KR20040015447A - 중하중용 공기입 레디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 트럭이나 버스 등에 장착되는 중하중용 공기입 레디얼 타이어에 관한 것이며, 그 목적은 공기 주입 전후 타이어의 외경 성장이 균일한 중하중용 공기입 레디얼 타이어를 제공하는 데 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 중하중용 공기입 레디얼 타이어는, 다수의 벨트층, 예컨대 제1 벨트층(4), 제2 벨트층(22), 제3 벨트층(23) 및 제4 벨트층(24)을 포함하고, 상기 제1 벨트층(4)은 벨트의 중심선(X) 부근에 고무층(41)이 삽입되고, 이 고무층(41)의 좌우에 벨트층(42)을 삽입한 스플릿 벨트층으로 구성되고, 그리고, 상기 제1 벨트층(4)의 스틸코드(s)가 상기 중심선(X)을 기준으로 한쪽 방향으로 경사지게 배열되면, 그 바로 위에 적치된 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)는 상기 중심선(X)을 기준으로 상기 제1 벨트층(4)의 스틸코트의 방향과 반대 방향으로 경사지게 배열되며, 상기 제3, 제4 벨트층(23, 24)의 스틸코드(s)들은 각각 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)의 방향과 반대 방향으로 상기 중심선에 대하여 경사지게 배열된다.

Description

중하중용 공기입 레디얼 타이어{Heavy Duty Pneumatic Radial Tire}

본 발명은 대형 트럭이나 버스 등에 장착되는 중하중용 공기입 레디얼 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 주입 전후 타이어의 외경 성장이 균일한 중하중용 공기입 레디얼 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 대형 트럭이나 버스 등에 취부하여 사용하는 중하중용 공기입 레디얼 타이어(10)는, 도1에 도시된 바와 같이, 트레드(1)의 아래에 벨트층(2)을 포함하여 구성되어 있다. 이러한 중하중용 타이어(10)의 벨트층(2)은, 도2에 도시된 바와 같이, 다수의 벨트층, 예컨대 제1 벨트층(21), 제2 벨트층(22), 제3 벨트층(23) 및 제4 벨트층(24)로 구성된다. 벨트층(2)은 내부의 스틸코드(s)를 토핑고무(r)로 감싸서 만들어진다. 통상적인 중하중용 공기입 레디얼 타이어에서의 벨트층(2)은, 제1, 제2 벨트층(21, 22) 내의 스틸코드(s)가 서로 간격을 달리하며, 벨트의 중심선(X)을 기준으로 오른쪽으로 경사지게 구성되면, 그 위에 적치된 제3, 제4 벨트층(23, 24)은 그 스틸코드(s)가 서로 간격을 달리하며, 왼쪽으로 경사지게 구성된다.

이러한 벨트구조를 갖는 중하중용 공기입 레이얼 타이어는, 공기를 주입할 경우, 공기 주입 전후의 타이어에 대한 프로파일을 도시한 도3에서도 알 수 있는 바와 같이, 타이어의 중심부(5)와 숄더부(6)에서의 타이어 외경 성장량이 불균일하게 된다. 타이어의 외경 성장량은 성장 균일도(U/T)로 표현될 수 있는 데, 성장 균일도(U/T)는 타이어의 중심부(5)에서 컴퓨터 시뮬레이션에 따른 공기 주입전의 타이어 프로파일(7)과 주입 후의 프로파일(8)의 외경 성장량인 U값과 중심부(5)에서 숄더부(6)까지의 구간 중 가장 큰 타이어 외경 성장량인 T의 비로 나타낸다. 타이어 외경 성장량의 불균일은 곧 타이어의 불규칙 마모와 벨트층의세퍼레이션(separation) 현상을 초래하여 벨트의 내구력이 현저히 저하됨과 더불어 타이어의 내구 수명이 저하될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 도4와 같이, 제1 벨트층(21)을 스플릿 벨트층(3)으로 구성하였다. 상기 스플릿 벨트층(3)은 제1 벨트층(21)과는 달리, 중심 부근에 고무층(31)이 삽입되고, 이 고무층(31)의 좌우에 동일한 폭을 지닌 벨트층(32)을 삽입한 구조를 갖고 있다. 스플릿 벨트층(3)을 갖는 타이어에서는 타이어에 공기를 주입할 때 타이어의 외경 성장량이 어느 정도 균일하게 이루어지고는 있지만, 여전히 균일한 성장량을 보이지 않았다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 새로운 구조의 벨트층을 도입하므로써, 타이어에 공기를 주입할 때, 타이어의 외경 성장을 균일하게 하고, 이에 따라 벨트층의 세퍼레이션 현상을 방지하면서 타이어의 마모를 균일하게 하여 타이어의 내구 수명을 연장하는 데 있다.

도1은 일반적인 중하중용 공기입 레디얼 타이어의 분해 사시도이다.

도2는 도1의 벨트층의 상세 구조도이다.

도3은 도2의 타이어에서 공기 주입 전, 후의 타이어에 대한 프로파일이다.

도4는 스플릿 벨트층을 갖는 종래의 중하중용 공기입 레디얼 타이어의 벨트층의 상세 구조도이다.

도5는 본 발명에 따른 스플릿 벨트층을 갖는 중하중용 공기입 레디얼 타이어의 벨트층의 상세 구조도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... 트레드,2 ..... 벨트층,

3, 4, 21 ..... 제1 벨트층, 22 ..... 제2 벨트층,

23 ..... 제3 벨트층, 24 ..... 제4 벨트층

r ..... 고무s ..... 스틸코드

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 중하중용 공기입 레디얼 타이어는, 다수의 벨트층, 예컨대 제1 벨트층, 제2 벨트층, 제3 벨트층 및 제4 벨트층을 포함하고, 상기 제1 벨트층은 벨트의 중심선 부근에 고무층이 삽입되고, 이 고무층의 좌우에 벨트층을 삽입한 스플릿 벨트층으로 구성되고, 그리고, 상기 제1 벨트층의 스틸코드가 상기 중심선을 기준으로 한쪽 방향으로 경사지게 배열되면, 그 바로 위에 적치된 제2 벨트층의 스틸코드는 상기 중심선을 기준으로 상기 제1 벨트층의 스틸코트의 방향과 반대 방향으로 경사지게 배열되며, 상기 제3, 제4 벨트층의 스틸코드들은 각각 제2 벨트층의 스틸코드의 방향과 반대 방향으로 상기 중심선에 대하여 경사지게 배열되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 중하중용 공기입 레디얼 타이어에 대하여 도5를 통하여 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 중하중용 공기입 레디얼 타이어의 벨트층에 대한 상세 구조를 보이고 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어는, 다수의 벨트층, 예컨대 제1 벨트층(4), 제2 벨트층(22), 제3 벨트층(23) 및 제4 벨트층(24)을 갖는다.

상기 제1 벨트층(4)은 벨트의 중심선(X) 부근에 고무층(41)이 삽입되고, 이 고무층(41)의 좌우에 벨트층(42)을 삽입한 스플릿 벨트층으로 구성된다. 본 발명의 타이어는 종래의 타이어와는 달리, 상기 제1 벨트층(4), 소위 스플릿 벨트층은 그 바로 위에 적치된 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)와 다른 구조를 갖고 있다. 즉, 스플릿 벨트층을 갖는 통상적인 타이어의 경우 스플릿 벨트층의 스틸코드는 상기 벨트의 중심선(X)을 기준으로 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)와는 동일한 방향으로 경사지게 배열(도4 참조)되는 반면, 본 발명에서는 스플릿 벨트층의 스틸코드(s)가 상기 벨트의 중심선(X)을 기준으로 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)와는 반대 방향으로 경사지게 배열되어 있다. 바람직하게는 상기 스플릿 벨트층의 스틸코드(s)는 상기 중심선(X)을 기준으로 왼쪽으로 경사지게 배열되는 것이다.

또한, 종래의 타이어에서는 스플릿 벨트층의 스틸코드의 방향이, 상기 벨트의 중심선(X)을 기준으로 25~ 60°의 범위로 경사져 배열되는 반면, 본 발명에서는 상기 스플릿 벨트층(4)의 스틸코드(s)가 상기 중심선(X)에 대하여 5~ 20°의 범위로 경사지게 배열하는 것이 바람직하다. 상기 스플릿 벨트층(4)의 스틸코트(s)가 상기 중심선(X)에 대하여 5° 미만으로 배열되는 경우 벨트층에 걸리는 전단응력이 너무 커지게 되어 벨트부 내구력이 저하될 수 있으며, 20° 이상으로 배열되는 경우 벨트층 계면에서의 변형이 커지게 되어 바람직하지 않다. 가장 바람직하게는 9~ 11°의 범위에서 경사지게 배열하는 것이다.

또한, 상기 제3, 제4 벨트층(23, 24)의 스틸코드(s)들은 각각 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)의 방향과 반대 방향으로 상기 중심선(X)에 대하여 경사지게 배열된다.

이러한 벨트층 구조를 갖는 본 발명에 따른 타이어는, 타이어 주행시 벨트층에 작용하는 전단 응력이 제2 벨트층과 제3 벨트층 사이에 집중되는 것을 방지하여 벨트층의 세퍼레이션 현상을 효과적으로 억제할 뿐만 아니라 타이어를 주입할 때, 공기 주입 전, 후의 타이어 외경 성장을 균일하게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 타이어의 구체적인 효과에 대하여 실시예를 통하여 설명한다.

[실시예]

종래 및 본 발명에 따른 스플릿 벨트층을 갖는 타이어(규격 445/45R19.5)를 제조하고, 각각의 타이어에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 이때, 컴퓨터 시뮬레이션은 공기 주입 및 하중이 걸리는 상태에서 실시하여 비교(도3 참조)하였으며, 본 발명에 따른 타이어는 스플릿 벨트층의 스틸코드를 각각 5°, 10°, 15°, 20°로 변화시켰다. 이러한 시뮬레이션을 통해 각각의 타이어에 대하여 변형에너지 밀도(strain energy density), 전단변형(shear strain) 및 성장 균일도(U/T)를 측정한 후, 그 결과를 표1에 나타내었다.

구분	스틸코드 각도(°)	변형에너지 밀도	전단변형	U/T(%)	비고
종래재	65	138.5	0.6202	200
발명재1	5	96.51	0.1610	170
발명재2	10	56.42	0.1034	117
발명재3	15	64.06	0.1036	137
발명재4	20	72.2	0.1060	150

표1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 타이어는 종래의 타이어에 비하여, 변형에너지 밀도와 전단변형이 적고, 외경 성장량(U/T)값도 적어 타이어에 공기 주입 전, 후의 중심부와 숄더부의 외경 성장량이 균일함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공기 주입 전후의 타이어 외경을 균일하게 성장하여 타이어의 불규칙 마모 및 벨트의 세퍼레이션 등이 억제되어 벨트층의 내구력이 가일층 향상될 수 있기 때문에, 이러한 타이어는 대형 트럭 및 버스용 타이어, 특히 70시리즈 이하의 중하중용 타이어로 매우 유용하다.

Claims (3)

1. 다수의 벨트층을 포함한 중하중용 공기입 레디얼 타이어에 있어서,

   상기 벨트층은 제1 벨트층(4), 제2 벨트층(22), 제3 벨트층(23) 및 제4 벨트층(24)을 포함하고,

   상기 제1 벨트층(4)은 벨트의 중심선(X) 부근에 고무층(41)이 삽입되고, 이 고무층(41)의 좌우에 벨트층(42)을 삽입한 스플릿 벨트층으로 구성되고, 그리고,

   상기 제1 벨트층(4)의 스틸코드(s)가 상기 중심선(X)을 기준으로 한쪽 방향으로 경사지게 배열되면, 그 바로 위에 적치된 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)는 상기 중심선(X)을 기준으로 상기 제1 벨트층(4)의 스틸코트의 방향과 반대 방향으로 경사지게 배열되며, 상기 제3, 제4 벨트층(23, 24)의 스틸코드(s)들은 각각 제2 벨트층(22)의 스틸코드(s)의 방향과 반대 방향으로 상기 중심선에 대하여 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 레디얼 타이어.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 벨트층(4)의 스틸코드(s)는 상기 중심선(X)에 대하여 왼쪽으로 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 레디얼 타이어.
3. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 제1 벨트층(4)의 스틸코드(s)는 상기 중심선(X)에 대하여 5~ 20°의 범위로 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기입 레디얼 타이어.