KR20100019525A

KR20100019525A - 공기 타이어

Info

Publication number: KR20100019525A
Application number: KR1020097026373A
Authority: KR
Inventors: 신이치 미야자키
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2010-02-18
Also published as: KR101477317B1; CN101678716A; CN101678716B; EP2151332B1; US20100116391A1; US8622107B2; JP2008296831A; EP2151332A1; JP4769228B2; WO2008149725A1; RU2009141934A; BRPI0811133A2; RU2467883C2; EP2151332A4

Abstract

본 발명에 따르면, 카카스 코드의 내열성이 향상되어, 런플랫 내구성이 향상된다. 본 발명의 공기 타이어는, 카카스(6)와, 이 카카스의 반경방향 외측에 배치된 트레드 보강 코드층(7)을 구비하며, 카카스(6)는, 아라미드 섬유로 이루어진 카카스 코드(20)가 타이어의 둘레방향에 대하여 45°∼90°의 각도로 배치되어 있으며 토핑 고무로 피복되어 있는 카카스 플라이(6A)를 포함하고, 바람직하게는, 카카스 코드(20)는, 첫꼬임을 준 필라멘트 2 다발에 마무리 꼬임을 행한 합연(合撚)한 2 다발 꼬임 구조를 가지며, 바람직하게는, 카카스 코드(20)는, 식 (1)로 나타내어지는 연계수(撚係數)(T)가 0.5 내지 0.7이고:

식 (1)에서, N은 10 cm당 마무리 꼬임의 수이고, D는 코드의 총 공칭 섬도(섬세도)(dtex)이며, ρ은 코드 재료의 비중이다.

Description

공기 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 예를 들어 승용차용 타이어나 오토바이용 타이어, 특히 런플랫 타이어로서 적합하고, 경량화를 달성하면서 타이어의 다양한 성능을 향상시킨 공기 타이어에 관한 것이다.

펑크로 인하여 타이어가 공기압을 손실한 바람이 빠진 상태에서도 비교적 장거리를 주행할 수 있는 런플랫 타이어로서, 예를 들어 초승달 형상의 단면을 가진 사이드 보강 고무층이 각각의 사이드월 부분에 배치되어 있는 소위 사이드 보강 타입의 타이어가 알려져 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조). 이러한 타입의 런플랫 타이어에서는, 하중 지지 능력을 높이기 위해, 복수의 카카스 플라이(carcass ply)를 사용한다. 또한, 런플랫 모드에서의 타이어 온도는 바람이 들어간 상태로 통상의 주행을 하는 동안의 타이어 온도에 비해 매우 높으므로, 런플랫 모드에서의 내구성을 확보하기 위해, 카카스 코드로서 내열성이 우수한 레이온 섬유 코드가 사용되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-351307호 공보

전술한 구조를 갖는 타이어는 필요 최저한의 내구성을 갖지만, 런플랫 모드에서의 고속화 및 장거리화에 대한 최근의 요구를 고려하면, 런플랫 내구성이나 조향 안정성의 추가적인 향상이 강하게 요망된다.

따라서, 본 발명은, 런플랫 타이어로서 사용되는 경우에는, 경량화를 달성하면서, 런플랫 주행에서의 내구성과 조향 안정성을 향상시켜, 런플랫 주행에서의 고속화 및 장거리화를 달성할 수 있고, 승용차용 타이어나 오토바이용 타이어로서 사용되는 경우에는, 경량화를 달성하면서, 통상의 주행에서의 조향 안정성 향상, 고속화 및 장거리화를 달성할 수 있는 공기 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 레이온 섬유 코드보다 내열성이 우수하고 고탄성을 갖는 아라미드 섬유 코드를 카카스 코드로서 사용하는 것을 기초로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본원의 청구항 1의 발명은, 트레드부로부터 사이드월 부분을 거쳐 비드부의 비드 코어에 이르는 카카스와, 상기 트레드부 내에 및 상기 카카스의 반경방향 외측에 배치된 트레드 보강 코드층을 구비하는 공기 타이어로서,

타이어가 정규 림에 장착되어 정규 내압으로 충전된 정규 내압 상태에서 타이어의 회전축을 포함하는 자오 단면에 있어서,

타이어의 외면은 곡률 반경이 서로 다른 복수의 원호로 이루어진 곡선 프로파일을 갖고,

카카스는, 카카스 코드가 타이어의 둘레방향에 대하여 45°∼90°의 각도로 배치되어 있으며 토핑 고무로 피복되어 있는 카카스 플라이를 구비하며,

상기 카카스 코드에는 아라미드 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어에 관한 것이다.

본원의 청구항 2의 발명은, 상기 카카스 코드는, 첫꼬임을 준 필라멘트 2 다발에 마무리 꼬임을 행한 합연(合撚)한 2 다발 꼬임 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 3의 발명은, 상기 카카스 코드는, 하기의 식(1)으로 나타내어지는 연계수(撚係數)(T)가 0.5 내지 0.7인 것을 특징으로 한다:

[여기서, N은 10 cm당 마무리 꼬임의 수이고, D는 코드의 총 공칭 섬도(dtex)이며, ρ은 코드 재료의 비중임]

본원의 청구항 4의 발명은, 상기 카카스 코드의 연계수(T)가 0.6 내지 0.7인 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 5의 발명은, 상기 카카스 플라이의 토핑 고무는, 복소 탄성률(E*)이 5 MPa 내지 13 MPa인 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 6의 발명은, 상기 공기 타이어가, 중앙부에서 두께가 최대이고 상기 중앙부로부터 반경방향 내측 및 외측을 향해 두께가 줄어들면서 연장되어 있는 초승달 형상의 단면을 각각 갖는 사이드 보강 고무층이 사이드월 부분에 마련되어 있는 런플랫 타이어인 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 7의 발명은, 타이어 외면의 프로파일이, 타이어의 외면과 타이어의 적도면(C)이 교차하는 타이어 적도점(CP)으로부터 접지 엣지측을 향해 갈수록 곡률 반경이 점차 감소하는 복수의 원호로 이루어진 곡선 프로파일인 것을 특징으로 한다.

본원의 청구항 8의 발명은, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 45%에 상당하는 거리(SP)만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면 상의 점을 P라 할 때, 타이어 외면의 프로파일은, 타이어 적도점(CP)으로부터 상기 점(P)에 이르기까지 타이어 외면의 곡률 반경이 점차 감소하는 프로파일이며, 이 프로파일은 하기의 식들을 만족시키는 것을 특징으로 한다:

0.05 < Y60/SH ≤0.1

0.1 < Y75/SH ≤0.2

0.2 < Y90/SH ≤0.4

0.4 < Y100/SH ≤0.7

[여기서, Y60, Y75, Y90 및 Y100은, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 반폭(SW/2)의 60%, 75%, 90% 및 100%에 각각 상당하는 거리인 X60, X75, X90 및 X100만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면 상의 각각의 점과 타이어 적도점(CP)간의 반경방향 거리를 각각 나타내며, SH는 타이어의 단면 높이를 나타냄]

본원의 청구항 9의 발명은, 타이어 외면의 프로파일은, 타이어의 외면과 타이어 적도면(C)이 교차하는 타이어 적도점(CP)에서 측정한 곡률 반경보다 접지 엣지측에서 측정한 곡률 반경이 큰 프로파일인 것을 특징으로 한다.

본원에 사용된 용어 "정규 림"은, 타이어가 기초로 하고 있는 규격 체계에서의 모든 타이어에 대해 정해져 있는 림을 의미하며, 예를 들어 JATMA에서는 "표준 림"을, TRA에서는 "design rim"을, ETRTO에서는 "measuring rim"을 의미한다. 또한, 본원에 사용된 용어 "정규 내압"은, 규격 체계에서의 모든 타이어에 대하여 정해져 있는 공기압을 의미하며, 예를 들어 JATMA에서는 최대 공기압을, TRA에서는 표 "Tire Load Limits at Various Cold Inflation Pressures"에 기재된 최대값을, ETRTO에서는 "Inflation Pressure"를 의미하고, 승용차용 타이어의 경우라 한다면, "정규 내압"은 180 kPa이다.

또한, 본원에 사용된 용어 "복소 탄성률(E*)"은, 측정 온도 70℃, 초기 장력 1,000g, 동적 변형률 ±0.03% 및 주파수 10 Hz의 조건하에서 점탄성 분광분석기로 측정한 값을 의미한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 특히 내열성이 뛰어난 아라미드 섬유 코드를 카카스 코드로서 사용한다. 따라서, 런플랫 주행 중의 온도 상승으로 인한 코드 손상이 억제될 수 있다. 또한, 아라미드 섬유 코드는 고탄성이고, 이에 따라 하중 지지 능력을 높일 수 있기 때문에, 플라이의 수를 저감(경량화)하면서, 런플랫 주행시의 타이어 변형을 줄일 수 있다. 따라서, 내열성의 향상과 더불어, 런플랫 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 런플랫 모드에서의 조향 안정성이 향상될 수 있고, 이에 따라 런플랫 모드에서의 고속화 및 장거리화가 달성된다.

또한, 승용차용 타이어나 오토바이용 타이어의 경우에는, 경량화를 달성하면서, 통상의 주행에서 조향 안정성을 향상시켜, 고속화 및 고성능화를 달성할 수 있다.

도 1은 공기 타이어가 런플랫 타이어인 본 발명의 실시예를 보여주는 자오 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 타이어의 확대 형태로서 트레드부를 보여주는 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 타이어의 확대 형태로서 비드부를 보여주는 단면도.

도 4는 카카스 코드를 보여주는 측면도.

도 5는 타이어 외면의 프로파일을 보여주는 선도.

도 6은 타이어 외면의 각 위치에서의 RYi의 범위를 보여주는 도면.

도 7은 공기 타이어가 승용차용 타이어인 본 발명의 실시예를 보여주는 자오 단면도.

도 8은 공기 타이어가 오토바이용 타이어인 본 발명의 실시예를 보여주는 자오 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 트레드부

3 : 사이드월 부분

4 : 비드부

5 : 비드 코어

6 : 카카스

6A : 카카스 플라이

7 : 트레드 보강 코드층

11 : 사이드 보강 고무층

20 : 카카스 코드

21 : 필라멘트 다발

이제 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 타이어(1)가 런플랫 타이어(1A)인 경우에 있어서, 정규 내압 조건의 타이어의 자오 단면도이다.

도 1에서, 본 실시예의 런플랫 타이어(1A)는, 트레드부(2)로부터 사이드월 부분(3)을 거쳐 비드부(4)의 비드 코어(5)까지 연장되는 카카스(6)와, 트레드부(2)에서 카카스(6)의 반경방향 외측에 배치되는 트레드 보강 코드층(7)을 포함한다.

카카스(6)는, 카카스 코드가 타이어 둘레방향에 대하여 45°∼90°의 각도로 배치되어 있으며 토핑 고무로 피복되어 있는 적어도 하나의 카카스 플라이를 포함한다. 본 실시예에는, 카카스 코드가 80°∼90°의 각도로 배치된 하나의 카카스 플라이(6A)로 이루어진 카카스가 도시되어 있다. 카카스 플라이(6A)는, 비드 코어(5, 5) 사이에 걸쳐 있는 플라이 본체부(6a)와, 플라이 본체부(6a)에 연속하고 비드 코어(5)를 돌아 타이어의 축방향 내측으로부터 축방향 외측으로 접어 올려진 플라이 턴업부(6b)로 구성된다.

플라이 본체부(6a)와 플라이 턴업부(6b) 사이에는, 예를 들어 고무 경도가 65∼98인 경질 고무로 이루어진 비드부 보강용 비드 에이펙스 고무(8)가 배치되어, 비드 코어(5)로부터 반경방향 외측으로 테이퍼 형태로 연장된다. 본원에 사용된 용어 "고무 경도"는 23℃에서 경도계 타입 A에 의해 측정한 경도를 의미한다. 비드 베이스 라인(BL)으로부터의 비드 에이펙스 고무(8)의 반경방향 높이 "ha"는 특 별히 한정되지 않는다. 그러나, 비드 에이펙스 고무(8)의 높이가 너무 작으면, 런플랫 내구성이 나빠질 수 있으며, 비드 에이펙스 고무의 높이가 너무 크면, 타이어 중량이 지나치게 증대되거나 승차감이 나빠질 수 있다. 따라서, 비드 에이펙스 고무(8)의 높이 "ha"는 타이어의 단면 높이(SH)의 10∼60%, 특히 20∼50%인 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 카카스 플라이(6A)는, 카카스(6)의 플라이 턴업부(6b)가 비드 에이펙스 고무(8)의 반경방향 외측 단부를 반경방향 외측으로 지나 연장되고, 플라이 턴업부(6b)의 외측 단부(6be)가 플라이 본체부(6a)와 트레드 보강 코드층(7) 사이에 협지되도록 종단되는, 소위 하이 턴업(high turnup) 구조를 갖는다. 이러한 구조는 하나의 카카스 플라이(6A)를 이용하여 사이드월 부분(3)을 효과적으로 보강할 수 있다. 또한, 플라이 턴업부(6b)의 외측 단부(6be)가 런플랫 주행 중에 크게 구부러지는 사이드월 부분(3)으로부터 떨어져 위치하므로, 외측 단부(6be)를 기점으로 한 손상이 적절하게 억제될 수 있다. 플라이 턴업부(6b)와 트레드 보강 코드층(7)의 중첩부의 축방향 폭(EW)은 바람직하게는 5 ㎜ 이상이고, 더 바람직하게는 10 ㎜ 이상이다. 또한, 경량화의 관점에서 바람직하게는 40 ㎜ 이하이고, 더 바람직하게는 30 ㎜ 이하이다. 복수의 카카스 플라이를 이용해 카카스(6)를 형성하는 경우에는, 하나 이상의 카카스 플라이가 상기 하이 턴업 구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 트레드 보강 코드층(7)은, 카카스(6) 상에 중첩된 벨트(9)와, 벨트(9)의 외측에 중첩된 밴드(10)를 포함한다. 벨트(9)는 2 이상의 벨트 플라이 [본 실시예에서는 벨트 플라이(9A 및 9B)]를 포함하며, 이 벨트 플라이 각각은 벨트 코드가 타이어 둘레방향에 대하여 예를 들어 10°∼45°의 각도로 배치되어 있고 토핑 고무로 피복되어 있다. 벨트 플라이는, 하나의 플라이의 벨트 코드가 다른 벨트 플라이의 벨트 코드와 교차하도록 쌓아 올려져 있고, 이에 의해 벨트의 강성이 높아져서, 후프(hoop) 효과에 의해 대략 트레드부(2)의 전체 폭에 걸쳐서 트레드부가 강하게 보강된다.

밴드(10)는, 밴드 코드가 타이어 둘레방향에 대하여 5°이하의 각도를 이루며 나선형으로 감겨져 있고 토핑 고무로 피복되어 있는 하나 이상의 밴드 플라이를 포함한다. 밴드는 벨트(9)를 구속하는 역할을 하며, 이에 의해 조향 안정성, 고속 내구성 등이 향상된다. 상기 밴드 플라이로서, 벨트(9)의 축방향 외측 엣지부만을 덮도록 배치된 좌우 한 쌍의 엣지 밴드 플라이와, 대략 벨트(9)의 전체 폭을 덮는 풀 밴드 플라이(full band ply)를 단독으로 혹은 조합하여 채택할 수 있다. 본 실시예에 도시된 밴드(10)는 하나의 풀 밴드 플라이를 포함한다. 트레드 보강 코드층(7)은 벨트(9)로만 형성되거나, 또는 밴드(10)로만 형성될 수 있다.

런플랫 성능을 확보하기 위해, 사이드 보강 고무층(11)이 사이드월 부분(3)에 배치된다. 사이드 보강 고무층(11)은, 중앙부(11a)에서 최대 두께를 갖고 중앙부(11a)로부터 반경방향 내측 단부(11i) 및 반경방향 외측 단부(11o)를 향해 각각 두께가 점차 줄어들면서 연장되어 있는 초승달 형상의 단면을 갖는다. 내측 단부(11i)는 비드 에이펙스 고무(8)의 반경방향 외측 단부보다 반경방향 내측에 위치하고, 외측 단부(11o)는 트레드 보강 코드층(7)의 외측 단부(7e)보다 축방향 내측 에 위치한다. 사이드 보강 고무층(11)과 비드 에이펙스 고무(8)의 중첩부의 반경방향 폭(Wi)은 5 ㎜∼50 ㎜이고, 사이드 보강 고무층(11)과 트레드 보강 코드층(7)의 중첩부의 축방향 폭(Wo)은 0 ㎜∼50 ㎜인 것이 바람직하며, 이에 의해 사이드 보강 고무층(11)의 외측 단부(11o)의 강성과 내측 단부(11i)의 강성 사이에 차이가 생기는 것이 억제된다.

본 실시예에서, 사이드 보강 고무층(11)은 카카스(6)의 플라이 본체부(6a)의 축방향 내측(타이어 공동측)에 배치되므로, 사이드월 부분(3)이 휨 변형될 때, 주로 사이드 보강 고무층(11)에는 압축 하중이 작용하고, 코드 재료를 포함하는 카카스 플라이(6A)에는 인장 하중이 작용한다. 고무 재료는 압축 하중에 강하고 코드 재료는 인장 하중에 강하기 때문에, 전술한 바와 같은 사이드 보강 고무층(11)의 구조는, 사이드월 부분(3)의 휨 강성을 효율적으로 높일 수 있고, 이에 따라 런플랫 모드에서의 타이어의 수직방향 휨을 효율적으로 줄일 수 있다. 사이드 보강 고무층(11)은 60 이상의, 특히 65 이상의 고무 경도를 갖는 것이 바람직하다. 고무 경도가 60 미만이면, 런플랫 모드에서의 압축 변형이 커서, 충분한 런플랫 성능이 확보되지 않는다. 고무 경도가 너무 높으면, 타이어의 종방향 스프링 상수가 과도하게 증대되어 승차감이 저하된다. 이러한 관점에서, 사이드 보강 고무층(11)의 고무 경도는 90 이하, 특히 80 이하인 것이 바람직하다. 사이드 보강 고무층(11)의 최대 두께 "t"는 타이어의 사이즈, 타이어의 종류 등에 따라 적절하게 선택된다. 승용차용 타이어의 경우, 최대 두께 "t"는 일반적으로 5 ㎜∼20 ㎜이다.

본 실시예에서, 비드부(4)에는 림 보호 리브(12)가 볼록하게 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 림 보호 리브(12)는, 림 플랜지(JF)를 덮도록 베이스 프로파일 라인 "j"로부터 돌출한 리브이다. 림 보호 리브는, 가장 축방향 외측으로 돌출해 있는 돌출면(12c)과, 돌출면(12c)으로부터 비드부의 축방향 외면까지 완만하게 이어져 있는 반경방향 내측의 사면(12i), 그리고 돌출면(12c)으로부터 타이어 최대폭 지점(M) 부근의 베이스 프로파일 라인 "j"까지 완만하게 이어져 있는 반경방향 외측의 사면(12o)에 의해 둘러싸인 사다리꼴 단면을 갖는다. 반경방향 내측 사면(12i)은, 림 플랜지(JF)의 원호부보다 큰 곡률 반경 "r"을 갖는 오목한 원호면이고, 통상의 주행 조건에서 림 플랜지(JF)를 갓돌로부터 보호하는 역할을 한다. 또한, 런플랫 주행 조건에서는, 반경방향 내측 경사면(12i)이 림 플랜지(JF)의 원호부에 기대면서 림 플랜지(JF)에 접촉할 것이기 때문에, 반경방향 내측 경사면은 비드부의 변형량을 줄이는 역할을 하고, 이에 따라 런플랫 주행에서의 조향 안정성과 런플랫 내구성이 향상된다.

본 발명에서는, 런플랫 조향 안정성과 런플랫 내구성을 향상시키기 위하여, 카카스 코드에 아라미드 섬유를 사용한다.

아라미드 섬유는 고탄성 섬유로서 알려져 있고, 런플랫 타이어(1A)의 카카스 코드에 사용함으로써, 런플랫 타이어(1A)의 하중 지지 능력을 높일 수 있다. 따라서, 예를 들어 카카스 플라이의 수, 카카스 코드의 직경, 및/또는 코드 배치 밀도(코드 단부의 수)의 저감에 기초한 경량화를 달성하면서, 런플랫 모드에서의 타이어의 변형을 저감할 수 있다. 또한, 아라미드 섬유는 100℃ 내지 150℃의 고온에서도 탄성률의 저하가 다른 유기 섬유 코드 재료에 비해 적으며, 따라서 아라미드 섬유는 뛰어난 내열성을 갖는다. 따라서, 런플랫 주행 동안에 타이어 온도가 상승하더라도, 카카스 코드의 강도의 저하로 인한 손상 발생과, 탄성률의 저하로 인한 타이어 변형량의 증가, 그리고 이에 수반되는 타이어 온도의 추가 상승을 방지할 수 있다. 따라서, 런플랫 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 타이어 온도가 상승하더라도 높은 탄성률이 유지되어 타이어 강성을 높일 수 있으므로, 런플랫 모드에서의 조향 안정성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 런플랫 모드에서의 고속화 및 장거리화가 달성될 수 있다.

그러나, 아라미드 섬유는 높은 탄성률로 인하여 내피로성이 나쁜 경향이 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 첫꼬임을 준 아라미드 섬유의 필라멘트 2 다발(스트랜드)(21)을 합연한 2 다발 꼬임 구조가, 카카스 코드(20)에 적용된다. 또한, 2 다발의 꼬임(마무리 꼬임)은 종래 기술에서 채용된 연계수(撚係數)(T)보다 높은 연계수로 행해진다.

잘 알려진 바와 같이, 연계수(T)는 이하의 식(1)에 의해 나타내어진다:

[여기서, N은 10 cm당 마무리 꼬임의 수이고, D는 하나의 코드의 총 공칭 섬도(섬세도)(dtex)이며, ρ은 코드 재료의 비중임]

0.5 내지 0.7 정도의 높은 연계수(T)를 채택하면, 아라미드 섬유의 결점인 내피로성이 향상될 수 있고, 이에 따라 종래의 레이온 코드에 비해 런플랫 내구성이 크게 향상될 수 있다. 카카스 코드(20)의 연계수(T)가 0.5 미만이면, 내피로성 향상 효과가 작아서, 런플랫 내구성이 충분하게 향상될 수 없다. 연계수(T)가 0.7 을 초과하면, 꼬임 가공이 어려워져, 산업적으로 불리하다. 연계수(T)가 0.6 이상인 것이 바람직한데, 이는 코드의 내피로성이 더 개선되어 런플랫 내구성이 향상될 수 있기 때문이다.

아라미드 섬유의 중요한 특성인 고탄성을 활용함으로써 뛰어난 보강 효과가 발휘되게 하기 위하여, 2 다발 꼬임 구조가 카카스 코드(20)에 적용된다. 이러한 경우에는, 첫꼬임의 수와 마무리 꼬임의 수가 동일한 소위 밸런스 꼬임이 바람직하다. 그러나, 마무리 꼬임의 수에 대한 첫꼬임의 수의 비(첫꼬임의 수/마무리 꼬임의 수)가 0.2 내지 2.0의 범위, 바람직하게는 0.5 내지 1.5의 범위 내에 있다면, 첫꼬임의 수와 마무리 꼬임의 수를 다르게 할 수 있다.

전술한 하나의 코드의 총 공칭 섬도(섬세도)(D)는 특별히 한정되지는 않지만, 런플랫 타이어의 경우 1,500 내지 5,000 dtex인 것이 바람직하다. 또한, 코드 단부의 수 "n"(코드/5 ㎝)과 총 공칭 섬도(D)의 곱은 70,000 내지 150,000인 것이 바람직하다. 상기 곱의 값이 70,000 미만이면, 아라미드 섬유를 사용하더라도, 런플랫 내구성과 조향 안정성이 불충분해지고, 상기 곱의 값이 150,000을 초과하면, 카카스의 강성이 과도하게 커져서, 승차감이 나빠지며 중량 및 비용이 불필요하게 증대된다. 이러한 관점에서, 상기 곱(D×n)은 100,000 이상 120,000 이하인 것이 더 바람직하다.

내피로성에 기인하는 카카스 코드(20)의 손상은, 타이어의 변형시에 압축 변형을 받는 부분, 즉 도 2에 도시된 바와 같이 플라이 턴업부(6b) 중 비드측 부분(6b1)에서 발생하기 쉽다. 그러나, 본 실시예에서는, 림 보호 리브(12)가 비드 부(4)에 볼록하게 배치되어 있으므로, 런플랫 주행시에 비드 변형이 경감되고, 압축 변형이 카카스 코드(20)에 작용하기 어려워진다. 그 결과, 아라미드 섬유로 이루어진 카카스 코드의 피로 손상이 더 억제될 수 있고, 이에 의해 런플랫 내구성이 더 향상될 수 있다. 다시 말하자면, 아라미드 섬유로 이루어진 카카스 코드를 이용한 타이어에서는, 코드의 피로 손상을 억제하는 관점에서, 림 보호 리브(12)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 종래의 카카스 토핑 고무에 비해 높은 탄성을 지닌 고무, 즉 복소 탄성률(E*)이 5 MPa 내지 13 MPa인 고무를 카카스 플라이(6A)의 토핑 고무로서 사용한다. 종래의 카카스 토핑 고무의 복소 탄성률(E*)은 약 3.8 MPa이다. 이러한 고탄성 고무를 토핑 고무로서 사용함으로써, 타이어의 변형시에 카카스 코드(20)에서 발생하는 변형을 줄일 수 있으며, 이에 따라 런플랫 내구성이 더 향상될 수 있다. 카카스 토핑 고무의 복소 탄성률(E*)이 5 MPa 미만이면, 전술한 효과가 기대되지 않고, 카카스 토핑 고무의 복소 탄성률(E*)이 13 MPa를 초과하면, 고무가 과도하게 단단해져서, 승차감이 현저히 나빠진다. 따라서, 복소 탄성률(E*)은 5.5 MPa 이상, 특히 6 MPa 이상이고, 11 MPa 이하, 특히 9 MPa 이하인 것이 바람직하다.

전술한 정규 내압 조건의 타이어의 자오 단면에서, 타이어 외면(2A)의 프로파일은 곡률 반경이 서로 다른 복수의 원호로 형성되어 있다. 특히, 런플랫 타이어(1A)의 경우에, 상기 타이어 외면의 프로파일은, 타이어 외면(2A)과 타이어 적도면(C)이 교차하는 타이어 적도점(CP)으로부터 접지 엣지(Te)측을 향해 갈수록 곡률 반경(R)이 점차 감소하는 복수의 원호로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 의해 사이드 보강 고무층(11)의 고무 양을 최소한으로 억제하여, 경량화 및 승차감 향상을 도모할 수 있다. 특히, 이러한 효과는, 일본 특허 제2994989호에 제안되어 있는 바와 같은 특수한 프로파일이 채택되는 경우에, 더 크게 발휘될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 45%에 상당하는 거리(SP)만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면(2A) 상의 점을 "P"라 하면, 타이어 적도점(CP)으로부터 상기 점(P)에 이르기까지 타이어 외면(2A)의 곡률 반경(RC)이 점차 감소하도록 설정되어 있다. 전술한 타이어의 "최대 단면폭(SW)"은 타이어 외면(2A)의 베이스 프로파일 라인 "j"에서의 최대 폭을 나타내며, 베이스 프로파일 라인 "j"는, 문자, 도형 및 기호를 나타내는 장식용 또는 정보용의 미세 리브나 홈, 림의 탈락을 방지하는 림 보호 리브(12), 및 절단 손상 방지를 위한 사이드 보호 리브 등과 같은 국소적인 요철부를 타이어 외면(2A)으로부터 제외한 타이어 외면(2A)의 매끄러운 윤곽선을 나타낸다.

또한, P60, P75, P90 및 P100은 타이어의 최대 단면폭(SW)의 반폭(SW/2)의 60%, 75%, 90% 및 100%에 각각 상당하는 거리인 X60, X75, X90 및 X100만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면(2A) 상의 점을 나타내고, Y60, Y75, Y90 및 Y100은 타이어 외면(2A) 상의 각각의 점(P60, P75, P90 및 P100)과 타이어 적도점(CP) 사이의 반경방향 거리를 나타내며, SH는 정규 내압 조건에 있어서 비드 베이스 라인(BL)으로부터 타이어 적도점(CP)까지의 반경방향 높이인 타이어의 단면 높이를 나타낸다고 하면, 반경방향 거리(Y60, Y75, Y90 및 Y100)는 이하의 식들을 만족시킨다.

0.05 < Y60/SH ≤0.1

0.1 < Y75/SH ≤0.2

0.2 < Y90/SH ≤0.4

0.4 < Y100/SH ≤0.7

상기 식들을 만족시키는 범위 RYi가 도 6에 예시되어 있는데, 여기서 RY60 = Y60/SH, RY75 = Y75/SH, RY90 = Y90/SH 및 RY100 = Y100/SH이다. 상기 식들을 만족시키는 프로파일을 가진 트레드는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 매우 둥글기 때문에, 타이어의 접지면은 접지폭이 작고 접지 길이가 큰 세로방향으로 긴 타원 형상이고, 소음 성능 및 수막현상 성능이 향상될 수 있다는 것이, 일본 특허 제2994989호에 보고되어 있다. RY60, RY75, RY90 및 RY100의 값이 전술한 범위를 하회하면, 트레드부(2)는 편평해지고 타이어 외면(2A)의 프로파일은 종래의 타이어의 프로파일과 비슷해진다. RY60, RY75, RY90 및 RY100이 전술한 범위를 상회하면, 트레드부(2)는 현저히 볼록한 프로파일을 갖고 접지폭이 과도하게 작아져서, 통상 주행에서 필요한 주행 성능을 확보할 수 없다.

타이어의 사이즈가 사전에 결정된다면, 타이어의 편평비, 타이어의 최대 단면폭, 타이어의 최대 높이 등은 JATMA 및 ETRTO 등과 같은 타이어 규격으로부터 대략적으로 결정될 수 있기 때문에, RY60, RY75, RY90 및 RY100의 범위를 쉽게 산출할 수 있다. 따라서, 타이어 외면(2A)은, 상기 각 위치에서의 RY60, RY75, RY90 및 RY100의 범위를 만족시키도록, 그리고 곡률 반경(RC)이 점차 감소하도록, 타이 어 적도점(CP)으로부터 상기 점(P)에 이르기까지 타이어 외면을 매끄러운 곡선으로 그리는 것에 의해 적절하게 결정될 수 있다.

전술한 타이어는, 정규 하중의 80%의 하중이 정규 내압 조건의 타이어에 가해지는 상태에서, 타이어가 지면에 접촉할 때 형성되는 접지면의 축방향 최외측 엣지 사이의 축방향 거리인 접지폭(CW)이, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 50% 내지 65%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이는, 접지폭(CW)이 최대 단면폭(SW)의 50% 미만이면, 통상의 주행 조건 하에서 원더링(wandering) 성능이 나빠지고, 불균일한 접지 압력으로 인하여 편마모가 쉽게 발생하기 때문이다. 접지폭(CW)이 최대 단면폭(SW)의 65%를 초과하면, 접지폭이 지나치게 커져서, 양호한 통과 소음 성능과 양호한 수막현상 성능을 모두 함께 달성하기가 어렵다.

이와 같은 특수한 프로파일은 사이드월 부분의 영역이 짧다는 특징을 갖기 때문에, 이 프로파일을 런플랫 타이어에 채택하면, 사이드 보강 고무층(11)에 필요한 고무의 양이 줄어들 수 있으며, 이에 따라 런플랫 타이어에서 경량화 및 승차감 개선이 달성될 수 있다. 한편, 고무 양이 큰 트레드부(2)에서의 변형량은 통상의 프로파일을 가진 타이어에 비해 커진다. 따라서, 내열성이 향상된 아라미드 섬유의 카카스 코드는 상기 특수한 프로파일을 갖는 타이어에도 유익하다.

본 발명의 공기 타이어(1)는 도 7에 도시된 바와 같이 통상의 승용차용 타이어(1B)로 형성될 수 있다. 이 경우에, 승용차용 타이어(1B)는 사이드 보강 고무층(11)이 배치되어 있지 않는 점을 제외하고는, 전술한 런플랫 타이어(1A)와 거의 동일한 구조를 가질 수 있다. 승용차용 타이어(1B)에서, 카카스의 강성은 아라미 드 섬유의 카카스 코드(20)를 사용함으로써 향상되므로, 경량화가 달성되면서, 통상 주행에서의 조향 안정성이 향상되어, 고속화 및 고성능화가 달성될 수 있다. 복소 탄성률이 5 MPa 내지 13 MPa인 전술한 고탄성 고무를 카카스 플라이(6A)용 토핑 고무로서 사용한 경우에는, 통상 주행에서의 조향 안정성이 더 향상될 뿐만 아니라, 카카스 코드(20)에서 발생하는 변형이 저감될 수 있으므로, 아라미드 섬유 코드의 피로 손상이 억제되어 내구성이 향상될 수 있다. 승용차용 타이어(1B)에 있어서 카카스 코드(20)의 총 공칭 섬도(D)는 1,000 내지 5,000 dtex이고, 코드 단부의 수 "n"(5 ㎝당)과 총 공칭 섬도(D)의 곱은 80,000 내지 120,000인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 공기 타이어(1)는 도 8에 도시된 바와 같이 통상의 오토바이용 타이어(1C)로 형성될 수 있다. 오토바이용 타이어(1C)에서도, 카카스의 강성은 아라미드 섬유의 카카스 코드(20)를 사용함으로써 향상되므로, 경량화가 달성되면서, 통상 주행에서의 조향 안정성이 향상되어, 고속화 및 고성능화가 달성될 수 있다. 또한, 복소 탄성률이 5 MPa 내지 13 MPa인 전술한 고탄성 고무를 카카스 플라이(6A)용 토핑 고무로서 사용한 경우에는, 통상 주행에서의 조향 안정성이 더 향상될 뿐만 아니라, 카카스 코드(20)에서 발생하는 변형이 저감될 수 있으므로, 아라미드 섬유 코드의 피로 손상이 억제되어 내구성이 향상될 수 있다. 오토바이용 타이어(1C)에 있어서 카카스 코드(20)의 총 공칭 섬도(D)는 1,000 내지 2,500 dtex이고, 코드 단부의 수 "n"(5 ㎝당)과 총 공칭 섬도(D)의 곱은 80,000 내지 120,000인 것이 바람직하다.

오토바이용 타이어(1C)의 외면(2A)의 프로파일은, 접지 엣지(Te)에서의 곡률 반경(RCe)이 타이어 적도점(CP)에서의 곡률 반경(RCo)보다 크게 되어 있어, 오토바이 차체를 기울일 때, 오토바이 특유의 코너링 성능이 발휘되면서, 코너링시의 안정성이 확보된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명에는 다양한 변형 및 수정이 실시될 수 있다.

예

도 1에 도시된 구조를 가진 사이즈 245/40R18의 런플랫 타이어를, 표 1에 나타내어진 사양에 기초하여 제작하고, 런플랫 내구성에 대하여 시험하였다. 그 결과가 표 1에 나타내어져 있다. 표 1에 나타내어진 카카스 코드 이외의 사양은 모든 타이어에 대해 동일하다.

카카스 : 플라이 수(1), 코드 각도(90°)

벨트 층 : 플라이 수(2), 코드 각도(+24°/-24°)

사이드 보강 고무층 : 경도 90,

최대 두께 10.0 ㎜

표 1에서, 연계수(T)는 이하의 식(1)으로 나타내어진다:

또한, 레이온 섬유 코드의 비중 ρ은 1.51이고, 아라미드 섬유 코드의 비중 ρ은 1.44이다.

모든 타이어는 RY60 = 0.05 내지 0.1, RY75 = 0.1 내지 0.2, RY90 = 0.2 내 지 0.4 및 RY100 = 0.4 내지 0.7의 범위 내에서 실질적으로 동일한 트레드 프로파일을 갖는다.

<런플랫 내구성>

밸브 코어를 제거한 림(18×8.5J)에 타이어를 장착하고, 바람이 빠진 상태로 타이어를 드럼 시험기에서 속도 80 ㎞/시간, 수직 하중 4.14 kN의 조건으로 주행시켰다. 타이어의 파괴에 이르기까지의 주행 거리를 측정하였다. 그 결과를, 비교예 1의 결과를 100으로 한 지수로서 나타내었다. 그 수치가 클수록 내구성이 더 좋은 것이다.

예 1 및 2와 예 3 및 4의 비교를 통해 이해되는 바와 같이, 아라미드 섬유 코드의 단점인 내피로성은 연계수(T)를 0.5 이상으로 높이는 것에 의해 개선될 수 있고, 이에 따라 아라미드 섬유 코드의 장점인 우수한 내열성 및 우수한 하중 지지 능력이 유효하게 발휘되어, 런플랫 내구성이 향상될 수 있다. 예 5, 7 및 9, 또는 예 6, 8 및 10을 통해서도, 연계수(T)가 증가됨에 따라, 내피로성이 커져서 런플랫 내구성이 향상된다는 것이 이해된다. 또한, 예 3 및 7, 또는 예 4 및 8을 통해서는, 연계수(T)가 동일한 경우, 토핑 고무의 복소 탄성률을 5 MPa 이상으로 높이는 것에 의해, 런플랫 내구성이 향상된다는 것이 이해된다.

Claims

트레드부로부터 사이드월 부분을 거쳐 비드부의 비드 코어에 이르는 카카스와, 상기 트레드부 내에 및 상기 카카스의 반경방향 외측에 배치된 트레드 보강 코드층을 구비하는 공기 타이어로서,

타이어가 정규 림에 장착되어 정규 내압으로 충전된 정규 내압 상태에서 타이어의 회전축을 포함하는 자오 단면에 있어서,

타이어의 외면은 곡률 반경이 서로 다른 복수의 원호로 이루어진 곡선 프로파일을 갖고,

상기 카카스는, 카카스 코드가 타이어의 둘레방향에 대하여 45°∼90°의 각도로 배치되어 있으며 토핑 고무로 피복되어 있는 카카스 플라이를 구비하며,

상기 카카스 코드용으로 아라미드 섬유가 사용되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제1항에 있어서, 상기 카카스 코드는, 첫꼬임을 준 필라멘트 2 다발에 마무리 꼬임을 행한 합연(合撚)한 2 다발 꼬임 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카카스 코드는, 식 (1)로 나타내어지는 연계수(撚係數)(T)가 0.5 내지 0.7인 것을 특징으로 하며:

식 (1)에서, N은 10 cm당 마무리 꼬임의 수이고, D는 코드의 총 공칭 섬도(섬세도)(dtex)이며, ρ은 코드 재료의 비중인 것인 공기 타이어.
제3항에 있어서, 상기 카카스 코드의 연계수(T)는 0.6 내지 0.7인 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카카스 플라이의 토핑 고무는, 복소 탄성률(E*)이 5 MPa 내지 13 MPa인 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 타이어는, 중앙부에서 두께가 최대이고 상기 중앙부로부터 반경방향 내측 및 외측을 향해 두께가 줄어들면서 연장되어 있는 초승달 형상의 단면을 각각 갖는 사이드 보강 고무층이 상기 사이드월 부분에 마련되어 있는 런플랫 타이어인 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 타이어의 외면은, 타이어의 외면과 타이어의 적도면(C)이 교차하는 점인 타이어 적도점(CP)으로부터 접지 엣지측을 향해 갈수록 곡률 반경이 점차 감소하는 복수의 원호로 이루어진 곡선 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제7항에 있어서, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 45%에 상당하는 거리(SP)만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면 상의 점을 P라 할 때,

타이어 외면은, 타이어 적도점(CP)으로부터 상기 점(P)에 이르기까지 타이어 외면의 곡률 반경(RC)이 점차 감소하는 프로파일을 갖고, 이 프로파일은 하기의 식들을 만족시키는 것을 특징으로 하며:

0.05 < Y60/SH ≤0.1

0.1 < Y75/SH ≤0.2

0.2 < Y90/SH ≤0.4

0.4 < Y100/SH ≤0.7

이들 식에서, Y60, Y75, Y90 및 Y100은, 타이어의 최대 단면폭(SW)의 반폭(SW/2)의 60%, 75%, 90% 및 100%에 각각 상당하는 거리인 X60, X75, X90 및 X100만큼 타이어 적도면(C)으로부터 떨어져 있는 타이어 외면 상의 각각의 점과 타이어 적도점(CP)간의 반경방향 거리를 각각 나타내고, SH는 타이어의 단면 높이를 나타내는 것인 공기 타이어.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 타이어의 외면은, 타이어 적도점(CP)에서 측정한 곡률 반경보다 접지 엣지측에서 측정한 곡률 반경이 큰 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.