DE3011199A1

DE3011199A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE3011199A1
Application number: DE19803011199
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. 2807 Achim Fink
Original assignee: Desma Werke GmbH
Current assignee: Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1980-03-22
Publication date: 1981-10-01
Also published as: US4448620A; JPS56144946A; FR2478526A1; US4444612A; JPH0259052B2; GB2072086A; GB2072086B; IT1135678B; IT8120630A0; DE3011199C2; FR2478526B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugreifen mit Karkasse, Lauffläche und Seitenteilen durch Spritzgießen und Vulkanisieren von Gummi in einer Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung.

In der Praxis werden Fahrzeugreifen (Luftreifen) ganz überwiegend nach langjährig bekannten, arbeitsintensiven Verfahren hergestellt. Danach werden die Karkasse und die Seitenteile auf einer sogenannten Reifenaufbaumaschine unter Verwendung von Rohgummiteilen gefertigt und letztere vorvulkanisiert. Danach wird die anderweitig vorbereitete bzw. hergestellte und vorvulkanisierte Lauffläche (ohne Reifenprofil) auf die Karkasse aufgebracht. Der im Aufbau komplette Fahrzeug-

Elngeaindte Modell» werden noch 2 Moneten, lall· nicht zurückgefordert, vemldilel, Mündliche Abreden, Inibelondere durch F#rn«precher, bedürfen ichrlftllcher Bestätigung. — DI· In Rechnung gestellten Kosten lind mit Rechnimgsdatum ohne Abzug ((Wig. — Bei veripeteter Zahlung werden Bankzlnien berechnet.

Gerichtiitand und ErfUllungiort Bremen. Bremer Bank, Bremen, Nr. 2310028 Die Sparks«· In Bremen, Nr. 1045855 ■ Potucheckkonto: Hamburg 22952-202

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reifen wird sodann in eine Vulkanisierpresse eingesetzt und in dieser durch Ausvulkanisieren fertiggestellt, wobei zugleich das erforderliche Reifenprofil erzeugt wird. Die Lauffläche kann dabei entweder als endliches Stück (Streifen) oder als endloser Ring auf die Karkasse aufgebracht werden. Bei der letztgenannten Alternative erfolgt dabei ein Aufweiten des Laufstreifens. Die anderweitig gefertigten und vorvulkanisierten Laufflächen werden nach diesena üblichen Herstellungsverfahren in einem Zwischenlager bereitgehalten und diesem nach Fertigungsbedarf entnommen.

Diese konventionelle Reifenfertigung ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig wegen der Vielzahl von zum Teil manuell auszuführenden Arbeitsschritten. Der fertige Fahrzeugreifen ist zudem häufig ungleichförmig ausgebildet, so daß Unwuchten entstehen, insbesondere im Bereich der voluminösen Lauffläche.

Die Lauffläche kann bei diesem Verfahren auch durch Spritzgießen von Gummi vorgefertigt werden, wodurch allerdings lediglich dieser Verfahrensschritt vereinfacht ist.

Trotz des Aufwandes und der sonstigen Nachteile dieses konventionellen Verfahrens der Reifenherstellung ist es bisher nicht gelungen, die Spritzgießtechnik in nennenswertem Umfange in die Praxis einzuführen.

Durch die DE-PS 25 14 973 ist ein Vorschlag für die Herstellung von Fahrzeugreifen durch Spritzgießen bekanntgeworden, bei dem die aus Gummi bestehenden Teile, nämlich die Seitenteile und die Lauffläche, durch Spritzgießen hergestellt werden. Zu diesem Zweck ist eine besonders konstruierte Spritz-

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gießform vorgesehen, in die Karkasse und gegebenenfalls ein Gürtel (auf einem Kern sitzend) eingebracht werden. Die Herstellung bzw. Fertigstellung des Reifens erfolgt in zwei Spritztakten. Dabei werden bei entsprechender Ausgestaltung der Spritzgießform zuerst in entsprechenden Formhohlräumen die Seitenteile des Reifens gefertigt. Nach einem Umbau der Spritzgießform wird sodann die Lauffläche gespritzt, und zwar unter gleichzeitigem Anformen an sowie Verbinden mit den zuvor hergestellten Seitenteilen.

Das vorstehende Spritzgießverfahren bzw. die Spritzgieß vorrichtung setzen eine neuartige Reifenkonstruktion voraus, nämlich mit gegenüber dem bisherigen Aufbau dickeren Seitenteilen. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei diesem bekannten Verfahren im Bereich der Seitenteile das sonst bei konventionellen Fahrzeugreifen übliche Gewebe fehlt. Um dennoch hier eine ausreichende Zugbelastbarkeit zu gewährleisten, müssen die Seitenteile mit entsprechend höherer Wandungsdicke ausgebildet sein. Der so hergestellte Fahrzeugreifen hat dadurch andere Eigenschäften und auch ein anderes Verhalten als konventionelle Reifenkonstruktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Fahrzeugreifen durch Spritzgießen von Gummi vorzuschlagen, das bzw. die einen wirksamen Einsatz der Spritzgießtechnik für die Feifenfertigung ermöglichen, ohne daß sich daraus nachteilige Auswirkungen auf die Gestaltung oder Haltbarkeit des Reifens ergeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Lauffläche durch Spritzgießen in einem allseits geschlossenen Formhohlraum herge-

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stellt, sodann die Karkasse in die geöffnete Spritzgießform eingebracht und schließlich die Seitenteile hergestellt sowie unter Ausvulkanisieren des gesamten Reifens mit der Lauffläche verbunden werden.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß die voluminöse Lauffläche wegen der Materialanhäufung besonders kritisch ist. Um die Vorzüge des Spritzgießens uneingeschränkt zur Wirkung kommen zu lassen, wird die Lauffläche als erstes durch Spritzgießen in einer Spritzgießform hergestellt, die den Hohlraum allseits durch starre, unverrückbare und unelastische Formteile umschließt. Diese Lauffläche ergibt sich dadurch als rational gefertigtes, äußerst präzises Hauptteil des Reifens.

Die so hergestellte, mit dem kompletten Reifenprofil versehene, aber noch nicht ausvulkanisierte Lauffläche wird sodann in geeigneter Weise mit Karkasse und Seitenteilen versehen und schließlich aus vulkanisiert. Um die bisherige, eingeführte und bewährte Reifenkonstruktion unverändert zu übernehmen, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Herstellung der Karkasse mit den Seitenteilen in konventioneller Weise mit einer Reifenaufbaumaschine erfolgen. Die vorgenannten Teile werden sodann bei geöffneter Spritzgießform in diese eingesetzt und durch einen expandierbaren Kern, insbesondere durch einen bekannten air-bag, gegen die Lauffläche gedrückt und mit dieser schließlich durch Ausvulkanisieren verbunden.

Die durch Spritzgießen hergestellte Lauffläche wird so in der Spritzgießform gehalten, daß das empfindliche Reifenprofil in bzw. an den entsprechenden Formteilen bleibt, also nicht von diesen abgerissen wird. Die Spritzgießform wird demnach für

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die Einführung von Karkasse und Sejtenstreifen nach innen (im Bereich eines Kerns) geöffnet.

Weiterhin ist bei der Erfindung die Spritzgießform zugleich Vulkanisiervorrichtung. Die anderweitig gefertigten Seitenteile mit Karkasse werden in dieser Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung ausvulkanisiert. Dabei sind die Arbeitsschritte so aufeinander abzustimmen, daß die Spritzgießform und der Formling (Lauffläche) nach Beendigung des Spritzgießvorgangs keine nennenswerte Abkühlung erfahren, so daß die durch das Spritzgießen bei erhöhter Temperatur zugeführte Wärmeenergie für die nachfolgende Vulkanisation des kompletten Reifens erhalten bleibt. Hierin liegt ein wesentlicher Vorteil gegenüber einer Zwischenlagerung von gesondert hergestellten Laufflächen.

Auch bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren können die Seitenteile durch Spritzgießen gefertigt werden,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv so aufgebaut, daß ein Formhohlraum zur Aufnahme des Werkstoffes für die Lauffläche allseits durch hochbelastbare, dicht aneinanderschließende Formteile, insbesondere aus Metall, begrenzt ist. Diese sind so gestaltet und aneinandergesetzt, daß nach Herstellung der Lauffläche ein innenliegender starrer Kern durch Zusammenziehen einzelner Formteile durch einfache Bewegungsvorgänge aus der Spritzgießform herausgenommen und gegen einen air- bag mit Karkasse und Seitenformteilen ersetzt werden kann. In Schließstellung der Spritzgießform sind die Formteile exakt gegeneinander abgestützt, so daß die beim Spritzgiessen auftretenden hohen Drücke ohne Relatiwerschiebung der Formteile aufgenommen werden können.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen Teil einer Spritz-

gießform mit Angaben über Bewegungs- und

Funktions ablaufe,

Fig. 2 einen Teil der Spritzgießform mit durch Spritzgießen gefertigter Lauffläche im Radialschnitt bzw. in Ansicht,

Fig. 3 einen horizontalen bzw. queraxialen Schnitt A-A

der Spritzgießform gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Radialschnitt eines Teils der Spritzgieß-

und Vulkanisiervorrichtung bei Fertigstellung eines Reifens.

Ein Fahrzeugreifen besteht,üblicherweise aus einer Lauffläche ίο mit Reifenprofil 11, ■ aus Seitenteilen 12 und 13, einer innenv» j liegenden Karkasse 14 und im vorliegenden Fall einem Gürtel

15. ' «

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung geht davon aus, daß die Lauffläche 10 durch Spritzgießen und die Seitenteile 12 und 13 in herkömmlicher Weise in einer Reifenaufbaumaschine (nicht gezeigt) vorbereitet und sodann mit der Karkasse 14 an 'die Lauffläche 10 unter Aus vulkanisieren des kompletten Fahrzeugreifens verbunden werden. 30

Der vorstehende Verfahrensablauf vollzieht sich in einer Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung. Dabei zeigen Fig. 2

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und 3 Einzelheiten einer Spritzgießvorrichtung, nämlich einer Spritzgießform zur Herstellung der Lauffläche 10, während Fig. 4 die zu einer Vulkanisiervorrichtung umgewandelte Spritzgießvorrichtung schematisch wiedergibt. 5

Die Spritzgießvorrichtung bzw. -form gemäß Fig. 2 und 3 besteht aua einem ringförmigen Außenformteil 16 mit einer ebenfalls ringförmigen Ausnehmung zur Bildung eines Formhohlraums 17 für die Lauffläche 10. Die radial außenliegende Fläche des Formhohlraums 17 ist mit einer Profilierung versehen, durch die das Reifenprofil 11 bei der Herstellung der Lauffläche 10 ausgeformt wird. Die Außenform

16 besteht in Umfangs richtung aus einer Mehrzahl von Formteilsegmenten 18, die in Umfangs richtung passend und dichtend aneinanderschließen.

Auf der radial innenliegenden Seite wird der Formhohlraum

17 durch einen Kern 19 als Innenformteil begrenzt. Auch dieser Kern 19, der dichtend an dem Außenformteil 16 auliegt, besteht aus Kernsegmenten 20 und 21.

Dem Außenformteil 16 und dem Kern 19 sind starre, hochbelastbare Schließorgane zugeordnet, die durch Einsatz von Druckorganen (z. B. Druckzylindern - nicht dargestellt), die erforderlichen Schließ- und Dichtungakräfte auf Außenformteil 16 und Kern 19 übertragen.

Das Außenformteil 16 bzw. die Formteilsegmente 18 werden auf ihrer Außenseite durch einen Schließring 22 in Schließstellung beaufschlagt, der mit einer konischen Druckfläche an entsprechend schräg bzw. konisch geformten Gegenflächen 24 des Außenformteils 16 bzw. der Formteilsegmente 18 anliegt.

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Durch Aufwärtsbewegung des Schließrings 22 (bezogen auf Fig. 2) können die Fprmteilsegmente 18 des Außenformteils 16 entlastet bzw. freigegeben und in Radialrichtung auseinanderbewegt werden. Fig. 2 zeig! die Schließstellung des Schließringes 22.

Der Kern 19 bzw. die Kernsegmente 20 und 21 werden hier durch zwei von beiden Seiten her, nämlich in Axialrichtung, greifende Druckstücke 25 und 26 beaufschlagt. Auch diese sind konisch ausgebildet, nämlich mii( in Richtung auf eine mittlere Querebene) konisch konvergierenden Druckflächen 27 und 28, die an entsprechenden Gegenflächen 29 und 30 des Kerns 19 bzw. der Kernsegmente 20, 21 Anlage finden. Die genannten konischen Gegenflächen 29, 30 , die einen nach außen bzw. oben und unten divergierenden Innenraum begrenzen, sind durch einen mittigen Zentriervorsprung 31 des Kerns 19 voneinander geteilt. Eine Bewegung der Druckstükke 25, 26 gegeneinander hat demnach zur Folge, daß der K.-rn 19 bzw. die Kernsegmente 20, 21 radial nach außen und damit gegen das Außenformteil 16 gedruckt werden.

Außenformteil 16 und Kern 19 sind - neben bzw. oberhalb und unterhalb des Formhohlraums 17 - mit Dichtflächen 32 und 33 versehen, die konisch ausgebildet sind, und zwar derart, daß die Dichtflächen 32 des Außenformteils IG nach außen bzw. oben und unten divergieren. Entsprechend passend sind die Dichtflächen 33 des Kerns 19 ausgebildef. An diese letztgenannten Dichtflächen 33 schließt zentrisch ein in den Formhohlraum 17 ragender Vorsprung 34 des Kerns 19 an, der die Innenseite der Lauffläche 10 formt und hier zugleich in Verbindung mit den Dichtflächen 33 eine Zentrierung und Ausrichtung der Kern-

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- 13 segmente 20 und 21 in bezug auf das Au/tenformteil If) bewirkt.

Die vorstehend beschriebenen Formteile bestehen aus starrem, möglichst wärmeleitendem Material, insbesondere aus Metall. Die Formteile sind so aneinandergesetzt, daß der ringförmige Formhohlraum 17 für die Lauffläche 10 allseitig durch die Formteile umschlossen ist - mit Ausnahme eines im einzelnen nicht, gezeigten Systems von Einspritzkanälen. Es ist dadurch möglich, einen in allen Teilen präzisen Formling zu schaffen. 10

In der Spritzgießvorrichtung gemäß Fig. 2 und 3 wird durch Spritzgießen die Lauffläche 10 hergestellt und vorvulkanisiert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird gleichzeitig auf der Innenseite der Lauffläche 10 der Gürtel 15 mit an- bzw. eingeformt. Dieser gesondert hergestellte Gürtel 15 wird zu diesem Zweck vor dem Schließen der Form auf den Kern 19 aufgezogen, nämlich im Bereich des Vorsprungs 34.

Nach Fertigstellung der (vorvulkanisierten) Lauffläche 10 durch Spritzgießen wird die Spritzgießvorrichtung gemäß Fig. 2 und 3 geöffnet, und zwar - wie in Fig. 1 angedeutet - durch Zurückziehen von innenliegenden Formteilen, nämlich durch Zusammenziehen und Herausnehmen des Kerns 19. Dies geschieht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Weise, daß zunächst die Druckstücke 25, 26 zurückgezogen werden durch Bewegung in Axial richtung. Sodann werden in Radialrichtung die Kernaegmente 20, 21 zum Mittelpunkt der kreisförmigen Spritzgießvorrichtung bewegt, und zwar zunächst die Kernsegrnente und danach die Kernsegmente 21. Die erstgenannten sind zu diesem Zweck mit parallel zur Bewegungsrichtung weisenden Seitenflächen 36 ausgestattet. Demgegenüber haben die Kernsegmente 21 stark konvergierende Seitenflächen 37. Die Kernseg-

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mente 20 und 21 sind in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet (Fig. 3), so daß das Zusammenfahren des Kerns 19 zwängungsfrei vonstatten gehen kann.

Das Außenformteil 16 mit dem im Formhohlraum 17 befindlichen Formling (Lauffläche 10) bleibt in der Schließstellung gemäß Fig. 2 und 3. Die Lauffläche 10 wird demnach nicht vom Außenformteil 16 gelöst.

In die innen offene und freie Spritzgießvorrichtung wird nunmehr eine Karkasse 14 mit anderweitig vorgeformten und vorvulkanisierten Seitenteilen 12 und 13 eingesetzt. Dieser Teil des Reifens, nämlich Karkasse 14 mit Seitenteilen 12,13, befindet sich auf einer expandierbaren Innenform, die hier als air-bag 38 ausgebildet ist. Dieser air-bag 38 wiederum ist Bestandteil von Seitenformteilen 39 und 40, die zur Formung der Außenseite der Seitenteile 12 und 13 dienen und zusammen mit dem air-bag 38 sowie mit Karkasse 14 und Seitenteilen und 1 3 in die bisherige Spritzgießvorrichtung eingesetzt werden.

Die Seitenformteile 39 und 40 sind dabei so ausgebildet, daß radial außenliegende Dichtflächen 41 und 42 aufgrund konischer Gestaltung passend an den Dichtflächen 32 des Außenformteils 16 Anlage erhalten.

Durch Aufblasen des air-bag 38 in bekannter Weise wird sodann die Karkasse 14 mit den Seitenteilen 12, 13 an die Lauffläche 10 bzw. an die Seitenformteile 3 9, 40 gedrückt. Die in Fig. 4 gezeigte Form dient nunmehr als Vulkanisiervorrichtung zum Ausvulkanisieren des kompletten Reifens unter Verbindung von Lauffläche 10 und Seitenteilen 12 und 13 miteinander.

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Die Seitenteile 12, 13 mit der Karkasse 14 können in einer
bekannten Reifenaufbaumaschine gefertigt und vorvulkanisiert sein. Es ist aber auch möglich, die Seitenteile 12, 13 durch Spritzgießen zu fertigen.

Die vorliegend dargestellte Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung ist horizontalliegend auf einem Lagerring 43 angeordnet, der Bestandteil einer umfänglichen Reifenfertigungsanlage sein kann.

Meissner & Bolte
Patentanwälte

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Claims

Ansprüche:

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Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugreifen mit Karkasse, Lauffläche und Seitenteilen durch Spritzgiessen und Vulkanisieren von Gummi in einer Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Lauffläche (10) durch Spritzgießen in einem allseits geschlossenen Formhohlraum (17) einschließlich eines Reifenprofils (11) hergestellt, sodann die Karkasse (14) in die geöffnete Spritzgießform eingebracht und schließlich die Seitenteile (12, 13) hergestellt sowie unter Ausvulkanisieren des kompletten Reifens mit der Lauffläche (10) verbunden werden.

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Eingesandte Modelle werden nach 2 Moneten, (all· nidil zurückgefordert, vernichtet. Mündlich· Abreden, Insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. — Die In Rechnung gestellten Kosten sind mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet.

Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen. Bremer Bank, Bremen, Nr. 2310028 Die Sparkasse In Bremen, Nr. 1045S5S · Postscheckkonto: Hamburg 33952-202

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (12, 13) mit der Karkasse (14) auf einer (herkömmlichen) Reifenaufbaumaschine gefertigt und sodann in die Spritzgieß vorrichtung mit der durch Spritzgießen hergestellten Lauffläche (10) eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein eventuell eingebauter Gürtel (15) in den Formhohlraum (17) für die Lauffläche (10) innenseitig eingelegt und mit dieser verbunden wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (12, 13) mit der Karkasse (14) auf einem expandierbaren Kern (air-bag 38) sitzend in die Spritzgießform eingesetzt und durch diese an Formwandungen und Lauffläche (10) angedrückt werden.

5. Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung zum Herstellen von Fahrzeugreifen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum (17) zur Aufnahme des Werkstoffes für die Lauffläche (10) allseits durch hochbelastbare, dicht aneinander anschließende Formteile (16, 19), insbesondere aus Metall, begrenzt ist,

β. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Radialrichtung innenliegende Formteile (Kern 19) unter Fixierung der Lauffläche (10) im Formhohlraum (17) einer außenliegenden Form (Außenformteil 16) in der durch die Herstellung bedingten Lage von den übrigen Formteilen lösbar und aus der Vorrichtung herausnehmbar sind.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anderweitig gefertigten Seitenteile (12, 13) auf einem expandierbaren Kern (air-bag 38) mit diesem in die Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung einsetzbar sowie an die Lauffläche (10) bzw. an Seitenformteilen (39, 40) andrtickbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenformteil (16) und/ oder der Kern (19) aus Formteilsegmenten (18) bzw. Kernsegmenten (20, 21) bestehen, die durch druckbeaufschlagte Schließorgane (Schließring 22, Druckstücke 25, 26) dichtend aneinander gepresst sind,

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß das Außenformteil (16) auf der Innenseite (zum Kern 19 weisend) schräge (konische) Dichtflächen (32) aufweist, an denen der Kern (19) mit entsprechend ausgebildeten,ebenfalls konischen Dichtflächen (33) anliegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (19) bzw. die Kernsegmente (20, 21) durch zwei gegeneinander bewegbare, konische Druckstücke (25, 26) in Radialrichtung nach außen gegen die Innenseite des Außenformteils (16) preßbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenteile (12, 13) sowie Karkasse (14) mit Innenform (air-bag 38) sowie außenliegenden Seitenformteilen (39, 40) in die Spritzgieß- und Vulkanisiervorrichtung derart einsetzbar sind, daß die Seitenformteile (39, 40) mit konischen Dichtflächen (41, 42) an den Dichtflä-

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- 4 dien (32) des Außenformteils (16) Anlage erhalten.

Meissner & Bolte Patentanwälte

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