DE69603940T2

DE69603940T2 - Metallseil zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse, insbesondere Luftreifen

Info

Publication number: DE69603940T2
Application number: DE69603940T
Authority: DE
Inventors: Marco Cipparrone; Omero Noferi
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: CA2193616A1; AU7403696A; TR199601031A1; CZ295139B6; IT1277689B1; PL182072B1; SK283906B6; ITMI952721A1; PL180798B1; US6327843B1; US5797257A; DE69603940D1; EG21558A; EP0791682B1; TNSN96159A1; BR9604739A; CZ378696A3; CN1160790A; SK164296A3; US6021633A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verstärkenden Kord aus Metall insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verbundgegenständen mit einer Elastomergrundmasse, speziell zur Verwendung in Luftreifen, mit einer Vielzahl von Elementardrähten, die um die Längserstreckungsachse des Kordes miteinander verdrillt sind, welcher unter jeder Zugbedingung, wenn die Zugbelastung 5 kg nicht überschreitet, in der Erstreckung einer Schlaglänge wenigstens einen Normalschnitt aufweist, der mit wenigstens einer Einlaßöffnung versehen ist, um den Zugang des elastomeren Materials zur Innenseite der Kordquerschnitts zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Kordes, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, eine Vielzahl von Elementardrähten vorzuformen, indem sie einer permanenten Biegeverformung längs ihrer Längserstreckung unterworfen werden und die Drähte durch eine Doppelwendelverdrillung um die Längsachse des Kords miteinander verseilt werden.
Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine Vorrichtung zur Herstellung des Kords mit einem Lageraufbau, mit einem Flyer, der in Eingriff mit dem Lageraufbau steht und entsprechend einer vorgegebenen Achse drehantreibbar ist, mit einem stationären Spulenträger, der schwingbar mit dem Lageraufbau entsprechend einer Schwingachse verbunden ist, die mit der Drehachse des Flyers zusammenfällt, mit Zuführeinrichtungen, die funktionsgerecht an dem stationären Spulenträger angeordnet sind, um eine Vielzahl von Drähten jeweils von Zuführspulen zuzuführen, wobei die Drähte auf den Flyer längs einer Schlagbahn geführt werden, die mit der Drehachse des Flyers selbst zusammenfallende Endstrecken und eine sich im Abstand von der Drehachse befindende zentrale Strecke hat, und mit wenigstens einer Vorformeinrichtung, die in Wirkungseingriff mit dem stationären Spulenträger steht und auf die Drähte über einem Abschnitt von ihnen stromauf von der ersten Endstrecke der Schlagbahn wirkt.
Der erwähnte Kord ist insbesondere für den Einsatz zur Herstellung von Reifenbauteilen für Kraftfahrzeuge vorgesehen, beispielsweise der Karkasse und/oder von Gurtlagen, er kann jedoch auch leicht für die Herstellung anderer Gegenstände verwendet werden, beispielsweise Rohre für Hochdruckfluide, Gurte, Förderbänder und andere Gegenstände aus Verbundmaterial auf Elastomerbasis. Die metallischen Korde, wie sie gewöhnlich als Verstärkungsaufbau für Gegenstände der Elastomermaterialfertigung verwendet werden, bestehen im allgemeinen aus einer Vielzahl von Drähten, die um eine mit der Längserstreckung des Kords zusammenfallende Achse wendelförmig verdrillt sind. Gewöhnlich werden Korde dieser Bauweise mit einer Verseilmaschine der sogenannten Doppelverdrillbauweise hergestellt, die mit einem Flyer, der in Wirkungseingriff mit einem Lageraufbau steht und durch eine Motoreinrichtung in Drehung versetzbar ist, sowie mit einem sogenannten stationären Spulenträger versehen ist, der schwingbar an dem Lageraufbau entsprechend einer Achse gelenkt ist, die mit der Drehachse des Flyers zusammenfällt. Der stationäre Spulenträger trägt eine Vielzahl von Zuführspulen, auf die die Drähte vorher gewickelt worden sind, wobei die Drähte von geeigneten Zuführ- und Führungseinrichtungen aufgenommen und auf den Flyer längs einer vorgegebenen Schlagbahn geführt werden. Diese Schlagbahn hat eine erste Endstrecke, die mit der Drehachse des Flyers zusammenfällt, eine zentrale Strecke, die über den Flyer so abgesetzt ist, daß sie sich im Abstand von der Drehachse befindet, und eine zweite Endstrecke, die wieder mit der oben spezifizierten Drehachse zusammenfällt.
Die Rotation des Flyers führt während zweier aufeinanderfolgender Schritte und an den Endstrecken der Schlagbahn zu einem Verdrillen der Drähte und als Folge zu einer Bildung des Kords entsprechend der Wendelwickelganghöhe, die von der Beziehung abhängt, welche zwischen der Drehgeschwindigkeit des Flyers und der Zuggeschwindigkeit vorliegt, die auf die Drähte aufgrund der Wirkung einer Sammeleinrichtung, die sich gewöhnlich stromab an der Verseilmaschine befindet, direkt auf den erhaltenen Kord ausgeübt wird.
Gewöhnlich werden die Drähte, bevor sie der Verdrillung unterzogen werden, einem Vorformungsschritt bei ihrem Durchgang über eine Vorformeinrichtung unterworfen, die auf die Drähte selbst eine permanente Biegeverformung ausübt, um die darauffolgende Anordnung der Drähte in einer Wendelform zu begünstigen, damit die Aufrechterhaltung der strukturellen Kompaktheit des Kords gewährleistet ist.
Damit die Gefahr ausgeschlossen wird, daß die Korde unerwünschten Korrosionserscheinungen unterliegen, wenn sie einmal in den Reifen oder einen anderen Gegenstand der Elastomermaterialfertigung eingeführt worden sind, ist es bei Berücksichtigung der bevorstehenden Ausführungen von größter Bedeutung, daß die die Korde bildenden Drähte vollständig mit ihrer ganzen Oberflächenerstreckung mit elastomerem Material beschichtet sein sollen, in das der Kord selbst eingeschlossen ist.
Dieses vorstehenden Resultat, das zunehmend schwieriger mit steigender struktureller Komplexität des Kords zu erreichen ist, kann nicht leicht erzielt werden, auch wenn die Korde eine geringe Anzahl von Drähten aufweisen, wobei eine Lösung aufgrund des dazugehörenden geringen Gewichts von speziellem Interesse bei der Fertigungstechnologie von Kraftfahrzeugreifen ist.
Diese Schwierigkeit entsteht aus der Tatsache, daß, damit der Kord die erforderliche geometrische und strukturelle Stabilität erhält, die Drähte gewöhnlich innig in Kontakt miteinander kompaktiert sind, daß sie einen oder mehrere geschlossene Hohlräume einschließen, die sich in dem Kord längs erstrecken. Diese Hohlräume können offensichtlich von dem elastomeren Material während der üblichen Gummierungsschritte des Kords nicht leicht erreicht werden.
Wenn beispielsweise infolge von in dem Reifenaufbau verursachten Schnitten oder Löchern oder aus einem anderen Grund Feuchtigkeit und andere externe Wirkstoffe in die Hohlräume eindringen können, stellt sich unvermeidbar ein schneller Korrosionsprozess der Drähte ein, was für den strukturellen Widerstand des Kordes und den Reifen als ganzes nachteilig ist.
Bei dem Versuch, dieses Problem auszuschließen, wurden die sogenannten "geschwollenen" Korde vorgeschlagen, d. h. Korde, bei denen die Drähte (insgesamt drei bis fünf an der Zahl) immer im Abstand voneinander während des Gummierungsschritts gehalten werden, der nach bekannten Prozessen ausgeführt wird, bei denen die auf den Kord ausgeübte Zuglast auf Werten gehalten wird, die 5 kg nicht überschreiten.
Ein Beispiel dieser Korde ist in dem italienischen Patent 1,099,869 des gleichen Anmelders wiedergegeben.
Dadurch wird als Ergebnis eine vollständige Gummierung der Drähte erreicht, die Korde dieser Bauweise haben jedoch einige Einsatzprobleme dadurch, daß die Drähte auch voneinander im Abstand gehalten werden, wenn der Kord einer starken Zugbeanspruchung während der Reifenfertigung und wenn der Reifen läuft, ausgesetzt ist, wobei dieser Zustand eine unerwünschte geometrische und strukturelle Instabilität des Kords als ganzes verursacht, was für das Reifenverhalten äußerst schädlich ist.
Alternativ werden Korde vorgeschlagen, die noch eine geringe Anzahl von Drähten haben, bei denen wenigstens eine Litze so verformt ist, daß sie den Verlauf einer unterbrochenen Linie annimmt, wie es beispielsweise in dem U. S. Patent 5,020,312 beschrieben ist.
Auf diese Weise ist ein fortdauernder Kontakt zwischen wenigstens zwei benachbarten Drähten auf der Längserstreckung des Kords unmöglich gemacht, wodurch Trennbereiche zwischen zwei Drähten verbleiben, die Öffnungen für einen Zugang von Gummierungsmaterial an jeder Zick-Zack-Biegung der Litze bilden.
Ein bei diesem Aufbau von Korden vorliegender Nachteil ist eine Verschlechterung der Ermüdungswiderstandswerte und eine daraus folgende Verschlechterung des Qualitätsniveaus des Reifens.
Schließlich wurde die Verwendung sogenannter Dual-Durchmesser- Korde vorgeschlagen, d. h. von Korden, die mit zwei Paaren von Drähten versehen sind, bei denen der Litzendurchmesser eines Paars sich von dem des anderen Paars in geeigneter Weise unterscheidet.
In diesem Zusammenhang weist die Veröffentlichung RD 22 404 darauf hin, daß ein solcher Kord, den man mit üblichen Verseilmaschinen der oben beschriebenen Doppelverdrillbarweise erhalten möchte, dazu führt, daß der wesentliche zentrale Hohlraum, der im Inneren der mit vier oder fünf Drähten des gleichen Durchmessers versehenen Korde gebildet wird, durch zwei gegenüberliegende Hohlräume mit stärker reduzierten Größen versetzt wird, die leichter mit dem für die Gummierung verwendeten elastomeren Material gefüllt werden können.
Trotz dieser Größenreduzierung sind diese Hohlräume in allen Fällen nach außen geschlossen. Dieser Zustand macht es schwierig, daß Elastomere zum Eindringen in den inneren Teil des Kordquerschnitts zu bringen.
Das EP-Patent 0 168 857 offenbart einen metallischen Kord, für dessen Herstellung ein Paar von Drähten mit gleichem Durchmesser und ein zweites Paar von Drähten mit einem Durchmesser, der geringer ist als der ersten Paars, einer herkömmlichen Verseilmaschine mit interner Zusammenfassung nach dem Durch gang durch einen kreisförmigen Vorformkopf zugeführt werden, wo die Drähte des ersten und zweiten Paars speziellen Bahnen folgen, wodurch sie einer Vorformung in einer geeigneten unterschiedlichen Weise bezüglich einander unterworfen werden.
Bei dem so erhaltenen Kord ist das Paar von Drähten mit dem größeren Durchmesser in gegenseitiger Kontaktbeziehung zueinander wendelförmig verdrillt, während die Drähte des zweiten Paares jeweils zwischen die beiden Drähte des ersten Paares geführt sind und sich parallel zu letzteren erstrecken, während sie in einem geeigneten Abstand davon gehalten werden.
Auf diese Weise wird das Vorhandensein von geschlossenen Hohlräumen im Querschnitt des Kords ausgeschlossen und als Folge wird eine vollständige Beschichtung der Drähte mit dem elastomeren Material gewährleistet, das während des Gummirungsschritts verwendet wird. Die Drähte mit kleinerem Durchmesser sind jedoch von denen mit größerem Durchmesser auch dann im Abstand gehalten, wenn der Kord unter Einsatzbedingungen einer Zugspannung unterworfen wird, die, wie bei den geschwollenen Korden eine bestimmte geometrische strukturelle Instabilität des Kords als ganzes herbeiführt, wobei diese Instabilität unerwünscht ist.
Außerdem ist es sehr schwierig, dem Kord eine genaue und regelmäßige geometrische Form an jedem Punkt seiner Längserstreckung zu geben, weil die Konstanz der gegenseitigen Positionierung der Drähte in dem Kord durch die spezielle Art der verwendeten Vorformeinrichtung gewährleistet ist, jedoch der Abstand der Drähte mit kleinerem Durchmesser von denen mit größerem Durchmesser zu einer willkürlichen Änderung an den verschiedenen Punkten ihrer Längserstreckung sowohl unter Ruhebedingungen als auch unter Einsatzbedingungen des Kords neigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß es durch Verwendung einer Vorformeinrichtung in Rollenbauweise und durch Anordnen einer Verdrilleinrichtung stromauf von der Vorformeinrichtung, wobei die Verdrilleinrichtung geeignet ist, die Drähte einem vorläufigen Schritt zu unterwerfen, der aufeinanderfolgende Verdrill- und Entdrillvorgänge einschließt, möglich ist, einen fertigen Kord zu erhalten, bei welchem die Drähte in einer Zufallsordnung im Querschnitt angeordnet sind, wobei sich unter Ruhebedingungen, d. h. unter Bedingungen eines schwachen Zugs, auf jeder Schlaglänge wenigstens eine Einlaßöffnung für elastomeres Material vorhanden ist, so daß die vollständige Beschichtung der Drähte während des Gummierungsschritts gewährleistet ist, während gleichzeitig die inneren Torsionsspannungen aus an der Vorformeinrichtung vorbeigehenden Drähten beseitigt werden, wodurch man einen Kord erhält, der im wesentlichen frei von inneren Spannungen ist, so daß die folgenden Verarbeitungen der halbfertigen Produkte und/oder die Herstellung von diese Korde enthaltenden Gegenständen erleichtert werden, während anschließend während des Vulkanisiervorgangs des Fertigungsgegenstandes und seines praktischen Einsatzes der Kord hohen Zugspannungen unterworfen wird, die höher sind als die bei dem Gummierungsschritt der Korde verwendeten, wobei die Drähte jeweils in Kontakt mit wenigstens zwei der anderen Drähte liegen, so daß sie dem Kord einen geschlossenen kompakten Aufbau mit einer hervorragenden geometrischen Stabilität geben.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen verstärkenden Kord aus Metall, der insbesondere bei der Herstellung von Verbundgegenständen mit einer Elastomergrundmasse verwendet wird und der sich dadurch auszeichnet, daß er unter irgendeiner Zugbedingung mit einer Zugbelastung, die 5 kg in der Erstreckung einer Schlaglänge nicht überschreitet, wenigstens einen Normalquerschnitt mit wengistens einer Einlaßöffnung hat, die einen Zugang für elastomeres Material zur Innenseite des Kordquerschnitts ermöglicht, während im Einsatz bei 5 kg überschreitenden Zugbelastungen an jedem Normalquerschnitt des Kords jeder Draht innig in Kontakt mit wenigstens zwei der anderen Drähte steht, was zu einer Beseitigung der Zugangsöff nungen und zu einer strukturellen Kompaktheit des Kordes selbst führt.
Im einzelnen hat der betreffende Kord ein erstes Paar von Drähten mit einem vorgegebenen Durchmesser und ein zweites Paar von Drähten mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des ersten Paars von Drähten.
Gemäß der Erfindung hat der Kord an jedem in einer Schlaglänge eingeschlossenen Abschnitt unter Ruhebedingungen (Zug kleiner als 5 kg) und unter Arbeitsbedingungen wenigstens einen Normalquerschnitt, in welchem die Drähte des zweiten Paares auf der gleichen Seite bezüglich der die Mitten des ersten Paares verbindenden Richtung positioniert sind, und wenigstens einen Normalquerschnitt, in welchem die Drähte des zweiten Paares auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten verbindenden Richtung positioniert sind.
Vorgesehen ist auch, daß in ein und demselben Normalquerschnitt durch fortschreitendes Ändern der angelegten Zugbelastung von 0 auf 5 kg die Drähte des zweiten Paares abwechselnd von einer Lage, in der sie beide auf der gleichen Seite bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten verbindenden Richtung angeordnet sind, in eine Lage übergehen, in der sie jeweils auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der genannten Richtung angeordnet sind.
Vorzugsweise haben die Drähte des ersten Paares einen Durchmesser zwischen 0,20 und 0,40 mm, während die Drähte des zweiten Paares einen Durchmesser zwischen 0,12 und 0,30 mm haben, und die Differenz zwischen dem minimalen und maximalen Durchmesser der Drähte in einem Bereich von 0,02 bis 0,10 mm liegt.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Lösung hat der betreffende Kord unter Ruhebedingungen einen maximalen Durchmesser von 1,15 mm und 1,27 mm und einen minimalen Durchmesser zwischen 0,48 mm und 0,54 mm.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung des obigen Kords, welches sich dadurch auszeichnet, daß vor dem Vorformschritt die Drähte einer Torsionswirkung um ihre eigenen Achsen in einer Quantität unterworfen werden, die im wesentlichen gleich derjenigen der Doppelverdrillung ist, die an den Drähten während des Verseilungsschrittes erzeugt wird.
Somit werden die Torsionsspannungen, die in den Drähten unter der Wirkung des Verseilungsschrittes induziert werden, neutralisiert, so daß die Drähte dem Vorformschritt unterworfen werden können, bei dessen Ausführung die Drähte parallel in einer Beziehung Seite an Seite bezüglich einander bei Fehlen der erwähnten inneren Torsionsspannungen angeordnet sind.
Vorteilhafterweise wird die Vorformung dadurch ausgeführt, daß die einzelnen Drähte, die parallel und in einer koplanaren Beziehung zueinander angeordnet sind, entsprechende Vorformwege nehmen, von denen jeder einen spezifischen Krümmungsradius hat.
Ein integraler Teil der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung des erwähnten Kords, die sich dadurch auszeichnet, daß sie wenigstens eine Verdrilleinrichtung aufweist, die an dem stationären Spulenträger funktionsgerecht angeordnet ist und auf wenigstens einen der Drähte an einem Abschnitt von ihnen stromauf von der Vorformeinrichtung so einwirkt, daß die Drähte einer vorherigen Torsionswirkung um ihre Längsachsen unterworfen werden mit dem Ziel, interne Torsionsspannungen zu neutralisieren, die in den Drähten durch die Doppelverdrillung induziert werden, welche von dem Flyer während des Verseilprozesses erzeugt wird.
Vorteilhafterweise hat die Verdrilleinrichtung einen festge legten Rahmen, der starr in Eingriff mit dem stationären Spulenträger steht, einen rotierenden Rahmen, der in Dreheingriff mit dem festen Rahmen entsprechend einer Drehachse steht, die im wesentlichen mit einer Strecke der Zuführbahn der Drähte zu der Vorformeinrichtung zusammenfällt, und ein Paar von Wickelrollen, die drehbar von dem drehenden Rahmen auf jeweils parallelen Achsen getragen werden, wobei die Drähte aufeinanderfolgend einmal oder mehrere Male um die ersten und zweiten Wickelrollen in entgegengesetzten Richtungen gewickelt werden und Antriebseinrichtungen den drehenden Rahmen in eine Drehrichtung antreiben, die zur Drehrichtung des Flyers entgegengesetzt ist.
Vorzugsweise verbinden die Antriebseinrichtungen den drehenden Rahmen mit dem Flyer so, daß der Drehantrieb des drehenden Rahmens mit dem Drehantrieb des Flyers in einer Wechselbeziehung steht.
Weiter spezifiziert treiben die Antriebseinrichtungen die Verdrilleinrichtung mit einer Drehzahl an, die doppelt so groß wie die Drehzahl des Flyers ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Vorformeinrichtung eine Vielzahl von Vorformsitzen, von denen jeder für einen Wirkungseingriff mit einem entsprechenden Draht in geeigneter Weise angeordnet ist.
Im einzelnen besteht die Vorformeinrichtung aus einer Mitläuferrolle, wobei die Vorformsitze aus Umfangslaufringen bestehen, die in der Rolle ausgebildet sind.
Jede der Umfangslaufringe ist im wesentlichen so breit wie der Durchmesser des entsprechenden Drahtes und hat einen Bodenabschnitt mit halbkreisförmigem Profil, dessen Achse in koplanarer Beziehung zu der der Bodenabschnitte der anderen Umfangslaufflächen steht.
Gemäß einem weiteren und unterschiedlichen Aspekt bezieht sich die Erfindung auch auf einen Luftreifen, der Bauelemente enthält, die mit Korden der vorstehenden Art verstärkt sind.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der ins Einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines verstärkten Kords aus Metall, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verbundgegenständen mit Elastomergrundmasse, sowie eines Verfahrens und einer Vorrichtung ersichtlich, die zur Herstellung des Kords gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Die folgende Beschreibung ist ein nicht beschränkendes Beispiel und nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, von denen
Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Korden nach der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene und bezügliche der vorhergehenden Figuren vergrößerte Seitenansicht einer Verdrilleinrichtung ist, welchen einen Teil der Vorrichtung der Erfindung bildet,
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht einer Vorformeinrichtung in Rollenbauweise ist, die bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird, und
Fig. 5 eine Vergleichstabelle ist, in welcher jeder horizontalen Reihe ein vorgegebener Wert einer an den Kord angelegten Zugbelastung und jeder vertikalen Kolonne eine vorgegebene Querschnittsebene des Kords entspricht, wobei die den fünf Kolonnen entsprechenden Schnittebenen in ein und derselben Schlaglänge eingeschlossen sind.
In den Zeichnungen ist ein erfindungsgemäßer verstärkender Kord aus Metall insgesamt mit 1 bezeichnet, der insbesondere bei der Herstellung von Verbundgegenständen mit einer Elastomergrundmasse und speziell bei Herstellung von Luftreifen für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Ein Reifen für Fahrzeugräder hat in an sich bekannter Weise eine torusförmige Karkasse mit einem Scheitelbereich und mit zwei axial gegenüberliegenden Seitenwänden, die in einer radial inneren Position mit entsprechenden Wulsten für eine Verankerung des Reifens an einem entsprechenden Montagefelgenende versehen sind, wobei die Wulste mit wenigstens einem ringförmigen Metallkern verstärkt sind, auf den gewöhnlich als Wulstkern Bezug genommen wird, und die Karkasse wenigsten eine Lage aus gummiertem Gewebe, deren Enden über die Wulstkerne herumgelegt sind, und wahlweise weitere Verstärkungselemente, wie Wulstfahnen, Streifen und Bänder aus gummiertem Gewebe aufweist. Die Karkasse hat weiterhin ein Laufflächenband, das scheitelseitig angeordnet und mit einem für den Straßenkontakt bei laufendem Reifen ausgelegten erhabenen Muster ausgeformt ist, einen Gurtaufbau, der zwischen dem Laufflächenband und der wenigstens einen Karkassenlage angeordnet ist, und ein oder mehrere Bänder aus gummiertem Gewebe verstärkt mit Korden aus Textilmaterial oder Metall, die in den jeweiligen Bändern bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens unterschiedlich geneigt sind.
Der Kord 1 hat ebenfalls in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von Drähten 2a, 2b, die vorzugsweise aus einem Stahl hergestellt sind, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,65% bis 0,95% hat, und die wendelförmig über die Längserstreckungsachse des Kordes verdrillt sind. Insbesondere sind bei einer bevorzugten Lösung der vorliegenden Erfindung ein erstes Paar von Drähten 2a, vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 0,20 mm und 0,40 mm, und ein zweites Paar von Drähten 2b mit einem Durchmesser zwischen 0,12 und 0,30 mm vorgesehen, der in jedem Fall kleiner als der der Drähte 2a des ersten Paares ist.
Die Drähte in jedem Paar können ebenfalls einen unterschiedlichen Durchmesser haben, vorzugsweise haben sie jedoch den gleichen Durchmesser. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung entsprechen die Durchmesser jeweils 0,30 mm und 0,25 mm.
Die Durchmesserdifferenz zwischen dem Draht mit größerem Durchmesser und mit kleinerem Durchmesser liegt zwischen 0,01 und 0,28 mm, vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,10 mm und im besonderen Vorzugsbereich zwischen 0,03 und 0,05 mm.
Bevor im einzelnen die Besonderheit und die baulichen Merkmale des erfindungsgemäßen Kords 1 unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen analysiert werden, werden im Folgenden das Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Herstellung beschrieben.
In Fig. 1 und 2 ist die Vorrichtung zur Herstellung des verstärkenden Kords 1 aus Metall insgesamt mit 3 bezeichnet. Die Vorrichtung, die an sich bekannt ist, hat einen Lageraufbau 4, mit dem ein sogenannter Flyer 5 drehbar in Eingriff steht, wobei der Flyer durch einen Motor 6 oder äquivalente Einrichtungen antreibbar ist. Mit dem Lageraufbau 5 ist weiterhin entsprechend der Drehachse des Flyers 5 ein sogenannter stationärer Spulenträger 7 schwingbar verbunden, mit dem eine Vielzahl von Zuführspulen 8 in Wirkungseingriff stehen, wobei auf jeder Spule wenigstens einer der Drähte 2a, 2b aufgewickelt ist.
Mit den Spulen 8 ist eine geeignete Abwickeleinrichtung 9 kombiniert, die nur teilweise schematisch gezeigt ist, da sie an sich bekannt ist und zum Stand der Technik gehört. Die Einrichtung ist funktionsgerecht an dem stationären Spulenträger 7 angebracht, um die von den Spulen 8 kommenden Drähte in geeigneter Weise zu führen.
Bei dem Austritt aus dem stationären Spulenträger 7 werden die Drähte 2a, 2b auf den Flyer 5 entsprechend einer vorgegebenen Schlagbahn geführt, längs der die Bildung des Kords 1 durch Wirkung der auf den Flyer 5 durch den Motor 6 ausgeübten Drehung in Kombination mit einer Zugwirkung folgt, die in dem Kord durch eine Sammeleinrichtung erzeugt wird, die nicht gezeigt ist, da sie an sich bekannt ist und für die Zwecke der Erfindung keine Bedeutung hat.
Tm Einzelnen weist die Schlagbahn eine erste Endstrecke 10a auf, die mit der Drehachse des Flyers 5 zusammenfällt und im wesentlichen zwischen einem ersten ein Stück mit dem stationären Spulenträger 7 bildenden stationären Zwischenrad 11 und einem zweiten, ein Stück mit dem Flyer 5 bildenden drehenden Zwischenrad 12 eingeschlossen ist. Längs dieser ersten Endstrecke 10a unterliegen die Drähte 2a, 2b einer ersten wendelförmigen Torsion um die Drehachse des Flyers 5 durch die Wirkung des ersten drehenden Zwischenrads 12, das durch den Flyer drehangetrieben ist.
Stromab von dem ersten drehenden Rad 12 bilden die Drähte 2a, 2b eine zentrale Strecke 10b der Schlagbahn, die sich auf dem Flyer 5 an einer bezüglich seiner Drehachse radial beabstandeten Position so erstreckt, daß sie über den stationären Spulenträger 7 gleiten, bis sie ein zweites drehendes Zwischenrad 13 erreichen, das einstückig mit dem Flyer selbst verbunden ist.
Schließlich hat die Schlagbahn eine zweite Endstrecke 10c, die mit der Drehachse des Flyers 5 zusammenfällt und sich zwischen dem ersten drehenden Zwischenrad 13 und einem zweiten stationären Zwischenrad 14 erstreckt. In dieser zweiten Endstrecke erfolgt eine zweite Torsion der Drähte unter Wirkung des zweiten drehenden Zwischenrads 13, das von dem Flyer 5 drehangetrieben ist, wodurch die Bildung des Kords 1 abgeschlossen wird und der Kord allmählich von dem zweiten stationären Zwischenrad 14 aufgrund der Wirkung der Sammeleinrichtung weggezogen wird.
Die zwischen der Drehzahl des Flyers 5, die vorzugsweise zwischen 2000 und 6000 upm liegt, und der Zuggeschwindigkeit des Kords und somit der Drähte 2a, 2b, die vorzugsweise zwischen 60 und 250 m/min liegt, bestehende Beziehung bestimmt den Wert der Schlaglänge, d. h. die Ganghöhe, auf der die Drähte 2a, 2b in dem fertiggestellten Kord wendelförmig zusammengedrillt sind.
Bei einer bevorzugten Lösung der Erfindung wird diese Schlaglänge auf einem Wert zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 30 mm und speziell bei einem Wert von 16 mm gehalten.
Auf der Bahn, die die Drähte 2a, 2b in dem stationären Spulenträger 7 nehmen, und genauer stromauf von dem ersten stationären Zwischenrad 11, ist ein Vorformelement 15 funktionsgerecht angeordnet, welches im wesentlichen eine Leerlaufrolle aufweist, die längs einer Achse senkrecht zur Zuführrichtung der Drähte 2a, 2b angeordnet ist. Durch das Aufwickeln der Drähte 2a, 2b auf die Vorformeinrichtung 15 mit einem Winkel zwischen 10º und 180º, vorzugsweise 60º, unterliegen sie einer permanenten Biegeverformung mit dem Ziel, die nachfolgenden Verseilvorgänge zu begünstigen.
Erfindungsgemäß wurden jedoch die einzelnen Drähte 2a, 2b durch Wirkung der Doppelverdrillung, die auf sie an den Endstrecken 10a, 10c der Schlagbahn, die sie abdecken, einwirkt, einer Torsion um die jeweilige Längsachse in dem Abschnitt unterworfen, der sich stromauf von der Schlagbahn und insbesondere stromauf von dem erstem stationären Zwischenrad erstreckt.
Diese durch Verseilen in den einzelnen Drähten (Rückkehr- Torsionen) induzierten Torsionen erlauben keine genaue Ausführung einer Vorformung der Drähte, nämlich durch permanente Biegeverformung der Drähte ausschließlich längs einer Erzeugenden ihrer Seitenfläche.
Auch wenn in der Tat ein Biegen der Drähte an der Vorformeinrichtung 15 längs einer Linie parallel zur Drahtachse erfolgt, verformte das Vorhandensein der inneren Torsionsspannungen (der sogenannten Rückkehr-Torsionen) die Drähte derart, daß die Annahme einer Wendelform induziert wurde, also daß die Drähte tatsächlich entsprechend einer wendelförmigen Biegelinie vorgeformt wurden.
Das Ergebnis ist ein Kord, bei welchem die ihn bildenden Drähte einen Spannungszustand beibehalten, der die gleichförmige Anordnung der Drähte innerhalb der vorher festgelegten geometrischen Gestalt verhindert und zu Spannungen in dem Kord führt, sobald die entsprechenden Drähte in der Lage sind, ihre inneren Spannungen freizusetzen und eine freie Anordnung im Raum anzunehmen, was beim Beschneiden des Kords nahe am Schnittende eintritt.
Insbesondere bestehen diese Spannungen in einem Zusammenrollen des Kordendabschnitts und einem Ausfransen des Kordendes, was einen ernsthaften Nachteil bezüglich des ganzen Verarbeitungsprozesses, vor allem der Schneidvorgänge der die Korde enthaltenden gummierten Gewebe bedeutet, und eine Quelle für ernsthafte Defekte in dem fertiggestellten Produkt bildet.
Deshalb bestand unser Ziel darin, die Wirkung dieser Rückkehr- Torsionen, die in den einzelnen Drähten induziert wurden, zu neutralisieren. Für diesen Zweck hat die Vorrichtung 3 erfindungsgemäß noch eine Verdrilleinrichtung 16, die funktionsgerecht an dem stationären Spulenträger 7 angebracht ist und an einem Abschnitt der Drähte 2a, 2b unmittelbar stromauf von der Vorformeinrichtung 15 zur Wirkung gelangt.
Insbesondere arbeitet die Verdrilleinrichtung 16 zwischen der Vorformeinrichtung 15 und einem Paar von gegenüberliegenden Zwischenrollen 17, zu denen die einzelnen Drähte 2a, 2b kommen, wenn sie durch die jeweiligen Zuführspulen 8 zugeführt werden. Die Verdrilleinrichtung 16 hat, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, im wesentlichen einen Tragrahmen 18, der fest durch den stationären Spulenträger 7 abgestützt wird und in Dreheingriff mit einem rotierenden Rahmen 19 steht.
Der Eingriff zwischen dem rotierenden Rahmen 19 und dem Tragrahmen 18 erfolgt an nabenförmigen Endelementen 19a, die koaxial durch einen Einlaßkanal 20 und einen Auslaßkanal 21 geführt sind, durch die hindurch die Drähte zum Laufen derart gebracht werden, daß die Drehachse des rotierenden Rahmens 19 im wesentlichen mit einer Strecke der Zuführbahn der Drähte zu der Vorformeinrichtung zusammenfällt, d. h. der Längserstreckung der Drähte in den Kanälen 20, 21.
An dem rotierenden Rahmen 19 sind eine erste und eine zweite freidrehende Wickelrolle 22a, 22b angebracht, die parallele Achsen haben, die vorzugsweise leicht zur Senkrechten zur Drehachse des drehenden Rahmens geneigt sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Wickelrollen 22a, 22b tangential auf jeweils gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Drehachse des rotierenden Rahmens 19 angeordnet und haben, wie in Fig. 3 gezeigt ist, jeweils wenigstens eine Nut 23a, 23b, die in ihrer äußeren Zylinderfläche ausgebildet ist. Vorzugsweise haben die Rollen eine Vielzahl von voneinander getrennten Nuten oder alternativ eine einzige schraubenförmige Nut mit mehreren Wendelringen. Bevorzugt wird jedoch die erste Lösung, da die Bearbeitung der Rollenoberfläche in diesem Fall leichter ist. Das Drahtbündel, das von den gegenüberliegenden Zwischenrollen 17 kommt, läuft durch den Einlaßkanal 20 für ein Aufwickeln auf der ersten Wickelrolle 22a längs einer entsprechenden Nut 23a und dann auf eine zweite Wickelrolle 22b längs einer entsprechenden Nut 23b, welche eine entgegengesetzte Drehrichtung verglichen mit der der vorhergehenden Wickelrolle 22a hat. Diese Bahn, die als Bahn "in Form einer Acht" gekennzeichnet ist, kann mehrere Male entsprechend mehreren Windungen um die Rollen wiederholt werden. Es ist offensichtlich, daß bei Vorhandensein einer wendelförmigen Nut das Drahtbündel in mehreren Windungen (auf entsprechende Anzahl der Wendelringe) auf beide Rollen gewickelt wird und nur einmal von der ersten zur zweiten Rolle geführt wird. Das Drahtbündel verläßt die eine Wickelrolle 22b durch den Auslaßkanal 21 und erreicht die Vorformeinrichtung 15, wobei die Drähte 2a, 2b parallel in einer Beziehung Seite an Seite angeordnet sind.
Mit der Verdrilleinrichtung 16 ist eine Antriebseinrichtung 24 kombiniert, die so angeordnet ist, daß sie den drehenden Rahmen 19 in eine Drehung mit einer Drehrichtung versetzt, die verglichen mit der des Flyers 5 entgegengesetzt ist. Insbesondere verbindet die Antriebseinrichtung 24 die Verdrilleinrichtung 16 kinematisch mit dem Flyer 5, so daß die Drehung des Flyers gleichzeitig die Verdrilleinrichtung selbst mit einer Drehzahl in Drehung versetzt, die annähernd doppelt so groß ist wie die des Flyers. Zu diesem Zweck benutzt die Antriebseinrichtung 24 einen ersten Treibriemen 25, der funktionsgerecht zwischen entsprechenden Scheiben eingreift, die, da sie bekannt und herkömmlich sind, nicht gezeigt sind und an dem Flyer 5 bzw. einer Treibwelle 26 festgelegt sind, wobei die Welle in dem stationären Spulenträger 7 in einer erhöhten Position seitlich versetzt von der Drehachse des stationären Spulenträgers drehbar gelagert ist. Ein zweiter Riemen 27 für einen Zwangsantrieb greift funktionsgerecht zwischen weiteren Scheiben ein, die auf der Antriebswelle 26 bzw. einer Verlängerung 19b des nabenförmigen Elements 19a festgelegt sind, welches den Auslaßkanal 21 trägt. Die Abmessungsverhältnisse zwischen den Scheiben, die dem ersten bzw. zweiten einlaßseitigen Riemen 25,27 zugeordnet sind, sind so gewählt, daß die Drehzahl des drehenden Rahmens 19 im wesentlichen doppelt so groß ist wie die Drehzahl des Flyers 5 oder auf jeden Fall in einer zweckmäßigen Korrelation dazu steht.
Aufgrund der Drehung des rotierenden Rahmens 19 unterliegt das Drahtbündel 2a, 2b einer Falschverseilung (Scheinverseilung) an dem Verdrilleinrichtungseinlaß, die an dem Verdrilleinrich tungsauslaß beseitigt ist, so daß die Drähte des Bündels wieder voneinander getrennt und zu der Vorformeinrichtung in paralleler Anordnung nebeneinander in einer im wesentlichen koplanaren Beziehung geführt werden, wobei jedoch jeder Draht auch einer Torison um seine eigene Achse unterliegt, deren Größe von der Drehzahl der Verdrilleinrichtung abhängt.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß diese Torsion in der Lage ist, die interne Torsionsspannung (Rückkehr-Torsion) wirksam zu neutralisieren, die auf die Drähte 2a, 2b stromauf von dem ersten stationären Zwischenrad 11 durch Wirkung der Doppeltorsion übertragen wird, die längs der Schlagbahn der drehenden Zwischenräder erworben wurde, so daß die Drähte auf die Vorformeinrichtung im wesentlichen in einem unverdrillten Zustand kommen und dann längs einer Erzeugenden, die parallel zur Tragachse angeordnet ist, die biegevorgeformt werden.
Um das Erzielen eines korrekten Vorformens an den einzelnen Drähten 2a, 2b trotz der Differenz im Durchmesser, die hier vorliegen kann, zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Vielzahl von vorformenden Sitzen 28, 29 in der Vorformeinrichtung 15 angeordnet ist, von denen jeder in Übereinstimmung mit einem der Drähte geformt und bemessen ist.
Wie in Fig. 4 deutlich gezeigt ist, werden diese vorformenden Sitze 28, 29 von entsprechenden Umfangslaufflächen begrenzt, die an Stellen ausgebildet sind, die parallel in einer Beziehung Seite an Seite auf der zylindrischen Oberfläche der Vorformeinrichtungsrolle 15 angeordnet sind und jeweils eine Tiefe aufzeigen, die mit dem Durchmesser des entsprechenden Drahtes 2a, 2b so in Wechselbeziehung steht, daß letzterer entsprechend einem Krümmungsradius "r" abgebogen ist, der speziell abhängig vom Durchmesser des Drahtes selbst ausgewählt ist. Wie aus Fig. 4 deutlich zu sehen ist, haben im einzelnen die vorformenden Sitze eine Breite, die im wesentlichen dem Durchmesser des entsprechenden Drahtes 2a, 2b entspricht, und entsprechende Bodenflächen mit einem Halbkreis profil, wobei die jeweiligen Krümmungsmitten in einer gemeinsamen Ebene p-p angeordnet sind. Das Vorformen kann dann dadurch reguliert werden, daß entweder der Krümmungsradius oder (vorzugsweise) die an den Draht angelegte Spannung geändert wird, d. h. die von einem Spill ausgeübte Zugwirkung, wobei der Krümmungsradius gleich ist (was bereits bekannt ist).
Die Tabelle in Fig. 5 zeigt die strukturellen Merkmale des Kords 1, der gemäß der Erfindung hergestellt ist, sowie sein Verhalten im Einsatz unter Bezug auf die zunehmend wachsende Zugbelastung, die an ihn angelegt wird, wenn er von einem Ruhezustand, der dem vollständigen Fehlen von Zugspannungen entspricht, in einen Einsatzzustand übergeht, der einer Zugbelastung von mehr als 5 kg entspricht.
In diesem Zusammenhang beziehen sich die vertikalen Kolonnen "A", "B", "C", "D" und "E" in Fig. 5 auf jeweilige Querschnitte des Kords 1, die in der gleichen Schlaglänge genommen werden, während die horrizontalen Reihen "a", "b", "c", "d" jeweils die Gestalt darstellen, die die Schnitte bei einer spezifischen, an den Kord 1 angelegten Zugbelastung annehmen. Insbesondere bezieht sich die Reihe "a" auf den Kord 1 als solchen, d. h. bei Fehlen von Spannungen, die Reihe "b" entspricht einer Zuglast von 3 kg, die Reihe "c" stellt den Kord 1 in einem Zugbelastungszustand bei einer Last von 5 kg dar, während die Reihe "d" den Kord 1 unter irgendeinem Arbeitszustand darstellt, in welchem die Zugbelastung 5 kg überschreitet.
Wie durch Vergleich der Schnitte "A", "B", "C", "D" und "E" längs der Reihe "a" zu sehen ist, sind bei dem Kord 1 bei Fehlen einer Zugbelastung die Drähte 2a, 2b entsprechend einer willkürlichen Gestalt angeordnet und lose verdrillt, so daß zwischen dem einen Draht und dem anderen viel Raum bleibt, was einen freien Zugang für die Mischung ermöglicht, die während des Gummierungsschritts des Kords verwendet wird, beispiels weise wenn ein gummiertes Gewebe für eine Karkasse oder für Gurtlagen eines Reifens hergestellt werden soll.
Aus einem Vergleich zwischen den Schnitten "A", "B", "C", "D", "E", die längs der Reihen "b" und "c" wiedergegeben sind, kann man sehen, daß, wenn die an dem Kord 1 angelegte Zugbelastung zunimmt, bezogen auf den verwendeten speziellen Gummierungsprozess, der beispielsweise auf einem Kalander durchgeführt wird, die Drähte 2a, 2b dazu neigen, sich zu vereinigen, daß jedoch, solange die angelegte Zugkraft 5 kg nicht überschreitet, in jedem Abschnitt des Kords 1, der in einer einzelnen Schlaglänge eingeschlossen ist, wenigstens ein Normalschnitt vorhanden ist, der eine durch "1" markierte Einlaßöffnung hat, die den Zugang des Gummierungsmaterials zur Innenseite des Kords ermöglicht.
Wenn die Last 5 kg überschreitet, d. h. während der Vulkanisierung und während des Einsatzes des Produkts, inbesondere des Reifens, stehen die Drähte 2a, 2b in innigem Kontakt mit wenigstens zwei der anderen Drähte, wodurch eine Beseitigung der Zugangsöffnungen "1" und eine strukturelle Kompaktheit im Kord 1 herbeigeführt wird.
Da die Drähte 2a und 2b vollständig mit dem elastomeren Material überzogen sind, das auch zur Kordinnenseite während des Gummierungsschritts des Kords und/oder des gummierten Gewebes eingedrungen ist, wird der Raum "s", der zwischen den Drähten des Kords 1 unter Einsatzbedingungen vorhanden ist, vollständig mit diesem elastomeren Material gefüllt, wodurch jede Gefahr einer frühen Korrosion der Korddrähte aufgrund des Eindringens von Feuchtigkeit oder anderer externer Agenzien beseitigt wird. Außerdem ermöglicht eine vollständige Gummierung der Drähte 2a, 2b, daß das unerwünschte Phänomen eines gegenseitigen Scheuerns zwischen den Drähten wirksam unterbunden wird, das insbesondere bei in der Reifenherstellung verwendeten Korden auftritt.
Aufgrund der von der Verdrilleinrichtung 16 in dem fertiggestellten Kord ausgeübten Wirkung sind vorteilhafterweise die Drähte 2a, 2b im wesentlichen frei von internen Torsionsspannungen. Dadurch sind alle Probleme im Zusammenhang mit dem Vorhandensein dieser internen Spannungen beseitig, vor allem in Bezug auf Kordschneidevorgänge bei der Herstellung von gummierten Geweben, wie Karkassenlagen oder Gurtbändern für Reifen oder anderen Halbfertigprodukten. In diesem Zusammenhang sind dem Fachmann Probleme und Schwierigkeiten bekannt, auf die er trifft, wenn er aufgrund interner Spannungen in den Korden die Ränder der geschnittenen Lage ein gewelltes Aussehen annehmen oder unerwünschten Formänderungen unterworfen sind.
Aufgrund der willkürlichen Anordnung der Drähte 2a, 2b in dem Kordquerschnitt, die durch den speziellen Aufbau der ausgewählten erfindungsgemäßen Vorformeinrichtung 15 möglich gemacht wird, gibt es sowohl im Ruhezustand und vor allem im Einsatzzustand des Kordes in jedem Abschnitt der Längserstreckung, der in einer Schlaglänge eingeschlossen ist, wenigstens einen Normalschnitt, in welchem die Drähte 2b des zweiten Paares mit kleinerem Durchmesser auf der gleichen Seite bezüglich einer Richtung Z-Z positioniert sind, die die Mitten der Drähte des ersten Paars verbindet, und wenigstens einen Normalschnitt, in welchem die Drähte des zweiten Paares 2b auf jeweils gegenüberliegenden Seiten bezogen auf die Richtung Z-Z angeordnet sind.
Durch Vergleich der Formen, die die einzelnen Schnitte in den Kolonnen "A", "B", "C", "D", "E" haben, läßt sich sicherstellen, daß in dem Bezugskord dann, wenn sich die angelegte Zugbelastung fortschreitend in einem Wertebereich zwischen 0 und 5 kg ändert, die Drähte 2b des zweiten Paares abwechelnd von einer Lage, in der sie beide auf der gleichen Seite bezüglich der Richtung Z-Z angeordnet sind, in eine Lage gelangen, in der sie jeweils auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich dieser Richtung angeordnet sind.
Dieses Merkmal hat sich als besonders effizient für die Gewährleistung einer hohen Stabilität des Kords und einer gleichmäßigen Verteilung der Kräfte in den einzelnen Drähten während des Einsatzes mit hohen Belastungen auch bei variabler Stärke erwiesen, wie sie auf einen Reifen bei Benutzung einwirken.
Die willkürliche Anordnung der Drähte führt dazu, daß der Kord Durchmesserveränderungen auf seiner Längserstreckung hat. Nach einer bevorzugten Lösung ist der Kord 1 so vorgesehen, daß er bei Fehlen einer Zugbelastung einen maximalen Durchmesser zwischen 1,15 mm und 1,27 mm, vorzugsweise gleich 1,21 mm, und einen minimalen Durchmesser zwischen 0,54 mm und 0,48 mm, vorzugsweise 0,51 mm hat.
Da bei Zugbedingungen mit einer 5 kg überschreitenden Last, wie erwähnt, alle Drähte im gegenseitigen Kontakt stehen, können die maximalen und minimalen Durchmesser des Kords leicht rechnerisch bestimmt werden, wenn die Durchmesser der verwendeten einzelnen Drähte bekannt sind. Bei dem entsprechend den geometrischen und abmessungsmäßigen Parametern hergestellten Kord, wie sie in der Beschreibung spezifiziert sind, liegt die Reißfestigkeit zwischen 674 N und 551 N und entspricht beispielsweise 613 N, was für Stahldrähte mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7 einer Bruchdehnung zwischen 2,5% und 3% entspricht. Dadurch kann bewiesen werden, daß der erfindungsgemäße Verseilungsprozess die mechanische Festigkeit des Kords verglichen mit der des bestens Kords nach dem Stand der Technik überhaupt nicht beeinträchtigt.
Die Erfindung erreicht die beabsichtigten Zwecke.
Tatsächlich prägt die Wirkung der Verdrilleinrichtung in dem stationären Spulenträger den Drähten in ihrem aus der Verdrilleinrichtung kommenden Abschnitt eine Torsion in eine Richtung entgegengesetzt zu derjenigen auf, die durch die Doppelverdrillung induziert wird, die längs der Schlagbahn erfolgt, wodurch die internen Torsionsspannungen beseitigt werden und die Durchführung einer regelmäßigeren Vorformung der Drähte möglich gemacht wird, die in einer koplanaren und parallelen Beziehung bezüglich einander angeordnet sind.
Der erzielte Kord kann auf hervorragende Weise aufgrund der wesentlichen, zwischen den Drähten im Ruhezustand vorhandenen Spalte gummiert werden und hat aufgrund des Fehlens innerer Torsionsspannungen ein besseres Verhalten, wenn unter Verwendung solcher Korde hergestellte Gewebe weiteren Bearbeitungen unterworfen werden. Gleichzeitig hat der erwähnte Kord einen kompakten Aufbau unter Einsatzbedingungen.
Ein solcher kompakter Aufbau wird erreicht, wenn der Kord beispielsweise während des Vulkanisierschritts einer 5 kg überschreitenden Zugbelastung unterworfen wird, wobei dieser kompakte Aufbau dann nach der Vulkanisierung des elastomeren Materials beibehalten wird.
Die kompakte Ausgestaltung beseitigt somit alle Probleme einer strukturellen Instabilität, die bei bekannten Korden auftritt, die zwei Paare von Drähten mit unterschiedlichen Durchmessern haben, wobei die Drähte mit kleinerem Durchmesser einen bestimmten Abstand von den beiden anderen Drähten auch unter Einsatzbedingungen halten.
Die willkürliche Anordnung der Drähte 2a, 2b beseitigt auch alle Probleme, die sich beim Stand der Technik aus der Notwendigkeit ergeben, die den Drähten im Querschnitt des Kords eine sehr genaue und definierte geometrische Positionierung geben, so daß der Kord nach der Erfindung leichter hergestellt werden kann und sein geometrisches Erscheinungsbild auf seiner Längserstreckung gleichförmiger und konstanter sein kann.
Als Folge davon haben die Reifen mit Bauelementen aus gummiertem Gewebe, die die Korde nach der Erfindung als verstärkende Elemente einschließen, eine verbesserte Montagefähigkeit, wobei die gegenseitige Positionierung der Halbfertigprodukte leichter ausgeführt werden kann und deshalb der Aufbau eine größere Stabilität während der Karkassenverarbeitung hat, die der Reifenvulkanisierung vorhergeht, und wobei das Straßenverhalten des Reifens im Einsatz letzten Endes verbessert wird.
Bei dem fertiggestellten Reifen zeigen außerdem die Korde einen größeren Widerstand gegen Ermüdung, ein geringeres Abtrennen von dem elastomeren Gummierungsmaterial und einen höheren Widerstand gegen Korrosion, wodurch die strukturelle Festigkeit und Lebensdauer des Reifens verlängert werden. Insbesondere wird der Kord vorzugsweise als ein verstärkendes Element für den Gurtaufbau in den Reifen verwendet.
Der erfindungsgemäße Reifen zeigt den Gesamtaufbau, wie er vorher insgesamt definiert wurde. Er hat jedoch insbesondere einen Gurtaufbau mit zwei Bändern aus gummiertem Gewebe, die radial übereinandergelegt sind, im wesentlichen so groß wie die Lauffläche sind, an den Enden wechselseitig versetzt sind, und mit metallischen Korden verstärkt sind, die parallel zueinander in jedem Band angeordnet sind und symmetrisch diejenigen des benachbarten Bandes bezüglich der Äquatorialebene des Reifens kreuzen.
Vorzugsweise wird in einer Position radial außerhalb des Paares von Bändern eine weitere Lage von textilen Korden eines wärmeschrumpfenden Materials vorgesehen, wobei die weiteren Korde auf das Paar von Bändern in einer Vielzahl von Wickellagen gewickelt werden, die axial nebeneinander angeordnet und in einer Richtung ausgerichtet sind, die im wesentlichen parallel zu der Äquatorialebene ist, d. h. entsprechend der üblichen Definition bei "0º".
Wie bereits offenbart ist, sind die verstärkenden Korde der Bänder in besonders bevorzugter Weise die metallischen Korde der Erfindung, die in einem Winkel zwischen 18º und 26º zur Umfangsrichtung des Reifens geneigt angeordnet sind und in jedem Band mit einer Dicke von 80 bis 120 Korden/Dezimeter verteilt sind.
Bei einem einmal erfolgten Verständnis der Erfindung ist ein Fachmann offensichtlich leicht in der Lage, alle erforderlichen Auswahlen, Änderungen und Modifizierungen der Merkmale, wie sie beansprucht sind, auszuführen, um den spezifischen technischen Erfordernissen zu genügen.

Claims

1. Verstärkender Kord aus Metall für Verbundgegenstände der Elastomermaterialfertigung mit wenigstens zwei Paaren von Drähten (2a, 2b) mit unterschiedlichem Durchmesser, die wendelförmig miteinander und um die Längserstreckungsachse des Kords (1) verdrillt sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß in einem Ruhezustand entsprechend einer Zugwirkung mit einer 5 kg nicht überschreitenden Zugbelastung in der Erstreckung einer Schlaglänge der Kord wenigstens einen Normalschnitt aufweist, in welchem zwischen wenigstens zwei der Drähte (2a, 2b) wenigstens eine Einlaßöffnung (1) gebildet ist, um den Zugang des elastomeren Materials zur Innenseite des Kordquerschnitts zu ermöglichen, und

- daß in jedem Einsatzzustand entsprechend einer Zugwirkung mit einer 5 kg überschreitenden Zugbelastung in jedem Normalschnitt des Kords (1) jeder Draht (2a, 2b) innig in Kontakt mit wenigstens zwei der anderen Drähte (2a, 2b) steht, wodurch eine Beseitigung der Zugangsöffnungen und eine bauliche Kompaktheit des Kords (1) verursacht wird.

2. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes Paar von Drähten (2a) mit einem identischen vorgegebenen Durchmesser und ein zweites Paar von Drähten (2b) mit gleichem Durchmesser aufweist, deren Durchmesser jedoch geringer ist als der des ersten Paars von Drähten (2a).

3. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Schlaglänge in dem Ruhezustand der Kord wenigstens einen Normalschnitt, in welchem die Drähte (2b) des zweiten Paares auf der gleichen Seite bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten (2a) verbindenden Richtung (Z-Z) positioniert sind, und wenigstens einen Normalschnitt hat, in welchem die Drähte (2b) des zweiten Paares auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten (2a) verbindenden Richtung (Z-Z) positioniert sind.

4. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Schlaglänge in dem Einsatzzustand der Kord wenigstens einen Normalschnitt, in welchem die Drähte (2b) des zweiten Paares auf der gleichen Seite bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten (2a) verbindenden Richtung (Z-Z) positioniert sind, und wenigstens einen Normalschnitt hat, in welchem die Drähte (2b) des zweiten Paares auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten (2a) verbindenden Richtung (Z-Z) positioniert sind.

5. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in ein und demselben Normalschnitt durch fortschreitendes Ändern der angelegten Zugbelastung von 0 auf 5 kg die Drähte (2b) des zweiten Paares abwechselnd von einer Lage, in der sie beide auf der gleichen Seite bezüglich der die Mitten des ersten Paares von Drähten (2a) verbindenden Richtung (Z-Z) angeordnet sind, in eine Lage übergehen, in der sie jeweils auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Richtung (Z-Z) angeordnet sind.

6. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (2a) des ersten Paares einen Durchmesser zwischen 0,20 mm und 0,40 mm haben, während die Drähte (2b) des zweiten Paares einen Durch messer zwischen 0,12 und 0,30 mm haben.

7. Verstärkender Kord aus Metall nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserdifferenz zwischen den Drähten (2a, 2b) zwischen 0,02 und 0,10 mm liegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines verstärkenden Kords aus Metall, insbesondere für Verbundgegenstände der Elastomermaterialfertigung, mit Drähten, die wendelförmig miteinander und um die Längserstreckungsachse des Kords verdrillt sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist

- Vorformen einer Vielzahl von Drähten (2a, 2b), indem sie einem permanentem Biegen, das längs ihrer Längserstreckung eingestellt ist, unterworfen werden,

- Verseilen der Drähte (2a, 2b) miteinander durch eine Doppelwendelverdrillung um die Längsachse des Kords (1),

dadurch gekennzeichnet,

- daß vor dem Vorformschritt die Drähte (2a, 2b) einer Torsionswirkung um ihre eigenen Achsen unterworfen werden, um die Torsionsspannungen zu neutralisieren, die in den Drähten unter der Wirkung des Verseilschritts induziert werden, so daß sie dem Vorformungsschritt in Abwesenheit von internen Torsionsspannungen unterworfen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionswirkungen eine Quantität, die im wesentlichen gleich der der Doppelverdrillung ist, die an den Drähten (2a, 2b) während des Verseilungsschritts erzeugt wird, und entgegengesetzte Richtungen haben.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformung dadurch ausgeführt wird, daß die einzelnen Drähte (2a, 2b) in eine parallele Anordnung gebracht werden und in koplanarer Beziehung zueinander entspre chende Vorformwege nehmen, von denen jeder einen spezifischen Krümmungsradius hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformung dadurch gesteuert wird, daß die Zugwirkung geändert wird, die auf die einzelnen Drähte (2a, 2b) längs der jeweiligen Vorformwege ausgeübt wird.

12. Vorrichtung zur Herstellung von verstärkenden Korden aus Metall, insbesondere zur Verwendung für Verbundgegenstände der Elastomermaterialfertigung,

- mit einem Lageraufbau (4),

- mit einem Flyer (5), der in Eingriff mit dem Lageraufbau (4) steht und entsprechend einer vorgegebenen Achse drehantreibbar ist,

- mit einem stationären Spulenträger (7), der schwingbar mit dem Lageraufbau (4) entsprechend einer Schwingachse verbunden ist, die mit der Drehachse des Flyers (5) zusammenfällt,

- mit Zuführeinrichtungen (9), die funktionsgerecht an dem stationären Spulenträger (7) angeordnet sind, um eine Vielzahl von Drähten (2a, 2b) jeweils von Zuführspulen (8) zuzuführen, wobei die Drähte (2a, 2b) auf den Flyer (5) längs einer Schlagbahn geführt werden, die Endstrecken (10a, 10c), die mit der Drehachse des Flyers selbst zusammenfallen, und eine zentrale Strecke (10d) hat, die sich im Abstand von der Drehachse befindet, und

- mit wenigstens einer Vorformeinrichtung (15), die in Wirkungseingriff mit dem stationären Spulenträger (7) steht und auf die Drähte (2a, 2b) über einem Abschnitt von ihnen stromauf von der ersten Endstrecke (10a) der Schlagbahn wirkt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß sie weiterhin wenigstens eine Verdrilleinrichtung (16) aufweist, die an dem stationären Spulenträger (7) angeordnet ist und an wenigstens einem der Drähte (2a, 2b) an einem Abschnitt von ihnen stromauf von der Vorformeinrichtung (15) so arbeitet, daß jeder Draht einer Torsionswirkung um seine eigene Längsachse mit dem Ziel ausgesetzt wird, interne Torsionsspannungen zu neutralisieren, die in den Drähten selbst durch die Wirkung der Verdrillwirkung induziert werden, welche der Flyer (5) erzeugt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrilleinrichtung (16) einen tragenden Rahmen (18), der starr in Eingriff mit dem stationären Spulenträger (7) steht, einen rotierenden Rahmen (19), der in Dreheingriff mit dem festen Rahmen entsprechend einer Drehachse steht, die im wesentlichen mit einer Strecke des Zuführwegs der Drähte (2a, 2b) stromauf von der Vorformeinrichtung zusammenfällt, und eine Paar von Wickelrollen aufweist, die drehbar von dem drehenden Rahmen entsprechend den jeweils parallelen Achsen getragen werden, wobei die Drähte aufeinanderfolgend um die erste und die zweite Wickelrolle (22a, 22b) in jeweils entgegengesetzten Richtungen gewickelt werden und Antriebseinrichtungen (24) den drehenden Rahmen (19) in eine Drehrichtung antreiben, die mit der Drehrichtung des Flyers (5) nicht übereinstimmt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (24) den drehenden Rahmen (19) kinematisch mit dem Flyer (5) so verbinden, daß der Drehantrieb des drehenden Rahmens (19) in einer Wechselbeziehung mit dem Drehantrieb des Flyers steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (24) und die Verdrilleinrichtung (16) mit einer Drehzahl antreiben, die das Doppelte der Drehzahl des Flyers (5) ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformeinrichtung (15) eine Vielzahl von Vorformsitzen (28, 29) hat, von denen jeder für einen Wirkungseingriff mit einem entsprechenden Draht (2a, 2b) in geeigneter Weise angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformeinrichtung (15) aus einer Mitläuferrolle besteht, wobei die Vorformsitze (28, 29) aus Umfangslaufringen bestehen, die in der Rolle ausgebildet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Umfangslaufringe (28, 29) im wesentlichen so breit wie der Durchmesser des entsprechenden Drahtes (2a, 2b) ist und einen Bodenabschnitt mit halbkreisförmigem Profil hat, dessen Achse in koplanarer Beziehung zu der der Bodenabschnitte der anderen Umfangslaufflächen steht.

19. Luftreifen für Fahrzeugräder mit einer Karkasse in Torusform,

- welche einen Scheitelbereich,

- zwei axial gegenüberliegende Seitenwände, die in einer radial inneren Position mit entsprechenden Wulsten für eine Verankerung des Reifens an einer entsprechenden Montagefelge enden,

- wobei die Wulste jeweils mit wenigstens einem ringförmigen Metallkern verstärkt sind, auf den gewöhnlich als Wulstkern Bezug genommen wird,

- wobei die Karkasse wenigstens eine Lage aus gummiertem Gewebe, deren Enden über die Wulstkerne herum gelegt sind, und wahlweise weitere Verstärkungselemente aufweist

- wobei der Reifen weiterhin ein Laufflächenband hat, das scheitelseitig angeordnet und mit einem erhabenen Muster ausgeformt ist, das für ein Inkontaktkommen mit der Straße während des Laufs des Reifens ausgelegt ist, und

- einen Gurtaufbau aufweist, der zwischen dem Laufflächenband und der wenigstens einen Karkassenlage angeordnet ist und ein Band oder mehrere Bänder aus gummiertem Gewebe verstärkt mit Korden aus Textilmaterial oder Metall hat, die in den jeweiligen Bändern bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens unterschiedlich geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen wenigstens ein verstärkendes Bauelement aus gummiertem Gewebe aufweist, das Korde aus Metall nach einem der Ansprüche 1 bis 7 einschließt.

20. Luftreifen für Fahrzeugräder mit einer Karkasse in Torusform, welche

- einen Scheitelbereich,

- zwei axial gegenüberliegende Seitenwände, die an einer radial inneren Position mit entsprechenden Wulsten für eine Verankerung des Reifens an einer entsprechenden Montagefelge enden,

- wobei die Wulste jeweils mit wenigstens einem ringförmigen metallischen Kern verstärkt sind, auf dem gewöhnlich als Wulstkern Bezug genommen wird,

- wobei die Karkasse wenigstens eine Lage aus gummiertem Gewebe, deren Enden über die Wulstkerne herum gelegt sind, und wahlweise andere Verstärkungselemente aufweist,

- wobei der Reifen weiterhin ein Laufflächenband hat, das scheitelseitig angeordnet und mit einem erhabenen Muster ausgeformt ist, das für ein Inkontaktkommen mit der Straße während des Laufs der Reifen ausgelegt ist, und

- einen Gurtaufbau aufweist, der zwischen dem Laufflächenband und der wenigstens einer Karkassenlage angeordnet ist und zwei Bänder aus gummiertem Gewebe hat, die radial übereinerandergelegt, im wesentlichen so groß wie die Lauffläche, wechselseitig an den Enden versetzt und mit Korden aus Metall verstärkt sind, die parallel zueinander in jedem Band angeordnet sind und sich symmetrisch mit denen des benachbarten Bandes bezüglich der Äquatorialebene des Reifens kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungskorde

- wenigstens zwei Paare von Drähten (2a, 2b) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen, die wendelförmig miteinander und um die Längserstreckungsachse des Kordes verdrillt sind,

- in einem Ruhezustand, der einer Zugwirkung mit einer 5 kg nicht überschreitenden Zugbelastung entspricht, in der Erstreckung einer Schlaglänge wenigstens einen Normalschnitt aufweist, in welchem zwischen wenigstens zwei der Drähte (2a, 2b) wenigstens eine Einlaßöffnung (1) gebildet ist, um den Zugang von gummierendem Material zur Innenseite des Kordquerschnitts zu ermöglichen,

- in jedem Einsatzzustand entsprechend einer Zugwirkung mit einer 5 kg überschreitenden Zugbelastung in jedem Normalschnitt des Kords (1) jeder Draht (2a, 2b) innig in Kontakt mit wenigstens zwei der anderen Drähte (2a, 2b) steht, wodurch eine Beseitigung der Zugangsöffnungen und eine bauliche Kontaktheit des Kords (1) verursacht wird,

- geneigt in einem Winkel zwischen 18º und 26º bezügliche der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind und

- in jedem Band mit einer Dicke von einem Wert zwischen 80 und 120 Korden/Dezimeter verteilt sind.