专利名称：具有超细钢丝的钢丝帘线及使用该帘线的客车子午线轮胎的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用来加强轮胎胎体的具有超细钢丝的钢丝帘线以及使用了该钢丝帘线的客车子午线轮胎。更具体地说，本发明涉及这样一种用来加强轮胎胎体的具有超细钢丝的钢丝帘线，它具有一种1+n结构，其中构成钢丝帘线的钢丝以线接触的方式代替点接触的方式相互接触，并且轮胎橡胶与芯部细丝接触。这时，使直径为0.14mm或更小的多根超细钢丝如此成束，从而钢丝帘线的直径为0.2-0.5mm，并且将所得到的钢丝帘线应用到轮胎胎体上。另外，本发明涉及采用该钢丝帘线的客车子午线轮胎，该轮胎包括轮胎胎体。在这一点上，轮胎胎体具有钢丝帘线和顶板，并且钢丝帘线嵌入在顶板中，从而橡胶规格比(gauge ratio)为200-500％，并且橡胶间隙比(clearanceratio)为60-250％。
背景技术：
在没有任何用于喷气用途的管子的情况下，子午线轮胎包括作为框架的胎体11、贴在胎体11的内表面上的内部衬垫12以及顺序贴在胎体11的外表面上的带束层13和橡胶层11，如图1所示。这时，具有在其两个侧面处为凸形的碗形横截面的轮胎帘线织物在胎体11中形成一环。另外，子午线轮胎根据其各个部分的位置可以分成胎面(T)、胎肩(H)、侧壁(W)和胎圈(B)。
胎面(T)与路面直接接触。另外，构成该子午线轮胎的侧面的侧壁(W)用来保护胎体11，并且容易弯曲并且延伸以改善驾驶舒适性。另外，胎肩(H)用于使胎面(T)与侧壁(W)连接，并且为该子午线轮胎的最厚部分。
同样，胎面(B)设置在侧壁(W)下面，并且与对应于其上安装着该子午线轮胎的车轮的外圆周的轮圈接触。在这一点上，该子午线轮胎的胎圈(B)在构成胎体11的轮胎帘布的端部正在滚动的同时安装在轮圈上。
带束层13介于由橡胶层构成的胎面(T)和胎体11之间，它有助于降低在行驶期间的冲击，同时防止胎面(T)的断裂和损坏直接影响胎体11。另外，贴在胎体11的内表面上的内衬12用作在其中容纳空气的管子。
用作该子午线轮胎的框架的胎体11包括相互贴在一起的由橡胶制成的两块顶板。这时，胎体11可以包括一层胎体帘布层，其中在两块顶板之间插入有一根加强帘线，或包括多层胎体帘布层。在用于卡车或公共汽车的子午线轮胎的情况中，将钢帘线作为加强材料施加到带束层13以及胎体11上。另一方面，在用于客车的子午线轮胎的情况中，将钢帘线作为加强材料只施加给带束层13，并且将由合成纤维例如聚酯、尼龙或人造丝制成的帘线施加到胎体上。
因此，在用于大卡车或公共汽车的子午线轮胎的情况中，构成子午线轮胎的胎体对于外部冲击具有优异的稳定性。但是，在用于客车的子午线轮胎的情况中，它采用包括合成纤维帘线的胎体以便改善驾驶舒适性，与用于大卡车或公共汽车的子午线轮胎相比其对外部冲击的稳定性较差。
与钢帘线相比，施加给子午线轮胎的胎体上的合成纤维帘线具有以下缺点，当该合成纤维帘线由于子午线轮胎弯曲而被拉伸和压缩时产生出大量的热量，在合成纤维帘线和该合成纤维帘线周围的橡胶涂层之间的附着力相对较低，橡胶涂层容易撕裂，并且由于在驾驶期间所产生出的热量，合成纤维帘线的物理性能例如强度不可避免地降低。
当由于子午线轮胎的反复弯曲和延伸以及在子午线轮胎和路面之间的摩擦而在驾驶中产生出热量时，钢帘线难以受热变形。但是，在用在合成纤维帘线中的人造丝、聚酯和尼龙的情况中，人造丝和聚酯在100℃下收缩2-4％，尼龙在相同的温度下收缩6-8％，从而导致子午线轮胎在驾驶期间出现尺寸变形，因此合成纤维帘线会很容易在相对较弱的冲击作用下受损。另外，采用合成纤维帘线的子午线轮胎会因为在高速驾驶期间由于合成纤维帘线的强度相对较低引起的驻波而被撕裂。
至于人造丝，它在环保方面非常不理想，并且其物理性能在曝露于水的情况下明显降低。另外，构成合成纤维帘线的合成纤维细丝每根都具有几十微米或更小的非常小的直径，因此该合成纤维帘线其弯曲强度相对较低。因此，只采用合成纤维帘线的客车子午线轮胎在其侧面处强度较差，因此该子午线轮胎的这个侧面容易在外部冲击作用下被撕裂。另外，与采用钢帘线的子午线轮胎的情况相比，因为只采用合成纤维帘线的子午线轮胎的弯曲强度和压缩强度非常低，所以只包括合成纤维帘线的子午线轮胎的侧面具有非常差的物理性能，由此降低了子午线轮胎的控制稳定性。
为了避免该合成纤维帘线的上述缺点，由于钢帘线具有稳定性、导热性和弹性优异以及动态能量损耗相对较低的优点，所以可以使用钢帘线来代替合成纤维帘线。但是，当只使用钢帘线来代替合成纤维帘线时，因为钢帘线的重量相对较高，所以不能实现子午线轮胎的重量降低，因此降低了客车的燃油效率。另外，钢帘线具有以下缺点。
详细地说，由于轮胎在驾驶期间的反复弯曲和压缩，所以在胎体中所使用的钢帘线的材料疲劳会迅速增大，并且因为由在构成钢帘线的钢丝之间的摩擦引起的钢帘线的磨损现象，所以该钢帘线的强度会降低。另外，钢联下具有比合成纤维帘线更高的弯曲强度，它在其侧面处具有相对较高的强度，但是对由在轮胎和路面之间的接触引起的振动敏感，由此降低了驾驶舒适性。
换句话说，即使钢帘线在客车子午线轮胎的胎体中的使用会改善子午线轮胎的控制稳定性并且降低了子午线轮胎的转动阻力，但是由于钢帘线的弯曲强度相对较高，所以当将包括该钢帘线的子午线轮胎应用于客车上时，驾驶舒适性降低。
最近已经进行了许多研究从而研制出这样一种钢帘线，它通过改变施加给胎体帘线的钢丝的直径或强度从而改善了耐疲劳性和耐久性。为此，日本专利特许公开No.SHO.58-221703A披露了一种子午线轮胎，它包括具有由直径为0.08-0.15mm的超细丝构成的钢帘线的胎体。但是，上述专利其缺点在于，该钢帘线具有3×3的多股结构，它是通过将三根细丝捻成一股并且再将这三股捻成一股来生产出，从而即使使用细丝来生产该钢帘线也增加了该钢帘线的直径。在这一点上，细丝以点接触的方式相互接触，从而导致磨损现象，由此降低了该子午线轮胎的耐久性。
为了避免上面的缺点例如由于钢帘线的3×3多股结构而由在细丝之间的点接触引起的磨损现象，日本专利特许公开No.SHO.62-137202A披露了一种钢帘线，它具有包括1-5根直径为0.15-0.25mm的钢丝的单股结构。但是，日本专利特许公开No.SHO.62-137202其缺点在于，因为由于每根钢丝的直径相对较大而导致耐疲劳性较差，所以难以将该钢帘线应用于客车子午线轮胎的胎体上，并且因为橡胶于钢帘线接触不充分，所以在钢帘线和橡胶之间的附着力相对较低。
发明内容
因此，本发明已经考虑到在使用合成纤维帘线来加强客车子午线轮胎的胎体时所出现的缺点，并且本发明的一个目的在于提供一种用来加强轮胎胎体的具有超细钢丝的钢帘线以及一种使用该钢帘线的客车子午线轮胎。在这一点上，将采用超细钢丝生产出的直径为0.5mm或更小的钢帘线应用于轮胎胎体上以防止该子午线轮胎重量增大。另外，将构成钢帘线的外鞘细丝的直径调节成小于构成钢帘线的芯部细丝的直径，从而使得橡胶能够令人满意地与钢帘线接触同时抑制磨损现象，由此与普通子午线轮胎相比改善用于高速驾驶的子午线轮胎的耐疲劳性和耐久性，并且不会降低该子午线轮胎的强度。
上述目的是通过提供这样一种用来加强轮胎胎体的钢帘线来实现的，该钢帘线具有一种1+n结构，它包括多根彼此捻为一体的直径为0.14mm或更小的超细钢丝，并且它按照预定的图案嵌在顶板中。
从下面的详细说明中并且结合附图将更加清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中图1为一子午线轮胎的局部剖视图；并且图2为顶板的剖视图。
具体实施例方式
现在参照这些附图，其中在这些不同附图中使用了相同的参考标号来表示相同或相似的部件。
根据本发明具有用来加强轮胎胎体的超细钢丝的钢帘线是通过将多根超细钢丝捻成一股来生产出的，并且其直径为0.2-0.5mm或更小。在这一点上，用于加强轮胎胎体的钢帘线其特征在于，其强度比合成纤维帘线的强度高得多，它几乎不会受热变形，并且因为它包括超细钢丝，所以它具有与合成纤维帘线几乎相同的挠性。另外，钢帘线按照预定的图案嵌入在轮胎胎体中，并且用来生产出根据本发明的客车子午线轮胎。
在这一点上，将本发明的钢帘线的直径调节为0.5mm或更小以便降低包括该钢帘线的轮胎胎体的重量，同时防止在使用钢帘线代替直径为0.6-0.8mm并且单位重量为0.2-0.4g/m的传统人造丝帘线时钢帘线的耐疲劳性和驾驶舒适性降低。另外，当钢帘线的直径小于0.2mm时，难以拉伸和搓捻该钢丝，并且该钢帘线的剪切强度降低。因此，优选的是，钢帘线的最小直径为0.2mm。
另外，根据本发明的钢帘线必须按照预定图案嵌入在顶板中以便生产出根据本发明的子午线轮胎。这时该图案包括两个参数“橡胶规格比”和“橡胶间隙比”。下面将对橡胶规格比和橡胶间隙比进行说明。
另外，本发明的钢帘线其特征在于，将多根直径为0.04-0.14mm的超细钢丝搓捻形成一种1+n(n＝4至7)的结构并且在这些超细钢丝之间不会有点接触，从而钢帘线其直径为0.2-0.5mm，单位重量为0.8g/m或更小并且剪切强度为25-35kgf。在这一点上，包围着一根芯部细丝的外鞘纤维的直径小于芯部细丝的直径。
为此，为什么要限制钢丝的直径和外鞘细丝的数量的原因如下。
钢丝的更小直径使得钢丝的耐疲劳性和挠性更高，因此优选的是降低钢丝的直径以便改善轮胎胎体的重要物理性能例如耐疲劳性和挠性。但是，当钢丝的直径小于0.04mm时，即使改善了耐疲劳性，该轮胎胎体的剪切强度也降低，从而降低了耐久性并且加长了钢丝的加工时间，由此导致生产成本增加并且生产率降低。
另一方面，当钢丝的直径大约0.14mm时，则难以搓捻超细钢丝以生产直径为0.5mm或更小的钢帘线，并且钢帘线的重量增加，从而增加了该子午线轮胎的重量。同样，子午线轮胎的侧部反复弯曲并且延伸，从而降低了钢帘线的耐疲劳性，因此该钢帘线变得不适合用作客车胎体的加强材料。
另外，当在搓捻多根直径为0.04-0.14mm的超细钢丝的过程中包围着应用于钢帘线的单根芯部细丝的外鞘细丝的数量为三根或更少时，每根钢丝的直径必须增加以便赋予该钢丝所要求的拉伸强度。因此，钢帘线的耐疲劳性降低，并且妨碍了轮胎的重量降低。另一方面，当包围着单根芯部细丝的外鞘细丝的数量大于7根时，芯部细丝的直径相对增大以降低芯部细丝的耐疲劳性。由此，降低了子午线轮胎的耐久性，并且钢帘线的弯曲强度不理想地增大，从而导致驾驶舒适性降低。
这时，优选的是，每个外鞘细丝的直径小于芯部细丝的直径，以便使得橡胶能够理想地与具有1+n结构的钢帘线接触，其中钢丝以线接触的方式而不是点接触的方式相互接触，以便改善在钢帘线和橡胶之间的附着力。在芯部细丝为扭绞平带的情况下，可以在不增加芯部细丝的单位重量的情况下增大芯部细丝的直径，由此提高了橡胶理想地与钢帘线接触的可能性。
另外，优选的是，钢帘线的剪切强度为25-35kgf以便改善钢帘线的物理性能同时降低钢帘线的重量。由此，顶板的厚度降低，从而降低了该子午线轮胎的重量。例如，当钢帘线的剪切强度小于25kgf时，该钢帘线的耐久性降低。在这一点上，钢帘线的直径必须增大以便防止钢帘线的耐久性降低。另一方面，当钢帘线的剪切强度大于35kgf时，钢帘线的脆性增大，从而导致对钢帘线的弯曲和延伸的抵抗力降低。
因此，优选的是，钢帘线由含有0.8-1.6wt％碳的钢制成以便生产出其剪切强度为25-35kgf的钢帘线。当碳含量小于0.8wt％时，无法获得理想的剪切强度。当碳含量大于1.6wt％时即使获得所要求的剪切强度，钢帘线的脆性也增大，因此由于钢帘线的弯曲和延伸而导致该钢帘线的耐疲劳性迅速降低。
根据本发明客车子午线轮胎包括具有直径为0.2-0.5mm的钢帘线的胎体。下面，将对包括该胎体的子午线轮胎进行详细说明。
参照图2，本发明的多根钢帘线21以规则的间隔按照这样一种方式嵌入在顶板22上，使得这些钢帘线21设置在顶板22的垂直中央处。这时，该顶板22由两块相互贴在一起的板构成。在这一点上，橡胶的规格比(g/D)为200-500％，这被定义为构成顶板22的橡胶的厚度(g)与每根钢帘线21的直径(D)的比例。另外，橡胶的间隙比(s/D)为60-250％，这被定义为在相邻钢帘线21之间的间隔(s)与每根钢帘线21的直径(D)的比例。
在这一点上，橡胶规格比和橡胶间隙比为影响钢帘线嵌入在顶板上以控制胎体的物理性能的临界参数。当橡胶规格比小于200％时，包围着钢帘线的橡胶厚度非常低，从而降低了在钢帘线和橡胶之间的附着力，由此降低了该胎体的耐久性。另一方面，当橡胶规格比大于500％，则在钢帘线和橡胶之间的界面面积由于橡胶在驾驶过程中的内在蠕变特性而过度增大，因此这些界面被弱化。因此，钢帘线很容易与橡胶分开，并且因为要使用大量橡胶来生产该子午线轮胎，所以不能实现该子午线轮胎的重量降低。
同样，当橡胶间隙比小于60％时，相邻钢帘线之间的间隔变窄，从而虽然钢帘线的布置变得稍微不均匀，但是也导致钢帘线很容易与橡胶分离。另外，胎体的弯曲强度不期望地增大，从而降低了驾驶舒适性。另一方面，当橡胶间隙比大于250％时，相邻钢帘线之间的间隔变宽，因此不能充分加强该胎体。具体地说，附着在胎体内表面上并且在子午线轮胎中与空气直接接触的内衬很容易插入到胎体中，从而增大了流进胎体中的空气量。因此，该子午线轮胎容易撕裂并且降低了驾驶舒适性。
已经对本发明进行了概述，可以参照实施例对本发明获得进一步的理解，该实施例在这里仅仅用于例举说明，并且除非特别说明否则不能用来进行限定。
实施例按照这样一种方式将6根直径为0.12mm的外鞘细丝搓捻，使得这些外鞘细丝螺旋地包围着直径为0.13mm的芯部细丝，由此生产出根据本发明的直径为0.37mm的钢帘线。换句话说，将外鞘细丝放在双搓捻机的支架上，其中在其内侧和外侧两次搓捻这些外鞘细丝，然后按照双搓捻工艺搓捻以便螺旋地包围着芯部细丝。在这一点上，通过将含有0.86％C的高碳钢拉拔成条状细丝来生产出外鞘细丝，并且如在制造外鞘细丝的情况中一样，通过拉拔相同的高碳钢来生产出芯部细丝。另外，如此进行搓捻，从而实现6mm的股间距。
将普通的客车子午线轮胎(255/40R17)与根据本发明的子午线轮胎进行比较，结果在表1中所示。在这一点上，普通的子午线轮胎包括两个作为带束层的具有钢帘线的带状体以及两片作为胎体的具有人造丝人造合成纤维帘线的胎体帘布层。但是，根据本发明的子午线轮胎包括一片胎体帘布层，其中嵌入有具有1×0.13+6×0.12(6S)的钢帘线。
表1
1EPI(每英寸的端部)每单位英寸的顶板内，嵌入在顶板中的帘线数量2耐久性(ECE R-30)在YR速度条件(340m/小时)下，子午线轮胎损坏所需时间3防转性在气压为2.0kgf/cm2并且驾驶速度为80km/小时的条件下测量出的防转性4PRO(子午线脱出)使用与圆度的偏离估计出的PRO从表1中可以看出，本发明的子午线轮胎具有比普通子午线轮胎高得多的橡胶规格比。因此，即使本发明的子午线轮胎的钢帘线的重量比普通子午线轮胎的人造丝人工合成纤维帘线的重量大，本发明子午线轮胎的重量与传统子午线轮胎相比也降低5％或更多。另外，根据本发明的子午线轮胎的耐久性和控制稳定性相对较高。
而且，具有本发明的钢帘线的两片胎体帘布层可以用于客车之外的其它机动车的轮胎，并且改善了平稳行驶性能，该性能被定义为在轮胎被刺破时汽车以预定速度行驶预定时间的能力。
从上面的说明中可以看出，本发明提供了一种用于客车的钢帘线，它即使比普通合成纤维帘线更重，也具有改善的物理性能例如剪切性能和耐久性。在这一点上，包括钢帘线的胎体的厚度降低，从而导致轮胎重量降低。另外，本发明的钢帘线其优点在于，在不降低驾驶舒适性的情况下改善了轮胎的耐久性，由此节约了客车的维护成本。
上面按照例举的方式对本发明进行了说明，但是要理解的是，所使用的术语只是用于说明而不是进行限定。在上面教导的启示下可以对本发明作出许多改进和改变。因此。要理解的是，可以按照在这里具体说明的方式以外的方式来实施本发明。
权利要求
1.一种用来加强轮胎胎体的具有超细钢丝的钢帘线，它具有包括多根相互搓捻在一起的钢丝的1+n结构，n为2至9，该钢帘线包括一根直径为0.04-0.14mm的芯部细丝；以及4至7根外鞘细丝，每根外鞘细丝的直径为0.04-0.14mm，它们围绕芯部细丝被螺旋搓捻，其中所述钢帘线其直径为0.2-0.5mm，并且芯部细丝和外鞘细丝由钢丝制成。
2.如权利要求1所述的钢帘线，其中所述芯部细丝的直径大于每一根外鞘细丝的直径。
3.如权利要求1所述的钢帘线，其中所述钢帘线的剪切强度为25-35kgf。
4.如权利要求1所述的钢帘线，其中所述钢丝由含0.8-1.6wt％C的钢制成。
5.一种客车子午线轮胎，它使用具有超细钢丝的多根钢帘线来加强胎体，该轮胎包括胎体，所述胎体包括直径为0.2-0.5mm的钢帘线；以及顶板，其中，每根钢帘线具有包括5-8根相互搓捻在一起且直径为0.04-0.14mm的钢丝的1+n结构，n为4至7，并且这些钢帘线如此嵌入在顶板中，使得橡胶规格比为200-500％，所述橡胶规格比被定义为构成顶板的橡胶的厚度与每根钢帘线的直径的比例，并且橡胶间隙比为60-250％，所述橡胶间隙比被定义为在相邻钢帘线之间的间隔与每根钢帘线的直径的比例。
6.如权利要求5所述的子午线轮胎，其中构成每根钢帘线的芯部细丝的直径大于构成每根钢帘线的外鞘细丝的直径。
7.如权利要求5所述的子午线轮胎，其中每根钢帘线的剪切强度为25-35kgf。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种钢帘线，它具有相互搓捻在一起的直径为0.04－0.14mm的超细钢丝以便加强轮胎胎体，还提供一种使用该钢帘线的客车子午线轮胎。该钢帘线包括一根直径为0.04－0.14mm的芯部细丝和4－7根螺旋搓捻在芯部细丝周围的直径为0.04－0.14mm的外鞘细丝。这时，该钢帘线其直径为0.2－0.5mm并且剪切强度为25－35kgf。另外，每根外鞘细丝其直径小于芯部细丝的直径，并且芯部细丝和外鞘细丝由钢丝制成。该子午线轮胎包括设有钢帘线和顶板的轮胎胎体，并且钢帘线如此嵌入在顶板中，从而橡胶规格比为200－500％并且橡胶间隙比为60－250％。该钢帘线具有改善的物理性能，从而降低了该胎体的厚度，由此导致该子午线轮胎的重量降低。另外，改善了该子午线轮胎的控制稳定性和耐久性，由此降低了客车维护成本。
文档编号B60C9/20GK1648330SQ20041010454
公开日2005年8月3日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者李秉虎, 林承镐, 申晟浩, 孙锋荣, 金锡皓, 林东珉 申请人:弘德钢丝绳株式会社, 锦湖轮胎株式会社