KR20060053219A - 팽창성 블래더 - Google Patents

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KR20060053219A
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이케추쿠 조엘 오코예
알폰소 퀴자노
수잔 린 애쉬튼
칭 치 리
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

타이어 경화 프레스 내에 장착되어 공기 타이어를 형성하는 팽창성 블래더는 한 쌍의 대향 환상 비드와 한 쌍의 환상 비드 사이에 위치되는 팽창부를 갖는다. 블래더의 팽창부는 중앙부, 쇼울더부 및 측벽부를 갖는다. 블래더가 비팽창 모드로만 장착된 경우, 쇼울더부는 무한대보다 작은 곡률 반경을 갖는다. 블래더는 중앙부의 각각의 단부로부터의 거리(x)만큼 쇼울더부 및 측벽부 상부의 두께가 증가한다.

Description

팽창성 블래더{TIRE CURING BLADDER}
도 1은 본 발명에 따른 타이어 블래더의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 다른 타이어 블래더의 단면도,
도 3은 종래 기술의 타이어 블래더의 단면도,
도 4a 및 도 4b는 경화시 타이어 내부쪽으로 팽창되는 종래 기술의 타이어 블래더를 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 환상 유지 비드 14 : 중앙부
16 : 쇼울더부 18 : 측벽부
20 : 기포부 100 : 블래더
102 : 비드 구역 104 : 팽창 영역
106 : 몰드 108 : 공동
본 발명은 타이어 경화 블래더(tire curing bladder)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 타이어 경화 프레스(tire curing press)에 사용되는 경화 블래더에 관한 것으로, 블래더 게이지(gauge)는 수명 및 경화를 개선시키도록 최적화된다.
통상적으로, 차량용 고무재 공기 타이어는 성형 프레스 내에서 미가공(green)의(비경화의) 부분적으로 성형된 타이어를 성형 및 경화함으로써 제조된다. 미가공 타이어는 내측 유체-팽창성 블래더(inner fluid-expandable bladder)에 의해 몰드 표면의 외측으로 압착된다. 이러한 방법으로써, 미가공 타이어는 타이어 트레드 패턴 및 측벽의 형상을 규정하는 외측 몰드 표면에 대해 성형된다. 열과 압력을 가함으로써, 타이어는 상승된 온도에서 성형 및 경화된다.
일반적인 실행에 있어서, 블래더의 팽창은 타이어의 경화 또는 가황 처리를 위한 열 전달에 관여할 수도 있는 가스, 온수 및/또는 스팀과 같은 유체에 의해 제공되는 내측 블래더 공동(cavity)에 내부 압력을 적용시킴으로써 성취된다. 성형 및 경화 후의 타이어는 때때로 블래더에 공급되는 냉각수를 첨가함으로써, 몰드 내에서 다소 냉각된다. 그 후에 몰드가 개방되어, 블래더는 그 내부의 유체 압력의 해제로 주저앉고, 타이어는 타이어 몰드로부터 제거된다. 이러한 타이어 경화 블래더의 사용은 종래 기술의 당업자에게 잘 공지되어 있다.
블래더의 팽창 단계 동안, 블래더의 외측 접촉 표면과 비경화된 타이어의 내측 표면 사이에 상대적인 움직임이 존재한다. 종래의 타이어 경화 블래더(100)의 단면도가 도 3에 도시되고, 블래더(100)는 내측이 개방된 환상(toroidal) 형태를 갖는다. 블래더는 비드 구역(bead regions)(102) 사이에 대향 비드 구역(opposing bead regions)(102)과 팽창 영역(expansion area)(104)을 갖는다. 비드 구역은 프레스 기구(press mechanism)에 경화 블래더를 고정시키는 수단을 구비하여, 블래더를 미가공 타이어의 외측 및 내부로 팽창시킨다. 팽창 영역(104)은 비드 구역 사이에 위치되고 일정한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 타이어 경화 프레스에 사용되는 엘라스토머 경화 블래더(elastomeric curing bladder)에 관한 것이다. 블래더 형상은 블래더의 쇼울더부(shoulder portions) 및 측벽부(sidewall portions) 내의 스트레인(strain)을 감소시키기 위해 선택되어서, 블래더의 스트레인을 감소시키고, 타이어의 균일성을 개선시키며, 경화 블래더의 가용 수명을 연장시킨다.
개시된 본 발명은 타이어 경화 프레스 내에 장착되어 공기 타이어를 형성하는 팽창성 블래더이다. 팽창성 블래더는 환상 형상을 가지며 한 쌍의 대향 환상 비드(annular beads)와 한 쌍의 환상 비드 사이에 위치되는 팽창부(expansion portion)를 갖는다. 블래더의 팽창부는 중앙부(central portion), 쇼울더부 및 측벽부를 가지는 것으로 규정될 수 있다. 블래더의 쇼울더부와 측벽부 내의 블래더 스트레인을 감소시키기 위해, 블래더는 중앙부의 각각의 단부로부터의 거리(x)만큼 환상 비드쪽으로 두께가 증가한다. 두께 증가는 비드를 통해 연장되는 두께의 점진적인 증가일 수 있고, 쇼울더부와 측벽부 상부에서만 두께의 점진적인 증가일 수도 있으며, 또는 블래더의 중앙부에 비해 국부적인 두께일 수 있다.
본 발명의 개시된 일 실시예에서, 블래더는 블래더의 각각의 쇼울더 구역에서 두께가 증가하기 시작하며, 거리(x)는 적어도 중앙부 폭(F)의 5%의 폭을 갖는다. 바람직하게, 거리(x)는 중앙부 폭(F)의 15% 내지 30%의 폭을 갖는다.
블래더의 개시된 다른 실시예에서, 평평한 프로파일 또는 무한대의 반경을 가지는 블래더 중앙부는 블래더 높이(H)의 20% 내지 65%의 폭을 갖는다. 바람직하게, 중앙부는 블래더 높이(H)의 30% 내지 50%의 폭을 갖는다.
본 발명의 개시된 다른 실시예에서, 블래더의 중앙부는 일정한 두께를 가지며, 블래더 두께의 증가는 중앙부의 단부로부터 거리(x)에 이를 때까지 시작되지 않는다.
본 발명의 개시된 다른 실시예에서, 중앙부에서의 블래더 두께에 대한 미드-섹션(mid-section)(Wm)에서의 블래더 두께의 비율은 1.05보다 크다. 바람직하게, 중앙부에서의 블래더 두께에 대한 미드-섹션에서의 블래더 두께의 비율은 1.20 내지 1.40의 범위 내에 있다.
개시된 다른 실시예에서, 중앙부의 블래더 두께에 대한 블래더 쇼울더부 및 측벽부의 블래더의 최대 두께의 비율은 1.20 내지 1.50의 범위 내에 있다.
정의
하기의 정의는 본 발명에 전체적으로 적용된다.
"축방향(axial)" 및 "축방향으로(axially)"는 본원에서 환상 형태의 중앙 고정 내부 선(central fixed internal line)에 평행한 선 또는 방향을 지칭하는 데 사용된다.
"반경 방향(radial)" 및 "반경 방향으로(radially)"는 환상 형태의 중앙 고정 내부 선에 수직이고 내부 선을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 의미하는 데 사용된다.
"환상(toroidal)"은 링(ring)과 같은 형태로 고정 내부 선 둘레에 원형의 형상으로 특징지어지는 링과 같은 형태를 갖는 것을 의미한다. 경화 블래더에 있어서, 고정 선은 경화 블래더가 고정된 장착 기둥에 평행하다.
본 발명은 예시로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
하기의 설명은 본 발명을 실시하기 위한 현재 고려되는 최선의 형태(들)에 관한 것이다. 이러한 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 나타내기 위한 것으로, 제한적인 의도를 갖는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위를 참조하여 최선으로 결정된다. 도면에 도시한 바와 같은 참조부호는 명세서에 언급된 것과 동일하다. 이러한 적용을 위해, 도면에 도시된 각종 실시예는 유사한 구성요소에 동일한 참조 번호를 각각 사용한다. 이 구조는 기본적으로 위치 또는 양을 변화시킨 동일한 구성요소를 채용하여 발명 개념을 실시할 수 있는 변형 구성의 근원이 된다.
도 3은 종래의 비대칭 형태의 타이어 경화 블래더를 도시한다. 일정한 두께의 블래더는 종래 사이즈(size) 타이어, 즉 65보다 큰 종횡비를 갖는 타이어를 위 한 수용 가능한 경화를 제공한다. 그러나, 지난 수년 동안, 시장(market)은 보다 작은 측벽 타이어쪽으로 이동했고 저 종횡비의 타이어가 상업적으로 보다 더 일반적이 되었다. 저 종횡비의 타이어의 성형시, 블래더가 확장될 때 블래더 비드 구역(102)을 함께 밀어내면서 몰드(106)가 폐쇄된 후, 종래의 블래더(100)가 타이어 공동(108)의 타이어 트레드 내부 구역 내에 초기 접촉을 발생시킨다(도 4a 참조). 블래더 내의 압력이 증가할 때, 블래더(100)의 유지부(remaining portions)는 타이어 공동의 쇼울더와 측벽 내부 구역으로 밀려진다(도 4b). 이러한 블래더의 유지부가 타이어 공동 내로 확장될 때, 블래더 두께 프로파일은 블래더의 이 부분에 압력을 가하면서 변형된다. 균일한 초기 두께의 블래더는 단부에서 단부까지 최종 두께 분포(W)를 갖는다는 것이, 즉 중앙부에서 최대이고, 쇼울더부에서 최소이며, 보다 낮은 측벽/비드 영역에서 극치(peaks)인 최종 두께 분포를 갖는다는 것이 공지되었다. 이러한 두께 분포 프로파일은 쇼울더 구역 내에 높은 블래더 스트레인을 발생시켜서, 블래더 파손과 비균일 타이어 경화를 야기할 수 있다.
이러한 파손을 극복하기 위해서, 새로운 블래더 형상이 요구된다. 도 1은 본 발명에 따라 형성된 대칭 블래더(10)를 도시한다. 이러한 블래더가 도 3의 종래 기술의 블래더의 비대칭 프로파일에 비해 대칭적인 프로파일을 가지지만, 본원에 기술된 블래더에 대한 독창적인 변경은 본원에 더 기술되는 바와 같이 블래더 구성의 양자 타입에 적용 가능하다. 도시된 프로파일은 형성된 바와 같이 블래더(10)의 것으로, 반드시 타이어 경화 프레스 내에 장착된 바와 같은 블래더(10)의 것은 아니다. 블래더(10)는 통상적인 블래더 프로파일로부터 변형된 두께 프로파 일을 갖는다. 블래더(10)는 경화 몰드(도시되지 않음)에 블래더(10)를 고정시키기 위한 한 쌍의 환상 유지 비드(12)를 갖는다. 블래더(10)의 팽창부는 유지 비드 사이에 존재한다. 블래더(10)의 팽창부는 중앙부(14), 쇼울더부(16) 및 측벽부(18)를 갖는다. 이러한 부분(14, 16, 18)은 하기의 기준점 및 치수에 의해 규정된다.
타이어 경화시 타이어 트레드의 밑면에 접촉하도록 의도되는 블래더(10)의 중앙부(14)는 폭(F)을 갖는다. 중앙부(14)는 블래더 높이(H)의 20% 내지 65%, 바람직하게는 30% 내지 50%의 폭(F)을 가지고, 블래더 높이(H)는 블래더 비드(12)의 외측 에지(outer edges) 사이로 측정된다. 폭(F)을 따르는 중앙부(14)는 실질적으로 곡률이 없는 평평한 것으로, 즉 무한대의 반경을 갖는 것으로 도시된다. 중앙부(14)가 중앙부(14)의 축방향 외측 단부에서 평평한 프로파일을 가질 때, 블래더 프로파일은 만곡되기 시작하고, 블래더(10)의 쇼울더부(16)를 형성한다. 중앙부(14)가 곡률 반경을 가지게 되면, 중앙부(14)는 타이어 내부와 대응하는 관계에 의해 가장 쉽게 인지된다. 블래더 중앙부는 타이어의 성형시 타이어 트레드의 반경 방향 내측의 내부 공동에 접촉하는 블래더의 중앙부에 대응한다. 타이어 내부 캐비티가 타이어 쇼울더 구역 내로 이행할 때, 블래더도 이행한다.
폭(F)을 따르는 중앙부(14)는 두께에 약간의 작은 변형이 있을 수도 있지만 일반적으로 일정한 두께를 갖는다. 중앙부(14)의 각각의 단부에서와, 중앙부(14)의 단부의 축방향 외측으로부터 측정되는 중앙부의 각각의 단부로부터의 거리(x)에서, 블래더(10)의 두께는 중앙부(14)에 비해 블래더(10)의 각각의 쇼울더부(16)에서 증가된다. 거리(x)는 적어도 폭(F)의 5%, 바람직하게는 15% 내지 30%의 폭을 갖는다.
쇼울더부와 측벽부(16, 18)의 두께는 블래더 측벽부(18)가 유지 비드(12)에 접촉할 때까지 점진적으로 증가하고, 두께는 매끄럽게 연속적인 내외측 블래더 프로파일을 형성하기 위해 매끄럽게 증가한다. 점진적인 두께 증가 때문에, 블래더 중앙부에서의 블래더(10)의 두께(tC)에 대한, 중간 구역의 폭(Wm)에서 블래더 표면상에 수직으로 측정되는 중간 구역의 폭(mid-section)(Wm)에서의 블래더(10)의 두께(tm)의 비는 1.05보다 크다. 바람직하게, 두께 비(tm/tC)는 1.20 내지 1.40의 범위 내에 있다.
블래더의 하중을 감소시키기 위해서, 블래더의 보다 낮은 측벽 영역인, 중간 구역 폭(Wm)의 하부에서 블래더 두께는 감소될 수 있다. 보다 낮은 측벽 구역의 두께는 본 발명에서 중요하지 않고, 블래더 비드(12)에 인접한, 이러한 보다 낮은 측벽 구역의 두께는 블래더(10)의 팽창시에 스트레인을 감소시키기 위해 최선으로 최적화된다.
도 2는 본 발명에 따라 변형된 비대칭 블래더를 도시한다. 중앙부(14)의 단부로부터의 거리(x)에서, 쇼울더부(16)와 측벽부(18)의 상부 부분은 국부적으로 보다 두꺼운 부분(20)을 갖는다. 국부적으로 보다 두꺼운 부분(20)의 최대 두께는 적어도 블래더 중앙부(14)에서의 블래더(10)의 두께(tc)의 1.05 배의 값을 갖는다. 바람직하게, 국부적으로 보다 두꺼운 부분(20)의 최대 두께는 블래더 중앙부(14)의 두께(tc)의 1.20 내지 1.75 배의 값을 갖는다. 도 2는 국부적으로 보다 두꺼운 부분(18)을 발생시키는 블래더 두께의 점진적인 증가를 도시하지만, 국부적으로 보다 두꺼운 부분(18)은 보다 공표된 방식으로 발생될 수 있어서, 블래더 두께의 변화는 갑작스러운 두께 증가일 수 있다.
개시된 방법으로 두께 프로파일을 변형함으로써, 블래더(10)는 팽창을 허용하기 위해 추가적인 두께를 구비하고, 얇은 영역은 경화시 발생하지 않는다. 예시적인 블래더는 도 1에 도시된 프로파일에 따라 구성된다. 예시적인 블래더(10)는 27 인치(inch)의 전체 직경과, 16.25 인치의 비드 직경을 갖는다. 블래더(10)의 중심선(centerline)으로부터 유지 비드쪽으로 이동하면서, 간격 0부터 1 인치 증분마다 폭(F)의 중간점(midpoint)을 세었을 때, 블래더의 두께는 다음과 같다.
간격 게이지, 인치
0 0.250
1 0.250
2 0.250
3 0.250
4 0.250
6 0.260
7 0.280
8 0.306
9 0.338
10 0.373
블래더는 P275/55R20 사이즈의 성형 타이어용 경화 몰드 내에 장착된다. 각각의 블래더는 블래더의 마모 때문에 블래더의 교환을 도시한 블래더의 검사가 필요할 때까지 가능한 한 많은 타이어를 경화하는 데 사용되었다. 블래더는 평균 543회의 경화를 하였다. 이것은 동일한 타이어 프레스에 사용되는 종래의 경화 블래더에서의 300회 내지 400회의 평균 횟수와 비교된다. 따라서, 본 발명은 블래더의 경화 수명을 증가시킨다.
추가적으로, 본 발명의 타이어 블래더(10)는 종래의 팽창성 및 내구성있는 재료, 바람직하게 고무로부터 형성된다. 블래더는 다수의 평행한 코드 재료 또는 직조된 직물로 강화될 수 있다. 이러한 경화 블래더의 특징은 블래더 형성의 기술에서 잘 공지되고 통상적이다.
개선된 블래더 구성을 이용하면, 블래더 마모를 감소시킬 수 있어, 전체 제조 비용은 감소시키고 통상적으로 타이어 경화 블래더의 변경에 요구되는 장치 정지 시간(down time)을 감소시킨다.
본 발명에 따르면, 블래더 형상은 블래더의 쇼울더부 및 측벽부 내의 스트레인을 감소시키기 위해 선택되어서, 블래더의 스트레인을 감소시키고, 타이어의 균일성을 개선시키며, 경화 블래더의 가용 수명을 연장시킨다.
본 발명의 개선된 블래더 구성을 이용하면, 블래더 마모를 감소시킬 수 있어, 전체 제조 비용은 감소시키고 통상적으로 타이어 경화 블래더의 변경에 요구되는 장치 정지 시간을 감소시킨다.

Claims (5)

  1. 타이어 경화 기계(tire curing machine) 내에 장착되는 공기 타이어를 성형하고, 환상(toroidal) 형태를 갖는 팽창성 블래더(expandable bladder)에 있어서,
    한 쌍의 대향 환상 비드(opposing annular beads)와 상기 한 쌍의 환상 비드 사이에 위치된 팽창부(expansion portion)를 포함하며, 상기 팽창부는 중앙부(central portion)(14), 쇼울더부(shoulder portions) 및 측벽부(sidewall portions)를 포함하며,
    상기 블래더가 비팽창 모드로만 장착된 경우, 상기 블래더는 상기 중앙부의 각각의 단부로부터의 거리(x)만큼 상기 환상 비드쪽으로 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는
    팽창성 블래더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리(x)가 상기 중앙부의 폭(F)의 15% 내지 30%의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는
    팽창성 블래더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    중앙부에서의 상기 블래더 두께에 대한 중간 구역(mid-section)(Wm)에서의 상기 블래더 두께의 비가 1.05보다 큰 것을 특징으로 하는
    팽창성 블래더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙부가 일정한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는
    팽창성 블래더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼울더부 및 상기 측벽부의 상부 부분에서의 상기 블래더의 최대 두께가 상기 블래더의 중앙부 두께의 적어도 1.05배의 두께값을 갖는 것을 특징으로 하는
    팽창성 블래더.
KR1020050076875A 2004-08-23 2005-08-22 팽창성 블래더 KR20060053219A (ko)

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