KR102038472B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비드부를 개선한 공기입 타이어에 관한 것이다. 본 발명은 트레드(100)와, 사이드월(200) 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 비드부(300)의 비드코어(400)는 단면의 형상이 중앙의 횡단부(410)와, 상기 횡단부(410)의 양측에 설치되는 측벽부(420, 430)를 포함하는 'H' 형상인 것을 특징으로 한다.

Description

공기입 타이어 {PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비드부를 개선한 공기입 타이어에 관한 것이다.

공기입 타이어에서 비드 코어(Bead Core)는 타이어 내부의 내압에 의해 발생하는 장력을 지탱하고 타이어 하중을 지지하는 기반이 되는 동시에 타이어를 림에 고정시켜 차량으로부터 구동, 제동 조향력을 림(Rim), 비드(Bead), 사이드월(Sidewall), 트레드(Tread), 노면 순으로 전달하고 차량의 구동, 제동, 조정 안정성 등을 확보하는 기능을 한다. 비드부가 림(Rim)으로부터 이탈할 경우 치명적인 사고로 연계되며, 주행 시 큰 하중에 따른 피로가 누적되기 때문에 비드부는 높은 강성이 요구된다.

타이어는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 트레드부(1)와 사이드월부(2) 및 비드부(3)로 구성되며, 비드부(3)는 비드 코어(31)와 비드 코어(31)에 결합되는 비드 필러(32) 및 비드 필러(32)를 감싸는 카카스(4)와 카카스(4)의 외측을 감싸는 채퍼(5)로 구성되고, 상기 비드 코어(31)는 단면이 육각 형상으로 형성된다. 도1에 도시된 바와 같이 종래의 비드 코어(31) 구조는 한가닥의 와이어를 다발로 구성하기 때문에 와이어와 와이어간 결합력 등의 부족으로 인해 비드 코어(31)가 원래의 구조를 유지하지 못하고 무너지는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 한 가닥의 와이어로 비드 코어(31)를 형성하기 때문에 와이어의 시작과 끝단의 처리가 용이하지 않아 구조적으로 견고하지 못하다. 비드 코어(31)를 제작하는 과정에서도 와이어간 결합을 위해 별도의 토핑 고무를 입혀야 하고, 일정한 비드포머에서 와인딩(winding)을 반복하기 때문에 수행하여야 하는 공정이 많다. 특히 육각형상의 비드코어에서 강한 하중이 가해질 경우, 외측 모서리 부분에서 비드코어에 의한 카카스코드 손상 등의 문제가 발생할 수 있다. 이와 같이 기존의 비드 와이어 적층을 통한 비드 코어(31)의 구성은 내구성이나 형상 유지, 제조성 등에서 많은 문제점을 가지고 있다.

이러한 비드부의 개선을 위한 노력이 경주되고 있으며, 이하 선행기술들을 살펴본다.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0057630호 '이중 H-형강 단면 구조를 갖는 비드 코어를 포함하는 공기입 타이어'는 두 개의 H-형강(H-beam) 형상이 십자모양으로 교차된 이중 H-형강(double H-beam) 단면 구조를 갖는 비드 코어를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로, 상기 기술의 비드 코어는 타이어에 작용하는 여러 방향의 외력을 지탱할 수 있는 내구성이 우수하고, 간단한 공정으로 제작이 가능하다. 또한, 비드 코어의 양 끝단이 존재하지 않아 끝단 처리가 불필요할 뿐 아니라 토핑 고무 인슐레이션(insulation) 작업 및 와인딩 작업 등 추가작업 공정이 불필요하다. 상기 비드 코어를 포함하는 비드부 단면은 완전한 원형 구조 형상을 가지기 때문에 비드커버 와인딩, 비드 필러 부착 및/또는 카카스 코드 턴업(turn-up)이 용이한 장점이 있다. 그러나 상기의 이중 H형 강은 제조 시 비드필러의 충전이 용이하지 아니하고 굽힘 등의 가공성이 좋지 아니하여 제조공정이 난해한 문제가 있었다.

대한민국공개특허공보 제10-2004-0068742호 '공기입 타이어'는 비드코어의 중량을 감소시켜 차량의 연비성능을 향상시키는 동시에 회전저항을 감소시켜 비드부의 내구수명을 연장시킬 수 있게 하는 공기입 타이어에 관한 것이다. 제10-2004-0068742호는 트레드와 사이드월 및 비드부로 구성되고, 상기 비드부에 비드코어가 설치되는 것에 있어서, 상기 비드코어를 내부에 중공부를 가지는 파이프의 형상으로 형성시키고, 중공부에 보강재를 설치시켜 구성함으로써, 비드코어의 중량과 부피를 감소시켜 차량의 연비성능을 향상시키는 동시에 제조원가를 대폭적으로 절감시킬 수 있는 효과와 아울러 타이어의 선회 동작 시 발생되는 회전저항을 감소시켜 비드부의 내구 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있는 것이다. 그러나 상기의 보강재의 삽입공정이 복잡하며 보강재와 비드와이어들이 강한 압력으로 흐트러질 경우 보강재의 말단에서 크랙이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

JP 2002-187414 A '공기입타이어' 는 비드부에 비드코어 5개를 적용하는 기술을 개시한 바 있다. JP 2002-187414 A는 높은 강성을 얻을 수는 있으나 제조공정이 복잡하여 제조가 용이하지 않는 문제가 있었다.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0057630호(2015년05월28일 공개) 대한민국공개특허공보 제10-2004-0068742호 (2004년08월02일 공개) 일본공개특허공보 제2002-187414 (2002년07월02일 공개)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 타이어의 상용 비드 코어의 내구성에 대한 구조적 취약점 및 제조성 저하 등의 문제점을 개선하기 위한 비드코어를 갖는 공기입타이어를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 차체 및 적재물에 의해 큰 하중에 의한 여러 방향의 외력을 지탱해야 하는 내구성을 향상시키고, 많은 공정을 거치지 않고 제조 가능한 비드코어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 본 발명은 트레드와, 사이드월 및 비드부를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 비드부의 비드코어는 단면의 형상이 중앙의 횡단부와, 상기 횡단부의 양측에 설치되는 측벽부를 포함하는 'H' 형상인 공기입 타이어를 제공함으로써 상기의 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 타이어의 상용 비드 코어의 구조적 내구성 및 제조성 저하 등의 문제점을 개선하기 위한 목적을 위하여 차체 및 적재물에 의해 큰 하중에 의한 여러 방향의 외력을 지탱해야 하는 내구성을 향상시키고, 많은 공정을 거치지 않고 제작 가능한 비드코어를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 고무 필러를 채우게 되면 완전한 원형 구조의 비드 코어 형상이기 때문에 비드커버 와인딩 및 비드 필러 부착, 카카스 턴업(C/C Turn up)등의 공정이 용이하게 이루어질 수 있으며, 원형 형태를 유지하는 비드코어(Bead Core)이기 때문에 육각 비드코어 적용시 높은 하중에서 발생하는 비드코어에지(Bead Core Edge)부의 카카스코드(Carcass cord) 절단 사고율을 낮출 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 공기입 타이어의 비드부의 요부발췌단면도이다.
도 2는 본 발명의 공기입 타이어의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 공기입 타이어의 비드부의 요부발췌 단면도이다.
도 4은 본 발명의 비드코어의 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 공기압 타이어 구조에서 림과 취부될 수 있도록 뼈대 역할을 하는 비드 코어에 관한 기술이다. 타이어 구조에서 비드 코어는 주행 중의 대부분의 하중을 지탱해야 할 뿐만 아니라 타이어 구조 내부에서는 많은 반제품들이 집중되어 있는 비드부의 중심축 역할을 기초로 하기 때문에 외부의 종력, 횡력, 비틀림 등의 힘을 견딜 수 있는 내구성이 요구된다. 타이어 구조에서 종래의 비드 와이어 적층을 통한 비드 코어의 구성은 내구성 측면이나 형상 유지, 제조성 등에서 문제점을 가지고 있다. 도 1과 같은 현재 상용되는 비드 코어 구조는 한가닥의 와이어를 적층하기 때문에 와이어와 와이어간 결합력 등의 부족으로 인해 비드 코어가 원래의 구조를 유지하지 못하고 무너지는 경우가 발생한다. 또한, 한 가닥의 와이어로 비드코어 구조를 형성하기 때문에 와이어의 시작과 끝단의 처리가 애매하며, 그 부분은 구조적으로 견고하지 못하다. 제조성 측면에서는 와이어간 결합을 위해 고무를 입혀야 하고, 일정한 비드 포머에서 와인딩을 반복하여 비드 코어를 제작하는 과정에서 수행해야 하는 공정이 너무 많다. 이에, 본 발명은 비드 코어 형상을 구조적으로 견고한 H빔(H-Beam) 형상과 동일한 단면을 가지도록 구성한 기술을 제공한다. 이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 트레드(100)와, 사이드월(200) 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 비드부(300)의 비드코어(400)는 단면의 형상이 중앙의 횡단부(410)와, 상기 횡단부(410)의 양측에 설치되는 측벽부(420, 430)를 포함하는 'H' 형상인 공기입 타이어를 제공한다. 상기 비드코어(400)는 스테인레스강 또는 탄소강의 재질을 형(型)에 부어 굳히는 주조(鑄造)로 제조되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 단면이 'H'형상인 비드코어는 횡력, 종력 및 비틀림 등의 여러 방향의 힘을 지탱 가능한 구조이다.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0057630호에서는 비드코어 단면형상이 H빔이 교차하는 십자가 형상의 비드코어를 개시한 바 있다. 이는 본원발명의 비드코어 단면형상인 H빔 형상에서 상하측에 T자 형태의 구조물이 추가가 된 구조로서 횡력(Lateral Force) 및 비틀림(Torsional Force) 에 저항 할 수 있게 만든 구조이다. 그러나, 본 출원인의 자체 시험결과 상기의 상하측의 부가적인 T자 형태의 구조물이 없이도 횡력 및 비틀림에 대한 충분한 저항성을 확보할 수 있었다.

제10-2015-0057630호의 상하측의 부가적인 T자 형태의 구조물은 타이어의 하중을 늘리고 비용상승의 요인이 된다. 또한, 상기의 상하측의 부가적인 T자 형태의 구조물의 존재로 인하여 제조 시 비드필러의 충전공정이 난해하게 되고 굽힘 등의 가공성이 좋지 아니하게 되어 제조공정이 복잡한 문제가 있었다 상기의 관점에서 제10-2015-0057630호의 구성은 본원발명의 구성과 효과상의 큰 차이점이 존재하게 된다.

비드부(300)는 상술한 바와 같이 주행 시 큰 부하가 걸리는 부위로서 종래의 육각형의 비드코어와 같이 부하가 국부적으로 집중되는 부위의 존재 시 크랙의 위험성이 있게 된다. 이에 따라, 본 발명의 비드코어(400)는 비드코어(400)의 각 측벽부(420, 430)의 외벽을 상기 횡단부(410)의 길이(w)를 지름으로 하는 원의 곡률을 갖도록 하고, 상기 비드부(300)는 상기 비드코어(400)에 고무필러(440)를 채운 번들(500)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 비드코어(400)에 고무필러(440)가 채워진 번들(500)의 단면은 비드코어(400)의 횡단부(410)의 길이(w)를 지름으로 하는 원형인 것이 바람직하다.

이러한 구성으로써 비드코어(400)를 포함하는 번들(500)은 원형의 단면을 갖게 되며, 비드부(300)에 가해지는 큰 하중이 국부적으로 편중되지 아니하게 하여 높은 내구성을 구현할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 단면이 육각인 비드코어(Bead Core) 적용 시 높은 하중에서 발생하는 비드코어에지(Bead Core Edge)부 카카스(700) 코드(Carcass cord)의 절단 사고율을 현저히 낮출 수 있다. 이러한 본 발명의 효과에 반하여 대한민국공개특허공보 제10-2004-0068742호에서 개시된 비드코어 내부 중공부에 보강재를 식입한 기술은 보강재 말단에서 크랙이 발생될 우려가 여전히 남아있어 본원발명과는 큰 차이를 확인할 수 있다.

또한, 부가적으로 본 발명의 완전한 원형단면 구조의 번들(500)은 비드커버 와인딩 및 비드 필러 부착, 카카스 턴업(C/C Turn up) 등의 공정이 용이해지는 효과를 기대할 수 있다. 본 발명의 비드코어는 공정을 용이하게 하는 점에 반하여 비드부에 비드코어 5개를 적용하는 JP 2002-187414 A의 기술은 많은 세부공정이 필요하며 제조과정이 복잡하게 된다.

비드코어(400)에 고무필러(440)가 채워진 번들(500)에 있어서, 이종간의 재질이 접한 이상 재질간 분리되는 현상이 우려될 수 있다. 이에 따라 상기 고무필러(440)는 비드코어(400)에 채워진 뒤 프리큐어(precure) 공정을 거쳐 내구성을 높인 후 반제품으로서 적용될 수 있다. 부가적으로 상기 비드코어(400)에 고무필러(440)가 채워진 번들(500)의 외면에 원형단면을 감싸는 원형단면채퍼(600)가 설치되는 것이 바람직하며, 비드부(300)의 강성을 더욱 증진시키기 위해 카카스(700) 내측면을 감싸는 채퍼(800)를 부가할 수 있다.

상기의 원형단면채퍼(600)는 나일론채퍼 또는 스틸채퍼의 적용이 가능하다. 필요에 따라서 나일론채퍼 또는 스틸채퍼에 갈음하여, 원형단면채퍼(600)로서 고무 또는 합성수지의 추가토핑이 적용될 수 있다. 상기 고무재질로서는 비드코어(400)에 채워진 고무필러(440)와 동종재질의 고무인 것이 바람직하다. 고무 또는 합성수지의 토핑이 적용될 경우, 고무필러(440)와 동시에 프리큐어(precure) 공정이 적용될 수 있다. 원형단면채퍼(600)로 적용된 고무와 고무필러(440)의 재질이 동일할 경우 동시에 프리큐어공정이 적용되면서 번들(500)의 유니포미티(uniformity)의 향상을 기대할 수 있다. 원형단면채퍼(600)로서의 토핑재질로서 별도의 합성수지 등이 적용되는 경우 고무필러(440)의 프리큐어공정 이후에 원형단면채퍼(600)의 2차 프리큐어 공정을 적용할 수도 있다. 이러한 공정은 번들(500)의 내구성을 크게 증진시켜주게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 트레드
200: 사이드월
300: 비드부
400: 비드코어
410: 횡단부
420, 430: 측벽부
500: 번들
600: 원형단면채퍼
700: 카카스
800: 채퍼

Claims (7)

1. 트레드(100)와, 사이드월(200) 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서,
   상기 비드부(300)의 비드코어(400)는 단면의 형상이 중앙의 횡단부(410)와,
   상기 횡단부(410)의 양측에 설치되는 측벽부(420, 430)를 포함하는 'H' 형상이며,
   상기 비드코어(400)의 각 측벽부(420, 430)의 외벽은 상기 횡단부(410)의 길이(w)를 지름으로 하는 원의 곡률을 가지며,
   상기 비드부(300)는 상기 비드코어(400)에 고무필러(440)를 채운 번들(500)과,
   상기 번들(500)의 외면을 감싸는 원형단면채퍼(600)를 포함하며,
   상기 고무필러(440)는 상기 번들(500)의 단면상 횡단부(410)를 기준으로 대칭되게 한 쌍으로 배치되며,
   한 쌍의 고무필러(440) 중 어느 하나는 상기 번들(500)의 단면상 횡단부(410), 횡단부(410)로부터 상측으로 연장된 측벽부(420, 430) 및 원형단면채퍼(600)에 접촉되고, 한 쌍의 고무필러(440) 중 다른 하나는 상기 번들(500)의 단면상 횡단부(410), 횡단부(410)로부터 하측으로 연장된 측벽부(420, 430) 및 원형단면채퍼(600)에 접촉되는 공기입 타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 비드코어(400)는 스테인레스강 또는 탄소강의 재질로 주조(鑄造)로 제조된 것임을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 고무필러(440)는 비드코어(400)에 채워진 뒤 프리큐어(precure)된 것임을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 비드코어(400)에 고무필러(440)가 채워진 번들(500)의 단면은 비드코어(400)의 횡단부(410)의 길이(w)를 지름으로 하는 원형인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
7. 삭제

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