KR101056930B1

KR101056930B1 - 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101056930B1
Application number: KR1020097023237A
Authority: KR
Inventors: 신이찌로 야마자끼
Original assignee: 가부시키가이샤 브리지스톤
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2011-08-12
Also published as: EP2147807A1; CN101678725A; RU2410245C1; WO2008126875A1; KR20090128546A; JP2008254684A; US8408261B2; EP2147807A4; US20100163152A1; JP4850114B2; CN101678725B; EP2147807B1; ES2393420T3

Abstract

비드 와이어의 단면 형상 및 그 배치의 적정화를 도모함으로써, 비드 코어 전체로서의 회전 강성을 크게 하여 카커스 빼냄을 억제하고, 이로써 비드부의 내구성의 향상을 도모할 수 있는 공기입 타이어를 제공한다.

공기입 타이어는 한 쌍의 비드부(1)와, 한 쌍의 사이드월부와, 양 사이드월부 사이에 걸쳐서 연장되는 트레드부를 구비하고, 이들 각 부에 걸쳐서 토로이드 형상으로 연장되고 양단부를 비드 코어(2)의 둘레로 되접어 이루어지는 카커스(4)를 갖는다. 비드 와이어(3)는 타이어 폭 방향 단면에서, 평행사변형 단면을 구비하고, 제1 예각 코너부(7a)는 제2 예각 코너부(7b)의 타이어 폭 방향 외측이며 타이어 직경 방향 내측에 있고, 제1 둔각 코너부(9a)는 제1 예각 코너부(7a)의 타이어 폭 방향 내측이며 타이어 직경 방향 외측에 있고, 제2 둔각부(9b)는 제1 예각 코너부(7a)의 타이어 폭 방향 내측에 있고, 또한 타이어 직경 방향에 있어서 제1 예각 코너부(7a)와 동일 선상의 위치 또는 이보다 내측에 있다.

공기입 타이어, 비드 코어, 비드 와이어, 카커스, 보강층

Description

공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은, 타이어 폭 방향으로 병렬하는 고리 형상의 비드 와이어로 구성되는 비드 코어를 매설한 한 쌍의 비드부와, 상기 비드부로부터 타이어 직경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부와, 양 사이드월부 사이에 걸쳐서 연장되는 트레드부를 구비하고, 이들 각 부에 걸쳐서 토로이드 형상으로 연장되고 양단부를 상기 비드 코어의 둘레로 되접어 이루어지는 카커스를 갖는 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로, 공기입 타이어의 비드 코어는 림과의 끼워 맞춤성을 높여 기밀성을 확보하는 기능뿐만 아니라 카커스를 계류하는 중요한 기능을 갖고 있다. 통상, 이들을 적정하게 기능시키기 위해, 가황 시에 있어서의 비드 코어의 형상 붕괴의 억제 및 림 조립성의 양호화가 필요해진다.

따라서, 종래, 일본 특허 공개 소49-119301호 공보에 기재된 바와 같이, 타이어 폭 방향 단면에서 평행인 대향하는 두 변을 갖는 사변형 단면의 비드 와이어를, 타이어 폭 방향 및 타이어 직경 방향으로 서로 접촉하도록 권취하여 비드 코어를 성형하고, 그에 의해 서로 인접하는 비드 와이어끼리의 접촉 면적을 크게 하여 비드 코어의 형상 안정성을 향상시키는 제안이 이루어지고 있다.

또한, 일본 특허 공개 소63-312207호 공보에 기재된 바와 같이, 타이어 폭 방향 단면에서 타이어 직경 방향에서 대향하는 변이 평행하고, 또한 측부의 대향변의 대변 거리가 가변적인 형상의 비드 와이어를 사용함으로써 비드 코어의 형상 안정성 및 조립성의 양호화를 도모하는 제안이 이루어지고 있다.

그러나, 상기 문헌에 기재되어 있는 바와 같은 타이어는, 가황 시에 있어서의 비드 코어의 형상 붕괴의 억제나 림 조립성의 양호화 등은 이룰 수 있는 것이지만, 타이어의 내구성, 특히 비드부의 내구성에는 착안되어 있지 않으므로, 최근 증가하고 있는 중하중화에의 요구에 비교해 보면, 비드부의 내구성의 관점에서 충분하다고는 하기 어렵다. 즉, 비드 코어는 공기 충전 시, 하중 부하 시 및 경시 변화 시에 타이어 폭 방향 단면에서 볼 때 카커스를 빼낼 수 있는 방향으로 회전하기 때문에, 이 회전이 카커스의 계류력을 저하시켜, 소위, 카커스 빼냄(pulling-out)을 발생시켜 비드부의 내구성을 저하시키는 문제가 있다.

그러므로 본 발명은 비드 와이어의 단면 형상 및 그 배치의 적정화를 도모함으로써 비드 코어 전체로서의 회전 강성을 크게 하여 카커스 빼냄을 억제하고, 이로써 비드부의 내구성의 향상을 도모할 수 있는 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 타이어 폭 방향으로 병렬하는 고리 형상의 비드 와이어로 구성되는 비드 코어를 매설한 한 쌍의 비드부와, 상기 비드부로부터 타이어 직경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부와, 양 사이드월부 사이에 걸쳐서 연장되는 트레드부를 구비하고, 이들 각 부에 걸쳐서 토로이드 형상으로 연장되고 양단부를 상기 비드 코어의 둘레로 되접어 이루어지는 카커스를 갖는 공기입 타이어에 있어서, 상기 비드 와이어는 타이어 폭 방향 단면에서, 한 쌍의 예각 코너부를 이루는 제1 예각 코너부 및 제2 예각 코너부와, 한 쌍의 둔각 코너부를 이루는 제1 둔각 코너부 및 제2 둔각 코너부를 갖는 평행사변형 단면을 구비하고, 상기 제1 예각 코너부는 상기 제2 예각 코너부의 타이어 폭 방향 외측이며 타이어 직경 방향 내측에 있고, 상기 제1 둔각 코너부는 상기 제1 예각 코너부의 타이어 폭 방향 내측이며 타이어 직경 방향 외측에 있고, 상기 제2 둔각부는 상기 제1 예각 코너부의 타이어 폭 방향 내측에 있고, 또한 타이어 직경 방향에 있어서 상기 제1 예각 코너부와 동일 선상의 위치 또는 이보다 내측에 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 공기입 타이어에 있어서는, 비드 와이어의 타이어 폭 방향 단면을 평행사변형 단면으로 하고, 또한 타이어 폭 방향에 인접하는 비드 와이어의 인접면은, 소정 방향으로 작용하는 응력, 즉 카커스를 빼내고자 하는 방향으로 작용하는 응력을 전달하기 쉬운 방향으로 서로 마주 향하고 있으므로, 공기 충전 시, 하중 부하 시 및 경시 변화 시 등에 비드 코어에 가해지는 회전 응력은 분산되어, 비드 코어 전체적으로 회전 변형은 작고, 바꾸어 말하면 회전 강성은 커진다. 게다가, 상기 인접면은, 상기 소정 방향의 응력이 가해졌을 때에, 인접하는 비드 와이어를 타이어 직경 방향 상측 혹은 하측으로 압박하여 움직이기 어려운 방향으로 마주 향하고 있으므로, 비드 코어 전체적으로 비드 와이어의 타이어 폭 방향 단면 내에 있어서의 둘레 방향의 장력 분포는 균일화된다.

또한, 인접하는 비드 와이어는 서로 접촉하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 비드 와이어는 평행사변형 단면의, 제1 예각 코너부와 제2 둔각 코너부와의 사이의 변과 타이어 폭 방향이 이루는 각이 0도 이상 25도 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 비드 와이어는 예각 코너부가 각각 모따기되어 있는 것이 바람직하다. 또한 여기서 말하는「모따기」라 함은, 예각 코너부에 직선 형상의 경사를 부여할 뿐만 아니라, 라운딩을 부여하는 것도 포함한다.

또한, 비드 코어는 비드 와이어를 금속띠에 의해, 또는 상기 비드 코어의 연장 방향으로 나선 형상으로 권취된 텍스타일에 의해 집속 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 비드 코어는 복수개의 비드 와이어를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 구성한 것이며, 비드 와이어의 권취 시작 단부와 권취 종료 단부가 비드 코어의 타이어 둘레 방향 위치에서 서로 다른 것이 바람직하다.

또한, 비드 코어는 복수개의 비드 와이어를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 구성한 것이며, 비드 와이어의 권취 시작 단부 및 권취 종료 단부를 구성하는 각 비드 와이어의 단부는, 비드 코어의 타이어 둘레 방향 위치에서 각각 다른 것이 바람직하다.

또한, 비드 코어의 권취 시작 단부의 타이어 둘레 방향 위치와 비드 코어의 중심점을 연결하여 이루어지는 선분과, 비드 코어의 권취 종료 단부의 타이어 둘레 방향 위치와 비드 코어의 중심점을 연결하여 이루어지는 선분이 서로 교차하여 이루어지는 각도는, 30도 이상 90도 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 비드 코어의, 타이어 폭 방향에 있어서의 단면 형상은, 평행사변형 또는 직사각형인 것이 바람직하다.

또한, 비드 코어와 카커스 사이, 및 비드 코어의 타이어 직경 방향 상측에, 85Hs 이상의 고무 경도를 갖는 고무 부재를 배치하는 것이 바람직하다. 또한 여기서 말하는「고무 경도」는, JIS K6253에 따르는, 듀로미터 경도ㆍ타입 A 시험기를 사용하여, 시험 온도 23℃에서 측정하였을 때의 고무 경도를 의미한다.

게다가, 카커스와 비드 코어 사이에, 상기 비드 코어를 감싸도록 배치된 보강층을 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 공기입 타이어에 따르면, 비드 코어 전체적으로 회전 강성을 크게 하여 카커스의 빼냄을 억제할 수 있다. 또한, 비드 와이어의 타이어 폭 방향 단면 내에 있어서의 둘레 방향의 장력 분포도 균일화할 수 있으므로, 비드 와이어의 내구성도 향상시킬 수 있다. 따라서, 비드부의 내구성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 림에 적용된 본 발명에 따르는 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드부의 타이어 폭 방향의 단면도.

도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 각각 본 발명에 적용 가능한 다양한 비드 코 어를 도시하는 타이어 폭 방향의 단면도.

도 3의 (a), (b)는 각각 비드 코어의 주요부 단면을 도시하는 타이어 폭 방향의 단면도로, 도 3의 (a)는 본 발명에 따르는 비드 코어이며, 도 3의 (b)는 본 발명에 반하는 비교로서의 비드 코어.

도 4는 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드 와이어의 타이어 폭 방향의 단면도.

도 5의 (a), (b)는 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어의 비드 코어를 도시하는 것으로, 도 5의 (a)는 측면도이며, 도 5의 (b)는 타이어 폭 방향의 단면도.

도 6의 (a), (b)는 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어의 비드 코어를 도시하는 것으로, 도 6의 (a)는 비드 코어의 권취 시작 단부를 모식적으로 도시하는 사시도이며, 도 6의 (b)는 비드 코어의 권취 종료 단부를 모식적으로 도시하는 사시도.

도 7은 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드부의 타이어 폭 방향의 단면도.

도 8은 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드부의 타이어 폭 방향의 단면도.

도 9는 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드부의 타이어 폭 방향의 단면도.

도 10은 본 발명에 따르는 다른 실시 형태의 공기입 타이어에 있어서의 비드 부의 타이어 폭 방향의 단면도.

<부호의 설명>

1 : 비드부

2 : 비드 코어

3 : 비드 와이어

4 : 카커스

5 : 림

7 : 예각 코너부

7a : 제1 예각 코너부

7b : 제2 예각 코너부

9 : 둔각 코너부

9a : 제1 둔각 코너부

9b : 제2 둔각 코너부

10 : 변

11 : 금속띠

13 : 텍스타일

15 : 권취 시작 단부

17 : 권취 종료 단부

19 : 고경도 고무

20 : 보강층

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 여기서 도 1은, 림에 적용된 본 발명의 일 실시 형태의 공기입 타이어(이하「타이어」라 함)에 있어서의 비드부의 타이어 폭 방향 단면을 도시하는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 타이어에 적용 가능한 다양한 비드 코어를 도시하는 타이어 폭 방향의 단면도이다.

도 1에 도시하는 타이어의 비드부(1)는 비드 코어(2), 그 비드 코어(2)를 구성하는 비드 와이어(3), 한 쌍의 비드 코어(1) 사이에 토로이드 형상으로 연장되는 카커스(4)를 구비한다. 또한 이 실시 형태의 타이어는, 관례에 따라서 벨트 등(도시 생략)의 다른 구성 부재도 구비한다. 또한, 카커스(4)는 레이디얼 카커스 또는 바이어스 카커스 중 어느 것이어도 된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 비드 코어(2)는 타이어 폭 방향으로, 예를 들어 8열로 병렬하는 고리 형상의 비드 와이어(3)로 구성되는 것이며, 복수단(예를 들어 6단)의 적층 형상으로 적층해도 된다. 비드 와이어(3)의 타이어 폭 방향의 단면 형상은, 한 쌍의 예각 코너부(7)를 이루는 제1 예각 코너부(7a) 및 제2 예각 코너부(7b)와, 한 쌍의 둔각 코너부(9)를 이루는 제1 둔각 코너부(9a) 및 제2 둔각 코너부(9b)를 갖는 평행사변형이며, 제1 예각 코너부(7a)는 제2 예각 코너부(7b)의 타이어 폭 방향 외측(도 1에서는 좌측)이며 타이어 직경 방향 내측(도 1에서는 하방측)에 있고, 제1 둔각 코너부(9a)는 제1 예각 코너부(7a)의 타이어 폭 방향 내측(도 1에서는 우측)이며 타이어 직경 방향 외측(도 1에서는 상방측)에 있고, 제2 둔각 코너부(9b)는 제1 예각 코너부(7a)의 타이어 폭 방향 내측이며, 또한 타이어 직경 방향에 있어서 제1 예각 코너부(7a)와 동일 위치 또는 이보다 내측에 있다.

또한, 비드 와이어(3)는, 도 1 및 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 타이어 직경 방향에 상하로 인접하는 비드 와이어(3)의 제1 예각 코너부(7a)와, 제1 둔각 코너부(9a)가 서로 접촉하도록 배치해도 되고, 또는 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 각각 타이어 폭 방향으로 다르게 배치해도 된다.

카커스(4)는, 예를 들어 유기 섬유 코드를 레이디얼 배열 또는 바이어스 배열하여 이루어지는 플라이를, 한 쌍의 비드 코어(2) 사이에 걸쳐서 토로이드 형상으로 걸쳐서 배치하고, 비드 코어(2)의 둘레에 타이어의 내측으로부터 외측으로 되권취함으로써, 비드 코어(2)에 그 양단부가 고정되어 있다.

계속해서, 본 발명에 따라서 비드 와이어의 제2 예각 코너부(7b)가 타이어 직경 방향 외측 및 타이어 폭 방향 내측이 되도록 배치한 경우와, 본 발명에 반하여 제2 예각 코너부(7b)가 타이어 직경 방향 내측 및 타이어 폭 방향 내측이 되도록 배치한 경우에 있어서의 카커스(4)를 빼내고자 하는 방향(화살표 A 방향)으로 응력(회전 응력)이 작용하였을 때의 그 응력의 전달성에 대해 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도 3의 (a), (b)에 있어서 지면(紙面)을 향해 우측을 타이어 폭 방향 내측으로 하고. 지면을 향해 상방을 타이어 직경 방향 외측으로 한다.

일반적으로 공기입 타이어에서는, 공기 충전 시, 하중 부하 시 및 경시 변화 시 등에 카커스(4)에 타이어 직경 방향 외측의 장력이 가해지므로, 비드 코어(2)에는 화살표 A 방향으로 회전 응력이 발생한다. 이때 도 3의 (a)에 도시하는 비드 와이어의 배치에 있어서는, 타이어 폭 방향에 좌우로 인접하는 비드 와이어(3a, 3b) 중 우측 비드 와이어(3a)는 화살표 α 방향으로 이동하려고 하고, 좌측 비드 와이어(3b)는 반대로 화살표 β 방향으로 이동하려고 한다. 이 경우, 인접하는 비드 와이어의 인접면(S1)은 서로 응력을 전달하는 방향으로 경사져 있으므로, 즉 우측 비드 와이어(3a)는 좌측 비드 와이어(3b)를 화살표 α 방향으로 압박하고, 좌측 비드 와이어(3b)는 우측 비드 와이어(3a)를 화살표 β 방향으로 압박하므로 응력 전달은 좋다.

한편, 도 3의 (b)에 도시하는 비드 와이어의 배치에 있어서는, 화살표 A 방향으로 회전 응력이 발생하면, 앞과 마찬가지로 타이어 폭 방향에 좌우로 인접하는 비드 와이어(3a, 3b) 중 우측 비드 와이어(3a)는 화살표 α 방향으로 이동하려고 하고, 좌측 비드 와이어(3b)는 반대로 화살표 β 방향으로 이동하려고 한다. 그러나, 이 경우, 인접하는 비드 와이어의 인접면(S1')은 서로 응력을 전달하는 방향으로 경사져 있지 않으므로, 즉 좌우 비드 와이어(3a, 3b)는 서로 이격하는 방향으로 이동하므로 응력 전달은 나쁘다.

따라서, 본 발명에 따르는 공기입 타이어에 있어서는, 비드 와이어(3)의 타이어 폭 방향 단면의 형상을 평행사변형으로 하고, 또한 타이어 폭 방향에 인접하는 비드 와이어(3)의 인접면(S1)은, 카커스(4)를 빼내고자 하는 방향(도 3의 화살표 A 방향)에 작용하는 응력을 전달하기 쉬운 방향으로 서로 마주 향하고 있으므로, 공기 충전 시, 하중 부하 시 및 경시 변화 시 등에 비드 코어(2)에 가해지는 회전 응력은 분산되고, 비드 코어(2) 전체적으로 회전 변형은 작고, 바꾸어 말하면 회전 강성은 커진다. 게다가, 상기 인접면(S1)은 화살표 A 방향의 회전 응력이 가해졌을 때에, 인접하는 비드 와이어(3)를 타이어 직경 방향 상측 혹은 하측으로 압박하여 움직이기 어려운 방향으로 마주 향하고 있으므로, 비드 코어(2) 전체적으로 비드 와이어(3)의 타이어 폭 방향 단면 내에 있어서의 둘레 방향의 장력 분포는 균일화된다.

이와 같이 본 발명의 공기입 타이어에 따르면, 비드 코어(2) 전체로서의 회전 강성을 크게 하여 카커스(4)의 빼냄을 억제할 수 있다. 또한, 비드 코어(2)의 회전 강성이 증대하고, 비드 코어(2)의 회전이 억제되면, 비드 와이어(3)의 타이어 폭 방향 단면 내에 있어서의 둘레 방향의 장력 분포가 불균일해지지 않으므로, 비드 와이어(3)의 내구성이 향상되고, 나아가서는 비드부(1)의 내구성도 대폭으로 향상된다.

그런데, 예각 코너부(7)의 각도는 60도 이상 85도 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 나아가 65도 내지 75도의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 해당 각도가 60도 미만인 경우에는, 비드 와이어의 타이어 직경 방향의 강성 저하[예각 코너부(7)의 각도가 60도 미만인 경우에는, 비드 와이어의 타이어 폭 방향의 단면 형상이 직사각형인 경우에 비해 그 강성이 약 75% 미만이 됨]가 현저해질 우려가 있고, 한편, 그 각도가 85도를 초과하면, 본 발명이 목적으로 하는 점인, 타이어 폭 방향에 인접하는 비드 와이어간의 응력 전달의 향상을 충분히 달성할 수 없을 우려가 있기 때문이다. 이와 같이, 비드 와이어의 타이어 직경 방향의 강성과, 인접하는 비드 와이어간의 응력 전달을 종합적으로 고려함으로써, 예각 코 너부의 각도를 최적화하는 것이 가능해진다.

또한, 인접하는 비드 와이어(3) 사이에 고무 등의 완충 부재를 개재 삽입할 수도 있지만, 인접하는 비드 와이어(3)는 서로 직접적으로 접촉하고 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 인접하는 비드 와이어(3)의 사이에 고무 등의 완충 부재를 개재 삽입하면, 이 완충 부재가 경시적으로 크리프 변형되어 찌부러져 비드 코어 전체의 형상이 변화될 우려가 있기 때문이다. 그로 인해, 인접하는 비드 와이어(3)를 서로 직접적으로 접촉시킴으로써, 이들 사이에 완충 부재를 개재 삽입한 경우에 비해 비드 코어(2)의 전체적인 경시적 변화를 작게 할 수 있고, 새로운 카커스 빼냄의 억제를 달성할 수 있는 동시에 카커스 단부의 왜곡을 작게 할 수 있다.

도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)에 도시하는 실시 형태에서는, 타이어 폭 방향 단면에서 볼 때, 각 비드 와이어(3)의 제1 예각 코너부(7a)와 제2 둔각 코너부(9b)로 이루는 변(10)과 타이어 폭 방향이 이루는 각은 0도 이상 25도 이하의 범위에 있다. 이에 따르면, 비드 와이어(3)를 권취하여 비드 코어(2)를 형성하였을 때에 비드 코어(2)에 소정의 테이퍼 각도를 부여할 수 있고, 나아가서는 림과 접촉하는 비드부(1)의 하부에 적정한 테이퍼 각도를 부여할 수 있다.

도 4에 도시하는 실시 형태에서는, 각 비드 와이어(3)는, 그 예각 코너부(7a, 7b)가 각각 모따기 가공되어 있다. 이에 따르면, 비드 코어(2)에 화살표 A 방향의 회전 응력[도 3의 (a)를 참조]이 발생하였을 때에 예각 코너부(7a, 7b)에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 예각 코너부(7a, 7b)에의 응력 집중을 피할 수 있고, 카커스(4), 나아가서는 비드부(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 5의 (a), (b)에 도시하는 실시 형태에서는, 비드 코어(2)는 비드 와이어(3)를 금속띠(11)에 의해 집속 고정되어 있다. 금속체(11)에는 예를 들어, 스틸이나 알루미늄 합금제의 것을 적절하게 채용할 수 있다. 비드 코어(2)는, 그 연장 방향으로 나선 형상으로 권취된 텍스타일(13)에 의해 집속 고정해도 된다. 텍스타일(13)에는, 예를 들어 나일론, 레이온, 폴리에스테르 등의 유기 섬유의 얀을 사용한 직물 등을 적절하게 채용할 수 있다. 이에 따르면, 가황 시나 주행시에 있어서의 비드 코어(2)의 형상 변화를 억제할 수 있으므로 타이어 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 5의 (a)에 도시하는 예에서는, 비드 코어(2)는 복수개의 비드 와이어(3)를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 이루어지고, 또한 동일 비드 와이어(3)의 권취 시작 단부(15)와, 권취 종료 단부(17)의 타이어 둘레 방향 위치가 서로 다른 것이다. 이와 같이 복수개의 비드 와이어(3)로 구성되는 비드 코어(2)는, 1개의 비드 와이어(3)를 타이어 직경 방향으로 순차 권취하여 구성된 비드 코어(2)에 비해, 비드 코어(2)의 생산에 필요로 하는 시간을 대폭으로 단축할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 비드 와이어(3)의 권취 시작 단부(15)나 권취 종료 단부(17)가 비드 코어(2)의 둘레 상의 1군데에 집중하면, 이러한 부위에 강성 단차가 발생하여, 즉 응력 집중하여, 파괴 강도가 저하될 우려가 있다. 특히, 권취 시작 단부(15)가 굽힘 응력의 지점이 되기 쉽다. 따라서, 이 실시 형태에서 나타낸 바와 같이, 동일 비 드 와이어(3)의 권취 시작 단부(15)의 타이어 둘레 방향 위치와 권취 종료 단부(17)의 타이어 둘레 방향 위치를 서로 다르게 함으로써, 비드 코어(2)의 생산 효율의 향상을 도모하면서, 응력 집중의 문제를 피할 수 있다. 또한, 권취 시작 단부(15)의 타이어 둘레 방향 위치와 비드 코어(2)의 중심점(C)을 연결하여 이루어지는 선분과 권취 종료 단부(17)의 타이어 둘레 방향 위치와 비드 코어(2)의 중심점(C)을 연결하여 이루어지는 선분이 서로 교차하여 이루어지는 각도 θ는, 30도 이상 90도 이하에 있는 것이 바람직하고, 또한 40도 이상 80도 이하의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하고, 특히 60도인 것이 한층 바람직하다. 왜냐하면, 이러한 각도 θ가 30도 미만인 경우에는, 응력 집중의 저감을 충분히 도모할 수 없을 우려가 있고, 한편, 90도를 초과하면 비드 코어(2)의 둘레 상의 중량 밸런스가 악화되어, 타이어의 균일성이 악화될 우려가 있기 때문이다.

도 6의 (a), (b)에 도시하는 실시 형태에서는, 비드 코어(2)는 복수개의 비드 와이어(3)를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 이루어지고, 각 비드 와이어(3)의 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)의 타이어 둘레 방향 위치가 각각 서로 다른 것이다. 비드 코어(2)를 복수개의 비드 와이어(3)로 구성하면 생산 효율의 면에서 유리한 것은 상술한 바와 같다. 그러나, 각 비드 와이어(3)의 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)의 타이어 둘레 방향 위치가 각각 서로 일치하는 경우, 즉 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)가 타이어 폭 방향으로 정렬되어 위치하는 경우, 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)에 강성 단차가 발생하여, 즉 응력 집중하여, 파괴 강도가 저하될 우려가 있다. 또한, 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)가 굽힘 응력의 지점이 될 우려가 있다. 따라서, 이 실시 형태에서 나타내는 바와 같이, 각 비드 와이어(3) 권취 시작 단부(15) 및 권취 종료 단부(17)를, 타이어 둘레 방향 위치에서 각각 다르게 함으로써, 비드 코어(2)의 생산 효율의 향상을 도모하면서, 응력 집중의 문제를 피할 수 있다.

그런데, 타이어 폭 방향에 있어서의 비드 코어(2)의 단면 형상은, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같은 평행사변형 또는 도 2의 (a)에 도시하는 직사각형인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 비드 코어 전체의 단면 형상으로서 성형하기 쉬운 형상이 된다. 타이어 폭 방향에 있어서의 비드 코어(2)의 단면 형상은, 평행사변형 또는 직사각형에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 평행사변형의 일부가 이지러진 듯한 불규칙한 형상으로 할 수도 있다.

도 8에 도시하는 실시 형태에서는, 비드 코어(2)와 카커스(4) 사이, 및 비드 코어(2)의 타이어 직경 방향 상측의 적어도 한쪽에, 85Hs 이상의 고무 경도를 갖는 고경도 고무(19)가 배치되어 있다. 고무 경도가 높은 고무는, 낮은 고무에 비해 가황 시의 유동이 작으므로, 비드 코어(2)와 카커스(4) 사이에 고경도 고무(19)를 배치하면 가황 시에 있어서의 비드 코어(2)의 주위의 고무의 유동이 작아지고, 가황 시에 있어서의 비드 코어(2)의 형상 붕괴는 억제된다. 또한, 비드 코어(2)의 타이어 직경 방향 상측에 고경도 고무(19)를 배치하면, 하중 부하 시의 비드부(1)의 말림이 억제되고, 비드부(1) 내에 발생하는 전단 왜곡이 저감되므로, 비드부(1)의 내구성이 향상된다.

도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 비드부(1)에, 카커스(4)와 비드 코어(2) 사이에 비드 코어(2)를 감싸도록 상기 카커스(4)의 곡면을 따라 보강층(20)이 배치되어 있다. 보강층(20)은, 예를 들어 스틸 코드나 나일론 등의 유기 섬유 코드로 구성할 수 있다. 이와 같이 하면, 보강층(20)이 비드 코어의 회전을 저지하고, 또한 카커스를 보호하도록 기능하므로, 카커스의 빼냄을 한층 더 도모할 수 있는 동시에 카커스의 내구성, 나아가서는 비드부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 바는, 본 발명의 실시 형태의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 이들 구성을 서로 조합하거나, 다양한 변경을 가할 수 있다. 예를 들어, 비드 코어(2)의 둘레에 타이어의 내측으로부터 외측으로 되권취하여 배치된 카커스(4)를, 도 10에 도시한 바와 같이 또한 비드 코어(2)의 둘레를 포위하도록 배치시켜도 되고, 이에 따르면, 카커스(4)가 더욱 빼내기 어려워져 비드부(1)의 내구성은 한층 향상된다.

다음에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해, 본 발명에 따르는 타이어(실시예), 비교용 타이어(비교예) 및 종래 기술의 타이어(종래예)를 시험 제작하여 이하의 시험에 의해 비교 검토를 행하였다.

시험에 사용한 타이어는 모두 타이어 사이즈 11R22.5의 트럭ㆍ버스용 레이디얼 타이어이며, 이하의 제원을 갖는다.

실시예 1의 타이어는 도 1에 도시한 구조를 비드부에 갖는 타이어이며, 비드 코어는, 폭 2㎜, 높이 1.3㎜, 예각 70도, 둔각 110도의 평행사변형 단면을 갖는 금 속제의 비드 와이어를, 도 1에 나타내는 방향으로 타이어 폭 방향 8개 병렬로 배치하고, 그리고 타이어 직경 방향으로 6층으로 겹쳐 권취하고, 금속띠에 의해 집속 고정하여 이루어진다. 또한, 이 타이어는 1층의 카커스의 양단부가 비드 코어의 둘레에 타이어 내측으로부터 외측으로 되접히고, 트레드부의 카커스의 외주측에는 4층의 벨트층을 배치한 구성이다. 또한, 비드부 이외의 구조에 대해서는 관례의 공기입 타이어에 따르는 것이며 그 설명을 생략한다.

실시예 2의 타이어는 도 1에 도시한 구조를 비드부에 갖는 타이어이며, 비드 와이어의 평행사변형 단면의 예각을 45도, 둔각을 135도로 하고 그 이외의 구성은 실시예 1의 타이어와 동일하다.

비교예 1의 타이어는 비드 코어를 구성하는 비드 와이어의 배치를 실시예 1과는 반대 방향, 즉 도 3의 (b)에 나타내는 방향으로 배치한 것이며, 그 이외의 구성은 실시예 1의 타이어와 동일하다.

종래예 1의 타이어는 상기 비드 와이어 대신에 환형 와이어의 비드 와이어를 사용하여 비드 코어를 구성한 것이다(도시 생략). 비드 코어는 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 금속으로 이루어지는 1.8㎜ 직경의 1개의 비드 와이어를 타이어 직경 방향 내측으로부터 차례로, 7, 8, 9, 8, 7 및 6열로 되도록 타이어 폭 방향 및 타이어 직경 방향으로 코일 형상으로 겹쳐서 권취하여 이루어지는 것이며, 그 단면 형상은 대략 육각 형상을 이룬다. 또한, 비드 와이어의 권취수는 상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 타이어 폭 방향에 있어서의 비드 와이어의 총단면적과 동일해지도록 결정되어 있다. 그 이외의 구성은 실시예 1 및 실시예 2 및 비교예 1 의 타이어와 동일하다.

이들의 각 시험 타이어를 사용하여, 이하에 나타내는 방법으로 비드 코어의 회전 변화 및 비드부(1)의 내구성의 시험을 행하였다.

(비드 코어의 회전 변화 시험)

비드 코어의 회전 변화는 각 타이어에 대해 타이어를 사이즈 8.25의 림에 장착한 후에, 내부에 공기압을 적용하기 전과 700㎪(상대압)의 공기압을 적용하였 때의 비드 코어의 타이어 폭 방향의 단면 형상을 각각 CT 스캔 장치를 사용하여 촬영하고, 공기압 적용 전과 적용 후의 비드 코어를 비교함으로써 구하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(내구성 시험)

비드부(1)의 내구성은 각 타이어에 대해 타이어를 크기 8.25의 림에 장착하고, 내부에 700㎪(상대압)의 공기압을 적용한 후에, 비드부에 고장이 발생할 때까지 실내 드럼 시험기로 구름 이동시킴으로써 조사하였다. 드럼 시험의 조건은, 실온이 45도, 타이어의 부하 하중이 57kN(정규 하중의 180%), 구름 이동 속도가 60㎞/h이다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

	비드 코어의 회전 각도(도)	고장까지의 주행 거리(㎞)
실시예 1	1.0	49000
실시예 2	1.35	43000
비교예 1	2.4	30000
종래예 1	2.5	28000

이들 시험의 결과, 공기압 적용 전과 후의 비드 코어의 회전 각도 변화가 작은 쪽이 고장까지의 주행 거리가 크고, 따라서 비드 코어의 회전 강성을 높임으로써 비드부의 내구성의 향상을 도모할 수 있는 것이 실증되었다.

종래예 1과 비교예 1을 비교하면, 공기압 적용 전후의 비드 코어의 회전 각도 변화, 및 고장까지의 주행 거리의 어느 것에 대해서도 현저한 개선이 보이지 않으므로, 비드 와이어의 단면 형상 및 비드 와이어끼리의 접촉 면적을 개변한 것만으로는 비드부의 내구성의 향상을 도모할 수 없는 것을 알 수 있다.

이에 대해, 본 발명에 따라서 평행사변형 단면을 갖는 비드 와이어를, 도 1에 도시한 바와 같이 제2 예각 코너부가 타이어 직경 방향 내측 또한 타이어 폭 방향 외측이 되도록 배치한 실시예 1 및 실시예 2의 타이어에서는, 종래예 1 및 비교예 1의 타이어에 대해 내구성이 현저하게 향상되었다. 또한 예각 코너부의 각도를 70도, 둔각 코너부의 각도를 110도로 한 경우에는, 내구성이 한층 향상되었다.

본 발명의 공기입 타이어에 따르면, 비드 와이어의 단면 형상 및 그 배치를 적정화함으로써 비드 코어 전체적인 회전 강성을 크게 하여 카커스의 빼냄을 억제할 수 있다. 또한, 비드 와이어의 타이어 폭 방향 단면 내에 있어서의 둘레 방향의 장력 분포도 균일화할 수 있으므로, 비드 와이어의 내구성도 향상시킬 수 있다. 따라서, 비드부의 내구성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

Claims

타이어 폭 방향으로 병렬하는 고리 형상의 비드 와이어로 구성되는 비드 코어를 매설한 한 쌍의 비드부와, 상기 비드부로부터 타이어 직경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부와, 양 사이드월부 사이에 걸쳐서 연장되는 트레드부를 구비하고, 이들 각 부에 걸쳐서 토로이드 형상으로 연장되고 양단부를 상기 비드 코어의 둘레로 되접어 이루어지는 카커스를 갖는 공기입 타이어에 있어서,

상기 비드 와이어는, 타이어 폭 방향 단면에서, 한 쌍의 예각 코너부를 이루는 제1 예각 코너부 및 제2 예각 코너부와, 한 쌍의 둔각 코너부를 이루는 제1 둔각 코너부 및 제2 둔각 코너부를 갖는 평행사변형 단면을 구비하고,

상기 제1 예각 코너부는 상기 제2 예각 코너부의 타이어 폭 방향 외측이며 타이어 직경 방향 내측에 있고,

상기 제1 둔각 코너부는 상기 제1 예각 코너부의 타이어 폭 방향 내측이며 타이어 직경 방향 외측에 있고,

상기 제2 둔각부는 상기 제1 예각 코너부의 타이어 폭 방향 내측에 있고, 또한 타이어 직경 방향에 있어서 상기 제1 예각 코너부와 동일 선상의 위치 또는 이보다 내측에 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 인접하는 상기 비드 와이어가 서로 접촉하고 있는 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 와이어가, 상기 평행사변형 단면의, 상기 제1 예각 코너부와 상기 제2 둔각 코너부 사이의 변과 타이어 폭 방향이 이루는 각이 0도 이상 25도 이하의 범위에 있는 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 와이어가, 상기 예각 코너부가 각각 모따기된 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 코어가, 상기 비드 와이어를 금속띠에 의해, 또는 상기 비드 코어의 연장 방향으로 나선 형상으로 권취된 텍스타일에 의해 집속 고정한 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 코어가, 복수개의 상기 비드 와이어를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 구성한 것이며, 동일 비드 와이어의 권취 시작 단부와, 권취 종료 단부의 타이어 둘레 방향 위치가 다른 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 코어가, 복수개의 상기 비드 와이어를 타이어 직경 방향으로 적층 형상으로 복수회 권취한 것을 타이어 폭 방향으로 병렬로 배치하여 구성한 것이며, 각 비드 와이어의 권취 시작 단부 및 권취 종료 단부의 타이어 둘레 방향 위치가 각각 서로 다른 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 권취 시작 단부의 타이어 둘레 방향 위치와 상기 비드 코어의 중심점을 연결하여 이루어지는 선분과, 상기 권취 종료 단부의 타이어 둘레 방향 위치와 상기 중심점을 연결하여 이루어지는 선분이 서로 교차하여 이루어지는 각도가 30도 이상 90도 이하의 범위 내에 있는 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 코어의, 타이어 폭 방향에 있어서의 단면 형상이, 평행사변형 또는 직사각형인 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비드 코어와 상기 카커스 사이, 및 상기 비드 코어의 타이어 직경 방향 상측의 적어도 한쪽에, 85Hs 이상의 고무 경도를 갖는 고무 부재를 배치한 공기입 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카커스와 상기 비드 코어 사이에, 상기 비드 코어를 감싸도록 배치된 보강층을 구비하는 공기입 타이어.