KR102055819B1 - 내구성이 향상된 중하중용 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성이 향상된 중하중용 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 내구성이 향상된 중하중용 타이어는 주행 도로면과 맞닿는 트레드부와 상기 트레드부에서 숄더부로 거쳐 주행시 굴곡운동을 하며 차량의 주행안정성을 부여하는 사이드월부와, 차량 휠의 림에 지지되어 차량의 하중을 타이어 전체로 분산시키는 비드부와 상기 트레드부, 숄더부, 사이들월부, 비드부를 이루는 골격으로서의 역할을 수행하며 비드부의 비드번들을 감싸며 사이드월부로 턴업하는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 턴업된 카카스플라이 단부의 하부에 이르도록 카카스플라이에 덧대어져 비드번들을 감싸며 턴업된 스틸체퍼의 단부가 배치되고, 상기 카카스플라이 단부와 스틸체퍼 단부와의 사이에 체퍼쿠션을 개재시키며 나일론체퍼는 상기 단부를 감싸는 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하여 비드부의 내구성이 향상시킬 수 있다.

Description

내구성이 향상된 중하중용 타이어{Heavy duty tire with improved endurance}

본 발명은 내구성이 향상된 중하중용 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하여 비드부의 내구성이 향상시키는 내구성이 향상된 중하중용 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 6에 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.

이를 종래 대한민국등록특허공보 제1723745호를 참조하여 도 6을 기초로 보면, 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 형성되고, 여기서 상기 카카스플라이(60)는 단일 구조의 카카스플라이가 적용될 수도 있으나, 2개 이상의 카카스플라이가 적용된 2중 플라이 구조로 이루어지기도 한다.

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.

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.

또한, 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 발생하기도 한다.

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.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하여 비드부의 내구성이 향상시키는 내구성이 향상된 중하중용 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 주행 도로면과 맞닿는 트레드부와 상기 트레드부에서 숄더부로 거쳐 주행시 굴곡운동을 하며 차량의 주행안정성을 부여하는 사이드월부와, 차량 휠의 림에 지지되어 차량의 하중을 타이어 전체로 분산시키는 비드부와 상기 트레드부, 숄더부, 사이들월부, 비드부를 이루는 골격으로서의 역할을 수행하며 비드부의 비드번들을 감싸며 사이드월부로 턴업하는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 턴업된 카카스플라이 단부의 하부에 이르도록 카카스플라이에 덧대어져 비드번들을 감싸며 턴업된 스틸체퍼의 단부가 배치되고, 상기 카카스플라이 단부와 스틸체퍼 단부와의 사이에 체퍼쿠션을 개재시키며 나일론체퍼는 상기 단부를 감싸는 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 중하중용 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 카카스플라이 단부와 나일론체퍼 단부가 맞닿는 부분에 단차보상부를 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 스틸체퍼 단부를 감싸도록 제2절곡부를 구비한 제2나일론체퍼를 더 구비하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 스틸체퍼 단부와 제2나일론체퍼 단부가 맞닿는 부분에 제2단차보상부를 구비하는 것일 수 있다.

본 발명에 의하면, 비드부를 보강하여 외력이나 공기압에 의한 비드부 변형을 최소화하고 응력을 분산시켜 발열 세퍼레이션을 방지하여 비드부의 내구성이 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 상부단면도를 보여주는 그림이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ로 표시한 부분을 확대한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 단차보상부를 자세하게 나타낸 그림이고,
도 4는 본 발명에 따른 제2나일론체퍼의 절곡부를 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 제2단차보상부를 확대하여 단면적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 종래 타이어의 상부 단면도이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 도면에 표시된 도면번호는 특별하게 다른 이유가 없는 한 동일한 도면번호로 표기하며, 해당 설명도 중복되는 부분에서 생략할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 상부단면도를 보여주는 그림이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ로 표시한 부분을 확대한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 단차보상부를 자세하게 나타낸 그림이고, 도 4는 본 발명에 따른 제2나일론체퍼의 절곡부를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 제2단차보상부를 확대하여 단면적으로 나타낸 도면인데, 이를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따르는 내구성이 향상된 중하중용 타이어(1000)는 주행 도로면과 맞닿는 트레드부(100)와 상기 트레드부에서 숄더부(200)로 거쳐 주행시 굴곡운동을 하며 차량의 주행안정성을 부여하는 사이드월부(300)와, 차량 휠의 림에 지지되어 차량의 하중을 타이어 전체로 분산시키는 비드부(400)와 상기 트레드부, 숄더부, 사이들월부, 비드부를 이루는 골격으로서의 역할을 수행하며 비드부의 비드번들(410)을 감싸며 사이드월부로 턴업하는 카카스플라이(500)를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 턴업된 카카스플라이 단부(510)의 하부에 이르도록 카카스플라이(500)에 덧대어져 비드번들(410)을 감싸며 턴업된 스틸체퍼의 단부(610)가 배치되고, 상기 카카스플라이 단부와 스틸체퍼 단부와의 사이에 체퍼쿠션(700)이 개재시키며 나일론체퍼(800)가 양 단부(510, 610)를 감싸는 것을 특징으로 한다.

상기 타이어(1000)는 트레드부(100)의 하부로 복수개의 벨트층(110)을 적층할 수 있고, 그 하부로 카카스플라이(500)를 타이어의 골격으로 배치하여 타이어 전체 형상을 구성할 수 있다.

상기 카카스플라이(500)의 내면으로 종래와 같이, 인너라이너(미도시), 백업라이너(미도시)를 배치하여 타이어 내부에 주입된 내부공기의 외부 누출을 방지할 수도 있다.

또한, 상기 카카스플라이(500)는 비드번들(410)을 감싸며 사이드월부(300)을 향하여 턴업하여 끝단에 해당하는 단부(510)가 비드부의 에이펙스(420)의 저부에 위치할 수 있다.

이러한 카카스플라이(500)의 하면에는 스틸체퍼(600)가 덧대어져 있고, 상기 스틸체퍼는 비드번들(410)을 감싸며 턴업되어 그 단부(610)가 카카스플라이 단부(510)의 하부에 이르도록 배치될 수 있다.

아울러, 상기 나일론체퍼(800)가 스틸체퍼의 하면에서 비드번들을 감싸며 턴업되어 그 단부(810)가 상기 카카스플라이 단부(510)와 스틸체퍼의 단부(610)를 덮으며 절곡된 절곡부(b)를 형성하되, 상기 절곡부의 내부에는 체퍼쿠션(700)이 내입되어 카카스플라이 단부(510)와 스틸체퍼 단부(610)와의 사이로 개재될 수 있다.

이에 의하여 차량 주행시 비드부에서 발생하는 차량 하중에 의한 외력이 카카스플라이, 스틸체퍼에 집중되어 발생하는 세퍼레이션 분리 불량을 방지하게 되는데, 즉 외력의 일부가 체퍼쿠션, 나일론체퍼로 분산되어 내구성 저하를 방지할 수 있다.

여기서, 상기 나일론체퍼의 절곡부(b)를 이루는 나일론체퍼 단부(810)로 인하여 에이펙스(420)과 카카스플라이 단부와의 사이에 단차(t)가 생겨서 또 다른 응력이 발생되어 불이익할 수 있으므로, 상기 단차를 해소할 수 있도록 카카스플라이 단부(510)과 나일론체퍼 단부(810)가 맞닿는 부분에 단차보상부(510')를 구비할 수 있다.

상기 단차보상부(510')는 카카스플라이 단부(510)의 두께(T)보다 얇은 보상두께(t')를 구비할 수 있고, 카카스플라이 단부의 두께와 보상두께의 차이(T-t')에 해당하는 두께로 나일론체퍼 단부(810)를 구비하여 나일론체퍼 단부와 에이펙스와의 사이에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

상기 카카스플라이 단부의 두께와 보상두께의 차이(T-t')에 해당하는 두께로 구비되는 나일론체퍼 단부 자체가 얇게 구비되어도 동일한 효과를 가질 수 있으므로, 나일론체퍼 단부 자체의 두께를 얇게 하고 보상두께를 두껍게 조절할 수 있다.

한편, 상기 스틸체퍼(600) 단부(610)는 카카스플라이와 체퍼쿠션을 개재시켜 외력에 의한 응력을 체퍼쿠션을 통하여 분산시키고 있으나, 나일론체퍼와 맞닿는 부분으로 외력 일부가 직접 분산되므로 열발생이 집중될 수 있어, 이를 제2나일론체퍼(900)의 제2절곡부(b')를 두어, 해소할 수 있다.

즉, 상기 제2절곡부(b')는 나일론체퍼(800)의 내면으로 구비된 제2나일론체퍼(900) 단부(910)가 스틸체퍼의 단부(610)를 덮으며 절곡된 영역이며, 그 외부로 체퍼쿠션(700)이 밀착될 수 있다.

이에 의하여 차량 주행시 비드부에서 발생하는 차량 하중에 의한 외력이 스틸체퍼와 나일론체퍼와 맞닿는 부분으로 집중되는 것을 제2절곡부, 체퍼쿠션으로 분산시킬 수 있다.

또한, 상기 제2나일론체퍼의 제2절곡부(b')를 이루는 제2나일론체퍼 단부(910)로 인하여 체퍼쿠션(700)과 스틸체퍼 단부(610)와의 사이에 제2단차(t_s)가 생겨서 또 다른 응력이 발생되어 불이익할 수 있으므로, 상기 제2단차를 해소할 수 있도록 스틸체퍼 단부(610)과 제2나일론체퍼 단부(910)가 맞닿는 부분에 제2단차보상부(610')를 구비할 수 있다.

상기 제2단차보상부(610')는 스틸체퍼 단부(610)의 두께(Tc)보다 얇은 제2보상두께(t_c')를 구비할 수 있고, 스틸체퍼 단부의 두께와 제2보상두께의 차이(Tc-t_c')에 해당하는 두께로 제2나일론체퍼 단부(910)를 구비하여 스틸체퍼 단부와 나일론체퍼와의 사이에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

상기 스틸체퍼 단부의 두께와 제2보상두께의 차이(Tc-t_c')에 해당하는 두께로 구비되는 제2나일론체퍼 단부(910) 자체가 얇게 구비되어도 동일한 효과를 가질 수 있는데, 이 경우가 스틸체퍼 단부의 두께를 조절하는 것보다 제2나일론체퍼 단부 자체의 두께를 조절하는 것이 용이한 점에서 제조공정상 유익할 수 있다.

또한, 상기 나일론체퍼와 제2나일론체퍼는 별개의 층으로 밀착시켜 배치될 수 있으나, 하나의 나일론체퍼몸체를 구비하여 절곡부, 제2절곡부를 이루는 지점에서 분기되도록 구비될 수 있으며, 이 경우가 나일론체퍼들(800, 900)간 밀착된 계면에서 응력에 의한 불량을 근본적으로 차단할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

트레드부 100, 복수개 벨트층 110,
숄더부 200, 사이드월부 300,
비드부 400, 비드번들 410,
에이펙스 420, 카카스플라이 500,
카카스플라이 단부 510, 단차보상부 510',
스틸체퍼 600, 스틸체퍼의 단부 610,
제2단차보상부 610', 체퍼쿠션 700,
나일론체퍼 800, 나일론체퍼 단부 810,
제2나일론체퍼 900, 제2나일론체퍼 단부 910,
타이어 1000,
절곡부 b, 제2절곡부 b'
단차 t, 제2단차 t_s,
보상두께 t' 제2보상두께t_c',
카카스플라이 단부의 두께 T,
스틸체퍼 단부의 두께 Tc

Claims (4)

1. 주행 도로면과 맞닿는 트레드부와 상기 트레드부에서 숄더부로 거쳐 주행시 굴곡운동을 하며 차량의 주행안정성을 부여하는 사이드월부와, 차량 휠의 림에 지지되어 차량의 하중을 타이어 전체로 분산시키는 비드부와 상기 트레드부, 숄더부, 사이들월부, 비드부를 이루는 골격으로서의 역할을 수행하며 비드부의 비드번들을 감싸며 사이드월부로 턴업하는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서,
   상기 턴업된 카카스플라이 단부의 하부에 이르도록 카카스플라이에 덧대어져 비드번들을 감싸며 턴업된 스틸체퍼의 단부가 배치되고, 상기 카카스플라이 단부와 스틸체퍼 단부와의 사이에 체퍼쿠션을 개재시키며 나일론체퍼는 상기 단부를 감싸는 절곡부를 포함하고,
   상기 스틸체퍼 단부를 감싸도록 제2절곡부를 구비한 제2나일론체퍼를 더 구비하고, 나일론체퍼와 제2나일론체퍼는 하나의 나일론체퍼몸체를 구비하여, 절곡부 및 제2절곡부를 이루는 지점에서 분기되도록 구비하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 중하중용 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 카카스플라이 단부와 나일론체퍼 단부가 맞닿는 부분에 단차보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 중하중용 타이어.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스틸체퍼 단부와 제2나일론체퍼 단부가 맞닿는 부분에 제2단차보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 중하중용 타이어.

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