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Die Erfindung betrifft ein Vulkanisationswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Vulkanisationswerkzeug für Fahrzeugreifen, das mindestens zwei miteinander verbindbare Formteile aufweist, deren innenseitige Formflächen im zusammengesetzten Zustand eine Kavität mit der Negativform eines zu erzeugenden Fahrzeugreifens bilden, ist bekannt. Die Formflächen weisen hierbei Negativ-Profilelemente zur Formung von Positiv-Profilelementen des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens auf. Die Notwendigkeit der Entlüftung eines derartigen Vulkanisationswerkzeuges zur Herstellung eines Fahrzeugreifens während des Vulkanisationsvorganges ergibt sich aus dem Umstand, dass die in der Kavität des Vulkanisationswerkzeuges vorhandene Luft während des Vulkanisationsvorganges komprimiert wird und zu einer Ausbildung örtlicher Schwindstellen zwischen der inneren Oberfläche des Vulkanisationswerkzeuges und der Außenkontur des Reifenrohlings führen würde. Der in einem solchen Fall fehlende, direkte Kontakt zwischen der inneren Oberfläche des Vulkanisationswerkzeuges und dem Rohling führt nicht nur zu einer Eindellung des Rohlings an einer solchen Stelle, sondern darüber hinaus zu einer verringerten Heizung infolge des geringeren Wärmeleitvermögens von Luft gegenüber dem Metall des Vulkanisationswerkzeuges. Dies kann zudem auch zu einer unzureichenden Schwefelvernetzung des Gummiwerkstoffes führen und ein Werkstoffversagen des Fahrzeugreifens verursachen, sodass die Qualität eines auf diese Weise erzeugten Fahrzeugreifens minderwertig oder der Fahrzeugreifen vollständig unbrauchbar wäre. Laufflächenprofile von Reifen sind zudem sehr detailreich und beispielsweise mit Längs- und Quernuten sowie zahlreichen, teils sogar gewundenen, Einschnitten, nachfolgend auch als „Rillen“ bezeichnet, versehen, die so genannte "Negativ-Profilelemente" eingrenzen. Pneumatisch betrachtet unterteilen die zahlreichen Vorsprünge der inneren Oberfläche des Vulkanisationswerkzeuges das abzuführende Luftvolumen daher in voneinander isolierte Kammern, von denen jede zumindest ein Entlüftungsmittel benötigt. Einige Vulkanisationsformen für die Herstellung eines Fahrzeugreifens weisen eine große Vielzahl einzelner, als Entlüftungsbohrungen ausgeführter Entlüftungsmittel auf, wobei derzeit zwischen 1000 und 3000 Entlüftungsbohrungen den Regelfall bilden. Die Entlüftungsbohrungen haben bei bekannten Vulkanisationswerkzeugen je nach erforderlicher Tiefe einen Durchmesser von etwa 0,7 bis 1,5 mm. Eine typische PKW-Sommerreifenform verfügt über etwa 2000 Entlüftungsbohrungen, eine typische PKW-Winterreifenform über etwa 3000 Entlüftungsbohrungen. Als nachteilig ist es hierbei jedoch anzusehen, dass während des Vulkanisationsvorganges Teile des flüssigen Gummiwerkstoffes in die Entlüftungsbohrungen fließen können und demzufolge der fertig gestellte Fahrzeugreifen kleine Noppen oder Fäden, so genannte „Austriebe“, aufweist, die sich entweder während des Einsatzes des Fahrzeugreifens abtrennen oder nach der Entnahme des Fahrzeugreifens aus dem Vulkanisationswerkzeug mechanisch entfernt werden müssen. Dieser auch als „Trimmen“ bezeichnete Arbeitsgang bedeutet jedoch einen zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung des Fahrzeugreifens.
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Eine diesbezügliche Verbesserung stellen Ventile dar, die in das Vulkanisationswerkzeug eingesetzt werden und die hier eine Entlüftungsfunktion ausüben. Jedes der Ventile wird in eine geschlossene Stellung gedrückt, wenn die Gummimischung während des Prägens des Rohlings des Fahrzeugreifens mit dem Ventil in Kontakt kommt. Dabei muss hingenommen werden, dass für einen hundertprozentigen Austrieb der Luft aus der Kavität des Vulkanisationswerkzeuges einige der Ventile eine Nuance zu spät schließen. Dies hat jedoch zur Folge, dass kreisringartige Austriebe am Fahrzeugreifen entstehen, die optisch erkennbar, jedoch in der Regel so klein sind, dass ihr Vorhandensein toleriert wird. Bei der Entnahme des Fahrzeugreifens aus dem Vulkanisationswerkzeug werden die Ventile durch eine schwache Feder jedes der Ventile in eine geöffnete Stellung gedrückt. Derartige verschließbare Entlüftungsventile sind in der
DE 195 43 276 A1 offenbart und finden beispielsweise als sogenannte „Eurovents“ Verwendung. Ein Eurovent weist in einer bestimmten Ausführungsform eine aus Metall gefertigte Hülse auf, in welcher zur Abdichtung der Formfläche ein entgegen der Kraft einer Feder verschließbarer Ventilteller an einem Schaft (zusammen als „Stift“ bezeichnet) angeordnet ist, welcher das Hülsenende in der Ebene der Formfläche nach Luftausleitung verschließt. Dieses Ventil vermeidet Austriebe am Fahrzeugreifen, da der Ventilteller das Entlüftungsmittel mit der Formfläche fluchtend komplett verschließt und kein flüssiges Gummimaterial in den Entlüftungskanal eindringen kann. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass das durch die Verwendung einer Feder einen aufwändigen Aufbau aufweisende Eurovent verschmutzungsanfällig ist, weil beispielsweise unter den Tellerrand gelangendes Gummimaterial das Ventil verschmutzt, verklebt und dadurch unbrauchbar macht. Dieser nachteilige Effekt wird durch moderne Kautschukmischungen, die alternative Weichmacher enthalten, noch verstärkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vulkanisationswerkzeug bereitzustellen, dass die Produktion von Fahrzeugreifen mit gleich bleibend hoher Qualität durch Verbesserung der Entlüftung des Vulkanisationswerkzeuges ermöglicht, wobei seine Herstellung und Ausführung einfach sein sollte.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.
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Ein Vulkanisationswerkzeug für Fahrzeugreifen, das mindestens zwei miteinander verbindbare Formteile aufweist, deren innenseitige Formflächen im zusammengesetzten Zustand eine Kavität mit der Negativform eines zu erzeugenden Fahrzeugreifens bilden, wobei:
- – die Formflächen Negativ-Profilelemente zur Formung von Positiv-Profilelementen des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens aufweisen,
- – in die Formflächen Entlüftungsmittel eingebracht sind,
- – ein Entlüftungsmittel einen zylindrischen Entlüftungskanal mit einem darin eingesetzten, auswechselbaren Stift zur Abführung der Luft aus dem Vulkanisationswerkzeug und zur Vermeidung des Eindringens flüssigen Gummiwerkstoffes in den Entlüftungskanal aufweist,
- – der Stift in Bezug auf seine Längserstreckung aus zwei Bereichen besteht, von denen der erste, formflächenseitige Bereich eine Geometrie aufweist, die komplementär zu einer in die Formfläche eingebrachten Lagerfläche gestaltet ist,
- – dieser erste Bereich des Stiftes den Entlüftungskanal auf Höhe der Formfläche bis auf einen den Stift in Längsrichtung durchlaufenden Entlüftungsschlitz verschließt,
- – der zweite, sich an den ersten Bereich anschließende Bereich den übrigen Stift umfasst und einen geringeren Durchmesser als der Entlüftungskanal aufweist, so dass ein Ringspalt zwischen der Wandung des Entlüftungskanals und dem Stift verbleibt,
- – sich der Entlüftungsschlitz in Längsrichtung des Stiftes vollständig durch den ersten Bereich hindurch erstreckt und bis in den zweiten Bereich hineinreicht, so dass ein Ende des Entlüftungsschlitzes in den Ringspalt des Entlüftungskanals mündet, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsschlitz mittels einer Mikrosäge in den Stift eingebracht ist.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass die in den Entlüftungskanal eingesetzten Stifte keine Federn aufweisen und die damit gebildeten Ventile wesentlich einfacher aufgebaut sind, als bisher bekannte Systeme. Zudem wird durch ein derartiges Ventil eine zuverlässige Abdichtung des Entlüftungskanals gewährleistet, wobei lediglich der durch das Mikrosägeverfahren hergestellte Entlüftungsschlitz eine durchgehende Öffnung zur freien Atmosphäre bildet und damit das Vulkanisationswerkzeug entlüftet. Dieser Schlitz kann mit der Mikrosäge derart schmal ausgeführt werden, dass während des Vulkanisationsvorganges kein Eindringen des flüssigen Gummiwerkstoffes in den Entlüftungsschlitz erfolgt. Damit lässt sich die Qualität und die Optik des herzustellenden Fahrzeugreifens insgesamt wesentlich verbessern. Aufwändige Nacharbeiten können vollständig entfallen. Mikrosägen in der hier verwendeten Art sind üblicherweise nur für chirurgische Anwendungen bekannt. Die Verwendung für ein Vulkanisationswerkzeug eines Fahrzeugreifens stellt daher einen vollkommen neuen Einsatzbereich für eine derartige Mikrosäge dar.
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Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Entlüftungsschlitz des Stiftes als ein Einfachschlitz, ein Kreuzschlitz oder ein geschwungen geformter Entlüftungsschlitz ausgeführt ist. Anders ausgedrückt kann der Entlüftungsschlitz eine beliebige Geometrie aufweisen, soweit dies mit einer Mikrosäge realisierbar ist.
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Als eine bevorzugte Breite des Entlüftungsschlitzes ist eine Breite zwischen 30 und 150 µm anzusehen. Entlüftungsschlitze mit derartig geringen Abmessungen leiten die im Vulkanisationswerkzeug vorhandene Luft zuverlässig ab, ohne dass der flüssige Gummiwerkstoff in den Entlüftungsschlitz eingesaugt beziehungsweise eingepresst werden kann. Das Entlüftungsmittel verstopft dadurch nicht und ist über einen langen Zeitraum wartungsfrei einsetzbar, was insbesondere die Wartungskosten eines derartigen Vulkanisationswerkzeuges erheblich reduziert.
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Als besonders vorteilhaft hat sich darüber hinaus eine Breite des Entlüftungsschlitzes herausgestellt, die zwischen 50 µm bis 100 µm beträgt.
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Da in einem Vulkanisationswerkzeug eine Vielzahl derartiger Entlüftungskanäle mit darin eingesetzten Stiften zum Einsatz kommen, spielt auch die Montagefreundlichkeit eine ganz wesentliche Rolle. Hierzu geht ein weiterführender Vorschlag der Erfindung dahin, dass für die Montage des Stiftes der erste Bereich des Stiftes eine Schraubenkopfform mit einer komplementär zu der in die Formfläche eingebrachten Lagerfläche gestalteten, konischen Dichtfläche aufweist. Darüber hinaus hat sich eine derartige Dichtfläche als optimale Abdichtung des Entlüftungskanals erwiesen.
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Um das aus Entlüftungskanal und Stift bestehende Ventil nach der Erfindung innerhalb des Entlüftungskanals zu fixieren, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn der zweite Bereich des Stiftes einen Fixierungsabschnitt aufweist, mit dem er in einen korrespondierenden Teil der Wandung des Entlüftungskanals einsetzbar ist. Dieser Fixierungsabschnitt kann beispielsweise aus einem widerhakenartigen Bereich bestehen, der eine entsprechend geformte Kontur des Entlüftungskanals hintergreift. Ebenso ist zum Beispiel auch ein Klemmbereich vorstellbar.
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Zur Verbesserung der Fixierung des Stiftes in dem Entlüftungskanal wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der Fixierungsabschnitt durch mindestens einen Schlitz in wenigstens zwei elastisch verformbare Teile unterteilt ist. Hierbei lässt sich durch die elastische Ausführung eines Teils des Stiftes eine wesentlich vereinfachte Montage umsetzen, was insbesondere im Zusammenhang mit der zuvor bereits erwähnten, widerhakenartigen Eingriffskontur von Vorteil ist. Sofern dies tatsächlich nötig werden sollte, kann auf Grund der elastischen Verformbarkeit auch eine Demontage des Stiftes erfolgen.
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Die mit dem Vulkanisationswerkzeug nach der Erfindung hergestellten Fahrzeugreifen können Ganzjahresreifen, Sommerreifen, Winterreifen beziehungsweise Fahrzeugreifen mit Spikebesatz sein. Als Beispiele für herstellbare Fahrzeugreifen seien an dieser Stelle nicht abschließend Industriereifen, PkW-, LKW- oder Fahrradreifen genannt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
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1: eine vereinfachte, räumliche Darstellung eines Vulkanisationswerkzeuges,
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2: ein Schnitt durch einen Entlüftungskanal mit einem eingesetzten Stift,
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3: eine spezielle Ausführungsvariante eines Stiftes,
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4: beispielhaft eine Ausführungsvariante für eine Mikrosäge und
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5: beispielhaft vier verschiedene Ausführungsvarianten eines Entlüftungsschlitzes in einem Stift.
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Die 1 zeigt beispielhaft eine räumliche Darstellung eines Vulkanisationswerkzeuges 1 für einen Fahrzeugreifen 2. Das Vulkanisationswerkzeug 1 besteht aus mehreren Formteilen 3, deren innenseitige Formflächen 4 im zusammengesetzten Zustand eine Kavität 5 bilden. Die Kavität 5 bildet dabei die Negativform des zu erzeugenden Fahrzeugreifens 2, wobei die Formflächen 4 in der 1 nicht dargestellte Negativ-Profilelemente 6 zur Formung von Positiv-Profilelementen des zu vulkanisierenden Fahrzeugreifens 2 aufweisen. In die Formflächen 4 sind darüber hinaus in der 1 ebenfalls nicht dargestellte Entlüftungsmittel 7 eingebracht.
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Aus der 2 geht beispielhaft ein Entlüftungsmittel 7 hervor, dass im vorliegenden Fall aus einem Entlüftungskanal 8 besteht, der in die Formflächen 4 eines Formteils 3 des Vulkanisationswerkzeuges 1 eingebracht ist. In dem Entlüftungskanal 8 befindet sich ein Stift 9, der aus einem ersten, schraubenkopfartig, also sich konisch verjüngenden Bereich 10 und einem sich an diesen ersten Bereich 10 unmittelbar und einstückig anschließenden, zweiten Bereich 11 besteht. Der erste Bereich 10 des Stiftes 9 liegt dabei mit seiner Außenoberfläche dichtend an einer komplementär geformten und in die Formfläche 4 eingebrachten Lagerfläche 12 an. Die Besonderheit der dargestellten Ausführungsform des Entlüftungsmittels 7 besteht darin, dass in dem Stift 9 ein mit einer Mikrosäge 17 eingebrachter Entlüftungsschlitz 13 vorhanden ist, wobei dieser Entlüftungsschlitz 13 eine Verbindung zwischen der Kavität 5 des Vulkanisationswerkzeuges 1 und der freien Atmosphäre bildet. Hierzu weist der Entlüftungsschlitz 13 eine Länge auf, die sich, ausgehend von seinem ersten Bereich 10, bis in den zweiten Bereich 11 erstreckt. Folglich ragt das Ende 16 des Entlüftungsschlitzes 13 bis in den zweiten Bereich 11 des Stiftes 9 hinein. In diesem Bereich 11 weist der Stift 9 zumindest abschnittsweise einen Durchmesser auf, der geringer ist, als der Durchmesser des Entlüftungskanals 8. Dies hat zur Folge, dass zwischen der Außenoberfläche des Stiftes 9 in dessen zweitem Bereich 11 und der Wandung 15 des Entlüftungskanals 8 ein Ringspalt 14 verbleibt, der einen Übergang zur freien Atmosphäre bildet und damit die Luft aus dem Vulkanisationswerkzeug 1 über den Entlüftungsschlitz 13 abführt. Eine weitere Besonderheit des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Endstück des zweiten Bereiches 11 des Stiftes 9 mit einem Schlitz 19 ausgestattet ist, der dazu führt, dass der dadurch gebildete Fixierungsabschnitt 18 zwei elastisch verformbare Schenkel aufweist, die nach Einsetzen des Stiftes 9 in den Entlüftungskanal 8 korrespondierende Gegenkonturen hintergreifen und den Stift 9 damit lösbar in dem Entlüftungskanal 8 fixieren.
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Die 3 zeigt eine weitere, spezielle Ausführungsvariante eines Stiftes 9, wie er in einen Entlüftungskanal 8 eingesetzt werden kann. Im Unterschied zu der Ausführungsvariante, die im Zusammenhang mit der 2 beschrieben wurde, verfügt dieser Stift 9 über einen Fixierungsabschnitt 18, der lediglich über eine zu dem Entlüftungskanal 8 in diesem Bereich komplementäre Kontur verfügt und mit dem Fixierungsabschnitt 18 im Sinne einer Klemmung festsitzend in den Entlüftungskanal 8 eingesetzt wird. Folglich ist dieser Stift 9 im Bereich des Fixierungsabschnittes 18 nicht elastisch verfombar.
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Die 4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Mikrosäge 17, die dazu verwendet wird, den Entlüftungsschlitz 13 in den Stift 9 des Entlüftungsmittels 7 einzubringen. Das Sägeblatt einer derartigen Mikrosäge 17 ist mit einem Querschnitt ausgestattet, der es erlaubt, einen Entlüftungsschlitz 13 in den Stift 9 zu sägen, der eine Breite zwischen 50 µm bis 100 µm aufweist.
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In den Bildteilen a), b), c) und d) der 5 sind beispielhaft vier verschiedene Ausführungsvarianten für den Entlüftungsschlitz 13 in einem Stift 9 dargestellt. So kann der Entlüftungsschlitz 13, wie es im Bildteil a) zu erkennen ist, geradlinig ausgeführt sein. Eine weitere Möglichkeit zeigt der Bildteil b). Hier wurde der Entlüftungsschlitz 13 als ein Kreuzschlitz mit drei Verzweigungen gestaltet. Wie weiterhin aus dem Bildteil c) hervorgeht, ist es jedoch ebenso möglich eine gewundene Schnittform des Entlüftungsschlitzes 13 zu erzeugen. Der Bildteil d) zeigt schließlich noch eine weitere Variante eines Kreuzschlitzes als Ausführungsbeispiel für einen Entlüftungsschlitz 13.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vulkanisationswerkzeug
- 2
- Fahrzeugreifen
- 3
- Formteil
- 4
- Formfläche
- 5
- Kavität
- 6
- Negativ-Profilelement
- 7
- Entlüftungsmittel
- 8
- Entlüftungskanal
- 9
- Stift
- 10
- erster Bereich
- 11
- zweiter Bereich
- 12
- Lagerfläche der Formfläche
- 13
- Entlüftungsschlitz
- 14
- Ringspalt
- 15
- Wandung
- 16
- Ende des Entlüftungsschlitzes
- 17
- Mikrosäge
- 18
- Fixierungsabschnitt
- 19
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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