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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Wulsts für einen
Luftreifen und spezieller ein Verfahren zum Formen eines Wulsts,
wobei das hintere Ende zumindest eines Wulstdrahts in dem Wulst
verankert ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Wülste
eines Luftreifens sind aus hochzugfestem Stahldraht geformt, der
zu unausdehnbaren Ringen geformt ist. Der Wulst wirkt so, dass er
die Lagen des Reifens verankert und den Reifen an der Felge eines
Rads festhält.
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Bei
der Fertigung eines Reifenwulsts wird der Reifendraht im allgemeinen
mit Kautschuk überzogen.
Ein vorderes Ende des kautschuküberzogenen
Wulstdrahts wird von einem Greifmechanismus festgehalten, der Teil
einer einklappbaren, rotierbaren Wulstformvorrichtung ist.
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Die
Formvorrichtung wird rotiert und der kautschuküberzogene Wulstdraht wird in
einer Vielzahl von Umläufen
um die Formvorrichtung herumgewickelt. Der Kautschuküberzug auf
dem Draht ist unausgehärtet,
sodass jeder Drahtumlauf an den zuvor aufgewickelten Umläufen haftet.
Wenn die gewünschte
Querschnittsform des Wulsts gebildet ist, wird der Wulstdraht abgeschnitten,
um ein hinteres Ende zu bilden. Das hintere Ende wird an die vorangehenden
Umläufe
angeheftet, die Formvorrichtung wird eingeklappt und der Wulst wird
von der Formvorrichtung abgenommen.
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Wenn
der Wulst in einen Luftreifen eingebaut wird, kann ein Zurückfedern
des Wulstdrahts vorkommen. Während
des Aushärteprozesses
verflüssigt sich
der den Wulstdraht umgebende Kautschuk, wodurch seine Haftfähigkeit
verringert wird. Da die Haftfähigkeit
des Kautschuks verringert ist, kann der Wulstdraht dazu neigen,
in seine ursprüngliche
Form zurückzufedern.
Dieses Zurückfedern
verursacht, dass das hintere Ende des Wulstdrahts sich vom Rest
des Wulsts abzieht und radial nach außen in den Reifen ragt.
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Eine
Verfahrensweise des Standes der Technik zur Verhinderung des Zurückfederns
des hinteren Endes 12 des Wulstdrahts 14 ist das
Umwickeln des Wulsts 10, wie in 1 und 2 gezeigt.
Nach dem Formen des Wulsts 10 wird er auf einer Maschine plaziert,
die zum Umwickeln des Wulsts gestaltet ist, und wird mit einer Vielzahl
von Nylonkorden 30, oder einem gleichartigen Ersatz, in
Intervallen um seinen Umfang umwickelt. Die Korde 30 halten
das hintere Ende 12 des Wulstdrahts 14 während des
Aushärtevorgangs
an Ort und Stelle. Obwohl das Umwickeln des Wulsts 10 das
Zurückfedern
des hinteren Endes 12 des Wulstdrahts 14 beseitigt,
erhöht der
Umwicklungsvorgang den mit der Fertigung von Wülsten 10 zusammenhängenden
Arbeitsaufwand bzw. die Materialkosten.
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Eine
andere Technik zur Verhinderung des Zurückfederns des hinteren Endes
des Wulstdrahts ist das Verankern des hinteren Endes innerhalb des Körpers des
Wulsts. US-A-4,938,437
sieht ein Verfahren zur Fertigung kautschukloser Einzeldraht-Reifenwulstbaugruppen
vor, wobei zumindest ein Ende innen in der Anordnung von Drähten, die
den Körper der
Reifenwulstbaugruppe umfasst, positioniert ist. Dieses Verfahren
plaziert alle Umläufe
des Wulstdrahts auf eine spezielle Formvorrichtung mit beweglichen
Teilen und verwendet die beweglichen Teile, um die jeweiligen Umläufe von
Wulstdraht in eine Position zu schieben, die das Drahtende umgibt.
Dieses Verfahren ist auf kautschuklose Wulstdrähte beschränkt, somit sind die Adhäsionskräfte des
unausgehärteten
Kautschuküberzugs
kein Faktor bei der Durchführung
des Verfahrens.
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EP-A2-0
645 236 offenbart ein Verfahren zum Formen eines Wulsts, wobei ein
hinteres Ende des Wulstdrahts in dem Wulst verankert ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung verschafft ein Verfahren zum Formen eines Wulsts 10,
wobei das hintere Ende 12 zumindest eines Wulstdrahts 14 in
dem Wulst 10 verankert ist. Das Verfahren beinhaltet die Schritte
des: Befestigens eines vorderen Endes des Wulstdrahts 14;
Aufwickelns des Wulstdrahts 14 mit einer Vielzahl von Umläufen um
eine Formvorrichtung 42, um den Wulst 10 zur gewünschten
Querschnittsform zu formen; und Abschneiden des Wulstdrahts 14 nach
einem letzten Umlauf 28 um die Formvorrichtung 42.
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Das
Verfahren ist gekennzeichnet durch den Schritt des: Verankerns des
hinteren Endes 12 des Wulstdrahts 14 durch Einführen des
hinteren Endes 12 in den Wulst 10. Das Einführen des
hinteren Endes 12 zwingt das hintere Ende 12 zwischen
zumindest zwei zuvor aufgewickelte, aneinanderstoßende Umläufe des
Wulstdrahts 14, wobei es die jeweiligen Umläufe zumindest
zeitweilig trennt.
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Das
Verfahren dieser Erfindung kann unter Verwendung entweder eines
kautschuklosen oder eines kautschuküberzogenen Wulstdrahts durchgeführt werden.
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Definitionen
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Zum
leichteren Verständnis
dieser Offenbarung werden die nachfolgenden Begriffe offenbart.
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"Wulst" bedeutet denjenigen
Teil des Reifens, der ein ringförmiges
Zugelement umfasst, das durch Lagenkorde umwickelt und geformt ist,
mit oder ohne andere Verstärkungselemente,
wie etwa Kernfahnen, Wulstverstärker,
Kernprofile, Zehen-Gummistreifen und Wulstschutzbänder, um
auf die Konstruktionsfelge zu passen. Die Wülste hängen mit dem Festhalten des
Reifens an der Radfelge zusammen, sodass die Fahr- und Bremskräfte vom Fahrzeug
zum Boden übertragen
werden.
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"Luftreifen" bedeutet eine geschichtete
mechanische Vorrichtung von allgemein kreisringförmiger Form, üblicherweise
ein offener Torus, der Wülste und
eine Lauffläche
aufweist und aus Kautschuk, Chemikalien, Gewebe und Stahl oder anderen
Materialien hergestellt ist. Wenn er auf dem Rad eines Kraftfahrzeugs
montiert ist, verschafft der Reifen durch seine Lauffläche Zugkraft
und enthält
das Fluid, das die Fahrzeuglast trägt.
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"Radial" wird verwendet,
um Richtungen hin zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens
zu bedeuten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 eine
Ansicht eines Wulstes des Standes der Technik ist, mit einem Nylonkord
umwickelt;
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2 eine
Ansicht des Querschnitts des Wulsts des Standes der Technik ist,
genommen entlang Linie 2-2 in 1;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Luftreifens ist;
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4 eine
Querschnittsansicht eines mittels des Verfahrens der Erfindung geformten
Wulsts ist;
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5 eine
Draufsicht des in 4 gezeigten Wulsts ist, genommen
entlang Linie 5-5;
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6 eine
Ansicht eines Teils der Einrichtung ist, die zur Durchführung des
Verfahrens der Erfindung verwendet werden kann;
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7 eine
Seitenansicht eines Stempelrads ist, das Teil der in 6 gezeigten
Einrichtung ist; und
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8 eine
Explosionsdarstellung der verjüngten
Kante des in 7 gezeigten Stempels ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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3 zeigt
einen Querschnitt eines Luftreifens 11 mit einem durch
das Verfahren der Erfindung hergestellten Wulst 10. 4 zeigt
einen Querschnitt eines durch das Verfahren der Erfindung hergestellten
Einzeldrahtwulsts 10. Wie dargestellt, ist das hintere
Ende 12 des Wulstdrahts 14 in dem Mittelteil des Wulsts 10 verankert.
Durch Verankern des hinteren Endes 12 des Wulsts 10 wird
das Zurückfedern
des hinteren Endes 12 beseitigt. Der Wulst 10 dieser
Erfindung kann auf der modifizierten Version des Wulstkröpf- und
Handhabungssystems, das in US-A-4,806,196, zugeeignet an The Goodyear
Tire & Rubber
Company, offenbart ist, geformt werden. 6 zeigt
einen Teil dieses modifizierten Wulstformapparats 40.
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Ein
Einzeldraht- oder Monofilament-Wulst 10 wird durch Befestigen
eines vorderen Endes des Wulstdrahts 14 an einer expandierten
Formvorrichtung 42 geformt. Eine Formvorrichtung 42 ist
eine einklappbare, mit Nuten versehene Trommel, worauf ein Wulst 10 geformt
wird. Typischerweise ist eine Formvorrichtung 42 mit einer
Vielzahl von Nuten gestaltet, sodass mehrere Wülste 10 zugleich geformt werden
können.
Der Wulstdraht 14 ist ein hochwiderstandsfähiges, relativ
nicht-ausdehnbares Material, das mit einem Kautschuküberzug überzogen
oder kautschuklos sein kann. Der in dem Verfahren der Erfindung
verwendete Wulstdraht 14 kann von jeder Größe sein.
Ein Wulstdraht von 0,050 Zoll (1,27 mm) ist illustriert.
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Sobald
das vordere Ende des Wulstdrahts 14 befestigt ist, wird
der Wulstdraht 14 mit einer Mehrzahl von Umläufen um
die Formvorrichtung 42 gewickelt, um den Wulst 10 zu
der gewünschten Querschnittsform
zu formen. Zum Formen des in 4 gezeigten
sechseckigen Wulsts wird der Wulstdraht vierzehn Mal um die Formvorrichtung 42 gewickelt.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Wickeln des Wulstdrahts 14 um
die Formvorrichtung 42 ist das Rotieren der Formvorrichtung 42 um
eine Mittelachse unter kontinuierlichem Zuführen des Wulstdrahts 14.
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Nach
Vollendung des letzten Umlaufs 28 der Formvorrichtung 42 wird
der Wulstdraht 14 abgeschnitten, um das hintere Ende 12 zu
bilden. Das hintere Ende 12 des Wulstdrahts 14 wird
dann in den Wulst 10 getrieben, wo es durch die zuvor aufgewickelten
Umläufe
des Wulstdrahts 14 verankert wird. Das Einführen des
hinteren Endes 12 zwingt das hintere Ende 12 zwischen
zumindest zwei zuvor aufgewickelte, aneinanderstoßende Umläufe des
Wulstdrahts 14, wodurch die jeweiligen Umläufe zumindest zeitweilig
getrennt werden.
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Ein
Mechanismus, der verwendet werden kann, um das hintere Ende 12 des
Wulstdrahts 14 in den Wulst 10 zu treiben, ist
in 7 abgebildet. Dieses Stempelrad 18 ist
kreisförmig
und ist um eine Mittelachse rotierbar. Von dem Stempelrad 18 erstreckt sich
um dessen Umfang eine verjüngte
Kante 22, die eine mit einer Nut versehene Spitze 20 aufweist.
Wie in 7 und 8 ersichtlich, ist die mit einer
Nut versehene Spitze 20 der verjüngten Kante 22 konkav und
ist so dimensioniert, dass sie einen Teil des Umfangs des Wulstdrahts 14 hält. Wenn
der Wulstdraht 14 eine Breite von WW hat, dann hat die
mit einer Nut versehene Spitze 20 eine Breite GW, die kleiner
oder gleich der Wulstdrahtbreite WW ist. Vorzugsweise liegt die
Breite GW der mit einer Nut versehenen Spitze im Bereich von 60%
bis 90% der Wulstdrahtbreite WW.
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4 zeigt
das hintere Ende 12 des Wulstdrahts 14 in einem
mittleren Teil des Wulsts 10 verankert. Obwohl der mittlere
Teil des Wulsts bevorzugt wird, kann das hintere Ende 12 an
jeder Stelle in dem Wulst 10 außer der radial äußersten
Reihe 24 verankert werden.
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Das
Verfahren der Erfindung kann bei Wülsten 10 genutzt werden,
die aus einem einzelnen Wulstdraht oder aus mehreren Wulstdrähten hergestellt
sind. Bei Wülsten 10 mit
mehreren Wulstdrähten
wird das vordere Ende des radial äußersten Wulstdrahts festgehalten.
Der radial äußerste Wulstdraht
wird mit einer Vielzahl von Umläufen
um die Formvorrichtung 42 gewickelt, um die gewünschte Querschnittsform
zu bilden. Der Wulstdraht 14 wird nach dem letzten Umlauf 28 abgeschnitten,
um das hintere Ende 12 zu bilden, und das hintere Ende 12 wird
verankert, indem es in den Wulst 10 geführt wird. Dieses Verfahren
kann verwendet werden, um das hintere Ende 12 jedes Wulstdrahts 14 des
Mehrfachdrahtwulsts oder nur den radial äußersten Wulstdraht zu verankern.
Wenn jeder Wulstdraht 14 eines Wulsts mit mehreren Wulstdrähten verankert
wird, so wird bevorzugt, den Standort des hinteren Endes 12 innerhalb
des Wulsts 10 abzuwechseln.
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6 zeigt
einen Teil eines Wulstformapparats 40, der zur Durchführung des
Verfahrens der Erfindung verwendet werden kann. Der Wulstformapparat 40 weist
eine Formvorrichtung 42 auf, mit zumindest einer Nut zum
Formen eines Wulsts 10, einer Drahtführung 44, einem Stampelrad 18 und
einem Kröpfrad 50.
Beim Eintreten des Wusltdrahts 14 in den Apparat 42 wird
er in die Drahtführung 44 eingespeist.
Während
der Wulstdraht 14 zugeführt
wird, ist die Drahtführung 44 in
engem Kontakt mit dem Stempelrad 18. Der Wulstdraht 14 passiert
durch die Drahtführung 44,
und ein Teil seines Umfangs wird in der mit einer Nut versehenen
Spitze 20 des Stempelrads 18 aufgenommen. Das
Stempelrad 18 rotiert um seine Achse, wenn der Wulstdraht 14 der
Formvorrichtung 42 zugeführt wird. Nach dem Passieren
des Stempelrads 42 bewegt sich der Wulstdraht 14 zu
der Formvorrichtung 42, wo er in der Nut der Formvorrichtung 42 aufgenommen
wird. Während
des Bauens des Wulsts 10 befindet sich das Kröpfrad 50 in engem
Kontakt mit der Formvorrichtung 42. Das Kröpfrad 50 weist
eine Nut auf, die einen Teil des vollständig oder teilweise geformten
Wulsts 10 aufnehmen kann. Das Kröpfrad 50 übt einen
Druck auf den Wulst 10 aus, um die gewünschte Querschnittsform aufrechtzuerhalten.
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Nach
dem letzten Umlauf 28 des Wulstdrahts 14 wird
der Wulstdraht 14 von einer in Nähe der Drahtführung 44 vorangehend
an das Stempelrad 18 befindlichen Schneidvorrichtung abgeschnitten. Wenn
der Wulstdraht 14 abgeschnitten ist, wird das Stempelrad 18 aktiviert
und wird auf der Formvorrichtung 42 in den Wulst 10 geführt. Wenn
das Stempelrad 18 aktiviert ist, wird die Drahtführung 44 mechanisch
aus der Bahn des Stempelrads 18 bewegt, um das Verankern
des Wulsts 10 nicht zu behindern. Die mit einer Nut versehene
Spitze 20 des Stempelrads 18 zwingt das hintere
Ende 12 in den Wulst 10. Das Stempelrad 18 fährt fort,
zu rotieren, wenn die Formvorrichtung 42 rotiert. Das hintere
Ende 12 des Wulstdrahts 14 läuft von dem Stempelrad 18 herunter und
wird in dem Wulst 10 verankert. Nachdem das hintere Ende 12 des
Wulstdrahts 14 von dem Stempelrad 18 heruntergelaufen
ist, wird das Stempelrad 18 von dem Wulst 10 entfernt.
Der Wulst 10 fährt
fort, auf der Formvorrichtung 42 zu rotieren, bis das Kröpfrad 50 den
Wulst 10 wieder in die gewünschte Querschnittsform zusammendrückt. Nach
einem letzten Durchlauf des Kröpfrades 50 wird
die Formvorrichtung 42 gestoppt und eingeklappt, sodass
der Wulst 10 entfernt werden kann.
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Das
Stempelrad 18 wirkt durch Halten eines Teils des Umfangs
des Wulstdrahts 14 und Eintreiben des hinteren Endes 12 des
Wulstdrahts 14 zwischen zumindest zwei zuvor aufgewickelte,
aneinanderstoßende
Umläufe.
Idealerweise wird das Stempelrad 18 die letzten zwei bis
vier Zoll (50,8 mm bis 101,6 mm) des Wulstdrahts 14 verankern.
Wenn das Stempelrad 18 das hintere Ende 12 zwischen
die zuvor aufgewickelten, aneinanderstoßenden Umläufe treibt, so trennen sich
die jeweiligen Umläufe
zumindest zeitweilig. Die jeweiligen Umläufe passieren das hintere Ende 12 und
werden von den verjüngten
Seiten 26 der verjüngten
Kante 22 weiter getrennt. Wenn das Stempelrad 18 entfernt
wird, so bewegen diese jeweiligen Umläufe sich zurück in eine
Position, wobei sie das hintere Ende 12 des Wulstdrahts 14 umgeben.
In dieser Position können
die jeweiligen Umläufe
wiederum aneinander anstoßen
oder können durch
das hintere Ende 12 getrennt sein. Wie in 5 ersichtlich,
wird der letzte Umlauf 28 des Wulstdrahts 14 unter
den anderen Umläufen
verankert. Nach Passieren des Kröpfrads 50 kann
eine leichte Biegung 32 in manchen der Umläufe in der Nähe des Einsteckpunkts 34 des
letzten Umlaufs 28 auftreten.
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Beim
Formen des Wulsts 10 können
zusätzliche
Schritte unternommen werden, um sicherzustellen, dass das hintere
Ende 12 im Mittelteil des Wulsts 10 verankert
ist. Da die gewünschte
Querschnittsform des Wulsts 10 bekannt ist, kann die Wulstbreite BW
ermittelt werden. Nach Ermitteln der Wulstbreite BW kann das Stempelrad 18 gesteuert
werden, um das hintere Ende 12 des Wulstdrahts 14 in
den Mittelteil des Wulsts 10 einzutreiben. Da der radial
innerste Teil des Wulsts in der Nut der Formvorrichtung 42 liegen
wird, wird das Anwenden des Stempelrads 18 zum Treiben
des hinteren Endes 12 des Wulsts 10 zu einem Abstand
von annähernd
einer Hälfte
der Wulstbreite BW von der Formvorrichtung 42 das hintere
Ende 12 in den Mittelteil des Wulsts 10 plazieren. Zur
Durchführung
dieser Aufgabe muss die verjüngte Kante 22 des
Stempelrads 18 eine Länge
TL von zumindest einer Hälfte
der Wulstbreite BW haben.
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Ein
durch das Verfahren dieser Erfindung hergestellter Wulst 10 wird
ein hinteres Ende 12 haben, das während des Aushärtevorgangs
sicher an seinem Platz gehalten wird, wodurch das Zurückfedern
des Wulstdrahts 14 eliminiert wird. Während des Aushärtens, wenn
die Haftfähigkeit
des den Wulstdraht 14 überziehenden
Kautschuks nachläßt, wird das
hintere Ende 12 von anderen Umläufen des Wulstdrahts 14 an
Ort und Stelle gehalten.