KR101341191B1

KR101341191B1 - 중하중용 래디알 타이어

Info

Publication number: KR101341191B1
Application number: KR1020120060091A
Authority: KR
Inventors: 신관수
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-12

Abstract

본 발명은 중하중용 래디알 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어는 트레드부, 카카스부, 벨트부, 사이드월부, 숄더부 및 비드부를 포함하는 중하중용 래디알 타이어에 있어서, 상기 벨트부에 내입되는 스틸코드는 복수개의 소선코드로 이루어지며, 상기 소선코드는 반복되는 톱니 형상으로 절곡되고, 그 피치가 1 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 배열 방향이 다른 고무플라이 층과 교차하는 벨트부 사이의 경계면에서 전단 응력을 해소하고 세퍼레이션 현상을 방지하기 위하여 벨트부의 스틸코드로의 고무침투도를 향상시키고 벨트부에 인가되는 하중을 분산시켜 타이어의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

중하중용 래디알 타이어{Radial tire for heavy duty vehicle}

본 발명은 중하중용 래디알 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배열 방향이 다른 고무플라이 층과 교차하는 벨트부 사이의 경계면에서 전단 응력을 해소하고 세퍼레이션 현상을 방지하기 위하여 벨트부의 스틸코드로의 고무침투도를 향상시키고 벨트부에 인가되는 하중을 분산시켜 타이어의 내구성을 향상시키는 중하중용 래디알 타이어에 관한 것이다.

종래, 트럭이나 버스 등 고하중에서 사용되는 타이어에는 1장 스틸코드 고무 보강재를 래디알 방향으로 배치하는 카카스와 2장 이상의 스틸코드 고무 보강재로 트래드부위에 보강한 벨트부가 카카스로 전달되는 응력을 분산시키는 구조가 적용되어 내구성능을 향상시키도록 하고 있다.

그렇다 보니, 사용되는 벨트용 고무보강재는 모듈러스와 강도가 높은 스틸코드를 사용하여 높은 하중을 견뎌내도록 하고 있다.

또한, 벨트부 가운데 코드 배열 방향이 다른 고무플라이 층이 있어 서로 교차하는 벨트부 사이의 경계면에서 전단 응력이 작용하게 되고 벨트부의 양끝에서는 높은 인장 및 압축 응력을 받게 되어 스틸코드와 고무가 분리되는 세퍼레이션 현상이 발생되어 교통사고의 원인이 되기도 한다.

전단면의 벨트 양 끝단에서 초기의 세퍼레이션 발생을 억제하기 위해 벨트의 절단면을 고무시트로 감싸거나 벨트층 사이에 쿠션스트립 고무를 삽입하여 벨트간 두께를 증가시키는 방법으로 벨트 에지에서의 전단응력을 낮추도록 설계하기도 한다.

종래 공개특허 제1999-0084686호(공개일자 1999년 12월 6일)에서는 제3벨트 플라이의 보강재를 스틸코드가 아닌 비강도가 높은 아라미드 코드를 사용하여 지면에서 전달되는 스트레스로부터 제2벨트와 제4벨트 사이의 충격을 완화시켜 타이어의 내구성능을 향상하고 타이어 자체 중량을 낮추고 있는데, 이러한 설계는 트레드 부위에 강성(스티프니스, Stiffness)를 낮추는 결과로 불균일 마모 등 성능을 변화시키거나 아라미드 소재가 고가이기 때문에 제조원가 부담을 발생시키고 있다.

또한, 공개특허 제2002-0055202호(공개일자 2002년 7월 8일)에서는 1*n 구조의 소선을 압연하는 방법으로 절단면 형상을 편평비 1.10 ~ 2.0의 상태로 만들고 절단 신율이 최소 5% 이상으로 하여 충격에 강한 벨트 보강용 스틸코드를 제안하고 있기도 한데, 이는 타이어 압연시 코드간 매설 간격이 좁아지기 때문에 초기의 세퍼레이션 발생을 어느 정도 억제하였으나, 일단 세퍼레이션이 발생하고 나면 오히려 원형 스틸코드 보다 빠르게 내구성 저하되는 문제가 있다.

아울러, 공개특허 제2010-0128681호(공개일자 2010년 12월 08일)에서는 5가닥의 필라멘트를 연선하여 이루어지고, 나선피치가 10 ~20mm이고, 가공 후의 편평비는 0.2~0.4인 타원형으로 이루어진 것으로 제안하고 있는데, 이 역시 고무침투도가 낮고 하중 분산이 부족한 문제를 가지고 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배열 방향이 다른 고무플라이 층과 교차하는 벨트부 사이의 경계면에서 전단 응력을 해소하고 세퍼레이션 현상을 방지하기 위하여 벨트부의 스틸코드로의 고무침투도를 향상시키고 벨트부에 인가되는 하중을 분산시켜 타이어의 내구성을 향상시키는 중하중용 래디알 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 트레드부, 카카스부, 벨트부, 사이드월부, 숄더부 및 비드부를 포함하는 중하중용 래디알 타이어에 있어서, 상기 벨트부에 내입되는 스틸코드는 복수개의 소선코드로 이루어지며, 상기 소선코드는 반복되는 톱니 형상으로 절곡되고, 그 피치가 1 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는 중하중용 래디알 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상기 톱니 형상은 그 폭(w)에 대하여 높이(h)가 0.1 내지 1의 비율을 가지며, 상기 소선코드의 주선방향에서 첫번째로 절곡된 각도(θ₂)에 대하여 소선코드의 주선방향에서 두번째로 절곡된 각도(θ₁)가 0.9 내지 1.1의 비율일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 스틸코드는 그 신율이 2 내지 10%의 변화율을 가지며 고무침투도가 2 내지 7 시간일 수 있다.

본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어에 의하면, 벨트부의 스틸코드로의 고무침투도를 향상시키고 벨트부에 인가되는 하중을 분산시켜 세퍼레이션 현상을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어의 우상반단면도이고,
도 2는 본 발명에 따르는 소선코드(a)와 이를 5가닥으로 모아 가류공정에 투입하기 전의 형상(b)을 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명에 따르는 스틸코드의 신율과 하중과의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 중하중용 래디알 타이어를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어는, 트레드부, 카카스부, 벨트부, 사이드월부, 숄더부 및 비드부를 포함하는 중하중용 래디알 타이어에 있어서, 상기 벨트부에 내입되는 스틸코드는 복수개의 소선코드로 이루어지며, 상기 소선코드는 반복되는 톱니 형상으로 절곡되고, 그 피치가 1 내지 5㎜인 것을 특징으로 한다.

이를 도 1을 통하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어의 우상반단면도이다.

본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어는 주행시 타이어가 노면과 직접적으로 접촉하는 부분인 트레드부(10), 상기 트레드부(10)에 적층되어 타이어의 골격을 이루는 카카스부(20), 상기 트레드부(10)와 카카스부(20) 사이에 적층된 벨트부(30(31,32,33,34)), 상기 카카스부(20)를 보호하고 유연한 굴신운동을 하도록 하는 사이드월부(40), 상기 트레드부(10)와 사이드월부(40) 사이에 위치되는 숄더부(50), 상기 카카스부(20)의 말단에 위치하고 휠(wheel)의 림(rim)에 안치되어 지지하는 비드부(60)를 포함하는데, 상기 벨트부 (30(31,32,33,34))는 복수개의 벨트층(31,32,33,34)으로 구성되어 있는데, 그 수는 필요에 의한 설계로 결정될 수 있으며 특별하게 한정할 필요는 없다.

아울러, 상기 중하중용 래디알 타이어에 사용되는 고무는 통상적으로 사용되는 고무 예컨대, 천연고무 또는 합성고무, 실리카, TESPT, 산화아연(ZnO), 스테아린산(Stearic acid) 또는 유황과 같은 가류제 등 첨가제를 다양하게 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 벨트부의 내부에는 스틸코드가 내삽되어 있는데, 이를 도 2를 통하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따르는 소선코드(a)와 이를 5가닥으로 모아 가류공정에 투입하기 전의 형상(b)을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어의 소선코드는 반복되는 톱니 형상으로 절곡되고, 그 피치가 1 내지 5㎜인데, 상기 피치(pitch)는 상기 소선코드가 반복되어 톱니형상을 가지는 단위 거리(P)를 나타내는 것이다.

만일 상기 피치가 1㎜ 미만이면, 초기 신율이 낮아져서 고무침투성이 저하될 수 있으며, 반대로 5㎜를 초과하면 신율이 높아짐은 물론 오히려 타이어의 내구성능이 저감될 우려가 있다.

이러한 피치의 구성과 연관되어, 상기 톱니 형상은 그 폭(w)에 대하여 높이(h)가 0.1 내지 1의 비율을 가지며, 상기 소선코드의 주선방향에서 첫번째로 절곡된 각도(θ₂)에 대하여 소선코드의 주선방향에서 두번째로 절곡된 각도(θ₁)가 0.9 내지 1.1의 비율일 수 있는데, 이는 아래 수학식 1, 2를 통하여 나타낼 수 있다.

<수학식 1>

0.1≤ h/w≤ 1

<수학식 2>

0.9 ≤θ₁/θ₂ ≤1.1

상기 수학식 1, 2의 범위를 벗어나는 경우에는, 절단강도와 선밀도가 증가하거나 신율, 고무침투도가 감소하는 문제가 생길 수 있다.

또한, 상기 스틸코드는 그 신율이 2 내지 10%의 변화율을 가지며 고무침투도가 2 내지 7 시간일 수 있는데, 상기 신율은 3㎏중 인장하중을 기준으로 정의될 수 있으며, 소선코드들 간의 간격을 유지시켜 그 사이 공간으로 가류되는 고무가 충분하게 침투할 수 있도록 하기 위한 것으로 만일 2% 미만이면 내구성에 악영향을 미칠 수 있으며 반대로 10%를 초과하면 소선코드들 간격이 좁아질 수 있어 충분한 고무가 삽입되기 어려울 수 있다.

마찬가지로, 상기 고무침투도가 2시간 미만이면, 충분한 고무층이 형성되지 않을 수 있고, 반대로 7시간을 초과하면, 리드타임이 길어져 제조공정상 불이익할 수 있다.

이상에서 또한 다음에 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하나 본 발명은 이와 같은 특정의 실시예에만 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

실시예

직경이 0.35㎜인 스틸코드를 피치 3㎜로 톱니형상으로 절곡하되, 그 폭(w)에 대하여 높이(h)가 1, 스틸코드의 주선방향에서 첫번째로 절곡된 각도(θ₂)에 대하여 소선코드의 주선방향에서 두번째로 절곡된 각도(θ₁)가 1인 비율로 5개를 일정주기(2×P)로 꼬아(weaved) 벨트 플라이에 내입하여 본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어(금호타이어사 제조, 12 R22.5 모델 적용)를 제조하였다.

비교예

공개특허 제2010-0128681호에서 개시된 바와 같이, 직경이 0.35㎜인 스틸코드 5개를 배치하되, 나선피치 20㎜이 되도록 꼬아 벨트 플라이에 내입하여 중하중용 래디알 타이어를 제조하였다.

시험예

실시예 및 비교예에 의한 중하중용 래디알 타이어에 대한 규격시험을 하여 아래 표 1에 그 결과를 나타내었다. 여기서, 고무침투도는 12 R22.5 규격에서 스틸코드가 매설된 고무 시편에 공기를 통하게 하여 통과하는 공기량으로 평가하고, 내구력은 주행 드럼에서 타이어에 일정속도에서 하중을 올려가면서 평가하는 ECE R-54 시험법에 따라 실시되었다.

구분	실시예	비교예	비고
인장강도(㎏f)	125	140
신율변화(%)	5.34	2.12
선밀도(g/M)	4.6	4.9
고무침투도	5시간	30초	통기성시험
압연균일도(%)	98	93
내구력	120%	100%

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따르는 중하중용 래디알 타이어가 비교예에 대하여 코드의 절단강도와 선밀도가 감소하고 신율은 증가하였으며, 고무침투도가 증가하고, 원형으로 압연 균일도가 증가하였을 뿐만 아니라, 벨트부에 인가되는 하중을 분산시켜 내구력을 증가시킴을 알 수 있다.

트레드부 10, 카카스부 20,
벨트부 31,32,33,34, 사이드월부 40,
숄더부 50, 비드부 60,
피치 P, w 폭,
h 높이, θ₁두번째 절곡된 각도,
θ₂첫번째 절곡된 각도

Claims

삭제
트레드부, 카카스부, 벨트부, 사이드월부, 숄더부 및 비드부를 포함하는 중하중용 래디알 타이어에 있어서,
상기 벨트부에 내입되는 스틸코드는 복수개의 소선코드로 이루어지며, 상기 소선코드는 반복되는 톱니 형상으로 절곡되고, 그 피치가 1 내지 5㎜이며,
상기 톱니 형상은 그 폭(w)에 대하여 높이(h)가 0.1 내지 1의 비율을 가지며, 상기 소선코드의 주선방향에서 첫번째로 절곡된 각도(θ₂)에 대하여 소선코드의 주선방향에서 두번째로 절곡된 각도(θ₁)가 0.9 내지 1.1의 비율인 것을 특징으로 하는 중하중용 래디알 타이어.
제 2 항에 있어서,
상기 소선코드는 그 신율이 2 내지 10%의 변화율을 가지며 고무침투도가 2 내지 7 시간인 것을 특징으로 하는 중하중용 래디알 타이어.