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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von elastischen Bandagenringen
wie Stützen, die
im Inneren von Reifen verwendet werden, um die Last im Fall eines
Plattfußes
bzw. einer Reifenpanne zu tragen. Sie betrifft genauer die Herstellung
von Stützen,
die an ihrer Basis einen im wesentlichen undehnbaren Gürtel aufweisen,
der mittels Verstärkungsdrähten nach
Art jener hergestellt ist, die üblicherweise
die Reifen verstärken.
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Die
Patentanmeldung
EP 0 796 747 beschreibt
ein spezielles Beispiel einer solchen Stütze. In
1 der genannten Patentanmeldung
EP 0 796 747 sieht man,
daß die
Basis
10 der Stütze
durch Drähte
11 verstärkt ist,
die im wesentlichen unter null Grad bezüglich einer Ebene senkrecht
zur Drehachse der Stütze
angeordnet sind.
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Das
Dokument
US 5 634 993 beschreibt
eine Stütze,
die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
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In
der vorliegenden Patentanmeldung versteht man unter "Draht" ebenso Monofilamente
wie Multifilamente oder Anordnungen, wie Seile, Zwirne oder auch
noch jede beliebige Art einer äquivalenten Anordnung,
und dies gleichgültig,
wie das Material und die Behandlung dieser Drähte bzw. Fäden auch sein mag, zum Beispiel
eine Oberflächenbehandlung oder
Umkleidung oder Vorab-Kleberbeschichtung, um die Haftung auf dem
Kautschuk zu begünstigen. Man
versteht unter "null
Grad" einen Winkel,
der bezüglich
der Umfangsrichtung gemessen wird, das heißt, bezüglich einer Ebene senkrecht
zur Drehachse des Trägers,
wobei man so auf die üblichen
Konventionen für
Reifen zurückgreift.
Es ist gesagt, daß der
Winkel "im wesentlichen" null Grad beträgt, weil die
Verstärkung,
die es gestattet, sich der Fliehkraft zu widersetzen, durch Aufspulen
eines Drahtes oder eines Bandes von zueinander parallelen Drähten mit einer
bestimmten Verlegeteilung hergestellt ist, woraus es sich ergibt,
daß der
Winkel nicht in strengem Sinne null Grad beträgt, sondern praktisch zumindest örtlich leicht
größer als
null Grad ist, um die gesamte gewünschte Breite abzudecken. Man
versteht unter "Äquatorialebene" der Stütze jede
Ebene, die zur Drehsymmetrieachse der Stütze senkrecht ist.
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Ein
zweckmäßiges Material
zur Herstellung einer solchen Stütze
ist Kautschuk.
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Man
kennt verschiedene Herstellungstechniken eines abgeformten Gegenstandes:
Druckformung, Preßformung
und Spritzformung. Die Formung durch Druck setzt die Einführung des
notwendigen Kautschukvolumens im Inneren des Formwerkzeuges vor
dem alle beide das Schließen
des Formwerkzeugs vor dem Einbringen des Kautschukvolumens voraus,
das in diesem notwendig ist. Die Wahl hängt besonders von den projektierten
Serien ab. Die Spritzformung, die in den anfänglichen Investitionen teuerer
ist, erweist sich als mit viel niedrigeren Randkosten behaftet und
gestattet es, eine größere geometrische
Qualität
aufgrund einer besseren Gleichförmigkeit
der Drücke
und Temperaturen des Materials während
der Vulkanisationsreaktion zu erreichen.
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Aber
Spritzguß und
Preßformen
erweisen sich als schlecht für
nicht homogene Produkte, die durch flexible Verstärkungen
verstärkt
sind. Besonders sind diese Verfahren, die das Einbringen von Material
in eine geschlossene Form implizieren, schlecht geeignet, wenn die
Verstärkung
eine Drahtlage ist, denn die Drähte
haben keinen oder sehr schlechten Halt im Formwerkzeug. Der Kautschuk, der
in das Formwerkzeug eingefüllt
wird, nimmt die Drähte
mit sich mit, wenn er das Formwerkzeug füllt. Es ist demnach sehr problematisch,
eine genaue Positionierung der Drähte in der vulkanisierten Stütze sicherzustellen.
Deshalb hält
man sich nicht an das Eingießen
von Kautschuk in eine geschlossene Form für Werkstücke aus Kautschuk, die durch
Drähte
verstärkt
sind. Es ist zum Beispiel wohlbekannt, daß Reifen nicht spritzgegossen
sind; man stellt zunächst
einen ungehärteten
Rohling mit einer Form her, die der endgültigen Herstellungsform des
Reifens recht nahe kommt, wobei der Rohling die Verstärkungsdrähte aufweist,
die an der gewünschten
Stelle zwischen den verschiedenen Schichten aus Kautschuk sitzen, und
dann stellt man das Abformen sicher, indem man die notwendigen,
formgebenden Elemente rund um den Rohling schließt.
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Die
Erfindung hat eine Stütze
zum Gegenstand, wie die, die in der Patentanmeldung
EP 0 796 747 beschrieben ist, die
durch Einfüllen
von Material in ein bereits vorab geschlossenes Formwerkzeug hergestellt
werden kann, während
man gleichzeitig garantiert, daß die
vom Konstrukteur der Stütze
gewünschte
Lage der Verstärkungsdrähte vollkommen beachtet
wird.
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Der
Gegenstand der Erfindung wird durch eine Stütze gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsstütze ist dazu
bestimmt, auf einer Fahrzeugfelge montiert zu werden. Diese Stütze weist
eine Drehachse, eine Basis, die durch eine radial innere, im wesentlichen
zylindrische Fläche,
die dazu bestimmt ist, rund um die Felge montiert zu werden, und
einen Körper
auf, der einen Träger
bildet, der an der Basis angebracht ist. Die Basis weist eine Gruppe
von in Umfangsrichtung verlaufenden, im wesentlichen undehnbaren
Verstärkungsdrähten auf,
die in eine Matrix aus Elastomermaterial eingehüllt sind. Die Stütze wird
durch Einfüllen
unter Druck in einen geschlossenen Hohlraum von Einspeisungspunkten
her hergestellt, die auf Höhe
des Körpers
der Stütze
angeordnet sind. Diese Stütze
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Basis komplementäre
Verstärkungselemente
aufweist, die teilweise radial außerhalb angeordnet sind, bezogen auf
die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte, und axial den Einspeisungspunkten
gegenüberliegend.
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Bevorzugt
weisen die komplementären
Verstärkungselemente
Verstärkungsdrähte auf,
die relativ zur Umfangsrichtung unter einem Winkel α angeordnet
sind, der größer oder
gleich 60 Grad beträgt.
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Die
komplementären
Verstärkungselemente nehmen
die Verlagerungen der im Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte während des
Einfüllens
unter Druck in den Abformhohlraum auf. Es sind diese komplementären Verstärkungselemente, die
als erste in Berührung
mit der Einfüllfront
des Materials im Hohlraum stehen. Da diese Front so gut wie im wesentlichen
in der selben Axialebene liegt, gestattet es ihnen die Ausrichtung
der Verstärkungsdrähte unter
einem Winkel α von
mehr als 60 Grad zur Umfangsrichtung, gut jeder Verlagerung zu widerstehen,
die durch diese Einfüllfront
induziert wird. Demzufolge ist auch die Lage der in Umfangsrichtung
verlaufenden Verstärkungsdrähte in der
vom Konstrukteur der Stütze
gewünschten
Lage gehalten.
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Es
muß vermerkt
werden, daß diese
komplementären
Verstärkungselemente
für die
in Funktion befindliche Stütze
keinerlei funktionelle Rolle haben. Ihre Rolle ist darauf beschränkt, die
Herstellung der Stützen
zu erleichtern, die in Umfangsrichtung verlaufende Verstärkungsdrähte aufweisen,
die nach Wunsch des Konstrukteurs der Stütze angeordnet sind.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsweise
erstrecken sich, während
die Einspeisungspunkte im wesentlichen in ein und derselben Äquatorialebene angeordnet
sind, und zwar im wesentlichen im zentralen Teil des Körpers der
Stütze,
die komplementären
Verstärkungen
axial über
eine Länge
2L, die gleich oder größer als
ein Drittel der axialen Breite der Basis der Stütze ist. Die axiale Erstreckung
der komplementären
Verstärkungselemente
ist bevorzugt auf die Hälfte
der Basis der Stütze
beschränkt.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsweise umgeben,
während
die Einspeisungspunkte im wesentlichen in ein und der selben Äquatorialebene
auf der einen Seite der genannten Stütze angeordnet sind, die komplementären Verstärkungen
das axiale Ende der Anordnung aus in Umfangsrichtung verlaufenden
Verstärkungsdrähten auf
der Seite der Stütze und
erstrecken sich axial nach außen,
bezogen auf eine Anordnung aus im Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähten, und
zwar über
eine Länge L,
die größer oder
gleich 10 mm ist. Bevorzugt ist L kleiner oder gleich 30 mm.
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In
diesem letztgenannten Fall hat man festgestellt, daß eine Länge L von
weniger als 10 mm ungenügend
wäre, um
wirksam die Verlagerungen der in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte zu begrenzen,
die auf das Phänomen
des Antriebs zurückzuführen sind,
der mit der Einfüllfront
des eingespritzten Materials während
des Einfüllens
unter Druck in das Formwerkzeug einhergeht. Dagegen ist jenseits
einer Länge
von 30 mm die Wirkung praktisch stets gleichbleibend. Dies würde die Kosten
und das Gewicht der Stütze
erhöhen,
ohne eine Verbesserung bei der Genauigkeit des Verlegens der in
Umfangsrichtung verlaufenden Drähte
zu erbringen.
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Die
Natur der komplementären
Verstärkungsdrähte kann
sehr verschiedenartig sein. Man kann eine überkreuz laufendes Gewebe verwenden, oder
zwei Lagen mit Drähten,
die unter + und –α ausgerichtet
sind. Man kann auch eine einzige Lage mit Drähten haben, die unter einem
Winkel α ausgerichtet
sind, der größer oder
gleich 80 Grad und bevorzugt 90 Grad ist.
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Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird man an eine Stütze ein
Zubehörteil,
das dazu bestimmt ist, im Inneren eines Reifens montiert zu werden,
um ihm eine zeitweilige Funktionsweise bei Druck null zu verleihen,
einen nicht zu einem Reifen gehörigen
Bandagenring angleichen, die dazu konzipiert ist, lediglich im Normaldienst
verwendet zu werden, wobei die Anpassungen der Wahl der bestehenden
Materialien und/oder der Entwurf des Gegenstandes seinerseits nicht
Absicht der vorliegenden Patentanmeldung sind. Anders gesagt, die
vorliegende Erfindung kann ihre Anwendung finden, gleichgültig, wie
die genaue Bestimmung des Gegenstandes auch sein mag, und ist nicht
auf ein spezielles Konzept des abgeformten Gegenstandes beschränkt, vorausgesetzt,
er ist durch Drähte
verstärkt,
noch auf ein spezielles Material, vorausgesetzt, es ist durch Einfüllen in
einen geschlossenen Hohlraum unter Druck realisierbar.
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Die
folgende Beschreibung stellt eine bevorzugte Ausführungsweise
der Erfindung dar. In den verschiedenen Figuren sieht man:
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in 1 einen Axialschnitt einer
Sicherheitsstütze
nach der Erfindung;
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in 2 einen Axialschnitt eines
Formwerkzeugs, das dazu bestimmt ist, die Stütze der 1 herzustellen;
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in 3 einen Axialschnitt einer
zweiten Ausführungsweise
einer Sicherheitsstütze
nach der Erfindung; und
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in 4 einen Axialschnitt einer
dritten Ausführungsweise
einer Sicherheitsstütze
nach der Erfindung.
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In
1 sieht man einen Axialschnitt
einer erfindungsgemäßen Sicherheitsstütze. Diese
Stütze entspricht
im wesentlichen der, die in der Patentanmeldung
EP 0 796 747 beschrieben ist. Diese
Stütze weist
eine Basis
10 und einen Körper
20 insgesamt mit
Kreisringform auf. Der Körper
weist einen Scheitel
21 sowie eine Reihe von Ausnehmungen
22 auf, die
sich axial in dem mittigen Teil des Körpers erstrecken und auf der
selben Seite einmünden.
Diese Ausnehmungen sind regelmäßig über den
gesamten Umfang des Körpers
20 verteilt.
Der Scheitel des Körpers
weist auch Ausstülpungen
23 auf,
die auf der Herstellung der Stütze
durch Spritzguß beruhen.
Diese Ausstülpungen
23 geben
die Anwesenheit von Einspeisungspunkten für das Material während des Einspritzens
an. Die Ausstülpungen
23 sind über den Umfang
des Scheitels
21 regelmäßig verteilt.
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Die
Basis 10 ist durch eine Lage 11 verstärkt, deren
Verstärkungsdrähte in Längsrichtung
im wesentlichen unter 0 Grad ausgerichtet sind. Sie weist auch eine
Lage 12 auf, die das axiale Ende der Lage 11 auf
der Seite der Ausstülpungen 23 umgibt.
Diese Lage 12 ist aus Verstärkungsdrähten gebildet, die unter 90
Grad zur Umfangsrichtung der Stütze
ausgerichtet sind. Diese Lage 12 erstreckt sich axial beiderseits
der Lage 11 über
eine Strecke L, die zwischen 10 und 30 mm liegt. Die Lage 12 ist
axial den Ausstülpungen 23 gegenüberstehend
angeordnet, das heißt,
daß sie
die in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte, die den Ausstülpungen 23 nächstgelegen
sind, schützt.
Die radiale Dicke der Basis 10, den Aussparungen 22 des
Körpers 20 gegenüberstehend,
ist recht gering, und zwar in typischer Weise geringer als 15 mm.
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Man
sieht auch, daß die
radiale innere Fläche
der Basis 10 einen radialen Absatz 24 auf der Seite
der Lage 12 derart aufweist, daß die Anwesenheit der Lage 12 den
wirksamen Durchmesser der in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte der
Lage 11 nicht örtlich ändert.
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Es
ist zu vermerken, daß die
Lage 12 sich auch radial zur Lage 11 innen über die
gesamte axiale Breite der Basis der Stütze erstrecken könnte. In diesem
Fall wäre
es nutzlos, einen Absatz 24 vorzusehen, da ja alle Umfangsdrähte der
Lage 11 unter gleichem Abstand zur Drehachse der Stütze angeordnet
wären.
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Die 2 weist einen Axialschnitt
einer Spritzgußform
einer erfindungsgemäßen Stütze auf. Man
sieht den Abformhohlraum 41 mit der Herstellungsform der
Stütze.
Dieser Hohlraum 41 ist durch einen inneren Kern 42 und
durch komplementäre Stücke definiert,
die eine untere Platte 43 (die auf einem Plattenträger 44 montiert
ist), eine obere Platte 45 und Formsegmente 46 sind,
die die Oberfläche der
eigentlichen Stütze
abformen und radial auf der Außenseite
der Stütze
angebracht sind. Nachdem man die Rillen und Buckel angeführt hat,
die man auf der Oberfläche
der Stütze
abzuformen wünscht
(siehe 1), wird diese
durch eine Vielzahl von Segmenten 46 abgeformt, die zu
einer radialen Bewegung imstande sind. Man erkennt zwei Einspritzkanäle 47 für Material
während
des Einfüllens
des Hohlraums. Diese Kanäle
definieren die Einspeisungspunkte 48. Diese Punkte sind
regelmäßig über den Umfang
der Stütze
verteilt. In der beschriebenen Ausführungsweise sind die Einspeisungspunkte 48 im
wesentlichen in ein und derselben Äquatorialebene des Formwerkzeugs
auf ein und derselben Seite der Stütze angeordnet.
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Die
obere Platte weist auch Finger 50 auf, die Ausstülpungen
bilden und dazu bestimmt sind, die Ausnehmungen 22 der
Stütze
abzuformen.
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Das
Formwerkzeug 40 wird in eine Spritzgußpresse eingebaut, die Mittel
(nicht dargestellt) zum Steuern der Bewegung der Segmente 46 aufweist
und mit einem Mechanismus ausgestattet ist, der imstande ist, eine
Bewegung des Entfernens und Annäherns
des Plattenträgers 44 und
der oberen Platte 45 zu bestimmen. Diese Bewegung des relativen
Entfernens und Annäherns
gestattet das Öffnen des
Formwerkzeugs, besonders um die Stütze nach der Vulkanisation
zu entfernen.
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Man
stellt üblicherweise
eine Stütze
so, wie sie in 1 dargestellt
ist, her wie folgt. Ein Ring, der eine Art von Gürtel bildet, der die Lage 11 von
im Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähten sowie die komplementäre Lage 12 aufweist,
wird vorgefertigt. Um einen solchen Ring herzustellen, kann man
zum Beispiel einen Dorn verwenden, der mit einer Trommel für das erste
Stadium der Herstellung eines Reifens vergleichbar ist. Auf diesen
Dorn legt man eine Lage 12 mit der Breite 2L auf,
die Verstärkungsdrähte aufweist,
die unter 90 Grad zur Umfangsrichtung des Dornes ausgerichtet sind
und in eine Elastomermatrix eingehüllt sind, und dann bringt man
unter teilweiser Überdeckung
der Lage 12 eine Lage 11 aus Drähten, die
unter 0 Grad ausgerichtet sind, in einer Elastomermatrix auf. Diese
Lage kann von einem Draht, der mit Kautschuk umhüllt ist, einem Band in Kautschuk
kalandrierter Drähte,
oder einer Lage von Drähten
gebildet sein, wie es für
die Herstellung von Ringen mit null Grad wohlbekannt ist, die man
häufig
im Scheitel von Reifen für
Tourenfahrzeuge (Pkw-Reifen) findet. Schließlich schlägt man das freie Ende der Lage 12 über die
Lage 11 zurück.
Die Lage 11, die in Umfangsrichtung verlaufende, gewissermaßen undehnbare
Verstärkungsdrähte aufweist,
muß in
ihrer Entwicklung im wesentlichen der der radial inneren Wand der
Nabe 42 entsprechen. Diese Wand weist einen radialen Absatz 49 auf der
Seite der Einspeisungspunkte 48 auf, um der Dicke der Lage 12 Rechnung
zu tragen.
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Dann
führt man,
wenn die obere Platte 45 des Formwerkzeugs 40 offen
ist, den so vorbereiteten Ring in die Höhlung 41 ein, indem
man mit dem Ende der Lage 11 beginnt, das der Lage 12 entgegengesetzt
ist.
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Man
schließt
die Form, indem man die obere Platte 45 an die innere Platte 43 sowie
radial die Segmente 46 an ihre Abformlage heranbringt.
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Man
spritzt den Kautschuk mit einer geeigneten Temperatur in den Hohlraum 41 von
den Einspeisungspunkten 48 her ein.
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Nach
dem vollständigen
Einfüllen
des Kautschuk in den Hohlraum läßt man den
Kautschuk vulkanisieren, öffnet
den Abformhohlraum und entnimmt die Stütze.
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Während des
Einspritzens des Kautschuk in den Hohlraum 41 von Kanälen 47 und
Einspeisungspunkten 48 her wird die Einfüllfront
des Materials forlaufend den Hohlraum 41 füllen, indem
sie zunächst auf
die Lage 12 prallt, die des Einspeisungspunkten 48 gegenüberliegt,
bevor sie fortlaufend axial in Berührung mit der Anordnung aus
der radial äußeren Wand
der Lage 11 in Berührung
tritt. Der Kautschukfluß wird
eine Wirkung des Mitreißens
dieser Lage 12 in Richtung des noch freien Endes der Stütze haben. Da
diese Lage 12 Drähte
aufweist, die in Richtung des Flusses ausgerichtet sind und gut
beiderseits des Endes der Lage 11 verankert sind, wird
sich diese Lage 12 der Verlagerung entgegensetzen, die durch
den Materialfluß induziert
ist, und es den Drähten
der Lage 11 gestatten, in ihrer Ausgangslage zu verbleiben.
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Man
stellt fest, daß eine
Verankerung der Lage 11 auf einer Länge L, die zwischen 10 und
30 mm liegt, ausreichend ist, um unter üblichen Bedingungen an Druck
und Temperatur der Einspritzung eine gute Stabilität der Verstärkungen
der Basis der Stütze
zu erhalten.
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3 stellt eine zweite Ausführungsweise einer
erfindungsgemäßen Stütze dar.
In diesem Fall sind die Ausstülpungen 23,
die den Einspeisungspunkten des Materials während des Einfüllens des Formwerkzeugs-Hohlraums
entsprechen, auf der Seite angeordnet, die nicht in die Ausnehmungen 22 einmündet. Demzufolge
ist die Lage 12 auf dieser selben Seite der Ausnehmungen
angeordnet. Um eine gleichmäßige Anordnung
der in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungsdrähte zu garantieren, ist zu
bemerken, daß sich
die Lage 12 axial auf der Außenseite zur Lage 11 über eine
Länge L,
wie vorher, erstreckt. Dagegen erstreckt sich diese Lage 12 unter
der Lage 11 über
die gesamte Breite der Lage 11. Demzufolge kann die radial
innere Oberfläche
der Stütze
vollständig
zylindrisch sein.
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Diese
Ausführungsweise
entspricht einer umgekehrten Anordnung der Ausnehmungen des Formwerkzeugs.
In diesem Fall sind die Ausneh mungen 50 auf der unteren
Platte und nicht auf der oberen Platte angesetzt.
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4 stellt eine Ausführungsweise
der Stütze
dar, in welcher die Ausstülpungen 23 im
wesentlichen axial im mittleren Teil des Körpers der Stütze angeordnet
sind. In diesem Fall ist die Lage 12 der axialen Ebene
dieser Ausstülpungen
zugewandt im wesentlichen in der Mitte der Lage 11 angeordnet. Die
Lage 12 erstreckt sich axial über eine Länge 2L, die zwischen dem Drittel
und der Hälfte
der axialen Breite der Basis der Stütze liegt. Die Lage 12 erstreckt
sich beiderseits der axialen Ebene der Ausstülpungen 23. Die Anmelderin
hat tatsächlich
festgestellt, daß die
axiale Breite der Lage 12 in dieser Ausführungsweise
eine Funktion der axialen Breite der Stütze ist.
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Diese
Ausführungsweise
entspricht Einspeisungskanälen 48,
die die Segmente 45 durchsetzen.