EP4168198A1

EP4168198A1 - Verfahren zur herstellung einer formsegmentkomponente, formsegmentkomponente, vulkanisationsform und fahrzeugluftreifen

Info

Publication number: EP4168198A1
Application number: EP20824902.9A
Authority: EP
Inventors: Nicholas Hoppe; Jürgen DZICK; Bert Voelker
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2023-04-26
Also published as: WO2021254653A1; KR20230010234A; JP7648658B2; DE102020207473A1; US20230241682A1; CN115697592A; JP2023529383A

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Formsegmentkomponente einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen zumindest eines Profilblockes oder eines blockartig strukturierten Bereiches eines insgesamt gekrümmten Laufstreifens mit einer Laufstreifenaußenfläche, welche Formsegmentkomponente mittels eines additiven Verfahrens wie selektives Laserschmelzen durch schichtweisen ebenen Auftrag und Aufschmelzen eines Metallpulvers auf einer ebenen Bauplatte (10) mitsamt einem Bodenteil (7b) und Formelementen, wie Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen (11) und/oder Rippen und/oder Bereichen von Rippen, aufgebaut wird, wobei Formelemente einander benachbarte, einen Bereich der Laufstreifenaußenfläche ausformende Außenflächen (12a) aufweisende Formflächenelemente (12) des Bodenteils (7b) begrenzen bzw. umlaufen. Beim additiven Aufbau werden die Formflächenelemente (12) jeweils mit einer einheitlichen ebenen Außenfläche (12a) oder mit zwei bis drei ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Außenflächen (12a) additiv aufgebaut, wobei sämtliche Außenflächen (12a) der Formflächenelemente (12) parallel zueinander verlaufen und, bezogen auf die Bauplatte (10), auf unterschiedlichen Niveaus befindliche Flächen sind, derart, dass die gegenseitige Anordnung der Außenflächen (12a) der Formflächenelemente (12) der Krümmung des auszuformenden Bereiches der Laufstreifenaußenfläche weitgehend angenähert ist.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung einer Formsegmentkomponente, Formsegmentkomponente, Vulkanisationsform und Fahrzeugluftreifen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formsegmentkomponente einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen zumindest eines Profilblockes oder eines blockartig strukturierten Bereiches eines insgesamt gekrümmten Laufstreifens mit einer Laufstreifenaußenfläche, welche Formsegmentkomponente mittels eines additiven Verfahrens wie selektives Laserschmelzen durch schichtweisen ebenen Auftrag und Aufschmelzen eines Metallpulvers auf einer ebenen Bauplatte mitsamt einem Bodenteil und Formelementen, wie Lamellen und/oder Mikrolamellen und/oder Rippen und/oder Bereichen von Rippen, aufgebaut wird, wobei Formelemente einander benachbarte, einen Bereich der Laufstreifenaußenfläche ausformende Formflächenelemente begrenzen bzw. umlaufen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Formsegmentkomponente einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen zumindest eines Profilblockes oder eines blockartig strukturierten Bereiches eines insgesamt gekrümmten Laufstreifens mit einer Laufstreifenaußenfläche, welche Formsegmentkomponente mittels eines additiven Verfahrens wie selektives Laserschmelzen durch schichtweisen ebenen Auftrag und Aufschmelzen eines Metallpulvers auf einer ebenen Bauplatte mitsamt einem Bodenteil und Formelementen, wie Lamellen und/oder Mikrolamellen und/oder Rippen und/oder Bereichen von Rippen, aufgebaut wird, wobei Formelemente einander benachbarte, einen Bereich der Laufstreifenaußenfläche ausformende Formflächenelemente begrenzen bzw. umlaufen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrzeugluftreifen mit einem profilierten, insgesamt gekrümmten Laufstreifen, welcher durch Rillen in Profilblöcke gegliedert ist und/oder blockartig strukturiert ist, wobei Profilblöcke und/oder blockartige Strukturen vorhanden sind, die mit durchquerenden Einschnitten und/oder Mikroeinschnitten versehen sind, wobei zwischen Einschnitten oder Mikroeinschnitten oder zwischen Einschnitten und Mikroeinschnitten oder zwischen Einschnitten, Mikroeinschnitten und Rillen Positivflächenelemente gebildet sind.

Die Vulkanisation von Fahrzeugluftreifen erfolgt in Heizpressen, in welchen Reifenrohlinge in eine Vulkanisationsform eingesetzt und unter Einwirkung von Druck und Wärme vulkanisiert werden. Der Laufstreifen des Reifens wird dabei mittels eines aus mehreren Formsegmenten bestehenden Formsegmentringes geformt und geheizt, wobei auch das Laufstreifenprofil ausgeformt wird, da die Formsegmente an ihren dem Formenhohlraum zugewandten Formseiten mit Formelementen, wie Rippen und Lamellen, versehen sind. Traditionell werden Formsegmentringe durch Gussprozesse mit anschließender spanender Bearbeitung oder durch ausschließlich spanende Bearbeitung aus Stahl- oder Aluminiumlegierungen hergestellt.

Es ist ferner bekannt, Formsegmentkomponenten oder Formsegmente mittels eines additiven Herstellungsverfahrens, insbesondere durch selektives Laserschmelzen, herzustellen. Beispielsweise ist aus der EP 2 379315 Bl bekannt, eine 0,25 mm bis 3,00 mm dicke Auskleidungsschicht für Formsegmente mitsamt den die Laufstreifenprofilierung ausbildenden Formelementen einteilig durch Lasersintern herzustellen. Aus der EP 2 399 695 Al ist es bekannt, komplette Formsegmente mit den die Profilierung des Laufstreifens ausbildenden Elementen durch selektives Laserschmelzen herzustellen. Die DE 102018 202 603 Al offenbart eine Formsegmentkomponente, welches das Negativprofil des Laufstreifens beinhaltet und welches mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels selektivem Laserschmelzen, hergestellt wird. Die Formsegmentkomponente wird mit einem als Segmentrücken dienenden Trägerelement stoffschlüssig verbunden, sodass derart ein hybrides Formsegment erhalten wird.

Beim additiven Aufbau von Formsegmenten oder Formsegmentkomponenten wird die Formfläche, welche die Außenfläche (Positivfläche) des Laufstreifens bei der Vulkanisation ausbildet, entsprechend der vorgesehenen und erforderlichen Krümmung des Laufstreifens des Fahrzeugluftreifens aufgebaut. Nachdem beim additiven Aufbau ein schichtweises Aufbringen von Metallpulver und anschließendes Aufschmelzen des Metallpulvers erfolgt, wird diese Krümmung durch entsprechenden Versatz der einzelnen nacheinander aufgebrachten Schichten gebildet. Dadurch bildet sich an der Innenfläche bzw. auf den Formflächenelementen eine Vielzahl winziger Stufen aus. Eine Nachbearbeitung zur Glättung ist vor allem zwischen Lamellen oder Mikrolamellen, wo kleine Formflächenelemente vorliegen, schwierig und unterbleibt daher. Wird ein Reifen in einer derartigen Vulkanisationsform vulkanisiert, so weist der Laufstreifen eine unregelmäßig strukturierte und optisch wenig ansprechende Positivfläche auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Stufenbildungen zu vermeiden, um eine weitgehend einwandfreie Außenfläche der Laufstreifen der vulkanisierten Reifen, insbesondere auch der Flächenbereiche, die bei Einschnitten, Mikroeinschnitten und zwischen Einschnitten, Mikroeinschnitten und Rillen vorhanden sind, sicherzustellen.

Bezüglich des Verfahrens wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Formflächenelemente jeweils als einheitliche ebene Fläche oder aus mehreren Ebenen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm zueinander gestuft verlaufenden Flächen additiv aufgeb aut werden, wobei sämtliche Formflächenelemente bzw. ihre Flächen parallel zueinander verlaufen und, bezogen auf die Bauplatte, auf unterschiedlichen Niveaus befindliche Flächen sind, derart, dass ihre gegenseitige Anordnung der Krümmung des auszuformenden Bereiches der Laufstreifenaußenfläche weitgehend angenähert ist.

Die Formsegmentkomponente gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Formflächenelemente jeweils einheitlich ebene Flächen sind oder aus mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm bestehen, wobei sämtliche Formflächenelemente bzw. ihre Flächen parallel zueinander verlaufen und, bezogen auf die Bauplatte, auf unterschiedlichen Niveaus befindliche Flächen sind, derart, dass ihre gegenseitige Anordnung der Krümmung des auszuformenden Bereiches der Laufstreifenaußenfläche weitgehend angenähert ist. Durch die Erfindung werden Formflächenelemente gebildet, die kein Nachbearbeiten erfordern und qualitativ einwandfreie Positivflächen auf den vulkanisierten Reifen ausformen. Nachdem die Orientierung der sehr kleinen, parallel zueinander orientierten Formflächenelemente der Krümmung des auszuformenden Positivflächenbereiches angenähert ist, weist ein Reifen, welcher in einer Vulkanisationsform mit Formsegmenten vulkanisiert wird, welche forminnenseitig aus erfindungsgemäßen Formsegmentkomponenten zusammengesetzt sind, eine insgesamt optisch sehr ansprechende Positivfläche auf.

Bevorzugt wird die Formsegmentkomponente mit zueinander parallel verlaufenden Lamellen und/oder Mikrolamellen additiv aufgebaut. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, wenn Formflächenelemente mit mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit den Niveauunterschied bewirkenden Seitenflächen derart additiv aufgebaut werden, dass die Seitenflächen parallel zum Verlauf der Lamellen und/oder Mikrolamellen, verlaufen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind Formflächenelemente aus zwei oder drei solchen Flächen vorgesehen.

Die Krümmung eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens ändert sich meistens über die Laufstreifenbreite, ist üblicherweise im mittleren Bereich des Laufstreifens geringer und zu den Reifenschultem etwas größer. Es ist daher vor allem reifenschulterseitig vorteilhaft, wenn die diese Bereiche ausformenden Formsegmentkomponenten jene sind, bei welchen die Formflächenelemente aus beispielsweise zwei oder drei, also mehreren, ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen bestehend aufgebaut werden. Formflächenelemente mit mehreren gestuft zueinander verlaufenden Flächen formen im Laufstreifen des Reifens Positivflächenelemente mit Stufenkanten aus, die für die Winterperformance, den Griff auf Schnee und Eis, vorteilhaft sind. Der auf Schnee und Eis erzielbare Verzahnungseffekt ist vor allem dann besonders effektiv, wenn auf den Laufstreifen ausformenden Formsegmentkomponenten die gestuft zueinander verlaufenden Flächen derart aufgebaut werden, dass die Flächen Breiten aufweisen, die sich um höchstens +/- 30 % voneinander unterscheiden. Bevorzugt wird als Formsegmentkomponente ein Einsatz mit Formelementen, wie Lamellen, Mikrolamellen und/oder Rippen bzw. Teilbereichen von Rippen, ggf. mit randseitigen Rahmenteilen und mit der Bodenplatte additiv aufgebaut.

Die Formsegmentkomponente ist daher insbesondere ein zumindest einen Profilblock ausformender Einsatz mit dem Bodenteil, Formelementen und ggf. mit randseitigen Rahmenteilen, welche Rillen ausformende Rippen oder Teile von Rillen ausformenden Rippen sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden auf den Formflächenelementen oberflächlich Strukturen als Erhebungen und/oder Vertiefungen, insbesondere mit einer Höhe bzw. Tiefe entsprechend der Schichtdicke des additiven Verfahrens gedruckt. Derartig bedruckte Formflächenelemente prägen am Laufstreifen des vulkanisierten Reifens Mikrostrukturen ein, die vor allem bei neuem Reifen für besonders gute Eis- und Schneegriffeigenschaften sorgen. Diesbezüglich ist vor allem die Ausbildung von Oberflächenstrukturen vorteilhaft, die regelmäßig ausgeführt werden, wie beispielsweise netzartig gestaltete Strukturen. Einen Schnee- und Eisgriff verbessernden Effekt können jedoch auch Strukturen aufweisen, die als bildliche Elemente, geometrische Muster, Schriftzeichen und dergleichen gedruckt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vulkanisationsform für Fahrzeugluftreifen mit Formsegmenten, welche Formsegmentkomponenten gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11 enthalten.

Beim Fahrzeugluftreifen gemäß der Erfindung sind Positivflächenelemente in einem Profilblock oder in einer blockartigen Struktur entweder jeweils eine einheitliche ebene Fläche oder sind jeweils aus mehreren gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm bestehen, wobei sämtliche Flächen eines Profilblockes oder einer blockartigen Struktur parallel zueinander verlaufen und sich der Krümmung des Laufstreifens folgend auf unterschiedlichen Niveaus befinden. Solche Profilpositivflächenelemente bewirken eine zusätzliche Strukturierung des Laufstreifens mit Kanten, insbesondere mit Kanten, an welchen beim Abrollen des Reifens am Untergrund ein erhöhter Kantendruck wirkt. Dieser erhöhte Kantendruck ist besonders vorteilhaft für die Winterperformance, insbesondere den Schnee- und Eisgriff des Reifens.

Bevorzugt erstrecken sich die Einschnitte und/oder Mikroeinschnitte in den Profilblöcken oder blockartigen Strukturen parallel zueinander. Bei dieser Ausgestaltung ist es ferner von Vorteil, wenn bei Positivflächenelementen aus mehreren, auf unterschiedlichen Niveaus befindlichen Flächen diese von zumindest einer Kante begrenzt sind, die dem Verlauf der Einschnitte und /oder Mikroeinschnitte folgend parallel zu diesen verläuft.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines Formsegmentteiles einer Reifenvulkanisationsform aus einem Basisteil und mit eingesetzten Einsätzen,

Fig. 2 eine Ansicht eines Basisteils,

Fig. 3 eine Ansicht der zugehörigen Einsätze,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Bauplatte mit aufgebauten Einsätzen,

Fig. 5 eine schematische Ansicht von aus der Bauplatte ausgeschnittenen Einsätzen,

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines einzelnen Einsatzes,

Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 Schnittdarstellungen von Einsätzen mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 10 einen Profilblock eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens im Schnitt. In der nachfolgenden Beschreibung werden unter radialer Richtung die Richtung einer Senkrechten auf die die Laufstreifenaußenfläche ausformende Formfläche und unter axialer Richtung eine Richtung parallel zur Rotationsachse des zu vulkanisierenden Reifens verstanden.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Formsegmentteiles 1 eines Formsegmentes eines Segmentringes einer Reifenvulkanisationsform, insbesondere für Reifen für Personenkraftwagen, Vans oder Light-Trucks, wobei insbesondere die Innenseite - die dem Formenhohlraum zugewandte Seite - zu sehen ist. Der Segmentring ist jener Bestandteil der Vulkanisationsform, welcher den Laufstreifen des Reifens mitsamt seiner Profilierung während der Vulkanisation des Reifens ausformt. Übliche Segmentringe setzen sich beispielsweise jeweils aus sieben bis vierzehn Formsegmenten zusammen, welche jeweils der Innenseite gegenüber einen Formsegmentrücken aufweisen, mittels welchem die Formsegmente in an sich bekannter Weise an einem Segmentschuh der Reifenvulkanisationsform angeordnet werden.

Zur Ausformung der Profilierung des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens weist der Formsegmentteil 1 Formelemente auf - dies sind insbesondere Rippen 3, Lamellen 4 und ggf. Mikrolamellen 11- wobei die Rippen 3 bei der dargestellten Ausführungsform zumindest zum Teil von einem Rippenskelett 5 und zum Teil von Einsätzen 6, wie noch näher beschrieben wird, gebildet sind.

Lamellen 4 weisen üblicherweise eine Breite in der Größenordnung von 0,40 mm bis 1,00 mm auf, ihre Höhe kann variieren und zumindest abschnittweise der Rippenhöhe entsprechen. Mikrolamellen 11, die üblicherweise schmale und seichte Einschnitte ausformen, weisen eine Breite und Höhe von etwa 0,20 mm bis 0,30 mm auf.

Die Rückseiten der Formsegmentteile 1 sind beispielsweise einfache zylindrische Flächen, sodass die Formsegmentteile 1 mittels entsprechend gestalteter Adapter am Segmentschuh der Vulkanisationsform angebracht werden können. Bei einer alternativen Ausführung sind die Formsegmentteile 1 selbst bereits als Interface zum Container der Vulkanisationsform ausgestaltet.

Der Basisteil 2 des Formsegmentteiles 1 besteht aus einem metallischen Material, insbesondere aus einer Stahl- oder aus einer Aluminiumlegierung. Der Basisteil 2 ist bei der gezeigten Ausführung ein gefräster Teil mit gefrästen Schulterdekorrippen 2a an seinen seitlichen Randbereichen und dem gefrästen Rippenskelett 5 (Fig. 2). Das Rippenskelett 5 weist Rippen 5a mit Rippenflanken 5b auf, deren Anordnung und deren Verlauf mit der Anordnung und dem Verlauf von Rippen 3 übereinstimmt. Die Rippen 5a des Rippenskelettes 5 sind gegenüber den rillenausformenden Rippen 3 schmäler, es fehlen an den Rippenflanken 5b Flankenabschnitte, die, wie noch beschrieben wird, durch Rahmenteile 7a der Einsätze 6 ergänzt werden. Die Rippenflanken 5b sind gemäß einer bevorzugten Ausführung ebene Flächen, die in radialer Richtung orientiert sind. Grundsätzlich werden die Rippen 5a mitsamt ihren Rippenflanken 5b derart gefräst, dass ein bündiges Einsetzen der Einsätze 6 von oben möglich ist. Das Niveau der spitzen Bereiche der Rippen 5a entspricht jenem der rillenausformenden Rippen 3. Die Rippen 5a weisen jedoch eine größere Höhe auf als die Rippen 3, da sie, schulterseitig gemeinsam mit den Schulterdekorrippen 2a, tiefer ausgefräste Vertiefungen mit ebenen Bodenflächen 8 umschließen. Die Tiefe dieser Vertiefungen bzw. das Niveau der Bodenflächen 8 ist an die Dicke von Bodenplatten 7b der Einsätze 6 derart angepasst, dass sich bei eingesetzten Einsätzen 6 die die Formfläche bildende Innenseite der Einsätze 6 am vorgesehenen Formflächenniveau befinden. Die Orientierung der Bodenflächen 8 ist an die gewünschte Rundung bzw. Kontur der Außenseite des Laufstreifens des zu vulkanisierenden Reifens angepasst.

Zur Entlüftung wird der Basisteil 2 zwischen den Bodenflächen 8 und seiner Rückseite durchbohrt, wobei pro Bodenfläche 8 entweder jeweils eine größere Anzahl von Löchern 9 erstellt wird oder es werden lediglich ein oder zwei Löcher 9 zur Entlüftung erstellt und es wird auf der jeweiligen Bodenfläche 8 eine Art Kanalnetz aus flachen Vertiefungen gefräst, die mit dem Loch 9 bzw. den Löchern 9 verbunden ist bzw. sind. Die Einsätze 6 werden durch ein additives Verfahren, insbesondere durch selektives Laserschmelzen, aus einem Metallpulver in einer größeren Anzahl auf einer Bauplatte 10 aufgebaut (Fig. 4). Die Bauplatte 10 ist eine ebene Platte, wobei bei einer bevorzugten Ausführung die Stärke der Bauplatte 10 die erforderliche Tiefe der erwähnten Vertiefungen im Basisteil 2 mitbestimmt. Die Bauplatte 10 wird zuerst entsprechend der Anordnung der Löcher 9 im Basisteil 2 ebenfalls mit Löchern 10a versehen. Die Ausbildung von Kanalnetzen, welche mit den gegebenenfalls vorgesehenen gefrästen Kanalnetzen auf den Bodenflächen 8 übereinstimmen, kann erfolgen, ist aber nicht zwingend erforderlich, da die auf den Bodenflächen 8 gefrästen Kanalnetze üblicherweise bereits für eine gute Entlüftung sorgen.

Die Bauplatte 10 wird in einem 3D-Drucker entsprechend ausgerichtet und positioniert, die erstellten Löcher 10a werden bündig mit der Oberseite der Bauplatte 10 mit Metallpulver oder dergleichen verhüllt. Anschließend werden die einzelnen Einsätze 6 in ihren vorgesehenen Gestaltungen Schicht für Schicht mitsamt den vorgesehenen Lamellen 4 (Fig. 4) etwaigen zusätzlichen Mikrolamellen 11 (Fig. 8), sonstigen Oberflächenstrukturen, gegebenenfalls Schriftzeichen, Treadwear-Indikationen und dergleichen aufgebaut. Dabei werden an den Positionen der Löcher 10a in der Bauplatte 10 Entlüftungslöcher freigelassen. Die Einsätze 6 (Fig. 6) werden ferner mit den vorgesehenen Lamellen 4, ggf. mit Mikrolamellen 11, den erwähnten randseitigen Rahmenteilen 7a, der Bodenplatte 7b aufgebaut, derart, dass beim Einsetzen der Einsätze 6 an ihren vorgesehenen Positionen am Basisteil 2 die Rippen 5a des Rippenskelettes 5 zu kompletten, rillenausformenden Rippen 3 ergänzt werden. Je nach der tatsächlichen Gestaltung des Laufstreifenprofils mit Rillen können die Einsätze 6 auch lediglich an zwei oder drei Seiten Rahmenteile 7a aufweisen und/oder derart gestaltet sein, dass sie größere Profilblöcke, mehr als einen Profilblock oder sonstige blockartige Strukturen im Laufstreifen gemeinsam mit dem Rippenskelett 5 ausformen. Die Einsätze 6 können dabei auch Formelemente enthalten, die Rippen, abseits des Rippenskelettes, ausformen.

Bei einer alternativen Ausführung weist der Basisteil 2 des Formsegmentteiles 1 kein Rippenskelett sondern eine Innenfläche auf, auf welcher Einsätze positioniert und befestigt, beispielsweise angeschraubt, werden, die mitsamt Formelementen, die die vorgesehenen Rippen ausformen, additiv aufgebaut worden sind. Die Rippen können dabei als randseitige Rahmenteile der Einsätze aufgebaut sein oder auch innerhalb der Einsätze ausgebildet sein, sodass es möglich ist, Einsätze ohne randseitige Rahmenteile oder solche Einsätze, die nur zum Teil mit randseitigen Rahmenteilen versehen sind, zu verwenden.

Auf der Oberseite der Bauplatte 10 werden die Bodenplatten 7b jedes Einsatzes 6 mit zueinander gestuft und parallel verlaufenden, ebenen Formflächenelementen 12 aufgebaut, deren äußerste Schicht jeweils eine aufgeschmolzene Metallpulverschicht mit einer ebenen Außenfläche ist.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes 6 mit drei zwischen zwei Rahmenteilen 7a parallel zueinander verlaufenden, additiv aufgebauten Lamellen 4. Zwischen den Lamellen 4 und zwischen den beiden äußeren Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a befindet sich jeweils ein additiv aufgebautes, ebenes Formflächenelement 12, welches parallel zur Oberfläche der Bauplatte 10 verläuft. Die Formflächenelemente 12 zwischen den äußeren Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a weisen übereinstimmende Höhen auf, sie befinden sich dabei, bezogen auf die Bauplatte 10, auf einem höheren Niveau als die beiden Formflächenelemente 12 der zwischen den weiter innen befindlichen Lamellen 4, deren Niveaus ebenfalls übereinstimmen.

Jeder Einsatz 6 nimmt eine bestimmte Position am Formsegmentteil 1 ein bzw. ist für eine bestimmte Position vorgesehen. In jeder Position soll der jeweilige Einsatz 6 die an dieser Stelle vorgesehene Außenkontur bzw. Krümmung der Laufstreifenaußenfläche möglichst gut ausformen. Der Aufbau der Formflächenelemente 12 erfolgt daher mit einer an die beim additiven Verfahren verwendeten Schichtdicken diesbezüglich angepassten Anzahl von Schichten derart, dass die Formflächenelemente 12 Niveaus aufweisen, die an die Krümmung des betreffenden Laufstreifenbereiches möglichst gut angepasst sind.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes 6 mit drei Lamellen 4, wobei jeweils zwischen den drei Lamellen 4 und den äußeren Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a je eine Mikrolamelle 11 additiv aufgebaut ist. Die Mikrolamellen 11 und die Lamellen 4 verlaufen insbesondere parallel zu anderen, die Mikrolamellen 11 mittig zwischen den Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a. Sowohl zwischen den Mikrolamellen 11 und den Lamellen 4 als auch zwischen den Mikrolamellen 11 und den Rahmenteilen 7a wird jeweils ein einheitliches ebenes Formflächenelement 12 additiv ausgebildet. Die Formflächenelemente verlaufen gestuft- auf unterschiedlichen Niveaus- und parallel zueinander und zu den Lamellen 4 und Mikrolamellen 11 derart, dass ihre Niveaus der an die Krümmung des auszuformenden Laufstreifenbereiches möglichst gut angepasst sind.

Fig. 9 zeigt eine Ausführung eines Einsatzes 6 mit drei parallel zueinander verlaufenden Lamellen 4. Der Einsatz 6 ist für eine Position am Formsegmentteil 1 vorgesehen, an welcher die Außenkontur des an dieser Stelle auszuformenden Laufstreifenteiles eine Höhendifferenz Ahi zwischen der Basis benachbarter Lamellen 4 und /oder der äußeren Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a erfordert, die mindestens 100 pm beträgt. Zwischen den zueinander positionierten Lamellen 4 und/oder zwischen den äußeren Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a wird das Formflächenelement 12 jeweils aus zwei parallel zueinander verlaufenden, auf unterschiedlichen Niveaus befindlichen ebenen Flächen additiv aufgebaut. Sämtliche dieser Flächen im Einsatz 6 verlaufen parallel zueinander. Beim gezeigten Beispiel befinden sich beide Flächen, welche zu beiden Seiten an die mittlere Lamelle 4 anschließen, bezüglich der Bauplatte 10 auf dem niedrigsten Niveau, die äußersten Flächen an den jeweils äußersten Formflächenelementen 12 auf dem relativ höchsten Niveau. Anstelle von zwei können auch drei oder mehr Flächen mit unterschiedlichen Niveaus ausgebildet werden. Zwischen den beiden Flächen in jedem Formflächenelement 12 verläuft jeweils eine senkrechte Seitenfläche 12a, welche parallel zu den Lamellen 4 verläuft. Die Breiten b der Flächen stimmen bevorzugt im Wesentlichen überein, können sich jedoch bevorzugt um höchstens ± 30% voneinander unterscheiden, je nach der nachzubildenden Krümmung und den Abständen zwischen den Lamellen 4 bzw. den Lamellen 4 und den Rahmenteilen 7a.

Die Lamellen 4 und die Mikrolamellen 11 können zickzack- oder wellenförmig ausgebildet sein und/oder können eine andere beliebige, insbesondere dreidimensionale Strukturierung aufweisen. Die Lamellen 4 und Mikrolamellen 11 können ferner in variierenden Höhen ausgebildet werden. Die ebenen Formflächenelemente 12 bzw. deren Flächen können ferner zusätzlich auf beliebige Weise hochauflösend bedruckt werden und derart unterschiedliche Oberflächenstrukturen erhalten. Derartige Strukturen sind winzige Erhebungen und/oder Vertiefungen, welche eine Höhe bzw. Tiefe von beispielsweise 30 pm, entsprechend der Schichtstärke einer Metallpulverschicht aufweisen, insbesondere bildliche Elemente, geometrische Muster oder Schriftzeichen sind oder Strukturen sind, welche im Laustreifen oberflächlich Strukturen formen, die bei neuem, noch nicht abgefahrenem Reifen beispielsweise gute Eis- oder Schneegriffeigenschaften des Laufstreifens bewirken.

Die Einsätze 6 werden bevorzugt mitsamt dem Bauplattenteil, auf welchem sie unmittelbar aufgebaut sind, aus der Bauplatte 10 herausgeschnitten, beispielsweise mittels Laserstrahl, durch Wasserstrahl oder mechanisch. Die Passflächen werden gegebenenfalls nachbearbeitet. Die Böden solcher Einsätze 6 bestehen daher jeweils aus dem Bauplattenteil und der additiv aufgebauten Bodenplatte 7b mit den Formflächenelementen 12. Bei einer alternativen Ausführung werden die Einsätze 6 entlang der Oberseite der Bauplatte 10 abgetrennt, beispielsweise abgeschnitten, die Böden solcher Einsätze sind daher die additiv aufgebauten Bodenplatten 7b. Bei einer weiteren Alternative werden gemäß den Abmessungen der Einsätze vorkonfektionierte Bodenplatten verwendet und jeder Einsatz auf einer separaten Bodenplatte aufgebaut.

Die fertigen Einsätze 6 werden anschließend an ihren Positionen am Basisteil 2 befestigt. Eine feste Verbindung der Einsätze 6 erfolgt beispielsweise durch Einschrumpfen, indem der Basisteil 2 vor dem Einsetzen erwärmt wird. Alternativ können die Einsätze 6 durch Verschrauben oder Verschweißen mit dem Basisteil 2 verbunden werden.

Der additive Aufbau der Einsätze erfolgt automatisch softwaregesteuert, ebenso die Fräsarbeiten an den Basisteilen 2. Der einer Softwaresteuerung zugrunde liegende Algorithmus hat infolge der stufigen Übergänge besondere Erfordernisse zu erfüllen, um am Reifen eine möglichst optimale Ausgestaltung zur Erzielung einer möglichst optimalen Performance sicherzustellen. Fig. 10 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Profilblock 13 eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftstreifens, wobei im Profilblock 13 Einschnitte 14 und Mikroeinschnitte 15 ausgebildet sind. Der Schnitt ist beispielsweise ein Schnitt in der Umfangsrichtung des Laufstreifens, sodass sich die Einschnitte 14 und die Mikroeinschnitte 15, welche sämtlich bevorzugt parallel zueinander verlaufen, in axialer Richtung erstrecken. Entlang der beim Abrollen des Fahrzeugluftreifens mit dem Untergrund in Kontakt kommenden Außenfläche des Profilblockes 13 ist zusätzlich mit einer gestrichelten Linie eine Einhüllende 16 eingezeichnet, diese gibt jene Außenkontur wieder, die sich bei einer Vulkanisation des Reifens in einer herkömmlichen Reifenheizpresse ergeben würde. Gemäß der Erfindung wiest der Profilblock 13 eine Außenfläche aus Positivflächenelementen 13a auf, die sämtlich parallel zueinander verlaufen, deren gegenseitige Anordnung jedoch dem Verlauf der Einhüllenden 16 und deren Krümmung angepasst ist.

Bezugsziffernliste

I . Formsegmentteil 2. Basisteil

2a . Schulterdekorrippe

3 . Rippe

4. Lamelle

5 . Rippenskelett 5a . Rippe

5b . Rippenflanke

6. Einsatz

7a . Rahmenteil

7b . Bodenplatte 8 . Bodenfläche

9. Loch

10 . Bauplatte

10a . Loch

II . Mikrolamelle 12 . Formflächenelement

12a . Seitenfläche

13 . Profilblock

13a . Positivflächenelement

14 . Einschnitt 15 . Mikroeinschnitt

16. Einhüllende b . Breite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Formsegmentkomponente einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen zumindest eines Profilblockes oder eines blockartig strukturierten Bereiches eines insgesamt gekrümmten Laufstreifens mit einer Laufstreifenaußenfläche, welche Formsegmentkomponente mittels eines additiven Verfahrens wie selektives Laserschmelzen durch schichtweisen ebenen Auftrag und Aufschmelzen eines Metallpulvers auf einer ebenen Bauplatte (10) mitsamt einem Bodenteil (7b) und Formelementen, wie Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen (11) und/oder Rippen und/oder Bereichen von Rippen, aufgebaut wird, wobei Formelemente einander benachbarte, einen Bereich der Laufstreifenaußenfläche ausformende Formflächenelemente (12) begrenzen bzw. umlaufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Formflächenelemente (12) jeweils als einheitliche ebene Fläche oder aus mehreren ebenen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm zueinander gestuft verlaufenden Flächen (12a) additiv aufgebaut werden, wobei sämtliche Formflächenelemente (12) bzw. ihre Flächen parallel zueinander verlaufen und, bezogen auf die Bauplatte (10), auf unterschiedlichen Niveaus befindliche Flächen sind, derart, dass ihre gegenseitige Anordnung der Krümmung des auszuformenden Bereiches der Laufstreifenaußenfläche weitgehend angenähert ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Formsegmentkomponente mit sich parallel zueinander erstreckenden Lamellen (4) und der Mikrolamellen (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit den Niveauunterschied bewirkenden Seitenflächen derart additiv aufgebaut werden, dass die Seitenflächen parallel zum Verlauf der Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen (11), verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Formflächenelemente (12) aus mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen derart additiv aufgebaut werden, dass sich die Breiten (b) ihrer Flächen um höchstens ± 30% voneinander unterscheiden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Formsegmentkomponente ein Einsatz (6) mit Formelementen, wie Lamellen (4), Mikrolamellen (11) und/oder Rippen (5a) bzw. Teilbereichen von Rippen, ggf. mit randseitigen Rahmenteilen (7b) und mit der Bodenplatte (10) additiv aufgebaut wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Formflächenelementen (12) oberflächlich Strukturen als Erhebungen und/ oder Vertiefungen, insbesondere mit einer Höhe bzw. Tiefe entsprechend der Schichtdicke des additiven Verfahrens gedruckt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als oberflächliche Strukturen bildliche Elemente, geometrische Muster, Schriftzeichen und dergleichen gedruckt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als oberflächliche Strukturen gleichmäßig angeordnete Strukturen, wie netzartig gestaltete Strukturen, gedruckt werden.

8. Formsegmentkomponente einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen zum Ausformen zumindest eines Profilblockes oder eines blockartig strukturierten Bereiches eines insgesamt gekrümmten Laufstreifens mit einer Laufstreifenaußenfläche, welche Formsegmentkomponente mittels eines additiven Verfahrens wie selektives Laserschmelzen durch schichtweisen ebenen Auftrag und Aufschmelzen eines Metallpulvers auf einer ebenen Bauplatte (10) mitsamt einem Bodenteil (7b) und Formelementen, wie Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen (11) und/oder Rippen und/oder Teilbereichen von Rippen, aufgebaut ist, wobei Formelemente einander benachbarte, einen Bereich der Laufstreifenaußenfläche ausformende Formflächenelemente (12) begrenzen bzw. umlaufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Formflächenelemente (12) jeweils einheitliche ebene Flächen sind oder aus mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm bestehen, wobei sämtliche Formflächenelemente (12) bzw. ihre Flächen parallel zueinander verlaufen und, bezogen auf die Bauplatte (10), auf unterschiedlichen Niveaus befindliche Flächen sind, derart, dass ihre gegenseitige Anordnung der Krümmung des auszuformenden Bereiches der Laufstreifenaußenfläche weitgehend angenähert ist.

9. Formsegmentkomponente nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Formflächenelementen (12) mit mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen diese Flächen Breiten (b) aufweisen, die sich um höchstens ± 30% voneinander unterscheiden.

10. Formsegmentkomponente mit sich parallel zueinander erstreckenden Lamellen (4) und oder Mikrolamellen (11) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Formflächenelementen (12) mit mehreren ebenen, gestuft zueinander verlaufenden Flächen (12a) mit den Niveauunterschied bewirkenden Seitenflächen versehen sind, die parallel zu Lamellen (4) und/oder Mikrolamellen (11), verlaufen.

11. Formsegmentkomponente nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zumindest einen Profilblock ausformender Einsatz (6) mit dem Bodenteil, Formelementen und ggf. mit randseitigen Rahmenteilen (7b) ist, welche Rillen ausformende Rippen oder Teile von Rillen ausformenden Rippen sind.

12. Vulkanisationsform für einen Fahrzeugluftreifen mit Formsegmenten, welche Formsegmentkomponenten gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11 enthalten.

13. Fahrzeugluftreifen mit einem profilierten, insgesamt gekrümmten Laufstreifen, welcher durch Rillen in Profilblöcke (13) gegliedert ist und/oder blockartig strukturiert ist, wobei Profilblöcke (13) und/oder blockartige Strukturen vorhanden sind, die mit insbesondere durchquerenden Einschnitten (14) und/oder Mikroeinschnitten (15)versehen sind, wobei zwischen Einschnitten (14) oder Mikroeinschnitten (15) oder zwischen Einschnitten (14) und Mikroeinschnitten (15) oder zwischen Einschnitten (14), Mikroeinschnitten (15) und Rillen Positivflächenelemente (13a) gebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Positivflächenelemente (13a) in einem Profilblock (13) oder in einer blockartigen Struktur entweder jeweils eine einheitliche ebene Fläche sind oder jeweils aus mehreren gestuft zueinander verlaufenden Flächen mit einem Niveauunterschied von mindestens 100 pm bestehen, wobei sämtliche Flächen eines Profilblockes oder einer blockartigen Struktur parallel zueinander verlaufen und sich der Krümmung des Laufstreifens folgend auf unterschiedlichen Niveaus befinden.

14. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 13 mit einem Laufstreifen mit Profilblöcken (13) und/oder blockartigen Strukturen mit sich parallel zueinander erstreckenden Einschnitten (14) und /oder Mikroeinschnitten (15), dadurch gekennzeichnet, dass bei Positivflächenelementen (13a) aus mehreren, auf unterschiedlichen Niveaus befindlichen Flächen diese von zumindest einer Kante begrenzt sind, die dem Verlauf der Einschnitte (14) und /oder Mikroeinschnitte (15) folgend parallel zu diesen verläuft.

15. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Positivflächenelementen aus mehreren Flächen sich diese Flächen zueinander auf-bzw. absteigend gestuft auf unterschiedlichen Niveaus befinden.