DE102023116137A1

DE102023116137A1 - Ventilfußanordnung, Verfahren zum Herstellen einer Ventilfußanordnung, Schlauch für einen Reifen und Verfahren zum Herstellen eines Schlauchs

Info

Publication number: DE102023116137A1
Application number: DE102023116137.7A
Authority: DE
Inventors: Felix Schäfermeier; Markus HACHMEYER; Christof Köster
Original assignee: RALF BOHLE GmbH
Current assignee: RALF BOHLE GmbH
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2024-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilfußanordnung für einen Schlauch eines Reifens, insbesondere für einen Schlauch für einen Fahrradreifen, mit einem Ventilfuß, der mit einem Schlauch verbindbar ist, einem rohrartigen Ventilschaft, der mit dem Ventilfuß verbunden ist, wobei der Ventilschaft in eine Durchgangsöffnung des Ventilfußes eingesetzt ist, wobei der Ventilschaft aus Metall gebildet ist, bei dem der Ventilfuß ein Außenteil mit einem domartigen Aufsatz und einem tellerartigen Befestigungsteil zum Befestigen an dem Schlauch aufweist und bei dem in dem domartigen Aufsatz eine Verstärkungshülse angeordnet ist, die die Durchgangsöffnung des Ventilfußes zum Einsetzen des Ventilschafts definiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilfußanordnung für einen Schlauch eines Reifens, insbesondere für einen Schlauch für einen Fahrradreifen, mit einem Ventilfuß, der mit einem Schlauch verbindbar ist, einem rohrartigen Ventilschaft, der mit dem Ventilfuß verbunden ist, wobei der Ventilschaft in eine Durchgangsöffnung des Ventilfußes eingesetzt ist und wobei der Ventilschaft aus Metall gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Ventilfußanordnung. Die Erfindung betrifft weiter einen Schlauch für einen Reifen, insbesondere einen Schlauch für einen Fahrradreifen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Schlauchs.
Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2018 202 798 B4 ist ein Verfahren zum Herstellen eines torusförmigen Fahrradschlauchs aus thermoplastischem Polymer bekannt. Die Enden eines Schlauchstücks werden dabei mittels Laserlicht miteinander verschweißt, um einen torusförmigen Schlauch herzustellen.
Mit der Erfindung sollen eine Ventilfußanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfußanordnung, ein Schlauch für einen Reifen und ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauchs verbessert werden.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Ventilfußanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfußanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 15, einen Schlauch für einen Reifen mit den Merkmalen von Anspruch 22 und ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauchs mit den Merkmalen von Anspruch 24 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Eine Ventilfußanordnung für einen Schlauch eines Reifens, insbesondere für einen Schlauch für einen Fahrradreifen, weist einen Ventilfuß, der mit einem Schlauch verbindbar ist, und einen rohrartigen Ventilschaft auf, der mit dem Ventilfuß verbunden ist, wobei der Ventilschaft in eine Durchgangsöffnung des Ventilfußes eingesetzt ist und wobei der Ventilschaft aus Metall gebildet ist. Der Ventilfuß weist ein Außenteil mit einem domartigen Aufsatz und einem tellerartigen Befestigungsteil zum Befestigen an dem Schlauch auf und in dem domartigen Aufsatz ist eine Verstärkungshülse angeordnet, die die Durchgangsöffnung des Ventilfußes zum Einsetzen des Ventilschafts definiert.
Durch Vorsehen eines Außenteils und einer Verstärkungshülse kann zum einen eine sichere Befestigung des Ventilfußes an einem Schlauch bewirkt werden und zum anderen kann durch die Verstärkungshülse auch eine stabile und luftdichte Befestigung des Ventilschafts an dem Ventilfuß sichergestellt werden. Das Außenteil kann beispielsweise aus sehr leichtem und gut mit dem Schlauch verbindbarem Material hergestellt sein, wohingegen die Verstärkungshülse für das Befestigen des Ventilschafts optimiert ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilfuß wenigstens abschnittsweise aus thermoplastischem Polymer (TPU) gebildet und der Ventilschaft ist aus Metall gebildet.
Ein Ventilschaft aus Metall ist mechanisch hoch beanspruchbar und sehr gut geeignet, ein Ventil zum Aufpumpen eines Reifens aufzunehmen. Ein Ventilfuß aus thermoplastischem Polymer kann in zuverlässiger Weise und luftdicht mit einem Schlauch aus thermoplastischem Polymer verbunden werden. Ein übliches Metall zum Herstellen von Ventilschäften ist Messing.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilfuß aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet.
Ein Ventilfuß aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, weist gegenüber einem Ventilschaft aus Messing erhebliche Gewichtsvorteile auf, kann aber wie ein Ventilschaft aus Messing noch prozesssicher, zuverlässig und luftdicht am Ventilfuß befestigt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Außenteil aus thermoplastischem Polymer gebildet und die Verstärkungshülse ist aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem thermoplastischem Polymer, gebildet.
Das Außenteil aus thermoplastischem Polymer kann zum einen sehr leicht und zum anderen so ausgebildet werden, dass es in einfacher Weise und zuverlässig luftdicht mit dem Schlauch, der beispielsweise ebenfalls aus thermoplastischem Polymer besteht, verbunden werden kann. Die Verstärkungshülse ist dahingegen aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet, um den Ventilschaft zuverlässig luftdicht und mechanisch stabil am Ventilfuß zu befestigen. Beispielsweise kann die Verstärkungshülse aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärkten thermoplastischem Polymer, gebildet werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilschaft einen umlaufenden Vorsprung auf, der auf einer Oberseite des domartigen Aufsatzes aufliegt.
Ein solcher umlaufender Vorsprung kann zum einen eine relative Lage des Ventilschafts zum Ventilfuß definieren und kann darüber hinaus auch für eine zuverlässige Abdichtung zwischen Ventilschaft und Ventilfuß sowie darüber hinaus für eine zuverlässige mechanische Befestigung sorgen.
In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen einer Unterseite des umlaufenden Vorsprungs und der Oberseite des domartigen Aufsatzes ein Dichtungsring angeordnet.
Auf diese Weise kann eine zuverlässige Abdichtung zwischen Ventilfuß und Ventilschaft bewirkt werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist der umlaufende Vorsprung an seinem, dem Ventilfuß zugewandten Ende, eine umlaufende Ausnehmung zum abschnittsweisen Aufnehmen des Dichtungsrings auf.
Auf diese Weise kann eine Position des Dichtungsrings relativ zum Ventilschaft definiert werden und eine zuverlässige Abdichtung mittels des Dichtungsrings ist sichergestellt.
In Weiterbildung der Erfindung verjüngt sich der domartigen Aufsatz in Richtung auf das erste Ende des Ventilschafts zu.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilschaft ein erstes Ende zum Einbauen eines Ventils und ein zweites Ende auf, das über die Durchgangsöffnung im Ventilfuß hinausragt, wobei der Ventilschaft am zweiten Ende in Richtung auf den Ventilfuß umgebördelt ist.
Mittels Umbördeln kann der Ventilschaft mechanisch stabil am Ventilfuß verankert werden. Der Ventilschaft liegt dann insbesondere mit einem umlaufenden Vorsprung auf einer Oberseite des Ventilfußes an und an seinem zweiten Ende sorgt die Umbördelung für eine Vorspannung des umlaufenden Vorsprungs gegen den Ventilfuß. Dadurch kann nicht nur eine mechanisch hoch stabile Verbindung geschaffen werden, sondern gleichzeitig auch eine luftdichte Verbindung.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilschaft in dem Bereich, der in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, einen von einer Kreisform abweichenden, insbesondere mehreckigen, sechseckigen, achteckigen oder polylobularen Umfang auf.
Mittels eines von einer Kreisform abweichenden Umfangs kann der Ventilschaft in Drehrichtung, also in und entgegen der Richtung, in der ein Ventil in den Ventilschaft eingeschraubt wird und/oder eine Staubschutzkappe auf den Ventilschaft aufgeschraubt oder abgeschraubt wird, mechanisch hoch belastbar verbunden werden. Insbesondere ist der Ventilschaft in dem Bereich, der in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, zylindrisch und dabei von einer Kreisform abweichend, also zylindrisch und mehreckig oder zylindrisch und polylobular ausgebildet. Mit einer polylobularen Ausbildung ist eine Ausbildung gemeint, die aus mehreren Bereichen mit abgerundetem Außenumfang besteht, die wiederum mit abgerundeten Bereichen mit kleinerem Radius miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann ein trilobularer Umfang gewählt werden, bei dem dann drei gleich lange Bereiche mit konvex gekrümmten Außenkanten versehen sind, die dann mit drei ebenfalls konvex gekrümmten schmäleren Bereichen mit kleinerem Krümmungsradius miteinander verbunden sind. Als trilobular oder polylobular kann ein Vieleck bzw. Dreieck angesehen werden, das konvex gekrümmte Außenkanten hat und bei dem die Außenkanten jeweils mittels abgerundeten Bereichen, ebenfalls konvex nach außen gekrümmt, miteinander verbunden sind.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Verstärkungshülse einen von einer Kreisform abweichenden, insbesondere mehreckigen, sechseckigen, achteckigen oder polylobularen Innenumfang auf.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilschaft in dem Bereich, in dem er in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, mittels einer Presspassung in der Verstärkungshülse gehalten.
Auf diese Weise kann eine mechanisch stabile und dabei luftdichte Verbindung zwischen Ventilschaft und Ventilfuß erreicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Verstärkungshülse ein Innengewinde und/oder der Ventilschaft in dem Bereich, der in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, ein Außengewinde auf.
Auf diese Weise kann der Ventilschaft durch einfaches Einschrauben an der Verstärkungshülse des Ventilfußes gesichert werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilschaft in dem Bereich, in dem er in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, so ausgebildet, dass er sich zum zweiten Ende hin konisch verjüngt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch das Herstellen einer erfindungsgemäßen Ventilfußanordnung gelöst, bei dem ein zweites Ende eines Ventilschafts in eine Durchgangsöffnung im Ventilfuß eingesetzt wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird das zweite Ende des Ventilschafts, insbesondere in Richtung auf den Ventilfuß, umgebördelt.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Umbördeln des zweiten Endes des Ventilschafts um 90° radial nach außen.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Aufweiten des sich an das zweite Ende anschließenden Endbereichs des Ventilschafts in radialer Richtung nach außen.
Auf diese Weise kann eine mechanische Verbindung mit dem Ventilfuß und insbesondere der Verstärkungshülse des Ventilfußes höher belastbar ausgebildet werden. Darüber hinaus kann eine Luftdichtheit erzielt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist das konische Aufweiten des Endbereichs des Ventilschafts, der sich an das zweite Ende anschließt, vorgesehen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das gleichzeitige Umbördeln und Aufweiten vorgesehen.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Umbördeln und Aufweiten mittels Einführens eines Dorns in das zweite Ende des Ventilschafts.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch einen Schlauch für einen Reifen, insbesondere einen Schlauch für einen Fahrradreifen, gelöst, wobei der Schlauch aus thermoplastischem Polymer besteht und wobei eine erfindungsgemäße Ventilfußanordnung mit dem Schlauch verbunden ist, wobei der Ventilfuß der Ventilfußanordnung mit einer Außenseite des Schlauchs verschweißt ist.
Mittels einer Schweißverbindung lässt sich eine mechanisch hoch belastbare und gleichzeitig luftdichte Verbindung zwischen dem Ventilfuß und der Außenseite des Schlauchs erzielen. Vorteilhafterweise wird die Schweißverbindung mittels Laserlicht erzielt. Eine Laserschweißung kann prozesssicher ausgeführt werden. In einer Serienfertigung können kurze Taktzeiten erzielt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind der Schlauch und der Ventilfuß mittels Laser verschweißt, wobei der Schlauch aus thermoplastischem Polymer gebildet ist, das für das verwendete Laserlicht transparent ist, und wobei wenigstens das Außenteil des Ventilfußes aus thermoplastischem Polymer gebildet ist, das das verwendete Laserlicht absorbiert.
Beim Bestrahlen des Schlauchs und des Ventilfußes mittels Laser, wobei der Schlauch mit einer Außenseite an dem Ventilfuß anliegt, kann das Laserlicht dadurch den Schlauch durchdringen, ohne dass das Material des Schlauchs allzu stark erwärmt wird. Das Material des Ventilfußes wird hingegen im Vergleich zu dem Material des Schlauchs sehr stark erwärmt und schmilzt auf, so dass an der Verbindungsfläche zwischen dem Ventilfuß und der Außenseite des Schlauchs eine Schweißverbindung entsteht. Der aus, insbesondere sehr dünnem thermoplastischem Polymer gebildete Schlauch kann dadurch prozesssicher mit dem, insbesondere aus etwas dickerem Material bestehenden, Ventilfuß verbunden werden, ohne dass zu befürchten ist, dass das Laserlicht das Material des Schlauchs so stark erhitzt, dass dieses durchgängig aufschmilzt und dabei löchrig wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Schlauchs gelöst, bei dem das Verschweißen eines Ventilfußes mit einer Außenwand des Schlauchs mittels Laserlicht erfolgt.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Auflegen des Schlauchs auf eine dem ersten Ende des Ventilschafts abgewandte Unterseite des Ventilfußes, so dass zwei Materiallagen des Schlauchmaterials aneinanderliegen, und das Beaufschlagen der Unterseite des Ventilfußes mit Laserlicht durch die beiden Materiallagen hindurch.
Auf diese Weise lassen sich der Ventilfuß und der Schlauch prozesssicher miteinander verbinden. Durch das Laserlicht erhitzt wird hauptsächlich nur das Material des Ventilfußes, so dass nicht zu befürchten ist, dass die beiden aufeinanderliegenden Materiallagen des Schlauchmaterials beim Bestrahlen mit Laserlicht miteinander verkleben oder gar verschweißt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Fokussieren des Laserlichts auf die Unterseite des Ventilfußes vorgesehen.
Nur der Ventilfuß wird dadurch mit der sehr hohen Energie pro Fläche des fokussierten Laserstrahls beaufschlagt, wohingegen die aufeinanderliegenden Materiallagen des Schlauchmaterials von noch nicht so stark fokussiertem Laserlicht durchdrungen werden und bereits aus diesem Grund weniger stark erwärmt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine abschnittsweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schlauchs für einen Fahrradreifen, wobei die Schnittebene durch eine Ventilfußanordnung verläuft,
2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ventilfußanordnung während eines Zwischenschritts der Montage,
3 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 2,
4 eine Draufsicht auf die Ventilfußanordnung der 2,
5 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 4,
6 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Ventilfußanordnung während eines weiteren Zwischenschritts der Montage,
7 eine Schnittansicht der Ventilfußanordnung während eines noch weiteren Zwischenschritts der Montage und
8 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schlauchs beim Verbinden mit einer Ventilfußanordnung.

1 zeigt abschnittsweise einen erfindungsgemäßen Schlauch 10 für einen Reifen. Der Schlauch 10 ist gemäß der dargestellten Ausführungsform für einen Fahrradreifen vorgesehen. Der Schlauch 10 weist ein torusförmiges Schlauchelement 12 aus thermoplastischem Polymer auf. Das Schlauchelement 12 ist aus einem Schlauchstück mit zwei Enden hergestellt, wobei die zwei Enden luftdicht miteinander verschweißt werden, insbesondere wie dies in der deutschen Patentschrift DE 10 2018 202 798 B4 beschrieben ist.
Eine Wandung des Schlauchelements 12 weist eine Durchgangsöffnung 14 auf, die beispielsweise ausgestanzt ist und über die Zugang zu einem Innenraum 16 des Schlauchs geschaffen ist. Auf die Außenwand des Schlauchelements 12 ist eine erfindungsgemäße Ventilfußanordnung 20 aufgesetzt und luftdicht mit der Außenwand des Schlauchs so verbunden, dass dadurch ein Zugang über die Durchgangsöffnung 14 in den Innenraum 16 des Schlauchelements 12 geschaffen ist. Die Ventilfußanordnung 20 weist einen Ventilschaft 22 auf, der mit einer Durchgangsöffnung versehen ist. Über den Ventilschaft 22 kann der Innenraum 16 des Schlauchelements 12 mit Luft oder sonstigem Gas befüllt und auch wieder entleert werden. An einem in 1 nicht dargestellten oberen Ende des Ventilschafts 22 ist in üblicher Weise ein Ventil vorgesehen.
Die Ventilfußanordnung 20 weist einen Ventilfuß 24 auf, der mit dem Ventilschaft 22 verbunden ist. Der Ventilschaft 22 ist luftdicht mit dem Ventilfuß 24 verbunden und der Ventilfuß 24 ist wiederum luftdicht mit der Außenseite des Schlauchs 12 verbunden und so angeordnet, dass die Durchgangsöffnung des Ventilschafts 22 oberhalb der Durchgangsöffnung 14 im Schlauchelement 12 mündet.
Der Ventilfuß 24 weist ein Außenteil 26 mit einem domartigen Aufsatz 28 und einem tellerartigen Befestigungsteil 30 auf. Eine in 1 unten liegende Seite des tellerartigen Befestigungsteils 30 ist mit der Außenseite des Schlauchelements 12 luftdicht verbunden. Der domartige Aufsatz 28 ist einstückig mit dem tellerartigen Befestigungsteil 30 ausgeführt und ragt vom tellerartigen Befestigungsteil 30 ab. In dem domartigen Aufsatz 28 ist eine Verstärkungshülse 32 angeordnet, die sich über die gesamte Höhe des Außenteils 26 erstreckt. Eine in 1 unten liegende Unterseite der Verstärkungshülse 32 liegt somit am Rand der Durchgangsöffnung 14 an der Außenseite des Schlauchelements 12 an.
Eine Durchgangsöffnung im Ventilfuß 24 ist mittels der Verstärkungshülse 32 gebildet. In diese Durchgangsöffnung ist der Ventilschaft 22 mit seinem zweiten Ende, das in 1 unten liegt, eingesetzt. Ein erstes, dem zweiten Ende gegenüberliegendes Ende des Ventilschafts 22 ist in 1 nicht dargestellt. In das nicht dargestellte erste Ende wird beispielsweise ein Ventil eingesetzt.
Der Ventilschaft 22 ist bei der dargestellten Ausführungsform aus Aluminium hergestellt und weist in einem ersten Bereich, der vom ersten Ende ausgeht, ein Außengewinde auf. Auf das Außengewinde kann beispielsweise eine Mutter aufgeschraubt werden, um den Ventilschaft gegen Verschiebung an einer radial innenliegenden Innenfläche einer Felge zu sichern. Auf das in 1 nicht dargestellte erste Ende kann beispielsweise eine Staubkappe aufgeschraubt werden.
Der Ventilschaft 22 weist einen umlaufenden Vorsprung 34 auf, der auf einer Oberseite des domartigen Aufsatzes 28 aufliegt. Der Ventilschaft 22 kann infolgedessen nur so weit in eine Durchgangsöffnung im Ventilfuß 24 eingeschoben werden, bis eine Unterseite des umlaufenden Vorsprungs 34 auf einer Oberseite des Ventilfußes 24 aufliegt.
Der umlaufende Vorsprung 34 ist an seiner Unterseite, die in 1 dem Ventilfuß 24 zugewandt ist, mit einer umlaufenden Rinne 36 versehen, in die ein Dichtungsring 38 eingelegt ist. Im fertiggestellten Zustand des Schlauchs 10 wird der Dichtungsring 38 zwischen einer Oberseite der Verstärkungshülse 32 und dem umlaufenden Vorsprung 34 des Ventilschafts 22 zusammengepresst. Der Dichtungsring 38 dichtet dadurch eine Verbindungsfläche zwischen einer Unterseite des umlaufenden Vorsprungs 34 des Ventilschafts 22 und einer Oberseite des Ventilfußes 24 luftdicht ab.
An seinem zweiten Ende, das in 1 unten dargestellt ist, ist der Ventilschaft 22 nach außen aufgeweitet und zusätzlich um 90° radial nach außen umgebördelt. Der Ventilschaft dringt dadurch im Bereich des zweiten Endes und in einem sich unmittelbar an das zweite Ende anschließenden Bereich ein Stück weit in das Material der Verstärkungshülse 32 ein. Der Ventilschaft 22 ist dadurch in mechanisch hoch belastbarer Weise an der Verstärkungshülse 32 gesichert und die Verbindung zwischen dem Ventilschaft 22 und dem Ventilfuß 24 kann dadurch auch luftdicht ausgebildet werden. Die Verstärkungshülse 32 ist wiederum fest mit dem domartigen Aufsatz 28 verbunden. Die Verstärkungshülse 32 kann stoffschlüssig mit dem Außenteil 26 verbunden sein, beispielsweise eingeklebt sein. Vorteilhafterweise ist der Ventilfuß 28 aber in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt, wobei eine erste Komponente das Außenteil 26 bildet und eine zweite Komponente die Verstärkungshülse 32.
Das Außenteil 26 ist aus thermoplastischem Polymer (TPU) gebildet und kann dadurch beispielsweise mittels einer Schweißverbindung mit der Außenseite des Schlauchelements 12 verbunden werden, beispielsweise mittels Laserschweißung. Die Verstärkungshülse 32 besteht aus faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise faserverstärktem thermoplastischem Polymer. Eine Verbindung der Verstärkungshülse 32 mit dem Außenteil 26 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Außenteil 26 und Verstärkungshülse 32 in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren als einstückiges Teil gefertigt werden. In jedem Fall ist eine Verbindung zwischen einer Außenseite der Verstärkungshülse 32 und einer Innenwand einer Durchgangsöffnung im domartigen Aufsatz 28 des Außenteils 26 luftdicht ausgeführt. Das Außenteil 26 ist aus weichem TPU hergestellt mit einer Shore-Härte zwischen 70A und 90A. Die Verstärkungshülse 32 ist aus härterem Material mit einer Shore-Härte zwischen 60D und 90D hergestellt.
Es ist in 1 zu erkennen, dass das zweite Ende des Ventilschafts 22 nicht nur um 90° umgebördelt wird, sondern darüber hinaus auch noch konisch aufgeweitet wird. Dadurch lässt sich die Luftdichtheit und die mechanische Verbindung zwischen dem Ventilschaft 22 und dem Ventilfuß 24 noch weiter verbessern.
Vor dem Zusammenbau ist der Abschnitt des Ventilschafts 22, der in 1 unterhalb des umlaufenden Vorsprungs 34 liegt, zylindrisch ausgeführt und weist dabei einen Durchmesser auf, der geringfügig über dem Innendurchmesser der Verstärkungshülse 32 liegt. Der Abschnitt des Ventilschafts 22 unterhalb des umlaufenden Vorsprungs 34 wird infolgedessen in die Verstärkungshülse 32 eingepresst, so dass eine Presspassung zwischen der Verstärkungshülse 32 und dem Ventilschaft 22 vorliegt. Dies ist in 1 durch eine schmale Überdeckung zwischen einer Außenwand des Ventilschafts 22 und einer Innenwand der Verstärkungshülse 32 angedeutet.
2 zeigt eine Seitenansicht der Ventilfußanordnung 20 während eines Zwischenschritts der Montage der Ventilfußanordnung 20. Der Ventilschaft 22 ist bereits ein Stück weit in die Durchgangsöffnung des Ventilfußes 24 eingesetzt worden, so dass das untere, zweite Ende des Ventilschafts 22 in 2 verdeckt ist. 2 lässt erkennen, dass ein unterhalb des umlaufenden Vorsprungs 34 des Ventilschafts 22 liegender Abschnitt 40 des Ventilschafts 22 zylindrisch ausgebildet ist.
Es ist in 2 bereits angedeutet, dass ein Umfang des Abschnitts 40 von einer Kreisform abweicht.
3 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 2. In dieser Schnittansicht ist zu erkennen, dass der Außenumfang des Abschnitts 40 des Ventilschafts 22 achteckig ausgeführt ist. Ein Innenumfang des Abschnitts 40 ist hingegen kreisförmig ausgeführt. Der Abschnitt 40 wird in die Durchgangsöffnung der Verstärkungshülse 32 eingepresst. Jedenfalls im eingepressten Zustand erhält die Innenwand der Durchgangsöffnung der Verstärkungshülse 32 dadurch ebenfalls einen achteckigen Umfang. Die Durchgangsöffnung der Verstärkungshülse 32 kann aber auch ebenfalls achteckig ausgeführt werden. Wie ausgeführt wurde, wird der Abschnitt 40 des Ventilschafts 22 mittels einer Presspassung in der Durchgangsöffnung der Verstärkungshülse 32 verankert.
Die Schnittebene A-A läuft durch den domartigen Aufsatz 28 des Außenteils 26 des Ventilfußes 24.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Ventilfußanordnung 20 der 2, also während eines Zwischenschritts der Montage und bevor der Abschnitt 40 des Ventilfußes 22 in die Durchgangsöffnung des Ventilfußes 24 eingepresst wird. In der Ansicht der 4 ist das erste, obere Ende des Ventilschafts 22 zu erkennen, in das ein Ventil eingesetzt werden kann, sowie der umlaufende Vorsprung 34.
5 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 4. Der Abschnitt 40 des Ventilschafts 22 ist bereits ein Stück weit in die Durchgangsöffnung des Ventilfußes 24 und damit in die Durchgangsöffnung der Verstärkungshülse 32 eingepresst worden. In 5 ist angedeutet, dass der Außendurchmesser des Abschnitts 40 geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Verstärkungshülse 32. Wie anhand der 2 und 3 erläutert wurde, weicht der Außenumfang des Abschnitts 40 des Ventilschafts 22 von einer Kreisform ab und ist bei der dargestellten Ausführungsform achteckig ausgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Innenumfang der Verstärkungshülse 32 vor dem Einpressen des Abschnitts 40 des Ventilschafts 22 kreisförmig, siehe 5.
Auf einer Unterseite des umlaufenden Vorsprungs 34 des Ventilschafts 22, der im Zustand der 5 dem Ventilfuß 24 zugewandt ist, ist der Dichtungsring 38 im noch nicht komprimierten Zustand angeordnet. Dies ist daran zu erkennen, dass ein Querschnitt des Dichtungsrings 38 noch kreisförmig ist. Der Dichtungsring 38 ist in der Rinne 36 an der Unterseite des umlaufenden Vorsprungs 34 angeordnet.
6 zeigt eine Schnittansicht der Ventilfußanordnung 20 während eines weiteren Zwischenschritts der Montage, der auf den in 5 dargestellten Zwischenschritt folgt. Der Ventilfuß 22 ist nun so weit in die Durchgangsöffnung des Ventilfußes 24 eingepresst worden, dass der umlaufende Vorsprung 34 auf einer Oberseite des domartigen Aufsatzes 28 und auf einer Oberseite der Verstärkungshülse 32 aufliegt. In diesem Zustand ist der Dichtungsring 38 bereits komprimiert worden, was an dem in 6 ovalen Querschnitt des Dichtungsrings 38 zu erkennen ist.
Um den Ventilschaft 22 nun in der in 6 dargestellten Position zu sichern, wird das in 6 unten erkennbare zweite Ende des Ventilschafts 22 konisch aufgeweitet und nach außen umgebördelt.
Dies erfolgt mittels eines Dorns 42, der in das zweite Ende des Ventilschafts 22 eingeschoben wird. Der Dorn 42 kann sich während des Einführens drehen, kann aber auch nur axial in Richtung auf den Ventilschaft 22 verschoben werden.
Der Dorn 42 weist eine allgemein konische Außenfläche 44 auf, die aber mit zwei umlaufenden Erhebungen versehen ist. Diese beiden Erhebungen sind auf einem kegelstumpfförmigen Grundkörper angeordnet.
Der Dorn 42 wird nun in das zweite Ende des Ventilschafts 22 eingedrückt und bewirkt dadurch ein Umbördeln des zweiten Endes um 90° radial nach außen. Der Dorn 42 wird in das zweite Ende des Ventilschafts 22 eingedrückt, bis eine Anschlagfläche 46, die die Arbeitsfläche 44 umgibt, an einer Unterseite des Ventilfußes 24 anliegt.
Dieser Zustand ist in einer Schnittansicht in 7 dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass eine weitere Bewegung des Dorns 42 in das zweite Ende des Ventilschafts 22 hinein nun durch das Anliegen der Anlagefläche 46 an einer Unterseite bzw. einem unteren Ende des Außenteils 26 und der Verstärkungshülse 32 gestoppt ist. Durch die Arbeitsfläche 44 wurde das zweite Ende des Ventilschafts 22 um 90° nach außen umgebördelt und ist dadurch in das Material der Verstärkungshülse 32 eingedrungen. Durch das Umbördeln um 90° radial nach außen hat sich zwischen dem Abschnitt 40 des Ventilschafts 22 und der Verstärkungshülse 32 ein Hinterschnitt 48 gebildet, der nun verhindert, dass der Ventilschaft 22 in 7 nach oben, aus der Verstärkungshülse 32 herausgezogen werden kann. Eine Bewegung des Ventilschafts 22 in 7 nach unten, also weiter in die Verstärkungshülse 32 hinein, wird durch den umlaufenden Vorsprung 34 verhindert. Mit anderen Worten ist der Ventilschaft 22 im Zustand der 7 gegen eine Bewegung nach unten sowie gegen eine Bewegung nach oben an dem Ventilfuß 24 gesichert. Eine Verdrehung des Ventilschafts 22, also um eine Drehachse, die in der Durchgangsöffnung des Ventilschafts 22 verläuft, wird durch den von einer Kreisform abweichenden Umfang des Abschnitts 40 des Ventilschafts 22 verhindert, wie bereits anhand der 2 und 3 erläutert wurde.
Der Ventilschaft 22 ist dadurch in mechanisch hoch belastbarer Weise mit dem Ventilfuß 24 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Ventilschaft 22 und dem Ventilfuß 24 ist darüber hinaus luftdicht bzw. gasdicht, da zum einen der Abschnitt 40 des Ventilschafts 22 in die Verstärkungshülse 32 eingepresst wird und dann durch das Umbördeln das zweite Ende des Ventilschafts 22 radial nach außen gegen die Verstärkungshülse 32 gedrückt wird und ein Stück weit in das Material der Verstärkungshülse 32 eindringt. Darüber hinaus sorgt auch noch der im zusammengebauten Zustand der Ventilfußanordnung 20 komprimierte Dichtring 38 für eine luftdichte Abdichtung der Verbindung zwischen dem Ventilschaft 22 und dem Ventilfuß 24.
Ausgehend vom Zustand der 7 wird der Dorn 42 aus der Durchgangsöffnung des Ventilschafts 22 herausgezogen und die Ventilfußanordnung 20 ist dann fertiggestellt. Anschließend wird der Ventilfuß mit der Außenseite des Schlauchelements 12 verschweißt, um den in 1 dargestellten fertiggestellten Zustand des Schlauchs 10 zu erreichen. Das Verbinden der Ventilfußanordnung 20 mit dem Schlauchelement 12 wird mittels Verschweißen mit Laserlicht durchgeführt. Hierzu wird, siehe 8, die Ventilfußanordnung 20 in einer geeigneten Halterung, die in 8 nicht dargestellt ist, befestigt und das Schlauchelement 12 wird so gegen die in 8 unten angeordnete Unterseite des Ventilfußes 24 gedrückt, dass die Außenseite der in 8 oberen Materiallage flächig an der Unterseite des tellerartigen Befestigungsteils 30 des Ventilfußes 24 anliegt. Das Andrücken des Schlauchelements 12 an die Unterseite des Ventilfußes 24 kann mittels eines Anpresselements 50 erfolgen, das aus für das Laserlicht, das zum Verschweißen des Ventilfußes 24 mit dem Schlauchelement 12 verwendet wird, transparenten Material besteht oder das zumindest ein Fenster aus für das Laserlicht transparentem Material aufweist. Die Anpressplatte 50 kann beispielsweise aber auch Durchgangsöffnungen aufweisen, so dass gegebenenfalls nur innerhalb der Durchgangsöffnungen eine Verschweißung vorgenommen wird.
Die Ventilfußanordnung 20 wird im Zustand der 8 mit Laserlicht 52 beaufschlagt. Die Pfeile 52 symbolisieren lediglich das Laserlicht. Beispielsweise wird lediglich ein einziger Laserstrahl verwendet, der dann über die Fläche des tellerartigen Befestigungsteils 30 verfahren wird, bis eine luftdichte Verschweißung zwischen der Außenseite der in 8 oberen Materiallage des Schlauchelements 12 und der Unterseite des tellerartigen Befestigungsteils 30 des Ventilfußes 24 bewirkt ist.
Um zu verhindern, dass durch das Laserlicht 52 auch die beiden Materiallagen des Schlauchelements 12 miteinander verschweißt werden, besteht zum einen das Schlauchelement 12 aus einem thermoplastischen Polymer, das für das verwendete Laserlicht 52 weitgehend transparent ist. Das tellerartige Befestigungsteil besteht hingegen aus einem thermoplastischen Polymer, das das verwendete Laserlicht 52 absorbiert. Beim Bestrahlen mit Laserlicht 52 wird dadurch hauptsächlich die Unterseite des tellerartigen Befestigungsteils 30 erwärmt. Darüber hinaus wird ein Fokus eines Laserstrahls aus dem Laserlicht 52 so fokussiert, dass die höchste Energiedichte genau an der Grenzfläche zwischen dem tellerartigen Befestigungsteil 30 und dem Schlauchelement 12 vorliegt. Im Bereich dieser Grenzfläche wird dann das Material des tellerartigen Befestigungsteils 30 und das Material des Schlauchelements 12 stark erhitzt und stoffschlüssig mittels Verschweißen miteinander verbunden.
Die Erfindung ermöglicht es, auch an extrem leichtgewichtigen dünnen Schläuchen aus thermoplastischem Material einen Ventilfuß sicher zu befestigen, so dass der Ventilfuß und insbesondere der Ventilschaft des Ventilfußes mechanisch hoch belastbar und dabei luftdicht mit dem Ventilfuß bzw. dem Schlauch verbunden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2018 202 798 B4 [0002, 0048]

Claims

Ventilfußanordnung (20) für einen Schlauch eines Reifens, insbesondere für einen Schlauch für einen Fahrradreifen, mit einem Ventilfuß (24), der mit einem Schlauch (12) verbindbar ist, einem rohrartigen Ventilschaft (22), der mit dem Ventilfuß (24) verbunden ist, wobei der Ventilschaft in eine Durchgangsöffnung des Ventilfußes (24) eingesetzt ist, wobei der Ventilschaft (22) aus Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilfuß (24) ein Außenteil (26) mit einem domartigen Aufsatz (28) und einem tellerartigen Befestigungsteil (30) zum Befestigen an dem Schlauch (12) aufweist und dass in dem domartigen Aufsatz (28) eine Verstärkungshülse (32) angeordnet ist, die die Durchgangsöffnung des Ventilfußes (24) zum Einsetzen des Ventilschafts (22) definiert.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilfuß (24) wenigstens abschnittsweise aus thermoplastischem Polymer (TPU) und der Ventilschaft (22) aus Metall gebildet ist.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (22) aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet ist.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (26) aus thermoplastischem Polymer (TPU) und die Verstärkungshülse (32) aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem thermoplastischem Polymer, gebildet ist.
Ventilfußanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (22) einen umlaufenden Vorsprung (34) aufweist, der auf einer Oberseite des domartigen Aufsatzes (28) aufliegt.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Unterseite des umlaufenden Vorsprungs (34) und der Oberseite des domartigen Aufsatzes (28) ein Dichtungsring (38) angeordnet ist.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Vorsprung (34) an seinem, dem Ventilfuß (24) zugewandten Ende, eine umlaufende Ausnehmung (36) zum abschnittsweisen Aufnehmen des Dichtungsrings (38) aufweist.
Ventilfußanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der domartige Aufsatz (28) sich in Richtung auf das erste Ende des Ventilschafts (22) zu verjüngt.
Ventilfußanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (22) ein erstes Ende zum Einbauen eines Ventils und ein zweites Ende aufweist, das in die Durchgangsöffnung im Ventilfuß (24) eingesetzt ist, wobei der Ventilschaft (22) am zweiten Ende radial nach außen umgebördelt ist.
Ventilfußanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (22) in dem Bereich (40), der in die Verstärkungshülse (32) eingesetzt ist, einen von einer Kreisform abweichenden, insbesondere mehreckigen, sechseckigen, achteckigen oder polylobularen, Umfang aufweist.
Ventilfußanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (32) einen von einer Kreisform abweichenden, insbesondere mehreckigen, sechseckigen, achteckigen oder polylobularen Innenumfang aufweist.
Ventilfußanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (22) in dem Bereich, in dem er in die Verstärkungshülse (32) eingesetzt ist, mittels einer Presspassung in der Verstärkungshülse (32) gehalten ist.
Ventilfußanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse ein Innengewinde und/oder der Ventilschaft in dem Bereich, der in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, ein Außengewinde aufweist.
Ventilfußanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft in dem Bereich, in dem er in die Verstärkungshülse eingesetzt ist, sich zum zweiten Ende hin konisch verjüngend ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Ventilfußanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einsetzen eines zweiten Endes eines Ventilschafts (22) in eine Durchgangsöffnung im Ventilfuß (24).
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Umbördeln des zweiten Endes des Ventilschafts (22).
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Umbördeln des zweiten Endes des Ventilschafts (22) um 90 Grad radial nach außen.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch Aufweiten des sich an das zweite Ende anschließenden Endbereichs des Ventilschafts (22) in radialer Richtung nach außen.
Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch konisches Aufweiten des Endbereichs des Ventilschafts (22), der sich an das zweite Ende anschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 19, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Umbördeln und Aufweiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch Umbördeln und Aufweiten mittels Einführens eines Dorns (42) in das zweite Ende des Ventilschafts (22).
Schlauch (10) für einen Reifen, insbesondere Schlauch für einen Fahrradreifen, wobei der Schlauch aus thermoplastischem Polymer besteht und eine Ventilfußanordnung (20) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 mit dem Schlauch verbunden ist, wobei der Ventilfuß (24) der Ventilfußanordnung (20) mit einer Außenseite des Schlauchs (12) verschweißt ist.
Schlauch für einen Reifen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (12) und der Ventilfuß (24) mittels Laser verschweißt sind, wobei der Schlauch (12) aus thermoplastischem Polymer gebildet ist, das für das verwendete Laserlicht transparent ist, und wobei wenigstens das Außenteil (28) des Ventilfußes (24) aus thermoplastischem Polymer gebildet ist, das das verwendete Laserlicht absorbiert.
Verfahren zum Herstellen eines Schlauchs nach einem der Ansprüche 22 bis 23, gekennzeichnet durch Verschweißen eines Ventilfußes (24) mit einer Außenwand des Schlauchs (12) mittels Laserlicht.
Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Auflegen des Schlauchs (12) auf eine dem ersten Ende des Ventilschafts (22) abgewandte Unterseite des Ventilfußes (24), so dass zwei Materiallagen des Schlauchmaterials aneinanderliegen und Beaufschlagen der Unterseite des Ventilfußes (24) mit Laserlicht durch die beiden Materiallagen hindurch.
Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Fokussieren des Laserlichts auf die Unterseite des Ventilfußes (24).