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Pflaster für die Reparatur von Fahrzeugreifen
Die Erfindung befasst sich mit Reparaturpflastern für Fahrzeugreifen. Derartige Pflaster sollen eine Schadensstelle an einem Fahrzeugreifen, z. B. ein Loch oder einen Riss, nach entsprechender bekannter, die Reinigung und das Aufrauhen einschliessender Vorbereitung abdecken und den durch die Schadensstelle unterbrochenen Aufbau der den Reifen verstärkenden Karkasse überbrücken. Alle bekannten Reifenpflaster weisen, was Form, Aufbau und verwendetes Material anbetrifft, die gleichen Grundmerkmale auf.
Sie bestehen aus einem aus unvulkanisiertem oder vulkanisiertem Kautschuk gebildeten Pflasterkörper, der in sich je nach Pflastergrösse mehrere Verstärkungseinlagen aufnimmt, und gegebenenfalls einer an der zur Aufbringung bestimmten Fläche angebrachten sogenannten Verbindungsschicht aus unvulkanisiertem Kautschuk, die im Wege der Warm- oder Kaltvulkanisation die feste Verbindung zwischen dem Pflasterkörper und dem zu reparierenden Reifen schafft.
Die Festigkeit des Pflasterkörpers wird durch die Verstärkungseinlagen aus gummiertem Cordfadenstoff, d. h. durch die in die Gummimasse eingebetteten, parallel nebeneinanderliegenden Cordfäden der einzelnen Lagen bestimmt, und in dem Bestreben, in mehreren Richtungen die Zugfestigkeit der Cordfäden auszunutzen, bilden jeweils zwei Cordlagen einen Kreuzverband, in dem die Fadenrichtung der einen Lage die der andern kreuzt. Durch den so geschaffenen, in einem Pflaster oft mehrfach übereinan- derverwendeten Kreuzverband soll die Festigkeit an derüberbrtickung derschadensstelle erreicht werden, die den auftretenden Zugbeanspruchungen in der jeweiligen Fadenrichtung des Reifens standhält und die das Entstehen von Beulen an der Schadensstelle durch den Innendruck des Reifens verhindert.
Da für grosse Schadensstellen und Reifen verhältnismässig viele Verstärkungslagen aus Cordfadenstoff übereinander für erforderlich angesehen werden, werden die Pflaster verhältnismässig stark und umfangreich. Die damit verbundene grosse Masse führt zu Unwuchterscheinungen und zu unerwünschten hohen Temperaturen an der Schadensstelle.
Es ist bekannt, eine erhöhte Festigkeit des Pflasterkörpers durch Verstärkungseinlagen aus Metallgeflesh, zu erreichen. Derartige Pflaster konnten sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen, u. zw. vor allem deshalb, weil das unterschiedliche Dehnungsverhalten zwischen dem Reifen und dem Drahtgeflecht einerseits und dem das Geflecht aufnehmenden Gummi anderseits zu Trennungserscheinungen führt. Ein die Schadensstelle fest verschliessendes Reparaturpflaster muss zwar einerseits in dem den Schaden abdekkenden Bereich fest und steif sein, anderseits aber eine gewisse Dehnung in seinen Randzonen aufweisen, weil auf das Pflaster im Fahrbetrieb infolge der Walkbewegungen des Reifens eine ständig wechselnde Zug- und Schubspannung ausgeübt wird, die vor allem in der Randzone angreift und hier zuerst zu einer Ablösung oder Zerstörung führen kann.
Pflaster mit Verstärkungseinlagen aus Cordfadenstoff weisen in Richtung der Fäden eine hohe Zugfestigkeit auf, die an und für sich erwünscht ist, wogegen in einer Richtung rechtwinkelig hiezu Cordfadenstoff ausserhalb des Kreuzverbandes keine Festigkeit besitzt, da jeder in dieser Richtung angreifende Zug nur von der die Cordfäden verbindenden Gummierung aufgenommen werden kann.
Die auf einen gefahrenen Reifen wirkenden und damit sich auch auf ein eingebautes Pflaster übertragenden Zug- und Schubbeanspruchungen sind sehr komplexer Natur, da sie nicht nur durch das in Umfangsrichtung geschehende Abrollen des Reifens auf der Fahrbahn, sondern auch durch ein Breitdrücken desselben an
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der Fahrbahnoberfläche und insbesondere beim Durchfahren von Kurven durch auftretende Seitendrück erzeugt werden, und es entstehen, wie dem Fachmann bekannt, insbesondere an den Rändern der Ver stärkungseinlagen häufig Beanspruchungen einer Grösse, denen die die Cordfäden zusammenhalten Gummierung nicht gewachsen ist. Es bilden sich überall dort, wo sich nur eine keinen Verband mit an dem Lagen bildende Cordlage befindet, also insbesondere an den Rändern der Verstärkungseinlagen, Ein risse.
Die Gefahr der Rissbildung bei den bekannten Pflastern wird noch dadurch erhöht, dass an den Rand stellen die Gummieinbettung und der überstehende Gummirand eine weitaus höhere Dehnung hat als de Cordfadenstoff. Die an den Rändern angreifende Kraft und der grosse Festigkeitssprung dort, wo die Cord fäden enden und nur noch die Gummieinbettung vorhanden ist, führt dazu, dass das Pflaster an den Ende der Cordfäden vom Gummi abreisst oder sich die Verstärkungslage vom Hüllgummi trennt. Besonders ge fährdet6 Steilen sind bei all den Pflastern, die einen kreuz- oder sternförmig aufgebauten Verstärkungs kern besitzen, auch die Ecken, welche sich durch den über Kreuz gelegten Aufbau der einzelnen Cord bahnen- oder Laschen in den offenen Wirkein ergeben.
Derartige Einrisse und Trennungen, die sich na turgemäss in kurzer Zeit auf den die Verstärkungseinlagen einhüllende Gummi in Form von Einrissen de Pflasterkörpers übertragen, können den im Reifen gefahrenen Schlauch scheuern oder einzwicken, wa zum Aufreissen des Schlauches und Platzen des Reifens führen kann. Ausserdem löst sich das Pflaster, so fern erst irgend ein Einriss aufgetreten ist, vom Rand aus nach innen ab. Auch bei schlauchlosen Reifen is die Beschädigung des Pflasters sehr nachteilig, weil Pressluft über die durch das Aufrauhen freigelegte ! Cordfäden in die Karkasse eindringen kann. Diese in die Karkasse eindringende Pressluft, welcher zunächs der Weg nach aussen versperrt ist, führt zu Gewebeseparierungen und hebt schliesslich im weiteren Nachdringen der Pressluft den Protektor von der Karkasse ab.
Einrisse in den Verstärkungslagen aus Cordfadenstoff und gegebenenfalls auch eine Separierung der selben innerhalb des Aufbaues des Verstärkungskernes werden ferner durch eine als "Scherwirkung" be zeichnete Beanspruchung des Pflasters an der Schadensstelle begünstigt. Es lässt sich leicht vorstellen, dal die in verschiedenen Richtungen wirkenden Schub- und Zugbeanspruchungen innerhalb der Verstärkung einlagen, in denen die Cordfäden quer nur durch Gummi zusammengehalten sind, zu einer Paralleler schiebung derselben führen können, so dass beispielsweise eine als Rechteck angenommene Verstärkung lage in ein Parallelogramm mit ständig wechselnder Schräge der Schmalseiten übergeführt wird.
Diese Scherwirkung, der auch in gewissem Sinne die Verstärkungslagen der Karkasse eines Reifen ausgesetzt sind, ist besonders stark an einer Schadensstelle, weil dort der Verstärkungsverband im Reifei
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Erwär-mung. Dem Fachmann ist bekannt, dass jede höhere Erwärmung, auch in einem unbeschädigten Reifen schädlich ist, ganz besonders aber die örtliche Erwärmung an Schadensstellen.
Das Pflaster nach der Erfindung beseitigt die vorstehend angegebenen Nachteile. Die mit der Erfindung zusammenhängende Probleme, die darin bestehen, die Festigkeit verstärkender Einlagen aus Cordfaden' stoff auszunutzen, aber insbesondere ausserhalb des Verstärkungskernes und an den Enden des Cordfaden' stoffes und der sie einhüllende Gummischichten entstehende, überhöhte Dehnungen abzufangen und allmählich der Dehnung des Randgummis anzugleichen sowie die schädliche Wirkung überhöhter Spannungen. die zum Einreissen der Verstärkungslagen führen können, zu eliminieren, werden erfindungsgemäss durcl einen besonders sinnvollen Aufbau des Verstärkungskernes gelöst, in dem Mittel vorhanden sind, die erhöhte Spannungen aufnehmen und ableiten.
Hiezu schlägt die Erfindung vor, dass der Verstärkungskörpej aus einem Verstärkungskern aus einzelnen im Winkel zueinander angeordneten Lagen aus gummierten Cordfadenstoff und mindestens einer ihn allseitig überragenden Lage aus gummiertem Gewebe (Gewebelage) besteht.
Die Cordfäden können, wie bekannt, in Anpassung an die zu reparierenden Reifensorten sowohl aus Nylon- als auch aus Rayoncord bestehen. Die Erfindung sieht ferner vor, in einem Pflaster sowohl Fäder aus Nylon- als auch solche aus Rayoncord zu kombinieren, z. B. in der Form, dass eine Verstärkungslasche aus Nyloncord mit einer aus Rayoncord abwechselt, oder z. B. derart, dass in einer Lasche Nylonund Rayonfäden einzeln oder gruppenweise abwechseln.
Auf diese Weise kann man sich die höhere Reissfestigkeit des Nyloncords bei höheren Temperaturen und die Vorteile der geringeren Dehnung des Rayoncords gleichzeitig zu Nutze machen und vermeiden, dass in einen Reifen, dessen Karkasse, z. B. nu : Rayoncord aufweist, ein Pflaster eingesetzt wird, das nur den anders wirkenden Nyloacord enthält.
Die gemischte Verwendung von Rayon- und Kunststoffäden ist zwar bei der Herstellung von schlauchlosen Reifen bereits bekannt, doch handelt es sich dabei nicht um den eigentlichen Karkassenaufbau, sondern UIT. die Verstärkung des an der Felge anliegenden Teiles durch ein weitmaschiges Gitter aus in Umfangsrichtung verlaufenden Rayoncord- und in Radialrichtung diese kreuzenden Kunststoffäden.
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Die erfindungsgemässen Pflaster sind vorzugsweise in Anpassung an die Wölbung der Karkasse bombiert ausgebildet, d. h. sie weisen in zwei zueinander senkrechten Richtungen einen gekrümmten Querschnitt auf, wie dies bei viereckigen Pflastern bereits vorgeschlagen wurde.
Die Pflaster können an sich in bekannter Weise mit Greiferlaschen versehen sein, die erfindungsgemäss so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie an Stelle der bereits bekannten Hinweise auf dem Pflasterkörper die Einbaurichtung des Pflasters angeben, so dass auf entsprechende Aufdrucke oder Prägungen verzichtet werden kann.
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hinzuweisen, dass die Form des Pflasters und seines Verstärkungskernes bzw. der den Verstärkungskern bildenden Lagen beliebig sein kann. Die Lagen können z. B. Kreis-, Rechteck-, Rauten- oder Streifenform haben. Ebenso können die Schichten oder Lagen, aus denen das Pflaster aufgebaut ist, für den Einbau in den Reifen mittels Heissvulkanisation aus unvulkanisiertem Gummi bestehen, oder die einzelnen Lagen können in einer Form oder einem Wickel zusammenvulkanisiert und zu einem Pflaster ausgeformt werden.
Die Zeichnungen stellen nur beispielsweise eine bevorzugte und heutzutage in vielfacher Abwandlung verwendete Pflasterform dar, bei der der Verstärkungskern aus kreuz-oder sternförmig übereinander gelegten Streifen aus Cordfadenstoff besteht und der Verstärkungskörper in einem Pflasterkörper aus vulkanisiertem Kautschuk und im Querschnitt bombierter Form eingebettet ist. Ein solches Pflaster mit einem ausvulkanisierten Pflasterkörper ist für die Reparatur durch Kaltvulkanisation oder Heissvulkanisation gleichermassen geeignet.
Es stellen dar : Fig. l sine Aufsicht auf einen Pflasterkörper nach der Erfindung einfacher Ausführungform ohne Gummi-Decklage, Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Pflasterkörper anderer Ausführungsform ohne Decklage, Fig. 3 eine Aufsicht auf einen weiterhin abgewandelten Pflasterkörper, bei dem die einzelnen Lagen von rechts nach links fortlaufend abgehoben sind, Fig. 4 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemässe weitere Ausführungsform, die die Herstellung besonders dünner Pflaster erlaubt, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines in besonderer Weise erfindungsgemäss gestalteten fertigen Pflasters.
In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Verstärkungskern bezeichnet, der aus zwei rechtwinkelig übereinandergelegten Verstärkungslagen 2 und 3 aus Cordfadenstoff besteht.
Die einzelnen Cordfäden sind in der Lage 3 mit 4 bezeichnet. Rechtwinkelig zur Richtung der Cordfäden wird der Zusammenhalt durch die die Zwischenräume ausfüllendeGummierungaufrecht erhalten. Die Schmalseiten der Verstärkungslagen 2 und 3 sind, wie bei 5 dargestellt, in an sich bekannter Weise stark abgerundet ausgebildet, um auf diese Weise Spannungsspitzen zu vermeiden.
Dieser Verstärkungskern 1 in Form eines Kreuzverbandes liegt auf einer Lage aus gummiertem Gewebe 6 auf, die den Verstärkungskern allseitig Uberragt und mit ihm zusammen den Verstärkungskörper bildet. Das aus Kette und Schuss bestehende Gewebe ist schematisch bei 7 dargestellt. Die Gewebelage 6 ist an ihrem Umfang 8 rosettenförmig gestaltet. Die Gewebelage 6 ihrerseits liegt auf einer die Aussenkontur des Pflasters bestimmenden Gummi-Unterlage 9 auf. Eine ebensolche hat man sich als Decklage vorzustellen.
Falls ein vorvulkanisiertes Pflaster für die Kaltvulkanisation hergestellt werden soll, sind alle Lagen bei der Herstellung des Pflasters in Mulden oder im Wickel zusammenvulkanisiert und ergeben einen Pflasterkörper bzw. zusammen mit der Verbindungsschicht ein Pflaster im Querschnitt bombierter Form mit einem auf Null auslaufenden Rand.
Während Cordfadenstoff in der Richtung seiner Fäden eine hohe Zugfestigkeit und geringe Dehnung
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Gewebe so hergestellt werden, dass es in zwei zueinander senkrechten Richtungen gleiche Zugfestigkeit und Dehnung besitzt. Durch die erfindungsgemässe Kombination von Cordfadenstoff und Gewebe wird erreicht, dass insbesondere an den Rändern der Cordlagen und in den Ecken 10 auftretende Überbeanspruchungen nicht zu schädlichen zerstörenden Spannungsspitzen führen können, diese Spannungen vielmehr von dem Gewebe 7 aufgenommen werden, das infolge seiner in verschiedenen Richtungen möglichen Dehnungsfähigkeit zur Aufnahme derselben geeignet ist.
Seitliche Spreizungen der nur in Gummi eingebetteten Cordfäden ausserhalb des Kreuzverbandes werden wesentlich herabgemindert, eventuell eintretendes Herausreissen der Cordfäden aus dem Gummi wird unterbunden, und es treten weniger Bewegungen und weniger Erwärmungen an der Schadensstelle auf. Das bekannte Einreissen in den Randzonen und an den Ecken wird durch die Wirkung des Gewebes vermieden, das zweckmässig eine dem Hüllgummi angepasste Dehnungsfähigkeit aufweist. Der ganze Pflasterkörper also wird auf diese Weise verfestigt und versteift, ohne die an sich erwünschte Dehnungsmöglichkeit unnötig herabzusetzen.
Die Scherwirkung der Cordfäden wird durch den Verbund mit dem Gewebe weitgehend aufgehoben und auch über den nur mit
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derÜberkreuzungszone bestehenden Verband ein weiterer Verband bis in die Randzonen, welcher bisher nur aus einzelnen Cordfäden bestand, geschaffen. Dieser bewirkt, dass die einzelnen Fäden nicht unterenander und unterschiedlich arbeiten können : Trennungen und Einrisse werden dadurch verhindert. Darüber hinaus macht die Erfindung derartige Pflaster auch für den Einbau in sogenannte Gürtelreifen geeignet.
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Fäden in Ebenen liegen, die durch die Achsen gehen und eine oder mehrere Laufflächenlagen, deren Fäden in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Die guten Fahreigenschaften dieser Reifen ergeben sich zum Teil daraus, dass die parallel in der GUrtel- und Laufflächenlage liegenden Fäden sich beim Abrollen des Reifens und Breitdrucken auf der Fahrbahn infolge der Dehnungsmöglichkeit des sie verbindenden Kautschuks spreizen. Bei Einbau eines normalen Kreuzpflasters wurde die Schadensstelle nicht in genügender Weise zusammengehalten werden können, da derartige Reifen zwischen den Lagen eine wesentlich grössere Dehnung als normale Reifen und in der Übergangszone von der Lauffläche zum Wulst eine grössere Wal- kungsneigung aufweisen.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Pflasterkörpers, bei dem der Verstärkungskern aus mehreren Verstärkungskreuzen aus Cordfadenstoff, allgemein mit 11 und 12 bezeichnet, aufgebaut ist. Der Aufbau unterscheidet sich gegenüber dem nach Fig. l ferner dadurch, dass in diesem Fall auch die allgemein mit 13 bezeichnete Gewebelage aus einzelnen Streifen 14a, 14b usw. aufgebaut ist, deren stark abgerundete Schmalseiten 15 eine rosettenförmige Aussenkont1lr ergeben. Auf diese Weise werden die bevorzugter Richtungen der Festigkeit und Dehnungsmöglichkeit, bestimmt durch die Richtung der Kett-und Schuss-
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gegenüber derAusbildungsmögiichkeit eine noch wesentlich erhöhte Bereitschaft, die an den Kreuzlagen aus Cordfadenstoff 11 und 12 angreifenden Beanspruchungen aufzunehmen, ergibt.
Eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 3 zur Anschauung gebracht. Auf der nur aus Kautschuk bestehenden, in diesem Falle kreisförmig ausgebildeten Unterlage 16 sind zwei sich rechtwinkelig kreuzende Verstärkungslagen 17 und 18 aus Cordfadenstoff aufgelegt. Über diesen ist die allgemein mit 19 bezeichnete Gewebelage gelegt, die auch in diesem Falle aus einzelnen Streifen 20a, 20b usw. aufgebaut ist. Auf dieser schliesslich ruht das obere Verstärkungskreuz, bestehend aus den kreuzweise übereinandergelegten Streifen 21 und 22 aus Cordfadenstoff, so dass die Gewebe-
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lagen 17,18 und 21,22 bildet. Den oberen Abschluss bildet eine ebenfalls aus Kautschuk bestehende Decklage 23.
Alle Lagen werden bei der Herstellung eines vorvulkanisierten Pflasters durch Vulkansation miteinander verbunden und ergeben, da die Zahl der übereinanderliegenden Lagen von der Mitte nach aussen abnimmt, einen im Querschnitt linsenförmigen oder bombierten Pflasterkörper.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Verstärkungslagen 17 und 18, die der Schadensstelle bei eingebautem Pflaster am nächsten liegen, breiter ausgeführt als die oben liegenden Lagen 21 und 22.
Wie die Fig. l - 3 zeigen, steht die auf einer oder beiden Oberflächen Verstärkungslagen aus Cord-
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Geweben bestehen. Entscheidend ist, dass die Cordfäden an ihren freien Rändern durch Gewebe verfestigt werden, und dass hier eine spannungsableitende und-aufnehmende Schicht vorhanden ist.
Eine mögliche weitere Ausbildung ist in Fig. 4 veranschaulicht. De : aus zwei Laschen aufgebaute Verstärkungskern 24,25 entspricht dem Verstärkungskern 2, 3 nach Fig. l. Die versteifende und spannungsableitende Gewebelage ist jedoch bei dieser Ausführungsform nur dort vorhanden, wo man ihrer insbesondere bedarf, nämlich nur ausserhalb des durch sich kreuzende Cordfäden geschaffenen eigentlichen Verstärkungskernes 26. Die Gewebelage besteht hier aus Eckstücken 27a-27d, die nur bis zu den Kanten 28 gehen Durch diese Massnahme wird das Pflaster dünner und leichter und demzufolge nicht so stark im Betrieb erwärmt. Die Verbilligung durch die Ersparnis an Spezialgewebe ist eine angenehme Nebenerscheinung.
Fig. 5 zeigt ein Pflaster. dem bereits bei-seiner Herstellung eine derartig bombierte Form gegeben
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wurde, dass ihm annäherungsweise die Krümmung des eingebauten Pflasters in Umfangsrichtung (Achse 29) und die Krümmung von Wulst zu Wulst (Achse 30) eigen ist. Eine derartige Formgebung verhindert die sonst bereits beim Einbau in einen beschädigten Reifen sich ungünstig auswirkenden und Zerstörungen einleitenden erhöhten Spannungen innerhalb des Pflasterkörpers, wie sie insbesondere dann auftreten, wenn die Vulkanisierformen für den betreffenden Reifen zu gross sind, oder wenn ein unnatürlich hoher Druck auf das Pflaster ausgeübt wird.
Es bilden sich dann Verzerrungen und Verschiebungen innerhalb der Cordlagen, insbesondere quer zur Richtung der Cordfäden, die, wenn sie nicht bereits beim Einvulkanisieren des Pflasters zu Rissen führen, zumindest eine erhöhte Rissgefahr des Pflasters im gefahrenen Reifen. hervorrufen. An diesem Pflaster nach Fig. 5 ist demonstriert, dass man, um das Pflaster auf die vorbereitete Schadensstelle besser aufsetzen zu können, aus Leinwand od. dgl. bestehende, an sich bekannte Greiferlaschen 31 einer solchen Form anbringen kann, dass ihre Spitzen 32 die Einbaurichtung angeben, damit die Fadenrichtungen der der Reifeninnenwand zunächst liegenden und damit zunächst zur Wirkung kommenden Verstärkungslagen sich annähernd mit den Faden-Richtungen des Reifens decken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pflaster für die Reparatur von Fahrzeugreifen mit einem in vulkanisierten oder unvulkanisierten Gummi eingebetteten Verstärkungskörper mit einzelnen Lagen aus gummiertem Cordfadenstoff, die derart übereinander liegen, dass die Richtungen ihrer Cordfäden einen Winkel zueinander bilden, dadurch gekennzeichnet, dass derVerstärkungskörper aus einem Verstärkungskern (l) aus einzelnen im Winkel zueinander angeordneten Lagen aus gummiertem Cordfadenstoff und mindestens einer ihn allseitig überragenden Lage aus gummiertem Gewebe (Gewebelage) besteht.
2. PflasternachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper aus einer Gewebelage (6) und dem auf diese aufgelegten Verstärkungskern (1) besteht.
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