KR930000318B1 - 승용차용 공기 레이디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

승용차용 공기 레이디얼 타이어

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 승용차용 공기 레이디얼 타이어를 나타낸 일부를 잘라낸 사시 설명도.

제2도는 벨트 덮개층의 방향족 폴리아미드 섬유 코오드의 트위스트 각도θ와 타이어의 내구성 관계를 나타낸 도면.

제3도는 벨트 덮개층의 일부 확대 설명도.

제4도는 (a), (b), (c)는 각기 벨트 덮개층의 방향족 폴리아미드섬유 코오드에 그 축선과 직교하는 힘 F가 작용하였을 경우의 전단변형(剪斷變形)을 설명하는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 비이드부 2 : 측벽부

3 : 트레드부 4 : 카아커스층

5 : 벨트층 5s : 강철 코오드

s : 벨트 덮개층의 스플라이스부 V : 벨트 덮개층

10 : 방향족 폴리아미드섬유 코오드(즉, 벨트 덮개층의 보강 코오드)

20 : 코오드 고무

본 발명은 승용차용 공기 레이디얼 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세히 말하면, 벨트층의 가장 바깥층위에 적층한 벨트 덮개층의 보강 코오드를 구성하는 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 개량함에 따라 벨트 덮개층의 스플라이스부(splice 部)에 발생하는 세파레이션(separation)을 방지하여 내구성을 대폭 개선한 승용차용 공기 레이디얼 타이어에 관한 것이다.

근년에 와서, 고속도로망의 발달이나 승용차의 고성능화 등이 서로 어울려서 타이어에 대한 요구 성능의 고도화, 다기화는 매우 빠른 진보를 보고 있다.

예를들면, SR타이어 보다도 더욱 고속 주행할 수 있는 HR 타이어화, 이보다조 보다 더 고속 주행할 수 있는 VR타이어라거나, 보다 조종 안정성에 뛰어난 편평 타이어의 요구등을 들 수 있다.

한편, 차량측에서 보면 타이어 하우스의 관계 때문에, 종래와 같은 편평율(扁平率)로 고속 주행이 가능하고, 또한 조종 안정성에 뛰어난 타이어가 바람직하다.

그래서, 강철 코오드를 보강 코오드로 한 2층의 벨트층의 가장 바깥층 위에 나일론 코오드로 된 보강 코오드를 타이어 둘레방향에 대하여 대략 0°로 배치한 벨트 덮개층을 적층 배치함으로써 고속 주행성을 향상하는 것을 시도하여 어느 정도의 효과를 올리고 있다. 그렇지만, 나일론 코오드는 그 모듈러스(modulus)가 작은 관계상 조종 안정성의 향상은 바랄 수 없었다.

따라서, 최근에 와서 위에서 설명한 문제점을 해소하도록 전술한 벨트 덮개층의 보강 코오드로서, 나일론 코오드 보다도 모듈러스가 대폭 큰 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어가 연구되어 제안되고 있다.

그런데, 위에서 설명한 바와 같이, 벨트 덮개층의 보강 코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 사용하면, 확실히 전술한바 나일론 코오드를 보강코오드로 한 벨트 덮개층을 적층 배치한 승용차용 공기 레이디얼 타이어와 비교하여 조종 안정성은 대폭 개선되지만, 방향족 폴리아미드섬유 코오드는 그 분자 구조상 코오드 고무의 접착성이 뒤떨어지며, 특히 벨트 덮개층의 스플라이스부에 있어서 벨트 덮개층을 구성하는 방향족 폴리아미드섬유 코오드와 코오드 고무가 박리하는 이른바, 세파레이션이 발생하여 타이어의 내구성을 저하시킬 염려가 있다.

그래서, 본 발명의 발명자등은 위에서 설명한 문제를 해소하도록 실험하여 검토하였던 결과, 벨트 덮개층의 보강 코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 사용하였을 경우에, 그 트위스트(twist)각도와 코오드 고무의 접착성 사이에는 커다란 관계가 있어서 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 트위스트 각도를 코오드의 축선에 대하여 예각쪽으로부터 측정하여 31.3°∼39.3°의 범위내에 설정하면, 코오드와 코오드 고무의 접착성을 대폭 개선할 수 있어서 벨트 덮개층의 스플라이스부에 있어서의 세파레이션을 방지할 수 있고, 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있음을 발견하기에 이르렀다.

본 발명은 위에서 설명한 발견에 기초하여 이루어진 것으로, 벨트 덮개층의 스플라이스부에 있어서의 세파레이션을 방지하며, 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 승용차용 공기 레이디얼 타이어를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

즉, 본 발명은 벨트층의 가장 바깥층위에 보강 코오드를 타이어 둘레방향에 대하여 대략 0°로 배치한 벨트 덮개층을 적층하고, 이 벨트 덮개층의 보강코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어에 있어서, 벨트 덮개층의 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 트위스트 각도를 코오드의 축선에 대하여 예각쪽에서 측정하여 31.3°∼39.3°로 한 것을 특징으로 하는 승용차용 공기 레이디얼 타이어를 그 요지로 하는 것이다.

다음에, 본 발명을 실시예에 따라 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 제1도는 본 발명의 실시예로 된 승용차용 공기 레이디얼 타이어를 보여주는 일부를 잘라낸 사시 설명도이다.

도면에서(E)는 본 발명의 실시예로 된 공기 타이어로서, 좌우 한쌍의 비이드부 (1)와, 이 비이드부(1)에 이어지는 좌우 한쌍의 측벽부(2)와, 이 측벽부(2) 사이에 위치하는 트레드부(tread 部) (3)로 구성되어 있으며, 좌우 한쌍의 비이드부(1) 사이에는 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도가 실질적으로 90°인 카아커스층(4)이 장착되어 있고, 또 트레드부(3)에 있어서의 카아커스층(4)위에는 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도가 10°∼35°로서 서로 교차하는 여러층의 벨트층(5)을 배치하고, 다시금 이 벨트층(5)의 가장 바깥층위에 보강 코오드를 타이어 둘레방향에 대하여 대략 0°로 배치한 벨트 덮개층(V)을 적층함에 따라 구성되어 있다.

그리고, 본 발명에서 벨트 덮개층(V)은 보강 코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)를 사용하여 이 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도를 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 軸線에 대하여 예각쪽에서 측정하여 31 .3 ° ∼ 39.3°의 범위에 설정하고 있다.

이것은, 나중에 설명하는 실험의 결과로부터, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 31.3° 미만이면, 방향족 폴리아미드섬유 코오드( 1 0)와 코오드 고무(20)의 접착성의 개선 효과가 저하하고, 벨트 덮개층(V)의 스플라이스부(S)에 세파레이션이 발생하여 타이어의 내구성을 악화시키기 때문이며, 또 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 39.3°를 초과하면, 역시 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)와 코오드 고무(20)의 접착성의 개선 효과가 저하되고, 벨트 덮개층(V)의 스플라이스부(S)에 세파레이션이 발생하여 타이어의 내구성을 악화시키는 한편, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 실공정(twist yarn 工程)이 곤란하게 되어 상처나기 쉽고, 이 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 물성이 저하하여 타이어의 내구성 향상을 저해하기 때문이다.

더욱이, 본 실시예에서 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)는 인장강도가 150 kg/㎟이상, 인장탄성율이 3000kg/㎟이상의 특성을 지닌 원사로 된 코오드에, 이 코오드의 축선에 대하여 예각쪽에서 측정한 트위스트 각도 θ가 31.3°∼39.3°의 범위가 되도록 트위스트 가공을 한 다음 표면에 접착처리를 한 것이다.

또, 본 실시예에서 벨트 덮개층(V)의 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)는 1000d/2의 것을 사용하고, 타이어 둘레방향에 대하여 이루는 경사각도를 20°로 하여 코오드 방향에 직각으로 측정하여 50mm당의 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)에 박아넣는 개수는 60개로 하였다. 이 50mm당 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)를 박아넣는 개수는 코오드 방향에 직각으로 측정하여 40개∼70개의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 박아넣는 개수가 40개 미만이면 벨트 덮개층으로서의 강도가 부족하므로 바람직하지 않다. 또, 박아넣는 개수가 70개를 초과하면 서로 이웃하는 각 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10) 사이의 간격이 지나치게 좁아져서 제조과정에서 코오드 고무( 20)의 각 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10) 사이에 침입하는 것이 저해되므로 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)와 코오드 고무(20)의 접착력 저하하여 내구성의 저하를 초래하는 한편, 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 개수가 지나치게 많아져서 코스트 상승을 초래하므로 좋지않다.

더욱이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)를 막아넣는 개수는 45개∼65개의 범위로 하는 것이 위에서 설명한 이유에서 더욱 바람직하다. 나아가서, 코오드 고무(2 0)의 100% 모듈러스는 30kg/㎠∼70kg/㎠의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 모듈러스가 큰 관계상, 코오드 고무(20)의 모듈러스가 30kg/㎠ 미만에서는 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)와 코오드고무(20)의 접착성의 개선 효과를 얻을 수 없으며, 타이어의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 없기 때문이며, 또 코오드 고무(20)의 모듈러스가 70kg/㎠를 초과하면 코오드 고무(20)가 지나치게 경화하여 타이어 제조시에 있어서의 생산성을 저해하고, 코스트 상승을 초래하므로 바람직하지 않기 때문이다.

또, 벨트층(5)은 본 실시예에 있어 제1도에서 보는 바와 같이, 카아커스층(4)의 상부에 배치되어 보강 코오드로서 강철 코오드(5s)를 사용한 아래쪽의 벨트층(5d)과 위쪽의 벨트층(5u)의 합계 2층으로 구성되 있다.

더욱이, 도면에서 (6)은 비이드 와이어, (7)은 비이드필터이다.

[실시예]

다음에 실험예에 대하여 설명한다.

본 실시예에서 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어의 규격 및 시험조건은 다음과 같다.

[공기 타이어의 규격]

타이어 사이즈 : 195/70 HR 14

[카아커스층]

(a) 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도는 실질적으로 90°에서 2층으로 배치하고,

(b) 카아커스 코오드는 1000d/2의 폴리에스테르 코오드이다.

[벨트층]

(a) 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도는 20°에서 서로 교차하도록 2층으로 배치하고,

(b) 코오드(5s)는 강철 1×5(0.22)이고,

(c) 코오드 방향에 대하여 직각으로 측정하여 50mm당 코오드를 박아넣는 개수는 40개이고,

(d) 코오드 고무의 100% 모듈러스는 55kg/㎠이다.

[벨트 덮개층]

(a) 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도는 0°이고,

(b) 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)는 1000d/2의 방향족 폴리아미드섬유 코오드이고,

(c) 코오드 방향에 대하여 직각으로 측정하여 50mm당 코오드를 박아 넣은 개수는 60개이고,

(d) 코오드 고무의 100% 모듈러스는 55kg/㎠이고,

(e) 방향족 폴리아미드섬유 코오드는 인장강도가 150kg/㎟이상이고, 인장탄성율이 3000kg/㎟ 이상의 특성을 지닌 원사로 된 코오드를 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어로서, 벨트 덮개층(V)의 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ를 23.3, 27.3, 31.3, 35.3, 39.3, 43.3으로 한 것을 각기 제조하였다.

[시험조건]

림 : 5¹/₂JJ×14

공기압 : 1.9kg/㎠

드럼지름 : 1707mm

속도 : 80km/hr

로서, 초기하중을 525kg으로 하고, 2시간마다 하중을 50kg씩 증가시켜 타이어가 파괴하기에 이른 주행거리를 측정하였다(측정결과는 종래 타이어를 100으로 하였을 때의 지수로 나타낸다). 실험의 결과는 제2도에 나타낸 바와 같다.

제2도는 벨트 덮개층(V)의 코오드의 트위스트 각도 θ와 타이어의 내구성 관계를 나타낸 도면으로서, 세로축에는 타이어가 파괴하기에 이르는 주행거리, 즉 타이어의 내구성을 지수로 택하였으며, 가로축에는 코오드의 트위스트 각도 θ를 택하였다.

제2도에서는 벨트 덮개층(V)의 보강 코오드에 방향족 폴리아미드섬유 코오드 (10)를 사용하였으며, 또한 이 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 트위스트 각도 θ를 31.3°∼39.3°의 범위로 한 본 발명의 승용차용 공기 레이디얼 타이어는, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ를 27.3°로 한 종래의 타이어와 비교하여 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있다는 사실을 알게 되었다.

특히, 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 트위스트 각도 θ를 35.3°로 한 본 발명의 승용차용 공기 레이디얼 타이어는, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ를 27.3°로 한 종래의 타이어와 비교하여 타이어의 내구성을 10%만큼이나 더 향상시킬 수 있었다.

이것은, 제3도에서 보는 바와 같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 31.3°∼39.3°의 범위이면 도해한 바와같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)에 그 축선에 직교하는 힘 F가 작용하여도 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10) 전체의 전단 변형(剪斷變形 ; shearing strain)이 발생하기 어렵기 때문이다.

결국, 이와 같은 사실은 복합재료 역학의 FRR(Fiber Reinforced Rubber)에 있어서의 변형 특성이라고 하는 기본적인 사고에 따라 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 31.3° 미만이면 제4도 (c)에서 보는 바와 같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)에 그 축선에 직교하는 힘 F가 작용하였을 경우, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 형상이 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 우측으로 경사진 평행 4변형으로 변형한다. 즉, 전단변형이 발생한다. 이 결과, 주행중에 있어서의 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 코오드 고무(20)의 접착성의 개선효과가 저하하며, 벨트 덮개층(V)의 스플라이스부(S)에 세파레이션이 발생하여 타이어의 내구성을 악화시키기 때문이다.

또한, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 39.3°를 초과하면 제4도(a)에서 보는 바와 같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)에 그 축선에 직교하는 힘 F가 작용하였을 경우, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 형상이 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 좌측으로 경사진 평행4변형으로 변형한다. 즉, 전단 변형이 생긴다. 이 결과, 주행중에 있어서 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)와 코오드 고무( 20)의 접착성의 개선 효과가 저하하며, 벨트 덮개층(V)의 스플라이스부(S)에 세파레이션이 발생하여 역시 타이어의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 없다.

그뿐아니라 이 경우, 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 트위스트 실공정이 곤란하게 되어 상처나기 쉽고, 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 물성이 저하하여 타이어의 내구성 향상을 저해할 염려가 있다.

이에 대하여 본 발명과 같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도 θ가 31.3°∼39.3°의 범위이면 제4도(b)에서 보는 바와 같이, 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)에 그 축선에 직교하는 힘 F가 작용하여도 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 형상은 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 변형하여, 즉 전단변형이 발생하기 어렵다. 이 결과, 주행중에 있어서 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)와 코오드 고무(20)의 경계면에 세파레이션이 발생하지 않으며, 또 벨트 덮개층(V)의 스플라이스부(S)에도 세파레이션이 발생하지 않는다. 따라서, 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 벨트층의 가장 바깥층위에 보강 코오드를 타이어 둘레방향에 대하여 대략 0°로 배치한 벨트 덮개층을 적층하고, 이 벨트 덮개층의 보강 코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드를 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어에 있어서, 벨트 덮개층의 방향족 폴리아미드 섬유 코오드의 트위스트 각도를 이 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 축선에 대하여 예각쪽에서 측정하여 31.3°∼39.3°로 함으로써, 벨트 덮개층의 방향족 폴리아미드섬유 코오드의 전단 변형을 방지할 수 있으며, 주행중에 있어서 방향족 폴리아미드섬유 코오드와 코오드 고무의 경계면에 세파레이션이 발생하는 것을 저지할 수 있다.

따라서, 벨트 덮개층의 스플라이스부에 세파레이션이 발생하는 것을 방지할 수 있어서 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 벨트층의 가장 바깥층위에 보강 코오드를 타이어 둘레방향에 대하여 대략 0°로 배치한 벨트 덮개층(V)을 적층하고, 이 벨트 덮개층(V)의 보강 코오드로서 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)를 사용한 승용차용 공기 레이디얼 타이어에 있어서, 벨트 덮개층(V)의 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 트위스트 각도를 이 방향족 폴리아미드섬유 코오드(10)의 축선에 대하여 예각쪽에서 측정하여 31.3°∼39.3°로 한 것을 특징으로 하는 승용차용 공기 레이디얼 타이어.

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