KR20200025400A - 플라이 논턴업 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라이 논턴업 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 플라이 논턴업 타이어는 타이어의 골격을 이루는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 카카스플라이는 제1, 2플라이로 이루어지고, 상기 제1플라이는 이너라이너와 부착되어 타이어 내부면을 이루며, 비드부를 감싸며 턴업하여 비드부, 사이드월부 또는 트레드부에 이르며, 상기 제2플라이는 제1플라이와 부착되어 비드부까지 연장된 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 논턴업 타이어의 에이펙스 부분에서 세퍼레이션이 발생하는 문제와 두개 플라이 단부에서 열발생으로 인해 이너라이너의 노화와 크랙이 발생될 수 있는 문제를 해결할 수 있다.

Description

플라이 논턴업 타이어{Tyre with non-turnuped ply}

본 발명은 플라이 논턴업 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 논턴업 타이어의 에이펙스 부분에서 세퍼레이션이 발생하는 문제와 두개 플라이 단부에서 열발생으로 인해 이너라이너의 노화와 크랙이 발생될 수 있는 문제를 해결하는 플라이 논턴업 타이어에 관한 것이다.

통상적으로 타이어의 비드를 보강하기 위하여 많은 보강층들을 배치하여 타이어의 성능을 개선하고 있다.

하지만 많은 보강층으로 인해 비드 폭이 증가하여 타이어 중량뿐만 아니라 림 안착력에 악영향을 끼칠 수 있으며, 이를 다시 보완하기 위해 2 카카스 플라이(Ply Caracss)를 비드 기준으로 턴업되지 않는 구조로 배열함에 따라 그 공간을 비드 보강용 스트립(Strip) 등을 추가하여 중량 증가 없이 내구력 개선 등 타이어 주행 특성을 향상시킬 수 있는 구조가 제안되기도 하였는데, 이에 의하여 플라이가 비드의 외곽부에 위치시 문제가 되는 세퍼레이션 가능성을 축소시킬 뿐만 아니라, 재료 및 생산 비용 절감에 효과적이다.

도 4, 5을 참조하면, 타이어(100)는 골격을 이루는 카카스플라이(200)을 베이스로, 도로면과 맞닿는 트레드부(600), 굴신운동의 굴신력을 제공하는 사이드월부(500), 차량 휠의 고정 지지력을 부여하는 비드부(400)를 나눌 수 있는데, 상기 카카스플라이는 제1,2플라이(210, 220)으로 구비되어 비드부를 감싸며 턴업하는지 여부로 플라이 논턴업 타이어인지를 구별할 수 있다.

예컨대, ① 턴업구조에서는 사이드월부에서 겹쳐진 플라이는 3~4개가 되며, 비드부에서는 2개층으로 구비되는데 반해, ② 논턴업 구조에서는 사이드월부에서 1~2개, 비드부에서는 1~2개층으로 마련될 수 있다.

이러한 장점이 있음에도 불구하고 많은 타이어에 구조적으로 적용하지 못하는 이유는 에이펙스 부분에서 세퍼레이션 발생 우려와 2플라이 단부에서 열발생으로 인해 이너라이너의 노화와 크랙이 발생될 수 있는 문제가 있었기 때문이다.

일본특허공개공보 제 2011-005894 호 대한민국특허공개공보 제 2010-0061994 호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 논턴업 타이어의 에이펙스 부분에서 세퍼레이션이 발생하는 문제와 두개 플라이 단부에서 열발생으로 인해 이너라이너의 노화와 크랙이 발생될 수 있는 문제를 해결하는 플라이 논턴업 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 타이어의 골격을 이루는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 카카스플라이는 제1, 2플라이로 이루어지고, 상기 제1플라이는 이너라이너와 부착되어 타이어 내부면을 이루며, 비드부를 감싸며 턴업하여 비드부, 사이드월부 또는 트레드부에 이르며, 상기 제2플라이는 제1플라이와 부착되어 비드부까지 연장된 것을 특징으로 하는 플라이 논턴업 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제2플라이는 비드부의 에이펙스 전체 폭의 70~80%에 이르는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2플라이의 단부에 대향하는 제1플라이의 상부로 이너라이너와의 사이에 열전달보강재가 개재된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 열전달보강재는 이너라이너 단부를 지나도록 연장되어 타이어 내부면으로 노출되는 열전달부에 연결된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 논턴업 타이어의 에이펙스 부분에서 세퍼레이션이 발생하는 문제와 두개 플라이 단부에서 열발생으로 인해 이너라이너의 노화와 크랙이 발생될 수 있는 문제를 해결할 수 있다.

도 1, 2는 본 발명의 논턴업구조 타이어의 비드부 외곽을 단면적으로 나타낸 것으로, 도 1은 제1플라이의 위치를 보여주고 도면이고, 도 2는 열전달보강재의 위치를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명에 따르는 타이어를 성형하기 전에 플라이, 이너라이너, 사이드월부 고무, 열전달보강재를 합지한 상태를 단면적으로 나타낸 그림이고,
도 4는 종래 타이어의 두개의 플라이 구조에서 턴업구조와 논턴업 구조를 타이어 단면으로 간략하게 표현한 도면이며,
도 5는 도 4의 논턴업 구조 타이어에서, 하중을 받기전과 받는 중 타이어에 형성된 응력에너지 분포도이다.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.

다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1, 2는 본 발명의 논턴업구조 타이어의 비드부 외곽을 단면적으로 나타낸 것으로, 도 1은 제1플라이의 위치를 보여주고 도면이고, 도 2는 열전달보강재의 위치를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따르는 타이어를 성형하기 전에 플라이, 이너라이너, 사이드월부 고무, 열전달보강재를 합지한 상태를 단면적으로 나타낸 그림인데, 이를 참고한다.

본 발명에 따르는 플라이 논턴업 타이어(100)는 타이어의 골격을 이루는 카카스플라이(200)를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 카카스플라이는 제1, 2플라이(210, 220)로 이루어지고, 상기 제1플라이(210)는 이너라이너(300)와 부착되어 타이어 내부면을 이루며, 비드부(400)를 감싸며 턴업하여 비드부(400), 사이드월부(500) 또는 트레드부(600)에 이르며, 상기 제2플라이(220)는 제1플라이와 부착되어 비드부(400)까지 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 타이어(100)는 도로면과 맞닿아 회전하는 트레드부(600), 주행시 요철면에 의한 충격을 완화하는 굴신운동을 수행하는 사이드월부(500), 그리고 차량 휠의 림(rim)에 안착되어 타이어와 휠을 안정적으로 고정하는 비드부(400)를 포함한다.

또한 본 발명에 따르는 카카스플라이(200)는 제1,2플라이(210, 220)를 포함하는데, 상기 제1,2플라이는 트레드부(600)의 하부에서 에이펙스(410)에 이르기까지 합지되어 부착된 상태로 구비된다.

여기서, 상기 비드부(400)에 이르러 상기 제2플라이(220)는 미연장되어, 즉 제2플라이의 단부(222)는 타이어 내부를 향한 비드부까지만 연장되며, 상기 제1플라이(210)는 이너라이너(300)와 부착되어 타이어 내부면을 이루며, 비드부(400)를 감싸고 턴업하여 사이드월부(500)나 트레드부(600)에 이르게 된다.

더 바람직하게는, 상기 제2플라이의 단부(222)는 비드부의 에이펙스(410) 전체 폭(W)의 70~80%에 이르도록 부착되는데, 즉 에이펙스 폭을 W로 하는 경우에 제2플라이 단부(222)는 최소폭 W1(0.7×W) 내지 최대폭 W2(0.8×W)에 이르도록 연장되며, 만일, 상기 제2플라이의 단부(222)가 70% 미만에 이르면, 에이펙스 단부에서 파열(burst)가 발생될 수 있고, 반대로 80%를 초과하면, 비드부 상단의 응집에너지 부위와 겹쳐 세퍼레이션이 발생될 수 있다.

한편, 상기 제2플라이의 단부(222)에서 발생되는 열에 의하여 타이어가 열화되는 것을 방지하고, 제2플라이 단부(222)에 의하여 제1플라이(210)와의 계면에서 세퍼레이션(separation) 불량 발생을 방지하기 위한 단차 보상을 위해, 상기 제2플라이의 단부(222)에 대향하는 제1플라이(210)의 상부로 이너라이너(300)와의 사이에 열전달보강재(700)가 개재될 수 있는데, 그 두께는 제2플라이와 동일한 것이어서, 단차에 의한 불량을 방지할 수 있다.

또한, 상기 열전달보강재(700)는 사이드월부와 이너라이너와의 계면에 위치하여 스트레인에너지(Strain Energy)가 집중되는 구간의 열 뿐만 아니라 끝단의 열까지 발산시킬 수 있는 구조로서, 일례를 들면 폭 1mm의 열전달보강재(700)는 제2플라이(22)의 단부(222)와 동일선상(L1) 시작 위치에 잡아 연장되어, 이너라이너(300)의 단부(302)와 동일한 선상(L2)이나 더 길게 이르게 되는데, 이는 열전달보강재의 끝단과 제2플라이 끝단이 동일한 선상에 위치가 안될 경우에 에어(Air) 유입을 방지하기 위함이기도 하다.

여기서 상기 동일선상(L1, L2)라는 것은 턴업전에 부품상태에서 라미네이트(laminated)된 플라이, 이너라이너, 사이드월부 고무 등의 지면에 대한 수직방향의 가상선을 의미한다.

아울러, 제1,2플라이(210, 220)에서 발생되는 열을 해소하기 위하여 열경로(thermal path)를 형성할 필요가 있으므로, 상기 열전달보강재(700)는 열전도도가 타이어 고무재보다 큰 것이 바람직한데, 통상 이너라이너, 카카스는 카본블랙이 함량이 적어 열용량 크고, 열전도도가 낮으므로, 이너라이너 카카스, 제1,2플라이보다 열용량이 작고 열전도도가 큰 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 열전달보강재(700)는 열전도도를 크게 하기 위해 천연고무 또는 합성고무인 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 60 내지 70 중량부, 그라파이트 3 내지 10 중량부를 포함할 수 있는데,

만일 카본블랙 60 중량부 미만이면 보강성 문제가 발생하고, 반대로 70 중량부를 초과하면 발열 증가로 인해 다른 반제품간의 이격이 생겨 세퍼레이션이 발생할 가능성이 커지며, 상기 그라파이트 분말이 3 중량부 미만이면 열전달효과가 다소 약해질 수 있고, 반대로 10 중량부를 초과하면 피로특성 및 인장물성이 급격하게 떨어져 크랙이 위험이 발생할 수 있다.

여기서, 상기 열전달보강재(700)를 통하여 전달되는 열을 신속하게 방열하지 못하면 그 상부에 위치한 이너라이너(300)의 손상이 우려되므로, 이를 해소하기 위하여, 상기 열전달보강재(700)는 이너라이너 단부(302)를 지나도록 연장되어 타이어 내부면으로 노출되는 열전달부(800)에 연결될 수 있다.

상기 열전달부(800)는 열전달보강재를 타고 전달되는 누적된 열을 타이어 내부로 방충하는 출구의 역할을 하므로, 열전달보장재에 비하여 방열지수가 크거나 방열성이 우수한 재료가 바람직하며, 그 예로서 상기 열전달부(800)는 열전달보강재(700) 보다 열전도도를 크게 하기 위해 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 60 내지 70 중량부, 탄소나노튜브 3 내지 10 중량부를 사용할 수 있다.

만일 카본블랙 60 중량부 미만이면 보강성 문제가 발생하고, 반대로 70 중량부를 초과하면 발열 증가로 인해 다른 반제품간의 이격이 생겨 세퍼레이션이 발생할 가능성이 커진다. 그리고 동일 질량 대비 연전달 효과는 그라파이트 분말보다 탄소나노튜브가 더 효과적이므로 열전달부(800)에는 탄소나노튜브를 적용하고 3중량부 미만이면 그라파이트 보다 더 작은 열전달효과를 낼 수 있으며, 10 중량부 초과시에는 주변 반제품간의 이격이 발생할 수 있는 조건이 되어 10 중량부 이하로 설계한다.

그리고 연전달보강재(700)를 탄소나노튜브(CNT)가 아닌 그라파이트를 적용한 이유는 도 5에서 보면 비드 상단 안쪽 부분에 운동으로 인해 열이 발생하게 되고, 이 부분의 응력 완화를 위하여 부드러운(Soft) 고무를 사용할 필요가 있는데 분산에 불이익한 탄소나노튜브 보다는 점도가 낮은 그라파이트가 분산에 유리할 수 있다.

타이어 100, 카카스플라이 200,
제1, 2플라이 210, 220, 이너라이너 300,
비드부 400, 에이펙스 410,
비드코어 420, 사이드월부 500,
트레드부 600

Claims (4)

1. 타이어의 골격을 이루는 카카스플라이를 포함하는 타이어에 있어서,
   상기 카카스플라이는 제1, 2플라이로 이루어지고,
   상기 제1플라이는 이너라이너와 부착되어 타이어 내부면을 이루며, 비드부를 감싸며 턴업하여 비드부, 사이드월부 또는 트레드부에 이르며, 상기 제2플라이는 제1플라이와 부착되어 비드부까지 연장된 것을 특징으로 하는 플라이 논턴업 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2플라이는 비드부의 에이펙스 전체 폭의 70~80%에 이르는 것을 특징으로 하는 플라이 논턴업 타이어.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2플라이의 단부에 대향하는 제1플라이의 상부로 이너라이너와의 사이에 열전달보강재가 개재된 것을 특징으로 하는 플라이 논턴업 타이어.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열전달보강재는 이너라이너 단부를 지나도록 연장되어 타이어 내부면으로 노출되는 열전달부에 연결된 것을 특징으로 하는 플라이 논턴업 타이어.

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