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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bau einer
ringförmigen
Wulstkomponente für
einen Reifen, die auf einer sich drehenden toroidalen Hülse aufgebaut
wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
ist in der Technik bekannt, einen Reifen durch aufeinander folgendes
Laminieren von Bändern
aus Reifenkomponentenmaterial auf eine(n) sich drehende(n) toroidale(n)
Hülse oder
Kern zu bauen. Die Komponenten, die auf dieser laminierenden Weise
in der Hülse
aufgebracht werden, können den
Reifenwulst umfassend ein ringförmiges
Zugelement umfassen, das mit Lagencords umwickelt und zur Anpassung
an die Felge von Gummi als Basis geformt ist. Es gibt einigen Stand
der Technik, bei dem Reifenwülste
auf einem sich drehenden Toroid durch Laminieren von Bändern aus
Kautschuk als Basis, gefolgt von der Aufbringung eines spiralförmigen Strangs
aus Draht/Kabel, einer zweiten Schicht aus Kautschuk usw., bis die
zweckmäßige Zahl
von Wulststrängen
vervollständigt
ist, aufgebaut werden.
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Obwohl
ein Laminierverfahren zum Bauen eines Reifens auf einer toroidalen
Hülse eine
Verbesserung gegenüber
alternativen Verfahren ist und weitgehend akzeptiert worden ist,
bleiben mehrere Nachteile bei einem solchen Zusammenbauverfahren,
die verhindern, dass das Verfahren eine Lösung für alle Bedürfnisse der Industrie darstellt.
Zunächst erfordert
eine Laminatzusammenbautechnik, dass jede Reifenkomponente, einschließlich der
Wulststruktur, zu festen Bändern
vorgefertigt wird. Die Bänder
sind typischerweise auf Lager, was dem Verfahren weitere Kosten
auferlegt. Die Lagerung der Bänder über einen
Zeitraum kann auch einen Abbau der Materialgebrauchseigenschaften
verursachen und die Qualität
eines daraus hergestellten Reifens nachteilig beeinflussen. Außerdem ist
das Verfahren des Legens der vorgefertigten Wulstbänder auf
eine Hülse
aufwendig und relativ langsam, was dem Erzeugnis zusätzliche
Kosten auferlegt. Zusätzlich
werden die Platzierung und die Lage des oder der Kabel in einem
Laminatverfahren nicht sorgfältig
gesteuert und die sich ergebende Wulststruktur kann an einer Fehlausrichtung
des Kabels in den Grenzen der inneren und äußeren Schichten leiden. Das
Verhalten oder die Qualität
eines Reifens, der durch eine Kabelfehlausrichtung beeinträchtigt wird,
können
somit beeinträchtigt
werden. Außerdem
ist die Zeitanforderung der Zusammenstellung eines Reifenwulsts
mit Hilfe des aufeinanderfolgenden Laminierens von Schichten auf
eine Hülse
gemäß dem Stand
der Technik beträchtlich
und trägt
unzweckmäßigerweise zu
den Gesamtkosten der Reifenherstellung bei.
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EP-A-0472958 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wulstrings
mit Kernreiter. Das Verfahren beinhaltet die Bereitstellung einer
Zuführung
von Kautschuk und einer Zuführung
von Wulstdraht, wobei der Kautschuk um mindestens einen Wulstdraht
extrudiert wird. Ein Kernreiterflügel ragt aus dem um den Wulstdraht
extrudierten Kautschuk heraus, um ein Wulstband zu bilden. Das Wulstband
ist spiralförmig
um sich selbst gewunden, um eine Wulst zu bilden. Radial angrenzende Kernreiterflügel berühren einander,
um einen integralen Kernreiter zu bilden, der sich lateral von dem Wulst
erstreckt.
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JP-A-11105155 offenbart
ein Verfahren zum Formen eines Kernreiters unter Verwendung eines
linearen Kautschukelements, das aus einer Spritzgussmaschine ausgestoßen wird
und auf eine sich drehende Formscheibe laminiert wird.
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WO-00/35666 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines Reifens durch Herstellen
der Reifenkomponenten direkt auf eine toroidale Stütze.
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US-A-4202717 beschreibt
eine vorvulkanisierte Wulstdrahtbeschichtung. Ein Ziel der Erfindung ist
die Bereitstellung eines ringförmigen
Wulstes umfassend eine elastomere Komponente und eine fadenartige
Komponente, wobei dieser Zusammenbau geschlossen ist zu einer fertigen
vorbestimmten Wulstkonfiguration, die für die Anbringung in einem Reifen
bereit ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das
obige Ziel wird gemäß der Erfindung durch
das wie in Anspruch 1 definierte Verfahren und die wie in Anspruch
8 definierte Vorrichtung erreicht.
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Besondere
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um
eine ringförmige
Wulststruktur aufbauen zu können,
die aus einer elastomeren Komponente und einer fadenartigen Komponente
aus einem Metall oder einem anderen Material besteht, bringt die vorliegende
Erfindung die beiden Materialien gleichzeitig auf eine sich drehende
toroidale Stütze
oder Hülse
auf. Eine Düse,
die mit einer elastomeren Materialkomponente unter Druck gesetzt
wird, bevorzugt bei einer erhöhten
Temperatur, wird in einer eingreifenden Beziehung mit einer sich
drehenden toroidalen Stütze
angeordnet. Die Düse
ist mit einem Relief am Auftragpunkt versehen, so dass das Profil
des auf den Toroid aufzubringenden Kautschuks an mehreren Seiten
durch das Relief am Düsenausstoßpunkt und
an einer zusätzlichen
Seite durch die Oberfläche
des Toroids bestimmt wird. Ein zweiter Weg durch die gleiche Düse wird
eingesetzt, um einen Strang oder Stränge des fadenartigen Materials zu
befördern,
so dass der Kautschuk und der oder die Stränge gleichzeitig aufgebracht
werden, wodurch die Reifenwulstkomponente aufgebaut wird. Die ausgestoßene elastomere
Komponente und die ausgestoßene
fadenartige Komponente können
auf eine vorher aufgebrachte elastomere Schicht auf dem Toroid aufgebracht
werden. Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren offenbart, das die Schritte des Platzierens einer
Ausstoßdüse in einer
eingreifenden Position zu einer toroidalen Stütze oder Hülse und des Platzierens und
gleichzeitigen Ausstoßens
durch die Düse
eines ausreichend langen Stroms der elastomeren Komponente in einem
im wesentlichen halbfesten Zustand und einer ausreichend langen
Länge mindestens
eines fadenartigen Komponente, die an einer bevorzugten Stelle im
Strom angeordnet ist, auf das Toroid in einer vorbestimmten Wulstkonfiguration umfasst.
In der vorher zusammengefassten Weise wird eine Reifenwulstkomponente
sequentiell auf einer Toroidstütze
durch das gleichzeitige Ausstoßen von
Elastomer- und Kabelkomponenten aufgebaut.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin:
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1 eine
perspektivische, teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht einer toroidalen
Stütze
ist, auf der eine ringförmige
Komponente gemäß der Erfindung
aufgebracht wird;
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2 eine
Querschnittsansicht der toroidalen Stütze ist, die eine Ausstoßdüse zeigt,
die damit in eingreifender Beziehung positioniert ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
einer gemäß der Erfindung
konfigurierten Ausstoßdüse ist;
und
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4 eine
perspektivische, teilweise im Querschnitt gezeigte Vorderansicht
der Ausstoßdüse ist,
welche die Reliefkonfiguration am Düsenauftragspunkt zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Anfänglich unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 wird gezeigt,
dass eine Reifenbauvorrichtung 10 im allgemeinen eine drehbare
toroidale Stütze 12;
eine axiale Antriebswelle 14 und eine Wulstkomponenten-Ausstoßanordnung 16 beinhaltet.
Die drehbare Stütze 12,
die hier auch als Hülse
bezeichnet wird, beinhaltet eine toroidale Reifenformoberfläche 18,
die entlang ringförmigen
Rändern 20, 22 mit einer
zentralen Nabe 24 verbunden ist. Die Stütze 12 kann aus jedem
geeigneten Material gebildet werden, das in der Industrie üblich ist,
wie Stahl. Die Stütze 12 kann
eine einheitliche, fixierte geometrische Konstruktion sein oder
Segmente umfassen, die zusammenfallen oder in anderer Weise sich
relativ bewegen, um die Geometrie der Stütze während eines Reifenbauzyklus
zu ändern.
Die Antriebswelle 14 ist gekuppelt, um die Nabe 24 und
darüber
die ringförmige
Oberfläche 18 während eines
Reifenbaus zu drehen. Die Oberfläche 18 ist
für die
Gestalt eines Reifens, der auf der Struktur zu bauen ist, ausgelegt.
Es wird berücksichtigt,
dass Schichten von elastomerem Material, wie Kautschuk oder einem Kautschukkomposit,
in einer ersten Stufe der Zusammenstellung auf die Oberfläche 18 aufgebracht
werden, um eine Reifenkarkasse zu bilden. Die Karkasse beinhaltet
normalerweise eine oder mehrere Lagen und ein Paar von Seitenwänden, ein
Paar von Kernreitern, ein Innengummi (für einen schlauchlosen Reifen),
ein Paar von Wulstbändern
und möglicherweise
ein Paar von Gummischulterbändern.
Zusätzliche
Komponenten können
verwendet werden oder sogar einige der vorstehend genannten ersetzen.
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Typische
Reifenbaumaschinen umfassen eine Reifenbautrommel, um welche die
Reifenbaukomponenten in aufeinanderfolgenden Schichten, einschließlich z.
B. eines Innengummis, einer oder mehrerer Karkasslagen, gegebenenfalls
Seitenwand-Versteifungselementen
und Wulstflächeneinlagen
(z. B. Kernreiter), Seitenwänden
und Wulstdrahtringen (Wülsten),
gepackt werden. Nach dieser Schichtung werden die Karkasslagenenden
um die Wülste
geschlagen, die Reifen zu einer toroidalen Form aufgeblasen und
die Laufflächen/Gurt-Baugruppe
angebracht. Typischerweise befindet sich die Reifenbautrommel an
einer feststehenden Stelle auf dem Anlagenboden und die verschiedenen
Schichten der Komponenten werden manuell oder automatisch unter
Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs angebracht, das an Referenzpunkten
auf der feststehenden Trommel eingetragen ist, um eine Platzierung
der Komponenten mit dem gewünschten Genauigkeitsgrad
zu gewährleisten.
Das Bearbeitungswerkzeug ist im allgemeinen relativ zur Reifenbautrommel
fixiert, z. B. ein Führungsrad
an einem Arm, der sich von dem gleichen Rahmen (Maschinenbasis)
erstreckt, der die Reifenbautrommel trägt.
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Die
vorliegende Erfindung soll eine neue Weise zum Bau einer ringförmigen Komponente
wie eines Reifenwulstes auf einer toroidalen Stütze 12 bereitstellen.
Zur Vereinfachung des Verfahrens ist die Auftraganordnung 16 angrenzend
zu der sich drehenden toroidalen Stütze 12 und genauer
angrenzend zur Oberfläche 18 nahe
einem äußeren Rand 22 davon,
wie in 2 veranschaulicht, angeordnet. Die Auftraganordnung 16 umfasst
einen Montageträger 26 und
ein Reservoir für
die elastomere Komponente 28. Wie hier verwendet ist die "elastomere Komponente" bevorzugt, aber
nicht notwendigerweise ein Kautschuk- oder Kautschukkomposit-Compound von einem
in der Industrie als Wulstelastomer üblichem Typ.
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Bezugnehmend
auf die 1, 2 und 3 beinhaltet
die Anordnung 16 ferner eine gestreckte Ausstoßkopfanordnung 30 umfassend
eine gestreckte Düse 32,
die sich zu einer Vorderspitze 34 erstreckt. Ein erster
Kanal 36 weist eine Öffnung 37 an
der Spitze 34 auf und erstreckt sich nach hinten entlang
der Längsachse
der Düse 32.
Das Vorderende der Düse
beinhaltet eine sich verjüngende
Oberfläche 39,
die sich nach unten zur Spitze 34 erstreckt. Ein zweiter
Kabelkanal 38 erstreckt sich durch ein Vorderende der Düse 32 und
tritt an der geneigten Oberfläche 39 aus.
Ein ringförmiger
Montageüberwurfflansch 40 ist
an einem hinteren Ende der Düse 32 angeordnet
und beinhaltet eine Mehrzahl von Montageöffnungen 42. Die Konfiguration
und der Aufbau der Ausstoßkopfanordnung 30 soll
für eine aus
einer Mehrzahl von alternativen Konfigurationen repräsentativ
sein, die dem Fachmann ersichtlich sind. Andere Konfigurationen,
welche die erforderliche gleichzeitige Aufbringung von einer elastomeren und
einer Kabelkomponente auf eine gewünschte ringförmige Oberfläche wie
nachstehend beschrieben liefern, sollen auch im Umfang der Erfindung sein.
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Wie
am besten in 4 veranschaulicht, ist ein Kabel 44 vorgesehen,
das sich durch das Düsen-Vorderende
zur Oberfläche 39 erstreckt.
Das Kabel 44 ist hinten von dem Düsen-Vorderende mit einer Hülle oder
einem Hohlraum 46 umhüllt
und erstreckt sich von da zu einem Kabel-Zufuhrmechanismus, wie
einer Spule (nicht gezeigt), der nach Bedarf das Kabel axial nach
vorne zum vorderen Ende der Düse 32 befördert. Das
Kabel 44 ist aus geeigneten Materialien, die in der Industrie
für den
Bau eines Wulstkabels üblich
sind, wie Stahl, aber nicht darauf beschränkt, aufgebaut. Das Kabel 44 kann
nach Bedarf einen einzelnen Strang oder einen gezwirnten Aufbau
von mehreren Strängen
umfassen.
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Das
vordere Ende oder die Spitze 34, aus der das elastomere
Compound 52 aus der Düse 32 als
Strom austritt, ist bestimmt durch ein Relief, das gegenüberliegende
Seitenwände 48 (von
denen eine in der Schnittansicht von 3 gezeigt
ist) und eine innere Endwand 50 umfasst. Die Abmessung
und die Form des Austritthohlraums oder Reliefs bestimmt die Querschnittskonfiguration
eines Stroms von elastomerem Compound, der aus der Düse 32 tritt.
Ein Winkel α wie
in 4 gezeigt wird durch die Neigung der Oberfläche 39 bestimmt
und ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise im wesentlichen
60°. Der
Reliefwinkel beeinflusst die Auftragparameter, wie die Fließeigenschaften,
und kann variiert werden, um diese Parameter einzustellen, ohne
die Erfindung zu verlassen.
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Aus
den 1, 2, 3 und 4 wird betreffende
Auftragvorrichtung 16, die in eingreifender. Beziehung
zur toroidalen Oberfläche 18 des
toroidalen Stützkörpers 12 platziert
werden soll, verständlich.
Wie hier verwendet bedeutet "eingreifend" eine proximale Beziehung,
die ausreichend nahe an der toroidalen Oberfläche 18 ist, so dass
Material, das von der Düse
abgegeben wird, an einer beabsichtigten Stelle auf der Oberfläche 18 platziert
wird. Eine "eingreifende" Beziehung kann daher
eine Kontaktbeziehung zwischen der Düse und der Oberfläche 18 sein,
ist es aber nicht notwendigerweise. Bei der Bildung eines ringförmigen Gegenstandes,
wie eines Reifens, kann die ringförmige Stütze 12 gedreht werden
und können
Komponenten des Reifens auf die Oberfläche 18 geschichtet
werden. Obwohl es bevorzugt ist, dass die toroidale Stütze 12 gedreht wird,
während
sich die Ausstoßanordnung 16 um
den Perimeter des Toroids bewegt, um Komponenten aufzubringen, wenn
sich der Toroid dreht, soll die Durchführung der Erfindung nicht darauf
beschränkt sein.
In anderen Konfigurationen kann die relative Bewegung des Ausstoßsystems 16 und
der toroidalen Stütze
alternativ gestaltet sein. Ein Mittel zum Drehen der Stützantriebswelle 14,
der Ausstoßanordnung 16 und
der sich drehenden Stütze 12 sind nicht
gezeigt. Geeignete Drehantriebsmotoren und Steuerungen sind kommerziell
erhältlich
und können ohne
weiteres für
diesen Zweck erhalten werden.
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Der
Reihe nach kann eine ringförmige
Wulststruktur auf der Stützoberfläche 18 gemäß der Erfindung
durch gleichzeitigen Auftrag der beiden Materialien auf die sich
drehende toroidale Stütze
aufgebaut werden. Die beiden Komponenten umfassen die elastomere
Komponente 52, die als Strom aus der Relieföffnung im
Düsenende 34 austritt,
und eine fadenartige Komponente, typischerweise das aus Metall oder
einem anderen Material gebildete Kabel 44, die aus dem
Austrittsportal des Kabelkanals 38 austritt. Da das Kabel 44 aus
dem Kabelkanal 38 kontinuierlich austritt, wird das Kabel 44 innerhalb
des Stroms des elastomeren Komponentenmaterials, das aus dem Reliefaustrittshohlraum 37 austritt,
angeordnet. Die Düse 32 wird
ausreichend stark unter Druck gesetzt und das elastomere Komponentenmaterial 52 durch
die Düse
durch eine gewöhnliche
Vorrichtung bei einer geeignet erhöhten Temperatur, um das Material 52 im
halbfesten Zustand zu halten, gedrückt.
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Die
Düse stößt einen
Strom von Material 52 in einem Querschnittsprofil aus,
das durch die Konfiguration des Reliefs am Auftragpunkt; den Druck,
der durch die Ausstoßanordnung
am Toroid ausgeübt wird;
die Kautschukkomposittemperatur und -zusammensetzung; und den Düsendruck
bestimmt wird. Das Querschnittsprofil des Kautschukstroms wird somit
an drei Seiten durch die Seitenwände 48 und 50 des
Reliefs und entlang einer vierten Seite durch die Oberfläche 18 der
sich drehenden Toroidstütze
bestimmt. Die Oberfläche 18 arbeitet
dadurch zusammen mit der Seitenwandkonfiguration des Reliefs, um
die Form des Kautschukstroms im Querschnitt zu definieren, wenn
der Strom unter Druck in einem halbfesten Zustand auf die sich drehende
toroidale Stütze
aufgetragen wird. Obwohl sich für
die bevorzugte Ausführungsform
ein Strom von Material 52 mit einem vierseitigen Querschnittsprofil
empfiehlt, berücksichtigt
die Erfindung, dass die Reliefkonfiguration an der Spitze der Düse falls
gewünscht
zu alternativen Konfigurationen variiert werden kann, um einen Materialstrom
mit alternativen Querschnittskonfigurationen zu erzeugen.
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Der
zweite Kanal durch die gleiche Düse 32 wird
eingesetzt, um einen Strang oder Stränge 44 des fadenartigen
Materials der Wulst zu befördern. Die
Zufuhr des Kabels 44 ist in den Strom des elastomeren Komponentenmaterials 52 an
einer optimalen Stelle gerichtet und die physikalische Umhüllung des
Kabels im Strom in einer solchen Stelle gewährleistet, dass das Kabel relativ
zur sich drehenden toroidalen Stützoberfläche optimal
angeordnet ist. Ein gleichzeitiger Auftrag des Kabels und der Schichten der
elastomeren Komponenten erreicht so eine Herstellungseffizienz und
auch eine verbesserte Genauigkeit bei der Platzierung des Kabels
in dem elastomeren Kautschukstrom und in der Folge gegen die sich
drehende toroidale Stütze.
Außerdem
kann der Strang 44 geschnitten oder unterbrochen werden, während der
Kautschuk weiterhin aufgetragen wird, oder kann der Strang 44 in
einen bereits fließenden Materialstrom 52 gestartet
werden.
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Es
wird ins Auge gefasst, dass das elastomere Komponentenmaterial 52 dem
Auftragpunkt der Düse
als halbfester Stoff mit einer ausreichend geringen Viskosität, um die
Gestalt beizubehalten, die durch das Düsenrelief und das sich drehende
Toroid definiert wird, aber einer ausreichend hohen Viskosität für ein kontrolliertes
Ausstoßen
unter Druck aus der Düse
zugeführt
wird. Wenn es auf die sich drehende toroidale Stütze aufgebracht wird, verschmilzt
das Kautschukmaterial mit den auf Kautschuk basierenden Reifenkomponenten,
die vorher darauf positioniert wurden. Die Aufbringung eines halbfesten
elastomeren Wulstkautschuks auf die vorher angeordneten Reifenschichten
auf der sich drehenden Toroidstütze
liefern eine positive Bindung. Außerdem liefern das oder die
Kabel, die sich in dem Kautschukstrom befinden und gleichzeitig
mit der Kautschukkomponente aufgetragen werden, den zusätzlichen
Vorteil des Haltens des oder der Kabel 44 an Ort und Stelle
in dem Kautschuk 52 im wesentlichen durch Bereitstellen einer Überzugsschicht
oben oder auf allen Seiten des Kabels. Die toroidale Oberfläche 18 ist
so durch einen ringförmigen
Wulst umgeben, der durch gleichzeitigen Auftrag des elastomeren
Komponentenmaterials und der Kabelkomponente gebildet wird. Danach
können
die verbleibenden Reifenkomponenten auf der ringförmigen Stütze aufgebaut
und in herkömmlicher
Weise vulkanisiert werden, um ein fertiges Produkt zu bilden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung besondere Anwendung bei der Bildung eines
Reifenwulstes findet, sind andere Anwendungen möglich. Die vorliegende Offenbarung
kann z. B. auch eine allgemeine Anwendung bei der Erzeugung irgendeines
elastomeren ringförmigen
Körpers
finden, einschließlich Reifenbändern, Spiralauflagen
und Lagenkomponenten, wobei ein Teil des ringförmigen Körperaufbaus aus einer fadenartigen
Komponente besteht, die in einer elastomeren Komponente eingehüllt ist. Ein
gleichzeitiger Auftrag einer solchen fadenartigen Komponente mit
einer elastomeren Komponente aus einem Düsenausstoßsystem würde sich in solchen Anwendungen
als vorteilhaft erweisen.