專利名稱：具有超細鋼絲的鋼絲簾線及使用該簾線的客車子午線輪胎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及一種用來加強輪胎胎體的具有超細鋼絲的鋼絲簾線以及使用了該鋼絲簾線的客車子午線輪胎。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種用來加強輪胎胎體的具有超細鋼絲的鋼絲簾線，它具有一種1+n結構，其中構成鋼絲簾線的鋼絲以線接觸的方式代替點接觸的方式相互接觸，并且輪胎橡膠與芯部細絲接觸。這時，使直徑為0.14mm或更小的多根超細鋼絲如此成束，從而鋼絲簾線的直徑為0.2-0.5mm，并且將所得到的鋼絲簾線應用到輪胎胎體上。另外，本發(fā)明涉及采用該鋼絲簾線的客車子午線輪胎，該輪胎包括輪胎胎體。在這一點上，輪胎胎體具有鋼絲簾線和頂板，并且鋼絲簾線嵌入在頂板中，從而橡膠規(guī)格比(gauge ratio)為200-500％，并且橡膠間隙比(clearanceratio)為60-250％。
背景技術：
在沒有任何用于噴氣用途的管子的情況下，子午線輪胎包括作為框架的胎體11、貼在胎體11的內表面上的內部襯墊12以及順序貼在胎體11的外表面上的帶束層13和橡膠層11，如圖1所示。這時，具有在其兩個側面處為凸形的碗形橫截面的輪胎簾線織物在胎體11中形成一環(huán)。另外，子午線輪胎根據(jù)其各個部分的位置可以分成胎面(T)、胎肩(H)、側壁(W)和胎圈(B)。
胎面(T)與路面直接接觸。另外，構成該子午線輪胎的側面的側壁(W)用來保護胎體11，并且容易彎曲并且延伸以改善駕駛舒適性。另外，胎肩(H)用于使胎面(T)與側壁(W)連接，并且為該子午線輪胎的最厚部分。
同樣，胎面(B)設置在側壁(W)下面，并且與對應于其上安裝著該子午線輪胎的車輪的外圓周的輪圈接觸。在這一點上，該子午線輪胎的胎圈(B)在構成胎體11的輪胎簾布的端部正在滾動的同時安裝在輪圈上。
帶束層13介于由橡膠層構成的胎面(T)和胎體11之間，它有助于降低在行駛期間的沖擊，同時防止胎面(T)的斷裂和損壞直接影響胎體11。另外，貼在胎體11的內表面上的內襯12用作在其中容納空氣的管子。
用作該子午線輪胎的框架的胎體11包括相互貼在一起的由橡膠制成的兩塊頂板。這時，胎體11可以包括一層胎體簾布層，其中在兩塊頂板之間插入有一根加強簾線，或包括多層胎體簾布層。在用于卡車或公共汽車的子午線輪胎的情況中，將鋼簾線作為加強材料施加到帶束層13以及胎體11上。另一方面，在用于客車的子午線輪胎的情況中，將鋼簾線作為加強材料只施加給帶束層13，并且將由合成纖維例如聚酯、尼龍或人造絲制成的簾線施加到胎體上。
因此，在用于大卡車或公共汽車的子午線輪胎的情況中，構成子午線輪胎的胎體對于外部沖擊具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。但是，在用于客車的子午線輪胎的情況中，它采用包括合成纖維簾線的胎體以便改善駕駛舒適性，與用于大卡車或公共汽車的子午線輪胎相比其對外部沖擊的穩(wěn)定性較差。
與鋼簾線相比，施加給子午線輪胎的胎體上的合成纖維簾線具有以下缺點，當該合成纖維簾線由于子午線輪胎彎曲而被拉伸和壓縮時產生出大量的熱量，在合成纖維簾線和該合成纖維簾線周圍的橡膠涂層之間的附著力相對較低，橡膠涂層容易撕裂，并且由于在駕駛期間所產生出的熱量，合成纖維簾線的物理性能例如強度不可避免地降低。
當由于子午線輪胎的反復彎曲和延伸以及在子午線輪胎和路面之間的摩擦而在駕駛中產生出熱量時，鋼簾線難以受熱變形。但是，在用在合成纖維簾線中的人造絲、聚酯和尼龍的情況中，人造絲和聚酯在100℃下收縮2-4％，尼龍在相同的溫度下收縮6-8％，從而導致子午線輪胎在駕駛期間出現(xiàn)尺寸變形，因此合成纖維簾線會很容易在相對較弱的沖擊作用下受損。另外，采用合成纖維簾線的子午線輪胎會因為在高速駕駛期間由于合成纖維簾線的強度相對較低引起的駐波而被撕裂。
至于人造絲，它在環(huán)保方面非常不理想，并且其物理性能在曝露于水的情況下明顯降低。另外，構成合成纖維簾線的合成纖維細絲每根都具有幾十微米或更小的非常小的直徑，因此該合成纖維簾線其彎曲強度相對較低。因此，只采用合成纖維簾線的客車子午線輪胎在其側面處強度較差，因此該子午線輪胎的這個側面容易在外部沖擊作用下被撕裂。另外，與采用鋼簾線的子午線輪胎的情況相比，因為只采用合成纖維簾線的子午線輪胎的彎曲強度和壓縮強度非常低，所以只包括合成纖維簾線的子午線輪胎的側面具有非常差的物理性能，由此降低了子午線輪胎的控制穩(wěn)定性。
為了避免該合成纖維簾線的上述缺點，由于鋼簾線具有穩(wěn)定性、導熱性和彈性優(yōu)異以及動態(tài)能量損耗相對較低的優(yōu)點，所以可以使用鋼簾線來代替合成纖維簾線。但是，當只使用鋼簾線來代替合成纖維簾線時，因為鋼簾線的重量相對較高，所以不能實現(xiàn)子午線輪胎的重量降低，因此降低了客車的燃油效率。另外，鋼簾線具有以下缺點。
詳細地說，由于輪胎在駕駛期間的反復彎曲和壓縮，所以在胎體中所使用的鋼簾線的材料疲勞會迅速增大，并且因為由在構成鋼簾線的鋼絲之間的摩擦引起的鋼簾線的磨損現(xiàn)象，所以該鋼簾線的強度會降低。另外，鋼聯(lián)下具有比合成纖維簾線更高的彎曲強度，它在其側面處具有相對較高的強度，但是對由在輪胎和路面之間的接觸引起的振動敏感，由此降低了駕駛舒適性。
換句話說，即使鋼簾線在客車子午線輪胎的胎體中的使用會改善子午線輪胎的控制穩(wěn)定性并且降低了子午線輪胎的轉動阻力，但是由于鋼簾線的彎曲強度相對較高，所以當將包括該鋼簾線的子午線輪胎應用于客車上時，駕駛舒適性降低。
最近已經進行了許多研究從而研制出這樣一種鋼簾線，它通過改變施加給胎體簾線的鋼絲的直徑或強度從而改善了耐疲勞性和耐久性。為此，日本專利特許公開No.SHO.58-221703A披露了一種子午線輪胎，它包括具有由直徑為0.08-0.15mm的超細絲構成的鋼簾線的胎體。但是，上述專利其缺點在于，該鋼簾線具有3×3的多股結構，它是通過將三根細絲捻成一股并且再將這三股捻成一股來生產出，從而即使使用細絲來生產該鋼簾線也增加了該鋼簾線的直徑。在這一點上，細絲以點接觸的方式相互接觸，從而導致磨損現(xiàn)象，由此降低了該子午線輪胎的耐久性。
為了避免上面的缺點例如由于鋼簾線的3×3多股結構而由在細絲之間的點接觸引起的磨損現(xiàn)象，日本專利特許公開No.SHO.62-137202A披露了一種鋼簾線，它具有包括1-5根直徑為0.15-0.25mm的鋼絲的單股結構。但是，日本專利特許公開No.SHO.62-137202其缺點在于，因為由于每根鋼絲的直徑相對較大而導致耐疲勞性較差，所以難以將該鋼簾線應用于客車子午線輪胎的胎體上，并且因為橡膠于鋼簾線接觸不充分，所以在鋼簾線和橡膠之間的附著力相對較低。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明已經考慮到在使用合成纖維簾線來加強客車子午線輪胎的胎體時所出現(xiàn)的缺點，并且本發(fā)明的一個目的在于提供一種用來加強輪胎胎體的具有超細鋼絲的鋼簾線以及一種使用該鋼簾線的客車子午線輪胎。在這一點上，將采用超細鋼絲生產出的直徑為0.5mm或更小的鋼簾線應用于輪胎胎體上以防止該子午線輪胎重量增大。另外，將構成鋼簾線的外鞘細絲的直徑調節(jié)成小于構成鋼簾線的芯部細絲的直徑，從而使得橡膠能夠令人滿意地與鋼簾線接觸同時抑制磨損現(xiàn)象，由此與普通子午線輪胎相比改善用于高速駕駛的子午線輪胎的耐疲勞性和耐久性，并且不會降低該子午線輪胎的強度。
上述目的是通過提供這樣一種用來加強輪胎胎體的鋼簾線來實現(xiàn)的，該鋼簾線具有一種1+n結構，它包括多根彼此捻為一體的直徑為0.14mm或更小的超細鋼絲，并且它按照預定的圖案嵌在頂板中。


從下面的詳細說明中并且結合附圖將更加清楚地了解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點，其中圖1為一子午線輪胎的局部剖視圖；并且圖2為頂板的剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照這些附圖，其中在這些不同附圖中使用了相同的參考標號來表示相同或相似的部件。
根據(jù)本發(fā)明具有用來加強輪胎胎體的超細鋼絲的鋼簾線是通過將多根超細鋼絲捻成一股來生產出的，并且其直徑為0.2-0.5mm或更小。在這一點上，用于加強輪胎胎體的鋼簾線其特征在于，其強度比合成纖維簾線的強度高得多，它幾乎不會受熱變形，并且因為它包括超細鋼絲，所以它具有與合成纖維簾線幾乎相同的撓性。另外，鋼簾線按照預定的圖案嵌入在輪胎胎體中，并且用來生產出根據(jù)本發(fā)明的客車子午線輪胎。
在這一點上，將本發(fā)明的鋼簾線的直徑調節(jié)為0.5mm或更小以便降低包括該鋼簾線的輪胎胎體的重量，同時防止在使用鋼簾線代替直徑為0.6-0.8mm并且單位重量為0.2-0.4g/m的傳統(tǒng)人造絲簾線時鋼簾線的耐疲勞性和駕駛舒適性降低。另外，當鋼簾線的直徑小于0.2mm時，難以拉伸和搓捻該鋼絲，并且該鋼簾線的剪切強度降低。因此，優(yōu)選的是，鋼簾線的最小直徑為0.2mm。
另外，根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線必須按照預定圖案嵌入在頂板中以便生產出根據(jù)本發(fā)明的子午線輪胎。這時該圖案包括兩個參數(shù)“橡膠規(guī)格比”和“橡膠間隙比”。下面將對橡膠規(guī)格比和橡膠間隙比進行說明。
另外，本發(fā)明的鋼簾線其特征在于，將多根直徑為0.04-0.14mm的超細鋼絲搓捻形成一種1+n(n＝4至7)的結構并且在這些超細鋼絲之間不會有點接觸，從而鋼簾線其直徑為0.2-0.5mm，單位重量為0.8g/m或更小并且剪切強度為25-35kgf。在這一點上，包圍著一根芯部細絲的外鞘纖維的直徑小于芯部細絲的直徑。
為此，為什么要限制鋼絲的直徑和外鞘細絲的數(shù)量的原因如下。
鋼絲的更小直徑使得鋼絲的耐疲勞性和撓性更高，因此優(yōu)選的是降低鋼絲的直徑以便改善輪胎胎體的重要物理性能例如耐疲勞性和撓性。但是，當鋼絲的直徑小于0.04mm時，即使改善了耐疲勞性，該輪胎胎體的剪切強度也降低，從而降低了耐久性并且加長了鋼絲的加工時間，由此導致生產成本增加并且生產率降低。
另一方面，當鋼絲的直徑大約0.14mm時，則難以搓捻超細鋼絲以生產直徑為0.5mm或更小的鋼簾線，并且鋼簾線的重量增加，從而增加了該子午線輪胎的重量。同樣，子午線輪胎的側部反復彎曲并且延伸，從而降低了鋼簾線的耐疲勞性，因此該鋼簾線變得不適合用作客車胎體的加強材料。
另外，當在搓捻多根直徑為0.04-0.14mm的超細鋼絲的過程中包圍著應用于鋼簾線的單根芯部細絲的外鞘細絲的數(shù)量為三根或更少時，每根鋼絲的直徑必須增加以便賦予該鋼絲所要求的拉伸強度。因此，鋼簾線的耐疲勞性降低，并且妨礙了輪胎的重量降低。另一方面，當包圍著單根芯部細絲的外鞘細絲的數(shù)量大于7根時，芯部細絲的直徑相對增大以降低芯部細絲的耐疲勞性。由此，降低了子午線輪胎的耐久性，并且鋼簾線的彎曲強度不理想地增大，從而導致駕駛舒適性降低。
這時，優(yōu)選的是，每個外鞘細絲的直徑小于芯部細絲的直徑，以便使得橡膠能夠理想地與具有1+n結構的鋼簾線接觸，其中鋼絲以線接觸的方式而不是點接觸的方式相互接觸，以便改善在鋼簾線和橡膠之間的附著力。在芯部細絲為扭絞平帶的情況下，可以在不增加芯部細絲的單位重量的情況下增大芯部細絲的直徑，由此提高了橡膠理想地與鋼簾線接觸的可能性。
另外，優(yōu)選的是，鋼簾線的剪切強度為25-35kgf以便改善鋼簾線的物理性能同時降低鋼簾線的重量。由此，頂板的厚度降低，從而降低了該子午線輪胎的重量。例如，當鋼簾線的剪切強度小于25kgf時，該鋼簾線的耐久性降低。在這一點上，鋼簾線的直徑必須增大以便防止鋼簾線的耐久性降低。另一方面，當鋼簾線的剪切強度大于35kgf時，鋼簾線的脆性增大，從而導致對鋼簾線的彎曲和延伸的抵抗力降低。
因此，優(yōu)選的是，鋼簾線由含有0.8-1.6wt％碳的鋼制成以便生產出其剪切強度為25-35kgf的鋼簾線。當碳含量小于0.8wt％時，無法獲得理想的剪切強度。當碳含量大于1.6wt％時即使獲得所要求的剪切強度，鋼簾線的脆性也增大，因此由于鋼簾線的彎曲和延伸而導致該鋼簾線的耐疲勞性迅速降低。
根據(jù)本發(fā)明客車子午線輪胎包括具有直徑為0.2-0.5mm的鋼簾線的胎體。下面，將對包括該胎體的子午線輪胎進行詳細說明。
參照圖2，本發(fā)明的多根鋼簾線21以規(guī)則的間隔按照這樣一種方式嵌入在頂板22上，使得這些鋼簾線21設置在頂板22的垂直中央處。這時，該頂板22由兩塊相互貼在一起的板構成。在這一點上，橡膠的規(guī)格比(g/D)為200-500％，這被定義為構成頂板22的橡膠的厚度(g)與每根鋼簾線21的直徑(D)的比例。另外，橡膠的間隙比(s/D)為60-250％，這被定義為在相鄰鋼簾線21之間的間隔(s)與每根鋼簾線21的直徑(D)的比例。
在這一點上，橡膠規(guī)格比和橡膠間隙比為影響鋼簾線嵌入在頂板上以控制胎體的物理性能的臨界參數(shù)。當橡膠規(guī)格比小于200％時，包圍著鋼簾線的橡膠厚度非常低，從而降低了在鋼簾線和橡膠之間的附著力，由此降低了該胎體的耐久性。另一方面，當橡膠規(guī)格比大于500％，則在鋼簾線和橡膠之間的界面面積由于橡膠在駕駛過程中的內在蠕變特性而過度增大，因此這些界面被弱化。因此，鋼簾線很容易與橡膠分開，并且因為要使用大量橡膠來生產該子午線輪胎，所以不能實現(xiàn)該子午線輪胎的重量降低。
同樣，當橡膠間隙比小于60％時，相鄰鋼簾線之間的間隔變窄，從而雖然鋼簾線的布置變得稍微不均勻，但是也導致鋼簾線很容易與橡膠分離。另外，胎體的彎曲強度不期望地增大，從而降低了駕駛舒適性。另一方面，當橡膠間隙比大于250％時，相鄰鋼簾線之間的間隔變寬，因此不能充分加強該胎體。具體地說，附著在胎體內表面上并且在子午線輪胎中與空氣直接接觸的內襯很容易插入到胎體中，從而增大了流進胎體中的空氣量。因此，該子午線輪胎容易撕裂并且降低了駕駛舒適性。
已經對本發(fā)明進行了概述，可以參照實施例對本發(fā)明獲得進一步的理解，該實施例在這里僅僅用于例舉說明，并且除非特別說明否則不能用來進行限定。
實施例按照這樣一種方式將6根直徑為0.12mm的外鞘細絲搓捻，使得這些外鞘細絲螺旋地包圍著直徑為0.13mm的芯部細絲，由此生產出根據(jù)本發(fā)明的直徑為0.37mm的鋼簾線。換句話說，將外鞘細絲放在雙搓捻機的支架上，其中在其內側和外側兩次搓捻這些外鞘細絲，然后按照雙搓捻工藝搓捻以便螺旋地包圍著芯部細絲。在這一點上，通過將含有0.86％C的高碳鋼拉拔成條狀細絲來生產出外鞘細絲，并且如在制造外鞘細絲的情況中一樣，通過拉拔相同的高碳鋼來生產出芯部細絲。另外，如此進行搓捻，從而實現(xiàn)6mm的股間距。
將普通的客車子午線輪胎(255/40R17)與根據(jù)本發(fā)明的子午線輪胎進行比較，結果在表1中所示。在這一點上，普通的子午線輪胎包括兩個作為帶束層的具有鋼簾線的帶狀體以及兩片作為胎體的具有人造絲人造合成纖維簾線的胎體簾布層。但是，根據(jù)本發(fā)明的子午線輪胎包括一片胎體簾布層，其中嵌入有具有1×0.13+6×0.12(6S)的鋼簾線。
表1

1EPI(每英寸的端部)每單位英寸的頂板內，嵌入在頂板中的簾線數(shù)量2耐久性(ECE R-30)在YR速度條件(340m/小時)下，子午線輪胎損壞所需時間3防轉性在氣壓為2.0kgf/cm2并且駕駛速度為80km/小時的條件下測量出的防轉性4PRO(子午線脫出)使用與圓度的偏離估計出的PRO從表1中可以看出，本發(fā)明的子午線輪胎具有比普通子午線輪胎高得多的橡膠規(guī)格比。因此，即使本發(fā)明的子午線輪胎的鋼簾線的重量比普通子午線輪胎的人造絲人工合成纖維簾線的重量大，本發(fā)明子午線輪胎的重量與傳統(tǒng)子午線輪胎相比也降低5％或更多。另外，根據(jù)本發(fā)明的子午線輪胎的耐久性和控制穩(wěn)定性相對較高。
而且，具有本發(fā)明的鋼簾線的兩片胎體簾布層可以用于客車之外的其它機動車的輪胎，并且改善了平穩(wěn)行駛性能，該性能被定義為在輪胎被刺破時汽車以預定速度行駛預定時間的能力。
從上面的說明中可以看出，本發(fā)明提供了一種用于客車的鋼簾線，它即使比普通合成纖維簾線更重，也具有改善的物理性能例如剪切性能和耐久性。在這一點上，包括鋼簾線的胎體的厚度降低，從而導致輪胎重量降低。另外，本發(fā)明的鋼簾線其優(yōu)點在于，在不降低駕駛舒適性的情況下改善了輪胎的耐久性，由此節(jié)約了客車的維護成本。
上面按照例舉的方式對本發(fā)明進行了說明，但是要理解的是，所使用的術語只是用于說明而不是進行限定。在上面教導的啟示下可以對本發(fā)明作出許多改進和改變。因此。要理解的是，可以按照在這里具體說明的方式以外的方式來實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種用來加強輪胎胎體的具有超細鋼絲的鋼簾線，它具有包括多根相互搓捻在一起的鋼絲的1+n結構，n為2至9，該鋼簾線包括一根直徑為0.04-0.14mm的芯部細絲；以及4至7根外鞘細絲，每根外鞘細絲的直徑為0.04-0.14mm，它們圍繞芯部細絲被螺旋搓捻，其中所述鋼簾線其直徑為0.2-0.5mm，并且芯部細絲和外鞘細絲由鋼絲制成。
2.如權利要求1所述的鋼簾線，其中所述芯部細絲的直徑大于每一根外鞘細絲的直徑。
3.如權利要求1所述的鋼簾線，其中所述鋼簾線的剪切強度為25-35kgf。
4.如權利要求1所述的鋼簾線，其中所述鋼絲由含0.8-1.6wt％C的鋼制成。
5.一種客車子午線輪胎，它使用具有超細鋼絲的多根鋼簾線來加強胎體，該輪胎包括胎體，所述胎體包括直徑為0.2-0.5mm的鋼簾線；以及頂板，其中，每根鋼簾線具有包括5-8根相互搓捻在一起且直徑為0.04-0.14mm的鋼絲的1+n結構，n為4至7，并且這些鋼簾線如此嵌入在頂板中，使得橡膠規(guī)格比為200-500％，所述橡膠規(guī)格比被定義為構成頂板的橡膠的厚度與每根鋼簾線的直徑的比例，并且橡膠間隙比為60-250％，所述橡膠間隙比被定義為在相鄰鋼簾線之間的間隔與每根鋼簾線的直徑的比例。
6.如權利要求5所述的子午線輪胎，其中構成每根鋼簾線的芯部細絲的直徑大于構成每根鋼簾線的外鞘細絲的直徑。
7.如權利要求5所述的子午線輪胎，其中每根鋼簾線的剪切強度為25-35kgf。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼簾線，它具有相互搓捻在一起的直徑為0.04－0.14mm的超細鋼絲以便加強輪胎胎體，還提供一種使用該鋼簾線的客車子午線輪胎。該鋼簾線包括一根直徑為0.04－0.14mm的芯部細絲和4－7根螺旋搓捻在芯部細絲周圍的直徑為0.04－0.14mm的外鞘細絲。這時，該鋼簾線其直徑為0.2－0.5mm并且剪切強度為25－35kgf。另外，每根外鞘細絲其直徑小于芯部細絲的直徑，并且芯部細絲和外鞘細絲由鋼絲制成。該子午線輪胎包括設有鋼簾線和頂板的輪胎胎體，并且鋼簾線如此嵌入在頂板中，從而橡膠規(guī)格比為200－500％并且橡膠間隙比為60－250％。該鋼簾線具有改善的物理性能，從而降低了該胎體的厚度，由此導致該子午線輪胎的重量降低。另外，改善了該子午線輪胎的控制穩(wěn)定性和耐久性，由此降低了客車維護成本。
文檔編號B60C9/20GK1648330SQ20041010454
公開日2005年8月3日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權日2003年12月23日
發(fā)明者李秉虎, 林承鎬, 申晟浩, 孫鋒榮, 金錫皓, 林東珉 申請人:弘德鋼絲繩株式會社, 錦湖輪胎株式會社