KR102194790B1 - 에이치 빔 형상 비드 와이어 적층 비드 코어 적용 중하중용 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비드 와어이들의 결합력을 향상시켜 내구성을 향상시키면서도, 단면적을 감소시켜 경량화 시키고, 타이어에 적용되는 종력, 횡력 또는 비틀림 등의 외력에 대한 변형이 최소화된 구조를 가지도록 하기 위해, 트레드부(100)와, 사이드월부(200) 및 비드부(P)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 비드부(P)의 상기 비드 코어(1)는 단면이 웨브(1b)와 양단부의 플랜지(1c)를 구비한 에이치 빔의 단면 형상을 가지는 비드 와이어(1a)들이 끼움 결합되어 적층 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

Description

에이치 빔 형상 비드 와이어 적층 비드 코어 적용 중하중용 공기입 타이어{H BEAM SHAPE BEAD WIRE FILED BEAD CORE APPLIED HEAVY LOAD PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 중하중용 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 에이치 빔 형상 비드 와이어 적층 비드 코어 적용 중하중용 공기입 타이어 에 관한 것이다.

공기입 래디얼 타이어에 있어서 비드(bead)부는 타이어가 림(rim)과 접촉하고 있는 부위로서, 타이어를 림에 고정시켜주며 타이어에 부가된 하중을 지지하고 제동 시 토크를 전달하는 역할을 한다. 기존의 비드부는 중심에 설치된 단면이 원형인 다수의 비드 와이어로 구성된 비드 코어와 비드 코어의 주위를 감싼 경질의 고무와 합성인장 고무로 구성되어 있다. 이러한 비드 코어는 림과 취부될 수 있도록 뼈대 역할을 하며, 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 수행한다. 이와 같이, 비드 코어는 주행 중의 대부분의 하중을 지탱해야 할 뿐 아니라 타이어 구조 내부에서는 많은 반제품들이 집중되어 있는 비드부의 중심축 역할을 하기 때문에 외부의 종력, 횡력, 비틀림 등의 힘이 인가되며, 이에 따라, 종래기술의 비드 코어의 경우, 외부에서 가해지는 힘에 의해 적층된 구조가 무너지는 문제가 발생하였다. 도 1은 종래기술의 비드 코어가 외력에 의해 무너지는 것을 나타내는 사진이다.

또한, 중하중 공기입 타이어는, 일본, 유럽의 라벨링 제도나 북미의 스마트 웨이(smart way) 규제에 보여지는 바와 같이 환경에의 부하 저감이 중요시되고 있고, 특히 구름 저항성을 작게 하여 연비 성능을 향상하는 것이 요구되고 있다.

이에 따라, 타이어의 내구성을 유지하면서 경량화를 가능하게 하기 위해, 일본 공개특허 제2014-184932호는 일면에는 요입부가 형성되고 타면에는 돌출부가 형성된 단부 형상으로 돌출부가 요입부에 삽입되어 적층되는 비드 와이어를 개시하며, 일본 공개특허 제2017-094960호는 단면이 다각형 형상을 가지는 비드 와이어를 적층하여 형성된 공기입 타이어를 개시한다.

그러나 일본 공개특허 제2014-184932호는 비드 와이어 형상에 따라 발생된 공극을 고무로 채워야 한다고 제안하고 있으나 현실적으로 작은 영역의 공극을 고무로 채우는 방법을 제시하지 못하며, 경량화에 따른 비드부 내구성 저하를 막는 원리에 대해서 구체적으로 설명하지 못하고 있고, 단지 비드 와이어 아래 부분 홈 부위에 다른 비드 와이어의 머리 부분이 끼워짐으로써 비틀림 강성이 높아진다고 하나, 인접된 비드 와이어 사이에서는 결속력이 작용하지 않아 외력에 의한 무너짐을 방지할 수 없는 문제점을 가진다.

그리고 일본 공개특허 제2017-094960호의 공기입 타이어는 비드 와이어간 접촉하지 않은 변에 의해 형성된 공간에 고무가 충진 되어야 한다고 하나, 이를 효과적으로 충진할 수 있는 방법을 제시하지 못하고 있어 실제 구현이 용이하지 않으며, 와이어가 없는 부분에 의한 강성 저하에 대한 대안을 제시하지 못하고 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1198988호에서는 카카스 절상을 감소시키고, 이 카카스 끝단의 변형 에너지를 최소화시키어 타이어 비드부의 사고를 감소시킬 수 있도록 하기 위해서, 비 대칭형 비드코어를 적용하는 것을 제시하고 있으나, 종래기술들의 경우, 외력에 무너지지 않는 안정적 구조를 가지는 비대칭형 비드코어를 적층할 수 없는 문제점을 가진다.

일본 공개특허 제2014-184932호 일본 공개특허 제2017-094960호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비드 와어이들의 결합력을 향상시켜 내구성을 향상시키면서도, 단면적을 감소시켜 경량화 시키고, 타이어에 적용되는 종력, 횡력 또는 비틀림 등의 외력에 대한 변형이 최소화된 구조를 가지는 에이치 빔 형상 비드 와이어 적층 비드 코어 적용 중하중용 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

1 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.

상술한 본 발명의 기술적 과제의 달성을 위하여 본 발명의 일 실시예는, 트레드부(100)와, 사이드월부(200) 및 비드부(P)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 비드부(P)의 상기 비드 코어(1)는 단면이 웨브(1b)와 양단부의 플랜지(1c)를 구비한 에이치 빔의 단면 형상을 가지는 비드 와이어(1a)들이 끼움 결합되어 적층 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

상기 비드 코어(1)는, 상기 웨브(1b)의 길이(H)는 상기 플랜지(1c)의 두께(Tf)의 2배로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 비드 코어(1)는, 상기 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되도록 적층 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 비드 코어(1)는, 상기 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되도록 적층되는 것에 의해 기 설정된 비대칭 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 공기입 타이어는, 상기 트레드부(100)와 상기 사이드월부(200)의 내주면에 일체로 부착되며 사이드월부(200)의 양단부에서 상기 비드 코어(1)가 내측에 위치되도록 굽어지는 턴업헤드(3c)를 형성하는 카카스(3); 상기 카카스(3)의 상기 트레드부(100) 측에 적층되는 벨트층(4); 상기 카카스(3)의 턴업헤드(3c)를 감싸는 스틸체퍼(6); 및 상기 카카스(3)의 턴업 헤드(3c)의 외측면에 삽입되는 보강재(10)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재(10)의 휠 측의 비드필러 끝단(10b)은 상기 비드 코어(1)의 비드 코어 보강재 측 면(1d)의 범위 내에 위치되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재(10)는, 핸들링 강성 기여도를 고려하여 15 ℃ 내지 45 ℃ 범위 내에서 굽어지는 압연물인 것을 특징으로 한다.

상기 카카스(3)는, 상기 비드 코어(1)를 감싸도록 턴업된 후, 카카스 끝단(31)이 상기 비드 코어(1)의 비드 코어 보강재 측 면(1d)의 범위 내에 위치되는 것을 특징으로 한다.

상기 카카스(3)는 상기 카카스 끝단(31)을 포함하는 단부와 상기 보강재(10)가 5mm 내지 7 mm로 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 공기압 타이어는, 종래의 원형 단면을 갖는 비드 와이어의 단면 직경이 D이고, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 웨브(1b)를 가로지는 수직 방향의 높이가 D인 경우, 비드 코어(1)의 무게를 약 20% 경량화 시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예의 공기압 타이어는, 상기 비드 와이어(1a)의 y 축(도 5 참조) 방향(하중 방향) 단면 2차 모멘트가 약 40% 이상 이므로 그예 비례하여 굽힘 강성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 비드 와이어의 z 축(도 5 참조) 방향 단면 2차 모멘트의 손실은 비드 코어의 내구성을 손상시키게 되므로, 외력에 의해 비드 코어의 변형이 발생하여 비드 코어의 내구성을 저하시키게 되나, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)에 의해 적층 형성된 비드 코어(1)의 경우에는, 림이 취부된 상태에서 비드 코어(1)의 y축 방향 변형을 림의 플랜지 부위가 막게 되어, z 방향 단면 2차 모멘트의 손실이 비드 코어(1)의 내구성 저하에 영향을 주지 않게 되므로, 비드 와이어의 z 방향 단면 2차 모멘트의 손실에 의한 내구성 저하를 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 종래 기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어의 경우, 비드 와이어 사이의 체결 기능이 없기 때문에, 설계 의도된 비드 코어의 형태를 유지하는 기능을 가지지 않아, 큰 외력이 지속적으로 가해지는 경우에는 무너지는 문제가 있었으나, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)에 의해 적층 형성된 비드 코어(1)의 경우에는, 비드 와이어(1a)들 사이에 견고한 체결을 이루게 되므로, 다양한 단면을 가지는 비드 코어(1)의 적층이 가능하고, 비드 와이어(1a)의 체결 구조에 의해 외력에 의한 비드 코어(1)의 무너짐을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 비드 와이어(1a)는 에이치 빔(H-beam) 형상의 단면을 가지는 것에 의해, 웨브(1b)에 형성되는 홈에 다른 비드 와이어(1a)들의 플랜지(1c)를 밀착하여 삽입 결합시켜 적층하는 것에 비드 코어(1)를 형성하므로, 종래기술에서의 비드 와이어 적층 구조의 무너짐 방지를 위한 고무 인슐레이션 공정을 수행하지 않도록 하여, 타이어의 제조 비용 및 시간을 절감시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 에이치 빔 형상의 비드 와이어(1a)가 적층되어 형성되는 비드 코어(1)는, 비드 와이어(1a) 간 공간 발생을 원천적으로 차단하는 것에 의해, 종래 기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어에 의해 형성되는 비드 코어에서 비드 와이어 간 공간에 존재하는 공기가 타이어 거동 중 발생하는 비드부 부위의 열의 영향을 받아 열의 영향을 받아 팽창하는 문제를 해결하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 공기입 타이어는, 상기 의 비드필러/카카스/스틸보강재의 설계자유도를 높이는 것에 의해, 비드필러/카카스/스틸보강재의 끝단 이격 거리 확보를 용이하게 하여 보강재의 장착을 용이하게 하는 효과를 제공한다.

도 1은 종래기술의 비드 코어가 외력에 의해 무너지는 것을 나타내는 사진.
도 2은 본 발명의 실시예의 공기입 타이어 중 비드부(P)의 단면도.
도 3는 도 2의 비드부(P)의 확대 단면도.
도 4은 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 단면도.
도 5는 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어와 본 발명의 실시예의 H-빔 단면을 가지는 비드 와이어(1a)의 각 부위에 수치를 부여한 도면.
도 6는 비드 와이어(1a)의 비대칭 적층에 의해 형성된 비대칭 비드 코어(1)들의 실시예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 1 Ply 구조 타이어 비드부의 카카스와 스틸보강재 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2은 본 발명의 실시예의 공기입 타이어 중 비드부(P)의 단면도이고, 도 3는 도 2의 비드부(P)의 확대 단면도이며, 도 4은 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 단면도이다.

도 2과 같이, 본 발명의 실시예의 공기압 타이어는, 노면과 접촉하는 트레드부(100), 상기 트레드부(200)의 양측에서 숄더와 이너라이너(300)를 형성하며 연장되는 사이드월부(200), 상기 트레드부(100)와 상기 사이드월부(200)의 내주면에 일체로 부착되며 사이드월부(200)의 양단부에서 턴업헤드(3c)를 형성하는 카카스(3), 상기 카카스(3)의 상기 트레드부(100) 측에 적층되는 벨트층(4), 상기 턴업헤드(3c)의 내측에서 휠 측에 삽입되는 비드 코어(1)와 상기 비드 코어(1)의 상기 트레드부(100) 측면에 삽입되는 비드필러(2)와 상기 턴업헤드(3c)의 계면에 삽입되는 보강재(10)를 포함하는 비드부(P) 및 상기 카카스(3)의 턴업헤드(3c)를 감싸는 스틸체퍼(6)를 포함하고, 상기 비드 코어(1)는 단면이 에이치 빔의 단면 형상을 가지는 비드 와이어(1a)들이 끼움 결합되어 적층 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 비드 와이어(1a)는 스테인레스강 또는 탄소강의 재질로 주조(鑄造)로 제조된 것일 수 있다.

상기 비드 와이어(1a)는, 도 4과 같이, 단면 형상이 중앙을 지지하는 웨브(1b)와, 웨브(1b)의 양 단부에서 외부와 수직으로 양측으로 연장되는 한 쌍의 플랜지(1c)를 가지는 에이치 빔 형상을 가진다.

상술한 구성의 비드 와이어(1a)는, 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되도록 적층되는 것에 의해, 도 3의 확대도와 같이 비드 코어(1)를 형성하게 된다. 이 경우, 두 개의 플랜지(1c)들이 웨브(1b)을 형성하는 영역의 홈에 끼움 결합되는 것에 의해, 별도의 고무 인슐레이션을 수행하지 않게 되므로, 고무 인슐레이션 공정을 수행함이 없이 비드 코어(1)를 형성할 수 있게 된다.

종래 기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어의 경우, 비드 와이어 사이의 체결 기능이 없기 때문에, 설계 의도된 비드 코어의 형태를 유지하는 기능을 가지지 않아, 큰 외력이 지속적으로 가해지는 경우에는 무너지는 문제가 있었으나, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)에 의해 적층 형성된 비드 코어(1)의 경우에는, 비드 와이어(1a)들이 상술한 바와 같이, 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되는 것에 의해 견고한 체결을 이루게 되므로, 다양한 단면을 가지는 비드 코어(1)의 적층이 가능하고, 비드 와이어(1a)의 체결 구조에 의해 외력에 의한 비드 코어(1)의 무너짐을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 비드 와이어(1a)는 에이치 빔(H-beam) 형상의 단면을 가지는 것에 의해, 웨브(1b)에 형성되는 홈에 다른 비드 와이어(1a)들의 플랜지(1c)를 밀착하여 삽입 결합시켜 적층하는 것에 비드 코어(1)를 형성하므로, 종래기술에서의 비드 와이어 적층 구조의 무너짐 방지를 위한 고무 인슐레이션 공정을 수행하지 않도록 하여, 타이어의 제조 비용 및 시간을 절감시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 에이치 빔 형상의 비드 와이어(1a)가 적층되어 형성되는 비드 코어(1)는, 비드 와이어(1a) 간 공간 발생을 원천적으로 차단하는 것에 의해, 종래 기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어에 의해 형성되는 비드 코어에서 비드 와이어 간 공간에 존재하는 공기가 타이어 거동 중 발생하는 비드부 부위의 열의 영향을 받아 열의 영향을 받아 팽창하는 문제를 해결할 수 있도록 한다.

도 5는 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어와 본 발명의 실시예의 H-빔 단면을 가지는 비드 와이어(1a)의 각 부위에 수치를 부여한 도면이다.

도 5에서, D는 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어의 단면 직경이고, H는 본 발명의 실시예의 에이치 빔 형상의 비드 와이어(1a)의 웨브(1b) 의 길이, Tw는 웨브(1b)의 두께이고, Tf는 플랜지(1c)의 두께이다. 이때, 상기 플랜지(1c)이 상기 웨브(1b)의 양측 단부의 플랜지(1c)들의 사이 영역에 삽입되어 견고히 밀착될 수 있도록 상기 웨브(1b)의 길이(H)는 상기 플랜지(1c)의 두께의 2배가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 웨브(1b)의 길이(H)는 상기 플랜지(1c)의 두께의 2배보다 큰 경우에는, 인접된 비드 와이어(1b)의 플랜지(1c)은 고무 등의 충진재를 매개로 상기 웨브(1b)의 양측 단부의 플랜지(1c)들의 사이 영역에 삽입되어 고정될 수 있다.

상술한 구성의 종래기술의 단면 직경이 D인 원형 단면을 가지는 비드 와이어와, 본 발명의 실시예의 수직 방향(z 방향)의 높이가 D인 비드 와이어(1a)의 단면넓이, 단면 2차 모멘트 및 단면계수는 다음의 [표 1] 및 [표 2]와 같이 계산될 수있다.

구체적으로, [표 1]은 도 5의 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어(a)와 본 발명의 실시예의 H-빔 단면을 가지는 비드 와이어(1a)(b)의 단면넓이, 단면 2차 모멘트 및 단면계수의 수식을 나타내는 표이고, [표 2]는 도 5의 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어(a)와 본 발명의 실시예의 H-빔 단면을 가지는 비드 와이어(1a)(b)의 단면넓이, 단면 2차 모멘트 및 단면계수를 나타내는 표이다.

[표 1] 및 [표 2]에서와 같이, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 경우, 웨브(1b)의 측면에 형성되는 홈에 다른 비드 와이어(1a)들의 플랜지(1c)가 서로 밀착되어 삽입되는 끼움 결합에 의해 비드 코어(1)를 형성하게 되므로, 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어들의 적층 고정을 위한 고무 인슐레이션을 수행하지 않도록 하며, 단면적 또한 감소되는 것에 의해 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어에 비해 약 20 %의 경량화를 달성한다.

또한, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 경우, y축 방향(하중 방향)의 단면 2차 모멘트(Izy)가 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어의 y축 방향의 단면 2차 모멘트(Ioy)의 400% 이상이 되므로, 그에 비례하여 굽힘 강성이 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드와이에 비해 현저히 증가된다.

또한, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 경우 z 축 방향 단면 2차 모멘트의 손실은 비드 코어의 내구성을 손상시키게 되므로, 외력에 의해 비드 코어의 변형이 발생하여 비드 코어의 내구성을 저하시키게 되나, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)에 의해 적층 형성된 비드 코어(1)의 경우에는, 림이 취부된 상태에서 비드 코어(1)의 y축 방향 변형을 림의 플랜지 부위가 막게 되어, z 방향 단면 2차 모멘트의 손실이 비드 코어(1)의 내구성 저하에 영향을 주지 않게 되므로, 비드 와이어의 z 방향 단면 2차 모멘트의 손실에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있도록 한다.

도 6는 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)의 비대칭 적층에 의해 형성된 비대칭 비드 코어(1)들의 실시예를 나타내는 도면이다.

상술한 기술적 특징을 가지는 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)는, 비드 와이어(1a)들이 상술한 바와 같이, 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되는 것에 의해 비드 코어(1)를 형성하게 되므로, 도 7의 (a) 및 (b)와 같이, 다양한 형상의 비드 코어(1)를 제작할 수 있도록 한다. 즉, 종래기술의 원형 단면을 가지는 비드 와이어를 이용하여 비드 코어를 제작하는 경우에는, 무너짐 등의 원인에 의해 비드 코어의 형상에 제한이 있었으나, 본 발명의 실시예의 비드 와이어(1a)는, 다양한 구조적 장점을 가지도록 다양한 형상을 가지는 비드 코어(1)의 설계 및 제작을 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 1 Ply 구조 타이어 비드부의 카카스와 보강재의 결합 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

상술한 구성의 본 발명의 실시예의 보강재를 구비한 타이어는, 도 7과 같이, 1 ply 구조를 가질 수 있다.

이때, 상기 카카스(3)는, 상기 비드 코어(1)를 감싸도록 턴업된 후, 카카스 끝단(31)이 상기 비드 코어(1)의 비드 코어 보강재 측 면(1d)의 범위 내에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카카스(3)는 상기 카카스 끝단(31)을 포함하는 단부와 상기 보강재(10)가 5mm 내지 7 mm로 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재(10)는 핸들링 강성 기여도를 고려하여 15 ℃ 내지 45 ℃ 범위 내에서 굽어지는 스틸 와이어들로 구성되는 압연물, 탄소소재 또는 플라스틱 등일 수 있다.

-실험 1

사이즈 225/45R17을 가지는 것으로서, 종래기술의 1 ply 공기압 타이어(1번 모델(M1), 종래기술의 스틸 보강재(SRFM)이 삽입된 1 ply 공기압 타이어(2번 모델(M2)) 및 본 발명의 실시예에 따르는 카카스 턴업헤드 구조 및 보강재 구조를 가지는 1 ply 공기압 타이어(3번 모델(M3))를 제작한 후, 스트레인 에너지밀도(SED: Strain Energy Density), 타이이의 수직방향 강성(KV), 회전방향 강성(KD)을 측정하였다.

표 3은 일반적인 1ply 타이어(225/45R17)(1번 모델(M1))의 특성/성능 측정표이고, 표 4는 카카스 계면상에 SRFM을 보강한 일반적인 1ply 공기압 타이어(225/45R17)(2번 모델(M2))의 특성/성능 해석결과 표이며, 표 5는 본 발명의 실시예에 따른 카카스 턴업헤드 구조와 SRFM이 적용된 1ply 공기압 타이어(225/45R17)(3번 모델(M3))의 특성/성능 해석결과 표이다.

[표 3] 내지 [표 5]와 같이, 보강재를 구비하지 않은 1 ply 구조의 공기압 타이어인 2번 모델의 경우 종래기술의 설명에서와 같이, 비드필러의 상부 영역인 C영역을 과보강하는 것으로서 전체 타이어 중량이 불필요하게 증가시키며, 회전저항 성능의 트레이드 오프(trade off)되는 문제가 있으며, 적용되는 경우에도 공기압 타이어의 중량이 증가하여 회전저항이 증가하는 것으로 나타났다.

본 발명의 실시예에 따르는, 카카스 턴업 헤드 구조 및 보강재 구조를 가지는 보강재를 구비한 공기압 타이어인 3번 모델의 경우, 중량 및 회전저항이 최소화되는 가운데 내구성(SED)이 향상되는 것으로서, 이는 승차감(KV, 수직방향 강성)과 트랙션(traction)(KD, 회전방향 강성)이 향상되는 결과를 보였으며, 회전저항 성능, 내구성, 승차감 및 트랙션을 향상시키는 보강재를 가지는 공기압 타이어를 제조할 수 있도록 하는 것으로 나타났다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 트레드부
200: 사이드월부
300: 이너라이너
P: 비드부
1 : 비드코아(Bead core)
1a: 비드 와이어
1b: 웨브(web)
1c: 플랜지
1d: 비드코아 보강재측 면
2: 비드필러
2a: 비드필러 끝단
3: 카카스(Carcass),
3c: 턴업헤드
31: 카카스 끝단
4: 벨트층
6 : 스틸체퍼
7 : 비드 토이(Bead toe)부
10: 보강부재(Reinforcement Material)
10a: 보강재 트레드부 측 끝단

Claims (9)

1. 트레드부(100)와, 사이드월부(200) 및 비드부(P)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서,
   상기 비드부(P)의 비드 코어(1)는 단면이 웨브(1b)와 양단부의 플랜지(1c)를 구비한 에이치 빔의 단면 형상을 가지는 비드 와이어(1a)들이 끼움 결합되어 적층 구성되고,
   상기 공기입 타이어는,
   상기 트레드부(100)와 상기 사이드월부(200)의 내주면에 일체로 부착되며 사이드월부(200)의 양단부에서 상기 비드 코어(1)가 내측에 위치되도록 굽어지는 턴업헤드(3c)를 형성하는 카카스(3);
   상기 카카스(3)의 상기 트레드부(100) 측에 적층되는 벨트층(4);
   상기 카카스(3)의 턴업헤드(3c)를 감싸는 스틸체퍼(6); 및
   상기 카카스(3)의 턴업 헤드(3c)의 외측면에 삽입되는 보강재(10)를 더 포함하며,
   상기 카카스(3)는,
   상기 비드 코어(1)를 감싸도록 턴업된 후, 카카스 끝단(31)이 상기 비드 코어(1)측 면(1d)의 범위 내에 위치되고,
   상기 카카스(3)는,
   상기 카카스 끝단(31)을 포함하는 단부와 상기 보강재(10)가 5mm 내지 7 mm로 중첩되도록 구성되며,
   상기 웨브(1b)의 두께(Tw)는 상기 플랜지(1c)의 두께(Tf)와 동일하고,
   상기 웨브(1b)의 길이(H)는 상기 플랜지(1c)의 두께(Tf)의 2배로 구성되며,
   상기 비드 코어(1)는,
   상기 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되도록 적층 형성되고,
   상기 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 충전재를 매개로 웨브(1b)의 양측 단부의 플랜지(1c)들의 사이 영역에 삽입되어 고정됨에 따라 마모를 최소화시키며,
   상기 비드 코어(1)는 상기 비드 와이어의 z축 방향으로의 단면 2차 모멘트의 손실에 의한 내구성 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
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4. 제 1항에 있어서, 상기 비드 코어(1)는,
   상기 비드 와이어(1a)의 상기 플랜지(1c)들 사이 영역에 다른 두 개의 비드 와이어(1a)의 플랜지(1c)가 밀착 삽입되도록 적층된 후 기 설정된 형상의 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
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6. 제 1항에 있어서, 상기 보강재(10)의 휠 측의 비드필러 끝단(10b)은,
   상기 비드 코어(1)의 비드 코어측 면(1d)의 범위 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
7. 제 1항에 있어서, 상기 보강재(10)는,
   핸들링 강성 기여도를 고려하여 15 ℃ 내지 45 ℃ 범위 내에서 굽어지는 압연물인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
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