DE60318130T2

DE60318130T2 - Verfahren und anlage zur herstellung von fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: DE60318130T2
Application number: DE60318130T
Authority: DE
Inventors: Renato Caretta; Maurizio Marchini
Original assignee: Pirelli SpA; Pirelli Tyre SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Pirelli Tyre SpA
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: WO2005042237A1; US20070209750A1; ES2298567T3; BR0318573B1; ATE380652T1; CN100455429C; EP1680270A1; EP1680270B1; BR0318573A; AU2003274475A1; CN1860017A; DE60318130D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung eines Luftreifens für Fahrzeugräder.
In dem Produktionszyklus eines Luftreifens wird nach einem Aufbauschritt, bei welchem die verschiedenen Komponenten des Reifens hergestellt und/oder zusammengefügt werden, ein Ausform- und Vulkanisierprozess ausgeführt, der auf die Ausbildung einer Reifenstruktur mit einer gewünschten Geometrie und gewöhnlich einem speziellen Laufflächenmuster abstellt.
Dafür wird der Reifen in einen Formhohlraum eingeschlossen, der an der Innenseite einer Vulkanisierform gebildet und entsprechend der geometrischen Gestalt der Außenfläche des herzustellenden Reifens geformt ist.
Ein Luftreifen hat gewöhnlich eine Karkasse mit einer torusringförmigen Ausgestaltung, die eine oder mehrere Karkassenlagen aufweist, die mit Verstärkungskorden verstärkt sind, die in radialen Ebenen liegen, d. h. die Drehachse des Reifens enthalten. Jede Karkassenlage ist mit ihren Enden einstückig mit wenigstens einem ringförmigen, vorzugsweise metallischen Verstärkungsaufbau verbunden, der gewöhnlich als Wulstkern bekannt ist und die Verstärkung an den Wulsten bildet, d. h. die radial inneren Enden des Reifens, deren Funktion darin besteht, die Montage des Reifens auf einer entsprechenden tragenden Felge zu ermöglichen. Auf die Karkassen ist kronenförmig ein Band aus elastomerem Material aufgebracht, das als Laufflächenband bekannt ist, in welchem am Ende der Vulkanisier- und Ausformschritte ein erhabenes Muster für einen Bodenkontakt ausgebildet ist. Zwischen der Karkasse und dem Laufflächenband ist ein Verstärkungsaufbau angeordnet, der gewöhnlich als Gurtaufbau bekannt ist. Der Gurtaufbau hat im Falle von Reifen für Personenkraftwagen üblicherweise wenigstens zwei radial aufeinandergelegte Streifen aus gummiertem Gewebematerial, das mit Verstärkungskorden, gewöhnlich aus Metall, versehen ist, die parallel zueinander in jedem Streifen angeordnet sind und sich mit den Korden des benachbarten Streifens kreuzen, der vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Äquatorialebene des Reifens angeordnet ist. Vorzugsweise hat der Gurtaufbau an einer radial äußeren Position weiterhin wenigstens an den Enden von darunterliegenden Streifen eine dritte Schicht aus textilen oder metallischen Korden, die am Umfang (mit 0 Grad) angeordnet sind.
Schließlich ist bei Reifen in schlauchloser Bauweise, d. h. bei Reifen, die keinen Luftschlauch aufweisen, eine radial innere Schicht vorhanden, auf die gewöhnlich als "Auskleidung" Bezug genommen wird und die Undurchlässigkeitseigenschaften hat, um die Luftdichtigkeit des Reifens zu gewährleisten.
Zu erwähnen ist hier, dass für die Ziele der vorliegenden Erfindung der Ausdruck "elastomeres Material" eine Mischung aus wenigstens einem elastomeren Polymer und wenigstens einem verstärkenden Füllstoff bedeuten soll. Vorzugsweise weist diese Mischung weiterhin Zusatzstoffe auf, beispielsweise Vernetzungsmittel und/oder weich machende Mittel. Aufgrund des Vorhandenseins der Vernetzungsmittel kann dieses Material durch Erhitzen vernetzt werden, um das fertige Fabrikat zu bilden.
Es gibt Ausform- und Vulkanisierverfahren, bei denen ein Rohreifen, der auf einem starren torusförmigen Träger angeordnet ist, innerhalb der Form angeordnet wird. Diese Verfahren werden vorzugsweise für Reifen verwendet, die nach neuesten Baumaßnahmen ausgehend von einer begrenzten Anzahl von elementaren Halbfabrikaten hergestellt werden, die auf einen torusförmigen Träger gebracht werden, dessen Außenprofil dem der radial inneren Fläche des Reifens entspricht, der hergestellt werden soll. Der torusförmige Träger wird vorzugsweise durch ein robotisiertes System zwischen einer Vielzahl von Stationen befördert, von denen in jeder durch automatische Abfolgen ein spezieller Aufbauschritt des Reifens ausgeführt wird (siehe beispielsweise Dokument EP 0 928 680 im Namen der gleichen Anmelderin).
Die internationale Patentanmeldung PCT/IB 02/04833 im Namen der Anmelderin offenbart ein Verfahren zum Ausformen und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder, welches die Schritte aufweist: Aufbauen eines Rohreifens auf einem torusförmigen Träger, dessen Außenfläche im Wesentlichen einer Innenfläche des Rohreifens entspricht, Erhitzen des torusförmigen Trägers zum Übertragen von Wärme auf die innere Reifenoberfläche, die in Kontakt mit dem torusförmigen Träger steht; Pressen der inneren Oberfläche des Rohreifens gegen die Außenfläche des torusförmigen Trägers mit Hilfe wenigstens eines sekundären Arbeitsfluids, das unter Druck steht; und Pressen einer äußeren Oberfläche des Rohreifens gegen die Wände eines Formhohlraums, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist, mit Hilfe eines primären Arbeitsfluids, das unter Druck steht und durch wenigstens einen Diffusionsspalt zwischen der Außenfläche des torusförmigen Trägers und der inneren Oberfläche des Rohreifens hindurchgeht, wobei das primäre Arbeitsfluid, das unter Druck steht, so erhitzt wird, dass es dem Rohreifen Wärme zuführt, um seine Vulkanisierung zu veranlassen.
Die Anmelderin konnte nachweisen, dass durch ein Verfahren der vorstehend erläuterten Art wenigstens eine Teilvulkanisation der innersten Schicht des Reifens und des Wulstbereichs erreicht wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein relatives Fließen der verschiedenen Komponenten des Rohreifens aus elastomerem Material aufgrund des inneren Vulkanisierdrucks vor allem in den ersten Minuten dieses Prozesses eintritt, d. h. wenn die plastischen Eigenschaften des elastomeren Materials größer sind. Dadurch wird gewährleistet, dass diese Komponenten ihre Anordnung, wie in den Auslegungsspezifikationen angegeben, am Ende des Ausform- und des Vulkanisierschritts im Wesentlichen beibehalten. Insbesondere behalten die Karkassenlage oder die Karkassenlagen im Wesentlichen ihre Position an dem Wulstbereich bei, was ein Strecken der Karkassenlage oder Karkassenlagen in Übereinstimmung mit den Spezifikationen bestimmt.
Zusätzlich werden in dem Wulstbereich Phänomene des Fehlens oder einer ungleichförmigen Akkumulation von Material vermieden, was zur Bildung von Stufen oder Diskontinuitäten in dem Wulst führen könnte.
Schließlich ermöglicht die wenigstens teilweise Vulkanisierung der radial inneren Schicht des Karkassenaufbaus das Erreichen von wenigstens zwei wichtigen Vorteilen.
In der Tat wird die wenigstens teilweise vulkanisierte Auskleidung im Wesentlichen für das Heizfluid undurchlässig, das bei der eigentlichen Reifenvulkanisierung verwendet wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass das gewöhnlich Wasserdampf enthaltende Fluid durch die Auskleidung bis zum Erreichen der radial äußersten Reifenschichten hindurchdringt und Defekte im fertigen Reifen und eine Oxidation der metallischen Teile verursacht, die in dem Reifen, beispielsweise den Gurten, vorhanden sind.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus einer wenigstens teilweisen Vulkanisierung der Auskleidung vor den Ausformungs- und Vulkanisierschritten ergibt, beruht auf einer besonders gleichförmigen Vulkanisierung, die eine optimale Reifenoberflächenglättung sowohl in der radial inneren Fläche als auch an den radial und axial äußeren Flächen ermöglicht. Tatsächlich steht das Arbeitsfluid bei den Ausform- und Vulkanisierbedingungen direkt in Kontakt mit den Teilen des Reifens, die bereits teilweise vulkanisiert worden sind und deshalb ein nicht plastisches, jedoch fast elastisches Verhalten des Materials zeigen. In diesem Fall ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung des elastomeren Materials, das zu den äußersten Reifenschichten gehört, an der Form.
Die Anmelderin hielt es bei dem Reifenherstellungsprozess, bei welchem der Reifenaufbau auf einem torusförmigen Träger ausgeführt wird, für erforderlich, die Produktionszeiten eines jeden Reifens zu verringern, um die Produktivität der Anlage zu steigern und gleichzeitig eine genaue Geometrie des Wulsts und seine Verbindung mit der Karkassenlage/den Karkassenlagen zu gewährleisten, die im Wesentlichen so bleiben müssen, wie sie von den Auslegungsbedingungen vorgesehen sind. Diese Zeiten sind hauptsächlich von den Ausform- und Vulkanisierzeiten abhängig, die in einem modernen Produktionssystem kritisch sind, wie es beispielsweise in dem Dokument WO 01/39963 im Namen der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Eine Verringerung der Ausform- und Vulkanisierzeit würde deshalb eine unmittelbare Verringerung der Gesamtproduktionszeit ermöglichen.
Die Anmelderin hat somit erkannt, dass es durch Einführen wenigstens eines teilweisen Vulkanisierschritts während des Reifenaufbaus auf einem torusförmigen Träger möglich ist, die Gesamtproduktionszeit zu verringern und die Gesamtzeit des abschließenden Ausform- und Vulkanisierschritts abzusenken, während die Eigenschaften des Wulstes und der damit verbundenen Karkassenlage/Karkassenlagen bezogen auf die Auslegungsspezifikationen im Wesentlichen unverändert gehalten werden.
Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, dass durch Aufbauen wenigstens eines Karkassenaufbaus auf einem torusförmigen Träger und durch Aussetzen des letzteren einem ersten Vulkanisierungsschritt, wobei ein Druck auf den Aufbau von der Außenseite zur Innenseite ausgeübt wird, ein wenigstens teilweise vulkanisierter Karkassenaufbau erhalten wird, der in seiner Geometrie stabil ist und für die Vervollständigung des Reifensaufbaus geeignet ist.
Danach ermöglicht ein zweiter Vulkanisierschritt, der vom Ausformen des Laufflächenbandes und der Seitenwände begleitet wird, die Herstellung eines fertigen Reifens mit einer stärker reduzierten Gesamtzeit.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Luftreifen für Fahrzeugräder, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Zusammenbauen eines herzustellenden Reifens auf einem torusförmigen Träger, der eine äußere Oberfläche hat, deren Form im Wesentlichen der einer inneren Oberfläche des Reifens entspricht,
– Aufbauen wenigstens eines Karkassenaufbaus auf dem Träger, wobei der Karkassenaufbau eine ein elastomeres Material enthaltende radiale innere Schicht, die in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des torusförmigen Trägers steht, und wenigstens eine Karkassenlage aufweist, deren Enden wenigstens einem Wulstaufbau zugeordnet sind, der wenigstens einen ringförmigen Verstärkungsaufbau und einen elastomeren Füller hat,
– Einschließen des torusförmigen Trägers und des mit ihm zusammengefügten, in Herstellung befindlichen Reifens in einen hermetisch abgedichteten Hohlraum,
– Zuführen eines Arbeitsfluids in den Hohlraum, wobei die innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers gedrückt wird,
– Zuführen von Wärme zu dem in Herstellung befindlichen Reifen für den Beginn der Vulkanisierung wenigstens eines elastomeren Elements des Karkassenaufbaus ausgewählt zwischen dem elastomeren Füller und der radial inneren Schicht,
– Herausziehen des den in Herstellung befindlichen Reifen tragenden torusförmigen Trägers aus dem Hohlrau,
– Vollenden des Aufbaus des in Herstellung befindlichen Reifens,
– Einschließen des aufgebauten Reifens und des torusförmigen Trägers in einen Formhohlraum, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist und Wände hat, die der Form einer äußeren Oberfläche des Reifens entsprechen, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist,
– Ausformen des Reifens, indem er mit seiner äußeren Oberfläche gegen die Wände des Formhohlraums gedrückt wird, und
– Zuführen von Wärme zu dem aufgebauten Reifen für seine Vulkanisierung.

In einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Herstellung von Luftreifen,

– mit wenigstens einer Aufbaustation, die eine automatisierte Vorrichtung zum Handhaben eines torusförmigen Trägers aufweist, auf welchem jeder Rohreifen aufgebaut wird, wobei der torusförmige Träger eine äußere Oberfläche hat, deren Form im Wesentlichen der einer inneren Oberfläche des Reifens entspricht,
– mit wenigstens einer Vorrichtung zum Ausführen einer teilweisen Vulkanisierung des in Herstellung befindlichen Reifens, wobei die Vorrichtung wenigstens einen hermetisch abgedichteten Hohlraum, der für die Aufnahme des den herzustellenden Reifen tragenden torusförmigen Trägers vorgesehen ist, wenigstens eine Heizvorrichtung zum Erzeugen von Wärme wenigstens auf der Oberfläche des torusförmigen Trägers und wenigstens eine mit dem Hohlraum verbundene Vorrichtung zum Zuführen eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids aufweist, um die radial innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die radial äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers zu drücken, und
– mit wenigstens einer Vorrichtung zum Vulkanisieren und Ausformen des Rohreifens, sobald er aufgebaut worden ist.

In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen einer Teilvulkanisierung eines in Herstellung befindlichen rohen Luftreifens, wobei die Vorrichtung wenigstens einen hermetisch abgedichteten Hohlraum, der für die Aufnahme eines den in Herstellung befindlichen Reifen tragenden torusförmigen Trägers vorgesehen ist, wenigstens eine Heizvorrichtung zum Erzeugen von Wärme wenigstens an der Oberfläche des torusförmigen Trägers und wenigstens eine dem Hohlraum zugeordnete Vorrichtung zum Zuführen eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids aufweist, um die radial innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die radial äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers zu drücken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der detaillierten Beschreibung einiger bevorzugter, jedoch nicht ausschließlicher Ausführungsformen eines Verfahrens und einer Anlage zur Herstellung eines Luftreifens für Fahrzeugräder nach der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Diese Beschreibung erfolgt nachstehend unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung, die als nicht begrenzendes Beispiel dient und in der
1 eine schematische vertikale, teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung ist, die zu der Anlage nach der vorliegenden Erfindung gehört.
Ein Reifen, der unter Verwendung der betreffenden Anlage und des betreffenden Verfahrens hergestellt wird, hat im Wesentlichen einen Karkassenaufbau, der von einer oder mehreren Karkassenlagen gebildet wird, deren jeweilige gegenüberliegende Endränder in Eingriff mit ringförmigen Verstärkungsaufbauten stehen, die in innere Umfangsbereiche des Reifens integriert sind, die gewöhnlich als "Wulstaufbau" oder "Wulste" gekennzeichnet sind. Jeder ringförmige Verstärkungsaufbau hat ein oder mehrere umfangsseitige ringförmige Einlagen oder Wulstkerne, die vorzugsweise aus Metall hergestellt sind, und eine oder mehrere Fülleinlagen, die mit den Karkassenlagen verbunden sind. Der Karkassenaufbau ist vorzugsweise innen mit einer so genannten "Auskleidung" beschichtet, d. h. einer dünnen Schicht aus einem elastomeren Material, das, wenn die Vulkanisierung vorbei ist, luftdicht ist, so dass die Aufrechterhalten des Reifenaufpumpdrucks im Einsatz gewährleistet ist.
Auf den Karkassenaufbau ist an einer radial äußeren Position ein Gurtaufbau aufgebracht, der eine oder mehrere Gurtlagen aufweist, die jeweils gekreuzte Verstärkungskorde haben, sowie eine mögliche zusätzliche Gurtschicht, die einen oder mehrere Korde eines textilen oder metallischen Materials aufweist, das wendelförmig um die geometrische Achse des Reifens herumgewickelt ist. Zwischen jedem der Seitenränder des Gurtaufbaus und dem Karkassenaufbau kann eine Untergurteinlage angeordnet werden.
Der Reifen hat weiterhin ein Laufflächenband, das auf den Gurtaufbau an einer radial äußeren Position aufgebracht ist, ein Paar von Verschleißschutzeinlagen, von denen jede außen nahe an einem der Reifenwulste aufgebracht ist, sowie ein Paar von Seitenwänden, von denen jede den Karkassenaufbau an einer seitlich äußeren Stelle abdeckt.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Reifen hat vorzugsweise eine stark automatisierte Bauweise, wie sie in dem Dokument WO 01/39963 im Namen der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Insbesondere hat die Anlage vorzugsweise eine Vielzahl von Arbeitsstationen, die hier nicht gezeigt sind, in denen der Rohreifen aufgebaut wird. Jede Arbeitsstation hat eine automatisierte Vorrichtung, die die Verwendung von Robotern bei spielsweise mit mehreren Drehachsen zur Handhabung des Reifens während der Verarbeitung vorsieht.
Vorzugsweise steht jeder in Herstellung befindliche Reifen in Eingriff auf einem torusförmigen Träger 10, der eine äußere Oberfläche hat, die in der Form der inneren Oberfläche des herzustellenden Rohreifens entspricht, der deshalb zweckmäßigerweise direkt auf dem Träger erhalten wird.
Der torusförmige Träger 10 ist deshalb vorteilhafterweise als eine starre Form zum Ablegen der verschiedenen Komponenten auf ihm ausgelegt, beispielsweise der Auskleidung, der Karkassenlagen, der Verstärkungsaufbauten an den Wulsten, der Gurtstreifen, der Seitenwände und des Laufflächenbandes, die bei der Ausbildung des Reifens zusammenwirken. Insbesondere werden die Reifenkomponenten vorzugsweise dadurch hergestellt, dass Halbfabrikate auf dem torusförmigen Träger 10 abgelegt werden, beispielsweise langgestreckte Elemente aus elastomerem Material, streifenförmige Elemente aus elastomerem Material, die innen eine Vielzahl von textilen oder metallischen Korden aufweisen, wobei die metallischen Korde vorzugsweise aus hochzugfestem Stahl bestehen. Weitere Einzelheiten der Ablegemodalitäten der Reifenkomponenten auf dem torusförmigen Träger 10 sind beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung beschrieben, die unter der Nummer 0 929 680 im Namen der gleichen Anmelderin veröffentlicht wurde.
Die Anlage hat weiterhin eine Ausform- und Vulkanisierstation, in welcher die Rohreifen, wenn ihre Ausbildung abgeschlossen ist, ausgeformt und vulkanisiert werden, um ein gewünschtes Laufflächenmuster zusammen mit der Vernetzung des elastomeren Materials zu erhalten, aus dem der Reifen besteht.
Nach der Erfindung hat die Anlage wenigstens eine Vorrichtung 100 für ein teilweises Vulkanisieren eines noch in Bearbeitung befindlichen Rohreifens oder speziell zur teilweisen Vulkanisierung wenigstens des Karkassenaufbaus oder des Wulstbereichs und der inneren Oberfläche des Karkassenaufbaus, wenn die Montage der letzteren auf dem torusförmigen Träger 10 erfolgt ist.
Insbesondere hat die Vorrichtung 100 eine untere Hälfte 102A und eine obere Hälfte 102B, die wenigstens einen inneren Hohlraum 110 begrenzen, der vorteilhafterweise hermetisch abgedichtet ist, wobei die Hälften 102A und 102B in Eingriff mit einer Basisplatte 103A und mit einem Schließteil 103B stehen, das zu der unteren Hälfte 102A gehört, und wobei wenigstens ein Dichtungselement 107 zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Hälften 102A und 102B angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den beiden Hälften, nämlich der unteren Hälfte 102a und der oberen Hälfte 102B, eine Scharnierverbindung, insbesondere ein Scharnier 111, vorgesehen, das eine Drehung der oberen Hälfte 102B auf einer vertikalen Ebene der Vorrichtung 100 ermöglicht. Wie zu sehen ist, ist diese technische Lösung besonders vorteilhaft, wenn eine hoch automatisierte Fertigungsanlage, wie die in dem oben erwähnten Dokument WO 01/39963 offenbarte, in Betracht kommt, da große vertikale Räume für eine Bewegung des möglichen robotisierten Arms erforderlich sind, der den torusförmigen Träger 10 trägt. Bei einer Verwendung einer Lösung für das Schließen und Öffnen in vertikaler Bauweise würde deshalb die Anlage einen größeren volumetrischen Raum erfordern.
Ferner ist eine Einrichtung zum Zuführen eines Arbeitsfluids vorgesehen, die der Vorrichtung 100 zugeordnet ist, die wenigstens eine Lieferleitung 108 und eine Abführleitung 109 zum Zuführen bzw. Abführen des unter Druck stehenden Arbeitsfluids, beispielsweise Luft, Stickstoff oder anderer im Wesentlichen inerter Gase an der Innenseite des Hohlraums 110, aufweist, um, was nachstehend besser beschrieben ist, die Innenfläche des in Bearbeitung befindlichen Reifens gegen die Außenfläche des torusförmigen Trägers 10 von außen nach innen zu drücken.
Die Vorrichtung 100 hat ferner eine Einrichtung zum Aufnehmen der torusförmigen Vorrichtung 10, die den in Herstellung befindlichen Reifen in dem Hohlraum trägt. Die Einrichtung kann beispielsweise einen Sitz 112 für einen Schaft 113 haben, von dem der torusförmige Träger 10 während seiner Verschiebung in der betreffenden Anlage gehalten wird. Schließlich stützen Widerlagerflächen 114 den Träger 10 horizontal ab, wobei eine der Flächen starr mit der oberen Hälfte 102B verbunden ist.
Vorzugsweise arbeiten die Widerlagerflächen 110, wenn sich die obere Hälfte 102B in einem Schließzustand befindet, zu dem torusförmigen Träger 10 hin, den sie wie zwei Kästen einer Vulkanisiervorrichtung halten, d. h. sie befinden sich in einem Anlagezustand an den Schultern des torusförmigen Trägers, wodurch ein ringförmiger oder Kreisraum um den in Herstellung befindlichen Reifen herum erzeugt wird, der von dem gleichen Träger gehalten wird.
Besonders bevorzugt wird das von den Oberflächen 114 erzeugte Widerlager in einem Presszustand vorzugsweise durch Hydraulikeinrichtungen gehalten. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise zwei Paare von Hydraulikkolben 130, von denen der eine mit der oberen Hälfte 102B und der andere mit der Basisplatte 103A verbunden ist, in der Lage, einen Druck auf den torusförmigen Träger 10, wie vorstehend erläutert, durch die Widerlagerflächen 114 auszuüben, wenn die obere Hälfte 102B auf der unteren Hälfte 102A schließt.
In der Nähe der inneren Seitenwände der Vorrichtung 100 und deshalb an einer radial äußeren Position zu dem torusförmigen Träger 10, wenn letzterer in dem Hohlraum 110 gehalten wird, ist eine Einrichtung zum Erzeugen von Wärme an wenigstens einer Oberfläche des torusförmigen Trägers 10 und vorzugsweise auch an der Innenseite des in Herstellung befindlichen Reifens vorgesehen, so dass eine Teilvulkanisierung des letzteren, wie bereits ausgeführt, erfolgen kann.
Genauer gesagt, soll "Wärmerzeugung" hier und in den folgenden Ansprüchen die Erzeugung von thermischer Energie direkt "in situ" durch Umwandlung beispielsweise von von außen kommender Energie, magnetischer oder elektrischer Energie bedeuten. Vorzugsweise erfolgt diese Wärmeerzeugung in der Anlage nach der Erfindung durch magnetische Induktion, was kurz nachstehend erläutert wird.
Die Einrichtung hat vorzugsweise einen ringförmigen Induktor 150, der vorzugsweise einen C-förmigen Querschnitt hat. Zum Erhitzen des in Herstellung befindlichen Reifens wird das durch den Induktor erzeugte Magnetfeld verwendet, wobei der Induktor einen elektrischen Strom durch magnetische Induktion wenigstens in den ferromagnetischen Teilen des torusförmigen Trägers erzeugt. Aufgrund des Joule-Effekts erzeugt dieser Strom wenigstens in dem Träger Wärme.
Um eine geeignete Wärmeerzeugung an der Oberfläche des torusförmigen Trägers, der den in Herstellung befindlichen Reifen trägt, zu ermöglichen, wird die Verwendung von torusförmigen Trägern aus metallischem Material (Stahl oder Aluminiumlegierungen) vorgesehen, wobei das Material vorzugsweise ferromagnetisch (beispielsweise Stahl) oder nicht ferromagnetisch (beispielsweise Aluminiumlegierungen) ist, das vorzugsweise mit einer Schicht aus ferromagnetischem Material an der Oberfläche überzogen ist, das dafür geeignet ist, durch den ringförmigen Induktor 150 in kurzer Zeit auf die geeignete Temperatur gebracht zu werden.
Vorzugsweise ist der torusförmige Träger 10 zweckmäßigerweise aus einer Trommel hergestellt, die zerlegt werden kann, d. h. die aus Umfangssegmenten besteht, von denen wenigstens einige zentripetal beweglich sind, um den torusförmigen Träger zu zerlegen und sein einfaches Entfernen aus dem Reifen zu ermöglichen, wenn die Behandlung vorbei ist.
Der torusförmige Träger 10 hat weiterhin wenigstens eine Durchgangseinrichtung, der eine Leitung (nicht gezeigt) zur Verbindung beispielsweise mit der Umgebungsatmosphäre zugeordnet ist, die längs des Schaftes 113 des Trägers ausgebildet ist, um eine Diffusion von unter Druck stehendem Vulkanisierfluid in ihr während der Ausform- und Vulkanisierschritte zu ermöglichen.
Die Durchgangseinrichtung ist mit geeigneten Verzweigungen versehen, die in dem torusförmigen Trägerkörper ausgebildet sind und über die das Fluid eine Vielzahl von Leitungen erreicht, die auf die Außenfläche des Trägers 10 münden, die auf seiner Umfangserstreckung in geeigneter Weise verteilt und in der Größe bemessen sind. Die Verteilung und Größenbemessung erfolgt so, dass ein Einführen von elastomerem Rohmaterial in den torusförmigen Träger 10 verhindert wird.
Das in der betreffenden Anlage ausgeführte Aufbauverfahren des Reifens richtet sich nun auf die Herstellung des Karkassenaufbaus des Reifens in den ersten Arbeitsstationen.
Der torusförmigen Träger 10, der den Karkassenaufbau 20 trägt, wird dann vorzugsweise durch einen robotisierten Arm in den hermetisch abgedichteten Hohlraum 110 eingeführt, der in der Vorrichtung 10 vorgesehen ist. Die Vorrichtung wird dann geschlossen, und aufgrund des Vorhandenseins der Leitung 108 wird das Arbeitsfluid zum Strömen in den Hohlraum veranlasst, bis ein Druck von vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 15 bar erreicht wird, um die Innenfläche des Karkassenaufbaus 20 von der Außenseite zur Innenseite gegen die Außenfläche des torusförmigen Trägers 10 zu drücken. Wenn der ausgewählte Einsatzdruck erreicht ist, beginnt der Induktor 150 an der Oberfläche des torusförmigen Trägers 10 Wärme zu erzeugen, die auf den Karkassenaufbau übertragen wird, der von dem torusförmigen Träger gehalten wird. Natürlich kann alternativ der Induktor auch gleichzeitig zum Strömen des Arbeitsfluids in den Hohlraum 110 aktiviert werden, so dass die Wärmezufuhr auch beginnen kann, bevor der ausgewählte Einsatzdruck erreicht ist.
Zusätzlich erzeugt der Induktor an den Metallteilen des Aufbaus und somit insgesamt in dem Aufbau eines jeden Wulstes und vor allem in den Wulstkernen Wärme, da letztere vorzugsweise aus Stahl bestehen. Da die auf der Oberfläche des torusförmigen Trägers erzeugte Wärme auf den Karkassenaufbau überragen wird, wird dadurch als Folge eine Teilvulkanisierung des letzteren in einem Zeitraum von vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa 5 Minuten herbeigeführt.
Diese Teilvulkanisierung erfolgt vorzugsweise wenigstens an einem der Komponententeile des Karkassenaufbaus, beispielsweise der innersten Schicht des Karkassenaufbaus, beispielsweise an dem Teil der Auskleidung, sowie an dem elastomeren Material, das als Füller in dem Aufbau eines jeden Wulstes verwendet wird.
Danach wird über die Leitung 109 das Arbeitsfluid aus dem hermetisch abgedichteten Hohlraum abgezogen, der Atmosphärendruck darin wiederhergestellt und der Induktor 150 deaktiviert. Dann wird die Vorrichtung 100 geöffnet und der torusförmige Träger daraus, vorzugsweise durch einen robotisierten Arm, herausgezogen und zu den darauffolgenden Arbeitsstationen für ein Abschließen des Aufbaus des Rohreifens transportiert.
Alternativ wird der Induktor vor der Wiederherstellung des Atmosphärendrucks deaktiviert, da die an der Oberfläche des torusförmigen Trägers erzeugte Wärmemenge bereits für die beabsichtigten Zwecke genügen kann, so dass eine Teilvulkanisierung des Karkassenaufbaus bei den schon erreichten Temperaturen, vorzugsweise zwischen etwa 100°C und etwa 200°C, und besonders bevorzugt zwischen etwa 110°C und etwa 150°C weitergehen kann.
Die Leistung des magnetischen Induktors liegt vorzugsweise zwischen etwa 25 kW und etwa 60 kW, und besonders bevorzugt zwischen etwa 33 kW und etwa 38 kW.
Bei Verwendung dieser Leistungen liegt die Zeit, während der der magnetische Induktor aktiv ist, vorzugsweise zwischen etwa einer Minute und etwa sechs Minuten, und besonders bevorzugt zwischen etwa 2,5 Minuten und 3,5 Minuten. Genau während dieser Zeit erfolgt die Wärmeerzeugung.
In dem Zeitraum, währenddessen der Aufbau des Reifens abgeschlossen wird, überträgt der torusförmige Träger weiter Wärme durch Wärmeleitung auf den in Herstellung befindlichen Reifen, wodurch ein Vervollständigen der Vulkanisation der radial innersten Schichten des Reifens und ein Beginnen einer Teilvulkanisierung der Elemente unterstützt wird, die schrittweise auf dem torusförmigen Träger abgelegt werden, so dass auf diese Weise die Zeit der Ausform- und Vulkanisiermaßnahme, die am Ende des Reifenaufbaus auszuführen sind, reduziert ist.
Die Ausform- und Vulkanisiervorgänge betreffen vorzugsweise ein Einschließen des aufgebauten Reifens und des torusförmigen Trägers 10 in einen Formhohlraum, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist, wobei der Hohlraum Wände hat, deren Form einer äußeren Oberfläche des Reifens entsprechen, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist. Danach wird der Reifen dadurch geformt, dass seine äußere Oberfläche gegen die Wände des Hohlraums gedrückt wird, während dem Reifen Wärme zugeführt wird, vorzugsweise mit Hilfe eines Vulkanisierfluids, wie vorstehend erläutert, um die Vulkanisierung zu ermöglichen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des betreffenden Verfahrens kann die Zuordnung des Gurtaufbaus zu dem Karkassenaufbau des in Herstellung befindlichen Reifens ausgeführt werden, bevor eine Teilvulkanisierung in der Vorrichtung 100 beginnt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Luftreifen für Fahrzeugräder, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Zusammenbauen eines herzustellenden Reifens auf einem torusförmigen Träger (10), der eine äußere Oberfläche hat, deren Form im Wesentlichen der einer inneren Oberfläche des Reifens entspricht, – Aufbauen wenigstens eines Karkassenaufbaus (20) auf dem Träger (10), wobei der Karkassenaufbau (20) eine ein elastomeres Material enthaltende radiale innere Schicht, die in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des torusförmigen Trägers (10) steht, und wenigstens eine Karkassenlage aufweist, deren Enden wenigstens einem Wulstaufbau zugeordnet sind, der wenigstens einen ringförmigen Verstärkungsaufbau und einen elastomeren Füller hat, – Einschließen des torusförmigen Trägers (10) und des mit ihm zusammengefügten in Herstellung befindlichen Reifens in einen hermetisch abgedichteten Hohlraum (110), – Zuführen eines Arbeitsfluids in den Hohlraum (110), wobei die innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers (10) gedrückt wird, – Zuführen von Wärme zu dem in Herstellung befindlichen Reifen für den Beginn der Vulkanisierung wenigstens eines elastomeren Elements des Karkassenaufbaus (20) ausgewählt zwischen dem elastomeren Füller und der radial inneren Schicht, – Herausziehen des den in Herstellung befindlichen Reifen tragenden torusförmigen Trägers (10) aus dem Hohlraum (110), – Vollenden des Aufbaus des in Herstellung befindlichen Reifens, – Einschließen des aufgebauten Reifens und des torusförmigen Trägers (10) in einen Formhohlraum, der in einer Vulkanisierform ausgebildet ist und Wände hat, die der Form einer äußeren Oberfläche des Reifens entsprechen, wenn die Vulkanisierung abgeschlossen ist, – Ausformen des Reifens, indem er mit seiner äußeren Oberfläche gegen die Wände des Formhohlraums gedrückt wird, und – Zuführen von Wärme zu dem aufgebauten Reifen für seine Vulkanisierung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der in Herstellung befindliche Reifen einen Gurtaufbau aufweist, der mit dem Karkassenaufbau verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Zuführens des Arbeitsfluids vor dem Schritt des Zuführens von Wärme zu dem in Herstellung befindlichen Reifen kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Zuführens des Arbeitsfluids im Wesentlichen gleichzeitig zu dem Schritt des Zuführens von Wärme zu dem in Herstellung befindlichen Reifen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Zuführens von Wärme durch Erzeugen von Wärme auf der Oberfläche des torusförmigen Trägers (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Zuführens von Wärme durch Erzeugung von Wärme auf der Innenseite des in Herstellung befindlichen Reifens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Erzeugung von Wärme durch magnetische Induktion über einem Zeitraum zwischen etwa einer Minute und etwas sechs Minuten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der durch das Fluid in dem hermetisch abgedichteten Hohlraum erzeugte Druck zwischen etwa 5 und etwa 15 bar liegt.
Anlage zur Herstellung von Luftreifen – mit wenigstens einer Aufbaustation, die eine automatisierte Vorrichtung zum Handhaben eines torusförmigen Trägers (10) aufweist, auf welchem jeder Rohreifen aufgebaut wird, wobei der torusförmige Träger eine äußere Oberfläche hat, deren Form im Wesentlichen der einer inneren Oberfläche des Reifens entspricht, – mit wenigstens einer Vorrichtung (100) zur Ausführung einer teilweisen Vulkanisierung des in Herstellung befindlichen Rohreifens, wobei die Vorrichtung wenigstens einen hermetisch abgedichteten Hohlraum (110), der für die Aufnahme des den herzustellenden Reifen tragenden torusförmigen Trägers (10) vorgesehen ist, wenigstens eine Heizvorrichtung zum Erzeugen von Wärme wenigstens auf der Oberfläche des torusförmigen Trägers (10), und wenigstens eine mit dem Hohlraum (110) verbundene Vorrichtung zum Zuführen eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids aufweist, um die radial innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die radial äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers (10) zu drücken, und – mit wenigstens einer Vorrichtung zum Vulkanisieren und Ausformen des Rohreifens, sobald er aufgebaut worden ist.
Anlage nach Anspruch 9, bei welcher die Heizvorrichtung wenigstens einen magnetischen Induktor (150) aufweist.
Anlage nach Anspruch 9, bei welcher der torusförmige Träger (10) eine äußere Oberfläche aus ferromagnetischem Material hat.
Anlage nach Anspruch 9, bei welcher der hermetische abgedichtete Hohlraum (110) von einer unteren Hälfte (102A) und einer oberen Hälfte (102B) der Vorrichtung (100) begrenzt ist.
Anlage nach Anspruch 12, bei welcher die obere Hälfte (102B) mit der unteren Hälfte (102A) durch wenigstens ein Gelenk (111) verbunden ist, das seine Drehung auf der vertikalen Ebene der Vorrichtung (100) ermöglicht.
Anlage nach Anspruch 12, bei welcher wenigstens ein Dichtungselement (107) zwischen den gegenüberliegenden Flächen der unteren Hälfte (102A) und der oberen Hälfte (102B) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 10, bei welcher der magnetische Induktor (150) ein Ringinduktor ist, der einen C-förmigen Querabschnitt hat und nahe an der inneren Seitenwand der Vorrichtung (100) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 10, bei welcher der magnetische Induktor (150) eine Leistung zwischen etwa 25 kW und etwa 60 kW hat.
Anlage nach Anspruch 9, bei welcher an der Vorrichtung zur Zuführung von Arbeitsfluid eine Förderleitung (108) und eine Abführleitung (109) vorhanden sind.
Anlage nach Anspruch 12, bei welcher Widerlagerflächen (114) vorgesehen sind, um den torusförmigen Träger (10) in dem Hohlraum (110) horizontal zu halten.
Anlage nach Anspruch 18, bei welcher die Widerlagerflächen (114) funktionsmäßig Hydraulikvorrichtungen zugeordnet sind, um einen Druck auf die Schulterbereiche des torusförmigen Trägers (10) auszuüben.
Anlage nach Anspruch 19, bei welcher die Hydraulikvorrichtungen zwei Paare von Kolben (130) aufweisen, von denen das erste Paar der oberen Hälfte (102B) und das zweite Paar einer Basisplatte (103A) zugeordnet sind.
Vorrichtung (100) zur Ausführung einer Vulkanisierung eines in Herstellung befindlichen rohen Luftreifens, wobei die Vorrichtung wenigstens einen hermetisch abgedichteten Hohlraum (110), der für die Aufnahme eines den in Herstellung befindlichen Reifen tragenden torusförmigen Trägers (10) vorgesehen ist, wenigstens eine Heizvorrichtung zum Erzeugen von Wärme wenigstens an der Oberfläche des torusförmigen Trägers (10), und wenigstens eine dem Hohlraum (110) zugeordnete Vorrichtung zum Zuführen eines unter Druck stehenden Arbeitsfluids aufweist, um die radial innere Oberfläche des in Herstellung befindlichen Reifens gegen die radial äußere Oberfläche des torusförmigen Trägers (10) zu drücken.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher die Heizvorrichtung wenigstens einen magnetischen Induktor (150) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der torusförmige Träger (10) eine Oberfläche aus ferromagnetischem Material hat.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher der magnetische Induktor (150) ein Ringinduktor ist, der einen C-förmigen Querschnitt hat und nahe an den inneren Seitenwänden der Vorrichtung (100) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher der magnetische Induktor (150) eine Leistung zwischen etwa 25 kW und etwa 60 kW hat.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der hermetische abgedichtete Hohlraum (110) von einer unteren Hälfte (102A) und einer oberen Hälfte (102B) der Vorrichtung (100) begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die obere Hälfte (102B) mit der unteren Hälfte (102A) durch wenigstens ein Gelenk (111) verbunden ist, das seine Drehung auf einer vertikalen Ebene der Vorrichtung (100) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher wenigstens ein Dichtungselement (107) zwischen den gegenüberliegenden Flächen der unteren Hälfte (102A) und der oberen Hälfte (102B) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher an der Vorrichtung zur Zuführung des Arbeitsfluids eine Förderleitung (108) und eine Abführleitung (109) vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher Widerlagerflächen (114) vorgesehen sind, um den torusförmigen Träger (10) in dem Hohlraum (110) horizontal zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 30, bei welcher die Widerlagerflächen (114) funktionsmäßig Hydraulikvorrichtungen zugeordnet sind, um einen Druck auf die Schulterbereiche des torusförmigen Trägers (10) auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei welcher die Hydraulikvorrichtungen zwei Paare von Kolben (130) aufweisen, von denen das erste Paar der oberen Hälfte (102B) und das zweite Paar einer Basisplatte (103A) zugeordnet sind.