KR20090125708A - 측벽 인서트를 갖는 성능 타이어 - Google Patents

측벽 인서트를 갖는 성능 타이어 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 카커스 플라이(carcass ply)를 갖는 카커스와, 이너라이너와, 측벽과, 비드 코어 및 비드 에이펙스(apex)를 포함하는 비드(bead)와, 상기 카커스의 반경방향 바깥쪽에 배치된 트레드(tread)를 갖는 공기 타이어가 제공된다. 측벽은 이너라이너와 적어도 하나의 카커스 플라이 사이에 위치된 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체(insert)만을 포함한다. 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 고무는 약 68 내지 약 90 범위의 경도(쇼어 A, 100℃)를 갖고, 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 최대 두께는, 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정하였을 때, 고무 삽입체의 최대 두께의 위치에서 상기 이너라이너의 축방향 내측 표면으로부터 측벽의 축방향 외측 표면까지 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정한 타이어 측벽의 두께의 30% 미만이다.

Description

측벽 인서트를 갖는 성능 타이어{PERFORMANCE TIRE WITH SIDEWALL INSERT}
본 발명은 공기 타이어에 관한 것으로서, 특히 런-플랫(run-flat)이 아닌 고성능 승용 타이어에 관한 것이다.
현대의 고성능 승용 타이어의 경우, 특히 안정성에 관한 우수한 조종을 갖는 것이 매우 바람직하다. 런-플랫 타이어에 있어서, 타이어가 수리 또는 고체될 수 있는 것과 같은 합리적인 시간까지 타이어의 하중이 다른 방식으로 차량 조정을 손상시키기 않고 비팽창 타이어에 의해 지지될 수 있도록, 더 두껍고 그리고/또는 더 강성인 측벽 설계를 이용하는 것이 알려져 있다. 측벽 강성화에 사용되는 방법은 일반적으로 단면에서 보았을 때 초승달 형상을 갖는 삽입체(insert) 또는 충전재의 합체를 포함한다. 그러한 삽입체 또는 충전재는 타이어 내에서 보통 가장 낮은 강성을 갖는 영역인 카커스의 측벽부의 내측 둘레 표면에 위치된다. 그러한 런-플랫 타이어 설계에 있어서, 전체 측벽은 강성을 제공하기 위해 단면이 초승달 형상이다. 그러한 타이어의 측벽은, 비팽창 상태에서 작동될 때, 비록 측벽의 외측부는 굽힘 변형으로 인해 필연적으로 장력 상태에 있지만, 특히 트레드의 지면-접촉부에 인접한 측벽의 영역에서 순(net) 압축 하중을 받는다. 측벽 부재를 강화시키기 위해 필요한 고무의 많은 양으로 인해, 특히 비팽창 타이어가 오랜 기간 동안 고속에서 작동될 때 열 생성이 타이어 고장의 주 요인이다. 이들 삽입체는 전형적으로 카커스 플라이들 사이에 위치된다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하는 공기 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 공기 타이어는 적어도 하나의 카커스 플라이(carcass ply)를 갖는 카커스와, 이너라이너와, 측벽과, 비드 코어 및 비드 에이펙스(apex)를 포함하는 비드(bead)와, 상기 카커스의 반경방향 바깥쪽에 배치된 트레드(tread)를 포함하고, 상기 측벽은 상기 이너라이너와 상기 적어도 하나의 카커스 플라이 사이에 위치된 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체(insert)만을 포함하며, 상기 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 고무는 약 68 내지 약 90 범위의 경도(쇼어 A, 100℃)를 갖고, 상기 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 최대 두께는, 상기 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정하였을 때, 상기 고무 삽입체의 최대 두께의 위치에서 상기 이너라이너의 축방향 내측 표면으로부터 상기 측벽의 축방향 외측 표면까지 상기 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정한 상기 타이어 측벽의 두께의 30% 미만이다.
본 발명에 따른 공기 타이어는 종래의 문제점을 해결한다.
본 발명의 현재 바람직한 실시예의 구성, 작동 및 이점이 첨부 도면과 관련한 이하의 기재를 참작할 때 더 명백해질 것이다.
"종횡비(aspect ratio)"는 타이어의 단면 폭에 대한 단면 높이의 비(ratio)를 의미한다.
"축방향" 및 "축방향으로"는 타이어의 회전 축선에 평행한 선 또는 방향을 의미한다.
"비드(bead)" 또는 "비드 코어"는 타이어를 림(rim)에 유지시키는 것과 관련된 반경방향 내측 비드의 환형 인장 부재를 포함하는 타이어의 부분을 의미하며, 비드는 플라이 코드(ply cord)에 의해 겹치고, 플리퍼(flipper), 치퍼(chipper), 에이펙스(apex) 또는 충전재, 토가드(toe guard) 및 체이퍼(chafer)와 같은 다른 보강 요소를 갖도록 또는 갖지 않도록 형성된다.
"벨트 구조체" 또는 "보강 벨트"는 직조 또는 부직이고, 트레드 밑에 있으며, 비드에 고정되지 않은 평행 코드들의 적어도 2개의 환형 층 또는 플라이를 의미하며, 타이어의 적도 평면에 관하여 17° 내지 27° 범위의 좌측 및 우측 코드각(cord angle) 둘 모두를 갖는다.
"카커스(carcass)"는 벨트 구조체, 트레드, 플라이 위 트레드 아래와 별개이고 비드를 포함하지 않는 타이어 구조체를 의미한다.
"케이싱"은 트레드 및 트레드 아래를 제외한 타이어의 카커스, 벨트 구조체, 비드, 측벽 및 모든 다른 구성요소를 의미한다.
"원주방향"은 축방향과 직각을 이루는 환형 트레드의 표면의 둘레를 따라 연장하는 선 또는 방향을 의미한다.
"코드(cord)"는 타이어 내의 플라이가 포함된 보강 스트랜드 중 하나를 의미한다.
"적도 평면"은 타이어의 회전 축선과 직각을 이루고 트레드의 중심을 통과하는 평면을 의미한다.
"이너라이너(innerliner)"는 튜브리스(tubeless) 타이어의 내측 표면을 형성하고 그리고 타이어 내에 팽창 가스를 수용하는 탄성중합체 또는 다른 재료의 층 또는 층들을 의미한다.
"측면"은 축방향에 평행한 방향을 의미한다.
"정상 팽창 압력"은 타이어 서비스 상태에 대한 적정 표준 편성에 의해 할당된 특정 설계 팽창 압력 및 하중을 의미한다.
"플라이(ply)"는 고무-코팅된 평형 코드들의 층을 의미한다.
"반경방향" 및 "반경방향으로"는 타이어의 회전 축선을 반경방향으로 향하는 또는 회전 축선으로부터 반경방향으로 멀어지는 방향을 의미한다.
"래디얼 플라이 구조체(radial ply structure)"는 적어도 하나의 플라이가 타이어의 적도 평면에 관하여 65도 내지 90도 각도로 배향된 보강 코드를 갖는 하나 이상의 카커스 플라이를 의미한다.
"래디얼 플라이 타이어(radial ply tire)"는 적어도 하나의 플라이가 비드로 부터 비드까지 연장하는 코드를 갖고 타이어의 적도 평면에 관하여 65° 내지 90°의 코드각으로 놓인 벨트를 감은 또는 원주방향으로 제한된 공기 타이어를 의미한다.
"단면 높이(section height)"는 적도 평면에서 공칭 림 직경으로부터 타이어의 외경까지의 반경방향 거리를 의미한다.
"단면 폭(section width)"은 라벨링, 장식 또는 보호 밴드로 인한 측벽의 들어올려짐을 배제하고, 하중을 받지 않고 24시간 동안 정상 팽창 압력에서 팽창될 때 또는 그 후에, 타이어의 축선에 평행하고 그리고 측벽들의 외측 사이의 최대 직선 거리를 의미한다.
"쇼울더(shoulder)"는 트레드 에지 바로 아래의 측벽의 상부 부분을 의미한다.
"측벽(sidewall)"은 트레드와 비드 사이의 타이어의 부분을 의미한다.
도 1을 참조하면, 승용 차량에서 사용하기 위한 공기 래디얼 타이어(100)의 단면이 도시된다. 타이어(100)는 승용 타이어, 바람직하게 고성능 타이어이다. 타이어는 런-플랫(run-flat) 타이어일 수도 있고 아닐 수도 있다. 타이어(100)는 트레드부의 측면 에지에서의 쇼울더부(103)에서 종료하는 지면-맞물림(ground-engaging) 트레드부(102)를 갖는다. 타이어는 트레드부의 측면 에지로부터 연장하고 각각의 비드 영역(108)에서 종료하는 측벽부(106)를 추가로 포함하고, 각 비드 영역(108)은 환형의 비확장 비드 코어(110)를 갖는다. 타이어(100)에는 비드 영역으로부터 하나의 측벽부(106), 트레드부, 대향 측벽부를 통해 비드 영역까지 전체 타이어 구조를 횡단하여 연장하는 카커스 보강 구조체(112)가 더 갖추어져 있다. 카커스 보강 구조체는 바람직하게 반경방향이고 하나 이상의 플라이, 바람직하게 2개의 플라이(114, 116)를 포함한다. 반경방향 플라이 구조체의 적어도 하나의 플라이(114, 116)의 접어 올린 단부(118, 120)는 타이어의 각 측면에서 비드 코어(110) 둘레에 겹쳐진다. 바람직하게, 플라이(114, 116)는 비금속성이다.
바람직하게 적어도 하나의 접어 올린 단부(120), 가장 바람직하게 접어 올린 단부(120, 122)는 비드 코어 둘레에 겹쳐진다. 타이어(10)는 만약 타이어가 튜브리스(tubeless) 타입이라면 타이어(100)의 내부 둘레 표면을 형성하는 종래의 이너라이너(124)를 포함할 수 있다.
트레드 보강 벨트 구조체(140)는 카커스 보강 구조체의 반경방향 외면 둘레에 그리고 트레드부의 아래에 원주방향으로 위치된다. 도시된 특정 실시예에서, 벨트 구조체(140)는 2개의 절단 벨트 플라이(142, 144)를 포함한다. 벨트 플라이(142, 144)의 코드는 타이어의 중앙-원주방향 중심선(centerline, C/L)에 관하여 약 15도 내지 약 35도 그리고 바람직하게 약 20도 내지 약 28도의 각도로 배향된다. 그러나, 벨트 구조체(140)는 임의의 바람직한 형태 그리고 약 0도 내지 약 90도의 각도 내에서 배향된 임의의 개수의 벨트 플라이를 포함할 수 있다. 벨트 구조체(140)는 비팽창 상태에서의 타이어의 작동 동안 도로 표면으로부터의 트레드의 들어올려짐을 최소화하기 위해 벨트 폭을 횡단하여 측면 강성을 제공한다. 도시된 실시예에서, 측면 강성은 유리섬유, 아라미드(aramid) 및/또는 금속의, 그리고 바람직하게 강철의, 그리고 더 바람직하게 강철 케이블 구조의 벨트 플라이의 코드를 제조함으로써 달성된다.
제 1 및 제 2 보강 플라이 구조체는 각각 단일 플라이 층을 포함한다. 그러나, 강철 보강 플라이 구조체의 축방향 바깥쪽이 되는 위치에 임의의 개수의 추가 보강 플라이 구조체를 포함하는 것은 본 발명의 범위 내이다.
측벽 삽입체
타이어는 이너라이너와 플라이 사이에 그리고 각 측벽의 가요 영역에, 하나 이상의 플라이의 축방향 안쪽에 위치되는 단일 삽입체(42) 만을 포함한다. 각 삽입체(42)는 비드(110) 및 에이펙스(48)를 포함하는 각 비드 영역(108)으로부터 각 측벽 내의 보강 벨트 구조체(140) 아래로 반경방향으로 연장한다. 바람직하게, 삽입체의 단부는 에이펙스(apex)의 반경방향 외측 단부와 반경방향으로 겹친다. 삽입체(42)는 이너라이너와 플라이 사이에 위치된다.
각 측벽 내의 단일 삽입체는 바람직하게 탄성중합체 재료로 제조된다. 삽입체의 탄성중합체 재료는 상대적으로 연질의 약 60의 쇼어(shore) A 내지 매우 경질의 약 90의 쇼어 A의 쇼어 A 경도를 갖는 광범위한 탄성중합체로부터 선택될 수 있다. 더 바람직하게, 쇼어 A 경도(100℃)는 약 70 내지 약 90의 범위, 보다 더 바람직하게 약 75 내지 90의 범위, 가장 바람직하게 약 80 내지 90의 범위이다. 초승달 형상의 단면 프로파일을 갖는 것으로 도시된 삽입체 형상은 양호한 승차 성능 및 허용가능한 측벽 스프링 상수(spring rate)를 보장하기 위해 변경될 수 있다. 탄성중합체 화합물은 약 0.02 내지 0.06 범위의 탄젠트 델타(tangent delta)를 갖고 그리고 약 2MPa 내지 약 8MPa의 계수 G를 갖는다[90℃, 0.2%에서 메뜨라비 브(Metravib)에서 측정할 때].
삽입체(42)용 탄성중합체 재료를 선택함에 있어서 중요한 측면은 히스테리시스(hysteresis)이다. 탄성중합체 재료의 히스테리시스는 가요 서비스 상황 하에서 내부 열을 발생시키는 경향의 척도이다. 히스테리시스는 주어진 일에 의해 재료(예를 들어, 경화 고무 조성물) 내에서 소비된 열에너지에 대한 용어이고, 고무 조성물의 낮은 히스테리시스는 상대적으로 높은 반발, 상대적으로 낮은 내부 마찰 및 상대적으로 낮은 손실 계수 특성값으로 나타내어진다. 비교하여 말하자면, 더 낮은 히스테리시스를 갖는 고무 또는 탄성중합체 재료는 실질적으로 더 높은 히스테리시스를 갖는 그렇지 않은 비교되는 탄성중합체 또는 고무보다 서비스 상황 하에서 내부 열을 덜 발생시킨다. 따라서, 상대적으로 낮은 히스테리시스가 플라이(38, 40)의 플라이코트(plycoat)(들) 및 삽입체(42)용 고무 조성물에 대해 바람직하다.
특히, 본 발명의 목적을 위해, 전술한 측벽 삽입체(42)는 바람직하게 높은 정도의 강성 하지만 또한 상대적으로 낮은 히스테리시스를 갖는다. 이것은, 특히 타이어가 비팽창 또는 런-플랫 상황에서 작동될 때, 삽입체(42)의 굴곡의 열발생 영향을 추가로 감소시킨다. 특히 런-플랫 작동 동안의 타이어의 수명은 그것에 의해 종래 기술의 런-플랫 타이어의 수명에 비해 개선된다.
일반적으로, 삽입체(42)용 고무 조성물의 강성은 타이어 측벽의 강도 및 치수 안정성을 위해 바람직하다. 따라서, 플라이(38, 40)의 플라이코트 및 삽입체(42)용 고무 또는 탄성중합체 조성물이 상대적으로 높은 강성 및 낮은 히스테리 시스 둘 모두의 특성을 갖는 것이 중요하다.
본 발명이 실시예와 관련하여 기술되었지만, 전술한 교시에 비추어 많은 대안, 변경 및 변화가 당업자에게 명백할 것임은 분명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위의 사상 및 범위 내의 그러한 모든 대안, 변경 및 변화를 포괄하고자 한다.
도 1은 본 발명의 타이어의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
42 : 삽입체 48 : 에이펙스(apex)
100 : 타이어 102 : 트레드부
103 : 쇼울더부 106 : 측벽부
110 : 비드 코어 114, 116 : 플라이
120, 122 : 단부 140 : 벨트 구조체

Claims (5)

  1. 공기 타이어에 있어서,
    적어도 하나의 카커스 플라이(carcass ply)를 갖는 카커스와,
    이너라이너와,
    측벽과,
    비드 코어 및 비드 에이펙스(apex)를 포함하는 비드(bead)와,
    상기 카커스의 반경방향 바깥쪽에 배치된 트레드(tread)를 포함하고,
    상기 측벽은 상기 이너라이너와 상기 적어도 하나의 카커스 플라이 사이에 위치된 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체(insert)만을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 고무는 약 68 내지 약 90 범위의 경도(쇼어 A, 100℃)를 갖고,
    상기 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정하였을 때, 상기 적어도 하나의 초승달 형상의 고무 삽입체의 최대 두께는, 상기 고무 삽입체의 최대 두께의 위치에서 상기 이너라이너의 축방향 내측 표면으로부터 상기 측벽의 축방향 외측 표면까지 상기 타이어의 회전 축선에 평행하게 측정한 상기 타이어 측벽의 두께의 30% 미만인
    공기 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 두께는 상기 타이어 측벽의 두께의 20% 미만인
    공기 타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 두께는 상기 타이어 측벽의 두께의 약 15% 내지 약 25%인
    공기 타이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 초승달 형상의 고무 삽입체(들)의 최대 두께는 3mm 미만인
    공기 타이어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 초승달 형상의 고무 삽입체(들)의 최대 두께는 1.5mm 내지 2.5mm인
    공기 타이어.
KR1020090047960A 2008-06-02 2009-06-01 측벽 인서트를 갖는 성능 타이어 KR20090125708A (ko)

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