專利名稱：輪胎用鋼簾線及使用該鋼簾線的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于胎體簾線和胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線的輪胎用鋼簾線；以及一種使用 該鋼簾線的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
在重載輪胎中，鋼簾線常用于形成輪胎構(gòu)件的胎體和/或胎圈補(bǔ)強(qiáng)層，該補(bǔ)強(qiáng)層 補(bǔ)強(qiáng)胎圈部從而改進(jìn)胎圈耐久性。作為鋼簾線，為了獲得較高的簾線拉伸強(qiáng)度每簾線直徑 以及出色的耐疲勞性，廣泛采用3+9和1+6的雙層絞線結(jié)構(gòu)、或者3+9+15和1+6+12的三層 絞線結(jié)構(gòu)，其中具有相同直徑的絞線(strand)被非常緊密地或致密地設(shè)置。然而，這樣的致密層絞線結(jié)構(gòu)中，包覆層(sheath)中的絞線之間的間隙數(shù)較少， 于是簾線內(nèi)部的橡膠滲透性較差。因此，輪胎運(yùn)行中產(chǎn)生的來自輪胎損傷部的水分導(dǎo)致絞 線中生銹，并存在簾線強(qiáng)度劣化的傾向。因此，相比于包覆絞線(sheath strand)，建議通 過加厚芯絞線來改進(jìn)致密層絞線結(jié)構(gòu)中的橡膠滲透性，或者通過在扭絞使用波狀圖案的絞 線作為芯絞線的簾線的同時(shí)將其與包覆層絞合在一起，形成如專利文獻(xiàn)1中所示的三維圖 案，從而來改進(jìn)橡膠滲透性。參見日本專利申請(qǐng)公開No. 2002-16148
發(fā)明內(nèi)容
然而根據(jù)前一建議，必需制備具有不同直徑的絞線從而不經(jīng)濟(jì)，而且如果加粗芯 絞線，那么絞線橫截面單位面積的拉伸強(qiáng)度趨向下降，并且這對(duì)輕質(zhì)化產(chǎn)生不利影響。根據(jù) 后一建議，因?yàn)橛捎趫D案處理導(dǎo)致強(qiáng)度下降，所以必需增加簾線鍛造次數(shù)，這同樣對(duì)輕質(zhì)化 產(chǎn)生不利影響。另一方面，三層絞線結(jié)構(gòu)的鋼簾線常用于輪胎的胎體簾線和/或胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線， 所述輪胎用于卡車/公共汽車和需要特別高強(qiáng)度的自動(dòng)傾卸卡車。然而，在三層絞線結(jié)構(gòu) 的情況下，存在內(nèi)外包覆絞線之間絞線磨損的問題，于是強(qiáng)度因輪胎運(yùn)行而下降。因此，在三層絞線結(jié)構(gòu)的鋼簾線中，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種輪胎用鋼簾線以 及一種使用該鋼簾線的充氣輪胎，其中絞線之間的磨損被降低、因運(yùn)行導(dǎo)致的簾線強(qiáng)度下 降被抑制，橡膠滲透性被提高并且輪胎耐久性可被提高。解決問題的方法權(quán)利要求1的發(fā)明提供一種輪胎用鋼簾線，其包括三層絞線結(jié)構(gòu)的簾線主體部 分，所述簾線主體部分包括由一個(gè)芯絞線形成的型芯、由N根(2至5根)內(nèi)包覆絞線 (innersheath strand)圍繞型芯以絞合節(jié)距Pi (stranding pitch)絞合所形成的內(nèi)包覆層 (innersheath)、由M根(6至11根)外包覆絞線(outer sheath strand)圍繞內(nèi)包覆層以 絞合節(jié)距Po絞合所形成的外包覆層(outer sheath)；其中芯絞線、內(nèi)包覆絞線、外包覆絞線的直徑da是彼此相等的，所述直徑da在0. 15至 0. 25mm的范圍內(nèi)；
內(nèi)包覆層和外包覆層的捻合方向彼此相同；內(nèi)包覆層的捻距Pi大于直徑da的25倍并小于直徑da的100倍，并且外包覆層 的捻距Po大于捻距Pi，大于直徑da的42倍并小于直徑da的167倍；內(nèi)包覆絞線的線數(shù)N和外包覆絞線的線數(shù)M之間的差值(M-N)在4至6的范圍內(nèi)； 并且內(nèi)包覆絞線的絞合角Ai和外包覆絞線的絞合角Ao之間的差值(|Ai-Ao|)大于 1°，小于3°。權(quán)利要求2的發(fā)明提供一種充氣輪胎，其使用如權(quán)利要求1所述的輪胎用鋼簾線 用于胎體簾線或胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樾托臼怯梢桓g線形成的，所以能夠避免型芯內(nèi)部的橡膠滲透 性問題型芯。因?yàn)閮?nèi)包覆層由2至5根絞線形成并且外包覆層由6至11根絞線形成，故即 使絞線的直徑是相同的，也能保障各包覆層中的未經(jīng)圖案處理的絞線之間有足夠的空隙， 從而可提高橡膠滲透性，并且可抑制由生銹引起的簾線強(qiáng)度下降。因?yàn)榻g線的直徑相同，所 以可防止由芯絞線變粗引起的拉伸強(qiáng)度下降和由圖案處理引起的強(qiáng)度下降。因?yàn)閮?nèi)包覆層和外包覆層的絞合方向是相同的，所以包覆層之間的絞線的接觸面 積增加，并且絞線之間的單位面積接觸壓力下降。在本發(fā)明中特別地是，內(nèi)包覆層絞線的絞 合角Ai和外包覆層絞線的絞合角Ao之間的差值(|Ai-Ao|)設(shè)定為大于1°并小于3°。為 此，接觸壓力可大幅下降?？筛叨纫种颇p的產(chǎn)生，提高橡膠滲透性并提高輪胎耐久性。


圖1是本發(fā)明的充氣輪胎的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面視圖；圖2是胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線理論上的橫截面視圖；圖3是胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線理論上的側(cè)視圖；圖4是胎體簾線理論上的橫截面視圖；圖5是胎體簾線理論上的側(cè)視圖；并且圖6(A)和(B)是表1和表2中比較例1A、1B、2A和2B的簾線的橫截面視圖。附圖標(biāo)記說明6C 胎體簾線9C 胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線 15，2116 型芯17 內(nèi)包覆層1819 簾線主體部分 fl 芯絞線f2f3 外包覆絞線
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是使用本發(fā)明的鋼簾線的充氣輪胎的子午線橫截面視圖。關(guān)于圖1，充氣輪胎1是一種卡車和公共汽車用重載輪胎。所述充氣輪胎1包括 胎體6，其從胎面部2經(jīng)由胎側(cè)壁部3延伸至胎圈部4的胎圈芯5 ；帶束層7，其位于胎面部 2中并位于胎體6的徑向外側(cè)；胎圈補(bǔ)強(qiáng)層9，其位于胎圈部4中。
鋼簾線 外包覆層 內(nèi)包覆絞線
所述胎體6由一個(gè)以上(本實(shí)施例中為一個(gè))胎體簾布層6A形成，其中胎體簾線 以相對(duì)輪胎圓周方向成一定角度如70°至90°排列。胎體簾布層6A連續(xù)地設(shè)有簾布層卷 起部6b，所述簾布層卷起部6b在跨越胎圈芯5之間的簾布層主體部分6a的兩側(cè)、圍繞胎圈 芯5從軸向內(nèi)側(cè)向軸向外側(cè)卷起。具有從胎圈芯5向徑向外側(cè)延伸的三角形橫截面的胎圈 三角膠8位于簾布層主體部分6a和卷起部6b之間，借此加固胎圈部4至胎側(cè)壁部3。帶束層7由兩層以上(在重載輪胎的情況下通常為三層以上)使用帶束簾線的 帶束簾布層形成。在本實(shí)施例中，帶束層7包括四層帶束簾布層，例如，第一層帶束簾布層 7A，其中帶束簾線以相對(duì)輪胎圓周方向成60士 15°的角度排列，并且位于徑向最內(nèi)側(cè)；第 二至第四層帶束簾布層7B至7D，其中帶束簾線以相對(duì)輪胎圓周方向成10至35°的小角度 排列。這些帶束簾布層7A至7D被排列成使得簾布層之間的帶束簾線在至少一個(gè)位置處 彼此相交。藉此，帶束剛性得到提高，并且實(shí)質(zhì)上，胎面部2的整個(gè)寬度因環(huán)箍效應(yīng)(hoop effect)而得到大幅補(bǔ)強(qiáng)。胎圈補(bǔ)強(qiáng)層9由一個(gè)以上(本實(shí)施例中為一個(gè))胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾布層9A形成，其中胎 圈補(bǔ)強(qiáng)簾線以相對(duì)輪胎圓周方向成10°至50°的角度排列。在此實(shí)施例中，胎圈補(bǔ)強(qiáng)層9 具有U形橫截面，其中內(nèi)側(cè)部9i沿著簾布層主體部分6a的軸向內(nèi)側(cè)豎起并且外側(cè)部9o沿 著簾布層卷起部6b的軸向外側(cè)豎起，內(nèi)側(cè)部9i和外側(cè)部9o相互連接。在此實(shí)施例中，內(nèi) 側(cè)部9i和外側(cè)部9o在簾布層卷起部6b徑向內(nèi)側(cè)結(jié)束。胎圈補(bǔ)強(qiáng)層9可提高胎圈部4的 剛性，緩和施加負(fù)載時(shí)施加到簾布層卷起部6b上的壓應(yīng)力和施加到簾布層主體部分6a上 的拉伸應(yīng)力，以及提高胎圈耐久性。在示范實(shí)施例的充氣輪胎1中，采用如圖2和3所示結(jié)構(gòu)的鋼簾線15作為用于胎 圈補(bǔ)強(qiáng)層9的胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線9C。鋼簾線15包括三層絞線結(jié)構(gòu)的簾線主體部分19。簾線主體部分19包括由一根 芯絞線fl形成的型芯16 ；由N根(2至5根)內(nèi)包覆絞線f2圍繞型芯16以絞合節(jié)距Pi絞 合所形成的內(nèi)包覆層17 ；以及由M根(6至11根)外包覆絞線f3圍繞內(nèi)包覆層17以絞合 節(jié)距Po絞合所形成的外包覆層18。在此實(shí)施例中，一根繞線(wripping wire) 20圍繞簾線 主體部分19的外側(cè)螺旋式纏繞。更具體地說，芯絞線f 1、內(nèi)包覆絞線f2和外包覆絞線f3的直徑da彼此相同，并且 直徑da設(shè)定在0. 15至0. 25mm的范圍內(nèi)。芯絞線H、內(nèi)包覆絞線f2和外包覆絞線f3有時(shí) 被共同稱作絞線f。如果絞線f較粗，那么橫截面單位面積的拉伸強(qiáng)度趨向下降，并且與大彎曲形變 相關(guān)的彎曲外側(cè)的表面變形增加。因此，設(shè)定絞線f的直徑彼此相等從而能抑制負(fù)載集中 和局部粗絞線上的變形，均衡應(yīng)力負(fù)載并提高強(qiáng)度利用率(strong utilizing ratio)，從 而有利于簾線耐久性。不需要制備具有不同直徑的絞線，這是經(jīng)濟(jì)的并且可提高簾線的絞 合操作性。如果絞線f的直徑da小于0. 15mm，那么當(dāng)絞線f用作胎體簾線6C或胎圈補(bǔ)強(qiáng) 簾線9C時(shí)此直徑da太小，降低了抗切割性能并且變得難以獲得足夠的簾線強(qiáng)度。另一方 面，如果直徑da超過0. 25mm,那么與大彎曲形變相關(guān)的表面變形變得較大，絞線易于裂開 或損傷，并且耐久性下降。至于簾線主體部分19，因?yàn)樾托?6由一根絞線f 1形成，所以能夠避免型芯內(nèi)部的 橡膠滲透性問題。因?yàn)樗鰞?nèi)包覆層17由N根(2至5根)絞線f2形成并且所述外包覆層18由M根(6至11根)絞線f3形成，故即使絞線f的直徑彼此相同，也可保障各包覆層 中的絞線之間有足夠的空隙，從而可提高橡膠滲透性，并且可抑制由生銹引起的簾線強(qiáng)度 下降。此外，因?yàn)榻g線上的圖案處理是不必要的，所以也可防止由圖案處理所引起的簾線強(qiáng) 度下降。那時(shí)，要求內(nèi)包覆絞線f2的線數(shù)N和外包覆絞線f3的線數(shù)M之間的差值(M-N) 在4至6的范圍內(nèi)。如果(M-N)的差值小于4，存在如下問題外包覆絞線f3之間的空隙過 寬，于是簾線的形狀變得不穩(wěn)定。另一方面，如果(M-N)的差值超過6，那么外包覆絞線f3 之間的空隙消失。為了合適地維持外包覆絞線f3之間的空隙并穩(wěn)定簾線的形狀，數(shù)值N優(yōu) 選在3至5的范圍內(nèi)，并更優(yōu)選在4至5的范圍內(nèi)。在簾線主體部分19中，內(nèi)包覆層17和外包覆層18的絞合方向相同，內(nèi)包覆層17 的絞合節(jié)距Pi大于直徑da的25倍并小于直徑da的100倍，并且外包覆層18的絞合節(jié)距 Po大于絞合節(jié)距Pi，大于直徑da的42倍并小于直徑da的167倍。如果包覆層17和18 的絞合方向彼此相同，那么包覆層之間的絞線的接觸面積增加，于是絞線f之間的單位面 積接觸壓力降低。通過將絞合節(jié)距Pi和Po限制在上述范圍內(nèi)，可確保簾線耐疲勞性及強(qiáng) 度。如果絞合節(jié)距Pi不大于絞線f直徑da的25倍，那么存在簾線強(qiáng)度下降的問題；如果 絞合節(jié)距Pi超過100倍，則存在簾線的耐疲勞性下降的問題。如果絞合節(jié)距Po不大于絞 線f直徑da的42倍，那么存在簾線強(qiáng)度下降的問題；如果絞合節(jié)距Po超過167倍，則存在 簾線耐疲勞性下降的問題。至于示范實(shí)施例的簾線主體部分19，內(nèi)包覆層17的絞線f2的絞合角Ai和外包覆 層18的絞線f3的絞合角Ao之間的差值(|Ai-Ao|)設(shè)定為大于1°并小于3°。如圖3所 示，絞合角Ai和Ao表示絞線f2和f3相對(duì)于簾線軸向的傾角，并且絞合節(jié)距Pi和Po之間 存在以下關(guān)系。在下述等式中，Di表示內(nèi)包覆層17的直徑，并且Do表示外包覆層18的直徑。tan Ai = n XDi/Pitan Ao = n XDo/Po通過將絞合角的差值(|Ai-Ao|)限制在如上所述的范圍內(nèi)，絞線f2和f3之間 的接觸壓力可大幅降低，并且可高度抑制磨損的產(chǎn)生。如果(|Ai-Ao|)的差值為3°以 上，那么即使包覆層17和18的絞合方向相同，也不能期望有足夠的磨損抑制效果。如果 (|Ai-Ao|)的差值在1°以下，那么外包覆絞線f3落入內(nèi)包覆絞線f2之間，橡膠滲透性下 降，于是變得難以確保穩(wěn)定的橡膠滲透性。在外包覆絞線f3落入其內(nèi)的部分處，簾線的彎 曲剛度局部改變，并且此部分可能變?yōu)樾聯(lián)p傷的起點(diǎn)。當(dāng)鋼簾線15用作胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線9C時(shí)，優(yōu)選一根繞線20圍繞簾線主體部分19的外 側(cè)螺旋式纏繞從而聚集簾線主體部分19的絞線f。這是因?yàn)楫?dāng)輪胎運(yùn)行時(shí)大彎曲形變被反 復(fù)施加到胎圈部4上，如果沒有繞線20，絞線f 在彎曲形變時(shí)散開，局部異常壓力作用于絞 線f，絞線f彎曲變形(buckle)從而導(dǎo)致絞線在因磨損破裂之前就有破裂的傾向。為了防 止此現(xiàn)象，在胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線9C中，使用繞線20聚集簾線主體部分19的絞線f。那時(shí)，繞線 20的直徑dr小于絞線f的直徑da，并且其繞組節(jié)距(winding pitch) Pr調(diào)整至和絞合節(jié)距 Po的15至30% —樣低的低值。如果繞組節(jié)距Pr小于絞合節(jié)距Po的15%，那么存在橡膠滲 透性下降的趨勢(shì)；如果繞組節(jié)距超過30%，那么絞線f的集束性(gatheringperformance)不足。繞線的繞線方向和包覆層17和18的絞合方向相同。于是，繞線20和外包覆絞線 f3之間的接觸壓力降低，并且外包覆絞線f3的磨損下降。所述絞線f和所述繞線20沒有特別限制，但是可適當(dāng)采用碳含量在0. 65至 0.68界1:%的硬拉線(hard-drawn wire)。然后，在此實(shí)施例中，采用具有如圖4和5所示結(jié)構(gòu)的鋼簾線21用于胎體簾線6C。 鋼簾線21具有和鋼簾線15基本相同的結(jié)構(gòu)，不同點(diǎn)僅在于移除了繞線20。亦即，所述鋼簾 線21僅包括簾線主體部分19，于是在說明書中省略鋼簾線21的說明。在鋼簾線21中，可 移除繞線20的理由是因?yàn)樘ンw簾線6C的兩端是通過胎圈芯5固定的，始終通過充氣內(nèi)壓 將張力施加于胎體簾線6C上。因此在胎體簾線6C中，即使當(dāng)輪胎彎曲變形時(shí)，絞線f也不 散開而是被聚集，故可移除繞線20。在充氣輪胎1中，可采用本發(fā)明的鋼簾線15用于胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線9C，并且還可采用 常規(guī)鋼簾線或有機(jī)纖維簾線用于胎體簾線6C。反之，可采用常規(guī)鋼簾線用于胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線 9C，并且可采用本發(fā)明的鋼簾線21用于胎體簾線6C。特別優(yōu)選的本發(fā)明的示范實(shí)施例如上詳細(xì)描述，本發(fā)明并不局限于示范實(shí)施例并 且本發(fā)明可以以多種方式進(jìn)行修改和施行。實(shí)施例為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，制備重載輪胎A (輪胎尺寸11R22. 5)，其使用具有如圖1 所示結(jié)構(gòu)和表1中規(guī)格的胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線；以及重載輪胎B (輪胎尺寸11R22. 5)，其使用具 有表2中規(guī)格的胎體簾線，并測(cè)試橡膠滲透性；運(yùn)行后生銹的發(fā)生；以及胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線和胎 體簾線運(yùn)行后的強(qiáng)度保持特性。比較例1A和1B的簾線橫截面形狀如圖6(A)所示，并且比 較例2A和2B的簾線橫截面形狀如圖6(B)所示。(1)橡膠滲透性胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線和胎體簾線以附著貼膠橡膠的狀態(tài)從輪胎上分離，從具有橡膠的簾 線表面盡可能多地去除橡膠，然后，拆開簾線。在簾線長(zhǎng)度方向觀察各簾線10cm以上，并且 測(cè)量其在絞線之間完全充滿橡膠的部分的長(zhǎng)度。完全充滿橡膠的部分在10cm長(zhǎng)度中的比 率被定義為橡膠滲透性。十根簾線進(jìn)行上述測(cè)量，并且將其平均值定義為簾線的測(cè)定值。(2)運(yùn)行后生銹的發(fā)生在輪胎運(yùn)行200，000km之后，將輪胎拆開，并且觀察胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線和胎體簾線的 生銹發(fā)生狀況。評(píng)估通過指數(shù)表示，并且數(shù)值越小，生銹的發(fā)生越少，并且結(jié)果越出色。(3)運(yùn)行后強(qiáng)度保持率在輪胎運(yùn)行約200，000km之后，將輪胎拆開，并且取出胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線和胎體簾線。 簾線的強(qiáng)度通過指數(shù)表示，其中運(yùn)行前的簾線的強(qiáng)度(簾線強(qiáng)度)定義為100。數(shù)值越大， 結(jié)果越出色。表1
〔0062|__|*移除繞線
表權(quán)利要求
一種輪胎用鋼簾線，包含三層絞線結(jié)構(gòu)的簾線主體部分，所述簾線主體部分包括由一個(gè)芯絞線形成的型芯、由N根(2至5根)內(nèi)包覆絞線圍繞型芯以絞合節(jié)距Pi絞合所形成的內(nèi)包覆層、由M根(6至11根)外包覆絞線圍繞內(nèi)包覆層以絞合節(jié)距Po絞合所形成的外包覆層；其中所述芯絞線、內(nèi)包覆絞線、外包覆絞線的直徑da彼此相同，所述直徑da在0.15至0.25mm的范圍內(nèi)。所述內(nèi)包覆層和外包覆層的絞合方向彼此相同；所述內(nèi)包覆層的絞合節(jié)距Pi大于直徑da的25倍并小于直徑da的100倍，所述外包覆層的絞合節(jié)距Po大于絞合節(jié)距Pi，且大于直徑da的42倍并小于直徑da的167倍；所述內(nèi)包覆絞線的數(shù)目N和外包覆絞線的數(shù)目M之間的差值(M-N)在4至6的范圍內(nèi)；并且所述內(nèi)包覆絞線的絞合角Ai和外包覆絞線的絞合角Ao之間的差值(|Ai-Ao|)大于1°并小于3°。
2.一種充氣輪胎，其使用如權(quán)利要求1所述的輪胎用鋼簾線用于胎體簾線或胎圈補(bǔ)強(qiáng)簾線。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)在于降低鋼簾線中的絞線之間的磨損；抑制由運(yùn)行引起的簾線強(qiáng)度的下降；提高橡膠滲透性；并改進(jìn)輪胎耐久性。鋼線包括三層絞線結(jié)構(gòu)的簾線主體部分19，所述簾線主體部分包括由一根芯絞線f1形成的型芯16、由N根(2至5根)內(nèi)包覆絞線f2圍繞型芯以絞合節(jié)距Pi絞合所形成的內(nèi)包覆層17、由M根(6至11根)外包覆絞線f3圍繞內(nèi)包覆層以絞合節(jié)距Po絞合所形成的外包覆層18。絞線f1、f2和f3的直徑彼此相等，并且包覆層17和18的絞合方向相同。內(nèi)包覆絞線f2的絞合角Ai和外包覆線f3的絞合角Ao之間的差值(|Ai-Ao|)大于1°并小于3°。
文檔編號(hào)B60C9/00GK101855400SQ20088011646
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者宮崎真一 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社