KR100701447B1 - 둥근 비드 토우를 가진 타이어 및 타이어 성형용 몰드 - Google Patents

Abstract

15°드롭 센터림에 장착하기 위한 대용량 화물용 트럭 또는 버스 타이어는 장착 문제를 제거하며 재료를 절감하는 둥근 비드 토우를 가진다. 이 비드 토우는 105°내지 155°범위의 협각을 형성하는 비드 시트와 비드 토우 단부면에 의해 만들어진다. 또한, 비드 시트와 비드 토우 단부면 사이의 천이지점은 비드 시트지점에 관하여 타이어 중심에서부터 축방향 거리의 0.95 내지 0.97 범위와, 비드 시트지점의 반경의 적어도 0.78되는 곳에 배치된다. 이 타이어를 성형하기 위한 몰드도 공개되어 있다.

타이어, 비드코어, 비드 토우, 비드 시트, 몰드.

Description

둥근 비드 토우를 가진 타이어 및 타이어 성형용 몰드{Tire with rounded bead toe and a mold for forming the tire}

본 발명은 예를 들어 트럭, 버스와 같이 대용량 화물(heavy load)을 운반하는 차량용 타이어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 타이어의 수명 중에 해체 및 재장착에도 사용할 수 있는 개선된 내구성을 가진 비드 토우(bead toe)를 가진 대형 차량용 타이어에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 타이어를 성형하는 몰드에 관한 것이다.

타이어 비드는 림(rim)과 결합하는 타이어의 일부분이다. 상기 비드는 통상 타이어를 림에 고정시키기 위해 비드 코어 또는 케이블의 힘을 전달하도록 림의 시트와 결합하는 원추형 단면의 평탄면(flattened surface)을 포함한다. 또한 비드 시트면은 타이어에서 압축 공기를 유지하기 위해 기밀형 밀봉부를 형성한다. 종래의 트럭과 버스 타이어에서는, 비드는 비드 코일 또는 비드 코어에서부터 타이어의 회전축선을 향해 연장하는 삼각형 비드 토우로서 끝난다.

15°드롭 센터림(drop center rim)을 사용하는 트럭 및 버스 타이어는 통상 기다란 비드 토우를 가지며, 이 기다란 비드 토우는 비드를 림 시트에 고정시키는데 도움을 주며 또 비드를 해체하여 사용할 때에도 힘을 견디는데 도움을 준다고 생각된다. 또한, 기다란 비드 토우는 기밀한 밀봉부의 완전성을 보장하는데 도움을 준다고 생각된다. 그러나, 기다란 비드 토우는 타이어를 림에 장착 및 해체할 때 방해가 되며, 이런 작용은 림의 외부 플랜지에 대해 비드 토우를 가압하는 것을 포함한다.

트럭 및 버스 타이어는 트레드의 수명을 훨씬 능가하는 사용 수명을 갖는 중량 카카스(heavy duty carcass)로 디자인되며 제작된다. 차량 운전자는 보통 상기 카카스로부터 최적 값을 얻기 위해 그런 타이어를 재생한다. 예를 들어 장거리 트럭 타이어는 서너번 재생되며, 이는 해체 및 재장착 단계를 여러 번 필요로 한다.

덧붙여, 타이어는 도로에서의 해로운 손상으로부터 카카스를 수선하기 위해 수명중에 해체될 수도 있다.

타이어를 장착 및 재장착하는데 따른 문제는, 비드를 림 플랜지에 가압할 때 비드 및 비드 토우에 큰 스트레스를 준다는 것이다. 타이어가 오래 되고 고무가 산화에 의해 부서지게 되면, 스트레스는 비드 토우를 손상시킬 수 있다. 이러한 손상은 심하면 카카스의 유용한 수명을 단축시키거나 수명이 끝날 수가 있다.

본 발명은 타이어 비드의 장착 완전성을 희생시키지 않고 종래 타이어에 비하여 비드 토우의 큰 부분을 제거하는 비드 부분을 위한 신규한 형상의 해결책을 제공한다.

본 발명에 의하여, 대략 15°비드 시트를 갖는 림에 장착하기 위한 타이어 즉, 트럭 또는 버스 타이어가 종래 비드 토우에 비하여 절두형(truncated)이고 둥글게 되어 있는 비드 토우를 가진다. 본 발명에 의한 비드 토우는 105°내지 150° 범위의 협각을 이루는 비드 부분의 시트면(seat face)과, 단부면에 의해 형성된다. 양호하게는 협각은 130°내지 150°의 범위에 있다.

본 발명의 한가지 관점에 따라, 비드의 시트면은 적절한 림에 장착된 상태에서 시트 지점이 위치하고 있을 때 적도면에서부터 시트 지점까지의 축방향 거리 보다 0.78배 이상 되는 곳에서 타이어의 적도면에 대하여 배치되어 있는 천이 지점(transition point)에서 끝난다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 천이 지점은 림에 장착된 상태에서 위치한 시트 지점에서 회전 중심에서부터 시트 지점까지의 방사상 거리 보다 0.95배 내지 0.97배의 범위내에 있는 방사상 거리를 두고 타이어의 회전 중심에 대하여 배치된다.

본 발명에 의한 몰드는 비드 시트 형성면과 멤브레인(membrane) 안내면을 포함하는 원추형 리지(ridge)를 갖는 비드링을 포함한다. 상기 원추형 리지는 방사상 배치에서부터 타이어의 적도면을 향해 구부러지도록 몰드 멤브레인을 안내한다. 원추형 리지에서부터 연장하는 멤브레인은 비드 시트 형성면과 함께 105°내지 155°범위의 각도, 양호하게는 130°내지 150°범위의 각도를 만들어서 둥근 비드 토우를 형성한다.

본 발명은 첨부 도면과 관련된 아래 설명으로부터 상세히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 타이어 비드의 단면도.

도 2는 림에 장착된 도 1의 타이어 비드의 단면도.

도 2는 림에 장착된 종래 타이어 비드의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 몰드의 일부분의 단면도.

도 1은 대형 차량용 타이어 예를 들어 버스 또는 트럭용 타이어의 비드 부분을 단면으로 도시하고 있다. 타이어의 외부면(20) 및 내부면(22)은 기준 방위를 제공하도록 표시되어 있다. 비드 부분은 도시된 실시예에서 강철 와이어의 사각형 코일로서 형성되어 있는 비드 코어(24)를 포함한다. 기술에 공지된 바와 같이, 비드 코어에 대해 다른 형태 즉, 타원형 또는 원형을 사용해도 좋다.

이제 도 2를 참고하면, 비드 부분이 림(50)에 장착되어 있다. 비드 코어(24)에서의 장력은 비드 코어(24)와 림 시트(52) 사이의 고무의 압축력에 의해 림으로 전달되어 비드를 고정시키며, 따라서 타이어를 림에 고정시키게 된다. 비드 부분은 시트면(26)과, 림(50)의 시트(52)와 결합하는 평탄한 영역을 가지도록 형성되어 있다. 시트면(26)의 외측 단부 가까이에 있는 기준 타이어 시트지점(28)은 림에서 표준화된 림 시트지점 S와 일치한다. 더 타이어 앤드 림 어소시에이션(The Tire & Rim Association)은 그 연감에서 림에 대한 표준 치수를 발표하는데, 여기서 림 시트지점 S는 림상의 한 지점을 림의 공칭 직경 및 공칭 폭으로서 설정하고 있다. 타이어가 림에 적절히 장착될 때, 타이어 시트지점(28) 및 림 시트지점 S는 실제로 일치한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 타이어 시트지점(28)은 타이어 비드에 실제로 놓여 있지 않지만, 이 지점은 기술에 숙련된 자에 의해 쉽게 확인되며, 보통 타이어의 장착된 직경 및 폭을 지정하는데 사용된다.

도 2에 도시된 림(50)의 부분은 직경 및 폭보다는 반경 R 및 절반 폭 X를 표시하고 있다. 림 시트(52)는 림의 회전축선 A-A에 대하여 절두원추형 단면으로서 형성되어 있다. 림 시트(52)는 회전축선 A-A에 대하여 15°의 시트 각도(56)를 형성한다. 15°시트 각도는 트럭 및 버스와 같은 대용량 화물 차량을 위한 림에 사용된다.

타이어 시트면(26)은 비드의 단부면(32)이 시트면(26)에서 타이어 사이드월(sidewall)의 내부면(22)으로 구부러지는 천이지점(30)에서 끝난다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 단부면(32)은 시트면(26)에서 타이어의 내부면(22)으로 이어지는 천이부를 만드는 둥근 형상을 가진다.

비교를 위해, 도 3은 종래 비드(80)가 림(50)에 장착되어 있는 것을 도시한다. 종래 비드(80)의 비드 시트(82)는 비교적 더 크고, 삼각형 비드토우(84)에서 끝난다. 이러한 삼각형 비드토우를 갖는 비드는 당업계에 통상적인 것이며, 그것은 기다란 비드 시트(82)가 적절한 기밀 밀봉부를 확실하게 형성하고 있다고 믿기 때문이다. 덧붙여, 비드 코어(86) 아래에서 긴 비드 시트(82)는 림에서 비드를 안정시키며 또 차량이 주행하며 선회하거나 바퀴가 구를 때 마주치는 힘에 저항하는데 도움을 준다고 믿기 때문이다.

종래 비드(80)에 의한 문제는 타이어를 장착 및 해체하는 것에 관련되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 림(50)은 소위 드롭 센터(drop center) 또는 웰(well: 54)을 포함한다. 장착중에, 타이어의 한 측면은 림 플랜지(58)를 지나가서 웰(54)에 배치된다. 다음에 타이어의 다른 측면이 림 플랜지(58)를 지나간다. 다음에 타이어가 팽창되어 비드를 림 시트에 정착시킨다. 타이어를 해체할 때에는 반대 작용이 실시된다.

비드를 림 플랜지에 가압하는 일은 충분한 허용오차를 만들기 위해 비틀고, 구부리고 스트레칭(stretching)함으로서 타이어 비드를 변형하는 공구를 필요로 한다. 긴 삼각형 비드 토우(84)는 공구로서도 림 플랜지(58) 위로 이동시키기가 어렵다. 또한, 공구의 작용과, 플랜지 위로 지나가며 비드에 부여되는 힘이 특히 낡은 타이어 즉 고무가 산화되고 부서지기 쉬운 타이어에서는 비드 토우에 손상을 줄 수 있다. 탄성이 약한 고무는 파손될 수 있다. 파손된 비드 토우는 비드를 노출시키며, 그 결과 비드 시트의 완전성을 잃게 만들거나 타이어를 적절히 사용하지 못하도록 한다.

본 발명자들은 타이어 비드가 둥근 비드 토우(rounded bead toe)로 안전하게 정착될 수 있으며 또한 기밀한 밀봉부를 제공할 수 있으며, 따라서 종래 비드 토우의 문제를 해소한다는 것을 알았다. 짧은 비드 토우는 림 플랜지 위에서 이동하기 쉽고 변형이 적고, 따라서 파손되기가 어렵다. 덧붙여, 본 발명에 의한 비드는 재료가 적게 들어서 무게가 가볍고 제조하는데 저렴하다.

도 1로 돌아가면, 본 발명에 의한 타이어 비드는 천이지점(30)에서 끝나며 단부면(32)과 연결되는 시트면(26)을 포함하는 비드 토우를 가진다. 시트면과 천이지점(30)에서 원점을 가지며 단부면(32)에 접하는 선 T에 의해 만들어지는 협각(36)은 105°내지 150°의 범위에 있다. 상기 협각은 비드 토우를 포함하는 방향에서 측정된다. 양호하게는 협각(36)은 130°내지 150°의 범위에 있다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 비드 토우는 타이어 시트지점(28) 또는 림 시트지점 S에 대한 천이지점(30)의 위치에 의해 정해진다. 선 Z-Z는 적도면, 즉 림의 중심과 회전축선 A-A를 따라 장착된 타이어의 중심을 나타낸다. 림의 공칭 반경 R은 회전축선 A-A에서부터 측정된다. 시트지점 S의 축방향 거리 X는 공칭 폭의 절반이고, 림의 중심선 Z-Z에서 측정된다. 특별한 치수의 림에 대한 공칭 폭 및 직경은 더 타이어 앤드 림 어소시에이션에 의해 연감에서 발표되었다.

림 시트지점 S는 각각의 표준화된 림 및 이 림에 끼워지는 타이어에 대해 정해지며, 즉 거리 R 및 X는 표준 데이타로부터 산출될 수 있고, 기준으로서 유용하게 사용된다. 본 발명에 의하여, 0.95R 내지 0.97R의 범위에 있는 방사상 거리 P에 있는 림 시트지점 S와 일치하는 타이어 시트지점(28)에 타이어가 배치될 때, 천이지점(30)은 림 시트지점 S에 대하여 위치하게 된다. 2개의 비드를 갖는 타이어에서 양쪽의 타이어 시트지점(28)이 기준 림 시트지점 S와 일치할 때에는 타이어가 림에 장착된 것처럼 배치되었다는 것을 이해할 것이다. 이것은 실제로 타이어를 적절한 림에 장착함으로써 또는, 적절한 비드 배치를 달성할 수 있는 장치를 사용함으로써 이루어질 수 있다.

또한, 천이지점(30)은 적어도 0.78의 축방향 거리 Y에 있다. 바람직하게는, 천이지점(30)은 비드 코어(24)의 중심에서 축방향 내부에 있다. 당연히, 천이지점(30)은 림 시트지점 S 또는 타이어 시트지점(28)의 축방향 거리보다 큰 타이어 중심에서의 축방향 거리에 있을 수는 없다.

본 발명에 의한 타이어는 비드 토우를 형성하기에 특히 적합한 몰드를 사용하여 제작될 수 있다. 도 4는 아주 간단하게 도시한 본 발명에 의한 몰드의 단면도이다. 이 몰드는 압력 및 열을 타이어의 내부(interior)로 전달하기 위한 가열유체로 충전되는 멤브레인(100)을 포함한다. 멤브레인(100)의 단부(102)는 멤브레인 상부판(104)과 멤브레인 하부판(106) 사이에서 조여진다. 상부 및 하부 비드링(110, 112), 상부 및 하부 사이드월 판(114, 116), 및 트레드 링(tread ring: 118, 120)은 타이어 외부를 형성하도록 몰드에 장착된다. 몰드에서 경화되는 타이어는 멤브레인(100)과 비드링 사이, 사이드월 판과 트레드 링 사이에서 형성된 공간(90)에 놓이게 될 것이다.

비드링(110, 112)은 각각 비드 시트를 형성하기 위한 시트면(130)과, 멤브레인(100)을 안내하는 안내면(132)을 만드는 원추형 리지(124)를 포함한다. 멤브레인(100)은 타이어의 비드 토우를 성형하기 위해 시트면(130)의 단부의 한 지점 둘레에서 안내면(132)을 따라 연장한다. 시트면(130)의 단부에서의 지점은 타이어 비드 토우의 천이지점(30)에 해당한다(도 1 및 도 2 참고). 원추형 리지(124)는 타이어 비드의 천이지점(30)이 적절하게 배치되었음을 보장한다. 안내면(132)은 멤브레인(100)의 방향을 바꾸어서 조여진 단부에서의 수평 위치에서부터 타이어의 적도면을 향해 구부러지도록 하여서 시트면(130)과 멤브레인(100)이 원추형 리지(124)에서 떠날 때 105°내지 155°범위, 양호하게는 130°내지 150°범위의 협각을 만들게 한다. 이에 따라, 시트면(130)과 안내면(132) 사이의 협각은 대략 30°내지 95°범위에 있다. 멤브레인 내부의 유체압력은 멤브레인을 타이어 비드 주위로 구부러지게 하여 타이어 내부면에 맞추어지게 한다.

본 발명에 의한 몰드는 몰드 안의 빈 공간을 제거함으로써 비드 토우의 양호한 경화를 제공한다. 고무는 처음에 공간으로 흐르지 않으며, 따라서 비드에서의 성형압력과 비드로의 열전달이 몰딩 과정에서 초기에 균등하게 된다.

본 발명은 양호한 원리, 실시예 및 구조에 관하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 상술한 실시예에 제한되지 않고 실시될 수 있으며, 아래 청구범위에 규정된 바와 같이 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 변경 및 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (9)

15°의 원추형 시트를 갖는 림에 장착하기 위한 타이어에 있어서,

상기 타이어는 적도면의 각 측면에 하나씩 있는 2개의 비드를 가지며, 각각의 비드는 절두원추형 시트면, 내부면 및 곡선형 단부면을 가지며, 상기 시트면 및 단부면은 천이지점에서 만나며, 상기 단부면은 시트면에서부터 내부면까지 횡단하는 둥근 형상의 비드 토우를 구비하고, 상기 시트면과 천이지점의 단부면에서의 접선이 만드는 천이지점에 대한 협각이 105°내지 150°범위에 있고, 상기 비드 토우와 시트면에 의해 기밀한 밀봉부를 제공하는 타이어.

제1항에 있어서, 상기 시트면과 천이 지점에서의 단부면 사이의 협각이 130°내지 150°범위에 있는 타이어.

제1항에 있어서, 상기 천이지점은 타이어의 회전중심에서부터 타이어 시트지점까지 방사상 거리의 0.95 내지 0.97배인 타이어 중심에서의 방사상 거리에 배치되는 타이어.

제1항에 있어서, 상기 천이지점은 적도면에서부터 타이어 시트지점까지의 축방향 거리 X의 0.78배이고 또 비드 코어의 중심까지의 축방향 거리 보다 작은 적도면 Z-Z 에서의 축방향 거리 Y에 위치하는 타이어.

15°의 원추형 시트를 갖는 림에 장착하기 위한 타이어에 있어서,

상기 타이어는 적도면의 각 측면에 하나씩 있는 2개의 비드를 가지며, 각각의 비드는 절두원추형 시트면, 내부면 및 곡선형 단부면을 가지며, 상기 시트면 및 단부면은 천이지점에서 만나며, 상기 단부면은 시트면에서부터 내부면까지 천이부를 만드는 둥근 형상을 구비하고, 상기 천이지점은 적도면에서부터 타이어 시트지점까지의 축방향 거리의 0.78배이고 또 비드 코어의 중심까지의 축방향 거리 보다 작은 적도면에서의 축방향 거리에 위치하는 타이어.

제5항에 있어서, 상기 천이지점은 타이어의 회전중심에서부터 타이어 시트지점까지의 방사상 거리의 0.95 내지 0.97배인 타이어 중심에서의 방사상 거리에 배치되는 타이어.

제5항에 있어서, 상기 시트면과 천이 지점에서의 단부면 사이의 협각이 105°내지 155°범위에 있는 타이어.

제7항에 있어서, 상기 시트면과 천이 지점에서의 단부면 사이의 협각이 130°내지 150°범위에 있는 타이어.

대형 차량용 타이어를 위한 몰드에 있어서,

타이어의 내부를 성형하는 몰드를 위한 멤브레인과;

상기 멤브레인의 자유단부를 몰드의 적도면에 평행한 위치에서 조이기 위한 멤브레인 상부판 및 하부판과;

타이어의 비드 부분을 성형하기 위해 그리고 멤브레인을 멤브레인판에서부터 타이어의 내부로 안내하기 위해 멤브레인 판의 방사상 외부에 장착된 상부 및 하부 비드링을 포함하고,

각각의 비드링은 한 지점에서 만나는 시트 형성면 및 안내면을 만드는 원추형 리지를 가지며, 상기 시트 형성면과 상기 지점을 지나는 안내면의 연장부 사이에 형성된 협각은 105°내지 155°범위에 있는 몰드.

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