KR20060035782A - 보강 비드 구조체를 가진 공기압 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강된 비드 구조체(15)를 가진 공기압 타이어(10)에 관한 것으로서, 적어도 하나의 플립퍼(17)가 제공되어 개개의 환상 보강 요소(14)와 비드 충전제(16)를 적어도 부분적으로 덮는다. 상기 플립퍼는 0.25mm의 지름을 가진 적어도 하나의 미리 형성된 실형상 금속제 요소를 포함하는 복수의 서로 실질적으로 평행한 가늘고 긴 보강 요소를 포함한다. 생성된 타이어는 고속 및/또는 극한 주행 상태에서 향상된 내구성과 우수한 핸들링 및 편안한 승차감을 가진다.

보강 비드 구조체, 공기압 타이어

Description

보강 비드 구조체를 가진 공기압 타이어{Pneumatic tyre having a reinforced bead structure}

본 발명은 4륜 및 2륜 자동차에 사용하기에 적합한 공기압 타이에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 하이-파워 자동차용 타이어, 보다 일반적으로, 고속 주행 속도(예를 들어, 200km/h 이상) 및/또는 극한 주행 상태를 포함하는 용도의 타이어와 같은 고성능 타이어에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 "HP"(High Performance) 또는 "UHP"(Ultra High Performance) 타이어뿐만 아니라 트랙 모터 레이스 및 랠리와 같은 자동차 경주에 사용하기에 적합한 타이어에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 하이-파워 자동차(high-powered car)의 전형적인 고성능(특히 높은 토크와 높은 스피드 면에서)을 가진 스테이션 웨건의 전형적인 안락함과 넓은 공간의 특성을 결합한 스포츠유틸리티차량(SUV)에 사용되는 타이어에 관한 것이다.

게다가, 본 발명은 특히, 경주용 2륜 자동차 또는 하이-파워 모터 사이클용 타이어에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 4륜 및 2륜 자동차용 공기압 타이어의 비드 영역에 사용되 는 향상된 플립퍼 구조체(flipper structure)에 관한 것이다.

타이어는 일반적으로, 단부가 뒤로 접히거나 또는 2개의 환상 보강 요소, 즉, 소위 "비드 코어"에 고정되는 적어도 하나의 카커스 플라이를 포함하는 카커스 구조체; 트레드 밴드; 상기 카커스 구조체와 상기 트레드 밴드 사이에 위치한 벨트 구조체; 및 축방향의 양측 위치에서 상기 카커스 구조체에 붙여진 한 쌍의 측벽을 포함한다.

비드 코어를 구비하는 타이어 일부는 "비드"로 공지되어 있고 타이어를 개개의 림에 고정하는 기능을 한다.

일반적으로, 상기 비드 코어의 반경방향의 외부 위치에서, 상기 비드는 통상 "비드 충전제" 또는 "비드 에이픽스"로 불리는, 실질적으로 삼각형 단면을 가지며 개개의 비드 코어로부터 반경반향으로 외측으로 뻗쳐있는 고무 스트립을 포함한다.

경주 자동차용 타이어들뿐만 아니라 고성능 및 초고성능 타이어들은, 예를 들어, 고속으로 코너링하거나 접지력이 제한된 상황에서 주행하는 것과 같은 극한 주행 조건에서 발생하는 문제가 되는 측면 추력을 견디기 위해 단단한 측벽이 일반적으로 제공된다.

타이어 측벽의 강성을 향상하기 위해 사용될 수 있는 기술적 해결법은 비드 높이를 증가시킴으로써 비드 영역을 증가시키는 것으로, 즉, 타이어 측벽을 따라 비드를 연장하는 것이다.

그러나, 상기 해결법은 타이어 측벽에 상기한 용도에 필요한 강성을 제공하 지 못하는데 이는 상기 비드에 의해 얻을 수 있는 강성은 주로 비드 충전제 고무 조성물의 기계적 특성에 기인하기 때문이다.

게다가, 상기 비드 높이의 과도한 증가는 승차감에 악영향을 주기 때문에, 타어어가 HP 또는 UHP 용도로는 특히 부적합하게 된다.

또한, 타이어에 높은 비드(즉, 타이어 측벽을 따라 현저하게 뻗쳐있는 비드)가 제공된 경우, 타이어 카커스의 내부로부터 발생한 응력은 타이어의 외곽을 따라 만족스럽게 조절될 수 없다. 결과적으로, 비드 영역에서 카커스 플라이와 비드 충전제 사이의 분리를 일으키는 응력이 집중된 바람직하지 않은 지역이 발생할 수 있다.

상기한 단점을 일으키지 않고 타이어 측벽의 강성을 향상하기 위해 통상적으로 사용되는 다른 기술적 해결법은 타이어 비드에 일반적으로 "플립퍼"로 공지된 보강층을 제공하는 것이다.

상기 플립퍼는 적어도 부분적으로 개개의 비드 코어와 비드 충전제를 덮기 위해 이들 주위에 감긴 보강층이고, 상기 보강층은 카커스 플라이와 비드 코어/충전제 어셈블리 사이에 배열된다. 주로 플립퍼는 상기 카커스 플라이와 비드 어셈블리와 접촉한다.

상기 플립퍼는 엘라스토머 매트릭스에 삽입된 복수의 가늘고 긴 보강 요소로 이루어지고, 상기 보강 요소는 직물 재료(예를 들어, 아라미드 또는 레이온) 또는 금속 재료(예를 들어, 강철 코드)로 제조된다.

게다가, 타이어가 회전하는 동안 비드 영역은 이 영역에 존재하는 상호 인접 한 구성 요소들, 특히 타이어의 인접한 구조 요소로부터 카커스 플라이 턴업 단부의 분리를 유도할 수 있는 열 증가를 일으키는 주기적인 굴곡 작용을 받는다.

타이어 비드에 플립퍼를 제공함으로써, 상기한 열 증가는 유리하게 감소될 수 있고 열 안정성을 타이어 비드에 부여할 수 있다. 이것은 주로 비드 영역에서의 어떤 상대 운동은 비드 억제 요소의 기능을 하는 플립퍼에 의해 제한된다는 사실 때문이다.

미국특허 2003/0034108호는 두 개의 측벽에 의해 두 개의 비드에 결합된 트레드 아래 놓이고, 비드 사이에 환상 요소 주위에 감김으로 각 비드 내에 연결되는 적어도 하나의 카커스 보강 플라이가 뻗쳐있는 크라운 보강재를 포함하는 타이어를 개시하고, 타이어의 인장 강도는 동일한 치수의 통상적인 타이어의 비드 와이어의 인장 강도보다 작고, 환상 요소와 접촉하도록 배치되고 각 층 내에서 서로 평행하고 한 층에서 다음 층으로 교차되는 보강 요소들로 구성된 적어도 두 개의 비드 보강층의 어셈블리는 0˚<α< 15˚의 관계를 만족하는 각 α를 이룬다. 상기 특허에 따르면, 환상 요소는 권장 팽창 압력에 의해 카커스 보강재에 부여된 장력의 3배 내지 5배의 인장력을 가지고, 제동시의 연장은 2 내지 6%이고, 모든 비드 보강층들은 환상 요소의 인장 강도의 0.5배 내지 1배 사이의 인장 강도를 가지고, 환상 요소 및 보강층의 어셈블리의 전체 인장 강도는 카커스 보강재에 부여된 장력의 6배 내지 8배이다. 상기 특허에 따르면, 상기 비드 보강층은 방향족 폴리아마이드의 케이블로 형성된다.

미국특허 2001/0018941호는 신장되지 않는 보강 요소의 적어도 하나의 플라 이로 형성되고 업턴(upturn)을 형성하기 위해 각 비드에서 비드 와이어에 고정되고, 이의 단부는 비드 와이어의 기부(D)로부터 반경방향 거리(HRNC)에 위치하는 적어도 하나의 방사형 카커스 보강재를 포함하는 림 위의 높이 H의 타이어, 특히 대형 자동차 타이어를 개시한다. 각 비드는 적어도 두 개의 부가적 보강재 외피: a) 반경방향 금속제 보강 요소로 형성된 적어도 하나의 제 1 외피, 및 b) 둘레방향으로, 0˚≤ α ≤ 45˚의 각(α)을 형성하는 금속 요소로 형성된 적어도 하나의 제 2 외피로 보강된다. 자오선 부분에서 보면, 제 1 보강 외피는 두 가닥을 형성하기 위해 상기 카커스 보강재의 내부에 카커스 보강재의 앵커링 비드 와이어(anchoring bead wire) 주위에 감기는 신장되지 않는 요소의 적어도 하나의 플라이로 형성된다. 카커스 보강재에 인접한 카커스 보강재의 반경방향의 상단부의 반경방향 하단부(A) 및 앵커링 비드 와이어에 대한 카커스 보강재의 접촉점(T) 사이에 위치한 축방향의 내측 가닥은 "최단 거리"로 불리는 직선 자국(AT)을 따라가고, 이의 반경방향 상단부는 높이(H)의 0.216배 내지 0.432배의 비드 와이어의 기부(D)로부터의 거리(HLI)에 반경방향으로 위치된다. 카커스 보강재의 업턴의 내부에 축방향으로 위치한 축방향 외측 가닥은 카커스 보강재 업턴의 단부보다 회전축에 반경방향으로 더 가까운 반경방향 상단부를 가지며 비드 와이어의 기부(D)의 상기 단부 사이의 거리(HLE)는 카커스 보강재의 업턴의 높이(HRNC)의 0.2배 내지 0.8배이다. 반경 방향에 대해 기울어져 있는 요소들의 제 2 외피는 앵커링 비드 와이어 주위에 감기지 않고 카커스 보강재의 업턴의 외측에 축방향으로 배열된다. 상기 제 1 및 제 2 외피의 금속 보강 요소는 반경방향 금속 코드 또는 케이블로 형성된다.

본 출원인은 고속 주행 및 스포츠 경주 용도에서, 트랙 경주 또는 랠리에서 통상적으로 수행되는 심한 움직임과 같은 고속 및/또는 극한 주행 상태로부터 발생한 응력-특히 측면 응력-을 견딜 수 있는 공기압 타이어에 대한 요구가 있다는 것을 인식하였다.

특히, 본 출원인은 타이어의 조작에 악영향을 미치지 않으며 상기 용도에 필요한 바람직한 구조적 강도를 부여하는데 적절한 보강 비드가 제공된 공기압 타이어의 필요를 인식하였다.

게다가, 본 출원인은 타이어 비드 영역에서 응력과 압력을 감소시켜 타이어 회전 저항을 감소시키기 위해서, 타이어 비드 영역에서의 어떤 구조적 변화는 일반적으로 비드 구조체의 강성을 증가시키는 반면 승차감을 상당히 떨어뜨린다는 것을 알았다.

따라서, 본 출원인의 노력은 핸들링과 승차감을 확보하는 유연성과 함께 상기한 바람직한 구조적 강도를 얻기 위해서, 타이어 비드 영역, 특히 플립퍼의 변형에 집중하였다.

본 출원인은 상기 결과는 타이어 비드에 가늘고 긴 보강 요소가 금속이고 0.05mm 내지 0.25mm 범위의 미리 형성된 실형상(threadlike) 요소를 포함하는 플립퍼를 제공함으로써 성취될 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명에 따라, 플립퍼의 각각의 가늘고 긴 보강 요소는 복수(즉, 적어도 둘)의 실형상 요소를 포함하는 금속 코드이고, 상기 실형상 요소들의 적어도 하나는 미리 형성된다.

본 발명의 상세한 설명에서, " 미리 형성된 보강 요소"라는 용어는 적어도 하나의 미리 형성된 실형상 요소를 포함하는 보강 요소를 나타내는데 사용된다.

본 출원인은 금속 보강 요소가 있어서 높은 기계적 저항력이 플립퍼에 부여되지만, 높은 유연성은 작은 지름의 가늘고 긴 보강 요소의 적어도 하나의 실형상 요소를 사용하여 얻어진다는 것을 발견하였고, 상기 높은 유연성은 직물 재료로 제조된 보강 섬유의 전형적인 특성이다.

따라서, 본 출원인은 플립퍼 보강 요소로서 작은 지름의 가늘고 긴 미리 형성된 금속 요소를 사용함으로써 금속 보강 요소를 포함하는 반제품의 전형적인 높은 강도와 직물 보강 요소를 포함하는 반제품의 전형적인 높은 유연성을 갖는 플립퍼를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

본 출원인은 상기 조합은 플립퍼에 매우 중요하다는 것을 발견하였다.

사실상, 플립퍼는 비드 영역의 강성을 증가시키는데 사용되기 때문에, 상기와 같은 결과를 유리하게 얻기 위해서는 타이어 비드에 강도가 충분히 높은 반제품을 제공하는 것이 중요하다.

게다가, 타이어를 제조하는 동안, 플립퍼를 쉽고 정확하게 사용하고 플립퍼가 비드 코어/충전제 어셈블리의 외형을 정확하게 따라가도록 하기 위해서 플립퍼에 우수한 유연성을 부여하는 것이 매우 중요하다.

사실상, 만일 플립퍼가 너무 단단하고 비드 코어와 비드 충전제 주위에 정확하게 감기지 않는다면, 일부의 공기가 비드 코어/충전제 어셈블리 및 플립퍼 사이에 존재할 수 있다. 플립퍼 금속 보강 요소와 접촉할 수 있는 공기, 즉 산소가 존재하는 것을 피해야 하는데, 이는 타이어 비드 내에서 원치 않는 부식이 일어날 수 있기 때문이다.

게다가, 플립퍼의 유연성은 a) 플립퍼 제조 공정은 직물 재료에 일반적으로 사용되는 캘린더링과 커팅 단계를 위한 동일한 장치를 사용하여 수행될 수 있고; b) 비드 코어/충전제 어셈블리 주위에 플립퍼를 감아 올리는 단계는 플립퍼의 유연성에 의해 향상되기 때문에 타이어 제조 공정에 플립퍼를 사용하는 단계는 매우 쉽게 수행된다는 관점에서 유리하다.

또한 본 출원인은 본 발명에 따른 플립퍼의 유연성은 타이어, 특히 하이 파워 자동차 또는 모터 사이클용 타이어의 사이드(측면) 그립을 향상시킨다는 것을 발견하였다.

일반적으로, 자동차 타이어의 측면 그립은 구동 바퀴, 특히 하이 파워 엔진이 장착된 후륜 구동 자동차에서 더욱 중요하며, 상기 자동차는 특히 젖은 노면에서 높은 성능을 나타내기 위해서, 주로 둘레방향으로는 좁고 축방향으로는 넓은 타이어 자국을 가진 매우 크고 단단한 저단면 타이어를 가진다.

측면 그립의 결여는 곡선을 떠나는 접지력에 악영향을 미쳐, 자동차의 후면 액슬의 그립을 손상시킬 뿐만 아니라 스포츠 트랙 경주 또는 랠리와 같은 극한 구동 상태에서 작동할 때 자동차의 측면 안정성에 악영향을 미친다.

게다가, 자동차 시장에서 점유율이 상당히 증가하는 스포츠유틸리티차량(SUV)은 일반적으로 하이 파워 엔진이 장착된 자동차에 요구되는 것보다 더 높은 측면 그립을 필요로 한다. 이는 고성능, 때때로 초고성능(특히 아스팔트 도로)이 큰 부피를 가지며 중력의 중심이 노면보다 높은 차량에 제공되어야 한다는 사실 때문이다.

2륜 자동차에 관한 한, 측면 그립이 없으면, 특히 고속으로 곡선을 주행할 때 자동차의 측면 안정성에 악영향을 미친다.

상기한 대로, 본 발명에 따라, 플립퍼의 미리 형성된 금속제 실형상 요소의 지름은, 예를 들어, 0.05mm 내지 0.25mm 범위로 작게 선택된다.

사실상 본 출원인은 플립퍼용 보강 요소로서 정교한(즉, 작은 지름) 미리 형성된 금속제 실형상 요소를 사용하면 플립퍼의 중량을 감소시키고 유연성을 증가시켜, 상기한 장점들을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

또한, 본 출원인은 본 발명에 따른 플립퍼는 당업계에 공지된 플립퍼, 예를 들어, 보강 요소가 금속 또는 직물 재료로 제조된 플립퍼의 그린 점착성(green tackiness) 보다 큰 그린 점착성을 가진다는 것을 발견하였다.

플립퍼의 그린 점착성은 그린 고무 화합물과 플립퍼를 형성하는 금속제 실형상 요소 사이의 접착력을 나타낸다.

결과적으로, 타이어 제조 공정에서 플립퍼를 사용하는 동안 플립퍼가 처리될 때, 상기 플립퍼는 늘어날 수 있고, 특히 그린 고무로부터 보강 요소가 분리되는 위험을 감수하지 않고 금속제 실형상 요소를 횡단하는 방향으로 늘어날 수 있다.

이런 분리는 타이어 비드 내부의 부식 또는 위험 영역을 형성할 수 있기 때문에 피해야 하고 고무 피복물이 없는 금속 요소는 비드로부터 돌출될 수 있어서, 타이어를 폐기시킬 수 있는 결함을 일으킨다.

게다가, 본 출원인은 본 발명의 플립퍼는, 오랜 시간이 경과된 후에도, 경화 고무 조성물의 금속제 실형상 요소에 대한 매우 우수한 접착력을 나타내고(상기 태양이 부식을 피할 수 있게 한다), 코드의 미리 형성된 실형상 요소들의 뛰어난 상호 결합(또는 코드지가 미리 형성된 및 미리 형성되지 않은 실형상 요소로 제조된 경우 미리 형성되지 않은 실형상 요소의 미리 형성된 실형상 요소로의 상호 결합)을 나타내어 코드 단부의 닳아짐 또는 코드 단부의 감김과 같은 바람직하지 않은 현상은 코드를 절단할 때 발생하지 않는다는 것을 발견하였다.

첫 번째 태양에서 본 발명은:

- 축방향으로 이격된 한 쌍의 환상 보강 요소;

- 상기 환상 보강 요소들 사이에서 뻗쳐있고 축방향의 양측 단부에서 상기 환상 보강 요소들의 각각에 고정된 적어도 하나의 카커스 플라이를 포함하는 카커스 구조체, 각각의 축방향 단부는 상기 환상 보강 요소 주위에 접혀진다;

- 한 쌍의 비드 충전제, 상기 비드 충전제의 각각은 개개의 환상 보강 요소의 반경방향의 외측에 위치된다;

- 개개의 환상 보강 요소 및 비드 충전제를 적어도 부분적으로 덮는 적어도 하나의 플립퍼, 상기 플립퍼는 복수의 서로 실질적으로 평행하게 가늘고 긴 보강 요소를 포함한다;

- 상기 카커스 구조체 주위에 둘레방향으로 뻗쳐있는 트레드 밴드;

- 상기 카커스 구조체와 상기 트레드 밴드 사이에 둘레방향으로 위치한 벨트 구조체; 및

- 축방향의 양측 위치에서 상기 카커스 구조체에 붙여진 적어도 한 쌍의 측벽을 포함하는 공기압 타이어에 관한 것으로, 상기 가늘고 긴 보강 요소는 0.05mm 내지 0.25mm 범위의 지름을 갖는 적어도 하나의 미리 형성된 실형상 금속 요소를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 가늘고 긴 보강 요소는 적어도 하나의 미리 형성된 금속제 실형상 요소를 갖는 금속 코드이고, 상기 적어도 하나의 코드를 형성하는 잔존 실형상 요소는 미리 형성되지 않은 형태이다.

다른 실시예에서, 각각의 가늘고 긴 보강 요소는 실형상 요소가 모두 미리 형성된 금속 코드이다. 소정의 선형성(preforming) 작용을 받기 전에, 실형상 요소는 직선 형태를 가진다.

바람직하게는, 미리 형성된 실형상 요소의 변형은 공면 형태(coplanar type)이다. 즉 각각의 미리 형성된 실형상 요소는 평면에 놓인다.

바람직하게는, 상기 실형상 요소는 파도 모양의 형태를 갖도록 미리 형성되어 세로방향으로 뻗쳐진 부분을 따라 만곡부에서 날카로운 단부 및/또는 불연속점이 실질적으로 없게 된다. 상기 날카로운 단부/모서리가 없으면 실형상 요소의 파괴 부하가 알맞게 증가하기 때문에 상기 형태는 특히 유리하다.

실질적인 사인 파동에 따라 미리 형성되는 것이 특히 바람직하다. 바람직하게는, 상기 사인 파동은 2.5mm 내지 30mm, 더욱 바람직하게는 5mm 내지 25mm 범위의 파장을 가진다. 바람직하게는, 상기 사인 파동은 0.12mm 내지 1mm 범위의 진폭을 가진다. 상기한 파장과 진폭 범위는 타이어 또는 완성된(가황된) 타이어에 삽입하기 전에 고무를 입히지 않은 실형상 요소에 대해 직접 측정될 수 있다. 유리하게는, 상기 변수들의 측정은 확대 렌즈와 눈금 저울(예를 들어, 눈금자)을 사용하여 실형상 요소에 수행할 수 있다. 완성된(또는 가황된) 타이어를 분석하는 경우, 타이어로부터 플립퍼를 추출하고 적절한 용매를 사용하여, 예를 들어, 적어도 12 시간 동안 100℃에서 다이클로로벤젠으로 처리하여 플립퍼로부터 고무화 화합물(rubberizing compound)을 제거하는 것이 필요하다.

다른 실시예에서, 상기 변형은 공면 형태가 아닌, 나선 타입의 형태를 가진다.

본 발명에 따라 미리 형성된 실형상 요소를 얻기 위해서, 당업계에서 공지된 방법들의 어느 하나를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 출원인의 특허출원 미국 5,581,990호에 기술된 타입의 기어 장치 또는 미국특허 WO 00/39385호 기술된 장치를 사용할 수 있다. 상기 장치는 한 쌍의 도르래를 포함하고, 각각의 도르래는 첫 번째 도르래의 손잡이와 제 2 도르래의 상응하는 손잡이 사이에 놓인 공간을 따라 이동하도록 제조된 실형상 요소에 축 변형과 굴곡 변형을 동시에 일으키도록 소정의 부분 위로 서로 맞물릴 수 있는 복수의 대면하는 손잡이가 장착된다. 상기한 맞물림 작용은 상기 실형상 요소에 의해 회전되는 상기 한 쌍의 도르래의 이동 때문에 발생할 수 있다.

바람직하게는, 가늘고 긴 보강 요소들은 플립퍼에 실질적으로 균일하게 분포되는데, 즉, 연속적으로 인접한 하나의 가늘고 긴 보강 요소들 사이의 축방향 공간은 실질적으로 일정하다.

상기한 대로, 플립퍼는 반경방향으로 외측 카커스 플라이와 비드 코어/충전제 어셈블리 사이에 배열되고, 적어도 부분적으로, 비드 코어와 비드 충전제를 덮기 위해 비드 코어 주위에 감길 수 있다.

더욱 상세하게는, 플립퍼는 개개의 비드 코어와 접촉하는 중앙부, 및 상기 중앙부의 개개의 단부로부터 연장되고 비드 충전제를 포함하는 두 개의 다리 부ㅂ분(leg portion)에 의해 형성된다.

본 발명의 상세한 설명에서, "외부 플립퍼 단부"라는 용어는 플립퍼의 축방향 외부 다리 부분에 속하는 플립퍼 단부를 나타내는데 사용되고, "내부 플립퍼 단부"라는 용어는 플립퍼의 축방향 내부 다리 부분에 속하는 플립퍼 단부를 나타내는데 사용된다.

본 발명에 따라서, 바람직하게는, 플립퍼 단부는 한 단부가 타이어 측벽의 방향으로 다른 단부보다 더 늘어나도록 서로 오프셋된다(엇갈린다).

따라서, 두 개의 다른 해결법을 얻을 수 있다: a) 내부 오프셋이 일어난 경우, 즉, 플립퍼의 내부 다리 부분이 외부 다리 부분보다 늘어나는 경우, b) 외부 오프셋이 일어난 경우, 즉, 플립퍼의 외부 다리 부분이 내부 다리 부분보다 늘어나는 경우.

또한, 본 출원인은 본 발명에 따른 플립퍼에 사용되는 미리 형성되고, 금속의 실형상 요소는 타이어의 가황 후에도 파괴시에 넓은 탄성 범위와 높은 신장력을 갖는 것을 발견하였다.

이런 태양은 본 발명의 타이어는 종래 기술의 플립퍼가 제공된 타이어보다 더 높은 반복 피로 강도를 제공하기 때문에 특히 유리하다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 타이어 비드는 일반적으로 "체파(chafer)"라고 공지되고 비드 강성을 증가시키는 작용을 하는 다른 보강층을 포함한다.

상기 체파는 엘라스토머 매트릭스에 삽입되고 일반적으로 직물 재료(예를 들어, 아라미드 또는 레이온) 또는 금속 재료(예를 들어, 강철 코드)로 제조된 복수의 가늘고 긴 보강 요소를 포함한다.

본 발명에 따라, 상기 체파는 플립퍼를 참조하여 설명한 대로, 작은 지름의 미리 형성된 실형상 요소를 포함하는 금속의 가늘고 긴 보강 요소가 제공된다.

상기 체파는 타이어 비드 및/또는 측벽 내부의 여러 위치에 위치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 체파는 플립퍼와 카커스 플라이 사이에 위치된다. 상기 실시예에 따라, 체파는 플립퍼 내부 다리 부분과 연결되게 위치할 수 있다. 선택적으로, 체파는 플립퍼 외부 다리 부분과 연결되게 위치할 수 있다.

선택적으로, 체파는 카커스 플라이에 대해 축방향의 외부에 위치되어, 플립퍼 외부 다리 부분 근처에서 뻗쳐진다. 다른 실시예에 따라, 체파는 카커스 플라이에 대해 축방향의 내부 위치에 위치되어, 플립퍼 내부 다리 부분 근처에서 뻗쳐진다.

타이어에 두 개의 카커스 플라이가 제공되는 경우, 체파는 상기 카커스 플라이들 사이에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 체파는 플립퍼 내부 다리 부분 근처의 카커스 플라이들 사이에 위치된다. 선택적으로, 체파는 플립퍼 외부 다리 부분 근처의 카커스 플라이들 사이에 위치된다.

선택적으로, 체파는 카커스 플라이들에 대해 축방향의 외부에 위치되어, 플립퍼 외부 다리 부분 근처에서 뻗쳐진다. 다른 실시예에 따라, 체파는 카커스 플라이들에 대해 축방향의 내부에 위치되어, 플립퍼 내부 다리 부분 근처에서 뻗쳐진다.

바람직하게는, 체파는 비드 코어의 반경방향 외부 위치와 일치되게 시작되고, 비드 충전제의 주위 모양을 따라가며 타이어 측벽과 일치되게 끝난다.

선택적으로, 체파는 타이어 측벽을 따라 타이어 벨트 구조체의 단부까지 늘어날 수 있다.

다른 특징과 장점은 본 발명에 따른 타이어의 실시예의 상세한 설명을 참조하면 더욱 명확해질 것이다. 상기 설명에서, 한정하지 않는 실시예로 제공되는 첨부된 도면을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 플립퍼에 사용될 수 있는 미리 형성된 실형상 요소를 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 모터 사이클 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 체파가 제공된 자동차 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체파가 제공된 자동차 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

도 6 내지 도 12는 각각 본 발명의 타이어 및 비교예의 타이어에 수행한 검사로부터 얻은 결과의 비교를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따르고 림(도시되지 않음)에 장착하기에 적합한 자동차 타이어(10)의 부분 단면도를 도시한다.

상기 타이어(10)는 단부가 한 쌍의 비드 코어(14)와 결합된 두 개의 카커스 플라이(12, 13)를 포함하는 카커스 구조체(11)를 포함한다.

도 1에 도시한 실시예에 따라, 상기 카커스 플라이(12, 13)는 카커스 플라이 단부를 비드 코어(14) 주위에 감아 올림으로써 개개의 비드 코어(14)와 결합된다.

상기 비드 코어(14)는 서로 축방향으로 이격되어 있고 상기 타이어에 대해 반경방향으로 내부 위치에서 개개의 비드(15)에 포함된다.

비드 코어(14) 이외에, 비드(15)는 비드 코어(14)의 반경방향 외부 위치에 비드 충전제(16) 및 플립퍼(17)를 포함한다.

도 1의 실시예에 따라, 상기 플립퍼(17)는 비드 코어(14)와 비드 충전제(16) 주위에 감기고 비드 코어/충전제 어셈블리를 완전히 덮는다. 사실상, 플립퍼(17)는 반경방향 외부 카커스 플라이(13)와 비드 코어/충전제 어셈블리 사이에 배열되고 이부 카커스 플라이와 비드 어셈블리와 직접 접촉한다.

도 1의 실시예에 따라, 상기 플립퍼(17)는 개개의 비드 코어(14)와 접촉하는 중앙 부분(171) 및 이 중앙 부분(171)의 개별 단부로부터 뻗쳐지고 비드 충전제 (16)와 결합하는 두 개의 다리 부분(172, 173)으로 형성된다.

특히, 내부 다리 부분(172)에 내부 플립퍼 단부(174)가 제공되고, 외부 다리 부분(173)에 외부 플립퍼 단부(175)가 제공된다.

도 1의 실시예에 따라, 플립퍼 단부의 내부 오프셋이 일어나는데 이는 플립퍼(17)의 내부 다리 부분(172)은 외부 다리 부분(173)보다 더 늘어나고, -타이어 단면에 분명하게 도시된 대로- 내부 플립퍼 단부(174)는 외부 플립퍼 단부(175)의 높이 보다 높게 타이어 측벽에 도달하기 때문이다.

바람직하게는, 상기 카커스는 레디얼 타입이고 타이어의 적도면 p-p에 실질적으로 수직인 방향으로 배열된 보강 코드를 포함한다.

또한 상기 타이어(10)는 상기 카커스(11)의 꼭대기에 위치한 트레드 밴드(18), 개개의 비드(15)와 트레드 밴드(18) 사이에 각각 배열된 한 쌍의 축방향의 양측 측벽(19)을 포함한다.

카커스 플라이(11)와 트레드 밴드(18) 사이에, 타이어(10)는 도 1에 도시한 실시예에서, 두 개의 반경방향으로 겹쳐진 벨트 플라이(21, 22)와 두 개의 보강층(23, 24)을 가진 벨트 구조체(20)를 포함한다.

상세하게는, 서로 반경방향으로 겹쳐진 벨트 플라이(21, 22)는 둘레방향에 대해 소정의 각을 형성하기 위해서 통상적으로 금속이고 타이어의 적도면 p-p에 대해 기울어지고, 각 플라이에서 서로 평행하고 인접한 플라이를 교차하는 복수의 보강 코드를 포함한다.

상기 한 쌍의 벨트 플라이(21, 22)의 반경방향의 외부에 있는 상기 보강층 (23, 24)은 타이어의 둘레방향으로 실질적으로 제로(상기 보강층(23, 24)은 0˚층으로 정해진다)인 각을 형성하기 위해서, 서로 실질적으로 평행하고 타이어의 적도면 p-p과 평행한 보강 요소(도면에 도시되지 않음)를 가진다.

일반적으로, 자동차 타이어에서, 상기 보강 요소들은 직물 형태이다.

튜브가 없는 타이어의 경우에, 상기 카커스 플라이(11)에 대해 반경방향의 내부 위치에서, 소위 "라이너"(도 1에 도시되지 않음)로 공지된 고무층이 사용되고, 상기 층은 사용하는 동안 타이어에서 공기가 빠져나가지 않게 한다.

도 1에 도시한 비드 코어(14)는 대칭이고 규칙적인 형태를 가진, 실질적으로 사각형의 단면을 가진 "알더퍼(Alderfer)" 형태이다.

비드 코어의 "알더퍼" 구조는 "m x n" 타입의 형태를 가지는데, 여기서 "m"은 축방향으로 인접한 실형상 요소 또는 코드(적어도 한 쌍의 실형상 요소를 꼬아서 얻음)의 숫자를 나타내고 "n"은 상기 실형상 요소(또는 상기 코드)의 반경방향으로 겹쳐진 층의 숫자를 나타낸다.

상기 비드 코어 구조는 소위 "단일-실 비드 코어"일 수 있다. 비드 코어 구조는 축방향의 인접한 만곡부의 제 1 층을 형성하기 위해서 나선형으로 감긴 하나의 고무를 입힌 실형상 요소(또는 단일 코드)로부터 형성된다; 그런 후에, 상기 제 1 층에 대해 반경방향의 외부 위치에서, 동일한 실형상 요소(또는 동일한 코드)는 더 감겨서 제 1 층에 대해 반경방향의 외부 위치에 제 2 층을 형성하고, 이어서, 여러 개의 반경방향으로 겹쳐진 층들을 형성하기 위해, 각 층은 만곡부에 반경방향으로 인접한 층들의 만곡부 숫자와 다른 숫자를 가질 수 있다.

소위 "환상 케이블" 비드 코어가 사용될 수 있다. 이런 형태의 비드 코어는 중앙 코어, 예를 들어 실형상 요소가 나선형으로 감기고 최종적으로 서로 결합하는 원을 형성하기 위해서 단부와 단부가 합쳐지는 하나의 실형상 요소로부터 얻은 중앙 코어를 가진다.

도 2는 본 발명에 따라 사인곡선형태로 미리 형성된 실형상 요소(22)를 도시한다.

상기한 대로, 일반적으로 직선으로부터 주기적으로 변하는 형태의 상기 변형은 임의의 공지된 형태로 얻을 수 있다. 바람직하게는, 상기 변형은 공면 형태이다. 더욱 바람직하게는, 상기 변형은 파장(또는 피치)(P)과 진폭(H)을 가진 (도 2에 도시된 것과 같은) 실질적으로 사인 곡선의 파동으로 이루어진다.

본 발명을 위해서, "파장(P)"은 주기적으로 반복되는 최소 부분의 길이를 의미하고, "진폭(H)"은 중심축(S)으로부터 실형상 요소의 최소 이동 변이(양방향으로 동일한 것으로 추정)의 진폭의 두 배를 의미한다(도 2 참조).

상기한 대로, 바람직하게는, 파장(또는 피치)(P)은 2.5mm 내지 30mm, 더욱 바람직하게는 5mm 내지 25mm 범위이다.

바람직하게는, 진폭(H)은 0.12mm 내지 1mm이고, 더욱 바람직하게는 0.14mm 내지 0.60mm 범위이다.

일반적으로, 본 발명에 따른 미리 형성된 실형상 요소는 0.05mm 내지 0.25mm, 바람직하게는 0.08mm 내지 0.20mm 범위의 지름(D)을 가진다. 특히 바람직한 지름은 0.12mm이다.

상기한 대로, 실형상 요소는 금속이다.

바람직하게는, 실형상 요소는 강철로 제조된다. 실형상 요소의 지름이 0.4mm 내지 0.1mm인 경우, 표준 NT(표준 장력) 강철의 파괴 강도는 약 2,600 N/mm²(또는 2,600 MPa-메가파스칼) 내지 약 3,200 N/mm²이고, HT(높은 장력) 강철의 파괴 강도는 약 3,000 N/mm² 내지 약 3,600 N/mm²이고, SHT(수퍼 하이 장력) 강철의 파괴 강도는 약 3,300 N/mm² 내지 약 3,900 N/mm²이고, UHT(울트라 하이 장력) 강철의 파괴 강도는 약 3,600 N/mm² 내지 약 4,200 N/mm²이다. 상기 파괴 강도는 강철에 포함된 탄소 함량에 특히 의존한다.

일반적으로, 상기 실형상 요소에는 0.10㎛ 내지 0.50㎛의 두께를 가진 황동 피복물(60중량% 내지 75중량%의 구리, 40중량% 내지 25중량%의 아연)이 제공된다. 상기 피복물은 타이어를 사용하는 동안과 생산하는 동안 실형상 요소를 고무화 화합물에 더 잘 접촉시키고 금속의 부식에 대한 보호를 제공한다. 부식에 대한 보호력을 높이는 것이 필수적이라면, 상기 실형상 요소에, 아연, 아연/망간(ZnMn) 합금, 아연/코발트(ZnCo) 합금 또는 아연/코발트/망간(ZnCoMn) 합금을 기초로한 피복물과 같은 큰 내식력을 줄 수 있는 황동 이외의 항-부식 피복물이 제공되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 실형상 요소는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.

바람직하게는 본 발명에 따른 플립퍼는 n x D 타입의 구조를 가진 코드를 사 용하여 얻어지고, 여기서 n은 코드를 형성하는 실형상 요소의 숫자이고 D는 각각의 실형상 요소의 지름이다. 바람직하게는 n은 2 내지 5이다. 특히 바람직하게는 n은 3이다.

바람직하게는, 상기 코드의 연선 피치(stranding pitch)는 2.5mm 내지 25mm, 더욱 바람직하게는 6mm 내지 18mm이다. 특히 바람직한 연선 피치는 12.5mm이다.

바람직한 코드 구조는, 예를 들어, 2x(즉, 함께 꼬인 두 개의 실형상 요소), 3x, 4x, 5x, 2+1(즉, 두 개의 실형상 요소의 한 가닥과 하나의 실형상 요소의 한 가닥, 상기 두 가닥은 함께 꼬임), 2+2, 3+2, 1+4이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 플립퍼에서 가늘고 긴 보강 요소의 밀도는 40 코드/dm 내지 160 코드/dm 범위이고, 더욱 바람직하게는 80 코드/dm 내지 120 코드/dm 범위이다. 85 코드/dm 및 105 코드/dm 범위의 밀도가 특히 바람직하다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 플립퍼의 가늘고 긴 보강 요소는 타이어의 반경방향 평면(radial plane)에 대해 기울어진다.

바람직하게는, 상기 가늘고 긴 보강 요소는 반경방향 평면에 대해 15°내지 60°, 더욱 바람직하게는 30°내지 45°의 각도로 배치된다.

본 출원인은 카커스 플라이의 보강 요소의 각과 플립퍼의 보강 요소의 각이 가장 가깝고 플립퍼에 부여될 수 있는 강성은 가장 높으나, 엔진에 의해 제공된 토크의 타이어에 대한 전달은 가장 낮다는 것을 알았다. 따라서, 플립퍼의 보강 요소들의 각도는 상기 두 가지 다른 기술적 태양 사이의 절충물을 얻는데 필수적인 것을 고려하여 선택되어야 한다.

바람직하게는, 플립퍼의 두께, 즉, 코드와 코드가 삽입된 고무 화합물의 지름을 포함하는 전체 두께는 0.5(±0.1)mm 내지 1.7(±0.1)mm, 더욱 바람직하게는 0.8(±0.1)mm 내지 1.1(±0.1)mm이다.

도 3은 본 발명에 따르고 림(도시되지 않음)에 장착하는데 적합한 모터 사이클 타이어(30)의 부분 단면도를 도시한다.

상기 타이어(30)는 적어도 하나의 카커스 플라이(32), 카커스 구조체(31)를 포함하고, 카커스 플라이의 반대 측면 단부(32a)는 개개의 비드 코어(33)와 결합된다.

도 3에 따라, 카커스 플라이(32)와 비드 코어(33) 사이의 결합은 비드 코어(33) 주위의 카커스 플라이(32)의 양측 단부(32a)를 뒤로 접음으로 얻어진다.

일반적으로 카커스 플라이(32)는 서로 평행하게 배열되고 엘라스토머층으로 적어도 부분적으로 코팅된 복수의 보강 코드로 일반적으로 구성된다. 이런 보강 코드는, 예를 들어, 레이온, 나일론, 폴리에틸렌 나프탈렌-2,6-다이카복실레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)과 같은 직물 재료, 또는 금속 합금(예를 들어, 구리/아연, 아연/망간, 아연/몰리부덴/코발트 합금 등)으로 코팅되고 함께 꼬인 강선으로 제조된다.

바람직한 실시예에 따라, 카커스 구조체(31)는 레디얼 타입이고, 즉, 카커스 플라이(32)가 둘레방향에 대해 실질적으로 수직 방향으로 배열된 보강 코드를 포함한다.

선택적으로, 카커스 구조체(31)는 반경방향 내부 및 반경방향 외부의 카커스 플라이(도 3에 도시되지 않음)의 한 쌍을 포함한다. 이 경우에, 보강 코드는 서로에 대해 반드시 평행하고 각 플라이에서 기울어진 방향에 따라 배열되고 타이어의 적도면 X-X에 대해 인접한 플라이의 코드와 대향된다.

카커스 플라이(32)와 이의 상응하는 턴업 사이에 형성된 공간을 채우기 위해서 엘라스토머 충전제(34)- 비드 충전제-를 비드 코어(33)에 대해 반경방향의 외부에 사용한다.

공지된 대로, 비드 코어(33)와 비드 충전제(34)를 포함하는 타이어 영역은 타이어(30)를 상응하는 장착 림(도 3에 도시되지 않음)에 고정하기 위한 소위 타이어 비드(35)를 형성한다.

벨트 구조체(36)는 카커스 구조체(31)의 둘레를 따라 붙여진다.

도 3의 실시예에 따라, 상기 벨트 구조체(36)는 축방향으로 차례로 배열된 복수의 둘레방향의 코일, 고무를 입힌 코드 또는 카커스 구조체(31)의 꼭대기에 실질적으로 평평한 각도로 나선형으로 감긴 약간의 고무를 입힌 코드(바람직하게는 2 내지 5)의 스트립을 포함하는 하나의 보강층(37)을 포함한다. 상기 둘레방향의 코일은 타이어의 회전 방향을 따라 실질적으로 향한다.

바람직하게는, 상기 둘레방향의 코일은 벨트 구조체(36)의 중앙부에 있는 양 측면부에서 더 큰 보강층 두께를 얻기 위해 변형가능한 피치에 따라 카커스 구조체(31)에 감긴다.

비록 자체로 나선형이 되고 임의의 피치 변이는 0과 다른 감김 각도를 포함하지만, 이 각도는 아주 작게 유지되어 실질적으로 항상 거의 0도와 동일하게 생각 된다.

주로 상기 보강층(37)의 코드는 직물 또는 금속 코드이다. 바람직하게는, 상기 코드는 강철 코드이고, 더욱 바람직하게는 고신장(HE) 강철 코드이다.

바람직하게는, 상기 코드는 하이-카본(HT) 강선, 즉 0.9% 이상의 탄소 함량을 가진 강선으로 제조된다.

직물 코드가 사용될 때, 나일론, 레이온, 폴리에틸렌 나프탈렌-2,6-다이카복실레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 케블라^®일 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 높은 모듈의 실(예를 들어, 케블라^®와 같은 아라미드 섬유)로 꼬인 적어도 하나의 낮은 모듈의 실(예를 들어, 나일론 또는 레이온)로 구성된 하이브리드 코드가 사용될 수 있다.

카커스 주위에 코드를 감기 위한 다른 기술은, 예를 들어, 유럽특허 EP 461 646호에 기술된 대로, 당업계에 주지되어 있다.

벨트 구조체(36)는 둘레방향에 대해 소정의 각도를 형성하기 위해서 플라이에서 서로 평행하고 인접한 플라이들과 교차하는 타이어의 적도면(X-X)에 대해 기울어진 복수의 보강 코드(예를 들어, 아라미드 코드)를 포함하는 두 개의 반경방향으로 겹쳐진 벨트 플라이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

비드(35)로부터 벨트 구조체(36)의 단부까지 축방향의 외부 위치에서, 뻗쳐진 측벽(38)이 카커스 플라이(32)에 외부에서 붙여진다.

측면 단부가 측벽(38)에 연결된 트레드 밴드(39)는 벨트 구조체(36)에 대해 반경방향의 외부에서 둘레방향으로 붙여진다. 트레드 밴드(39)는 회전면 위로 분포된 다양한 형태와 크기의 복수의 블럭을 형성하기 위해 다양한 모양의 그루부에 의해 지면과 접촉하도록 설계된 회전면을 가진다.

튜브가 없는 타이어에 관한 경우에, 일반적으로 "라이너"로 공지된 고무층(도 3에 도시되지 않음)은 팽창 공기가 타이어(30)에서 타이어가 빠져나가지 않도록 카커스 플라이(32)에 대해 반경방향의 외부 위치에 제공될 수 있다.

도 3의 실시예에 따라, 타이어(30)에 비드 코어(33)와 비드 충전제(34) 주위에 감긴 플립퍼(40)가 제공된다.

상기 실시예에 따라, 상기 플립퍼(40)는 카커스 플라이(32)와 비드 코어/충전제 어셈블리 사이에 배열되고 타이어의 상기 구조적 구성요소와 직접 접촉한다.

설명을 간단히 하기 위해서, 도 4 및 5에서는, 도 1에 도시한 타이어 구성요소와 다른 타이어 구성요소들만 나타내었다. 따라서, 도 1의 구성요소와 유사하거나 동일한 도 4 및 5의 구성요소는 동일한 참조 번호로 나타낼 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 체파가 제공된 자동차 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

도 4의 타이어(50)는 두 개의 카커스 플라이(51, 52)를 포함하고 체파(53)는 이들 사이에 위치한다. 더욱 상세하게는, 체파(53)는 플립퍼 내부 다리 부분(172) 근처의 카커스 플라이(51, 52) 사이에 위치한다.

도 4의 실시예에 따라, 체파(53)는 반경방향의 외부 비드 코어 부분과 연결되게 출발하여 내부 플립퍼(174)에 반경방향의 외부 위치에서 타이어 측벽 단부를 따라 뻗쳐진다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체파가 제공된 자동차 타이어의 부분 단면도를 도시한다.

상기 실시예에 따라, 체파(53)는 카커스 플라이(51, 52)의 턴업 단부에 대해 축방향의 외부에 위치된다.

더욱 상세하게는, 체파(53)는 제 2 카커스 플라이(52)에 대해 축방향의 외부, 즉 반경방향 외부의 카커스 플라이(52)에 위치하고, 플립퍼 외부 다리 부분(173)의 근처에서 뻗쳐진다.

도 5의 실시예에 따라, 체파(53)는 반경방향 외부의 비드 코어 부분과 일치되게 시작하여 내부 플립퍼 단부(174)의 외부에서 타이어 측벽 단부를 따라 뻗쳐ㅈ진다.

체파에 관한 한, 코드 내의 실형상 요소의 숫자, 실형상 요소의 지름, 코드의 피치, 미리 형성된 실형상 요소의 특징(즉, 진폭, 파장), 코드 구조, 밀도는 플립퍼를 참조하여 상기한 범위 내에서 선택될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 체파의 가늘고 긴 보강 요소는 플립퍼의 세로방향에 대해 기울어지고 타이어의 반경방향 평면에 대해 15°내지 17°, 더욱 바람직하게는 20°내지 60°의 각도로 배치된다.

바람직하게는, 본 발명의 체파는 "HP"(고성능) 또는 "UHP"(초고성능) 자동차 타이어, 즉, 예를 들어, "H" 및 V" 군(210 km/h 이상의 최대 속도) 및 "W" 및 "Y"군(240 km/h 이상의 최대 속도)에 특히 적합하다. 게다가, 본 발명은 최대 속도가 300km/h 이상인 자동차 타이어에 적합하다.

바람직하게는, 본 발명의 자동차 타이어는 오른쪽 단면의 높이 대 섹션의 최대 넓이의 0.65 내지 2.0의 H/C 비를 가진다. 바람직하게는, 본 발명의 자동차 타이어는 매우 낮은 단면, 예를 들어, 0.25 내지 0.65, 바람직하게는 0.25 내지 0.45의 H/C비를 가진 타이어이다.

본 발명의 추가 설명을 위해서, 일부 예시적 실시예를 아래에 나타내었다.

실시예 1

본 발명에 따른 플립퍼의 가늘고 긴 보강 요소의 유연성을 나타내기 위해서, 본 출원인은 본 발명의 두 개의 가늘고 긴 보강 요소와 비교예인 두 개의 가늘고 긴 보강 요소의 "테이버 스티프니스(Taber Stiffness)"(BISFA에 따라 - 테이버 스티프니스의 E8 측정 - 강철 타이어 코드를 검사하기 위한 국제적 방법 - 1995년 판)를 측정하였다.

표 1에 나타낸 강성 수치는 다섯 개의 검사의 평균 수치이다.

수치가 낮을수록, 코드의 유연성이 높다.

코드	테이버 스티프니스 (TSU - 테이버 스티프니스 유닛)
코드 1 (실시예)	0.74
코드 2 (실시예)	7.14
코드 3 (비교예)	0.98
코드 4 (비교예)	7.70

- 코드 1은 3 x 0.12 HT 코드(즉, 0.12mm의 지름을 가지며 HT 강철로 제조된 3개의 철사를 꼬아 얻은 코드); 세 개의 철사는 2.200mm의 파장(피치)과 0.345mm의 진폭을 가진 실질적으로 사인 곡선의 파동에 따라 미리 형성하였다;

- 코드 2는 3 x 0.175 HT 코드(즉, 0.175mm의 지름을 가지며 HT 강철로 제조된 3개의 철사를 꼬아 얻은 코드); 세 개의 철사는 2.200mm의 파장(피치)과 0.345mm의 진폭을 가진 실질적으로 사인 곡선의 파동에 따라 미리 형성하였다;

- 코드 3은 코드 1과 유사하며, 차이점은 코드 3의 세 개의 철사는 미리 형성하지 않았다는 것이다;

- 코드 4는 코드 2와 유사하며, 차이점은 코드 4의 세 개의 철사는 미리 형성하지 않았다는 것이다.

미리 형성된 철사를 포함하는 가늘고 긴 보강 요소는 미리 형성되지 않은 철사와 유사한 코드 구조를 가진 가늘고 긴 보강 요소의 강성보다 현저하게 큰 강성을 나타내는 것을 알 수 있다.

실시예 2

사이즈 285/35 R19의 두 개의 타이어 A 및 B를 제조하였다.

타이어 A 및 B는 동일한 구조 요소, 즉, 동일한 카커스(하나의 카커스 플라이), 교차된 벨트 플라이(교차된 벨트 플라이에 대해 반경방향의 외부에 위치한 0°벨트층), 비드 코어(알더페 5x5, 각 철사는 0.89mm의 지름과 HT 강철 및 트레드 밴드로 제조된다)를 가졌다.

타이어 A(본 발명에 따른 타이어)는 가늘고 긴 보강 요소가 미리 형성된 금속제 실형상 요소로 형성된 강철 코드를 포함하는 플립퍼를 더 포함하였다.

더욱 상세하게는, 각 가늘고 긴 보강 요소는 3 x 0.12 HT 강철 코드(즉, 0.12mm의 지름을 가진 세 개의 HT 강선으로 형성된 코드)로 이루어졌다. 코드의 각 철사는 2.200mm의 파장과 0.345mm의 진폭을 가진 실질적으로 사인 곡선의 파동에 따라 미리 형성하였다.

플립퍼에서 가늘고 긴 보강 요소는 타이어의 반경방향 평면에 대해 약 45°의 각으로 배치되었다.

상기 플립퍼에서 가늘고 긴 보강 요소의 밀도는 85코드/dm이었고 플립퍼의 두께- 즉, 코드가 삽입된 코드와 고무 화합물의 지름을 포함하는 총 두께-는 약 0.95mm이었다.

본 발명의 타이어 A에서, 플립퍼에 외부 다리 부분보다 더 늘어난 내부 다리 부분이 제공되었다.

타이어 B(비교예)는 가늘고 긴 보강 요소가 두 개의 아라미드 섬유 필라멘트로 형성된 코드를 포함하는 플립퍼를 더 포함하였다. 필라멘트는 1,840의 카운트(dTex - 이 측정 단위는 10,000m의 섬유에 상응하는 중량(그램)이다)와 50의 꼬임(tpm - 미터당 만곡부)을 가졌다. 상기 코드 꼬임은 50(tpm)이었다.

타이어 B의 플립퍼에서 가늘고 긴 보강 요소는 타이어의 반경방향 평면에 대해 약 45°의 각으로 배치되었다.

타이어 B의 플립퍼에서 가늘고 긴 보강 요소의 밀도는 110 코드/dm이었고 타이어 B의 플립퍼의 두께 - 즉, 코드의 지름과 코드가 삽입된 고무 화합물의 지름을 포함하는 총 두께는 약 1mm이었다.

타이어 B에서 플립퍼에 외부 다리 부분보다 더 늘어난 내부 다리 부분이 제공되었다.

타이어 A와 B에 대해 실내 및 실외 시험을 하였다.

실내 시험

a) 고속 피로 응력 시험

타이어에 부하 능력의 160%의 과부하를 가하고 고정되고 제어된 120km/h의 속도로 로드 휠(road wheel)에 대해 타이어를 회전시켰다. 타이어의 압력은 약 2.6 bar이었다. 타이어를 림에 장착하고 림을 머신 액슬(machine axle)에 장착하여 시험을 수행하였다. 타이어가 파괴될 때 시험을 멈췄다.

결과를 도 6에 요약하였다. 이 결과로부터 고속에서의 피로 응력의 결과는 비교예 타이어 B에 비해 본 발명의 타이어 A가 10% 이상 증가한 것을 알 수 있다.

b) 고속 내구성

타이어를 증가된 속도에서 로드 휠에 대해 회전시켰다. 더욱 상세하게는, 로드 휠을 1시간 동안 240km/h로 회전시켰고 이어서 속도를 10분 마다 10km/h 씩 증가시켰다. 타이어의 파괴가 일어났을 때 시험을 종료하였고, 예를 들어, 상기 파괴는 상기 코드의 파괴, 청킹(chunkings), 블럭의 깨짐, 카커스 플라이 분리, 벨트 플라이 분리, 기포 형성에 의해 발생한다.

타이어에 가해진 압력과 부하 수치는 타이어의 부하 지수와 속도 지수에 의존하고 크기에도 의존한다.

파괴가 일어나기 전에, 타이어 A의 최종 단계 속도는 5분 동안 330km/h이었고, 타이어 B의 최종 단계 속도는 4분 동안 320km/h이었다.

결과를 도 7에 요약하였다. 이 결과로부터 고속 내구성의 결과는 비교예 타이어 B에 비해 본 발명의 타이어 A가 10% 이상 증가한 것을 알 수 있다.

c) 실내 충돌 시험

호칭 작동 부하(nominal operating load)를 받은 타이어를 수직 회전축이 장착된 로드 휠에 대해 회전하였고 150km/h부터 0km/h의 속도로 회전하였다. 로드 휠을 충돌을 일으키는 소정의 크기의 평형 육면체 형태의 막대의 반경방향 외부 표면에서 계속 회전시켰다. 충돌이 타이어에 생성되는 자극(허브에서의 힘)을 측정하는 고정된 동력계 허브에 타이어를 장착했다.

도 8에 도시한 대로, 시험은 속도의 함수(km/h)로서 타이어가 융기부를 통과하는 동안 허브에서의 힘의 반경방향 및 세로방향 성분의 진동수(Hz), 댐핑(%)과 자극(kg)을 측정하였다. 더욱 상세하게는, 도 8은 어떻게 타이어 A(별로 나타냄)를 나타내는 상기 측정값이 타이어 B(원으로 나타냄)를 나타내는 측정값과 실질적으로 일치하는 지를 도시한다.

d) 안락함: 수직 강성

타이어는 휠 허브에 위치하였고 정적 상태, 즉, 회전하지 않는 상태에서 시험하였다. 초기 타이어 압력은 약 1.6bar이었고 점차적으로 타이어 압력이 약 2.8bar의 최종 값에 도달하기 위해 약 0.2bar 증가시켰다. 휠 허브에 가해진 초기 부하는 차량 부하였다; 연속적으로 상기 부하는 0kg부터 1,500kg으로 점차적으로 증가되는 과부하에 의해 증가하였다. 시험은 부하를 가하는 동안 타이어에 발생된 평탄화를 측정하는 것으로 구성되었는데, 즉, 시험은 타이어에 가해진 부하에 의해 제공된 저항력을 측정하였다. 수직 강성은 휠의 반경을 따라가는 방향에서 응력 변형에 대한 타이어의 저항이다. 상기 변수는 타이어의 안락함과 관련되어 있고, 일반적으로, 높은 수직 강성이 높으면 거칠고 불편한 승차감을 준다. 따라서 이상적인 타이어는 측면 그립을 부여하는 높은 측면 강도를 갖는 동시에 노면의 불규칙함을 흡수하기 위한 낮은 수직 강성을 가져야 한다.

도 9는 타이어 A(실시예) 및 타이어 B(비교예)의 수직 강성(kg/mm)을 도시한다. 도 9에 따라, 두 개의 타이어는 실질적으로 동일한 수직 강성을 가지며, 따라서 타이어 A의 안락함은 타이어 B의 안락함에 필적할 만하다.

e) 슬립 강성

타이어를 휠 허브에 장착하였고 타이어 회전축에 평행한 회전축을 가진 로드 휠에 대해 회전시켰다. 타이어를 100km/h의 속도로 회전하였고 슬립각을 가하였다. 초기 슬립각은 0°이었고 약 1Hz의 진동수의 사인 곡선을 따라 점차적으로 ±1°증가하였다. 타이어를 호칭 팽창 압력(nominal inflating pressure)으로 유지하면서 다른 수직 부하(150kg 내지 750kg)에서 시험을 수행하였다. 컴퓨터 시스템을 제공하여 시험하는 동안 측정된 변수(슬립 포스(slip force), 복원 토크(self-aligning torque)) 값을 얻도록 하였다.

슬립 강성(kd)은 다음 수학식에 따라 타이어 구조(ks)의 강성과 타이어 트레드(kb)의 강성에 의존한다:

도 10, 11 및 12는 가해진 부하(뉴튼)에 대해 타이어 트레드(kb)의 강성, 타이어 구조(ks) 및 슬립 강성(kd)(뉴튼/각으로 측정)을 도시한다.

더욱 상세하게는, 도 10은 타이어 A의 타이어 트레드(kb)의 강성은 타이어 B의 타이어 트레드(kb)의 강성과 실질적으로 동일하다는 것을 도시하고, 도 11은 타이어 A의 타이어 구조(ks)의 강성은 타이어 B의 타이어 구조(ks)의 강성보다 더 크다는 것을 도시한다.

따라서, 도 12는 타이어 A의 슬립 강성(kd)과 측면 그립은 타이어 B의 슬립 강성(kd)과 측면 그립보다 더 크다는 것을 도시한다.

실외 시험

a) 핸들링

핸들링 시험을 트랙에서 수행하였고 시험 운전자는 가속과 감속에서 일정한 속도로 수행한 일부 특징적인 작동(예를 들어, 차선 변경, 곡선 진입, 곡선 탈출)을 하였다. 그런 후에 시험 운전자는 타이어 행동을 판단하였고 상기의 작동을 하는 동안 타이어 성능에 따라 점수를 할당하였다.

핸들링은 일반적으로 시험 운전자에 의해 수행되는 작동의 형태에 따라 두 가지 선택(부드러운 핸들링과 거친 핸들링)으로 나뉜다. 부드러운 핸들링은 정상 주행 상태, 즉, 정상 속도와 우수한 가로방향 그립의 상태하에서 타이어를 사용하는 것이다. 반대로, 거친 핸들링 시험은 밀착이 제한되는 경우, 즉, 극한 주행 상태에서 타이어의 행동을 기술한다. 후자의 경우에, 시험 운전자는 평균적인 운전자가 예견할 수 없는 위험한 상황: 고속에서 급격한 핸들 조작, 장애물을 피하기 위해서 차선의 급격한 변화, 급격한 제동 등에서 수행될 수 있는 작동을 수행한다.

시험에 사용되는 자동차는 본 발명의 타이어 A가 장착된 페라리 360 모데나이었고, 그런 후에 비교 타이어 B를 장착하였다. 타이어는 표준 림에 장착하였고 호칭 작동 압력으로 팽창시켰다.

두 가지 형태의 시험을 수행하였다: 정상 속도(부드러운 핸들링)에서의 행동과 밀착이 제한되는 상황(거친 핸들링)에서의 행동.

부드러운 핸들링 시험에 관한 한, 시험 운전자는 중심부에서의 빔(emptiness), 즉 작은 핸들 조작 각에 대한 자동차의 지연과 반응도; 곡선 진입 시의 핸들 조작에 대한 반응의 신속성; 곡선에서 주행할 때 핸들 조작에 대한 반응의 점진성; 곡선에서의 센터링(centring), 즉, 연속적으로 핸들을 조작하지 않고도 일정한 반경으로 곡선에서 차량을 유지하는 타이어의 능력; 리얼라인먼트(realignment), 즉 자동차가 억제되고 둔화된 가로 진동을 가진 채로 곡선의 출구에서 직선 경로로 돌아오게 하는 타이어의 능력을 평가하였다.

거친 핸들링 시험에 관한 한, 시험 운전자는 급격하게 방향 전환할 때 핸들에 가해지는 힘; 삽입의 신속성, 즉 제한된 속도로 곡선에 진입할 때 위치 변화에서 타이어의 행동; 밸런싱, 즉 자동차의 오버스티어링 또는 언더스티어링의 정도; 수율(yield), 즉 과도한 응력 변형이 없어서 자동차 안정성과 조정성을 손상시키지 않고 급격한 차선의 변화로 발생한 부하의 강하고 빠른 전달을 흡수하는 타이어 능력; 곡선에서 감속, 즉 제한속도로 곡선을 주행하는 동안 가속기의 급격한 감속에 의한 불안정성을 약화시키는 타이어의 능력; 조정성, 즉 미끄러진 후에 자동차를 직선으로 유지하거나 돌아오게 하는 타이어 능력을 평가하였다. 표 2는 타이어 조정성에 대한 시험 운전자의 점수표를 요약하였다. 상기 시험의 결과는 점수 시스템을 통해 시험 운전자에 의해 표시된 주관적 의견을 나타내는 평가 등급으로 나타내었다. 다음 표에서 재생된 값들은 여러 시험(예를 들어, 5-6회 시험)에서 얻은 값들과 여러 시험 운전자들에 의해 받은 값들의 평균값을 나타낸다. 값의 등급은 최소 4부터 최대 9까지이다.

		타이어 A (실시예)	타이어 B (비교예)
핸들 조작 행동 (부드러운 핸들링)	중심부에서의 빔	7	6.5
	신속성	7.0	6.0
	점진성	7.0	6.0
	곡선에서의 센터링	7.5	6.0
	리얼라인먼트	7.5	6.5
한계에서의 행동 (거친 핸들링)	삽입의 신속성	7.0	6.5
	밸런싱	7.0	6.0
	수율	7.0	6.0
	곡선에서의 배출	7.5	6.5
	언더스티어링	7.0	6.5
	오버스티어링	7.5	6.5
	조정성	7.5	6.5

표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 타이어는 비교예 타이어와 비교하여 눈에 띄게 우수한 특징들을 가진다.

예를 들어, 본 발명의 타이어는 신속성, 점진성, 곡선에서의 센터링 및 언더 스티어링 항목으로부터 유추할 수 있는 높은 신속성과 노면 부착성(특히 타이어가 스티어링 액슬에 장착되는 경우)을 가진다.

게다가, 본 발명의 타이어는 리얼라인먼트, 오버스티어링, 조정성 및 수율로부터 유추할 수 있는 높은 측면 그립을 가진다.

본 발명의 타이어는 두 개의 자동차 액슬 사이에 높은 평형상태를 제공하여 자동차의 전면과 후면의 우수한 균형을 제공하는데 성공하였다.

본 발명의 내용 중에 있음

Claims (30)

1. 축방향으로 이격된 한 쌍의 환상 보강 요소(14; 33);

   상기 환상 보강 요소들(14; 33) 사이에서 뻗쳐있고, 상기 환상 보강 요소 주위에 각각 접혀진 축방향의 양측 단부(32a)에서 상기 환상 보강 요소들(14; 33)의 각각에 고정된 적어도 하나의 카커스 플라이를 포함하는 카커스 구조체;

   개개의 환상 보강 요소(14; 33)의 반경방향 외측에 각각 위치되는 한 쌍의 비드 충전제(16; 34);

   개개의 환상 보강 요소(14; 33)와 비드 충전제(16; 34)를 적어도 부분적으로 덮고있고, 복수의 서로 실질적으로 평행하게 가늘고 긴 보강 요소를 포함하는 적어도 하나의 플립퍼(17; 40);

   상기 카커스 구조체(11; 31) 주위에 둘레방향으로 뻗쳐있는 트레드 밴드(18; 39);

   상기 카커스 구조체(11; 31)와 상기 트레드 밴드(18; 39) 사이에 둘레방향으로 위치한 벨트 구조체(20; 36); 및

   축방향의 양측 위치에서 상기 카커스 구조체(11; 31)에 붙여진 적어도 한 쌍의 측벽(19; 38)을 포함하고, 상기 가늘고 긴 보강 요소는 0.05mm 내지 0.25mm 범위의 지름을 갖는 적어도 하나의 미리 형성된 실형상 금속 요소(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가늘고 긴 보강 요소의 실형상 요소(200)는 모두 미리 형성되는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 실형상 요소(200)는 공면(coplanar) 형태의 변형으로 미리 형성되는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 실형상 요소(200)는 파동 형태를 갖도록 미리 형성되는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 파동 형태는 실질적인 사인 곡선 형태인 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 실질적인 사인 곡선 형태는 2.5mm 내지 30mm 범위의 파장(P)을 갖는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 실질적인 사인 곡선 형태는 0.12mm 내지 1mm 범위의 진폭(H)을 가진 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 파동 형태는 나선형태인 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 플립퍼(17; 40)는 개개의 환상 보강 요소(14; 33)와 접촉하는 중앙부(171), 및 중앙부(171)의 개개의 단부로부터 뻗쳐있고 비드 충전제(16; 34)와 결합하는 두 개의 다리 부분(172; 173)을 포함하는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 플립퍼 단부(174; 175)는 서로 오프셋 되어있는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
11. 제 1 항에 있어서,

    실질적으로 평행한 복수의 가늘고 긴 금속제 보강 요소를 구비하는 체파(55)를 더 포함하는 공기압 타이어(50; 60).
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 가늘고 긴 금속제 보강 요소는 0.05mm 내지 0.25mm 범위의 지름을 가진 적어도 하나의 미리 형성된 실형상 요소(200)를 포함하는 공기압 타이어(50; 60).
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 가늘고 긴 금속제 보강 요소의 적어도 하나의 실형상 요소(200)는 모두 미리 형성되는 공기압 타이어(50; 60).
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 실형상 요소(200)는 공면 형태의 변형으로 미리 형성되는 공기압 타이어(50; 60).
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 실형상 요소(200)는 파동 형태를 갖도록 미리 형성되는 공기압 타이어(50; 60).
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 파동 형태는 실질적인 사인 곡선 형태인 공기압 타이어(50; 60).
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 실질적인 사인 곡선 형태는 2.5mm 내지 30mm 범위의 파장(P)을 갖는 공기압 타이어(50; 60).
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 실질적인 사인 곡선 형태는 0.12mm 내지 1mm 범위의 진폭(H)을 가진 공기압 타이어(50; 60).
19. 제 15 항에 있어서,

    상기 파동 형태는 나선형태인 공기압 타이어(50; 60).
20. 제 11 항에 있어서,

    상기 체파(53)는 플립퍼(17; 40)와 적어도 하나의 카커스 플라이(51, 52) 사이에 위치하는 공기압 타이어(50; 60).
21. 제 11 항에 있어서,

    상기 체파(53)는 적어도 하나의 카커스 플라이(51, 52)에 대해 축방향의 외측에 위치하는 공기압 타이어(50; 60).
22. 제 11 항에 있어서,

    상기 체파(53)는 적어도 하나의 카커스 플라이(51, 52)에 대해 축방향의 내 측에 위치하는 공기압 타이어(50; 60).
23. 제 11 항에 있어서,

    상기 체파(53)는 두 개의 카커스 플라이(51, 52) 사이에 위치하는 공기압 타이어(50; 60).
24. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 금속제 실형상 요소(200)는 강철, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
25. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 금속제 실형상 요소(200)는 황동, 아연, 아연/망간 합금, 아연/코발트 합금, 아연/코발트/망간 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 피복물을 가진 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
26. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 금속제 실형상 요소(200)의 숫자는 2 내지 5인 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
27. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 금속제 실형상 요소(200)의 꼬임 피치는 2.5mm 내지 25mm 범위인 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
28. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 가늘고 긴 보강 요소의 밀도는 40 코드/dm 내지 160 코드/dm 범위를 포함하는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
29. 제 1 항에 있어서,

    상기 가늘고 긴 보강 요소는 타이어의 반경방향 평면에 대해 15˚내지 60˚의 각도로 배치되는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).
30. 제 11 항에 있어서,

    상기 가늘고 긴 보강 요소는 타이어의 반경방향 평면에 대해 15˚내지 70˚의 각도로 배치되는 공기압 타이어(10; 30; 50; 60).

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