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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Pneumatikreifen
und spezieller ein Verfahren zur Verbesserung oder Korrektur des
Reifenrundlaufs.
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HINTERGRUND
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Ein
typischer Radialreifen umfasst eine Lauffläche, eine Gürtelstruktur („Gürtel") und eine Karkasse.
Die Karkasse weist eine Innenisolierung, ein Paar nicht ausdehnbarer
Wülste,
ein Kernprofil (Gummifüllmittel) über jedem
Wulst, zwei Seitenwände
und eine oder mehr Karkassenlagen („Radiallagen") auf. Die Karkassenlagen
weisen parallele Verstärkungs-Lagenkorde
auf, typischerweise aus Nylon oder Polyester, die sich zwischen
den Wülsten
erstrecken und um diese gewickelt sind.
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Reifenherstellungsprozess
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Beim
Reifenherstellungsprozess wird ein Karkassenrohling (wobei „roh" noch unvulkanisiert und
klebrig bedeutet) typischerweise aufgebaut, indem eine Länge roher
Innenisolierung und zumindest eine Radiallage über eine „Aufbautrommel der ersten Stufe" gewickelt werden
und die Innenisolierung und die Lagenenden miteinander verspleißt werden,
um eine zylindrische Form um die Aufbautrommel herum zu bilden.
Zwei Wülste
(die jeder ein Kabel aus Stahlwalzfasern umfassen, die in Rohgummi
eingeschlossen sind) werden dann über der Karkasse positioniert,
einer an jeder Seite. Diejenigen Teile der Lage, die sich über die
Wülste
hinaus erstrecken, werden dann nach oben um die Wülste gebogen
(herumgewickelt), wodurch sie „Lagenumschläge" bilden. Die resultierende
Gesamtheit, einschließlich
Innenisolierung, Karkassenlage und Wülsten, wird Karkassenrohling
genannt. Dann werden rohe (unvulkanisierte) Seitenwände um jede
Seite der Karkassenlagen angebracht.
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Der
Karkassenrohling wird von der Aufbautrommel der ersten Stufe abgenommen
und auf einer „Maschine
der zweiten Stufe" aufgezogen,
wo er zu einer Ringform aufgepumpt wird, und seine radial äußere Oberfläche wird
gegen einen Laufflächen-
und Gürtelpaketrohling
gepresst, um einen „Reifenrohling" zu bilden. In nachfolgenden
Schritten wird der Reifenrohling „angerollt" (mit einer Rolle gerollt), um Lufteinschlüsse zu entfernen
und die Innenflächen
aneinanderzuheften.
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Der
Reifenrohling wird dann in einer Vulkanisierform montiert, wo ein
Balg innerhalb des Reifenhohlraums aufgeblasen wird, um die Außenfläche des
Reifens fest gegen die Innenwände
der Form zu pressen, während
der Reifen vulkanisiert wird. In der Form erweicht sich der Rohgummi
des Reifens anfänglich
unter der Hitze, härtet
jedoch nach einiger Zeit (versteift sich durch Polymerisation) ausreichend aus,
um aus der Form entnommen zu werden und außerhalb der Form abzukühlen, wo
die Vulkanisationsreaktion weiterläuft, bis der Reifen kalt ist.
In manchen Fällen
wird der Reifen auf einem Nach-Vulkanisations-Füllgestell gefüllt, während er
auskühlt,
um die Reifenform gleichmäßig zu halten
und die Karkassenlage gleichmäßig gedehnt
zu halten, um ein ungleichmäßiges Schrumpfen
der Karkassenlage zu verhindern, wenn der Reifen noch heiß von der
Form ist.
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Rundlaufmerkmale
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Nachdem
ein Reifen vulkanisiert ist, wird er typischerweise auf Rundlaufmerkmale
getestet, wie etwa Rundlaufabweichung, Radialkraftschwankung, Axialkraftschwankung,
Tangentialkraftschwankung und Konizität, die im Definitionsabschnitt
hierin nachfolgend definiert werden.
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Quellen von
Ungleichmäßigkeit
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Ungleichmäßigkeit
von Reifen entsteht aus zahlreichen Faktoren beim Reifenherstellungsprozess,
welche nachfolgend in der Reihenfolge ihres Auftretens in der Reifenbauabfolge
aufgeführt
sind:
Deformation von Rohkomponenten: Die Reifen-Rohkomponenten (Lauffläche, Seitenwand-Innenisolierung,
Karkassenlagen [Lagenkorde], Wülste
und Gürtel)
sind entweder aus Gummi oder weisen eine Gummimasse auf und werden
im verformbaren Rohzustand auf langen Rollen gelagert. So kann es
sein, dass die Reifenkomponenten während der Lagerung nicht gleichmäßig dick
bleiben.
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Ungleichmäßige Plazierung
auf der Aufbautrommel: Es kann sein, dass die Lagenkorde nicht mit
gleicher Geradheit und Spannung um die Aufbautrommel gelegt sind
und dass die zwei Wülste nicht
in einer Ebene positioniert sind, die perfekt senkrecht zur Trommel-
(und Reifen-)Achse verläuft, oder
anderweitig nicht parallel zueinander über der Lage auf der Aufbautrommel
sind.
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Ungleichmäßige Plazierung
auf der Maschine der zweiten Stufe: auf der Maschine für die zweite Stufe
wird, wenn Gürtel
und Lauffläche
nicht symmetrisch über
dem Karkassenrohling positioniert sind, der Reifenrohling, und von
daher auch der ausgehärtete
Reifen, nicht gleichmäßig. Auch
können
sich später,
wenn der Rohgummi aufgeblasen wird, die Wulst- und Lagenpositionen
ungleichmäßig verschieben.
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Komponenten
verschieben sich im Reifenrohzustand: vor dem Aushärten werden
die Wülste und
Lagen nur durch ihre Rohgummimasse und den umgebenden Rohgummi an
Ort und Stelle gehalten. Beim Hantieren des Reifenrohlings können sich
die Wulst- und Lagenpositionen ungleichmäßig verschieben.
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Ungleichmäßiges Aufziehen
in der Form: ist der Reifenrohling nicht symmetrisch in der Form
positioniert, so wird der fertige Reifen nicht gleichmäßig sein.
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Lagenspleißung: Die
Karkassenlage ist an ihrer Spleißstelle steifer und schwerer
(wo sie aufgrund der überlappenden
Lagenenden doppelt liegt) im Vergleich zu anderen Stellen.
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Lagendehnung
und -schrumpfung: In der Form spannt (dehnt) der gefüllte Balg
die Karkassenlage nach außen,
und die Wärmeschrumpfung
der Nylon- oder Polyesterfasern der Karkassenlage spannt die Karkassenlage
weiter. Diese Spannung (Zugbeanspruchung) verursacht ein Rutschen
der Karkassenlage um den Wulst, jedoch an unterschiedlichen Stellen
um den Wulst in unterschiedlichem Ausmaß, wobei eine Spleißstelle
am wenigsten um den Wulst rutscht.
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Ungleichmäßiges Aushärten: Der
Gummi kann um die Karkassenlage herum zu verschiedenen Zeiten an
verschiedenen Stellen „stocken" (unter Aushärtung versteifen),
wodurch er ungleichmäßige Lagenbeanspruchungen
festsetzt.
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Drehapparat
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Nach
dem Aushärten
und Abkühlen
eines Reifens wird er auf einer Kraftschwankungsmaschine (auch „Reifenrundlaufmaschine", abgekürzt „RRM", „Reifenrundlauf-Inspektionsmaschine" und „Reifenrundlaufapparat" genannt) getestet.
Viele Patente beschreiben RRM-Komponenten
und RRM-Gestaltungsformen, die nahezu alle dasselbe allgemeine Funktionsprinzip
teilen, wie folgt:
Der Reifen wird auf eine rotierbare Testfelge
aufgezogen. Zur Erleichterung des Aufziehens ist die Testfelge eine „zweiteilige
Felge" mit zwei
Felgenhälften
mit Flanschen, die zusammenkommen, um abdichtend am Wulstbereich
des Reifens anzugreifen. Der Reifen wird aufgepumpt und gegen eine
rotierbare Belastungstrommel (auch „Lastrad", „Lastrolle" oder „Testtrommel" genannt) gepresst,
deren Achse parallel zur Reifenachse verläuft. Wenn der Reifen gegen die
Lasttrommel rotiert, messen Kraftsensoren (die üblicherweise mit der Trommelwelle
verbunden sind) oder Verschiebungssensoren Veränderungen der Kraft (des Reifens
gegen die Trommel) oder die Verschiebung (der Reifenoberfläche von
der Soll- oder Ruhestellungs-Reifenoberflächenstelle)
in verschiedenen Richtungen (hauptsächlich radial und axial).
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RRM-Gestaltungsformen
variieren in Hinblick darauf, ob die Lasttrommel den Reifen rotiert oder
umgekehrt, auf Rotationsgeschwindigkeit des Reifens, welche Rundlaufmerkmale
getestet werden, wie Verformungen oder Ungleichmäßigkeiten in der Testfelge
oder Lasttrommel korrigiert werden, wie Sensorfehler aufgrund von
RRM-Vibration korrigiert werden,
und wie Reifen-Unwucht korrigiert wird. Die Gestaltungsformen variieren
auch in Hinblick auf Felgengestaltung und Reifenfördermechanismus.
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Die 4A und 4B illustrieren
vereinfachte Ergebnisse eines RRM-Tests, wobei die Radialkraftschwankung
(RKS) als Beispiel verwendet wird. Die 4A und 4B zeigen
die Radialkraft auf der vertikalen Achse 401 zum Rotationswinkel des
Reifens von 0 bis 360 Grad auf der horizontalen Achse 402. 4A zeigt
eine zusammengesetzte Kraftschwankungskurve 405. Die Winkelstelle 410 (die
einer umfangsgerichteten Stelle auf der Lauffläche entspricht) der größten Kraft 411 stellt
eine „harte Stelle" dar, wo der Reifen
am härtesten
gegen die Lasttrommel drückt.
Die Winkelstelle 420 der geringsten Kraft 421 stellt
eine „weiche
Stelle" dar, wo der
Reifen am wenigsten gegen die Lasttrommel drückt. Die zusammengesetzte Kraftschwankungskurve 405 kann
zur weiteren mathematischen Analyse in eine Serie („Fourierserie") bestandteilbildender harmonischer
Wellenformen 431, 432, 433 „zerlegt" werden, wie in 4B gezeigt.
Die erste Harmonische 431 der Radialkraftschwankung (abgekürzt R1h)
ist auch als „Rundlaufabweichung" bekannt. Eine zweite
harmonische Wellenform 432 und dritte harmonische Wellenform 433 sind
ebenfalls illustriert.
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Mit
den so gesammelten Daten besteht eine breite Vielzahl von Verfahren
zur mathematischen Verarbeitung der Kraftschwankungsdaten, um den Bedarf
an einer Rundlaufkorrektur zu bestimmen und die Kontrollparameter
zur Korrektur eines Reifens auf einer Rundlaufkorrekturmaschine
(die dieselbe wie die für
die Rundlaufmessungen verwendete RRM sein kann) zu bestimmen.
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Korrekturverfahren
des Standes der Technik
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Schleifen
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In
der Patentliteratur ist das am häufigsten angesprochene
Verfahren zur Korrektur eines Rundlaufmerkmals das Abschleifen von
Gummi von ausgewählten
Stellen um den Laufflächenumfang
herum (und/oder eventuell von der Laufflächenschulter oder den Seitenwänden). Zahlreiche
Patente offenbaren eine breite Vielfalt von Schleiftechniken, die
sich dadurch unterschieden, wie das Schleifgerät mit der RRM verbunden ist,
wann das Schleifen in Bezug zum Testen stattfindet, wo seitlich
an der Lauffläche (Schulter,
Zenit usw.) geschliffen wird, und wie die Schleiftiefe an jeder
Winkelstelle aus den Kraftschwankungsdaten zu berechnen ist (US-A-5.022.186;
4.936.054; 4.736.546, 4.458.451, 4.173.850; 4.095.374; 3.948.004;
3.880.556 und 3.848.368). Nachteile des Schleifens sind, dass es
zu Umweltverschmutzung und Materialverschwendung beiträgt, die
Laufflächen-Lebensdauer
verringert und ein unattraktives Oberflächenfinish hinterlässt. Obwohl
das Schleifen abmessungsbezogene Ungleichmäßigkeiten eliminieren kann,
ist es weniger in der Lage, innere Beanspruchungs-Ungleichmäßigkeiten zu
mildern.
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Herausarbeiten der Ungleichmäßigkeiten;
heiß aus der
Form; gefüllt
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US-A-3.529.048
offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Spannungsgleichmäßigkeit
von Reifenkorden und zur Verringerung von umfangsgerichteten Schwankungen
im strukturellen Widerstand gegenüber radialen und seitlichen
Kräften
bei der Rotation. Ein Reifen wird kurz nach der Entnahme aus der
Vulkanisierform auf eine Felge aufgezogen, während er annähernd auf
der Vulkanisiertemperatur ist, und auf typischerweise 20–40 psig
(138–276
kPa) gefüllt.
Während
der Reifen abkühlt,
wird er für
ein- bis zweimal die Vulkanisationsdauer gegen eine angelegte Last
rotiert. In Variationen der Erfindung kann die Last axial gegen
die Lauffläche,
seitlich gegen die Seitenwand, oder schräg gegen die Lauffläche, Schulter
oder Seitenwand anliegen. In anderen Variationen kann die Last Rollkontakt
(wie etwa eine rotierende Welle) oder Rutschkontakt sein. Die Lastoberfläche kann
gekrümmt
(z.B. Welle) oder planar (z.B. Boden), glatt zylindrisch oder mit
Konturen versehen sein. Es kann eine oder eine Vielzahl von Wellen
(Lasten) vorliegen.
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Rotierendes
Andrücken
um den gesamten Reifenumfang in heißem Zustand
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US-A-3.635.610,
3.529.048, 3.464.264 und 3.389.193 offenbaren verschiedene Verfahren
zur Verbesserung von Rundlaufmerkmalen, alle basiert auf dem Rotieren
eines vulkanisierten oder teilvulkanisierten Reifens, während er
gegen eine Rolle gepresst wird, um die Reifenoberfläche um ihren
gesamten Umfang herum „einzulaufen", zu „kneten" und/oder „aufzuwölben", um ungleichmäßige Spannungen
zu mildern. Die Patente unterscheiden sich darin, ob dies vollzogen
wird, wenn der Reifen noch heiß von
der Form ist, wiedererhitzt wird oder durch Biegeerhitzung erhitzt
wird. Sie unterscheiden sich auch dadurch, ob dies vollzogen wird,
während
der Reifen aufgepumpt oder nicht aufgepumpt ist.
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Füllen nach dem Vulkanisieren
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Verschiedene
patentierte Verfahren (beispielsweise US-A-4.420.453 und 2.963.737) zur Verbesserung
des Rundlaufs eines vulkanisierten Reifens sind auf dem „Füllen nach
dem Vulkanisieren" („Anschließendes Füllen") basiert, definiert
als Aufziehen eines heißen
vulkanisierten Reifens (kurz nach Entnahme aus der Vulkanisationsform,
bevor er vom Vulkanisationsprozess in der Form abgekühlt ist)
auf einer Felge und ihn gefüllt
halten, während
er abkühlt.
Die patentierten Verfahren unterscheiden sich in Hinblick auf den
Fülldruck,
ob sprühgekühlt werden
soll, und wann das anschließende
Füllen
begonnen und beendet werden soll. Obwohl auf diese Prozesse als
auf „Nach-Vulkanisations"-Bearbeitung verwiesen
wird, fährt
ein Reifen in Wirklichkeit fort, auszuhärten, wenn er nach Entnahme
aus der Vulkanisationsform abkühlt.
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Erhitzen ausgewählter Reifenbereiche
in ungefülltem Zustand
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US-A-3.945.277,
3.880.556, 3.872.208, 3.865.527 und 3.632.701 offenbaren verschiedene Verfahren
zur Verringerung von Ungleichmäßigkeiten und/oder
flachen Stellen eines vulkanisierten Reifens, basiert auf dem Erhitzen
nur ausgewählter
Bereiche des Reifens in ungefülltem
Zustand.
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Rotieren in
ungefülltem
Zustand nach dem Formen
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US-A-5.853.648
offenbart eine Vorrichtung zum Abkühlen von Reifen, die statische
Beanspruchung minimiert. Der Reifen wird in einer vertikalen Position
ungefüllt
rotiert, während
er nach dem Vulkanisieren abkühlt.
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Verringerung der Wulstbeabstandung;
Füllen
nach Vulkanisation, wenn der Reifen heiß aus der Form kommt
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US-A-3.039.839
offenbart ein Verfahren zur Lösung
von Reifenschrumpfung und -verformung, die durch Schrumpfung von
Nylon-Karkassenlagen verursacht wird. Der Wulstsitz (Wulstbeabstandung, wenn
der Reifen auf einer Aufbautrommel ist) wird verengt (in Bezug zum
Stand der Technik), um die Formdehnung während des Formens zu erhöhen und
den Korden eine Reifenformdehnung zu vermitteln. Bei Entnahme aus
der Form wird der Reifen umgehend auf eine Aufpumpfelge (Füllen nach
Vulkanisations-Gestell) aufgezogen und auf typischerweise 30 lbs
(13,6 kg) gefüllt
gehalten, bis er bis unter die Schrumpftemperatur des Nylonkords
von etwa 200 Grad F (93 Grad C) abkühlt.
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Ionisierende
Strahlung
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US-A-3.838.142
offenbart das Korrigieren der Radialkraftschwankung durch Bestrahlen
von Abschnitten mit weichen Stellen an der Lauffläche und/oder
den Seitenwänden
mit ionisierender Strahlung hochenergetischer Elektronen.
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Materialhinzufügung
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US-A-3.725.163
offenbart das Verringern von Kraftschwankungen durch Anbringung
einer kleinen Menge anhaftenden Materials an ausgewählten Stellen
der Lauffläche,
was in Form eines Sprays oder Klebebands oder mittels einer Markiervorrichtung
angebracht sein kann.
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Abstandsstücke
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US-A-5.060.510
offenbart das Korrigieren der Radialkraftschwankung durch Einsetzen
kreisförmiger
Ringkeile von umfangsgerichtet variabler Dicke (die als Abstandsstücke dienen)
zwischen der Felge und dem Wulstbereich des Reifens.
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Dehnen der
Lagenkorde
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US-A-5.365.781
(und dessen Abtrennungen 5.616.859 und 5.458.176) offenbaren ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlaufmerkmalen
in einem vulkanisierten Radialreifen durch bleibendes Verformen
eines Teils eines karkassenverstärkenden
Elements (d.h. ausgewählter Lagenkorde)
in Funktion der Größenordnung
des Rundlaufmerkmals. Ein signifikant hoher Fülldruck dehnt den Bereich des
karkassenverstärkenden
Elements über
dessen elastische Grenze hinaus aus und verlängert es bleibend in einem
Ausmaß,
das umgekehrt in Beziehung zu einem Rückhalt (ausgeübt durch
ein Paar [Seitenwand-] Rückhalteringe [182 in 8] an dieser Stelle steht. Die Radialkraftschwankung
und/oder Konizität
kann durch Variieren der Winkel zwischen der Ebene jedes Rückhalterings und
der Ebene der Reifenseitenwand und durch Anlegen verschiedener Ausmaße von Rückhalt an
den zwei Seitenwänden
korrigiert werden. Ein Gürtel-Rückhaltering (280 in 8) kann verwendet werden, um das Ausdehnen
des Gürtelpakets
durch den hohen Fülldruck
zu verhindern. Eine alternative Ausführung korrigiert die Kraftschwankung
durch mechanisches (statt durch Fülldruck) Dehnen eines Teils des
Karkassenverstärkungselements
nach außen über seine
elastische Grenze hinaus.
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Nachteile
dieser Verfahren sind, dass die Rückhalteringe am meisten fähig sind,
Kordlängen für eine harte
Stelle und eine weiche Stelle, die annähernd 180 Grad um den Reifen
herum von der harten Stelle entfernt ist, anzupassen, obwohl die
Verwendung eines kappenförmigen
Rückhalterings
(380) und mehrfacher Fülldruckzyklen
für die
Korrektur zusammengesetzter Radialkraftschwankungsdefekte vorgeschlagen
wird. Weiterhin kann der Gürtelrückhaltering
keinerlei Art von Konzentrizität
zwischen der Lauffläche
und den Wülsten
oder der Reifenachse erzwingen.
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Füllen nach
Vulkanisation mit variabler Felgenbreite und Fülldruck
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EP-A-888
872 offenbart das Messen einer Wellenform radialen Rundlaufs vor
dem Vulkanisieren. In einer ersten Ausführungsform wird der Reifen direkt
nach dem Vulkanisieren nach Vulkanisation gefüllt (um die Lagenkorde zu verlängern),
auf einer hohen Temperatur, auf einer Felge, deren Felgenbreite
an einer dem Wellenformgipfel entsprechenden Stelle am kleinsten
ist. In einer zweiten Ausführungsform
wird der Reifen direkt nach dem Vulkanisieren nach Vulkanisation
gefüllt
(um die Lagenkorde zu verlängern),
auf einer hohen Temperatur, während Rückhalte-Lehren
gegen die Reifenschultern angebracht werden (10).
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Verfahren
vor Aushärtung
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Gürtelposition über Karkassenrohling
anpassen: US-A-3.926.704
offenbart das Messen der Konizität
eines unvulkanisierten Reifen(rohling)s und das entsprechende Anpassen
der Position der Gürtel, während besagter
Rohling sich auf einer Reifenbaumaschine befindet.
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Reifenform
beim Rohling anpassen: US-A-5.882.452 offenbart das Messen der vertikalen Abweichung
eines Reifenrohlings von der Kreisform, während er auf einer Reifenrohlingsbautrommel
festgeklemmt ist, und anschließend
das Formen des Reifenrohlings zu einem vollständigen Kreis gemäß dem gemessenen
Wert.
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US-A-5.882.452
und 3.926.704 offenbaren Verfahren zum Messen und Korrigieren von
Nichtrundlauf vor dem Vulkanisieren, und EP-A-888 872 offenbart
Verfahren, die das Messen des Nichtrundlaufs vor dem Aushärten erfordern.
Solche Verfahren weisen die Nachteile auf, dass sie das Messen des Rundlaufs
an jedem Reifen erfordern, eine Korrekturprozedur erfordern, die
für jeden
Reifen spezifisch ist, und den Nachteil der Unfähigkeit, Ungleichmäßigkeiten
zu entdecken bzw. zu korrigieren, die während des Formens auftreten.
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DE-A-1729614
offenbart ein Verfahren zur Fertigung von Reifen, wobei heiße Reifen
aus einer Aushärteform
genommen und in eine Form eingebracht werden. Die Form umfasst eine
umfangsgerichtete 360-Grad-Laufflächenrückhaltevorrichtung, die
die Lauffläche
des Reifens hält,
während
der Reifen gefüllt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Gesamtzweck der vorliegenden Erfindung ist das Verschaffen eines
Verfahrens für
nach dem Vulkanisieren stattfindende Korrektur, entweder teilweise
oder hauptsächlich,
verschiedener Reifen-Ungleichmäßigkeiten,
die während
eines Reifenfertigungsprozesses durch eine Reifenrundlaufmaschine
(RRM) festgestellt wurden. Das Verfahren umfasst den Schritt des
Testens eines Reifens, der nach der Entnahme aus einer Reifenvulkanisationsform nominell
abgekühlt
wurde (d.h. nominell abgeschlossenes Vulkanisieren).
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren für nach
der Vulkanisation stattfindende Korrektur des Reifenrundlaufs gemäß Anspruch
1 auf einen Reifen mit Wülsten,
einer Rotationsachse und einer Lauffläche (wobei der Reifen eine Äquatorebene
aufweist) angewendet.
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Gemäß dem erfinderischen
Verfahren umfasst ein optionsweiser zusätzlicher Schritt das Erhitzen
des ausgewählten
Reifens vor dem Füllschritt.
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Gemäß einem
Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts,
wobei der ausgewählte
Reifen Lagenkorde aufweist, umfasst das Verfahren weiter folgendes: das
Erhitzen des ausgewählten
Reifens während
des Heizschritts auf eine kontrollierte Temperatur über einer
Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials; und, vor dem Ende der
kontrollierten Zeit, das Abkühlen des
ausgewählten
Reifens unter die Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials. Die
kontrollierte Temperatur kann zwischen 100 und 300 Grad F (38 und
149 Grad C) liegen, und/oder die kontrollierte Temperatur kann durch
eine Größenordnung
eines oder mehr der zumindest einen Reifenrundlaufdefekte bestimmt werden.
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Gemäß einem
Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts
wird eine Stelle an dem ausgewählten
Reifen zur Erhitzung während
des Heizschritts durch Stelle und Typ von einem oder mehr des zumindest
einen Reifenrundlaufdefekts bestimmt.
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Gemäß einem
Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts
wird die kontrollierte Zeit und/oder der kontrollierte Druck durch
eine Größenordnung
von einem oder mehr des zumindest einen Reifenrundlaufdefekts bestimmt.
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Gemäß einem
Merkmal des erfinderischen Verfahrens wird der kontrollierte Druck
durch eine Größenordnung
von einem oder mehr des zumindest einen Reifenrundlaufdefekts bestimmt.
Der kontrollierte Druck kann zwischen 20 und 80 Pfund pro Quadratzollmaß (138 und
552 kPa) liegen.
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Gemäß dem erfinderischen
Verfahren wird die kontrollierte Zeit durch eine Größenordnung
von einem oder mehr des zumindest einen Reifenrundlaufdefekts bestimmt.
Die kontrollierte Zeit kann zwischen 15 Minuten und 45 Minuten liegen.
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Erfindungsgemäß kann das
Verfahren nach dem Füllschritt
weiter folgende Schritte umfassen:
das Wiederholen eines Reifenrundlauftests,
um festzustellen, ob der gewählte
Reifen noch nacharbeitbar ist;
das Wiederholen der Verfahrensschritte,
wenn der ausgewählte
Reifen noch stets nacharbeitbar ist; und
das Ausmustern des
ausgewählten
Reifens, wenn er nach einer zuvor festgelegten Anzahl von Wiederholungen
der vorigen Schritte noch stets nacharbeitbar ist.
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Erfindungsgemäß wird eine
Apparatur (eine Vorrichtung für
die Korrektur nach Vulkanisation) zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet,
d.h. für
nach dem Vulkanisieren stattfindende Korrektur des Reifenrundlaufs
für einen
Reifen mit Wülsten,
einer Rotationsachse und einer Lauffläche mit einer Äquatorebene.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird detailliert auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung Bezug
genommen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen bildlich
dargestellt sind. Die Zeichnungen sollen illustrativ und nicht einschränkend sein.
Bestimmte Elemente in einigen der Zeichnungen können zwecks illustrativer Deutlichkeit
nicht maßstabsgetreu
wiedergegeben sein. Zwecks illustrativer Deutlichkeit können die hierin
dargestellten Querschnittsansichten in Form „kurzsichtiger" Querschnittsansichten
vorliegen, die bestimmte Hintergrundlinien weglassen, die andernfalls
in einer wahren Querschnittsansicht sichtbar wären.
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In
den Zeichnungen entspricht die Hunderterstelle jeder Referenzziffer
normalerweise der Nummer der Figur, und auf gleichartige Elemente wird
normalerweise mit gleichartigen Referenzziffern verwiesen. Beispielsweise
könnten
Element 199 in 1 und Element 299 in 2 entsprechende
oder gleichartige Elemente andeuten.
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Ein
in verschiedenen Figuren auftauchendes gleiches Element könnte in
allen Figuren dieselbe Referenzziffer erhalten. In einer einzigen
Zeichnung kann gleichartigen Elementen dieselbe Ziffer zuerkannt
werden. Beispielsweise kann beiden Wülsten desselben Reifens dieselbe
Nummer zuerkannt werden. In manchen Fällen kann auf gleichartige
(einschließlich
identische) Elemente in einer einzigen Zeichnung mit gleichartigen
Ziffern verwiesen werden. Beispielsweise könnte jedes von einer Vielzahl von
Elementen 199 individuell als 199a, 199b, 199c usw.
bezeichnet werden und könnte
insgesamt als 199 oder als 199a-c (in der Bedeutung
von 199a bis 199c) bezeichnet werden.
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Struktur,
Funktionsweise und Vorteile der Erfindung werden deutlicher bei
Betrachtung der folgenden Beschreibung, zusammengenommen mit den
begleitenden Zeichnungen, worin:
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1 eine
Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens in einer Ausführung einer
Vorrichtung zur Korrektur nach Vulkanisation, genommen entlang der in 2 gezeigten
Linie 1-1, gemäß der Erfindung ist;
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1A eine
kurzsichtige Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens in einem Teil
einer zweiten Ausführung
einer Vorrichtung zur Korrektur nach Vulkanisation (NV-Korrekturvorrichtung)
gemäß der Erfindung
ist;
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1B eine
kurzsichtige Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens in einem Teil
der NV-Korrekturvorrichtung von 1 gemäß der Erfindung
ist, die verschiedene Abmessungen zeigt;
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1C eine
Perspektivansicht einer Laufflächenplatten-
und Bodenplattengesamtheit gemäß der Erfindung
ist;
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2 eine
perspektivische Draufsicht der NV-Korrekturvorrichtung von 1 gemäß der Erfindung,
mit geschlossenen Rückhaltesegmenten,
ist;
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2A eine
perspektivische Draufsicht der NV-Korrekturvorrichtung von 1 gemäß der Erfindung,
mit geöffneten
Rückhaltesegmenten,
ist;
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3 eine
Querschnitts-Draufsicht von Teilen einer NV-Korrekturvorrichtung
(Reifen entfernt) gemäß der Erfindung
ist, genommen entlang der in 1 gezeigten
Linie 3-3;
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4A ein
Diagramm einer zusammengesetzten Signalabgabe einer Reifen-Rundlaufmaschine
ist, die die Radialkraftschwankung misst;
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4B ein
Diagramm von drei Oberschwingungen ist, die durch Zerlegung des
zusammengesetzten Signals von 4A abgeleitet
wurden; und
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5 ein
Flussdiagramm für
ein Verfahren zur Korrektur nach Vulkanisation gemäß der Erfindung
ist.
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DEFINITIONEN
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Richtungen
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„Axial" und „seitlich" beziehen sich auf
die Richtung parallel zur Reifenachse.
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„Umfangsgerichtet" bedeutet sich um
einen Umfang erstreckend, und typischerweise um den Umfang des Reifens.
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„Meridional" bezieht sich auf
einen Reifenquerschnitt entlang einer Ebene, die die Reifenachse einbezieht. „Radial" bezieht sich auf
Richtungen radial nach außen
von, und daher senkrecht zu, der Reifenachse.
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Reifenbauteile
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„Kernprofil" ist ein vom Querschnitt
her dreieckiges Elastomerfüllelement,
das radial nach außen vom
Wulst angeordnet ist.
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„Wulst" ist im allgemeinen
ein unausdehnbares ringförmiges
Kabel aus Stahlwalzfasern innerhalb einer Gummimasse zum festen
Sichern des Reifens an der Felge.
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„Gürtelstruktur" oder „Gürtel" bedeutet zwei oder
mehr ringförmige
Lagen paralleler Korde, die unter der Lauffläche liegen.
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„Karkasse" ist diejenige Struktur,
die im allgemeinen die Wülste,
Karkassenlagen, Innenisolierung und Seitenwände umfasst.
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„Kord" ist eine verstärkte Strähne, die
Fasern, Metall oder Textil, umfasst, womit die Karkassenlagen und
Gürtel
verstärkt
sind.
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„Aushärten" bedeutet Vulkanisieren.
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„Äquatorebene" ist eine Ebene senkrecht
zur Reifenachse und durch das Zentrum der Lauffläche verlaufend.
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„Äquator" ist die an der Verbindungsstelle der Äquatorebene
und der Laufflächen-Außenfläche gebildete
Linie.
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„Roh" bzw. „Rohling" bedeutet vulkanisierbaren
Gummi umfassend, der noch unvulkanisiert ist.
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„Innenisolierung" ist eine luftundurchlässige Gummischicht,
die die Innenfläche
des Reifens bildet.
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„Karkassenlage" ist eine Lage synthetischer oder
Stahlkorde in einer Gummimasse, die sich zwischen den zwei Wülsten erstreckt
und typischerweise um diese gewickelt ist.
-
„Radialreifen" bedeutet einen mit
Gürteln versehenen
oder in Umfangsrichtung begrenzten Pneumatikreifen, der eine generelle
Radiallage aufweist.
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„Gummi" bedeutet hierin „Elastomer", das gummiartige
Eigenschaften hat (oder beim Vulkanisieren erhält).
-
„Schulter" ist ein Eckteil
eines Reifens, wo die Oberflächen
von Lauffläche
und Seitenwand aufeinandertreffen.
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„Seitenwand" ist ein seitlicher
Teil eines Reifens zwischen Lauffläche und Wulst.
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„Reifenachse" ist die Rotationsachse
des Reifens.
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Rundlaufmerkmale
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„Rundlaufmerkmal" ist ein Maß der Reifengleichmäßigkeit
in einer vorgeschriebenen Richtung oder Ebene, das unter vorgeschriebenen
Reifentestbedingungen gemessen wird.
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„Abmessungsungleichmäßigkeiten" sind Asymmetrien
(Ungleichmäßigkeiten),
die messbar sind, wenn der Reifen in Ruhe ist.
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„Dynamische
Ungleichmäßigkeiten" sind Asymmetrien,
die hervortreten, wenn der Reifen rotiert.
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„Radiale
Rundlaufungleichmäßigkeiten" ist eine Abmessungsungleichmäßigkeit,
die sich darauf bezieht, dass der Laufflächenradius um seinen Umfang
asymmetrisch ist (entweder unrund oder nicht konzentrisch um die
Reifenachse).
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„Radialkraftschwankung" ist eine dynamische
Ungleichmäßigkeit,
die sich darauf bezieht, dass die Radialkraft des Reifens um den
Umfang des Reifens asymmetrisch ist, wodurch während des Fahrens eine vertikale
Vibration verursacht wird.
-
„Seitenkraftschwankung" ist eine dynamische
Ungleichmäßigkeit,
die sich darauf bezieht, dass die seitliche (axiale) Kraft des Reifens
um dessen Umfang asymmetrisch ist, wodurch während des Fahrens eine seitliche
Vibration (z.B. Flattern) verursacht wird.
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„Konizität" ist eine Ungleichmäßigkeit,
die sich darauf bezieht, dass die meridionale Kontur der Lauffläche asymmetrisch
ist, wodurch eine seitliche (d.h. Lenk-) Kraft in derselben seitlichen
Richtung unabhängig
von der Richtung der Reifenrotation verursacht wird.
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„Tangentialkraftschwankung" ist die nicht gleichmäßige Rotation
der Außenfläche des
Reifens zur Rotation des Wulstbereichs des Reifens.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung soll ein Verfahren für nach dem Vulkanisieren stattfindende
Korrektur (Nach-Vulkanisations-Korrektur,
NVK) verschiedener Reifen-Ungleichmäßigkeiten,
die von einer Reifen-Rundlaufmaschine
(RRM) entdeckt wurden, verschaffen. Das Verfahren umfasst die Schritte
des Testens eines Reifens, der nach der Entnahme des Reifens aus
einer Reifenvulkanisierform nominell abgekühlt wurde (d.h., nominell vollzogene
Vulkanisierung). Es wurde festgestellt, dass das erfinderische Verfahren
am günstigsten
für Reifen
mit Polyester- oder anderen synthetischen Lagenkorden ist, insbesondere
bei Radialreifen, dass jedoch davon erwartet wird, dass es auch
für andere
Reifenkonstruktionen günstig
ist, und daher ist es in seiner Reichweite nicht auf eine bestimmte
Reifenkonstruktion begrenzt.
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Das
erfinderische Verfahren wird zuerst beschrieben, unter Verweis auf
eine oder mehr Ausführungen
einer NV-Korrekturvorrichtung
(die erfinderische Apparatur) gemäß der Erfindung. Obwohl die NV-Korrekturvorrichtung
detailliert hierin nachfolgend beschrieben wird, unterstützt eine
kurze Beschreibung das Verständnis
der Beschreibung des erfinderischen Verfahrens. Die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' und Teile davon
sind in mehreren unterschiedlichen Ansichten in den Zeichnungen
der 1 bis 3 (1, 1A, 1B, 1C, 2, 2A und 3)
bildlich dargestellt. Größere Merkmale
der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' sind ein zentraler
Pfosten 131 mit einer zentralen Achse 137 (die
auch eine Rotationsachse für
die NV-Korrekturvorrichtungsteile und einen in die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' plazierten
Reifen 120 ist); Rückhaltesegmente 100, 100'; Laufflächenplatten 103 und
Wulstringe 132, 133 mit Wulstsitzen 135 beziehungsweise 136.
Ein Reifen 120 (auch als ein „ausgewählter Reifen" bekannt, da er für die nach dem
Vulkanisieren stattfindende Korrektur in der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' ausgewählt wurde)
ist in mehreren der Zeichnungen bildlich dargestellt. Der Reifen 120 hat
im allgemeinen übliche
Eigenschaften einschließlich
Wülsten 127, 128;
Seitenwände 125, 126;
einer Lauffläche 122 mit
Schultern 123, 124 und einem Gürtelpaket 129; und
einer oder mehr Karkassenlagen 121 mit Lagenkorden (nicht dargestellt).
-
5 illustriert
das erfinderische Verfahren 500, das einen Prozess beschreibt,
worin ein nominell vulkanisierter Reifen (Anfangsschritt 502)
in einer Reifen-Rundlaufmaschine („RRM", nicht dargestellt) getestet 504 wird,
was eine Vielfalt von Reifenrundlaufmessungen ergibt (z.B. die durch
die Kurven 405, 431, 432, 433 in
den 4A–4B illustrierten
Radialkraftmessungen). Liegen alle Reifen-Rundlaufmessungen innerhalb erstellter
Akzeptanzgrenzen (Entscheidungsschritt 506), dann wird der
Reifenrundlauf als akzeptabel betrachtet, der Reifen wird akzeptiert 530 und
verläßt damit
den Prozess gemäß dem erfinderischen
Verfahren 500, ohne eine (weitere) Nach-Vulkanisations-Korrektur zu benötigen. In
einem gut eingelaufenen Fertigungsprozess wird die Mehrzahl der
Reifen diesem Prozessweg folgen. Liegen ein oder mehr der Reifen-Rundlaufmessungen
nicht innerhalb erstellter Akzeptanzgrenzen, so wird der Reifen
von der RRM aufgrund eines Reifenrundlaufdefekts bzw. von -defekten
zurückgewiesen.
Im Entscheidungsschritt 508 werden (von menschlichen oder
automatisierten Mitteln) sekundäre
Kriterien angewendet, um festzustellen, ob der zurückgewiesene
Reifen (bzw. dessen Rundlauf) mittels der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' und des Verfahrens 500 (im
Wesentlichen oder teilweise) korrigierbar ist. Man glaubt, dass
das erfinderische Verfahren 500 jede Reifen-Ungleichmäßigkeit,
die mit ungleichmäßiger Lagenbeanspruchung
und/oder Lagenkordlänge,
im Gegensatz zu beispielsweise Unwuchtproblemen wie etwa ungleichmäßiger Verteilung
von Reifenmaterial, zu tun hat, im Wesentlichen korrigiert oder
zumindest verbessert (teilkorrigiert). Im Wesentlichen oder teilweise
korrigierbare Reifen-Ungleichmäßigkeiten
umfassen alle Oberschwingungen von Radialkraftschwankung, Seitenkraftschwankung,
Konizität und
eventuell Tangentialkraftschwankung. Aus Gründen der Fertigungseffizienz
können
sekundäre
Kriterien erarbeitet werden, die die Korrektur nach Vulkanisation
auf eine Unterserie der korrigierbaren Reifen-Ungleichmäßigkeiten begrenzt, die am
häufigsten
auftreten und auch durch das erfinderische NV-Korrekturverfahren 500 relativ
leicht korrigierbar sind, wie beispielsweise Rundlaufabweichung
(R1h, oder erste Oberschwingung von Radialrundlaufabweichung).
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Im
Entscheidungsschritt 508 werden die sekundären Kriterien
angewendet, um den zurückgewiesenen
Reifen entweder auszumustern 540, wobei er als unkorrigierbar
eingestuft wird, oder den zurückgewiesenen
Reifen als korrigierbar einzustufen und damit den zurückgewiesenen
Reifen (ausgewählter Reifen 120)
zur weiteren Bearbeitung in dem NV-Korrekturverfahren 500 unter
Verwendung einer geeigneten NV-Korrekturvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung (z.B., Vorrichtung 140 in 1) auszuwählen.
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In
Schritt 510 wird ein ausgewählter Reifen in einer Rückhalte-NV-Korrekturvorrichtung
plaziert, wie etwa den hierin nachfolgend beschriebenen Ausführungen 140 oder 140'. Die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' muss eine geeignete
Größe haben und
entsprechend eingestellt sein, um zur Größe und dem Typ des Reifens
zu passen, der dem NVK-Verfahren 500 unterzogen wird. Der
Hauptzweck der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' ist die Erleichterung
des Aufpumpens des ausgewählten
Reifens gegen eine umfangsgerichtete 360-Grad-Laufflächenrückhaltevorrichtung
(z.B. 103), die die Lauffläche des ausgewählten Reifens
in einer idealen Laufflächenform
hält, konzentrisch
zur Rotationsachse 137 des ausgewählten Reifens, und die gleichzeitig
auf versiegelnde Weise die Wülste 127, 128 des
ausgewählten
Reifens konzentrisch zur Rotationsachse 137 des ausgewählten Reifens
und symmetrisch über
die Äquatorebene
der Lauffläche
des ausgewählten
Reifens beabstandet hält.
Individuelle Lagenkorde in den Karkassenlagen 121 des ausgewählten Reifens 120 können unterschiedlich
sein, da sie von unterschiedlicher Länge sind oder da sie unterschiedliche
Zug-/elastische Eigenschaften besitzen, was jedes eine unterschiedliche
Reaktion der Korde veranlassen wird, wenn der Reifen in normalem
Gebrauch aufgepumpt wird. Das Aufpumpen des ausgewählten Reifens 120 in
der NV-Korrekturvorrichtung 140 verursacht ein freies Dehnen
der Karkassenlagen 121 in den Seitenwänden unter derselben Last,
wobei das radiale Wachstum durch die Laufflächen-Rückhaltevorrichtung auf einen
konstanten Radius begrenzt ist. Lagenkorde mit unterschiedlichen
Eigenschaften werden sich, um diesen Unterschieden nachzukommen,
mehr oder weniger ausdehnen, wodurch die Kordeigenschaften um den
Reifen normalisiert werden und die Lagenkorde zu einem gleichmäßigen belasteten
Radius orientiert werden. Die Höhe
des Fülldrucks
wird vorzugsweise bis auf einen Druckwert gesteuert, der empirisch
als der effizienteste für
jeden gegebenen Reifen 120 bestimmt wurde. Ebenso wird
die Zeitspanne zum Halten der Befüllung auf dem kontrollierten
Druck auf einen Zeitwert gesteuert, der empirisch als der effizienteste
für jeden
gegebenen Reifen 120 auf einem gegebenen gesteuerten Druck
bestimmt wurde.
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Wenn
die Lagenkorde vor und/oder während des
Füllens
in der NV-Korrekturvorrichtung 140 erhitzt wurden, so wird
der Lagendehnprozess verbessert, insbesondere für synthetische Lagenkorde,
die Fasern wie beispielsweise Polyester umfassen. Im Fall synthetischer
Fasern findet das Erhitzen vorzugsweise bis auf eine kontrollierte
Temperatur statt, die über
der Einfriertemperatur der Faser liegt [z.B. zwischen 100 und 300
Grad F (38 und 149 Grad C)]. Weiterhin sollten sich die Fasern (Lagenkorde), durch
wieder Herunterkühlen
der Fasern unter die Einfriertemperatur der Faser vor dem Ablassen
des Reifens 120, verfestigen, mit mehr oder weniger bleibend
normalisierten Beanspruchungen und Eigenschaften.
-
Es
ist anzumerken, dass die Lagenkordeigenschaften für einen
belasteten Reifen 120 korrigiert werden, d.h. einen Reifen 120,
der unter Druck steht und der gegen eine simulierte Straßenoberfläche gedrückt wird.
Dies korrigiert nicht nur ungleichmäßige Karkassenlagenspannungen,
sondern richtet den Reifen 120 und die Korde auch darauf
aus, die Aufstandsfläche
des Reifens 120 bei Betriebslasten zu optimieren. Bezugnehmend
auf die 1 bis 1C (1, 1A, 1B, 1C),
um eine Straßenoberfläche zu simulieren,
die gleichzeitig an allen Punkten des 360 Grad-Laufflächenumfangs
gegen die Reifenlauffläche 122 drückt, besitzt
die Oberfläche 111,
die mit der Lauffläche
in Kontakt ist, der Laufflächen-Rückhaltevorrichtung (z.B. segmentierte Laufflächenplatten 103 der
Rückhaltesegmente 100) eine „ideale
Form", die sich
passgenau an die ideale Kontur der Lauffläche 122 eines gefüllten Reifens 120 anpasst.
Der Grundgedanke ist, die Oberfläche 111,
die mit der Lauffläche
in Kontakt kommt, so flach wie möglich
zu machen (wie eine Straßenoberfläche), wobei
sie jedoch noch stets den gesamten, mit dem Boden in Kontakt kommenden
(Aufstandsflächen-)Teil
der Lauffläche 122 des
gefüllten
Reifens berührt.
Die Oberfläche 111 der
Laufflächenplatte 103 muss
zu der typisch gekrümmten
Kontur der Lauffläche 122 des
gefüllten
Reifens passen, da, um den gesamten Aufstandsflächenbereich der Lauffläche 122 gleichzeitig
um den gesamten Umfang herum flachzudrücken, das Reifen-Gürtelpaket 129 sich umfangsgerichtet
aufwölben
müsste
(als ob man eine Getränkedose
drückte).
Ein weiteres Merkmal der idealen Form für die Lauffläche 122 ist,
dass die Lauffläche 122 von
Schulter 123 zu Schulter 124 um den gesamten Umfang
des Reifens 120 herum richtig zu den Wülsten 127, 128 ausgerichtet
sein sollte, d.h. die Wülste 127, 128 sollten
um die Äquatorebene
der Lauffläche 122 symmetrisch
beabstandet sein. Schließlich
hat die ideale Laufflächenform
das Merkmal nomineller Lotrechtheit zur Äquatorebene, sodass, selbst
wenn die Oberfläche
der Lauffläche 122 leicht
gekrümmt
ist, wie hierin vorangehend erläutert, die
Laufflächen-Oberfläche symmetrisch über der Äquatorebene
sein wird, wobei der Tangens zur Laufflächen-Oberfläche im Wesentlichen senkrecht
zur Äquatorebene
sein wird, wo die Äquatorebene
die Laufflächen-Oberfläche schneidet
(am Äquator),
und auch die Laufflächenschultern 123, 124 sind
radial äquidistant
zur Rotationsachse des Reifens (wie auch die Wülste 127, 128,
die zur Bestimmung der Rotationsachse des Reifens verwendet werden
können).
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Somit
besteht ein optimaler NV-Korrekturprozess (einschließlich optionsweisen
Erhitzens) vorzugsweise darin, den ausgewählten Reifen 120 in
der NV-Korrekturvorrichtung 140 zurückzuhalten
(Schritt 510); den Reifen 120 zu erhitzen (Schritt 512)
(vorzugsweise über
die Einfriertemperatur der Faser); den Reifen 120 zu füllen und
ihn für
eine kontrollierte Zeit auf einem kontrollierten Druck zu halten
(Schritt 514); den Reifen 120 vor dem Ende der
kontrollierten Zeit abzukühlen
(Schritt 516) (vorzugsweise unter die Einfriertemperatur
der Faser); und dann den Reifen 120 abzulassen und ihn von
der NV-Korrekturvorrichtung 140 zu entfernen (Schritt 518).
Beispielhafte kontrollierte Werte sind: kontrollierte Zeit zwischen
15 Minuten und 45 Minuten; kontrollierter Druck zwischen 20 Pfund
pro Quadratzollmaß (psi·g) und
80 psi·g
(138 und 552 kPa); und kontrollierte Temperatur zwischen 100 und
300 Grad F (38 und 149 Grad C). Die kontrollierten Werte hängen miteinander
zusammen und sind im allgemeinen empirisch bestimmte optimale Werte
für eine
gegebene Reifengestaltung. Weiterhin können die kontrollierten Werte
eingestellt werden, wie bestimmt durch eine Größenordnung und/oder den Typ
des Reifenrundlaufdefekts (aus der Spezifikation fallende Reifenrundlaufmerkmale).
Beispielsweise können
höhere
Werte eines oder mehr der drei kontrollierten Werte (Zeit, Druck,
Temperatur) erforderlich sein, um Reifenrundlauftestdefekte von
größerer Größenordnung
(z.B. eine höhere
Radialkraftmessung für
die Spitze 411 der zusammengesetzten Kraftschwankungskurve 405 in 4A)
zu korrigieren.
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Die
Heizstufe 512 ist eine Option, wird jedoch im allgemeinen
bevorzugt. Wenn verwendet, so kann das Erhitzen 512 des
Reifens entweder vor oder nach dem Plazieren des Reifens 120 in
der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' und/oder dem
Zurückhalten
des Reifens 120 in der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' (Schritt 510)
stattfinden. Die Reifenerhitzung 512 kann auch verzögert sein,
um während
des Füll-
und Halteschritts 514 zu erfolgen, entweder während des
Füllens
oder während
des Haltezeitraums. Eine Vielfalt bekannter Techniken kann angewandt
werden, um den Reifen 120 zu erhitzen, beispielsweise:
Erhitzen in einem Autoklav (das bei den Testläufen des Erfinders verwendete
Verfahren) oder in einem Mikrowellenherd; Füllen des Reifens 120 mit
Dampf oder heißem
Wasser; oder Einbringen von Dampf um den Reifen 120, während er
in der NV-Korrekturvorrichtung (z.B. 140' in 1A) eingeschlossen
ist. Das Erhitzen kann sogar nur teilweise sein, wie etwa das Erhitzen
des Laufflächenbereichs 122 mit
einem Wasser-/Dampfmantel (z.B. 102); oder wie das Erhitzen
bestimmter Stellen an der Reifenseitenwand bzw. den Reifenseitenwänden 125, 126 und
der Lauffläche 122,
wobei die Erhitzungsstelle am Reifen 120 durch Ort und
Typ des Reifenrundlauftestdefekts bestimmt wird. Solch teilweises
Erhitzen wird beispielsweise durch Dampfdüsen vollzogen.
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Der
Kühlschritt 516 ist
ebenfalls eine Option, selbst wenn der Reifen 120 erhitzt
wird. Vorzugsweise wird ein erhitzter Reifen 120 vor dem
Ende der kontrollierten Zeit des auf Druck Haltens auf eine bestimmte
Temperatur gekühlt
(entweder erzwungene oder zugelassene Abkühlzeit), jedoch kann man ihn auch
abkühlen
lassen oder zwangsweise abkühlen, nachdem
der Reifen abgelassen und/oder aus der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' entnommen wurde
(Schritt 518). Die Zwangsabkühlung kann durch eine Vielfalt
bekannter Techniken vollzogen werden, wie etwa: Kaltluft- bzw. Wasserstrahlen,
oder Wassermäntel
(z.B. 102 und/oder der Bereich innerhalb der Wände der
NV-Korrekturvorrichtung 140').
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Bei
Vollendung der NV-Korrekturschritte 510 bis 518 muss
der ausgewählte
Reifen 120 inspiziert werden, um festzustellen, ob der
NV-Korrekturprozess den Reifen 120 ausreichend korrigiert
hat, um das Akzeptieren des ausgewählten Reifens sicherzustellen.
Dies wird vorzugsweise vollzogen, indem ein weiterer Reifen-Rundlauftest durchgeführt wird (Schritt 504),
und dann, wenn alle Reifenrundlaufmessungen innerhalb erstellter Akzeptanzgrenzen liegen
(Entscheidungsschritt 506), wird der Reifenrundlauf als
akzeptabel betrachtet, der Reifen 120 wird akzeptiert 530 und
verlässt
somit den Prozess gemäß dem erfinderischen
Verfahren 500, ohne irgendeine weitere Nach-Vulkanisations-Korrektur
zu erfordern. Wird der Reifenrundlauf nicht als akzeptabel betrachtet,
dann wird der anschließende
Entscheidungsschritt 508 angewendet, um zu entscheiden,
ob der Reifen 120 von weiterer NV-Korrektur profitieren
wird (und ob es kosteneffizient ist, dies zu tun), oder ob der Reifen 120 einfach
ausgemustert werden sollte (Schritt 540).
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Zur
Verwirklichung des erfinderischen Verfahrens 500, wie hierin
vorangehend beschrieben, muss eine NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' eingesetzt
werden, wobei die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' bestimmte Merkmale
(Fähigkeiten)
aufweist, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, d.h. die
erfinderische NV-Korrekturvorrichtung 140, 140'. Die erforderlichen
Merkmale sind, dass die NV-Korrekturvorrichtung:
- a)
eine umfangsgerichtete 360 Grad-Laufflächenrückhaltevorrichtung verschafft,
die die Lauffläche des
ausgewählten
Reifens in einer idealen Laufflächenform
hält, konzentrisch
zur Rotationsachse des ausgewählten
Reifens und nominell senkrecht zur Äquatorebene des ausgewählten Reifens;
- b) die Wülste
des ausgewählten
Reifens versiegelnd konzentrisch zu und äquidistant von der Rotationsachse
des Reifens und symmetrisch beabstandet über der Äquatorebene der Lauffläche des
ausgewählten
Reifens hält;
- c) das Füllen
des ausgewählten
Reifens bis auf einen kontrollierten Druck und das Halten des kontrollierten
Drucks für
eine kontrollierte Zeit vorsieht, während die Lauffläche zurückgehalten
wird und die Wülste
versiegelnd gehalten werden; und
- d) (optionsweise) das Erhitzen und/oder Abkühlen des ausgewählten Reifens,
entweder als Ganzes oder teilweise, vorsieht.
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Jede
Apparatur (Vorrichtung), die zur Ausführung der Schritte des erfinderischen
Verfahrens 500 genutzt wird, insbesondere, wenn diese Apparatur
die bestimmten Merkmale (a) bis (c) (optionsweise d) aufweist, die
hierin vorangehend aufgeführt sind,
wird als innerhalb der Reichweite der vorliegenden Erfindung liegend
betrachtet. Eine beispielhafte Ausführung 140 und eine
beispielhafte alternative Ausführung 140' werden hierin
nachfolgend unter Verweis auf die Zeichnungen der 1, 1A, 1B, 1C, 2, 2A und 3 (1–3)
dargestellt. Fachleute können
erkennen, dass diese Ausführung
praktischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, durch Modifikation
einer Marangoni-Runderneuerungspresse
gebildet wird, und werden zweifellos andere Wege finden, eine NV-Korrekturvorrichtung
zu fertigen, die die hierin vorangehend aufgeführten NV-Korrekturvorrichtungsmerkmale
und -fähigkeiten
aufweist und daher zur Ausführung
der Schritte des erfinderischen Verfahrens 500 gemäß dieser
Erfindung geeignet ist. Es ist auch anzumerken, dass die hierin
beschriebene NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' auch gut zur Reifenkorrektur
an anderen geeigneten Punkten im Reifenproduktionsprozess geeignet
ist. Insbesondere kann die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' an Reifen verwendet
werden, nachdem sie aus einer Vulkanisierform entnommen wurden,
vorzugsweise, bevor die Reifen abgekühlt sind. Eine solche Verwendung
würde das
Standardisieren der Reifenrundlauf"korrektur" für
alle Reifen ohne vorheriges Überprüfen des
Reifens in einer RRM verschaffen. Diese Verwendung wäre nominell
auch eine „Nach-Vulkanisations"-Korrektur, obwohl,
wie bekannt ist, der Reifenvulkanisationsprozess im allgemeinen
weiterläuft, nachdem
ein Reifen aus der Vulkanisierform entnommen ist, während er
weiter abkühlt.
-
1 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens 120 (der
für NV-Korrektur „ausgewählte" Reifen) in einer
Ausführung
einer Nach-Vulkanisations(NV)-Korrekturvorrichtung 140,
genommen entlang der in 2 gezeigten Linie 1-1. Die 2 und 2A sind
perspektivische Draufsichten der NV-Korrekturvorrichtung 140 von 1. 2A zeigt
die NV-Korrekturvorrichtung 140 geöffnet, sodass
der Reifen 120 in die NV-Korrekturvorrichtung 140 eingesetzt
oder aus dieser entnommen werden kann, und 2 zeigt
die NV-Korrekturvorrichtung 140 um
den Reifen 120 geschlossen, wie in 1, wodurch
der Reifen 120 zurückgehalten
wird. Es ist ersichtlich, dass fünf
Rückhaltesegmente 100 (100a–100e;
d.h. 100a, 100b, 100c, 100d, 100e)
vorhanden sind, die entlang Verbindungsfugen: 251 (zwischen
den Segmenten 100a und 100b), 252 (zwischen
den Segmenten 100b und 100c), 253 (zwischen
den Segmenten 100c und 100d), 254 (zwischen
den Segmenten 100d und 100e), und 255 (zwischen
den Segmenten 100e und 100a) aneinandergrenzen.
Die Rückhaltesegmente 100 werden durch
Kolben 250 geöffnet
bzw. geschlossen, wobei jeder Kolben (z.B. 250a) zu einem
entsprechenden Rückhaltesegment
(z.B. 100a) gehört.
Die Anzahl der Segmente 100 (und Kolben 250) ist
nicht wichtig für
die Erfindung, solange genug Segmente vorhanden sind, um das Öffnen der
NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' ausreichend zu erleichtern, um
das Einbringen bzw. Entfernen des Reifens 120 zu gestatten.
Da beabsichtigt ist, dass die Laufflächen-Rückhaltevorrichtung sich um
den vollen Umfang des Reifens (Merkmal a) befindet, ist es im allgemeinen
einfacher, den Reifen in die Rückhaltevorrichtung
einzusetzen, wenn die Rückhaltevorrichtung
sich öffnet,
wie etwa die hierin illustrierte Rückhaltevorrichtung 100 mit fünf Segmenten.
-
Bezugnehmend
auf die 1–3 besitzen
die Rückhaltevorrichtungssegmente 100 (z.B. 100a, 100c im
Querschnitt gezeigt) einen starren, vorzugsweise aus Metall bestehenden
Rahmen 101, der geeignet ist, den in einem NV-Korrekturprozess (den
Schritten 510–518 des
erfinderischen Verfahrens 500) zu widerstehen, ohne irgendeine
signifikante Formänderung
oder Bewegung der Rückhaltesegmente 100 aus
ihrer Position während
des NV-Korrekturprozesses
zu gestatten. Der Rahmen 101 kann eine Kammer 102 (eigentlich
ein Teil der Runderneuerungspresse) aufweisen, die zum Erhitzen
und/oder Abkühlen
des Reifens 120 oder zumindest der Reifenlauffläche 122 verwendet
werden kann. Wie für
den Rahmen 100a' in 1A gezeigt, kann
der Rahmen 100 aus vielfachen Metallstücken gefertigt sein, die an
Verbindungsstößen 108 aneinandergeschweißt sind.
Beim Vergleich des Rahmens 100a der NV-Korrekturvorrichtung 140 in 1 mit dem
Rahmen 100a' der
NV-Korrekturvorrichtung 140' (alternative
Ausführung)
in 1A kann man sehen, dass der Hauptunterschied ist,
dass der Rahmen 100a' sich
weiter als der Rahmen 100a über die Oberseite der NV-Korrekturvorrichtung 140' erstreckt,
weit genug, um, mittels einer Dichtung 105a (vorzugsweise
Gummi), eine Sicherungsmutter 134 und/oder einen oberen
Wulstring 132 gegen einen zentralen Pfosten 131 abzudichten.
Somit verschafft die NV- Korrekturvorrichtung 140' einen abgedichteten
Bereich, der den Reifen 120 umgibt, wodurch das Pumpen
von Heiz- und/oder
Kühlmedien
(z.B. Dampf, Wasser, Luft) um den Reifen 120 zu Heiz- und/oder
Kühlzwecken
gestattet wird (optionsweises Merkmal (d)).
-
Im
Zentrum der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' befindet sich
ein Pfosten 131, der feststeht und eine zentrale axiale
Referenzlinie 137 verschafft, die auch die Rotationsachse
des Reifens 120 (auch mit 137 bezeichnet) ist,
wenn der Reifen 120 richtig in der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' aufgezogen ist.
Der Pfosten 131 ist an einer kreisförmigen Basis 130 befestigt,
die ihrerseits an einem starren Maschinenunterteil (nicht dargestellt)
befestigt ist. Eine obere Oberfläche 139 der
Basis 130 passt zu einem bewegbaren unteren Wulstring 133,
der verschieblich über
den Pfosten 131 passt und auf der Basis 130 in einer
Position aufliegt, die radial durch ein sattes Anliegen um den Pfosten 131 eingepasst
ist und weiterhin vertikal durch Aufliegen auf der Oberfläche 139 der
Basis 130 eingepasst ist. Der untere Wulstring 133 ist
so gestaltet, dass eine unterer Wulstsitz 136 an einem
Felgenradius „R1" gebildet wird, der
konzentrisch zum Pfosten 131 gehalten wird. Gleichermaßen passt
ein bewegbarer oberer Wulstring 132 verschieblich über den
Pfosten 131, radial durch passgenauen Sitz um den Pfosten 131 eingepasst, und
ist so entworfen, dass ein oberer Wulstsitz 135 an einem
Felgenradius R1 gebildet wird, der konzentrisch zum Pfosten 131 gehalten
wird. Die vertikale Position des oberen Wulstrings wird durch eine
Sicherungsmutter 134 (auf den Pfosten 131 geschraubt)
gesteuert, die Mittel (wie etwa eine Skala, nicht dargestellt) aufweist,
um eine feste Höhe
einzustellen, die für
einen gegebenen Reifen 120 geeignet ist, sodass, wenn der
Reifen 120 gefüllt
ist, der obere Wulstring 132 gegen die Sicherungsmutter 134 nach oben
gedrückt
wird (wie gezeigt), wo der obere Wulstring 132 in Position
gehalten wird, wobei eine Felgenbreite „RW" zwischen dem oberen und unteren Wulstsitz 135 beziehungsweise 136 gemessen wird.
Die Wulstsitze 135, 136 sind vorzugsweise gleichartig
einer für
den Reifen 120 geeigneten Felge geformt, sind an einem
Radius R1 (auch eine Felgenhöhe)
geformt, die für
den Reifen 120 geeignet ist, und sind vorzugsweise um die
Felgenbreite RW beabstandet, die annähernd gleich der Breite einer
im allgemeinen mit dem Reifen 120 verwendeten Felge ist.
Durch die Basis 130 und den unteren Wulstring 133 ist
ein Luftdurchgang 138 vorgesehen, um das Füllen des
Reifens 120 zu erleichtern, und zwischen den Wulstringen 132, 133 und
dem Pfosten 131 sind geeignete Luftabdichtungen (nicht
dargestellt) wie etwa Dichtungen vorgesehen, um das Füllen des Reifens 120 zu
erleichtern. Es ist ersichtlich, dass der mittlere Teil der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' entworfen ist,
um den Spezifikationen der Merkmale (b) und (c) hierin vorangehend
zu entsprechen.
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Um
den restlichen Spezifikationen der Merkmale (a) und (b) hierin vorangehend
zu entsprechen, ist eine speziell entworfene Laufflächenplatte 103 vorgesehen.
Bezugnehmend auf die 1, 1A, 1B, 1C und 3 und
insbesondere bezugnehmend auf die Perspektivansicht in 1C ist
jede Laufflächenplatte 103 (z.B. 103a)
vorzugsweise (beispielsweise durch Schweißnähte 107) an einem
entsprechenden Bodenplattensegment 104 (z.B. 104a) befestigt
und weist, wie erforderlich, Montageöffnungen 109 um den
Außenumfang
der Laufflächenplatte 103 auf,
um die Laufflächenplatte 103 mittels
Bolzen 110 an dem entsprechenden Rahmen 101 (z.B. 101a)
des entsprechenden Rückhaltevorrichtungssegments 100 (z.B. 100a)
zu befestigen. Wie in der Querschnittsansicht von 3 der
Unterseite der NV-Korrekturvorrichtung 140 (oder 140') ersichtlich, wird
jedes Bodenplattensegment 104 von radialen Kantenlinien
in Schranken gehalten, die gegen benachbarte Bodenplattensegmente 104 entlang
der geeigneten Bodenplattenverbindungsstöße 351–355 zusammenpassen.
Es ist ersichtlich, dass fünf
Bodenplattensegmente 104 (104a–104e) vorhanden sind,
die entlang Verbindungsstößen 351 (zwischen den
Segmenten 104a und 104b), 352 (zwischen
den Segmenten 104b und 104c), 353 (zwischen
den Segmenten 104c und 104d), 354 (zwischen
den Segmenten 104d und 104e) und 355 (zwischen
den Segmenten 104e und 104a) aneinanderstoßen. Insbesondere
im Fall der NV-Korrekturvorrichtung 140', die entworfen ist, um Heiz- und/oder
Kühlmedien
um den Reifen 120 herum einzuschließen, sind die Segment-Verbindungsstöße 251–255 und 351–355 vorzugsweise
für ein
geeignetes Miteinanderabdichten entworfen, wenn die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' von den Kolben 250 geschlossen
wird. Eine andere Kantenlinie für
die Bodenplattensegmente ist die bogenförmige Kante 106, die
so geformt ist, dass sie gegen den kreisförmigen Außenumfang der Basis 130 passt.
Somit bestimmt das Zusammenpassen der Bodenplattensegmente 104 mit
der Basis 130 entlang der kreisförmigen Linie 106 einen
Anschlagpunkt (Einpasspunkt), der von geeigneter Größe ist, um
die Laufflächenplatten 103 in
einem radialen Abstand „R2" (gemessen am Äquator)
zu plazieren, der geeignet ist, um die Lauffläche in der idealen Form zurückzuhalten.
Jede Laufflächenplatte 103 hat
eine mit der Lauffläche
in Kontakt kommende Oberfläche 111,
die hierin vorangehend als eine „ideale Form" aufweisend beschrieben
wurde. Aus der vorangehenden Erläuterung
ist ersichtlich, dass diese ideale Form das Plaziertsein im korrekten
radialen Abstand R2 beinhaltet (gemessen von der Rotationsachse des
Reifens 120 bis zur Oberfläche der Lauffläche 122,
am Äquator,
wenn der Reifen 120 in einem „belasteten" Zustand für den gesamten
360 Grad-Umfang
der Lauffläche 122 zurückgehalten
wird). Die Laufflächenplatten 103 sind
auch so entworfen, dass, wenn sie am Radius R2 positioniert sind,
die Laufflächenplatten 103 jede
zu einer benachbarten passen, sodass die mit der Lauffläche in Kontakt
kommende Oberfläche 111 im
Wesentlichen um den gesamten 360 Grad-Umfang der Lauffläche 122 herum
ununterbrochen und kontinuierlich ist. Weiterhin sind die Bodenplattensegmente 104,
der Einpasspunkt 106, die Basis 130 und die Laufflächenplatten 103 spezifisch für die Größe eines
gegebenen Reifens 120 entworfen und abgemessen, sodass
die mit der Lauffläche in
Kontakt kommende Oberfläche 111 konzentrisch zur
Rotationsachse 137 und nominell senkrecht zur Äquatorebene
ist.
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Schließlich ist
der untere Wulstring 133 so geformt, dass die untere Fläche des
Rings 133 im Wesentlichen flach ist und mit der Oberfläche der
Bodenplattensegmente 104 entlang einer planaren Oberfläche zusammenpasst,
die dadurch einen Einpasspunkt 141 für das relative vertikale Positionieren der
Bodenplattensegemente 104 zum unteren Wulstring 133 bildet.
Da die Bodenplattensegmente 104 an den Laufflächenplatten 103 befestigt
sind, kontrolliert der Einpasspunkt 141 effizient das relative
Positionieren der Laufflächenplatten 103 (einschließlich der mit
der Lauffläche
in Kontakt kommenden Oberfläche 111)
zum unteren Wulstring 133. Die Konstruktion der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' ist derart,
dass (für
einen Reifen 120 mit einer Laufflächenbreite TW, gemessen zwischen
den zwei Reifenschultern 123, 124): der untere
Wulst 128 sich in einem Abstand „H3" von dem Einpasspunkt 141 befindet;
der Punkt, wo die Laufflächenbreite
TW an der unteren Reifenschulter 124 endet, von den Laufflächenplatten 103 (und
im allgemeinen der gekrümmten,
mit der Lauffläche
in Kontakt kommenden Oberfläche 111)
in einem Abstand „H4" vom Einpasspunkt 141 gehalten wird,
wodurch auch der Punkt, an dem die Laufflächenbreite TW an der oberen
Reifenschulter 123 in einem Abstand „H4" vom Einpasspunkt 141 endet, gehalten
wird; und die Sicherungsmutter 134 so positioniert werden
kann, dass verursacht wird, dass der obere Wulst 135 sich
in einem Abstand „H2" vom Einpasspunkt 141 befindet,
wobei die sich aus der Subtraktion des Abstandes H3 von Abstand
H2 ergebende Felgenbreite „RW" in Bezug zur Laufflächenbreite
TW symmetrisch positioniert ist (d.h., H1 minus H2 ist annähernd gleich
H3 minus H4), und vorzugsweise die Felgenbreite RW im Wesentlichen
gleich der Felgennennbreite für
eine normalerweise mit dem Reifen 120 verwendeten Felge
ist.
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Die
hierin vorangehend beschriebenen Ausführungen der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' sind zur Ausführung des
erfinderischen NV-Korrekturverfahrens 500 entworfen, wobei
sie die hierin vorangehend beschriebenen Fähigkeiten und Merkmale (a)
bis (c) und optionsweise (d) verwirklichen. Obwohl die NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' manuell bedient
werden kann, ist es vorzuziehen, eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt)
zur zumindest teilweisen Automatisierung der Bedienung der NV-Korrekturvorrichtung 140, 140' vorzusehen.
Eine solche Steuervorrichtung (z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung „SPS") kann beispielsweise
zur Steuerung der „kontrollierten" Zeiten, Drücke und
Temperaturen verwendet werden. Sie kann auch das An- und Abschalten
von Füllluft,
Heizdampf, Kühlwasser
und so weiter automatisieren. Die hierin vorangehende Beschreibung
kontrollierter Zeiten, kontrollierter Drücke und kontrollierter Temperaturen
setzt das Vorhandensein einer Art Steuervorrichtung voraus, ob dies
nun eine SPS oder individuelle spezialisierte Steuerungen sind,
wie sie in der diesbezüglichen Technik
von Maschinen- und Prozesssteuerung wohlbekannt sind.
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Das
beschriebene erfinderische Verfahren 500 und die NV-Korrekturvorrichtungen 140, 140' verschaffen
Vorteile und Nutzen bei der Reifenrundlaufkorrektur nach Vulkanisation,
einschließlich
der Korrektur sowohl der Konizität
als auch der Radial-, Seiten- und Tangentialkraftschwankung, und
auch einschließlich
der Optimierung der Aufstandsfläche eines
belasteten Reifens. Alle Rundlaufdefektkorrekturen und die Aufstandsflächenoptimierung
werden im Wesentlichen gleichzeitig vollzogen, und normalerweise
ohne dass es nötig
ist, die Position oder Größenordnung
des bzw. der Reifenrundlauf defekte zu kennen.