KR20120031149A - 고강도 보강물을 갖는 타이어 - Google Patents

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얀 버나드 듀발
마우리스 피터 클린켄버그
안토니오 베네지아니
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

공기입 타이어는 카카스 구조물, 일정 거리 이격된 두 개의 사이드월, 두 개의 비드, 상기 카카스 구조물의 크라운의 반경방향 외측에 배치되는 트레드, 상기 카카스 구조물과 상기 트레드 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 구조물, 및 페라이트계 고알루미늄 TRIPLEX 스틸 재질의 코드를 갖는 보강 구조물을 구비한다.

Description

고강도 보강물을 갖는 타이어{TIRES WITH HIGH STRENGTH REINFORCEMENT}
본 발명은 공기입(pneumatic) 타이어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 공기입 타이어용 보강 구조물에 관한 것이다.
보강된 탄성중합 물품은 주지되어 있다. 예를 들어, 컨베이어 또는 유사 형태의 벨트, 타이어 등은 직물 및/또는 미세 강선 필라멘트 또는 스트랜드의 코드로 구성된다. 특히, 공기입 타이어에 사용되는 벨트는 여덟 겹(ply)까지의 층으로 구성되며, 인접하는 플라이들의 코드 보강물은 타이어의 측방향 및 회전 방향으로 보강해야 할 타이어의 이동 방향에 대해 비스듬하게 배치된다. 또한, 세선(fine wire)의 다중-꼬임(twisted) 필라멘트의 스트랜드로 만들어진 코드로서 단일 스트랜드 구조가 코드 구조물을 보강하기 위해 둘 이상의 필라멘트와 그 부근의 랩(wrap) 필라멘트를 갖는 코드가 공지되어 있다.
일부 경우에, 보강은 코드 구조를 간단히 하기 위해 서로에 대해서는 꼬이지 않지만 다발 또는 묶음으로는 전체적으로 꼬이는 다중-필라멘트의 단일 스트랜드 코드[묶음 코드(bunched cord)]의 사용을 포함한다. 타이어내 복합물에 대한 높은 피로 수명 요건은 필라멘트 직경이 작은 코드로 귀결되었고, 이는 필요한 강도를 얻기 위해 코드 내에 보다 많은 필라멘트를 필요로 한다.
탑승자 및 경트럭(light truck) 타이어를 위한 종래의 2플라이 타이어 벨트 구조물은 각각 2×0.255ST 및 2+2×0.32-0.40ST의 코드를 가질 수 있다. 이 명칭은 두 개의 0.255㎜ 직경 필라멘트로 이루어진 하나의 코드, 및 네 개의 0.32-0.40㎜ 직경 필라멘트[두 개의 필라멘트가 나머지 두 개의 필라멘트보다 짧은 레이 길이(lay length)로 꼬임]로 이루어진 하나의 코드를 의미한다. 2+2×0.32-0.40ST와 같은 다중-필라멘트 코드는, 경트럭 용도에서와 같은, 타이어 벨트내 복합물의 강도에 대한 보다 높은 요건을 충족할 필요가 있는 것으로 밝혀졌다. 이들 코드 양자는 후술하는 수퍼장력(ST)강으로 만들어진다. 수퍼장력(ST)강을 포함하는 코드 설계가 효과적인 것으로 입증되었지만, 종래의 고장력(HT) 및 수퍼장력(ST) 구조에 비해 더 높은 부식전파 내성 및 개선된 타이어 성능과 같은 개선된 특징을 갖는 경량 코드 구조의 개발이 계속 요구되고 있다.
이들 종래의 코드 구조는 일반적으로, 오프로드(OTR: off-the-road) 타이어와 같은 대형 타이어에 사용되지 않는다. 대형 OTR 타이어는 종래에, 그 각각이 함께 꼬이고 나선-래핑되는 일곱 개의 0.25㎜ 직경 고장력(HT) 필라멘트로 구성되는 일곱 개의 스트랜드, 및 그 각각이 함께 꼬이는 일곱 개의 0.22㎜ 직경 고장력(HT) 필라멘트로 구성되는 세 개의 스트랜드를 각각 포함하는 7×7×0.25+1HT 및 3×7×0.22HT와 같은 구조를 사용한다. 36R51 이상의 크기용 OTR 타이어에서 플라이 보강을 위해 사용되는 하나의 종래 스틸 코드 케이블은, 그 각각이 함께 꼬이고 나선-래핑되는 열아홉 개의 0.20㎜ 직경 고장력(HT) 필라멘트로 구성되는 일곱 개의 스트랜드를 포함하는 7×19×0.20+1HT 코드와 같은 고장력(HT) 타이어 코드 필라멘트의 스트랜드식 코드이다.
OTR 타이어는 또한 27×0.265ST 또는 5+8+14×0.265+1ST와 같은 보강 코드를 갖는 다중 벨트 또는 단일 벨트로 구성될 수도 있다. 종래의 스틸 코드 구조는, 320톤까지 그리고 때로는 그 이상의 무게가 나가는 트럭 및 어스무버(earthmover: 땅고르는 장비)에 사용되는 40R57 보다 큰 타이어에 있어서 필요한 설계 인치-강도의 달성을 방지하는 제동 부하 및 케이블 게이지 한계를 여전히 갖고 있다. 또한, "취약한 리벳" 또는 "느슨한 코팅"(타이어 내에 공기가 갇히는 것을 초래할 수 있음)을 방지함으로써 압연 처리의 품질을 개선하기 위해 타이어 제조 중에 코드 사이에 보다 많은 고무가 침투할 수 있도록 36R51 이상의 타이어 크기에 있어서 플라이 및 벨트 내의 리벳 영역, 즉 코드 사이의 공간을 증가시킬 필요가 있다.
고강도강 합금은 코드 탄성율에 변화를 초래하며, 이는 적당한 코드대 고무(cord to rubber) 접착을 책임지는 세 가지 인자에 의존하는, 타이어 벨트 총 하중의 파라미터를 조정할 가능성을 야기한다. 이들 인자는 코드 탄성율, 고무 체적에 대한 코드 체적의 비율[흔히 코드의 epi(ends per inch) 넘버로 표현됨], 및 코드 보강물의 각도이다. 또한, 코드 보강물의 각도가 타이어의 회전 방향에 접근할수록, 보강물로부터 측방향으로의 지지는 제로에 가까워진다. 상기 두 개의 나머지 코드 관련 인자, 즉 코드 탄성율 및 고무 체적에 대한 코드 체적의 비율의 증가는 일반적으로 벨트의 무게 증가를 초래한다. 증가된 무게는 타이어의 추가 비용, 더 높은 구름 저항, 및 더 낮은 연비를 의미할 수 있다. 간단하게 탄성율이 낮은 가벼운 코드를 사용하는 것으로는 이 문제를 해결할 수 없는 바, 그 이유는 코드의 무게가 낮아도, 고무 체적에 대한 코드 체적의 비율을 증가시킴으로써 낮은 코드 탄성율을 보완해야 하기 때문이다. 이 코드 체적의 증가는 코드의 물리적 크기 및 그로인한 코드 사이의 간격에 의해 제한되며, 이는 리벳의 양, 즉 양호한 코드대 고무 접착을 위해 고무가 코드 사이에 침투하는 능력을 지배한다.
(정의)
하기 정의는 개시된 발명을 통괄한다.
"에이펙스(apex)"는 반경방향으로 비드 코어 위에 배치되고 플라이와 턴업 플라이 사이에 배치되는 탄성중합성 충전재(elastomeric filler) 요소를 의미한다.
"환형"은 링처럼 형성된 것을 의미한다.
"종횡비(aspect ratio)"는 그 단면 폭에 대한 그 단면 높이의 비를 의미한다.
"축방향" 및 "축방향으로"는 본 명세서에서 타이어의 회전축에 평행한 라인 또는 방향을 지칭하기 위해 사용된다.
"비드(bead)"는, 플라이 코드에 의해 래핑되고 플리퍼(flipper), 치퍼(chipper), 에이펙스, 토우 가드(toe guard) 및 체퍼(chafer)와 같은 다른 보강 요소와 더불어 또는 이러한 보강 요소가 없이 설계 림에 맞도록 형상화되는 환형 인장 부재를 포함하는 타이어 부분을 의미한다.
"벨트 구조물"은 직조 또는 부직조되고(unwoven), 트레드 아래에 놓이며, 비드에 고정되지 않고, 타이어의 적도평면에 대해 경사진 코드를 갖는, 평행한 코드의 적어도 두 개의 환형 층 또는 플라이를 의미한다. 벨트 구조물은 또한, 제한(restricting) 층으로 작용하는, 비교적 낮은 각도로 경사지는 평행한 코드의 플라이를 구비할 수도 있다.
"바이어스 타이어"(크로스 플라이)는, 카카스 플라이 내의 보강 코드가 비드마다 타이어의 적도평면에 대해 약 25° 내지 65°의 각도로 타이어를 가로질러 비스듬하게 연장되는 타이어를 의미한다. 복수의 플라이가 존재하는 경우, 플라이 코드는 교호적인 층에서 반대 각도로 달린다.
"브레이커"는 타이어의 적도평면에 대해 카카스 플라이 내의 평행한 보강 코드와 동일한 각도를 갖는 평행한 보강 코드의 적어도 두 개의 환형 층 또는 플라이를 의미한다. 브레이커는 대개 바이어스 타이어와 연관되어 있다.
"케이블"은 둘 이상의 합연사(plied yarn)를 꼬아서 만들어진 코드를 의미한다.
"카카스"는 플라이 위의 벨트 구조물, 트레드, 언더트레드, 및 사이드월 고무를 제외하지만 비드를 구비하는 타이어 구조물을 의미한다.
"케이싱"은 트레드와 언더트레드를 제외한 타이어의 카카스, 벨트 구조물, 비드, 사이드월 및 다른 모든 콤포넌트, 즉 전체 타이어를 의미한다.
"치퍼(chipper)"는 비드 영역에 위치하는 직물 또는 스틸 코드의 좁은 지역(band)을 지칭하며, 그 기능은 비드 영역을 보강하고 사이드월의 반경방향 최내측 부분을 안정화하는 것이다.
"원주방향"은, 적도평면(EP: Equatorial Plane)에 평행하고 축방향에 수직한 환형 타이어 표면의 둘레를 따라서 연장되는 라인 또는 방향을 의미하며, 이는 또한 그 반경이 가로 방향으로 볼 때 트레드의 축방향 곡률을 한정하는 인접한 원형 곡선 세트의 방향을 지칭할 수도 있다.
"코드"는 타이어의 보강 구조물을 구성하는 보강 스트랜드 중 하나를 의미한다.
"코드 각도"는 코드가 적도평면에 대해 형성하는, 타이어의 평면도에서 좌측 또는 우측의, 예각을 의미한다. "코드 각도"는 경화되었지만 팽창되지는 않은 타이어에서 측정된다.
"크라운"은 타이어 트레드의 폭 한계 내에 있는 타이어의 부분을 의미한다.
"데니어"는 1 그램이 9000 미터의 길이를 갖는 무게 단위(선밀도를 표시하기 위한 단위)를 의미한다. 데시텍스(Dtex)는 1 그램이 10,000 미터의 길이를 갖는 무게 단위를 의미한다.
"밀도"는 단위 길이당 무게를 의미한다.
"탄성중합체"는 변형 이후 크기와 형상을 회복할 수 있는 탄성 재료를 의미한다.
"적도평면(EP)"은 타이어의 회전축에 수직하고 그 트레드의 중심을 통과하는 평면, 또는 트레드의 원주방향 중심선을 포함하는 평면을 의미한다.
"직물(fabric)"은, 꼬아질(twisted) 수 있으며, 이어서 고탄성율 소재의 다수의 다양한 필라멘트(역시 꼬아질 수 있음)로 구성되는 본질적으로 단일방향으로 연장되는 코드의 망을 의미한다.
"섬유(fiber)"는 필라멘트의 기본 요소를 구성하는 천연 또는 인조의, 물질 단위이다. 그 직경 또는 폭의 적어도 100배가 되는 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
"필라멘트 카운트(count)"는 실(yarn)을 구성하는 필라멘트의 개수를 의미한다. 예: 1000 데니어 폴리에스테르는 대략 190개의 필라멘트를 갖는다.
"플리퍼(flipper)"는 비드 와이어를 타이어 보디 내에 묶기 위한, 강도를 위한 비드 와이어 주위의 보강 직물을 지칭한다.
"게이지"는 일반적으로 측정을 지칭하고, 구체적으로 두께 측정을 지칭한다.
"고장력강(high tensile steel: HT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 3400 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"내측(inner)"은 타이어의 내부를 향하는 것을 의미하고, "외측(outer)"은 타이어의 외부를 향하는 것을 의미한다.
"내측 라이너"는 튜브레스 타이어의 내표면을 형성하고 타이어 내에 팽창성 유체를 포함하는 탄성중합체 또는 기타 재료의 층을 의미한다.
"LASE"는 특정 신장율에서의 하중(load at specified elongation)이다.
"측방향(lateral)"은 축방향을 의미한다.
"레이 길이(lay length)"는 꼰 필라멘트 또는 스트랜드가 다른 필라멘트 또는 스트랜드 주위로 360도 회전하기 위해 이동하는 거리를 의미한다.
"하중 레인지(load range)"는 Tire and Rim Association, Inc.에서 표에 의해 규정된 특정 형태의 서비스에 사용되는 주어진 타이어에 대한 하중 및 팽창 한계를 의미한다.
"거대장력강(mega tensile steel: MT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 4500 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"정상 하중(normal load)"은 타이어에 대한 서비스 조건을 위해 적절한 표준 기구에 의해 할당된 특정 설계 팽창 압력 및 하중을 의미한다.
"정상 장력강(normal tensile steel: NT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 2800 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"플라이(ply)"는 고무-코팅된 반경방향으로 전개되거나 평행한 코드로 이루어진 코드-보강된 층을 의미한다.
"반경방향" 및 "반경방향으로"는 반경방향으로 타이어의 회전축을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 의미하기 위해 사용된다.
"반경방향 플라이 구조물"은 하나 이상의 카카스 플라이 또는 적어도 하나의 플라이가 타이어의 적도평면에 대해 65° 내지 90°의 각도로 배향되는 보강 코드를 갖는 것을 의미한다.
"반경방향 플라이 타이어"는, 적어도 하나의 플라이가, 비드에서 비드로 연장되고 타이어의 적도평면에 대해 65° 내지 90°의 코드 각도로 놓이는 코드를 갖는 벨트형 또는 원주방향-제한된 공기입 타이어를 의미한다.
"리벳"은 한 층에서 코드 사이의 열린 공간을 의미한다.
"단면 높이"는 타이어의 적도평면에서 타이어의 공칭 림 직경에서부터 외경까지의 반경방향 거리를 의미한다.
"단면 폭"은 라벨부착, 장식 또는 보호 밴드로 인한 사이드월의 상승을 배제한 상태에서, 24시간 동안 정상 압력에서 그러나 무부하로 팽창될 때와 팽창된 후의, 타이어 축에 평행한 타이어 사이드월의 외부 사이의 최대 직선 거리를 의미한다.
"사이드월"은 트레드와 비드 사이에 있는 타이어 부분을 의미한다.
"강성비(stiffness ratio)"는 콘트롤 벨트 구조물 강성을 다른 벨트 구조물 강성 값으로 나눈 값을 의미하며, 이들 값은 고정 단부 사이에 중심조정된 하중에 의해 지지 및 굴곡되는 코드의 양 단부를 갖는 고정 3점 굽힘 테스트에 의해 결정된다.
"수퍼장력강(super tensile steel: ST)은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 3650 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"강인성(tenacity)"은 비인장(unstrained) 견본의 단위 선밀도당 힘(gm/tex 또는 gm/denier)으로 표시되는 응력이다. 직물에 사용된다.
"장력"은 힘/단면적으로 표시되는 응력이다. psi로 표시되는 강도는 gram/denier로 표시되는 강인성보다 12,800배 비중이 크다.
"토우 가드"는 각 비드의 축방향 내측으로 타이어의 원주방향으로 전개된 탄성중합체 림-접촉 부분을 지칭한다.
"트레드"는 타이어가 수직 하중 하에서 정상적으로 팽창될 때 도로와 접촉되는 타이어 부분을 타이어 케이싱에 대한 접합 시에 구비하는 몰딩된 고무 콤포넌트를 의미한다.
"트레드 폭"은 타이어의 회전축을 포함하는 평면에서의 트레드 표면의 원호 길이를 의미한다.
"턴업 단부"는, 그 주위에 플라이가 래핑되는 비드로부터 상방으로(즉, 반경방향 외측으로) 터닝되는 카카스 플라이 부분을 의미한다.
"초장력강(ultra tensile steel: UT)"은 0.20 mm의 필라멘트 직경에서 적어도 4000 MPa의 인장 강도를 갖는 탄소강을 의미한다.
"실(yarn)"은 직물 섬유 또는 필라멘트의 연속 스트랜드를 총칭하는 용어이다. 실은 이하의 형태로 발생된다: 1) 함께 꼬아지는 다수의 섬유; 2) 꼬임없이 함께 놓이는(laid) 다수의 필라멘트; 3) 어느 정도의 꼬임과 더불어 함께 놓이는 다수의 필라멘트; 4) 꼬임이 있거나 없는 단일 필라멘트(모노필라멘트); 5) 꼬임이 있거나 없는 재료의 좁은 스트립.
본 발명의 목적은 고강도 보강물을 갖는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 공기입 타이어는 카카스 구조물, 일정 거리 이격된 두 개의 사이드월, 두 개의 비드, 상기 카카스 구조물의 크라운의 반경방향 외측에 배치되는 트레드, 상기 카카스 구조물과 상기 트레드 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 구조물, 및 페라이트계 고알루미늄 TRIPLEX 스틸 재질의 코드를 갖는 보강 구조물을 구비한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 8 내지 20의 엔드/인치(ends per inch: epi)를 갖도록 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 2×구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 0.185 ㎜ 직경 필라멘트를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 0.210 ㎜ 직경 필라멘트를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 2+1 구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 2+2 구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 5×구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 카카스는 보강 구조물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 비드는 보강 구조물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 벨트 구조물은 보강 구조물을 포함한다.
본 발명에 따른 다른 공기입 타이어는 카카스 구조물, 일정 거리 이격된 두 개의 사이드월, 두 개의 비드, 상기 카카스 구조물의 크라운의 반경방향 외측에 배치되는 트레드, 상기 트레드와 상기 카카스 구조물 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 구조물, 및 페라이트계 고알루미늄 TRIPLEX 스틸 재질의 코드를 갖는 보강 구조물을 구비한다. 상기 코드는 0.18 ㎜ 내지 0.22 ㎜의 직경을 갖는 필라멘트를 갖는다.
본 발명에 의하면 고강도 보강물을 갖는 타이어가 제공된다.
도 1은 본 발명과 함께 사용하기 위한 공기입 타이어의 예시적 실시예의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명과 함께 사용하기 위한 공기입 타이어의 제 2 예시적 실시예의 개략 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 보강 코드의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 예시적 보강 코드의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 예시적 보강 코드의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 예시적 보강 코드의 개략 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반경방향 카카스를 갖는 예시적 공기입 타이어(10) 내에 플라이(12, 14)가 도시되어 있으며, 유사한 요소에는 유사한 참조 부호가 병기된다. 예시적 타이어(10)는, 카카스 보강 플라이 또는 플라이들(12, 14)의 코드가 예시적 타이어의 적도평면(EP)에 대해 75° 내지 90° 범위의 각도로 배향될 때, 반경방향 플라이 카카스 구조물을 갖는다.
양 플라이(12, 14)는 금속 코드, 레이온, 폴리에스테르, 나일론 또는 임의의 다른 적합한 보강재로 보강될 수 있다. 금속 코드 보강된 카카스 플라이(12 또는 14)는 최대 폭(MW: maximum width)을 갖는 위치에서 타이어 원주 방향으로 측정될 때 약 8 내지 약 20의 EPI(ends per inch)를 갖도록 배치된 스틸 코드 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 스틸 코드의 층은 최대 폭(MW)을 갖는 위치에서 약 12 내지 약 16 EPI를 갖도록 배치될 수 있다. 미터 단위와 관련하여, 스틸 코드는 최대 폭(MW)을 갖는 위치에서 타이어 원주 방향으로 측정될 때 3 내지 8의 EPC(ends per cm)를 갖도록 배치될 수 있다. 높은 수의 EPI는 주어진 강도를 위해 낮은 직경 와이어의 사용을 포함할 수 있는 반면, 낮은 수의 EPI는 동일 강도를 위해 높은 직경 와이어의 사용을 포함할 수 있다. 또한, 주어진 직경의 모노필라멘트의 사용은 모노필라멘트 와이어의 강도에 따라 보다 많거나 적은 EPI를 필요로 할 수 있다.
공기입 타이어(10)는 축방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 실질적으로 비연장성인(inextensible) 환형 비드(16, 18)를 가질 수 있다. 비드(16, 18)의 각각은, 공기입 타이어가 장착되도록 설계되는 림(도시되지 않음)의 유지 플랜지 및 비드에 상보적이도록 구성되는 외표면을 갖는, 공기입 타이어(10)의 비드 부분에 배치될 수 있다. 플라이(12, 14)는 폴리에스테르, 스틸 또는 기타 적합한 재료의 병치(side-by-side) 보강 코드일 수 있으며, 카카스 구조물의 축방향 외측 부분이 비드 각각의 주위로 접힌 상태에서 비드(16, 18) 사이에서 연장될 수 있다. 도 1의 카카스 플라이 구조물은 보강 재료의 두 개의 플라이(12, 14)를 포함한다. 임의의 적합한 재료의 하나 이상의 카카스 플라이가 채용될 수도 있다.
공기입 타이어(10)와 림에 의해 규정되는 팽창 챔버에 인접하여 저투과성 재료의 층(20)이 카카스 플라이(12, 14)의 내측에 배치될 수 있다. 카카스 구조물(12, 14)의 축방향 외측에 탄성중합체 사이드월(22, 24)이 배치될 수 있다. 두 개의 벨트 층(28, 30)(도 1) 또는 네 개의 벨트 층(28, 30, 32, 34)(도 2)으로 이루어진 원주방향으로 연장되는 벨트 구조물(26)은 도 3에 도시하듯이 스틸 보강 코드(36)를 구비할 수 있다. 벨트 구조물(26)은 또한 벨트(28, 30, 32, 34)와 트레드(15) 사이에 반경방향으로 배치되는 오버레이(38)를 구비할 수 있다(도 2).
도 1 및 도 2의 벨트 구조물(26)은 0.08 ㎜ 내지 0.35 ㎜ 범위의 직경과 적절한 레이 길이를 갖는 초장력강(UT) 또는 거대장력강(MT)의 필라멘트를 갖는 예시적 코드(36)를 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 코드(36)는 2×필라멘트(363)의 구조를 가질 수 있다. 도 4의 예시적 코드(36)는 2+1 필라멘트(364)의 구조를 가질 수 있다. 도 5의 예시적 코드(36)는 2+2 필라멘트(365)의 구조를 가질 수 있다. 도 6의 예시적 코드(36)는 5×필라멘트(366)의 구조를 가질 수 있다.
UT 강도를 달성하는 한 가지 예시적인 방법은, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 제 4,960,473 호에 개시된 프로세스를 Cr, Si, Mn, Ni, Cu, V, B 중 하나 이상과 미세합금화된 탄소봉과 합체시키는 것일 수 있다. 하나의 예시적 구조는 C 0.88 내지 1.00, Mn 0.30 내지 0.50, Si 0.10 내지 0.30, Cr 0.10 내지 0.40, V 0 내지 0.10, Cu 0 내지 0.50, Ni 0 내지 0.50, 및 Co 0.20 내지 0.10일 수 있고 나머지는 Fe와 잔여물이다. 결과적인 봉은 이후 4000 Mpa @ 0.20 ㎜의 인장 강도로 인발될 수 있다.
0.30 ㎜ 내지 0.35 ㎜ 직경의 초장력(UT) 강선의 예시적 필라멘트는 적어도 1,020 N(Newton) ± 5%의 코드 파괴 강도를 가질 수 있다. 하나의 예시적 구조물은 16.0 ㎜ 레이 길이를 갖고 함께 꼬이는 두 개의 필라멘트를 가질 수 있으며, 이들 두 개의 필라멘트는, 꼬인 필라멘트와 함께 꼬일 때 상호 평행하고 꼬이지 않는 나머지 두 개의 필라멘트와 동일한 꼬임 방향으로 16.0 ㎜ 레이 길이로 함께 꼬인다. 이 예시적 코드, 2+2 구조(도 5)는 2+2×30 UT 또는 2+2×35 UT로서 지정될 수 있다. 2+2 구조는 개방성(openness) 및 이 개방성에 기인하는 양호한 고무 침투를 나타낼 수 있다. 0.30 및 0.35는 필라멘트 직경을 밀리미터로 나타내며, UT는 초장력강인 재료를 나타낸다.
UT 및 MT 코드 구조물의 상기 예는 높은 게이지의 HT 및 ST 스틸 구조와 유사하게 기능할 수 있다. 따라서, 이들 예시적 코드 구조물이 HT 및 ST 코드 구조물의 필라멘트보다 작은 직경을 갖는 필라멘트를 포함할 때, HT 및 ST 코드 구조물에 비해 게이지 재료 및 비용의 결과적인 감소는 무게가 가볍고 비용이 저렴한 타이어를 초래한다.
추가로, 동일한 필라멘트 직경에 있어서, UT 및 MT 코드는 선행 HT 및 ST 코드에 비해 높은 강도와 대체로 높은 피로 수명을 갖는다. 이들 장점은 보강 재료를 덜 구비하여 낮은 무게 및 비용을 갖는 탄성중합 제품으로 이어진다. 또한, 제품의 수명은, 본 명세서에 그 전체가 원용되는 미국 특허 제 7,082,978 호에 개시되어 있듯이, 이러한 코드(36)와 필라멘트(363, 364, 365, 366)의 피로 수명의 증가에 따라 증가될 수 있다.
탄성중합체의 보강 복합물에서 변경될 수 있는 파라미터는 EPI로 표시되는 엔드 수(end count), 즉 탄성중합체가 보강되는 방향에 대한 횡방향으로의 단위 길이당 코드의 개수이다. UT 및 MT 샘플의 증가된 강도는 비견될 수 있는 강도를 달성하기 위해 EPI의 감소를 허용할 수 있다. 대안적으로, 비견될 수 있는 강도를 달성하기 위해서는 코드 직경이 감소될 수 있으며 엔드 수는 유지 또는 증가될 수 있다. 또한, 매립된 코드 사이에 탄성중합체가 적절히 침투하기 위해서는 0.018인치(0.46㎜)의 최소 리벳이 유지될 수도 있다. 상기 침투는 UT 및 MT 스틸 필라멘트에 의해 달성될 수 있는 보다 소직경이고 보다 간단한(코드 내의 필라멘트가 보다 적은) 코드 구조에 의해 더 증진될 수 있다.
예를 들어 0.185 ㎜ 또는 0.21 ㎜의 직경을 갖는, 도 3 내지 도 6의 구조와 같은 UT 구조는, 경 타이어의 벨트 구조에 대해 더 가벼운 무게와 덜 비싼 대안을 제공한다. 또한, 감소된 무게와 비용은 종래 구조에 비해 양호한 플랜트 처리능력(압연)뿐 아니라 우수한 타이어 성능을 제공한다.
전술했듯이, UT 또는 MT 스틸 코드(36)의 벨트 구조물(26)은 공기입 타이어(10)에서 우수한 피로 성능을 산출할 뿐 아니라, 공기입 타이어(10)의 벨트 및 다른 부분에서 재료를 덜 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른, 공기입 타이어에서의 보강 와이어(즉, 비드, 플라이, 벨트 등)용 TRIPLEX 스틸의 사용은, 동등한 강도 특징을 유지하면서 TRIPLEX 스틸에 의해 중량 감소가 달성될 수 있기 때문에 공기입 타이어에서 더 큰 장점을 제공할 것이다. 예를 들어, 항공기 또는 트럭 타이어용 TRIPLEX 스틸 비드 다발은 무게는 덜 나가지만 유사한 강도를 제공할 것이다.
공기입 타이어의 무게 감소는 일반적으로 재료의 필요 최소량만큼 제한된다. 그러나, TRIPLEX 스틸에 의하면, 감소된 무게로도 필요한 강도가 달성될 수 있다. 예를 들어, TRIPLEX 스틸 비드를 갖는 트럭 타이어는 13% 이하 또는 500 그램 이하의 총 타이어 중량이 나갈 수 있다.
TRIPLEX 스틸의 특성 및 대응하는 감소된 무게에 의하면, 감소된 구름 저항과 같은 다른 이점도 공기입 타이어에서 달성될 수 있다. 고강도 경량 TRIPLEX 스틸은 일반적으로, 18 내지 28 % 망간, 9 내지 12 % 알루미늄, 및 0.7 내지 1.2 % 탄소(질량 %)를 함유하는 전체 조성을 갖는다. 미세구조는 다양한 체적 분율(volume fractions)의 나노-크기 K-탄화물 (Fe, Mn)3AlC1 -x 및 α-Fe(Al, Mn) 페라이트의 미세 분산체를 처리하는 오스테나이트계 γ-Fe(Mn, Al, C) 고용체 매트릭스로 구성될 수 있다. 상 변태 γfee → Ehcp의 산출된 Gibbs 자유 에너지는 ΔGγ→E = 1757 J/mol에 달하고, 적층 결함(stacking fault) 에너지는 ΓSF = 110 mJ/㎡이었다. 따라서, 오스테나이트는 매우 안정하고, 스트레인 유기(strain induced) e-마르텐사이트가 전혀 형성될 수 없다. 기계적 쌍정(twinning)은 소성 변형 중에 거의 금지된다. TRIPLEX 스틸은 6.5 내지 7.0 g/㎤의 낮은 밀도를 나타내고, 700 내지 1100 MPa의 높은 강도 및 60% 이상의 전체 연신율과 같은 우수한 기계적 특성을 나타낸다. 103 s-1의 높은 변형율에서 달성되는 특정 에너지 흡수는 약 0.43 J/㎣이다. TEM 검사에 의하면, 변형된 인장 샘플에서는, 전위 활주(dislocation glide)에 수반되는 균질한 전단 밴드 형성이 발생했음이 드러났다. TRIPLEX 스틸의 주요 변형 메커니즘은, 오스테나이트계 매트릭스에 고유한 나노-크기 K-탄화물의 균일한 배치에 의해 지지되는 전단 밴드 유기(shear band induced) 소성(SIP 효과)이다. 높은 유동 응력 및 인장 강도는 효과적인 고용 경화 및 중첩 분산 강화에 의해 초래된다.
이러한 페라이트계 고알루미늄 스틸은, 입방체심 철격자에서의 Al의 높은 용해도 및 Al wt%당 약 40 MPa의 강한 고용 강화에 기초하여 비중의 현저한 감소를 제공한다. 400℃ 미만에서의 k-상의 형성으로 인해, 최대 Al 함량은 약 6.5 wt%로 제한된다. 이 Al 함량에서, 밀도 감소는 약 9%이다. 저온 형성 한계는 입자 경계에서의 탄화물 취약화를 피하기 위한 B, Nb, Ti와의 미세합금화에 의해 넓게 확장된다.
변태 유기 소성(transformation induced plasticity: TRIP) 및 쌍정 유기 소성(twinning induced plasticity: TWIP) 스틸에서, 밀도 감소는 경량 또는 격자 확장 Al 및 Si 원소와의 합금화에 의해 달성될 수 있다. 15 내지 30 wt%의 높은 Mn 함량은 오스테나이트를 안정화시킬 수 있다. 1.5 내지 4 wt%의 Al 및 Si의 조성 범위에서, Mn-Al-Si-스틸의 적층 결함 에너지(SFE's)는 상이한 변형 메커니즘, 즉 마르텐사이트계 변태에 의한 변태 유기 소성 및 쌍정 유기 소성을 발생시키도록 변화할 수 있다.
4원 Fe-Mn-Al-C 구조에 기초한 TRIPLEX 스틸은 상기 합금 개념들을 조합한다. 이러한 TRIPLEX 스틸은 그 화학적 성질, 미세구조, 변형, 및 강화 메커니즘에 의해 종래의 딥 드로잉 스틸에 비해서 약 15%의 낮은 밀도, 우수한 강도 특성, 개선된 부식 거동, 및 높은 인장 전성을 갖는다. TRIPLEX 미세구조는 오스테나이트, 페라이트, 및 나노-분산된 (Fe, Mn) 3Al-C k-탄화물로 구성된다. 이들 탄화물의 형태와 분포는 합금화 원소에 의해 강하게 영향받지만, 열처리는 그 기계적 특성에 크게 영향을 미칠 수 있다. 현저한 균질한 전단-밴드 형성은 전단-밴드 유기 소성(SIP 효과)을 초래하며, 고강도 특성은 교차하는 전단 밴드에서의 효과적인 고용 경화 및 전위 상호작용에 의한 것이다. 비상한 연성 및 인성은 TRIPLEX 스틸의 충격 부하 하에서도 매우 높은 변형율(103 s- 1 까지)에서의 높은 에너지 흡수를 촉진한다.
Figure pat00001
TRIP, TWIP 및 TRIPLEX 스틸의 응력 변형 곡선
따라서, Fe-Mn-Al-C를 기초로 구성된 고강도 합금은, 주로 8% 페라이트와 6 내지 9%의 나노-크기 k-탄화물이 FCC 고용 매트릭스에 분산되어 있는, 면심 입방(FCC) 미세구조를 갖는, TRIPLEX로 알려진 세대의 고망간 합금 중 하나를 나타낸다.
TRIPLEX 합금은 어닐링 쌍정을 특징으로 하는 FCC 매트릭스, 규칙적으로 배치된 FCC 구조를 가지며 FCC 매트릭스에 규칙적으로 분포되는 약 8% 페라이트와 나노-크기 k-탄화물로 구성된다. 최적의 특성을 위해서, 추가 에이징 적용이 사용될 수 있으며, 따라서 특정 변형 메커니즘(SIP 효과)의 후속 실현을 위해 요구되는 규칙적인 k-탄화물 침전에 기여한다. 이러한 TRIPLEX 합금은 e-마르텐사이트 변태를 견뎌낼 수 있다. 즉, e-마르텐사이트로의 포지티브한 자유 엔탈피 오스테나이트 분해(ΔGyγ→e= +1755 J.mol-1)가 높은 FCC 매트릭스 안정성의 이유가 된다. 마르텐사이트로의 변태 또한 약 110 mJ/㎡의 비교적 높은 적층 결함 에너지(SFE)로 인해 억제된다. 높은 SFE 레벨 또한 TRIPLEX 합금의 기계적 쌍정 비감수성의 이유가 된다. e-마르텐사이트를 향한 경향은 SFE가 15-20 mJ/㎡ 미만일 때 발생하는 것으로 밝혀졌다. SFE 레벨과 e-마르텐사이트 변태 저항(HCP 결정 격자)의 검출된 수정은, 망간(Mn)을 갖는 기본 고용체에 대한 알루미늄(Al) 추가에 의해 초래되며, 따라서 SFE를 증가시키고 변형 쌍정을 전반적으로 억제한다. FCC 매트릭스에서의 Al 및 Mn 용해도 레벨과 철(Fe)의 원자 반경에 비한 Al 및 Mn의 높은 원자 반경으로 인해 비중 감소가 발생한다. 예를 들어, 12% Al 및 28% Mn의 합금에 있어서, FCC 매트릭스 밀도는 6.5 g/㎤에 해당된다. 고용체 내의 공존 FCC 및 BCC(base centered cubic) 상의 전반적인 중량 감소는 합금 매트릭스의 평균 몰중량의 감소를 초래하고 단위 셀 몰 밀도의 감소를 초래한다. Fe 원자 반경(rFe = 0.126 nm)에 비교되는 Al 및 Mn 원자 반경(rAl = 0.147 nm, rMn = 0.134 nm)으로 인해 매트릭스 격자는 더 커질 것이다.
기본 FCC 상 외에, TRIPLEX 미세구조는, 중심에 C-원자가 배치된 규칙적인 배치(하기 L12 참조)를 보여주고 FCC 매트릭스 내에 침전되는 페라이트(6-8%) 및 나노-크기 k-탄화물로 구성될 수 있다. 단위 셀은 (FeMn)3AlC로 표현될 수 있다. 평균 격자 파라미터 레벨 a0은 a0 = 0.3857 nm이며, 주로 합금 내의 Al 함량에 종속된다. k-탄화물 격자는 하기 도면에 나타나 있다.
단위 k-탄화물 셀(L12 타입)
Figure pat00002
고망간 합금에서 실현되는 쌍정 변형 및 마르텐사이트 상 변태는, FCC 매트릭스 내의 최고 밀도의 {111} 평면 상의 균일하게 배치되는 전단 밴드 형성에 의해 대체될 수 있다. 이들 특징은 SIP-효과(전단 밴드 유기 소성)로 알려진 큰 소성 연신에 대한 균질한 전단 변형에 크게 기여한다. 마르텐사이트 변태를 위한 상기 주어진 포지티브 자유 엔탈피 값(+1755 J/mol1)으로 인해서 및 비교적 높은 SFE(대략 110 mJ/㎡)로 인해서, TRIPLEX 합금은 마르텐사이트 변태 또는 심한 기계적 쌍정이 쉽게 발생하지 않을 수 있다.
k-탄화물 침전 형태의 미세구조 분석은 FCC 매트릭스에 고유한 이 상의 나노-크기 입자의 규칙적인 분포를 나타낸다. 이러한 발견은 TRIPLEX 합금의 강화에 기여하는 균일하게 배치된 전단 밴드의 영향에 의한 FCC 매트릭스 내에서의 상기 k-탄화물 분포의 중요한 역할을 확인시켜준다.
-100℃ 내지 400℃의 테스트 온도에서의 고 Mn-Al TRIPLEX 합금의 공학적 응력-변형율 곡선은 온도 간격에서의 뚜렷한 변형 경화 및 상이한 변형 메커니즘을 나타낸다. 20℃에서 약 53%의 최고 소성 변형율(εpl)이 검출되었다(강도가 1100 MPa에 도달함). 온도가 높을수록, εpl은 강도와 함께 증가되었다(εpl= 19%에 대한 400℃에서, 강도는 700 MPa였다). 낮은 테스트 온도가 선택될수록, 최악의 εpl과 더불어 높은 응력 레벨에 도달되었다(εpl= 37%에 대한 -100℃에서, 강도는 1260 MPa였다). 결과는 하기 표 1에 요약되어 있다. 소성 반응 저하 없이 강도 레벨의 기계적 특성을 증가시키기 위해서, 특히, 조사되는 합금은 대개 2.1분 내지 46분의 상이한 등온 에이징 시간 동안 550℃에서 열적 에이징을 겪는다. 결과는 하기 도 3에 요약되어 있다. 연장된 에이징 시간 이후, 700 MPa에서 1060 MPa로의 Rp(0.2) 증가가 확인되었다(실온에서 측정됨). 나타난 응력-변형율 종속성은 이상적인 탄성체(변형 경화가 거의 발생하지 않는 소성 고체)의 응력-변형율 종속성과 가장 유사하다. 이는 적당한 변형 경화 메커니즘에 의해 실현되는 확장된 소성 변형율을 달성하기 위한 균일한 전단의 바람직한 상황을 나타낸다.
네크 영역에서의 TRIPLEX 합금의 응력값과 변형율값 사이의 관계(인장 테스트에 의함)
테스트 온도(℃) 강도(MPa) 소성 변형율(%)
-100 1260 37
20 1100 53
200 850 44
400 700 19
열적 에이징된 TRIPLEX 합금의 공학적 응력-변형율 곡선이 하기 도면에 나타나있다. 에이징은 상이한 시간 간격 동안 550℃에서 실현되었다.
Figure pat00003
고 Mn 합금 및 종래의 딥드로잉 스틸의 비 에너지 흡수(specific energy absorption)(EV spec)(크래쉬 모델링)가 하기에 도시되어 있다.
Figure pat00004
상기 도면에서는, 선택된 재료 형태의 102 내지 103 s-1의 높은 변형율에서(크래쉬 모델링에 관한 조건에서)의 단위 체적당 소산 에너지로 정의된 비 에너지 흡수가 비교된다. 평가된 스틸 및 합금의 세트에는, 딥 드로잉 재료로서 적용되는 고 Mn 합금 및 네 가지 스틸 타입의 두 변형예가 나타나있다. 비교에 의하면 종래의 딥 드로잉 스틸의 에너지 흡수가 TWIP 및 TRIPLEX 합금의 흡수 레벨보다 낮은 것으로 나타난다. 이들 합금의 흡수 능력은 고려된 딥 드로잉 스틸 타입에 비해서 두 배 이상이다. 상기 합금의 이러한 높은 흡수 능력은 높은 응력 유동과 유익한 소성 연신 레벨을 반영한다. TRIPLEX 합금에서, 흡수 능력의 주역은 높은 변형율에서의 중대한 전단 밴드 형성 효과에 의한 것일 수 있다.
TRIPLEX 합금 Fe-26/30Mn-10/12Al-0.9/1.2C는 주로, 나노-크기 k-탄화물(상기 L12) 및 반순서(partially ordered) a 페라이트의 분산을 갖는 FCC 미세구조로 구성된다. k-탄화물의 화학 조성은 (FeMn)3AlC이다. TRIPLEX의 달성된 우수한 특성은 효과적인 고용체 및 침전 강화에 기인할 수 있다. 고 Mn 합금의 높은 에너지 흡수 레벨(EVspec)은 Mn의 유익한 효과를 나타낸다. 향상된 연성에 대한 변형 메커니즘의 기여는 SIP-효과(전단 밴드 유기 소성)와 연관된다. 균질한 전단 밴드 형성은 전위 활주를 수반할 수 있다. 이 메커니즘의 실현은 FCC 매트릭스에 고유한 나노-크기 k-탄화물의 균일한 배치 형성에 의존한다. TRIPLEX 합금은, 그 비중 감소, 고강도, 및 우수한 파괴 내성을 포함하는 바람직한 성형성(formability)으로 인해, 공기입 타이어에서의 무게 절감 구조물과 같은 여러가지 용도를 가질 수 있다. 예를 들어, 특히 비행기와 트럭 용도의 비드 다발용으로 TRIPLEX 합금을 사용하는 것은 우수한 결과를 제공할 수 있다.
TRIPLEX 스틸 비드를 갖는 트럭 타이어에서, 비드는 무게가 13% 덜 나갈 수 있다. 이는 전체 타이어 중량을 500 그램 또는 1파운드(454그램) 이상 절감한다. 밀도가 낮을수록(약 15%), 종래의 딥 드로잉 스틸(UT, MT)에 비해서 TRIPLEX 스틸의 우수한 강도 특성, 개선된 부식 거동, 및 높은 인장 연성이 TRIPLEX 스틸의 비 화학적 성질, 미세구조, 변형 및 강도 메커니즘에 의해 제공된다.
전술했듯이, 본 발명에 따른 TRIPLEX 스틸 코드(36)를 갖는 비드 구조물(16, 18), 플라이 구조물(12, 14) 또는 벨트 구조물(26)은 강도 희생 없이 무게가 더 가벼운 공기입 타이어(10)를 제공한다. 구조물의 복잡성 및 공기입 타이어의 거동으로 인해 완벽하고 만족스러운 이론은 전혀 제시되지 않고 있지만, 이들 구조물(12, 14, 16, 18, 26)은 이렇게 해서 공기입 타이어(10)의 성능을 향상시킨다. Temple, 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ) (2005). 고전적인 복합 이론의 기초는 공기입 타이어 역학에서 쉽게 보이지만, 공기입 타이어의 많은 구조적 콤포넌트에 의해 도입되는 추가 복잡성은 예상되는 타이어 성능의 문제를 쉽게 복잡화한다. Mayni, 타이어 역학에 대한 복합 효과( Composite Effects on Tire Mechanics) (2005). 추가로, 폴리머와 고무의 비선형적 시간, 주파수, 및 온도 거동으로 인해, 공기입 타이어의 해석적 설계는 오늘날의 산업에서 가장 난이도가 높고 과소평가되는 공학적 도전들 중 하나이다. Mayni.
공기입 타이어는 특정한 필수 구조 요소를 갖는다. 미국 운수성(United States Department of Transportation), 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ), 페이지 207-208 (1981). 중요한 구조 요소는 벨트 구조물이며, 이는 통상적으로, 대개 천연 또는 합성 고무인 저탄성 폴리머 재료의 매트릭스에 매립 접합되는 미세 인발 경강 또는 기타 금속 재질의 다수의 코드로 구성된다. Id. 207 내지 208.
코드는 통상 단일층, 이중층 또는 사중층으로서 배치된다. Id . 208. 산업 전반의 타이어 제작자는 공기입 타이어에서 노이즈 특징, 핸들링, 내구성, 승차감 등에 대한 벨트 구조물 코드의 상이한 꼬임의 효과를 동의하거나 예상할 수 없다. 공기입 타이어의 역학( Mechanics of Pneumatic Tires ), 페이지 80 내지 85.
이들 복잡성은 타이어 성능과 타이어 콤포넌트 사이의 상호관계에 대한 하기 표 2에 의해 나타난다.
라이너 카카스
플라이		 에이펙스 벨트 오버레이 트레드 몰드
트레드마모 X X X
노이즈 X X X X X X
핸들링 X X X X X X
정지마찰 X X
내구성 X X X X X X X
구름 저항 X X X X X
승차감 X X X X
고속 X X X X X X
공기 보유 X
질량 X X X X X X X
표 2에 나타나 있듯이, 예를 들어, 벨트 구조물 코드 특징은 공기입 타이어의 다른 콤포넌트에 영향을 미치고(즉, 벨트 구조물은 에이펙스, 카카스 플라이, 오버레이 등에 영향을 미침), 이는 다수의 콤포넌트가 일군의 기능적 특성(노이즈, 핸들링, 내구성, 승차감, 고속, 및 질량)에 영향을 미치도록 상호관련되고 상호작용하게 만들며, 결국 전혀 예측할 수 없는 복잡한 합성물이 도출된다. 따라서, 하나의 콤포넌트라도 변화되면 상기 열 가지 정도의 많은 기능적 특징을 직접 개선시키거나 저하시킬 뿐 아니라 그 하나의 콤포넌트와 다른 여섯 개의 구조적 콤포넌트 사이의 상호작용을 변경시키는 것으로 이어질 수 있다. 이들 여섯 가지 상호작용의 각각은 따라서 열 가지 기능적 특징을 간접적으로 개선하거나 저하시킬 수 있다. 이들 기능적 특징의 각각이 얼마나 개선, 저하되는지 또는 영향받지 않는지는 본 발명자들이 실시한 실험과 테스트 없이는 예측될 수 없을 것이 확실하다.
따라서, 예를 들어, 공기입 타이어의 벨트 구조물의 구조(즉, 꼬임, 코드 구조 등)가 공기입 타이어의 한 가지 기능적 특성을 개선시키려는 의도로 수정될 경우, 임의 개수의 다른 기능적 특성은 용납할 수 없게 저하될 수 있다. 추가로, 벨트 구조물과 에이펙스, 카카스 플라이, 오버레이, 및 트레드 사이의 상호작용 또한 공기입 타이어의 기능적 특성에 용납할 수 없이 영향을 미칠 수 있다. 벨트 구조물의 수정은 이들 복잡한 상호관계로 인해 하나의 기능적 특성도 개선시키지 못할 수 있다.
따라서, 전술했듯이, 다중 콤포넌트의 상호관계의 복잡성은, 예를 들어 본 발명에 따른 벨트 구조물(26)의 수정의 실제 결과를, 무한한 가능한 결과로부터 예측 또는 예상할 수 없게 만든다. 광범위한 실험을 통해서만 본 발명의 TRIPLEX 코드(365)의 비드 구조물(16, 18), 플라이 구조물(12, 14) 또는 벨트 구조물(26)이 공기입 타이어에 대한 탁월한, 예상 외의, 예측할 수 없는 옵션인 것으로 드러났다.
상기 설명은 본 발명을 실시하는 현재 최선으로 고려되는 단수 또는 복수의 모드에 대한 것이다. 이 설명은 본 발명의 일반적인 원리의 일 예를 나타내기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위를 참조하여 최선으로 결정된다. 개략도에 나타나있는 참조 부호는 명세서에 참조된 것과 동일하다. 본 출원의 목적을 위해서, 도면에 도시된 다양한 예의 각각은 유사한 구성요소에 대해 동일한 참조 부호를 사용한다. 예시 구조물은 위치나 수량이 변화된 유사한 콤포넌트를 채용함으로써, 본 발명에 따른 대체 구조를 초래할 수 있다.
10 : 공기입 타이어 12, 14 : 카카스 보강 플라이
15 : 트레드 16, 18 : 환형 비드
22, 24 : 사이드월 26 : 벨트 구조물
28, 30, 32, 34 : 벨트 36 : 보강 코드

Claims (3)

  1. 공기입 타이어에 있어서,
    카카스 구조물과,
    일정 거리 이격된 두 개의 사이드월과,
    두 개의 비드와,
    상기 카카스 구조물의 크라운의 반경방향 외측에 배치되는 트레드와,
    상기 카카스 구조물과 상기 트레드 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 구조물과,
    페라이트계 고알루미늄 TRIPLEX 스틸 재질의 코드를 갖는 보강 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TRIPLEX 스틸 보강 코드는 8 내지 20의 엔드/인치(epi)를 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어.
  3. 공기입 타이어에 있어서,
    카카스 구조물과,
    일정 거리 이격된 두 개의 사이드월과,
    두 개의 비드와,
    상기 카카스 구조물의 크라운의 반경방향 외측에 배치되는 트레드와,
    상기 트레드와 상기 카카스 구조물 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 구조물과,
    페라이트계 고알루미늄 TRIPLEX 스틸 재질의 코드를 갖는 보강 구조물을 포함하며,
    상기 코드는 0.18 ㎜ 내지 0.22 ㎜의 직경을 갖는 필라멘트를 갖는 것을 특징으로 하는
    공기입 타이어.
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