DE60113784T2

DE60113784T2 - Eingespanntes Aufblasen von Luftreifen nach der Aushärtung

Info

Publication number: DE60113784T2
Application number: DE60113784T
Authority: DE
Inventors: David John Cuyahoga Falls Balter; Michael Alois Mogadore Kolowski; Anthony John Uniontown Scarpitti
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: DE60113784D1; EP1207036A2; EP1207036B1; EP1207036A3; US6660212B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Fertigung von Luftreifen und spezieller ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung oder Korrektur der Reifengleichförmigkeit.
HINTERGRUND
Ein typischer Radialreifen umfasst eine Lauffläche, eine Gürtelstruktur ("Gürtel") und eine Karkasse. Die Karkasse hat eine Innenisolierung, ein Paar unausdehnbarer Wülste, ein Kernprofil (Gummi-Kernreiter) über jedem Wulst, zwei Seitenwände und ein oder mehr Karkassenlagen ("Radiallagen"). Die Karkassenlagen haben parallele Verstärkungslagenkorde aus typischerweise Nylon oder Polyester, die sich zwischen den Wülsten erstrecken und um diese herumgeschlagen sind.
Reifenfabrikationsvorgang
Im Reifenfabrikationsvorgang wird eine Rohkarkasse (wobei "roh" noch unvulkanisiert und noch klebrig bedeutet) typischerweise durch Wickeln einer Länge Roh-Innenisolierung und zumindest einer Radiallage über eine "Bautrommel der ersten Stufe" und Miteinanderverspleißen der Innenisolierung und der Lagenenden, um eine zylindrische Form um die Bautrommel zu bilden, gebaut. Zwei Wülste (die jeder ein in Rohgummi gehülltes Kabel aus Stahlfasern umfassen) werden dann über der Karkasse positioniert, einer an jeder Seite. Die sich über die Wülste hinaus erstreckenden Karkassenlagenteile werden dann nach um die Wülste nach oben umgeschlagen (herumgewickelt), wodurch "Lagenumschläge" gebildet werden. Die resultierende Montageeinheit, einschließlich Innenisolierung, Karkassenlage und Wülsten, wird Rohkarkasse genannt. Dann werden rohe (unvulkanisierte) Seitenwände um jede Seite der Karkassenlagen angebracht.
Die Rohkarkasse wird von der Bautrommel der ersten Stufe abgenommen und auf einer "Maschine der zweiten Stufe" montiert, wo sie zu einer Torusform aufgeblasen wird, und ihre radial außenliegende Oberfläche wird gegen ein Roh-Laufflächen- und Gürtelpaket gepresst, um einen "Rohreifen" zu bilden. In anschließenden Schritten wird der Rohreifen "angerollt" (mit einer Rolle berollt), um Lufttaschen zu entfernen und innere Oberflächen aneinanderzuheften.
Der Rohreifen wird dann in einer Vulkanisierform montiert, wo ein Heizbalg 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 wird der Rohgummi des Reifens anfänglich unter Hitzeeinwirkung weich, vulkanisiert (versteift durch Polymerisation) jedoch nach einiger Zeit genug, um aus der Form entnommen zu werden und außerhalb der Form abzukühlen, wo die Vulkanisationsreaktion andauert, bis der Reifen kalt ist. In manchen Fällen wird der Reifen auf einem Nachvulkanisations-Aufblasstand ("PCI-Stand") aufgeblasen, während er abkühlt, um die Reifenform gleichförmig 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.
Gleichförmigkeitsmerkmale
Nach dem Vulkanisieren eines Reifens wird er typischerweise auf Gleichförmigkeitsmerkmale getestet, wie etwa Radialschlag, Radialkraftschwankung, Axialkraftschwankung, Tangentialkraftschwankung und Konizität, die in dem hierin nachstehenden Definitionsabschnitt definiert werden.
Quellen von Ungleichförmigkeit
Reifenungleichförmigkeit ergibt sich aus zahlreichen Faktoren im Reifenfabrikationsprozess, die nachstehend in der Abfolge ihres Auftretens in der Reifenbauabfolge aufgeführt sind:
Verformung von Rohkomponenten: Die rohen Reifenkomponenten (Lauffläche, Seitenwand-Innenisolierung, Karkassenlagen [Lagenkorde], Wülste und Gürtel) bestehen entweder aus Gummi oder haben eine Gummimasse und werden im verformbaren Rohzustand auf langen Rollen gelagert. Daher kann es sein, dass die Reifenkomponenten während der Lagerung nicht gleichmäßig dick bleiben.
Ungleichmäßige Plazierung auf Bautrommel: Es kann sein, dass die Lagenkorde nicht mit gleicher Geradheit und Spannung um die Bautrommel gelegt sind, und dass die zwei Wülste nicht in einer Ebene positioniert sind, die perfekt lotrecht zur Trommel(und Reifen)-Achse verläuft, oder anderweitig nicht über die Karkassenlage auf der Bautrommel parallel zueinander sind.
Ungleichmäßige Plazierung auf Maschine der zweiten Stufe: Auf der Maschine der zweiten Stufe wird, wenn Gürtel und Lauffläche nicht symmetrisch über der Rohkarkasse positioniert sind, der Rohreifen, und daher der vulkanisierte Reifen, nicht gleichförmig sein. Auch können später, wenn der Rohgummi aufgeblasen wird, die Wulst- und Karkassenlagenpositionen sich ungleichmäßig verschieben.
Komponentenverlagerung im Rohreifenzustand: Vor dem Vulkanisieren werden die Wülste und Karkassenlagen nur durch ihre Rohgummimasse und den umgebenden Rohgummi an Ort und Stelle gehalten. Bei Handhabung des Reifens können sich die Wulst- und Karkassenlagenpositionen ungleichmäßig verschieben.
Ungleichmäßiges Montieren in der Form: Wenn der Rohreifen nicht symmetrisch in der Form positioniert ist, wird der fertige Reifen nicht gleichförmig sein.
Karkassenlagenspleißstelle: Die Karkassenlage ist an ihrer Spleißstelle (wo sie aufgrund der überlappenden Lagenenden doppelt liegt) steifer und schwerer im Vergleich zu anderen Stellen.
Karkassenlagenausdehnung und -schrumpfung: In der Form spannt (dehnt) der aufgeblasene Heizbalg die Karkassenlage nach außen, und Hitzeschrumpfung der Nylon- oder Polyesterfasern der Karkassenlage spannt die Karkassenlage weiter an. Diese Zugspannung (Zugbeanspruchung) verursacht ein Rutschen der Karkassenlage um den Wulst, jedoch an unterschiedlichen Stellen um den Wulst herum in unterschiedlichem Ausmaß, wobei eine Spleißstelle zuletzt um den Wulst rutscht.
Ungleichmäßiges Vulkanisieren: Der Gummi kann um die Karkassenlage zu verschiedenen Zeiten an unterschiedlichen Stellen "blockieren" (unter Vulkanisation versteifen), das heißt, in ungleichmäßigen Karkassenlagenspannungen blockieren.
Reifenrundlaufapparat
Nach dem Vulkanisieren und Abkühlen eines Reifens wird dieser auf einer Kraftschwankungsmaschine (auch "Reifenrundlaufmaschine", engl. "Tire Uniformity Machine", abgekürzt "TUM"; "Reifenrundlaufprüfmaschine" und "Reifenrundlaufapparat" genannt) getestet. Viele Patente beschreiben TUM-Komponenten und TUM-Gestaltungen, wobei nahezu alle dasselbe allgemeine Funktionsprinzip teilen, wie folgt:
Der Reifen wird auf eine rotierbare Testfelge aufgezogen. Zur Erleichterung des Aufziehens ist die Testfelge eine "geteilte Felge" mit zwei Felgenhälften mit Flanschen, die zusammenkommen, um abdichtend am wulstbereich des Reifens anzugreifen. Der Reifen wird aufgeblasen und gegen eine rotierbare Lasttrommel (auch "Lastrad", "Lastwalze" oder "Testtrommel" genannt) gepresst, deren Achse parallel zur Reifenachse verläuft. Wenn der Reifen gegen die Lasttrommel rotiert, messen (üblicherweise mit der Trommelwelle verbundene) Kraftsensoren oder Verlagerungssensoren Kraftveränderungen (des Reifens gegen die Trommel) oder Verlagerung (der Reifenoberfläche aus der Nenn- oder Ruhestellungs-Reifenoberflächenposition) in verschiedene Richtungen (hauptsächlich radial und axial).
TUM-Gestaltungen variieren in Bezug darauf, ob die Lasttrommel den Reifen rotiert oder umgekehrt, Reifenrotationsgeschwindigkeit, welche Gleichförmigkeitsmerkmale getestet werden, wie Verformungen oder Ungleichmäßigkeiten in Testfelge oder Lasttrommel korrigiert werden, wie Sensorirrtümer aufgrund von TUM-Vibration korrigiert werden, und wie Reifenunwucht korrigiert wird. Die Gestaltungsformen variieren auch in Hinblick auf Felgengestaltung und Reifenbeförderungsmechanismus.
Die 4A und 4B illustrieren vereinfachte Ergebnisse eines TUM-Tests, wobei die Radialkraftschwankung (RKS) als Beispiel verwendet wird. Die 4A und 4B zeigen die Radialkraft auf der vertikalen Achse 401 gegenüber dem Reifenrotationswinkel von 0 bis 360 Grad auf der horizontalen Achse 402. 4A zeigt eine zusammengesetzte Kraftschwankungskurve 405. Die Winkelposition 410 (die einer Stelle in Umfangsrichtung an der Lauffläche entspricht) der größten Kraft 411 stellt eine "harte Stelle" dar, wo der Reifen am härtesten gegen die Lasttrommel drückt. Die Winkelposition 420 der geringsten Kraft 421 stellt eine "weiche Stelle" dar, wo der Reifen am wenigsten gegen die Lasttrommel drückt. Die zusammengesetzte Kraftschwankungskurve 405 kann, wie in 4B gezeigt, zur weiteren mathematischen Analyse in eine Reihe ("Fourierreihe") konstituierender harmonischer Wellenformen 431, 432, 433 "zerlegt" werden. Die erste Harmonische 431 der Radialkraftschwankung (abgekürzt R1h) ist auch als "Radialschlag" bekannt. Eine zweite harmonische Wellenform 432 und dritte harmonische Wellenform 433 sind ebenfalls illustriert.
Mit den so gesammelten Daten besteht eine breite Spanne von Verfahren zum mathematischen Bearbeiten der Kraftschwankungsdaten, um die Notwendigkeit einer Gleichförmigkeitskorrektur zu ermitteln und die Steuerparameter zur Korrektur eines Reifens auf einer Gleichförmigkeitskorrekturmaschine (die dieselbe sein kann wie die zur Durchführung der Rundlaufmessungen verwendete TUM) zu ermitteln.
Korrekturverfahren des Standes der Technik
Schleifen
In der Patentliteratur ist das am meisten angesprochene Verfahren zur Korrektur eines Gleichförmigkeitsmerkmals das Abschleifen von Gummi von ausgewählten Stellen um den Laufflächenumfang (und/oder eventuell an der Laufflächenschulter oder den Reifenseitenwänden). Zahlreiche Patente offenbaren eine breite Spanne von Schleiftechniken, die sich darin unterscheiden, wie die Schnittstelle zwischen Schleifvorrichtung und TUM gebildet 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 Winkelposition aus den Kraftschwankungsdaten berechnet wird (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, das es zu Umweltverschmutzung und Materialvergeudung beiträgt, die Laufflächenlebensdauer verringert und eine unattraktive Oberflächenbeschaffenheit hinterlässt. Obwohl Schleifen Abmessungsungleichmäßigkeiten beseitigen kann, ist es weniger dazu in der Lage, innere Spannungsungleichmäßigkeiten zu mildern.
Herausarbeiten der Ungleichförmigkeiten; heiß aus der Form; aufgeblasen
US-A-3,529,048 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Spannungsgleichförmigkeit von Reifenkorden und Verringerung umfangsgerichteter Schwankungen der strukturellen Beständigkeit gegen radiale und seitliche Kräfte beim Rotieren. Ein Reifen wird kurz nach der Entnahme aus der Vulkanisierform, während er annähernd auf der Vulkanisiertemperatur ist, auf eine Felge aufgezogen und auf typischerweise 20–40 psig (239–377 kPa) aufgeblasen. Während der Reifen abkühlt, wird der Reifen für eine Zeitdauer von ein bis zwei Mal die Dauer der Vulkanisation 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 sein. In anderen Variationen kann die Last Rollkontakt (wie etwa eine rotierende Welle) oder Gleitkontakt sein. Die Lastoberfläche kann gebogen (Bsp.: Welle) oder planar (Bsp.: Fußboden), glatt zylindrisch oder mit einem Profil versehen sein. Es kann eine oder eine Vielzahl von Wellen (Lasten) vorhanden sein.
Rotierendes Pressen um gesamten Umfang des Reifens, wenn er heiß ist
US-A-3,635,610; 3,529,048; 3,464,264 und 3,389,193 offenbaren verschiedene Verfahren zur Verbesserung von Gleichförmigkeitsmerkmalen, alle basiert auf dem Rotieren eines vulkanisierten oder teilvulkanisierten Reifens, während er gegen eine Rolle gedrückt wird, um die Reifenoberfläche um seinen gesamten Umfang "einzufahren", zu "kneten" und/oder zu "walzen", um ungleichmäßige Spannungen zu mildern. Die Patente unterscheiden sich darin, ob dies vollzogen wird, wenn der Reifen noch heiß von der Form ist, wiedererhitzt oder durch Walkerhitzung erhitzt wird. Sie unterscheiden sich auch darin, ob dies am aufgeblasenen oder unaufgeblasenen Reifen vollzogen wird.
Aufblasen nach der Vulkanisation
Verschiedene patentierte Verfahren (z.B. US-A-4,420,453 und 2,963,737) zur Verbesserung der Gleichförmigkeit eines vulkanisierten Reifens sind auf "Aufblasen nach der Vulkanisation" ("PCI" oder "Nach-Aufblasen") basiert, definiert als Aufziehen eines heißen vulkanisierten Reifens (kurz nach der Entnahme aus der Vulkanisierform, bevor er vom Vulkanisiervorgang in der Form abgekühlt ist) auf eine Felge und ihn beim Abkühlen aufgeblasen zu halten. Die patentierten Verfahren unterscheiden sich in Bezug auf den Fülldruck, ob sprühgekühlt wird, und wann das Aufblasen nach der Vulkanisation begonnen und beendet wird. Obwohl diese Vorgänge als "Nach-Vulkanisations"-Bearbeitung bezeichnet werden, fährt ein Reifen in Wirklichkeit im Allgemeinen fort, zu vulkanisieren, wenn er nach Entnahme aus der Vulkanisationsform abkühlt.
Erhitzen ausgewählter Reifenbereiche im unaufgeblasenen Zustand
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 im unaufgeblasenen Zustand.
Unaufgeblasen Rotieren nach dem Formen
US-A-5,853,648 offenbart eine Vorrichtung zum Abkühlen von Reifen, die statische Spannung minimiert. Der Reifen wird während des Abkühlens nach dem Vulkanisieren in einer vertikalen Position unaufgeblasen rotiert.
Verringerung der Wulstbeabstandung; PCI wenn heiß aus der Form
US-A-3,039,839 offenbart ein Verfahren zur Lösung von durch Schrumpfen von Nylonlagenkorden verursachte Reifenschrumpfung und -verformung. Der Wulstsatz (Wulstbeabstandung, wenn auf einer Bautrommel) wird schmaler gemacht (in Bezug zum Stand der Technik), um die Formdehnung während des Formens zu erhöhen und den Korden eine Reifenformdehnung zu verleihen. Bei Entnahme aus der Form wird der Reifen prompt auf einer Aufblasfelge (PCI-Stand) aufgezogen und auf typischerweise 30 Pfund (206 kPa) aufgeblasen gehalten, bis er bis unter die Schrumpfungstemperatur des Nylonkords abkühlt.
Ionisierende Strahlung
US-A-3,838,142 offenbart die Korrektur von Radialkraftschwankung durch Bestrahlen von Weichstellenabschnitten der Lauffläche und/oder Seitenwände mit ionisierender Strahlung hochenergetischer Elektronen.
Materialzufügung
US-A-3,725,163 offenbart die Verringerung von Kraftschwankungen durch Anbringen einer kleinen Menge anhaftenden Materials an ausgewählten Stellen der Lauffläche, was in Form eines Sprays oder Klebebands oder durch einen Markierapparat angebracht sein kann.
Ausgleichscheiben
US-A-5,060,510 offenbart das Korrigieren von Radialkraftschwankung durch Einfügen kreisförmiger Ringkeile von umfangsgerichtet variabler Dicke (die als Ausgleichscheiben dienen) zwischen die Felge und den Wulstbereich des Reifens.
Lagenkorddehnung
US-A-5,365,781 (und seine Abtrennungen 5,616,859 und 5,458,176) offenbaren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren von Gleichförmigkeitsmerkmalen in einem vulkanisierten Radialreifen durch dauerhaftes Verformen eines Teilbereichs eines Karkassenverstärkungselements (d.h. ausgewählter Karkassenlagenkorde) in Funktion der Größenordnung des Gleichförmigkeitsmerkmals. Ein signifikant hoher Fülldruck dehnt den Teilbereich des Karkassenverstärkungselements dauerhaft über dessen Elastizitätsgrenze hinaus und verlängert ihn dauerhaft in einem Ausmaß, das sich umgekehrt zu einer Einspannung an dieser Stelle (angelegt durch ein Paar[Seitenwand]-Einspannringe [182 in 8]) verhält. Radialkraftschwankung und/oder Konizität können durch Verändern der Winkel zwischen der Ebene jedes Einspannrings und der Ebene der Reifenseitenwand und durch Anlegen unterschiedlicher Mengen an Einspannkraft auf die zwei Seitenwände korrigiert werden. Ein Gürtelrückhaltering (280 in 8) kann verwendet werden, um zu verhindern, dass der hohe Fülldruck das Gürtelpaket ausdehnt. Eine alternative Ausführung korrigiert Kraftschwankung durch mechanisches (statt durch Fülldruck) Dehnen eines Teilbereichs des Karkassenverstärkungselements nach außen über seine Elastizitätsgrenze hinaus. Der beschriebene Korrekturvorgang wird angewendet, nachdem ein Reifenrundlauftest an einem Reifen durchgeführt wurde, sodass die Plazierung des Einspannelements bzw. der -elemente aus den TUM-Testergebnissen am Reifen ermittelt werden kann.
Nachteile dieser Verfahren sind, dass die Einspannringe am meisten in der Lage sind, Kordlängen für eine harte Stelle und eine weiche Stelle, die sich annähernd 180 Grad um den Reifen von der harten Stelle entfernt befindet, anzupassen, jedoch wird die Verwendung eines kappenförmigen Einspannrings (380) und mehrfacher Fülldruckzyklen zur Korrektur zusammengesetzter Radialkraftschwankungsdefekte vorgeschlagen. Weiterhin kann der Gürteleinspannring keinerlei Konzentrizität zwischen der Lauffläche und den Wülsten oder der Reifenachse erzwingen.
PCI bei variabler Felgenbreite und Fülldruck
EP-A-888 872 offenbart das Messen einer Wellenform von Radialschlag vor dem Vulkanisieren. In einer ersten Ausführung wird der Reifen direkt nach dem Vulkanisieren nachvulkanisationsaufgeblasen (um die Lagenkorde zu verlängern), auf einer hohen Temperatur auf einer Felge, deren Felgenbreite an einer Stelle, die der Wellenformspitze entspricht, am kleinsten ist. In einer zweiten Ausführung wird der Reifen direkt nach dem Vulkanisieren nachvulkanisationsaufgeblasen (um die Lagenkorde zu verlängern), auf einer hohen Temperatur, während Einspannlehren gegen die Reifenschultern angeordnet werden (10).
Vorvulkanisationsverfahren
Gürtelposition über Rohkarkasse anpassen: US-A-3,926,704 offenbart das Messen der Konizität eines unvulkanisierten (Roh-)Reifens und entsprechendes Anpassen des Standorts der Gürtel, während er auf einer Reifenbaumaschine ist.
Reifenform im Rohzustand einstellen: US-A-5,882,452 offenbart das Messen der vertikalen Abweichung eines Rohreifens von der Kreisform, während er auf einer Rohreifenbautrommel festgeklemmt ist, und dann das Formen des Rohreifens zu einem vollständigen Kreis gemäß dem gemessenen Wert.
US-A-5,882,452 und 3,926,704 offenbaren Verfahren des Messens und Korrigierens von Ungleichförmigkeit vor dem Vulkanisieren, und EP-A-888,872 offenbart Verfahren, die das Messen von Ungleichförmigkeit vor dem Vulkanisieren erfordern. Solche verfahren haben die Nachteile, dass sie eine Rundlaufmessung an jedem Reifen erfordern, ein Korrekturverfahren erfordern, das für jeden Reifen spezifisch ist, und die Unfähigkeit, Ungleichförmigkeiten aufzuspüren/zu korrigieren, die während des Formens auftreten.
Beide Dokumente US-A-3120571 und DE-A-1729614 offenbaren ein Verfahren, um einen Reifen einem Einspann-Nachvulkanisationsaufblasen zu unterziehen und einen Apparat zur Durchführung dieser Verfahren, wobei die Einspannvorrichtung im Wesentlichen aus einem Ring mit einem festen Durchmesser besteht. Solche Apparate sind zur Behandlung von Diagonalreifen geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der allgemeine Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verschaffen sowohl eines Verfahrens als auch einer Vorrichtung für einen Einspann-Nachvulkanisationsaufblas(CPCI)-Vorgang zur Anwendung an einem Radialreifen nach Entnahme aus einer Reifenvulkanisierform gemäß den Ansprüchen 1 beziehungsweise 10. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der CPCI-Vorgang soll Reifenrundlauf, Aufstandsformfaktor und Laufflächenabnutzung verbessern.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren des Einspann-Nachvulkanisationsaufblasens auf einen Reifen mit Wülsten, einer Karkasse mit Karkassenlagenkorden, einer Rotationsachse und einer Lauffläche (wobei die Lauffläche eine Äquatorebene hat) angewendet. Das erfinderische Verfahren umfasst die Schritte des:

1) Einleitens des Verfahrens an dem Reifen nach Entnehmen des Reifens aus einer Reifenvulkanisierform;
2) Vorsehens einer 360-Grad-umfangsgerichteten Laufflächeneinspannung, die die Lauffläche in einer idealen Laufflächenform hält, konzentrisch zur Rotationsachse und nominell lotrecht zur Äquatorebene;
3) abdichtend Haltens der Wülste konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse und symmetrisch über die Äquatorebene beabstandet; und
4) Aufblasens des Reifens auf einen geregelten Druck und Haltens des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, während die Lauffläche eingespannt wird und die Wülste abdichtend gehalten werden.

Gemäß dem erfinderischen Verfahren kann die Verfahrenseinleitung rasch genug nach dem Entnehmen des Reifens aus einer Reifenvulkanisierform stattfinden, sodass die Karkassenlagenkorde noch über einer Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials sind.
Gemäß einem optionsweisen Schritt in dem erfinderischen verfahren werden die Lagenkorde vor dem Ende der geregelten Zeit unter eine Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials abgekühlt. Alternativ umfasst das Verfahren das Halten des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, lang genug, sodass die Karkassenlagenkorde unter eine Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials abkühlen können.
Gemäß dem erfinderischen Verfahren umfasst ein optionsweiser zusätzlicher Schritt das Erhitzen des Reifens vor dem Aufblasschritt (4).
Gemäß einem Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts umfasst das Verfahren weiter: das während des Heizschritts Erhitzens des Reifens auf eine geregelte Temperatur über einer Einfriertemperatur des Karkassenlagenkord materials. Auch, optionsweise vor dem Ablauf der geregelten Zeit, das Abkühlen des Reifens unter die Einfriertemperatur des Karkassenlagenkordmaterials. Die geregelte Temperatur kann zwischen 100 und 300 Grad Fahrenheit (38 und 149 Grad Celsius) liegen, und/oder die geregelte Temperatur kann durch eine Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte bestimmt werden.
Gemäß einem Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts wird eine Stelle an dem Reifen zum Erhitzen während des Heizschritts durch eine Stelle und einen Typ eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte bestimmt.
Gemäß einem Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts werden die geregelte Zeit und/oder der geregelte Druck durch eine Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte bestimmt.
Gemäß einem Merkmal des erfinderischen Verfahrens einschließlich des optionsweisen Heizschritts ist der geregelte Druck annähernd gleich einem normalen Fülldruck für den Reifen.
Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird der geregelte Druck durch eine Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte bestimmt. Der geregelte Druck kann zwischen 20 Pfund pro Quadratzollmaß (psig) und 80 psig (239 und 653 kPa) betragen.
Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird die geregelte Zeit durch eine Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte bestimmt. Die geregelte Zeit kann zwischen 15 Minuten und 65 Minuten und/oder zwischen 1 und 4 Zykluszeiten der Reifenvulkanisierform, vorzugsweise zwei Mal die Zykluszeit der Reifenvulkanisierform, betragen.
Erfindungsgemäß wird ein Apparat (eine CPCI-Vorrichtung) zur Verwirklichung des erfinderischen Verfahrens verschafft, d.h. zum Einspann-Nachvulkanisationsaufblasen eines Reifens mit Wülsten, einer Rotationsachse und einer Lauffläche mit einer Äquatorebene; wobei der Apparat folgendes umfasst:

a) Mittel zur Verschaffung einer 360-Grad-Laufflächeneinspannung in Umfangsrichtung, die die Lauffläche in einer idealen Laufflächenform hält, konzentrisch zur Rotationsachse und nominell lotrecht zur Äquatorebene;
b) Mittel zum abgedichtet Halten der Wülste konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse, und symmetrisch über die Äquatorebene beabstandet; und
c) Mittel zum Aufblasen des Reifens auf einen geregelten Druck und Halten des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, während die Lauffläche eingespannt wird und die Wülste abgedichtet gehalten werden.

Erfindungsgemäß enthält der Apparat optionsweise:

d) Mittel zum Erhitzen des Reifens und/oder Mittel zum Abkühlen des Reifens.

Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Licht deren nachfolgender Beschreibung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird im einzelnen auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung Bezug genommen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Die Zeichnungen sollen illustrativ und nicht einschränkend sein. Gewisse Elemente in manchen der Zeichnungen können zwecks illustrativer Deutlichkeit nicht maßstabsgetreu wiedergegeben sein. Zwecks illustrativer Deutlichkeit können die hierin dargestellten Querschnittsansichten in Form "kurzsichtiger" Querschnittsansichten vorliegen, wobei gewisse Hintergrundlinien weggelassen werden, die ansonsten in einer getreuen Querschnittsansicht sichtbar wären.
In den Zeichnungen stimmt die Hunderterstelle jeder Referenzziffer üblicherweise mit der Figurennummer überein, und auf gleichartige Elemente wird normalerweise mit gleichartigen Referenzziffern Bezug genommen. Beispielsweise könnten Element 199 in 1 und Element 299 in 2 entsprechende oder gleichartige Elemente andeuten.
Demselben, in verschiedenen Figuren auftauchenden Element könnte in allen Figuren dieselbe Referenzziffer gegeben werden. In einer einzigen Zeichnung kann gleichartigen Elementen dieselbe Ziffer zuerkannt werden. Beispielsweise kann beiden Wülsten desselben Reifens dieselbe Ziffer zuerkannt werden. In manchen Fällen kann auf gleichartige (einschließlich identischer) Elemente in einer einzigen Zeichnung mit gleichartigen Ziffern verwiesen werden. Beispielsweise kann auf jedes einer Vielzahl von Elementen 199 individuell als auf 199a, 199b, 199c usw. verwiesen werden und können sie insgesamt als 199 oder als 199a–199c (was 199a bis 199c bedeutet) bezeichnet werden.
Struktur, Funktionsweise und Vorteile der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung deutlich, zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnungen, worin:
1 eine Querschnittsansicht eines Reifens in einer Ausführung einer Einspann-Nachvulkanisationaufblas(CPCI)-Vorrichtung, genommen entlang der in 2 gezeigten Linie 1-1, gemäß der Erfindung ist;
1A eine kurzsichtige Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens in einem Teil einer zweiten Ausführungsform einer CPCI-Vorrichtung, gemäß der Erfindung ist;
1B eine kurzsichtige Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens in einem Teil der CPCI-Vorrichtung von 1, die verschiedene Abmessungen zeigt, gemäß der Erfindung ist;
1C eine Perspektivansicht einer Laufflächenplatten- und Bodenplattenmontageeinheit gemäß der Erfindung ist;
2 eine Perspektiv-Draufsicht der CPCI-Vorrichtung von 1, wobei die Einspannsegmente geschlossen sind, gemäß der Erfindung ist;
2A eine Perspektiv-Draufsicht der CPCI-Vorrichtung von 1, wobei die Einspannsegmente geöffnet sind, gemäß der Erfindung ist;
3 eine Querschnitts-Draufsicht von Teilen einer CPCI-Vorrichtung (Reifen entnommen), genommen entlang der in 1 gezeigten Linie 3-3, gemäß der Erfindung ist;
4A ein Diagramm eines zusammengesetzten Signalausgangs von einer Reifenrundlaufmaschine, die die Radialkraftschwankung misst, ist;
4B ein Diagramm von drei Harmonischen, die durch Zerlegen des zusammengesetzten Signals von 4A abgeleitet wurden, ist; und
5 ein Flussdiagramm für ein Verfahren des Einspann-Nachvulkanisationsaufblasens gemäß der Erfindung ist.
DEFINITIONEN
Richtungen
"Axial" und "seitlich" beziehen sich auf die Richtung parallel zur Reifenachse.
"Umfangsgerichtet" bedeutet sich um einen Umfang erstreckend, und typischerweise um den Umfang des Reifens.
"Meridional" bezieht sich auf einen Reifenquerschnitt, genommen entlang einer Ebene, die die Reifenachse einschließt.
"Radial" bezieht sich auf Richtungen radial nach außen von, und daher lotrecht zu, der Reifenachse.
Reifenkomponenten
"Kernprofil" ist ein im Querschnitt dreieckiger Elastomerkernreiter, der sich in Bezug zum Wulst radial nach außen befindet.
"Wulst" ist allgemein ein unausdehnbares ringförmiges Kabel aus Stahlfasern in einer Gummimasse zum festen Sichern des Reifens an der Felge.
"Gürtelstruktur" oder "Gürtel" bedeutet zwei oder mehr ringförmige Lagen paralleler Korde, die unter der Lauffläche liegen.
"Karkasse" ist die Struktur, welche allgemein die Wülste, Karkassenlagen, Innenisolierung und Seitenwände enthält.
"Kord" ist eine Verstärkungslitze, die Faser, Metall oder Textil, enthält, womit die Karkassenlagen und Gürtel verstärkt sind.
"Aushärten" bedeutet vulkanisieren.
"Äquatorebene" ist eine Ebene lotrecht zur Reifenachse und durch das Zentrum der Lauffläche verlaufend.
"Äquator" ist die an der Kreuzung der Äquatorebene und der Laufflächen-Außenfläche gebildete Linie.
"Roh" bedeutet vulkanisierbaren Kautschuk umfassend, der noch unvulkanisiert ist.
"Innenisolierung" ist eine luftundurchlässige Gummischicht, die die Innenfläche des Reifens bildet.
"Karkassenlage" ist eine Schicht synthetischer oder Stahlkorde in einer Gummimasse, die sich zwischen den zwei Wülsten erstreckt und typischerweise um diese herumgeschlagen ist.
"Radialreifen" bedeutet einen mit Gürteln versehenen oder in Umfangsrichtung eingegrenzten Luftreifen mit einer im allgemeinen radialen Karkassenlage.
"Gummi" oder "Kautschuk" bedeutet hierin "Elastomer" das gummiartige Eigenschaften hat (oder nach dem Vulkanisieren hat).
"Schulter" ist ein Eckteil eines Reifens, wo die Oberflächen von Lauffläche und Seitenwand aufeinandertreffen.
"Seitenwand" ist ein Seitenteil eines Reifens zwischen Lauffläche und Wulst.
"Reifenachse" ist die Rotationsachse des Reifens.
"Aufstandsfläche" ist der Kontaktbereich zwischen einer Oberfläche und der Lauffläche eines auf der Oberfläche aufliegenden stationären Reifens.
Gleichförmigkeitsmerkmale
"Gleichförmigkeitsmerkmal" ist ein Maß des Reifenrundlaufs in einer vorgeschriebenen Richtung oder Ebene, das unter vorgeschriebenen Reifentestbedingungen gemessen wird.
"Abmessungsbezogene Ungleichförmigkeiten" sind Asymmetrien (Ungleichmäßigkeiten), die messbar sind, wenn der Reifen im Ruhezustand ist.
"Dynamische Ungleichförmigkeiten" sind Asymmetrien, die sich manifestieren, wenn der Reifen rotiert.
"Radialschlag" ist eine abmessungsbezogene Ungleichförmigkeit, die sich darauf bezieht, dass der Laufflächenradius um seinen Umfang herum asymmetrisch ist (entweder unrund oder nicht konzentrisch um die Reifenachse).
"Radialkraftschwankung" ist eine dynamische Ungleichförmigkeit, die sich darauf bezieht, dass die Radialkraft des Reifens um den Umfang des Reifens herum asymmetrisch ist, wodurch während des Fahrens eine vertikale Vibration verursacht wird.
"Seitenkraftschwankung" ist eine dynamische Ungleichförmigkeit, die sich darauf bezieht, dass die Seiten(axial)kraft des Reifens um seinen Umfang herum asymmetrisch ist, wodurch während des Fahrens eine seitliche Vibration (z.B. Flattern) verursacht wird.
"Konizität" ist eine Ungleichförmigkeit, die sich darauf bezieht, dass die meridionale Kontur des Reifens asymmetrisch ist, wodurch eine seitliche (d.h. Lenk-)-Kraft in derselben seitlichen Richtung, unabhängig von der Richtung der Reifenrotation, erzeugt wird.
"Tangentialkraftschwankung" ist die ungleichmäßige Rotation der Außenfläche des Reifens in Bezug auf die Rotation des Wulstbereichs des Reifens.
"Aufstandsflächenformfaktor (FSF)" ist eine numerische Andeutung der Aufstandsflächenform, erhalten durch Dividieren der Länge des Zentrums der Aufstandsfläche durch die durchschnittliche Länge in Umfangsrichtung der axial äußeren Kanten der Aufstandsfläche in Umfangsrichtung. Ein rechteckige/quadratische Aufstandsflächenform wird einen FSF von 1,0 haben. Größere Zahlen deuten ovale/runde Aufstandsflächen an, und Zahlen kleiner als 1,0 deuten eine "Schleifen"-Aufstandsflächenform an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Einspann-Nachvulkanisationsaufblas(CPCI)-Vorgang zur Anwendung auf einen Radialreifen nach Entnahme aus einer Reifenvulkanisierform zu verschaffen. Der CPCI-Vorgang ist dazu gedacht, Reifengleichförmigkeit, Aufstandsflächenformfaktor und Laufflächenabnutzung zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass das erfinderische Verfahren bzw. die Vorrichtung am nützlichsten für Radialreifen mit Polyester- oder anderen synthetischen Karkassenlagen-korden ist.
Es ist anzumerken, dass ein Reifen im allgemeinen aus der Reifenvulkanisierform entnommen wird, während er noch heiß ist. Obwohl anschließende Behandlungen des entnommenen Reifens als "nach der Vulkanisation stattfindend" bezeichnet werden, ist allgemein bekannt, dass der Reifen beim Abkühlen außerhalb der Form noch stets weiter vulkanisiert. Wie in der Hintergrundbeschreibung des Standes der Technik hierin voranstehend erwähnt, ist ein bekanntes Verfahren "Nachvulkanisationsaufblasen", wobei, nach Entfernen des Reif ans aus der Vulkanisierform, der Reifen im Wesentlichen unmittelbar auf einem Ständer plaziert wird, der gestattet, den Reifen aufzublasen und dann auf Druck zu halten, während das Abkühlen andauert. Obwohl ersichtlich ist, dass dieser Vorgang es Lagenkorden in der Karkasse gestattet, sich auf eine Weise auszudehnen, die die Gleichförmigkeit um den Umfang des Reifens herum fördert, verhindert er jedoch kein radiales Ausdehnen und beeinträchtigt nicht die Gleichförmigkeit von Seitenwand zu Seitenwand (die die Konizität beeinträchtigt). Weiterhin verschafft er keinerlei Mittel zur Regulierung der Laufflächenform.
Die vorliegende Erfindung spricht verschiedene Mängel des Nachvulkanisationsaufblasvorgangs an, indem sie eine speziell geformte Einspannvorrichtung (die CPCI-Vorrichtung) verschafft und indem sie ein Verfahren einsetzt, das Nachvulkanisationsaufblasen eines Reifens in der CPCI-Vorrichtung einschließt. Es ist bekannt, dass für eine gebogene Wand eines aufgeblasenen Behälters (z.B. der Seitenwand eines Luftreifens) die Spannung annähernd T = P × Rbeträgt, wobei "P" der Druck der Aufblasluft ist und "R" der Krümmungsradius der Seitenwand ist. Durch Einspannen der Reifenlauffläche während des Aufblasens nach Vulkanisation werden alle Lagenkorde, die relativ kürzer sind als andere Lagenkorde in der Reifenseitenwand, einen größeren Krümmungsradius R haben und werden daher unter eine größere Spannung T versetzt als die anderen Lagenkorde. Da der Reifen heiß ist, sollten die kürzeren Korde unter größerer Spannung sich mehr als die anderen Korde um die Wülste dehnen und/oder ziehen (wobei sie sich in der unvulkanisierten Gummimasse bewegen), wodurch sie Lagenkordeigenschaften in allen Teilen des Reifens ausgleichen. Wenn der Reifen abkühlt und das Vulkanisieren vollendet, werden die ausgeglichenen Lagenkordeigenschaften "blockiert" sein, was zu einem gleichförmigeren Reifen führt. Wie hierin nachstehend beschrieben, verschafft die Form und Konstruktion der Einspann-CPCI-Vorrichtung zusätzliche Vorteile, die einen positiven Effekt auf die Reifenaufstandsfläche und auf verschiedene Reifengleichförmigkeitsmerkmale haben, wie etwa Konizität.
Im allgemeinen glaubt man, dass das erfinderische Verfahren jede Reifenungleichförmigkeit, die mit ungleichmäßiger Lagenspannung und/oder Lagenkordlänge zusammenhängt, im Wesentlichen korrigiert oder zumindest verbessert (teilweise korrigiert), im Gegensatz zum Ausgleichen von Problemen wie beispielsweise ungleichmäßiger Verteilung von Reifenmaterial. Im Wesentlichen oder teilweise korrigierbare Reifenungleichmäßigkeiten umfassen alle Harmonischen von Radialkraftschwankung, Seitenkraftschwankung, Konizität und eventuell Tangentialkraftschwankung.
Das erfinderische Verfahren wird zuerst beschrieben unter Verweis auf eine oder mehr Ausführungen einer Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung (CPCI-Vorrichtung), d.h. dem erfinderischen Apparat, gemäß der Erfindung. Obwohl die CPCI-Vorrichtung hierin nachstehend detailliert beschrieben wird, wird eine kurze Beschreibung der CPCI-Vorrichtung beim Verständnis der Beschreibung des erfinderischen Verfahrens helfen. Die CPCI-Vorrichtung 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) illustriert. Hauptmerkmale der CPCI-Vorrichtung 140, 140' sind ein zentraler Pfosten 131 mit einer Mittelachse 137 (die auch eine Rotationsachse für die CPCI-Vorrichtungsteile und einen in die CPCI-Vorrichtung 140, 140' plazierten Reifen 120 ist); Einspannsegmente 100, 100', Laufflächenplatten 103 und Wulstringe 132, 133 mit Wulstsitzen 135 beziehungsweise 136. Der Reifen 120, der in mehreren der Zeichnungen illustriert ist, hat im allgemeinen übliche Merkmale einschließlich Wülsten 127, 128; Seitenwänden 125, 126; eine Lauffläche 122 mit Schultern 123, 124 und ein Gürtelpaket 129, und eine oder mehr Karkassenlagen 121 mit Lagenkorden (nicht dargestellt).
5 illustriert das erfinderische Verfahren 500, das einen Prozess beschreibt, der mit einem nominell vulkanisierten Reifen 120 beginnt (Anfangsschritt 502), der nach der Entnahme aus einer Reifenvulkanisierform (nicht dargestellt) noch heiß ist.
In Schritt 510 wird der Reifen 120 in eine Einspann-CPCI-Vorrichtung plaziert, wie etwa die hierin nachstehend detailliert beschriebenen Ausführungen 140 oder 140'. Die CPCI-Vorrichtung 140, 140' muss entsprechend dimensioniert und eingestellt sein, um der Größe und dem Typ des Reifens zu entsprechen, der dem CPCI-Verfahren 500 unterzogen wird. Hauptzweck der CPCI-Vorrichtung 140, 140' ist das Erleichtern des Aufblasens des Reifens 120 gegen eine umfangsgerichtete 360-Grad-Laufflächeneinspannvorrichtung (z.B. 103), die die Lauffläche 122 des Reifens in einer idealen Laufflächenform hält, konzentrisch zur Rotationsachse 137 des Reifens, und die gleichzeitig die Wülste 127, 128 des Reifens abdichtend konzentrisch zur Rotationsachse 137 des Reifens und symmetrisch über die Äquatorebene der Lauffläche 122 des Reifens hält. Individuelle Lagenkorde in den Karkassenlagen 121 des Reifens 120 können unterschiedlich sein, da sie unterschiedliche Längen haben oder da sie unterschiedliche Zug-/elastische Eigenschaften haben, wovon jedes sie veranlassen wird, unterschiedlich zu reagieren, wenn der Reifen 120 bei normalem Gebrauch aufgeblasen wird. Das Aufblasen des Reifens 120 in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' veranlasst die Karkassenlagen 121 in den Seitenwänden 125, 126, sich unter derselben Belastung frei zu dehnen, wobei die seitliche Ausdehnung durch die Laufflächeneinspannvorrichtung 103 auf einen konstanten Radius begrenzt ist. Lagenkorde mit unterschiedlichen Eigenschaften werden sich mehr oder weniger dehnen, um diesen Unterschieden nachzukommen, wodurch sie die Kordeigenschaften um den Reifen 120 normalisieren und die Lagenkorde auf einen gleichförmig belasteten Radius orientieren. Die Fülldruckmenge wird vorzugsweise auf einen Druckwert geregelt, der empirisch als am effizientesten für jeden gegebenen Reifen 120 ermittelt wurde. Gleichermaßen wird die Zeitspanne zum Halten des Aufblasens auf dem geregelten Druck auf einen Zeitwert geregelt, der empirisch als am effizientesten für jeden gegebenen Reifen 120 auf einem gegebenen geregelten Druck ermittelt wurde.
Wenn die Lagenkorde (optionsweiser Schritt 512) vor und/oder nach dem Aufblasen in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' erhitzt werden, wird der Lagendehnprozess verbessert, insbesondere für synthetische Lagenkorde, die Fasern wie beispielsweise Polyester enthalten. Im Fall synthetischer Fasern wird vorzugsweise auf eine geregelte Temperatur erhitzt, die über der Einfriertemperatur der Faser [z.B. zwischen 100 und 300 Grad F (38 und 149 Grad C)] liegt. Der Heizschritt 512 ist optionsweise und ist im allgemeinen nicht erforderlich, solange der Reifen 120 unmittelbar nach der Entnahme aus der Reifenvulkanisierform in die CPCI-Vorrichtung 140, 140' eingebracht wird. Weiterhin sollten, durch Abkühlen (optionsweiser Schritt 516) der Fasern zurück unter die Einfriertemperatur der Faser vor Ablassen des Reifens 120, die Fasern (Lagenkorde) sich verfestigen, mit mehr oder weniger dauerhaft normalisierten Spannungen 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 gezwungen wird. Dies korrigiert nicht nur ungleichmäßige Karkassenlagenspannungen, sondern richtet auch den Reifen 120 und die Korde aus, um die Aufstandsfläche des Reifens 120 bei Betriebsbeanspruchungen abzustimmen (d.h. den Aufstandsflächenformfaktor zu optimieren). Bezugnehmend auf die 1 bis 1C (1, 1A, 1B, 1C) hat, um eine Straßenoberfläche zu simulieren, die gleichzeitig an allen Punkten des 360-Grad-Laufflächenumfangs gegen die Reifenlauffläche 122 drückt, die mit der Lauffläche in Kontakt kommende Oberfläche 111 der Laufflächeneinspannvorrichtung (z.B. segmentierte Laufflächenplatten 103 der Einspannsegmente 100) eine "Idealform", die sich dicht an die Idealkontur der Lauffläche 122 eines aufgeblasenen Reifens 120 anpasst. Der Gedanke ist, die mit der Lauffläche in Kontakt kommende Oberfläche 111 so flach wie möglich zu machen (wie eine Straßenoberfläche), jedoch so, dass sie noch stets den gesamten, mit dem Boden in Kontakt kommenden (Aufstandsflächen)-Teil der Lauffläche 122 des aufgeblasenen Reifens berührt. Die Oberfläche 111 der Laufflächenplatte 103 muss mit der typisch gekrümmten Kontur der Lauffläche 122 des aufgeblasenen Reifens übereinstimmen, da, um das gesamte Aufstandsflächengebiet der Lauffläche 122 gleichzeitig um den gesamten Umfang herum abzuplatten, das Reifengürtelpaket 129 sich im Umfangsrichtung aufwerfen müsste (wie beim Zusammendrücken einer Getränkedose). Ein weiteres Merkmal der Idealform für die Lauffläche 122 ist, dass die Lauffläche 122 von Schulter 123 zu Schulter 124 richtig zu den Wülsten 127, 128 um den gesamten Umfang des Reifens 120 ausgerichtet sein sollte, d.h. die Wülste 127, 128 sollten über die Äquatorebene der Lauffläche 122 symmetrisch beabstandet sein. Schließlich hat die ideale Laufflächenform das Merkmal nomineller lotrechter Stellung zur Äquatorebene, sodass, selbst wenn die Oberfläche der Lauffläche 122 leicht gekrümmt ist, wie hierin voranstehend erläutert, die Laufflächenoberfläche über der Äquatorebene symmetrisch sein wird, wobei die Tangente zur Laufflächenoberfläche im Wesentlichen lotrecht zur Äquatorebene ist, wo die Äquatorebene sich mit der Laufflächenoberfläche (am Äquator) kreuzt, und auch die Laufflächenschultern 123, 124 sind radial gleich beabstandet von der Rotationsachse des Reifens (wie auch die Wülste 127, 128, die zur Ermittlung der Rotationsachse des Reifens verwendet werden können).
Somit ist ein optimaler CPCI-Vorgang 500 vorzugsweise, den Reifen 120 so bald als möglich nach dem Entnehmen des Reifens 120 aus der Reifenvulkanisierform (Schritt 502) in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' einzuspannen (Schritt 510); optionsweise den Reifen 120 auf eine Temperatur über der Einfriertemperatur der Faser zu erhitzen (Schritt 512), wenn der Reifen 120 nicht auf einer geeigneten Temperatur ist, wenn er in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' plaziert werden soll; den Reifen 120 aufzublasen und ihn für eine geregelte Zeit auf einem geregelten Druck zu halten (Schritt 514); den Reifen 120 vor dem Ende der geregelten Zeit abzukühlen (Schritt 516) (vorzugsweise unter die Einfriertemperatur der Faser); und dann den Reifen 120 abzulassen und aus der CPCI-Vorrichtung 140, 140' zu entnehmen (Schritt 518); und schließlich, den Reifen 120 weiterzuleiten, um den Reifenfertigungsprozess fortzusetzen (Schritt 520), einschließlich, beispielsweise, TUM-Überprüfung und Reifenrundlaufqualitätskontrolle und/oder -korrektur. Die oben beschriebenen Temperaturen können als "geregelte" Temperaturen betrachtet werden, ob sie nun durch optionsweises Erhitzen und/oder Abkühlen, oder einfach durch geeignetes zeitliches Abstimmen der Plazierung des Reifens 120 in die CPCI-Vorrichtung, wenn er noch heiß genug ist, und durch geeignetes zeitliches Abstimmen der Entnahme des Reifens 120, wenn er ausreichend abgekühlt ist, erzielt werden.
Beispielhafte geregelte Werte während des CPCI-Vorgangs 500 sind: geregelte Zeit zwischen 15 Minuten und 65 Minuten (z.B. 1 bis 4 Zykluszeiten für eine typische Reifenvulkanisierform); geregelter Druck zwischen 20 und 80 psig (239 und 653 kPa); und geregelte Temperatur zwischen 100 und 300 Grad F (38 und 149 Grad C). Die geregelten Werte hängen miteinander zusammen und sind im allgemeinen empirisch ermittelte optimale Werte für eine gegebene Reifengestaltung. Weiterhin können die geregelten Werte eingestellt werden, wie durch eine durchschnittliche Größenordnung und/oder einen nicht-willkürlich auftretenden Typ von Reifengleichförmigkeitsdefekt (unspezifisches Reifengleichförmigkeitsmerkmal) ermittelt, die während der TUM-Überprüfung später im Fertigungsprozess festgestellt werden könnten. Beispielweise könnten höhere Werte von einem oder mehr der drei geregelten Werte (Zeit, Druck, Temperatur) erforderlich sein, um Reifengleichförmigkeitstestdefekte größerer Größenordnungen (z.B. eine höhere Radialkraftmessung für die Spitze 411 der zusammengesetzten Kraftschwankungskurve 405 in 4A) zu verhindern.
Wie hierin vorangehend erwähnt, ist der Heizschritt 512 optionsweise und hängt von der Temperatur der in die CPCI-Vorrichtung 140, 140' eingebrachten Reifen ab. Nötigenfalls könnte die Reifenerhitzung 512 entweder vor oder nach dem Einbringen des Reifens 120 in die CPCI-Vorrichtung 140, 140' und/oder Einspannens des Reifens 120 in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' (Schritt 510) stattfinden. Die Reifenerhitzung 512 kann auch verzögert sein, sodass sie während des Aufblas- und Halteschritts 514 stattfindet, entweder während des Aufblas- oder während des Haltezeitraums. Eine Vielfalt bekannter Techniken kann zum Erhitzen des Reifens 120 eingesetzt werden, beispielsweise: Erhitzen in einem Autoklav (das in den Probeläufen des Erfinders verwendete Verfahren) oder einem Mikrowellenofen; Aufblasens des Reifens 120 mit Dampf oder heißem Wasser; oder Einbringen von Dampf um den Reifen 120, während er in der CPCI-Vorrichtung (z.B. 140' in 1A) eingeschlossen ist. Das Erhitzen kann sogar nur teilweise sein, wie etwa Erhitzen des Laufflächenbereichs 122 mit einem Wasser-/Dampfmantel (z.B. 102); oder wie etwa Erhitzen bestimmter Stellen an der Reifenseitenwand bzw. Reifenseitenwänden 125, 126 und Lauffläche 122, wobei die Stelle des Erhitzens an dem Reifen 120 durch den Ort und Typ zu erwartender Reifengleichförmigkeitstestdefekte bestimmt wird. Ein solches teilweises Erhitzen wird beispielsweise durch Dampfstrahlen vollzogen.
Der Kühlschritt 516 ist ebenfalls optionsweise, selbst wenn der Reifen 120 erhitzt wird. Vorzugsweise wird ein erhitzter Reifen 120 vor dem Ende der geregelten Zeit des Auf-Druck-Haltens auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt (entweder zwangsweise oder man lässt ihn abkühlen), aber man kann ihn auch abkühlen lassen oder zwangskühlen, nachdem der Reifen abgelassen und/oder aus der CPCI-Vorrichtung 140, 140' entfernt worden ist (Schritt 518). Zwangskühlung kann durch eine Vielfalt bekannter Techniken vollzogen werden, wie etwa: Kaltluft-/Wasserstrahlen, oder Wassermäntel (z.B. 102 und/oder der Bereich innerhalb der Wände der CPCI-Vorrichtung 140').
Zur Verwirklichung des erfinderischen Verfahrens 500, wie hierin vorangehend beschrieben, muss eine CPCI-Vorrichtung 140, 140' eingesetzt werden, wobei die CPCI-Vorrichtung 140, 140' gewisse Merkmale (Fähigkeiten) aufweist, die der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, d.h. die erfinderische CPCI-Vorrichtung 140, 140'. Die erforderlichen Merkmale sind, dass die CPCI-Vorrichtung:

a) eine 360-Grad-Umfangs-Laufflächeneinspannung vorsieht, die die Lauffläche des Reifens in einer idealen Laufflächenform hält, konzentrisch zur Rotationsachse des Reifens und nominell lotrecht zur Äquatorebene des Reifens;
b) die Wülste des Reifens abdichtend konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse des Reifens und symmetrisch über die Äquatorebene der Reifenlauffläche beabstandet hält;
c) das Füllen des Reifens auf einen geregelten Druck vorsieht und das Halten des geregelten Drucks für einen geregelte Zeit, während die Lauffläche eingespannt wird und die Wülste abdichtend gehalten werden; und
d) (optionsweise) das Erhitzen und/oder Abkühlen des Reifens vorsieht, entweder als Ganzes oder teilweise.

Jeder zur Durchführung der Schritte des erfinderischen Verfahrens 500 genutzte Apparat (Vorrichtung), insbesondere, wenn dieser Apparat die hierin vorangehend aufgeführten bestimmten Merkmale (a) bis (c), (optionsweise d), aufweist, wird als innerhalb der Reichweite der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet. Eine beispielhafte Ausführung 140 und eine beispielhafte alternative Ausführung 140' sind hierin nachstehend unter Verweis auf die Zeichnungen der 1, 1A, 1B, 1C, 2, 2A und 3 (1–3) dargestellt. Die Fachleute mögen erkennen, dass diese Ausführungen praktischerweise, aber nicht notwendigerweise, durch Modifizieren einer Marangoni-Runderneuerungspresse gebildet werden, und werden zweifellos andere Wege zur Fabrikation einer CPCI-Vorrichtung, die die hierin vorangehend aufgeführten CPCI-Vorrichtungsmerkmalen und -fähigkeiten aufweist und daher zur Durchführung der Schritte des erfinderischen Verfahrens 500 gemäß der Erfindung geeignet ist, finden. Es ist auch anzumerken, dass die hierin beschriebene CPCI-Vorrichtung 140, 140' auch zur Reifenkorrektur an anderen angemessenen Punkten im Reifenfertigungsvorgang geeignet ist. Insbesondere kann die CPCI-Vorrichtung 140, 140' an Reifen verwendet werden, nachdem diese auf einer TUM auf Reifengleichförmigkeit getestet wurden. Reifen, die beim Reifengleichförmigkeitstest durchfielen, könnten zur Korrektur unter Verwendung der CPCI-Vorrichtung 140, 140' und eines dem erfinderischen Verfahren 500 gleichartigen Verfahrens ausgewählt werden.
1 ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines Reifens 120 in einer Ausführung einer Einspann-Nachvulkanisationsaufblas(CPCI)-Vorrichtung 140, genommen entlang der in 2 gezeigten Linie 1-1. Die 2 und 2A sind Perspektiv-Draufsichten der CPCI-Vorrichtung 140 von 1. 2A zeigt die CPCI-Vorrichtung 140 geöffnet, sodass der Reifen 120 in die CPCI-Vorrichtung 140 eingebracht oder daraus entnommen werden kann, und 2 zeigt die CPCI-Vorrichtung 140 um den Reifen 120 geschlossen, wie in 1, wodurch der Reifen 120 eingespannt wird. Es ist ersichtlich, dass fünf Einspannsegmente 100 (100a–100e; d.h. 100a, 100b, 100c, 100d, 100e) vorhanden sind, die entlang Stoßfugen gegeneinanderliegen: 251 (zwischen den Segmenten 100a und 100b), 252 (zwischen Segmenten 100b und 100c), 253 (zwischen Segmenten 100c und 100d), 254 (zwischen Segmenten 100d und 100e) und 255 (zwischen Segmenten 100e und 100a). Die Einspannsegmente 100 werden durch Kolben 250 geöffnet bzw. geschlossen, wobei jeder Kolben (z.B. 250a) einem entsprechenden Einspannsegment (z.B. 100a) zugeordnet ist. Die Anzahl von Segmenten 100 (und Kolben 250) ist nicht wichtig für die Erfindung, solange genug Segmente vorhanden sind, um das Öffnen der CPCI-Vorrichtung 140, 140' ausreichend zu erleichtern, um das Einbringen/Entnehmen des Reifens 120 zu gestatten. Da beabsichtigt ist, dass die Laufflächeneinspannung um den vollen Umfang des Reifens vorliegt (Merkmal a), ist es im allgemeinen einfacher, den Reifen in die Einspannvorrichtung einzubringen, wenn die Einspannvorrichtung sich öffnet, wie etwa die hierin abgebildete Einspannvorrichtung 100 mit fünf Segmenten.
Bezugnehmend auf die 1–3 haben die Einspannsegmente 100 (z.B. 100a, 100c, im Querschnitt gezeigt) einen vorzugsweise aus Metall bestehenden starren Rahmen 101, der geeignet ist, um den in dem CPCI-Vorgang 500 angewandten Kräften zu widerstehen, ohne den Einspannsegmenten 100 während des CPCI-Vorgangs 500 irgendeine signifikante Formänderung oder Bewegung aus der Position zu gestatten. Der Rahmen 101 kann eine Kammer 102 (eigentlich ein Gebrauchsgegenstand 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 mehreren Metallteilen gefertigt sein, die an Verbindungsnähten 108 aneinandergeschweißt sind. Beim vergleich des Rahmens 100a der CPCI-Vorrichtung 140 in 1 mit dem Rahmen 100a' der CPCI-Vorrichtung 140' (alternative Ausführung) in 1A ist ersichtlich, dass der Hauptunterschied ist, dass der Rahmen 100a' sich weiter als der Rahmen 100a über die Oberseite der CPCI-Vorrichtung 140' erstreckt, weit genug, um mittels eines Dichtrings 105a (vorzugsweise Gummi) gegen einen zentralen Pfosten 131, eine Sicherungsmutter 134 und/oder einen oberen Wulstring 132 abzudichten. Somit verschafft die CPCI-Vorrichtung 140' einen abgedichteten Bereich, der den Reifen 120 umgibt, wodurch sie das Einpumpen von Heiz- und/oder Kühlmedien (z.B. Dampf, Wasser, Luft) um den Reifen 120 zu Heiz- und/oder Kühlzwecken gestattet (optionsweises Merkmal (d)).
Im Zentrum der CPCI-Vorrichtung 140, 140' befindet sich ein Pfosten 131, der festgesetzt ist und eine zentrale axiale Referenzlinie 137 verschafft, die auch die Rotationsachse des Reifens 120 (auch als 137 bezeichnet) ist, wenn der Reifen 120 richtig in der CPCI-Vorrichtung 140, 140' montiert ist. Der Pfosten 131 ist an einer kreisförmigen Basis 130 befestigt, die ihrerseits an einer starren Maschinenbasis (nicht dargestellt) befestigt ist. Eine obere Oberfläche 139 der Basis 130 greift zusammen mit einem bewegbaren unteren Wulstring 133, der verschieblich über den Pfosten 131 passt und in einer Position auf der Basis 130 aufliegt, die radial durch eine satte Anlage um den Pfosten 131 festgesetzt ist und weiterhin vertikal durch Aufliegen auf der Oberfläche 139 der Basis 130 festgesetzt ist. Der untere Wulstring 133 ist so gestaltet, dass ein unterer Wulstsitz 136 an einem Felgenradius "R1" gebildet wird, der konzentrisch zu dem Pfosten 131 gehalten wird. Gleichermaßen passt ein bewegbarer oberer Wulstring 132 verschieblich über den Pfosten 131, radial durch eine satte Anlage um den Pfosten 131 festgesetzt, und ist so gestaltet, dass ein oberer Wulstsitz 135 an einem Felgenradius R1 gebildet wird, der konzentrisch zu dem Pfosten 131 gehalten wird. Die vertikale Position des oberen Wulstrings wird durch eine Sicherungsmutter 134 (auf den Pfosten 131 geschraubt) reguliert, die Mittel (wie etwa eine Skala, nicht dargestellt) aufweist, um eine feste Höhe zu bestimmen, die für einen gegebenen Reifen 120 geeignet ist, sodass, wenn der Reifen 120 aufgeblasen wird, der obere Wulstring 132 nach oben gegen die Sicherungsmutter 134 (wie dargestellt) gedrückt wird, wo der obere Wulstring 132 in Position gehalten wird, wobei eine Felgenbreite "RW" zwischen dem oberen und dem unteren Wulstsitz 135 beziehungsweise 136 gemessen wird. Die Wulstsitze 135, 136 sind vorzugsweise gleichartig einer für den Reifen 120 geeigneten Felge geformt, sind in einem Radius R1 (auch eine Felgenhöhe) geformt, die für den Reifen 120 geeignet ist, und sind vorzugsweise durch 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 Luftdurchlass 138 vorgesehen, um das Aufblasen des Reifens 120 zu erleichtern, und zwischen den Wulstringen 132, 133 und dem Pfosten 131 sind geeignete Luftabdichtungen (nicht dargestellt), wie etwa Dichtringe, vorgesehen, um das Aufblasen des Reifens 120 zu erleichtern. Es ist ersichtlich, dass der zentrale Teil der CPCI-Vorrichtung 140, 140' entworfen ist, um den Spezifikationen der Merkmale (b) und (c) hierin vorangehend zu entsprechen.
Zur Erfüllung der restlichen Spezifikationen der Merkmale (a) und (b) hierin vorangehend ist eine speziell gestaltete 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 an einem entsprechenden unteren Plattensegment 104 (z.B. 104a) befestigt (beispielsweise durch Schweißstellen 107) und weist Montagelöcher 109, wie erforderlich, um den Außenumfang der Laufflächenplatte 103 auf, um die Laufflächenplatte 103 mittels Bolzen 110 an dem entsprechenden Rahmen 101 (z.B. 101a) des entsprechenden Einspannsegments 100 (z.B. 100a) zu sichern. Wie in der Querschnittsansicht des Bodens der CPCI-Vorrichtung 140 (oder 140') von 3 ersichtlich, wird jedes untere Plattensegment 104 durch radiale Kantenlinien begrenzt, die mit benachbarten unteren Plattensegmenten 104 entlang der geeigneten unteren Plattennähte 351–355 ineinanderpassen. Es ist ersichtlich, dass fünf Bodenplattensegmente 104 (104a–104e) vorhanden sind, die entlang Verbindungsnähten 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 CPCI-Vorrichtung 140', die entworfen ist, um Heiz- und/oder Kühlmedien um einen Reifen 120 einzuschließen, sind die Segmentverbindungsnähte 251–255 und 351–155 vorzugsweise entworfen, um geeignet miteinander abzudichten, wenn die CPCI-Vorrichtung 140, 140' von den Kolben 250 geschlossen wird. Eine andere Kantenlinie für die unteren Plattensegmente ist die bogenförmige Kante 106, die so geformt ist, dass sie gegen den kreisförmigen Außenumfang der Basis 130 passt. Somit bestimmt das Ineinanderpassen der unteren Plattensegmente 104 mit der Basis 130 entlang der kreisförmigen Linie 106 einen Anschlagpunkt (Festsetzungspunkt), der entsprechend dimensioniert ist, um die Laufflächenplatten 103 in einem radialen Abstand "R2" (gemessen am Äquator) zu plazieren, der zum Einspannen der Lauffläche in der Idealform geeignet ist. Jede Laufflächenplatte 103 hat eine mit der Lauffläche in Kontakt kommende Oberfläche 111, die hierin vorangehend als eine "Idealform" aufweisend beschrieben wurde. Aus der vorangehenden Erläuterung ist ersichtlich, dass diese Idealform die Plazierung im korrekten radialen Abstand R2 (gemessen ab der Rotationsachse des Reifens 120 zur Oberfläche der Lauffläche 122, am Äquator, wenn der Reifen in einem "belasteten" Zustand für den gesamten 360-Grad-Umfang der Lauffläche 122 eingespannt ist) beinhaltet. Die Laufflächenplatten 103 sind auch so gestaltet, dass, wenn sie im Radius R2 positioniert sind, die Laufflächenplatten 103 jede mit jeder benachbarten ineinandergreifen, sodass die mit der Lauffläche in Kontakt kommende Oberfläche 111 im Wesentlichen ununterbrochen und durchlaufend um den gesamten 360-Grad-Umfang der Lauffläche 122 ist. Weiterhin sind die unteren Plattensegmente 104, der Festsetzpunkt 106, die Basis 130 und die Laufflächenplatten 103 spezifisch für eine Größe eines gegebenen Reifens 120 gestaltet und dimensioniert, dass die mit der Lauffläche in Kontakt kommende Oberfläche 111 konzentrisch zur Rotationsachse 137 und nominell lotrecht zur Äquatorebene ist.
Schließlich ist der untere Wulstring 133 so geformt, dass die Bodenfläche des Rings 133 im Wesentlichen flach ist und mit der oberen Oberfläche der unteren Plattensegmente 104 entlang einer planaren Oberfläche ineinandergreift, die dadurch einen Festsetzungspunkt 141 für die relative vertikale Positionierung der unteren Plattensegmente 104 gegenüber dem unteren Wulstring 133 bildet. Da die unteren Plattensegmente 104 an den Laufflächenplatten 103 befestigt sind, steuert der Festsetzungspunkt 141 effektiv die relative Positionierung der Laufflächenplatten 103 (einschließlich der mit der Lauffläche in Kontakt kommenden Oberfläche 111) gegenüber dem unteren Wulstring 133. Die Konstruktion der CPCI-Vorrichtung 140, 140' ist derart, dass (für einen Reifen 120 mit einer Laufflächenbreite TW, gemessen zwischen den zwei Reifenschultern 123, 124): der untere Wulst 128 in einem Abstand "H3" von dem Festsetzungspunkt 141 liegt; 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" von dem Festsetzungspunkt 141 gehalten wird, wodurch auch der Punkt, wo die Laufflächenbreite TW endet, an der oberen Reifenschulter 123 in einem Abstand "H4" von dem Festsetzungspunkt 141 gehalten wird; und die Sicherungsmutter 134 so positioniert werden kann, dass verursacht wird, dass der obere Wulst 135 in einem Abstand "H2" von dem Festsetzungspunkt liegt, wobei die Felgenbreite "RW", die sich aus der Subtraktion des Abstandes H3 von Abstand H2 ergibt, in Bezug zur Laufflächenbreite TW symmetrisch positioniert ist (d.h. H1 minus H2 ist annähernd gleich H3 minus H4), und vorzugsweise ist die Felgenbreite RW im Wesentlichen gleich der Nennfelgenbreite für eine normalerweise bei dem Reifen 120 verwendete Felge.
Die hierin vorangehend beschriebenen Ausführungen der erfinderischen CPCI-Vorrichtung 140, 140' sind zur Durchführung des erfinderischen CPCI-Verfahrens 500 gestaltet, wobei sie die hierin vorangehend beschriebenen Fähigkeiten und Merkmale (a) bis einschließlich (c) und optionsweise (d) verwirklichen. Obwohl die CPCI-Vorrichtung 140, 140' manuell bedient werden kann, wird vorgezogen, ein Steuergerät (nicht dargestellt) zum zumindest teilweisen Automatisieren des Betriebs der CPCI-Vorrichtung 140, 140' vorzusehen. Ein solches Steuergerät (z.B. ein programmierbares Logik-Steuergerät "PLC") kann beispielsweise zur Steuerung der "geregelten" Zeiten, Drücke und Temperaturen verwendet werden. Es kann auch das Ein- bzw. Abschalten von Aufblasluft, Heizdampf, Kühlwasser und so weiter automatisieren. Die hierin vorangehende Beschreibung geregelter Zeiten, geregelter Drücke und geregelter Temperaturen setzt das Vorhandensein einer Art Steuergerät voraus, sei dies nun ein PLC oder individuelle spezialisierte Steuerungen, wie die in der relevanten Technik von Maschinen- und Prozesssteuerung wohlbekannten.
Reifenfertigungsprozesse beinhalten üblicherweise das Testen zusammengebauter Reifen in einer Reifenrundlaufmaschine ("TUM", nicht dargestellt), das eine Vielfalt von Reifenrundlaufmessungen (z.B. Radialkraftmessungen, illustriert durch die Kurven 405, 431, 432, 433 in den 4A–4B) ergibt. Wenn alle Reifenrundlaufmessungen innerhalb erstellter Akzeptanzgrenzen liegen, dann wird die Reifengleichförmigkeit als akzeptabel betrachtet. Wenn eine oder mehr der Reifenrundlaufmessungen nicht innerhalb erstellter Akzeptanzgrenzen liegen, dann wird der Reifen von der TUM aufgrund von Reifengleichförmigkeitsdefekt(en) zurückgewiesen. Oft werden sekundäre Kriterien angelegt (durch menschliche oder automatisierte Mittel), um festzustellen, ob der zurückgewiesene Reifen(rundlauf) korrigierbar ist, und wenn dies der Fall ist, können verschiedene Korrekturmaßnahmen auf den zurückgewiesenen Reifen angewendet werden. Es ist deutlich, dass es wünschenswert ist, die Notwendigkeit zusätzlicher Korrekturprozesse aufgrund der aufzuwendenden Zeit und Anstrengungen sowie aufgrund der Tatsache, dass nicht alle Defekte korrigierbar sind, zu vermeiden. Durch Anwendung des erfinderischen CPCI-Verfahrens 500 auf alle Reifen bei deren Entnahme aus den Vulkanisierformen hält man es für möglich, jede Reifenungleichförmigkeit im Wesentlichen zu korrigieren oder zumindest zu verbessern (teilweise korrigieren), die mit ungleichmäßiger Karkassenlagenspannung und/oder Lagenkordlänge zusammenhängt, wodurch eine Anzahl von Reifengleichförmigkeitsdefekten einschließlich aller Harmonischer von Radialkraftschwankung, Seitenkraftschwankung, Konizität und eventuell Tangentialkraftschwankung, vermieden werden.
Die Effizienz des CPCI-Verfahrens vorgangs) 500 wird durch die Ergebnisse des folgenden Tests an einem P235/75R15-Reifen angezeigt. Die Vulkanisierform hatte einen 16-Minuten-Zyklus pro Reifen. Unmittelbar nach Entnahme aus der Vulkanisierform wurden wechselweise Reifen 120 in einer CPCI-Vorrichtung 140 mit einer 32-Minuten-Zykluszeit, geregeltem Reifenfülldruck von 20 psig (239 kPa) und keiner Zwangsheizung oder -kühlung plaziert. Diese "bearbeiteten" Reifen 120 bildeten eine Gruppe "B" bearbeiteter Reifen. Die wechselweisen Reifen, die nicht in der CPCI-Vorrichtung 140 plaziert wurden, bildeten eine Kontrollgruppe "A" aus unbearbeiteten Reifen. (In einem tatsächlichen Fertigungsprozess könnten durch Einsatz von zwei CPCI-Vorrichtungen 140, 140' pro Reifenvulkanisierform 100% der Reifen mit den obigen Zykluszeiten bearbeitet werden.) Es waren 24 Reifen in der Kontrollreifengruppe A (unbearbeitet) und 20 Reifen in der Gruppe B der bearbeiteten Reifen. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wurden alle Reifen in einer TUM getestet. Zur Bestätigung der Dauerhaftigkeit der Effekte des CPCI-Vorgangs 500 wurde allen Reifen dann ein "Einfahr"-Lauf auf einem Straßenrad [200 Meilen (322 km) bei 50 Meilen/Stunde (80 km/h)] gegeben, gefolgt von einem zweiten TUM-Test. Schließlich wurde von allen Reifen der Aufstandsflächenformfaktor bei ausgewählten Belastungen bestimmt, sowohl vor als auch nach dem Einfahrlauf. Die folgenden Tabellen fassen die Ergebnisse dieses Tests zusammen, wobei die Kraftwerte in Einheiten von Pfund Kräften und Abmessungen in Zoll wiedergegeben werden:
RFV (zusammengesetzte Radialkraftschwankung)
R1h (Radialkraftschwankung, erste Harmonische), "Schlag"
L1h (Seitenkraftschwankung, erste Harmonische)
Abmessungseffekte: Querschnittsbreite, "SD"
Abmessungseffekte: Reifen-Außendurchmesser, "OD"
Aus diesen Testergebnissen ist ersichtlich, dass sowohl Radial- als auch Seitenkraftschwankungsergebnisse durch den CPCI-Vorgang 500 im Vergleich zu den Ergebnissen für unbearbeitete Kontrollreifen (Gruppe A) verbessert waren. Weiterhin wies die Gleichförmigkeit der bearbeiteten Reifen (Gruppe B) im allgemeinen weniger Veränderungen nach dem Einfahren auf als die der unbearbeiteten Reifen. Die Abmessungsergebnisse zeigen, dass die bearbeiteten Reifen nach dem Einfahren im Vergleich zu den unbearbeiteten Reifen eine minimale Karkassenausdehnung und eine gleiche oder bessere Konsistenz in den Abmessungen aufwiesen. Schließlich, obwohl hier nicht in Tabellenform wiedergegeben, zeigten die Messungen des Aufstandsflächenformfaktors im allgemeinen niedrigere Formfaktoren für die bearbeiteten Reifen, sowohl vor als auch nach dem Einfahren. Dies ist der Beweis, dass der Aufstandsflächenformfaktor durch Verwirklichung des CPCI-Verfahrens 500 "abstimmbar" ist.
Zusammenfassend wird von dem beschriebenen erfinderischen Verfahren 500 und den CPCI-Vorrichtungen 140, 140' erwartet, dass sie Vorteile und Nutzen bei Reifengleichförmigkeit verschaffen, einschließlich Konizität, Radial-, Seiten- und Tangentialkraftschwankung, und auch einschließlich des Abstimmens der Aufstandsfläche (Optimierung des Aufstandsflächenformfaktors) eines belasteten Reifens für verbesserte Laufflächenabnutzung. Alle Reifengleichförmigkeitsverbesserungen und die Aufstandsflächenabstimmung werden im Wesentlichen gleichzeitig vollzogen, ohne die Stelle oder Größenordnung potentieller Reifengleichförmigkeitsdefekte kennen zu müssen.

Claims

Ein Verfahren des Einspann-Nachvulkanisationsaufblasens für einen Radialreifen (120) mit Wülsten (127, 128), Karkassenlagenkorden (121) und einer Lauffläche (122); wobei das verfahren die Schritte umfasst des: Einleitens des Verfahrens des Einspann-Nachvulkanisationsaufblasens an dem Radialreifen (120) nach Entnehmen des Radialreifens (120) aus einer Reifenvulkanisierform; Vorsehens einer Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung mit einer 360-Grad-Umfangs-Laufflächeneinspannvorrichtung (103a–e) mit einer auf einem gleichen radialen Abstand von einer zentralen Achse durch die Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung angebrachten 360-Grad-Laufflächeneinspannoberfläche, wobei die Laufflächeneinspannoberfläche aus einer Vielzahl segmentierter Laufflächeneinspannplatten (103) gebildet ist, die zum Halten der Lauffläche (122) des Reifens (120) in einer vordefinierten idealen Laufflächenform konzentrisch zu einer Rotationsachse (137) und nominell lotrecht zu einer Äquatorebene des Reifens angepasst sind; Öffnens der Vielzahl segmentierter Laufflächeneinspannplatten von der Mittelachse radial nach außen; Einbringen des Radialreifens in die Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung, sodass die Wülste abdichtend konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse und symmetrisch über die Äquatorebene beabstandet gehalten werden; Schließens der Vielzahl segmentierter Laufflächeneinspannplatten radial nach innen zur Mittelachse; Aufblasens des Reifens auf einen geregelten Druck, um die Lauffläche des Reifens gleichzeitig gegen die 360-Grad-Laufflächeneinspannoberfläche zu pressen; und Haltens des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, während zumindest ein Teil der Lagenkorde auf einer geregelten Temperatur über einer Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials sind, sodass die Lagenkordspannungen normalisiert werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Beginnens des Verfahrens rasch genug nach dem Entfernen des Reifens aus einer Reifenvulkanisierform, sodass die Lagenkorde noch über einer Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials sind, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des vor dem Ende der geregelten Zeit Abkühlens der Lagenkorde unter eine Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Haltens des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit lang genug, sodass die Lagenkorde unter eine Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials abkühlen, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Erhitzens des Reifens auf eine geregelte Temperatur über der Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials vor dem Aufblasschritt umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiterhin das während des Heizschritts Erhitzens des Reifens auf eine geregelte Temperatur zwischen 38°C und 149°C umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiterhin das während des Heizschritts Erhitzens des Reifens auf eine geregelte Temperatur, bestimmt durch eine Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiterhin das Ermitteln einer Stelle an dem Reifen zum Erhitzen während des Heizschritts gemäß dem Ort und Typ eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin das Festlegen der geregelten Zeit gemäß der Größenordnung eines oder mehr zu erwartender Reifengleichförmigkeitsdefekte umfasst.
Ein Apparat zum Einspann-Nachvulkanisationsaufblasen eines Radialreifens (120) mit Wülsten (127, 128), Lagenkorden (121) und einer Lauffläche (122); wobei der Apparat folgendes umfasst: eine Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung mit einer 360-Grad-Umfangs-Laufflächeneinspannvorrichtung (103a–e) mit einer auf einem gleichen radialen Abstand von einer zentralen Achse durch die Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung angebrachten 360-Grad-Laufflächeneinspannoberfläche, wobei die Laufflächeneinspannoberfläche aus einer Vielzahl radial bewegbarer segmentierter Laufflächeneinspannplatten (103) gebildet ist, die zum Halten der Lauffläche des Reifens in einer idealen Laufflächenform konzentrisch zu der Rotationsachse und nominell lotrecht zu einer Äquatorebene des Reifens angepasst sind; Mittel (135, 136) zum abdichtend Halten der Wülste konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse, und symmetrisch über die Äquatorebene beabstandet; und Mittel zum Aufblasen des Reifens auf einen geregelten Druck, und Halten des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, während die Lauffläche eingespannt wird und die Wülste abdichtend gehalten werden.
Der Apparat von Anspruch 10, weiter gekennzeichnet durch: Mittel (250) zum Öffnen der Vielzahl segmentierter Laufflächeneinspannplatten (103) von der Mittelachse aus radial nach außen, sodass der Radialreifen in die Einspann-Nachvulkanisationsaufblasvorrichtung eingebracht werden kann, sodass die Wülste abdichtend konzentrisch zu, und gleich beabstandet von, der Rotationsachse und symmetrisch über die Äquatorebene beabstandet gehalten werden; Mittel (250) zum Schließen der Vielzahl segmentierter Laufflächeneinspannplatten radial nach innen hin zur Mittelachse; Mittel zum Aufblasen des Reifens auf einen geregelten Druck, um die Lauffläche des Reifens gleichzeitig gegen die 360-Grad-Laufflächeneinspannoberfläche zu pressen; und Mittel zum Halten des geregelten Drucks für eine geregelte Zeit, während zumindest ein Teil der Lagenkorde auf einer geregelten Temperatur über einer Einfriertemperatur des Lagenkordmaterials ist, sodass die Lagenkordspannungen normalisiert werden.