DE102010060947A1

DE102010060947A1 - Reifenaufbauvorrichtung sowie Verfahren zur Reifenherstellung

Info

Publication number: DE102010060947A1
Application number: DE102010060947A
Authority: DE
Inventors: Florian Fischer
Original assignee: TKH DEUTSCHLAND GmbH
Current assignee: TKH DEUTSCHLAND GmbH
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-06
Also published as: US20130284348A1; JP2014507301A; BR112013013528A2; EP2646231A1; WO2012072425A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reifenaufbauvorrichtung mit einer Aufbautrommel für das Aufbringen eines Innerliners auf dieser und einer Wickelvorrichtung für Festigkeitsträger, wobei die Aufbautrommel nur auf einer ihrer Seiten, der Antriebswellenseite, an einer Antriebswelle gelagert ist. Die Wickelvorrichtung wickelt die Festigkeitsträger auf den Innerliner in der endgültigen, auch bei Fertigstellung des Reifens bestehenden Form. Die Wickelvorrichtung um die Festigkeitsträger auf der der Antriebswelle gegenüberliegenden freien Seite quer über die Aufbautrommel und auf der Antriebswellenseite an der Antriebswelle vorbei wickelt im wesentlichen radial.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reifenaufbauvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zur Reifenherstellung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Es ist seit langem bekannt, Reifen, die Einlagen von Festigkeitsträgern, also Cord, Gewebe, Fasern, Gürteleinlagen oder dergleichen aufweisen, von innen her aufzubauen, wobei – mindestens bei den seit langem üblichen schlauchlosen Reifen – ein dünnwandiges Innenfutter, ein sogenannter Innerliner, luftdicht sein muss und die Festigkeitsträger insofern, innen vollständig bedeckt sein müssen.
Hierzu werden seit langem stets Umformungen des Rohlings vorgenommen, wobei entweder ein Blähverfahren oder ein Saugverfahren oder eine Kombination dieser eingesetzt wird.
Beispiele für recht archaische Lösungen lassen sich der US 1,588,585 , aber auch der DE 861 465 , entnehmen. Vor dieser Zeit, also beispielsweise um die vorletzte Jahrhundertwende, hat man Reifen meist manuell aus Spinnstoffeinlagen und Gummi hergestellt, die in verschiedener Weise aufeinander aufgebracht wurden, und auch bereits damals gemeinsam vulkanisiert wurden.
Die Verwendung von Umformeinrichtungen, wie sie seit langem üblich ist, hat jedoch stets den Nachteil, dass ein Arbeiten der weicheren Reifenbestandteile, also des natürlichen oder synthetischen Kautschuks, gegen die härteren Reifenbestandteile, also beispielsweise der Festigkeitsträger, erfolgen muss. Gerade natürlicher Kautschuk ist jedoch keineswegs vollständig homogen, und auch bei der Verwendung von synthetischem Kautschuk ist die Erscheinung zu beobachten, dass wärmere Bereiche des Reifens weicher und kältere härter sind.
Dies führt dazu, dass sich die Lage der Festigkeitsträger während der Umformung nicht gleichmäßig, sondern unkontrolliert ändert.
Andererseits sind die Rundlaufeigenschaften, und sogar die Druckfestigkeit des fertiggestellten Reifens in erheblichem Maße davon abhängig, dass die Festigkeitsträger gleichmäßig in der Karkasse verteilt sind. Es ist jedoch ausgesprochen schwierig, die Lage der eingebetteten Festigkeitsträger bei der Verformung zu kontrollieren, und zwar unabhängig davon, ob die Verformung durch Aufblähen oder durch Erzeugen von Unterdruck außerhalb des Rohlings erzeugt wird.
Um die gewünschten Ergebnisse sicher zu stellen, ist es bereits vorgeschlagen worden, die Lage der Festigkeitsträger im nachhinein, also beispielsweise vor oder nach der Vulkanisierung, durch zerstörungsfreie Werkstoffuntersuchung zu überprüfen. Dies ist jedoch ausgesprochen aufwändig, auch zeitaufwändig, und Reifen, bei denen die Lageveränderungen der Festigkeitsträger ein vorgegebenes Maß überschreitet, müssen als Ausschuss aussortiert werden.
Eine etwas neuere Lösung, die radial dehnbare Ringe zeigt, die mit dem Gürtelreifen-Rohling in Eingriff bringbar sind, ist aus der DE 27 23 505 C3 ersichtlich. Es bestehen auch Lösungen, bei denen eine lediglich teilweise Dehnung vorgenommen wird, wie es aus der DE-G 69 23 116 zu entnehmen ist. Allen diesen Lösungen ist im Grunde gemeinsam, dass die Lage der Festigkeitsträger nicht oder nur in begrenztem Rahmen kontrolliert werden kann.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reifenaufbauvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 zu schaffen, die bei preisgünstiger Herstellung besonders gute Rundlaufeigenschaften des fertigzustellenden Reifens ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 beziehungsweise 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Reifenaufbauvorrichtung eine Aufbautrommel mit konstantem, also nicht dehnbarem, Durchmesser aufweist, auf welche Aufbautrommel dann unmittelbar der Innerliner als luftundurchlässige Schicht aufgebracht wird. Auf diesen werden die Festigkeitsträger aufgebracht, die bevorzugt ihrerseits bereits von Elastomer umhüllt sind, so dass sie mit dem Elastomer des Innerliners ohne weiteres eine intensive Verbindung eingehen können. Es ist möglich, die aus Innerliner und Festigkeitsträger bestehende Rohlingseinheit zu vulkanisieren, um die Verbindung zwischen diesen beide Elementen besonders intensiv zu machen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Radialwicklung der Festigkeitsträger um die Aufbautrommel herum. Erfindungsgemäß wird insofern ein Radialgürtelreifen hergestellt, was nicht ausschließt, dass zusätzlich auch diagonale oder in Umfangsrichtung sich erstreckende Festigkeitsträger-Einlagen vorgesehen sind.
Die exakte und unveränderliche Positionierung der Festigkeitsträger, die zudem ganz gleichmäßig um den Umfang verteilt sind, führt überraschenderweise zu wesentlich verbesserten Rundlaufeigenschaften und auch einer hohen Widerstandskraft gegen Zentrifugalkräfte, so dass der erfindungsgemäß hergestellte Reifen auch als Hochgeschwindigkeitsreifen einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die Festigkeitsträger möglichst exakt radial verlaufen. Hierzu ist die Aufbautrommel bevorzugt einseitig gelagert und dreht sich mit der dort angeflanschten Antriebswelle. Es ist aber auch möglich, eine beidseitige Lagerung vorzunehmen und zur radialen Führung der Festigkeitsträger beliebige geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Beisplielsweise kann auch für den Antrieb wechselseitig umgegriffen werden, so dass die Lagerung stets an der Seite erfolgt, an der der Festigkeitsträger gerade beim Wickeln nicht entlang geführt wird. Alternativ kann der Innerliner auch in einer Art Taumelbewegung versetzt werden und währenddessen gewickelt werden, also praktisch ohne regelrechte Lagerung. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine beidseitige Lagerung vorzusehen und über Stifte, Pins oder beliebige andere Mittel, die sich in einem radialen inneren Bereich befinden eine Umlenkung der Festigkeitsträger um die Achsen oder Wellen vorzunehmen.
Für die Bereitstellung der erfindungsgemäßen weiten Aufbauvorrichtung ist es wesentlich, dass die Kernwicklung während des Wickelns oder nach dem Wickeln durch die Schneidevorrichtung geschnitten wird. Nachdem die Festigkeitsträger gummiert sind, reicht es, wenn sie ausreichend auf dem Innerliner kleben, so dass ein Abschneiden bereits eine halbe Windung nach dem Aufwickelvorgang vorgenommen werden kann. Alternativ kann natürlich auch ein Ausschneiden des inneren Bereichs nach Abschluss aller Windungen, also der gesamten Wicklung vorgenommen werden.
Für die Radialwicklung wird der Festigkeitsträger über die Mitte der freien Seite der Aufbautrommel geführt, und auf der Antriebswellenseite wird der Festigkeitsträger entweder eng um die Antriebswelle herumgeführt, so dass sich eine im wesentlichen radiale Erstreckung ergibt, oder es erfolgt eine exakte radiale Aufbringung bis zu einem Umlenkstift hin, der der Antriebswelle benachbart angeordnet ist, an welchem Umlenkstift der Festigkeitsträger dann um die Antriebswelle herum umgelenkt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, dass erfindungsgemäß die Möglichkeit besteht, die Festigkeitsträger sowohl über die freie Seite als auch über die Antriebswellenseite der Aufbautrommel radial verlaufen zu lassen. Dies ergibt die Möglichkeit, eine optimale Symmetrie und Gleichmäßigkeit des Abstands der Festigkeitsträger auch im Laufflächenbereich des späteren Reifens zu erzeugen, die auch nicht durch eine mögliche Verlagerung, wie sie beim Stand der Technik erfolgt, beeinträchtigt wird. Dies schließt ein Bombieren in an sich bekannter Weise selbstverständlich nicht aus.
Durch die Ummantelung der Festigkeitsträger mit Elastomer, natürlichem Kautschuk, synthetischem Kautschuk, oder ähnlichem, ist ein besonders guter Anschluss zwischen Festigkeitsträger einerseits und der umgebenden Reifenmasse gewährleistet.
Die Härte der Festigkeitsträger-Elastomere lässt sich in beliebiger, geeigneter Weise einstellen, wobei es bevorzugt ist, dass deren Härte etwas größer ist als die Härte der umgebenden Kautschukmasse, insbesondere die Härte des Innerliners.
Erfindungsgemäß ist es auch besonders günstig, dass ein erfindungsgemäßer Reifen automatisiert aufgebaut werden kann. Die Wickelvorrichtung kann durch einen Roboterarm gebildet werden, und auch das Schneiden des kreisförmigen Ausschnitts mittig im Bereich der freien Stellenfläche und der Antriebswellenseite kann automatisiert erfolgen. Der Schnitt kann in beliebiger geeigneter Art, zum Beispiel durch Laser- oder Wasserstrahl, vorgenommen werden, wobei es sich versteht, dass die verbleibende Länge der Festigkeitsträger bevorzugt so gewählt ist, dass ohne weiteres ein Umschlagen der Enden der Festigkeitsträger zusammen mit der Kautschukmischung um den Wulstkern und den gegebenenfalls darauf angebrachten Kernreitern möglich ist.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufbautrommel einer erfindungsgemäßen Reifenaufbauvorrichtung mit aufgebrachten Festigkeitsträgern, in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 die so erzeugte Form des Reifenrohlings in Stirnansicht, ebenfalls in schematischer Darstellung;
3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Aufbautrommel, auf der der Innerliner und die Festigkeitsträger aufgebracht sind, in schematischer Darstellung;
4 eine weitere Ausführungsform des Reifenrohlings in schematischer Darstellung; und
5 eine weitere Ausführungsform des Reifenrohlings in schematischer Darstellung;
Die in 1 schematisch dargestellte Reifenaufbauvorrichtung 10 weist eine Aufbautrommel 12 auf, die in erfindungsgemäß besonderer Weise mit einem Innerliner 14 gleichmäßig beschichtet ist. Auf die Kombination von Aufbautrommel 12 und Innerliner 14 wird in der aus 1 ersichtlichen Weise der Festigkeitsträger 16 aufgewickelt. Die Wicklung erfolgt so, dass sich der Festigkeitsträger 16 quer über die freie Seite 18 erstreckt, also zumindest etwa deren zentralen Bereich 20 durchtritt, dann über die Zylinderaussenfläche oder Umfangsfläche 22 der Aufbautrommel 12 verläuft, dann anschließend über die Antriebswellenseite 24 der Aufbautrommel 12 verläuft, und hieran anschließend an der der ersten Stelle gegenüberliegenden Stelle wieder zurück über die Umfangsfläche 22.
Im Verlauf dieses Wickelvorgangs dreht sich die Aufbautrommel 12 um einen bestimmten vorgegebenen Winkelbetrag, was einem tangentialen Versatz der Wickelschlaufen 26 des Festigkeitsträgers 16 entspricht. Dieser tangentiale Versatz entspricht dem Winkelabstand jeder Wickelschlaufe des Festigkeitsträgers 16, und der Abstand der Wickelschlaufen auf der Umfangsfläche 22 ist über den Umfang des späteren Reifen betrachtet exakt gleich. Auch wenn dies hier nicht dargestellt ist, versteht es sich, dass der Stoß zwischen den Enden der Festigkeitsträger bevorzugt im zentralen Bereich 20 zu liegen kommt, so dass er später weggeschnitten werden kann und die Gleichförmigkeit der Erstreckung der späteren einzelnen Festigkeitsträger 16 nicht beeinträchtigen kann.
Die Wicklung des Festigkeitsträgers 16 wird bevorzugt über einen umlaufenden Roboterarm einer Wickelvorrichtung erzeugt, die in den Fig.en nicht dargestellt ist. Für die Bereitstellung des erwünschten Winkelversatzes ist die Aufbautrommel 12 auf einer Antriebswelle gelagert, die aus 3 ersichtlich ist und in der Folge beschrieben wird.
Aus 2 ist ersichtlich, in welcher Weise sich die Festigkeitsträger 16 erstrecken. Die Erstreckung erfolgt in radialer Richtung über die freie Seite 18 betrachtet. Aus 2 ist ein kreisförmiger Ausschnitt 30 ersichtlich, der den zentralen Bereich 20 gemäß 1 wegschneidet. Es ist hier bereits ein Wulstkern 32 aufgelegt, der den Rohling 34 des Reifens felgenseitig abschließt, wie es an sich bekannt ist. Ein Überstandsmaß 36 der Festigkeitsträger 16 über den Wulstkern 32 ist so gewählt, dass ein Umschlagen der Festigkeitsträger 36 – zusammen mit dem Innerliner 14 – über den Wulstkern 32 zurück nach aussen hin ohne weiteres möglich ist.
Aus 3 ist ersichtlich, in welcher Weise die Aufbautrommel 12 auf einer Antriebswelle 38 gelagert ist. Die Antriebswelle 38 erstreckt sich einseitig von der Aufbautrommel 12 weg. Sie ist an einem dem zentralen Bereich 20 gegenüberliegenden Bereich an der Antriebswellenseite 24 der Aufbautrommel 12 befestigt und drehfest mit dieser verbunden.
Demnach erstreckt sich die Antriebswelle 38 dort über die radiale Mitte, die damit nicht frei ist für den Wickelvorgang, im Unterschied zur freien Seite 18.
Um dennoch eine radiale Erstreckung der Festigkeitsträger 16 zu ermöglichen, sind Umlenkstifte 40 knapp neben der Antriebswelle 38 angebracht, und zwar in einer Anzahl, die der Anzahl der Wickelschlaufen der Festigkeitsträger 16 entspricht. Jeder Wickelschlaufe des Festigkeitsträgers 16 wird nun über einen Umlenkstift 40 gelenkt, und von da um die Antriebswelle 38 herumgeführt und dann zum gegenüberliegenden Umlenkstift 40 weitergeführt und dort erneut umgelenkt, so dass dennoch ein exakt radialer Verlauf der Festigkeitsträger – mindestens außerhalb des zentralen Bereichs 20, der ohnehin später ausgeschnitten wird – realisierbar ist.
Aus 4 ist ersichtlich, dass sich die Festigkeitsträger 16 im Bereich der Lauffläche 22 auch schräg erstrecken können. Dieses Festigkeitsträger-Bild lässt sich ohne weiteres dadurch erzeugen, dass die Aufbautrommel 12 während des Wickelvorgangs über die Lauffläche 22 kurzerhand etwas stärker weitergedreht wird.
Es ist auch möglich, mehrere Wicklungen von Festigkeitsträgern 16 zu erzeugen. Dies ist aus 5 ersichtlich, die ein Kreuzen der Festigkeitsträger 16 im Bereich der Lauffläche zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden kurzerhand zwei Festigkeitsträger aufgebracht, wobei beim Aufbringen des ersten Festigkeitsträgers die Aufbautrommel 12 in einer Richtung gedreht wird, und beim Aufbringen des zweiten Festigkeitsträgers 16 die Aufbautrommel 129 in die Gegenrichtung gedreht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 1588585 [0004]
DE 861465 [0004]
DE 2723505 C3 [0009]
DE 6923116 [0009]

Claims

Reifenaufbauvorrichtung, mit einer Aufbautrommel für das Aufbringen eines Innerliners auf dieser und einer Wickelvorrichtung für Festigkeitsträger, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung die Festigkeitsträger (16) auf den Innerliner (14) etwa in der endgültigen, auch bei Fertigstellung des Reifens bestehenden Form wickelt und dass die Wickelvorrichtung die Festigkeitsträger (16) auf eine der Antriebswelle (38) gegenüberliegenden freien Seite (18) quer über die Aufbautrommel (12) und auf einer Antriebswellenseite (24) an der Antriebswelle (38) vorbei, im wesentlichen radial, wickelt und dass eine Schneidevorrichtung die Festigkeitsträger mindestens nach Abschluss einer Windung, insbesondere nach Abschluss der gesamten Wicklung, an einer vom Umfang und auch von der Antriebswelle beabstandeten Stelle schneidet.
Reifenaufbauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbautrommel (12) eine unveränderliche Aussenform aufweist, die der Innenform des herzustellenden Reifens entspricht, und dass der Innerliner (14) unmittelbar auf die Aussenform aufgebracht wird.
Reifenaufbauvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innerliner (14) in Form einer Kautschukbahn auf die Aussenform der Aufbautrommel (12) aufgebracht wird.
Reifenaufbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innerliner (14) von einer zweiten Wickelvorrichtung auf die Aussenform der Aufbautrommel (12) aufgebracht wird.
Reifenaufbauvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (16) mit Kautschuk, insbesondere mit synthetischem Kautschuk, ummantelt sind und insbesondere in einem Extruder hergestellt sind.
Reifenaufbauvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung einen Führungsarm aufweist, der um die Aufbautrommel (12) umläuft, und zwar quer über die freie Seite (18), anschließend achsparallel über den Umfang der Aufbautrommel (12), anschließend quer über die Antriebswellenseite (24) und anschließend achsparallel in Gegenrichtung über den Umfang der Aufbautrommel (12).
Reifenaufbauvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (38) und die Wickelvorrichtung zueinander so synchronisiert sind, dass die Festigkeitsträger (16) mit zueinander gleichem Abstand über den Innerliner (14) gewickelt werden.
Reifenaufbauvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aufbautrommel (12) der Antriebswelle (38) benachbart achsparallele Stifte angebracht sind, die einen radialen Verlauf der Festigkeitsträger (16) an der Antriebswellenseite (24) ermöglichen und an welche die Festigkeitsträger (16) umgelenkt sind.
Verfahren zur Reifenherstellung, unter Verwendung einer Aufbautrommel, auf welcher ein Innerliner aufgebracht wird, sowie unter Verwendung einer Wickelvorrichtung für Festigkeitsträger, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Aufbautrommel der Innerliner aufgebracht wird, dann der Festigkeitsträger auf den Innerliner von der Wickelvorrichtung aufgewickelt wird, wobei der Festigkeitsträger von der Wickelvorrichtung auf einer freien Seite der Aufbautrommel im Wesentlichen über deren Mitte radial geführt wird und nach Abschluss mindestens einer Windung abgeschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Festigkeitsträger in einer Form gewickelt werden, die sie auch in dem späteren Reifen einnehmen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Wickelvorgangs durch die Wickelvorrichtung eine kreisförmige Mitte der Kombination aus Festigkeitsträgern und Innerliner entfernt wird, insbesondere durch Laserschneiden oder durch sonstiges Schneiden, wobei ausreichend Material verbleibt, um die Enden der Festigkeitsträger um einen Wulstkern des Reifens zu schlagen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger mindestens teilweise schräg über die spätere Lauffläche des Reifens geführt werden und sich insbesondere dort kreuzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung beim Wickeln den Festigkeitsträger unter einer geregelten Spannung hält, die die Druckkräfte des Wickelträgers auf dem Innerliner beim Aufwickeln im wesentlichen konstant hält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung die Festigkeitsträger auf den Innerliner in der endgültigen, auch bei Fertigstellung des Reifens bestehenden Form wickelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung die Festigkeitsträger auf den Innerliner in eine Form wickelt, die kleiner, insbesondere um weniger als 30 Prozent kleiner, als die endgültige bei Fertigstellung des Reifens bestehenden Form ist und dass der so erstellte Reifenrohling dann auf die endgültige Form gebracht, insbesondere gedehnt wird.