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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung verstärkter
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Luftreifen nach dem Schleudergießverfahren Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten Luftreifen nach dem Schleudergießverfahren
aus Mehrkomponentenreaktionsgemischen, wobei zur Erzeugung der inneren Reifenkontur
eine Kernform erforderlich ist, und eine Vorrichtung zur Herstellung von Luftreifen
nach dem Schleudergießverfahren, enthaltend eine rotierende Form zur Festlegung
der Außenkontur, einen mitrotierenden Kern zur Festlegung der Innenkontur des Reifens,
sowie entsprechende Dosier- und Mischvorrichtungen zur Einspeisung von gegebenenfalls
sich in der Zusammensetzung ändernder Mehrkomponentenreaktionsgemischen in den Raum
zwischen Schleudergießform und Kern. Als Mehrkomponentenreaktionsgemische kommen
hauptsächlich solche in Frage, die Polyurethane bilden.
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polyurethanreifen mit einer Verstärkungseinlage unter der Lauffläche
sind bekannt. Bei der Herstellung werden Cordwicklungen oder Gewebeeinlagen direkt
auf den Reifenkern gewickelt. Bei einem so hergestellten Reifen reißen häufig beim
Aufblasen die
Windungen der Verstärkungseinlage aus dem Reifenmaterial
aus, da sie unmittelbar an ihrer Innenflache aufliegen und die Ummantelung mit dem
Polyurethanelastomer keine ausreichende Haftung ergibt, um den auftretenden Kräften
entgegenwirken zu können. Es ist auch ein Reifen bekannt, bei dem die Gürtelarmierung
durch Stege oder Noppen an einem entsprechend ausgebildeten Formkern von der inneren
Oberfläche des Reifens weiter entfernt fixiert werden kann. Jedoch wirken sich die
Markierungen, die sich zwangsläufig in der Reifeninnenkontur ausbilden, nachteilig
aus; es können dadurch Kerbwirkungen hervorgerufen werden und wegen der nicht glatten
Oberfläche kann auch der Reifenschlauch durch Scheuern zerstört werden. Bei der
getrennten Herstellung von Lauffläche und Karkasse in verschiedenen Formwerkzeugen
ist das Einbetten der Gürtelarmierung im Bereich der neutralen Faser möglich. Neben
der aufwendigen Fertigung eines solchen Reifens sind vor allem Haftungsschwierigkeiten
zwischen dem Laufflächen- und Karkassenmaterial nachteilig. Bei einem weiteren Verfahren
ist vorgeschlagen worden, ein vorgefertigtes Faservlies um den Reifenkern zu legen,
an dem die Gürtellage abgestützt werden kann. Bei der Verarbeitung höherviskoser
Reaktionsgemische treten dadurch insbesondere bei kurzen Abbindezeiten Entlüftungsprobleme
während des Schleudergießvorganges auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die wirtschaftliche Herstellung
armierter Luftreifen aus Polyurethan-Elastomeren derart zu ermöglichen, daß sich
die Verstärkungseinlagen an den für den Reifen optimalen Positionen im Reifen befinden.
Die Verstärkungseinlagen müssen allseitig von den Polyurethanelastomeren ummantelt
sein. Zusätzlich im Reifen verbleibende oder die Reifeninnenkontur bei der erstellung
beeinflussende Distanzkörper sollen nicht erforderlich sein.
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Die Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß zunächst elastische
Teilbereiche des Kerns soweit zur äußeren Reifenseite hin verformt werden, daß daran
anliegende Verstärkungseinlagen bereits die im fertigen Reifen gewünschte Lage einnehmen
und die Verstärkungseinlagen durch die verformten Kernteilbereiche in dieser gewünschten
Lage durch Reibschluß'Eixiert werden, der Raum zwischen der Schleudergießform und
dem Kern soweit mit Reaktionsgemisch gefüllt wird, daß die Verstärkungseinlagen
auch von dem sich bildenden äußeren Reifenteil her gehalten werden, dann die elastische
Verformung der Teilbereiche des Kerns rückgängig gemacht wird und der verbleibende
Raum zwischen dem äußeren Reifenteil und dem jetzt die Innenkontur des Reifens bildenden
Kern mit Reaktionsgemisch gefüllt wird.
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Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kern im
Ruhezustand die an sich bekannte Kernform fur die Innenkontur des Luftreifens bildet,
jedoch an der Kernform durch Druckbeaufschlagung von der Kerninnenseite her elastisch
verformbare Teilbereiche vorhanden sind, durch die sich der Kern so aufbereiten
läßt,
daß die Verstärkungseinlagen für den Reifen an dem verformten Kern in einer solchen
Lage durch Reibung fixierbar sind, daß sie in diesem Zustand die Lage wie im fertigen
Reifen einnehmen. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die elastisch verformbaren Teilbereiche des Kerns lassen sich mit
im übrigen metallisch aufgebauten, segmentiertem Kern, als auch mit elastischen,
balgförmigen Kernen, kombinieren. Dabei können die zur Formung der Innenkontur des
Reifens verwendeten elastischen Bälge in steifer, konturstabiler Ausführung, ebenso
wie auch ein segmentierter Kern, von der kreisrunden Form abweichen. Bei einem Balg
kommt als Vorteil dazu, daß er wegen seiner Verformbarkeit im druckentlasteten Zustand
leicht aus dem Reifeninnenraum entformbar ist.
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Da sich die elastisch verformbaren Teilbereiche am Kern in einer vielfältigen
Weise ausbilden lassen, läßt sich erreichen, daß alle zur Verstärkung eines Reifens
erforderlichen Armierungseinlagen an der richtigen Stelle im Reifenquerschnitt,
beispielsweise in der neutralen Faser anbringen lassen. Die Teilbereiche bestehen
beispielsweise aus einem auf den Kern eingelegten schlauchähnlichen Gebilde, das
innen druckbeaufschlagbar ist. Es kann in seinem, dem Kern zugewandten Bereich arniert
sein. An Stelle eines Schlauches können auch einzelne, auf dem Umfang gleichmäßig
verteilte, druckbeaufschlagbare Kissen verwendet werden. Eine weitere vorteilhafte
Ausbildung in Verbindung mit einem elastischen Balg besteht in der membranartogem
Ausführung von, auf den
Umfang der verstärkten Balges gleichmäßig
angeordneten, unverstärkten Teilbereichen. Solche elastischen Teil bereiche können
aus Kautschuk oder Chemiewerkstoffen bestehen. Da jedoch nur Teilbereiche vom Kern
aufgeweitet sind verbleibt noch genügend Raum, für eine sichere Entlüftung. In die
rotierende Schleudergießform wird solange ein Reaktionsgemisch eingebracht, bis
es in Kontakt mit der Verstärkungungseinlage kommt. Durch die relativ kurzen Abbindezeiten
des Reaktionsgemisches werden die zumindest teilummantelten Verstärkungseinlagen
von dem von der Schleudergießform gehaltenen äußeren Reifenteil in ihrer Lage fixiert,
so daß die Halterung der Verstärkungseinlage durch die elastisch verformten Teilbereiche
des Kerns nicht mehr erforderlich ist und die Verstärkungseinlage auch nach der
Rücknahme der Druckbeaufschlagung des Kernes her an den ausgewählten optimalen Stellen
im Reifenquerschnitt verbleiben. Da der Reifenkern nach der Rücknahme der Verformung
der Teilbereiche die übliche glatte, die Innenkontur des Reifens bildende Form hat,
kann durch weitere Zufuhr von Reaktionsgemisch ein gleichmäßiger verstärkter Reifen
aus. Mehrkomponentenreaktionsgemischen in einem Arbeitsgang erhalten werden.
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Von besonderem Vorteil ist auch, daß nach diesem Verfahren und mit
dieser Vorrichtung ein Reifen hergestellt werden kann, wo während des Reifenaufbaus
die Rezeptur geändert wird. Beispielsweise läßt sich dadurch ein Reifen mit einer
weicheren Lauffläche und härteren Karkassenteilen herstellen ohne daß eine Verschlechterung
der Lage der Verstärkungseinlagen in Kauf genommen werden muß.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist im folgenden weiter beschrieben
und eine Vorrichtung beispielhaft dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Ausschnitt eines
Kernes mit einem eingefahrenen und ausgefahrenen Fixierungselement mit einem Seitenteil
des Reifens; Fig. 2 Querschnitt eines Kernes in Balgausführung mit integrierten
elastisch verformbaren Fixierungselementen und Luftreifen; Fig. 3 Längsschnitt eines
Kernes in Balgausführung mit integrierten, elastisch verformbaren Fixierungselementen
und Luftreifen; Fig. 4 Metallischer segmentierter Kern mit schlauchförmigen Fixierungselementen;
Fig. 5 Schleuderform zur Herstellung des Reifens.
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In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Kernes 1 einer sonst nicht weiter
dargestellten Schleudergießvorrichtung. In diesem Beispiel ist der Kern ein elastischer
Balg 2 mit Wulstkabel 3 und Verstärkungen 4. Auf einer Seite ist angedeutet, wie
der herzustellende Reifen 5 mit dem Wulstdraht 6 um den Kern 1 liegt. Das Besondere
ist die Ausbildung des Zenithbereichs des Kerns 1. Er enthält elastisch verformbare
Bereiche 7,8, die in diesem Beispiel näherungsweise rechteckige Form haben und in
zwei Extremstellungen gezeigt sind, die praktisch nicht gleichzeitig auftreten können.
Im entlasteten Zustand ist das Fixierungselement 7 Teil des glatten Kerns 1, der
die Innenkontur des Reifens 5 bildet. Durch öffnungen 9 von der Kerninnenseite
her
können die Fixierungselemente mit Druck beaufschlagt werden. Preßluft oder Hydraulikflüssigkeit
sind geeignet. Der Kern 1 ist so hinreichend stabil, daß er durch die Druckbeaufschlagung
praktisch nicht verformt wird; dagegen werden die Fixierungselemente 7,8 radial
nach außen gedrückt. Das Fixierungselement 8 ist in einer solchen extremen Stellung
gezeichnet.
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Die Fixierungselemente 7,8 können ihrerseits verstärkt 10 sein, damit
eine gewünschte Oberfläche. der Teilbereiche erreicht werden kann. Die elastisch
verformbaren Teilbereiche, die Fixierungselemente und der Druck sind so aufeinander
agbestimmt, daß sie im verformten Zustand die Verstärkungselemente für den zu fertigenden
Luftreifen 5 durch Reibungskräfte in der vorgesehenen Entfernung von der Außenkontur
des Reifens 5 halten, beispielsweise in der neutralen Faser. In dieser aufgeweiteten
Stellung 8 verbleibt der Reifenkern während der Reifenherstellung mindestens solange,
bis der Spiegel des sich von außen nach innen aufbauenden Reaktionsgemisches die
gesamte Armierung 11 benetzt hat. Dieser Vorgang wird zeitlich gesteuert. Anschließend
werden die aufgeweiteten Fixierungselemente 8 durch Druckentlastung in den alten
Zustand 7 zurückverformt, während die Verstärkungselemente 11 durch das eingebrachte
Reaktionsgemischt in ihrer Lage gehalten werden. Während des Entspannungsvorganges
tritt Reaktionsgemisch zwischen die Verstärkungslage 11 und die Oberfläche 12 der
zurückgezogenen Fixierungselemente, bis schließlich der gesamte Reifenguerschnitt
mit Reaktionsgemisch gefüllt ist.
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Fig. 2 zeigen einen ähnlichen Ausschnitt wie Fig. 1: einen Querschnitt
durch einen balgförmigen Reifenkern 20, wobei der rechte Teilbereich den Ausgangszustand
mit einem elastisch verformten Teilbereich 21 zeigt, während der linke Teilbereich
den Endzustand der Reifenherstellung anzeigt. In dem Reifen 22 mit Wulstrad 23 sind
die Verstärkungseinlagen 24 in Reifenumlaufrichtung näherungsweise in der Mitte
des Reifenquerschnitts und vollkommen mit dem Reaktionsgemisch umhüllt.
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Die elastisch verformbaren Teilbereiche sind hier rechteckige Membranen
25; diese werden von gegebenenfalls verstärkten Rippen 26 begrenzt.
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Der in Fig. 2 dargestellte Bereich ist in Fig. 3 als Längsschnitt
gezeichnet. Die Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in Fig, 2. Im rechten
Teilbereich ist der Ausgangszustand gezeichnet. Die Verstärkungseinlagen 24 liegen
auf den elastisch verformten Membranen 25 auf und werden durch sie auch während
des Schleudervorganges in der richtigen Lage gehalten. Das linke Teilfeld zeigt
den Endzustand mit den fertig ausgebildeten Reifen 22.
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Wie das Reaktionsgemisch zusammengesetzt ist und wie es in den Hohlraum
zwischen Schleudergußform und Kern gebracht wird, ist bekannt und daher ebensowenig
beschrieben wie andere mit dem Schleudergießverfahren zusammenhängende Verfahrens
schritte.
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Figur 4 zeigt einen metallischen Kern 27, der aus 9 Segmenten 27a-27i
zusammengesetzt ist. Das Fixierungs-
element 28 ist hier schlauchförmig.
Durch Druckaufschlagung über die Leitung 31 kann der Außendurchmesser des Kernes
27 verändert werden.
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Figur 5 zeigt den Kern 27 von Figur 4 im eingebauten Zustand in einer
Schlauchform 29,30. Im oberen Teil des Bildes ist der Fixierungselement 28 durch
Druckbeaufschlagung über die Leitung 31 aufgeweitet. In dieser Stellung werden die
Verstärkungseinlagen 24 fixiert.
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Im unteren Teil der Figur 5 ist der Fixierungselement 28 druckentlastet,
der Formenhohlraum 34 mit Reaktionsgemisch gefüllt und die Verstärkungseinlagen
24 sind vollständig eingebettet. Die Füllung erfolgt über die Angußbereiche 33,
die von den Formhälften 29 bzw. 30 mit dem Zentrierkegel 32 gebildet werden.
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