KR20200124343A - 사이드월 반제품을 포함하는 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드월 반제품의 구조를 개선하여 요구되는 부위의 강성은 높이면서도 각 반제품간의 접합성을 상승시킨 공기입타이어에 관한 것이다. 본 발명은 공기입타이어의 사이드월을 구성하며, 비드 반제품이 연결되는 림플랜지 스트립(210)과, 상기 림플랜지스트립(210)의 상단에 연결되는 사이드스트립(220)을 포함하는 사이드월반제품에 있어서, 상기 림플랜지 스트립(210)과, 상기 사이드스트립(220)의 저부에 내부고무시트층(230)이 설치되고, 상기 내부고무시트층(230)은 상부고무층(231)과 하부고무층(232)으로 구분되며, 상기 하부고무층(232)의 경도가 상기 상부고무층(232)의 경도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 사이드월반제품 및 이를 이용한 공기입타이어를 제공한다.

Description

사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어{HALF-FINISHED PRODUCTS OF THE SIDE WALL AND TIRE WITH THE SAME}

본 발명은 사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드월 반제품의 구조를 개선하여 요구되는 부위의 강성은 높이면서도 각 반제품간의 접합성을 상승시킨 공기입타이어에 관한 것이다.

자동차용 공기입 타이어는, 트레드와 사이드월부 및 비드부로 구성된다. 공기입 타이어의 제조는 양측의 비드부를 카카스(Carcass)로 감싸고 카카스에 보강벨트와 트레드고무를 부가하여 트레드부를 형성시키고 트레드와 비드부 사이에 사이드월 성형용고무를 부가하여 사이드월을 형성시켜서 구성되는 그린 타이어를 금형에 넣고 가황하여 이루어진다. 이중, 사이드월부는 차량의 전체 무게를 지탱하며 또한 노면에서 전달되는 층격을 흡수, 굴신해서 승차감을 좋게 하는 역할을 한다. 따라서, 사이드월부는 노면으로부터 진동을 효과적으로 흡수하고, 차량의 무게를 안전하게 지탱하기 위하여 상기 사이드월부는 우수한 강성을 지녀야 한다.

종래 공기입 타이어의 사이드월부는 사이드월 고무층을 이루는 사이드반제품이 하나의 고무층만으로 구성된다. 따라서, 사이드월 고무층의 경도를 높이게 되면 카카스 플라이와의 접착력이 작아 사이드월부의 반복적인 굴신 운동에 의해 카카스 플라이와의 세퍼레이션이 발생하게 하고, 사이드 월부의 강성을 높일 수 없게 되는 단점을 갖는다.

이하 관련된 선행문헌들을 살펴본다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원발명과는 무관하다.

등록특허 10-1459905 '사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어'는 타이어의 사이드월과 비드부를 형성하는 사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로서, 트레드 반제품이 연결되는 베이스 스트립(11)과, 비드 반제품이 연결되는 림플랜지 스트립(13)과, 양단이 상기베이스 스트립과 림플랜지 스트립의 끝단부에 각각 겹쳐져 연결되는 일정 길이의 사이드 스트립(12)으로 이루어진 사이드월 반제품에 있어서, 상기 베이스 스트립(11)은 공지의 고성능 타이어의 사이드 프로파일과 동등한 두께로 형성되고, 상기 림플랜지 스트립(13)은 슬림화된 공지의 친환경 타이어의 사이드 프로파일 게이지와 동일한 두께로 형성되어, 상기 베이스 스트립(11)이 림플랜지 스트립(13)에 비해 두껍게 형성됨과 아울러, 상기 사이드스트립(12)은 상기 베이스 스트립(11)에 겹쳐지는 부분에 위치한 제1끝단(12a)은 상기 베이스 스트립(11)과 동일한 높이로 형성되고 상기 림플랜지 스트립(13)에 겹쳐지는 부분에 위치한 제2끝단(12b)은 상기 림플랜지 스트립(13)과 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 한다.

등록실용신안 제20-0460645호 '사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어'는 사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것으로서, 사이드월부에서 언더 사이드 고무층을 통해 카카스 플라이와의 접착성 및 발열 성능을 향상시킴으로써, 반복적인 굴신 운동에 의해 사이드월고무층과 카카스 플라이가 분리되는 사이드 세퍼레이션을 방지할 수 있도록 하며, 또한, 사이드 고무층보다 경도가 높은 림 플렌지 고무층을 언더 사이드 고무층과 사이드 고무층 사이에서 적층시켜 사이드월부의 강성을 보강하도록 함으로써 공기입 타이어의 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

등록특허 제10-1459905호 '사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어' (공고일자 2014년11월07일) 등록실용신안 제20-0460645호 '사이드월 반제품 및 이를 포함하는 공기입 타이어' (공고일자 2012년06월08일)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사이드월의 요구되는 강성을 충족시키면서도 타이어의 안락한 주행성능을 향상시키는 사이드월 반제품 및 이를 이용한 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 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)의 내측에 타이어의 강성을 위하여 카카스코드와 토핑고무로 구성되는 카카스(400)가 설치되며, 상기 트레드부(100) 저부에 내구성 증진을 위한 벨트층(500)이 설치되고, 상기 카카스(400)는 메인카카스(410)와, 카카스코드(421, 431)의 각도가 상기 메인카카스(410)의 카카스코드(411)의 각도와 다른 두 매의 사이드월카카스(420, 430)를 포함하는 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명을 적용한 사이드월 반제품을 적용한 타이어는 사이드월부의 강성 튜닝(tunning)을 보다 효율적으로 실시할 수 있게 된다. 즉, 강성이 필요한 비드부 근처의 사이드월 반제품의 강성을 높이면서 충격을 흡수하는 타이어의 측면부위의 강성을 낮추고 접합성을 향상시키면서 타이어의 주행성능, 조향성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 타이어의 측면부위에 접착성이 높은 부재를 적용함으로써 사이드월 보강재 끝단에서 발생 할 수 있는 갈라짐(Seperation) 발생을 사전에 제거할 수 있게 되어 타이어의 내구성 향상에도 큰 효과가 기대된다.

본 발명은 이에 더 나아가, 타이어 제조성 측면에서도 비용 및 시간이 절감되는 효과를 기대할 수 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.

도 1은 종래의 사이드부 강성을 향상시키기 위한 보강재를 추가하는 기술들을 설명하는 설명도이다.
도2는 본 발명의 사이드월 반제품의 단면도이다.
도3은 본 발명의 사이드월 반제품의 다른 실시예의 단면도이다.
도4는 본 발명의 공기입타이어의 단면도이다.

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.

도 1은 종래의 사이드부 강성을 향상시키기 위한 보강재를 추가하는 기술들을 설명하는 설명도이다. 종래에는 사이드부 강성 향상을 위해 하기와 같은 사이드 보강재를 추가하는 기술들이 적용되고 있다. 상기의 방법들은 코드 삽입이나 경도(Hardness)가 높은 고무를 재료로 해서 비드부에 덧대는 식의 방법들이나, 이러한 방법들은 서로 다른 재질의 접합부에 열이나 물리적인 거동의 반복이 있을 경우 접착이 잘 되지 않아 갈라짐(Seperation)이 발생할 우려가 있다. 이를 피하기 위해 반제품의 길이, 두께(Gauge) 및 반제품 간 이격거리 등 설계적인 측면뿐만 아니라 재료의 적합한 물성을 찾기 위한 연구들이 많이 진행되고 있다.

하지만 이러한 보강재의 수가 늘면 제조에서의 부적합 발생률도 높아질 뿐만 아니라 설비 투자가 이루어져야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 또한 설계자들은 선택의 폭이 많아져 적정한 사이드(Side) 강성을 확보할 수 있는 적용 기술을 찾기 위한 시간과 노력이 많이 소요된다.

이에, 본 발명은 도2에서 도시된 바와 같이, 공기입타이어의 사이드월을 구성하며, 비드 반제품이 연결되는 림플랜지 스트립(210)과, 상기 림플랜지스트립(210)의 상단에 연결되는 사이드스트립(220)을 포함하는 사이드월반제품에 있어서, 상기 림플랜지 스트립(210)과, 상기 사이드스트립(220)의 저부에 내부고무시트층(230)이 설치되고, 상기 내부고무시트층(230)은 상부고무층(231)과 하부고무층(232)으로 구분되며, 상기 하부고무층(232)의 경도가 상기 상부고무층(232)의 경도보다 더 큰 사이드월반제품을 제공한다.

타이어는 반복 굴신 운동을 반복하며, 타이어의 최대폭지점(Section Width Point)을 기준으로 굴신구간(Flexible Zone)을 구성한다. 하부고무층(232)의 구간은 비드부(300) 의 강성에 영향을 주는 구간이며, 상기 비드부(300)의 강성은 통상 핸들링 성능에 영향을 준다.

상부고무층(231)의 구간은 타이어의 주요 굴신(Flexible) 구간으로 가공공정에서 접착성이 중요하게 여겨지는 구간이며, 가류 이전의 그린타이어(Green Tire) 상태에서 접착이 잘되는 정도에 따라, 가류 이후의 완성품 타이어의 내구성능에도 영향을 줄 수 있는 구간이다.

이에 따라 본 발명은 하부고무층(232)의 구간에는 경도가 높은 고무컴파운드(Compound)를 적용하고, 상부고무층(231)의 구간은 접착성이 높은 고무컴파운드를 적용하였다. 즉, 내부고무시트층(230)의 물성을 그 구간에 맞게 설정함에 따라, 종래에 적용하고 있는 외부의 고무 구간의 물성은 해당 부위 본원의 목적에 맞게 설계를 할 수 있게 된다. 이는 사이드스트립(220)의 블랙사이드월(Black SideWall;BSW) 고무가 노화방지의 케이싱(Casing)역할을 보다 잘 수행할 수 있도록 컴파운드를 선택할 수 있게 하며, 사이드스트립(220)의 림쿠션(Rim Chusion) 고무가 림(Rim)에 접하며 버틸수 있는 내구향상 효과를 보다 잘 수행할 수 있도록 본질적인 부분에 집중하여 고무컴파운드를 설계할 수 있음을 의미한다.

즉, 상기와 같은 구성에 따라, 상기 내부고무시트층(230)의 상부고무층(231)의 경도는 상기 사이드스트립(220)의 경도보다 낮게 설계하는 것이 바람직하며, 상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)의 경도는 상기 사이드스트립(220)의 경도보다 높은 것이 바람직하다.

도3은 본 발명의 사이드월 반제품의 다른 실시예의 단면도이다. 도3의 실시예에서는 상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)은 강성을 증진시키기 위한 코드(233)를 포함한다. 상기 코드는 스틸코드 등의 금속코드나 나일론코드 등의 합성섬유코드가 적용될 수 있다. 상기의 코드(233)들은 하부고무층(232)의 경도를 크게 상승시켜줄 수 있다.

본 발명은 이에 나아가, 도4에서 도시된 바와 같이, 트레드부(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 사이드월(200)은 상술한 바의 사이드월반제품으로 형성되며, 내부고무시트층(230)의 상부고무층(231)과 하부고무층(232)은 각각 두께가 얇아지며 겹쳐지는 겹침부(240) 를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다.

이때, 상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)이 비드부(300)의 비드와이어(310)를 감싸는 것이 바람직하다. 도4에서는 상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)이 비드와이어(310)를 타이어의 외측방향으로부터 타이어의 내측방향으로 감싸고 그 끝단이 비드와이어(310)의 타이어 내측위치에서 종지된다.

또한, 상기 상부고무층(231)과 하부고무층(232)이 겹치는 겹침부(240)의 길이(h1)는 전체 타이어의 높이(h2)의 5~10%로 형성되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 타이어는 반복 굴신 운동을 반복하며, 타이어의 최대폭지점(Section Width Point)을 기준으로 굴신구간(Flexible Zone)을 구성한다. 상기 겹침부(240)는 이러한 굴신구간에 위치하기 때문에 내구성이 중요하다. 이에 따라, 상기 상부고무층(231)과 하부고무층(232)의 접합이 잘 이루어지기 위하여 상기 겹침부(240)의 길이(h1)는 전체 타이어의 높이(h2)의 5~10%로 충분한 접촉면적을 확보하도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 겹침부(240)는 카카스(400)의 턴업말단(410)으로부터 5mm 이상 이격되어 위치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 카카스(400)의 턴업말단(410)은 반제품간의 단차로 갈라짐(separation)이 발생할 우려가 있는 부분이기 때문에 상기 갈라짐이 성장하지 아니하도록 상기 겹침부(240)는 카카스(400)의 턴업말단(410)으로부터 이격시켜 구성하는 것이 바람직하다.

본 출원인은 이러한 본 발명의 공기입타이어를 시험하여 하기 표와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

	고속내구	핸들링 성능지수
일반타이어	기준	6
상부고무층(231)만 적용	+5분	6
하부고무층(232)만 적용	+2분	6.5
상부고무층 및 하부고무층	+8분	6.5

상기 시험에서 해당 고속내구의 시험결과는 기준치 대비 향상되는 정도를 표기하였다.

상기 표에서 상부고무층(231)만을 적용한 경우 상부고무층(231)의 접합성에 의해 타이어의 내구성이 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 하부고무층(232)만 적용한 경우, 비드부(300)의 강성이 향상되어 핸들링 성능지수가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

또한 기준치 대비 상부고무층 및 하부고무층을 복합적용시 나타나는 내구 시험결과가 보다 좋게 나타난 것을 확인할 수 있었다.

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 실시예들은 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
200. 사이드월
210. 림플랜지스트립
220. 사이드스트립
230. 내부고무시트층
231. 상부고무층
232. 하부고무층
233. 코드
240. 겹침부
300. 비드부
310. 비드와이어
400. 카카스
410. 턴업말단

Claims (8)

1. 공기입타이어의 사이드월을 구성하며, 비드 반제품이 연결되는 림플랜지 스트립(210)과, 상기 림플랜지스트립(210)의 상단에 연결되는 사이드스트립(220)을 포함하는 사이드월반제품에 있어서,
   상기 림플랜지 스트립(210)과, 상기 사이드스트립(220)의 저부에 내부고무시트층(230)이 설치되고,
   상기 내부고무시트층(230)은 상부고무층(231)과 하부고무층(232)으로 구분되며, 상기 하부고무층(232)의 경도가 상기 상부고무층(232)의 경도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 사이드월반제품.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부고무시트층(230)의 상부고무층(231)의 경도는 상기 사이드스트립(220)의 경도보다 낮은 것을 특징으로 하는 사이드월반제품.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)의 경도는 상기 사이드스트립(220)의 경도보다 높은 것을 특징으로 하는 사이드월반제품.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)은 강성을 증진시키기 위한 코드(233)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이드월반제품.
   
5. 트레드부(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서,
   상기 사이드월(200)은 제1항 내지 제4항의 사이드월반제품으로 형성되며,
   내부고무시트층(230)의 상부고무층(231)과 하부고무층(232)은 각각 두께가 얇아지며 겹쳐지는 겹침부(240) 를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 내부고무시트층(230)의 하부고무층(232)이 비드부(300)의 비드와이어(310)를 감싸는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 상부고무층(231)과 하부고무층(232)이 겹치는 겹침부(240)의 길이(h1)는 전체 타이어의 높이(h2)의 5~10%로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 겹침부(240)는 카카스(400)의 턴업말단(410)으로부터 5mm 이상 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   

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