[发明专利]带有椭圆钢丝的椭圆钢绳

说明书

技术领域

本发明涉及用于加强橡胶制品的具有椭圆形横截面的钢绳。

背景技术

由芯部和外层构成的具有椭圆形横截面的钢绳其优点在于刚度大于横截面为圆形的钢绳。在椭圆钢绳的不同方向上存在不同的刚度，并且该特征将导致在将这种椭圆钢绳用于加强橡胶轮胎时具有良好的操控性、驾驶舒适性或驾驶稳定性。在与椭圆钢绳的长轴垂直的方向上，其刚度减小并且挠性增大，从而能够很容易接受任何障碍物例如鹅卵石。在椭圆钢绳的长轴方向上，其刚度增大并且挠性减小，从而导致在发生弯曲时稳定性更好。另外，由横截面为椭圆形的钢绳加强的橡胶层将比由横截面为圆形的钢绳加强的橡胶层更薄。

通常，为了获得具有椭圆形横截面的钢绳，采用扁钢丝作为在钢绳中的芯部。

EP0264145披露了包括扁钢丝作为芯部的具有拉长横截面的钢绳。扁钢丝其宽度和厚度的比值至少为2。这样的缺点在于，扁钢丝在制造期间会出现机械性能降低，例如抗疲劳强度降低并且拉伸强度降低。制造该扁钢丝的方式是采用通过成型模具冷拉拔圆钢丝的方式或者采用冷轧的方式。这样钢丝的横截面将从圆形变为扁形。由于在扁钢丝的四个角部上的应力集中，钢丝的机械性能在从圆形到扁形的成型过程期间将降低很多。最终扁钢丝的抗疲劳强度差是最终钢绳的缺点。

另一种生产具有椭圆形横截面的钢绳的方法是，根据椭圆形的几何特征布置圆钢丝，例如JP-A-09-268485。这样的缺点在于，由这种钢绳加强的层仍然很厚，制造该钢绳的工艺不是很容易实施，并且生产成本很高。

WO93/01375披露了用于加强混凝土结构的钢绳。该钢绳具有椭圆形横截面，并且以椭圆钢丝作为芯部。由于该钢绳的高拉伸率并且对于加强混凝土的刚度要求，在该钢绳中的钢丝的直径应该较大，大于1mm或甚至大于10mm。而且，钢丝的碳含量较低，甚至低于0.2％。并且钢丝没有设置金属涂层例如黄铜。该专利申请文献披露了具有这种结构的钢绳可以用于加强混凝土结构。由于碳含量低并且直径大，所以该钢绳不适用于加强橡胶制品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的那些缺点。

本发明还有一个目的在于提供在不同方向上具有不同刚度的钢绳。

本发明还有一个目的在于提供由钢绳加强的橡胶制品。

根据本发明，用于加强橡胶制品的具有椭圆形横截面的钢绳具有m+n的结构，其中m为芯部钢丝的数量并且为1至4，n为外层钢丝的数量并且为4至15，在m为1时不扭绞芯部钢丝，或者在m为2至4时不扭绞钢丝并且平行排列，将外层钢丝围绕着芯部钢丝扭绞，并且芯部钢丝具有椭圆形横截面，而在外层中钢丝具有圆形横截面。在钢绳中的钢丝其碳含量不小于0.60％。

为了获得在不同方向上具有不同刚度的钢绳，将钢绳制成为椭圆钢绳。“椭圆钢绳”指的是其横截面为具有主轴和副轴的椭圆形的钢绳，并且主轴长于副轴。“主轴”指的是椭圆的最大直径，并且“副轴”指的是椭圆的最短直径。主轴和副轴是在其端部位于形状的这些尖端期间根据穿过中心和两个焦点的直线测量出的。

根据本发明，椭圆钢绳是紧实的。钢绳的中央填充有芯部钢丝。留下很少空间填充橡胶，这与专利文献JP07-197388A相当不同。对于专利文献JP07-197388A而言，在钢绳中央留有填充橡胶的空间。对于本发明而言，在钢绳的中央的空间很小。将橡胶填充到钢绳中央不是本发明的主要目的。

椭圆钢绳具有m+n结构，m为芯部钢丝的数量，而n为外层钢丝的数量。为了获得这种椭圆钢绳，芯部钢丝为椭圆钢丝，并且外层钢丝为圆形钢丝。另外，为了使得椭圆钢绳的副轴更短，在m为1时不扭绞芯部钢丝，或者在m为2至4时不扭绞钢丝，并且将它们平行布置，将外层钢丝围绕着芯部钢丝扭绞。

芯部钢丝为椭圆钢丝。“椭圆”钢丝与“扁”钢丝不同。“椭圆”指的是具有平滑闭合曲线的椭圆形，并且它具有主轴和副轴，而且主轴长于副轴。“扁”指的是在边缘处的两根平行直线和两根弧形线。扁钢丝的横截面与椭圆形横截面完全不同。由于在扁钢丝的四个角部处的应力集中，钢丝的机械性能在从圆到扁的成型过程期间将降低很多。最终钢丝的抗疲劳强度较差将导致最终钢绳的缺点。但是椭圆钢丝不存在这种问题。由于从圆到椭圆的转变比从圆到扁的转变更平滑，所以椭圆钢丝的应力集中在制造期间比扁钢丝更小，因此最终椭圆钢丝其机械性能好于扁钢丝，即抗疲劳强度好。

对于扁钢丝的情况对于具有矩形横截面的钢丝而言更是这样。该横截面具有两个平行长直线和两根平行短直线。在横截面的四个角部中的应力集中甚至比在扁钢丝中的应力集中更明显。