KR101723745B1 - 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하고 비드부의 내구성이 향상됨은 물론 내마모성이 향상되도록 한, 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어에 관한 것으로서,
비드부가 다수의 비드 와이어로 이루어진 비드 번들(111)과, 상대적으로 경도가 높은 고무로 형성되어 비드 번들(111)의 상측에 위치하는 하드 에이펙스(112a)와 상대적으로 경도가 낮은 고무로 형성되어 하드 에이펙스(112a)의 상측에 위치하는 소프트 에이펙스(112b)로 이루어진 삼각 형상의 에이펙스(112)와, 비드 번들(111)과 에이펙스(112)를 감싸며 턴업되는 카카스플라이(113)와 인너라이너(114) 사이에 삽입되어 카카스플라이(113)의 외측을 따라 턴업되는 스틸 채퍼(115)와, 비드 번들(111)의 하측에서부터 카카스플라이(113)의 턴업부까지 설치되어 스틸 채퍼(115)의 외측을 감싸주는 나일론 채퍼(116)와, 카카스플라이(113)의 턴업부를 감싸 보강할 수 있도록 인너라이너(114)의 하단부로부터 사이드월(117)의 하부까지 배치되는 림플랜지 고무(118)와, 카카스플라이(113)의 세퍼레이션 방지를 위하여 카카스플라이(113)의 턴업부 끝단 일부와 소프트 에이펙스(112b)의 외측 노출면 전체를 감싸도록 설치되는 보강코드(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어{Heavy Duty Pneumatic Tire with Reinforced Bead part}

본 발명은 버스나 트럭에서 사용되는 중하중용 공기입 타이어에 관한 것으로서, 특히 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하고 비드부의 내구성이 향상됨은 물론 내마모성이 향상되도록 한, 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 중하중용 공기입 타이어는 장거리를 주행하는 버스나 트럭에서 주로 사용되며, 건설 및 산업 차량에도 장착되어 사용되고 있다.

이러한 통상의 중하중용 공기입 타이어는 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적으로 트레드부(10)를 중심으로 타이어의 폭 방향을 따라 양측으로 숄더부(20), 사이드월부(30) 및 비드부(40)가 연속되게 형성하며 공기가 채워지는 내부 공간을 형성하도록 구성되고 있다.

상기한 트레드부(10), 숄더부(20), 사이드월부(30) 및 비드부(40)의 내부에는 타이어의 뼈대 역할을 하는 카카스플라이(60)가 공기 기밀성이 우수한 인너 라이너(50)의 상측에 적층되며 폭 방향을 따라 연장 형성된다. 여기서, 상기 카카스플라이(60)는 단일 구조의 카카스플라이가 적용될 수도 있으나, 2개 이상의 카카스플라이가 적용된 2중 플라이 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 트레드부(10)는 주행시 노면과 접하는 부분으로 카카스플라이(60)의 상측에 위치하는 벨트층(11)과, 그 위에 적층되어 형성되는 트레드 고무층(16)을 포함하여 이루어진다. 상기 벨트층(11)는 카카스플라이(60)와 트레드 고무층(16) 사이에 위치하는 특수코드지로 외부의 충격을 완화시켜주고, 트레드 고무층(16)에서 발생한 크랙이나 외상이 카카스플라이(60)에 직접 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 벨트층(11)은 카카스플라이 위에 올려져 적층 형성되는 제1벨트층(12)과, 제1 벨트층(12)의 위에 올려져 차례로 적층 형성되는 제2 벨트층(13), 제3벨트층(14) 및 제4 벨트층(15)으로 이루어지는 등 2중 구조 이상의 벨트 구조로 이루어져 트레드부(10)를 강화시키고 굴신 운동의 증진을 최소화시키는 역할을 한다.

상기 트레드 고무층(16)은 노면과 직접 접촉하는 부분으로 내마모성과 내커팅성이 우수한 특수 고무 재질로 이루어지며, 견인력과 빗길 배수성을 좋게 하기 위하여 종그루브들(17, 18) 및 이들에 의해 구획되는 블록들을 포함함으로써 기 설정된 트래드 패턴 형상을 이루도록 하고 있다.

상기 숄더부(20)는 트레드부(10)의 양측 가장지리에는 두께가 점차 감소하며 트레드부(10)와 사이드월부(30)를 연결하는 어깨 부분으로, 상기한 벨트층(11)의 양측 단부를 덮도록 엣지형 캡플라이(21)가 적층 형성된 구조로 되어 있다. 상기 캡플라이(21)는 상기한 벨트층의(11) 상에 양측 단부를 덮도록 부착되는 특수 코드지로 주행시 벨트층(11)의 움직임을 최소화시켜 고속 주행시 이탈 현상을 방지하게 된다.

상기 사이드월부(30)는 차량의 하중을 지지함과 아울러 굴신 운동에 의한 외부 충격을 완화시키는 역할을 하며, 상기 사이드월부(30)에는 카카스플라이(60)의 외측면을 덮으며 외관을 이루도록 사이드월 고무층(31)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 비드부(40)는 타이어를 자동차 휠에 장착 고정하기 위한 부분으로, 도 2와 같이, 다수의 비드 와이어로 이루어진 비드 번들(41)과 그 위에 배치되는 에이펙스(42)를 포함하고, 상기 카카스플라이(60)의 단부가 비드 번들(41) 및 에이펙스(42)를 감싸며 외측을 감싸며 턴업 설치되는 구조로 이루어져 있다. 그리고, 상기 카카스플라이(60)의 턴업부를 감싸 보강하기 위하여 인너라이너층(50)의 하단부로부터 사이드월부(30)의 하부까지 배치되는 림플랜지 고무층(43) 등을 더 포함하고 있다. 여기서, 상기 비드 번들(41)은 강선을 고무로 피복한 비드 와이어의 다발로 타이어를 림에 결함 및 고정시키는 역할을 하며, 상기 에이펙스(42)는 비드 번들(41)을 구성하는 비드 와이어의 분산을 방지하고 충격을 완화시키며, 성형시 상기 비드부(40)에 공기입이 발생하는 것을 방지하게 된다.

상기와 같이 구성된 종래의 중하중용 공기입 타이어는 트럭이나 버스는 물론 화물 및 산업 차량에 장착되어 중량물을 운반할 수 있도록 하고 있다. 또한, 이러한 화물 및 산업 차량은 주행 노면의 상태가 양호한 포장노면은 물론, 비포장도로 및 코너링이 심한 산악지역 등 매우 열악한 환경에서도 운행하게 된다.

한편, 타이어에서 비드부는 카카스플라이와 같은 코드지의 끝부분을 감싸주며, 타이어를 차량의 림(Rim)에 밀착시키면서 장착 및 고정시키는 역할을 수행하게 되는데, 타이어 부하 최대하중의 100% ~ 200%를 과적하는 조건이나 차량의 빈번한 제동(Braking) 등으로 인해 타이어 비드부의 발열온도가 섭씨 100도 이상으로 상승하게 되면, 고무 물성이 급격하게 변화하게 되고 그로 인해 사고 발생율이 현저히 증가하게 된다.

다시 말해서, 과하중이나 고온상태에서 주행을 하면 반복적인 인장 및 압축작용에 의해 카카스플라이의 턴업부 끝단에 높은 전단응력이 발생하고 그로 인해 비드부가 박리(Separation)되면서 사고가 발생하는 것이다. 주행중 타이어의 굴신운동으로 인해 발생하는 열이 비드부에 축적되거나 반복적인 인장 및 압축작용에 의해 비드부에 응력이 집중되는데, 과적이나 과공기압, 장거리 주행, 악조건 운행 등이 수반될 경우 발열로 인한 비드부 박리 현상이 일어나고 이로 인해 비드부의 내구성이 저하됨은 물론 각종 사고의 원인으로 작용한다.

특히, 중국의 경우에는 타이어에 필요 이상의 공기압을 충전하는 과공기압과 과적으로 인해 타이어에 작용하는 부하가 매우 커서 통상적인 비드부 구조로는 대응하는데 한계가 있으며, 비드부의 내구성을 개선할 수 있는 보완된 구조로의 개선이 필요한 상황이다.

한편, 본 발명과 관련한 선행 기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 스틸채퍼의 외측 말단부를 카카스의 외측 말단부보다 1~1.5cm 높게 위치시키고 스틸채퍼의 내측말단부를 비드필러의 1/2 높이에 위치시키되 카카스와의 사이에 완충재를 설치하며, 스틸채퍼 및 카카스의 외측 말단부에 커버를 설치하며, 스틸채퍼의 외측에 두개의 나일론채퍼를 설치하되, 내측 나일론채퍼는 그 내측 말단부가 비드번들을 충분히 감싸는 위치인 비드번들 높이의 0.5~1.5cm 상위부에 위치되게 하고 외측 말단부는 스틸채퍼의 외측 말단부 1~1.5cm 상위부에 위치되게 하며, 외측 나일론 채퍼는 그 하측 말단부가 비드힐에 위치되게 하며 그 상측 말단부가 내측 나일론 채퍼의 외측 말단부 1~1.5cm 상위부에 위치되게 하고, 비드 번들을 코드지로 감싸고 다시 코드지로 감싼 비드 번들의 상부를 고무시트로 덮어줌으로써, 가혹한 사용 조건하에서도 비드부에 파열 현상이 발생하지 않으며, 타이어에 과하중이 걸려 채퍼가 손상되더라도 턴업된 카카스 말단부마저 풀려지는 현상이 발생하지 않고, 비드 번들과 비드필러 사이에 기포가 발생되지 않도록 하여 내구성이 크게 향상되도록 한, 비드부를 개선한 중하중용 공기입 타이어에 대하여 기재하고 있다.

또, 특허문헌 2는 노면과 직접 접하는 두꺼운 고무층인 트레드와 상기 트레드와 카카스 사이에 위치하여 노면충격을 감소하고 타이어의 강도를 보강하는 벨트층, 상기 트레드의 양측으로 굴곡진 사이드월, 차량의 림에 안착되는 비드코아와 이 비드코아를 감싸면서 고무 경도의 차이를 갖는 상하부 비드필러로 이루어진 비드부, 상기 타이어의 내부 골격으로 상기 비드부의 비드코아를 중심으로 턴업되는 카카스, 상기 카카스의 외측을 따라 턴업되는 스틸체퍼, 상기 카카스와 스틸체퍼의 외측으로 배치되는 험프 스트립 및 림 쿠션부를 포함하여 이루어진 중하중용 공기입 타이어에 있어서, 상기 카카스와 벨트층 사이에 배치되고 비드코아를 중심으로 턴업한 카카스의 엣지부와 스틸체퍼의 외측으로 접하면서 림 쿠션부와 험프 스트립 내측으로 배치되는 보강 플라이 시트가 배치됨으로써, 카카스와 벨트층 간, 카카스와 비드필러, 카카스와 스틸체퍼의 전단응력으로 인해 림 플랜지의 험프 스트립으로 전달되는 크랙 전파를 방지하여 타이어의 내구성을 향상시키는 중하중용 공기입 타이어에 관하여 기재하고 있다. 하지만, 특허문헌 2의 중하중용 공기입 타이어는 비드부에 집중되는 응력과 열을 효과적으로 분산할 수 없어 발열에 기인하는 비드부 세퍼레이션을 방지하기 어려운 문제점이 있다.

또, 특허문헌 3은 비드 코어를 카카스가 턴업되어 감싸는 구조의 중하중용 타이어의 비드부에 있어서, 일정 각도를 가지는 스틸 체퍼들을 이용하여 카카스를 기준으로 내측 및 외측에서 이중으로 보강함으로써, 카카스 끝단에 응력이 집중되는 현상을 최소화시키고, 비드 코어의 모서리에서 카카스와의 접촉으로 응력이 집중되어 발생되는 카카스 절단을 원천적으로 방지할 수 있는, 중하중용 타이어의 비드구 보강구조에 대하여 기재하고 있다.

KR 10-2009-0067562 A KR 10-2013-0049546 A KR 10-2014-0079269 A JP 10-2013-035407 A

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 카카스플라이의 턴업부 끝단에 집중되는 응력을 분산함과 아울러 카카스플라이의 턴업부 끝단에서 발생하는 발열 세퍼레이션을 방지함으로써 비드부 내구성을 향상시키고 타이어의 내마모성이 향상되도록 한 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어를 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 비드부 보강 효과는 유지하면서도 타이어의 중량 증가를 최소화할 수 있는 중하중용 공기입 타이어를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스틸 채퍼와의 오버랩을 통해 비드부 박리 현상을 최소화할 수 있도록 한 중하중용 공기입 타이어를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트럭이나 버스에 사용되며 트레드부와 사이드월부 및 비드부를 포함하는 중하중용 공기입 타이어에 있어서,

상기 비드부는 다수의 비드 와이어로 이루어진 비드 번들과, 상대적으로 경도가 높은 고무로 형성되어 상기 비드 번들의 상측에 위치하는 하드 에이펙스와 상대적으로 경도가 낮은 고무로 형성되어 상기 하드 에이펙스의 상측에 위치하는 소프트 에이펙스로 이루어진 삼각 형상의 에이펙스와, 상기 비드 번들과 에이펙스를 감싸며 턴업되는 카카스플라이와 인너라이너 사이에 삽입되어 상기 카카스플라이의 외측을 따라 턴업되는 스틸 채퍼와, 상기 비드 번들의 하측에서부터 카카스플라이의 턴업부까지 설치되어 상기 스틸 채퍼의 외측을 감싸주는 나일론 채퍼와, 상기 카카스플라이의 턴업부를 감싸 보강할 수 있도록 인너라이너의 하단부로부터 사이드월의 하부까지 배치되는 림플랜지 고무와, 상기 카카스플라이의 세퍼레이션 방지를 위하여 상기 카카스플라이의 턴업부 끝단 일부와 상기 소프트 에이펙스를 감싸도록 설치되는 보강코드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 상기 보강코드는 나일론 코드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 상기 보강코드의 밀도는 15~21EPI인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 상기 보강코드는 상기 스틸 채퍼의 끝단으로부터 적어도 10㎜ 이상의 간격을 유지하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 상기 보강코드와 나일론 채퍼 사이 및, 상기 나일론 채퍼와 림플랜지 고무 및 사이드월 사이에 채퍼 쿠션이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 상기 나일론 채퍼는 내측 채퍼와 외측 채퍼의 이중 구조로 이루어지고, 상기 외측 채퍼는 내측단이 내측 채퍼에 비해 돌출되어 타이어 내측에서 상기 스틸 채퍼에 부착되고, 상기 내측 채퍼는 외측단이 상기 외측 채퍼에 비해 돌출되어 상기 카카스플라이의 끝단을 넘어서도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어는 카카스플라이의 턴업부 끝단과 소프트 에이펙스의 일부를 보강코드가 감싸고 있어 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형이 최소화됨은 물론 카카스플라이의 단부에 집중적으로 발생하는 응력이 보강코드에 의해 분산되어 발열에 의한 비드부 박리 현상이 방지되므로 비드부의 내구성이 향상되고 타이어의 내마모성이 향상되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 중하중용 공기입 타이어에 따르면, 보강 코드가 중량에 큰 영향을 주지 않는 나일론 코드로 형성되어 타이어 중량 증가로 인한 연비 감소 현상이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 중하중용 공기입 타이어가 도시된 구성도.
도 2는 종래의 중하중용 공기입 타이어의 비드부가 도시된 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어의 비드부가 도시된 구성도.
도 4는 본 발명의 요부인 보강코드의 단부 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 비드부가 보강된 중하중용 공기입 타이어는 트럭이나 버스에 사용되는 것으로, 통상의 중하중용 타이어와 마찬가지로 트레드부와 사이드월부 및 비드부를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 비드부는 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 다수의 비드 와이어로 이루어진 비드 번들(111)과, 상대적으로 경도가 높은 고무로 형성되어 상기 비드 번들(111)의 상측에 위치하는 하드 에이펙스(112a)와 상대적으로 경도가 낮은 고무로 형성되어 상기 하드 에이펙스(112a)의 상측에 위치하는 소프트 에이펙스(112b)로 이루어진 삼각 형상의 에이펙스(112)와, 상기 비드 번들(111)과 에이펙스(112)를 감싸며 턴업되는 카카스플라이(113)와 인너라이너(114) 사이에 삽입되어 상기 카카스플라이(113)의 외측을 따라 턴업되는 스틸 채퍼(115)와, 상기 비드 번들(111)의 하측에서부터 카카스플라이(113)의 턴업부까지 설치되어 상기 스틸 채퍼(115)의 외측을 감싸주는 나일론 채퍼(116)와, 상기 카카스플라이(113)의 턴업부를 감싸 보강할 수 있도록 인너라이너(114)의 하단부로부터 사이드월(117)의 하부까지 배치되는 림플랜지 고무(118)와, 상기 카카스플라이(113)의 세퍼레이션 방지를 위하여 상기 카카스플라이(113)의 턴업부 끝단 일부와 상기 소프트 에이펙스(112b)를 감싸도록 설치되는 보강코드(120)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 보강코드(120)는 나일론 코드로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 보강코드(120)의 밀도는 15~21EPI인 것이 더욱 바람직하다.

또, 상기 보강코드(120)는 상기 스틸 채퍼(115)의 끝단으로부터 적어도 10㎜ 이상의 간격(L)을 유지하도록 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 보강코드(120)와 나일론 채퍼(116) 사이 및, 상기 나일론 채퍼(116)와 림플랜지 고무(118) 및 사이드월(117) 사이에 채퍼 쿠션(119)이 더 설치될 수 있다.

또, 상기 나일론 채퍼(116)는 내측 채퍼(116a)와 외측 채퍼(116b)의 이중 구조로 이루어지고, 상기 외측 채퍼(116b)는 내측단이 내측 채퍼(116a)에 비해 돌출되어 타이어 내측에서 상기 스틸 채퍼(115)에 부착되고, 상기 내측 채퍼(116a)는 외측단이 상기 외측 채퍼(116b)에 비해 돌출되어 상기 카카스플라이(113)의 끝단을 넘어서도록 배치되는 것이 바람직하다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

111...비드 번들
112...에이펙스
112a...하드 에이펙스
112b...소프트 에이펙스
113...카카스플라이
114...인너라이너
115...스틸 채퍼
116...나일론 채퍼
116a...내측 채퍼
116b...외측 채퍼
117....사이드월
118...림플랜지 고무
119...채퍼 쿠션
120...보강코드

Claims (6)

1. 트럭이나 버스에 사용되며 트레드부와 사이드월부 및 비드부를 포함하는 중하중용 공기입 타이어에 있어서,
   상기 비드부는 다수의 비드 와이어로 이루어진 비드 번들(111)과;
   상대적으로 경도가 높은 고무로 형성되어 상기 비드 번들(111)의 상측에 위치하는 하드 에이펙스(112a)와 상대적으로 경도가 낮은 고무로 형성되어 상기 하드 에이펙스(112a)의 상측에 위치하는 소프트 에이펙스(112b)로 이루어진 삼각 형상의 에이펙스(112)와;
   상기 비드 번들(111)과 에이펙스(112)를 감싸며 턴업되는 카카스플라이(113)와 인너라이너(114) 사이에 삽입되어 상기 카카스플라이(113)의 외측을 따라 턴업되는 스틸 채퍼(115)와;
   상기 비드 번들(111)의 하측에서부터 카카스플라이(113)의 턴업부까지 설치되어 상기 스틸 채퍼(115)의 외측을 감싸주는 나일론 채퍼(116)와;
   상기 카카스플라이(113)의 턴업부를 감싸 보강할 수 있도록 인너라이너(114)의 하단부로부터 사이드월(117)의 하부까지 배치되는 림플랜지 고무(118)와;
   상기 카카스플라이(113)의 세퍼레이션 방지를 위하여 상기 카카스플라이(113)의 턴업부 끝단 일부와 상기 소프트 에이펙스(112b)의 외측 노출면 전체를 감싸도록 설치되는 보강코드(120);를 포함하고,
   상기 나일론 채퍼(116)는 내측 채퍼(116a)와 외측 채퍼(116b)의 이중 구조로 이루어지고, 상기 외측 채퍼(116b)는 내측단이 내측 채퍼(116a)에 비해 돌출되어 타이어 내측에서 상기 스틸 채퍼(115)에 부착되고, 상기 내측 채퍼(116a)는 외측단이 상기 외측 채퍼(116b)에 비해 돌출되어 상기 카카스플라이(113)의 끝단을 넘어서도록 배치되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강코드(120)는 나일론 코드로 이루어진 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 타이어.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보강코드(120)의 밀도는 15~21EPI인 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 타이어.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보강코드(120)는 상기 스틸 채퍼(115)의 끝단으로부터 적어도 10㎜ 이상의 간격을 유지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 타이어.
5. 제1항에 있어서,
   상기 보강코드(120)와 나일론 채퍼(116) 사이 및, 상기 나일론 채퍼(116)와 림플랜지 고무(118) 및 사이드월(117) 사이에 채퍼 쿠션(119)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 타이어.
6. 삭제

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