KR20010034045A - 원주 방향 강화 요소를 구비한 타이어 비이드 - Google Patents

Abstract

각 비이드 B 내에서 두 개의 비이드 와이어(11, 12)들에 장착되어 전환부(20)를 형성한 적어도 하나의 반경방향 카카스 강화재(2)를 포함하는 타이어는, 자오면에서 볼 때, 원주방향 강화 요소로 구성되어 있는 적어도 하나의 플라이(61)로 형성된 부가 강화 아마츄어(6)가 비이드 B의 영역에서 카카스 강화재(2)를 따라 내부에 대해 적어도 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

원주 방향 강화 요소를 구비한 타이어 비이드{Tyre bead with circumferential reinforcing elements}

일반적으로, 상술한 타입의 타이어는 금속 케이블로 구성되어 있는 적어도 하나의 플라이(ply)로 형성되며, 각 비이드에서 비이드 와이어에 장착되어 전환부(upturn)를 형성하는 카카스 강화재를 포함한다. 이 카카스 강화재는 크라운 강화재에 의해 반경방향으로 둘러싸이며, 금속 케이블로 구성되고 하나의 플라이와 다음 플라이가 원주방향을 따라 10^o내지 45^o의 각도로 교차하는 적어도 두 개의 플라이들로 구성된다. 일반적으로, 카카스 강화재의 전환부는, 원주방향에 대해 보통 10^o내지 30^o의 작은 각도로 방향 설정되어 있는 금속 케이블로 형성된 적어도 하나의 비이드 강화 플라이에 의해 강화된다.

일반적으로, 비이드 강화 플라이는 카카스 강화재의 전환부를 따라 축방향으로 바깥쪽에 위치하며 카카스 강화재의 전환부의 반경방향 상단부의 위쪽이나 아래쪽에 위치한 반경방향 상단부를 구비한다. 이러한 강화 플라이의 반경방향 하단부로서는, 일반적으로, 회전축과 평행하고 카카스 강화재의 고정 비이드 와이어의 자오면 무게중심을 거의 통과하는 직선 아래쪽에 위치한다.

공지된 해결책들은 카카스 강화재의 전환부를 구성하는 케이블의 퇴화를 피하며, 상기 전환부의 단부와, 비이드를 둘러싸면서 림과 연결된 외부 고무층에 가해지는 반경방향 및 원주방향 변형을 최소화하고자 하는 것이다.

발전이 진행됨에 따라, 그리고 주행 방식이 트레드 마모와 무관하다는 사실에 따라, "중장비 차랑" 타이어의 수명뿐만 아니라 비이드의 내구성도 개선시킬 필요가 있게 되었다. 상기 개선은 카카스 강화재의 전환부의 단부와 비이드 강화 플라이의 반경방향 외단부의 높이에서 고무층의 퇴화에 집중되어야 한다. 더 구체적으로, 장거리 주행에 사용되는 타이어의 경우에, 주행동안 장착림이 도달하는 온도로 인하여, 보통 비이드에서 고온이 발생하며, 그 후 림과 접촉하는 고무 혼합물은 강성이 감소하게 되어 대체로 낮은 산화를 겪게 되므로, 하나 이상의 비이드 강화 플라이의 존재에도 불구하고 내부 팽창 압력의 작용 하에서 카카스 강화재가 비이드 와이어 주위로부터 풀리게 되는 매우 주목할 만한 경향이 나타난다. 그 후, 플라이들의 모든 단부에서 비이드 와이어의 움직임과 전단 변형이 발생하여 비이드를 파손시키게 된다. 또한, 상기 개선은 주로 퇴화에 관련한 두 번째 가능성에 집중되어야 한다.

미국특허 제 3, 301,303 호에서는, 고하중 지지 타이어의 비이드 영역의 내구성을 향상시키기 위하여, 실질적으로 축방향으로 인접한 두 개의 비이드 와이어 주위에서 정확한 자취 내에 감겨져 있는 카카스 강화재를 청구하고 있는 데, 여기서 카카스 강화재는, 먼저 축방향 전환부 비이드 와이어를 중심으로 전환되어 반경방향 바깥쪽에서 안쪽으로, 그 후 축방향 안쪽에서 바깥쪽으로 통과하고, 그 후 축방향 바깥쪽에 배치된 제 2 비이드 와이어의 반경방향 아래쪽으로 통과하여 상기 제 2 비이드 와이어 주위로 감아 올리며, 반경방향 안쪽으로부터 바깥쪽으로 통과한 후에 축방향 바깥쪽에서 안쪽으로 통과하여 제 1 비이드의 반경방향 아래쪽으로 귀환하고 카카스 플라이의 축방향 외부면을 따라 배치되도록 상기 비이드 와이어 주위를 감아 올리는 전환부를 형성함으로써 장착된다.

작동 림 상에 장착되어 권장 압력까지 팽창된 래디얼 타이어의 카카스 강화재는, 한쪽 측벽 내에서, 첫째, 크라운 강화재의 자오선 프로파일과 연결되는 영역 근처와, 둘째, 비이드와 연결되는 영역 사이에서 규칙적으로 볼록한 자오선 프로파일을 갖는다. 특히, 카카스 강화재가 비이드 강화 플라이의 영향을 받는 곳의 반경으로부터 시작하여, 상기 강화재는, 비이드 내에서, 실질적으로 직선 형태나 측벽의 곡률에 대하여 반경방향으로 감겨진 형태 중 어느 한 쪽의 자오선 프로파일을 가지며, 다시 말해서 카카스 강화재의 전환부를 따라 배치된 비이드 강화 플라이의 반경방향 상단부의 높이에서 거의 반경방향으로 위치한 굴곡점으로부터 시작하여 림 플랜지의 곡률에 실질적으로 평행한 프로파일을 갖는다.

비이드의 영역에서 굴곡점을 갖는 자오선 프로파일을 갖는 비이드 내에서 두 개의 비이드 와이어들이 협동하는 식의 배치는 가열된 림 상에 장착되어 주행하는 경우에 비이드의 내구성을 상당하게 개선시키지만, 그러나 지지된 하중이 권장 하중보다 더 커지거나 팽창 압력이 권장 압력보다 더 낮아지는 경우의 주행에서는 불충분하게 되며, 더 구체적으로 타이어의 최대 축방향 폭 S에 대한 림 상의 높이 H의 비율이 0.8 보다 작아지는 경우에 불충분하게 된다.

비이드 내에서 곡률 변화 영역 내에 존재하는 카카스 강화재의 자오선 프로파일은 적어도 하나의 비이드 강화 아마츄어에 의해 강화될 필요가 있다는 것이 본 출원인의 연구를 통하여 발견되었다.

본 발명은 고하중을 지지할 수 있는 반경방향 카카스 강화재(carcass reinforcement)를 구비한 타이어에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 예를 들면 화물 자동차, 도로용 트랙터, 버스, 트레일러 등과 같은 차량에 장착되는 중장비 차량 타입의 타이어에 관한 것이며, 더욱 더 구체적으로, 상기 타이어의 비이드(bead)를 위한 것으로서 새로운 강화 구조물에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술로부터 공지된 타이어 구조물을 도시한 다이어그램.

도 2는 정상적인 형태의 본 발명에 따른 비이드의 제 1 변형예를 도시한 확대 다이어그램.

도 3은 편복 비이드 와이어로 구성되며 가늘게 형성된 본 발명에 따른 비이드의 제 2 변형예를 도시한 다이어그램.

도 4는 3개의 부품들로 구성된 카카스 강화재를 구비한 본 발명의 변형예를 도시한 다이어그램.

타이어 비이드의 내구성을 개선하기 위해, 이 타이어는 고하중 지지 차량에 장착될 목적으로, 0.8 이하의 H/S 형상비를 가지며, 비신축성 강화 요소로 구성되어 있는 하나 이상의 플라이로 형성되며, 각 비이드 B 내에서 상호 근접한 두 개 이상의 비이드 와이어에 고정되고, 제 1 비이드 와이어 주위에서 선회되며 제 2 비이드 와이어 주위에서 감겨져서 전환부를 형성한 하나 이상의 반경방향 카카스 강화재를 포함하고, 상기 강화재의 자오선 프로파일의 자취가 제 1 고정 비이드 와이어의 실질적 원형 코팅층과의 접점 T에서 직선 형태나 오목 형태가 되도록 곡률을 변화시키는 비이드 B의 영역에서, 원주방향 강화 요소의 하나 이상의 플라이로 형성된 부가 강화 아마츄어가, 자오면 단면에서 볼 때, 카카스 강화재를 따라 내부에 대해 적어도 축방향으로 배치되며, 상기 강화 아마츄어는, 회전축에 평행하며 회전축으로부터 반경방향으로 가장 멀리 떨어진 제 1 고정 비이드 와이어의 코팅층의 지점을 통과하는 직선 D'의 반경방향 아래쪽에서, 그러나, 회전축에 평행하며 회전축으로부터 반경방향으로 가장 가까운 제 1 고정 비이드 와이어의 코팅층의 지점을 통과하는 직선 D의 위쪽에서 반경방향 하단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 부가 강화 아마츄어는 바람직하게는 반경방향 상단부를 가지며, 이 반경방향 상단부는, 직선 D로부터 반경방향으로 일정 거리에 위치하며 직선 D와 D" 사이의 반경방향 거리의 절반에 대해 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반 만큼 증가된 거리와 동일한 양과, 직선 D와 D" 사이의 반경방향 거리의 절반에 대해 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반만큼 감소된 거리와 동일한 양 사이에 놓이며, 직선 D"는 가장 큰 축방향 폭의 직선이다.

상기 정의에 따라, 가장 큰 축방향 폭의 직선 D"는, 회전축에 평행하며, 타이어가 작동 림에 장착되어 권장 비하중 압력으로 팽창될 때 가장 큰 축방향 폭의 한 지점에 대응하는 카카스 강화재의 자오선 프로파일 내의 한 지점을 통과하는 직선이다.

부가 강화 아마츄어의 부품들은 이들이 원주 방향에 대하여 +5^o내지 -5^o사이의 각도를 이룬다면 원주방향 요소라고 불린다.

카카스 강화재가 두 개의 비이드 와이어에 장착되는 경로가 무엇이든지, 예를 들어 미국특허 제 3,301,303 호에 기재되며 상술한 바와 같이 정의된 자취, 또는 이와 달리 내부로부터 축방향으로 가장 멀리 떨어진 비이드 와이어 주위의 제 1 전환부에 의해 정의된 자취는, 안쪽으로부터 바깥쪽으로 진행하며, 그 후 축방향 최외 비이드 와이어의 반경방향 위쪽에 놓이도록 두 개의 비이드 와이어들 사이에서 축방향으로 통과하고, 그 후 상기 비이드 와이어 주위를 전환하고, 반경방향 위쪽에서 아래쪽으로, 그리고 축방향 바깥쪽에서 안쪽으로 진행하고, 그 후 전환부 비이드 와이어의 반경방향 아래쪽에 위치하며, 이때 전환부의 단부는 축방향 전환부 비이드 와이어의 반경방향 아래쪽에 위치하는 것이 유리하다.

이렇게 얻어진 비이드의 한 가지 이로운 변형은, 비이드 와이어 단면의 두 개의 무게중심을 연결하는 직선이 더 이상 축방향에 평행하지 않으며 이 축방향에 대해서 축방향 및 반경방향 바깥쪽을 향하여 20^o내지 60^o범위로 개방되는 각도 β를 형성한다는 사실에 근거한다.

따라서, 이 구조는 카카스 강화재에 가해지는 자오선 인장력의 부분 수축을 허여하여, 주행 조건이 무엇이든지 카카스 강화재의 전환부의 가능한 변형을 최소화한다.

인장력으로 인한 수축은 부가 아마츄어의 강화재 부품의 개수가 커질수록 더 커질 것이며, 이들은, 바람직하게는, 강철로 제작된 금속 제품이며, 강화 플라이의 전체 길이에 걸쳐 인접할 것이다. 강화재 부품들은, 상기 부품들에 대해 수직한 방향에서 두 개의 인접한 부품들 사이의 거리가 가능한 감소된다면 인접한다고 말하여진다.

카카스 강화재의 자오선 인장력의 수축은 수많은 문헌들에서 알려져 있다. 본 출원인의 프랑스특허 제 750,726 호는 보조 강화재에 카카스 강화재 플라이를 아교 접착한 모습을 기재하고 있으며, 여기서 각 부품들은 나선 모양으로 감기어 결과적으로 횡방향으로 상당한 탄력성을 갖는 코드의 형태이다. 상기 아교 접착은 두 개의 카카스 강화재 플라이가 보조 강화재를 단단하게 둘러싸지만 비이드 와이어와 카카스 강화재의 전환부에서는 이러한 현상이 부족하다는 결과를 낳는다.

또한, 프랑스특허 제 1,169,474 호는 금속 코드나 평행한 후킹 라인(hooking line) 상에서 경사진 케이블로 구성된 작은 플라이에 의해 보통 사용된 비이드 와이어가 배치된 모습을 기재하고 있으며, 여기서는 가능한 경사각이 5^o이하이며, 카카스 강화재 플라이(플라이들)는 전환되기도 하고 전환되지 않기도 한다.

프랑스특허 제 1,234,995 호에서는 비이드 강화재 플라이(플라이들)의 일반적 경사 강화재 부품이 배치되어 있으며, 이 플라이는 원주방향 요소를 통하여 림 플랜지에 대항해서 후킹의 움직임을 감소시키고자 하는 것으로서, 카카스 강화재의 주요 부품과 상기 강화재의 전환부, 또는 상기 카카스 강화재의 전환부의 축방향 바깥쪽 사이에 배치된다.

프랑스특허 제 1,256,432 호에서는, 원주방향 요소들을 구비한 동일한 비이드 강화 아마츄어를 볼 수 있으며, 상기 부품들은 이 부품의 전체에서 카카스 강화재의 인장력을 취하고 있으며, 승객용 차량의 타이어의 경우에는 고정 비이드 와이어나 임의의 다른 강화재 플라이를 갖지 않는다.

프랑스특허 2,055,988 호에서는 원주방향 요소들을 갖는 임의 개수의 비이드 강화 아마츄어의 가능한 적용 분야를 기재하고 있으며, 특히 카카스 강화재의 전환부의 축방향 바깥쪽에 배치된 경사 부품들을 갖는 종래의 아마츄어 대신에 상기한 아마츄어가 사용된다.

비이드의 작동 온도에 영향을 받는 상술한 내구성의 문제는, 예를 들어 프랑스특허 제 2,451,016 호에 기재된 수단에 의해 얻어지는, 소위 "얇은" 비이드 구조에 의한 매우 미소한 각도에 의해 해결되며, 여기서 프랑스특허 제 2,451,016 호에는, 상술한 목적을 위하여, 타이어가 작동 림에 장착되어 권장 압력까지 팽창될 때, 상기 측벽이 더 이상 림과 접촉하지 않는 지점과 상기 측벽이 적도면에 대해 최대 거리를 갖는 지점 사이에서 타이어의 외측벽에 대해 상대적으로 큰 오목함을 부여한다.

상기 카카스 강화재는, 가능한 비이드의 체적을 감소시키기 위하여, 유리하게는 섬유 재료의 강화재 부품으로 형성되어 비이드 와이어 주위에서 강화재의 감아 올림을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 때때로 여러 가지 이유로 인하여, 특히 타이어의 크라운과 측벽 영역에서 금속 카카스 강화재를 필요로 한다. 그 후, 본 발명의 한 가지 바람직한 해결책은 상기 타이어에 3개의 부품들로 제작된 카카스 강화재를 제공하는 것이며, 이 부품들은 적어도 크라운 강화재의 아래쪽과 측벽 내로 통과하는 금속 강화 요소로 구성되는 제 1 부품과, 섬유 강화 부품들로 형성되며 각 비이드의 두 개의 고정 비이드 와이어 주위에서 전환되어 감기는 두 개의 다른 부품들을 들 수 있다. 부품이 고정 비이드 와이어 주위에서 전환되기도 하고 되지 않을 수도 있는 금속 요소의 가장자리는 섬유 부품들의 축방향 내부 가장자리와 함께 공통 오버랩 길이를 가지며, 적어도 원주방향 강화재 부품들의 부가 아마츄어가 위치하는 영역에 위치한다.

또한, 본 발명에 따른 비이드의 내구성은 상기 비이드를 얇게 제작하고 비이드의 영역에서 곡률이 변화되는 않는 자오선 프로파일을 비이드 내에서 두 비이드 와이어에 고정된 카카스 강화재에 부여함으로써 개선된다. 그 후, 상기 자오선 프로파일은 자오선 면에서 볼 때, 가장 큰 축방향 폭의 한 지점 A와 제 1 고정 비이드 와이어의 실질적 원형 코팅층과의 접점 T에서 프로파일의 자취가 전체 길이에 걸쳐 볼록 및 원의 형태를 이루며, 이때 곡률의 중심은 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에 위치함으로써, 30 내지 40mm을 이루는 높이 h_c의 한 지점 C에서 상기 자오선 프로파일에 대한 수직한 선 상에서 측정할 때, 그리고 비이드 YY'의 베이스에 대해 측정할 때, 비이드 B의 두께 ε이 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에서 측정된 측벽 두께 e의 2 및 2.5배 사이를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서, 원주방향 요소를 갖는 비이드 강화 아마츄어가 하나의 비이드에 대해 두 개의 고정 비이드 와이어와 조합하여 카카스 강화재의 주요 부품 내에 배치됨으로써 비이드의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라, 추가로 상술한 카카스 강화재의 전체적으로 볼록한 자오선 프로파일과 조합하여, 타이어의 성능에 있어서 역효과를 유발하지 않고도 타이어의 중량에 있어서 매우 중요한 감소를 얻을 수 있다. 중량에 있어서, 상기 감소는, 유리하게는, 일반적으로 상기 타이어의 타입에서 사용되는 직사각형 금속 와이어를 갖는 비이드 와이어를 배치함으로써 주목되는 데, 이 비이드 와이어는 "편복(braided)" 타입의 더 경제적인 비이드 와이어, 다시 말해서 복수의 금속 와이어를 나선 편복형으로 형성한 와이어나 또는 다각형 면을 갖는 "스택(stack)" 타입의 비이드 와이어, 다시 말해서 형상 위에서 금속 와이어를 감아 올림으로써 얻어지는 비이드 와이어를 들 수 있으며, 이들의 사용 결과 다른 폭을 갖는 복수의 층을 얻을 수 있다. 추가로, 상술한 비이드 와이어의 타입들은 그들의 단면 형상과 상기 단면의 가능한 축소로 인하여 30% 내지 50%의 공간을 차지하며, 이것은 본 발명을 사용하는 것에 비하여 더 큰 공간을 차지하는 직사각형 와이어를 구비한 비이드 와이어의 경우에 대해 더 얇은 비이드 두께가 가능함을 의미한다.

상술한 비이드 강화 아마츄어는 적절한 형태의 수평 지지체 상에서 나선형으로 감기며, 그 후 미가황 타이어 블랭크에 전달되기 때문에 독립적으로 생산될 수 있다. 그러나, 상기 타이어의 제조는, 유리하게는, 강화재 플라이의 원주방향 거리의 0.2 내지 0.4 배의 원주방향 길이나 또는 이 원주방향 길이를 갖는 케이블 집합체의 조합된 길이로 이루어진 강화재 부품들을 사용함으로써 용이하게 되며, 이로써 카카스 강화재의 미가공 블랭크(raw blank)를 위한 제조 드럼 상에 비이드 강화 아마츄어를 배치할 수 있으며, 심각한 어려움 없이 원판체 내로 상기 블랭크를 성형시킬 수 있고, 이때 평균 길이는 상기 제조 드럼 상에 배치되어 측정된다. 절삭 부품들 사이의 원주방향 간극이나 절삭부들은, 바람직하게는, 서로에 대해 상쇄될 것이다.

본 발명의 특징은 도면과 같은 이하의 설명을 참고하여 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 실시예의 설명은 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 1에 도시한 종래 기술에 따른 타이어 P는 15^o경사진 림 시트 J를 포함하고 있는 림 상에 장착되는 205/75R17.5 타이어이다. 상기 타이어는 두 개의 측벽(5)에 의해 두 개의 비이드 B에 연결된 트레드(4)를 포함한다. 각 비이드 B는, 반경방향으로 병렬 배치되는 복수의 코드열이 얻어질 때까지 사변형 단면 형태의 코드를 적절한 형상으로 감아 올림으로써 형성된 비이드 와이어(1)에 의해 강화된다. 상기 비이드 와이어(1) 주위에는 방향성 폴리아미드 케이블(aromatic polyamide cable)로 구성되어 있는 단일 플라이로 형성된 카카스 강화재(2)가 장착된다. 카카스 강화재(2)는, 자오면에서 볼 때, 비이드 와이어(1)의 실질적 원형 코팅층(10)(이것은 코팅층이 완전한 원형 횡단 형태를 갖지 않기 때문에 실질적 원형이라 말한다)을 갖는 자오선 프로파일과의 접점 T와 가장 큰 축방향 폭의 한 지점 A 사이에서, 두 개의 곡률을 갖는 데, 다시 말해서 상기 프로파일은 한 지점 A로부터 비이드 와이어의 반경방향 위쪽에 위치하는 굴곡점 J까지 볼록하고, 상기 굴곡점으로부터 접점 T까지 오목하다. 카카스 강화재(2)는 비이드 와이어(1)를 덮는 고무 혼합물로 구성된 층(10) 주위에서 전환부(20)에 의해 고정되며, 상기 전환부(20)의 반경방향 상단부와 (회전축에 평행하고, 여기서는 림의 직경이기도 한 비이드의 공칭 직경을 정의하는)직선 YY' 사이의 반경방향 거리 h는, 예를 들어 상기 205/75R17.5의 타이어인 경우에 25mm이다. 카카스 강화재(2)와 비이드 와이어(1)의 반경방향 위쪽에서 이 강화재의 전환부(20) 사이에는 일반적으로 높은 쇼어 경도를 갖는 고무 혼합물로 구성되어 있는 비이드 충전재(71: bead filler)가 배치된다. 전환부(20)의 축방향 바깥쪽에는 원주 방향에 대하여 약간 기울게 방향 설정된 비신축성 금속 케이블로 형성된 강화재 플라이(6)가 존재하며, 이 플라이의 반경방향 상단부는 회전축으로부터 카카스 강화재(2)의 전환부(20)의 상단부보다 더 멀리 떨어져 있다. 상기 플라이(6)는, 첫째 제 2 보조 충전재(72: fill-in filler)에 의해 카카스 강화재(2)와 비이드 충전재(71)로부터 분리되며, 둘째, 제 3 충전재(73)에 의해 비이드를 둘러싸는 보호 고무 혼합물(8)로부터 분리된다.

본 발명에 따르며 도 2에 도시한 205/75R17.5 타이어의 비이드 B는 두 개의 비이드 와이어(11, 12)에 의해 강화되고, 상기 비이드 와이어의 각각은 직사각형 코드, 즉, 반경방향 병렬 배치된 코드열이 얻어질 때까지 적절한 형태의 직사각 단면의 코드를 감아 올림으로써 형성되는 직사각형 코드를 가지며, 이 코드는 높은 신장율을 갖는 고무 혼합물(110, 120)로 코팅된다. 비이드 와이어(11, 12) 단면의 두 개의 무게중심과 연결된 직선은 회전축에 대하여 축방향 및 반경방향 바깥쪽으로 개방된 26^o의 각도 β를 형성한다. 상술한 경우에, 카카스 강화재(2)는 방향성 폴리아미드로 구성된 단일 플라이(2)로 형성되며, 두 개의 비이드 와이어(11, 12)에 의해 고정된다. 상술한 바와 같이 상기 강화재(2)의 자오선 프로파일은 제 1 축방향 및 반경방향 전환부 비이드 와이어(11)의 실질적 원형 코팅층(110)과의 접점 T에서 접하며, 그 후, 제 2 비이드 와이어(12)까지 연장하고, 상기 비이드 와이어(12)의 주위에서 반경방향 바깥쪽으로부터 안쪽으로, 그리고 축방향 안쪽에서 바깥쪽으로, 마지막으로 반경방향 바깥쪽에서 안쪽으로 감기어 제 1 축방향 최외 비이드 와이어(11)와 결합하며 상기 제 1 비이드 와이어(11)의 반경방향 아래쪽에서 단부를 갖게 된다. 그 후, 다양한 강화 요소 사이의 고무 충전재의 배치는 다음과 같이 변형되는 데, 축방향 내부 비이드 와이어(11)의 축방향 및 반경방향 바깥쪽에는 제 1 충전재(71)가 존재하며, 축방향 외부 비이드 와이어의 축방향 및 반경방향 바깥쪽에는 제 2 충전재(72)가 존재하고, 한편, 축방향 외부 비이드 와이어(12)의 반경방향 및 축방향 안쪽에는 제 3 충전재(73)가 존재한다.

상기 배치는 코팅(120)에 의해 둘러싸인 축방향 외부 비이드 와이어(12)와 충전재(73)에 의해 형성된 합성물이 단일 고무 충전재(73)에 의해 재배치될 수 있도록 변형될 수 있다. 그 후, 상기 단일 충전재의 인장 하에서 신장의 시컨트 모듈(secant modulus)은 높은 것이 이로운 데, 1% 상대 신장율일 때, 이 모듈은, 바람직하게는 적어도 10MPa과 동일하다.

카카스 강화재(2)의 자오선 프로파일은 가장 큰 축방향 폭의 한 지점 A와 축방향 전환부 비이드 와이어(11)의 코팅층(110)과의 접점 T 사이에서 골곡점 J를 갖지 않고 연속해서 볼록하다. 상기 프로파일의 볼록선은 단일 반경 R을 가지며, 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에 위치한 이 볼록선의 곡률 중심은, 34mm을 이루는 한 지점 C에서 상기 자오선 프로파일에 수직한 선 상에서 측정할 때와 비이드 YY'의 베이스에 대하여 측정할 때, B의 두께 e가 19mm와 동일하거나 또는 가장 큰 축방향 폭의 직선 D"상에서 측정할 때 측벽의 두께 ε의 2.5배와 동일하도록 배치되며, 한편, 동일 조건에서 측정할 때, 도 1의 비이드의 두께는 22mm와 동일하다.

또한, 비이드는 19×28 금속 케이블 형태의 강철로 제작된 원주방향 금속 요소들로 형성되는 비이드 강화 플라이(61)로 구성된 강화 아마츄어(6)의 배치를 특징으로 하며, 상기 부품들의 길이와 케이블들의 길이는 미가황 카카스 강화 블랭크를 성형하기 전에 타이어 반경에서 측정할 때 상기 플라이(61)의 원주방향 길이의 1/4과 동일하고, 상기 플라이(61)는 카카스 강화재(2)의 축방향 안쪽과 카카스 강화재(2)의 전환부(20)의 바깥쪽에 대해 비축방향으로 배치된다. 블랭크를 성형하기 전에 부품의 단부들 사이의 간격은 낮은 폭(3mm)을 가지며 서로에 대해 원주방향으로 상쇄된다.

플라이(61)의 반경방향 하단부는 타이어의 회전축으로부터 227mm만큼 떨어진 거리이며, 다시 말해서, 이 거리는 회전축과, 이 회전축에 가장 가까운 제 1 고정 비이드 와이어(10)의 실질적 원형 코팅층(11)의 한 지점을 통과하는 직선 D 사이의 거리인 223mm에 해당하는 거리와, 회전축과, 이 회전축으로부터 가장 멀리 떨어진 코팅층(110)의 한 지점을 통과하는 직선 D' 사이의 거리인 233mm에 해당하는 거리 사이의 것이다.

상술한 바와 같이, 반경방향 상단부는 회전축으로부터 반경방향을 따른 거리 r_e인 255mm에 위치하며, 이 양은 회전축으로부터의 거리 D"(한 지점 A를 통과하는 가장 큰 축방향 폭의 직선 D"는 회전축으로부터 297mm이다)와 직선 D의 각각의 거리를 합한 값의 절반인 260mm, 즉 (297+223)/2에 대하여, 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반인 5mm, 즉 (233-223)/2를 증가시킨 값에 해당하는 265mm의 양과, 회전축으로부터의 거리 D"와 직선 D의 각각의 거리를 합한 값의 절반인 260mm에 대하여, 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반인 5mm를 감소시킨 값에 해당하는 255mm의 양 사이의 것이다.

도 3에 도시한 비이드 B는, 도 2의 경우와 마찬가지로, 자오면에서 볼 때, 가장 큰 축방향 폭의 한 지점 A와 제 1 비이드 와이어(11)의 코팅층(110) 상에 둘러싸인 원을 갖는 상기 프로파일과의 교점 T 사이에서, 비이드 영역의 굴곡점 J를 갖지 않는 채로 연속적으로 볼록하게 형성되는 카카스 강화재(2)의 자오선 프로파일을 갖는다. 상기 도 3의 비이드는, 첫째, 제 1 비이드 와이어(11)가 축방향 및 반경방향 안쪽으로부터 멀리 떨어져 있으며 직사각형 와이어를 갖는 비이드 와이어의 단면적과 동일한 단면적을 구비함으로써 전체적으로 공간을 덜 차지하고 있음을 의미하는 "편복(braided)" 타입의 비이드 와이어라는 사실과, 둘째, 축방향 외부 비이드 와이어(12)와 고무 프로파일화 부재(73)에 의해 형성된 합성물이 비이드를 얇게 제작하며 타이어의 중량을 감소시킬 수 있는 단일 충전재(73)로 대체되어 있다는 사실이 도 2의 비이드와 다르다. 상기 배치는, 30mm를 이루는 높이 h_c의 한 지점 C에서 상기 자오선 프로파일과 수직한 선 상에서 측정할 때와 비이드의 베이스 YY'에 대하여 측정할 때, 17mm이거나 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에서 측정된 측벽의 두께 e의 2.2배의 비이드 두께 ε을 가능하게 한다. 도 2에 도시한 경우에서처럼 원주방향 요소들로 구성된 비이드 강화재 플라이(6)는, 카카스 강화재(2)의 축방향 안쪽에, 그리고 카카스 강화재(2)의 전환부(20)의 비축방향 바깥쪽에 배치된다.

도 4의 비이드 B는, 상기 타이어의 카카스 강화재(2)가 금속 케이블로 형성된 제 1 부품(21)과 섬유 케이블로 형성된 두 개의 부품(22)들로 구성된다는 사실만으로 도 3의 비이드와 다르다. 제 1 부품(21)은, 첫째, 크라운(도시 안함) 아래쪽을 통과하며 측벽 내에 존재하는 자오선 프로파일 자취를 가지며, 둘째, 고정 비이드 와이어(11)와 프로파일화 부재(73)에 의해 형성된 혼합물 주위에서 부분적으로 전환되는 두 개의 가장자리(210)를 갖는다.

각각의 제 2 부품은 제 1 부품의 가장자리(210)와 함께 공통 오버랩 길이를 갖는 축방향 내부 가장자리(220)를 가지며, 그 결과 상기 가장자리의 반경방향 상단부는 부가 강화재 플라이(61)의 반경방향 상단부의 반경방향 안쪽에 존재한다. 상기 제 2 부품은 비이드 와이어(11) 주위에서 전환된 후에 단일 충전재(73)의 주위를 감아 올려 비이드 와이어(11)의 반경방향 아래쪽에 위치한 제 2 가장자리를 갖는다.

상술한 치수의 타이어 P_AB는 다음과 같은 타이어에 비교하면 "편복" 타입의 두 개의 와이어 비이드와, 얇은 카카스 강화재 플라이와, 원주방향 요소들을 가지며 카카스 강화재의 축방향 안쪽에 위치한 부가 비이드 강화재 플라이를 포함하는 데;

- 종래 타이어 P_T, 다시 말해서, 이 타이어는, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 두께를 갖는 비이드를 포함하며, 직사각형 와이어를 갖는 단일 비이드만을 포함하고, 비이드 강화재 플라이는 원주방향에 대해 22^o로 방향 설정되어 카카스 강화재 전환부의 축방향 바깥쪽에 배치된 연속 금속 케이블로 구성되어 있는 플라이이며,

- 타이어 P_A는 타이어 P_T와 동일하지만 두 개의 고정 비이드 와이어를 구비하고,

- 타이어 P_B는 타이어 P_T와 동일하지만 얇은 비이드와, "편복" 타입의 비이드 와이어와, 원주방향 요소를 가지며 카카스 강화재의 축방향 안쪽에 위치한 부가 비이드 강화 아마츄어를 갖는다.

상기 비교는 타이어 비이드의 내구성에 기초한 두 개의 질적 표준에 근거하여 이루어지는 데, 과하중 하에서의 내구성과 고온 림 상에서의 내구성을 들 수 있다. 모든 시험용 타이어의 동일 회전 조건하에서, 종래 타이어 P_T는 과하중 상태에서는 평균(종류에 따라 2회 실험)적으로 36,000km의 주행을 기록하며 고온 림에서는 5,100km의 주행을 나타낸다. 두 개의 비이드 와이어를 구비한 타이어 P_A는, 각각 두 가지 타입의 주행에 있어서 27,000km와 21,000km를 주행하며, 이것은 고온 림에 장착되었을 때의 내구성이 실질적으로 이로움을 나타낸다. 동일한 주행 조건 하에서 2회의 실험을 실시한 타이어 P_B는 72,000km와 5,900km를 주행하는 한편, 타이어 P_AB는 93,000km와 31,000km를 주행하는 데, 이것은 상당한 발전을 의미한다. 공칭 두께의 비이드와, 각 비이드 내에서 두 개의 고정 비이드 와이어와, 부가 비이드 강화 아마츄어를 포함하는 타이어 P_C는 원주방향 요소를 가지며 카카스 강화재의 축방향 안쪽에 위치하여, 다음과 같은, 즉 과하중 상태에서는 61,000km, 고온 림에서는 29,000km의 마일리지를 나타낸다.

상기 결과는 고온 림에서의 내구성과 관련하여 비이드 내에서 두 개의 고정 비이드 와이어의 존재로 인한 강력한 효과를 매우 명확하게 보여준다. 한편, 과하중 상태로 주행할 때, 상기 비이드 와이어의 존재는 전혀 이득이 없으며, 오히려 공칭 두께와 정상 비이드 강화 아마츄어를 갖는, 정상적으로 구성된 타이어의 경우에는 유해하다. 상기와 같은 유해로 인한 영향은, 카카스 강화재의 전환부의 종래 비이드 강화 아마츄어가 원주방향 요소들과 카카스 강화재의 축방향 안쪽에 배치된 강화 아마츄어로 대체된 타이어의 경우에는 예상외로 상쇄되고, 더욱 더 예외적으로, 카카스 강화재 내에서 원주방향 요소들을 갖는 부가 강화 아마츄어의 존재와 조합된 얇은 비이드를 포함하는 타이어의 경우에 이로운 효과로 변환되며, 한편, 고온 림에 장착되어 주행하는 경우의 결과는 더욱 더 개선되고, 이 결과는 조합 타이어 P_AB를 특히 높은 성능을 갖는 타이어로서 가능하게 한다.

Claims (12)

1. 고하중 지지 차량에 장착될 목적으로, 0.8 이하의 H/S 형상비를 가지며, 비신축성 강화 요소로 구성되어 있는 하나 이상의 플라이(2)로 형성되며, 각 비이드 B 내에서 상호 근접한 두 개 이상의 비이드 와이어(11, 12)에 고정되고, 제 1 비이드 와이어 주위에서 선회되며 제 2 비이드 와이어 주위에서 감겨져서 전환부(20)를 형성한 하나 이상의 반경방향 카카스 강화재(2)를 포함하는 타이어에 있어서,

   상기 강화재(2)의 자오선 프로파일의 자취가 제 1 고정 비이드 와이어(11)의 실질적 원형 코팅층과의 접점 T에서 직선 형태나 오목 형태가 되도록 곡률을 변화시키는 비이드 B의 영역에서, 원주방향 강화 요소의 하나 이상의 플라이(61)로 형성된 부가 강화 아마츄어(6)가, 자오면 단면에서 볼 때, 카카스 강화재(2)를 따라 내부에 대해 적어도 축방향으로 배치되며,

   상기 강화 아마츄어(6)는, 회전축에 평행하며 회전축으로부터 반경방향으로 가장 멀리 떨어진 제 1 고정 비이드 와이어(11)의 코팅층(110)의 지점을 통과하는 직선 D'의 반경방향 아래쪽에서, 그러나, 회전축에 평행하며 회전축으로부터 반경방향으로 가장 가까운 제 1 고정 비이드 와이어(11)의 코팅층(110)의 지점을 통과하는 직선 D의 위쪽에서 반경방향 하단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부가 강화 아마츄어(6)의 반경방향 상단부는, 직선 D로부터 반경방향으로 일정 거리에 위치하며 직선 D와 D" 사이의 반경방향 거리의 절반에 대해 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반 만큼 증가된 거리와 동일한 양과, 직선 D와 D" 사이의 반경방향 거리의 절반에 대해 직선 D와 D' 사이의 반경방향 거리의 절반만큼 감소된 거리와 동일한 양 사이에 놓이며, 직선 D"는 가장 큰 축방향 폭의 직선인 특징으로 하는 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)의 자오선 프로파일은, 제 1 축방향 및 반경방향의 가장 안쪽 비이드 와이어(11)의 코팅층(110)에 대하여 T에서 접하며, 그 후, 상기 비이드 와이어(11) 주위로 감겨지면서 바깥쪽에서 안쪽으로 반경방향으로, 그리고 안쪽에서 바깥쪽으로 축방향으로 통과하여, 상기 비이드 와이어(12) 주위에서 안쪽에서 바깥쪽으로 반경방향으로 그리고 바깥쪽에서 안쪽으로 축방향으로 감겨져서 제 1 축방향 내부 비이드 와이어(11)와 재결합하도록 바깥쪽에서 안쪽으로 반경방향으로 연장하는 전환부(20)를 형성하는 것을 특징으로 하는 타이어.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)의 전환부(20)의 단부는 축방향 및 반경방향 최 안쪽 비이드 와이어(11)의 반경방향 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 타이어.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이드 와이어(11,12) 단면의 두 개의 무게중심들을 연결하는 직선은, 회전축에 대하여, 축방향 및 반경방향 바깥쪽을 향하여 개방된 20^o내지 60^o사이의 각도 β를 이루는 것을 특징으로 하는 타이어.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 외부 비이드 와이어(12)와, 상기 제 2 비이드 와이어(12)의 반경방향 및 축방향 안쪽에 위치한 충전재(73)에 의해 형성된 합성물은 단일 고무 충전재(73)로 대체되며, 1% 상대 신장에서 상기 충전재의 인장 하에서 탄성의 시컨트 모듈은 적어도 10Mpa과 동일한 것을 특징으로 하는 타이어.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)의 자오선 프로파일은 비이드 B의 영역에서 곡률이 변화되지 않으며, 자오면에서 볼 때, 가장 큰 축방향 폭의 지점 A와 전체 길이에 걸쳐 볼록 형태 및 원형으로 이루어진 제 1 고정 비이드 와이어(11)의 실질적 원형 코팅층(11)과의 접점 T 사이에서, 곡률 중심이 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에 위치하여, 30 내지 40mm 사이의 높이 h_c의 한 지점 C에서 상기 자오선 프로파일과 수직한 선 상에서 측정할 때와 비이드 YY'의 베이스에 대해 상대적으로 측정할 때, 비이드 B의 두께 ε이 가장 큰 축방향 폭의 직선 D" 상에서 측정한 측벽의 두께 e보다 2 내지 2.5배가 되는 자취를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이드 B를 위한 강화 아마츄어(6)의 원주방향 강화 요소는 강철로 제작된 금속 요소인 것을 특징으로 하는 타이어.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)의 고정 비이드 와이어(11, 12)는 "편복(編覆)" 형(braided type) 비이드 와이어인 것을 특징으로 하는 타이어.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이드 B를 위한 강화 아마츄어(6)의 강화 요소은, 비가황 카카스 강화 블랭크를 성형하기 전에 타이어 반경에서 측정할 때, 강화 아마츄어(6)의 원주방향 길이의 0.2 내지 0.4배 사이의 원주방향 길이로 이루어진 길이나 금속 케이블들의 조립 길이인 것을 특징으로 하는 타이어.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)는 섬유 재료의 강화 요소로 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카카스 강화재(2)는 3개의 부품들로 형성되는 데, 상기 부품들은, 적어도 크라운 강화재 아래쪽에서 상기 타이어의 측벽 안으로 통과하는 금속 강화 요소로 구성되는 제 1 부품(21)과, 섬유 강화 요소로 형성되고 각 비이드(B)의 두 고정 비이드 와이어(11,12) 주위에서 선회하여 감겨지고 금속 부품의 각 에지(210)는 섬유성 부품의 각 축방향 내부 에지(220)와 함께 원주방향 강화 요소의 부가 아마추어(6)가 위치하는 영역에 위치하는 공통 중첩 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 타이어.