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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
verbesserte Hülsen
oder Bälge
für Reifenaufbaumaschinen zum
Aufbau von Reifen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Beidem automatisierten Reifenherstellungsprozess
ist in der Technik die Verwendung von Gummibälgen zum Bilden von Reifenwulstpaketen
und Rohreifen üblich.
Die Gummiformgebung der verschiedenen Reifenkomponenten des Wulstpaketes und
des Rohreifens erfolgten im Herstellungsprozess im unvulkanisierten
oder rohen Zustand. Der Umschlagschritt, der den Balg anwendet,
wird typischerweise bei Umgebungstemperaturen (annähernd 0° bis 30°C) ausgeführt.
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Bälge,
die bei der Reifenherstellung verwendet werden, müssen aus
Elastomer bestehen, eine hohe Bruchdehnung besitzen und in der Lage
sein, im Wesentlichen zu ihren Ursprungsabmessungen zurückzukehren,
wenn die Spannung weggenommen wird, da sie wiederholten Füllungen
und Entleerungen ausgesetzt werden. Der Balg muss eine hohe Haltbarkeit
und eine gute Schnittfestigkeit aufweisen, und die Außenfläche sollte
gute Löseeigenschaften besitzen,
um das Festkleben der unvulkanisierten Gummireifenkomponenten an
der Außenfläche des Umschlagbalges
zu minimieren oder zu beseitigen.
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Bälge
sind gemäß mehreren
unterschiedlichen Verfahren hergestellt worden. Ein derartiges Verfahren
der Balgkonstruktion ist in U.S.-Patent 3,932,255 (Sarascan) offenbart.
Sarascan lehrt das Bedecken der gesam ten Außenfläche und eines Teils der Innenfläche eines
Kerns aus Elastomer-Material mit einer Sprühbeschichtung aus Polyurethan,
um eine gewünschte
Dicke der Polyurethanschicht zu erhalten. Im Anschluss an die Aufbringung
des flüssigen
Polyurethans wird die Hülse
vor dem Gebrauch über
Nacht ausgehärtet.
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U.S.-Patent 5,213,823 (Hupt) offenbart,
dass auch Polysiloxanbeschichtungen aufgebracht worden sind, um
Bälge mit
guten Löseeigenschaften
zu erzeugen. Hunt lehrt das Bilden des Balges aus einem PVC-Material,
um die gewünschten
Schnittfestigkeits- und Löseeigenschaften
zu erhalten.
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Bei beiden beschichteten Bälgen kann
die Herstellung des Balges sehr zeitraubend sein.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
einen verbesserten Balg zur Verwendung bei der Reifenherstellung
gerichtet.
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In einer Form hergestellte und geformte
Polyurethanteile besitzen genauere Abmessungen als druckgegossene
Gummiteile oder von Hand gebaute Gummi/Gewebe-Teile, wie sie bei
gegenwärtigen Balgherstellungstechniken
hergestellt werden. Diese Verbesserung der Genauigkeit kann ein
kritischer Faktor hinsichtlich des Aufbaus eines gleichmäßigeren
Reifens sein.
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Zusätzlich sind viele Gestalten
und Formen mit den gegenwärtigen
Bälgen,
die bei heutigen Reifenherstellungsprozessen verwendet werden, schwierig
zu produzieren, da sie es erfordern, dass Kautschuk-Gummi-Streifen oben auf
vertikale Oberflächen
in genauen Mengen aufgelegt werden müssen, um komplexe Formen zu
erzielen. Die Vulkanisations formen müssen sehr stabil sein, um ein
Komprimieren des Gummis zuzulassen und der Vulkanisationstemperatur
standzuhalten. Die vorliegende Erfindung vereinfacht dies beträchtlich,
da das Polyurethan vor der Polymerisation flüssig ist. Die Kosten der Vulkanisationsform
werden durch die vorliegende Erfindung ebenfalls reduziert.
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Es sind früher Versuche unternommen worden,
Polyurethanteile in Aufbaubälge
einzuarbeiten, wie es etwa in U.S.-Patent 4,168,336 (White et al)
offenbart ist. White et al lehren die Anwendung eines separaten
T-förmigen,
in einer Form hergestellten Polyurethanteils in Kombination mit
zwei Bälgen
zum Bilden eines Wulst- und Kernreiterpakets. Während dieses offenbarte Verfahren
die Bildung des Wulstpakets auf die angestrebte Weise unterstützt, fordert
die Verwendung des in der Form hergestellten Teils zusätzliche
Schritte, einschließlich
des Sicherstellens einer richtigen Platzierung des in der Form hergestellten
Teils, um eine gleichbleibende Herstellung des Wulstpaketes zu erzielen.
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Der Hauptzweck dieser Erfindung ist
ein Umschlagbalg mit einer besseren Abmessungsgenauigkeit im Bereich
der Wulstklemmung auf der Reifenaufbautrommel mittels Polyurethanteilen
und gleichzeitig die Verwendung der verstärkten Gummistruktur in dem
Aufbaskörper
des Umschlagbalges.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden
Polyurethanteile mit Gummiteilen verbunden, wobei der Gummi verstärkt sein
kann oder nicht. Im Besonderen werden die Polyurethanteile als Teil
einer Reifenaufbau-Umschlagbalg-Anordnung
zusammen mit einem Gummiaufblaskörper
verwendet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen Balg bereit, der bei der Fertigung von Gummiteilen und -komponenten
bei Umgebungstemperatur zweckmäßig ist
und ausgezeichnete Löseeigenschaften
aufweist und zu einer verbesserten Gleichmäßigkeit bei der Herstellung
führt.
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Die vorliegende Erfindung ist ein
verbesserter aufblasbarer Balg zur Verwendung bei der Herstellung
eines unvulkanisierten Gummiartikels an einer Aufbaumaschine, der
der Balg zugeordnet ist. Der Balg weist einen aufblasbaren Körperabschnitt mit
Abmessungen auf, die zur Anbringung in einer Wirkbeziehung mit einer
Aufbaumaschine geeignet sind. Der Balg ist durch ein erstes äußeres Ende
in Bezug auf die Wirkbeziehung des Balges mit der Aufbaumaschine
definiert. Der verbesserte Balg besteht aus einem Gummielastomer
und einem mit dem Gummi verbundenen Polyurethan. Der Polyurethanabschnitt
befindet sich an einem der Enden des Balges.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung weist das Polyurethan, das den Polyurethanabschnitt des
Aufbaubalges umfasst, bessere Reiß- und Abriebwiderstandseigenschaften
auf. Das Polyurethan, das der Polyurethanabschnitt des Aufbaubalges
umfasst, kann auch durch seine Shore A-Eigenschaft definiert sein,
wobei eine bevorzugte Shore A-Härte
im Bereich von 25 bis 85 liegt.
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Bei einer Ausführungsform des verbesserten Balges
ist der Polyurethanabschnitt ringförmig. Der ringförmige Abschnitt
ist in einer Ausnehmung des Gummielastomers des Aufbaubalges mit
diesem verbunden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
ersten Ausführungsform
des verbesserten Balges weist der Polyurethanabschnitt eine Breite
von 10 bis 20% der Breite des Balges auf, wenn der Balg nicht aufgepumpt
und an der Aufbaumaschine montiert ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
ersten Ausführungsform
kann das zweite äußere Ende
des Balges auch mit einem ähnlichen
ringförmigen
Polyurethanabschnitt versehen sein.
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Bei einer zweiten Ausführungsform
des verbesserten Balges kann das gesamte erste äußere Ende des Balges aus dem
Polyurethan gebildet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
zweiten Ausführungsform
weist das gesamte erste äußere Ende
des Polyurethanabschnitts des Aufbaubalges eine Breite von 20 bis
50% der Breite des Balges auf, wenn der Balg nicht aufgeblasen und
an der Reifenaufbaumaschine montiert ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird beispielhaft und
anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
und
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3 eine
Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Aufbaubälge sind, wie es oben angemerkt ist,
in mehreren Phasen der Reifenproduktion und bei vielen unterschiedlichen
Typen von Aufbaumaschinen zweckmäßig. Deshalb
sind die exakten Gesamtausgestaltungen des Balges, die im Kontext
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, als
für das
erfinderische Konzept veranschaulichend und nicht als. auf irgendeine
besondere offenbarte Ausgestaltung eines Balges beschränkend anzusehen.
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1 stellt
einen Aufbaubalg dar, der eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst. Der Balg 10 weist im Wesentlichen die
Form eines Torus und entgegengesetzte Balgwulstbereiche 12, 14 zur
Verbindung mit der Maschine, auf die der Balg 10 zu montieren
ist, auf. Da Aufbaumaschinen in einer Vielfalt von bekannten Ausgestaltungen konstruiert
sein können,
ist die Maschine, auf die der Balg zu montieren ist, hier nicht
dargestellt. Die Ausgestaltung der Balgwülste 12, 14 kann
variieren, um sich an die tatsächliche
Maschine, auf die der Balg zu montieren ist, anzupassen. Der. Balg 10 weist
eine Gesamtabmessungsbreite W auf, wie sie durch die nicht ausgedehnte
Ausgestaltung des Balges definiert ist. Die Breite W erstreckt sich
von den radial äußersten
Endpunkten 16, 18 des nicht ausgedehnten Balges 10,
wenn er auf der Maschine montiert ist. Der Balg 10 kann
bei dieser nicht ausgedehnten Ausgestaltung durch ein ersten äußeres Ende 20 und
ein zweites äußeres Ende 22 definiert
sein.
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Das Hauptkonstruktionsmaterial des
Balges 10 ist ein Gummielastomer. Der Gummiabschnitt 30 kann
auf irgendeine herkömmliche
Weise von einer einzelnen Verstärkungslage
bis zu den dargestellten Mehrfach- Verstärkungslagen 24 oder
mehr als den dargestellten zwei Lagen verstärkt sein. Die Verstärkungslagen 24 sind ähnlich wie
Lagen, die bei der Reifenformgebung verwendet werden, indem jede Lage
eine Elastomerschicht ist, die Verstärkungskorde enthält. Die
Korde können
aus irgendeinem herkömmlichen
Material bestehen, wie etwa Polyester, Baumwolle, Nylon, Aramid,
Metallfasern, wie etwa Stahl, oder irgendeine Kombination bekannter
herkömmlicher
Materialien.
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An einer Stelle, die von dem Endpunkt 16 des
ersten äußeren Endes 20 des
Balges 10 beabstandet ist, ist ein Polyurethanring 26 in
einer Ausnehmung 28 in dem Balg 10 mit diesem
verbunden. Die Ausnehmung 28 weist eine Tiefe auf, die
der Dicke des Polyurethanringes 26 entspricht, so dass
die Oberfläche
des Polyurethanringes 26 bündig mit der Oberfläche des
Gummibalges 10 ist.
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Der Ring 26 ist vorzugsweise
5 bis 25% von der Kante des ersten äußeren Endpunktes 16 des Balges 10 beabstandet
und weist eine Breite w von 10 bis 25% der Balgbreite W auf. Die
Platzierung der Ausnehmung 28 und des entsprechenden Polyurethanringes 26 ist
derart gewählt,
dass die Gleichmäßigkeit
des Artikels optimiert wird, der auf dem Balg 10 und der
entsprechenden Aufbaumaschine (nicht dargestellt) gebildet wird.
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Die in 1 dargestellte
Ausführungsform ist
ideal für
Wulstaufbaumaschinen, und die Lage des Polyurethanringes 26 ist
derart gewählt,
dass sie der Platzierungslage des Reifenwulstringes auf dem Balg 10 entspricht.
Zur Verwendung dieser Ausführungsform
mit Reifenaufbaumaschinen ist der Polyurethanring 26 an
einer Stelle platziert, an der die unvulkanisierten Lagen, die auf
den Aufbaubalg 10 gelegt sind, auf sich selbst oder andere
Lagen zurückgeschlagen
werden, so dass das unvulkanisierte Material umfalten wird, ohne
aufgrund der geringen Klebeeigenschaften des Polyurethans Falten
zu bilden.
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Polyurethane können leicht so formuliert werden,
dass sich sehr genaue Härte-
und Flexibilitätseigenschaften
ergeben. Die Zusammensetzung des Elastomergummiabschnittes 30 des
Balges 10 kann jedoch, um seine Festigkeits- und Verarbeitungseigenschaften
in dem Umschlagbalg aufrechtzuerhalten, nicht zu sehr verändert werden.
Die Kombination aus dem Polyurethan und dem Gummi erlaubt einen
zusätzlichen
Freiheitsgrad, um einen Balg mit optimalen Eigenschaften für die Herstellung eines
Artikels, und insbesondere eines Reifens, zu produzieren.
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Das für die vorliegende Erfindung
angewandte Polyurethan besitzt eine gering klebende, hoch abriebbeständige Formulierung.
Die Verwendung eines derartigen Polyurethans bietet ein wesentlich
verbessertes Lösen
des gebildeten Artikels von dem Balg 10 und der zugehörigen Aufbaumaschine.
Diese Eigenschaften unterstützen
das Aufrechterhalten einer guten Abmessungsstabilität und Gleichmäßigkeit über die
Lebensdauer der Bälge. Das
Polyurethan weist eine Shore A-Härte
im Bereich von 25 bis 85, mit einer bevorzugten Shore A-Härte von
55 bis 70 auf. Das Polyurethan kann auch durch eine Zugfestigkeit
im Bereich von 30–45 MN/m2 und einer prozentualen Dehnung von mindestens
475 bis höchstens
650 definiert sein. Diese Eigenschaften werden gemäß den geeigneten
ASTN- und BS-Normen
bestimmt. Beispiele von verwendbaren Polyurethantypen umfassen Polyetherpolyurethane,
Polyestherpolyurethane und warmhärtende Polyurethane,
sind aber nicht darauf begrenzt.
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Der Ring 26 kann durch mehrere
unterschiedliche Verfahren gebildet werden. Der Ring 26 kann
zu der abschließenden
gewünschten
Gestalt druckgegossen werden, er kann zu einer Bahn geformt und
dann ge schnitten werden, oder er kann zu einer Bahn geformt, geschnitten
und dann zu der abschließenden
gewünschten
Breite und Dicke kalandriert werden, um den Ring 26 zu
bilden.
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Die Verbindung zwischen dem Polyurethanabschnitt 26 des
Balges und dem Gummiabschnitt 30 des Balges 10 muss
derart sein, dass eine lange Balglebensdauer ermöglicht wird. Die Verbindung
muss zwischen dem Gummi und dem gering klebenden Polyurethan ausreichend
fest sein. Eine Verbindung kann durch die Verwendung von im Handel
erhältlichen
Verbindungsmitteln erzielt werden. Das besondere angewandte Verbindungsmittel
wird von dem Typ und den Eigenschaften von sowohl dem Gummi als
auch dem Polyurethan, die miteinander verbunden werden, abhängen. Ein
bekanntes im Handel erhältliches
Verbindungsmittel ist CILBOND.
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Wenn die Aufbaumaschine, auf die
der Balg 10 zu montieren ist, eine Konstruktion des Artikels
an beiden Enden 20, 22 des Balges 10 erlaubt,
kann das zweite Ende 22 auch mit einem Polyurethanring 26 ähnlich dem
Ring 26, der sich in dem ersten äußeren Ende 20 befindet,
versehen sein.
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2 stellt
eine zweite Ausführungsform
eines Aufbaubalges 10 gemäß der Erfindung dar. Da alle
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auf Aufbaubälge gerichtet sind, werden
wenn möglich
in den unterschiedlichen Ausführungsformen identische
Bezugszeichen verwendet. Wie es oben angemerkt wurde, hängen die
Gesamtabmessungen des Aufbaubalges 10 und der Balgwülste 12, 14 von der
Aufbaumaschine ab, auf der der Balg 10 zu verwenden ist.
Das gesamte erste Ende 20 des dargestellten Balges 10 ist
aus Polyurethan gebildet. Durch Bilden des gesamten äußeren Endes 20 des
Balges 10 aus dem Polyurethan 32 muss der Reifenbauer sich
nicht um die exakte Platzierung irgendwelchen Mate rials auf dem
Balg während
der Herstellung kümmern,
um eine richtige Platzierung des Materials auf dem Polyurethanabschnitt 32 sicherzustellen.
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Der Polyurethanabschnitt 32 des
Balges weist eine Breite w auf, die annähernd 20% bis 50% der effektiven
Gesamtbreite W des nicht ausgedehnten Balges 10 ist. Der
radial innere Punkt des Polyurethanabschnittes 32 ist durch
den Spleiß 34 zwischen
dem Polyurethanabschnitt 32 und dem Gummiabschnitt 30 bestimmt.
In 2 ist ein Überlappspleiß 34 dargestellt.
Der ungefähre
Mittelpunkt des Überlappspleißes bestimmt
die Breite w des Polyurethanabschnittes 32. Das Spleiß 34 zwischen
dem Polyurethanabschnitt 32 und dem Gummiabschnitt 30 befindet
sich vorzugsweise an der gleichen radialen Stelle wie der zweite
Wulst 14 des Balges 10. Somit ist die tatsächliche,
bevorzugte Breite w des Polyurethanabschnittes 32 durch
die Größe des Balges 10, die
Ausgestaltung des Balges und die Aufbaumaschine bestimmt. Um die
Haltbarkeit des Balges 10 aufrechtzuerhalten, übersteigt
jedoch die Breite w des Polyurethanabschnittes 32 nicht
50% der Gesamtbreite W des Balges 10.
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Der Spleiß 34 kann von irgendeiner
Art eines herkömmlichen Überlappspleißes sein.
Stoßspleiße können bei
der Bildung des Balges 10 verwendet werden, jedoch liefert
der Überlappspleiß den größten Betrag
an Oberfläche,
um einen besseren Spleiß zwischen
den beiden unähnlichen
Materialien zu erzielen.
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3 veranschaulicht
eine dritte Ausführungsform
eines Aufbaubalges. Hier ist der Balg 10 durch eine voll
geschlossene torusförmige
Ausgestaltung definiert. Der erste Endabschnitt 36 des
Balges 10 ist aus Polyurethan gebildet. Die Breite W des Balges 10 ist
wieder zwischen den radial äußersten Endpunkten 16, 18 definiert,
wenn sich der Balg 10 in einem nicht aufgepumpten Zustand
befindet. Die Breite w des Polyurethanabschnittes 32 beträgt annähernd 25%
bis 50% der Breite W des Balges 10.
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Abweichungen bei der vorliegenden
Erfindung sind im Lichte der hierin bereitgestellten Beschreibung
derselben möglich.
Während
bestimmte repräsentative
Ausführungsformen
und Details zu Zwecken der Darstellung der betreffenden Erfindung gezeigt
worden sind, wird es Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der betreffenden Erfindung abzuweichen. Es ist
deshalb einzusehen, dass Änderungen in
den besonderen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden
können,
die in dem vollen angestrebten Schutzumfang der Erfindung liegen werden,
wie er durch die folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.