KR101467464B1 - Setting method of belt cross angle for pneumatic tire considering bending stiffness - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 굽힘 강도를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도 설계 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 공기입 타이어에서 균일한 접지압 분포와 접지압 형상을 얻기 위해 벨트층을 이루는 벨트 반제품층들이 이루는 교차 각도를 설계하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a belt cross-angle design method for pneumatic tires considering bending strength, and more particularly, to a cross-angle design method for belt pneumatic tire, And a method of designing the same.
주지된 바와 같이, 타이어에서 트레드 접지 형상과 접지압 분포는 균일한 마모와 코너링 조정성 측면에서 제품 설계 단계부터 최적화해야 하고, 설계된 제품이 원하는 접지압 형상과 접지압 분포를 갖는지 확인하는 작업이 여러 번 반복하면서 제품의 구조 설계와 몰드 형상 등을 변경을 통해 평가하게 된다.As is well known, the tread grounding profile and the grounding pressure distribution in a tire must be optimized from the product design stage in terms of uniform wear and cornering adjustment, and the task of confirming that the designed product has the desired ground pressure profile and ground pressure distribution is repeated several times The structural design of the product and the shape of the mold are evaluated and evaluated.
벨트 재질의 변경도 스틸 코드의 강성, 배열 밀도, 고무 경도, 두께 등에 따라 그 물성이 변화되게 되며, 접지 형상과 접지압 분포에 영향을 주어 변하게 되는데, 이러한 벨트 물성의 변화 예측은 스틸 코드와 고무의 인장 모듈러스를 기준으로 하기 때문에 실제적으로 벤딩 모멘트(BENDING MOMENT) 거동을 하는 벨트의 응력 변화를 예측은 신뢰성이 낮다.The change of the material of the belt also changes depending on the rigidity of the steel cord, the density of the arrangement, the hardness of the rubber, the thickness of the steel, and the like. The variation of the properties of the belt varies depending on the shape of the ground and the distribution of the ground pressure. Since the tensile modulus is used as a reference, it is unreliable to predict the change in the stress of the belt that actually behaves as a bending moment.
따라서, 벨트 재질의 변경이나, 각도 등을 변경하여 벤딩 모멘트가 변화하면, 반복적으로 시제품을 제조하여 트레드 접지 형상과 접지 압력을 확인해야 하기 때문에 평가와 설계 수정을 반복하는 문제점이 있었다.Therefore, if the bending moment is changed by changing the material of the belt, the angle, or the like, repetitive prototypes must be manufactured to check the shape of the tread ground and the grounding pressure.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 벨트층을 이루는 벨트 반제품층의 교차 각도와 벨트층의 굽힘 강도와의 상관 관계를 조사하여 이를 설계에 반영하도록 함으로써, 공기입 타이어에서 균일한 접지압 분포와 접지압 형상을 얻을 수 있도록 하는데 있어 벨트 굽힘 응력을 정확히 예측할 수 있어 제품 설계에서 평가와 설계의 수정을 반복하는 것을 줄일 수 있도록 하는 굽힘 강도를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도의 설계 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems described above and to provide a pneumatic tire having a structure in which a correlation between an angle of intersection of a belt semi-finished product layer constituting a belt layer and a bending strength of a belt layer is reflected, Provides design method of belt crossing angle for pneumatic tire considering bending strength that can reduce repetition of evaluation and design modification in product design by accurately predicting belt bending stress in obtaining distribution and contact pressure profile .
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 굽힘 강도를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도의 설계 방법은, 벨트층을 이루며 서로 인접하는 제1 벨트층과 제2 벨트층이 서로 교차하도록 반대의 교차 각도를 가지고 설치되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 제1 벨트층과 상기 제2 벨트층이 이루는 교차 각도는 B = M exp(3.15×cosθ)를 만족하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a design method of a belt cross angle for a pneumatic tire, which takes into consideration the bending strength of the present invention, Wherein an intersection angle formed by the first belt layer and the second belt layer satisfies B = M exp (3.15 x cos?).
여기서, B는 제1 및 제2 벨트층의 굽힘 강도이고, M은 제1 및 제 벨트층을 이루는 벨트 코드, 고무 물성, 배열 밀도, 고무 두께에 따라 결정되는 재료 고유의 굽힘 응력이며, θ는 공기입 타이어의 폭방향 중심을 지나는 적도에 대한 제1 및 제2 벨트 반제품층의 벨트 코드가 이루는 교차 각도이다.
Where B is the bending strength of the first and second belt layers and M is the inherent bending stress of the material determined by the belt cord, rubber properties, arrangement density and rubber thickness of the first and second belt layers, Is the crossover angle formed by the belt cords of the first and second belt semi-product layers relative to the equator along the widthwise center of the pneumatic tire.
상기한 본 발명의 굽힘 강도를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도의 설계 방법에 따르면, 타이어의 벨트층을 이루는 서로 인접하는 상기 제1 벨트 반제품층과 상기 제2 벨트 반제품층이 이루는 교차 각도는 B = M exp(3.15×cosθ)를 만족하도록 함으로써, 트레드 접지 형상의 유지와 균일한 접지 압력은 타이어의 불균일 마모를 방지하여 수명을 연장할 수 있고 코너링시에 충분한 접지 면적을 유지하여 안정적으로 조정 성능을 유지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.According to the method for designing the belt crossing angle for pneumatic tire considering the bending strength of the present invention, the intersection angle formed by the first belt semi-finished product layer and the second belt semi-finished product layer which are adjacent to each other constituting the belt layer of the tire is B = M exp (3.15 x cos?), The retention of the tread ground shape and the uniform grounding pressure can prevent the tire from being worn out irregularly, thereby prolonging the service life and maintaining a sufficient grounding area at the time of cornering, It is possible to maintain the same.
..
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기입 타이어의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 벨트층을 분리하여 도시한 평면 부분 절개도이다.
도 3은 벨트 교차 각도와 굽힘 응력 강도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4는 벨트 굽힘 강도를 측정하기 위한 시편의 개요도이다.
도 5는 벨트 교차 각도 변경 전 접지 형상 및 접지압 분포도이다.
도 6은 벨트 교차 각도 변경후 접지 형상 및 접지압 분포이다.1 is a partially exploded perspective view of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a plan partial cutaway view of the belt layer of Fig. 1 separated. Fig.
3 is a graph showing the relationship between the belt crossing angle and the bending stress intensity.
4 is a schematic view of a specimen for measuring the belt bending strength.
5 is a ground shape and ground pressure distribution chart before changing the belt crossing angle.
Figure 6 shows the ground shape and the ground pressure distribution after changing the belt crossing angle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기입 타이어의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 벨트층을 분리하여 도시한 평면 부분 절개도이다.FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a partial cutaway view of the belt layer of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 공기입 타이어(1)는 기본적으로 인너라이너층(10), 바디 플라이층(20), 벨트층(60), 트레드 고무층(70), 사이드월 고무층(50), 비드 와이어(30) 및 에이펙스(40)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the
인너라이너층(10)은 공기입 타이어의 최 내측에 형성되는 특수 고무층으로 튜브 대신 타이어 내측의 공기가 외부로 유출되지 않도록 하는 기밀성을 유지하도록 하는 역할을 한다.The
바디 플라이층(20)은 인너라이너층(10)의 상측에 적층되는 코드층으로 하중을 지지하고 충격을 견디며 주행중 굴신운동에 대한 내피로성을 갖도록 하는 역할을 한다.The
벨트층(60)은 트레드 고무층(40)과 바디 플라이층(20) 사이에 적층되는 특수 코드지로 외부의 충격을 완화시키고 트레드 고무층(40)에서 발생한 크랙이나 외상이 바다 플라이층(20)으로 전달되는 것을 방지하도록 하는 역할을 한다.The
트레드 고무층(40)은 노면과 접하도록 벨트층(60) 상측에 적층되는 고무층으로 내마모성, 내컷팅성을 갖는다.The
사이드월 고무층(50)은 사이드월부를 이루는 바디 플라이층(20)의 외측면을 덮으며 타이어의 외부 측벽면을 이루도록 한다.The sidewall rubber layer (50) covers the outer surface of the body ply layer (20) constituting the sidewall portion and forms the outer side wall surface of the tire.
비드 와이어(30)는 강선을 고무로 피복한 와이어 다발로 타이어를 림에 타이어를 결합 및 고정시키는 역할을 한다.The
그리고, 에이펙스(40)는 비드 와이어(30)의 분산을 방지하고 충격을 완화시키며, 성형시 비드부(40)에 에어입이 발생하는 것을 방지한다.The AEPES 40 prevents dispersion of the
벨트층(60)은 적어도 2개 이상의 벨트 반제품층이 적층되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기한 벨트층(60)은 바디플라이층(20) 상측에 적층 형성되는 제1 벨트 반제품층(61)과 제1 벨트 반제품층(61)과 트레드 고무층(70) 사이에 개재되게 제1 벨트 반제품(61) 상측에 적층 형성되는 제2 벨트 반제품층(62)으로 이루어지는 것을 예시한다. The
여기서, 서로 인접하게 적층되며 설치되는 제1 벨트 반제층(61)의 벨트 코드(62)와 제2 벨트 반제품층(65)의 벨트 코드(66)가 각각 타이어의 폭방향 중심을 지나는 적도를 기준으로 서로 반대의 사이각을 이루며 교차하도록 설치된다.The
따라서, 서로 반대의 사이각을 가지고 교차하도록 설치되는 2장의 벨트 반제품층(61, 62)을 가지는 승용차용 래디알 타이어에서, 벨트 굽힘 강도는 2장의 벨트 반제품층(61, 65)의 벨트 코드(62, 66)가 교차하여 이루어지는 각도에 영향을 크게 받는 점에 착안하여 서로의 상관 관계를 알고 이를 타이어 설계에 반영할 수 있게 된다.Therefore, in a radial tire for a passenger car having two belt semi-finished product layers (61, 62) provided so as to intersect with each other at an opposite angle to each other, the belt bending strength is the belt cord of the two belt
도 3은 벨트 교차 각도와 굽힘 응력 강도의 관계를 도시한 그래프이며, 도 4는 벨트 굽힘 강도를 측정하기 위한 시편의 개요도이다.Fig. 3 is a graph showing the relationship between the belt crossing angle and the bending stress intensity, and Fig. 4 is a schematic view of a specimen for measuring the belt bending strength.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 벨트 반제층(61)의 벨트 코드(62)와 제2 벨트 반제품층(65)의 벨트 코드(66)가 각각 타이어의 폭방향 중심을 지나는 적도를 기준으로 서로 반대되게 이루는 사잇각 즉, 교차 각도(θ)가 감소함에 따라 지수 함수적으로 굽힘 응력이 증가함을 알 수 있다. 3, the
따라서, 벨트층(60)의 굽힙 강도(B)는 아래 수학식 1을 만족한다.Therefore, the bending strength B of the
여기서, B는 제1 벨트 반제품층(61) 및 제2 벨트 반제품층(65)이 이루는 벨트층(60)의 굽힘 강도이고, M은 벨트 반제품층(61) 및 제2 벨트 반제품층(65)이 이루는 벨트 코드, 고무 물성, 배열 밀도, 고무 두께에 따라 결정되는 재료 고유의 굽힘 응력이며, θ는 타이어의 폭방향 중심을 지나는 적도를 기준으로 제1 벨트 반제층(61)의 벨트 코드(62)와 제2 벨트 반제품층(65)의 벨트 코드(66)가 이루는 교차 각도이다. B is the bending strength of the
한편, 상기한 벨트층(60)의 굽힘 강도(B)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 폭(b)이 1인치이고 길이(a)가 100mm인 시편(두께는 벨트층(60)의 고무 두께에 따라 다름)을 인장 시험기로 시편의 중심을 눌러 70mm를 이동하였을 때 걸리는 힘을 측정함으로써 알 수 있다.On the other hand, the bending strength B of the
이처럼, 벨트층(60)을 이루는 제1 및 제2 벨트 반제품층(61, 62)의 교차 각도(θ)와 벨트층(60)의 굽힘 강도(B)와의 상관 관계를 조사하여 이를 설계에 반영하도록 함으로써, 벨트층(60)의 굽힘 응력(M)을 정확히 예측할 수 있어 제품 설계에서 평가와 설계의 수정을 반복하는 것을 줄일 수 있도록 하는 굽힘 강도(B)를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도의 설계 방법을 제공할 수 있게 된다.The correlation between the crossing angle? Of the first and second belt
따라서, 벨트층(60)을 이루는 코드 및 고무층의 재질, 고무층의 두께, 고무 재질의 물성 등의 변경으로 벨트층의 강성이 낮아지더라도 교차 각도를 적정하게 조정함으로써, 타이어 트레드부의 접지 압력을 균일하게 유지하고 접지 형상의 변화가 일어나지 않도록 하는 것도 가능하다.Therefore, even if the rigidity of the belt layer is lowered by changing the material of the rubber layer, the thickness of the rubber layer, and the physical properties of the rubber material, the crossing angle can be appropriately adjusted so that the ground pressure of the tire tread is uniform So that the change of the grounding shape does not occur.
도 5는 벨트 교차 각도 변경 전 접지 형상 및 접지압 분포도이고, 도 6은 벨트 교차 각도 변경후 접지 형상 및 접지압 분포이다. Fig. 5 is a ground shape and ground pressure distribution before the belt crossing angle change, and Fig. 6 is a grounding shape and an earth pressure distribution after changing the belt crossing angle.
도 5에 도시한 바와 같이, 벨트층(60)을 이루는 제1 및 제2 벨트 반제품층(61, 65)의 교차 각도가 ±25°인 변경전 벨트층의 굽힘 응력(3-point bending)은 14.8kgf였고, 낮은 벨트층(60)의 굽힘 응력(M)은 제1 및 제2 벨트 반제품층(61, 65)의 각도를 변경하기 전의 타이어에서 타이어 접지 면적이 적어지고 패턴 블록들의 접지 압력이 불균일하게 나타남을 알 수 있다.5, the bending stress (3-point bending) of the pre-change belt layer with the crossing angle of the first and second belt
이 경우 타이어의 균일한 접지압 분포를 얻기 위해서는 길이 방향의 벨트층(60)의 굽힘 응력을 16.0kgf 이상으로 올릴 필요가 있었고, 이러한 조건을 만족하기 위해서는 도 4에 도시한 바와 같이 교차 각도(θ)를 ±20°로 변경하면 가능한 것임을 예측할 수 있다.In order to obtain a uniform contact pressure distribution of the tire in this case, it is necessary to raise the bending stress of the
따라서, 벨트층(60)을 이루는 제1 및 제2 벨트 반제품층(61, 65)의 교차 각도(θ)를 ±20°로 변경하여 제조한 시제품은, 도면 6에 도시한 바와 같이, 접지면적이 충분히 확보되고 접지 압력도 전체적으로 균일해지는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, the prototype manufactured by changing the intersection angle [theta] of the first and second belt
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.
1: 공기입 타이어 10: 인너라이너층
20: 바디 플라이층 30: 비드 와이어
40: 에이펙스 50: 사이드월 고무층
60: 벨트층 61: 제1 벨트 반제품층
62: 제2 벨트 반제품층 70: 트레드 고무층
a: 벨트층 시료 폭 b: 벨트층 시료 길이
B: 굽힘 강도 M: 굽힘 응력
θ: 교차 각도1: Pneumatic tire 10: Inner liner layer
20: body fly layer 30: bead wire
40: Apex 50: sidewall rubber layer
60: belt layer 61: first belt semi-finished product layer
62: second belt semi-finished product layer 70: tread rubber layer
a: Belt layer Sample width b: Belt layer Sample length
B: bending strength M: bending stress
θ: Crossing angle
Claims (1)
상기 제1 벨트 반제품층과 상기 제2 벨트 반제품층이 이루는 교차 각도는
를 만족하는 굽힘 강도를 고려한 공기입 타이어용 벨트 교차 각도의 설계 방법.
여기서, B는 상기 제1 및 제2 벨트 반제품층의 굽힘 강도이고, M은 제1 및 제2 벨트 반제품층을 이루는 벨트 코드, 고무 물성, 배열 밀도, 고무 두께에 따라 결정되는 재료 고유의 굽힘 응력이며, θ는 공기입 타이어의 폭 방향 중심을 지나는 적도를 기준으로 제1 및 제2 벨트 반제품층의 벨트 코드가 이루는 교차 각도이다.
The pneumatic tire according to claim 1, wherein the first belt semi-finished product layer and the second belt semi-finished product layer, which are adjacent to each other and form a belt layer,
The crossing angle between the first belt semi-finished product layer and the second belt semi-finished product layer
Wherein the bending strength satisfies the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Here, B is the bending strength of the first and second belt semi-finished product layers, and M is the bending stress inherent to the material, which is determined by the belt cord, the rubber properties, the arrangement density and the rubber thickness of the first and second belt semi- And? Is the intersection angle between the belt cords of the first and second belt semifinished product layers with respect to the equator along the widthwise center of the pneumatic tire.
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