KR100665269B1 - 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법 - Google Patents

트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 보강 부재인 벨트부에 내구성능을 평가하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트럭 버스용 타이어에서 벨트부의 내구성능을 보다 정확하게 측정하여 향상된 타이어를 개발에 도움을 줄 수 있는 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 타이어 트레드의 내부에 다층 배치된 상하측 벨트층의 내구성을 측정 평가하는 방법에 있어서, 상기 상, 하측 벨트층을 가진 트레드를 일정규격의 시편으로 절단하여 준비하는 단계와, 이 시편의 상, 하측 벨트층에 각각 핀을 끼워 변경 기준점을 준비하는 단계, 상기 시편을 피로 시험기에 장착하여 타이어 용도에 맞는 하중 또는 변형을 일정주기와 일정시간으로 지속시키는 단계, 상기 피로 시험기에서 시편에 변형 또는 하중 부여시 이 시편에 끼운 핀의 변형각도를 고려하여 시편의 상, 하측 벨트층에 발생한 크랙 변위를 측정하는 단계로 이루어져서 이들 크랙의 성장길이를 측정하여 타이어의 트레드 벨트부의 내구성을 평가하도록 되어 있다.

Description

트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법{Durability test method of truck-bus tire belt composite}
도 1의 (A),(B)는 트럭 버스용 타이어의 트레드에서 본 발명에 따라 일정한 형태로 절단하여 준비되는 시편의 개략 평면도와 측단면도,
도 2는 본 발명에 따라 준비된 시편이 피로 시험기에 장착된 사진,
도 3은 본 발명에 따른 시편에서 주행시간에 대한 크랙 정도를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 시편에서 일정하중에 의한 피로 후 주행시간에 대한 크랙정도를 나타낸 그래프이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
1 : 트레드, 2a,2b : 벨트층,
3 : 시편, 4 : 핀,
5 : 피로 시험기, 6 : 스틸코드.
본 발명은 공기입 타이어의 보강 부재인 벨트부에 내구성능을 평가하는 방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트럭 버스용 타이어에서 벨트부의 내구성능을 보다 정확하게 측정하여 향상된 타이어를 개발에 도움을 줄 수 있는 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기입 타이어의 핵심적인 보강재로 스틸코드와 고무의 압연공정에 의해 제조된 스틸벨트가 사용된다. 이러한 스틸벨트는 통상 일정한 각도로 재단되어 서로 엇갈린 형태로 2~4층 정도의 복층 구조로 타이어에 적용되고 있다. 이 벨트층은 가장 강력한 보강을 부여해 주지만 그러한 보강의 역할을 수행하기 때문에 또한 가장 많은 응력의 집중을 받게 된다.
따라서 타이어 사고의 많은 부분이 상기한 벨트층의 파괴로 나타나게 된다.
즉, 타이어의 내구성을 평가하는 가장 기본적이면서도 핵심적인 평가방법은 바로 타이어 벨트부의 사고를 모사하는 것이며, 궁극적으로 실제의 타이어를 드럼형 주행 시험기에서 해당되는 공기압과 하중을 가하여 요구되는 속도로 주행하면서 사고 발생까지의 주행시간을 비교하여 각각의 타이어에 대한 내구성을 평가하고 있다.
이러한 사고 발생시점까지의 시간을 평가하는 방법은 그 시간 자체가 의미를 갖는 것이 아니라 단순히 상대적인 비교에 의한 내구성의 평가이다.
다만 북미 또는 유럽의 해당 타이어별 최소 내구시간을 규정하는 시험 내구시간이 설정되어 있으나, 이러한 시험은 단순한 안전치를 규정하는 것 외에 실질적인 타이어의 품질을 평가하기 위해서는 보다 가혹한 상태에서의 비교를 통한 상대적인 비교에 무게를 두고 있다. 더욱이 상기한 주행시험에 의한 평가는 편차를 고 려해서 통상 3본 정도의 주행을 통해서 통계적인 평가를 하고 있으며, 동시에 일반적인 시험조건에 의하면, 타이어 1본의 평가시간이 1~200시간 정도에 육박하기 때문에 많은 시간이 소요되고 있다.
이와 더불어 타이어 1본을 평가하는 동안 비용 또한 크게 소요되고 있는 실정이다.
통상의 트럭 버스용 타이어에 대해서 벨트 복층간의 분리에 의한 사고는 일반적으로 각각의 스틸벨트 끝단부(Belt Edge)에서 발현되어 층간으로 진행되는 양상을 보이는바, 이러한 평가를 모사 하기가 무척 어려우며, 상기한 타이어의 주행 평가방법 외에는 타이어 벨트부의 사고를 정확하게 모사해서 이의 내구성을 비교할 수 있는 방법이 전무한 실정이었다.
이에 본 발명은 타이어의 벨트부 내구성을 샘플시편을 가지고 정확히 모사할 수 있으면서 이를 이용하여 타이어의 내구수명을 단시간(24시간) 내에 측정 시험할 수 있는 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어 트레드의 내부에 배치된 다층 벨트부의 내구성을 측정 평가하는 방법에 있어서, 상기 상, 하측 벨트층을 가진 트레드를 일정규격의 시편으로 절단하여 준비하는 단계와, 이 시편의 상, 하측 벨트층에 각각 핀을 끼워 변경 기준점을 준비하는 단계, 상기 시편을 피로 시험기에 장착하여 타이어 용도에 맞는 하중 또는 변형을 일정주기와 일정시간으로 지속시키는 단계, 상기 피로 시험기에서 시편에 변형 또는 하중 부여시 이 시편에 끼운 핀의 변형각도를 고려하여 시편의 상, 하측 벨트층에 발생한 크랙 변위를 측정하는 단계로 이루어져서 이들 크랙의 성장길이를 측정하여 타이어의 트레드 벨트부의 내구성을 평가하도록 되어 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1의 (A),(B)는 트럭 버스용 타이어의 트레드 부분에서 본 발명에 따라 일정한 형태로 절단하여 준비한 시편의 개략 평면도와 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 시편을 피로 시험기에 장착한 사진이다.
본 발명은 타이어 트레드(1)의 내부에 다층 배치된 상하측 벨트층(2a,2b)의 내구성을 측정 평가하는 방법에 있어서, 상기 상, 하측 벨트층(2a,2b)을 가진 트레드(1)를 일정규격의 시편(3)으로 절단하여 준비하는 단계와, 이 시편(3)의 상, 하측 벨트층(2a,2b)에 각각 핀(4)을 끼워 변형 기준점을 준비하는 단계, 상기 시편(3)을 피로 시험기(5)에 장착하여 타이어 용도에 맞는 하중 또는 변형을 일정주기와 일정시간으로 지속시키는 단계, 상기 피로 시험기(5)에서 시편(3)에 변형 또는 하중 부여시 이 시편(3)에 끼운 핀(4)의 변형각도를 고려하여 시편(3)의 상, 하측 벨트층(2a,2b)에 발생한 크랙 변위를 측정하는 단계로 이루어져 있다.
본 발명은 제조된 트럭 버스용 타이어의 해당 벨트 부위(통상 4층의 구조인 경우 2층과 3층 부위)를 특정한 형태의 시편(3)으로 제조한 다음, 피로를 가하여 각 벨트층(2a,2b)의 스틸코드(6) 에지부의 크랙 발생을 확인하고 발생한 크랙의 성 장길이를 측정하여 이를 평가하는 방법이다.
여기서 제조되는 시편(3)은 도 1과 같은 형태이며 이를 통상의 피로 시험기(5)에 장착하여 타이어의 용도에 맞는 하중 또는 변형을 일정주기로 일정시간만큼 지속시킨 다음에 도 1의 상측 벨트층(2a)과 하측 벨트층(2b)을 분리하여 발생한 크랙의 길이를 측정한다. 이때의 크랙발생 및 성장길이는 타이어의 내구성을 쉽게 평가할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 시험방법을 통해 평가되는 크랙성장의 길이는 타이어의 내구성을 의미(길이가 작을수록 유리)하며 일반적으로 상대적인 비교가 가능하게 되는데, 이는 단시간 내에 종래 거대한 드럼형의 주행시험기가 아닌 통상의 피로시험기(5)를 통해서 쉽게 내구성을 비교할 수 있다.
또한 타이어 1본만 가지고도 도 1과 같은 시편(3)을 수십 개나 제작하여 평가할 수 있기 때문에 경제적으로도 매우 유용하다.
한편, 본 발명에서의 시험조건은 기본적으로 도 2와 같이 상측과 하측 벨트층(2a,2b)에 각각 핀(4)을 끼운 다음에 정적인 변형을 우선 가하여 이때 발생하는 각도를 측정하여 통상의 타이어 주행 조건인 100% 공기압 및 100% 하중을 고려한 다음, 10~15도가 되는 시점의 변형량(길이) 또는 하중을 가하여 시험하는 방법이다. 이때의 변형각도는 상기의 각도에만 한정이 되는 것이 아니라 시험 목적에 맞추어 조정이 가능하며 다만, 35도가 넘지 않아야 하며, 이는 35도가 넘는 시점에서는 정적인 상태에서의 파괴가 발생하기 때문이다.
본 발명은 기본적으로 도 1과 같은 시편(3)을 이용해서 피로를 가한 다음에 상측과 하측 벨트층(2a,2b) 사이에 발생하는 크랙성장의 길이를 측정하게 되는데, 기본적인 시험조건은 변형 또는 하중 부여시 최초에 끼운 핀의 변형 각도를 고려하여 설정한 다음 피로를 가하여 평가한다.
즉, 본 발명에서는 기존의 드럼형 주행시험기를 통해 비교가 가능했던 벨트 끝단부의 내구성을 간단한 시편(3)을 이용해서 피로시험만을 실시함으로써 쉽게 평가할 수 있도록 되어 있다.
이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하며, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1에서의 시편(3)은 전체 길이를 250㎜로 제작한 다음 피로 시험기(5)의 각각 상, 하 그립에 고정되는 부위인 50㎜를 제외하면 궁극적으로 트랙성장 길이가 측정되는 부위는 150㎜인 경우의 시편으로 제작하였으며, 형태는 도 1(A),(B)와 같다,
본 실시예 1에서는 일정한 변형을 주었으며 각각을 타이어의 내구 시간과 비교하였다.
다음 표 1에 나타낸 바와 같이 동일 크기의 서로 다른 트레드 패턴을 갖춘 타이어 3종에 대해서 각각 3본씩 주행시험을 하고 각 1본씩은 도 1과 같이 시편 3개씩을 제조하여 도 2의 각도 변형상 15도가 되는 시점의 변형량(Deformation)을 일정하게 10Hz의 주기로 20만회 가한 다음, 각각 발생/성장한 크랙의 길이를 원래 길이에 대한 비율로 나타낸 것이다. 비교예에 나타난 타이어 주행평가에 대한 결과에서는 서로간 차이를 보이나 각 3본씩을 한 경우에 변별력을 갖는다.
예컨대, A규격의 3번과 B규격의 1번, C규격의 2번만을 놓고 볼 때 각각의 편차를 구분할 수 없다. 그러나 실시예 1의 경우, 해당 규격의 타이어 1본내에서 각각 3개씩의 시편을 제조하여 평가한 결과 거의 일정한 값을 보이며 A, B, C 규격별 변별력을 확연하게 나타낸다. 이러한 결과는 타이어의 주행시험의 경우, 미세한 제조편차에 의해 주행 내구 시간의 범위가 넓게 나타나지만, 본 발명에 의한 시편 평가의 경우에는 그 타이어의 특성과 고무재료의 특성까지를 그대로 반영하고 또한 타이어 전체에서 발생하는 편차가 실제로는 없어지기 때문에 순수한 벨트부의 내구성을 균일하게 동시에 뚜렷하게 표현할 수 있게 되는 것이다.
도 3에서는 주행시간에 대한 크랙성장 정도를 도시하였다. 결과에 의하면, 본 발명에 의한 평가방법이 실제 타이어의 주행 결과와 직선적으로 비례하는 결과를 보여주고 있다. 이러한 결과를 토대로 각 규격별 혹은 재료 특성별 내구시간을 예측할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2에서는 실시예 1과 달리 변형방법을 일정한 하중(Force) 기준으로 실시하였다. 동시에 최초 설정각도를 10도로 더 낮추어 평가한 결과, 실시예 1과 동일한 순서의 변별력 있는 결과를 보여주며, 일정 변형량(Deformation) 보다는 다소 양호한 값을 보여주면서 그 편차 또한 상당부분을 감쇄됨을 알 수 있었다. 즉, 타이어의 사용조건 등을 고려 일정한 변형량 및 하중에서 평가가 가능하며 두 방법 모두 실제 타이어 주행결과를 정확하게 모사하고 있는 것을 알 수 있다.
도 4에서는 일정 하중에 의한 피로 후 주행시간에 대한 크랙성장 정도를 도시하였다.
[표 1]
비교예 실시예 1 실시예 2
유럽 법규시험 조건에 의한 주행시간 각도 15도 변형시점(10% 일정변형, Hz, 20만 Cycle 후 크랙길이)%(크랙길이/원래 시편길이) 각도 10도 변형지점 (200㎏f 일정하중, 10Hz, 20만 Cycle 후 크랙길이)%(크랙길이/원래 시편길이)
a)12R22.5 A 규격 1번 타이어 92시간 4번 타이어로 시편 제조 시편 1 38.1% 31.0%
2번 타이어 88시간 시편 2 42.0% 28.2%
3번 타이어 74시간 시편 3 40.0% 31.0%
평균 85시간 평균 40.0% 30.1%
b)12R22.5 B 규격 1번 타이어 78시간 4번 타이어로 시편 제조 시편 1 45.2% 35.6%
2번 타이어 67시간 시편 2 47.1% 26.1%
3번 타이어 92시간 시편 3 44.8% 33.4%
평균 79시간 평균 45.7% 35.0%
c)12R22.5 C 규격 1번 타이어 59시간 4번 타이어로 시편 제조 시편 1 68.7% 48.1%
2번 타이어 72시간 시편 2 63.2% 50.3%
3번 타이어 62시간 시편 3 62.4% 46.3%
평균 64시간 평균 64.8% 48.3%
a)12R22.5 A 규격 1~4번은 모두 동일한 타이어임. b)12R22.5 B 규격 1~4번은 모두 동일한 타이어임. c)12R22.5 C 규격 1~4번은 모두 동일한 타이어임.
상기와 같이 본 발명에 따른 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법은 변별력이 크면서도 매우 간단하게 트럭 버스용 타이어의 벨트 내구성을 비교할 수 있게 되며, 궁극적으로는 타이어의 내구성능을 향상시킬 수 있는 기초적인 평가자료로 폭 넓게 이용될 수 있다.

Claims (1)

  1. 타이어 트레드(1)의 내부에 다층 배치된 상하측 벨트층(2a,2b)의 내구성을 측정 평가하는 방법에 있어서,
    상기 상, 하측 벨트층(2a,2b)을 가진 트레드(1)를 일정규격의 시편(3)으로 절단하여 준비하는 단계와, 이 시편(3)의 상, 하측 벨트층(2a,2b)에 각각 핀(4)을 끼워 변형 기준점을 준비하는 단계, 상기 시편(3)을 피로 시험기(5)에 장착하여 타이어 용도에 맞는 하중 또는 변형을 일정주기와 일정시간으로 지속시키는 단계, 상기 피로 시험기(5)에서 시편(3)에 변형 또는 하중 부여시 이 시편(3)에 끼운 핀(4)의 변형각도를 고려하여 시편(3)의 상, 하측 벨트층(2a,2b)에 발생한 크랙 변위를 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 트럭 버스용 타이어 벨트부의 내구성 평가방법.
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KR20210133088A (ko) * 2020-04-28 2021-11-05 넥센타이어 주식회사 공기입 타이어용 시험 장치
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