KR100573196B1 - 레디얼 타이어용 상부 보강재 - Google Patents

Abstract

타이어는 크라운(crown), 두 개의 사이드월(sidewall), 두 개의 비드, 상기 두 개의 비드에 고정되는 카커스 보강재(carcass reinforcement) 및 크라운 보강재를 포함하며, 상기 크라운 보강재는 반경 방향 내측에서 외향으로, 원주 방향과 나란한 코드들로 된 하나 이상의 플라이(ply)를 갖는 워킹(working) 블록과 상기 워킹 블록의 원주 방향의 플라이의 코드보다 더 큰 파단 연신율을 갖는 나란한 코드들로 된 하나 이상의 플라이를 갖는 보호 블록을 포함하며, 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이는 상기 워킹 블록의 반경 방향으로 최외곽의 플라이이고, 상기 보호 블록의 상기 플라이의 나란한 코드들은 원주 방향을 갖는 것을 특징으로 한다.

타이어, 카커스, 크라운, 플라이, 연신율, 보강재

Description

레디얼 타이어용 상부 보강재{Radial tyre top reinforcement}

본 발명은 레디얼 카커스 보강재(radial carcass reinforcement)를 갖는 타이어들, 특히 그들의 크라운 보강재(crown reinforcement)의 보호에 관한 것이다.

상이한 조건들 하에서, 예를 들어 돌들이나 뾰족한 물체들을 포함하는 도로 표면들 상에서 굴러가도록 고안된 타이어들은 일반적으로 워킹 블록(working block)과 반경 방향으로 외향인 보호 블록(protective block)을 포함하는 크라운 보강재를 갖는다. 상기 워킹 블록은 타이어의 팽창과 구름에 기인한 응력들을 흡수하도록 고안되고, 각각의 플라이에서 나란하고, 원주 방향(circumferential direction)과 10°내지 45°범위의 각도들(

,

)을 형성하여 하나의 플라이가 다음의 플라이와 교차되게 하는 코드들로 된 두 개 이상의 중첩된 플라이들을 포함한다.

상기 보호 블록은 사용 중에 입은 충격들과 천공들(perforations)로 인한 손상들로부터 상기 워킹 블록의 플라이들을 보호하기 위해 고안되고, 나란한 와이어들로 된 하나 이상의 플라이를 포함한다. 상기 코드들(cord)은 이들이 보호하는 상기 워킹 플라이들보다 큰 파단 연신율(elongation at rupture)을 종종 갖는다.

이러한 타이어의 크라운 보강재의 내구성을 향상시키기 위해, 출원 제 WO 96/20095 호에서는 크라운, 두 개의 사이드월(sidewall), 두 개의 비드(bead), 상기 두 개의 비드에 의해 고정된 카커스 보강재 및 크라운 보강재를 포함하며, 상기 크라운 보강재는 반경 방향 내측에서 외향으로 원주 방향과 나란한 코드들로 된 하나 이상의 플라이를 갖는 워킹 블록과, 상기 워킹 블록의 원주 방향의 플라이의 코드들보다 큰 파단 연신율을 갖는 하나 이상의 나란한 코드로 된 플라이를 갖는 하나의 보호 블록을 포함하며, 상기 워킹 블록은 반경 방향 내측에서 외향으로 60°이상의 각도로 향해지는 와이어들로 된 트라이앵귤레이션 플라이(triangulation ply)를 포함하며, 두 개의 워킹 플라이는 10°내지 45°범위의 각도들로 향해지는 비신장성(inextensible) 와이어들로 형성되고 상기 워킹 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이는 상기 두 개의 워킹 플라이들 사이에 배치되고, 상기 보호 블록의 플라이의 코드들은 상기 워킹 블록의 인접한 상기 워킹 플라이의 코드들의 방향과 유사한 방향을 갖는다.

본 발명의 목적은 실질적으로 크라운 보강재의 내구성 및 특히 뾰족한 돌들이 있는 도로 표면들 상에서 구름으로 인한 충격들, 천공들, 산화에 대한 저항성을 또한 상당히 향상시킬 수 있게 하는 타이어 구조이다.

하기의 정의들이 적용된다:

"코드"- 상기 코드들의 재료 및 예를 들어 고무 상에서 접착력 향상을 위한 표면 처리 또는 피복 또는 예비피복(precoating)과 같은 처리 방법이 무엇이든, 단일 필라멘트들(filaments) 및 다중 필라멘트들, 또는 케이블들, 얀들(yarns) 또는 상당하는 모든 형태의 집합물과 같은 집합물들(assemblages) ;

"비신장성 와이어"- 코드의 파단 하중의 10% 하에서 측정시 0.2% 미만의 상대 연신율을 갖는 코드;

"탄성 와이어"- 코드의 파단 하중의 10% 하에서 측정시 0.5% 이상의 상대 연신율을 갖는 코드;

"원주 방향으로 향해진 코드"- 타이어의 원주 방향과 거의 평행하게 향해진 코드, 즉 0°근처에서 타이어의 원주 방향과 +2.5°내지 -2.5°범위의 각도를 형성하는 코드;

"반경 방향으로 향해진 코드"- 거의 동일한 축 방향 평면(axial plane) 또는 축 방향 평면과 10°이하의 각도를 형성하는 평면에 포함된 코드.

본 발명에 따른 타이어는 크라운, 두 개의 사이드월, 두 개의 비드, 상기 두 개의 비드에 의해 고정되는 카커스 보강재 및 크라운 보강재를 포함하며, 상기 크라운 보강재는 반경 방향 내측에서 외향으로 원주 방향의 워킹 블록과 보호 블록을 포함한다. 상기 워킹 블록은 각각의 플라이에서 나란하고, 원주 방향과 10°내지 45°범위의 각도들(

,

)을 형성하여 플라이 간에 서로 교차되게 하는 두 개 이상의 중첩된 워킹 플라이 및 원주 방향의 나란한 코드들로 된 하나의 플라이를 갖는다. 상기 보호 블록은 상기 워킹 블록의 원주 방향인 플라이의 코드들의 파단 연신율보다 큰 파단 연신율을 갖는 나란한 코드들로 된 하나 이상의 플라이를 갖는다. 상기 타이어는, 상기 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이가 상기 워킹 블록의 반경 방향으로 최외곽 플라이이고, 상기 보호 블록의 플라이의 나란한 코드들은 원주 방향이고, 상기 워킹 블록의 원주 방향의 나란한 코드들로 된 상기 플라이는 상기 보호 블록의 원주 방향의 코드들로 된 플라이의 축 방향 폭은 물론이고 상기 워킹 플라이의 가장 좁은 축 방향 폭보다 더 작은 축 방향 폭을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 보호 플라이와 상기 워킹 블록의 인접한 플라이가 원주 방향이라는 것 및 축 방향 폭이 가장 좁은 크라운 보강재의 플라이가 상기 워킹 블록의 원주 방향의 코드들로 된 플라이라는 것은 본 발명에 따른 타이어의 크라운 보강재로 인해 뚜렷히 충격들, 천공들 및 산화에 대한 저항성을 향상시킬 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 보호 블록의 원주 방향의 나란한 코드들로 된 상기 플라이의 코드들의 파단 연신율은 상기 워킹 블록의 원주 방향의 나란한 코드들로 된 상기 플라이의 상기 코드들의 파단 연신율(ratio of elongation at rupture)의 1.5배 이상이다. 이는 상기 보호 블록의 플라이의 코드들이 일반적으로 구를 때 응력들 하에 있지 않게 하며, 따라서 어떠한 천공에 대해서도 효과적으로 저항할 수 있게 한다.

상기 보호 블록의 원주 방향의 코드들로 된 상기 플라이의 축 방향 폭은 바람직하게는 가장 좁은 상기 워킹 플라이의 축 방향 폭과 가장 넓은 상기 워킹 플라이의 축 방향 폭의 사이의 범위이다.

원주 방향으로 향해진 상기 워킹 블록의 상기 플라이는 탄성 코드들로 형성될 수 있고, 작은 연신들에 대해 낮은 기울기 및 더 큰 연신들에 대해 거의 일정하다가 가파른 기울기를 갖는 상대 연신으로 기능하는 인장 응력 곡선을 제공한다. 또한 상기 플라이는 원주 방향으로 향해진 코드들로 형성될 수 있고, 플라이의 원주보다 훨씬 작은 길이의 섹션들(section)을 형성하도록 절단(cut)될 수 있다. 그러나 원주 방향 응력들을 우수하게 흡수하기 위해, 그 플라이는 비신장성 와이어들로 구성될 수 있다.

상기 보호 블록의 플라이는 탄성 와이어들 또는 아라미드들(aramids)과 같은 직물 얀들(textile yarn)로 형성될 수 있다.

원주 방향의 나란한 코드들로 된 두 개의 플라이 역시 직물 얀들, 특히, 아라미드들로 형성될 수 있다.

본 발명의 특징들 및 이점들은 이하에 기술되고, 비제한적인 실시 예들을 도시하는 도면을 참조한 설명으로 최선의 이해가 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 크라운 보강재의 축 방향 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 크라운 보강재의 변형 실시 예를 나타내는 도면.

타이어(P)는 각각의 비드에 의해 고정되고 아라미드 얀들(aramid yarns)로 형성되는 레디얼 카커스 보강재(1; radial carcass reinforcement)를 포함한다. 상기 카커스 보강재(1)는 워킹 블록(31)과 상기 워킹 블록으로부터 반경 방향 외향으로 배치되는 보호 블록(32)으로 구성되는 크라운 보강재(3)로 감긴다.

상기 워킹 블록은 내측에서 반경 방향 외향으로,

원주 방향에 대해 각도

, 이 경우 22°와 동등한 각도로 향해진 비신장성(inextensible) 와이어들로 이루어진 제 1 워킹 플라이(311);

그 후, 상기 제 1 워킹 플라이와 동일한 와이어들로 이루어지고 각도

와 대향하고, 이 경우 22°인 상기 각도

와 동등한 (그러나 상기 각도

와 상이할 수 있음) 원주 방향과 각도

로 형성되는 제 2 워킹 플라이(312); 및

원주 방향으로 향해진 비신장성 와이어들로 형성된 제 3 워킹 플라이(313)에 의해 형성된다.

상기 보호 블록(32)은 원주 방향으로 향해진 탄성 와이어들로 이루어진 플라이로 형성된다.

제 3 워킹 플라이의 축 방향 폭(L₃₁₃)은 처음의 두 개의 워킹 플라이의 축 방향 폭(L₃₁₁, L₃₁₂)보다 작다. 반면에, 상기 보호 블록의 플라이의 축 방향 폭(L₃₂₁)은 처음의 두 개의 워킹 플라이의 축 방향 폭들(L₃₁₁, L₃₁₂) 사이의 범위이다.

본 발명에 따른 타이어는 트라이앵귤레이션 플라이(triangulation ply)와, 두 개의 교차된 워킹 플라이로 구성된 워킹 블록과, 인접한 워킹 플라이의 방향으로 향해진 탄성 와이어들로 된 플라이로 형성되는 보호 블록을 갖는 크라운 보강재를 구비하는 표준 타이어와 지금 비교할 수 있다.

이들 두 형태의 타이어들을 뾰족하게 절단된 에지들을 갖는 거친 돌들로 덮힌 트랙 상에 굴렸을 때, 시험된 타이어를 소금물 탱크에 통과시켜 적신 후에는 도 1에 도시되고 본 발명에 따르는 타이어는 우수한 성능을 보인다. 대조 표준 타이어(control tire)의 파열시에, 상기 두 개의 타이어들을 정밀하게 분석했을 때, 본 발명에 따른 타이어는 상기 대조 표준 타이어보다 트레드(tread)를 관통하여 상기 보호 블록까지 천공되는 것이 두 배는 적었다.

결과적으로, 우려되는 바와 반대로, 보호 플라이(321) 바로 아래에 원주 방향의 얀들(yarn)로 형성되는 상기 제 3 워킹 플라이(313)를 배치하는 것은 이 제 3 플라이가 천공들 및 절단들로 연결되는 손상되기 쉬운 경향을 보이지 않았다. 오히려, 이들 시험들의 결과는 본 발명에 따른 타이어의 크라운 보강재가 표준 타이어들 보강재들보다 매우 현저한 저항성을 가짐을 보인다.

도 2는 본 발명에 따른 타이어의 변형 실시 예의 축 방향 단면을 보인다. 3 개의 원주 방향 홈들(5)이 트레드(4)에 도시된다. 이들 홈들은 일반적으로 지그재그(zigzag)형태일 수 있다. 이 변형 실시 예에서, 보호 블록(32′)의 플라이(321′)의 피치(pitch), 즉 상기 코드들 사이의 간격은 상기 플라이의 나머지 부분보다 상기 홈들 아래의 영역들(6; zone)에서 훨씬 작다. 결과적으로, 상기 트레드가 천공될 위험이 가장 큰 곳인 상기 홈들(5) 아래의 상기 영역들(6)에서 상기 플라이(321′)에 의한 보호가 강화된다.

이는 상기 크라운 보강재에서 금속량을 증가시킬 필요없이, 그러므로 타이어의 중량을 증가시키지 않고 보호될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 타이어의 제조는 바람직하게는 자기의 내부 캐비티(inner cavity)의 형상을 설정하는 강성 코어(rigid core) 상에서 수행될 수 있다. 타이어의 모든 구성요소들은 제조 중에 언제나 쉐이핑(shaping)함 없이 그들 구성요소의 최종 위치에 직접 배치되어, 최종 구조물에 요구되는 순서로 상기 코어에 적용된다. 그 후, 타이어는 미국 특허 제 4,895,692 호에 기재된 바와 같이 몰딩(molding)되고 가류(vulcanized)될 수 있다.

상기 두 개의 플라이들(313, 321)은 일정 또는 가변 피치된 단일 코드로 감겨질 수 있다. 쉐이핑을 하지 않음으로써 원주 방향의 워킹 플라이(313)의 요소로 비신장성 와이어들을 사용할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (8)

1. 크라운(crown), 두 개의 사이드월(sidewall)과, 두 개의 비드, 상기 두 개의 비드에 고정되는 카커스 보강재(1; carcass reinforcement) 및 크라운 보강재(3)를 포함하며, 상기 크라운 보강재는 반경 방향 내측에서 외측으로 워킹 블록(31)과 보호 블록(32)을 포함하고,

   상기 워킹 블록은 각각의 플라이에서 나란하고 원주 방향과 10°내지 45° 범위의 각도들(α, β)을 형성하여 하나의 플라이가 다음의 플라이와 교차되게 하는 코드들로 형성되는 두 개 이상의 중첩된 워킹 플라이(311, 312; working ply)와, 원주 방향과 나란한 코드들로 된 하나의 플라이(313)를 구비하며,

   상기 보호 블록(32)은 상기 워킹 블록의 원주 방향의 플라이의 코드들보다 더 큰 파단 연신율을 갖는 나란한 코드들로 된 하나 이상의 플라이(321)를 갖는 타이어에 있어서,

   원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(313)는 상기 워킹 블록의 반경 방향으로 최외곽의 플라이이며, 상기 보호 블록의 상기 플라이의 나란한 코드들은 원주 방향이고, 상기 워킹 블록(31)의 원주 방향의 나란한 코드들로 된 상기 플라이(313)는 상기 워킹 플라이(312)의 가장 좁은 축 방향 폭(L₃₁₂)보다 작으며 상기 보호 블록(32)의 원주 방향의 코드들로 된 상기 플라이(321)의 축 방향 폭보다 작은 축 방향 폭(L₃₁₃)을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(321)의 상기 코드들의 파단 연신율은 상기 워킹 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(313)의 코드들의 파단 연신율의 1.5배 이상인 타이어.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호 블록의 원주 방향의 코드들로 된 상기 플라이(321)는 가장 좁은 상기 워킹 플라이(313)의 축 방향 폭과 가장 넓은 상기 워킹 플라이(311)의 축 방향 폭 사이 범위의 축 방향 폭을 갖는 타이어.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 크라운의 반경 방향 외부 표면은 원주 방향 홈들(5)에 의해 분리된 리브들(rib)을 포함하는 무늬를 가지며, 상기 보호 블록의 원주 방향의 코드들로 된 상기 플라이는 상기 홈들의 반경 방향 아래에 배치되는 코드들이 최대 밀도를 갖도록 축 방향으로 변화하는 피치(6; pitch)를 갖는 타이어.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 워킹 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(313)의 상기 코드들은 비신장성 금속 코드들로 구성된 타이어.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(321)의 상기 코드들은 탄성 금속 코드들로 구성된 타이어.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 블록의 원주 방향과 나란한 코드들로 된 상기 플라이(321)의 상기 코드들은 직물 코드들(textile cords)로 구성된 타이어.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   원주 방향의 상기 두 플라이(313, 321)의 상기 코드들은 아라미드(aramid)로 구성된 타이어.

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