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Vorrichtung zum Erzeugen von Schlitzen in der Lauffläche von Fahrzeug-Gummireifen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung; zum Erzeugen einer Vielzahl
quer zur Lauffläche und in gleichmäßigem Abstand seitlich und im Umfangsrichtung
in vorbestimmter Tiefe und Breite in, quer und im wesentlichen radial zu der Lauffläche
eines Fahrzeug-Gummireifens auf dessen ganzem Umfang angeordneter, im wesentlichen
paralleler Schlitze, deren Tiefe und Breite eine merkliche Verbesserung des Zug-
und Bremsverhaltens bewirken.
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Profilierungen von Fahrzeugreifen der verschiedensten Art sind dafür
vorgesehen, die Haftfähigkeit des Reifens an der Fahrbahn und damit das Fahrverhalten
des Fahrzeuges möglichst günstig zu gestalten. Es ist bekannt, kreisförmige Einschnitte
oder im wesentlichen radiale Punktierungen nicht eindeutig meßbaren Durchmessers
zu erzeugen, und zwar mittels im allgemeinen konischer Spitzen oder angespitzter
zylindrischer Elemente oder durch kreuzweise Einschnitte in die Lauffläche des Fahrzeugreifens.
Der Nachteil dieser bekannten Profilierungen liegt insgesamt darin, daß die erforderliche
Saugwirkung doch außerordentlich gering ist und daß im übrigen die Herstellungsverfahren
recht umständlich sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die verfahrens- und konstruktmnsmäßige Verbesserung
von Profil-Schneidevorrichtungen aus zusammengesetzten Schneid- und Distanzelementen
unter Benutzung auswechselbarer Stanzteile.
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Diese Aufgabe wird von der Erfindung gelöst durch mindestens eine
umlaufende zylindrische, in Roll-PreR-Kontakt
gegen die Lauffläche
eines Reifens bringbare Schneidwalze mit einer Vielzahl im wesentlichen radial vorspringender
Schneidzähne mit geraden, im wesentlichen zur Schneidwalzenachse parallelen, in
gleichmäßiger Verteilung über den Umfang und in gleichen Längenabständen zueinander
angeordneten Schneidkanten derart, daß eine Vielzahl nebeneinander liegender Reihen
Schlitze zum Zwecke der Profilierung entlang des Umfanges und in seitlichen Abständen
quer zur Lauffläche des Reifens geschnitten werden, und durch eine Drehlagerung
für die Schneidwalzen, deren im wesentlichen dreieckige Schneidzähne umfangsmäßig
im Abstand zueinander als Reihe auf einem Kreis angeordnet sind, wobei jede Reihe
je eine Zahnscheibe bildet, von denen mehrere koaxial im Abstand zueinander unter
Zwischenlage von die Eindringtiefe der Schneidzähne begrenzenden Distanzscheiben
auf einer Welle montiert sind.
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Die Erfindung bietet mehrere Vorteile. So ist einmal die Konstruktion
wesentlich dadurch verbessert, daß durch Stanzteile neuer Ausführungsform sich die
Profilierungswalzen auf verschiedene Weise zusammenstellen lassen, und zwar sowohl
bei neuartigen Einwalzen-Profilierungsgeräten als auch bei universell einstellbaren
Vorrichtungen mit je einem Paar solcher Einheiten. Die Erfindung ermöglicht die
Erzeugung von Profilschlitzen vorbestimmter Länge quer zur Lauffläche des Fahrzeugreifens.
Mit anderen Worten werden quer liegende Einschnitte erzeugt, die eine erheblich
bessere Saugnapfwirkung als die bekannten Profile aufweisen, denn jeder der quer
liegenden Einschnitte wird gespreizt, wenn er mit der Fahrbahn in Berührung kommt.
Der Vorteil des Querschlitzens liest jedoch nicht nur in der verstärkten Saugwirkung,
die so entscheidend für die Straßenhaftung des Fahrzeuges und seinen Geradlauf
ist,
sondern insbesondere auch in der Tatsache, daß die Kanten der geöffneten, quer zur
Lauffläche liegenden Schlitze eine erhebliche Verstärkung bzw.
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Stützung sowohl für den Antrieb als auch für das Bremsen ergeben.
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In konstruktiver Hinsicht sind verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten
für die Anordnung der Schneidzähne denkbar.
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So können einige der Zähne der Zahnscheiben in einer Richtung und
andere in entgegengesetzter Richtung seitlich im spitzen Winkel abgebogen sein.
Auch können die Schneidzähne der Zahnscheiben seitlich im spitzen Winkel abwechselnd
in der einen und der entgegengesetzten Richtung abgebogen sein, jedoch können die
Zahnscheiben ebensogut Schneidzähne aufweisen, von denen einige im spitzen Winkel
nach der einen Seite und einige nach der anderen Seite abgebogen sind, während einige
gerade sind und in der szene der Zahnscheiben liegen.
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Je nach Art und Größe der herzustellenden Schlitze können die Schneidwalzen
auch paarweise angeordnet sein wobei dann die Schneidzähne cr . n Schne:Ld alze
in Ebenen zwischen denen der anderen Schneidwalse Riegen sollten.
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Durch die Verwendung von Stanzteilen als Schneid- und Distanzelemente
erzielt man einen äußerst wirtschaftlichen Aufbau der Vorrichtung, und es ist obendrein
eine leichte Austauschbarkeit abgenutzter Zahnscheiben gewährleistet. Dabei sollen
nach einem weiteren merkmal der Brfindung die Distanzscheiben im Durchmesser kleiner
als die Zahnscheiben, aber immerhin groß genug sein, um das Eindringen der Schneidzähne
beim Schneiden der Schlitze auf ein vorbestimmtes Maß zu beschränken, also gleichzeitig
als Tiefenlehre zu dienen.
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Um zu verhindern, daß sich die Zahnscheiben gegenüber der sie tragenden
Welle drehen können, sind die Zahnscheiben mit letzterer vorzugsweise formschlüssig
verbunden.
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Endlich können nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur
Erzielung der gewünschten Schlitzlänge jeweils mehrere Zahnscheiben unter gegenseitiger
Anlage mit ihren Schneidzähnen ausgerichtet nebeneinander liegen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der schematischen Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische
Ansicht einer erfindungsgemäßen Profilierungs-Einheit für Einzelverwendung mit motorgetriebenem
Antriebsrad oder einem elektrischen Werkzeugmaschinenmotor, wie in Fig. 4 gezeigt,
oder für paarweise Verwendung wie in Fig. 2 und 3, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung
einer durch einen Elektromotor angetriebenen Vorrichtung mit zwei Profilierungseinheiten
zum gleichzeitigen Profilieren der Reifen eines Räderpaares, bei der die eine Einheit
sich relativ zu der anderen entsprechend der Spurweite der Fahrzeuge verstellen
läßt, Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3 - 3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Ausschnitt
einer perspektivischen Darstellung der Einheit gemäß Fig. 1, die das Profilieren
der Lauffläche eines Reifens unter Antrieb der Antriebswalze und Benutzung eines
ansteckbaren Untersetzungsgetriebes, das lösbar mit der Welle der Antriebswalze
verbunden ist, zeigt,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines
mittels der erfindungsgemäßen Profilierungseinheit erzeugten Schlitzes in der Lauffläche
eines Reifens, wobei in gestrichelten Linien gezeigt ist, wie jeder Schlitz in einen
für sich wirksamen Saugnapf umgeformt wird, wenn er mit der Fahrbahn in Verbindung
kommt und dabei gespreizt wird, Fig. 6 und 7 in unterschiedlichem Maßstab dargestellte,
senkrecht zueinander liegende Schnitte des Profilierungsvorganges, Fig. 8 einen
vergrößerten Teilschnitt der Profilierungswalze gern. Linie 8 - 8 der Fig. 1, Fig.
9 einen entsprechenden Teilschnitt der glatten Antriebswalze gem. Linie 9 - 9 der
Fig. 1, Fig. 10 und 11 zwei rechtwinklig zueinander liegende Ansichten einer Zahnscheibe,
teilweise im Schnitt, Fig. 12 , wie eine Anzahl der Zahnscheiben gemeinsam aneinanderliegend
benutzt werden kann unter Anordnung von Distanzscheiben zwischen jeder Gruppe, anstelle
der Verwendung einzelner Zahnscheiben mit dazwischenliegenden Distanzscheiben wie
in Fig. 8, Fig. i3 und 14 zwei anstelle von Fig. 12 brauchbare Varianten, wobei
in Fig. 13 die Schneidzähne der Zahnscheibe in einem spitzen Winkel abwechselnd
nach der einen und der anderen Seite abgebogen sind, während die Schneidzähne bei
Fig. 14 so angeordnet sind, daß zwischen zwei abgebogenen jeweils ein dritter in
der Ebene seiner Zahnscheibe liegender Zahn angeordnet ist, wobei, wie gestrichelt
angedeutet, zwischen nebeneinanderliegenden Zahnscheiben Distanzscheiben angeordnet
sind,
Fig. 14 A die Verwendung von zwei im Abstand parallel zueinander
angeordneten Schneidwalzen anstelle der Fig. 1 bis 3, und Fig 14 B einen Grundriß
der Fig. 14 A> des die: Übertragung des Antriebes von einer Schneidwalze des
einen Paares zu einer des anderen Paares mit der Möglichkeit, die Rahmen der Einheiten
relativ zueinander zu verschieben, um die Vorrichtung dem unterschiedlichen Radstand
verschiedener Fahrzeuge anpassen zu können, und auch die versetzte Anordnung der
Zahnscheiben jedes Schneidwalzenpaares gen In Fig. 5 ist ein einzelner, quer in
der Lauffläche 16 eines Fahrzeug-Gummireifens 17 erzeugter Schlitz 15 von vorbestimmter
Tiefe gezeigt. Solche. Schlitz 15 oder Einschnitte werden erfindungsgemäß in gleichmäßigem
seitlichen und umfangsmäßigen Abstand durch radial hervorragende, im wesentlichen
dreieckige, mit einer schaxfen Schneidkante versehene Schneidzähne 18 von Zahnscheiben
19 erzeugt, die mit axialem Abstand zwischen Distanzscheiben 20 auf Wellen 21 montiert
sind, wobei die Schneidzähne 18 nur um einen bestimmten Betrag bei den Umfang 22
der Distanzscheiben 20 herausragen, um die.
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Tiefe der Schlitze. 15 zu begrenzen un mit Sicherheit das Einschneiden
der Gewebeeinlage in der Innenwand des Reifens 17 zu verhindern. Die Einstellung
einer geringeren Eindringtiefe ist in Fig. 7 durch einen strichpunktierten Kreis
22', die einer größeren durch einet strichpunktierten Kreis 22'' gezeigt; diese
Einstellung erfolgt einfach durch Wahl von Distanzscheiben entsprechenden Durchmessers.
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Das weit überlegene Ergebnis des erfindungsgemäßen Pro-Fixierens gegenüber
bekannten Profilierungsapparaten
beruht auf der Tatsache, daß jeder
Schlitz 15 bei Erreichen der Fahrbahn zwangsweise mehr oder weniger zu einer in
Fig. 5 gestrichelt angedeuteten Form 24 geöffnet wird. Hierbei bildet einmal jeder
Schlitz 15 für sich einen Saugnapf und außerdem eine getrennte Quetschkante auf
jeder Seite eines Schlitzes, von denen eine mit dem Saugnapf beim Bremsen wirksam
ist. Mit bekannten Profilierungseinrichtungen ist dieser Effekt nicht zu erreichen,
weil sie (wie z.. gem. US-PS 2 540 090 oder US-PS 2 623 591) konische Zapfen oder
(z.B. US-PS 2 734 568) gleichermaßen unwirksame, angespitzte zylindrische Zapfen
aufweisen und die damit erzeugten Löcher nicht in der Lage sind, sich zu spreizen,
wenn die Lauffläche mit der Fahrbahn in Berührung kommt, sondern viel eher zum Verstopfen
neigen und dadurch völlig wirkungslos werden, während querliegende Schnitte (wie
gem. den US-Patentschriften 2 741 307, 2 863 507, 2 924 267 und 3 039 520) selbst
bei einer entsprechenden Tiefe in der Lauffläche ganz offensichtlich ungeeignet
sind, irgendeine den Saugnäpfen ähnliches Saugwirkung u erzeugen, weil sie an beiden
Enden offen sind. Sie ergeben lediglich durch ihren Summilippeneffekt sine Verbesserung
des Zug- und Bremsverha@@@ns, di@ man aber auch bei dem erfindungsgemäRen Verfahren,
ß nach Länge und Tiefe des Schlitzes, mehr oder minder stark erhält.
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Jede der Zahnscheiben 19 besitzt in ihrer Bohrung eine vorspringende
Nase 24, welche in eine Nut 25 der Welle 21 eingreift. Mittels auf das Gewinde von
Wellenenden 27 aufgeschraubten Muttern 26 werden die Zahnscheiben 19 und die Distanzscheiben
20 eng zusammengespannt. Durch abgesetzte koaxiale Endzapfen 28, auf denen Innenringe
29 von in Lagergehäusen 30 sitzenden Kugellagern auf geeignete Weise befestigt sind,
werden Lager gebildet, während die Außenringe der Kugellager in den Lagergehäusen
30 festgesetzt sind und die axiale Verschiebungsinöglichkeit
der
Schneidawalze gegenüber den Lagern begrenzen.
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Trotzdem ist es einfach, durch Lösen von Befestigungsschrauben 31
die Schneidwalzen herauszunehmen flnd sie für den eventuell erforderlich gewordenen
Austausch irgendeiner Zahnscheibe 19 zu zerlegen.
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Durch die Herstellung der Zahnscheiben 19 mittels Ausstanzen aus Stahlblech
und Härten bis auf die gewünschte Härte vor dem Aufreihen auf einer Welle 21 Unter
Zwischen lage von Distanzscheiben 20 ist es, wirtschaftlich gesehen, sehr einfach,
eine Schneidwalze immer wirksam und einsatzbereit zu halten, und das Profilieren
normaler Reifen wird ZU einem einträglichen Geschärft im Vergleich mit den für den
herkömmlichen Kauf spezieller Winterreifen aufzuwendenden Kosten, zu denen noch
die heute hohen Arbeitskosten für das Abziehen der Normalreifen, Aufziehen der Schneereifen
und das Auswuchten der Räder nach dem Aufziehen der Schneereifen kommen, während
daß Prorilieren der vorhandenen Reifen gemäß der Erfindung zu einem Bruchteil dieser
Kosten erfolgen kann.
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Eine Variante für die Anwendung der flachen Zahnscheiben 19 ist in
Fig. 12 gezeigt, wo eine Reihe von dien Zahn-.
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scheiben zu einem Paket zusammengesteckt sind, um die beim Profilieren
von Reifen für schwere Lastwagen erforderliche Schlitzlänge zu bekommen. Anstelle
des Paketierens mehrerer flacher Zahnscheiben kann man auch, wie in Fig. 13 gezeigt,
Zahnscheiben 19' verwenden, deren dreieckige Schneidzähne 18' abwechselnd nach der
einen und nach der anderen Seite im spitzen Winkel abgebogen.
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sind, oder, wie in Fig. 14 gezeigt, eine Zahnscheibe 19", bei der
jeweils zwei der mit 18'' bezeichneten Schneidzähne entsprechend Fig. 13 nach den
Seiten weisen, während zwischen diesen dritte, in der Ebene der Zahnscheibe liegende
gerade Zähne angeordnet sind wie in Pig. 10 und 11.
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Die Zahnscheiben 19> und 19'' unterscheiden sich ansonsten nicht
von den in Fig. 10 und 11 gezeigten Zahnscheiben 19 und weisen auch die Nase 24
in ihrer Bohrung 32 auf.
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Wenn im Betrieb z.B. zur Zeit ein einzelner Reifen zum Profilieren
bestimmt ist und nur eine Einheit zur Verfügung steht, kann eine glatte, freilaufende,
ähnlich der Schneidwalze 19 in Wälzlagern 34 in einem rechteckigen, aus U-Profilen
bestehenden Rahmen 35 gelagerte, in bestimmten Abstand zu der Schneidwalze 19 angeordnete
Antriebs- oder Stützwalze 33 beim Profilieren eines Fahrzeughinterrades von dem
Fahrzeugmotor durch das Hinterrad angetrieben werden. Andererseits gestattet ein
abgesetzter Schaft 36 der Welle 21> der freilaufenden Walze 33 einen Antrieb
durch ein lösbares Spannfutter 37 am Abtrieb eines Untersetzungsgetriebes R, dessen
Antriebswelle lösbar mit einem Spannfutter 37' einer elektrischen Handbohrmaschine
38 gekuppelt ist (s. Fig. 4) und zum Antrieb des Fahrzeugrades dient, während die
Bohrmaschine auf dem Fußboden 39 liegt.
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Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden jedoch in den meisten Fällen
die Reifen beider Räder eines Radpaares gleichzeitig profiliert unter Verwendung
einer Vorrichtung nach Fig. 2, in der ein links liegender Rahmen 35 üblicherweise
an einem Träger 40 befestigt ist, während ein Rahmen 35' der anderen Profilierungseinheit
in seitlichem Abstand zu der ersteren und gegenüber dieser seitlich verstellbar
angeordnet ist zwecks Anpassung an die Spurweite des Fahrzeuges und Behandlung vom
kleinen Kompaktwagen bis hin zu großen Liefer- und Lastwagen. In den Rahmen 35,
35' vorhandene Schlitze 31' gestatten die Verschiebung der Lager für die Schneidwalze
19 gegenüber der Antriebswalze 33 für
unterschiedliche Raddurchmesser.
Jeder der Rahmen 35, 35' besitzt auch vertikale Schlitze 41, die von unten bis zur
halben Höhe der Seitenstege 42 der U-Träger reichen, in entsprechende Schlitze 43
in den Oberkanten von Stegen 44 des Trägers 40 eingreifen und die linke und die
rechte Profilierungseinheit fest in ihren eingestellten Lagern halten, wobei die
rechte Einheit in jede der durch in gleichen Abständen angeordneten vertikalen Schlitze
43 möglichen Lagen eingestellt werden kann. Der Träger 40 trägt auf der Mitte eines
Querträgers 46 einen Elektromotor 45, der über einen Riementrieb 47 eine sich fast
über die Länge des Trägers 40 erstreckende Zwischenwelle 48 antreibt, die an ihren
Enden von den Lagern 49 getragen wird, und mittels eines Riementriebes 50 an einem
ihrer Enden die Antriebswalze 33 der linken Einheit, mittels eines Riementriebes
51 an ihrem anderen Ende die Antriebswalze 33 der rechten Einheit antreibt. Es ist
einfach, den Riemen 51 abzunehmen und wieder aufzuziehen, wenn die rechte Einheit
aus der gezeigten Lage weiter nach rechts oder links gesetzt werden muß, um sie
in die gewünschte Lage zu bringen, wobei vor dem Aufziehen des Riemens 51 die Riemenscheibe
auf der Welle 48 durch Lösen ihrer Schraube 52 der neuen Lage des Rahmens 35' entsprechend
ohne Schwierigkeiten eingestellt werden kann. Bei Fehlen von elektrischem Strom
können die beiden Riemen 50, 51 leicht entfernt
und die auf den Profiliergeräten ruhenden Räder durch den Fahrzeugmotor mit niedriger
Drehzahl angetrieben werden
wobei die Rollen 33 mitlaufen. Wenn auch das Profilieren der zwei Antriebsräder
am wichtigsten ist, so ermöglicht die Vorrichtung nach Fig. 2 auch die Bearbeitung
aller vier Räder.
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Endlich kann schnelleres Profilieren noch gemäß den Fig. 14 A und
14 B durch Verwendung zweier im Abstand
voneinander angeordneter
Schneidwalzen C, D erreicht werden, die auf jedem der beiden auf den beiden Enden
des Trägers 53 aufsitzenden Rahmen 35 montiert sind, von denen mindestens der eine
relativ zu dem anderen versetzt werden kann, wie für den rechten (unten) durch die
Schlitze 43 angedeutet ist, die in Schlitze 41 (wie in Fig. 2) des Rahmens passen,
um eine Anpassung an Fahrzeuge verschiedener Länge vornehmen zu können. Außerdem
sind auch hier (wie für Fig. 2 beschrieben) die Lager für die Schneidwalzen C, D
auf beiden Rahmen 35 einstellbar zwecks Anpassung an unterschiedliche Reifendurchmesser.
Es ist noch hervorzuheben, daß die Zahnscheiben 19 auf'jedem Paar Schneidwalzen
versetzt zueinander angeordnet sind (s. Fig. 14 B), so daß die in die Lauffläche
der Reifen und über die volle Breite der Lauffläche gemachten Schnitte 15 gleichmäßig
quer über diese verteilt sind und das gleiche Ergebnis erzielt wird, als wenn eine
die Fig. 2 und 4 kombinierende Anordnung mit einer Schneidwalze gewählt würde, mit
dem Unterschied, daß der Vorgang mit zwei Schneidwalzen in der halben Zeit erreicht
wird. stimmt man nun an, daß die Welle 21 für die eie Scllneidwalze C durch einen
ähnlich der Fig. 2 aufgesetzten, zwischen den beiden Einheiten liegenden Elektromotor
angetrieken wird, so ist es klar, daß bei Verwendung zweier Getriebe 54, 55 mit
darin befindlichen, miteinander kommenden Kegelrädern 56, 57, eine Keilwellenkupplung
58 mit der Welle 21 am Hinterende des Fahrzeuges und eine ähnliche Keilwellenkupplung
59 für die andere Welle am Vorderende desselben eine schnelle Ein- oder Auskupplung.
des Triebes zwischen den Schneidwalzen an beiden Enden des Fahrzeuges ermög chen,
zumal die beiden Getriebe 56,Ri 57 verbindende Wellen 60, 61 durch eine mit Keilwellenprofil
versehene Kupplungshülse 62 verbunden sind, um eine Anpassung an die unterschiedlichen
Abstände der beiden Rahmen 35 zu ermöglichen. Wenn nur die Reifen der Hinterräder
profiliert
werden sollen, kann natürlich das Getriebe 54 nach
außen verschoben werden, um den Antrieb der Schneidwalzen C, D des Vorderendes zu
unterbinden.
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In einem solchen Fall können die Schneidwalzen durch Schutzhauben
63 abgedeckt werden, die in strichpunktierten Linien in Fig. 14 A angedeutet sind.