CN1160790A - 加强金属索和含该索的充气轮胎的制造方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种索，包括第一对和第二对线(2a，2b)。绞扭器(16)以与转轮(5)的旋转方向相反的方向并以转轮转速的两倍的速度旋转，把转轮的双重绞合作用在线(2a，2b)中的内部扭曲应力中和掉。在每个绞合节距中，只有在负载不超过5公斤的牵引状态下，索(1)有至少一个正截面，在此截面中至少一股线(2a，2b)与相邻的线中至少一股分离开，从而使进行橡胶浸渍的步骤变得容易。该索最好被用作轮胎的带结构中的加强件。

Description

加强金属索和含该索的充气轮胎的制造方法及装置
本发明涉及特别用于制作以弹性材料为基体的复合物品(具体地说用于充气轮胎)的一种加强金属索，该索包括关于该索的纵向伸展轴线被绞合在一起的多股基元线，在牵引负载不超过5公斤的任何牵引条件下，该索在绞合节距的范围内都有至少一个右截面设有至少一个入口，使得弹性材料可以进入到索截面的里面。
本发明也涉及用来制作所述索的一种方法，所述方法包括如下步骤：对多股线进行预成形，使这些线沿着其纵向有一个永久弯曲；靠绕索的纵轴进行双螺旋绞合，把这些线绞合在一起。
本发明还涉及制作所述索的一种装置，所述装置包括：一个支承结构；一个与该支承结构连接的转轮，可以驱动它按照一根给定的轴线旋转；按照与转轮的旋转轴线重合的一根振荡轴线可振荡地连接到支承结构上的一个吊舱；在运行上被装在所述吊舱上的输送装置，由各自的供应卷轴输送出多股线，所述线沿着一个绞合路径(此路径的端部段与转轮的旋转轴线相重合，它的中心段与所述旋转轴线分离开)被引导到转轮上；至少一个预成形器，在运行上此预成形器与吊舱相接合，并在绞合路径的第一端部段的同一上游的一部分上对线起作用。
特别设想所述的索用于制作汽车的轮胎部件，比如轮胎胎壳和/或例如皮带线网层，该金属索也可以容易地用来制作其它物品，比如高压流体的管道，皮带，传送带，或任何其它以弹性材料为基础的复合材料。经常用作对弹性材料制作的物品进行加强的结构的这些金属索通常包括多股线，把这些线关于与该索的纵向伸展方向重合的一根轴线螺旋形地绞合在一起。通常，由一种被称为双绞合型的绞合机器制作这种类型的索，该机器设有一个在运行上与一个支承结构相接合的转轮，它可以被马达装置驱动旋转，该机器还设有按照与转轮的旋转轴线重合的一根轴线可振荡地连接到支承结构上的一个所谓吊舱。该吊舱携带着多个供应卷轴，在这些卷轴上预先缠绕上了线，通过适当的输送和引导装置把这些线抓住，并沿着一条预先确定的绞合路径引导到转轮上。这一绞合路径的第一端部段与转轮的旋转轴线重合，它的中心段在转轮上阶跃，从而与旋转轴线分离开，并且它的第二端部段又与上述旋转轴线重合。
在两个接续的步骤中，转轮的旋转在绞合路径的端部段产生线的绞合，结果，形成该金属索，这种绞合是按照一种螺旋形缠绕节距进行的，该节距取决于在转轮的旋转速度与由于通常在绞合机器的下游运行的收集装置直接作用到所得到的索上的作用而施加到线上的拉动速度之间存在的关系。
通常，在进行绞合之前，使金属线通过一个对这些线本身进行永久弯曲的预成形装置，对这些线进行一个预成形步骤，为的是有助于接着以螺旋形设置这些线，从而确保索在结构上的紧凑。
前面已经说明：为了消除当金属索被引到轮胎或弹性材料制作的另一种物品中之后索可能受到不希望的腐蚀现象的危险，最重要的是，应该用该索本身被结合在其中的弹性材料把制作索的线在其整个表面上完全涂覆。
随着索的结构上的复杂性的增加，上述结果变得更难以实现，即使当索只有少数的线(这一解决方案由于它所包含的重量轻，而在汽车轮胎的生产技术中有特殊意义)时，也不容易得到上面的结果。
所述困难来自这样一个事实：为了给索以必要的几何和结构的稳定性，经常使线彼此紧密地接触，从而把在索中沿纵向伸展的一个或更多个封闭的空腔封闭起来。在通常对索进行橡胶浸渍的步骤中，弹性材料显然不容易达到这些腔。
例如由于在轮胎结构中进行切割或穿孔或由于任何其它原因，当水汽或其它外部的物质可能穿透进所述空腔时，不可避免地出现线的快速腐蚀过程，损害索的结构上的耐用性和整个轮胎的结构上的耐用性。
企图解决这一问题，已经提出了所谓“膨胀的”金属索，在这种索中在进行橡胶浸渍的步骤中总保持线(通常数量为三根到五根)彼此分离开，用已知的过程实现这一点，这些过程使施加到该索上的牵引负载保持在不超过5公斤的数值。
本申请人的意大利专利No.1099869给出了这些索的一个示例。
这样，得到了把线完全用橡胶浸渍的效果，但是这种类型的索有某些使用上的问题：在制作轮胎的过程中当索受到强的拉伸应力时和当轮胎行驶时，这些线也保持彼此分离开，这种状态产生该索整体的不希望的几何和结构上的不稳定性，这对轮胎的工况十分不利。
另外，提出了这样的索，它们也有少数的线，在这些线中把至少一股变形，从而获得一个断线过程，比如在美国专利No.5020312所描述的那些索。
这样，使得沿着索的纵向伸展方向至少在两股相邻的线之间不可能有连续的接触，从而在所述两股线之间保持分离开的区域，这就是在该股线的每个之字形弯曲部分用来接纳进行橡胶浸渍的材料的开口。
在这种类型的索中存在的缺点是耐疲劳的能力下降，结果使轮胎的质量水平下降。
最后，已经提出了采用所谓双直径的索，这种索设有两对线，在这些线中一对的每股直径与另一对的每股直径适当地不同。
在这一方面，发表物RD22404指出：这种索由上述双绞合型的通常绞合机器得到，这种索使得重要的中心空腔(该空腔在设有四或五股相同直径的线的索的内部形成)被尺寸小得多的两个相对的空腔所取代，这两个空腔更容易被用来进行橡胶浸渍的弹性材料所充满。
尽管有这种尺寸的减小，所述空腔在所有的情况下对外界都是关闭的。这种状态使得难以让弹性材料穿透进索截面的内部。
专利EP0168857公布了一种金属索，为了制作这种索，把一对直径相同的线和直径比第一对的直径小的第二对线，在通过一个圆形的预成形头(在那里第一和第二对线沿着特定的路径，被送去相对于彼此以适当不同的方式进行预成形)之后，输送到常规的内部收集的绞合机器中。
这样获得的索有以相互接触的方式螺旋形绞合在一起的一对直径较大的线，而第二对线中的每根被插入到第一对的两根线之间，并平行于后者地伸展，同时保持与这些线适当分离开。
这样，消除了在索的横截面上存在封闭了的空腔，结果，确保了在进行橡胶浸渍的步骤中用所采用的弹性材料把线完全涂覆。然而，在使用条件下当索受到拉伸应力时，较小直径的线也保持与那些直径较大的线分离开，像在膨胀的索中一样，这将造成索整体的一定的几何和结构不稳定性，所述的不稳定性是不希望的。
还有，非常难以在索的纵向伸展方向上的每一点给索以一个严格和规则的几何构形，这是由于所采用的特定类型的预成形器确保了在索中的线的相互定位不变，但是较小直径的线离开较大的线的距离在索的纵向伸展方向上的不同点随机地改变，不论是在静止的条件下还是在索的使用条件下都是这样。
按照本发明，发现：通过采用辊型预成形器并在预成形器的上游设置一个绞扭器(此装置适合用来对线进行一个准备步骤，该步骤包括接续的绞合和不绞合操作)，可以得到在横截面上有以随机的次序设置的线的成品索，在这种索中，在静止的条件下(即在牵引力小的条件下)，对于每个节距都有至少一个弹性材料的进口，从而确保了在进行橡胶浸渍的步骤中对线完全涂覆，而在同时消除了线在预成形器上通过所产生的内部的扭曲应力，从而得到基本上没有内部应力的索，使得半成品的后面的制作操作和/或包含所述索的物品的制作变得容易；后来，在对所制作的物品进行橡胶硫化的过程中和物品的实际使用过程中，该索受到高(比在对索进行橡胶浸渍的步骤中所采用的拉伸应力高)的拉伸应力，每股线与至少另外的两股线相接触，从而使索有一个被封闭的和紧凑的结构，并有极好的几何稳定性。
具体地说，本发明涉及特别用于以弹性材料为基体制作的复合物品的一种加强金属索，其特征在于在任何牵引负载不超过5公斤的牵引状态下，在一个绞合节距的范围内，至少有一个带有至少一个进入口的正截面，使得弹性材料可以进入到索的截面的里面，而在使用时，当牵引负载超过5公斤时，在索的任何正截面的每股线都与其它线中的至少两股紧密地接触，把所述进入口消除掉，并使该索自身的结构紧凑。
更详细地说，所述的索包括有一个给定的直径的第一对线和直径比第一对线的直径小的第二对线。
按照本发明，在静止状态(牵引负载不超过5公斤)下和在工作状态下，所述的索在一个绞合节距中所包括的任何部分都有至少一个正截面，在此截面中第二对线相对于连接第一对线的中心的方向位于同一侧，并且至少有一个正截面，在此截面中第二对线相对于连接第一对线的中心的所述方向位于相对着的两侧。
也实现了：随着所施加的牵引负载逐渐由0公斤变化到5公斤，在一个和同一个正截面中第二对线交替地由相对于连接第一对线的中心的方向都位于同一侧的状态过渡到相对于所述方向分别位于相对着的两侧的一种状态。
最好，第一对线的直径为0.20毫米到0.40毫米，而第二对线的直径为0.12毫米到0.30毫米，所述线最小直径与最大直径之间的差为0.02毫米到0.10毫米。
在一种优选的解决方案中，所述的索在静止状态下的最大直径为1.15毫米到1.27毫米，最小直径为0.48毫米到0.54毫米。
提供制作上述索的一个方法也是本发明的一个目的，其特征在于在进行预成形步骤之前，使线受到一个绕其轴线的扭曲作用，其大小基本上等于在绞合步骤中在线上的产生的双绞合的大小。
这样，所述绞合步骤的作用在线中造成的扭曲应力被消除，从而可以在没有所述内部扭曲应力的状态下把所述的线送去进行预成形的步骤，进行预成形步骤时所述线相对于彼此以侧面挨着侧面的关系平行地设置。
有利的是：靠使平行并以彼此共平面的关系设置的单股线取各自的预成形路径(这些路径的每个有一个特定的曲率半径)进行预成形。
用来制作所述索的一种装置也是本发明的整体部分之一，其特征在于它包括至少一个绞扭器，可操作地装在所述吊舱上，并在预成形器的上游在线的一部分上对所述线中的至少一股起作用，使这些线受到绕其纵轴的一个预先的扭曲作用，目的是把被所述转轮在绞合过程中所产生的双绞合作用在线中造成的内部扭曲应力基本上中和掉。
有利的是：该绞扭器包括：一个与所述吊舱固定地接合的支承框架；一个旋转框架，它可以按照一根旋转轴线旋转地与固定框架相接合，该旋转轴线基本上与把线送到预成形器的送料路径的一段相重合；以及一对缠绕辊，它们可以旋转地由旋转框架支承，它们可按照各自平行的轴线旋转，接续地一次或多次以各自相反的方向把所述线缠绕在第一和第二缠绕辊上；驱动装置，它使旋转框架以与转轮的旋转方向相反的旋转方向旋转。
最好，所述驱动装置在运动关系上把旋转框架与转轮连接起来，从而把使旋转框架旋转的驱动与使所述转轮旋转的驱动关联起来。
更详细地说，该驱动装置以转轮的旋转速度的两倍的速度驱动绞扭器。
按照本发明的另一特点，所述预成形器有多个预成形座，适当地设置这些座中的每一个，用来可操作地与各自的线相接合。
更详细地说，该预成形器为一个惰轮，所述预成形座为在所述辊上形成的圆周槽。
所述圆周槽中的每一个基本上与相应的线的直径一样宽，并且有半圆形的底部，底部的轴线与其它圆周槽的底部的轴线为共面的关系。
在另一方面和一个不同的方面，本发明也涉及包括用上述类型的索加强的结构件的一种充气轮胎，
按照本发明，由对一个优选实施例的详细描述将使另外的特点和优点变得更加清楚，该实施例关于特别用于制作以弹性材料为基体的复合物品的一种加强金属索以及适用来制作这种索的过程和装置。下面，将参考着以非限制性的示例的方式给出的附图进行这一描述，在附图中有：
图1为用来制作按照本发明的金属索的一种装置的示意性侧视图，部分为剖面图；
图2为图1所示的装置的顶视图；
图3为作为本发明的装置的一部分的绞扭器装置的侧视图，部分为剖面图，并相对于前面二图为放大了的图；
图4为在按照本发明的装置中采用的辊型预成形器的放大图；
图5为一个比较表，其中每一横行对应于施加到索上的一个给定的牵引负载值，每个竖列对应于索的一个给定的横截面，对应于五个列的那些横截平面被包括在一个和相同的绞合节距中。
具体地参考图，整体地用1表示的是一根按照本发明的加强金属索，它被特别用于制作以弹性材料为基体的复合物品，具体地说用于汽车的充气轮胎。在一种本质上已知的方式中，用于汽车轮的轮胎包括一个复曲面形状的有一个隆起部分的轮胎胎壳，两个在轴向上相对着的侧壁，这两个侧壁在径向上的一个内部位置终止于相应的轮胎边，该轮胎边用来把轮胎固定在一个相应的安装轮箍上，所述轮胎边中的每一个都由至少一根环形的金属索加强，通常称之为胎缘填充芯，所述轮胎胎壳包括至少一个用橡胶浸渍的纤维线网层，该线网层的端部绕着所述胎缘填充芯折转，还包括可供选择的其它加强部件，比如用橡胶浸渍的胶织件，窄条和带。所述轮胎胎壳还有一个胎面带，它被设置成隆起的方式，并被模制成一种凸起的图案，把此图案设计成当轮胎在行驶时与路面相接触，胎壳还有一个带结构，它被夹在所述胎面带与所述至少一个胎壳线网层之间，并包括一个或多个用橡胶浸渍的纤维窄条，这些窄条用织物或金属索加强，这些加强用的织物或金属索在相应的窄条中相对于轮胎的圆周方向有不同的倾斜。
在一种本质上也是已知的方式中，金属索1包括多股线2a，2b，它们最好由碳含量为0.65％到0.95％的钢制成，它们绕索的纵轴螺旋形绞合在一起。更具体地说，在本发明的一个优选的解决方案中，第一对线2a的直径最好在0.20毫米与0.40毫米之间，而第二对线2b直径最好在0.12毫米与0.30毫米之间，并且在任何情况下它们的直径都比第一对线2a的直径小。
在每对中，线也可以有不同的直径，但最好直径相同；在本发明的一个适宜的实施例中，这些直径分别为0.30毫米和0.25毫米。
较大直径线与较小直径线的直径差在0.01与0.28毫米之间，最好在0.02与0.10毫米之间，更可取的是在0.03与0.05毫米之间。
在详细分析按照本发明的索1的特性和结构特点之前，下面先描述用来制作该索的过程和装置。
具体参见图1和2，用来制作加强金属索1的装置整体地用3表示。在一种本质上已知的方式中，这一装置包括一个支承结构4，一个转轮5被可旋转地连接在该结构上，一个马达6或类似装置可以驱动该转轮旋转。一个所谓吊舱7也可相对转轮5的旋转轴线摆动地连接到该支承结构4上，与多个供应卷轴8与此吊舱可操作地接合，至少有所述线2a，2b之一被缠绕在每个卷轴上。
一个适当的退绕装置9与卷轴8相结合，在示意图中只是部分地示出了该退绕装置，这是因为它在本质上是已知的和常规的，该装置可操作地装到吊舱7上，适当地引导来自卷轴8的线。
也是以一种本质上已知的方式，线2a，2b在由吊舱7出来之后按照一个给定的绞合路径被引导到转轮5上，沿着该路径，与收集装置(此装置未被示出，这是由于它是已知的，并且对于本发明的目的而言不重要)在该索上产生的一种拉动作用相结合，由马达6施加到转轮5上的旋转的作用制作出索1。
更详细地说，绞合路径包括与转轮5的旋转轴线重合的第一端部段10a，它基本上被限制在与吊舱7为一体的第一静止中间齿轮11和与转轮5为一体的第一转动中间齿轮12之间。沿着所述第一端部段10a，由于被所述转轮驱动而处于转动状态的第一转动中间齿轮12的作用，线2a，2b受到绕转轮5的旋转轴线的第一螺旋形扭曲。
在第一转动中间齿轮12的下游，线2a，2b为在转轮5上伸展的绞合路径的一个中心段10b，它处于相对转轮的旋转轴线径向相间的位置，从而使其跨过吊舱7，直到与转轮本身整体连接的第二转动中间齿轮13。
该绞合路径最后有与转轮5的旋转轴线重合的第二端部段10c，它在第二转动中间齿轮13与第二静止中间齿轮14之间伸展。在此第二端部段中，由于被转轮5驱动而处于转动状态的第二转动中间齿轮13的作用，线发生第二螺旋形扭曲，这样完成了索1的制作，由于所述收集装置的作用，所述索被逐渐由第二静止中间齿轮14拉开。
转轮5的旋转速度(最好在每分钟2000与6000转之间)与索1的拉动速度(线2a，2b的拉动速度，最好在每分钟60与250米之间)之间的关系确定了绞合节距值，即在成品索1中线2a，2b被螺旋形地绞合在一起的那个节距。在本发明的一个优选的解决方案中，这一绞合节距被保持在3毫米与50毫米之间，最好在6毫米与30毫米之间，具体地等于16毫米。
一个预成形器15可操作地沿着线2a，2b在吊舱7中的路径设置，更严格地说，是在第一静止中间齿轮11的上游，该件主要包括一个惰轮，该轮沿着垂直于线2a，2b的输送方向的轴线设置。以10°至180°，最好为60°的角度将线2a，2b绕在预成形器15上，从而使其形成永久弯曲，这有助于下一步绞合加工。
然而，按照本发明，由于在线的绞合路径的端部段10a，10c处加到线2a，2b上的双螺旋绞合的作用，使各线2a，2b都在其绞合路径的上游(更具体地说，在第一静止中间齿轮的上游)延伸的部分受到绕各纵轴的扭力。
在单股线中绞合所引起的这些扭力(回复扭力)使得线不能正确地预成形，即不能使线仅沿其侧表面的母线形成永久弯曲。
事实上，即使沿着平行于绞合线轴线的一条线使预成形器15上的线弯曲，内部扭曲应力(所谓的回复扭力)也使所述的线变形，使其成螺旋形构形，从而实际上使线沿一根螺旋形曲线预成形。
结果是形成一条索，该索中的股线呈应力状态，这种状态妨碍胶线在预定的几何形状中平滑排布，并且一旦将索切断并固定其切割端使其处于一种空间自由的状态时，相应的股线便立即释放其中的内应力从而使索处于应变状态。
具体地说，这些应变是索端部的卷边和索端的磨损，就整个工作过程而言(特别是，对包含所述索的用橡胶浸渍的纤维进行切割操作)这些应变形成很大麻烦，并是成品上严重缺陷的来源。
因此，本发明的目的是抵消单股线中的回复扭力的作用：为此目的，按照本发明，装置3还包括一个绞扭器16，它可操作地装在吊舱7上，并且紧靠连接预成形器15的上游作用于线2a，2b的一部分上。
更具体地说，绞扭器16在预成形器15与一对相对设置的中间辊17之间运行，由各自的供应卷轴8输送的单股的线2a，2b到达中间辊。如图3最清楚地示出的那样，绞扭器16主要包括一个支承框架18，吊舱7固定地支承着该框架，并且该框架可转动地与一个旋转框架19连接。
在旋转框架19与支承框架18在端部毂形件19a处连接，一个入口通道20和一个出口通道21共轴地穿过该件，使线以这样的方式穿过这些通道即旋转框架19的转动轴线基本上与把所述线输送到预成形器的一段送料路径相重合，这就是线在所述通道20，21中的纵向伸展方向。
第一和第二自由旋转的缠绕辊22a，22b被装在旋转框架19上，这两个辊的轴线平行，且最好相对旋转框架的转动轴线的垂线稍有倾斜。
如图2所示，缠绕辊22a，22b分别与旋转框架19的转动轴线相切地设置于其两侧，并且，如图3所示，每个辊的外圆柱表面上至少有一个凹槽23a，23b。所述辊最好有多个不同的凹槽，或另外有一个带几个螺旋环的螺旋槽：然而，第一解决方案是优选的，因为在这种情况下辊表面的工作比较容易。来自相对的中间辊17的线股束穿过入口通道20沿着相应的凹槽23a缠绕到第一缠绕辊22a上，随后沿着相应的凹槽23b绕到第二缠绕辊22b上，缠绕辊22a与辊22b的旋转方向相反。这一被认作为“8字形”的路径可以根据绕所述辊有几圈而重复几次。显然，在有螺旋形凹槽的情况下，由第一辊到第二辊通过一次要在两个辊上把线股束缠绕多次(相应于螺旋形环的数目)。线股束离开第二缠绕辊22b，穿过出口通道21，到达预成形器15，线2a，2b被设置成并排平行。
驱动装置24与绞扭器16相结合，驱动装置24驱动旋转框架19使之与转轮5的旋转方向反向地旋转。具体地说，所述驱动装置24在运动关系上把绞扭器16连接到转轮5上，从而使所述转轮驱动绞扭器旋转，达到大约为转轮的转速的两倍的速度。为此目的，驱动装置24可操作地与相应的皮带轮之间的第一驱动皮带25连接，这些皮带轮未被示出是由于它们是已知的和传统的，它们被分别装到转轮5和传动轴26上，该轴可转动地支承在吊舱7中并处于一个横向偏离吊舱旋转轴线的升高的位置。第二强制驱动皮带27可操作地连接于另外的皮带轮之间，这些皮带轮被分别装到传动轴26和带有出口通道21的毂形件19a的延长部分19b上。分别与第一和第二入口皮带25，27相连接的皮带轮的尺寸比被选择成使得旋转框架19的转速基本上为转轮5的转速的两倍，或在任何情况下与转轮5的转速有适宜的关系。
跟着旋转框架19的转动，线股束2a，2b在绞扭器的入口受到一次假的绞合(表观绞合)，在绞扭器的出口把这一绞合消除掉，这样线股可再次彼此分开以便被引入在一个平面中并排平行设置的预成形器中，然而，每股线仍然受到一个绕其轴线的扭力，此扭力的大小取决于绞扭器的旋转速度。
按照本发明，已经发现，这一扭力能够有效地抵消内部的扭曲应力(回复扭力)，沿着旋转的中间辊上的绞合路径获得的双重扭力的作用把这一抵消作用传递给第一静止的中间辊11的上游的线2a，2b，从而线以基本上未被绞合的状态在预成形器上通过，并随后沿着平行于线的轴线的一根母线被预弯曲。
尽管单股线2a，2b的直径有差别但为了确保对其进行正确的预成形，在预成形器15中创造性地设置了多个预成形座28，29，每个座的形状和尺寸都与一条线一致。
如图4所清楚地示出的那样，在预成形器辊15的圆柱表面上并排平行设置的相应圆槽构成预成形座28，29，并且每个座的深度与相应的线股2a，2b的直径相关，从而使线股根据其直径偏移一个特定的曲率半径“r”。更详细地说，如图4所清楚地示出的那样，这些预成形座的宽度基本上与相应的线2a，2b的直径相对应，并且有相应的半圆形的底表面，这些底表面的曲率中心位于一个共同的平面p-p中。这样，可以用改变所述曲率半径或(最好)改变施加到线上的张力，即被其曲率半径是相等的(如已经知道的那样)一个驱动轮施加的牵引作用来控制预成形。
图5中的表示出了按照本发明制成的索1的结构特点，以及索在运行中的工况，这些图涉及由静状(与完全没有拉伸应力的状态)过渡到使用状态(与牵引负载大于5公斤的状态)的过程中施加到索上的牵引负载逐渐增加。
在这一方面，图5中的竖列“A”，“B”，“C”，“D”和“E”为在相同的绞合节距中所取的索1的各横截面，而水平的行“a”，“b”，“c”，“d”中的每一行表示在施加到索1上的一个特定牵引负载下所述截面的形状。更具体地说，行“a”为没有应力时的索1，行“b”对应于牵引负载为3公斤，行“c”表示处于5公斤牵引负载状态下的索1，而行“d”表示处于牵引负载超过5公斤的任何运行状态下的索1。如沿着行“a”比较截面“A”，“B”，“C”，“D”和“E”可以看到的那样，没有应力时的索1有按照一种随机的构形排布并且松散地绞合的线2a，2b，从而在一股线与另一股线之间留下了许多空间，因而在对索进行橡胶浸渍的步骤中，例如在制做一种用作轮胎胎壳或轮胎的皮带线网层的用橡胶浸渍的纤维时可以自由地接受所采用的混合物。
由沿着行“b”和“c”的截面“A”，“B”，“C”，“D”，“E”之间的比较可以看到，随着施加到索1上的牵引负载的增加，与具体采用的用橡胶浸渍的过程有关，例如在一台轮压机上进行，线2a，2b趋向于汇集在一起，但是，只要所施加的牵引负载不超过5公斤，在单一的绞合节距中所包括的索1的任何部分都有至少一个正截面带有一个由“1”表示的入口，使得可以接受进行橡胶浸渍的材料进入到索的内部。
当负载超过5公斤时，这是在进行硫化的过程中和产品(具体地为轮胎)的使用过程中，线2a，2b的每一股与其它线中的至少两股紧密地接触，从而把入口“1”消除掉，并使索1中结构紧凑。
因为线2a，2b被弹性材料完全涂覆起来，在对索和/或被橡胶浸渍的纤维进行橡胶浸渍的步骤中弹性材料也穿透到索的内部，所以在使用状态下在索1的线之间存在的空间“s”将被这种弹性材料完全充满，从而消除了由于水汽或其它外部物质的穿透而使索线早期腐蚀的任何危险。还有，完全用橡胶对线2a，2b浸渍可以有效地防止出现不希望的线之间相互摩擦的现象，这种现象特别是在用于轮胎制作的索中会出现。
有利的是，由于绞扭器16所施加的作用，使线2a，2b在成品索中基本上没有内扭曲应力。这样，在制作被橡胶浸渍的纤维(比如用于轮胎的轮胎胎壳线网层或皮带窄条或其它半成品)的过程中与这些内应力有关的所有问题都将被消除，首先是与索的切割操作有关的问题。在这一方面，本领域普通技术人员都知道由于所述索中的内应力，当被切割的线网层的边缘为波形或受到不希望的应变时所遇到的问题和困难。
由于线2a，2b在索的截面中随机地排布，按照本发明所选择的预成形器15的特别结构使得在索的静止状态以及特别是在使用状态都可以在一个绞合节距纵向长度的任何部分中有至少一个正截面，在此截面中第二对直径较小的线2b相对连接第一对线的中心的Z-Z方向位于同一侧，并且有至少一个正截面，在此截面中所述第二对线2b相对所述的Z-Z方向分别位于相对的两侧。
比较在列“A”，“B”，“C”，“D”，“E”中的个别截面所取的构形，也可以肯定，在所述的索中，随着所施加的牵引负载在0到5公斤的范围内逐渐改变，第二对的线2b交替地由一种状态(在此状态下相对所述方向Z-Z它们位于相同的一侧)过渡到另一状态(在此状态下相对所述方向它们分别位于相对的两侧)。
发现这一特点对于在有高负载并且强度可变的负载(如施加到使用中的轮胎上的那些负载)的使用过程中确保索的高度稳定性以及确保在个别线中作用力的平滑分布特别有效。
线的随机分布使得索的直径沿着它的纵向变化。在一种优选的解决方案中，在没有牵引负载时，使索1的最大直径为1.15毫米到1.27毫米之间，最好为1.21毫米，而它的最小直径为0.54毫米到0.48毫米之间，最好为0.51毫米。
在负载超过5公斤的牵引条件下，如所述的那样，因为所有线都处于相互接触的状态，所以只要知道所采用的各线的直径就可以容易地在数学上确定索的最大和最小直径。在按照描述中所说明的几何和尺寸参数制作出来的索中，最后的抗拉强度在674N与551N之间，例如为613N，这样的抗拉强度是与含碳量0.7和极限伸长在2.5％与3％之间的钢线相对应的：这样，可以证明，按照本发明的绞合条件与已知技术中的最好的索相比完全没有损害它的机械强度。
本发明实现了所想达到的目的。
事实上，在吊舱中的绞扭器的作用在线由绞扭器出来的那一部分把一个与沿着绞合路径所进行的双绞合所引起的扭力方向相反的一个扭力施加到该线上，从而消除了内部的扭曲应力，并使得可以对相对于彼此以共平面和平行的关系放置的线进行更规则的预成形。
所获得的索可以以极好的方式被橡胶浸渍，这是由于在静止状态下在线之间存在重要的间隙，并且由于没有内部的扭曲应力，当把采用这种索制作的纤维送去作进一步的加工时，会有较好的工况。同时，在使用条件下所谈到的索有紧凑的结构。
当例如在进行硫化的步骤中使索受到超过5公斤的牵引负载时，可以得到这样的紧凑结构，并且由于弹性材料的硫化的作用随后保持了这一紧凑结构。
这样，紧凑的结构消除了在有两对不同直径的线的已知的索中出现的结构不稳定的所有问题，在索中直径较小的线即使在使用条件下仍距另两股线有一定距离。
线2a，2b的随机的排布也消除了在已知技术中由于必须使线在索的横截面中有非常严格和确定的几何定位所带来的所有问题，从而按照本发明的索更易于制作，并且该索的几何外观可以更均匀，沿着其纵向伸展方向是一样的。
作为上面的结果，包括与本发明的索相结合的被橡胶浸渍的纤维的结构件作为加强件的轮胎改善了装配能力，半成品的相互定位更容易，因此，在进行轮胎硫化之前对轮胎胎壳进行处理的过程中结构有更高的稳定性，并且最终改善了在使用中的轮胎道路工况。
另外，在成品轮胎中，所述索显示出更高的耐疲劳能力，与进行橡胶浸渍的弹性材料的分离更少，并有更高的耐腐蚀能力，从而提高了轮胎的结构强度，延长了轮胎的使用寿命。
具体地说，所述索最好被用作轮胎中的皮带结构的一个加强件。
按照本发明的轮胎一般说来显示出如先前确定的那样的整体结构，但是具体地说，它有一个皮带结构，该结构包括两个沿径向彼此重叠起来的用橡胶浸渍的纤维窄条，这些窄条基本上与在端部相互交错排列的轮胎面一样大，这些窄条被在每个窄条中彼此平行设置并相对于轮胎的赤道平面与相邻的窄条中的金属索对称地交叉的金属索加强。
最好，在沿径向在所述那对窄条的外面的一个位置，设置热收缩材料的另一层织物索，这些另外的索以多个圈的方式缠绕在所述那对窄条上，这些圈在轴向上侧面挨着侧面放置，并取向成基本上平行于所述赤道平面的方向，即，按照通常的定义取向成0度。
更可取的是，如已经公布的那样，所述窄条的加强索是本发明的金属索，以相对于轮胎的圆周方向为18度到26度的一个角度倾斜地设置，在每个窄条中以每分米80到120根索的厚度分布。
显然，一旦理解如上所述的本发明，为了满足特别的技术要求，对技术熟悉的人将可以很容易地在与本发明有关的特点中作出所有必要的选择，变化和改型。

Claims (20)

1.用于弹性材料构成的复合物品的一种加强金属索，它包括至少两对不同直径的线(2a，2b)，这两对线被螺旋形地绕索(1)的纵轴绞合在一起，其特征在于：
在静止状态下，相应于牵引负载不超过5公斤的牵引作用，在一个绞合节距的范围内至少有一个正截面，在该截面中至少在两条所述线(2a，2b)之间有至少一个进口(1)，使得所述弹性材料可以进入到索(1)截面中，
在任何使用条件下，相应于牵引负载超过5公斤的牵引作用，在索(1)任何正截面中的每股线(2a，2b)都与其它线中的至少两股紧密地接触，把所述进入口封闭并使该索(1)在结构上紧凑。
2.按照权利要求1的加强金属索，其特征在于它包括直径相同的第一对线(2a)，以及直径相同且小于第一对线(2a)的直径的第二对线(2b)。
3.按照权利要求2的加强金属索，其特征在于在静止状态下在每个绞合节距中，至少有一个正截面，在此截面中第二对线(2b)相对于连接第一对线(2a)的中心的方向(Z-Z)位于同一侧，并且至少有一个正截面，在此截面中所述第二对线(2b)相对于连接第一对线(2a)的中心的所述方向(Z-Z)位于相对着的两侧。
4.按照权利要求2的加强金属索，其特征在于在在使用状态下每个绞合节距中，至少有一个正截面，在此截面中第二对线(2b)相对于连接第一对线(2a)的中心的方向(Z-Z)位于同一侧，并且至少有一个正截面，在此截面中所述第二对线(2b)相对于连接第一对线(2a)的中心的所述方向(Z-Z)位于相对着的两侧。
5.按照权利要求2的加强金属索，其特征在于随着所施加的牵引负载逐渐由0公斤变化到5公斤，在一个并且是同一个正截面中，第二对线(2b)交替地由一种相对于连接第一对线(2a)的中心的方向(Z-Z)位于同一侧的状态过渡到相对于所述方向(Z-Z)分别位于相对着的两侧的一种状态。
6.按照权利要求2的加强金属索，其特征在于第一对线(2a)的直径为0.20毫米到0.40毫米，而第二对线(2b)的直径为0.12毫米到0.30毫米。
7.按照权利要求6的加强金属索，其特征在于所述线(2a，2b)之间的直径差为0.02毫米到0.10毫米。
8.用来制作一种加强金属索的方法，该索特别用于弹性材料制作的复合物品，它包括螺旋形绕索的纵轴方法绞合在一起的线，所述方法包括如下步骤：
使多股线(2a，2b)沿其绕纵向预成形形成永久弯曲；
用绕索(1)的纵轴其的双螺旋形绞合把线(2a，2b)绞合在一起，
其特征在于在进行预成形步骤之前，先绕线(2a，2b)的轴线对其施加一个扭力作用，以消除由所述的绞合作用在所述线中造成的扭曲应力，从而使它们在没有所述内部扭曲应力的条件下进行预成形。
9.按照权利要求8的方法，其特征在于所述扭曲作用的大小基本上等于在进行绞合步骤的过程中在线(2a，2b)中所产生的双螺旋形绞合的大小，并且方向相反。
10.按照权利要求8的方法，其特征在于进行预成形是使被彼此平行并以共面关系设置的单股线(2a，2b)有各自进行预成形的路径，这每个路径有一个特定的曲率半径。
11.按照权利要求10的过程，其特征在于对预成形的控制是靠改变沿着各自的预成形路径施加到单股线(2a，2b)上的牵引作用力的大小。
12.用来制作加强金属索的装置，该索特别用于弹性材料制作的复合物品，该装置包括：
一个支承结构(4)；
一个与该支承结构(4)连接的转轮(5)，该转轮可按照一根给定的轴线旋转；
一个吊舱(7)，它可以按照与转轮(5)的旋转轴线重合的一根摆动轴线摆动地连接到支承结构(4)上；
可操作地装在所述吊舱(7)上的送料装置(9)，输送来自各供应卷轴(8)的多股线(2a，2b)，沿着一个绞合路径把所述线(2a，2b)引导到转轮(5)上，该绞合路径有与转轮自身的旋转轴线重合的端部段(10a，10c)和与所述旋转轴线分开的一个中心段(10b)；
至少一个操作地与吊舱(7)连接的预成形器(15)，它在绞合路径的第一端部段(10a)上游的一部分上作用到线(2a，2b)上，
其特征在于还包括至少一个绞扭器(16)，它被装在所述吊舱(7)上，并在预成形器(15)的上游在线(2a，2b)的一部分上对所述线(2a，2b)中的至少一股起作用，使每股线受到一个绕其纵轴的扭曲作用，目的是把被所述转轮(5)产生的绞合作用在所述线中所造成的内部扭曲应力消除。
13.按照权利要求12的装置，其特征在于所述绞扭器(16)包括：一个与所述吊舱(7)刚性连接的支承框架(18)；一个旋转框架(19)，它可以按照一根旋转轴线可旋转地与固定框架连接，该旋转轴线基本上与在预成形器上游所述线(2a，2b)的送料路径的一段相重合；以及一对缠绕辊，它们可按照平行的轴线旋转地由旋转框架支撑，所述线被连续地以相反的方向缠绕在第一和第二缠绕辊(22a，22b)上；驱动装置(24)，它使旋转框架(19)以与转轮(5)的旋转方向不一致的一个旋转方向旋转。
14.按照权利要求13的装置，其特征在于所述驱动装置(24)在运动关系上把旋转框架(19)与转轮(5)连接起来，从而把使旋转框架(19)旋转的驱动与使所述转轮旋转的驱动关联起来。
15.按照权利要求13的装置，其特征在于所述驱动装置(24)以转轮(5)的旋转速度的两倍的速度驱动绞扭器(16)。
16.按照权利要求12的装置，其特征在于所述预成形器(15)有多个预成形座(28，29)，适当地设置每一个座以便可操作地嵌入各线(2a，2b)。
17.按照权利要求16的装置，其特征在于所述预成形器(15)由一个惰辊组成，所述预成形座(28，29)为在所述辊上形成的圆周槽。
18.按照权利要求17的装置，其特征在于所述圆周槽(28，29)中的每一个基本上与相应的线(2a，2b)的直径一样宽，并且有半圆形的底部，底部的轴线与其它圆周槽的底部的轴线共面。
19.用于汽车轮的充气轮胎，它包括一个具有隆起部分的复曲面状的轮胎胎壳，两个轴向相对的侧壁，这两个侧壁相对轮胎边终止于径向内侧的位置，该轮胎边用来把轮胎固定在一个相应的安装轮箍上，每一个轮胎边都由至少一根环形的金属索加强，通常称之为轮缘填充芯，所述轮胎胎壳包括至少一个用橡胶浸渍的纤维线网层，该线网层的端部绕着所述胎边芯折转，轮胎胎壳还包括可供选择的其它加强部件，所述轮胎还有一个胎面带，它被设置成隆起的方式，并模铸有高起的图案，此图案在轮胎行驶时与路面相接触，轮胎还有一个带结构，它被夹在所述胎面带与所述至少一个胎壳线网层之间，并包括一个或多个用橡胶浸渍的纤维窄条，这些窄条用织物或金属索加强，这些加强用的织物或金属索在相应的窄条中相对于轮胎的圆周方向有不同的倾斜，其特征在于包括至少一个被橡胶浸渍的纤维的加强结构件，这种被橡胶浸渍的纤维与按照权利要求1到7中的任何一个的金属索结合在一起。
20.用于汽车轮的充气轮胎，它包括一个具有隆起部分的复曲面状的轮胎胎壳，两个轴向相对的侧壁，这两个侧壁相对轮胎边终止于径向内侧的位置，该轮胎边用来把轮胎固定在一个相应的安装轮箍上，每一个轮胎边都由至少一根环形的金属索加强，通常称之为轮缘填充芯，所述轮胎胎壳包括至少一个用橡胶浸渍的纤维线网层，该线网层的端部绕着所述胎边芯折转，轮胎胎壳还包括可供选择的其它加强部件，所述轮胎还有一个胎面带，它被设置成隆起的方式，并模铸有高起的图案，此图案在轮胎行驶时与路面相接触，轮胎还有一个带结构，它被夹在所述胎面带与所述至少一个胎壳线网层之间，并包括一个或多个用橡胶浸渍的纤维窄条，这些窄条在径向上彼此重叠起来，基本上与轮胎面一样大，在端部相互交错排列，用金属索加强，这些加强用的金属索在每个窄条中彼此平行地设置，并相对于轮胎的赤道平面与相邻的窄条的金属索对称地交叉起来，其特征在于所述加强索：
包括至少两对不同直径的线(2a，2b)，这两对线被螺旋形地绕索的纵轴绞合在一起，
在静止状态下，相应于牵引负载不超过5公斤的牵引作用，在一个绞合节距的范围内有一个正截面，在该截面中在所述线(2a，2b)的至少两股之间至少有一个进入口(1)使得进行橡胶浸渍的材料可以进入到索(1)截面的里面，
在任何使用条件下，相应于牵引负载超过5公斤的牵引作用，在索(1)的任何正截面中的每股线(2a，2b)都与其它线中的至少两股紧密地接触，从而将所述进入口封闭，并使该索(1)在结构上紧凑，
被以相对于轮胎的圆周方向为18度到26度的一个角度倾斜地设置，
在每个窄条中以每分米80到120根索的厚度值分布。
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