[发明专利]用于弹性体加强的单捻钢绳

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别适于加强用途的、易于制造而又有效的钢绳， 其中当所述加强部被嵌入到弹性体中时，该加强部受到重复的牵拉循 环。

背景技术

目前，同步皮带-在本领域中亦称“有齿皮带”或“传动皮带”或“正 时皮带”-不再唯一地出现在机器中(它们由于精密和大功率的传送运 动而在此备受青睐)，而且还出现在诸如车库开门装置或滑动门的日常 应用中。它们在传统缆绳或链条系统中由于操作安静而倍受喜爱。然 而在这些系统中，皮带在力量和速度方面相对缓和地加载，因而诸如 整个系统价格和耐久性等问题变得更为重要。

然而-至少对于利用钢绳加强的同步皮带-通常为过去使用的绞 合绳来说，这些绳索在成本方面确实具有缺点(“成本问题”)。事实上， 绞合绳索被组装在股绳之外，后者又首先必须被组装在钢丝之外。由 此可见，至少需要两次操作。这种绞合绳通常类型为3×3、7×3、 3+5×7、......后者公式例如表示一个包括3根细丝的芯股，这3根细 丝被缠绕到一起并被5条股绳包围，每条股绳包括单条芯线，6条外 侧线围绕着该芯线缠绕。对于上个世纪30年代末用于加强子午线轮胎 的首批钢绳来说，这类构造是典型的，并为此目的一直保持使用到上 个世纪60年代。它们在皮带，特别是同步皮带的加强方面实现了第二 次产品寿命。尤其是聚氨酯皮带主要由这种钢绳来加强。它们在此很 受欢迎，因为它们可被机械锚固到弹性基体中。实际上，例如，3×3 的钢绳具有非常粗糙的外周表面，在皮带挤压过程中聚氨酯可渗漏到 其中。在冷却之后，凝固的聚氨酯将钢绳锚固到皮带中。并且，由于 细丝在股绳中以及股绳在钢绳中的缠绕，每条细丝又都与聚氨酯相接 触。因而，施加在皮带齿上的力经由聚氨酯传递到钢绳中的所有细丝。 从而所有细丝承受近似相等的力。

然而，绞合绳确实具有某些缺点。除了它们较高的制造成本以外， 它们还倾向于具有较高的初始延伸率。事实上，这些股在绳索中充当 螺旋弹簧，导致初始时较低的力承载(引起“尺寸问题”)，这是因为它 导致同步皮带的齿间距离难以控制。该问题的一种解决方案已在WO 2005/043003中有描述，但该方案并未解决成本问题。就用于加强轮胎 的钢绳而言，成本方面的压力已导致：在降低成本中，将层状构造的 引入作为第一步，并将紧凑绳索构造作为更进一步，同样的方案也已 被试用在同步皮带中(例如见US 4158946)。为了清楚起见：层状构 造是指从芯部开始的构造-该芯部可为细丝或者简单的股绳，比如 3×1或4×1-其周围缠绕有一层细丝，该细丝的捻距(lay length)或 方向不同于芯部的捻距或方向。一个典型的例子为3+9，表示3×1的 芯股被9条细丝以不同的捻距或扭捻方向围绕。该成层工艺可重复进 行，形成诸如1+6+12或3+9+15的构造，后者仍是用于加强轮胎的很 受欢迎的钢绳。尽管这种层状钢绳的制造仍包括多于一个步骤，但细 丝的使用能够实现比股绳显著更长的机器运转时间(股绳一般较厚， 因而在机器卷轴上可卷绕更小的长度)。

通过给予所有细丝相同的捻距和方向，在单一加工步骤中将绳索 的所有细丝旋转到一起来实现最终成本的节约。这样的绳索被称为“单 捻(Single lay)”绳索。以此方式，人们可获得诸如19股紧凑绳或27 股紧凑绳的构造(这种钢绳的最早公开可能是JP-A-51-058555)，它 们分别包括19根或27根完全相同的钢丝，这些钢丝全部以相同扭捻 方式缠绕到一起。这些钢丝以“紧凑的”六角形布局来排列，并由此来 命名该结构。尽管这些“紧凑结构”除了它们有利的生产成本以外还拥 有大量的优点，比如由于细丝之间存在的线接触而引起的细丝强度的 最佳利用(与层状构造中存在的点接触相反，在层状结构中细丝彼此 交叉)，以及由此获得的更长的疲劳寿命，然而它们也遭遇“芯部迁移 问题”。芯部迁移问题发生在绳索-被嵌在弹性体中的绳索-被周期性 折弯时。由于中心细丝仅由周围的钢丝层保持-细丝之间具有相对较 低的摩擦-它们倾向于移出钢绳之外。