel zur Faserausrichtung eine geringe Ausdehnung aufweist. Auf diese Weise wird die maximale Ausdehnung des Balgmaterials festgelegt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fasern aus Aramid oder Rayon bestehen. Diese Materialien eignen sich besonders gut für die Einbettung in Gummimischungen. Andere Matrial sind jedoch auch denkbar.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über eine Faserlänge oder eine Faserkonzentration vorgegeben wird. Die Faserlänge und die Faserkonzentration stellen ebenfalls geeignete Parameter dar, um ein bestimmtes anisotropes Dehnungsverhalten vorzugeben.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung bei der Vulkanisation von Niederquerschnittsreifen eingesetzt wird. Insbesondere bei Niederquerschnittsreifen sind die erfindungsgemäßen Vulkanisationsbälge vorteilhaft einsetzbar und führen dort zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung der Fahrzeugreifen.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

1: einen Vulkanisationsbalg in einem unvollständig aufgeblähten Zustand
2: einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Vulkanisationsbalges in der Aufsicht,
3: einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Vulkanisationsbalges im gestreckten Zustand und
4: einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Vulkanisationsbalges mit einer anisotropen Gummimischung in der Aufsicht.

1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen in einem Radialschnitt. Der zu vulkanisierende Reifenrohling 1 ist in einer nicht dargestellen Heizform angeordnet. Auf der Innenseite des zu vulkanisierenden Reifenrohlings 1 ist der erfindungsgemäße Vulkanisationsbalg 2 angeordnet, der in der Figur im teilweise expandierten Zustand dargestellt ist, wobei sich zwischen Vulkanisationsbalg 2 und Reifenrohling 5 noch Luftpolster befinden. Der Großteil der Vulkanisationsenergie wird vorzugsweise über den Innenraum 4 des Vulkanisationsbalges 2 zugeführt, z.B. durch ein dampfförmiges Heizmedium.
Der Vulkanisationsbalg 2 besitzt ein anisotropes Dehnungsverhalten. Dadurch expandiert der Vulkanisationsbalg 2 im Wesentlichen gezielt und legt sich dabei optimal an die Reifeninnenseite des Reifenrohlings 1 an. Der Vulkanisationsbalg 2 weist unterschiedliche Teilbereiche mit einem unterschiedlichen Dehnungsverhalten auf, beispielsweise die in der 1 dargestellten Teilbereiche I und II. Beim Expandieren des Vulkanisationsbalges 2 haben die Teilbereiche I bereits ihre maximale Ausdehnung erreicht, d. h. diese Teilbereiche dehnen sich beim weiteren Expandieren des Vulkanisationsbereiches nicht mehr weiter aus. Die Teilbereiche II, die im Übergangsbereich zwischen Reifenseitenwand 3 und Lauffläche 5 liegen, haben hingegen ihre maximale Ausdehnung noch nicht erreicht, d. h. bei einem weiteren Expandieren des Vulkanisationsbalges dehnen sich diese Teilbereiche noch weiter aus und legen sich somit optimal an den Übergangsbereich an der Reifeninnenseite 6 an. Bei Verwendung eines herkömmliches Vulkanisationsbalges würden hingegen Schiebungsprozesse im Übergangsbereich zwischen Reifenseitenwand 3 und Lauffläche 5 auftreten, die die Fertigungsqualität des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens beeinträchtigen können.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Balgmaterials des Vulkanisationsbalges. Die Figur zeigt einen Teilbereich des Vulkanisationsbalges in einer Aufsicht. Der Teilbereich des Vulkanisationsbalges ist in einem nicht gestreckten Zustand dargestellt. Die wellenförmigen Linien 7 sind Festigkeitsträger bzw. textile Fäden, die im gezeigten Beispiel wellenförmig im Balgmaterial des Vulkanisationsbalges 2 angeordnet sind. Die Wellenhöhe der Festigkeitsträger 7 ist im Teilbereich II höher als im Teilbereich I, wodurch ein anisotropes Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges 2 erzeugt wird. Die Wellenlänge der Festigkeitsträger 7 ist in den Teilbereichen I und II ebenfalls unterschiedlich.
Die 3 zeigt den Teilbereich des Vulkanisationsbalges 2 in einem gestreckten Zustand. Es zeigt somit das anisotrope Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges beim Expansionsvorgang. In diesem Zustand hat der Teilbereich I des Vulkanisationsbalges seine maximale Ausdehnung erreicht, wo hingegen der Teilbereich II noch weiter gestreckt werden kann. Im Teilbereich I haben die Festigkeitsträger 7 ihre maximale Streckung erreicht, wodurch sich dieser Teilbereich nicht weiter ausdehnen kann. Im Teilbereich II hingegen haben Festigkeitsträger 7 noch eine wellenförmige Gestalt, d. h., in diesem Teilbereich können sich die Festigkeitsträger noch weiter strecken. Der Teilbereich II des Vulkanisationsbalges ist, wie aus der 1 ersichtlich ist, im Übergangsbereich zwischen Reifenseitenwand 3 und Lauffläche 5 angeordnet. Die 3 zeigt, dass die Festigkeitsträger im Wesentlichen vertikal im Balgmaterial angeordnet sind. Denkbar ist ebenfalls eine schräge Anordnung der Festigkeitsträger 7, wodurch das anisotrope Dehnungsverhalten ebenfalls beeinflusst wird.
Die 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem das anisotrope Dehnungsverhalten des Balgmaterials durch eine anisotrope Gummimischung erzeugt wird. Die anisotrope Gummimischung wird durch Beimischung von Fasern 8 erreicht. Im Teilbereich II ist die Konzentration der Fasern 8 geringer als gegenüber dem Teilbereich I. Ferner werden im Teilbereich II eine andere Faserart angeordnet, z. B. Fasern mit einem dünnem Querschnitt. Das dargestellte Balgmaterial erhält auf diese Weise ein anisotropes Dehnungsverhalten, bei dem der Teilbereich I den Wert der maximalen Ausdehnung früher erreicht als der Teilbereich II. Es ergibt sich somit ein ähnliches Dehnungsverhalten wie das, welches in der 3 dargestellt ist. Nachdem der Teilbereich I beim Ausdehnen des Vulkanisationsbalges seine maximale Ausdehnung erreicht hat, kann sich der Teilbereich II noch weiter dehnen. Mit der anisotropen Gummimischung lässt sich somit ebenfalls ein anisotropes Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges 2 erzeugen. Das anisotrope Dehnungsverhalten des Vulkanisationsbalges trägt erheblich zu einer Steigerung der Fertigungsqualität, insbesondere bei Niederquerschnittsreifen, bei.
Bezugszeichenliste

1: Reifenrohling
2: Vulkanisationsbalg
3: Reifenseitenwand
4: Innenraum des Vulkanisationsbalges
5: Reifenschulter
6: Reifeninnenseite
7: Festigkeitsträger
8: Faser
I:: Teilbereich I des Vulkanisationsbalges
II:: Teilbereich II des Vulkanisationsbalges

Claims

Vorrichtung zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen (1) mit einem Vulkanisationsbalg(2), wobei der Vulkanisationsbalg (2) mit einem dampf- oder flüssigen Heizmedium aufgebläht wird und dadurch der Vulkanisationsbalg (2) im Wesentlichen an der Reifeninnenseite (6) des Fahrzeugreifens (1) anliegt, wobei über das Heizmedium von der Innenseite des Vulkanisationsbalges (2) dem Fahrzeugreifen (1) Vulkanisationsenergie in Form von Wärme zugeführt wird, wobei der Vulkanisationsbalg (2) zumindestens in Teilbereichen (I, II) aus einem Balgmaterial mit einem anisotropen Dehnungsverhalten besteht, wodurch das Ausdehungsverhalten des Balgmaterials über verschiede Balgabschnitte unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Fäden wellenförmig in die Gummimatrix des Balgmaterials eingebettet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Dehnungsverhalten mit im Balgmaterial integrierten Festigkeitsträgern (7) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (7) im Vulkanisationsbalg (2) dergestalt angeordnet sind, dass beim Expandieren des Vulkanisationsbalges (2) sich der Vulkanisationsbalg (2) gezielt in die Reifeninnenseite (6) des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens (1) anlegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhöhe und Wellenlänge der textilen Fäden in der Gummimatrix die maximale Ausdehnung des Balgmaterials festlegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über die Fadendichte oder das Fadenmaterial der textilen Fäden vorgegeben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über die horizontale oder vertikale Anordnung der textilen Fäden vorgegeben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Dehnungsverhalten mit mindestens einer Gummimischung mit einem anisotropen Materialverhalten erzielt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anisotrope Gummimischung durch Beimischung von Fasern (8) erzielt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) in der anisotropen Gummimischung eine vorgegebene Ausrichtung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anisotrope Gummischung parallel zur Faserausrichtung eine geringe Ausdehnung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) aus Aramid oder Rayon bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung des Balgmaterials über eine Faserlänge oder eine Faserkonzentration vorgegeben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei der Vulkanisation von Niederquerschnittsreifen eingesetzt wird.