KR101851478B1 - 공기 타이어 - Google Patents

Abstract

림 슬립이나 림 분리를 방지할 수 있고, 감합이 용이한 공기 타이어(2)를 제공한다.
이 타이어(2)에서는, 주위 방향에 수직한 면에서 취한 비드(8)의 코어(16)의 단면에 있어서, 대략 축방향으로 정렬된 2열 이상의 와이어의 단면(26)이 적층되어 있다. 이들 열 중에서, 반경방향 최내측의 열을 제1열이라 하고, 반경방향으로 최내측 열의 바로 외측에 위치하는 열을 제2열이라 할 때, 제1열에 있어서 와이어의 단면(26)의 개수는 제2열에 있어서 와이어의 단면(26)의 개수보다 적다. 상기 제2열의 내측단(E2)은, 상기 제1열의 내측단(E1)으로부터 그어지고 제1열의 연장 방향에 수직한 선보다 축방향 내측에 위치하고 있다. 주위 방향에 수직한 면에서 취한 상기 코어(16)의 단면에 있어서, 코어(16)의 저변과 비드 베이스라인(BBL) 사이의 각도는 2° 이상 9° 이하이다.

Description

공기 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은, 공기 타이어에 관한 것이다.

차량의 휠은, 타이어와 림을 구비한다. 타이어의 비드가 림에 감합됨으로써, 타이어가 림에 부착된다. 비드와 림 사이의 밀착에 의해, 밀봉성이 유지된다. 림에 대한 비드의 감합은, 휠에 있어서 매우 중요하다.

림에 감합된 비드가 림을 체결한다. 이 체결력에 의해, 타이어가 림에 고정되어 있다. 차량의 급가속시 또는 급감속시에, 림과 비드의 사이에 주위 방향으로 큰 힘이 발생한다. 비드의 체결력이 충분하지 않은 경우에는, 림이 비드 상에서 미끄러지는 "림 슬립(rim slip)"이 일어날 수도 있다. 림 슬립이 발생하면, 차체로부터 노면으로, 또는 노면으로부터 차체로의 힘의 전달이 저해된다. 이것은, 조종안정성을 저하시킨다. 또한, 림 슬립은, 타이어의 질량 밸런스를 무너뜨리는 요인으로 될 수도 있다. 이것은, 주행시의 차량의 진동을 초래한다. 또한, 비드의 체결력의 부족은, 차량의 선회시에 비드가 림으로부터 분리되는 "림 분리(separation from rim)"의 원인으로 될 수도 있다.

비드가 큰 체결력을 갖도록 설계되면, 림 슬립 및 림 분리는 억제할 수 있다. 그러나 비드가 큰 체결력을 갖는 경우에는, 비드를 림에 감합하기 위해서는 큰 감합 압력을 가할 필요가 있다. 이러한 타이어를 림에 부착하는 데에는, 시간 및 노력이 소요된다. 이러한 타이어에서는, 큰 감합 압력의 영향으로, 비드가 국부적으로 비틀어질 우려가 있다. 비틀어짐에 의하여, 불완전한 감합이 생길 수 있다.

비드의 체결력을 유지하면서, 감합 압력을 저감한 타이어가, 일본 특허 공개 제2013-151198호 공보에 개시되어 있다. 이 타이어에서는, 비드의 코어가, 신장율이 상이한 두 종류의 비드 와이어를 포함한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2013-151198호 공보

비드의 체결력은, 호프만(Hofmann) 체결력 시험기를 이용하여 측정된다. 이 시험기는, 8개의 세그먼트와, 세그먼트를 이동시키기 위한 장치와, 각 세그먼트의 위치를 계측하기 위한 선형 포텐셔미터(potentiometer)와, 로드 셀을 구비하고 있다. 세그먼트는, 원호 형상을 갖는다. 8개의 세그먼트가 배치됨으로써, 이들 세그먼트는 링 형상을 이룬다. 이들 세그먼트는, 링의 외부 직경이 림 규격값보다 일정값 작아지도록 배치된다. 이들 세그먼트의 외측에 각 비드의 바닥이 위치하도록, 타이어를 배치한다. 8개의 세그먼트는, 직경 방향으로 서서히 이동한다. 이 이동에 의해, 링의 외부 직경이 확대된다. 세그먼트가 이동함에 따라, 각 세그먼트에 하중이 걸린다. 이 하중이 로드 셀을 이용하여 측정된다. 이 하중은, 비드의 체결력에 해당한다. 링의 외부 직경이 림 규격값보다 일정값 커지면, 측정이 종료된다.

도 6에는 호프만 체결력 시험기를 이용하여 측정한 링 외부 직경-체결력 곡선의 예가 도시되어 있다. 림 규격값의 -0.4 mm 내지 + 0.4 mm의 구간에서의 링 외부 직경의 변화에 대한 체결력의 변화율은, 비드의 "체결력 구배"로 지칭된다. 도 6에 있어서, 체결력 구배는 점 A와 점 B를 연결하는 직선의 기울기이다. 체결력 구배가 큰 비드에서는, 림 직경의 변화에 대한 체결력의 변화가 크다. 체결력 구배가 작은 비드에서는, 림 직경의 변화에 대한 체결력의 변화가 작다.

비드의 체결력은, 규격에 의해 정해진 림 직경을 갖는 림에 대하여 적정한 값으로 조정된다. 그러나 현실적으로, 림 직경은, 제조 오차에 의해 변동된다. 이 변동을 특정하는 JATMA 규격은, ±0.38 mm 이다. 비드가 규격값보다 큰 림 직경을 갖는 림에 감합되면, 비드의 체결력은, 적정값보다 큰 값으로 어긋난다. 비드가 큰 체결력 구배를 갖는 경우에는, 체결력 구배가 작은 비드에 비교해서, 적정값으로부터의 어긋남이 커진다. 이것은, 감합 압력의 증대의 요인이 된다. 이러한 림을 갖는 휠에 타이어를 부착하는 데에는, 시간 및 노력이 소요된다. 이 타이어에서는, 감합시에 버스트가 생길 우려가 있다.

한편, 비드가 규격값보다 작은 림 직경을 갖는 림에 감합되면, 비드의 체결력은, 적정값보다 작은 쪽으로 어긋난다. 비드가 큰 체결력 구배를 갖는 경우에는, 체결력 구배가 작은 비드에 비교해서, 적정값으로부터의 어긋남이 커진다. 이것은, 비드의 체결력의 부족의 요인으로 될 수 있다. 이것은, 림 슬립이나 림 분리를 초래할 수 있다.

규격값으로부터 벗어난 림 직경을 갖는 림에 대하여 림 슬립이나 림 분리를 방지하여 용이한 감합을 확보하기 위해서는, 비드의 체결력 구배를 작게 하는 것이 중요하다. 아직까지, 체결력 구배를 작게 한 비드는 검토되지 않았다.

본 발명의 목적은, 림 슬립 및 림 분리를 방지하여 용이한 감합을 실현할 수 있는 공기 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 공기 타이어는, 외면이 트레드면을 형성하는 트레드와, 각각이 트레드의 단부로부터 반경방향 대략 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월과, 각각이 사이드월보다 반경방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드와, 상기 트레드 및 상기 사이드월의 내측을 따라서 한쪽의 비드와 다른 쪽의 비드의 상에서, 그리고 이들 사이에서 연장되는 카커스(carcass)를 구비하고 있다. 각각의 비드는 코어를 갖는다. 상기 코어는, 주위 방향으로 권취된 비신축성 와이어를 구비한다. 주위 방향에 수직한 면을 따라 취한 코어의 단면에 있어서, 상기 와이어의 단면은 대략 축방향으로 정렬된 2열 이상의 열이 적층되어 있다. 이들 열 중에서, 반경방향 최내측의 열을 제1열이라 하고, 반경 방향으로 최내측의 열의 바로 외측에 위치하는 열을 제2열이라 하면, 제1열에 있어서의 와이어의 단면의 개수는 제2열에 있어서의 와이어의 단면의 개수보다 적다. 상기 제2열의 내측단은, 상기 제1열의 내측단으로부터 그어지고 제1열의 연장 방향에 수직한 선보다 축방향 내측에 위치하고 있다. 주위 방향에 수직한 면을 따라 취한 코어의 단면에 있어서, 코어의 저변과 비드 베이스라인 사이의 각도는 2° 이상 9° 이하이다. 상기 제2열에 있어서의 와이어의 단면 중에서, 축방향의 최내측의 단면을 기준 단면이라 하고, 기준 단면의 축방향 내측단으로부터 그어지고 반경방향으로 연장되는 접선을 VL이라 하고, 접선(VL)과 상기 카커스의 반경방향 내측면 사이의 교점을 P1이라 하고, 접선(VL)과 상기 비드 부분의 바닥 사이의 교점을 P2라고 하면, 교점 P1과 교점 P2 사이의 거리 T가 3.1 mm 이상 4.0 mm 이하이다.

바람직하게는, 주위 방향에 수직한 면을 따라 취한 코어의 단면에 있어서, 상기 열은 3열 이상 적층되어 있다. 3열 이상의 열 중에서, 반경방향 최외측의 열에 있어서 와이어의 단면의 수는, 반경방향으로 최외측 열의 바로 내측에 위치하는 열에 있어서의 단면의 수보다 적다.

바람직하게는, 상기 코어의 단면에 포함되는 모든 와이어의 단면의 면적의 합계는, 13.6 ㎟ 이상 18.1 ㎟ 이하이다.

바람직하게는, 상기 코어의 단면의 외형은 8각형이다.

바람직하게는, 상기 와이어의 각 단면의 형상은 대략 축방향으로 긴 타원이다.

바람직하게는, 상기 타원의 장경(major axis)을 r1이라 하고, 단경(minor axis)을 r2라고 하면, 이 타원의 편평율(r2/r1)은 0.6 이상 0.8 이하이다.

본원의 발명자들은, 비드의 체결력 구배를 작게 하기 위해서, 비드의 형상에 대해서 검토하였다. 그 결과, 본원의 발명자들은, 코어 단면 내에서 정렬된 와이어의 단면의 배치, 코어의 저변과 베이스라인 사이의 각도 및 코어의 저변과 비드의 바닥 사이의 거리를 적정하게 함으로써, 림 분리 방지 성능의 향상 및 감합 압력의 저감을 실현하고, 이와 함께, 비드 체결력 구배를 작게 할 수 있는 것을 확인하였다. 본 발명에 따른 공기 타이어에서는, 규격값으로부터 벗어난 림 직경을 갖는 림에 대하여, 림 슬립 및 림 분리가 방지되고, 또한 용이한 감합이 실현될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 타이어의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 타이어의 코어 부분을 도시하는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시형태의 코어에 있어서의 와이어의 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 4는, 종래의 타이어의 코어에 있어서의 와이어의 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 5(a)는, 본 발명의 또 다른 실시형태의 코어에 있어서의 와이어의 구성예를 도시하는 모식도이고, 도 5(b)는 와이어의 단면도이며, 도 5(c)는 코어의 모식도이다.
도 6은, 호프만 체결력 시험에 의해 얻어진 측정 결과의 예를 나타낸다.

이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 바람직한 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 공기 타이어(2)의 일부를 도시한다. 도 1에 있어서, 상하 방향은 타이어(2)의 반경방향을 나타내고, 좌우 방향은 타이어(2)의 축방향을 나타내며, 지면과 수직한 방향은 타이어(2)의 주위 방향을 나타낸다. 도시하지 않지만, 타이어(2)의 형상은, 트레드 패턴을 제외하고, 적도면에 대하여 대칭이다.

타이어(2)는, 사이드월(4), 클린치(6), 비드(8), 카커스(10), 이너 라이너(12) 및 체파(chafers; 14)를 구비한다. 도시하지 않지만, 타이어(2)는, 상기 구성 요소 이외에, 트레드, 벨트 및 밴드를 더 구비한다. 타이어(2)는, 튜브리스 타입이다. 타이어(2)는, 승용차에 장착된다.

도시하지 않지만, 트레드는, 반경방향 외측으로 볼록한 형상을 갖는다. 트레드는, 노면과 접지하는 트레드면을 갖는다. 트레드면에는, 홈이 형성되어 있다. 이 홈은 트레드 패턴을 형성한다. 트레드는, 베이스층과 캡층을 갖는다. 캡층은, 베이스층의 반경방향 외측에 위치되어 있다. 캡층은, 베이스층 위에 적층되어 있다. 베이스층은, 접착성이 우수한 가교 고무로 형성된다. 베이스층의 전형적인 기재 고무는, 천연 고무이다.

각 사이드월(4)은, 트레드의 단부로부터 반경방향 대략 내측으로 연장된다. 사이드월(4)은, 내커트성 및 내후성이 우수한 가교 고무로 형성된다. 사이드월(4)은, 카커스(10)의 손상을 방지한다.

클린치(6)는, 사이드월(4)의 반경방향 대략 내측에 위치하고 있다. 클린치(6)는, 비드(8) 및 카커스(10)보다 축방향 외측에 위치하고 있다. 클린치(6)는, 내마모성이 우수한 가교 고무로 형성된다. 클린치(6)는, 림의 플랜지와 접촉한다.

비드(8)는, 클린치(6)의 축방향 내측에 위치하고 있다. 비드(8)는 주위 방향으로 연장된다. 각 비드(8)는, 코어(16)와, 이 코어(16)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 에이펙스(18)를 구비하고 있다. 코어(16)는 링형이다. 에이펙스(18)는, 반경방향 외측으로 테이퍼져 있다. 에이펙스(18)는, 고경도의 가교 고무로 형성된다.

카커스(10)는, 카커스 플라이(20)를 구비한다. 카커스 플라이(20)는, 양측의 비드(8)들 사이에서, 트레드 및 사이드월(4)을 따라서 가설되어 있다. 카커스 플라이(20)는, 코어(16)의 주위에서, 축방향 내측으로부터 외측을 향하여 절첩되어 있다(turned up). 카커스 플라이(20)의 절첩에 의해, 카커스 플라이(20)는, 메인부(22)와 절첩부(24)를 구비한다. 카커스(10)는, 2장 이상의 카커스 플라이(20)를 구비할 수도 있다.

도시하지 않지만, 카커스 플라이(20)는, 정렬된 다수의 코드와 토핑 고무를 포함한다. 적도면에 대한 각 코드의 각도의 절대치는, 75° 내지 90° 이다. 달리 말하면, 카커스(10)는 레이디얼 구조를 갖는다. 코드는, 유기 섬유로 형성된다. 바람직한 유기 섬유의 예로서, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 레이온 섬유, 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유 및 아라미드 섬유를 포함한다.

도시하지 않지만, 벨트는, 트레드의 반경방향 내측에 위치하고 있다. 벨트는, 카커스(10) 위에 적층되어 있다. 벨트는, 카커스(10)를 보강한다. 벨트는, 내측층 및 외측층을 포함한다. 도시하지 않지만, 내측층 및 외측층의 각각은, 정렬된 다수의 코드와 토핑 고무를 포함한다. 각 코드는, 적도면에 대하여 경사져 있다. 경사 각도의 절대치는, 통상적으로 10° 이상 35° 이하이다. 내측층의 코드의 적도면에 대한 경사 방향은, 외측층의 코드의 적도면에 대한 경사 방향과는 반대이다. 코드의 바람직한 재질은, 스틸이다. 유기 섬유를 이용하여 코드를 형성할 수도 있다. 벨트는, 3개 이상의 층을 구비할 수도 있다.

도시하지 않지만, 밴드는, 트레드의 반경방향 내측에 위치하고 있다. 밴드는, 벨트의 반경방향 외측에 위치하고 있다. 밴드는, 벨트 위에 적층되어 있다. 밴드는, 코드와 토핑 고무를 포함한다. 코드는, 나선형으로 감겨 있다. 밴드는, 소위 조인트리스 구조를 갖는다. 코드는, 실질적으로 주위 방향으로 연장된다. 주위 방향에 대한 코드의 각도는, 5° 이하, 보다 바람직하게는 2° 이하이다. 밴드는, 타이어(2)의 반경방향의 강성에 기여할 수 있다. 밴드는, 주행시에 작용하는 원심력의 영향을 억제할 수 있다. 타이어(2)는, 고속 안정성이 우수하다. 코드의 바람직한 재질은, 스틸이다. 유기 섬유를 이용하여 코드를 형성할 수도 있다. 바람직한 유기 섬유의 예로는, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유, 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유 및 아라미트 섬유를 포함한다.

벨트 및 밴드는, 보강층을 구성한다. 벨트만으로 보강층을 구성할 수도 있다. 밴드만으로 보강층을 구성할 수도 있다.

이너 라이너(12)는, 카커스(10)의 내측에 위치하고 있다. 이너 라이너(12)는, 카커스(10)의 내면에 접합되어 있다. 이너 라이너(12)는, 가교 고무로 형성된다. 이너 라이너(12)는, 공기 차폐성이 우수한 고무로 형성된다. 이너 라이너(12)의 전형적인 기재 고무는, 부틸 고무(isobutylene-isoprene rubber) 또는 할로겐화 부틸 고무이다. 이너 라이너(12)는, 타이어(2)의 내압을 유지한다.

체파(14)는, 비드(8)의 근방에 위치하고 있다. 타이어(2)가 림에 장착되면, 체파(14)가 림과 접촉한다. 이러한 접촉에 의해, 비드(8) 및 그 근방의 부분이 보호된다. 타이어(2)에서, 체파(14)는, 천과 천에 함침된 고무로 구성된다. 체파(14)는 클린치(6)와 일체로 구성될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 타이어(2)의 각 부재의 치수 및 각도는, 타이어(2)가 정규림에 장착되고, 정규 내압으로 되도록 공기가 충전된 상태로 측정된다. 측정시에는, 타이어(2)에 하중이 걸리지 않는다. 본 명세서에 있어서, 정규림이란, 타이어(2)가 의거하고 있는 규격에 따라 정해진 림을 의미한다. JATMA 규격에 있어서의 "표준림", TRA 규격에 있어서의 "Design Rim", ETRTO 규격에 있어서의 "Measuring Rim"이 정규림에 포함된다. 본 명세서에 있어서, 정규 내압이란, 타이어(2)가 의거하는 규격에 따라 정해진 내압을 의미한다. JATMA 규격에 있어서의 "최고 공기압", TRA 규격에 있어서의 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"에 게재된 "최대치", 그리고 ETRTO 규격에 있어서의 "INFLATION PRESSURE"가 정규 내압에 포함된다. 승용차용 타이어의 치수 및 각도는, 내압 180 kPa의 상태에서 측정된다.

도 2는, 코어(16)의 단면과, 타이어(2)의 비드(8)의 부분의 윤곽과 함께 카커스(10)를 도시한다. 코어(16)는, 주위 방향으로 권취된 비신축성 와이어를 포함한다. 코어(16)는, 단일의 와이어가 권취됨으로써 구성되어 있다. 코어(16)는, 2개 이상의 와이어가 권취됨으로써 구성될 수도 있다. 와이어의 전형적인 재질은, 스틸이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주위 방향에 수직한 면에서 취한 단면에 있어서, 코어(16)에는 복수의 와이어의 단면(26; 와이어 단면(26))이 정렬되어 있다. 각 와이어 단면(26)은 원형이다. 코어(16)에는, 대략 축방향으로 정렬된 와이어 단면(26)의 열이 2열 이상 적층되어 있다. 도 2의 코어(16)에서는, 4열이 적층되어 있다. 이들 열 중에서, 반경방향 최내측의 열은 제1열로 지칭되고, 반경 방향으로 최내측 열의 바로 외측에 위치하는 열은 제2열로 지칭된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1열에 있어서의 와이어 단면(26)의 개수 N1은 제2열에 있어서의 와이어 단면(26)의 개수 N2보다 적다. 도 2의 코어(16)에서, 개수 N1은 3이고, 개수 N2는 4이다.

전술한 바와 같이, 코어(16)에는, 대략 축방향으로 정렬된 와이어 단면(26)의 열이 2열 이상 적층되어 있다. 달리 말하면, 각각의 열은, 대략 축방향으로 연장된다. 각각의 열에 있어서 그 연장 방향의 양단 중에서, 축방향 내측에 위치하는 단부는, "열의 내측단"으로 지칭된다. 도 2에 있어서, 단부 E1은 제1열의 내측단이고, 단부 E2는 제2열의 내측단이다. 도 2에 있어서, 직선 RL은, 내측단 E1로부터 그어지고 제1열의 연장 방향에 수직한 선이다. 이것은, 제1열의 접선 RL으로 지칭된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 타이어(2)의 코어(16)에서는, 제2열의 내측단 E2는, 접선 RL보다 축방향 내측에 위치하고 있다.

여기서, 코어(16)의 단면은, 정렬된 모든 와이어 단면(26)을 둘러싸는 다각형으로 표시되는 외형을 갖는다. 다각형의 각각의 변은, 적어도 2개의 와이어 단면(26)과 접하고 있다. 도 2의 코어(16)에서는, 코어(16)의 단면은 8각형의 외형을 갖는다. 다각형의 변 중에서, 반경방향에 있어서, 가장 내측에 위치하는 변이 코어(16)의 저변(28)이다.

도 2에 있어서, 실선 BBL은 비드 베이스라인을 나타낸다. 비드 베이스라인은, 타이어(2)가 장착되는 림의 림 직경(JATMA 참조)을 규정하는 선에 해당한다. 비드 베이스라인(BBL)은, 축방향으로 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주위 방향에 수직한 면에서 취한 코어(16)의 단면에 있어서, 코어(16)의 저변(28)은, 비드 베이스라인(BBL)에 대하여 경사져 있다. 저변(28)은, 비드 베이스라인(BBL)에 대하여, 축방향 외측을 향해서, 반경방향 외측의 방향으로 경사져 있다. 각도 α는, 코어(16)의 저변(28)과 비드 베이스라인(BBL)이 이루는 각도이다. 달리 말하면, 각도(α)는, 코어 내부의 각각의 열의 연장 방향과, 비드 베이스라인(BBL)이 이루는 각도이다. 타이어(2)에서, 각도(α)는, 2° 이상 9° 이하이다.

제2열에 있어서의 와이어 단면(26) 중에서, 가장 반경방향 내측에 위치하는 단면은, "기준 단면"이라 지칭한다. 도 2에 있어서, 직선 VL은, 기준 단면의 축방향 내측단으로부터 그어지고 반경방향으로 연장되는 접선이다. 점 P1은, 접선(VL)과 카커스의 반경방향 내측면의 교점이다. 점 P2는, 접선(VL)과, 림의 시트면과 접촉하는 비드(8)의 부분의 면[비드(8)의 부분의 바닥으로 지칭됨]의 교점이다. 양쪽 화살표 T는, 교점 P1과 교점 P2 사이의 거리이다. 카커스(10)와, 비드(8) 부분의 바닥 사이의 부분은, 코어 내측부(32)로 지칭된다. 따라서 달리 말하면, 양쪽 화살표 T는, 교점 P1에 있어서의 코어 내측부(32)의 두께를 나타낸다. 이 타이어(2)에서는, 교점 P1에 있어서의 코어 내측부(32)의 두께 T는 3.1 mm 이상 4.0 mm 이하이다.

상기 기준 단면의 축방향 내측단은, 제2열의 연장 방향의 내측단 E2과는 다른 점이다. 이는, 제2열의 연장 방향이, 축방향에 대하여 각도 α만큼 경사져 있기 때문이다. 각도(α)가 0°인 타이어에 있어서는, 기준 단면의 축방향 내측단과, 제2열의 내측단(E2)이 일치한다.

이하, 본 발명의 작용 효과가 설명된다.

림 직경은, 제조 오차에 기인하여 규격값으로부터 변동되는 것으로 알려져 있다. 비드가 규격값보다 큰 림 직경을 갖는 림에 감합되면, 비드의 체결력은, 적정값으로부터 보다 큰 값으로 어긋난다. 비드가 큰 체결력 구배를 갖는 경우에는, 비드가 작은 체결력 구배를 갖는 경우에 비교해서 적정값으로부터 편차가 커진다. 이것은, 감합 압력의 증대를 초래한다. 이러한 타이어를, 이러한 림을 갖는 휠에 부착하는 데에는 시간 및 노력이 요구된다. 한편, 비드가 규격값보다 작은 림 직경을 갖는 림에 감합되면, 비드의 체결력은, 적정값으로부터 보다 작은 값으로 어긋난다. 비드가 큰 체결력 구배를 갖는 경우에는, 비드가 작은 체결력 구배를 갖는 경우에 비교해서 적정값으로부터의 편차가 커진다. 이것은, 비드의 림 체결력의 부족을 초래한다. 이로 인해, 림 슬립이나 림 분리가 초래될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어(2)에서는, 제1열에 있어서의 와이어 단면(26)의 수(N1)는, 제2열에 있어서의 와이어 단면(26)의 수(N2)보다 적다. 또한, 제2열의 내측단(E2)은, 제1열의 내측단(E1)으로부터 그어진 접선(RL)보다 축방향 내측에 위치하고 있다. 이 구조는, 체결력 구배의 저감에 기여한다. 또한, 이 구조는, 림 분리 방지 성능을 향상시킨다. 이러한 코어(16)를 갖춘 비드(8)에서는, 림 분리 방지 성능의 향상이 달성되는 것과 함께, 비드(8)의 체결력 구배가 작게 되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어(2)에서는, 코어(16)의 저변(28)과 비드 베이스라인(BBL)의 각도(α)는, 2° 이상 9° 이하이다. 각도(α)가 2° 이상 9° 이하인 코어(16)는, 체결력 구배의 저감에 기여한다. 또한, 각도(α)가 2° 이상인 코어(16)를 갖춘 비드(8)는, 감합 압력을 저감시킨다. 각도(α)가 9° 이하인 코어(16)를 갖춘 비드(8)는, 림 분리 방지의 성능을 향상시킨다. 이 코어(16)를 갖춘 비드(8)에서는, 림 분리 방지 성능의 향상 및 감합 압력의 저감이 달성되는 것과 함께, 비드(8)의 체결력 구배가 작게 될 수 있다. 이 관점에서, 각도(α)는, 3° 이상 8° 이하가 보다 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어(2)에서는, 점 P1에 있어서의 코어 내측부(32)의 두께 T는 3.1 mm 이상이다. 비드(8)가 규격값보다 큰 림에 감합되었을 때에 발생하는 비드(8)의 체결력은, 규격값을 갖는 림에 감합되었을 때의 체결력보다 커진다. 이 경우에, 두께 T가 3.1 mm 이상인 코어 내측부(32)는, 림에 대한 체결력의 증대를 적게 할 수 있다. 코어 내측부(32)는, 체결력의 적정값으로부터의 어긋남을 작게 한다. 규격값보다 작은 림에 비드(8)가 감합되었을 때에 발생하는 비드(8)의 체결력은 규격값을 갖는 림에 감합되었을 때의 체결력보다 작아진다. 이 경우에, 두께 T가 3.1 mm 이상인 코어 내측부(32)는, 림에 대한 체결력의 저하를 억제할 수 있다. 코어 내측부(32)는, 체결력의 적정값으로부터의 어긋남을 작게 한다. 코어 내측부(32)는, 체결력 구배의 저감에 기여한다. 이 관점에서, 코어 내측부(32)의 두께 T는 3.2 mm 이상이 보다 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어(2)에서는, 코어 내측부(32)의 두께 T는 4.0 mm 이하이다. 두께 T가 4.0 mm 이하인 타이어(2)는, 림에 대하여 충분한 체결력을 갖는다. 이 타이어(2)는, 림 슬립 및 림 분리가 방지되어 있다. 이 관점에서, 두께 T는, 3.6 mm 이하가 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 타이어(2)에서는, 개수 N1을 개수 N2보다 적게 하고 제2열의 내측단(E2)을 접선(RL)의 축방향 내측에 위치시키는 구조, 각도(α)를 2° 이상 9° 이하로 하는 구조 및 두께(T)를 3.1 mm 이상 4.0 mm 이하로 하는 구조를 조합하는 것에 의해, 보다 효율적으로 체결력 구배가 저감된다. 이 타이어(2)에서는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여도, 림 슬립이나 림 분리가 방지되고, 감합의 용이성이 확보될 수 있다.

도 2의 코어(16)에서는, 반경방향 최외측의 열에 정렬된 와이어 단면(26)의 수는 3이며, 그보다 하나 내측에 위치하는 열에 정렬된 와이어 단면(26)의 수는 4이다. 이와 같이, 와이어 단면(26)의 열이 3열 이상 적층된 코어(16)에 있어서는, 가장 외측에 위치하는 열에 정렬된 단면(26)의 수가, 그보다 하나 내측에 위치하는 열에 정렬된 단면(26)의 수보다 적은 것이 바람직하다. 이 구조는, 체결력 구배를 더욱 저감시킨다. 이 구조를 갖는 코어(16)는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여, 림 슬립 및 림 분리의 방지와 감합의 용이성의 확보에 기여한다.

코어(16)의 단면의 외형은, 8각형인 것이 바람직하다. 단면의 외형이 8각형인 코어(16)에서는, 저변(28) 및 저변(28)에 대향하는 변(30; 윗변(30))에 있어서의 코어(16)의 폭이, 저변(28)과 윗변(30) 사이의 중앙부에서의 코어(16)의 폭보다 작게 되어 있다. 이 코어(16)의 단면의 외형은, 체결력 구배의 저감에 기여한다. 이 코어(16)를 갖춘 비드(8)를 갖는 타이어(2)에서는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여도, 림 슬립 및 림 분리가 방지되고, 또한 감합의 용이성이 확보될 수 있다.

코어(16)의 단면에 포함되는 와이어 단면(26)의 면적의 합계(Sw)는, 13.6 ㎟ 이상 18.1 ㎟ 이하가 바람직하다. 면적의 합계(Sw)가 13.6 ㎟ 이상 18.1 ㎟ 이하의 코어(16)를 구비한 비드(8)는, 체결력 구배가 작다. 이 구조를 갖는 코어(16)는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여, 림 슬립 및 림 분리의 방지와 감합의 용이성의 확보에 기여한다. 또한, 면적의 합계(Sw)가 13.6 ㎟ 이상인 코어(16)는, 비드(8)의 강도의 향상에 기여한다. 주행 시간 등에 큰 부하가 비드(8)에 걸리는 경우라도, 이 비드(8)에 대한 손상이 방지된다. 코어(16)는, 타이어(2)의 내구성의 향상에 기여한다.

체결력 구배는, 6000 N/mm 이하가 바람직하다. 체결력 구배가 6000 N/mm 이하인 비드(8)를 갖춘 타이어(2)에서는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여, 림 슬립 및 림 분리가 방지된다. 이 타이어(2)는, 감합의 용이성을 확보할 수 있다. 이 관점에서, 체결력 구배는, 5000 N/mm 이하가 보다 바람직하고, 4000 N/mm 이하가 더욱 바람직하다.

도 3의 (A) 내지 (G)에는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 코어의 단면 구조의 예가 도시되어 있다. 이들 구조를 갖는 코어를 갖춘 타이어는, 체결력 구배가 작다. 이들 타이어에서는, 림 직경이 규격값으로부터 벗어난 림에 대하여, 림 슬립 및 림 분리를 방지하고, 감합의 용이성을 확보할 수 있다.

도 4에는, 참고를 위해, 종래의 타이어의 코어의 구조의 예가 도시되어 있다. 이 종래의 코어는, 사각형 외형의 단면을 갖는다. 이 코어는, 비드 베이스라인에 대하여, 경사져 있지 않다. 이 코어에서는, 제1열에 있어서 단면의 개수는 제2열에 있어서 단면의 개수와 동일하다. 이 코어에서는, 제2열의 내측단은, 제1열의 내측단으로부터 그린 접선에 접한다. 이 코어에서는, 제2열의 내측단은, 제1열의 내측단으로부터 그린 접선보다 축방향 내측에 위치하지 않는다. 이 코어에서는, 코어 내측부의 두께(T)는, 제1열의 가장 축방향 내측에 위치하는 단면을 기준 단면으로 하여 계측된다.

도 5는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 코어(40)의 단면 구조를 도시하는 도면이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 이 코어(40)에서는, 와이어의 단면(42)이 각각 대략 축방향으로 긴 타원 형상을 갖는다. 코어(40)는, 대략 축방향으로 정렬된 복수 열의 타원형의 와이어 단면(42)이 적층된 구조로 되어 있다. 이 때문에, 코어(40)의 단면도, 대략 축방향으로 폭이 넓은 8각형의 형상을 갖는다.

전술한 바와 같이, 코어(40)는 주위 방향으로 연장된다. 코어(40)는 링형이다. 링형 코어(40)의 일부가 도 5(c)에 도시되어 있다. 와이어의 단면의 형상은 대략 축방향으로 폭이 넓게 되어 있다. 이 때문에, 이 링은, 원형 와이어 단면의 와이어를 갖는 코어에 비해서, 반경방향(도 5(c)의 화살표 X의 방향)으로 변경되기 쉽게 되어 있다. 코어(40)의 링은, 용이하게 편심될 수 있다. 이로 인해, 이 비드를 림에 감합하기 쉽게 된다. 이 비드를 갖는 타이어는, 림에 용이하게 부착된다.

한편, 이 코어(40)를 갖는 비드가 림에 감합된 후에, 코어(40)는 편심되지 않은 링 형상을 갖는다. 이 비드의 체결력이 위치에 따라서 달라지는 일은 없다. 이 비드는, 어떤 위치에서도 균등한 힘으로 림을 체결한다. 이 코어(40)를 갖는 비드의 체결력은, 원형 와이어 단면의 코어(40)를 갖는 비드와 비교해서, 작아지지 않는다. 이 비드는, 충분한 체결력을 갖는다. 이 타이어는, 림 슬립 및 림 분리가 방지된다.

도 5(b)에 있어서, 양쪽 화살표 r1은 타원의 장경을 나타내고, 양쪽 화살표 r2는 타원의 단경을 나타낸다. 이 타원의 편평율(r2/r1)은, 0.8 이하인 것이 바람직하다. 편평율(r2/r1)이 0.8 이하인 와이어를 갖춘 코어(40)는, 비드를 림에 끼워 맞출 때에, 용이하게 변형된다. 이러한 비드는 림에 용이하게 감합된다. 편평율(r2/r1)은, 0.6 이상인 것이 바람직하다. 편평율(r2/r1)이 0.6 이상인 와이어를 갖춘 코어(40)는, 비드의 강도의 향상에 기여한다. 주행 시간 등에 비드에 큰 부하가 걸리더라도, 이 코어(40)에 대한 손상은 방지된다. 이 코어(40)는, 타이어의 내구성의 향상에 기여한다.

실시예

이하, 실시예에 따라 본 발명의 효과가 명백하게 된다. 그러나 본 발명을 실시예의 기재에 기초하여 한정적으로 해석해서는 안 된다.

[실시예 1]

도 1에 도시된 구성을 갖고 하기의 표 1에 나타낸 사양을 갖는 실시예 1의 타이어를 얻었다. 이 타이어의 사이즈는, 205/40R16으로 하였다. 이 타이어는, 도 2에 도시된 코어 구조를 갖는다. 이것이, 표 1의 코어 구조의 란에 "도 2"로서 표시되어 있다. 코어의 저변과 비드 베이스라인(BBL) 사이의 각도는 5°로 하였다. 이것이, 표 1의 코어 각도(α)의 란에 표시되어 있다.

[비교예 1]

코어 구조를 도 4에 도시된 것으로 하고, 코어 각도(α)를 0°로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로, 비교예 1의 타이어를 얻었다. 이 타이어는, 종래의 타이어이다. 코어의 구조가 도 4에 도시된 구조인 것은, 표 1의 코어 구조의 란에 단순히 "도 4"를 기재함으로써 표시된다.

[비교예 2]

코어의 구조를 도 4에 도시된 것으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로, 비교예 2의 타이어를 얻었다. 이 타이어는, 코어 각도(α)를 5°로 한 것을 제외하고는 비교예 1의 타이어와 동일하다.

[비교예 3]

코어의 구조를 도 3(A)에 도시된 것으로 하고, 코어 각도(α)를 0°로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 비교예 3의 타이어를 얻었다. 코어의 구조가 도 3(A)에 도시된 구조인 것은, 표 1의 코어 구조의 란에 단순히 "도 3(A)"를 기재함으로써 표시된다.

[실시예 2]

코어의 구조를 도 3(A)에 도시된 것으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 실시예 2의 타이어를 얻었다.

[실시예 3]

코어의 구조를 도 3(B)에 도시된 것으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 실시예 3의 타이어를 얻었다.

[비교예 4-6 및 실시예 4-5]

코어 각도(α)를 표 2에 나타낸 것으로 한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 방식으로, 비교예 4-6 및 실시예 4-5의 타이어를 얻었다.

[실시예 6-10]

코어의 구조를 표 3에 나타내는 것으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 실시예 6-10의 타이어를 얻었다.

[비교예 7-8 및 실시예 11-14]

코어 내측부의 두께(T)를 표 4에 나타내는 것으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 비교예 7-8 및 실시예 11-14의 타이어를 얻었다.

[체결력 구배]

Wdk116(독일 고무 공업회)에서 규정한 방법을 이용하여, 체결력 구배를 측정했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 작을수록 바람직하다.

[체결력]

Wdk116(독일 고무 공업회)에서 규정한 방법에 의해, 체결력을 측정했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 클수록 바람직하다.

[감합 압력]

타이어를 표준 림(사이즈= 16×7.5 JJ)에 장착하고, 공기를 충전하였다. 타이어의 비드 부분이 림의 험프(hump)를 타고 넘을 때의 압력(감합 압력)을 계측했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 작을수록 바람직하다.

[림 분리 방지 성능]

JIS D4230에 준거한 비드 언시팅 저항력 시험(bead unseating resistance force test)에 의해, 비드부에 가로방향으로부터의 하중을 부하하여 비드가 림으로부터 떨어질 때의 저항력을 측정했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 클수록 바람직하다.

[수압 내성]

타이어를 표준 림(사이즈= 16ㅧ 7.5 JJ)에 장착하고, 이 타이어에 바늘을 이용하여 구멍을 뚫은 후, 압력 밸브를 통하여 타이어에 물을 주입했다. 이 바늘구멍을 통하여 공기를 빼내면서 타이어가 파괴될 때까지 물을 주입하였다. 파괴 시의 수압을 계측했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 클수록 바람직하다.

[타이어 질량]

타이어의 질량을 계측했다. 이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 작을수록 바람직하다.

[구름 저항]

구름 저항 시험기를 이용하여, 하기의 측정 조건으로 구름 저항을 측정했다.

사용 림: 16×7.5 JJ

내압: 250 kPa

하중: 3.82 kN

속도: 80 km/h

이 결과를, 비교예 2의 값을 100으로 하는 지수치로 하여, 하기의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 수치가 작을수록 바람직하다.

표 1 내지 표 4에 도시된 바와 같이, 실시예의 타이어는, 비교예의 타이어에 비교해서 평가가 높다. 이 평가 결과로부터, 본 발명의 우위성은 분명하다.

이상 설명된 비드 부분의 구성은, 여러 다양한 타이어에도 적용될 수 있다.

2… 타이어
4… 사이드월
6… 클린치
8… 비드
10… 카커스
12… 내측 라이너
14… 채퍼(chafer)
16, 40… 코어
18… 에피펙스
20… 카커스 플라이
22… 주부
24… 절첩부(turned-up portion)
26, 42… 와이어 단면
28… 저변
30… 윗변
32… 코어 내측부

Claims (6)

1. 외면이 트레드면을 형성하는 트레드와,
   각각이 상기 트레드의 단부들로부터 반경방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월과,
   각각이 상기 사이드월보다 반경방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드와,
   상기 트레드 및 상기 사이드월의 내측을 따라서 한쪽의 비드와 다른 쪽의 비드 상에서, 그리고 이들 사이에서 연장되는 카커스
   를 구비하는 공기 타이어로서,
   각 비드는 코어를 구비하고,
   상기 코어는, 주위 방향으로 권취된 비신축성 와이어를 구비하고,
   주위 방향에 수직한 면에서 취한 상기 코어의 단면에 있어서, 축방향으로 정렬된 2열 이상의 와이어의 단면이 적층되고,
   상기 열 중에서, 반경방향 최내측의 열을 제1열이라 하고, 반경방향으로 최내측의 열의 바로 외측에 위치하는 열을 제2열이라 했을 때, 제1열에 있어서의 와이어의 단면의 개수가 제2열에 있어서 와이어의 단면의 개수보다 적고,
   상기 제2열의 내측단이, 상기 제1열의 내측단으로부터 그어지고 제1열의 연장 방향에 수직한 선보다 축방향 내측에 위치하고,
   주위 방향에 수직한 면에서 취한 상기 코어의 단면에 있어서, 코어의 저변과 비드 베이스라인 사이의 각도가 2° 이상 9° 이하이며,
   상기 제2열에 있어서 와이어의 단면 중에서, 축방향의 최내측의 단면을 기준 단면이라 하고, 기준 단면의 축방향 내측단으로부터 그어지고 반경방향으로 연장되는 접선을 VL이라 하고, 접선(VL)과 상기 카커스의 반경방향 내측면의 교점을 P1이라 하고, 접선(VL)과 비드 부분의 바닥과의 교점을 P2라고 했을 때, 교점 P1과 교점 P2 사이의 거리 T가 3.1 mm 이상 4.0 mm 이하이고,
   상기 코어의 단면에 포함되는 모든 와이어의 단면의 면적의 합계가, 13.6 ㎟ 이상 18.1 ㎟ 이하인 것인 공기 타이어.
2. 제1항에 있어서, 주위 방향에 수직한 면에서 취한 상기 코어의 단면에 있어서, 상기 열이 3열 이상 적층되어 있고, 3열 이상의 열 중에서, 반경방향 최외측 열에 있어서 와이어의 단면의 개수가, 반경방향으로 최외측 열의 바로 내측에 위치하는 열에 있어서 와이어의 단면의 수보다 적은 것인 공기 타이어.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어의 단면은 8각형의 외형을 갖는 것인 공기 타이어.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 와이어의 각 단면은 축방향으로 긴 타원 형상인 공기 타이어.
6. 제5항에 있어서, 상기 타원의 주축을 r1이라 하고, 타원의 단경을 r2라고 할 때에, 타원의 편평율(r2/r1)이 0.6 이상 0.8 이하인 것인 공기 타이어.
   

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