-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest ein Sensorelement enthaltenden Vollgummireifens aus einem Grundkörper, einem Laufflächenteil und seitlichen Reifenflanken, wobei der Grundkörper einen mit einer Felge in Kontakt kommenden Bodenteil und einen radial äußeren Elastikteil aufweist, wobei der Bodenteil und der Elastikteil durch mehrlagiges Wickeln kalandrierter oder extrudierter Kautschukmischungen aufgebaut werden und wobei der Grundkörper mit dem Laufflächenteil und den Reifenflanken versehen und anschließend vulkanisiert wird.
-
Die Erfindung betrifft ferner einen Vollgummireifen, welcher zumindest ein Sensorelement enthält und einen Laufflächenteil, seitliche Reifenflanken und einen Grundkörper aus einem mit einer Felge in Kontakt kommenden Bodenteil und einem radial äußeren Elastikteil aufweist.
-
Rohlinge für Vollgummireifen werden gemäß dem Stand der Technik in einem Aufbauverfahren gefertigt, bei dem einzelne kalandrierte Kautschukmischungen für den Bodenteil, den Elastikteil und den Laufflächenteil nacheinander mehrlagig auf einer Wickelvorrichtung, einer Wickelaufnahme, gewickelt werden und die seitlichen Reifenflanken angedrückt werden. Anschließend wird der fertig aufgebaute Reifenrohling in einer Heizform vulkanisiert, die im Laufflächenteil die gegebenenfalls vorgesehene Profilierung einprägt und dem Vollgummireifen die gewünschten Außenkonturen verleiht. Beim Vulkanisieren, d.h. der Umwandlung der Kautschukmischungen in vulkanisierten Gummi, finden massive und nicht beeinflussbare Fließprozesse der Kautschukmischungen statt.
-
Bei dem aus der
DE 10 2011 052 808 A1 bekannten, den üblichen Aufbau aufweisenden Vollgummireifen ist radial innerhalb des Laufflächenteiles ein Druck oder Verformungen erfassendes Sensorelement eingebaut. Diese Druckschrift enthält keine Hinweise, wie diese Sensorelemente eingebracht worden sind. Es ist daher davon auszugehen, dass sie während eines Wickelvorganges einer der Kautschukmischungsschichten positioniert werden.
-
Sensorelemente in Vollgummireifen sind von großem Interesse, da mit diesen insbesondere der „Produktlebenszyklus“, also die Reifenqualität, der meistens sehr teuren und aufwändig herzustellenden Vollgummireifen überwacht werden kann. Besonders problematisch ist nun der Einbau bzw. die Platzierung derartiger Sensorelemente in den Reifenrohling. Insbesondere die erwähnten Fließprozesse während der Vulkanisation bewirken, dass sich die Sensorelemente im fertig vulkanisierten Reifen nicht mehr an den ursprünglichen Positionen befinden und/oder dass die Sensorelemente im Zuge der Vulkanisation zerstört oder beschädigt werden. Mittels der bisher bekannten Verfahren ist es nicht gelungen, Sensorelemente auf zuverlässige Weise, vor Beschädigungen sicher sowie an definierten Positionen in Vollgummireifen einzubringen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine Positionierung der Sensorelemente beim Aufbau des Vollgummireifens ermöglicht, die ein Zerstören bzw. eine Beschädigung der Sensorelemente während der Vulkanisation verhindert. Der erfindungsgemäße Vollgummireifen soll entsprechend positionierte Sensorelemente aufweisen.
-
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit folgenden aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten gelöst:
- a) Bilden des Bodenteiles oder des Grundkörpers und anschließende Vulkanisation des Bodenteiles oder des Grundkörpers in einer ersten Heizform unter Ausbilden einer Oberfläche mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Oberseite und Seitenwänden,
- b) Ausbilden zumindest einer Vertiefung an der Oberfläche des vulkanisierten Bodenteiles bzw. Grundkörpers,
- c) Einbringen zumindest eines Sensorelementes in die Vertiefung,
- d) Aufbauen des Bodenteiles bzw. des Grundkörpers zum kompletten Vollgummireifen und Vulkanisieren des Vollgummireifens in einer zweiten Heizform.
-
Ein Vollgummireifen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensorelement entweder zwischen einer seitlichen Reifenflanke und dem Grundkörper oder zwischen dem Bodenteil und dem Elastikteil positioniert ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Anbringung der Sensorelemente sind diese an den betreffenden Reifenbauteilen derart fixiert, dass sich ihre Position beim weiteren Reifenaufbau und der Vulkanisation nicht verändert. Zusätzlich sind die Sensorelemente während des Betriebes der Vollgummireifen gegen ein Verrutschen innerhalb der Vollgummireifen zuverlässig gesichert. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen besonders „schonenden“ Einbau der Sensorelemente in Vollgummireifen, der sicherstellt, dass die Sensorelemente über die Lebensdauer der Vollgummireifen in voll funktionsfähigem Zustand bleiben.
-
Die Erfindung gestattet es daher, zuverlässig physikalische Größen (Temperatur und Druck), die über den Reifenzustand Auskunft geben, während des Betriebes des Fahrzeuges zu erfassen und aufzuzeichnen. Die Messdaten können nachfolgend entsprechend ausgewertet werden, wodurch die Kenntnisse über sich ändernde physikalische Größen während der Reifennutzung erweitert werden können. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Qualität von Reifenbauteilen bzw. deren im Zuge des Betriebes stattfindende Alterung und/oder Qualitätsabnahme zu überwachen. Alterung tritt beispielsweise durch die im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen von etwa 120° bis 130°C auf, bei welchen sich die Polymerketten der Kautschuke der Gummimaterialien abbauen, was die Härte des Gummimaterials reduziert und derart die Reifenqualität beeinträchtigt. Für die Runderneuerung des Vollgummireifens ist dabei insbesondere die Qualität des von außen nicht sichtbaren Grundkörpers von besonderem Interesse. Ferner können Einfederungswege und die Steifigkeit des Gesamtreifens in Abhängigkeit von der Nutzungsdauer erfasst werden. Dies erfolgt insbesondere mittels einer im Ultraschallbereich schwingenden Bodenplatte, die das Signal, insbesondere ein Reflexionssignal, der Sensorelemente aufnehmen und verarbeiten kann. Gemäß der Erfindung eingebaute Sensorelemente stellen ein zuverlässiges Überwachungssystem für Vollgummireifen sowie ein Frühwarnsystem zur Verfügung, welches rechtzeitig vor einem drohenden Reifenausfall warnt.
-
Zusätzlich können die aus den physikalischen Größen gewonnen Informationen zur weiteren zielgerichteten Entwicklung von Vollgummireifen verwendet werden. Ferner ist es für Kunden möglich, den Lebenszyklus des Vollgummireifens nachzuvollziehen und die Reifenqualität zu kontrollieren. Werden die aufgezeichneten Daten entsprechend übertragen bzw. übermittelt, ist auch eine zentrale Überwachung der Bereifung von Fahrzeugflotten möglich.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a bis 1d aufeinanderfolgende Verfahrensstadien beim Aufbau eines Vollgummireifens, gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung,
- 2a bis 2d aufeinanderfolgende Verfahrensstadien beim Aufbau eines Vollgummireifens, gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung, und
- 3a bis 3d aufeinanderfolgende Verfahrensstadien beim Aufbau eines Vollgummireifens, gemäß einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung.
-
Gemäß der Erfindung gefertigte und ausgeführte Vollgummireifen sind insbesondere Reifen für mobile Arbeitsmaschinen, wie Flurförderzeuge, beispielsweise Gabelstapler oder Telehandler.
-
1d, 2d und 3d zeigen Querschnitte eines Vollgummireifens aus einem Grundkörper 1, einem Laufflächenteil 2 und seitlichen Reifenflanken 4. Der Grundkörper 1 weist einen radial inneren Bodenteil 1a und einen auf diesem angeordneten radial äußeren Elastikteil 1b auf. Der Bodenteil 1a, der Elastikteil 1b und der Laufflächenteil 2 bestehen aus verschiedenen vulkanisierten Gummimaterialien und sind jeweils aus einer separaten, auf die erwünschten Eigenschaften des betreffenden Bauteiles abgestimmten Kautschukmischung gefertigt.
-
Der Bodenteil 1a besteht üblicherweise aus einem harten Gummimaterial und enthält zumindest ein zugfestes Insert - bei der dargestellten Ausführungsform fünf in Umfangsrichtung des Reifens umlaufende zugfeste metallische Kerne 3 - und ist jener Teil des Vollgummireifens, welcher mit einer Felge in Kontakt kommt. Das Gummimaterial des Elastikteiles 1b ist insbesondere hinsichtlich der erwünschten Federungs- und Dämpfungseigenschaften optimiert und bildet eine elastische Zwischenschicht. Der Laufflächenteil 2 kann in an sich bekannter Weise mit einer Profilierung versehen sein und komplettiert gemeinsam mit den seitlichen Reifenflanken 4 den Vollgummireifen, wobei die Reifenflanken 4 den Grundkörper 1 abschnittsweise seitlich bedecken. Die Reifenflanken 4 bestehen vorzugsweise aus dem Gummimaterial des Laufflächenteiles 2.
-
Bei der in den 1a bis 1d veranschaulichten Variante der Erfindung wird vorerst der Grundkörper 1 insbesondere in an sich bekannter Weise auf einer nicht gezeigten Wickelaufnahme aufgebaut, an welcher die für den Bodenteil 1a und den Elastikteil 1b vorgesehenen Kautschukmischungen in Form von kalandrierten oder extrudierten dünnen Lagen aufgewickelt werden. Auf einer Lage 1'a (Fig. la), welche üblicherweise die erste Lage der für den Bodenteil 1a vorgesehenen Kautschukmischung ist, werden die Kerne 3 in der vorgesehenen Anzahl nebeneinander platziert. Auf den fertig aufgebauten Bodenteil 1a wird die Kautschukmischung des Elastikteiles 1b lagenweise aufgewickelt und dadurch der Grundkörper 1 fertig aufgebaut. Der fertig aufgebaute Grundkörper 1 wird in einer ersten Heizform, die dem Grundkörper 1 die gewünschte und vorgesehene Querschnittsgestalt verleiht, unter entsprechender Zufuhr von Wärme und bei entsprechender Temperatur entweder vorvulkanisiert oder ausvulkanisiert.
-
An der Außenseite des vulkanisierten Grundkörpers 1 wird durch Anschleifen im Elastikteil 1b zumindest eine seichte Vertiefung 5 ausbildet (1b). Die Vertiefung 5 ist insbesondere eine in Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung. Alternativ kann lokal eine einzige Vertiefung 5 oder es kann eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Vertiefungen 5 ausgebildet werden. Im nächsten Verfahrensschritt wird in der bzw. jeder Vertiefung 5 ein Sensorelement 6 positioniert, dessen Abmessungen mit jenen der Vertiefung(en) 5 zumindest weitgehend übereinstimmen. Um ein zuverlässiges Anhaften des Sensorelementes 6 bzw. der Sensorelemente 6 zu gewährleisten, wird dieses bzw. werden diese oder der Boden der Vertiefung(en) 5 mit einem üblichen Primer (Haftvermittler) behandelt. 1c zeigt ein in der Vertiefung 5 positioniertes Sensorelement 6.
-
Der mit zumindest einem Sensorelement 6 versehene Grundkörper 1 wird auf eine felgenähnliche Wickelvorrichtung aufgespannt und mit dem Laufflächenteil 2 komplettiert, wobei der Laufflächenteil 2 insbesondere aus mehreren Lagen der entsprechenden kalandrierten oder extrudierten Kautschukmischung aufgebaut wird und die aus einer Kautschukmischung bestehenden unvulkanisierten Reifenflanken 4 seitlich angedrückt werden (1d). Der derart fertig aufgebaute Vollgummireifen wird in eine zweite Heizform eingebracht und in dieser ausvulkanisiert.
-
Bei der in den 2a bis 2d dargestellten Variante wird der Grundkörper 1 analog zum ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut und in einer ersten Heizform vorvulkanisiert oder ausvulkanisiert (2a). Der vulkanisierte Grundkörper 1 wird an zumindest einer seiner Seitenwände angeschliffen, sodass zumindest an einer Seitenwand eine seichte Vertiefung 5 ausgebildet wird. Bei der gezeigten Variante wird an jeder Seitenwand eine in den Grundkörper 1 hineinragende seichte Vertiefung 5 erstellt (2b). Anschließend wird in jede Vertiefung 5 ein Sensorelement 6 positioniert (2c), wobei ebenfalls ein entsprechende Vorbehandlung mit einem Primer erfolgen kann. Nachfolgend wird der Grundkörper 1 auf eine felgenähnliche Wickelvorrichtung aufgespannt und es werden analog zur ersten Ausführungsform der Laufflächenteil 2 aufgebaut und die unvulkanisierten Reifenflanken 4 seitlich angedrückt (2d). Der derart fertig aufgebaute Vollgummireifen wird in eine zweite Heizform eingebracht und in dieser ausvulkanisiert.
-
Bei den in 1a bis 1d und in 2a bis 2d veranschaulichten Varianten kann der vor- bzw. ausvulkanisierte mit zumindest einem Sensorelement 6 versehene Grundkörper 1 alternativ in eine Einspritzpresse eingebracht werden, in welcher durch Einspritzen einer Kautschukmischung der Laufflächenteil 2 und die seitlichen Reifenflanken 4 gebildet werden. Der derart komplettierte Reifen wird anschließend vulkanisiert.
-
Bei der in den 3a bis 3d veranschaulichten Variante wird im ersten Verfahrensschritt der Bodenteil 1a in der bereits beschriebenen Weise aufgebaut (3a) und anschließend in einer ersten Heizform vorvulkanisiert oder ausvulkanisiert, wodurch dem Bodenteil 1a die erwünschte und vorgesehene Querschnittsgestalt, insbesondere mit einer zylindermantelförmigen Oberseite, verliehen wird. Im nächsten Verfahrensschritt wird der Bodenteil 1a an seiner Oberseite angeschliffen, um zumindest eine seichte Vertiefung 5 auszubilden (3b). Nachfolgend wird in jede Vertiefung 5 zumindest ein Sensorelement 6 positioniert (3c), wobei vorzugsweise auch bei dieser Variante die Vertiefung(en) 5 und/oder das Sensorelement 6 bzw. die Sensorelemente 6 mit einem Primer vorbehandelt werden. Auf den Bodenteil 1a werden nachfolgend die Lagen der den Elastikteil 1b bildenden Kautschukmischung aufgewickelt. Der fertig aufgebaute Grundkörper 1 wird mit dem Laufflächenteil 2 und den Reifenflanken 4 versehen, der fertig aufgebaute Reifen wird in der zweiten Heizform wie bereits beschrieben vulkanisiert und zum Vollgummireifen fertiggestellt (3d).
-
Das Sensorelement 6 kann bzw. die Sensorelemente 6 können ferner vor dem Auflegen bzw. Anbringen in eine Kautschukmischung, insbesondere in eine dünne Kautschukmischungsschicht, eingewickelt werden, um ein besonders zuverlässiges Anhaften der Sensorelemente 6 sicherzustellen. Zur weiteren Haftverbesserung des Sensorelementes 6 bzw. der Sensorelemente 6 können der Bodenteil 1a und/oder der Elastikteil 1b im Bereich ihrer Vertiefung(en) 5, beispielsweise mittels eines Lasers, aufgeraut werden. In eine Vertiefung 5 können auch mehrere Sensorelemente 6 eingebracht werden.
-
Durch das erfindungsgemäße Anbringen der Sensorelemente 6 sind diese an den betreffenden Reifenbauteilen derart fixiert, dass sich ihre Position beim weiteren Reifenaufbau und der Vulkanisation nicht verändert. Zusätzlich sind die Sensorelemente 6 während des Betriebes der Vollgummireifen gegen ein Verrutschen innerhalb der Vollgummireifen zuverlässig gesichert. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen besonders „schonenden“ Einbau der Sensorelemente 6 in Vollgummireifen, der sicherstellt, dass die Sensorelemente 6 über die Lebensdauer der Vollgummireifen in voll funktionsfähigem Zustand bleiben.
-
Die Sensorelemente 6 enthalten insbesondere Temperatursensoren, Drucksensoren (Kraftaufnehmer) oder kombinierte Temperatur/Drucksensoren, die daher die Temperatur in dem an sie angrenzenden Gummimaterial und/oder die auf sie einwirkenden Kräfte messen. Die Sensorelemente 6 können in Metall oder Kunststoff eingebettet sein, wobei Kunststoff eine besonders dauerhaltbare Verbindung mit dem umgebenden Gummimaterial eingeht. Die Sensorelemente 6 können ferner unterschiedliche Formen aufweisen und beispielsweise, wie in den Figuren gezeigt, im Querschnitt eine flache Form aufweisen. Alternativ können die Sensorelemente 6 beispielsweise knopfartig gestaltet sein. Die Sensorelemente 6 können auch den kompletten Umfang des Reifens umlaufen.
-
Die Sensorelemente 6 können eine Vorrichtung zur drahtlosen Signalübertragung enthalten, um die Messwerte zu übertragen. Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur drahtlosen Signalübertragung ein Transponder, insbesondere ein handelsüblicher RFID-Transponder. Dadurch kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Signalübertragung zu einer Empfangsvorrichtung, welche sich beispielsweise in der mobilen Arbeitsmaschine selbst befindet, erfolgen. Dies ermöglicht auch eine Dokumentation der Daten mit hoher zeitlicher Auflösung, sodass der Reifen über seinen Lebenszyklus kontinuierlich überwacht werden kann. Durch die drahtlose Übertragung wird abgesehen von der Notwendigkeit, bei mobilen Arbeitsmaschinen eine entsprechende Antenne vorzusehen, kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Durch den Einsatz von Transpondern, die keine Energieversorgung durch Batterien benötigen und aus einem empfangenen Funksignal mit Spannung versorgt werden, wird ein jahrelanger Einsatz ermöglicht. Wie oben erwähnt sind hierfür kostengünstig verfügbare RFID-Transponder besonders gut geeignet.
-
Sind mehrere Sensorelemente 6 im Vollgummireifen eingebaut, ist eine Interaktion zwischen den Sensorelementen 6 möglich. Ferner ist auch eine Interaktion zwischen Sensorelementen 6 in den verschiedenen Vollgummireifen eines Fahrzeuges möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1.......................
- Grundkörper
- 1a .....................
- Bodenteil
- 1'a ....................
- erste Lage
- 1b .....................
- Elastikteil
- 2 .......................
- Laufflächenteil
- 3.......................
- Kern
- 4.......................
- Reifenflanke
- 5.......................
- Vertiefung
- 6 .......................
- Sensorelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011052808 A1 [0004]
