KR20030043716A - 특수한 구조의 비드를 갖는 여러 개의 카커스 보강플라이들을 갖는 타이어 - Google Patents

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미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
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Abstract

축방향 내측의 힐(heel) 부분과 축방향 외측의 토우(toe) 부분과 함께 비드(bead)들을 갖는 레이디얼 카커스(radial carcass) 보강부를 갖는 타이어는 측벽이 보다 높은 타이어들의 장력을 위한 두 개의 카커스 보강 플라이(ply)들을 포함한다. 비드는 고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와, 상기 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 웨지(wedge)와, 비드 와이어와 웨지의 축방향 및 반경방향 외측에 위치하는 하나 이상의 고무 충전재(filler)를 포함한다. 웨지는 상기 하나 이상의 비드 와이어의 단면 아래에 위치하는 정점 A로부터 축방향으로 예각을 형성하는 두 개의 측면에 의해 형성되며, 웨지를 형성하는 고무 혼합물은 상기 하나 이상의 고무 충전재의 쇼어 A 경도보다 더 크고 적어도 65인 쇼어 A 경도를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 카커스 보강부는 두 개의 플라이를 포함하며, 제 1 레이디얼 보강 플라이는 자오선 단면(meridian section)에서 보았을 때 상기 하나 이상의 비드 와이어에 감겨 제 1 업턴(upturn)을 형성하며, 보강 플라이는 상기 비드 와이어 둘레에 감겨 상기 하나 이상의 비드의 힐로부터 토우까지 지나가고, 제 2 레이디얼 보강 플라이는 상기 하나 이상의 비드 와이어에 감기며, 자오선 단면에서 보았을 때, 제 2 보강 플라이는 타이어의 측벽 영역에서 제 1 레이디얼 보강 플라이와 평행하게 배치되어 있고, 상기 비드 와이어 둘레에 감겨 상기 하나 이상의 비드의 힐로부터 토우까지 지나가며, 제 2 업턴은 웨지의 반경방향 내측과 결합하도록 연장한다.

Description

특수한 구조의 비드를 갖는 여러 개의 카커스 보강 플라이들을 갖는 타이어{Tire with multiple carcass reinforcement plies having beads of specified structure}
본 발명은 축방향 내측 단부보다 회전축에 더 가까운 축방향 외측 단부를 갖는 모선에 의해 그 시트 표면이 형성되는 하나 이상의 절두원추형 시트(frustoconical seat)를 갖는 림(rim) 상에 장착가능한 타이어에 대한 것이다.
이러한 타이어는 국제공개공보 WO 94/13498호에 설명되어 있다. 이는 림의 축방향 외측을 대하는 제 1 림 시트 상에 장착할 수 있는 하나 이상의 제 1 비드를 포함한다. 제 1 비드는 축방향 내측 단부보다 회전축에 더 가까운 축방향 외측 단부를 갖게 경사진 모선을 갖는 시트를 갖는다. 비드 시트의 모선은 축방향에서 타이어의 외면을 향해 연장하여 비드 토우(toe)의 경계를 형성하는 외측면과 만나고, 외측면은 회전축과 각도 Υ를 형성하며, 이 각도 Υ는 외측을 향해 축방향 및 방사방향으로 벌어져 90°미만의 값을 갖는다. 각각의 비드에서 하나 이상의 늘어나지 않는 환형 비드 링에 고정된 이러한 타이어의 레이디얼 카커스 보강부는 타이어가 사용 림(service rim) 상에 장착되고 사용 압력으로 팽창되었을 때 자오선 프로파일(meridian profile)에서 측벽에 일정 방향의 곡률을 갖고 비드가 토우(toe)에서 종료한다. 보강부의 자오선 프로파일의 곡률은, 비드에서 이 프로파일의 측벽 부분의 방향에서 연장하는 비드 링에 대한 접선이 회전축과 축방향 외측으로 벌어진 적어도 70°의 각도 Φ를 형성하는 것이다.
이러한 타이어의 비드, 보다 상세하게는 비드에 카커스 보강부를 고정하기 위한 구조가 상이한 형태를 취할 수 있다. PCT 공보 WO 95/23073호(미국 특허 제5,971,047호)에서, 레이디얼 카커스 보강부는 고무 부분으로 연장하는 업턴(upturn)을 형성하기 위해 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분까지 와이어 둘레를 지나게 하여 늘어나지 않는 비드 와이어에 고정된다. 고무 부분은 코팅되는 비드 와이어의 자오선 부분 아래에 위치하는 정점 A로부터 연장하는 두 측면들에 의해 형성되는 웨지(wedge; 쐐기) 형태의 고무 혼합물로 이루어진다. 반경방향으로 외측면은 정점 A를 지나는 회전축에 대해 평행한 선과 예각 Φ1을 형성하며, 이 예각은 반경방향 외측을 향해 약 20° 내지 70°로 개구되고, 반경방향으로 내측면은 동일한 평행선과 예각 Φ2를 형성하며, 이 예각은 반경방향 내측을 향해 개구된다. 비드 와이어의 축방향 부근에 고무 부분을 형성하는 고무 혼합물은 와이어 및 고무 섹션의 반경방향 및 축방향 위쪽에 위치하는 고무 혼합물의 쇼어 A 경도보다 더 큰 쇼어 A 경도를 갖는다.
국제공개공보 WO 95/23073호에 설명된 타이어는 그 업턴이 고무 부분 또는 웨지의 전체 주변과 접촉하는, 즉 웨지를 둘러싸는 정도의 길이를 갖는 카커스 보강부 업턴을 갖는다. 그러므로, 상기 업턴은 고무 부분의 두 반경방향 외측면 및 내측면과, 고무 부분의 정점 반대쪽 측면과 접촉한다. 업턴의 자유단은 웨지의 정점으로부터 축방향으로, 즉 웨지의 반경방향 외측 및 내측면의 교차점으로부터 멀어지게 이격되어 있다. 업턴의 비드 와이어로부터 축방향외측으로 연장하는 부분은 선택적으로 먼저, 고무 부분 또는 웨지의 반경방향 외측 에지를 형성한 다음에 상기 고무 부분의 반경방향 내측면을 형성하고, 마지막으로 비드 와이어 주위에서 웨지의 정점을 넘어 연장할 수 있다. 다르게는, 비드 와이어로부터 축방향 외측으로 연장하는 업턴의 일부분은 먼저 고무 부분 또는 웨지의 반경방향 내측면을 형성한 다음, 상기 웨지의 정점 반대쪽 측면을 형성한 다음에, 마지막으로 상기 고무 부분의 반경방향 외측면을 형성하고, 상술한 것과 동일한 방식으로 종료될 수 있다.
국제공개공보 WO 94/13498 호에 설명된 바와 같은 카커스 보강부재의 자오선 프로파일과, 국제공개공보 WO 95/23073 호에 설명된 바와 같은 웨지 둘레에 걸리는 카커스 구조를 조합하면, 그 권장 압력으로 팽창된 타이어의 취급 특성값들과 타이어가 의도한 작동 압력보다 낮은 압력 또는 0의 압력일 때의 이러한 취급 특성값들 간의 매우 양호한 절충점을 찾을 수 있다. 림 상에의 초기의 클램핑 힘이 0 또는 이보다 다소 큰 값이던 간에, 카커스 보강부의 고정용 비드 와이어의 축방향 변위와 업턴에 의해 보강된 고무 부분의 축방향 배치와의 조합에 의해 림 시트 상에 비드의 토우 부분이 클램핑된다. 고정용 비드가 축방향으로 변위하면 예를 들어 타이어의 팽창 압력에 의해 카커스 보강부에 장력이 발생하게 될 수 있다. 이러한 클램핑 힘의 크기는 카커스 보강부가 받는 장력의 함수로서 증가하고, 큰 장력을 받는 경우 예를 들어 횡방향 작용력에 의해 타이어의 측벽 중의 하나가 큰 장력을 받을 때 클램핑 힘이 커질 수 있다.
미국 특허 제 6,179,028호는 레이디얼 카커스 보강부가 내측으로부터 외측으로 지나는 비드 링(bead ring) 주위에서 적어도 제 1 비드에 감겨서, 웨지의 형태로 고무 부분의 반경방향 내측을 따라 연장한 다음에, 정점 A의 반대쪽 측면을 따라 연장한 다음, 고무 부분 또는 웨지의 반경방향 위쪽에서 고무 부분의 적어도 일부분이 축방향 및 반경방향 외측으로 연장하는 업턴을 형성하는 타이어의 다른 해결방법을 설명한다. 업턴은 비드의 보강용 환형 링의 반경방향 위쪽에 위치하는 단부를 갖고, 이 단부는 축방향에서 웨지의 반경방향 외측으로 연장하는 직선과, 회전축에 대해 수직이며 N에서 환형 링에 대한 접선인 직선 사이에 있다.
상술한 타이어는 웨지 부분의 반경방향 외측 및 축방향 외측의 부가적인 고무 부분과, 웨지 부분의 경도보다 상당히 작은 경도를 갖는 비드 와이어를 포함한다. 따라서, 카커스 보강부의 장력이 증가할 때, 비드 와이어는 비드 바깥쪽으로 변위하고 웨지 부분을 압축시키며, 이는 비드의 토우 부분이 장착 림 상에 자동적으로 클램핑되게 한다. 이러한 효과는 승용차용 타이어에 관하여 입증되어 있다.
비교적 높은 측벽 장력을 요구하는 타이어, 예를 들어 비교적 높은 형상비를 갖는 경 트럭 타이어에서, 상술한 공보에 공개된 단일 플라이 구조는 충분한 측벽 장력 강도를 제공하지 않을 수 있다. 종래의 타이어 형성 공정들에 의해 만들어진 타이어들은 일반적으로 충분한 카커스 파열 강도를 가지면서 허용가능한 카커스 보강용 코드의 간격을 유지하기 위해 여러 겹의 플라이 구조를 요구한다. 상술한 타입의 타이어에 카커스 보강용 플라이를 더하면, 비드 와이어의 축방향 내측에서의 더해진 층의 두께가 비드 와이어를 타이어 비드의 축방향 외측 에지에 더 가깝게 위치시키며, 이는 림의 비드 시트에 타이어 비드가 자동 클램핑되는 힘의 기계적 장점을 감소시킨다는 점에서 어렵다.
본 발명자들은 더해진 두께의 영향을 최소화하고 필요한 총 비드 자동-클램핑 힘을 유지할 수 있는 카커스 플라이들의 단부들의 위치들 간의 관계를 발견하였다.
본 발명에 따르면, 축방향 내측에 힐 부분을 갖고 축방향 외측에 토우 부분을 가지며 비드들을 갖는 레이디얼 카커스 보강부를 갖는 타이어는 고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와, 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 웨지를 포함한다. 상기 웨지는 하나 이상의 비드 와이어의 반경방향 내측에 위치하는 정점 A로부터 연장하는 두 개의 측면들에 의해 형성되며, 웨지의 반경방향 외측면은 타이어의 회전축에 평행하며 정점 A를 지나는 기준선과 반경방향 외측으로 열린 제 1 예각 Φ1을 형성하며, 웨지의 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성한다. 고무 혼합물로 형성된 비드 충전재는 코팅된 비드 와이어 및 웨지의 축방향 및 반경방향 외측에 위치한다. 웨지를 형성하는 고무 혼합물은 적어도 65의 쇼어 A 경도를 가지며, 이는 비드 충전재의 쇼어 A 경도보다 크다. 타이어는 상기 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 제 1 업턴을 형성하는 제 1 레이디얼 보강부 플라이를 또한 포함하며, 자오선 단면에서 보았을 때 보강부 플라이는 비드 와이어 주위에 감겨 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나 웨지의 반경방향 외측부분과 결합하고, 제 2 보강부 플라이는 타이어의 측벽 영역에서 제 1 보강부 플라이와 평행하게 배치되고 비드 와이어 주위에 감겨 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나며 제 2 업턴으로 웨지의 반경방향 내측부분과 결합한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 카커스 보강부 업턴은 웨지 프로파일의 전체 둘레를 둘러싸고, 제 2 카커스 보강부는 제 1 카커스 보강부의 축방향 외측에 배치되어 제 2 업턴이 웨지 상에서 종료하며 제 1 업턴에 의해 둘러싸인다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 2 카커스 보강부 플라이는 타이어의 측벽에서 제 1 카커스 보강부 플라이의 축방향 내측에 배치되고, 제 1 업턴은 비드 와이어로부터 웨지의 반경방향 외측으로 직접 연장하고, 제 2 업턴은 비드 와이어로부터 웨지의 반경방향 내측으로 직접 연장하고, 제 1 및 제 2 업턴은 V자 형상으로 배치된다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 1 및 제 2 업턴의 말단 부분들은 각각의 업턴에서 접힐 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 축방향 내측에 힐 부분을 갖고 축방향 외측에 토우 부분을 가지며 비드들을 갖는 레이디얼 카커스 보강부를 갖는 타이어는 고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와, 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 웨지를 포함한다. 상기 웨지는 하나 이상의 비드 와이어의 단면 아래에 위치하는 정점 A로부터 연장하는 두 개의 측면들에 의해 형성되며, 웨지의 반경방향 외측면은 타이어의 회전축에 평행하며 정점 A를 지나는 기준선과 반경방향 외측으로 열린 제 1 예각 Φ1을 형성하며, 웨지의 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성하며, 고무 혼합물로 형성된 비드 충전재는 코팅된 비드 와이어 및 웨지의 축방향 및 반경방향 외측에 위치하며, 웨지의 고무 혼합물은 적어도 65의 쇼어 A 경도를 가지며, 이는 비드 충전재의 쇼어 A 경도보다 크고, 제 1 레이디얼 보강부 플라이는 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 업턴을 형성하고, 자오선 단면에서 보았을 때 보강부 플라이는 비드 와이어 주위에 감겨 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나고, 제 1 업턴은 웨지의 주변을 둘러싸고 비드 와이어 둘레를 다시 지나가 비드 와이어의 반경방향 외측에서 종료하고, 제 2 레이디얼 보강부 플라이는 타이어의 측벽에서 제 1 레이디얼 보강부 플라이와 평행하게 배치되고 비드 와이어의 반경방향 외측에서 종료한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제 2 레이디얼 보강부 플라이는 제 1 레이디얼 보강부 플라이의 축방향 외측에 위치하고 제 1 레이디얼 보강부 플라이의 업턴과 오버랩한다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 레이디얼 보강부 플라이는 제 1 레이디얼 보강부 플라이의 축방향 내측에 위치한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 축방향 내측에 힐 부분을 갖고 축방향 외측에 토우 부분을 가지며 비드들을 갖는 레이디얼 카커스 보강부를 갖는 타이어는 고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와, 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 웨지를 포함한다. 상기 웨지는 하나 이상의 비드 와이어의 단면 아래에 위치하는 정점 A로부터 연장하는 두 개의 측면들에 의해 형성되며, 웨지의 반경방향 외측면은 타이어의 회전축에 평행하며 정점 A를 지나는 기준선과 반경방향 외측으로 열린 제 1 예각 Φ1을 형성하며, 웨지의 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성하며, 비드 충전재는 코팅된 비드 와이어 및 웨지의 축방향 및 반경방향 외측에 위치하며, 웨지의 고무 혼합물은 적어도 65의 쇼어 A 경도를 가지며, 이는 비드 충전재의 쇼어 A 경도보다 크고, 레이디얼 보강부 플라이는 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 업턴을 형성하고, 자오선 단면에서 보았을 때 보강부 플라이는 비드 와이어 주위에 감겨 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나고, 제 1 업턴은 웨지의 주변을 둘러싸고 비드 와이어 둘레를 다시 지나가 비드 와이어의 반경방향 외측으로 연장하여 타이어의 숄더에서 종료한다.
바람직하게는, 본 발명의 타이어는 제 1 비드의 축방향 반대쪽에 있고 제 1 비드의 시트와 동일한 구조의 시트를 갖는 제 2 비드를 포함하며, 상기 시트의 모선은 그 위에서 시트의 축방향 외측 단부가 외측을 향해 경사지는 원의 직경보다 더 큰 직경의 상에서 축방향 내측 단부를 갖는다.
두 개의 비드 시트들은 상이한 직경들을 가질 수 있다.
카커스 보강부의 자오선 프로파일은 타이어가 그 사용 림 상에 장착되고 사용 압력으로 팽창되었을 때 적어도 제 1 비드와 그 보강부가 연장하는 측벽에서 일정한 방향의 곡률을 가지고, 상기 프로파일이 상기 비드의 보강부와 접촉하는 지점 T에 대한 접선 TT'는 회전축과 각도 Φ를 형성하며, 이 각도는 외측을 향해 열려있으며 적어도 70°이상이다.
도 1은 자오선 평면에서 보았을 때 비드 와이어 둘레에 두 개의 카커스 플라이가 감긴, 림 상에 장착된 본 발명에 따른 타이어 비드의 단면도.
도 2는 플라이 중의 하나가 비드 와이어 둘레에 감기고, 플라이들의 각각의 단부가 비드 와이어 상에 반경방향으로 중첩되는, 두 개의 카커스 플라이를 갖는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 타이어 비드의 자오선 평면에서의 단면도.
도 3은 도 2의 변형 실시예로, 비드 와이어 상에 감기지 않은 제 2 플라이가 제 1 플라이의 축방향 안쪽에 있는 것을 도시하는 도면.
도 4는 비드 와이어 둘레에 감기고, 그로부터 갈라지는 두 개의 카커스 플라이들을 갖는, 다른 실시예의 타이어 비드의 자오선 평면의 단면도.
도 5는 비드 와이어 둘레에 감겨 두 개의 플라이를 형성하는 단일 카커스 시트를 갖는 또 다른 실시예의 타이어 비드의 자오선 평면의 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1: 림2: 림 시트
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 타이어 비드(20)의 단면도를 예시한다. 타이어가 그 위에 장착되는 림(1)은 두 개의 절두원추형 림 시트(2; 그중 하나만 도시됨)를 포함한다. 림 시트(2)들은 타이어의 회전축 X와 각도 α를 형성하는모선에 의해 경계지어지며, 이 각도는 타이어의 축방향 외측(도 1의 좌측)을 향해 약 4 내지 30°로 벌어져 있으며, 도시된 예에서는 약 14°로 도시되어 있다. 림 시트(2)들의 축방향 내측 단부(4)들 및 외측 단부(6)들은 적도면(equatorial plane)에서 원을 그린다. 축방향 외측 단부(6)의 직경은 축방향 내측 단부(4)의 직경보다 작고, 이는 림 시트(2)가 축방향 외측으로 경사지게 한다.
하기에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 타이어 비드(20)는 보강용 비드 와이어(22), 웨지(50), 카커스 보강부(40)를 포함하며, 카커스 보강부는 비드에 카커스 보강부를 고정하기 위해 비드 와이어와 웨지에 결합된다.
예를 들어 차량의 외측을 향해 배치될 수 있는 림 시트(2)는 돌출부 또는 험프(8; hump)까지 축방향 외측으로 연장한다. 내면(7)은 회전축과 각도 Υ를 형성한다. 돌출부(8)의 직경 DSE(모든 직경들은 타이어의 회전축에 대해 측정됨)는 비드 와이어(22)의 내경 DTE보다 작다. 림 시트(2)의 축방향 외측 단부(6)에 대해 반경방향으로 측정된 돌출부(8)의 높이는 종래의 승용차용 림들의 축방향 내측에서 사용되는 험프 또는 돌출부의 높이와 비슷하다. 차륜(wheel)의 축방향 내측을 향해, 림 시트(2)는 타이어 공기가 빠진 상태에서의 작업을 위해 지지용 인서트(5; supporting insert)를 장착하기 위한 원통형 지지면(10)에 연결된다. 원통형 부분(10)의 직경 D는 림의 공칭 직경이다.
타이어 비드(20)의 외형은, 축방향 내측에서 연장하는 회전축에 대해 실질적으로 직각인 내벽(24)을 포함한다. 내벽(24)은 절두원추 형상의 힐(26; heel) 부분과 인접하며, 회전축과 약 45°로 예시된 각도 β를 형성한다. 힐(26) 부분은 축방향 내측 및 반경방향 외측을 향해 개구되어 있다. 힐(26) 부분은 절두원추 형상의 타이어 비드 시트(28)에 인접하며, 이 시트는 회전축과 각도 α'를 형성하며, 이 각도는 축방향 내측 및 반경방향 외측으로 개구되어 있다. 도면의 비드 시트의 모선의 각도 α'는 15°이다. 타이어 비드 시트의 각도 α'는 림 비드 시트(2)의 각도 α보다 크다. 힐(26) 부분과 타이어 비드 시트(28)는 외측을 향해 경사져 있다고 하는데, 이는 각각의 표면의 축방향 외측 단부가, 축방향 내측 단부가 위치하는 원의 직경보다 작은 직경의 원 상에 있음을 의미한다.
타이어 비드 토우(30; toe) 부분을 형성하는 제 3 절두원추 형상 표면은 타이어 비드 시트(28)로부터 축방향 외측으로 연장하고, 90°보다 작은 각도 Υ를 형성하며, 도시된 바와 같이 축방향 및 반경방향 외측을 향해 약 45°로 개구되어 있다. 타이어 비드 토우(30)의 각도 Υ는 림 험프(8)의 내벽(7)의 각도 Υ와 실질적으로 동일하다.
립(32; lip)은 타이어 비드 시트(28)로부터 축방향 외측으로 연장하고, 타이어의 축에 대해 일반적으로 평행하다. 설명하는 예에서 만곡되어 있고 림의 회전축 방향에 대해 실질적으로 직각으로 배향(orientation)된 외벽(34)이 비드의 외형을 완성한다.
타이어 비드 시트(28)는 타이어가 림 상에 장착되어 있을 때 림 비드 시트(2) 상에 지지되고, 토우(30)는 험프(8)의 내벽 상에 지지된다.
비드 와이어(22)는 비드의 힐(26) 부분 근처에 배치된다. 비드 와이어(22)는적도면에서 링 형상의 부품이며 다양한 구조, 예를 들어 여러 번 감긴 코일이 되도록 감긴 단일 와이어, 나선형으로 감긴 층들에 의해 둘러싸인 중실 코어(solid core), 또는 와이어에 감겨 층들이 되는 테이프를 가질 수 있다. 비드 와이어(22)는 높은 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물 층(23)으로 코팅된다.
고무 혼합물로 형성된 웨지(50)는 고정용 비드 링(22)의 축방향 외측에 배치된다. 적도면에서 보았을 때, 웨지(50)는 실질적으로 링 형상이다. 웨지(50)는 비드 와이어(22)의 반경방향 아래쪽에 위치하는 중심 또는 정점 A를 갖는다. 웨지(50)는 둘다 정점 A로부터 축방향 외측으로 연장하는 반경방향 내측면(54) 및 반경방향 외측면(52)과, 정점 반대쪽의 제 3 측면(56)으로 경계지어 진다. 외측면(52)은 회전축에 평행한 선과 반경방향 외측에서 각도 Φ1을 형성하며, 반경방향 및 축방향 외측으로 개구된다. 도 1의 실시예에서, 각도 Φ1은 45°이며, 20 내지 70°범위일 수 있다. 반경방향 내측면(54)은 동일한 평행선과 각도 Φ2를 형성하며, 반경방향 내측 및 축방향 외측으로 개구된다. 도시된 실시예에서, 각도 Φ2는 약 15°이고, 0 내지 30°범위일 수 있다. 웨지(50)는 비교적 높은 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물로 이루어지며, 그 경도는 가황처리된 상태에서 적어도 65, 바람직하게는 약 94의 값을 갖는다.
비드 링(22)의 반경방향 외측에는 37의 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물로 형성된 고무 충전재(60; filler)가 있다. 웨지(50)의 반경방향 외측 및 고무 충전재(60)의 축방향 외측에는 고무 충전재(60)의 쇼어 A 경도와 실질적으로 같은 쇼어A 경도를 갖는 고무 혼합물로 형성된 제 2 고무 충전재(62)가 있으며, 고무 부분(50)의 혼합물의 경도보다 상당히 작다. 다르게는, 고무 충전재(60, 62)는 단일 성분으로 형성될 수 있다. 고무 부품(50, 60, 62)의 상대적 위치들 및 경도들은 카커스 보강부의 장력이 증가할 때 비드 링(22)이 축방향 외측으로 변위하기 쉽게 하여 고무 부분(50)이 압축되게 하고, 장착 림(20) 상의 비드의 토우(30) 부분이 자동적으로 클램핑(self-clamping)되게 한다. 설명된 예에서, 비드(20)의 림에의 초기의 클램핑하는 힘은 비드 시트들과 림의 각도들 간의 준평형(quasi-equality)으로 인해 실질적으로 0이다.
타이어는 타이어의 적어도 측벽 부분에서 두 개의 층을 갖는 카커스 보강부(40)를 포함한다. 카커스 보강부(40)는 타이어가 사용 림 상에 장착되고 사용 압력으로 팽창되었을 때 그 전체 길이에 걸쳐 자오선 프로파일에서 일정한 곡률을 갖는다. 카커스 보강부(40)와 비드 링(22)의 접촉 지점(point of tangency) T로부터 반경방향 외측으로 그려진 접선 TT'는 회전축과 각도 Φ를 형성하며, 이 각도는 반경방향 및 축방향 외측으로 적어도 70°, 바람직하게는 80°로 개구된다.
카커스 보강부(40)는 비드 와이어(22) 둘레에 감겨 비드의 힐(26)부분으로부터 토우(30)부분으로 또는 축방향 내측에서 축방향 외측으로의 방향으로 지나가서, 고무 부분(50)의 반경방향 내측면(54)을 따라 연장하는 업턴을 형성한다.
도 1에 예시된 제 1 실시예에 따르면, 카커스 보강부(40)는 비드 와이어(22) 둘레에 감긴 두 개의 개개의 플라이(42, 44)들을 포함한다. 제 1 플라이(42)는 측벽 영역에서 축방향 내측에 배치되고, 비드 와이어 아래에서 연장하며, 업턴은 웨지(50) 둘레로 감겨, 측벽을 향해 비드 와이어 아래에서 되돌아 연장한다. 제 1 업턴의 단부(43)는 비드 와이어(22)의 반경방향으로 중심 위쪽에 위치한다. 제 2 플라이(44)는 측벽에서 제 1 플라이(42)의 축방향 외측에 위치하고, 비드 와이어(22)의 아래에서 감긴다. 제 2 플라이(44)는 웨지와 접촉하며 웨지(50)의 반경방향 내측(54)에서 종료하는 업턴(45)을 갖는다.
도 2에 도시된 다른 실시예에 따르면, 보강용 카커스(40)는 두 개의 플라이를 갖는다. 제 1 플라이(42)는 측벽(24)에서 축방향 내측에 위치하고, 비드 와이어(22) 둘레에 감기고, 웨지(50)의 외면 둘레에 감겨 반경방향 내측면(50)으로부터 반대쪽(58)의 반경방향 외측면(54)으로 그리고 다시 비드 와이어 둘레에 감긴다. 그 다음에, 시트(sheet)가 제 1 플라이(42)의 축방향 외측에 위치하는 제 2 플라이(44)를 형성하며, 제 2 플라이는 타이어의 숄더(shoulder; 도시되지 않음)에서 종료하여 당업자에게 알려진 바와 같이 숄더 로크 구조(shoulder lock construction)를 형성한다.
카커스 보강 플라이(42)는 상술한 바와 같이 카커스가 장력을 받게 되면 웨지(50)에 비드 와이어(22)가 고정되는 효과가 발생하도록 배치된다. 플라이들의 단부들의 위치는 비드 고무 제품에서 균열을 전파하는 응력 집중 위치(stress location)들 가까이에 있지 않는다. 지금까지 설명한 것을 읽어 알 수 있는 바와 같이, 다양한 실시예들에서 비드 와이어(22) 상에 3개의 층 이하가 있음을 보이며, 이는 비드 와이어의 축방향 외측으로의 변위를 최소화한다.
본 발명의 카커스 보강부를 갖는 타이어는 카커스 보강 플라이들의 두께가 증가하는 영향을 최소화하고, 필요한 전체 비드 자동-클램핑 힘을 유지할 수 있게 한다.

Claims (10)

  1. 축방향 내측의 힐(heel) 부분과 축방향 외측의 토우(toe) 부분과 함께 비드(bead)들을 갖는 레이디얼 카커스(radial carcass) 보강부를 갖는 타이어에 있어서,
    고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와,
    축방향 외측 및 비드 와이어 반경방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 하나 이상의 비드 충전재(filler)와,
    하나 이상의 비드 충전재의 반경방향 내측 및 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물을 형성하며, 하나 이상의 비드 와이어의 단면의 반경방향 아래쪽에 위치하는 정점으로부터 연장하는 두 개의 측면에 의해 형성되며, 그 웨지의 반경방향 외측면은 정점을 지나며 타이어의 회전축에 평행한 기준선과 반경방향 외측으로 열리는 제 1 예각 Φ1을 형성하고, 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성하고, 그 고무 혼합물은 65 이상의 쇼어 A 경도를 가지며 하나 이상의 비드 충전재를 형성하는 고무 혼합물보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물로 형성된 웨지(wedge)와,
    상기 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 제 1 업턴(upturn)을 형성하며, 자오선 단면에서 보았을 때 상기 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나 상기 비드 와이어 둘레에 감기고, 제 1 업턴이 웨지의 반경방향 외측에 결합하는 제 1 레이디얼 보강 플라이와,
    상기 하나 이상의 비드 와이어 상에 감기고, 자오선 단면에서 보았을 때 타이어의 측벽 영역에서 제 1 레이디얼 보강 플라이와 평행하게 배치되고 상기 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나 상기 비드 와이어 둘레에 감기고, 제 2 업턴이 웨지의 반경방향 내측에 결합하는 제 2 레이디얼 보강 플라이를 포함하는 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 카커스 보강용 업턴은 웨지의 프로파일의 둘레 전체를 둘러싸고, 제 2 카커스 보강부는 타이어의 측벽에서 제 1 카커스 보강부의 축방향 외측에 배치되고 제 2 업턴은 제 1 업턴에 의해 둘러싸이는 타이어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    비드 와이어는 나선형으로 감기는 층들에 의해 둘러싸인 중실 코어 와이어(solid core wire)를 포함하는 타이어.
  4. 제 2 항에 있어서,
    비드 와이어는 멀티플 턴(multiple turn) 코일을 형성하도록 원주방향으로 감긴 와이어를 포함하는 타이어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 2 카커스 보강 플라이는 제 1 카커스 보강 플라이의 축방향 내측에 배치되고, 제 1 업턴은 비드 와이어로부터 웨지의 반경방향 외측으로 직접 연장하고, 제 2 업턴은 비드 와이어로부터 웨지의 반경방향 내측으로 직접 연장하고, 제 1 및 제 2 업턴은 V-형상으로 배치되는 타이어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 각도 Φ1은 20° 내지 70° 사이이고, 제 2 각도 Φ2는 0° 내지 30° 사이인 타이어.
  7. 축방향 내측의 힐 부분과 축방향 외측의 토우 부분과 함께 비드들을 갖는 레이디얼 카커스 보강부를 갖는 타이어에 있어서,
    고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와,
    축방향 외측 및 상기 하나 이상의 비드 와이어 반경방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 하나 이상의 비드 충전재와,
    하나 이상의 비드 충전재의 반경방향 내측 및 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물을 형성하며, 하나 이상의 비드 와이어의 단면의 반경방향 아래쪽에 위치하는 정점 A로부터 연장하는 두 개의 측면에 의해 형성되며, 그 웨지의 반경방향 외측면은 정점 A를 지나며 타이어의 회전축에 평행한 기준선과 반경방향 외측으로 열리는 제 1 예각 Φ1을 형성하고, 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성하고, 그 고무 혼합물은 65 이상의 쇼어 A 경도를 가지며 하나 이상의 비드 충전재를 형성하는 고무 혼합물보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물로 형성된 웨지와,
    상기 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 업턴을 형성하며, 자오선 단면에서 보았을 때 상기 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나 상기 비드 와이어 둘레에 감기고, 제 1 업턴이 웨지의 주변을 둘러싸고 상기 비드 와이어 둘레로 다시 돌아가 타이어의 측벽에서 종료하는 제 1 레이디얼 보강 플라이와,
    타이어의 측벽에서 제 1 레이디얼 보강 플라이와 평행하게 배치되고 비드 와이어의 반경방향 외측에서 종료하는 제 2 레이디얼 보강 플라이를 포함하는 타이어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 2 레이디얼 보강 플라이가 제 1 보강 플라이의 축방향 외측에 위치하고, 제 2 레이디얼 보강 플라이는 제 1 레이디얼 보강 플라이의 업턴에 의해 겹쳐지는 타이어.
  9. 제 7 항에 있어서,
    제 2 레이디얼 보강 플라이는 제 1 레이디얼 보강 플라이의 축방향 내측에위치하는 타이어.
  10. 축방향 내측의 힐 부분과 축방향 외측의 토우 부분과 함께 비드들을 갖는 레이디얼 카커스 보강부를 갖는 타이어에 있어서,
    고무 혼합물로 코팅된 하나 이상의 비드 와이어와,
    축방향 외측 및 비드 와이어 반경방향 외측에 배치된 고무 혼합물로 형성된 하나 이상의 비드 충전재와,
    하나 이상의 비드 충전재의 반경방향 내측 및 하나 이상의 비드 와이어의 축방향 외측에 배치된 고무 혼합물을 형성하며, 하나 이상의 비드 와이어의 단면의 반경방향 아래쪽에 위치하는 정점으로부터 연장하는 두 개의 측면에 의해 형성되며, 그 웨지의 반경방향 외측면은 정점을 지나며 타이어의 회전축에 평행한 기준선과 반경방향 외측으로 열리는 제 1 예각 Φ1을 형성하고, 반경방향 내측면은 상기 기준선과 반경방향 내측으로 열린 제 2 예각 Φ2를 형성하고, 그 고무 혼합물은 65 이상의 쇼어 A 경도를 가지며 하나 이상의 비드 충전재를 형성하는 고무 혼합물보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는 고무 혼합물로 형성된 웨지와,
    상기 하나 이상의 비드 와이어 상에 감겨 업턴을 형성하며, 자오선 단면에서 보았을 때 상기 하나 이상의 비드의 힐 부분으로부터 토우 부분을 지나 상기 비드 와이어 둘레에 감기고, 제 1 업턴이 웨지의 주변을 둘러싸고 상기 비드 와이어 주위를 다시 지나가 반경방향 외측으로 연장하여 타이어의 숄더에서 종료하는 레이디얼 보강 플라이를 포함하는 타이어.
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