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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Gewebes, insbesondere als Verstärkungseinlage für Luftreifen ; ein solches Gewebe besteht aus einem Elastomerkörper, in welchen eine
Vielzahl von schraubenlinienförmig verlaufenden Verstärkungsfäden eingebettet ist, wobei jeder Faden eine zylindrische Schraubenlinie beschreibt.
Vor den frühen Vierzigerjahren des zwanzigsten Jahrhunderts wurde als Verstärkungsfadenmaterial in
Luftreifengeweben vorwiegend Baumwolle verwendet. Während der frühen Vierzigerjahre wurden die ersten synthetischen Fasern als Verstärkungsfäden eingeführt und bald darauf durch Nylon ersetzt, welches ein günstigeres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht besitzt. Polyestermaterial, welches ebenfalls in den
Vierzigerjahren entdeckt wurde, kam erst in den frühen Sechzigerjahren als Reifenfäden auf den Markt. Derzeit laufen jedoch grossangelegte Bemühungen, dieses Material als Reifenverstärkung einzuführen.
In jüngster Zeit wurden Glasfasern als Verstärkungsmaterial für Reifen eingeführt, und diese besitzen viele physikalische Eigenschaften, welche die vorhin erwähnten Verstärkungsmaterialien nicht bieten und welche bei
Verstärkungsmaterialien für mechanisch beanspruchte Gummiprodukte, wie z. B. Luftreifen, äusserst erwünscht sind. Diese Eigenschaften sind : hohe Zugfestigkeit, geringe Dehnung, Formstabilität, hohe Temperaturunempfind- lichkeit und Freiheit von thermischen Schrumpfungen. Obwohl von diesen Gesichtspunkten aus betrachtet
Glasfasern das beste Verstärkungsmaterial für Reifengewebe wären, besitzen diese jedoch eine Anzahl negativer
Eigenschaften, welche ihre volle Aufnahme in die Reifenerzeugung verhindern.
Einige Hauptnachteile, die sich aus der Verwendung von Glasfasern als Verstärkungsmaterial ergeben, wurden in jüngster Zeit überwunden, andere aber blieben bestehen. Die Abriebfestigkeit und die
Widerstandsfähigkeit gegen Biegung sowie die Adhäsion der Glasfasern am Gummi wurden in den letzten Jahren erheblich verbessert, wodurch zwei Hauptnachteile beseitigt wurden. Es blieb aber die Tatsache bestehen, dass
Glasfasern eine äusserst geringe Widerstandsfähigkeit gegen Druckbeanspruchungen aufweisen und dass die
Fliessgrenze von Glas unangenehm nahe an der Bruchgrenze liegt. Diese Eigenschaften stehen der Verwendung von Glasfasern als Verstärkungsmaterial immr noch entgegen.
Das einzige Material, das alle oben erwähnten physikalischen Eigenschaften besitzt, welche von einem
Verstärkungsmaterial für Gummi gefordert werden, ein Material, das weder von Druckkräften zerstört wird, noch eine Fliessgrenze besitzt, die unangenehm nahe an der Bruchgrenze liegt, ist Stahldraht. Ausserdem wurde
Stahldraht in Verbindung mit Gummi in Luftreifen seit dem Ende des neunzehnten Jahrhunderts als
Verstärkungsmaterial des Reifenbettes verwendet, so dass die Technik des Verbindes von Draht und Gummi ausserordentlich gut entwickelt ist. Es wurde jedoch lange Zeit für notwendig erachtet, Drahtfäden zu Bahnen zu verweben oder zu Kabeln zu verdrillen, um wenigstens die minimal geforderte Flexibilität des so verstärkten
Gewebes zu erhalten, ohne dass die Drähte durch dauernde Biegung ermüden könnten.
Man hielt das Verdrillen des Drahtes zu einem Verstärkungskabel auch deswegen für notwendig, um den gewünschten Grad elastischer Dehnbarkeit zu erhalten, welche erforderlich ist, damit der Draht nicht über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird, wenn der Reifen von den Unebenheiten der Fahrbahn beaufschlagt wird.
Das Verdrillen des Drahtes zu einem Verstärkungskabel des Reifengewebes erhöht aber die Kosten einer
Stahldrahtverstärkung in Reifengeweben ausserordentlich. Ausserdem vermindert eine solche Verstärkung die Flexibilität ein wenig, so dass die angenehmen Laufeigenschaften des Reifens verringert werden. Um nun die Kosten zu senken und die Laufeigenschaften zu begünstigen, wurde versucht, einen einzelnen Drahtstrang innerhalb einer ringsumlaufenden Gürtelschicht zwischen der Karkasse und der Lauffläche einzubetten.
Dieser Draht war im wesentlichen in Umfangsrichtung des Reifens orientiert und war so gekräuselt, dass er sinusförmige Wellungen entlang seiner Längserstreckung besass, so dass er zumindest zum Teil sich strecken konnte, wenn die Umfangsdimension des Gürtels beim Formen und Härten des Reifens vergrössert wurde und gewünschtenfalls dem Reifen eine Vergrösserung der Elastizität im gehärteten Zustand verliehen werden konnte.
Wenn jedoch der Draht einmal komplett gestreckt war, konnte die Elastizitätsgrenze zu leicht überschritten werden. Wenn dagegen der Draht nicht komplett gestreckt war, wirkte sich wiederholtes Ändern der Umfangsdimensionen in einer Verbiegung der Drahtwellen aus, und die wiederholt auftretenden Biegespannungen führten zu einer Ermüdung des Drahtes und bewirkten dessen frühzeitigen Ermüdungsbruch.
Bei den vorhin erwähnten Versuchen, einen nicht verdrillten Draht zu verwenden, wurde ein einzelner gekräuselter Draht in Umfangsrichtung um die Reifenkarkasse gewunden, bevor die Lauffläche aufgebracht wurde. Der Draht lag so, dass die Wellungen der einen Wicklung parallel zu jenen der benachbarten waren.
Benachbarte Wicklungen standen miteinander in Berührung, und die Wellungen in einem bestimmten Punkt einer Wicklung lagen in einer Tangentialebene an die Wicklungen. Durch diese Art des Aufwickelns eines durchlaufenden Drahtfadens über mehrere Wicklungen rings um die Reifenkarkasse entstand eine Drahtschicht, welche im wesentlichen parallel, höchstens unter einem ganz kleinen Winkel geneigt zu einer radialen Bezugsebene war, welche normal zur Drehachse des Reifens verlief.
Ausser diesem erfolglosen Versuch, einen Reifen mit einem einzigen durchlaufenden Faden zu verstärken, welcher direkt auf die Karkasse aufgewickelt war, wurde bisher Draht als Verstärkungselement eines Reifengewebes so verwendet, dass der Draht zuerst verdrillt und dann mehrere verdrillte Stränge in den Gummi eingebettet waren, um z. B. durch Kalandern ein Gewebe zu bilden.
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Kalandern ist die historische Art, ein Reifengewebe zu erzeugen ; Kalandern erfordert aber eine kostspielige
Ausrüstung und ausserordentlich gut geschultes Personal zur Herstellung der Gewebeblätter, insbesondere dann, wenn Reifen erzeugt werden sollen, die für eine geneigte Orientierung der verdrillten Drähte innerhalb des fertigen Reifens geeignet sind. Wenn ein Gewebe durch Kalandern hergestellt wird, liegen die Verstärkungsfäden parallel zur Längsrichtung des aus dem Kalander austretenden Gewebes. Wenn nun in in den Reifen eingebautem
Gewebe die Verstärkungsfäden gegen eine Umfangsebene des Reifens geneigt sein sollen, muss man das Gewebe schräg beschneiden. Schräges Beschneiden ist insbesondere dann, wenn der gewünschte Winkel eine lange
Schnittlinie verlangt, ein sehr schwieriger Prozess, der kostspielige Maschinerien erfordert.
Nicht nur der sogenannte Gürtelreifen mit Schrägeinlage, sondern auch der Radialreifen benötigt eine im wesentlichen undehnbare Verstärkungseinlage oder einen Gürtel zwischen der Karkasse und der Lauffläche.
Wegen dieser praktisch undehnbaren Verstärkungseinlage hielt man es bisher für ungünstig, die
Verstärkungseinlagen vor dem Formen des Reifens aufzubringen. Dadurch wurden die Herstellungskosten eines
Reifens mit im wesentlichen undehnbaren Verstärkungseinlagen erheblich erhöht.
Es sind auch schon mit Drähten verstärkte schichtförmig Materialien bekanntgeworden, bei denen in einer
Kunststoffplatte schraubenförmig gewundene Drähte eingebettet sind. Die Drähte beschreiben in diesen Platten
Schraubenlinien mit sehr kleiner Ganghöhe und einem im Verhältnis zur Ganghöhe grossen Durchmesser. Dieser
Durchmesser bestimmt die minimale Dicke der Platten, welche demnach ziemlich gross sein muss, insbesondere dann, wenn die Verstärkungsdrähte in zwei oder mehrere Schichten kreuzweise in der Platte eingebettet sind.
Zum Einbau in Luftreifen sind solche verstärkte Platten wenig geeignet, weil sie nicht jene hier angeführte
Eigenschaften ergeben, die von Verstärkungseinlagen in Luftreifen, insbesondere in sogenannten Gürtel- oder
Radialreifen gewünscht werden.
Man war deshalb bestrebt, ein Reifengewebe zu schaffen, das von mehreren einzelnen Fäden in Form von
Drähten verstärkt ist und die erforderliche Flexibilität besitzt, ohne frühzeitig einen Ermüdungsbruch zu erleiden und welches, eingebaut in einen gehärteten Reifen, hinreichend elastische Dehnung unter Spitzenbelastungen zulässt, so dass die Elastizitätsgrenze des Drahtes nicht überschritten wird, wobei das Gewebe dennoch im wesentlichen undehnbar ist. Weiters soll das Reifengewebe vor dem Härten eine hinreichende Dehnbarkeit besitzen, so dass man es als Verstärkungseinlage vor dem Formen des Reifens aufbringen kann.
Ein nicht zum Stand der Technik gehörender Vorschlag schafft ein solches verstärktes Gewebe dadurch, dass der Durchmesser der Schraubenlinie höchstens gleich dem dreifachen Durchmesser der Fäden ist, wobei vorzugsweise pro 25 mm Länge der Schraubenlinie 1, 5 bis 3 Schraubengänge vorhanden sind.
Vorzugsweise bestehen die Fäden eines solchen Gewebes aus Metalldrähten.
Ein wesentliches Merkmal eines solchen Gewebes liegt darin, dass die molekulare Orientierung des Drahtes schraubenlinienförmige Konfiguration aufweist, welche z. B. dadurch erzielt ist, dass der Draht durch eine auf einer kreisförmigen Bahn umlaufende öffnung gezogen wird.
Zur Verbindung des Gummis mit Verstärkungsdrähten wurden bereits Verfahren benutzt, bei welchen die
Drähte durch die Düse einer Strangpresse gezogen und hiebei mit dem Gummimaterial umhüllt werden, so dass ein Gummistreifen entsteht, in den mehrere zueinander parallel verlaufende Drähte eingebettet sind. Ferner ist auch ein Verfahren zur Herstellung von gummierten Reifengeweben bekannt, bei dem mehrere parallele Cordfäden in eine gummiartige Masse eingebettet werden, das so erzeugte Band schraubenlinienförmig aufgewickelt wird und die so gebildete Gewebehülle anschliessend längs einer geraden Linie geöffnet wird, die mit den Cordfäden einen Winkel bildet. Dadurch erhält man ein Verstärkungsgewebe, in welchem die Fäden geneigt zu den Kanten der Gewebebahn verlaufen.
Gemäss der Erfindung wird zur Herstellung eines solchen Gewebes so verfahren, dass ein Band eines ungehärteten elastomeren Stoffes extrudiert wird, dass mindestens ein fadenförmiges Verstärkungselement mit hoher Scherfestigkeit dadurch zu einer Schraubenlinie geformt wird, dass es durch zwei in Abstand stehende öffnungen hindurchgezogen wird, von denen die erste um die Achse der zweiten gedreht wird, dass dieses schraubenlinienförmig geformte Verstärkungselement während des Extrudierens des Bandes in dieses eingebettet wird und dass mehrere parallel verlaufende Streifen dieses Bandes samt den Verstärkungselementen zu einem breiteren Band verbunden werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Verstärkungseinlage so gebildet werden, dass ein Stück von vorbestimmter Länge unter einem vorgegebenen Winkel von dem mit den Verstärkungselementen versehenen extrudierten Band abgeschnitten, dass dieses Stück auf einem Formtisch abgelegt wird und dass hierauf weitere gleiche Stücke an das jeweils vorausgehend abgelegte Stück angelegt und mit diesem verbunden werden, und dass aufeinanderfolgend abgelegte Stücke parallel zueinander und mit ihren Schnittkanten entlang einer Geraden ausgerichtet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines drahtverstärkten Gewebes, das gemäss der Erfindung herstellbar ist, sowie eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung, mit deren Hilfe solche Verstärkungswendeln erzeugt werden können, sind als Beispiel in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden im einzelnen beschrieben.
In den Zeichnungen stellen dar : Fig. l eine perspektivische Schnittansicht eines Reifens, in welcher einzelne
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Schichten progressiv weggeschnitten sind, und zwei in Umfangsrichtung verlaufende Einlagen aus dem erfindungsgemäss herstellbaren Gewebe zwischen der Karkasse und der Lauffläche zu zeigen ; Fig. 2 in vergrössertem Massstab eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes aus dem Gewebe, bei welchem dessen elastomerer Körper teilweise weggebrochen ist, um die einzelnen Wendeln des Verstärkungsdrahtes zu zeigen, wobei der Verstärkungsdraht auch nach aussen über die Ränder des Ausschnittes hinauslaufend dargestellt ist,
Fig. 3 einen schematischen Grundriss einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung des in
Fig. 2 dargestellten Gewebes und zum Formen eines Einlagestreifens ;
Fig. 4 den Grundriss der Verdrillmaschine, welche schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, teilweise in Aufsicht, und teilweise im Schnitt ; Fig. 5 einen vertikalen
Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 4, welcher eine Mehrzahl von Verdrillerjochen, die Kopfplatte und die
Zahnradgetriebe zum gegenläufigen Antrieb nebeneinanderliegender Joche im Aufriss zeigt ; Fig. 6 einen vertikalen
Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 4, welcher die Kopfplatte und eine erste drehbare Öffnung, welche darauf gelagert ist, im Aufriss zeigt ; Fig. 7 einen vertikalen Schnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 4, welcher die
Rückplatte und die zweiten Öffnungen der Verdrillmaschine im Aufriss zeigt ;
Fig. 8 einen Querschnitt eines Teiles der Fig. 4 in vergrössertem Massstab, welcher die Relativlage der ersten und der zweiten Öffnungen zeigt, mit deren Hilfe ein Draht schraubenlinienförmig geformt wird und welcher ferner die Welle erkennen lässt, auf welcher die erste öffnung drehbar gelagert ist und die Rückplatte, in welcher die zweite Öffnung fixiert ist ;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Gürtels, der aus einem Einlagestreifen eines erfindungsgemäss erhältlichen
Gewebes auf einer erfindungsgemässen Vorrichtung geformt worden ist ;
Fig. 10 einen Grundriss einer alternativen
Form einer Vorrichtung zum Abnehmen des extrudierten Bandes mit eingebetteten verstärkenden Drahtwendeln und zum Aneinanderreihen einer Mehrzahl von Streifen, die von einem solchen Band abgeschnitten worden sind, um einen Einlagestreifen zu bilden, welcher zu einem Gürtel zusammengesetzt werden kann, der eine vorbestimmte Schrägstellung der Verstärkungswendel aufweist, z.
B. nach Fig. 9 ; Fig. 11 einen Schnitt nach der
Linie 14-14 der Fig. 10 im vergrösserten Massstab, welcher die Abschneidklinge darstellt, die Streifen des von der
Aufnahmeeinrichtung getragenen Bandes vom fortlaufenden Band, das aus dem Extruderkopf austritt, abschneidet und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 15-15 der Fig. 10 in vergrössertem Massstab, welcher die
Verbindungspresse zum Ablegen der abgeschnittenen Streifen, die auf der Aufnahmeeinrichtung ruhen, auf den
Formtisch und zum Verbinden dieser Streifen mit dem vorangehend abgelegten Streifen zeigt.
In den Fig. l und 2 der Zeichnungen ist ein erfindungsgemäss herstellbares Gewebe mit-10- bezeichnet. Es ist in einen Luftreifen--11--in Form von zwei Gürtel-oder Verstärkungsschichten--12 und
13--eingesetzt.
Das Gewebe--10--besteht aus einem Elastomerkörper--14--, in welchem mehrere einzelne als
Drahtwendel ausgebildete Verstärkungsfäden-15-in Form von Drähten eingebettet sind. Jeder Faden --15-- beschreibt eine zylindrische Schraubenlinie, deren Durchmesser höchstens gleich dem dreifachen
Durchmesser des Drahtes ist.
Von grosser Bedeutung ist auch die Tatsache, dass die schraubenlinienförmige Ausbildung die Art der Spannungen im Draht selbst verändert, welche bei wiederholten Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchungen des Gewebes auftreten. Wenn die Verstärkung von einem geradlinigen Draht oder einem geradlinigen Glasfaden gebildet wird, sind alle an diesen auftretenden Beanspruchungen gleicher Art wie die Beanspruchungen des Gewebes. Wenn ein gekräuselter Draht verwendet wird, treten an ihm vorwiegend Biegekräfte auf, gleichgültig ob das Gewebe auf Zug, Druck oder Biegung beansprucht ist. Wenn hingegen der Draht eine zylindrische Schraubenlinie beschreibt, sind die Beanspruchungen in jedem Drahtquerschnitt überwiegend Scherkräfte und diese Scherkräfte werden zum grössten Teil von Torsionsbeanspruchungen gebildet.
Dieser aus der Drahtform selbst sich ergebende Umstand kann vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, einen vorzeitigen Bruch infolge von Ermüdung oder Spitzenbeanspruchungen zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden Materialien mit hoher Scherfestigkeit, z. B. kohlenstoffreiche Stähle für die Drahtwendel vorgeschlagen.
Wenn der Elastomerkörper des Gewebes aus Gummi besteht, wird eine hinreichende Bindung zwischen Draht und Körper dadurch erreicht, dass der Draht mit einem Überzug versehen wird, welcher die gewünschte Adhäsion ergibt. Unter den vielen bekannten Überzügen wurde Bronze oder Messing als besonders günstig erkannt, weil diese Materialien eine ausgezeichnete chemische Adhäsion ergeben. Auf jeden Fall erhöht aber auch die schraubenförmige Ausbildung der Drahtwendel selbst die Adhäsion zwischen dem Körper des Gewebes und den Drähten durch mechanische Wirkungen.
Aus Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Wendeln, d. h. die Zylinder, welche die Schraubenlinien einhüllen, im wesentlichen parallel liegen und unter einem gewissen Winkel zur Umfangsachse als Bezugslinie orientiert sind, d. h., dass die Welndeln relativ zu einer Radialebene--18--, die zur Drehachse des Reifens--11--normal steht, geneigt sind. Die Wendeln--15a-f--können infolge ihrer Schraubenlinienform zwar Druckkräfte, welche axial auf die Schraubenlinie wirken, genauso gut aufnehmen wie Zugkräfte, es hat sich jedoch als wünschenswert gezeigt, dass die Wendeln geneigt angeordnet sind, weil sie dadurch die Wirkungen der Kompressionswelle, welche sich im Reifen unmittelbar vor seinem Berührungspunkt mit dem Boden bildet, leichter abfangen können.
Ein erfindungsgemässes Gewebe kann natürlich dadurch erzeugt werden, dass die Wendeln-15a bis f-durch Kalandern in den Elastomerkörper-14-eingebettet werden'. Das Kalandern ist aber nicht erforderlich.
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Fig. 3 zeigt, dass ein Elastomer-Band-30-aus einem Extruderkopf --31-- austritt. Das Band-30enthält mehrere Wendeln-15--, welche im wesentlichen zueinander parallel orientiert sind und in Längsrichtung des Bandes --30-- verlaufen. Die Wendeln sind schraubenlinig geformt, wozu eine Verdrillmaschine --35-- dient.
Weil mehrere Wendeln gleichzeitig dem Extruderkopf-31-zur Einbettung im Band --30-- zugeführt werden, ist die Verdrillmaschine--35--ein Compound-System, welches die gewünschte Anzahl von Wendeln gleichzeitig erzeugt. Natürlich könnten die Wendeln auch getrennt erzeugt, aufgespult und für die folgende Benutzung gespeichert werden. In beiden Fällen ist das Grundkonzept einer vorzugsweise zu verwendenden Verdrillmaschine--35--dasselbe.
Aus den Fig. 3 bis 8 ist am besten zu erkennen, dass die Verdrillmaschine--35--eine Stirnplatte --36-- besitzt, die sich von einer Bodenplatte --38-- vertikal aufwärts erstreckt. Neben der Stirnplatte
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befindet- -43-- hinein, wo sie in die Stützen --40 und 41--eingreifen und infolgedessen die Rückplatte--39--in einem bestimmten wählbaren Abstand zur Stirnplatte-36-fixieren.
Die Stirn- und die Rückenplatte tragen mehrere Drilljoche-46a, 46b-usw. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn solcher Joche vorgesehen. Alle Joche sind identisch, so dass nur das Joch - detailliert beschrieben werden muss. Dieses besitzt eine erste Öffnung-48--, welche mit der Stirnplatte --36-- in Verbindung steht und eine zweite Öffnung-49-, welche auf der Rückplatte --39-- angebracht ist und mit der ersten Öffnung--48--zusammenarbeitet.
Aus Fig. 8 kann man deutlich erkennen, dass die erste Öffnung--48--einen ersten Düsenkopf--50-- aufweist, welcher an einem Exzenter --51-- befestigt ist. Der Exzenter --51-- ist an einer Hohlwelle - fixiert, welche im Lager-53- (s. Fig. 4) der Stirnplatte --36-- gelagert ist. Der Exzenter - besteht aus einer Frontplatte-54-, welche auf einem Arm --55-- angesetzt ist, der die Frontplatte --54-- mit axialem Abstand von der Basisplatte --56-- hält.
Der Düsenkopf--50--ist verriegelbar innerhalb des geteilten Endes einer Klemmplatte--58-befestigt, welche selbst entlang eines diametralen Schlitzes --59-- an der Stirnplatte --54-- verstellbar ist, um den Düsenkopf --50-- relativ zur Welle --52-- genau einstellen zu können. Genauer gesagt : die Einstellung ermöglicht die Veränderung der Exzentrizität der Achse--60--der Bohrung--61--durch den Düsenkopf --50-- relativ zur Drehachse--62--der Hohlwelle--52--.
Die zweite Öffnung--49--besitzt einen zweiten Düsenkopf--63--, welcher innerhalb der Rückplatte --39-- so befestigt ist, dass die Achse seiner Bohrung --64-- vorzugsweise koaxial zur Drehachse-62der Hohlwelle-52-verläuft.
Die Verdrillmaschine ist mit einer Konsole--65--, (Fig. 3) ausgestattet, an welcher mehrere Vorratsspulen-66--, eine für jedes Drilljoch-46--, befestigt sind. Die Vorratsspulen tragen einen Stahldraht aus kohlenstoffreichem Stahl, der vorzugsweise mit einem Überzug beschichtet ist. Der Draht wird von jeder Spule --66-- durch die zugehörige Hohlwelle --52-- und anschliessend durch die ersten und
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--67-- sollentfernen, bevor dieser in den Extruderkopf --31-- gelangt. Die Seiltrommel --68-- ist vorzugsweise so angeordnet, dass der Draht in Verlängerung der Achse --62-- der zweiten Öffnung--49--auf die Seiltrommel aufläuft.
Falls der Draht nicht direkt dem Extruderkopf zugeführt wird, werden einzelne Aufwickelspulen (nicht dargestellt) für jede Wendel an Stelle des Extruderkopfes benutzt.
Die Dimensionen der von der Verdrillmaschine--39--erzeugten Wendel können in folgender Weise verändert werden : durch Änderung des Abstandes zwischen den zwei Öffnungen, durch Änderung der Exzentrizität der zwei Öffnungen (der Abstand --69-- der beiden Öffnungen--48 und 49--muss grösser sein als die Summe der Radien der Bohrungen--61 und 64--), durch Änderung der Geschwindigkeit, mit welcher eine der Öffnungen umläuft und durch Änderung der Geschwindigkeit, mit welcher der Draht durch die zwei Öffnungen hindurchläuft.
Obwohl die Vorratsspulen--66--, welche auf Einzelkonsolen befestigt sein können, synchron mit den ersten Öffnungen--48--in Drehung versetzt werden können, so dass der Draht zu einer Schraubenlinie gewickelt wird, hat sich doch gezeigt, dass diese Methode eine zu hohe Energie im Draht nur infolge der Aufspulwirkung aufspeichert, und dass diese Energie selbst eine übermässige Drehkraft in der Wendel ausübt, wenn diese innerhalb des Gewebekörpers--14--eingebettet ist. Diese Drehkraft kann dadurch ausgeschaltet werden, dass das Metall des Drahtes zu einer Schraubenlinie verformt wird.
Dies erfolgt dadurch, dass der Draht in die Öffnungen--48 und 49--von Spulen mit feststehender Orientierung zugeführt wird, so dass die Relativdrehung der Öffnungen und ihr gegenseitiger Abstand den Draht kalt verformt und ihm die gewünschte schraubenlinienförmige Gestalt gibt, wobei auch die molekulare Orientierung des Drahtes eine schraubenlinienförmige Konfiguration erhält.
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Der Draht wird verformt, wenn er zwischen den Düsenköpfen --50 und 63--der beiden öffnungsanordnungen --48 und 49-- hindurchläuft. Die trichterförmige öffnung --70-- (Fig. 8) der Bohrung--71--in der Hohlwelle --62-- und der axiale Abstand der Frontplate --54-- von der Basisplatte--56--verhindert eine Verformung des Metalls bevor es zwischen den beiden Öffnungen hindurchläuft auch dann, wenn der Weg des Drahtes zwischen der Hohlwelle --52-- und dem ersten Düsenkopf--50--in radialer Richtung geneigt verläuft.
Der axiale Abstand zwischen der Frontplatte --54-- und der Basisplatte --56-- erleichtert auch das Einfädeln des Drahtes von der Hohlwelle-52durch die erste Düsenöffnung wenn die Verdrillmaschine--35--zum Betrieb fertig gemacht wird.
Im allgemeinen hat sich gezeigt, dass eine Schraube mit relativ grosser Ganghöhe in Kombination mit dem Durchmesserbereich, der weiter oben erwähnt worden ist, die erwünschte Verstärkungswirkung ergibt, welche unerwünschte Elastizität des fertigen Reifens unter normalen Verhältnissen verhindert und doch eine Anpassung an Spitzenbelastungen zulässt, wenn der Reifen an ein Hindernis stösst, wobei die elastischen Grenzwerte des Drahtes selbst meistens überschritten werden. Bei der als Beispiel erwähnten Drahtwendel mit 0, 4 mm Durchmesser sind eineinhalb bis drei Schraubengängen pro 25 mm Schraubenlänge befriedigend.
Um gegenläufige Schraubenwindungen zu erreichen, sind an den Hohlwellen --52-- eines jeden Joches --44a, 44b usw.-- Zahnräder --72-- befestigt, welche nach dem Schema der Fig. 5 ineinander eingreifen. Eine der Wellen--52--, z. B. im Joch--46f--wird mittels eines Treibriemens --73-- von einem Motor --74-- und einer Riemenscheibe --74a-- angetrieben. Die aufeinanderfolgenden Zahnräder laufen im Gegensinn um und bilden dadurch Drahtwendeln mit gegenläufigem Umlaufsinn.
Wenn das Band--30--aus dem Extruderkopf--31--austritt, kann es auf eine Formtrommel --75-- aufgewickelt werden. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, dass zwei Formtrommeln--75 und 76-- auf Tragbalken-78 und 79-befestigt sind, welche nach entgegengesetzten Richtungen aus einem Karussel --80-- herausragen. Jede Formtrommel ist mit Antriebseinrichtungen versehen, um die Trommel in Drehung zu versetzen. Fig. 3 zeigt, dass ein Motor--81--eine Antriebsmanschette--82--in Drehung versetzt.
Mehrere Finger--83--erstrecken sich von der Manschette --82-- nach auswärts und liegen mit Abstand parallel zu den Balken-78 und 79--. Sie gleiten in zugehörigen Bohrungen der radial liegenden Köpfe --84a und 84b--der Trommel--75--. Identische Köpfe--84c, 84d--befinden sich an der Trommel - -76--. Die Drehung der zum Extruder-31-gehörigen Trommel wickelt das Band-30-um diese herum und eine Führungseinrichtung bewirkt, dass aufeinanderfolgende Wicklungen des Bandes aneinander anstossen.
Um aufeinanderfolgende Wicklungen des Bandes miteinander zu verbinden und einen zusammenhängenden Ring-85-aus Gewebe auf der Trommel zu bilden, sollten die Ränder --86 und 88-des des Bandes --30-- abgeschrägt sein, damit der Druck einer Walze --89-- die Verbindung der überlappenden Ränder aufeinanderfolgender Wandwicklungen hervorrufen kann.
Es wurde bereits erwähnt, dass Führungseinrichtungen vorgesehen sein sollen, welche das Band so auf die Trommel leiten, dass nebeneinanderliegende Bandwicldungen einander berühren. Eine solche Führungseinrichtung kann von einem (nicht dargestellten) Kopf gebildet sein, welcher mit vorbestimmter Vorschubgeschwindigkeit parallel zur Trommel verschoben wird. Die Führung kann auch von Gewinden--90--auf den Trägerbalken
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Umdrehungen erzeugt wird.
In allen Fällen ist eine Bandbreite des Bandes--30--von etwa 25 mm vorteilhaft, weil bei einer solchen die Anzahl der Joche an der Verdrillmaschine--35--nicht unnötig gross wird und weil sich ein Band einer solchen Breite bequem aufwickeln lässt. Wenn der Verstärkungsdraht, wie im erwähnten Beispiel einen Durchmesser von 0, 4 mm besitzt, bilden zehn solcher Verstärkungswendeln pro Band eine günstige und typische Konstruktion.
Wenn der Ring--85--auf der Trommel --75-- vollständig aufgewickelt ist, wird das Band --30--
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180 verdreht--91-- an der Welle--92--abstimmt, erhält man einen bestimmten Anstellwinkel unter welchem der Ring --95-- schraubenförmig geschlitzt wird. Dieser Anstellwinkel gleicht jenem Winkel, unter welchem die Verstärkungswendel --15-- in den entstehenden Schichtstrelfen --94-- relativ zu einer Umfangsebene orientiert sind, wenn die Schichtstreifen--94--auf einem Band abgelegt werden. Aus Fig. 9 kann man erkennen, wie die abgeschrägten Enden --95 und 96--eines Schichtstreifens--94--einander gegenübergestellt werden, um einen durchlaufenden Gürtel --98-- ohne Abfall zu bilden.
Die Dimensionen des Gürtels und die Winkelneigung der verstärkenden Wendel in diesem Gürtel werden durch die Dimensionswahl des Ringes --85- und des Anstellwinkels bestimmt, unter welchem der Ring --85-- geschlitzt wird. Es gelten folgende geometrische Beziehungen :
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Produkt aus Ringumfang und Tangens des Anstellwinkels #. Wenn man nun die Breite des Ringes--85-- durch die axiale Verschiebung des Schneidwerkzeuges pro Trommelumdrehung dividiert, bekommt man die Gesamtzahl der Trommeldrehungen, welche zum völligen Spalten des Ringes benötigt wird.
Der Längenzuwachs des Gürtels, welcher sich in dessen Umfangsrichtung bei jeder vollen Trommelumdrehung relativ zum
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des Gürtels pro Trommelumdrehung mit der Gesamtzahl der zum völligen Spalten der Trommel erforderlichen Umdrehungen multipliziert und hievon den Betrag der überlappenden Ränder --95 und 96--projiziert auf die Umfangsrichtung abzieht, d. h., wenn man den Trommelumfang X cos des Anstellwinkels 0 subtrahiert.
Zur Herstellung eines geschichteten Streifens --94-- kann auch ein anderes Verfahren leicht angewendet werden. Wenn das Band--30--den Extruderkopf--31--verlässt, wird es zuerst durch eine Akkumulatoreinrichtung--99--hindurchgeführt und dann zu einer Vorrichtung--100--zur Bildung des geschichteten Streifens geleitet (Fig. 10). Dabei leiten eine oder mehrere Förderwalzen--101--das Band entlang einer Aufnahmeeinrichtung--102--.
Aus den Fig. 11 und 12 ist zu erkennen, dass die Aufnahmeeinrichtung--102--vorzugsweise ein Tragbrett--104--aufweist, welches nachgiebig auf einem Federarm--105--gelagert ist, welcher an einer Führungsstange --103-- oberhalb eines Formtisches befestigt ist. Die Führungsstange --103-- dient als Führung und ist vorzugsweise bei--106--hinterschnitten, so dass sie den geneigten Rändern --88-- des Bandes --33-- angepasst ist. Die Führungsstange --103-- ist parallel zur Vorschubrichtung des Bandes fixiert.
Nachdem eine vorbestimmte Bandlänge auf dem Tragbrett-104-abgelegt worden ist, löst ein Fühler - folgende Vorgänge aus : die Förderwalzen --101-- werden angehalten, eine Schneidvorrichtung
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Streifenstück (s. die strichpunktierten Linien in Fig. 12). Hierauf schieben die Förderwalzen-101-eine weitere Bandlänge --30-- auf das Tragbrett-104-auf und der Zyklus wird wiederholt.
Nachdem ein Streifenstück auf dem Tisch --112-- abgelegt worden ist, muss es weggeschoben werden, so dass nacheinander folgende Streifenstücke einander berührend abgelegt werden können. Hiezu dient ein Förderband--113--, welches im Tisch--112--eingebaut ist. Dieses Förderband wird intermittierend etappenweise bewegt, so dass es jeden abgelegten Streifen um eine Strecke verschiebt, welche gleich der Abmessung der Obefläche --114-- des Streifens --110--, gemessen in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Förderbandes, ist-d. h. um eine Strecke, welche gleich ist der extrudierten Breite der
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verschiedenen Winkellagen eingestellt werden.
Die Achse steht senkrecht zur Förderrichtung des Bandes, welches auf das Tragbrett--104--aufläuft. Die Fig. 10 zeigt einen Führungsring --116--, welcher sich durch etwa drei Quadranten erstreckt und von der Basis --115-- nach oben vorspringt. An diesem Führungsring liegen Führungsrollen --118-- an, welche vom Tisch--112--nach unten vorspringen. Der Tisch wird durch diese so geführt, dass er sich um eine Achse--119--durch den Mittelpunkt des Führungsringes --116-- dreht.
Am Führungstisch --112-- befinden sich auch mehrere Schleppräder--120--, welche das Schwenken des Tisches erleichtern. Es können auch Klemmeinrichtung --121-- vorgesehen sein, welche den Tisch am Führungsring --116-- in einer gewählten Winkelstellung fixieren.
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Pfosten angebracht und kann in vertikaler Richtung mittels Luftzylindern--126--verschoben werden.
Ähnliche Luftzylinder (nicht dargestellt) können auch die Verbindungspresse--111--betätigen, so dass sie aus der voll ausgezogenen Stellung gemäss Fig. 12 in die strichpunktierte Lage verschoben wird und dabei einen Streifen--110-- (n) am Förderband --113-- ablegt und ihn mit dem Streifen--110-- (n-1) verbindet.
Sowohl bei dieser Vorrichtung als auch bei der vorher beschriebenen erfolgt die Verbindung benachbarter Streifenteile dann besonders günstig, wenn das Band noch warm ist und eben frisch aus dem Extruderkopf herausgekommen ist.
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Vorschubrichtung des Förderbandes-113-verlaufen. Wenn man die Vorrichtung --100-- gemäss Fig.10 benutzt, ist der Rand--86--des ersten Streifenstückes --10a-- des Schichtstreifens --94-- und der Rand--88--des letzten Streifenstückes--110--abgeschrägt. Diese beiden abgeschrägten Enden--95 und 96-können mit ihren zusammenpassenden Rändern --86 und 88-aneinandergelegt werden, um einen zusammenhängenden Gürtel-98-zu bilden.
Wenn man den Winkel8 zwischen dem Tisch --112-- und einer Bezugsebene--128--, welche senkrecht zur Vorschubrichtung des Bandes auf dem Tragbrett--104-- steht, verändert, kann die Länge eines jeden Streifenstückes --110-- und die Anzahl der Streifenstücke, welche einen geschichteten Streifen--94--bilden, vorgewählt werden. Auf diese Weise kann man die Umfangslänge des Gürtels-98-, dessen Breiten und die Winkelorientierung der verstärkenden Wendel --15-- in dem Gürtel relativ zur in Umfangsrichtung liegenden Bezugsebene wählen.
Dies bedeutet : der Umfang des Gürtels --98-- ist gleich der Anzahl der Streifenstücke --110-- multipliziert mit der extrudierten Breite einer jeden Fläche-114-und dieses Produkt abermals multipliziert mit dem Sekans des Winkels 0. Die Breite des Gürtels-98-ist gleich der Länge eines Streifenstückes multipliziert mit dem cos des Winkels 8. Die Winkelorientierung der verstärkenden Wendel ist gleich 900¯8.
Die beiden Arten des oben beschriebenen Apparates sind zwar besonders zur Verwendung bei einem Gewebe, das mit einzelnen Drahtwendeln verstärkt ist, geeignet. Diese Apparate können aber genauso gut auch bei bisher bekannten Verstärkungsanordnungen verwendet werden, um das Kalandern und schräge Beschneiden einzusparen. Zur Zeit, als die Erfindung gemacht wurde, war es noch ungewiss, ob ein Gürtelreifen mit Schrägeinlagen oder ein Reifen mit Radialeinlagen der Reifen der Zukunft werden würde. In beiden wird aber ein im wesentlichen undehnbarer Gürtel oder eine Einlage zwischen der Karkasse und der Lauffläche verwendet.
Es wurde aus der vorstehenden Beschreibung erkennbar, dass mittels des beschriebenen Apparates die Drähte sehr genau und präzise zu einer Schraubenlinie geformt werden können, und dass die Verstärkungswendel in das Gewebe mit andern Mitteln als Kalandern eingebaut werden können, wodurch der Abfall auf ein Minimum reduziert wird und eine Vorwahl der gewünschten Neigung des Drahtes relativ zum Reifen, in welchem das Gewebe verwendet wird, möglich wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Gewebes, insbesondere als Verstärkungseinlage für
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extrudiert wird, dass mindestens ein fadenförmiges Verstärkungselement mit hoher Scherfestigkeit dadurch zu einer Schraubenlinie geformt wird, dass es durch zwei in Abstand stehende öffnungen hindurchgezogen wird, von denen die erste um die Achse der zweiten gedreht wird, dass dieses schraubenlinienförmig geformte Verstärkungselement während des Extrudierens des Bandes in dieses eingebettet wird und dass mehrere parallel verlaufende Streifen dieses Bandes samt den Verstärkungselementen zu einem breiteren Band verbunden werden.
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