KR100740440B1 - 타이어에가해진응력을모니터하는장치 - Google Patents

Abstract

사용하는 동안 계획된 상태에서 잠재 수명을 상당히 감소시키는 하나 이상의 과도한 응력을 받는 타이어에 있어서, 타이어가 혹독한 상태를 경험했는 지를 결정할 수 있도록, 타이어는 부품이 적어도 주어진 시간 또는 소정 수의 사이클 동안 경험한 응력에 따라서, 하나의 정보를 기억할 수 있고 소정 응력에 감응하는 하나이상의 수단을 포함하는 모니터 장치를 구비한다.

Description

타이어에 가해진 응력을 모니터하는 장치

본 발명은, 차량에 장착되어 사용되는 동안 타이어가 받는 응력의 정도를 모니터하는 장치에 관한 것으로서, 특히 원래 수명을 상당히 감소시키는 타이어의 심각한 응력 상태에서, 예를 들어 권장 팽창 압력 이하의 압력에서 그리고 심지어는 제로 압력하에서 타이어의 롤링 여부를 결정할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 타이어의 제조 동안이나 제조 후에 하나 이상의 상기 장치가 설치된 타이어에 관한 것이다.

타이어는 사용되는 동안 강한 응력을 겪으며; 이 응력은 하중에 의해 발생된 응력이며 또한 변형 사이클에 의하여 발생된 응력을 의미하며, 여기서 변형 사이클이란 진폭과 전체 사이클 횟수(타이어의 단면이 접촉 부분을 매회 통과할 때가 1 사이클에 해당함.)로 규정된다.

보통의 타이어는, 장착 림의 시트와 접촉하여 놓여 있는 비드와, 롤링 동안 지면과 접촉하는 트레드로 덮힌 보강 벨트와, 상기 비드와 상기 벨트 사이를 확실하게 연결하는 측부(즉, 측벽;side wall)에 의하여 형성된다. 매회 지면과 접촉할 때마다, 지면과의 접촉에 의하여 영향을 받는 트레드부는 타이어에 의하여 하중을 지면에 전달하며, 측부는 림과 트레드 사이에 상기 응력을 확실하게 전달한다. 이러한 접촉에 의한 응력의 작용하에서, 측부는 국부적으로 변형된다. 다시 말하면, 접촉에 의해 영향을 받는 트레드부에 부착된 측부는 지지된 하중에 따라서 다소 구부러진다.

구부러진다는 것은, 자오선 단면(meridional section)(즉, 타이어의 적도 평면에 수직한 단면)에서 보았을 때, 측부는 접촉 부분의 시작점으로부터 접촉 부분의 중간점으로 갈수록 측부의 가장 작은 곡률 반경이 감소하는 형상을 갖는다는 것이다.

타이어의 팽창 압력을 증가시키므로써, 측부의 경도가 증가하며 지지된 동일 하중에 대해 측부의 굽힘 변형(bending strain)은 감소된다.

팽창 압력에 의한 응력을 균일하게 하며 최후 변형을 제한하기 위하여, 엘라스토머(elastomer) 측부는 적어도 하나의 직물을 포함하는 카커스에 의해 보강되며, 여기서 이 직물은 원주 방향과 거의 45˚의 각도를 형성하는 방향으로 배향된 와이어나 코드의 형태를 갖춘 복수의 보강물로 구성되며, 이 보강물은 타이어의 팽창에 의해 발생된 인장 응력을 받는 부분을 지지한다. 카커스는 매 사이클마다 측부와 동일한 변형을 지지하며 그 결과 카커스는 접촉 부분이 매회 통과시마다 대부분 동일한 굽힘 사이클을 받는다. 게다가 측부의 두께 내에서의 상기 카커스의 위치에 따라 이 카커스에는, 굽힘 응력에서 카커스에 부여된 굽힘과 직접 관련된 진폭을 갖는 힘의 변화가 반복적으로 가해진다.

타이어의 롤링 종료시에, 즉 예를 들어 트레드가 새로운 타이어로 재생되거나 교체될 정도로 상기 타이어에 마모가 발생할 때 또는 그 외에 예를 들어 타이어가 손상되어 수축될 때, 사용자의 안정성을 위하여 무엇보다도 타이어 상태와 카커스의 손상 상태를 체크하는 것은 매우 중요하다. 타이어의 상태를 결정하는 것은 회전 상태로부터 발생하는 잠재적인 타이어의 내구성 감소에 대한 양적인 평가를 수반하며, 이 양적인 평가는 새로운 타이어의 잠재적인 기능이 초기 상태에서는 최대이며 타이어를 더 이상 사용할 수 없는 상태 이하에서 한계에 이르도록 맞추어져 있는데, 이것은 사용자에게 더 이상 충분한 내구성을 제공하지 못하기 때문이다.

승용차의 경우에, 타이어가 구동 압력(즉 권장 사용 조건하에서 상기 타이어의 내구 성능이 최적인 권장 압력) 이하의 압력으로 팽창되어 있음을 흔히 볼 수 있다. 이러한 상태에서, 대체로 단순한 사용은 중요하지는 않지만, 반복 사용이나 연장 사용은 확실히 내구성이 감소하며 그 결과로 권장된 정상 조건하에서 기대되는 것과 비교하여 수명이 감소된다. 그러나, 이런 상황에도 불구하고 차량의 운전자가 때때로 수 마일 동안 탑승하는 것을 금하지는 않는다.

불행히도, 대체로 누적된 장시간 동안의 비정상적인 사용으로 인해 발생할 수 있는 타이어에 가해진 매우 일반적인 손상은 심지어는 타이어의 내부 또는 외부의 세심한 조사에도 불구하고 육안으로 확인할 수 없다.

게다가, 예를 들어 트럭에 장착하여 오래 사용하는 경우에 그리고 상당히 큰 하중을 지지할 수 있도록, 이중 장착식 타이어(dual tire mount)라 불리는 것을 사용하는 것이 일반적이다. 이중 장착식이란 쌍으로 이루어진 두 개의 동일 타이어를 동일 축에 장착하는 것을 의미하며, 상기 타이어들은 정상적인 사용시에는 동일 구동 압력으로 팽창되어 있다.

이러한 설치 유형에 있어서, 두 개의 타이어 중 하나가 비록 완전히는 수축되지는 않았지만 부분적으로 수축되는 것은 매우 일반적인 것이며, 이때 다른 타이어가 모든 팽창 압력을 유지한다. 그러나, 수축 경고 시스템(deflation warning system)을 장착하지 않았다면 차량의 사용자는 이러한 상황을 깨닫지 못하고 수 마일을 운전한다.

이러한 상황하에서, 부분적 또는 전체적으로 수축된 타이어는 쌍으로 형성된 다른 쪽 팽창 타이어의 강도에 비하여 강도가 감소하며, 결과적으로 팽창된 타이어는 보통 쌍으로 형성된 두 개의 타이어에 의하여 지지된 전체 하중을 거의 단독으로 지지하게 되고, 한편 수축된 타이어는 하중의 일부만을 그리고 다른 쪽 타이어의 내부 압력에 관련하여 수축된 타이어의 감소된 내부 압력 만큼 덜 지지한다.

결과적으로, 같은 쌍으로 형성된 팽창 및 수축 타이어는 찌그러짐(squashing)을 일으키며, 다시 말해서 타이어의 측부, 예를 들어 상기 타이어의 보강 구조물에는 피로 손상의 원인이 될 수 있는 심각한 굽힘 사이클이 가해진다.

그러므로, 보다 큰 굽힘에도 불구하고 카커스가 인장을 항상 받게 되는 팽창된 타이어와 대조적으로, 수축된 타이어의 카커스는 실질적으로 인장을 받지 않고, 매우 강한 굽힘(권장 조건에서 동일한 구조에 의하여 취해지는 곡률반경에 대하여 매우 작은 곡률반경에 대응되는)용으로 지역적으로 균일하게 압축될 수 있다. 상기 카커스에서 압축에 의하여 발생되는 반복된 인장 응력은 약해도 사이클의 수가 충분하다면, 상기 구조를 점진적으로 손상시키고, 타이어를 사용할 수 없게 만든다. 작업자는 예를 들면, 금속 로드를 반복적으로 구부림에 따라 발생되는 것에서 유추하여 카커스의 피로 손상을 예측할 수 있다.

무거운 하중 및/또는 낮은 압력하에서 롤링하는 경우에, 이중 장착에서 쌍을 이루는 타이어의 측벽은 접촉되는 각각의 통로에서 적어도 국부적으로 서로 접촉할 수 있고, 이것은 또한 소정의 롤링 시간 이후에 접촉할 때 상기 측벽의 저항과 내구성 특성을 감소시킨다.

이러한 상태에서 롤링을 겪은 타이어를 검출하기 위하여, 타이어의 외부와 내부는 그 가능한 신호을 검출하기 위하여 시각적으로 관찰될 수 있다. 실험은 전문가인 경우에도, 자가용, 트럭 또는 다른 차량에 사용되는 타이어에서 상기 방법으로 신뢰성 있는 결과를 얻는 것은 매우 어렵다는 것을 나타낸다.

타이어 손상의 상태에 관한 정보를 얻기 위하여, 복잡한 장치와 장비가 개발되어 왔는데, 이것은 타이어를 구성하는 구조에서 특별한 롤링 상태로부터 발생되는 상기 타이어 손상에 관한 신호를 직접 검출하기 위하여 X선 촬영 또는 X선 투시 수단을 사용하게 된다. 그러나, 이들 수단은 타이어 수리작업에서 항상 이용가능한 것은 아니며 일반적으로 사용하기에 어렵고, 예를 들면 타이어 손상은 카커스의 구조 내측과 카커스에 대한 손상을 포함한다. 또한, 매우 필요할 때 철저하게 관찰하고자 하면 충분한 장시간의 관찰이 필요하다.

또한, 이러한 유형의 장치는 매우 비싸고 이것을 사용하는데 상당한 노하우가 필요하다.

일반적으로, 의심스러울 때, 보강 구조물이 외부적으로 눈에 보이지는 않지만 상당한 양의 피로를 겪은 경우에, 상기 타이어를 의도적으로 파열시키기 위하여, 시험될 타이어는 작동 압력보다 더 큰 압력(적어도 1.25배)으로 보호 케이지(cage)에서 팽창된다. 그러나, 보강 구조물이 손상되어 타이어가 차량에 사용될 수 없을지라도, 타이어가 팽창 테스트에서 파열되지 않는 경우가 있다.

본 발명의 목적은 타이어의 롤링 이후에, 타이어가 권장 조건 하에서 사용될 때 부품의 일반적인 응력과 비교함으로써, 상기 타이어의 적어도 하나의 부품이 과도한 응력을 겪은 사실을 영구적으로 기억하여 표시할 수 있으면서 간단하고 저렴한 장치를 제안하는 것이며, 이를 위하여 응력의 진폭과 응력 사이클의 수에 대하여 크기가 결정된다. 응력은 기계 응력, 화학 응력, 열 응력 또는 이들 응력의 적어도 2개의 조합을 의미한다.

본 발명에 따라서, 타이어의 적어도 하나의 부품에 대한 피로 손상 상태를 모니터링하는 장치가 제안되며, 상기 타이어는 차량의 적어도 일부 시간 동안에 타이어를 사용하는 동안 적어도 하나의 소정 응력을 겪은 것이다. 상기 장치는 롤링전에 상기 부품에 근접하게 타이어 내부에 또는 타이어 위에 배치되도록 계획되고 적어도 다수의 소정 사이클 또는 소정 시간 동안 상기 응력을 겪게 되는 부분에 관한 적어도 하나의 영구적인 정보를 기억할 수 있도록 소정 응력에 대하여 감응하는 적어도 하나의 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

부품은, 예를 들면, 보강 구조물 또는 고무 합성 타이어의 부분을 의미한다.

본 발명에 따른 장치는, 타이어 내구성의 수준에서 매우 심한 롤링 상태를 겪은 장치를 구비하거나 또는 구비하지 않은 타이어인지에 따라서, 롤링중과 롤링 이후에 신뢰성있는 정보를 제공하는 장점을 제공한다.

보다 상세하게 설명드리면, 모니터 장치는 차량의 롤링 타이어의 보강 구조물에 대한 손상 상태를 모니터하고, 내벽과 외벽을 가지는 팽창된 타이어의 롤링 상태를 기억하기 위하여 타이어와 조합되게 사용되고, 상기 타이어의 팽창 압력은 내벽에 발생되고, 상기 모니터링 구조물은 적어도 하나의 주기적인 가변성 응력에 국부적으로 노출된다.

현저하게 굽혀진 구조물에 대한 손상 상태를 모니터하는 장치는 매우 가요성인 얇은 지지부를 포함하고, 이 지지부의 일면은 타이어의 벽중의 하나에 고정되고 모니터링되게 되는 구조물에 근접하게 있도록 설계되며, 상기 지지부는 적어도 소정 수의 사이클 동안 강한 굽힘을 겪은 모니터링 구조물에 따라서, 적어도 하나의 정보를 영구적으로 기억하고 심한 굽힘에 감응하는 수단을 포함하고, 상기 영구적으로 기억되는 정보는 타이어의 장착 또는 비장착 상태에서 작업자 또는 다른 자동장치에 의하여 시각적으로 체크될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장치의 하나의 장점은 타이어의 벽중의 하나를 형성하는 고무 화합물의 초기의 기계적이고 화학적인 특성의 과도한 악화에 대한 정보를 제공하는 것이고; 상기 악화는 예를 들면, 온도, 상기 벽에 근접하게 있는 공기의 존재 및 기계적인 응력으로 인한 영향의 조합으로부터 발생되는 성분의 가속화되는 노화현상으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 장점은 이 장치가 타이어의 제조 동안 또는 제조 이후 또는, 수리, 재생(마모이후에 트레드의 재생) 또는 타이어에 대한 다른 임의의 작동시에도 새로운 타이어로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 모니터 장치(1)는 도 1에 도시되며, 도 1에서 상기 모니터 장치(1)는 강한 굽힘에 감응하는 수단(2,3,4)을 포함하고 또한 상기 모니터 장치(1)가 곡률 Rmax의 제 1 반경과 곡률 Rmin의 제 2 반경 사이의 반복된 굽힘 사이클을 겪게 되고, 상기 두 곡률 반경에서 하나 이상의 반경은 하나의 감응성 수단의 피로 제한 반경 보다 작거나 동일하다는 사실을 기억할 수 있다.

피로 제한 반경은 동일 수단이 둘다 피로 제한 반경 보다 큰 두 곡률 반경 사이의 굽힘 사이클을 겪는다면, 이때, 상기 수단은 취소할 수 없는 가시 손상(visible damage)을 받지 않는 것을 의미한다. 두 개의 최종 반경의 곡률값에 따라, 작업자는 상기 두 개의 최소 및 최대 곡률 반경값의 함수인 감응성 수단의 피로 제한값과 상기 수단이 받게되는 사이클의 수를 얻을 수 있다.

도 1에 도시된 양호한 직사각형 장치(1)는 장치의 지지부(5)를 구성하는 고무의 얇은 층(두께;0.6 mm)으로 형성되고; 상기 지지부(5) 상에서, 3개의 와이어(2,3,4)는 이 와이어(2,3,4)가 지지부에 의해 형성된 직사각형의 넓은 측에 평행한 동일 방향으로 배향되도록 배치된다. 또한, 상기 와이어는 주기적인 굽힘 응력에 감응하는 것을 특징으로 하는 와이어중에서 채택된다(함께 조립된 하나 이상의 와이어에 의해서 형성될 수 있다); 예를 들어, 하나 이상의 가닥으로 구성된 유리 와이어를 사용할 수 있다.

다른 피로 특성을 나타내는 다른 직경을 갖는 원형의 횡단면의 와이어(2,3,4)는 상기 장치에 제공된 타이어의 롤링 상태에서 정확한 정보를 얻을 수 있다. 사실, 가장 큰 직경의 와이어는 그 보다 작은 직경의 다른 와이어가 그 적당한 제한값에 이르기 전에 도달되는 피로 제한값을 가진다.

와이어(2,3,4)의 단부는, 도 4에서 쉽게 입증되는 바와 같이, 기억된 정보를 직접 판독하고 (도 3의 B-B 단면에서 확실히 도시되는 바와 같이)지지부 상에 상기 와이어를 확실히 고정하기 위해 미세한 층의 고무(6)로 피복되며, 상기 도 4는 가장 큰 직경의 두 와이어를 파괴하기에 충분하지만, 제 3 와이어를 파괴하기에는 불충분한 많은 굽힘 사이클을 경험한 동일한 장치(1)를 도시한다.

변형 실시예는, 예를 들어, 지지부와 확실히 접착시키는 결합제(binding agent)로 각 와이어를 피복하도록 배열함으로써, 상기 요소 또는 요소들의 단부를 피복하지 않고, 지지부 상에 하나 이상의 와이어를 사용하는 것으로 구성된다. 모니터 장치는 롤링 도중에 미끄러지지 않기 위해, 타이어의 내벽 상에 양호하게 배치된다.

와이어에 대한 지지부로서 작용하는 층은 이 경우에는 0.6mm 두께의 고무 화합물로 제조되며; 상기 층은 반복된 굽힘에 만족스런 내구성을 갖는 어떠한 재료 및 두께로 제조될 수 있다.

상기 지지부의 한 표면 상에 와이어를 배치한 후, 와이어의 단부는 지지부로써 동일한 성질을 갖는 고무 화합물의 다른 층으로 피복되고 조립체는 그때 압력하에서 가황처리된다.

또한, 와이어 또는 와이어들을 갖는 장치의 표면 상에 보이는 마크로써 와이어 또는 와이어들의 방향과 평행한 방향을 표시하도록 배열될 수 있으며, 상기 방향은 굽힘이 발생하는 주위의 방향과 수직하므로, 상기 굽힘이 발생하는 방향은 하나 이상의 와이어로써 검출될 수 있다[이 경우, 두 화살표에 의해 표시된 방향은 와이어(2,3,4)와 수직이다].

도 2는 도 1의 장치(1)의 A-A 단면을 도시하며, 이 단면은 서로 평행하게 배치된 3개의 와이어(2,3,4)에 수직하는 횡단면을 따라 이루어진다. 지지부(5)의 한 표면 상에서 약간 돌출한 상기 3개의 와이어(2,3,4)는 동일한 성질을 갖지만, 다른 직경의 원형 횡단면을 가지고, 각 와이어의 취약성(fragility)은 그 직경에 비례한다.

도 4의 장치는 차량에서 수 마일 이상을 구른 타이어 상에서 사용한 후 도 1에 도시된 장치에 상응한다. 상기 장치는 3개의 와이어중에서 2개의 와이어의 압축 피로에 의해 파열 손상을 일으키기에 충분한 굽힘 응력을 나타낸다.

상기 파열의 존재는 권장되는 것과 다른 상태에서의 롤링 가능성의 표시이며; 이러한 발견은 다른 수단에 의해 보강 구조물의 적어도 다른 검사에 대한 필요성 또는 정상 사용에 대한 서비스를 소모시킨다.

타이어 상에 사용할 때, 3개 와이어의 파열은 타이어가 카커스를 매우 심각하게 마모시키는 더욱 거친 롤링 상태를 겪었다는 것을 나타낸다.

이러한 경우, 장치에 의해 기억된 정보를 판독하는 작업은 직접 행해지지만, 타이어를 분리하지 않고 상기 정보를 얻을 수 있는 X선 투시 또는 X선 촬영수단을 가끔 사용할 수 있다.

또한, 상기 기술된 장치 이외에 단지 한 와이어를 갖는 또는 상기 하나의 와이어 조차 갖지 않는 다른 장치를 사용할 수 있다.

후자의 경우, 즉 와이어를 구비하지 않은 지지부는 그 성분 재료가, 예를 들어, 소정의 최소 시간 및/또는 소정수의 사이클 동안 사이클 굽힘 응력과 같은 소정 응력에 감응하는 것으로 선택한다. 감응성 재료라는 것은 상기 재료가 그 특성(예를 들어, 표, 균열, 색의 변화등)중 적어도 어느 하나에 있어서 가시적인 변화를 나타낸다는 것을 의미한다.

굽힘 피로 응력에 대한 이 감응도는 천연 고무, 폴리부타디엔 계열 또는 스티렌-부타디엔 공중합체의 합성 고무와 같은 디엔 고무-베이스 화합물 또는 심지어 다른 타입의 고무의 혼합물을 사용하는 것에 의해 적당히 도입 및 조절될 수 있다. 또한, 이 감응도는 타이어의 비정상적 사용에 의해 발생하는 상승된 압축 응력의 경우에 약한 피로 강도를 위해 선택된 부틸-계 제형(butyl-base formulation)으로써 보장될 수 있다.

타이어에 대한 장치의 보다 우수한 안정성을 얻기 위해, 상기 타이어를 제조 하는 동안, 하나 이상의 감응성 재료에 의해 형성된 상기 장치를 통합하는 타이어 및 장치를 모두 가황처리하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 배열은 탬퍼링 가능성을 피하고, 결과적으로 보다 큰 신뢰성을 얻는 장점을 가진다.

다른 변형예는 각각의 화합물이 소정 시간 또는 소정수의 사이클 동안에 소정 응력에 감응하는 여러 화합물로 구성된 장치를 형성하는 것으로 이루어지고; 그리하여 사용하는 동안 타이어에 의해 받게 되는 응력에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예는 상기 타이어를 제조하는 동안 각 와이어가 육안 또는 예를 들어, X선 투시와 같은 보완 수단에 의해 모니터링되는 구조물의 방향으로 대략 배치되는 1개 이상의 와이어를 삽입하는 것으로 이루어진다.

도 5 및 도 6은 응력이 충분히 긴 시간동안 계속된다면 카커스에 피로 손상을 유발할 수 있는 트럭 타이어의 측부 영역에서 과도한 굽힘 응력을 검출할 수 있 게 하는 본 발명에 따른 장치의 특별한 사용 실시예를 나타낸다.

그 자오선 절반 단면이 도 5에 도시된 타이어(10)는 상기 타이어의 크라운(12)과 설치 림(14)과 접촉하는 비드(13) 사이에서 연장되는 카커스(11)를 포함하고, 상기 카커스(11)는 상기 카커스에 대해 앵커 비드 보강물에 의해 형성된 허브 둘레에 감긴다. 크라운은 복수의 파이프로 구성된 구조물(121)에 의해 보강된다. 비드(13)와 크라운(12) 사이에 영역은 타이어의 측벽(16)에 대응한다. 크라운 영역 근처의 상기 측벽(16)과 그 내벽(즉, 타이어의 상승 압력이 작용하는 벽)의 일부에서 상기 타이어가 과도한 굽힘상태에서 적어도 설정 시간동안 롤링되는 것을 나타내도록 설계된 장치(18)는 타이어의 가황처리후에 영구 고정된다(그러나, 가황처리전에 타이어를 제조하는 동안 부착될 수도 있다). 상기 수단은 장치(18)의 실제 지지부와 여기에서 병합되고 통상 카커스의 보강물와 접촉하기 위해 사용되는 고무 화합물로 구성된다.

도 6에서, 자오선 절반 단면은 상기 타이어가 형성될 때 1쌍의 이중 설치부를 형성하는 상기 타이어가 사용 압력 이하의 압력까지 상승될 때, 지면(20)과 접촉하는 통로내에 후자에 의해 가정되는 구조로 도 5의 타이어를 도시한 것이다. 카커스가 최소 굽힘 반경(Rmin)을 지나며, 비교적 적은 수의 사이클 후에 카커스의 내구성을 확실하게 약화시킬 수 있는 C 로 표시되는 타이어의 현저한 굽은 영역을 발견할 수 있다.

만약 카커스의 각 보강물이 제1 반경(Rmax)과 제2 반경(Rmin) 사이에서 휠의 각 턴에 굽힘 응력을 가해질 때, Rmax 반경은 도 5에 도시된 상승한 타이어의 자오선 단면에서 측정된 반경과 거의 동일하다. 이 굽힘 응력은 어떤 롤링 상태에서 이중 설치 타이어가 부분적으로 접촉하는 사실에 의해 강화될 수 있다.

천연 고무 화합물계 재료로 제조된, 120mm x 40mm 또는 80mm x 10mm 및 0.6mm 또는 0.3mm 두께이고 그 주요 특성이 최대 곡률 반경과 최소 곡률 반경사이에서 굽힘 사이클 동안 측정가능한 피로 제한값을 갖는 지지부를 구비한 장치(도 5와 도 6에 대응하고 엄격하게는 테스트에 사용된 장치)에 대해 테스트가 수행되었다.

도 6에 도시된 과도한 굽힘 상태에서의 롤링후에, 대략 타이어의 원주방향으로 정렬된, 부분적인 균열을 나타내는 지지부(5)를 구성하는 물질이 관찰되었다. 테스트를 계속하면, 균열이 지지부(5)의 전체 폭에 걸쳐 퍼져 있는 것이 관찰된다. 동시에, 권장 상태에서 롤링 테스트는 같거나 또는 유사한 모니터링 장치 상태에서 장착되는 동일한 타이어에 대해 수행되고: 상기 테스트는 상기 장치의 엣지 상에 균열이 존재하지 않는다는 사실과 상기 장치의 우수한 안정성을 나타낸다.

본 발명에 따른 장치는 직사각형, 둥근형 또는 필요하다면 다른 어떤 형태라도 될 수 있다; 더욱이, 긴 형상(예를 들어, 직사각형)일 때 상기 엣지에서의 응력 집중을 피하기 위해 엣지가 카커스의 보강물과 평행하지 않도록, 타이어의 벽 상에 배치하는 것이 좋다. 장치가 분리되는 위험성을 방지하기 위해, 엣지들이 똑바르지 않게, 예를 들어 톱니형으로 배열하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 장치는 유리하게는 과도한 굽힘 상태에서 타이어의 두 부분과 접촉하는 것에 의해 발생하는 마찰 작용으로 점차 제거되는 피복(coating)을 포함할 수 있다; 롤링후 초기 상태와 최후 상태 사이에서 다른 색깔을 제공하여 상기 타이어에 의해 지지되는 합리적인 사이클의 수를 평가할 수 있게 하는 피복을 선택하는 것이 합리적이다.

지금까지, 과도한 기계적 굽힘 응력을 받게 되는 카커스의 롤링에 관심의 초점을 두었으나 특히, 타이어의 특정 영역내에 롤링 온도 조건을 따르는 것이 필요하고, 보통 응력과 결합된 타이어의 구성 재료의 화학적 변화를 유도하는 상기 조건은 상기 재료의 조급한 및/또는 과도한 피로를 발생시킬 수 있다.

특히, 화합물의 노화 현상으로 불리우는 타이어를 포함한 1개 이상의 고무 화합물의 다음과 같은 화학적 변화를 목적으로, 직사각형 패치의 형태를 갖는 본 발명에 따른 장치를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 노화 특성은 널리 공지되어 있으며 그 노화 특성이 롤링 타이어의 평상시의 응력과 합쳐지면 장치는 가시적으로 약화된다.

소정 기준값을 초과하여(과다 굽힘; 지역적으로 가열하거나 또는 단순히 장치로부터 페인트의 지역적 박리를 초래하는 타이어의 두 부품 사이의 마찰) 지역적으로 또는 전체적으로 가열한 후에 색상이 변하도록 설계된 감열식 베이스 제품을 유익하게 사용할 수 있다. 페인트는 기준값에 따라 선택되고, 다음에 이 기준값은 타이어의 크기와 타이어의 작동상태에 따라 선택된다. 이 실시예에서, 가황처리후에 타이어의 내면 전체를 피복하는 것이 유익하며; 실제로 롤링(rolling) 후에 타이어의 내부를 눈으로 관찰하는 것은, 색상이 변한 영역 즉, 기준온도를 초과하여 표면 온도에 도달하였다는 사실을 나타내는 영역이 있는 것을 확인하는 것으로 충분하다. 덧붙여, 이 정보는 그러한 과열점의 정확한 위치에 의해 완성된다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 그러한 상태에서 롤링을 겪지 않고도 차축에 단독으로 장착된 타이어의 전체 또는 거의 전체 평탄도를 검출하여 기억하는 데 사용될 수 있고; 그러한 경우에 적어도 하나의 크라운형 장치를 사용하고 또 그것을 적어도 한 측면에 배치할 필요가 있으며, 상기 장치는 특히 취약되고 과다한 굽힘을 지탱하지 못하는 수단을 갖추고 있다.

본 발명에 따른 장치의 한 변경예는 소정 시간 또는 소정수의 사이클 동안 어떤 응력 수준에 감응하는 화합물의 밴드를 배치하는 것으로 구성되고, 상기 밴드는 타이어의 적어도 한번의 완전한 턴에 걸쳐 나선부(spiral)를 형성한다. 제조시에 가치있는 구성은 자오선 방향의 한 측면의 일부에 걸쳐 발생할 수 있는 손상을 측정할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 다른 변경예는 타이어의 내면에 부착하도록 선택된 제품과, 소정 시간 또는 소정수의 사이클 동안 적어도 하나의 응력에 대한 감응도를 모니터하도록 타이어의 내면에 분무하는 것으로 구성된다.

당연히 설명한 것과 다른 장치를 동일한 타이어에 양호하게 결합할 수 있다. 따라서, 보강 구조물에 심한 기계적 응력이 추종하기 위해서 동일한 구조물 또는 다른 구조물의 다수의 장치를 사용할 수 있으며, 그중에서 이런 환경의 효과는 타이어를 구성하는 화합물의 특성 및 성능을 변경한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 내부 튜브의 사용을 필요로 하는 타이어로서 동일한 목적에 사용될 수 있으며, 그런 경우에 상기 장치는 상기 설명한 것과 유사한 방법으로 타이어의 벽중 하나에 배치된다. 유사한 방법으로 본 발명에 따른 장치는 상기 튜브의 응력 표시기(indicator)처럼 작용하도록 내부 튜브의 외벽에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 특히 타이어가 혹독한 조건을 경험한, 타이어의 사용에 관한 한 종류의 다음 기록을 나타내고 ; 상기 장치는 사실상 부정조작할 수 없고 (상기 장치가 없으면 응력이 특히 혹독하며 거칠었다는 것을 암시할 수 있다), 따라서 상기 장치를 구비한 타이어의 사용자에 대한 안정성을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 장치를 사용하면, 이 장치를 구비한 타이어를 검사하는 시간 및 비용을 줄일 수 있으며, 그 해석이 간단하므로 조작자가 직접 눈으로 관찰하거나 또는 자동적으로 롤링후에 모든 타이어를 검사할 수 있다.

잠재적으로 남아있는 수명시간을 더 양호하게 평가할 수 있으며, 그 결과 타이어를 더 잘 사용하게 되고 또 타이어 사용에 최적의 비용(특히 트럭, 건설장비 및 비행기를 위한 타이어의 사용 분야에서 고감도 변수)이 얻어진다.

도 1은 반복된 강한 굽힘 응력에 감응하는 3개의 와이어를 포함한 본 발명에 따른 장치를 도시한 도면.

도 2는 와이어에 대해 비스듬한 도 1의 A-A에 따른 단면을 도시한 도면.

도 3은 도 1의 한 와이어의 B-B에 따른 단면을 도시한 도면.

도 4는 상대적으로 장시간 동안 약한 압력에서 롤링 상태(rolling conditions)를 경험한 타이어에서 사용한 후에 도 1의 장치를 도시한 도면.

도 5는 반복된 강한 굽힘에 감응하는 고무 화합물의 작은 두께로 형성된 본 발명에 따른 장치의 내면 및 측벽 영역에 제공된 타이어의 단면을 도시한 도면.

도 6은 접촉시에 각 통로부 상에 매우 강한 굽힘을 받는 타이어의 측부에 부여된 롤링 상태에서 도 5의 타이어의 단면을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 모니터 장치 2,3,4 : 와이어

5 : 지지부 10 : 타이어

11 : 카커스 12 : 크라운

13 : 비드 14 : 림

Claims (12)

1. 차량에서 롤링 타이어의 보강 구조물에 대한 손상 크기를 모니터하기 위한 장치로서,

   상기 타이어는 내벽 및 외벽을 포함하고, 타이어의 팽창압력이 내벽에 작용하고, 모니터되는 구조물이 주기적으로 변하는 기계적 응력을 국부적으로 받으며, 상기 구조물에 대한 손상을 모니터하기 위한 상기 장치는 가요성의 얇은 지지부를 포함하고, 상기 지지부의 한 면은 타이어의 벽들 중 하나에 그리고 모니터되는 구조물에 인접하게 고정되도록 설계되고, 상기 지지부에는 소정 수의 사이클 동안 최대값의 곡률 반경과 최소값의 곡률 반경 사이의 피로에 감응(sensitive)하고 소정수의 사이클 동안에 굽힘을 경험한 모니터된 구조물의 손상 크기에 관한 정보를 영구적으로 기억하여 표시할 수 있는 수단이 설치되고, 상기 영구적으로 기억된 정보는 타이어를 제거한 상태에서 조작자에 의해서 육안으로 관찰되거나 또는 제거하지 않은 상태에서도 자동으로 관찰될 수 있는 모니터 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터 장치는 굽힘에 감응하는 둘 이상의 수단을 포함하고, 이 수단들은 굽힘 상태에서 롤링 타이어에 의해 실제로 유지된 응력을 정확하게 표시(indication)하기 위해, 소정 수의 사이클 동안 최대값 Rmax의 곡률 반경과 최소값 Rmin의 곡률 반경 사이에서, 주어진 굽힘 응력을 경험한, 모니터링되고 있는 보강 구조물에 관한 하나의 정보를 각각 영구적으로 기억하도록 다르게 조정(calibrate)되는 것을 특징으로 하는 모니터 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부는 타이어의 측부의 내벽 상에 고정되고, 굽힘의 피로 응력에 감응하는 디엔 고무족(diene rubber family)으로부터 선택된 하나 이상의 고무 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 모니터 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부는 타이어의 측부의 내벽 상에 고정되고 지지부 상에 마크(mark)되는 방향으로 배향된 와이어의 형태로 된 하나 이상의 요소를 포함하고, 상기 요소는 소정의 최소 수의 사이클 이후에 가시적인 손상(visible damage)을 나타내는 주기적인 굽힘 응력을 영구적으로 기억할 수 있고 상기 주기적인 굽힘 응력에 감응하는 것을 특징으로 하는 모니터 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수단에 의해 기억된 각 정보는 X선 투시 또는 X선 촬영수단에 의해 판독되는 것을 특징으로 하는 모니터 장치.
6. 타이어의 롤링 동작 동안 발생할 수 있는 소정 응력으로부터 발생하는 상기 타이어의 하나 이상의 부품의 손상 크기를 모니터하기 위한 하나 이상의 모니터 장치가 제공되며,

   상기 모니터 장치에는 소정 수의 사이클 또는 소정 최소 시간 이후에 상기 응력의 크기의 정보 특성을 영구적으로 기억하여 표시할 수 있으며 소정 수의 사이클 동안 최대값의 곡률 반경과 최소값의 곡률 반경 사이의 피로 굽힘에 감응하는 하나 이상의 수단이 장착되고,

   상기 타이어는 이 타이어의 롤링 상태에서 발생하는 온도에 감응하는 온도 감응 수단을 추가로 포함하며,

   상기 온도 감응 수단은 물리적 특성이 시간 및 온도에 따라 영구적으로 변화되도록 설계되고,

   타이어의 축적 피로 손상을 기록하여 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 타이어.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 타이어의 보강 구조물의 손상을 모니터링하는 하나 이상의 장치는 주기적인 굽힘 응력에 감응하는 하나 이상의 와이어를 포함하고, 상기 와이어는 상기 타이어의 제조 과정 동안 타이어에 합체되고 모니터되는 구조물의 보강물의 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 설치용 타이어.
8. 장착림과 접촉하기 위한 두 비드와, 크라운 보강물을 갖는 크라운과 두 측벽을 구비하며, 상기 두 측벽은 각각 크라운 보강물의 하나의 측방향 단부와 한 비드 사이에서 연장되고, 각 측벽은 원주 방향과 45도 이상의 각도를 형성하는 방향으로 배열된 복수의 보강물을 갖는 하나 이상의 카커스 보강 구조물을 포함하고 각 측벽은 타이어 상의 외벽 및 내벽을 구비하며, 상기 타이어의 팽창 압력이 내벽 상에 작용하는 타이어로서,

   타이어의 한 벽 상에 카커스 보강 구조물의 손상을 모니터링하는 하나 이상의 장치를 설치하고, 이 모니터 장치는 적어도 소정의 롤링 시간 동안 상기 구조물에 의해 유지된 소정 응력의 적어도 정보 특성을 영구적으로 기억하여 표시할 수 있고 소정 수의 사이클 동안 최대값의 곡률 반경과 최소값의 곡률 반경 사이의 피로 굽힘에 감응하는 하나 이상의 수단을 포함하고,

   상기 피로 굽힘 감응 수단은 타이어의 축적 피로 손상을 기록하여 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 타이어.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 모니터 장치는 타이어가 반복적으로 굽힘을 받을 때, 타이어의 원주 방향과 45도 이상의 각도를 형성하는 방향으로 배열된 복수의 보강물로 구성된 직물을 함유하는 반경 카커스의 손상을 평가할 수 있으며, 또한 상기 모니터 장치는 응력 영향으로 변화되는 기계 특성을 갖는 것으로 구별된 하나 이상의 고무 재료로 구성되는 지지부를 포함하며 그 다음 상기 응력이 작용할 때, 상기 지지부는 소정의 최소 사이클 이후에 가시적인 손상을 나타내는 것을 특징으로 하는 타이어.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 하나 이상의 모니터 장치는 타이어의 보강구조물이 반복적으로 굽힘을 받을 때, 타이어의 보강 구조물에 대한 손상을 평가할 수 있으며, 또한 상기 모니터 장치는 고무 지지부와 최대 반경 Rmax와 최소 반경 Rmin 사이의 주기적인 굽힘 응력에 감응하는 하나 이상의 와이어를 포함하며, 상기 와이어는 상기 지지부에 또는 상기 지지부 위에 배치되며, 일단 상기 지지부가 타이어의 한 벽 위와 선택된 위치에 배치되면, 상기 지지부는 상기 구조물이 모니터될 때와 동일한 굽힘을 와이어가 받도록 배향되는 것을 특징으로 하는 타이어.
11. 타이어의 영역이 반복된 응력을 겪은 타이어 영역에 대한 축적 손상 크기를 표시하는 모니터 장치로서,

    상기 타이어 영역에서 타이어의 벽에 적용되도록 고안된 굽힘가능한 지지부와, 상기 축적 손상 크기를 표시하기 위해 상기 지지부에 설치된 굽힘가능한 표시수단을 포함하며, 상기 굽힘가능한 표시 수단의 재료는 반복된 굽힘 후에 파괴되도록 설계되어서, 이 파괴가 타이어 영역에 가해진 축적 손상 크기를 표시하는 모니터 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 모니터 장치에는 지지부에 설치된 복수의 굽힘가능한 표시 수단이 있으며, 상기 표시 수단은 다른 크기의 손상을 표시하기 위해 연속적으로 파괴되도록 선택되는 모니터 장치.