KR20190094897A - 공기입타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입타이어 - Google Patents

공기입타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입타이어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기입타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 제조시 카카스의 변형을 최소화하는 공기입타이어의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 반제품들을 타이어 성형용 드럼에 감아 그린타이어를 형성시킨 후 가류하여 성형시키는 공기입타이어의 제조방법에 있어서, 타이어 성형용 드럼(700)에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100); 비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200); 상기 이너라이너(500)와 상기 카카스고정클립(600) 위로 카카스(300)를 감는단계(s300); 를 포함하는 공기입타이어의 제조방법을 제공한다.

Description

공기입타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입타이어 {A MANUFACTURING METHOD OF PNEUMATIC TIRE AND PNEUMATIC TIRE THEREOF}
본 발명은 공기입타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 제조시 카카스의 변형을 최소화하는 공기입타이어의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 공기입타이어의 제조시 성형 및 가류 시에 카카스(Carcass)의 위치변화와 수축, 인장이 발생한다. 1차 성형 시 쉐이핑(shapping) 되면서 턴업된 카카스가 도1에 도시된 바와 같이 안쪽으로 끌려 들어간다. 그리고 가류 시에 브래더(Bladder)에 의해서 그 정도는 더 커진다. 이로 인해 카카스는 설계에서 예상한 물성과 차이를 갖게 된다. 도 2은 설계안과 실제안의 카카스길이(C/C Length)와 턴업높이(Turn-up height)를 비교한 표이다. 도2의 표에서 나타는 바와 같이, 턴업높이(Turn up height) 가 설계안과 다르다. 이러한 차이는 각 위치별 카카스모듈러스(Carcass Modulus) 차이를 유발한다.
이하, 본원발명의 카카스클립에 대응되는 선행기술들을 살펴본다. 하기 선행기술의 식별부호는 본원발명과는 무관하다.
대한민국 등록특허 제10-0872339호' 비드부를 개량한 중하중 차량용 타이어 및 그 제조 방법'은 중하중 차량용 타이어에 있어서의 비드부 개량에 관한 것으로, 특히, 스틸 카카스의 비드부 단부를 비드코어에 감싸게 형성시키는 비드부 구조의 개량에 관한 것이다. 스틸 카카스 단부로 비드코어를 감싸는 종래의타이어에 있어서는, 카카스 단부를 비드코어에 감는 작업이 용이하지 않았을 뿐 아니라 카카스 단부가 외방으로 풀어지려는 토크로 인하여 비드부 파손의 염려가 컸었던 바, 본 발명은 카카스 단부가 비드 코어를 감싸게 함에있어서, 스틸채퍼로 카카스 단부를 말아서 비드 코어를 감싸게 하고, 스틸 채퍼의 단부는 비드코어와 함께 카카스에 의해 감싸지게 하며, 스틸 채퍼의 다른 쪽 단부는 비드코어와 림접면부 사이에 위치되게 하여 스틸 채퍼의 풀림이 억제되도록 하는 비드부 개량 방법과 이러한 방법에 의하여 제조된 타이어를 제공하기 위한 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0064279호 '공압식 래디얼 타이어 및 그 제조 방법'은 타이어의 각 비드부(22)에 하나씩 배치되는 한쌍의 비드 코아(26)와, 한쌍의 턴업 단부(44, 44')를 형성하도록 비드 코아(26) 둘레에서 축방향 내측으로부터 외측으로 감겨져 올라가는 반경방향으로 배열된 코드를 포함하는 카카스 플라이(40)를 구비하는 카카스(30)와, 상기 카카스(30) 외부에 반경방향으로 배치되는 고무 트레드(12)와, 상기 카카스(30)와 트레드(12) 사이에 인접하게 배치된 적어도 제 1 벨트 플라이(37)와 제 2 벨트 플라이(39)를 구비하는 벨트 구조체(36)를 포함하는 공압식 래디얼 타이어에 있어서, 상기 카카스 플라이(40)의 각 턴업 단부(44, 44')는 반경방향 외측으로 연장되어 적어도 제 1 및 제 2 벨트 플라이(37, 39) 중 하나 또는 양자 모두의 적어도 일부의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 공압식 래디얼 타이어(10)에 관한 것이다. 상기 타이어(10)는 전술한 바와 같이 래디얼 플라이 카카스(30)를 형성 및 성형하는 단계와, 상기 카카스(30)에 벨트 보강 구조체(36)를 부착하는 단계와, 한 쌍의 카카스 플라이 턴업 단부(44, 44')를 적어도 하나의 벨트층(37)의 각 측방향 에지를 따라서, 바람직하게는 2 이상의 벨트층(37, 39)의 모든 측방향 에지를 덮도록 벨트 보강 구조체(36)의 적어도 일부분 위로 감아 올리는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
대한민국 등록특허 제10-0872339호' 비드부를 개량한 중하중 차량용 타이어 및 그 제조 방법' (공고일자 2008년12월05일) 대한민국 공개특허 제10-2007-0064279호 '공압식 래디얼 타이어 및 그 제조 방법' (공개일자 2007년06월20일)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 그린타이어 제조시 브래더로부터의 압력에 의해 카카스가 끌려 들어오는 변형을 줄이기 위하여 카카스를 고정시키는 카카스고정클립을 적용한 공기입타이어를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 반제품들을 타이어 성형용 드럼에 감아 그린타이어를 형성시킨 후 가류하여 성형시키는 공기입타이어의 제조방법에 있어서, 타이어 성형용 드럼(700)에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100); 비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200); 상기 이너라이너(500)와 상기 카카스고정클립(600) 위로 카카스(300)를 감는단계(s300); 를 포함하는 공기입타이어의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 설계안과 실제안의 카카스(Carcass) 형상을 유지할 수 있고, 비드부의 두께(Gauge) 증가로 인해 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 브래더(Bladder)가 미는 압력으로 인해 카카스의 위치가 바뀌고 안쪽으로 잡아당겨 지기 때문에 설계자가 원하는 카카스의 모듈러스(modulus)를 얻지 못하는 문제를 해소할 수 있다. 카카스 물성에 따라 타이어의 저회전저항성 (LRR, Low Rolling Resistance)에 영향을 미치고 공기압의 의한 카카스의 변형 특성도 변경되는 바, 설계시 의도한 모듈러스의 구현효과는 유의미하다.
카카스가 비드에 고정된 상태에서 브래더의 압력을 받게 되면 인장에 의해 프리텐션(free tension)이 증가하게 된다. 도5의 표는 카카스모듈러스(Carcass Modulus) 변경에 따른 LRR 결과를 보여 준다. 상기 표에서 테스트한 타이어의 사이즈는는 225/45R17 이다. FE시뮬레이션툴은 상용툴을 이용하였다. 카카스모듈러스(Carcass Modulus)는 카카스주변부(Carcass periphery) 기준으로 표 1의 길이 변화와 가류 후 물성변화를 토대로 산출하였다. 표1의 1% 스트레인(strain) 차이와 가류 후 채취한 코드(cord)의 프리텐션(Pretension) 차이 0.5% 스트레인(strain), 총 1.5% 이상 신율 차이가 발생한다고 가정하였다. 상기와 같이 가정할 시 회전저항(RR) 1%이상의 차이를 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다. 즉 본 발명에 따르면 카카스의 프리텐션 및 모듈러스를 설계수준으로 확보할 수 있어 의도된 수준의 LRR을 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 타이어 제조시 가해지는 압력에 따른 카카스의 흐름을 도시한 설명도이다.
도2는 타이어 제조시 설계안과 실제안의 카카스길이(C/C Length)와 턴업높이(Turn-up height)를 비교한 표이다.
도3은 본 발명의 공기입타이어의 요부발췌 단면도이다.
도4는 본 발명의 공기입타이어의 제조방법을 설명하는 설명도이다.
도5는 본 발명의 제조방법에 따른 카카스모듈러스(Carcass Modulus) 변경에 따른 LRR 측정결과를 나타낸 표이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
일반적으로 공기입타이어는 타이어 성형용 1차밴드 드럼에 인너라이너를 감고 다시 그 외측에 카카스를 감은 후, 이를 2차성형드럼에 설치시키고, 그 외측 중앙부 양측에 다이를 통하여 압출된 숄더웨지부재와 사이드월부재의 결합부재와 분할된 제1벨트설치하고, 이와 같은 반제품을 3차성형드럼에 설치시키고, 그 상측에 제2,3,4벨트를 감고, 그 위에 트레드부재를 씌우고 카카스층 양단에 비드부를 형성시켜 그린타이어를 제조한 후, 그린타이어를 금형에 넣고 가열 가압하여 타이어가 만들어진다.
이러한 제조공정에 있어서 도1에서 도시된 바와 같이 카카스(400)가 화살표방향으로 밀리게 되어 설계시 의도되었던 구조에서 벗어나게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 반제품들을 타이어 성형용 드럼에 감아 그린타이어를 형성시킨 후 가류하여 성형시키는 공기입타이어의 제조방법에 있어서, 타이어 성형용 드럼(700)에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100); 비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(400)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200); 상기 이너라이너(500)와 상기 카카스고정클립(600) 위로 카카스(300)를 감는단계(s300)를 포함하는 공기입타이어의 제조방법을 제공한다.
이후, 비드와이어(310)와 비드필러를 설치하고, 벨트(140) 및 트레드부재를 설치하게 된다. 도4에서 트레드부재는 캡트레드(110)와 서브트레드(120) 및 트레드윙(130) 부재로 구성되도록 도시되어있다. 사이드월부재(210)은 필요에 따라 이너라이너(500)와 같이 첫 번째 드럼성형공정에 포함되거나 차후 2번째 혹은 3번째 드럼을 이용한 성형공정에 적용될 수 있다.
카카스고정클립(600)은 상술한 바와 같이 이너라이너(500)와 카카스(400) 사이에 설치되며 비드와이어(310)를 감싸는 위치에 설치되게 된다. 상기 카카스고정클립(600)이 카카스(400)를 바인딩하여 성형 및 가류시 카카스의 흐름을 억제하게 되는 것이다. 이를 위하여 상기 카카스고정클립(600)은 카본파이버를 포함하는 복합재인 것이 바람직하다. 카본파이버를 포함하는 복합재는 카본머니클립 등에 적용되고있으며, 타이어의 가류시 탄성을 가지는 클립의 물성을 지니게 되어 카카스를 고정시키게 된다.
상기의 카카스고정클립(600)은 탄성 내지 자성의 물성을 지녀 카카스(400)를 구속하는 점에서 단순히 비드부(300)의 강성을 보강하기 위한 스틸채퍼나 나일론채퍼와는 큰 차이를 갖는다.
카카스고정클립(600)의 다른 실시예로서, 상기 카카스고정클립(600)은 자성고무시트를 적용할 수 있다. 본 발명의 카카스고정클립(600)이 금속제 비드와이어(310)를 감싸도록 형성되는 바, 상기 자성고무시트가 비드와이어(310)에 자력으로 구속되어 비드와이어(310)와 카카스고정클립(600) 사이에 위치하는 카카스(400)를 강한 힘으로 구속하는 효과를 기대할 수 있다.
카카스고정클립(600)의 효율적인 설치를 위하여, 상기 타이어 성형용 드럼에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100)에서 상기 이너라이너(500)는 제1이너라이너(510)와, 제1이너라이너(510)의 상측에 설치되며 제1이너라이너(510) 보다 폭이 좁은 제2이너라이너(520)로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200)에서, 상기 카카스고정클립(200)은 제1이너라이너(510) 겹치지 아니하는 제2이너라이너(520) 양측 상부에 설치되는 것이 바람직하다. 상기의 구성에 따르면 카카스고정클립(600)의 설치위치를 보다 정확히 설정할 수 있다. 이는 그린타이어의 가류시 카카스고정클립(600)의 위치가 부정확하여 비드와이어(310)를 충분히 감싸지 못하는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명은 상기의 제조방법에서 나아가, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 비드부(300)의 비드와이어(310)에 접한 카카스(400)를 고정하는 카카스고정클립(600)이 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다. 상술한 바와 같이, 상기 카카스고정클립(600)은 카본파이버를 포함하는 복합재이거나 자성고무시트를 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 설계안과 실제안의 카카스(Carcass) 형상을 변형없이 유지할 수 있고, 비드부의 두께(Gauge) 증가로 인해 비드부 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 브래더(Bladder)가 미는 압력으로 인해 카카스의 위치가 바뀌고 안쪽으로 잡아당겨 지기 때문에 설계자가 원하는 카카스의 모듈러스(modulus)를 얻지 못하는 문제를 해소할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 트레드부
110: 캡트레드
120: 서브트레드
130: 트레드윙
140: 벨트
200: 사이드월부
300: 비드부
310: 비드와이어
320: 비드필러
400: 카카스
500: 이너라이너
510: 제1이너라이너
530: 제2이너라이너
600: 카카스고정클립
700: 드럼

Claims (9)

  1. 반제품들을 타이어 성형용 드럼에 감아 그린타이어를 형성시킨 후 가류하여 성형시키는 공기입타이어의 제조방법에 있어서,
    타이어 성형용 드럼(700)에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100);
    비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200);
    상기 이너라이너(500)와 상기 카카스고정클립(600) 위로 카카스(300)를 감는단계(s300);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타이어 성형용 드럼에 이너라이너(500)를 감는 단계(s100)에서 상기 이너라이너(500)는 제1이너라이너(510)와, 제1이너라이너(510)의 상측에 설치되며 제1이너라이너(510) 보다 폭이 좁은 제2이너라이너(520)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비드와이어(310)의 위치에 대응하는 상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200)에서, 상기 카카스고정클립(200)은 제1이너라이너(510) 겹치지 아니하는 제2이너라이너(520) 양측 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200)에서, 상기 카카스고정클립(600)은 카본파이버를 포함하는 복합재인 것을 특징으로 하는 공기입타이어의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이너라이너(500)의 양측 말단에 타이어 성형 공정 중 카카스(300)를 고정하기 위한 카카스고정클립(600)을 설치하는 단계(s200)에서, 상기 카카스고정클립(600)은 자성고무시트인 것을 특징으로 하는 공기입타이어의 제조방법.
  6. 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비드부(300)의 비드와이어(310)에 접한 카카스(400)를 고정하는 카카스고정클립(600)이 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카카스고정클립(600)은 카본파이버를 포함하는 복합재인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 카카스고정클립(600)은 자성고무시트인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
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