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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Luftreifen.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Luftreifen und
insbesondere mit einem verbesserten Verfahren zum Herstellen bzw. Aufbauen eines
Luftreifens.
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Ubliche Verfahren zum Herstellen von Reifen stellen gewöhnlich einen
Kompromiß zwischen einer guten technischen Arbeit und geringen Produktionskosten
dar. Der Reifen wird einleitend als ein fortlaufendes breites zylindrisches Band
gebildet, das im wesentlichen aus Ublichen Wulstelementen, Cordelementen, Seitenwandungselementen
und Laufflächenelementen besteht ; dann wird dieses zylindrische Band geformt und
zu einer torueartigen Gestalt aufgeweitet-und in einem einzigen Arbeitsvorgang in
einer Vulkanisierpresse vulkanisiert, wobei Formen verwendet werden, welche eine
innere biegsame und ausweitbare Membran zum Formen und Vulkanisieren bzw. Polymerisieren
haben. Eine solche Presse ist in der U. S. Patenteohrift 2 495 663 aufgezeigt.
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Das CordschnUren-"Gewebe"für den Reifen besteht in Ublicher Weise
aus vergleichsweise starken KettenschnUren und schwachen Schußfäden, und das Cordgewebe
wird auf die erforderliche Breite schräg in einem Winkel von etwa 25 bis etwa 45°
gemäß der Grouse des herzustellenden Reifens geschnitten. Diese Schnüre laufen in
benachbarten Lagen in abwechselnden Richtungen, um gitterartige Figuren zu bilden,
deren Projektionen auf eine Ebene Rhomben umschreiben wUrden. Elastomeres Material
trennt die Lagen sowohl als auch jede Schnur in der Lage voneinander. Jede Schnur
ist an den Wulsten festgelegt. Wenn das zylindrische Band veranlaßt wird, innerhalb
der Vulkanisierpresse die torusartige Gestalt anzunehmen, werden die Ausweitungsbeanspruchungen
in eine kleine Verformung in den Reifenschnüren umgewandelt, wodurch ein"Pantographieren"der
Cordstruktur hervorgerufen wird und grdßere Verformungen in dem elastomeren Grundmaterial
erzeugt werden.
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Die Reifenwulste, die an jedem Ende des zylindrischen Bandes angeordnet
sind, sind in üblicher Weise aus Stahldraht hergestellt und sind verhältnismäßig
unnachgiebige Teile, denn sie sollen den Luftreifen an der Felge eines Fahrzeugrades
festlegen.
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Wenn das zylindrische Band fortfuhrt, sich auszuweiten und eine torische
Form anzunehmen, wenn die Wulste in einer Vulkanisierpresse zusammengebracht werden,
ist in den äußeren Umfangsteilen, die als Krone bezeichnet werden kann,
eine
größere Streckung als in den inneren Umfangsteilen oder den unteren Wandungsbereichen
vorhanden. In den Rhombusmustern, die durch die Lagen übereinanderliegender SchnUre
gebildet werden, streckt oder dehnt sich jede Rhombusachse, die parallel zur Kquatorialebene
des Reifens liegt, auf Kosten der Achse, welche senkrecht zu ihr liegt, und diese
Bewegung aus Strecken und Zusammenziehen ist als"Pantographieren"bekannt, welches
in dem die Schnüre umgebenden elastomeren Grundmaterial höhere Dehnungen oder Verformungen
erzeugt, als in den Reifenschnüren erzeugt werden. Dies ergibt einen außerordentlich
unerwünschten Zustand, der die Lebensdauer des Reifens merklich verkürzt.
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In einem verstärkten Reifen, d. h. einem Reifen, mit einer im wesentlichen
unausdehnbaren zylindrischen Verstärkungseinlage oder einem GUrtel, der zwischen
dem Laufflächenteil und der Oberseite der Karkasse angeordnet ist, liegen die Schnüre
der Karkasse üblicherweise radial, d. h. sie liegen im wesentlichen in Ebenen, die
zu der Kquatorialebene des Reifens (P-P der Fig. 3) senkrecht liegen. Mit Gürtel
versehene Reifen sind beispielsweise in den U. S. Patentschriften 2 982 328 und
2 493 614 aufgezeigt. Die sich am Umfang erstreckenden Schnüre des GUrtels bzw.
der Verstärkungseinlage sind üblicherweise in einem Winkel von 15 bis 20° zu der
Aquatorialebene angeordnet und können die gitterartigen Muster bilden, ebenso wie
schrägliegende Schnüre einer Karkasse. Jedoch ist bei diesen kleinen WjnkelnJ
z.
B. zwischen 15 bis 20°, ein gringes Strecken der Rhombusachse parallel zur Xquatorialebene
des Reifens von einer verhältnismäßig großen Zusammenziehbewegung oder Kontraktion
der dazu senkrechten Achse des Rhombus begleitet, so daß ein "Pantographieren"des
Güntels eintritt, woraus sich eine verhältnismäßig große Verminderung der Breite
des Gürtels ergibt. Ein solches Zusammenziehen verursacht unerwUnschte Druckbeanspruchungen
und Ausbuckehn der radialen Schnüre der Karkasse.
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Wenn ein GUrtelreifen eine Karkasse mit schrSgen Schnüren hat, treten
Druckbeanspruchungen an diesen schrKg liegenden SchnUren wegen der grdßeren Pantographierung
der SchnUre des Gürtels relativ zu der Pantographierung der Karkassenschnüre ein.
Dieses Problem der Pantographierung verursacht bei der Herstellung von mit Gürtel
versehenen Reifen viele AusschuB-stocke.
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Ein Versuch, dem Bedürfni für ein befriedigendes Verfahren zum Herstellung
von verstKrkten Reifen zu entoprechen, ist in den U. S. Patentschriften 2 814 330
und 2 814 331 gemacht worden, welche eine Maschine und ein Verfahren für die erste
Stufe des Aufbaus aufzeigen und ein solcher Reifen ist in der U. S. Patentschrift
2 982 328 beschrieben. Bei den Verfahren der U. S. Patentschriften 2 814 330 und
2 814 331 werden jedoch wie bei anderen üblichen Reifen-Herstllungsverfahren die
verschiedenen Teile siteinander vernKht oder zusammengeheftet, z. B. Lauf ohenteil
und VerstSrkungseinlage
bzw. Breaker strip mit der Karkasse. Das
Vernähen bzw.
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Anheften ist eine teure zusätzliche Arbeitsstufe, welche bei Ublichen
Reifenherstellungsvorgängen notwendig-und nur wirksam ist, eine Bewegung in der
unmittelbaren Nähe der Stichlinie zu verhindern.
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Einer der Zwecke der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes
und neues Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen serstErkten Reifenaufbaus
mit hoher Genauigkeit und niedrigen Kosten zu schaffen, welcher ein Minimum an restlichen
Spannungen und Verformungen hat.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten
Verfahrens zum Herstellen eines Luftreifens, der einen Verstärkungsgürtel hat und
der direkt aus einer Mehrzahl von Aufbauteilen in einem einzigen Arbeitsvorgang
in solcher Weise hergestellt wird, durch das das Pantographieren der Schnüre des
Gürtels und der Karkasse auf ein GeringstmaB reduziert wurd und die Verminderung
der Breite des Gürtels zufolge der Behandlungsbedingungen im wesentlichen beseitigt.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens zu schaffen, das bequem an einer Vulkanisierpresse
durchgeführt werden kann, die einen Formaufbau mit einer inneren biegsamen und ausweitbaren
Membran zum Gestalten und Vulkanisieren des sohließllchen Reifens nutzbar rr ; aoht.
weiterer Zweck der Erfindung besteht dar n, ein
neues Verfahren
zum Herstellen eines Luftreifens zu schaffen, welches den Wegfall des üblichen Arbeitsvorganges
möglich macht, der das VernChen oder Aneinanderheften des Laufflächenteiles und
der Veratärkungseinlage oder des GUrtels an die Reifenkarkasse umfaßt.
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Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor.
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Die Zwecker der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren
zum Formen und Verfestigen bzw. Vulkanisieren eines Luftreifens erreicht, das darin
besteht, daß ein erster Teil, der ein Lauffllohenealement mit einem Verstdrkungselement
aufweist, geformt wird, und dann der erste Teil mit einem zweiten Teil, der Oordlagenelemente,
Seitenwandungselemente und Wulstelemente in einem einzigen Arbeitsvorgang verbunden
wird, der vorzugsweise auf einer wulkanisierpresse durchgefuhrt wird, die eine obere
Form hat, welche eine Mehrzahl von gebogenen Abschnitten und eine innere biegsame
und ausdehnbare Membran enthält, um den Reifen in der Form in solcher Weise zu gestalten
und zu vulkanisioren, daB dieradiale Auswärtsbewegung des QUrte14 bzw. der Verstärkung
begrenzt wird, um ein SchmElerwerden der Verstkrkung zu verhindern und die "Pantographier"-Bewegung
der Reifenschnure auf ein GeringstmaB zu reduzieren.
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Das Verfahren der Erfindung wird durch Bezugnahme auf die Zeichnungen
ohne weiteres verständlich werden.
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Fig. 1 ist eine Teil-Querschnittsansicht der Seitenwandungen einer
Form einer Vulkanisierpresse und der Formabschnitte für den Laufflächenteil mit
den beiden Aufbauteilen, aus denen der Luftreifen gebildet wird.
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Fig. 2 ist eine Teil-Querschnittsansicht der Vulkanisierpresse der
Fig. 1, in welcher die biegsame Membran teilweise ausgeweitet ist und die Formabschnitte
für den Laufflächenteil und die Seitenwandungen sich in einer Zwischenstellung befinden,
bevor sie in die endgültige SchlieBstellung bewegt werden.
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Fig. 3 ist eine Teil-Querschnittsansicht der Presse der Fig. 1, wobei
sich alle Formabschnitte in einer Schließstellung befinden und in welcher die biegsame
Membran vollständig ausgeweitet ist und der geformte Reifen in seine endgültige
Gestalt vulkanisiert wird.
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Gemäß Fig. 1 sind das Verstärkungselement 9 und das Laufflächenelement
10, wie dargestellt, als ein Teil 11 wiedergegeben, und sie werden als fortlaufendes
Mantelband oder als ringförmiger Teil auf einer Ublichen Trommel (nicht dargestellt)
gebildet, wobei der AuBendurchmesser des Laufflächenteiles im wesentlichen gleich
dem maximalen Innendurchmesser der Form für den Laufflächenteil ist. Als erstes
wird das ringförmige Verstärkungselement bzw. der Gürtel gebildet.
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Das LaufflEchenelement wird dann auf den Au#enumfang des VerstErkungselementes
aufgebracht. Das Verstärkungselement kann entweder der übliche einlagige breaker
strip oder ein Gürtel aus einer Mehrzahl Lagen sein. Ein üblicher Reifen-Karkassenteil
1 wird auf einer Ublichen Reifenaufbautrommel (nicht dargestellt) aufgebaut. Wie
in Fig. 1 dargestellt, enthklt der Reifenkarkassenteil 1 SchnUre 2, Seitenwandungen
3 und 4, Wulste 5 und 6 und Reibstreifen 7 und 8. Der Karkassenteil 1 ist rings
um eine ausweitbare Ringmembran 14 angeordnet. Die Seitenwandungsabschnitte 12 und
13 der Form werden longs einer gemeinsamen Mittellinie bewegt, um die-Formhöhlung
seitlich zu öffnen und zu schließen, und die Presse ist vorzugsweise so angeordnet,
daß diese Mittellinie waagerecht liegt. Einer dieser Formabschnitte fUr die Seitenwandung
kann auch seitlich bewegbar sowohl als auch longs der Mittellinie bewegbar sein,
so da# die Teile 1 und 11 auf einfache Weise eingerUhrt und in der Presse angeordnet
werden können. Es ist eine Mehrzahl, vorzugsweise sechs bis zehn, gebogener Formabschnitte
15 fUr den Laufflächenteil vorgesehen, die sich zu dem Schulterbereich des Reifens
erstrecken und welche sich in radialer Richtung bewegen, um die Form zu öffnen und
ein ungestbrtes Anordnen des Telles 11 in der Form zu ermöglichen und die dann in
eine Schlie8stellung bewegt werden, um einen fortlaufenden Formumfang entsprechend
dem Außenumfang eines Reifens zu bilden.
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Der Arbeitsvorgang umfaßt zunächst das Anordnen des Karkassenteiles
1 über und rings um die ausweitbare Ringmembran 14 der Presse in der üblichen Weise,
das Anordnen des aus Laufflächenelement und Verstärkung bzw. Gürtel bestehenden
Teiles innerhalb der radial geöffneten bogenförmigen Abschnitte 15 für den Laufflächenteil.
und dann das teilweise Schließen dieser Abschnitte nach innen, welches ausreichend
ist, um den Teil 11, wie in Fig. 1 dargestellt ist, festzuhalten ; jedoch wird kein
ausreichender radialer Druck nach innen ausgeübt, wodurch dieser teil sich ausbuckeln
könnte. Dann wird ein geeignetes hei#es Arbeitsmittel unter einem Druck von ca.
0,35 bis 2,8 kg/cm2 in die, ausweitbare Membran-in üblicher Weise eingelassen, wodurch
die Karkasse ausgeweitet wird, so da# sie schließlich mit der Innenfläche des aus
Laufflächenelement und Verstärkung bestehenden Teiles in BerUhrung tritt, und gleichzeitig
bewegen sich die Seitenwandungsabschnitte 12 und 13 der Form einwärts gegen die
Aquatorialebene des Reifens, so daß der Teil 11 in axialer Richtung auf dem Teil
1 zentriert ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Während der Formung des Reifens
bleiben die Wulste jederzeit im wesentlichen im gleichen Abstand von der Aquatorialebene
P-P des Reifens. Dann werden die Seitenwände 12 und 13 der Form weiter einwärts
gegen ihre endgUltige Schließstellung bewegt, und das radiale Schließen der gebogenen
Abschnitte 15 fUr den Laufflächenteil wird vorgenommen,
während
der Druck des vorgenannten heifien Arbeitsmittels erhöht wird, wodurch der Teil
11 durch den Druck auf seine Innen-und Außenflkohen im wesentlichen ohne seinen
Durchmesser zu. verändern oder ein Buckeln oder eine Verminderung seiner Breite
zufolge der"Pantographen"-Bewegung der SchnUre zu verursachen, gleichmäßig zusammengedrückt
wird. Wdhrond dieser Arbeitsstufe wird das Laufflächenmuster auf dem nicht vulkanisierten
elastomeren Laufflächenmaterial geformt, ohne daß ein radiales Strecken oder Verschieben
des aus Verstärkung und Laufflächenelement bestehenden Teiles eintritt. Fig. 3 zeigt
den geformten und vulkanisierten Reifen, wobei alle Formabschnitte sich in ihren
Endstellungen befinden.
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Wenn alle Formabschnitte sich in ihren geschlossenen Endstellungen
befinden, wird der Druck des Arbeitsmittels in der ausweitbaren Membran auf den
endgültigen Vulkanisierdruck von etwa 10,5 kg/cm2 bei einer Temperatur von etwa
176° C erhöht, ohne daß die Gefahr einer uberexpansion oder einer Pantographen-Bewegung
eintritt. Personen-Fahrzeugreifen werden zweckmäßig wkhrend eines Zeitraumes von
17 Minuten und Lastwagenreifen während etwa 45 Minuten vulkanisiert oder bis zur
Endfertigung behandelt.
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Die reine Ausdehnung oder Kontraktion am Umfang der Verstärkung muß
sorgfAltig gesteuert und auf den Bereich von 0 bis 0, 5 des Umfangs des Ausgangsgürtels
begrenzt sein und sollte vorzugsweise gleich 0 sein.
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Das Arbeitsmittel zum Ausweiten ist vorzugsweise Wasserdampf. Während
des Vulkanisationsvorganges kann entweder heißes Wasser, Wasserdampf oder ein inertes
Gas wahlweise verwendet werden. Weitere Merkmale, welche in dem Vulkanisationsvorgang
enthalten sind, sind die üblichen Aufrechterhaltung von Drucken im Bereich von etwa
7 bis 35 kg/cm2, Temperaturen im Bereich von etwa 127 bis 199 C und Vulkanisierzeiten
von etwa 12 bis etwa 120 Minuten.
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Um den Reifen genau zu formen, sollte der Teil 11 so angeordnet sein,
daB die Aquatorialebene der Karkasse 1 im wesentlichen mit der Aquatorialebene des
Teiles 11 übereinstimmt. Dies wird durch die Forderung erreicht, daß die Seiten
der gebogenen Laufflächenformabschnitte 15 sich längs des Schulterbereiches des
Reifens radial über eine Entfernung erstrecken, die nicht kleiner als die größte
Tiefe des Laufflächenmusters ist und nicht Uber die Stelle hinaus, welche die maximale
Reifen-Abschnittbreite festlegt.
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Der Luftreifen kann durch Offnen der gebogenen Formabschnitte des
Laufflächenteiles herausgenommen werden, dann durch genügend weite Wegbewegung der
beiden Seitenwände der Form von dem Reifen, um ein Herausnehmen des Reifens zu ermöglichen.
Wenn die Mittellinie der Form sich in senkrechter Lage befindet, nachdem die gebogenen
Abschnitte gedffnet worden sind, kann die Folge der notwendigen Schritte zum Herausnehmen
des Reifens diejenige sein, wie beispielsweise in der U. S. Patentschrift 2 911
670 angegeben ist.
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Gegebenenfalls kann der teilweise vulkanisierte Reifen aufgeblasen
werden, nachdem er aus der Presse herausgenommen ist, und seine vollstEndige Vulkanisation
und sein Abkühlen erfolgen im aufgeblasenen Zustand.
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Die Schnüre sowohl für die Verstärkungseinlage bzw. den GUrtel als
auch für die Karkassenteile können aus Textilfäden, z. B. Baumwolle, Flachs, Reyon,
Polyamidgarnen und Polyestergarnen oder MetalldrKhten bestehen. Diese Schnüre können
entwe. der ausdehnbar oder im wesentlichen unausdehnbar sein.
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Die Schnüre für die Karkassenteile können entweder radial liegen,
d. h. Schnüre, welche im wesentlichen in radial von der Drehachse sich erstreckenden
Ebenen liegen, oder sie können schräg angeordnet sein, d. h. Schnüre, welche in
einem spitzen Winkel zu der Xquatorialebene des Reifens liegen.
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Dieses Verfahren kann dazu verwendet werden, einen Reifen ohne einen
Gürtel, d. h. mit einem Breaker strip herzustellen. Die bogenförmigen Abschnitte
der Form für den LaufflEchenteil gewährleisten einen gleichmäßigen Fluß eines elastomeren
Materials in die LaufflEchenrorm, um einen gleichmäßig geformten und richtig ausbalancierten
Reifen herzustellen.
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Die gleichzeitige Herstellung sowohl der beiden Reifenteile, aus
denen der Luftreifen hergestellt wird, als auch der tegfall der üblichen Heft-oder
AnnkhvorgKnge macht dieses Verfahren wirtschaftlicher als diejenigen Verfahren,
die
früher ausgeführt wurden und vermindert die Zahl der Ausschüsse
zufolge mangelhafter Gleichförmigkeit und falscher Ausbalancierung beträchtlich.
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Durch das neue Verfahren behält der Luftreifen nur ein Minimum an
Restbeanspruchungen und Verformungen bzw. Spannungen zuruck, daher gewährleistet
er eine längere Lebensdauer und eine bessere Straßenlage.
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Es ist erkennbar, daß weitgehend abweichende Ausführungsformen der
Erfindung vorgenommen werden können, ohne damit aus der Erfindung herauszukommen,
und die vorstehenden Ausführungen erläutern nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.