DE69923947T2

DE69923947T2 - Stahlseil zur Verstärkung von Gummi und Luftreifen

Info

Publication number: DE69923947T2
Application number: DE69923947T
Authority: DE
Inventors: Yong Shick Yusung-gu Taejon-shi Han
Original assignee: Hankook Tire Co Ltd
Current assignee: Hankook Tire and Technology Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2019-08-03
Also published as: US6189309B1; JP2000256977A; JP3808668B2; DE69923947D1; EP1035249A3; EP1035249A2; KR100296075B1; CN1266121A; EP1035249B1; KR20000059557A; CN1272503C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gummi und Reifen verstärkendes Stahlseil, das besser von Gummi durchdrungen werden kann, insbesondere ein Stahlseil zur Verstärkung von Reifen und anderen Gummiprodukten, das eine Drillkonstruktion aufweist und eine aus drei Drähten bestehende Innenschicht, eine aus acht Drähten bestehende Zwischenschicht, eine aus dreizehn Drähten bestehende Außenschicht und eine schraubenförmige Umhüllung umfasst, die so ausgebildet sind, dass in das Stahlseil Gummi leicht eindringen kann, wodurch ein besseres Eindringen von Gummi in das Stahlseil erreicht wird.
Für Gummi und Reifen verstärkende Stahlseile, die aus mehreren gewundenen Drähten gebildet werden, können verschiedene Konstruktionen verwendet werden. Beispielsweise sind Stahlseile mit dreischichtiger Drillkonstruktion, die drei gewundene Drahtschichten umfasst, bekannt. Solche Stahlseile mit dreischichtiger Drillkonstruktion werden für Lastwagen- und Busreifen verwendet.
Einen repräsentativen Standard für ein dreischichtiges Stahlseil stellt eine "1 × 3 + 9 + 15 + U"-Konstruktion dar. Bei einem solchen dreischichtigen Stahlseil mit "1 × 3 + 9 + 15 + U"-Konstruktion umfasst ein eine innere Drahtschicht bildender Kern drei Drähte, die in eine bestimmte Richtung gewunden sind. Eine den Kern umgebende Zwischenschicht umfasst neun gewundene Drähte, die eng am Kern anliegen. Eine die Zwischenschicht umgebende Außenschicht umfasst fünfzehn gewundene Drähte, die eng an der Zwischenschicht anliegen. Eine schraubenförmige Umhüllung, die einen einzigen gewundenen Draht umfasst, umgibt die Außenschicht.
Die drei Drähte der Innenschicht werden zusammen gewunden. Die Zwischenschicht wird gebildet, indem neun Drähte in die gleiche Drillrichtung wie die Innenschicht gewunden werden, aber mit einer anderen Drilllänge als diejenige der Innenschicht. Zur Bildung der Außenschicht werden fünfzehn Drähte, die den gleichen Durchmesser wie diejenigen der Zwischenschicht aufweisen, verdrillt, wobei die Drillrichtung derjenigen der Zwischenschicht entgegengesetzt ist und die Drilllänge sich von derjenigen der Zwischenschicht unterscheidet. Die schraubenförmige Umhüllung wird in eine Richtung gewunden, die derjenigen der Außenschicht entgegengesetzt ist.
Bei einem solchen Stahlseil ist jedoch wenig oder gar kein Zwischenraum zwischen den Drähten der Außen- und Zwischenschicht. Aus diesem Grund kann kaum Deckgummi in das Stahlseil eindringen, was zu einem schlechten Haftvermögen in Bezug auf Gummi führt. Des Weiteren können aufgrund des unzureichenden Eindringens des Deckgummis in das Stahlseil zwischen den Drähten des Stahlseils Hohlräume vorhanden sein. Solche Hohlräume bilden Kanäle für in das Stahlseil eindringende Flüssigkeiten oder Salze. Wenn dann ein Reifen, für den das Stahlseil verwendet wird, immer wieder durchgebogen wird, kann das Stahlseil schnell korrodieren. Dies führt zu einer geringeren Lebensdauer des Reifens.
Darüber hinaus befinden sich die Drähte dieses Stahlseils in Punktberührung oder instabiler Linienberührung miteinander. Aus diesem Grund reiben die Drähte des Stahlseils so aneinander, dass es schnell zu Korrosionsermüdung kommen kann. Diese Korrosionsermüdung wird Reibkorrosion genannt. Diese Reibkorrosion bewirkt eine geringere Lebensdauer des Reifens. Bei der Innen- und Zwischenschicht des Stahlseils befinden sich die Drähte in instabiler Linienberührung miteinander, da diese Schichten zwar die gleiche Drillrichtung aber eine unterschiedliche Drilllänge aufweisen. Im Fall der Außenschicht und der schraubenförmige Umhüllung befinden sich der Draht bzw. die Drähte jeder Schicht aufgrund unterschiedlicher Drillrichtung und Drilllänge dieser Schichten in Punktberührung mit denjenigen der darunter liegenden Schicht.
Bei der Herstellung eines solchen Stahlseils werden die Innenschicht, die Zwischenschicht, die Außenschicht und die schraubenförmige Umhüllung separat gedrillt. Mit anderen Worten, die Herstellung dieses Stahlseils erfordert gewöhnlich vier Bearbeitungsschritte. Dies führt zu höheren Herstellungskosten.
In US-4 158 946 A ist ein Metallseil beschrieben, das alle Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Die Schrift US H 1505 M beschreibt ein Stahlseil, bei dem die Drähte der Zwischenschicht zusammen mit den Drähten der Innenschicht verdrillt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme gemacht. Daher besteht eine Aufgabe dieser Erfindung darin, ein Stahlseil zur Verstärkung von Reifen und anderen Gummiprodukten zu schaffen, das aus mehreren Schichten gewundener Drähte gebildet ist, zwischen denen sich Hohlräume befinden, die es ermöglichen, dass in das Stahlseil Gummi leicht eindringen kann, wodurch ein besseres Eindringen von Gummi in das Stahlseil sowie eine Verringerung der Reibkorrosion erreicht wird, wobei gleichzeitig die Anzahl der für die Herstellung des Stahlseils erforderlichen Drillsschritte verringert wird und somit die Herstellungskosten gesenkt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch Schaffung eines Stahlseils nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere Aufgaben und Aspekte dieser Erfindung gehen hervor aus der folgenden Beschreibung von Ausführungen, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen
1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Stahlseils, das eine "1 × 3/8 + 13 + U"-Drillkonstruktion aufweist, und
2 einen an der Linie A-A von 1 vorgenommenen Querschnitt.
In 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Stahlseil mit "1 × 3/8 + 13 + U"-Drillkonstruktion gezeigt. 1 zeigt eine Draufsicht und 2 einen an der Linie A-A von 1 vorgenommenen Querschnitt. Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Stahlseil 1, das eine "1 × 3/8 + 13 + U"-Drillkonstruktion aufweist, eine Innenschicht 2, eine Zwischenschicht 3, eine Außenschicht 4 und eine schraubenförmige Umhüllung 5. Die Innenschicht 2 umfasst drei gewundene Drähte 2a, die Zwischenschicht 3 acht gewundene Drähte 3a, die Außenschicht 4 dreizehn gewundene Drähte 4a und die schraubenförmige Umhüllung 5 einen einzigen gewundenen Draht. D. h. das Stahlseil 1 weist fünfundzwanzig Drähte auf, die die Drähte 2a, 3a, 4a und 5 umfassen.
Die Innenschicht 2, Zwischenschicht 3, Außenschicht 4 und schraubenförmige Umhüllung 5 werden dadurch gebildet, dass ihre Drähte mit Drahtdurchmessern, Drilllängen, und Drillrichtungen, die folgenden Gleichungen genügen, gewunden werden 0,15 mm ≦ d1, d2, d3 ≦ 0,35 mm d1 – 0,02 mm ≦ d2 ≦ d1 + 0,02 mm d2 – 0,02 mm ≦ d3 ≦ d2 + 0,02 mm d4 = 0,12~0,25 mm p1, p2 = 5,0~18,0 mm(vorausgesetzt, p1 und p2 sind gleich groß) p3 = 10,0~25,0 mm,undp3 = p1, p2 p4 = 3,0~10,0 mmk1, k2, k4 = rechts oder links (vorausgesetzt, k1, k2 und k4 sind gleichgerichtet)
k3 = rechts oder links (vorausgesetzt, k3 ist entgegengesetzt zu k1, k2 und k4)
wobei d1, d2, d3 und d4 den Drahtdurchmesser der Innenschicht 2, der Zwischenschicht 3, der Außenschicht 4 und der schraubenförmigen Umhüllung 5 repräsentieren, p1, p2, p3 und p4 die Drilllänge der Innenschicht 2, der Zwischenschicht 3, der Außenschicht 4 und der schraubenförmigen Umhüllung 5 repräsentieren und k1, k2, k3 und k4 die Drillrichtung der Innenschicht 2, der Zwischenschicht 3, der Außenschicht 4 und der schraubenförmigen Umhüllung 5 repräsentieren.
Zur Bewertung des erfindungsgemäßen Stahlseils, das die obige Konstruktion aufweist, wurden die physikalischen Eigenschaften einer Stahlseilprobe, die unter Anwendung der in Tabelle 1 wiedergegebenen Bedingungen gebildet wurde, zusammen mit denjenigen einer Vergleichsprobe, bei der es sich um ein herkömmliches Stahlseil mit "1 × 3 + 9 + 15 + U"-Drillkonstruktion handelte, gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 1

* IS/ZS/AS/SU: Innenschicht/Zwischenschicht/Außenschichtlschraubenförmige Umhüllung

Tabelle 2
Für das erfindungsgemäße "1 × 3/8 + 13 + U"-Stahlseil 1 werden Drähte aus Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,70 bis 0,96 Gewichtsprozent verwendet. Der Kohlenstoffstahl wird gezogen. Das gezogene Produkt wird dann mit Messing beschichtet, damit dieses ein besseres Haftvermögen in Bezug auf Gummi erlangt. Zuletzt wird das erhaltene Produkt noch einmal gezogen, um die erwünschten Drahtdurchmesser zu erhalten.
Wie in 1 und 2 gezeigt, werden bei der Stahlseilkonstruktion der vorliegenden Erfindung zwischen den Drähten der Zwischenschicht 3 und der Außenschicht 4 Zwischenräume 6 gebildet. Aufgrund dieser Zwischenräume 6 kann Deckgummi bis zu den Außenseiten der Drähte 2a der Innenschicht 2 in das Stahlseil eindringen. Natürlich kann der Deckgummi auch leicht zwischen die Drähte der Zwischenschicht 3 und der Außenschicht 4 eindringen. Dadurch wird das Haftvermögen des Stahlseils 1 in Bezug auf Gummi bedeutend verbessert. Wie aus den Tabellen 1 und 2, die die Daten und physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen "1 × 3/8 + 13 + U"-Stahlseils und des herkömmlichen "1 × 3 + 9 + 15 + U"-Stahlseils wiedergeben, hervorgeht, weist das erfindungsgemäße Stahlseil bei schwierigen Bedingungen, z. B. bei hohen Temperaturen oder dem Vorhandensein von Salz, ein deutlich besseres Haftvermögen in Bezug auf Gummi auf als das herkömmliche Stahlseil. Daher verleiht das erfindungsgemäße Stahlseil den Reifen, für das es verwendet wird, eine längere Haltbarkeit.
Da die Drähte 2a und 3a der Innenschicht 2 und Zwischenschicht 3 die gleiche Drilllänge und Drillrichtung aufweisen, befinden sie sich in annähernd vollständiger Linienberührung miteinander. Dies bewirkt eine Verringerung der Reibkorrosion zwischen der Innenschicht 2 und der Zwischenschicht 3. Bei der Herstellung des herkömmlichen Stahlseils werden zwei Drillschritte ausgeführt; bei der Stahlseilkonstruktion der vorliegenden Erfindung jedoch nur einer, da die gleiche Drillrichtung verwendet wird. Diese Verringerung der Anzahl der Bearbeitungsschritte führt zu niedrigeren Herstellungskosten.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Stahlseil zur Verstärkung von Reifen und anderen Gummiprodukten geschaffen, das eine Drillkonstruktion aufweist und eine aus drei Drähten bestehende Innenschicht, eine aus acht Drähten bestehende Zwischenschicht, eine aus dreizehn Drähten bestehende Außenschicht und eine schraubenförmige Umhüllung umfasst, wobei zwischen den Drähten der Zwischenschicht und der Außenschicht Zwischenräume gebildet sind, so dass in das Stahlseil Gummi leicht eindringen kann. Aufgrund dieser Konstruktion weist das Stahlseil ein besseres Haftvermögen in Bezug auf Gummi auf, so dass die Lebensdauer von Reifen, für die das Stahlseil verwendet wird, verlängert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Drähte der Innenschicht und Zwischenschicht die gleiche Drilllänge und Drillrichtung auf, so dass sie sich in annähernd vollständiger Linienberührung miteinander befinden. Daher wird die Reibkorrosion zwischen der Innenschicht und der Zwischenschicht des Stahlseils bedeutend verringert, wenn ein Reifen, für den das Stahlseil verwendet wird, wiederholt durchgebogen wird. Infolgedessen wird eine Verlängerung der Lebensdauer des Reifen erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem die Anzahl der Drillschritte der Innenschicht und Zwischenschicht auf einen reduziert, da die Drähte der Innenschicht und Zwischenschicht die gleiche Drilllänge und Drillrichtung aufweisen. Für diesen Drillvorgang werden bei herkömmlichen Konstruktionen zwei Bearbeitungsschritte benötigt, da für die Innenschicht und Zwischenschicht eine unterschiedliche Drilllänge verwendet wird. Daher wird eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht.
Zur Veranschaulichung wurden zwar die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung beschrieben; der Fachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Austauschmaßnahmen möglich sind, ohne den Rahmen dieser Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.

Claims

Stahlseil mit dreischichtiger Drillkonstruktion, das eine Innenschicht, eine Zwischenschicht, eine Außenschicht und eine schraubenförmige Umhüllung umfasst, wobei die Drillrichtung der Innen- und Zwischenschicht die gleiche und die Drillrichtung der Außenschicht entgegengesetzt ist, wobei – die Innenschicht 3 Drähte umfasst, die mit einer Drilllänge von 5 bis 18 mm verdrillt sind, – die Zwischenschicht 8 Drähte umfasst, – die Außenschicht 13 Drähte umfasst, die mit einer Drilllänge von 10 bis 25 mm, die diejenige der Innen- und Zwischenschicht überschreitet, verdrillt sind, und – die schraubenförmige Umhüllung einen einzigen Draht umfasst, der sich um die Außenschicht herumwickeln lässt, um ein Aufdrehen des Stahlseils zu verhindern, und dieser Draht in einer Drillrichtung, die derjenigen der Außenschicht entgegengesetzt ist, gewunden ist und eine Drilllänge von 3 bis 10 mm aufweist, so dass das Stahlseil besser von Gummi durchdrungen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die 8 Drähte der Zwischenschicht zusammen mit den Drähten der Innenschicht und mit einer Drilllänge, die so großist wie diejenige der Innenschicht, verdrillt sind, wobei die Zwischenschicht im Querschnitt kreisförmig ist.
Stahlseil nach Anspruch 1, bei dem die Innen-, Zwischen- und Außenschicht sowie die schraubenförmige Umhüllung folgenden Gleichungen genügen 0,15 mm ≦ d1, d2, d3 ≦ 0,35 mm d1 – 0,02 mm ≦ d2 = d1 + 0,02 mm d2 – 0,02 mm ≦ d3 ≦ d2 + 0,02 mm d4 = 0,12~0,25 mm wobei d1, d2, d3 und d4 den Drahtdurchmesser der Innen-, Zwischen- und Außenschicht sowie der schraubenförmigen Umhüllung repräsentieren.