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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Formen und Verfahren zum
Formen eines Laufstreifens. Sie bezieht sich insbesondere auf Formen
und Verfahren, mit denen das Formen von Luftreifen möglich ist,
deren Laufstreifen Schlitze, Kanäle
oder andere Aussparungen aufweist, die sich etwa in Querrichtung
durch den Laufstreifen erstrecken und an den Seitenflächen des
Laufstreifens münden.
Diese Aussparungen münden
nicht oder nicht vollständig
an der Lauffläche
des Laufstreifens, wenn er neu ist. Man spricht hier von einem Laufstreifen
mit sich veränderndem
Profil, da sich mit der Abnutzung und dem zum Vorscheinkommen der "unterirdischen" Kanäle das sichtbare
und damit wirksame Profil des Laufstreifens nach und nach verändert. Solche
Laufstreifen sind beispielsweise deshalb interessant, weil sie in
etwa konstante Eigenschaften über
die gesamte normale Betriebsdauer ermöglichen. In der Patentanmeldung
WO 98/54009 sind solche Konzepte beschrieben worden.
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Mit
verschiedenen Verfahren zum Formen, denen unterschiedliche Technologien
zugrunde liegen, können
diese speziellen Laufstreifenformen hergestellt werden. Wenn solche
Verfahren industriell angewandt werden, müssen zwei Hauptschwierigkeiten überwunden
werden: Einerseits muss das Formen gelingen, d. h. die Bildung eines
Luftreifens der in dem Laufstreifen axiale Kanäle aufweist, ohne (sichtbare
oder nicht sichtbare) Fehler, und andererseits muss das Entformen
möglich
sein, d. h. das Loslösen
des geformten Luftreifens von den Elementen, die die Form bilden,
ohne dass die Gefahr besteht, dass der Luftreifen oder das Arbeitsgerät beschädigt wird.
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In
der Druckschrift WO 98/54009 wird ein solches Verfahren und eine
Form, mit der dieses Verfahren durchgeführt werden kann, be schrieben.
Die axialen Kanäle
des Laufstreifens werden mit Fingern geformt, die mit Kokillen fest
verbunden sind, die zum Formen der Flanken des Luftreifens vorgesehen sind.
Beim Formen ruft der Innendruck des rohen und somit plastisch verformbaren
Luftreifens, der von der Membran ausgeübt wird, die Erhöhung des äußeren Durchmessers
des unvulkanisierten Luftreifens hervor. Bei dem als "Konformation" bezeichneten Schritt kann
das Material, das den rohen Laufstreifen bildet, alle Zwischenräume der
Form ausfüllen
und so den fertigen Laufstreifen bilden, der verschiedene Rillen und
Ausnehmungen aufweist, die an der Lauffläche oder den Schultern münden können. Beim
Entformen werden die Kokillen in axialer Richtung voneinander entfernt,
wodurch die Finger aus dem Laufstreifen entnommen werden können. Die
Segmente des Rings am Scheitel, die die Lauffläche formen, werden in radialer
Richtung entfernt, damit die vorspringenden Bauteile (vorspringende
Bauteile, die die Profile formen) aus dem Laufstreifen des geformten
Luftreifens entfernt werden können.
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Ein
Problem dieses Verfahrens besteht darin, dass es de facto auf Herstellungsverfahren
beschränkt
ist, bei denen die Konformation relativ wichtig ist, da sie mindestens
der Dicke des vorgesehenen Profils einschließlich der darunter liegenden
Kanäle
entsprechen muss. Da die Finger nämlich von den Kokillen getragen
werden, die die Flanken formen, ist ihre Position fest. Um den rohen
Luftreifen in die Form einbringen zu können, muss der Luftreifen daher
einen Außendurchmesser
aufweisen, der es ermöglicht,
ihn (radial) innen an den Fingern anzubringen. Die Erhöhung des
Durchmessers (oder Konformation), die beispielsweise durch Aufblasen
einer Membran bei der Vulkanisation hervorgerufen wird, muss ausreichend
sein, damit das Material um die Finger und alle Hohlräume des
Laufstreifens vordringt.
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In
der Industrie besteht jedoch die Tendenz, die Bedeutung der Konformation
so weitgehend wie möglich
zu beschränken.
Dies hat mindestens zwei Gründe.
Ein erster Grund ist das Ziel einer besseren Gleichförmigkeit
der geformten Luftreifen. Je wichtiger die Konformation nämlich ist,
desto schwieriger ist es, eine regelmäßige Verteilung des Formmaterials
zu erhalten, das fließt,
wenn der rohe Luftreifen unter Druck gesetzt wird. Ein zweiter Grund
besteht in der Verwendung von Architekturen (oder Verstärkungen)
der Luftreifen, die zunehmend starrer (undehnbarer) werden, um bestimmte
Eigenschaften der Luftreifen zu verbessern (beispielsweise bei hoher
Geschwindigkeit). Diese Architekturen sind daher immer weniger zur
Dehnung und somit zur Konformation befähigt.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren (das beispielsweise in der Druckschrift
US 1 733 064 beschrieben
ist), besteht darin, die Finger oder Nadeln axial in den rohen Gummi
des Laufstreifens einzubringen. Diese Methode hat jedoch andere
Beschränkungen.
Die Geometrie und Beständigkeit
der Finger oder Nadeln muss so sein, dass sie ohne Gefahr der Beschädigung des
Werkzeugs eindringen können,
jedoch auch ohne den rohen Luftreifen in störender Weise zu verschieben
oder zu deformieren. In der Praxis ist diese Technik auf Finger
von einfacher Geometrie und ausreichender Dicke beschränkt, damit
sie nicht knicken. Die für
die Kontrolle der Bewegungen der Finger erforderliche Kinematik stellt
ebenfalls eine wesentliche Beschränkung der möglichen Formen dar.
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Die
Aufgabe der Erfindung sind daher eine Form und ein Verfahren, mit
denen gleichzeitig eine Herstellung mit geringer Konformation (oder
sogar ohne Konformation) möglich
ist und die nicht die oben genannten Beschränkungen aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Form für
einen Luftreifen gelöst,
dessen Laufstreifen eine Lauffläche,
Seitenflächen,
radiale Aussparungen, die an der Lauffläche münden, und axiale Aussparungen
aufweist, die zumindest an einer der Seitenflächen münden, wobei die Form eine erste
Reihe von Ringsektoren aufweist, die dazu vorgesehen sind, die radialen Ausnehmungen
zu formen, eine zweite Reihe von Schultersektoren, von denen zumindest
einige vorspringende Bauteile haben, die die axialen Aussparungen
formen sollen, wobei die Ringsektoren in radialer Richtung zwischen
einer offenen Konfiguration, die das Einbringen des rohen Luftreifens
in die Form ermöglicht,
und einer geschlossenen Konfiguration, die das Formen des Luftreifens
ermöglicht,
beweglich sind, wobei die Formen dadurch gekennzeichnet sind, dass
die Schultersektoren unabhängig
von den Ringsektoren zwischen der offenen Konfiguration und der
geschlossenen Konfiguration radial beweglich sind.
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Mit
der erfindungsgemäßen Form
ist nämlich durch
die radiale Beweglichkeit der Elemente, die die Kanäle oder
Aussparungen formen, die transversal und unter der Oberfläche verlaufen,
gleichzeitig ein Beschicken mit dem rohen Luftreifen ohne Beschränkung durch
die Gegenwart dieser Elemente, ein Formen mit geringer oder sogar
keiner Konformation und ein Entformen ohne Schwierigkeiten möglich.
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Die
vorspringenden Bauteile, die von den Schultersektoren getragen werden,
haben vorzugsweise die Form von Fingern und erstrecken sich in etwa
axial vorspringend von diesen Sektoren, vorzugsweise über einen
Abstand von mehr als 10 % oder noch bevorzugter mehr als 25 % der
Breite der Ringsektoren.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform liegen
die Finger bei der Schließbewegung
an den Ringsektoren auf, damit sie dem von der Formmasse bei der
Schließbewegung
der Form und/oder der Konformation auf die Finger ausgeübten Druck
widerstehen können.
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Nach
einer speziellen Ausführungsform
erstrecken sich die Finger in einer in Bezug auf die Achse des Luftreifens
schrägen
allgemeinen Richtung. In diesem Fall ist die zweite Reihe von Schultersektoren vorzugsweise
zu einer Drehbewegung um die Achse des Luftreifens befähigt, um
das Entformen zu erleichtern.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Formen eines Laufstreifens,
der eine Lauffläche,
Seitenflächen,
und axiale Aussparungen aufweist, die axial an mindestens einer
Seitenfläche münden, wobei
das Verfahren darin besteht, in den rohen Laufstreifen vorspringende
Bauteile einzubringen, die die axialen Aussparungen formen und sie dann
aus dem vulkanisierten Laufstreifen wieder zu entfernen, wobei die
vorspringenden Bauteile in der Richtung der Schulter des Laufstreifens
eingebracht und in der Richtung der Breite des Laufstreifens entnommen
werden. Dadurch, dass die vorspringenden Bauteile zumindest teilweise
durch eine radiale Bewegung der Teile unabhängig von der gegebenenfalls
erfordernden Konformation in den rohen Gummi eingebracht werden,
ermöglicht
es nämlich,
dass die Konformation vermindert oder sogar überflüssig ist. Dadurch, dass die
vorspringenden Bauteile dann in der Richtung der Breite des geformten
Laufstreifens entnommen werden (d. h. in der Richtung der Achse des
Luftreifens, für
den er vorgesehen ist), kann ohne Beschädigung entformt werden, sogar
dann, wenn die Länge
der vorspringenden Bauteile groß ist.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird vorzugsweise eine oben beschriebene Form verwendet und es umfasst
vorzugsweise die aufeinander folgenden Schritte:
- – Einbringen
eines rohen Luftreifens in die Form bei offener Konfiguration,
- – Schließen der
Form durch zentripetale Bewegung der Ringsektoren und der Schultersektoren,
- – Formen
des Luftreifens,
- – Öffnen der
Form durch radiale Bewegung der Ringsektoren, um die radialen Aussparungen
zu entformen, wobei die Schultersektoren in etwa in geschlossener
Konfiguration bleiben,
- – weiteres Öffnen durch
axiale Bewegung der Schultersektoren.
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In
diesem Verfahren liegt der Durchmesser des rohen Luftreifens einen
Wert "d" unter dem Durchmesser
des geformten Luftreifens, wobei d unter 1 % des Durchmessers des
geformten Luftreifens beträgt.
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Die
Erfindung wird anhand der Beschreibung der Zeichnungen besser verständlich.
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1 zeigt
schematisch im Radialschnitt einen Teil einer Form in offener Konfiguration
sowie den entsprechenden Teil eines erfindungsgemäßen geformten
Luftreifens.
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2 zeigt
schematisch einen Radialschnitt eines Teils einer Form in offener
Konfiguration während
des ersten Schritts des Verfahrens, d. h. dem Einbringen eines rohen
Luftreifens.
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3 zeigt
schematisch im Radialschnitt einen Teil einer Form in geschlossener
Konfiguration, während
des zweiten Schritts des erfindungsgemäßen Formverfahrens.
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4 zeigt
schematisch im Radialschnitt einen Teil einer Form in geschlossener
Konfiguration während
des dritten (optionalen) Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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5 zeigt
schematisch im Radialschnitt einen Teil einer Form in teilweise
offener Konfiguration während
des vierten Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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6 zeigt
schematisch im Radialschnitt einen Teil einer Form in teilweise
offener Konfiguration während
des fünften
Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Form 1 in offener
Konfiguration gezeigt. Damit die unterschiedlichen Funktionen der
beschriebenen Elemente besser verständlich werden, wird auch der entsprechende
Teil eines mit der Form 1 hergestellten Luftreifens 10 dargestellt.
In dieser Teilschnittansicht ist ein Ringsektor 2 zu sehen,
der ein Relief 4 zum Formen einer Aussparung oder einer
Rille 14 des Laufstreifens 11 des Luftreifens 10 trägt. Der Ringsektor 2 ist
radial in Bezug auf die Kokille 6 beweglich, die in bekannter
Weise die Flanken des Luftreifens 10 formt. Die Formfläche der
Schulter 13 des Luftreifens wird zumindest zum Teil durch
eine Reihe von Elementen definiert, die dem hier gezeigten Schultersektor 3 ähnlich sind.
Dieser trägt
ein vorspringendes Bauteil 5, das Kanäle oder Aussparungen 15 unter
der Lauffläche 12 des
Luftreifens definieren kann. Der Schultersektor 3 ist ebenfalls
in Bezug auf die Kokille 6 und den Ringsektor 2 in
radialer Richtung beweglich, damit das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt
werden kann.
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Die 2 zeigt
den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem ein
roher Luftreifen 10 in die in offener Konfiguration befindliche
Form eingebracht wird, wie sie in 1 beschrieben
wurde. Es ist zu sehen, dass durch die radiale Beweglichkeit des
Schultersektors 3 ein Durchmesser des rohen Luftreifens
möglich
ist, der größer ist
als bei dem oben beschriebenen Stand der Technik.
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Der
zweite Schritt des Verfahrens ist in 3 dargestellt.
Die Form wird in die geschlossene Konfiguration gebracht, in der
die Ringsektoren 2 und Schultersektoren 3 in radialer
Richtung in den Rohgummi des Laufstreifens 1 eindringen
(die Pfeile zeigen die Bewegung der Elemente in Bezug auf den vorhergehenden
Schritt).
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Der
in 4 dargestellte dritte Schritt des Verfahrens ist
die Konformation. Dieser Schritt wird hier als auf den vorhergehenden
Schritt folgend dargestellt, er kann jedoch auch bereits während des zweiten
Schritts beginnen (um beispielsweise den Zyklus zu verkürzen und/oder
bei der Bewegung der beweglichen Sektoren einen Gegendruck auszuüben). Bei
der Konformation wird der rohe Luftreifen im Allgemeinen über eine
Membran aufgebläht,
damit er sich den Formflächen
anpasst. Während
dieses Schritts können
wie beim vorhergehenden Schritt die vorspringenden Bauteile 5 über die
Reliefbereiche 4 auf den Ringsektoren 2 aufliegen.
Dies ist besonders interessant, wenn die vorspringenden Bauteile 5 relativ
lang und fein sind, d. h. unter dem Druck des rohen Gummis nachgeben
können.
Es ist hier der Fall gezeigt, in dem sich die vorspringenden Bauteile
bis zu einer ersten Rille 14 erstrecken, sie können jedoch
natürlich
auch über
diese erste Rille hinausgehen, sodass sie beispielsweise die gesamte halbe
Breite des Laufstreifens einnehmen, wobei sie sich gegebenenfalls
an mehreren Reliefelementen wie dem gezeigten Relief 4 abstützen. Das
Formmaterial wird gleichzeitig erwärmt und die Vulkanisation beginnt.
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Es
sind Formverfahren ohne Konformation bekannt, beispielsweise die
Formverfahren an einem steifen Kern. Dieser Typ von Verfahren ist
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
vollständig
kompatibel, beispielsweise indem das gesamte Formen während des
in 3 beschriebenen zweiten Schritts erfolgt. Daher
ist die Konformation kein Schritt, der für das erfindungsgemäße Verfahren
unerlässlich
ist, sondern ein Schritt, der das im zweiten Schritt begonnene Formen
vervollständigen
kann. Die erfindungsgemäße Form
und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen
es nämlich,
die erforderliche Konformation zu begrenzen oder sogar überflüssig zu
machen.
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In
der 5 ist der vierte Schritt gezeigt, der dem Entformen
der Lauffläche 12 entspricht,
um die Reliefelemente 4 der Rillen 14 in ausreichender
Weise herauszuziehen. Durch die Unabhängigkeit der radialen Bewegungen
der Ringsektoren 2 in Bezug auf die Schultersektoren 3 bringt
dieser Vorgang in dem Material des Laufstreifens keine spezielle
mechanische Belastung mit sich.
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Die 6 zeigt
den letzten Schritt des Verfahrens, der darin besteht, den vulkanisierten
Luftreifen in axialer Richtung zu entformen. Hier sind in etwa axiale
vorspringende Bauteile 5 in Form von geradlinigen Fingern
gezeigt, dies ist jedoch nur ein Beispiel. Die Elastizität des Kautschuks
beim Entformen ermöglicht
nämlich
unterschiedliche Fingerformen, beispielsweise gekrümmte Finger
oder Finger mit Hinterschneidung. Anderseits können die Finger auch einen
großen
Winkel in Bezug auf die Achse des Luftreifens bilden, wobei in diesem
Fall die Schultersektoren 3 vorzugsweise um diese Achse drehen
können,
damit das Entformen wie bei einem Korkenzieher leichter ist. Die
Finger können
optional ferner einen Freiheitsgrad im Hinblick auf ihre individuelle
Fixierung an den Schultersegmenten aufweisen, um das Entformen zu
erleichtern. Dieser Freiheitsgrad kann beispielsweise über eine
elastische Befestigung oder einen gewollten Spalt gegeben sein.
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Die
Figuren zeigen in etwa die Hälfte
des Laufstreifens 11, sodass die gezeigten vorspringenden
Bauteile in diesem Beispiel eine Länge von etwa 15 bis 20 % der
Breite des Laufstreifens aufweisen. Je länger die vorspringenden Bauteile
sind, desto interessanter ist das erfindungsgemäße Prinzip. Man kann also Kanäle formen,
die sich über
die Mitte des Laufstreifens hinaus erstrecken. Es sind natürlich auch
kürzere
Kanäle
denkbar, beispielsweise um eine seitliche Markierung in dem Laufstreifen
zu realisieren, die tiefer und somit sichtbarer ist als die in bekannter
Weise in den Flanken der Laufstreifen realisierte.
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Die
Zahl der Finger oder vorspringenden Bauteile 5 und der
Schultersegmente 3 wird in Abhängigkeit von dem an dem fertigen
Laufstreifen gewünschten
Ergebnis festgelegt. Jeder Sektor kann mehrere Finger tragen oder,
im Gegenteil, einige Sektoren können
keine Finger tragen. Ihre Funktionen sind nämlich unabhängig, die Funktion der Sektoren
ist es, eine radiale Expansion zu ermöglichen, wohingegen die Funktion
der Finger darin besteht, die axialen Kanäle 15 zu formen. Es
können
beispielsweise acht Schulterelemente pro Flanke verwendet werden,
die jeweils 3 Finger 5 aufweisen.
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Es
ist natürlich
klar, dass das erfindungsgemäße Prinzip
sich in gleicher Weise auf den Fall anwenden lässt, bei dem Kanäle nur an
einer Flanke oder an zwei Flanken geformt werden sollen. Die der in
den Figuren gezeigten Kokille 6 gegenüberliegende Kokille kann symmetrisch
oder nicht symmetrisch Schultersektoren wie die beschriebenen aufweisen oder
nicht. In gleicher Weise können
die Ringsektoren 2 die gesamte Breite des Laufstreifens
in der in der Druckschrift WO 98/54009 beschriebenen Weise abdecken
oder nur einen Teil davon.
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Eine
interessante Besonderheit der Erfindung ist ganz allgemein eine
Kinematik beim Formen, die von der Kinematik beim Entformen verschieden
ist. Die vorspringenden Bauteile oder Finger werden nämlich in
den Rohgummi in Richtung der Dicke des Laufstreifens eingebracht
und nach dem Formen in Richtung der Achse des Luftreifens, d. h.
in der Richtung der Breite des Laufstreifens entnommen. Indem das
oben beschriebene Werkzeug angepasst wird, können daher nicht ringförmige Laufstreifen
von endlicher Breite oder im Gegensatz dazu von praktisch unendlicher
Länge kontinuierlich
und flach geformt werden. Auf diese Weise können nicht nur Laufstreifen
hergestellt werden, die für
die Produktion oder Runderneuerung von Luft reifen vorgesehen sind,
sondern auch Raupenbänder
aus Kautschuk geformt werden.
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Der
Ausdruck "Laufstreifen" bezeichnet hier alle
Arten von pneumatischen oder nicht pneumatischen elastischen Reifen,
die im Betrieb unter Druck gesetzt werden oder nicht.