CN115404709B - 一种钢丝帘线、其生产方法及轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝帘线、其生产方法及轮胎,钢丝帘线由多根钢丝捻制而成,钢丝中至少一根具有形变以使帘线具有不平整的表面形貌,不平整的表面形貌位于帘线轴向的相同位置,相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径;本申请设计的帘线不平整的表面形貌位于帘线轴向的相同位置,不平整的表面形貌打破了帘线圆周方向上钢丝的均匀支撑状态,在帘线后续消除应力过程中,帘线很难保持其原有的圆形截面形态,因此可生产出扁平结构的帘线;由于本申请通过不平整的表面形貌生产扁平帘线,生产过程可控、方便;通过使不平整的表面形貌总是置于帘线的一侧或两侧还提高了帘线的渗胶率。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝帘线技术领域,具体涉及一种钢丝帘线、其生产方法及轮胎。
背景技术
汽车轮胎在行驶过程中对轮胎的性能要求较高,尤其是对轮胎带束层的帘线有取向性的要求,一般情况下都是希望轮胎径向上,钢帘线的刚度小,挠性增加,柔软性增加,从而在通过一些不平整的路面时具有较好的舒适性;然而在轮胎轴向上,希望带束层帘线的刚度增大,从而使轮胎在转弯时的滞后性降低,提高转向性能,实现汽车操控性的提升。
常规的钢帘线在圆周方向上基本都具有相同的性能,因此,不能实现轮胎带束层这种差异性的需求。而具有不同方向性能的帘线均需要进行特殊的加工方法。US5223060A专利中提到了一种05结构的扁平钢帘线,其实现方法是生产出较为松散的帘线,或钢丝间隙较大的帘线在帘线附胶后,通过橡胶的挤压与填充,实现帘线截面在橡胶中的变化,从而使帘线在橡胶中形状为扁状,此种帘线的控制难度较大,橡胶的挤压和填充并不是一个可控的过程。
如何提供一种具有较高渗透率,且便于生产的帘线,是我们研究的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢丝帘线、其生产方法及轮胎,以解决现有技术中扁平帘线渗透率差及生产过程不可控的问题。
为达到上述目的,本发明是采用下述技术方案实现的:
第一方面,本发明公开了一种钢丝帘线,由多根钢丝捻制而成,所述钢丝中至少一根具有形变以使所述帘线具有不平整的表面形貌,所述不平整的表面形貌位于所述帘线轴向的相同位置,所述相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径。
进一步地,所述帘线为1×n结构的帘线、1+n结构的帘线或层状结构的帘线,所述层状结构的帘线的最外层钢丝数量为n;其中,n≥5。
进一步地,所述帘线的解捻钢丝中至少存在一根钢丝具有周期性的复合波形,所述复合波形包括第一波形及叠加在所述第一波形上的第二波形。
进一步地,单位帘线长度上的每根所述解捻钢丝在横截面上投影中,由第二波形产生的不平滑的曲线所在的方位均相同。
进一步地,单位捻距长度上,所有解捻钢丝的第二波形位置将沿帘线轴向方向依次排列。
进一步地,所述帘线解捻钢丝中所有的钢丝均具有周期性的复合波形。
进一步地,所述不平整的表面形貌在所述帘线横截面上的投影所占的范围为 0°~180°。
进一步地,所述不平整的表面形貌在所述帘线横截面上的投影所占的范围为 0°~120°。
进一步地,所述长径与所述短径的比值范围为1~1.546。
进一步地,所述长径与所述短径的比值范围为1~1.394。
第二方面,本发明公开了一种第一方面所述的钢丝帘线的生产方法,包括:
使钢丝接受周期性的变形处理,从而使所述钢丝在经过捻股机捻制后具有周期性的复合波形;
使至少一根变形处理后的钢丝与其它钢丝捻合成帘线;在捻合过程中,将钢丝中的周期性波形沿所述帘线轴向的相同位置设置,所述相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线轴向的相同位置具有不平整的表面形貌。
第三方面,本发明公开了一种轮胎,包括第一方面所述的钢丝帘线。
有益效果:本申请设计的帘线不平整的表面形貌位于帘线轴向的相同位置,不平整的表面形貌打破了帘线圆周方向上钢丝的均匀支撑状态,在帘线后续消除应力过程中,帘线很难保持其原有的圆形截面形态,因此可生产出扁平状的帘线,该扁平状指的是帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径;由于本申请通过不平整的表面形貌生产扁平帘线,生产过程可控、方便;通过使不平整的表面形貌总是置于帘线的一侧或两侧还提高了帘线的渗胶率。
附图说明
图1为本发明1×5结构帘线的一种横截面形貌图;
图2为本发明1×5结构帘线的另一种横截面形貌图;
图3为本发明1×5结构帘线的的侧视图;
图4为常规帘线其解捻后一个捻距上各钢丝形貌的示意图;
图5为本发明帘线其解捻后一个捻距上各钢丝形貌的示意图;
图6(a)、图6(b)分别为本发明1×5结构帘线不平整表面形貌的俯视图及横截面形貌图;
图7(a)、图7(b)分别为本发明1×6结构帘线不平整表面形貌的俯视图及横截面形貌图;
图8(a)、图8(b)分别为常规帘线解捻后一根钢丝的形貌示意图及其在横截面上投影示意图;
图9(a)、图9(b)分别为本发明帘线解捻后一根钢丝的形貌示意图及其在横截面上投影示意图;
图10为本发明1×5结构的帘线,每根解捻钢丝在横截面上投影示意图;
图11为本发明帘线所使用的生产装置示意图;
图12为图11中变形装置中一对变形齿结构示意图;
图13(a)、图13(b)分别为本发明变形装置的示意图及处理后钢丝的放大图;
图14(a)、图14(b)分别为帘线解捻钢丝及其长度的计算示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
实施例1
如图1至图10所示,一种钢丝帘线,由多根钢丝捻制而成,钢丝中至少一根具有形变以使帘线具有不平整的表面形貌,不平整的表面形貌位于帘线轴向的相同位置,相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径。
本申请设计的帘线不平整的表面形貌位于帘线轴向的相同位置,不平整的表面形貌打破了帘线圆周方向上钢丝的均匀支撑状态,在帘线后续消除应力过程中,帘线很难保持其原有的圆形截面形态,因此可生产出扁平结构的帘线,该扁平帘线指的是帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径;由于本申请通过不平整的表面形貌生产扁平帘线,生产过程可控、方便;通过使不平整的表面形貌总是置于帘线的一侧或两侧还提高了帘线的渗胶率。
在一些进一步地实施例中,帘线解捻钢丝中至少存在一根钢丝具有周期性的第二波形,该周期性的第二波形叠加在周期性的第一波形上,如图4所示,第二波形与第一波形在一个捻距内可称为一种复合波形,在进一步地实施例中,帘线所有的解捻钢丝均具有周期性的第二波形。常规帘线中的解捻钢丝中,仅有一种波形,相邻的波峰之间或相邻的波谷之间的距离就是帘线的捻距长度T。
帘线表面不平整的形貌以及不平整形貌在横截面上投影是由所组成的钢丝的第二波形形貌所决定的。如图8(a)、图8(b)所示,常规帘线中的解捻钢丝,钢丝在横截面上的投影为圆形;本发明中的帘线解捻钢丝在横截面上投影为具有不平滑曲线的圆形,如图9(a)、图9(b)所示。
本发明中的帘线,单位帘线长度上的每根解捻钢丝,在横截面上投影中,不平滑的曲线所在的方位均相同。例如1×5结构的帘线,单位帘线长度上每根解捻钢丝的形貌如图3所示,这五根解捻钢丝的形貌在帘线上的表现则是在帘线表面形成了不平整的表面形貌,每根解捻钢丝在横截面上投影如图10所示。
本发明中的帘线,如1×5结构的帘线,单位捻距长度上,所有解捻钢丝的第二波形位置将沿帘线轴向依次排列,如图5中所示。
本发明的帘线可以为1×n结构的帘线、1+n结构的帘线或层状结构的帘线,层状结构的帘线的最外层钢丝数量为n;其中,n≥5。如图7(a)、图7(b)所示,本发明还提供了一种1×6结构的帘线的侧视图及横截面形貌图。
进一步地,不平整的钢丝表面形貌在帘线横截面上的投影所占的范围为0°~180°;进一步,不平整的钢丝表面形貌在帘线横截面上的投影所占的范围为 0°~120°。在一些1×5或1+5结构帘线的实施例中,帘线横截面上的长径与短径的比值范围为为1~1.394。在一些1×6或1+6结构帘线的实施例中,帘线横截面上的长径与短径的比值范围为1~1.46。
仍以1×5结构的帘线进行详细说明,如图1或图2所示为帘线结构为1×5时,其横截面的形貌图,帘线横截面上长径为D2,短径为D1,图3为本发明中帘线的侧视图。图5为本发明中的扁平结构帘线其解捻后一个捻距上各钢丝形貌的示意图,图中标记了每根钢丝中第二波形所处的位置。实际情况中,钢丝解捻形貌中的第二波形更为复杂。
在本申请中,所提到的扁平结构帘线指的使帘线在横截面上具有不一致的长短径。
图6(a)、图6(b)为扁平结构帘线上不平整表面形貌的俯视图,以及不平整表面形貌在帘线横截面上的投影,不平整的表面形貌投影即指AB长度在横截面圆周上的投影。投影角度α满足0<α<180°,AB同时也是解捻钢丝上第二波形的长度。
图7(a)、图7(b)为另一种形式扁平结构帘线上不平整表面形貌的俯视图,以及不平整表面形貌在帘线横截面上的投影,不平整表面形貌投影即指CD长度在横截面圆周上的投影,投影角度α满足0<α<120°,其中CD同时也是解捻钢丝上第二波形的长度。
投影角度α的计算方法如下,如图13(a)、图13(b)所示,在一定张力的前提下,一般为钢丝破断力的20%,测量预变形后钢丝波形的波长E,则α=360×E/L。
以1×5×0.30的扁平结构帘线为例,通过选用不同的变形齿可以获得搓捻前不同周期变形的钢丝,捻制后得到的帘线各性能指标见下表1。
表1
以1×6×0.30的扁平结构帘线为例,通过选用不同的变形齿可以获得搓捻前不同周期变形的钢丝,捻制后得到的帘线各性能指标见下表2。
表2
从表1和表2中的数据可以明显看出,本发明中的帘线与现有技术中的帘线相比,表现出较好的渗胶率性能和帘线不同方向上的弯曲刚度性能差异。虽然,帘线的强度会存在降低的风险,但风险可以通过相应的手段进行避免,例如通过调整变形齿的齿形,增大钢丝变形的波高与波长,降低钢丝在周期预变形过程中的弯曲半径,从而降低预变形钢丝在搓捻后的强度损失。预变形波长的增大会使搓捻后帘线不平整表面形貌AB的长度增加,如图6中的AB段,从而增加了α的角度。本申请提供的帘线还降低了断裂伸长率。
仍以1×5×0.30的扁平结构帘线为例,按照本发明中的制造方法捻制后得到的帘线各性能指标见下表3。
表3
从表3中的数据显示,本发明中帘线与现有技术中的扁平结构帘线相比,帘线表面不平整的表面状态所产生的机械咬合作用使发明具有较高的粘合抽出力。
实施例2
本申请还公开了钢丝帘线的生产方法,该方法包括如下步骤:使钢丝接受周期性的变形处理,从而使所述钢丝在经过捻股机捻制后具有周期性的复合波形;使至少一根变形处理后的钢丝与其它钢丝捻合成帘线;在捻合过程中,将钢丝中的周期性波形沿所述帘线轴向的相同位置设置,所述相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线轴向的相同位置具有不平整的表面形貌。通过该方法可生产出实施例1中公开的帘线。
在本申请中,至少一根变形处理后的钢丝与其它钢丝捻合成帘线,在该方式中,其它钢丝可以为经过本申请中周期性变形处理后的钢丝或者是没有经过变形处理的钢丝。
进一步地,使钢丝接受周期性的变形处理是指在长度方向上接受周期性的变形处理,周期长度可以为0.5L或L。其中,L为帘线解捻钢丝的长度。
本发明中钢丝周期性变形,其实现方法为依靠具有周期性排布的部分齿形结构的变形装置1进行变形处理,如图11至图13所示。
帘线表面不平整的形貌的范围受变形装置1齿形的控制,当齿形较大时,得到的第二波形长度越长,则变形区域在帘线横截面上投影所占角度越大。同时,当变形齿形较大时,钢丝受到的弯曲变形的曲率半径相对较大,使钢丝在搓捻后,不会增加钢丝在捻制过程中的破断力损失,与常规帘线相比,破断力基本无差别。
如图14(a)、图14(b)所示,帘线解捻钢丝的长度L的计算方法为
其中:T为捻距,D为帘线的直径,不规则帘线直径的D取最大直径和最小直径的平均值,d为钢丝的直径。
类似的,一种1×n结构的帘线或一种1+n结构的帘线,或一种层状结构的帘线,最外层的钢丝数量为n,n≥5,均可以按照上述方式进行生产。
图11为本发明中扁平结构帘线生产的实施办法示意图,帘线从各放线单元中出线后,经过钢丝预变形装置1从而使各钢丝产生周期性的预变形,然后经过捻合点搓捻在一起。图12为变形装置1的其中一对变形齿(包括上变形齿11和下变形齿12)结构示意图,其实际变形齿的对数可根据需要变形的钢丝数量进行设置。由于组成帘线的各钢丝中,第二波形位置的周期性控制,使得钢丝搓捻成帘线时,各钢丝上的第二波形有规律的排列在帘线的一侧方向上,形成不平整的帘线表面形貌,同时使帘线在后续使用校直器进行应力消除过程中,在该方向上形成扁平结构。
实施例3
基于实施例1提供的钢丝帘线,本申请还提供了一种具有实施例中钢丝帘线的轮胎。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种钢丝帘线,由多根钢丝捻制而成,其特征在于,多根所述钢丝具有形变以使所述帘线具有不平整的表面形貌,所述不平整的表面形貌位于所述帘线轴向的相同位置,所述相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线在横截面上具有数值不等的长径和短径;
所述帘线的解捻钢丝中多根钢丝具有周期性的复合波形,所述复合波形包括第一波形及叠加在所述第一波形上的第二波形;单位捻距长度上,所有解捻钢丝的第二波形位置将沿帘线轴向方向依次排列。
2.根据权利要求1所述的钢丝帘线,其特征在于,所述帘线为1xn结构的帘线或层状结构的帘线,所述层状结构的帘线的最外层钢丝数量为n;其中,n≥5。
3.根据权利要求1所述的钢丝帘线,其特征在于,单位帘线长度上的每根所述解捻钢丝在横截面上投影中,由第二波形产生的不平滑的曲线所在的方位均相同。
4.根据权利要求1所述的钢丝帘线,其特征在于,所述帘线解捻钢丝中所有的钢丝均具有周期性的复合波形。
5.根据权利要求1所述的钢丝帘线,其特征在于,所述不平整的表面形貌在所述帘线横截面上投影角度α的范围为0<α<180°。
6.根据权利要求5所述的钢丝帘线,其特征在于,所述不平整的表面形貌在所述帘线横截面上投影角度α的范围为0<α<120°。
7.根据权利要求1所述的钢丝帘线,其特征在于,所述长径与所述短径的比值范围为1~1.546。
8.根据权利要求7所述的钢丝帘线,其特征在于,所述长径与所述短径的比值范围为1~1.394。
9.一种权利要求1-8任一项所述的钢丝帘线的生产方法,其特征在于,包括:
使钢丝接受周期性的变形处理,从而使所述钢丝在经过捻股机捻制后具有周期性的复合波形;
使多根变形处理后的钢丝与其它钢丝捻合成帘线;在捻合过程中,将钢丝中的周期性波形沿所述帘线轴向的相同位置设置,所述相同位置为一个或相对称的两个,以使所述帘线轴向的相同位置具有不平整的表面形貌。
10.一种轮胎,其特征在于,包括权利要求1-8任意一项所述的钢丝帘线。
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