KR101030505B1 - 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저평편비 타이어를 제조할 수 있고 중량 불균형을 최소화하여 유니포미티(uniformity) 및 밸런스 성능을 대폭 개선하여 주행성능을 향상시키며, 제조 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법에 관한 것으로서, 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무층을 형성하는 단계와; 상기 미가류된 고무층을 금형 내에서 가류성형하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법{Method for manufacturing non-pneumatic tire with wheel}
본 발명은 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 저평편비 타이어를 제조할 수 있고 중량 불균형을 최소화하여 유니포미티(uniformity) 및 밸런스 성능을 대폭 개선하여 주행성능을 향상시키며, 제조 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 타이어는 사용용도와 특성에 맞게 다양한 성질의 부품들을 생산하는 반제품공정과, 각 반제품들을 조립하여 반제품 타이어를 만드는 성형공정과, 반제품 타이어를 금형에 넣고 가류성형시키는 가류공정을 거쳐 제조하고 있다.
또한 제조된 타이어는 별도로 제조된 휠과 조립하여 공기입 타이어로 사용되고 있다.
다수의 반제품을 조립하여 가류성형된 타이어는 인너라이너(inner liner), 카카스(carcass), 벨트(belt), 캡플라이(cap ply), 트레드(tread), 사이드월(side wall), 비드(bead) 및 비드필러(bead filler)를 포함하여 구성된다.
인너라이너는 타이어 안쪽에 위치하고 있으며, 공기누출을 방지하기 위한 것이고, 카카스는 타이어 내부의 코드층으로 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행중 굴신운동에 대한 내피로성을 위한 부품이며, 벨트는 트레드와 카카스 사이에 위치하고 스틸와이어로 구성되어 외부의 충격을 완화시키는 것은 물론 트레드 접지면을 넓게 유지하여 주행안정성을 우수하게 하고자 한다.
캡플라이는 래디얼 타이어의 벨트 위에 위치한 특수코드지로 타이어 주행시 벨트의 움직임을 최소화하기 위한 부품이다. 트레드는 타이어 노면과 접촉하는 제동, 구동에 필요한 마찰력을 주고 내마모성이 우수해야 하면 외부충격을 견딜수 있어야 하고, 발열이 적어야 한다. 사이드월은 타이어 측면에 위치한 고무층을 말하여 내부의 카카스를 보호하여 타이어 굴신운동에 대한 내구성을 가지는 부품이다. 비드는 스틸와이어에 고무를 피복한 사각 또는 육각 형태의 와이어 번들로 타이어를 휠 림에 안착하고 고정시키는 역할을 하기 위한 부품이며, 비드필러는 비드의 분산을 최소화하고 외부의 충격을 완화하여 비드를 보호하는 고무충진재를 말한다.
그러나 이와 같은 공정에 의해 제조되는 공기입 타이어는 휠과 타이어 내면에 공기를 주입하고 주입된 공기의 누출방지 및 공기입 공간의 확보를 위해 많은 반제품이 요구되었을 뿐만 아니라, 저평편비(타이어 트레드폭에 대한 사이드폭의 비) 고성능 타이어 제조에 제한이 되고 있다.
고성능 타이어는 높은 주행성과 조종안정성을 확보하기 위해 저평편비를 요구하고 있으나, 종래의 타이어는 많은 반제품의 조합으로 저평편비 타이어의 제조에 비효율적일 뿐만 아니라, 각 반제품의 접착 또는 반제품간 조립부의 중량 불균형으로 인하여 타이어 성능인자인 유니포미티(uniformity) 및 밸런스 성능을 크게 저하시키고 있다. 또한 제조된 타이어를 휠에 별도로 조립해야하는 번거로움이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 저평편비 타이어를 제조할 수 있고 중량 불균형을 최소화하여 유니포미티(uniformity) 및 밸런스 성능을 대폭 개선하여 주행성능을 향상시키며, 제조 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
a) 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무층을 형성하는 단계와;
b) 상기 미가류된 고무층을 금형 내에서 가류성형하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계가 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무시트 또는 미가류된 고무스트립을 와인딩하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계가 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무패드를 접착하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계가 휠의 림부의 외주면에 미가류 고무를 사출하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
특히 상기 a) 단계의 상기 고무층에 스틸 또는 직물 구조물이 삽입되어 보강되는 것이 좋다.
또한, 본 발명은 상기 a) 단계의 휠의 림부의 중간부가 원주방향으로 볼록하기 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 복수의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 레디얼방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.
이와 같이 본 발명은 인너라이너 등의 반제품이 사용되지 않고, 하나의 비가류 고무시트 또는 비가류 고무패드 등의 한종류 또는 적은 반제품을 이용하여 휠 상에 일체로 타이어를 성형함에 따라 종래의 타이어 제조시 발생되는 반제품 자체 또는 반제품간 접착에 의해 발생되는 중량 불균형을 감소시킬 수 있어 유니포미티, 바란스 등 타이어 주행성능을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 종래의 타이어와 같이 공기 주입공간을 위한 사이드월이 요구되지 않음에 따라 고무층의 두께 즉, 타이어의 두께를 용이하게 변경할 수 있어 저평편비 고성능 타이어의 제조가 가능한 효과가 있다.
그리고 본 발명은 종래와 같이 그린타이어를 성형하기 위한 성형드럼을 사용하지 않고 휠에 직접 타이어를 성형함으로써, 그린타이어를 성형드럼으로부터 분리하여 가류금형 내에 고정해야하는 공정과 타이어를 휠에 조립해야하는 조립공정이 필요없는 등 제조 및 조립공정을 단순화할 수 있어 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 휠의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 휠의 림부의 외주면에 복수의 돌기가 형성된 상태를 나타내는 부분 사시도이고,
도 4는 휠의 림부의 외주면에 복수의 홈이 형성된 상태를 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 원주방향으로 형성된 상태를 나타내는 부분사시도이고,
도 6은 휠의 림부의 외주면에 물결무늬 돌출부가 레디얼방향으로 형성된 상태를 나타내는 부분사시도이다.
도 7은 휠의 림부의 중간부가 원주방향으로 볼록하게 형성된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무시트를 와인딩한 상태를 나타내는 종단면도이고,
도 9는 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무패드를 접착한 상태를 나타내는 종단면도이며,
도 10은 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무스트립을 와인딩한 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 11은 금형 내에 휠의 림부와 미가류 고무층이 고정된 상태를 나타내는 도면이고,
도 12은 금형 내에 미가류 고무층이 가류성형된 상태를 나타내는 도면이며,
도 13는 본 발명에 의해 제조된 휠 일체형 비공기입 타이어의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법에 대해 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법은 도 1과 같이 크게 휠 준비단계, 미가류된 고무층(30) 형성단계 및 가황단계를 포함하여 이루어진다.
도 2는 휠의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.
먼저 상기 휠 준비단계는 도 2와 같은 림부(110)와 스포크부(120)가 포함된 휠(10)을 준비하는 단계이다. 휠(10)은 반제품 또는 완제품 형태로 적용될 수 있다. 또한 휠(10)의 형태는 크게 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 미가류된 고무층(30) 및 가황단계에 의해 완성되는 고무층과 상기 휠의 림부(110)의 결합력을 향상시키기 위해 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 홈 또는 돌기가 형성되는 것이 좋다.
도 3은 휠의 림부의 외주면에 복수의 돌기가 형성된 상태를 나타내는 부분 사시도이고, 도 4는 휠의 림부의 외주면에 복수의 홈이 형성된 상태를 나타내는 부분 사시도이다.
도 3 및 도 4와 같이 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 복수의 돌기(112) 또는 복수의 홈(114)이 형성될 수 있고, 상기 휠의 림부(110)와 상기 가황단계에서 완성되는 고무층과의 결합력이 향상되어 제동성능 및 코너링 등의 주행안전성을 대폭 향상시킬 수 있다. 나아가 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 복수의 돌기(112) 및 복수의 홈(114)이 함께 형성될 수 있음은 물론이다.
도 5는 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 원주방향으로 형성된 상태를 나타내는 부분사시도이고, 도 6은 휠의 림부의 외주면에 물결무늬 돌출부가 레디얼방향으로 형성된 상태를 나타내는 부분사시도이다.
도 5 및 도 6과 같이 물결무늬의 돌출부(116)(118)가 휠의 림부(110)의 외주면에 원주방향 또는 레디얼방향으로 형성됨으로서, 상기 휠의 림부(110)와 상기 가황단계에서 완성되는 고무층과의 결합력이 향상되어 제동성능, 가속도에 대한 반응속도 및 코너링 등의 주행안전성을 대폭 향상시킬 수 있다.
나아가 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 휠의 림부의 외주면에 세로줄무늬, 가로줄무늬 및 격자무늬 형태의 돌출부 또는 홈이 형성될 수 있음은 물론이다.
도 7은 휠의 림부의 중간부가 원주방향으로 볼록하게 형성된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
상기 휠의 림부(110)의 중간부가 도 7과 같이 원주방향으로 볼록하게 형성되는 경우 상기 가황단계에서 완성되는 고무층의 코너링시 좌우 슬립에 대한 저항력을 증가시켜 코너링 등의 주행안전성을 향상시킬 수 있다. 나아가 도면에 도시하지 않았으나, 제동성능 및 가속도에 대한 반응속도를 향상시키기 위해 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 돌기, 홈 등을 형성할 수 있다.
다음으로 상기 미가류 고무층 형성단계는 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류된 고무층(30)을 형성하는 단계이다.
도 8은 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무시트(310)를 와인딩한 상태를 나타내는 종단면도이고, 도 9는 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무패드(330)를 접착한 상태를 나타내는 종단면도이며, 도 10은 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무스트립을 와인딩한 상태를 나타내는 종단면도이다.
상기 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류된 고무층(30)을 형성하는 방법으로서, 1) 도 8과 같이 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류된 고무시트(310)를 일정두께로 와인딩하여 미가류 고무층을 형성하는 방법, 2) 도 9와 같이 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류된 고무패드(330)를 접착하여 미가류 고무층을 형성하는 방법, 3) 도 10과 같이 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류된 고무스트립(350)을 여러겹으로 촘촘히 와인딩하여 미가류 고무층을 형성하는 방법, 4) 휠의 림부(110)의 외주면에 미가류 고무를 사출하여 미가류 고무층을 형성하는 방법 등이 있다.
상기 1)의 방법의 경우 동일한 미가류된 고무시트(310)를 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 와인딩하여 미가류 고무층을 형성할 수도 있으나, 층마다 다른 특성을 가지는 미가류 고무시트를 와인딩할 수 도 있다. 예를 들어 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 접착력이 우수한 미가류 고무시트(310a)를 와인딩한 후 탄성력이 우수한 미가류 고무시트(310b), 내마모성이 우수한 미가류 고무시트(310c) 순서대로 와인딩하여 미가류 고무층을 형성할 수 있다.
그리고 2)의 방법의 경우에도 위 상기 1)의 방법과 같이 층마다 다른 특성을 가지는 미가류 고무패드(330)를 접착하여 미가류 고무층을 형성할 수 있다. 구체적으로 상기 휠의 림부(110)의 외주면에 접착력이 우수한 미가류 고무패드(330a)를 접착한 후 탄성력이 우수한 미가류 고무패드(330b), 내마모성이 우수한 미가류 고무패드(330c)를 순차적으로 접착하고, 측면을 탄성력이 우수한 미가류 고무패드(330d)로 접착하여 미가류 고무층을 형성할 수 있다.
3)의 방법의 경우에도 위 상기 1)의 방법과 같이 층마다 다른 특성을 가지는 미가류 고무스트립(350)을 여러겹으로 와인딩하여 미가류 고무층을 형성할 수 있다.
한편, 상기 미가류 고무층에는 타이어의 물성을 보강하기 위해 스틸 또는 직물 구조물을 삽입하여 보강하는 것이 좋다.
마지막으로 상기 가황단계는 상기 휠의 림부(110)에 형성된 미가류 고무층을 가류성형하여 휠 일체형 비공기입 타이어를 완성시키는 단계이다.
도 11은 금형 내에 휠의 림부와 미가류 고무층이 고정된 상태를 나타내는 도면이고, 도 12은 금형 내에 미가류 고무층이 가류성형된 상태를 나타내는 도면이며, 도 13는 본 발명에 의해 제조된 휠 일체형 비공기입 타이어의 종단면 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 11 및 도 12과 같이 상기 미가류 고무층(30)이 형성된 휠의 림부(110)를 금형(90) 내에 고정시킨 후 가열하여 상기 미가류 고무층(30)을 상기 휠의 림부(110) 상에 가류성형하면, 도 13의 휠 일체형 비공기입 타이어가 완성된다.
상기 금형(90) 내에는 트레드 패턴과 대응되는 그루브(910)가 형성되고, 이에 따라 완성된 고무층(100)에는 상기 금형의 그루부에 의해 트레드 패턴이 형성된다.
상기 금형(90)은 가황성형 후 고무층(100)이 형성된 휠(10)을 상기 금형(90)으로부터 원활히 취출시키기 위해 복수의 세그먼트로 구성된다.
이와 같이 본 발명은 인너라이너 등의 반제품이 사용되지 않는 등 반제품 수량감소를 통해 종래에 다양한 반제품 자체 또는 반제품간 접착에 의해 발생되는 중량 불균형을 감소하여 유니포미티, 바란스 등 타이어 주행성능을 크게 개선시킬 수 있으며, 고무층 두께 즉 타이어의 두께를 용이하게 변경할 수 있어 저평편비 타이어 제조가 가능하다. 또한, 종래와 같이 그린타이어를 성형하기 위한 성형드럼을 사용하지 않고 휠에 직접 타이어를 성형함으로서 그린타이어를 성형드럼으로부터 분리하여 가류금형 내에 고정해야하는 공정 및 타이어를 휠에 조립해야하는 조립공정이 필요없는 등 제조 및 조립공정을 단순화할 수 있어 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
10: 휠, 110: 림부,
112: 복수의 돌기, 114: 복수의 홈,
116, 118: 돌출부, 30: 미가류 고무층,
310: 미가류 고무시트, 330: 미가류 고무패드,
35: 미가류 고무스트립
90: 금형, 100: 가류된 고무층

Claims (11)

  1. a) 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무층을 형성하는 단계와;
    b) 상기 미가류된 고무층을 금형 내에서 가류성형하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무시트를 와인딩하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무패드를 접착하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는 휠의 림부의 외주면에 미가류된 고무스트립을 와인딩하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징을 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는 휠의 림부의 외주면에 미가류 고무를 사출하여 고무층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 상기 고무층에 스틸 또는 직물 구조물이 삽입되어 보강되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.

  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 휠의 림부의 중간부가 원주방향으로 볼록하기 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 복수의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계의 휠의 림부의 외주면에 물결무늬의 돌출부가 레디얼방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 일체형 비공기입 타이어의 제조방법.
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