KR100803928B1 - 직물층을 구비한 타이어 비드 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 그 인장 강도가 종래의 동일 치수의 타이어의 비드 와이어의 인장 강도보다 낮은 환형 부재(2)의 주위에 권취됨으로써 각 비드(B)내에 고정되는 카카스 보강 플라이(1)와, 환형 부재(2)와 접촉하여 배치되는 적어도 두 개의 직물 비드 보강층 조립체를 포함하는 타이어에 관한 것으로, 이는 환형 부재(2)가 금속제이고, 권장 팽창 압력에 의해 카카스 보강부에 부여되는 인장의 3 내지 5 배의 인장 강도를 가지며, 파괴시의 연신은 적어도 6% 이고, 방향족 폴리아미드 재질의 부재로 형성된 모든 보강층은 환형 부재의 인장 강도의 0.5 내지 1배의 인장 강도를 가지며, 환형 부재(2) 및 보강층 조립체의 인장 강도 전체는 카카스 보강부에 가해진 인장의 6 내지 8 배인 것을 특징으로 한다.

크라운 보강부, 비드 보강층, 환형 부재, 인장 강도, 카카스 보강부, 고무 혼합물

Description

직물층을 구비한 타이어 비드{Tyre bead with textile layers}

본 발명은 래디얼 카카스 보강부를 갖는 타이어에 관한 것으로, 특히 그러한 타이어의 비드의 구성에 관한 것이다.

유럽 특허 EP 0823341호에는 트레드가 얹혀지는 크라운 보강부와, 두 개의 비드와, 하나의 비드로부터 다른 비드로 연장되는 적어도 하나의 래디얼 카카스 플라이를 포함하는 타이어가 개시되어 있다. 상기 타이어의 각각의 비드는 후술하는 특징을 갖는다:

- 1) 당업자가 "비드 와이어"를, 주어진 팽창 압력으로 카카스 보강부를 고정하는 기능과 비드를 림 상에 클램핑하는 기능을 실행하는 보강 부재를 의미하는 것으로 이해한다는 의미에서 비드에는 비드 와이어가 없다;

- 2) 타이어는 환형 부재를 포함하며, 이 환형 부재의 종방향으로의 최대 인장 강도는 동일 치수의 타이어에 사용되는 종래의 비드 와이어에 필요한 것보다 현저히 낮지만 타이어의 제조중에 이루어지는 형성(building), 턴업(turning-up), 성형(shaping), 가황처리의 작업을 가능케 하기에 충분하다;

- 3) 카카스 보강부를 고정(anchoring)하는데 필요한 기계적 강도는 일반적으로 환형 부재와 접촉하여 배치되거나 그것에 가깝게 배치되는 비드 보강층으로서 지칭되는 두개의 층에 의해 제공되며, 상기 보강층 각각은 각 층내에서 상호 평행하고 하나의 층에서 다음 층으로 교차되어 원주방향으로 0°이상 최대 10°의 각도를 형성하는 보강 부재를 포함한다.

이렇게 형성되는 타이어의 비드로 인하여 낮은 히스테리시스 손실과 얇은 두께의 혼합물을 장착 림에 대한 연결을 제공하도록 고안된 축방향 외측 고무층과 반경방향 내측 고무층으로서 사용할 수 있다. 그 결과 타이어의 중량이 감소되고 롤링 저항이 상당히 감소되며, 속도 및 내구 특성을 높은 수준으로 유지하게 된다.

그럼에도 불구하고, 문제의 타이어는 시간에 대해 규칙적으로 림 상에 장착되도록 완전한 능력을 갖지 못하고, 많은 타이어는 용이하고 정확하게 장착되지만 주장에 의하면 동일한 일부 타이어는 수정되어야 할 장착 결함을 갖는다.

이들 결점을 해소하기 위하여, 본 발명은 비드를 구성하는 부재들의 인장 강도를 보다 양호하게 분포시킬 것을 제안한다. 따라서 본 발명에 의한 타이어는, 트레드가 얹혀지는 크라운 보강부와, 적어도 두개의 비드 보강층 조립체를 포함하며, 상기 트레드는 그 사이로 적어도 하나의 카카스 보강 플라이가 연장되는 두 개의 비드에 대해 두 개의 사이드 월에 의해 연결되고, 상기 보강 플라이는 그 인장 강도가 종래의 동일 치수의 타이어의 비드 와이어의 인장 강도보다 낮은 환형 부재의 주위에 권취됨으로써 각 비드내에 고정되며, 상기 비드 보강층은 환형 부재와 접촉하여 배치되고 보강 부재로 구성되며, 이들 보강 부재는 각각의 층 내에서 상호 평행하고 하나의 층에서 다음 층으로 교차되어 원주방향과 0°< α≤15°의 관계를 충족시키는 각도 α를 형성한다. 상기 타이어는, 상기 환형 부재가 권장(recommended) 팽창 압력에 의해 카카스 보강부에 가해지는 인장의 3 내지 5 배의 인장 강도를 가지며, 파괴시의 연신은 2 내지 6% 사이이고, 모든 비드 보강층은 환형 부재의 인장 강도의 0.5 내지 1배의 인장 강도를 가지며, 환형 부재 및 보강층 조립체의 인장 강도 전체는 카카스 보강부에 가해진 인장의 6 내지 8 배인 것을 특징으로 한다.

"권장 압력에 의해 카카스 보강부에 가해지는 인장"이란 비드 와이어의 평면에 가해지는 단위 길이당 계산되는 장력을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

환형 부재는 통상 금속제이고, 특히 강철(steel)로 만들어지며, 비드 보강층은, 환형 부재 주위로 턴업되는 플라이의 두 스트랜드가 되거나 또는 두개의 축방향으로 인접한 플라이가 되는 보다 가벼운 두개의 보강층이 가능하도록 유리하게는 방향족 폴리아미드 케이블로 형성된다.

층 조립체의 "인장 강도"는, 새로운 가황처리된 타이어로부터 취해진 모든 층의 샘플에 대해, 타이어의 원주 방향에 대응하는 축선을 따라 가해지는 견인(traction)에 의해 얻어지는 극한 강도를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

공지된 바와 같이, 비드의 타이어의 회전 축선에 평행한 축방향 및 타이어의 회전 축선에 수직하는 반경방향 외측에 배치되어 림과의 연결을 제공하도록 고안된 고무 혼합물의 층은 통상 최대 2 mm 의 두께를 가지며, 그 고무 혼합물은 1 미만의 탄성 손실율(G")을 갖고, G"는 MPa(메가파스칼)로 표현되며, 10% 전단 변형률(shear deformation), 50°, 10 Hz의 주파수에서 측정된다.

본 발명의 특징은 실시예를 비제한적으로 도시하는 첨부도면과 함께 하기 설 명을 참조하여 보다 양호하게 이해될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 비드의 제 1 변형예의 도시도.

도 2 는 동일 방식의 제 2 변형예의 도시도.

도 1 에서, 자오 단면(meridian section)에서 바라본, 본 발명에 따른 타이어는, 트레드(도시 않음)가 얹혀지는 크라운 보강부를 포함한다. 상기 트레드는 하나의 비드(B)로부터 다른 비드로 연속으로 연장되는 래디얼 카카스 플라이(1)에 의해 보강되는 사이드 월(3)에 의해 각각의 비드(B)에 접합된다. 환형 부재(2) 주위에는, 도 1에 도시된 제 1 변형예의 경우에, 두 개의 스트랜드(41, 42)를 형성하도록 비드 보강 플라이(4)가 권취되며, 이들 스트랜드는 각각의 스트랜드 내에서 상호 평행하지만 하나의 스트랜드(41)로부터 다른 스트랜드(42)로 교차되어 원주 방향과 5°의 각도를 형성하는 방향족 폴리아미드의 보강 부재로 형성된다. 상기 두 스트랜드(41, 42)의 단부는 상이한 높이 H41, H42로 배치되며, 이 높이는 상기 환형 부재(2)의 회전축에 가장 근접한 지점을 통과하는 타이어의 회전축에 대해 평행한 직선에 수직한 선상에서 측정되고, 상기 직선은 기준 직선(D)으로 지칭된다. 도 1에서, 높이(H41)는 높이(H42)보다 높지만, 역으로 높이 H42가 높이 H41보다 높아도 양호한 결과가 얻어진다. 두 개의 스트랜드(41, 42) 사이에는 실질적으로 삼각형 쐐기 형태의 성형(profiled) 고무 혼합물 부재(5)가 상기 환형 부재(2)의 위에 반경방향으로 배치되며, 상기 고무 혼합물 부재의 반경방향 상측 단부는 기준 직선(D)으로부터 H5 의 거리에 배치된다. 본 실시예에서는 존재하지만 상기 쐐기형 성형 부재(5)는 필수적인 구성요소는 아니며, 보강 플라이(4)의 업턴형(upturned) 스트랜드(42)는 성형 부재(5)의 존재 없이 스트랜드(41)에 직접 적용될 수 있다.

상기 환형 부재(2)는 원주방향에서 측정한 인장 강도를 가지며, 상기 인장 강도는 동일 치수의 타이어에서 비드 와이어에 대해 요구되는 것보다 현저히 작지만 한편, 서두에 언급한 출원서에 개시된 환형 부재의 인장 강도보다 현저히 크다. 본원에서 보다 정확하게 적용되는 치수 175/70.R.13 에 있어서, 종래 형태의 금속 비드 와이어는 2,000 daN 정도의 인장 강도를 갖고, 인용된 특허 출원의 환형 부재는 동일 조건에서 측정되었을 때 200 daN 정도의 인장 강도를 갖는데 비해, 본 발명에 따른 타이어의 환형 부재(2)는 1,000 daN 정도의 인장 강도를 갖는다. 상기 환형 부재(2)는 함께 꼬이는(braided) 실질적으로 1 mm 직경의 7개의 기본 와이어로 형성된다. 상기 와이어는, 예를 들면 본원이 참조하는 EP 611 669 호에 개시된 것과 같이 적절한 열처리 이후에, 종래의 스틸 와이어에서 통상 얻어지는 연신보다 높은 6 % 정도의 높은 연신율을 갖는 특별한 특징을 가지며, '꼬인' 형태의 문제의 환형 부재(2)에서 사용되므로써 2% 정도 만큼 연신될 수 있게 된다. 발명자들이 보여준 장착 능력 상의 결함의 실제 이유는 사실상 부적절한 인장 강도의 환형 부재가 굽힘 응력 하에서의 강성 부족이므로, 인장 강도의 증가, 및 그에 따른 환형 부재(2)에서 사용되는 재료 및 와이어의 증가로 인하여, 타이어의 불완전한 장착을 명백히 개선시키거나 심지어는 폐지하기에 충분한 원주방향 굽힘 및 부재의 평면에 수직한 굽힘의 작용하에 상기 부재의 강도를 가질 수 있다.

"적층(stack)"형 환형 부재의 경우에는(부재가 얻어지기까지 와이어가 여러 층 위에 나선형으로 감김), 고 연신(high elongation)의 상기 와이어로 4% 정도의 비드 와이어 연신을 달성할 수 있다.

상기 고연신은 팽창 압력의 작용하에 카카스 플라이(1)에 가해지는 응력을 수용하는 기능에 있어서 비드 보강 플라이의 존재가 보다 우수한 효율이 되게 한다. 매우 낮은 인장 강도의 환형 부재를 사용하는 경우에 비드 보강 플라이가 응력의 거의 주요 부분을 흡수하는데, 이들 응력은 본 발명에서 보다 양호하게 분포된다. 이러한 형태의 분포는 비드 플라이의 보강 부재가 받게 되는 응력에 대해 효과적인 장점을 가지며, 보강 플라이가 모든 응력을 실제로 흡수하는 경우에 환형 부재에 근접하여 배치되는 것은 주로 보강 부재들인데 이는 역효과이지만 본 발명에 따른 타이어에서는 그렇지 않다.

도 2에서, 환형 부재(2) 주위에 턴업된(turned up) 보강 플라이(4)는 두개의 보강 플라이(51, 52)로 대체되며, 이들 보강 플라이의 반경방향 내측 단부는 환형 부재(2)와 접촉하고, 그 반경방향 외측 단부는 기준 직선(D)으로부터 반경방향 거리 H51, H52에 배치되는 바, 이 거리는 각각 전술한 거리 H41 및 H42 와 동등하다. 반경방향 거리 H51, H52가 각각 H42 및 H41 과 동등하다면 그것은 본 발명의 범위로부터의 이탈을 구성하지 않으며, 이는 축방향 외측 플라이(52)를 축방향 내측 플라이(51) 보다 길게 하고, 도 1의 예는 축방향 내측 스트랜드(41)보다 짧은 축방향 외측 스트랜드(42)를 도시한다. 이전 예의 스트랜드와 동일한 보강 부재로 형성되므로, 보강 플라이(51, 52)는 축방향으로 상호 인접하고 한편으로는 카카스 플라이(1)의 주요 부분에 축방향으로 인접하며 다른 한편으로는 상기 플라이(1)의 업턴(10)에 축방향으로 인접하고, 상기 업턴은 축방향 외측 플라이(52)의 다음에 위치된다. 상기 업턴(10)은 가장 짧은 보강 플라이의 반경방향 상단부의 높이보다 높지만 가장 큰 보강 플라이의 단부의 높이보다는 낮은 높이 HRNC 를 갖는다.

Claims (4)

1. 트레드가 얹혀지는 크라운 보강부와, 적어도 두개의 비드 보강층(41, 42, 51, 52)의 조립체를 포함하며, 상기 트레드는 그 사이로 적어도 하나의 카카스 보강 플라이(1)가 연장되는 두 개의 비드(B)에 대해 두 개의 사이드 월(3)에 의해 연결되고, 상기 보강 플라이는 그 인장 강도가 동일 치수의 종래 타이어의 비드 와이어의 인장 강도보다 낮은 환형 부재(2)의 주위에 권취됨으로써 각 비드(B)내에 고정되며, 상기 비드 보강층은 환형 부재(2)와 접촉하여 배치되고 보강 부재로 구성되며, 이들 보강 부재는 각각의 층 내에서 상호 평행하고 하나의 층에서 다음 층으로 교차되어 원주방향과 0°< α≤15°의 관계를 충족시키는 각도 α를 형성하는, 타이어에 있어서,

   상기 환형 부재(2)는 권장 팽창 압력에 의해 카카스 보강부에 부여되는 인장의 3 내지 5 배의 인장 강도를 가지며, 파괴시의 연신은 2 내지 6% 사이이고, 모든 비드 보강층은 환형 부재(2)의 인장 강도의 0.5 내지 1배의 인장 강도를 가지며, 환형 부재(2) 및 보강층 조립체의 전체 인장 강도는 카카스 보강부에 가해진 인장의 6 내지 8 배인 것을 특징으로 하는 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 환형 부재(2)는 금속인 것을 특징으로 하는 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비드 보강층은 방향족 폴리아미드제 케이블로 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 비드(B)의 타이어의 회전 축선에 평행한 축방향 및 타이어의 회전 축선에 수직하는 반경방향 외측에 배치되어 림과 연결되도록 고안된 고무 혼합물 층(5)은 최대 2 mm 의 두께를 가지며, 상기 고무 혼합물은 1 미만의 탄성 손실율(G")을 갖고, G"는 MPa(메가파스칼)로 표현되며 10 % 전단 변형률, 50°, 10 Hz의 주파수에서 측정되는 것을 특징으로 하는 타이어.

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