KR100500088B1 - 고강도보강물을갖는타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트 직경(mm)임) 이상의 인장 강도를 갖는 고 강도 와이어 필라멘트로 구성된 스틸 코드로 보강된 타이어 플라이 스톡 스트립에 관한 것이다. 타이어는 벨트 및/또는 카커스내의 플라이 스톡으로 구성된다.

Description

고 강도 보강물을 갖는 타이어
본 발명은 코드, 코드 보강된 플라이 및 차량용 레이디얼 타이어에 관한 것이다. 레이디얼 타이어는 카커스 플라이의 코드(하나의 비드에서 다른 비드로 연장됨)가 실질적으로 방사상 평면상에 놓인 타이어이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 고무를 갖는 코드 보강된 복합재로 형성된 하나 이상의 플라이의 구조체에 관한 것으로서, 상기 구조체는 바람직하게는 카커스 또는 벨트내의 하나 이상의 플라이가 타이어 회전 방향에 대해 기울어진 코드를 갖는 타이어 카커스 또는 타이어 벨트와 같이 타이어에 사용된다.
보강된 엘라스토머성 제품은 당해 분야에 잘 공지 되어 있다. 예컨대, 콘베이어 또는 유사 유형의 벨트, 타이어 등은 직물의 코드 및/또는 미세한 스틸 와이어 필라멘트 또는 스트랜드(strand)로 구성된다. 특히, 공기압 타이어에 사용된 벨트는 8개 이하의 플라이층으로 구성되되, 인접한 플라이의 코드 보강물은 타이어의 측방향 및 회전 방향 둘 다를 보강하도록 타이어의 운동 방향에 대해 기울어져 있다. 추가로, 둘 이상의 필라멘트를 갖는 단일 스트랜드 구조체 및 코드 구조체를 보강하기 위한 그 주위의 랩(wrap) 필라멘트를 갖는 다중 꼬인 스트랜드로 제조된 코드가 공지되어 있다. 몇몇의 경우에 있어서, 본원에 전문이 참고로 인용된 양수인의 특허 제 4,947,636 호에 기술된 바와 같이, 코드 구조를 단순화하기 위해 서로의 주위로 꼬이지 않고 번들(bundle) 또는 번치(bunch)(번치화된 코드)로서 꼬인 다중 필라멘트의 단일한 스트랜드 코드를 사용하여 보강한다. 타이어용 복합재에 보다 높은 피로 수명이 요구됨으로써, 보다 작은 필라멘트 직경을 갖는 코드가 필요한 강도를 얻기 위해 코드내에 보다 많은 필라멘트를 요구한다.
승용차 및 경량급 트럭 타이어용 두 개의 플라이 타이어 벨트는 각각 2x.255ST 및 2+2x.32-.40ST의 코드를 가질 수 있다. 첫 번째 구조의 예는 2X.255ST와 같은 다중 필라멘트 코드를 기술한, 본원에 전문이 참고로 인용된 1994년 7월 5일에 허여된 출원[Assignee's Statutory Invention Registration H1333]에 기술된다. 상기 기호는 두 개의 0.255mm 직경의 필라멘트를 갖는 하나의 코드를 의미한다. 2+2x.32-.40ST 코드의 예는 본원에 전문이 참고로 인용된 양수인의 미국 특허 제 5,242,001 호에 개시되어 있다. 이 기호는 4개의 0.32 내지 0.40mm 직경의 필라멘트(다른 두 개의 필라멘트보다 길이가 짧은 층으로 꼬인 두 개의 필라멘트를 가짐)를 갖는 하나의 코드를 의미한다. 2+2x.32-.40ST와 같은 다중 필라멘트 코드가 전형적으로 경량급 트럭에 사용된 타이어 벨트내의 복합재에 요구되는 보다 높은 강도를 만족시킨다는 것이 밝혀졌다. 이들 두 개의 코드는 다음에 정의된 바와 같은 초 인장성(super tensile; ST) 스틸로 제조된다. 초 인장성(ST) 스틸이 혼입된 코드가 효과적인 것으로 판명되었지만, 현재의 높은 인장정 및 초 인장성 구조보다 더 개선되고 부식 전파에 대한 더 높은 내성 및 개선된 타이어 성능과 같은 개선된 특징을 갖는 경량 코드 구조체에 대한 개발 요구가 계속되고 있다.
상기 기술된 코드 구조체는 일반적으로, 충분한 강도를 가지지 못하기 때문에 오프 더 로드(off-the-road; OTR) 타이어와 같은 큰 타이어에는 사용되지 못한다. 승용차 및 경량급 트럭 타이어에 사용하기에 적합하다고 기술된 양수인의 2+2x 코드에서와 같은 고 인장성 필라멘트가 출현하였지만, 대형 OTR 타이어는 여전히 7x7x.25+1HT 및 3x7x.22HE(함께 꼬이고 나선상으로 감싸진 7개의 0.25mm 직경의 고 인장성 필라멘트를 각각 갖는 7개의 스트랜드; 및 각각 함께 꼬인 7개의 0.22mm 직경의 고 인장성 필라멘트를 갖는 3개의 스트랜드를 포함함)와 같은 전통적인 구조를 사용해 왔다. 최근 크기가 36.00R51 이상인 OTR 타이어내의 플라이 보강물에 사용되는 스틸 코드 케이블은, 함께 꼬이고 나선상으로 감싸진 19개의 0.20mm 직경의 고 인장성 필라멘트를 각각 갖는 7개의 스트랜드를 포함하는 7x19x.20+1HT 코드와 같은 고 인장성 타이어 코드 필라멘트의 코드를 꼬아서 제조된다. 이들 코드는 다음에 기술된 바와 같은 고 인장성(HT) 스틸로 제조된다.
보다 최근에는, OTR 타이어는, 본원에 전문이 참고로 인용된 양수인의 특허 제 5,318,643 호에 개시된 것과 같은 27x.265ST 또는 5+8+14x.265ST+1과 같은 보강성 코드를 갖는 다중 플라이 벨트 또는 단일 플라이로 제조될 수 있다. 현재의 스틸 코드 구조체는 제한된 파쇄 하중 및 케이블 게이지를 갖기 때문에, 적재량이 320톤 이하 및 때때로 320톤 이상인 트럭 및 지상 차량(earthmover)에 사용되는 40.00R57보다 큰 타이어에 요구되는 인치-강도를 달성하기 어렵다. 또한, 크기가 36,00R51 이상인 타이어의 경우, 타이어 제조시 보다 많은 고무를 코드 사이로 통과시켜 "느슨한 리벳" 또는 "헐거운 코트"를 방지(그 결과 타이어내에 공기를 가둘 수 있음)함으로써 광택 처리의 질을 강화시키도록, 플라이 및 벨트내의 리벳 영역, 즉 코드간의 공간을 증가시킬 필요가 있다.
상기와 같은 보다 높은 강도의 필라멘트 및 코드가 개발된 이후에도, 많은 문제점이 해결되어야 한다. 보다 높은 강도의 스틸 합금이 코드 모듈러스를 변화시켜, 적당한 코드-고무 접착력을 추정하는 3개의 요소에 의존하는 타이어 벨트 총 하중 변수를 조절할 수 있게 되었다. 이들 요소는 코드 모듈러스, 코드 부피 대 고무 부피의 비율(종종 인치당 코드 가닥수로 표현함(epi)) 및 코드 보강물의 각도이다. 또한, 코드 보강물의 각도가 타이어 회전 방향에 가까워짐에 따라, 지지체가 보강물로부터 측방향으로 0도 지점으로 이동한다. 상기 언급된 다른 두 가지 코드-관련 요소, 즉 코드 모듈러스와 코드 부피 대 고무 부피의 비율이 증가하면, 일반적으로 벨트의 중량이 증가하게 된다. 중량이 증가한다는 것은 비용이 증가하고 구름저항(rolling resistance)이 높아지고 타이어의 연료 경제성이 낮아짐을 의미할 수 있다. 단지 저 모듈러스를 갖는 경량 코드를 사용하는 것으로는, 이들이 더 낮은 중량을 가질지라도, 코드 대 고무 부피의 비율의 증가로 인해 보다 낮은 모듈러스가 상쇄되기 때문에 문제를 해결하지 못한다. 코드의 물리적 크기, 및 리벳의 양을 결정하는 코드간의 거리, 즉 코드-고무 부착에 양호한 코드 사이로의 고무 통과 능력에 의해 코드 부피 증가가 제한된다.
본 발명의 목적은, 종래 타이어 및 코드 구조체의 문제점 및 제한점을 해결하기 위해서 코드 부피 대 고무 부피의 비율이 측방향 보강물에 역효과를 나타내지 않으면서도 새로운 코드 모듈러스의 잇점을 취할 수 있는 코드 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 극초 인장성 와이어(ultra tensile wire)를 사용한, 보다 가벼운 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 극초 인장성 와이어를 사용해 부식전파에 대한 보다 높은 내성 및 보다 많은 리벳을 갖게 되어 결국 개선된 타이어 성능을 갖는 코드 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명은 0.10 내지 0.45mm의 직경(D)을 갖고, 각각 -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트 직경임) 이상의 인장 강도를 갖는 다중 필라멘트를 갖는 보강성 엘라스토머 제품용 코드에 관한 것이다. 이들 코드는 특히 공기압 타이어의 카커스 플라이 및/또는 벨트 구조체에 유용하다.
본 발명에서는 0.10 내지 0.45mm의 직경(D)을 갖고, -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트 직경임) 이상의 인장 강도를 갖는 다중 필라멘트를 가지는 보강성 엘라스토머 제품용 코드가 개시된다. 이들 코드는 특히 공기압 타이어의 카커스 플라이 및/또는 벨트 구조체에 유용하다.
또한 평행한 코드를 갖는 카커스, 타이어 단면의 전체 폭을 축방향으로 결정하는 이격된 두 개의 측벽, 두 개의 비드(각각의 둘레를 각각 상기 카커스의 코드 말단이 안쪽에서 바깥쪽으로 감아돌아감), 상기 카커스의 크라운에 위치된 트레드, 원주상 비신장성으로 트레드와 카커스 사이에 삽입된 벨트 구조체, 및 상기 두 개의 비드와 상기 카커스의 크라운 사이의 측벽에 위치된 카커스 플라이를 갖되, 상기 벨트 구조체가 상기 트레드와 실질적으로 동일한 면적을 갖고, 0.10 내지 0.45mm의 직경(D)을 갖고 다수의 필라멘트(각각은 -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트의 직경임)의 인장 강도를 가짐)로 이루어진 금속 코드로 보강된 엘라스토머성 직물 카커스 플라이를 갖는 공기압 타이어가 개시된다.
추가로, 평행한 코드를 갖는 카커스, 타이어 단면의 전체 폭을 축방향으로 결정하는 거리만큼 이격된 두 개의 측벽, 두 개의 비드(각각의 둘레를 각각 상기 카커스의 코드 말단이 안쪽에서 바깥쪽으로 감아돌아감), 상기 카커스의 크라운에 위치된 트레드, 트레드와 카커스 사이에 원주를 따라 비신장성으로 삽입된, 벨트 구조체, 및 상기 두 개의 비드와 상기 카커스의 크라운 사이의 상기 측벽에 위치된 카커스 플라이를 갖되, 상기 벨트 구조체가 실질적으로 트레드와 동일한 면적을 갖고, 0.10 내지 0.45mm의 직경(D)을 갖고 다수의 필라멘트(각각은 -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트의 직경임)의 인장 강도를 가짐)로 이루어진 금속 코드로 보강된 엘라스토머성 직물의 하나 이상의 벨트로 이루어진 공기압 타이어가 개시된다.
충분한 기간 동안의, 연구 및 시험의 결과, 본 발명은 타이어 주위에 받는 하중에 적합하도록 실질적으로 크기가 감소되고 때때로 필라멘트의 개수가 감소된, 승용차, 경량급 트럭, 트럭, 중량급 트럭 및 OTR 타이어에 사용되는 코드 및 플라이를 제공하게 되었다. 필라멘트의 개수를 감소시킴으로써 중량을 감소시킬 것으로 예상되지만, 종래의 물질의 경우에는 타이어에 요구되는 강도를 얻기 위해 필라멘트 크기를 증가시켜야 하므로, 반드시 그러한 것은 아니다. 그러나, 코드 구조체에 초 인장성 스틸을 사용하여, 타이어를 그대로 유지하거나 강화시키면서도 필라멘트의 개수 및/또는 크기를 감소시킬 수 있다. 이러한 상황에서, 벨트의 플라이에 인치 당 가닥수(EPI)를 변화시킴으로써 상기 하중 범위에서 사용하기에 적합한 코드가 발견되었다. 본 발명의 다른 잇점은 보다 가벼운 타이어, 개선된 구름 저항, 부식 전파에 대한 높은 내성 및 벨트내 코드층 사이의 코드 처리 게이지의 감소를 포함한다. 검 게이지 양뿐만 아니라 보강물 중량이 감소됨으로 인해 중량이 감소됨으로써 본 발명의 타이어의 제조 비용이 감소되고 연료 경제성이 개선되게 된다. 게다가, 본 발명의 새로운 코드 디자인을 사용함으로써 온도 전이를 개선시켜 수명 연장 및 이들 코드를 혼입한 타이어 성능을 개선시킬 수 있다. 추가로, 벨트 구조체에 보강용으로 사용된 종래의 코드 디자인과 비교하여 새로운 벨트 구조체는 더욱 가볍기 때문에 더 좋은 구름저항을 제공한다.
본원 및 청구항에 사용된 용어는 다음과 같다.
본원에 사용된 "축방향의" 및 "축방향으로"란 타이어의 회전축에 평행한 선 또는 방향을 말한다.
"비드"란 타이어 림(rim) 디자인에 적합하도록 -- 플리퍼(flipper), 치퍼(chipper), 정점, 토 가아드(toe guard) 및 채퍼(chafer)와 같은 기타 보강 요소를 가지거나 가지지 않는 -- 플라이 코드로 감싸지고 성형된 원형 인장성 부재를 포함하는 타이어의 부품을 말한다.
"벨트 구조체"란 트레드 밑에 있고, 비드에 고정되지 않고, 타이어 적도판(EP)에 대해 약 17 내지 약 70°의 왼쪽 및 오른쪽 코드 각도를 갖는, 직물 또는 부직물의 두 개 이상의 평행한 코드의 층 또는 플라이를 의미한다.
"카커스"란 벨트 구조체, 트레드, 언더트레드(undertread) 및 플라이위에 존재하는 측벽 고무와 멀리 떨어져 있지만, 비드를 포함하는 타이어 구조체를 말한다.
"코드"는 둘 이상의 필라멘트/와이어로 형성된 하나 이상의 보강 요소를 말하는 것으로, 상기 필라멘트/와이어는 꼬이거나 꼬이지 않고 달리 형성될 수 있으며, 또한 이렇게 형성되거나 형성될 수 없는 스트랜드를 추가로 포함할 수 있고 타이어 안에 있는 플라이를 구성한다.
"크라운"이란 타이어 트레드의 제한 폭 내의 타이어 부분을 말한다.
"밀도"란 단위 길이당 중량을 말한다.
"적도판(EP)"이란 타이어의 회전축에 직각이고 타이어 트레드의 중앙을 관통하는 판을 말한다.
"게이지"란 물질 두께를 말한다.
"고 인장성 스틸(HT)"는 0.20mm 필라멘트 직경에서 3400Mpa 이상의 인장 강도를 갖는 카본 스틸을 말한다.
"초 인장성 스틸(ST)"은 0.20mm 필라멘트 직경에서 3650Mpa 이상의 인장 강도를 갖는 카본 스틸을 말한다.
"극초 인장성 스틸(UT)"은 0.20mm 필라멘트 직경에서 4000Mpa 이상의 인장 강도를 갖는 카본 스틸을 말한다.
"하중 범위"는 문헌[The Tire and Rim Association, Inc., 1989 Year Book]의 표에 기술된 바와 같은 특정 유형의 타이어를 위한 하중 및 팽창 한계를 말한다.
"방사상" 및 "방사상으로"는 타이어를 통해 회전축으로부터 방사상으로 직각인 방향을 말한다.
"리벳"은 층의 코드 사이에 존재하는 개방 공간을 말한다.
"단면 폭"은 라벨링, 장식 또는 방호 밴드로 인한 측벽의 상승분을 제외한, 하중을 받지 않은 채 24시간 동안 상압에서 팽창될 때 및 팽창된 후의 측벽 외부 사이의 타이어 축과 평행한 최대 직선 거리를 말한다.
"강성률"은 대조용 벨트 구조체 강성 값을, 고정된 말단들 사이의 중앙에 받는 하중으로 인해 지지되고 굴곡된 코드의 말단을 갖는 고정된 3 지점 굴곡 시험에 의해 측정된 다른 벨트 구조체 강성 값으로 나눈 것을 의미한다.
본 발명의 코드는 나선상 랩을 갖거나 갖지 않은 많은 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 대표적인 구조는 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 7x, 8x, 11x, 12x, 27x, 1+2, 1+3, 1+4, 1+5, 1+6, 1+7, 1+8, 1+14, 1+15, 1+16, 1+17, 1+18, 1+19, 1+20, 1+26, 2+2, 2+5, 2+6, 2+7, 2+8, 2+9, 2+10, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3+2, 3+3, 3+4, 3+6, 3+9, 3/9, 3+9+15, 4x4, 5/8/14, 7x2, 7x3, 7x4, 7x7, 7x12 및 7x19를 포함한다. 나선상 랩을 갖는 대표적인 코드 구조는 2+1, 3+1, 5+1, 6+1, 7+1, 8+1, 11+1, 12+1, 1+4+1, 1+5+1, 1+6+1, 1/6+1, 1+7+1, 1+8+1, 1+14+1, 1+15+1, 1+16+1, 1+17+1, 1+18+1, 1+19+1, 1+20+1, 1+26+1, 2+7+1, 2+8+1, 2+9+1, 2+10+1, 3+9+1, 3/9+1, 3+9+15+1, 7x2+1, 7x12+1, 7x19+1 및 27+1을 포함한다.
상기 기록된 코드는 특히 공기압 타이어에 사용하기에 적합하다. 공기압 타이어는 바이아스 또는 레이디알 플라이 타이어일 수 있다. 카커스 플라이에 사용되는 경우, 바람직한 코드는 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 8x, 11x, 12x, 1+2, 1+3, 1+4, 1+5, 1+6, 1+7, 1+8, 1+14, 1+15, 1+16, 1+17, 1+18, 1+19, 1+20, 2+1, 2+7, 2+8, 2+9, 2+10, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3+1, 3+2, 3+3, 3+4, 3+9, 3/9, 3+9+15, 5/8/14, 7x12, 7x19, 5+1, 6+1, 7+1, 8+1, 11+1, 12+1, 2+7+1, 1+4+1, 1+5+1, 1+6+1, 1+7+1, 1+8+1, 1+14+1, 1+15+1, 1+16+1, 1+17+1, 1+18+1, 1+19+1, 1+20+1, 3+9+1, 3/9+1, 7x12+1 및 7x19+1이다.
본 발명의 코드가 벨트 구조체에 사용되는 경우, 바람직한 코드는 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 8x, 11x, 12x, 1+2, 1+3, 1+4, 1+5, 1+6, 1+7, 1+8, 1+14, 2+2, 2+5, 2+6, 2+7, 2+8, 2+9, 2+10, 2+2+8, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3+2, 3+3, 3+4, 3+6, 3+9, 3+9+15, 27x, 1+26, 4x4, 5/8/14, 7x2, l2+1, 3+9+1, 1+6+1, 2+6+1, 2+7+1, 2+8+1, 2+9+1, 2+10+1, 2+2+8+1, 3+9+15+1, 27+1, 1+26+1 및 7x2+1이다.
본 발명의 코드를 제조하기 위해 사용할 수 있는 필라멘트는 0.10mm 내지 0.45mm의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트의 직경은 0.14 내지 0.43mm이다. 특히 바람직한 필라멘트는 0.18 내지 0.38mm이다.
본 발명에 따라, 코드를 갖는 카커스, 타이어 단면의 전체 폭을 축방향으로 결정하는 거리만큼 이격된 두 개의 측벽, 두 개의 비드(각각의 둘레를 각각 카커스 코드 말단이 감아 돌아감), 카커스 크라운 상에 위치된 트레드 및 트레드와 카커스 사이에 원주를 따라 배치된 벨트 구조체를 갖는 36인치 이상의 비드 직경의 공기압 오프-더-로드 타이어가 개시된다. 벨트 구조체의 폭은 트레드와 동일한 폭을 갖고, 금속성 코드로 보강된 하나 이상의 엘라스토머성 직물층을 가진다. 본 발명의 금속성 코드는 7x19x.20+1 구조와 같은 하나 이상의 층에 사용된다. 다른 양태에서, 공기압 오프-더-로드 타이어는 7x12x.22+1 구조를 갖는 본 발명의 금속성 코드를 사용한다. 세 번째 양태에서, 공기압 오프-더-로드 타이어는 7x12x.25+1 구조를 갖는 본 발명의 금속성 코드를 사용한다.
1x.18, 2x.18, 3x.18을 포함하는 플라이를 위한 본 발명의 금속 코드 구조의 많은 실시태양이 있다. 또한, 본 발명에 따라, 플라이의 코드는 1+5x.18로 구성될 수 있다. 타이어는 또한 1x.24/6x.22+1 또는 1x.18/6x.16+1 코드 구조를 갖는 플라이를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 전술된 공기압 레이디얼 타이어는, 서로 평행하고 극초 인장성 스틸로 제조된 필라멘트로 구성된, 금속성 코드로 보강된 엘라스토머성 직물의 벨트 구조체를 포함할 수 있다. 한 양태에서, 벨트 구조체는 2+2x.30, 2+2x.35, 2x.30, 2x.35, 2+2x.30, 2x.23, 2x.30, 3+2x.33 및 3+4x.38을 포함하는 다양한 구조를 갖는 본 발명의 코드로 구성된 제 1 및 제 2 중첩 벨트를 포함한다.
전자의 타이어의 또 다른 실시태양에서, 벨트 구조체는, 제 1 및 제 4 벨트에 사용된 본 발명의 코드가 3+2x.33으로 구성되고, 제 1 벨트와 제 4 벨트 사이에 위치한 제 2 및 제 3 벨트에 각각 사용된 본 발명의 코드가 3+3x.33으로 구성된, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 방사상 중첩된 벨트를 포함한다. 이들 타이어는 또한 본 발명의 3x.22/9x.20+1 구조의 코드를 갖는 플라이를 포함한다. 또 다른 실시태양에서는, 벨트 구조체는, 제 1 및 제 4 벨트에 각각 사용된 본 발명의 각각의 코드가 3+4x.38로 구성되고 플라이가 3x.22/9x.20+1의 코드를 갖는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 방사상 중첩된 벨트를 포함한다.
추가로, 전술된 많은 신규한 코드를 사용하면 이들이 사용된 보강물의 선형 밀도가 감소되고, 그로 인해 보강물 및 타이어 벨트 또는 기타 보강된 엘라스토머의 중량 및 비용이 감소된다.
도 1 및 2(유사한 요소는 유사한 도면 부호에 의해 도시됨)를 참고하면, 레이디얼 카커스를 갖는 공기압 타이어(10) 내에 플라이(12 및 14)가 도시되어 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 카커스 보강성 플라이의 코드 또는 플라이(12 및 14)가 타이어의 적도판(EP)에 대해 75° 내지 90° 로 배향된 경우, 타이어는 레이디얼 플라이 카커스 구조를 갖는다.
카커스를 보강하기 위해 본 발명의 금속 코드를 사용할 경우, 두 개의 플라이가 사용될 경우 두 개의 플라이중 한 개의 플라이만이 상기와 같이 보강되어야 한다. 다른 플라이는 임의의 다른 형태의 보강물로 보강되어야 한다. 두 개의 카커스 플라이가 사용되는 경우, 금속 코드로 보강된 플라이가 기저(내부) 카커스 플라이(14)인 것이 바람직하다. 다른 비금속 보강된 카커스 플라이에 사용될 수 있는 보강물의 대표적인 예는 레이온, 폴리에스테르 및 나일론이다.
금속 코드 보강된 카커스 플라이(12)는 타이어의 최대 폭(MW)을 갖는 위치에서 타이어 원주 방향으로 측정될 경우, 약 8 내지 약 20의 인치당 가닥수(EPI)를 갖도록 배열된 스틸 코드(30)의 층을 갖는다. 바람직하게는, 스틸 코드(30)의 층은 타이어의 최대 폭(MW)을 갖는 위치에서 약 12 내지 약 16의 인치당 가닥수(EPI)를 갖도록 배열된다. 미터 단위로 환산하면, 스틸 코드는 타이어의 최대 폭을 갖는 위치에서 타이어 원주 방향으로 측정될 경우, 3 내지 8의 cm당 가닥수(EPC)를 갖도록 배열된다. 바람직하게는, EPC는 4 내지 7EPI의 범위이다. 상기 EPI의 계산치는 직경의 범위 또는 총 코드수, 필라멘트 및 코드의 강도뿐만 아니라 단일 카커스 플라이에 필요한 강도에 따라 달라진다. 예를 들면, 높은 EPI수는 일정 강도의 보다 낮은 직경을 사용함을 포함하지만 이에 반해 보다 낮은 EPI 수는 일정 강도의 보다 낮은 직경의 와이어를 사용함을 포함한다. 또 다르게는, 일정 직경의 단필라멘트(monofilamentt)를 사용할 경우, 와이어의 강도에 따라 약간씩 달라지는 EPI를 사용하여야 한다.
타이어(10)는 서로 축방향으로 이격된 한 쌍의 실질적으로 비신장성 원형 비드(16 및 18)을 갖는다. 각각의 비드(16 및 18)는 비드 시이트를 보완하는 구조의 외면을 갖고 타이어(10) 위에 장착되도록 디자인된 림의 플랜지(flange)(도시되지 않음)를 보유한 타이어(10)의 비드부에 위치한다. 플라이(12 및 14)는 폴리에스테르 또는 기타 물질의 나란한 보강성 코드 또는 본 발명의 스틸 코드일 수 있고, 각각의 비드로 절첩된 카커스 구조체의 축방향 외부를 갖는 비드(16)와 비드(18) 사이로 연장될 수 있다. 도 1의 실시태양에서는, 카커스 플라이 구조체는 보강성 물질로 된 두 개의 플라이(12 및 14)를 포함하는 반면, 특정 실시태양에서는 임의의 적합한 물질의 하나 이상의 카커스 플라이가 사용될 수 있고 본 발명에 따른 하나 이상의 보강물 플라이도 또한 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
낮은 투과성 물질(20)층은 카커스 플라이(12 및 14) 안쪽으로 위치될 수 있고 타이어 및 림 조립체에 의해 한정된 팽창실 주위에 위치할 수 있다. 엘라스토머성 측벽(22 및 24)은 카커스 구조체의 축방향으로 바깥쪽으로 위치된다. 실시태양에서 원주형으로 연장된 벨트 구조체(26)는, 바람직하게는 각각 도 3에 도시된 바와 같은 스틸 보강성 코드(36)를 포함하는 도 1의 벨트(28 및 30)의 2층 또는 도 2의 벨트(28, 30, 32 및 34)의 4층을 포함한다. 도 2의 벨트 구조체(26)는 특징적으로 직경이 0.20mm이고 4000MPA[N/mm2] 이상의 인장 강도를 갖는(본원에서 "극초인장성"로 칭함) 필라멘트를 갖는 코드(36)를 갖는다. 예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같은 코드(36)는 극초 인장성 스틸 와이어로 된 4개의 필라멘트(38, 40, 42 및 44)를 갖는다. 2층 및 4층의 벨트가 각각 도 1 및 2에 도시된 반면, 다른 개수의 벨트도 사용될 수 있다.
산업용 벨트와 같은 다른 제품을 보강하기 위해 본 발명의 이론을 사용하여 기타 적층물을 제조할 수 있고, 본 발명의 단일 플라이를 공지되거나 통상적인 플라이와 함께 사용하여 유용한 새로운 보강된 복합 구조체를 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
실시예에서, 코드(36)는 세밀하게 도시된 극초 인장성 스틸 와이어로 된 4개의 필라멘트(38 내지 44)로 이루어진다. 상기 기술된 인장 강도, 즉 4000MPA 이상을 갖는 극초 인장성(UT)을 달성시키는 많은 야금학적 실시태양이 있다. UT 강도를 달성시키는 한 가지 방법은 본원에 전문이 참고로 인용된 미국 특허 제 4,960,473 호에 개시된 바와 같은 적당한 방법을 혼용하고, Cr, Si, Mn, Ni, Cu, V 및 B중 하나 이상으로 미세 합금된 탄소 막대(carbon rod)를 사용하는 것이다. 바람직한 화학 조성은 다음과 같다:
Figure pat00001
이어서, 그 결과 생성된 막대를 0.20mm에서 4000Mpa와 동일한 인장 강도를 나타내도록 인발시킨다.
하기 표 1는 0.20mm 직경의 종래의 초 인장성 및 고 인장성 스틸 필라멘트와 비교하여 극초 인장성 필라멘트의 계산된 강도 수준을 제시한다. 극초 인장성 스틸은 종래에 사용된 어느 스틸 코드 또는 필라멘트보다 더 높은 값을 갖는다.
[표 1]
Figure pat00002
도 3에 도시된 바와 같이, 실시예에 사용된 코드(36)는 1,020N ± 5.0% 이상의 코드 파쇄 강도를 갖는, 전형적으로 직경이 0.30mm 또는 0.35mm인 극초 인장성 스틸 와이어의 4개의 필라멘트 구조체(38, 40, 42 및 44)를 갖는다. 각각의 코드(36)는 층 길이가 6mm가 되게 함께 꼬인 두 개의 필라멘트(38 및 40)을 갖고, 이어서 이들 두 개의 필라멘트(38 및 40)는, 나머지 두 개의 필라멘트(42 및 44)(꼬인 필라멘트(38 및 40)과 함께 꼬일 때 서로 꼬이지 않고 평행임)와 함께 동일한 꼬임 방향으로 층 길이가 16mm가 되게 꼬인다. 통상적으로 2+2 구조로 일컬어지는 이 코드는 2+2x.30 UT 또는 2+2x.35 UT로 표시된다. 2+2 구조는 개방성 및 이로 인한 양호한 고무 투과성으로 알려져 있다. .30 및 .35는 필라멘트의 직경을 표시하고 UT는 극초 인장성 스틸인 물질을 표시한다.
[표 2]
Figure pat00003
상기 표 2에는, 종래의 타이어 코드, 예를 들면, 고 인장성(HT) 및 초 인장성(ST) 스틸 코드로 대체된 것과 비교한 극초 인장성 코드의 또 다른 실시태양이 기술되어 있고, 상기 코드예(36)는 2 및 3으로 기재된다. 상기 표 2에 도시된 극초 인장성 코드 구조체의 예인, 후보 물질(candidate)(1)과 후보 물질(2), (3) 및 (4)는 각각 도 5 및 3에 제시되고, 3개의 후보 물질의 상응하는 종래 코드 구조체와 비교하여 코드 게이지의 감소를 나타낸다. 새로운 코드 구조체가 종래의 상응 하는코드 구조체보다 작은 직경을 갖는 필라멘트를 도입할 경우, 종래 코드 구조체가 타이어 무게 및 비용을 감소시키는 것과 비교하여 게이지 물질 및 비용이 감소된다.
동일한 필라멘트 직경을 가질 경우, 극초 인장성 코드는 종래의 고 및 초 인장성 코드보다 높은 강도 및 일반적으로 보다 높은 피로 수명을 갖는다. 이들 잇점때문에 보강성 물질을 덜 필요로 하므로 보다 적은 중량을 갖고 적은 비용이 드는 엘라스토머 제품을 제조할 수 있게 된다. 추가로, 제품의 수명은 코드 및 이들의 필라멘트의 피로 수명이 증가함에 따라 증가될 수 있다.
유사한 방식으로, 상기 표 2에 제시된 극초 인장성 코드 구조체의 도시된 실시예인 후보 물질(5) 및 (6)이 각각 도 7 및 8에 제시되고, 두 개의 언급된 상응하는 종래의 코드 구조체와 비교할때 코드 게이지가 감소됨을 나타낸다. 추가로, 작은 직경의 필라멘트를 갖는 새로운 코드 구조체는 타이어의 중량 및 비용이 감소된 전술된 종래의 코드 구조체와 비교하면 게이지 물질 및 비용이 보다 감소된다.
하기 표 3은 종래의 플라이 구조체와 비교한 극초 인장성 플라이 구조체의 다른 실시태양을 제시한다. 몇몇 전자의 플라이는 폴리에스테르 또는 고 인장성(HT) 스틸을 사용한다.
[표 3]
Figure pat00004
상기 표 3에 언급되고 도 5 및 10에 도시된 후보 물질(1) 및 (2)는, 폴리에스테르 플라이가 스틸 플라이로 교체된 것을 보여준다. UT 스틸 필라멘트를 사용하는 플라이 구조체는 보다 강하고, 보다 가볍고 비용이 감소된 타이어를 제조하는 전술된 종래의 폴리에스테르 플라이 구조체와 비교하면 게이지 및 물질의 비용이 보다 감소된다.
레이디얼 경량급 트럭 플라이에 관해 도 11에 도시된 상기 표 3의 후보 물질(3)은 폴리에스테르 플라이가 스틸 플라이로 교체된 것을 보여준다.
추가로, 상기 표 3에 언급된 후보 물질(4, 5, 6 및 7)은 레이디얼 중량급 트럭 플라이에 관한 것이고 도(14, 12 및 13)에 도시된다. 이들 후보 물질은 고 인장성 플라이 구조가 극초 인장성 스틸 플라이 구조로 교체됨을 보여준다. UT 스틸 필라멘트의 플라이 구조체는 보다 강하게 되고, 중량 및 비용이 감소된 타이어를 제조하는 전술된 종래의 고 인장성 플라이 구조체와 비교하면, 게이지 물질 및 비용이 보다 감소된다.
상기 표 3에 언급된 후보 물질(8, 9 및 10)은 도 15 및 16에서 도시된 바와 같은 오프-더-로드 플라이에 관한 것이다. 이들 후보 물질은 도 15에 도시된 바와 같이, 고 인장성 플라이 구조가 도 15 및 16의 상응하는 극초 인장성 스틸 플라이구조로 교체됨을 보여준다. 종래의 경우에서, UT 스틸 필라멘트의 플라이 구조체는 보다 강하게 되고, 중량 및 비용이 감소된 타이어를 제조하는 전술된 종래의 고인장성 플라이 구조체와 비교하면, 게이지 물질 및 비용이 보다 감소된다.
하기 표 4는 현재의 구조체와 도 1에 제시되고 도 4에 명시된 바와 같은 두개의 벨트를 갖는 P195/75R14 승용차 타이어의 장점을 비교 분석한 것인데, 여기서 현재의 2층 벨트는 고 인장성 케이블 구조를 사용하고 새로운 구조체의 개시된 2층 벨트는 극초 인장성 케이블 구조를 사용한다. 극초 인장성 구조체의 3개의 후보 물질을 (a) 후보 물질(1)의 동일한 강도, 보다 낮은 타이어 게이지, 보다 높은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량; (b) 후보 물질(2)의 동일한 강도, 동일한 타이어 게이지, 보다 낮은 EPI 및 낮은 타이어 중량; (c) 후보 물질(3)의 증가된 강도, 동일한 타이어 게이지, 동일한 EPI 및 동일한 타이어 중량과 관련하여 설명한다.
후보 물질(1)의 경우, 필라멘트의 직경이 0.30mm의 고 인장성으로부터 0.23nun의 극초 인장성으로 감소되는 경우, EPI는 감소된다. 그럼에도 불구하고, 보다 낮은 타이어 게이지와 보다 적은 타이어 중량이 달성되면서도 동일한 강도가 달성된다. 후보 물질(2)의 경우, 필라멘트의 직경이 0.30mm로 일정하게 유지되면, 고 인장성 스틸을 극초 인장성 스틸로 교체했을때 EPI가 감소하고 동일한 강도를 갖는 타이어의 중량이 적어진다. 후보 물질(3)의 경우, 고 인장성 스틸을 극초 인장성 스틸로 교체하면, 타이어 게이지 및 EPI가 일정하게 유지되면서 동일한 중량 및 게이지를 갖지만 강도가 약 16% 증가된 타이어가 된다.
[표 4]
Figure pat00005
하기 표 5는, 현재의 구조체와 도 1에 제시되고 표 5에 명시된 바와 같은, 두 개의 벨트를 갖는 LT215/85R16 LR-C 경량급 트럭 타이어의 장점을 비교 분석한 것이다. 현재의 벨트 구조체는 2+2 고 인장성 케이블 구조를 갖는 2층 벨트를 사용하고, 새롭게 개시된 2층 벨트는 극초 인장성 케이블 구조를 사용한다. 극초 인장성 케이블 구조체의 두 개의 후보 물질에서 (a) 후보 물질(1)은 동일한 강도를 가지면서도 보다 낮은 타이어 게이지, 보다 높은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖고 (b) 후보 물질(2)은 동일한 강도를 가지면서도 보다 낮은 타이어 게이지, 보다 높은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖는다.
후보 물질(1)에서, 벨트(1)의 2+2x.30 HT 구조는 보다 간단한 2x.30 UT 구조로 교체되고, 벨트(2)의 2+2x.30 HT 구조는 보다 간단한 2x.23 UT 구조로 교체된다. 각각의 경우에서, EPI는 증가한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 강도를 나타내면서도 타이어 중량은 충분히 감소되고 보다 낮은 타이어 게이지를 나타낸다. 후보 물질(2)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.30 HT 구조는 보다 간단한 2x.35 UT 구조로 각각 교체된다. 각각의 경우에서, EPI는 증가한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 강도를 나타내면서도 타이어 중량은 충분히 감소되고 보다 낮은 타이어 게이지를 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00006
현재의 두 개 고 인장성 벨트 구조체를 LT215/85R1G LR-C 레이디얼 경량급 트럭 타이어내의 두 개의 극초 인장성 벨트 구조체의 후보 물질과 비교하는 표 5에서, 고 인장성 코드와 극초 인장성 코드가 서로 비교되어 있다. 이들 타이어는 현재의 모델에서는 2+2 유형의 구조를 갖는 두 개의 벨트를 사용하고, 극초 인장성 모델에서는 단순한 2x.30, 2x.23 또는 2x.35 코드를 사용한다. 구조(1)에서, 현재의 고 인장성 실시예와 극초 인장성 실시예가 동일한 강도를 가지면서도, EPI는 증가하고 타이어 게이지는 낮아지고 타이어 중량도 낮아진다. 구조(2)에서, 극초 인장성 필라멘트는 보다 큰 직경을 갖고 EPI가 증가되고 동일한 강도를 유지한다. 이와 동시에 타이어 게이지 및 타이어 중량 둘다가 보다 낮아진다.
하기 표 6은 현재의 구조체와 도 1에서 제시된 바와 같은 LT215/85R16 LR-D 레이디얼 경량급 트럭 타이어의 두 개의 벨트의 장점을 비교 분석한다. 현재의 벨트 구조체는 2+2 고 인장성 케이블 구조의 2층 벨트를 사용하고, 새롭게 개시된 2층 벨트는 극초 인장성 케이블 구조를 사용한다. 극초 인장성 구조체의 3개의 후보 물질에서, (a) 후보 물질(1)은 동일한 강도, 보다 낮은 타이어 게이지, 보다 높은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖고; (b) 후보 물질(2)은 동일한 강도, 동일한 타이어 게이지, 보다 낮은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖고; (c) 후보 물질(3)은 고 강도, 동일한 타이어 게이지, 동일한 EPI 및 동일한 타이어 중량을 갖는다.
후보 물질(1)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.30 HT 구조가 보다 간단한 2x.35 UT 구조로 교체된다. 각각의 경우에서, EPI는 증가한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 강도를 가지면서도 타이어 중량은 충분히 감소되고 보다 낮은 타이어 게이지를 나타낸다. 후보 물질(2)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.30 HT 구조는 각각 2x.30 UT 구조로 교체된다. 각각의 경우에서, 동일한 강도, 동일한 타이어 게이지 및 타이어 중량 감소를 나타내면서도, EPI가 감소된다. 후보 물질(3)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.30 HT 구조는 2x.30 UT 구조로 다시 교체된다. 그러나, 각각의 경우에서, EPI는 동일하게 유지된다. 그 결과 타이어 게이지 및 타이어 중량은 동일하게 유지되면서, 강도는 충분히 증가된다.
[표 6]
Figure pat00007
다음의 표 7은 현재의 구조체와 도 1에서 제시되고 표 7에서 명시된 바와 같은 LT235/85R16 LR-E 경량급 트럭 타이어의 두 개의 벨트의 장점을 비교 분석한다. 현재의 벨트 구조체는 2+2 초 인장성 케이블 구조의 2층 벨트를 사용하고, 새롭게 개시된 2층 벨트는 극초 인장성 케이블 구조를 사용한다. 극초 인장성 구조체의 3개의 후보 물질에서, (a) 후보 물질(1)은 동일한 강도, 보다 낮은 타이어 게이지, 보다 높은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖고; (b) 후보 물질(2)은 동일한 강도, 동일한 타이어 게이지, 보다 낮은 EPI 및 보다 낮은 타이어 중량을 갖고; (c) 후보 물질(3)은 보다 높은 강도, 동일한 타이어 게이지, 동일한 EPI 및 동일한 타이어 중량을 갖는다.
후보 물질(1)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.35 ST 구조는 2+2x.30 UT 구조로 교체된다. 각각의 경우에서, EPI는 증가한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 강도가 달성되면서도 타이어 중량이 충분히 감소하고 보다 낮은 타이어 게이지를 나타낸다. 후보 물질(2)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.35 HT 구조는 2+2x.35 UT 구조로 각각 교체된다. 각각의 경우에서, 동일한 강도, 동일한 타이어 게이지 및 타이어 중량 감소를 나타내면서, EPI는 감소한다. 후보 물질(3)에서, 벨트(1) 및 벨트(2)의 2+2x.35 ST 구조는 2+2x.35 UT 구조로 다시 교체된다. 그러나, 각각의 경우에서, EPI는 동일하게 유지된다. 그 결과 타이어 게이지 및 타이어 중량은 동일하게 유지되면서도 강도는 증가된다.
[표 7]
Figure pat00008
하기 표 8은 현재의 두 개의 플라이 P225/P75R15 승용차 타이어와 극초 인장성 플라이 구조체를 비교한다. 후보 물질(1)에서, 동일한 강도가 달성되면서도 보다 낮은 타이어 게이지, 증가된 EPI 및 약간의 증가된 중량을 나타낸다. 후보 물질(2)에서, 동일한 강도가 달성되면서도 보다 낮은 타이어 게이지, 동일한 EPI 및 타이어 중량의 감소를 나타낸다.
후보 물질(1)에서, 플라이(1) 및 (2)의 1100/2 폴리에스테르 구조는 2x.18 UT 구조로 교체된다. 이 경우에서, 동일한 강도, 낮은 타이어 게이지 및 낮은 타이어 중량을 유지하면서도 EPI가 증가한다. 후보 물질(2)에서, 플라이(1) 및 (2)의 1100/2 폴리에스테르 구조는 3x.18 UT 구조로 교체된다. 이 경우에서, 보다 낮은 타이어 게이지 및 타이어 중량을 나타내면서도 강도 및 EPI는 일정하게 유지된다.
[표 8]
Figure pat00009
표 9은 현재의 두 개의 플라이 폴리에스테르 구조체와 E 하중 범위의 LT235/85R16 레이디얼 경량급 트럭 타이어의 극초 인장성 구조체를 비교한다. 후보 물질은, 동일한 강도를 유지하면서도 보다 낮은 타이어 중량 및 보다 낮은 타이어 중량을 나타낸다. 플라이(1) 및 (2)의 1440/3 폴리에스테르 구조가 1+5x.18 UT 구조로 교체되는 경우, EPI는 약간 증가하고 타이어 게이지 및 타이어 중량은 감소되며 강도는 일정하게 유지된다.
[표 9]
Figure pat00010
하기 표 10은 현재의 구조체와 도 2에서 제시한 바와 같이 4개 벨트의 11R24.5 LR-G 레이디얼 중량급 트럭 타이어의 장점을 비교 분석한다. 후보 물질(1)에서, 현재의 후보 물질은 3+2 초 인장성 케이블 구조의 4층 벨트 및 3x.22/9x.20+1 고 인장성 케이블의 플라이를 포함한다. 새롭게 개시된 4층 벨트 및 단일 플라이는 각각의 벨트에 3+2x.33 극초 인장성 구조를 사용하고 플라이에 1x.24/6x.22+1 UT 구조를 사용한다. 벨트(1 및 4) 및 벨트(2 및 3)의 EPI는 현재 및 새로운 구조체 둘다에서 동일하게 유지되는 반면, 새로운 플라이의 경우 EPI는 증가한다는 것을 알아야 한다. 극초 인장성 구조를 사용하여 얻은 장점은 벨트(2 및 3)의 리벳이 증가하고, 타이어 중량이 감소되고, 타이어 비용이 감소되고, 플라이내의 내식성이 개선된다는 것이다.
후보 물질(2)에서, 현재의 구조를 갖는 벨트는 3+4x.38 UT 구조를 갖는 벨트와 교체되고, EPI는 현재 벨트보다 낮아진다. 플라이의 3x.22/9x.20+1 HT 케이블 구조는 플라이의 1x.24/6x.22+1 UT 케이블 구조로 교체된다. 후보 물질(2)의 구조의 잇점은 벨트(2 및 3)의 리벳이 충분히 증가하고, 타이어 중량이 감소되고, 타이어 비용이 감소되고, 플라이 내식성이 개선되고 단일 벨트 와이어 구조체의 레이디얼 중량급 트럭 타이어에 대한 모든 하중 범위에 적용할 수 있다는 점이다.
[표 10]
Figure pat00011
하기 표 11은 현재의 구조체와 도 2에서 제시한 바와 같이 4개 벨트의 11R24.5 LR-H 레이디얼 중량급 트럭 타이어의 장점을 비교 분석한다. 후보 물질(1)에서, 현재의 벨트 구조체는 3+2 및 3+3 초 인장성 케이블 구조의 4층 벨트 및 3/9/15x.l75+1 HT 케이블의 플라이를 포함한다. 새롭게 개시된 4층 벨트 및 단일 플라이는 벨트(1 및 4)에 3+2x.33 UT 구조를 사용하고 벨트(2 및 3)용 3+3x.33 UT 구조를 사용하고 플라이에 3x.22/9x.20+1 UT 구조를 사용한다. 벨트(1 및 4) 및 벨트(2 및 3)의 EPI는 현재 및 새로운 구조체에서 동일하게 유지되는 반면, 새로운 플라이 구조체의 EPI는 증가한다는 것을 알아야 한다. 극초 인장성 구조를 사용하여 얻은 장점은 벨트(2 및 3)의 리벳이 증가되고, 타이어 중량이 감소되고, 및 타이어 비용이 감소된다는 것이다.
후보 물질(2)에서, 현재의 구조를 갖는 벨트는 3+4x.38 UT 구조를 갖는 벨트와 교체되고, EPI는 현재 벨트의 것보다 낮아진다. 플라이의 3/9/15x.175+1 HT 케이블 구조는 플라이의 3x.22/9x.20+1 UT 케이블 구조로 교체된다. 후보 물질(2) 구조의 잇점은 벨트(2 및 3)의 리벳이 충분히 증가하고, 타이어 중량이 감소하고, 타이어 비용이 감소되고 단일 벨트 와이어 구조체의 레이디얼 중량급 트럭 타이어에 대한 모든 하중 범위에 적용할 수 있다는 점이다.
[표 11]
Figure pat00012
0.20mm 직경에서 4000MPa 이상의 극초 인장성 스틸 필라멘트를 사용하여, 하기 표 12에 기술한 바와 같이 오프-더-로드(OTR) 공기압 타이어에 적합한 스틸 코드 디자인에 몇몇 선택 사양을 적용할 수 있다. 현재의 스틸 코드 구조체를 단순화 및/또는 변화시킴과 동시에 고 인장 강도 물질을 사용함으로써 코드 사이의 리벳 영역을 증가시키면서 고 인치 강도가 요구되는 OTR 타이어를 제조할 수 있다. 예를 들면, 크기가 36.00R51 이상인 OTR 타이어의 플라이 보강물에 현재 사용되는 스틸 코드 케이블 구조는 표 3 및 12에서 제시된 바와 같은 7x19x.20+1 HT이다. 필라멘트 인장 강도는 0.20mm 필라멘트 직경에서 3300MPa으로 규정된다. 평균 케이블 파쇄 하중은 11,600N 이고, 6.4의 인치당 가닥수에서 사용되므로 73,975N에 필요한 디자인을 만족시키는 74,240N의 인치 강도를 제공한다. 3.0mm의 케이블 게이지는 0.965mm의 리벳을 생성시킨다.
엘라스토머의 보강된 복합재를 변화시킬 수 있는 주요 디자인 변수는, 인치당 가닥수(EPI), 즉 측방향부터 엘라스토머가 보강된 방향까지의 길이 단위당 코드 개수에서의 가닥수이다. 하기 표 12는 현재의 고 인장성 구조체 및 극초 인장가능한 구조체의 예를 나타내는데, EPI가 감소된 극초 인장성 샘플의 강도가 증가됨에 따라 일반적으로 리벳이 증가된, 후보 물질(1 내지 3) 및 도 15 및 16을 참고한다. 코드 직경이 감소되고 가닥수가 코드 직경을 상쇄시키기 위해 증가하는 다른 극한 상황에서, 리벳은 감소된다. 일반적으로, 리벳은, 이들을 가득 채울 경우 코드 사이로 엘라스토머를 적절하게 침투시키기 위해 최소 0.018"(0.46mm)로 유지시켜야만 한다. 특히 이 최소 크기의 리벳은, 후보 물질(1, 2 및 3)의 보다 작은 직경 및 보다 간단한(코드의 필라멘트보다 작은) 코드 구조체를 사용했을때 얻을 수 있다.
[표 12]
Figure pat00013
후보 물질(1, 2 및 3)은 모든 경우(0.96mm 이상)에서 리벳을 증가시키면서도 36.00R51 내지 40.00R57 OTR 타이어에 적합한 74,240 N 인치 강도의 타이어 디자인 요건을 만족시킨다. 이 증가된 리벳으로 인해 코드 사이로 보다 많은 고무가 침투되어 더 잘 관통된다. 추가로, 후보 물질(1)은 6.4 EPI에 사용할 때, 83.200 N의 인치 강도를 제공하면서도 0.965mm의 코드간 리벳 영역(현재의 구조체에 사용)을 갖는다. 인치 강도값은 새롭고 큰 44.00R57 OTR 타이어에 요구되는 79,800 N/인치를 초과한다.
본 발명에 따라, 타이어 사용에 적합한 스틸 모노필라멘트 또는 코드로 보강된 플라이 스톡 스트립이 제공됨이 분명하다. 상기 보강된 플라이 스톡 스트립은 지금까지 설명한 목적, 수단 및 장점을 만족시킨다.
본 발명이 그 실시태양과 관련하여 기술되었지만 당해 분야의 숙련자라면 전술된 내용을 기초로하여 많은 변경, 변형 및 변화를 가할 수 있다는 것을 명백하게 알 것이다. 따라서, 이러한 변경, 변형 및 변화 모두가 첨부된 청구항의 개념 및 범주에 포함된다.
본 발명에 의해, 종래 타이어 및 코드 구조체의 문제점 및 한계를 해소하기 위해서 코드 부피 대 고무 부피의 비율이 측방향 보강물에 역효과를 나타내지 않으면서도 새로운 코드 모듈러스의 잇점을 취할 수 있는 코드 구조체가 제공된다. 또한, 본 발명에 의해서 극초 인장성 와이어를 사용한, 보다 가벼운 타이어가 제공된다. 추가로, 극초 인장성 와이어를 사용함으로써, 더욱 높은 부식 전파 내성 및 보다 많은 리벳을 갖게 되어 결국 개선된 타이어 성능을 갖는 코드 구조체가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 두 개의 플라이를 포함한 복합 구조체를 갖는 타이어의 첫 번째 실시태양의 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 4개의 플라이를 포함한 복합 구조체를 갖는 타이어의 두 번째 실시태양의 부분 단면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시태양에 따른 코드를 통한 단면을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 두 개의 인접한 플라이와 같은 복합재의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5 내지 16은 본 발명의 상이한 실시태양에 따른 코드를 통한 단면을 도시한다.

Claims (3)

  1. 평행한 코드를 갖는 카커스; 타이어 단면의 전체 폭을 축방향으로 결정하는 거리만큼 이격된 두 개의 측벽; 상기 카커스의 코드 말단이 각각 안쪽에서 바깥쪽으로 감아돌아간 두 개의 비드; 상기 카커스의 크라운상에 위치된 트레드; 원주상 비신장성으로 트레드와 카커스 사이에 삽입된 벨트 구조체, 및 상기 두 개의 비드와 상기 카커스의 크라운 사이의 상기 측벽에 위치된 카커스 플라이를 갖되, 상기 벨트 구조체가 상기 트레드와 실질적으로 동일한 폭을 갖고, 0.10 내지 0.45mm의 직경(D)을 갖고 각각이 -2000 x D + 4400MPa(D는 필라멘트의 직경(mm)임)의 인장 강도를 갖는 다수의 필라멘트로 이루어진 금속 코드로 보강된 엘라스토머성 직물의 카커스 플라이를 갖는 것을 특징으로 하는 공기압 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    코드 구조가 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 7x, 8x, 11x, 12x, 27x, 1+2, 1+3, 1+4, 1+5, 1+6, 1+7, 1+8, 1+14, 1+15, 1+16, 1+17, 1+18, 1+19, 1+20, 1+26, 2+1, 2+2, 2+5, 2+6, 2+7, 2+8, 2+9, 2+10, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3+1, 3+2, 3+3, 3+4, 3+9, 3/9, 3+9+15, 5/8/14, 7x12, 7x19, 7x2, 5+1, 6+1, 7+1, 8+1, 11+1, 12+1, 2+7+1, 1+4+1, 1+5+1, 1+6+1, 1+7+1, 1+8+1, 1+14+1, 1+15+1, 1+16+1, 1+17+1, 1+18+1, 1+19+1, 1+20+1, 3+9+1, 3/9+1, 7x12+1 및 7x19+1로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 공기압 타이어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코드 구조가 1+5임을 특징으로 하는 공기압 타이어.
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