KR101069077B1 - 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형공정에서 프리 어셈블리 단일 반제품을 사용하여 제조되는 공기입 타이어에 관한 것으로서, 종래의 검체퍼를 대신하여 림플랜지를 연장하고, 사이드 어셈블리와 바디플라이 사이의 경계면에 플라이 스트립을 더 포함하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 사용한 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 프리 어셈블리(pre-assembly) 단일 반제품을 성형기에 적용하는 성형공정을 거쳐 이루어지고 바디플라이부를 구비하는 공기입 타이어로서, 상기 바디플라이부는 제1 바디플라이 및 제2 바디플라이를 포함하고, 상기 프리 어셈블리 단일 반제품은, 인너라이너와 사이드 어셈블리와 플라이 스트립을 포함하고, 상기 사이드 어셈블리는, 타이어의 비드부를 감싸는 연장부를 갖는 림플랜지와 블랙 사이드와 베이스 스트립을 구비하며, 상기 플라이 스트립은, 상기 제1 바디플라이와 상기 사이드 어셈블리 사이의 경계면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어{PNUMETIC TIRE HAVING A PRE-ASSEMBLY HALF-FINISHED PRODUCT}

본 발명은 성형공정에서 프리 어셈블리 단일 반제품을 사용한 공기입 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바디플라이와 사이드 어셈블리 사이의 경계면에 플라이 스트립을 더 포함하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 사용한 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는 도 1에 도시된 바와 같이, 노면과 접하는 트레드(10)와 타이어의 골격을 형성하고 내부공기압 및 외부충격을 견디는 제1 바디플라이(410) 및 제2 바디플라이(420)를 포함하는 바디플라이부(400)와, 상기 바디플라이부(400) 안쪽에 위치하여 공기누출을 방지하는 인너라이너(100)와, 상기 트레드(10)와 바디플라이부(400)사이에 위치하여 외부충격이 바디플라이부(400)로 직접전달되는 것을 방지하는 제1 벨트(21) 및 제2 밸트(22)와, 상기 제1,2벨트위에 부착되어 상기 벨트의 이탈을 방지하는 캡플라이(30)와, 타이어에 림을 고정시키는 비드(500)와, 상기 비드(500)의 분산을 최소화하고 상기 비드(500)를 보호하는 에이펙스(40)와, 바디플라이부(400)를 보호하고 림플랜지(210)와 블랙 사이드(220)와 베이스 스트립(230)으로 이루어진 사이드 어셈블리(200)와, 비드(500)아래쪽의 바디플이부(400)아래에 위치하는 검체퍼(50)를 포함한다.

또한, 이러한 공기입 타이어의 일반적인 생산 공정은 크게 원재료인 고무에 약품을 섞어 배합하는 정련공정, 배합된 고무를 반제품으로 제조하는 압연·압출공정, 반제품을 일정한 크기로 자르는 재단공정에서 제조된 반제품을 정해진 크기로 조립하는 성형공정, 성형공정으로 만들어진 그린케이스(Green Case)에 열과 압력을 가하여 탄성을 부여하는 가황공정으로 구분할 수 있다

성형공정에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 반제품 제조 공정을 거쳐 완성된 바디플라이부(400), 비드(500), 트레드(10)등 타이어를 구성하는 요소들을 성형기 드럼에 순차적으로 붙여 원통형의 고무복합체로 만드는 과정을 성형이라 부르고, 이때 만들어진 원통형의 물체를 그린케이스(Green Case)라 한다. 성형공정은 완제품의 품질을 좌우할 만큼 타이어 생산에 있어 가장 핵심적인 공정으로 알려져 있다.

그린케이스가 만들어지는 성형공정은 드럼 밴드에 인너라이너(100), 검체퍼(50), 바디플라이부(400)를 조립하고 비드(500)를 부착한 후 브레더(Bladder)라 불리는 고무풍선을 팽창시켜 반제품 양쪽 끝을 턴업(Turn Up)하는 과정을 거친다.

상기한 성형공정에 있어서, 최초의 반제품 어셈블리는 일반적으로 인너라이너(100), 검체퍼(50), 사이드 어셈블리(200) 등의 반제품의 조합으로 이루어진다.

즉, 타이어의 내측면에는 인너라이너(100)가 구비되어 있고, 타이어의 비드(500)를 둘러싸고 있는 바디플라이부(400)를 검체퍼(50)가 둘러싸고 있다. 그리고 타이어 외측면에는 사이드 어셈블리(200)가 구비되어 있으며, 상기 사이드 어셈블리의 림플랜지(210)는 상기 검체퍼(50)의 일부를 덮고 있는 구조를 이루고 있다.

그런데 이러한 종래의 반제품 어셈블리로 이루어진 타이어의 비드부는, 서로 다른 종류의 고무인 바디플라이 토핑고무와 림플랜지고무가 서로 맞닿아 있어 큰 하중이나 반복적인 하중이 작용할 경우 굴신운동과 마찰열에 의해 접착력이 약해져 쉽게 세퍼레이션 현상이 일어나는 문제점이 있었다.

또한, 비드 하단부에 고무볼륨 부족현상이 발생하는 경우, 종래에는 검체퍼(50)의 두께를 증가시킴으로써 볼륨부족현상을 방지하였으나, 검체퍼(50)의 두께를 증가시키는 경우는 타이어의 인너라이너(100)의 두께도 함께 증가시켜야 하므로, 불필요한 인너라이너(100)의 볼륨증가로 제조원가가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 검체퍼를 대신하여 림플랜지를 연장하고, 사이드 어셈블리와 바디플라이 사이의 경계면에 플라이 스트립을 더 포함하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 사용한 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

프리 어셈블리(pre-assembly) 단일 반제품을 성형기에 적용하는 성형공정을 거쳐 이루어지고 바디플라이부를 구비하는 공기입 타이어로서,

상기 바디플라이부는 제1 바디플라이 및 제2 바디플라이를 포함하고, 상기 프리 어셈블리 단일 반제품은, 인너라이너(inner liner)와 사이드 어셈블리(side assembly)와 플라이 스트립(ply strip)을 포함하고, 상기 사이드 어셈블리는, 타이어의 비드부를 감싸는 연장부를 갖는 림플랜지(rim flange)와 블랙 사이드(black side)와 베이스 스트립(base strip)을 구비하며, 상기 플라이 스트립은 상기 제1 바디플라이와 상기 사이드 어셈블리 사이의 경계면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라이 스트립은 두께가 1.0 ~ 2.0mm이고, 폭(W1)이 40mm ~ 70mm이며, 양끝단의 각도가 45도 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 림플랜지의 연장부의 두께는 1.5 ~ 2.5mm이고, 폭(W2)은 W2=BS×2+BT+K (BS:비드 와이어 선의 개수, BT: 비드 와이어 회의 수, K: 여유상수)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기존의 성형공정에서 인너라이너와 사이드 어셈블리를 별개의 반제품으로 성형기에 공급하던 것을 하나의 반제품으로 통합시켜 공급함으로써 성형공정이 단순화된다.

또한, 림플린지의 연장부를 갖음으로써 비드부의 내구성을 보강할 수 있으며, 림플랜지 연장부의 두께를 일정범위내에서 자유롭게 변경가능하므로 비드 하부의 고무볼륨을 보강시킬 수 있다.

또한, 바디플라이와 사이드 어셈블리의 경계면에 플라이 스트립을 더 설치함으로써 비드 세퍼레이션 및 턴업 세퍼레이션을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 공기입 타이어의 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 프리 어셈블리 단일 반제품을 나타내는 도면이다.
도 3은 타이어 성형공정의 자동성형기 타입에서 1차 그린 케이스 제조시 각각의 반제품들이 부착되어 있는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 상기 도 3에 나타난 각각의 반제품을 턴업시켜 완성된 공기입타이어의 비드부를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 의한 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 프리 어셈블리 단일 반제품을 나타내는 도면이며, 도 3은 타이어 성형공정의 자동성형기 타입에서 1차 그린 케이스 제조시 각각의 반제품들이 부착되어 있는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 상기 도 3에 나타난 각각의 반제품을 턴업시켜 완성된 공기입 타이어의 비드부를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 프리 어셈블리 단일 반제품은 인너라이너(100), 플라이 스트립(300), 림플랜지(210)와 블랙 사이드(220)와 베이스 스트립(230)을 포함하는 사이드 어셈블리(200)를 구비하고 있다.

상기 림플랜지(210)는 종래의 타이어에 구비된 검체퍼(Gum chafer)를 대신하여 타이어의 비드부를 충분히 감쌀 수 있는 연장부(211)를 갖으며, 상기 림플랜지의 연장부(211)의 일측 끝단은 상기 인너라이너(100)와 오버랩된다.

상기 림플랜지의 연장부(211)는 두께(gage)가 1.5 ~ 2.5mm인 것이 바람직하다. 일반 승용차용이나 경 트럭용 타이어의 경우는 상기 림플랜지의 연장부(211)의 두께가 2.5mm를 초과하면, 비드 베이스부(bead base)의 볼륨(volume)이 증가하여 롱 토우(Long Toe, 가류시 비드끝 부분에서 고무가 길게 남는 현상)를 유발시킬 가능성이 있으며, 1.5mm미만의 경우는 비드 베이스부의 볼륨이 부족하게 되어 비드베이스부 오목현상 및 플라이 코드(ply code)를 노출할 가능성이 있기 때문이다.

또한, 비드 와이어의 직경이 1.5mm인 경우를 기준으로 할 때, 상기 림플랜지의 연장부의 폭(W2)은,

W2 = BS×2+BT+K

( BS : 비드 와이어 선의 개수, BT : 비드 와이어 회의 수, K: 여유상수)

가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 비드부위를 충분히 감쌀 수 있도록 설계하기 위한 최소한의 기준이다.

상기 식의 기호에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면, 일반적으로 사각형 비드(tape bead)구조에 있어서, 비드 와이어는 선의 개수(BS) 및 회의 수(BT)로 나누어지며, 이중 선의 개수(BS)는 비드 와이어의 밑바닥을 이루는 비드 와이어의 선의 개수를 나타내고, 회의 수(BT)는 비드 와이어의 적층회수를 나타낸다. 예를 들어 비드 와이어가 5선6회이면, 비드 와이어의 바닥을 이루는 와이어 개수는 5가닥이며, 상기 5가닥을 이루는 비드 와이어가 6개의 층으로 이루어진 것을 나타낸다.

이러한 연장부(211)를 갖는 림플랜지(210)는 기존의 검체퍼의 두께(gage)에 비해 림플랜지의 연장부(211)의 두께를 자유로이 변경할 수 있다. 즉, 상기 림플랜지의 연장부(211)의 두께를 상기 1.5 ~ 2.5mm 범위 내에서 자유로이 증가시켜 비드부의 볼륨을 보강시킬 수 있다.

또한, 상기 플라이 스트립(300)은 타이어 바깥쪽 최외각의 제1 바디플라이(410)와 상기 사이드 어셈블리(200)사이의 경계면에 설치된다. 이것은 바디플라이 토핑(topping)고무와 림플랜지 고무는 서로 다른 종류의 고무로 이루어져 있어, 상기 제1 바디플라이(410)와 림플랜지(210)의 사이에서 발생할 수 있는 타이어의 비드 세퍼레이션(bead separation) 및 턴업 세퍼레이션(turn-up separation)을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 플라이 스트립(300)의 두께는 1.0 ~ 2.0mm인 것이 바람직하다. 상기 플라이 스트립(300)의 두께가 너무 두꺼우면 성형시에 플라이 스트립(300)의 양 끝단에 공기가 채워질 위험이 있기 때문이다. 또한, 상기 플라이 스트립의 폭(W1)은 40mm ~ 70mm인 것이 바람직하다. 이것은 성형공정에서 에이팩스(apex,40)의 상/하 끝을 기준으로 적어도 10mm이상은 덮을 수 있도록 그 폭을 조정할 수 있어야 하기 때문이다.

또한 상기 플라이 스트립(300)의 양 끝단의 각도(θ)는 45도 이하인 것이 바람직하다. 상기 양 끝단의 각도(θ)가 45도 이상이면, 성형시 플라이 스트립(300) 양 끝단에서 공기가 배출되지 않고 남아 있을 가능성이 크기 때문이다.

이하 본 발명에 의한 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어의 성형공정을 종래의 공기입 타이어의 형성공정과 비교하여 살펴보면 아래와 같다.

종래의 공기입 타이어의 성형공정은 '검체퍼가 부착된 인너라이너 공급 -> 제1 바디플라이 공급 -> 제2 바디플라이 공급 -> 비드세팅(bead setting) -> 턴 업-> 사이드 어셈블리의 결합'으로 이루어지나, 본 발명에 의한 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어의 성형공정은 ' 프리 어셈블리 단일 반제품의 공급-> 제1 바디플라이 공급 -> 제2 바디플라이 공급 -> 비드 세팅 -> 턴 업'으로 그린 케이스의 제조가 완료되므로, 별도의 사이드 어셈블리를 결합하는 공정이 불필요하게 되어 성형 사이클 타임을 최소화시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.

100 : 인너라이너 200 : 사이드 어셈블리 210 : 림플랜지
211 : 림플랜지의 연장부 220 : 블랙사이드 230 : 베이스 스트립
300 : 플라이 스트립 400: 바디플라이부 410 : 제1 바디플라이
420 : 제2 바디플라이 500 : 비드 W1: 플라이 스트립의 폭
W2 : 림플랜지 연장부의 폭

Claims (3)

1. 프리 어셈블리(pre-assembly) 단일 반제품을 성형기에 적용하는 성형공정을 거쳐 이루어지고 바디플라이부(400)를 구비하는 공기입 타이어로서,
   상기 바디플라이부(400)는 제1 바디플라이(410) 및 제2 바디플라이(420)를 포함하고,
   상기 프리 어셈블리 단일 반제품은, 인너라이너(inner liner)(100)와 사이드 어셈블리(side assembly)(200)와 플라이 스트립(ply strip)(300)을 포함하고,
   상기 사이드 어셈블리(200)는, 타이어의 비드부를 감싸는 연장부(211)를 갖는 림플랜지(rim flange)(210)와 블랙 사이드(black side)(220)와 베이스 스트립(base strip)(230)을 구비하며,
   상기 플라이 스트립(300)은, 상기 제1 바디플라이(410)와 상기 사이드 어셈블리(200)사이의 경계면에 위치하는 것을 특징으로 하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 플라이 스트립(300)은 두께가 1.0 ~ 2.0mm이고, 폭(W1)이 40mm ~ 70mm이며, 양끝단의 각도(θ)가 45도 이하인 것을 특징으로 하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어.
3. 제1항에 있어서,
   상기 림플랜지의 연장부(211)의 두께는 1.5 ~ 2.5mm이고, 폭(W2)은 W2=BS×2+BT+K (BS:비드 와이어 선의 개수, BT: 비드 와이어 회의 수, K: 여유상수)인 것을 특징으로 하는 프리 어셈블리 단일 반제품을 갖는 공기입 타이어.

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