KR20200059557A - 턴다운 에이펙스를 적용한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면에 접촉될 수 있는 트레드부, 휠의 림에 계합될 수 있게 제공되는 비드부, 상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 사이드월부, 상기 트레드부와 상기 사이드월부의 내측에 구비되는 바디 플라이, 및 상기 비드부의 상측에 마련되는 에이펙스를 포함하고, 상기 에이펙스는, 상기 바디플라이의 끝단을 감싸도록 턴다운되는 턴다운부를 포함하는 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

Description

턴다운 에이펙스를 적용한 공기입 타이어 {PENUMATIC TIRE WITH TURN-DOWN APEX}

본 발명은 턴다운 에이펙스(Apex)를 적용한 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어는 노면과 직접 접촉을 유지하고 있는 유일한 부분으로서 자동차 전체 하중을 받고 있고, 지면으로부터의 모든 충격을 흡수하여 승차감 향상에 큰 영향을 미치기 때문에 높은 내구성과 안전성을 요구하는 중요한 부품이다.

타이어는 고속 주행 중에 지면과의 마찰로 인하여 반복적인 굴신운동이 발생하며, 이러한 굴신운동으로 사이드월부(Sidewall)에 변형이 일어나게 된다. 이때, 변형 에너지의 일부는 히스테리시스 손실(Hysteresis loss)인 열에너지로 전환이 되고, 이러한 열에너지는 타이어 회전을 방해하는 구름저항(Rolling Resistance)을 야기시킨다. 또한, 타이어 비드부(Bead)에는 반제품 끝단이 밀집되어 있으며, 이 부분에서 타이어의 굴신운동으로 인해 발생한 응력과 열에너지, 및 타이어 내압이 가해져 자동차의 주행 중 세파레이션(Separation) 사고를 야기시킬 수 있다.

종래에는, 이러한 문제점을 해결하고자 바디플라이(Body Ply)를 사이드월부(Sidewall)에 비해 굴신운동이 미비한 트레드(Tread) 숄더부까지 턴업하여 세파레이션(Separation)을 방지하고자 하였다. 그러나, 이 경우 바디플라이(Body Ply) 반제품의 폭이 증가하기 때문에 중량이 높아지고, 이로 인해 자동차의 연비 경제력이 감소하게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 타이어 비드부(Bead)의 세파레이션(Separation) 사고를 방지할 수 있고, 기존 타이어 대비 중량을 감소시킬 수 있는 공기입 타이어를 제공하고자 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 노면에 접촉될 수 있는 트레드부, 휠의 림에 계합될 수 있게 제공되는 비드부, 상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 사이드월부, 상기 트레드부와 상기 사이드월부의 내측에 구비되는 바디 플라이, 및 상기 비드부의 상측에 마련되는 에이펙스를 포함하고, 상기 에이펙스는 상기 바디플라이의 끝단을 감싸도록 턴다운되는 턴다운부를 포함하는 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는 타이어의 중량을 감소시키면서, 세파레이션 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 사시도이다.
도 2는 도 1의 X-X에 따른 공기입 타이어의 단면도이다.
도 3는 도 2의 III 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스(Apex) 반제품을 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스를 적용하여 타이어를 성형하는 일 공정을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스를 적용하여 턴업한 상태를 도시한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스를 부착시키기 위한 스티칭(Stitching) 작업을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스를 성형 설비를 사용하여 턴다운한 상태를 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스의 내부의 잔존 공기를 제거하기 위한 스티칭 작업을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에 대하여 아래에서와 같이, 실시 가능한 예를 들어 설명하나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 기본적인 구조는 종래의 공기입 타이어와 동일하다. 다만, 바디 플라이 및 에이펙스의 프로파일에 있어서 종래의 공기입 타이어와 차이를 보이는 바, 이하에서는 종래 기술과의 차이점을 위주로 설명하겠다. 또한, 본 명세서에서 상측, 하측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 공기압을 제공하기 위한 공기가 저장되는 공기 수용부(10), 노면에 접하는 트레드부(20), 트레드부(20)의 거동을 최소화하여 내마모성을 높이고 타이어 중앙부의 급격한 변형을 막기 위해 적어도 하나 이상의 층을 포함하는 벨트부(30), 트레드부(20)를 중심으로 타이어의 폭 방향을 따라 양측으로 제공되고 타이어 측면을 보호하는 사이드 월부(40), 및 트레드부(20)의 내측에 구비되어 공기입 타이어의 형태유지에 기여하는 바디 플라이(Body Ply)(50), 공기 수용부(10)를 형성하기 위한 이너라이너(60), 공기입 타이어를 림에 고정하기 위한 강성을 제공하는 비드부(70)를 포함할 수 있다.

바디 플라이 (50)는 적어도 하나 이상의 층, 코드를 포함할 수 있고, 트레드부(20)의 내측으로부터 타이어의 폭 방향(W)을 따라 비드부(70)를 향하여 연장될 수 있으며, 비드부(70)의 안쪽으로부터 비드부(70)의 하측을 거쳐 턴업되어 비드부(70)의 외측까지 연장될 수 있다.

비드부(70)는 하나 이상의 와이어, 코드, 코어 등을 포함할 수 있다. 비드부(70)는 공기입 타이어(1)를 림에 장착시키는 역할을 하며, 원형의 링 형상을 가질 수 있다. 비드부(70)의 주위에는 바디플라이(50), 이너라이너(60) 등의 반제품의 끝단이 밀집되어 있다.

사이드 월부(40)은 트레드부(20)와 비드(70)를 접속한다. 사이드 월부(40)은 트레드부(20)가 노면으로부터 받는 충격을 탄성 변형하여, 충격을 흡수하며, 타이어(1)의 굴신 운동의 저항성이나 내구성, 주행 안정성을 확보하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 부분 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 타이어(1)의 바디 플라이(50)은 제 1 바디플라이(51), 제 2 바디플라이(52)를 더 구비할 수 있다. 또한, 타이어(1)는 비드(70)의 상측에 마련되는 에이펙스(80)를 더 구비할 수 있다.

제 2 바디플라이(52)는 트레드부(20)의 내측으로부터 타이어의 폭 방향(W)을 따라 비드부(70)를 향하여 연장될 수 있으며, 비드부(70)의 안쪽으로부터 비드부(70)의 하측을 거쳐 턴업되어 비드부(70)의 외측까지 연장될 수 있다.

제 1 바디플라이(51)은, 제 2 바디플라이(52)를 덮으면서, 트레드부(20)의 내측으로부터 타이어의 폭 방향(W)을 따라 비드부(70)를 향하여 연장될 수 있으며, 비드부(70)의 안쪽으로부터 비드부(70)의 하측을 거쳐 턴업되어 비드부(70)의 외측까지 연장될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 바디플라이(51)는 제 2 바디플라이(52)의 끝단(521)을 지나 제 2 바디플라이(52)보다 더 높게 턴업될 수 있다. 즉, 제 1 바디플라이(51)의 끝단(511)은 제 2 바디플라이(52)의 끝단(521)보다 더 높은 위치에 마련될 수 있다.

이때, 제 1 바디플라이(51)의 끝단(511)의 위치와 제 2 바디플라이(52)의 끝단(521)의 위치 사이의 간격은 15mm 내지 25mm로 설정될 수 있다. 이 간격이 15mm 이하로 설정되면 제 1 바디플라이와 제 2 바디플라이의 턴업부가 가까워져 이들 바디플라이 끝단에서 발생하는 응력과 열에너지가 집중되어 세파레이션(Seapration)이 발생할 수 있다. 또한, 해당 간격을 25mm 이상으로 설치하게 되면, 제 1 바디플라이(51)의 끝단(511)의 위치가 에이펙스보다 높게 설치되어 에이펙스(80)를 턴다운시키기 어려울 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 에이펙스(80)을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 에이펙스(80)는 본체부(81)과 본체부(81)로부터 연장되는 턴다운부(82)를 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 에이펙스(80)는 제 1 바디플라이(51)의 끝단(511)에서 턴다운하여 제 1 바디플라이(51)를 덮으면서, 비드부(70)까지 연장될 수 있다.

여기에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에이펙스(80)의 전체 폭(Wa)에 대한 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 폭(Wt)의 비(Wt/Wa)를 대략 0.6 내지 0.7로 할 수 있다. 이는 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 끝단(821)이 턴다운된 후 비드부(70)에 위치하게 함으로써, 타이어를 휠의 림(Rim)에 장착할 경우, 타이어와 림 사이의 고정력을 확보하기 위함이다. 만약, 에이펙스(80)의 전체 폭(Wa)에 대한 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 폭(Wt)의 비(Wt/Wa)가 0.6보다 작게 되면, 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 끝단(821)이 에이펙스(80)의 본체부(81)의 중간에 위치하게 되고, 이로 인하여, 에이펙스(80)의 끝단(821)이 제 2 바디플라이(52)의 턴업부에 미치지 못할 수 있다. 이러한 경우, 바디플라이(50)의 끝단 응력 분산이 어려워 세퍼레이션(Separation)이 발생할 수 있다. 또한, 에이펙스(80)의 전체 폭(Wa)에 대한 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 폭(Wt)의 비(Wt/Wa)가 0.7 보다 크게 되면 에이펙스 턴다운 끝단(821)이 타이어의 폭방향 내측 부근까지 말려 올라가기 때문에 필요 이상으로 중량이 증가할 수 있다

이상으로, 비드부(70), 바디 플라이(50) 및 에이펙스(80)의 설정 위치에 대해 설명하였다. 이하에 있어서는, 본 발명의 일실시예에 다른 에이펙스를 적용하기 위한 성형 공정에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 에이펙스(80)를 타이어에 적용하기 위해서는, 기존의 성형공정에서 에이펙스 턴다운 장비(100)가 추가로 적용된다. 우선, 도 5a와 도 5b와 같이 기존의 성형 장비, 즉, 드럼(drum)(110) 및 블래더(bladder)(120) 위에 에이펙스(80)를 기존의 성형 공정과 동일한 방법으로 설치한다. 다음으로 도 6a 및 도 6b와 같이, 블래더(120) 턴업을 통해 인너라이너(Inner Liner)(60), 제 1, 2 바디플라이(Body Ply)(51, 52) 및 에이펙스(80)를 턴업시킨다. 이때, 턴다운 장비(100)를 사용하여 에이펙스(80)를 턴업부 시작점, 즉, 도 6b에서 본체부(81)와 턴다운부(82)의 경계지점까지만 턴업될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이, 1차적으로 턴업된 반제품은, 도 7에 도시된 바와 같이, 부착 및 잔류 공기 제거를 위해 롤러(Roller)(150)를 사용하여 에이펙스의 턴다운 시작점 전까지 스티칭(Stitching) 작업을 수행한다. 스티칭 작업 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 턴다운 장비(100)를 사용하여 제 1, 2 바디플라이(51, 52) 상위에 에이펙스(80)의 턴다운부(82)를 턴다운시킨다. 이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 롤러(150)를 사용하여 스티칭 작업을 수행하면 잔존하는 공기를 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 에이펙스(80)는 일정 폭, 예를 들어, 에이펙스(80)의 전체 폭(Wa)에 대한 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 폭(Wt)의 비(Wt/Wa)가 0.6 내지 0.7이 되도록 유지하여 에이펙스(80)의 턴다운부(82)의 끝단(821)이 비드부(70)에 위치하도록 할 수 있다. 이와 같이, 바디플라이(50) 위에 에이펙스(80)을 턴다운시킨 후, 가류 공정을 실행한다.

이상으로, 에이펙스(80)를 턴다운 시키는 공정 및 턴다운된 에이펙스가 적용된 타이어의 구조에 대해 설명하였다.

기존의 공기입 타이어는 바디플라이의 끝단의 세파레이션(Separation)을 방지하기 위해, 제 2 바디플라이가 제 1 바디플라이를 덮으면서 사이드월부까지 높게 턴업되었다. 이러한 구조는 바디플라이의 끝단이 굴신 운동 영향이 높은 사이드월부에 위치하게 되며, 반복되는 응력 집중현상으로 세퍼레이션 발생 가능성이 높아지게 된다.

또한, 기존의 공기입 타이어에서, 바디플라이의 끝단의 세파레이션(Separation)을 방지하기 위한 다른 방안으로 사이드월보다 굴신운동이 미비한 숄더부까지 바디플라이를 턴업을 하였지만, 바디플라이의 폭이 증가하여 타이어 중량이 증가하는 단점이 발생하게 된다. 이러한 타이어의 중량 증가는 차량의 연비를 떨어뜨리게 된다.

이에 비해, 상술한 바와 같이, 바디플라이 위에 턴다운된 에이펙스는 가류 작업으로 통해 사이드월부 고무와 화학적 결합을 하고, 사이드월부와 직접적으로 맞닿는 표면을 통해 에이펙스 내부에서 발생하는 열에너지를 효과적으로 방출할 수 있다.

또한, 에이펙스를 턴다운시켜 바디플라이 끝단을 감싸도록 하는 구성에 의해, 타이어 주행시 발생하는 굴신운동으로 인해 바디플라이 끝단에 집중되는 응력을 효과적으로 감소시켜줄 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 일실시예에 따른 에이펙스를 적용하여, 비드부 주위의 열에너지와 응력을 분산함으로써, 비드부의 내구성을 확보할 수 있으며, 이에 따라 타이어의 세파레이션 사고를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 일실시예에 따른 타이어는 최적의 바디플라이 폭을 사용하여 기존 타이어 대비 감소된 중량을 확보할 수 있다.

1: 타이어 10: 공기 수용부
20: 트레드부 30: 벨트부
40: 사이드월부 50: 바디플라이
51: 제 1 바디플라이 511: 끝단
52: 제 2 바디플라이 521: 끝단
60: 이너라이너 70: 비드부
80: 에이펙스 81: 본체부
82: 턴다운부 821: 끝단
100: 턴다운장비 Wa: 에이펙스 전폭
Wt: 에이펙스 턴다운부 폭

Claims (5)

1. 노면에 접촉될 수 있는 트레드부;
   휠의 림에 계합될 수 있게 제공되는 비드부;
   상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 사이드월부;
   상기 트레드부와 상기 사이드월부의 내측에 구비되는 바디 플라이; 및
   상기 비드부의 상측에 마련되는 에이펙스를 포함하고,
   상기 에이펙스는,
   상기 바디플라이의 끝단을 감싸도록 턴다운되는 턴다운부를 포함하는,
   공기입 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디 플라이는,
   제 1 바디 플라이; 및
   적어도 일부가 상기 제 1 바디 플라이와 상기 에이펙스의 사이에 배치되는 제 2 바디 플라이를 포함하고,
   상기 제 1 바디 플라이의 끝단이 상기 제 2 바디 플라이의 끝단보다 상기 비드부로부터 멀어지는 방향으로 더 연장되는,
   공기입 타이어.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 에이펙스의 전체 폭에 대한 상기 턴다운부의 폭의 비는 0.6 내지 0.7인,
   공기입 타이어.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 바디플라이의 끝단의 위치와 상기 제 2 바디플라이의 끝단의 위치 사이의 간격은 15~25 mm인,
   공기입 타이어.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 턴다운부는 상기 사이드월부와 접촉하는,
   공기입 타이어.

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