KR20120007685A

KR20120007685A - 차량용 공기입 타이어

Info

Publication number: KR20120007685A
Application number: KR1020100068337A
Authority: KR
Inventors: 장윤태
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-01-25

Abstract

본 발명은 차량용 공기입 타이어의 비드부 개량에 관한 것으로서, 트레드와 사이드월 과 비드부 및 내부를 지지하는 카카스(carcass)로 구성되고, 상기 비드부는 비드와이어부를 포함하며, 카카스가 비드와이어부 외측으로 감싸 턴업(turn up)되고, 비드부의 보강을 위한 스틸채퍼 및 나일론 채퍼가 설치된 것에 있어서, 상기 나일론 채퍼는 카카스 턴업부의 내측에 설치된 내측채퍼와 카카스 턴업부 외측에 설치된 외측채퍼로 구성되며, 내측채퍼의 말단에 카카스 턴업부의 말단을 감싸는 접힘부가 형성된 것을 특징으로 하여, 종래의 타이어보다 낮은 열이 발생하고 응력이 분산되어 비드부의 내구성이 30% 개선되는 효과가 있는 것임.

Description

차량용 공기입 타이어{pneumatic vehicle tier}

본 발명은 트럭/버스용 타이어 중 최대 허용하중 보다 가혹한 과 하중에 사용되는 공기입 타이어에 관한 것으로, 특히 비드(bead)부의 세파레이션(Separation)을 방지 하기 위한 비드부 보강 구조에 관한 기술이다.

트력/버스용 타이어에 있어서, 최대 허용하중 보다 가혹한 과하중에서 사용되는 환경에서의 비드부 세파레이션(Separation)을 방지 하기 위한 비드부 보강 구조에 관한 기술은 현재 많은 개선과 연구가 이루어지고 있다.

타이어 부하 최대 하중의 150-220%의 과적, 차량의 빈번한 제동(Braking) 등에 의해 비드부 발열온도가 100도 이상 올라가면 고무물성이 급격히 저하 비드부 사고 발생율이 현저히 높아지게 된다.

이에 비드부의 보강을 위하여 통상 주 강도 층을 형성하는 여러 가닥의 스틸와이어(Steel Wire)로 이루어진 비드번들을 중심으로 타이어의 기본 골격을 이루는 강한 스틸코드에 고무를 입혀 래디얼(Radial) 방향으로 배열된 카카스(Carcass)를 설치한다. 이러한 구조에서, 과 하중이나 고온상태에서 주행을 하면 반복적인 인장 압축 작용에 의해, 특히 카카스 단말부에서 높은 전단응력이 발생하여 사고로 이어지는 것이 비드부 세파레이션(Separation) 사고 일반적인 유형이다.

이를 방지하기 위해 도 1에서와 같이, 스틸코드로 구성된 스틸채퍼(Steel Chafer)(100)로 카카스(200)를 보호하거나 필요시 나일론 채퍼(Nylon Chafer)(300)로 보강 하는 것이 일반적인 구조이다. 또한 전술한 바와 같이 비드번들(400)을 중심으로 카카스(200)가 위치하게 되면 빈 공간이 발생하는데 이공간을 메꾸어 주는 고무를 일명 비드필러(Bead Filler)(500)라고 한다. 이러한 비드필러는 대형 타이어의 경우 요구특성을 맞추기 위하여 2중 구조의 서로 다른 물성을 갖춘 고무로 설계 되며 그 위치에 따라 윗부분에 위치한 고무를 상(上)비드필러, 아랫쪽에 위치한 고무를 하(下)비드필러라 한다. 하비드필러는 비드번들의 움직임 방지를 위해 견고한 요구물성을 필요로 하고 상비드필러 고무는 상대적으로 부드러운 고무물성을 필요로 하며 주행시 비드부의 발생하는 응력을 흡수 완충시켜 주는 역할을 한다.

종래 기술에서 비드부 내구성을 유지하기 위하여 여러 보강구조를 채용하고 있으나 전술한 바와 같이 스틸 재료를 사용한 채퍼를 기본구조로 하고 사용조건의 가혹도에 따라 나일론 소재를 사용한 채퍼를 1매 또는 2매를 채용 보강하는 것이 통상의 중하중용 타이어의 구조이다. 그 중 2매의 나일론 채퍼를 역방향으로 교차하여 채용시 내구성에 가장 양호한 경향을 나타내나 제조 과정 중 반대급부로 비드부에 굴곡 및 주름 현상이 생기기도 하고, 반제품의 큰 변화에 따라 단차가 생기고 그 단차 에지부에 공기가 들어가는 불량이 발생하기도 한다.

이러한 제조불량을 막기 위해서는 타이어 가류 시간을 과다하게 설정 해야 하는데, 과다한 가류시간은 비드 내구성은 저하시키게 된다. 본 발명은 위와 같은 현상을 방지하면서 내구성을 좀더 향상 시킬 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

이에, 본 발명은 카카스 턴업부의 내측에 내측채퍼를 설치하고, 카카스 턴업부 외측에 설치된 외측채퍼를 설치하며, 내측채퍼의 말단에 카카스 턴업부의 말단을 감싸는 접힘부를 형성시킴으로써 상기의 문제를 해소하고자 한다.

본 발명에 대해 발명자는 타이어 최대 부하 하중의 180% , 속도: 65km/hr , 공기압: 타이어 최대 공기압의 150%의 주행 조건하에서 실험을 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다.

항목	종래품	본발명	비고
비드부 내구성지수	100	130	30% 개선
응력에너지밀도 (Strain Energy Density)	100	21	약 80% 개선
Bead부 유한요소해석 온도	68도	65도	3도 하락

즉 본발명에 따르면 종래의 타이어보다 낮은 열이 발생하고 응력이 분산되어 비드부의 내구성이 30% 개선되는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 차량용 타이어 비드부의 요부 단면도.
도2는 본 발명의 차량용 타이어의 요부 발췌 단면도.
도3은 본 발명의 내측채퍼의 단면도.

본 발명은 트레드(도시되지 않음)와 사이드월(1) 과 비드부(2) 및 내부를 지지하는 카카스(carcass)(3)로 구성되고, 상기 비드부(2)는 비드와이어부(21)를 포함하며, 카카스(3)가 비드와이어부(21) 외측으로 감싸 턴업(turn up)되고, 비드부의 보강을 위한 스틸채퍼(22) 및 나일론 채퍼가 설치된 것에 있어서, 상기 나일론 채퍼는 카카스 턴업부(31)의 내측에 설치된 내측채퍼(23)와 카카스 턴업부(31) 외측에 설치된 외측채퍼(24)로 구성되며, 내측채퍼(23)의 말단에 카카스 턴업부(31)의 말단을 감싸는 접힘부(25)가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 접힘부(25)는 카카스 턴업부(31) 말단부를 감싸주어 응력의 집중을 막아준다.

카카스 턴업부(31)의 말단을 감싸는 내측채퍼(23)의 접힘부에 삽입된 코드의 간격(w1)은 내측채퍼(23) 다른부분에 삽입된 코드간격(w2)의 40-60%이며, 접힘부(25)의 토핑고무 두께는 내측채퍼 다른부분 토핑고무 두께의 150-200%인 것이 바람직하다. 이러한 구성은 카카스 턴업부(31) 말단부에서 발생하는 응력을 최대한 완화시키게 된다.

내측채퍼 접힘부(25)에 삽입된 코드는 원주방향에 대해 20-40도의 각을 갖도록 삽입된 것이 바람직하다. 종래에는 제조 과정 중 발생하는 문제 방지책으로 내구성을 희생하며 서로 교차하는 나일론채퍼 원주방향에 대한 각도를 45~65도의 높은 수준으로 적용하여 왔으나, 본 발명에서는 20~40도의 낮은 각도를 채용 함으로써 카카스 턴업에지부를 견고히 잡아줘 내구성을 향상 시킬 수 있도록 한 것이다.

내측채퍼 접힘부(25)와 외측채퍼 사이에 고무층(26)이 형성된 것이 바람직하며, 외측채퍼(24)의 상측 말단은 카카스 턴업부(31) 말단으로부터 10~25 mm 이격된 것이 바람직하다. 이러한 구성은 응력을 분산시키는 효과가 있다.

카카스 턴업부의 높이(H)는 림프렌지의 높이(FH)(도시되지 않음)에 대하여

H = k X FH 의 식을 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다. 계수 k는 튜브타입의 타이어에서는 1.65, 튜브레스(Tubeless) 타이어에서는 3.3의 값을 갖는다. 이러한 조건을 만족하는 경우 최적의 응력 분산 효과를 기대할 수 있다.

1. 사이드월
2. 비드부
21. 비드와이어부
22. 스틸채퍼
23. 내측채퍼
24. 외측채퍼
25. 접힘부
26. 고무층
3. 카카스
31. 턴업부

Claims

트레드와 사이드월 과 비드부 및 내부를 지지하는 카카스(carcass)로 구성되고, 상기 비드부는 비드와이어부를 포함하며, 카카스가 비드와이어부 외측으로 감싸 턴업(turn up)되고, 비드부의 보강을 위한 스틸채퍼 및 나일론 채퍼가 설치된 것에 있어서, 상기 나일론 채퍼는 카카스 턴업부의 내측에 설치된 내측채퍼와 카카스 턴업부 외측에 설치된 외측채퍼로 구성되며, 내측채퍼의 말단에 카카스 턴업부의 말단을 감싸는 접힘부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 카카스 턴업부의 말단을 감싸는 내측채퍼의 접힘부에서 접힘부에 삽입된 코드의 간격이 내측채퍼 다른부분에 삽입된 코드간격의 40-60%이며, 접힘부의 토핑고무 두께가 내측채퍼 다른부분 토핑고무 두께의 150-200%인 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.
제2항에 있어서, 내측채퍼 접힘부에 삽입된 코드는 원주방향에 대해 20-40도의 각을 갖도록 삽입된 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 내측채퍼 접힘부와 외측채퍼 사이에 고무층이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 외측채퍼의 상측 말단은 카카스 턴업부 말단으로부터 10~25 mm 이격된 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 카카스 턴업부의 높이(H)는 림프렌지의 높이(FH)에 대하여
H = k X FH 의 식 (계수 k는 튜브타입의 타이어에서는 1.65, 튜브레스(Tubeless) 타이어에서는 3.3의 값을 갖는다.)을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기입 타이어.