DE1291112B

DE1291112B - Geraet zum Aufwickeln von Verstaerkungsfaeden auf eine Reifenform

Info

Publication number: DE1291112B
Application number: DEF39386A
Authority: DE
Inventors: Frisby Vincent Camden
Original assignee: Fairchild Stratos Corp
Current assignee: Fairchild Stratos Corp
Priority date: 1962-04-03
Filing date: 1963-04-02
Publication date: 1969-03-20
Also published as: US3183134A; GB1035832A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Aufwickeln von Verstärkungsfäden auf eine Reifenform für den Aufbau der Karkasse eines Fahrzeugluftreifens mit einer Halterung für die auf einer drehbaren Welle angeordnete Reifenform mit einer Vorrichtung zum Zuführen der Verstärkungsfäden auf die Reifenform in einer einen bestimmten Winkel mit der Achse der Reifenform einschließenden Richtung und mit einer Antriebsvorrichtung zum gleichzeitigen Drehen der buchsenartige Ränder aufweisenden Reifenform und Bewegen der Verstärkungsfäden und der Reifenform relativ zueinander zur Zuführung der Verstärkungsfäden um eine weitere Achse Derartige Geräte zum Aufbau von Karkassen für Fahrzeugluftreifen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Diese enthalten alle eine Fadenzuführung, durch die die Verstärkungsfäden unter einem vorbestimmten Winkel zur Reifenformachse unmittelbar auf die Reifenform geführt werden. Es ist auch bekannt, an den Stirnseiten der Reifenform Buchsen anzuordnen, die einerseits zur Befestigung der Reifenform auf der Antriebswelle dienen und andererseits in einer konischen Ausführung dazu bestimmt sind, das Abrutschen der Verstärkungsfäden von der Reifenform während des Wickelvorganges zu verhindern.
Bei der Reifenherstellung ist es von Bedeutung, daß jeder einzelne Verstärkungsfaden, der den Reifen durchsetzt, von dem aufgeblasenen, aber unbelasteten Reifen in gleicher Weise beansprucht wird, so daß man mit wenig Material auskommt. Die Verwendung von möglichst wenig Gewebe und Gummi gestattet geringe Wanddicken und vermindert die Steifigkeit und Erwärmung des Reifens unter Belastung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Aufwickeln von Verstärkungsfäden auf eine Reifenform zu schaffen, mit dem die Verstärkungsfäden hinsichtlich ihrer Richtung und Dichte günstig und schnell auf eine Reifenform für den Aufbau einer Karkasse eines Fahrzeugluftreifens gewickelt werden können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die buchsenartigen Ränder der Reifenform als zur Aufnahme und Halterung der Verstärkungsfäden dienende Buchsen ausgebildet sind, die axial nach innen gegen die Reifenform hin bewegbar sind.
Dadurch lassen sich die Verstärkungsfäden gleichmäßig über die gesamte Reifenform spannen und in ihrer Richtung und Dichte optimal festlegen. Die hergestellten Karkassen gestatten die Anfertigung von Hochleistungsreifen mit verhältnismäßig sehr geringer Wanddicke.
Das Gerät wird anschließend an Hand der Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. In diesen ist Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, die das Gerät zur Reifenherstellung veranschaulicht, Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1, der veranschaulicht, wie die Buchsen den Verstärkungsfaden aufnehmen und halten, während er um die Reifenform gewickelt wird, F i g. 3 eine Teilansicht eines Querschnitts, die die axiale Verstellbarkeit der Buchsen zeigt, nachdem der Wickelvorgang beendet ist, F i g. 4 ein Querschnitt, der die Stellung der Buch- sen zeigt, nachdem die Wicklung fertig ist, so daß die weitere Bearbeitung und letzte Formgebung vorgenommen werden kann, Fig. 5 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, die eine andere Ausführung des Geräts zur Reifenherstellung darstellt.
In der Ausführung des Geräts gemäß den Fig. 1 bis 4 ist eine zerleg- oder zerstörbare Reifenform 1 durch radial gerichtete Schrauben 31 an dem inneren Teil einer zylindrischen, dreigeteilten und gerillten Hülse 34 befestigt, die wiederum beweglich auf einer Welle24 sitzt. Damit die Reifenform in jede gewünschte Winkellage gebracht werden kann, ist die Welle 24 an einem Ende eines sichelförmigen Armes 3 drehbar gelagert, während der Arm 3 an dem oberen Ende einer L-förmigen Stütze 2 durch eine einstellbare Zwinge 4 befestigt ist, so daß der Schwerpunkt der Reifenform bei jeder beliebigen Winkelstellung der Welle 24 immer an der gleichen Stelle bleibt.
Am unteren Ende der Stütze 2 ist eine senkrechte Antriebswelle 6 mit der Stütze verbunden, so daß die Achse, um die sich Welle und Stütze drehen, ebenfalls durch den Schwerpunkt der Reifenform 1 verläuft. Auch die Antriebswelle 6, die in einem Sockel 7 gehalten wird und in dem Sockel mit einer Antriebsvorrichtung 10 durch Zahnräder 11 und 12 verbunden ist, läuft durch einen Flansch 13, der fest mit dem Sockel verbunden ist und an seinem Umfang einen starren Zahnkranz 8 trägt.
Um die Form auf ihrer Welle 24 gleichzeitig mit der Antriebswelle 6 in Drehung zu versetzen, führen zwei von der Stütze 2 abstehende Stehlager 35 eine senkrechte Achse 36 und steht ein auf dieser Achse befestigtes Ritzel 9 über ein Zwischenrad 25 mit einem starren Zahnkranz 8 im Eingriff. Eine Antriebsrollel5 sitzt ebenfalls auf der Achse 36 und treibt einen biegsamen, einstellbaren Riemen 14, der über zwei Spannrollen 17 läuft, von denen nur eine in Fig. 1 zu sehen ist. Von den Rollen 17 läuft der Riemen 14 um eine weitere Rolle 19, die auf einem Keilwellenende 20 der Welle 24 sitzt.
Um den Riemen 14 in allen Stellungen des von der Zwinge 4 gehaltenen sichelförmigen Armes 3 straff zu halten, wird die Spannrollel7 von zwei Stäben 16 und 18 gestützt, deren Länge verstellbar ist und die schwenkbar an der Stütze 2 bzw. dem Arm 3 befestigt sind. Wenn nötig, können die Rollen 15 und 19 und der Riemen 14 mit Zähnen ausgerüstet werden, damit eine genaue Einstellung der Drehung der Welle 24 in bezug auf die Antriebswelle 6 möglich ist. Um weiterhin das Entfernen der Form von der Welle 24 zu erleichtern, kann der Arm 3 in der Stütze 2 verschoben werden, wenn der Stab 13von dem sichelförmigen- Arm 3 gelöst wird, so daß die Welle 24 senkrecht steht, wie durch die gestrichelte Linie 5 in F i g. 1 angedeutet ist.
Da das Fadenmuster des Reifens, der mit dem Gerät hergestellt wird, mit dem im Vergleich zu dem Gesamtdurchmesser des Reifens verhältnismäßig kleinen Wulstdurchmesser einheitlich und in sich zusammenhängend ist und da die relative Lage der Fäden zueinander zwischen dem Aufbau und dem Vulkanisieren des Reifens nicht verändert werden sollte, kann die Reifenform nicht in einem Stück aus dem Reifen entfernt werden. Aus diesem Grunde müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, die das Entfernen der Form erleichtern. So kann die Form z. B. aus einer Anzahl verschiedener Stücke aufgebaut werden, die leicht zusammengebaut und, nachdem die Karkasse fertig ist, wieder auseinandergenommen und Stück für Stück durch die Wulstöffnungen herausgezogen werden können.
Die Form wird jedoch besesr aus zerbrechlichem, verformbarem oder löslichem Material hergestellt, so daß sie, wenn sie wieder herausgenommen werden soll, entweder in Stücke zerbrochen, geschmolzen oder aufgelöst werden kann, um ihr Entfernen zu erleichtern. Diese letztgenannte Form wird in der Fachsprache manchmal als einmalige oder verlorene Form bezeichnet. Die Form 1 kann aber auch aus einem Kunststoff hergestellt werden, der haltbar genug ist, um dem Druck während der Formgebung der Karkasse standzuhalten, aber zur Herausnahme leicht in kleine Stücke zerbrochen werden kann. Eine andere bekannte zerbrechliche Ausführung ist eine Gipsform. Wird die Form aus biegsamem oder verformbarem Material hergestellt, so kann man Wachs verwenden. Wird sie schließlich aus einem löslichen Material hergestellt, so kann dies Salz, wie z. B.
Natriumchlorid, sein, das dann später durch ein Lösungsmittel aufgelöst wird. In allen Fällen kann die Form 1 aber, wenn sie aus einem dieser Materialien hergestellt ist, immer auf der Hülse 34 mit Hilfe der Schrauben 31 befestigt werden, wie es z. B. in F i g. 1 gezeigt ist.
Da der Faden nicht so gewickelt werden kann, daß er auch den Vertiefungen der Form in der Nähe der Wülste folgt, lassen sich die beiden Buchsen 32 und 33 zu beiden Seiten der Form auf der Hülse 34 axial verschieben, so daß der fertige Wickel auch in die Vertiefungen der Form gedrückt werden kann, ohne daß er seine Spannung verliert. Bevor mit dem Wickeln begonnen wird, sitzt jede Buchse so weit axial von der Oberfläche der Form entfernt, daß die gerade Strecke A (F i g. 1) des Fadens, nachdem er um Form und Buchse gewickelt ist, gleich der Bogenlänge B ist, wenn die Buchse nach innen gegen den Mittelteil der Form gedrückt wird, bis der Wickel auch dort die Oberfläche der Form berührt.
Um die Form mit Fäden zu versehen, läuft eine Anzahl Fäden 21 über hintereinander angeordnete Rollengruppen 22, die auf einer festen Stütze 28 befestigt sind. In F i g. l ist nur eine Rolle jeder Gruppe 22 zu sehen, während die Form sich um die Antriebswelle 6 dreht. Die letzte Rollengruppe in der Reihe ist so angeordnet, daß sie die Fäden in einer Ebene durch den Schwerpunkt der Form, senkrecht zur Achse der Antriebswelle 6 auf die Form leitet, und damit ein entsprechender Zug auf die Fäden ausgeübt wird, während sich die Form dreht, wird eine der anderen Rollengruppen von einer Zugfeder 23 gehalten. Man sieht, daß die Stelle, an der die Fäden 21 auf die Oberfläche der Form 1 gelangen, der Punkt ist, um den die Form sich auf der Achse der Antriebswelle 6 dreht. Im Betrieb dreht sich die Form 1 in der Ausführung gemäß der Fig. 1 um die Achse der Antriebswelle 6 in der angedeuteten Pfeilrichtung, indem sie von der Antriebsvorrichtung 10 angetrieben wird. Infolge dieser Drehung werden die Fäden 21 unter einer gewissen Spannung durch die Zuführung gezogen und um die Form gewickelt.
Dabei sind die Enden der Fäden anfangs an den Buchsen befestigt worden. Infolge der Drehung des Ritzels 9 um den starren Zahnkranz 8 dreht sich das Antriebsrad 15 und treibt den Riemen 14 an. Da- durch drehen sich die Welle 24 und die Form 1 um die Achse der Antriebswelle 6, so daß sich die Fäden über die Oberfläche der Form und der Buchsen verteilen (F i g. 1 und 2). Nach Beendigung des Wickelvorganges werden die Buchsen 32 und 33 von der Hülse 34 gelöst und in die Ausnehmungen 37 und 38 der Form gerückt, so daß sich der Wickel an die Oberfläche der Form anlegt. Danach kann die Form an dem sichelförmigen Arm 3 in der Zwinge 4 in die Stellung 5 gebracht werden, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet ist, und die fertiggewickelte Karkasse kann dann zur Weiterbearbeitung entfernt werden, indem die Teile der Hülse 34 von der Welle 24 gezogen werden.
Die Ausgangsstellung C der Buchsen 32 und 33 wird, wie oben erwähnt, bestimmt durch die StreckeA. Da sich die Fäden 21 um die Buchsen wickeln (Fig. 2 und 3), vergrößert sich die Strecke A, wenn die Buchsen eine feste Stellung beibehalten, Um dies zu verhindern, lassen sich die Buchsen stufenweise in axialer Richtung nach innen verschieben.
Der linke äußere Teil 34 der dreigeteilten Hülse 34 ist einzeln gesichert und mit der Welle 24 durch einen Bolzen40 verbunden. Der Mittelteil ist von einer Koppelvorrichtung 42 auf der linken Seite und von einer ähnlichen Koppelvorrichtung auf der anderen Seite und dem äußeren rechten Teil 34 b eingeschlossen (Fig. 1). Diese drei Teile werden am Ende durch eine Kontermutter 39 zusammengehalten.
Die Hülsenteile 34a und 34b haben ein Außengewinde 44 (F i g. 3). Eine mit Innengewinde versehene Hülse 46 läßt sich durch einen Bolzenschlüssel, der in die Nuten 46 a paßt, auf dem Gewinde 44 einstellen. Auf der Hülse 46 zwischen Seegerringen 48 und 50 ist die Buchse 33 befestigt.
Die andere Buchse 32 ist ähnlich befestigt.
Im Betrieb werden die Buchsen 32 und 33 schrittweise, so, wie sich die Fäden 21 auf ihnen aufwickeln, nach innen versetzt, indem das Gerät in entsprechenden Zeitabständen angehalten wird und die Hülsen 46 und 52 gedreht werden. Die Gewindeverbindung mit den entsprechenden Hülsenteilen 34 a und 34b bewirkt die entsprechende axiale Be wiegung nach innen. Die Hülsen 46 und 52 können sich in den Buchsen 33 und 32 drehen, so daß durch diese Verstellung die Buchsen nicht mitgedreht werden, was vorzuziehen ist. Nach einer jeden solchen Verstellung geht der Wickelvorgang weiter. Wenn der Wickel fertig ist, werden die Hülsen 46 und 52 von dem Gewinde der Hülsenteile 34 a und 34b heruntergeschraubt, so daß sie in die Formausnehmungen geschoben werden können, wie in Fig.4 angedeutet. Hier ist gezeigt, wie die Buchsen 33 und 32 jeweils in den Ausnehmungen 37 und 38 sitzen.
Diese Einstellmöglichkeit gewährleistet, daß die Fäden, wenn sie eine Stellung gemäß F i g. 4 haben, so daß eine Weiterbearbeitung erfolgen kann, ihre Spannung, die sie beim Wickeln erhalten haben, behalten.
In der Ausführung gemäß F i g. 5 wird eine Form 101, ähnlich der Form 1 von Fig. 1, von einer Keilhülse 110 getragen, die auf einer Welle 108 sitzt, welche durch einen eigenen (nicht gezeigten) Antriebsmotor in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung gedreht wird. Diese Hülse trägt ebenfalls zwei axial verstellbare Buchsenl09 und 122, die dem gleichen Zweck dienen wie diejenigen in der oben beschriebenen Ausführung gemäß Fig. 1. Die Welle 108 kann nötigenfalls auch mit Durchlässen für Vulkanisiermittel versehen werden.
Zum Bewickeln der Form 101 dreht sich eine andere Welle 102 um eine Achse, die durch den Schwerpunkt 125 der Reifenform verläuft, und trägt zwei Wickelarmel03, die die Form im Halbkreis umfassen. Die Welle 102 ist hohl und wird von einem (nicht gezeigten) Antriebsmotor gedreht, dessen Drehzahl genau auf jedes gewünschte Verhältnis zur Drehzahl der Welle 108 eingestellt werden kann.
Zwei Fäden 104 laufen durch die hohle Welle 102 und werden von Spindeln 105 abgewickelt, die so an der Welle befestigt sind, daß sie sich mit ihr mitdrehen. Vorrichtungen 106 sorgen dafür, daß die Fäden keine Schleifen oder Knoten bilden und eine bestimmte Spannung erhalten.
Von der Wellel02 laufen die Fäden 104 beide über Rollen 119 an den beiden Armen 103 und über Spannrollen 119' an Zugfedern 107, die auch durch entsprechende Vorrichtungen an den Armen 103 befestigt sind, wobei die Spannvorrichtungen für die erforderliche Spannung sorgen, wenn der Faden auf die Form 101 gewickelt wird. Die letzten Rollen 119 nahe den Enden der Arme 103 sind so angebracht, daß die Fäden von dort aus in Richtung auf die Reifenform und die Buchsen 109 und 122 verlaufen, wobei sie in einer Ebene laufen, die durch die Buchsen und den Schwerpunkt 125 der Form geht.
Die Wellen 108 und 102 drehen sich mit einem bestimmten Drehzahlverhältnis, so daß die Form von der Welle 108 gedreht wird, während die Fäden von den Armen 103 um die Form herumgewickelt werden. Wie schon in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde, legen die Fäden sich auch um die Buchsen 109 und 112, während sie auf die Form gewickelt werden, so daß die Fäden eine solche Länge haben, daß sie sich auch an die innere Oberfläche der Form anlegen können, wenn die Buchsen nach innen geschoben werden, d. h., die Strecken A und B sind im wesentlichen gleich.
Wenn der Wickel fertig ist, werden die beiden Buchsen 109 und 122 gelöst und nach innen in die Ausnehmungen 123 der Form geschoben. Nachdem dies getan ist, kann die Karkasse zur Weiterverarbeitung von der Welle gezogen werden. In manchen Fällen will man den Reifen, bevor er vulkanisiert wird, mit einer Anzahl Löcher an seinem Wulst versehen, die durch Bolzen 120 gemacht werden, die durch Löcher in den Flanschen der Buchsen 109 und 122 reichen, wenn letztere sich in ihrer inneren Stellung befinden. Mit diesen Bolzen kann dann ein Reifen vollkommen luftdicht auf einem Rad befestigt werden. Wie bei dem Gerät nach den Fig. 1 bis 4 können die Buchsen 109 und 122 während des Wickelvorgangs von einer äußeren Stellung nach innen verschoben werden, so daß das Anhäufen der Fadenlagen auf den Buchsen kompensiert wird.
Obwohl z. B. in der Ausführung gemäß Fig. 4 nur eine Fadenzuführung gezeigt ist, können auch mehrere solcher Fadenzuführungen radial zur Achse der Drehung des Reifenkörpers angeordnet werden, wobei mehrere Fäden gleichzeitig um die Form gewickelt werden. Die bevorzugte Ausführung ist zwar mit einem einzigen Antrieb für die senkrechte Antriebswelle 6 und die Welle 24 dargestellt, sie lassen sich aber auch beide getrennt antreiben. Ebenso kann auch das Gerät mit einem einzigen Antrieb für die Wellen 102 und 108 versehen werden, anstatt, wie beschrieben wurde, zwei getrennte Antriebe zu benutzen. Obwohl weiterhin nur zwei Wickelarme in F i g. 5 gezeigt sind, lassen sich auch drei, vier oder noch mehr Wickelarme anbringen, wobei viele Fäden gleichzeitig aufgewickelt werden, um den Wickel in kürzester Zeit zur schnellen Reifenproduktion anzufertigen. Es sollte auch angedeutet werden, daß die in Fig. 1 gezeigte Fadenzuführung auch leicht als Vorrichtung zur Vorbehandlung des Fadens verwendet werden kann. Während der Faden gewickelt wird, läßt man ihn z. B. durch ein Bad laufen, in dem er mit Substanzen, z. B. mit flüssigem Latex, imprägniert wird. Es sei auch erwähnt, daß der Faden in Form eines fortlaufenden metallischen Drahtes und auch in Form eines flachen Bandes vorliegen kann, um die Zeit zur Wicklung eines Reifens noch weiter zu verkürzen.
Um einen Reifenkörper von erforderlicher Festigkeit herzustellen und ihn mit den gewünschten Eigenschaften zu versehen, ist es vorteilhaft, die Form 1 zunächst mit einer Lage vulkanisierbaren Kautschuks RS zu versehen, bevor mit dem Wickeln begonnen wird. Dazu werden entweder dünne, vulkanisierbare Kautschukstreifen über die Form gespannt und provisorisch angeklebt, oder es wird flüssiger Kautschuk auf die Form gespritzt, so daß er eine dünne Schicht unterschiedlicher Dicke bildet. Nachdem die Fäden so vorbehandelt worden sind, daß sie die gewünschte Form im Reifen gewährleisten, werden sie gemäß F i g. 3 auf die Kautschuklage gewickelt. Gegebenenfalls können nun auch weitere Kautschuklagen RS' auf das Gewebe gespannt oder gespritzt werden. Besonders vorbehandelte Kautschukschichten können z. B. auch als Lauffläche auf dem Reifen angebracht werden. Eine Möglichkeit ist, diese Laufschichten in Streifen parallel oder nahezu parallel zur Mittellinie der Lauffläche aufzuwickeln. Als letzter Schritt wird der Reifen geformt und vulkanisiert.
Zur Vulkanisation des gewickelten Reifens dienen gewöhnlich Hitze und Druck, die entweder von innen oder von außen auf den Reifen einwirken. Im ersteren Fall kann das Vulkanisiermedium, z. B.
Dampf, durch entsprechende Kanäle 30 in der Welle 24 über einen Anschluß 27 und durch Austrittsöffnungen 26 in das Innere des Reifens gepreßt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Gerät zum Aufwickeln von Verstärkungsfäden auf eine Reifenform für den Aufbau der Karkasse eines Fahrzeugluftreifens mit einer Halterung für die auf einer drehbaren Welle angeordnete Reifenform mit einer Vorrichtung zum Zuführen der Verstärkungsfäden auf die Reifenform in einer einen bestimmten Winkel mit der Achse der Reifenform einschließenden Richtung und mit einer Antriebsvorrichtung zum gleichzeitigen Drehen der buchsenartige Ränder aufweisenden Reifenform und Bewegen der Verstärkungsfäden und der Reifenform relativ zueinander zur Zuführung der Verstärkungsfäden um eine weitere Achse, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die buchsenartigen Ränder der Reifenform (1) als zur Aufnahme und Halterung der Verstärkungsfäden (21, 104) dienende Buchsen (32, 33, 109, 122) ausgebildet sind, die axial nach innen gegen die Reifenform (1) hin bewegbar sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifenform (1) axial ausgerichtete, diametral einander gegenüberliegende Ausnehmungen (37, 38, 123) aufweist, in die die Buchsen (32, 33, 109, 122) gegen Ende eines Wickelvorganges verstellbar sind.
3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (32, 33, 109, 122) während des Aufwickelns des Verstärkungsfadens (21) schrittweise axial nach innen gegen die Reifenform (1) hin bewegbar sind.
4. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (32, 33, 109, 122) nach Abschluß des Wickelvorganges axial nach innen gegen die Reifenform (1) hin bewegbar sind.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (32, 33, 109, 122) auf der Welle (24) der Reifenform (1) in eine äußere Ausgangslage und in eine innere Randstellung neben der Reifenform (1) axial bewegbar sind.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (10) der Reifenform (1) relativ zur Zuführvorrichtung der Verstärkungsfäden um eine Achse drehbar ist, die durch die Reifenform (1) verläuft.
7. Gerät nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Welle (24) an einer gegenüber der Zuführvorrichtung der Verstärkungsfäden um eine Achse, die durch den Schwerpunkt der Reifenform und senkrecht zu der Ebene verläuft, in der die Verstärkungsfäden zur Reifenform zugeführt sind, relativ verdrehbaren Halterung der Reifenform (1) angebracht ist.