KR100717153B1 - 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스틸코드용 필라멘트를 산과 골을 갖는 주름 형태로 소성 변형하는 성형기어를 수평선상으로 복수열 배열하여 부피를 콤팩트화시킬 수 있도록 한 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기에 관한 것이다.

그 구성은 상부가 평평하게 형성되는 플레이트형상의 본체와, 그 본체의 상면에 수평선상에 서로 이격되게 설치되고 여러가닥의 필라멘트가 진입되도록 복수열로 배치되는 복수의 좌,우측 가이드부재와, 그 좌,우측 가이드부재들의 사이에 각각 설치되고 본체에 대해 회전 및 상,하 승강 가능하도록 설치되며 외주면에 돌출된 다수의 기어이가 일체로 형성된 성형기어들로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 필라멘트를 소성 변형시켜 타이어 고무와의 침투성 및 밀착성이 향상되는 기본 기능외에 부피가 콤팩트화됨에 따라 연선기 내부에 장착가능하게 되므로, 공간 활용성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 필라멘트의 소성 변형시 하나의 성형기어를 이용하여 여러 형태로 소성 변형시킬 수 있으므로, 부품 재고관리 및 비용 절감등의 이점을 갖는다.

Description

스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기{apparatus for plastic deformation of filament}

도 1은 종래 스틸코드 필라멘트용 소성 변형기의 일 실시예를 나타낸 예시도.

도 2는 종래 스틸코드 필라멘트용 소성 변형기의 다른 실시예를 나타낸 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 사용상태도.

도 5는 본 발명 성형기어의 일 예를 보인 사시도.

도 6은 도 5의 사용상태를 나타낸 정면도.

도 7은 본 발명 성형기어의 다른 예를 보인 정면도.

도 8은 본 발명 성형기어의 또 다른 예를 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 본체

210,220 : 좌,우측 가이드부재

310 : 성형기어

310A,310B : 치열부

312 : 기어이

410 : 결합부재

510 : 베어링부재

F : 필라멘트

P : (주름의 산과 산 또는 골과 골간의 간격)피치

본 발명은 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기에 관한 것으로, 특히 스틸코드용 필라멘트의 연선 작업전에 소성 변형을 부여하기 위한 프리폼 성형기를 연선기 내부에 장착 가능하도록 부피를 콤팩트화시킴과 아울러, 집약된 복수개의 성형기어를 통해 복수열로 진입되는 필라멘트들을 수평방향에서 일렬로 소성 변형시켜 공간 활용성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기에 관한 것이다.

일반적으로, 승용차용 레이디얼 타이어 벨트층은 트레드와 카커스 사이에 설치되고, 원주방향으로 형성된 벨트로서 카커스를 고리처럼 강하게 조여서 트레드 강성을 높이는 기능을 갖는다.

그 벨트층의 기능은 타이어가 차량의 하중을 지지하기 위함과 동시에 코너링에서의 파워를 발휘하는 역할을 수행하게 된다.

기존 타이어 벨트층은 복수개의 가닥으로 된 와이어를 꼬아서 합친 구조의 스틸코드를 사용하는 것이 통상적이다.

기존의 스틸코드는 탄소함량이 0.6~0.95 중량%인 탄소강으로 된 직경 5~5.5mm인 선재를 직경 1.0~2.0mm로 신선 가공한 후에 그 표면에 0.1~0.4㎛ 두께의 황동도금을 실시한 후 다시 신선가공을 행하여 직경 0.10~0.40mm인 금속 필라멘트를 용도에 따라 다양한 구조(1×3, 1×4, 2+2, 2+7, 3+6, 3+9+15 등의 구조)로 꼬아서 만든 것으로, 강도, 모듈라스, 내열성, 내피로성이 다른 무기섬유 및 유기섬유에 비해 우수한 특성을 갖게 되므로, 타이어, 컨베이어 벨트 등에 고무제품을 보강하는 보강재로 사용되고 있다.

그 타이어에 사용되는 스틸 벨트층은 여러가닥의 금속 필라멘트를 꼬아서 제조한 다수개(대략 300~600가닥)의 스틸코드 가닥들을 일렬로 배열한 후에, 그 배열된 스틸코드의 상,하부에 고무층을 압착 피복하여 제조되는 공정상의 이유로 인해 고무와의 접착성이 우수해야 함과 아울러, 자동차가 주행중 발생되는 피로하중등의 영향에 대해 내구성을 만족시켜야 한다.

앞서 설명한 조건들을 만족시키기 위해 최근에는, 스틸코드 각 필라멘트에 소성 변형을 강제로 부여하여 스틸코드 형성시 각 필라멘트의 간격을 벌어지게 함으로써, 개구된 구조를 통해 고무의 침투율을 높임과 아울러, 필라멘트간의 접촉에 따른 마찰을 감소시켜 타이어 주행시의 내피로성을 향상시킬 수 있도록 된 것이 개발되었다.

이러한 개구조의 스틸코드를 제조하기 위해 필라멘트를 다수의 산과 골을 갖 는 주름 형태로 굴곡지게 소성 변형을 부여하는 공정이 요구되며, 이를 위해 별도의 성형장치가 요구되었다.

그 성형장치는 기존 형부기와 프리폼 성형기로 구분되며, 그중 형부기(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 가능한 본체(22)의 외주면에 다수개의 다각형 핀(24)이 돌출되게 마련되고, 그 핀(24)의 외주면에 필라멘트(F)를 감아서 통과시킴에 따라 소성 변형시키는 구조로 되어 있다.

또한, 프리폼 성형기는, 도 2에서와 같이, 몸체(1)의 일측에 서로 대응되도록 근접되게 설치되는 한조의 성형기어(3a,3b)가 몸체(1)에 대해 회전 가능하게 마련되며, 그 성형기어(3a,3b)의 양측에 필라멘트(F)의 진입과 배출을 유도하는 가이드(4a,4b)가 각각 마련된 구조로 되어 있다.

그중 기어형태의 프리폼 성형기는, 서로 근접된 한 조의 성형기어(3a,3b)가 맞물린 틈새 사이로 필라멘트(F)를 통과시키면, 그 돌출된 기어이의 형태에 따라 대응되는 형상으로 필라멘트(F)가 다수개의 산과 골로 이루어진 주름이 굴곡지게 형성된다.

종래 기어형 프리폼 성형방식을 나타낸 선행기술로는, 일본 특허 공개공보 제 10-25680호에 개시된 바와 같이, 다수의 핀으로 구성된 두개의 롤러 사이로 필라멘트를 통과시켜 굴곡진 파형을 형성시키는 방식이 있다.

또한, 미국 특허 제 5,020,312호에는, 두개의 기어 사이로 필라멘트를 통과시켜 굴곡지게 파형의 필라멘트를 형성시키는 방법이 개시되어 있다.

이러한 두가지 선행기술은 필라멘트가 연선기의 외측에 위치할 때 사용되도 록 되어 있으며, 이는 두개의 롤러가 맞물리게 근접 설치되더라도 연선기 내부에 설치되기 위한 공간이 부족할 뿐만 아니라, 다수의 필라멘트들을 두개의 롤러 사이에서 동시에 소성 변형을 부여하기 때문에 필라멘트 상호간에 겹치게 되는 문제점이 있었다.

또한, 다수의 필라멘트들이 겹치지 않도록 하기 위해서 필라멘트 가닥 수만큼의 가이드가 요구되며, 그 가이드들은 필라멘트들이 겹치지 않게 서로 간격을 두도록 좌,우로 배치되므로, 성형장치의 부피가 커지게 될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

그리고, 성형기어의 형태가 고정되어 있기 때문에 필라멘트측에 부여되는 산과 골로 이루어진 주름의 형태가 일관된 형태로만 변형되므로, 사용자가 원하는 피치 및 산과 골의 굴곡진 각도등의 변형이 어려울 뿐만 아니라, 만약 다른 형태의 주름을 갖기 위해서는 다양한 형태로 이루어진 각각의 성형기어를 다수개 구비하여야 함에 따라 제조원가 상승 및 부품의 관리가 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 스틸코드용 필라멘트에 소성 변형을 부여하는 프리폼 성형기를 연선기 내부에 장착할 수 있도록 기어 및 가이드의 결합 구조를 개선하여 부피를 콤팩트화함과 아울러, 하나의 성형기어로 소성 변형되는 주름의 형태를 가변시킬 수 있도록 한 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상면이 평평하게 형성되는 본체와,

상기 본체의 상면 일측과 타측에 서로 수평선상에 이격되게 설치되고 결합수단에 의해 각각 회전 가능하게 결합되며 복수열로 배치되는 복수의 좌,우측 가이드부재와,

상기 좌,우측 가이드부재의 사이에 위치하도록 상기 본체에 회전가능하게 결합되고 외주면에 스틸코드용 필라멘트와 접촉되어 소성 변형력을 부여하는 다수의 기어이가 돌출되도록 형성되는 적어도 하나이상의 성형기어들로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 결합수단은 상기 가이드부재와 성형기어가 위치하는 상기 본체의 내부에 나사산을 갖는 체결공이 형성되고,

상기 체결공에 체결되고 상기 가이드부재 및 성형기어에 관통 결합되는 결합부재를 구비하는 것이다.

상기 기어이들간의 간격인 피치가 5~40㎜인 것이다.

상기 성형기어는 상,하부에 상기 기어이가 서로 다른 간격을 갖는 복수의 치열부가 각각 형성된 것이다.

상기 성형기어는 상,하부의 기어이가 서로 다른 간격을 갖도록 형성되고,

상기 성형기어의 높이를 조절하도록 상기 본체의 상면에 대해 성형기어를 상,하로 승강시키는 승강수단을 더 구비하는 것이다.

상기 승강수단은 상기 결합부재에 끼움 결합되고 상기 본체와 성형기어 사이에 개재되어 상기 성형기어를 상기 본체의 상면으로부터 이격시키기 위한 베어링부 재를 구비하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 스틸 코드용 필라멘트의 소성 변형기는, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 그 구조는 상부가 평평하게 형성되는 플레이트형상의 본체(110)와, 그 본체(110)의 상면에 수평선상에 서로 이격되게 설치되고 여러가닥의 필라멘트(F)가 진입되도록 복수열로 배치되는 복수의 좌,우측 가이드부재(210)(220)와, 그 좌,우측 가이드부재(210)(220)들의 사이에 각각 설치되고 본체(110)에 대해 회전 가능하도록 설치되며 외주면에 돌출된 다수의 기어이(312)가 일체로 형성된 성형기어(310)들로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 그 본체(110)는 하나의 플레이트로 구성될 수 있으나, 상부와 하부가 서로 체결부재(예: 볼트, 스크류등)에 의해 착탈 가능한 구조를 채택할 수도 있다. 이는 부품의 분해 조립이 용이하도록 하기 위함이다.

그 본체(110)는 그 상면에 결합수단을 매개로 좌,우측 가이드부재(210)(220)와 성형기어(310)들이 회전가능하게 결합되며, 그 결합수단은 본체(110)의 내부로 형성되고 내주면에 암나사산을 갖는 체결공(112)이 형성되고, 그 좌,우측 가이드부재(210)(220)들과 성형기어(310)의 수직으로 관통되고 체결공(112)에 체결되는 볼트등의 결합부재(410)로 구성된 것이다.

또, 좌,우측 가이드부재(210)(220)는 대략 원반 형태로 구성되어 수평선상에 동일방향으로 필라멘트(F)가 진입 및 배출되도록 유도하기 위해 외주면 테두리가 요홈지게 형성되는 구조로 되어 있다.

그 성형기어(310)들은 외주면에 다수개의 기어이(312)가 돌출되게 형성되어 있으며, 그 기어이(312)의 형상이 라운드지게 형성되거나, 쇄기형으로 테이퍼지게 형성될 수도 있으므로 그 형상에 제한을 두지 않는다.

또한, 그 성형기어(310)들은 도 5 내지 도 7에서와 같이, 상,하부에 형성된 기어이(312)의 간격이 서로 다르게 형성되어 승강수단에 의한 성형기어(310)의 승강에 따라 소성 변형되는 필라멘트(F)의 주름 피치(P)가 달라지도록 된 것을 채용할 수 있다.

즉, 성형기어(310)들의 상부와 하부의 외경을 다르게 사다리꼴 또는 역 사다리꼴 형태로 형성시켜 그 기어이(312)들간의 간격을 좁게 또는 넓게 형성함으로써, 하나의 성형기어(310)로 필라멘트(F)의 소성 변형시 피치(P) 간격을 다양하게 조절하도록 된 것이다.

여기서, 그 주름들간의 중심부들간의 간격인 피치(P)가 5~40㎜가 되는 것이 바람직하며, 여기서 5㎜이하일 경우에는 그 주름들간의 간격이 조밀하게 되어 오픈 구조를 갖지 못하게 되며, 40㎜이상일 경우에는 피치(P) 간격이 넓어지게 되어 너무 완만한 직선성을 갖게 되어 소성 변형의 효과를 얻을 수 없기 때문이다.

그 승강수단은 성형기어(310)를 본체(110)의 상면으로부터 이격시키기 위해 성형기어(310)와 본체(110) 사이에 개재되고, 결합부재(410)에 관통 결합되는 적어도 하나의 베어링부재(510)로 구성된 것이다.

한편, 도 8은 본 발명 성형기어의 다른 예를 나타낸 것으로, 각각 서로 다른 기어이(312)를 갖는 복수개의 치열부(310A,310B)가 서로 상,하 이격되게 형성된 것으로, 하나의 성형기어(310)에 필라멘트(F)의 소성 변형시 다양한 형태를 부여하도록 복수의 기어이(312)를 갖도록 된 것이다.

미설명 부호 "320"은 성형기어(310)가 결합부재(410)의 외주면을 따라 슬라이딩되지 않도록 고정시키기 위한 고정플레이트를 나타낸 것으로서, 그 고정플레이트는 결합부재(410)의 외주면에 체결되거나, 별도의 도구(핀등)를 이용하여 결합부재(410)에 고정되는 것을 채용할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기는, 필라멘트(F)를 좌,우측 가이드부재(210)(220)와 성형기어(310)의 외주면에 각각 접촉되도록 "S"자의 지그재그 형태로 접촉시킨 후에 일방향으로 당기면, 그 필라멘트(F)가 좌,우측 가이드부재(210)(220)에 의해 가이드되어 수평선상으로 진입 및 배출된다.

이때, 필라멘트(F)가 진입 및 배출되는 과정에서 긴장된 상태로 이송되고, 그 이송 과정에서 접촉되는 성형기어(310)의 기어이(312) 형태에 대응되도록 소성 변형된다.

즉, 필라멘트(F)는 좌,우측 가이드부재(210)(220)의 외주면 일부와 성형기어(310)의 기어이(312) 외주면 일부위에 각각 접촉되어 가이드 및 소성 변형이 이루어지게 되는 것이다.

이에 따라 필라멘트(F)는 산과 골로 이루어진 다수의 주름 형태로 소성 형성되어 오픈 구조로 타이어 고무의 침투 및 밀착이 용이하게 된다.

또한, 성형기어(310)의 상부와 하부의 기어이(312) 형태가 상이할 경우에는, 앞서 설명한 승강수단을 이용하여 성형기어(310)의 높낮이를 조절하여 사용자가 원하는 형태로 필라멘트(F)를 소성 변형할 수 있다.

이때, 그 승강수단은 앞서 설명한 베어링부재(510)를 복수개 적층시켜 성형기어(310)의 높이를 조정하거나, 베어링 형태의 고정플레이트(320)를 이용하여 성형기어(310)의 높이를 조절할 수 있다.

이와는 반대로, 성형기어(310)를 고정된 높이에 위치시키고 좌,우측 가이드부재(210)(220)의 높이를 결합부재(410)로 조정하여 필라멘트(F)가 접촉되는 성형기어(310)의 상,하 부위를 선택하는 것도 본 발명의 개념에 포함된다.

상기한 본 발명의 소성 변형기는 부피가 콤팩트하게 이루어져 있으므로, 연선기 내부에 필라멘트(F)가 배출되는 부위와 근접되게 장착되는 것이 바람직하나, 그 부피가 작아서 큰 설치공간이 요구되지 않으므로 연선기의 외측과 근접된 위치에 별도로 설치될 수도 있을 것이다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 필라멘트를 산과 골을 갖는 주름 형태로 소성 변형하는 성형기어를 수평선상으로 복수열 배열하여 부피를 콤팩트화시킬 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 필라멘트를 소성 변형시켜 타이어 고무와의 침투성 및 밀착성이 향상되는 기본 기능외에 부피가 콤팩트화됨에 따라 연선기 내부에 장착가능하게 되므로, 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 가이드부재와 성형기어가 복수열로 배치되고, 그 사이로 필라멘트가 지그재그로 접촉되어 긴장된 상태로 당겨짐에 따라 필라멘트의 소성 변형 속도가 빨라지게 됨과 아울러, 필라멘트가 겹쳐지는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 필라멘트의 소성 변형시 하나의 성형기어를 이용하여 여러 형태로 소성 변형시킬 수 있으므로, 부품 재고관리 및 비용 절감등의 이점을 갖는다.

Claims (6)

1. 상면이 평평하게 형성되는 본체와,

   상기 본체의 상면 일측과 타측에 서로 수평선상에 이격되게 설치되고 결합수단에 의해 각각 회전 가능하게 결합되며 복수열로 배치되는 복수의 좌,우측 가이드부재와,

   상기 좌,우측 가이드부재의 사이에 위치하도록 상기 본체에 회전가능하게 결합되고 외주면에 스틸코드용 필라멘트와 접촉되어 소성 변형력을 부여하는 다수의 기어이가 돌출되도록 형성되는 적어도 하나이상의 성형기어들로 구비하되,

   상기 결합수단은 상기 가이드부재와 성형기어가 위치하는 상기 본체의 내부에 나사산을 갖는 체결공이 형성되고,

   상기 체결공에 체결되고 상기 가이드부재 및 성형기어에 관통 결합되는 결합부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기어이들간의 간격인 피치가 5~40㎜인 것을 특징으로 하는 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 성형기어는 상,하부에 상기 기어이가 서로 다른 간격을 갖는 복수의 치열부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 성형기어는 상,하부의 기어이가 서로 다른 간격을 갖도록 형성되고,

   상기 성형기어의 높이를 조절하도록 상기 본체의 상면에 대해 성형기어를 상,하로 승강시키는 승강수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 승강수단은 상기 결합부재에 끼움 결합되고 상기 본체와 성형기어 사이에 개재되어 상기 성형기어를 상기 본체의 상면으로부터 이격시키기 위한 적어도 하나의 베어링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스틸코드용 필라멘트의 소성 변형기.

Images