ENTLÜFTUNGSEINHEIT FÜR EIN FORMSEGMENT EINER REIFEN-VULKANISATIONSFORM UND DERARTIGES FORMSEGMENT

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinheit für ein Formsegment einer

Vulkanisationsform eines Fahrzeugluftreifens mit einem in eine Bohrung des

Formsegmentes einpressbaren, zylindrischen, hülsenförmigen und eine zentrale Achse

aufweisenden Gehäuse und mit einem im Gehäuse befindlichen und gegenüber diesem in

Achsrichtung beweglichen, federbeaufschlagten Ventileinsatz mit einem das Gehäuse an seinem einen Ende verschließbaren Ventilverschluss, welcher in seiner geschlossenen Lage mit einer ringförmig umlaufenden Kontaktfläche auf einer ringförmig umlaufenden

Kontaktfläche an der Innenwand des Gehäuses flächig aufsitzt. Die Erfindung betrifft

ferner ein Formsegment einer Vulkanisationsform eines Fahrzeugluftreifens mit einer

Bohrung, in welcher eine Entlüftungseinheit eingepresst ist, welche ein zylindrisches,

hülsenförmiges und eine zentrale Achse aufweisendes Gehäuse und einen im Gehäuse

befindlichen und gegenüber diesem in Achsrichtung beweglichen, federbeaufschlagten

Ventileinsatz mit einem das Gehäuse an seinem bei der Formsegmentinnenseite

befindlichen Ende verschließbaren Ventilverschluss aufweist.

In Vulkanisationsformen für Fahrzeugluftreifen befindet sich eine große Anzahl von

Entlüftungsbohrungen, in Vulkanisationsformen für PKW-Reifen beispielsweise im

Durchschnitt etwa 4.500 Entlüftungsbohrungen. Es ist üblich, in die Entlüftungsbohrungen Entlüftungseinheiten einzusetzen, die Ventileinsätze mit Ventilverschlüssen enthalten,

welche bei eingeformten Rohreifen die Entlüftungsbohrungen verschließen und das

Entstehen von Gummiaustrieben während der Vulkanisation des Reifens zumindest

weitgehend verhindern. Während des Einformens des Rohreifens sind die Ventileinsätze bzw. die Ventilverschlüsse geöffnet, sie stehen an den Formsegmentinnenseiten über,

sodass die erforderliche Entlüftung während des Einformens des Rohreifens stattfinden kann. Eine Entlüftungseinheit eingangs genannter Art ist beispielsweise aus der DE 10 2016 209 912 Al bekannt. Der Ventilverschluss ist kegel stumpfförmig gestaltet und kontaktiert in der geschlossenen Position der Entlüftungseinheit eine an der Innenseite des in die Entlüftungsbohrung eingepressten Gehäuses vorgesehene und an die

kegel stumpfförmige Gestalt des Ventilverschlusses angepasste Kontaktfläche.

Bestimmte Kautschukmischungen für Laufstreifen von Fahrzeugluftreifen, insbesondere solche für Winterreifen, durchlaufen in Folge ihrer speziellen Zusammensetzung beim Einformen des Rohreifens und beim Vulkanisieren desselben besonders fließfähige Stadien. In Folge dieser hohen Fließfähigkeit ist die Gefahr des unerwünschten Eindringens solcher Kautschukmischungen in den Innenraum der Entlüftungseinheiten besonders hoch. Dringt eine Kautschukmischung in das Innere einer Entlüftungseinheit ein, so legt sie sich auch um die Feder, die dann nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren kann. Dies hat zur Folge, dass schon bei einer vergleichsweise geringen Anzahl von Heizzyklen die

Entlüftungseinheiten blockiert sind, da sie dicht mit Gummimaterial gefüllt sind. Dadurch ist keine ausreichende Entlüftung der Vulkanisationsform mehr möglich und am

vulkanisierten Reifen entstehen Schwindstellen, wobei je nach Schweregrad diese

Schwindstellen der vulkanisierte Reifen qualitativ derart beeinträchtigt sein kann, dass er ausgeschieden werden muss. Die Vulkanisationsform muss dann aus der Reifenheizpresse ausgebaut werden, die Entlüftungseinheiten entfernt und durch neue ersetzt werden. Diese Maßnahmen verursachen neben einem Stillstand in der Produktion zusätzliche Kosten durch neue Entlüftungseinheiten und deren Einbau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungseinheit und ein Formsegment mit einer Entlüftungseinheit derart zu gestalten, dass auch besonders fließfähige

Kautschukmischungen nicht mehr in das Innere der Entlüftungseinheiten eindringen und diese blockieren.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfmdungsgemäß mit einer Entlüftungseinheit, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass im geschlossenen Zustand der Entlüftungseinheit zwischen dem Ventilverschluss und der Innenwand des Gehäuses radial innerhalb der Kontaktflächen Spalten vorhanden sind, die in der Art einer Labyrinthdichtung wirken. Die gestellte Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß mit einem Formsegment gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass im geschlossenen Zustand der Entlüftungseinheit der Ventilverschluss mit einer ringförmig umlaufenden Kontaktfläche auf einer ringförmig umlaufenden Kontaktfläche an der Innenwand der Bohrung flächig aufsitzt und zwischen dem Ventilverschluss und der Innenwand der Bohrung oder der Innenwand des Gehäuses radial innerhalb der Kontaktflächen Spalten vorhanden sind, die in der Art einer

Labyrinthdichtung wirken.

Bei der Erfindung sorgen die analog zu Labyrinthdichtungen wirkenden Spalten dafür, dass radial innerhalb der Kontaktflächen zwischen dem Ventilverschluss und dem Gehäuse der Entlüftungseinheit bzw. der Bohrung im Formsegment keine Kautschukmischung mehr einfließen kann. Die Labryinthgeometrie, bei welcher zumindest ein Richtungswechsel im Labyrinth vorgesehen ist, macht ein Passieren von niedrigviskoser Kautschukmischung so gut wie unmöglich. Zusätzlich erschweren die bei einer Labyrinthgeometrie vorgesehenen schmalen Spalten einen etwaigen Durchfluss durch die wirkenden Kapillarkräfte. Somit ist für eine absolute Dichtheit des Ventilverschlusses gesorgt und es entfallen aufwendige Wartungsarbeiten an Vulkanisationsformen. Darüber hinaus kann eine große Anzahl von Heizzyklen ohne Blockade der Entlüftungseinheiten stattfinden und es können die Reifen qualitativ einwandfrei vulkanisiert werden.

Die Entlüftungseinheit ist bevorzugt derart ausgeführt, dass in ihrem geschlossenen Zustand außerhalb der Kontaktflächen ein vorzugsweise parallel zur zentralen Achse orientierter, nach außen offener, ringförmig umlaufender Spalt vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführung ist dieser Spalt zwischen dem Ventilverschluss und der

Innenwand des Gehäuses gebildet. Bei einer weiteren möglichen Ausführung entsteht dieser Spalt, wenn die Entlüftungseinheit in die Bohrung des Formsegmentes eingesetzt wird zwischen der Bohrungswand und dem Ventilverschluss. Was das Formsegment betrifft, ist die diesbezügliche Ausgestaltung insbesondere derart, dass radial außerhalb der Kontaktflächen ein in radialer Richtung orientierter, ringförmig umlaufender, zur

Formsegmentinnenseite offener Spalt zwischen dem Ventil Verschluss und der Innenwand der Bohrung vorhanden ist. In diesen Spalt kann nun während der Vulkanisation eines Rohreifens entsprechend fließfähige Kautschukmischung eindringen, die jedoch die „Labyrinthspalten“ innerhalb der Kontaktfläche nicht passieren kann und in diesen Bereich kaum eindringt. Das im außerhalb der Kontaktflächen befindlichen Spalt vulkanisierte Gummimaterial wird beim Entformen des Reifens mitentformt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Entlüftungseinheit sind der Ventilverschluss und die Innenwand des Gehäuses treppenartig gestuft, wobei der Außendurchmesser der Stufen in Richtung Gehäuseinneres abnimmt und wobei zumindest die innerhalb der

Kontaktflächen vorhandenen Spalten zwischen den Stufenflächen der Stufen an der Innenwand des Gehäuses und den Stufenflächen der Stufen am Ventilverschluss gebildet sind. Bei einer Ausführung, bei der die Innenwand der Bohrung des Formsegmentes auf die Ausgestaltung des Ventilverschlusses einer Entlüftungseinheit angepasst ist, ist vorgesehen, dass der Ventilverschluss sowie die Innenwand der Bohrung und/oder des Gehäuses treppenartig gestuft sind, wobei auch hier der Außendurchmesser der Stufen in Richtung Gehäuse- und Bohrungsinneres abnimmt und wobei innerhalb der Kontaktflächen die Spalten zwischen den Stufenflächen der Stufen am Ventilverschluss und Stufenflächen der Stufen an der Innenwand der Bohrung und/oder des Gehäuses gebildet sind. Bei jeder dieser Ausführungen bilden die innerhalb der Kontaktflächen vorgesehenen Spalten zwischen den stufenförmigen Ausgestaltungen von Verschlussteil und Gehäuseinnenwand und/oder Bohrungsinnenwand die Labyrinthdichtung.

Bevorzugt sind die Kontaktflächen Stufenflächen an den am weitesten außen befindlichen Stufen, wobei diese Stufenflächen bevorzugt parallel zur Außenfläche des

Ventilverschlusses bzw. zur Formsegmentinnenseite verlaufen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung verlaufen die Stufenflächen, welche innerhalb der die Kontaktflächen bildenden Stufenflächen an diese unmittelbar anschließen, in Richtung Gehäuseinneres geneigt und schließen mit der zentralen Achse des Gehäuses jeweils einen spitzen Winkel von vorzugsweise 10° bis 60°, insbesondere 15° bis 45°, ein. Diese schräg verlaufende Stufenflächen bilden daher einen„konischen“ Einlaufbereich für den Ventilverschluss, verhindern ein Verklemmen und Verkippen des Ventilverschlusses und des Ventileinsatzes und bilden zugleich einen Spalt der Labyrinthdichtung. Die vorgesehenen Spalten weisen bevorzugt eine Breite von 0,01 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,25 mm, auf. Die Anzahl der Stufen beträgt bei bevorzugten Ausführungen zumindest zwei und insbesondere bis zu vier.

Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen, welcher in einer Formsegmente aulweisenden Vulkanisationsform vulkanisiert worden ist, wobei die Formsegmente Entlüftungseinheiten gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 enthalten oder gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15 ausgeführt sind.

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

Fig. la und Fig. lb schematisch Schnittdarstellungen eines Teilbereiches eines

Formsegmentes einer Vulkanisationsform,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht, teilweise im Schnitt, einer im Formsegment positionierten Entlüftungseinheit im geschlossenen Zustand mit einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 2a einen Teil einer Entlüftungseinheit mit einer Variante der in Fig. 2 gezeigten Ausführung,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details D der Fig. 2,

Fig. 4 das Detail D aus Fig. 3 bei eingeformtem Rohreifen,

Fig. 5 das Detail D aus Fig. 3 in einer Stellung während des Entformens des vulkanisierten Reifens und

Fig. 6 bis Fig. 8 weitere Ausführungsvarianten der Erfindung jeweils anhand eines Teiles einer Entlüftungseinheit in deren geschlossenen Stellung. Fig. la und Fig. lb zeigen Schnittdarstellungen eines Teiles eines Formsegmentes 1 einer Vulkanisationsform für einen Fahrzeugreifen. Bekannterweise bildet eine Anzahl von Formsegmenten 1 einen Formsegmentring zur Ausformung des profilierten Laufstreifens des in die Vulkanisationsform eingesetzten Rohreifens. Die Schnitte durch das

Formsegment 1 zeigen ferner Längsschnitte durch einige Entlüftungsbohrungen 2, welche in radialer Richtung orientiert sind und bei der gezeigten Ausführung an der

Formsegmentinnenseite la einen Abschnitt 2a mit einem größeren Durchmesser aufweisen. Im Abschnitt 2a ist jeweils eine Entlüftungseinheit 3 eingesetzt, wobei die

Entlüftungseinheiten 3 in der in Fig. la gezeigten Darstellung - ohne eingeformten

Rohreifen - sämtlich geöffnet sind. In dieser Lage steht jeweils ein federbeaufschlagter Ventilverschluss 4 über die Formsegmentinnenseite la über. In Fig. lb ist ein Rohreifen, von welchem der Laufstreifen 5 angedeutet ist, bereits eingeformt, der Laufstreifen 5 hat die Ventilverschlüsse 4 in die in Fig. lb gezeigte geschlossene Stellung gedrückt.

In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsvarianten der Entlüftungseinheit 3 wird die Ausgestaltung und Anordnung ihrer Bestandteile mit Bezug auf ihr Gehäuse bzw. ihre Einbaulage im Formsegment 1 betrachtet, wobei sich die Bezeichnungen„außen“ bzw. „außerhalb“ auf Positionen bei der Formsegmentinnenseite oder weiter außen im Gehäuse und die Bezeichnungen„innen“ bzw.„innerhalb“ auf Positionen weiter im Inneren des Formsegmentes oder weiter innen im Gehäuse beziehen.

Die in den Figuren gezeigten Entlüftungseinheiten 3 sind beispielhaft Entlüftungseinheiten für eine Vulkanisierungsform für Rohreifen für Personenkraftwagen und weisen jeweils, wie es insbesondere Fig. 2 zeigt, als Hauptbestandteile ein Gehäuse 6 und einen

Ventileinsatz 7 auf, wobei sowohl das Gehäuse 6 als auch der Ventileinsatz 7 gegenüber einer zentralen Achse a durch die Entlüftungseinheit 3 zumindest weitgehend

rotationssymmetrisch ausgeführt sind.

Das Gehäuse 6 ist im Wesentlichen eine zylindrische Hülse mit einem äußeren Abschnitt 6a, dessen Außendurchmesser an den Innendurchmesser des Abschnittes 2a der

Entlüftungsbohrung 2 angepasst ist, sodass die Entlüftungseinheit 3 in die

Entlüftungsbohrung 2 durch Presssitz eingesetzt wird. Der Ventileinsatz 7 weist bei den dargestellten Ausführungen einen Ventilschaft 8 mit einem äußeren Schaftabschnitt 8a auf, der an seinem äußeren Ende den Ventilverschluss 4 und an seinem inneren Ende ein Federwiderlager 9 trägt. An das Federwiderlager 9 schließt ein Schaftabschnitt 8b an, welcher von einer Schraubendruckfeder 10 umgeben ist, die sich mit ihrem einen Ende am Federwiderlager 9 und mit ihrem zweiten Ende an einem am inneren Ende des Gehäuses 6 ausgebildeten und innenseitig umlaufenden Vorsprung 11 abstützt. Der Schaftabschnitt 8b weist einen durch einen Schlitz in zwei Teile geteilten Verankerungsabschnitt 12 auf, dessen freie Enden verdickt sind, sodass sich der Ventileinsatz 7 in der eingesetzten Position unterhalb des Vorsprunges 11 an diesem abstützen kann. Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung umgibt die Schraubendruckfeder den Ventilschaft derart, dass sie sich am Ventilverschluss abstützt.

Bei sämtlichen Ausführungen ist der Ventilverschluss 4 treppenförmig mit zumindest zwei Stufen 13 gestaltet. Jede erste, äußerste Stufe 13 besteht aus einer in radialer Richtung verlaufenden Stufenfläche 13a und einer zu dieser unter einem rechten Winkel und parallel zur Formsegmentinnenseite la verlaufenden Stufenfläche 13b. Bei einer möglichen Ausführung, wie sie etwa in Fig. 2 sowie in Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, ist die an die erste Stufe 13 anschließende Stufe 13 wie die erste Stufe 13 mit einer in radialer Richtung

verlaufenden Stufenfläche 13a und einer zu dieser unter einem rechten Winkel

verlaufenden Stufenfläche 13b versehen. Fig. 2a zeigt eine weitere Ausführung, bei welcher die an die erste Stufe 13 anschließende zweite Stufe 13 eine Stufenfläche 13’a aufweist, welche in Richtung zur zentraler Achse a geneigt verläuft und einen spitzen Winkel a von vorzugsweise 10° bis 60°, insbesondere 15° bis 45°, mit der Achse a einschließt. Die an diese Stufenfläche 13’a anschließende Stufenfläche 13b verläuft parallel zur Stufenfläche 13b der ersten Stufe 13. Jede weitere Stufe 13 weist insbesondere eine in radialer Richtung verlaufende Stufenfläche 13a und eine zu dieser unter einem rechten Winkel verlaufende Stufenfläche 13b auf. Jede Stufe 13 umläuft den Ventilverschluss 4 kreisförmig, wobei die äußerste Stufe 13 den größten Durchmesser, die innerste Stufe 13 den kleinsten

Durchmesser aufweist. Die der Formsegmentinnenseite la zugeordnete Außenfläche 4a des Ventilverschlusses 4 an der äußersten Stufe 13 ist somit kreisförmig. Eine treppenförmig gestufte Ausgestaltung mit Stufen 14 weist auch die Innenwand des Gehäuses 6 bzw. der Bohrung 2 an dessen bzw. deren äußeren Endabschnitt auf. Jeder in radialer Richtung verlaufenden Stufenfläche 13a ist eine in radialer Richtung verlaufende Stufenfläche 14a einer Stufe 14, der Stufenfläche 13’a eine gleichermaßen geneigte Stufenfläche 14‘a einer Stufe 14 und jeder Stufenfläche 13b eine Stufenfläche 14b an einer Stufe 14 zugeordnet.

Die ersten Stufenflächen 13a, 14a an den radial äußersten Stufen 13, 14 verlaufen in radialer Richtung bzw. parallel zur Achse a. Zwischen diese beiden Stufenflächen 13a, 14a verbleibt ein ringförmig umlaufender schmaler Spalt 15, welcher eine Breite b (Fig. 3) von 0,01 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,25 mm, aufweist. Mit seiner Stufenfläche 13b an der radial äußersten Stufe 13 sitzt in der geschlossenen Stellung der Entlüftungseinheit 3 der Ventilverschluss 4 mit Flächenpressung auf der„waagrechten“ Stufenfläche 14b an der radial äußerste Stufe 14 an der Innenwand des Gehäuses 6 bzw. der Bohrung 2. Dies ist jeweils die einzige Kontaktstelle des Ventilverschluss 4.

Die Dimensionierung bzw. Ausgestaltung der Stufen 13 und 14 ist ferner derart, dass in der geschlossenen Stellung der Entlüftungseinheit 3, bei geschlossenem Ventilverschluss 4, zwischen sämtlichen weiteren Stufenflächen 13a, 14a, 13’a, 14‘a sowie 13b, 14b ebenfalls jeweils ein ringförmig umlaufender Spalt 16 verbleibt, welcher eine Breite b (Fig. 3) von 0,01 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,25 mm, aufweist. Sämtliche Spalten 16 sind miteinander verbunden und bilden somit einen einzigen von den Kontaktflächen ins Innere verlaufenden, durchgehenden,„treppenförmigen“ Spalt, der entsprechend der Anzahl der Stufen 13, 14 die Richtung wechselt.

Die Spalten 16 wirken daher als Labyrinthspalten und somit in bekannter Weise als Barriere gegen ein Durch- und Eindringen von flüssigen oder geringviskosen Medien wie beispielsweise fließfähigen Kautschukmischungen. Der Richtungswechsel in den Spalten 16 erschwert ein Passieren, die Enge der Spalten einen Durchfluss unter Ausnutzung von Kapillarkräften. In den umlaufenden ersten Spalt 15 kann Kautschukmischung einfließen, wie es Fig. 4 zeigt. Das vulkanisierte Gummimaterial haftet am Laufstreifen des Reifens und vorerst am Ventilverschluss 4, wie in Fig. 5 gezeigt, und begünstigt beim Entformen des vulkanisierten Reifens ein sicheres Öffnen des Ventilverschlusses 4.

Fig. 2, 2a und 3 bis 6 zeigen jeweils einen Ventilverschluss 4 mit zwei Stufen 13. Bei den in Fig. 2, 2a und 3 bis 5 gezeigten Ausführungen sind die Stufen 14 an der Innenwand des Gehäuses 6 ausgebildet, bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung ist die radial äußerste Stufenfläche 14a an der Innenwand der Bohrung 2 vorgesehen. Das Gehäuse 6 ist daher entsprechend nach innen versetzt in der Bohrung 2 eingesetzt und weist diese Stufenfläche nicht auf. Fig. 7 zeigt eine Ausführung mit vier Stufen 13 am Ventilverschluss 4 und vier Stufen 14 an der Innenwand des Gehäuses 6, Fig. 8 mit vier Stufen 13 am Ventilverschluss 4 und vier Stufen 14 an der Innenwand der Bohrung 2. Bei einer bevorzugten Ausführung steht der Ventilverschluss 4 auch bei geschlossenem Entlüftungsventil 3 geringfügig über die Formsegmentinnenseite 1 über, der Überstand c (Fig. 6) beträgt in der Größenordnung von 0,05 mm bis 0,2 mm und unterstützt ein optimales Schließen der Entlüftungseinheit 3 und den Aufbau eines Gegendrucks in den Spalten 16.

Bezugszeichenliste

1 . Formsegment la . Formsegmentinnenseite

2. Bohrung

2a . Abschnitt

3 . Entlüftungseinheit

4. Ventilverschluss 4a . Außenfläche

5 . Laufstreifen

6. Gehäuse

7. Ventileinsatz

8 . Ventilschaft

8a, 8b . Schaftabschnitt

9. Federwiderlager

10 . S chraub endruckfeder

11 . Vorsprung

12 . V erankerungsab schnitt 13, 14 . Stufe

13a, 13’a, 14a, 14‘a Stufenfläche

13b, 14b . Stufenfläche

15, 16 . Spalt

a . Achse

b . Breite

c . Üb erstand