KR930008993B1 - 공기주입 레이디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기주입 레이디얼 타이어

제 1 도는 본 발명의 실시예로된 공기주입 레이디얼 타이어를 표시한 단면 설명도.

제 2 도 (a) 내지 (c)는 각각 본 발명 타이어의 벨트층 보강코오드에 사용되는 스틸코오드와 구조예를 표시한 단면 설명도.

제 3 도 (a) 내지 (c)는 각각 종래의 타이어의 벨트층의 보강코오드에 사용되고 있는 스틸코오드의 구조예를 표시한 단면 설명도.

제 4 도는 코오드의 k와 인발력 보유율과의 관계를 표시한 그래프.

제 5 도는 코오드의 K와 인발강도와의 관계를 표시한 그래프.

제 6 도 및 7 도는 점대칭 및 비대칭의 예를 도시하는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코어필라멘트 2 : 주변필라멘트

40 : 카커스층 50 : 벨트층

a : 벨트층의 보강코오드

[산업상의 이용분야]

본 발명은 공기주입 레이디얼 타이어에 관한 것으로 주로 내구성이 요구되는 승용차용 타이어에 이용되는 것이다.

[종래의 기술]

종래로 부터 벨트층의 보강코오드로서 스틸코오드를 사용한 공기주입 레이디얼 타이어에 있어서는 트레드부에 생긴 절단 상처로 부터의 수분의 침입에 의하여 상기 스틸코오드와 부식이 진행되어 이에 따라서 스틸코오드와 고무와의 사이의 접착력이 저하되어 벨트층의 박리를 초래케 하는 고장이 발생되었었다.

이 박리고장을 방지하기 위하여 여러가지의 연구가 이루어지고 있다. 이 박리고장 방지대책으로서 예컨대 일본 특개소 56-43008호 공보, 특개소 57-43866호 공보, 미국특허 제 4,399,853호 명세서등은 이른바 개방형 스틸코오드를 사용함으로써 상기 스틸코오드를 구성하는 각 필라멘트(소선이라고도함)간에 코오드고무의 침투를 높여 절단 상처로 부터의 수분의 침입을 방지하는 것을 도모하고 있다.

그러나 이런 종류의 스틸코오드는 저하중의 신장이 커서 압연, 절단, 성형, 가황의 각 공정에서 코오드가 장력을 받을 경우 용이하게 치수가 변화되어 치수정밀도가 악화된다. 예컨대 압연공정(복수개의 스틸코오드를 소정간격으로 나란히하여 미가황고무로 그 상하를 덮어 일체화하는 공정)에서는 스틸코오드를 정연하게 배열시킬 목적으로 스틸 코오드에 코오드 1개당 약 1kg 내지 3kg의 장력을 준다. 상기한 「이런 종류의 스틸코오드」에서는 이 정도의 장력으로 코오드 길이방향으로 용이하게 변형하기 때문에, 감기장력이 스틸코오드에서 마다 변동하게 됨으로써 압연물의 길이, 폭, 두께가 변동하여 치수정밀도가 악화된다.

또 예컨대 절단공정(상기 압연곡판을 소정의 길이, 폭으로 절단하여 연속체에 중첩 접합시키는 공정)에서는 압연체의 컨베이어 상으로의 이동 및 감기을 위해서 압연체에 장력이 가하여 진다. 이때 장력에 의해 압연체가 변형하고, 이에 의해 절단시의 길이, 폭, 두께가 변동하게 되어 치수정밀도가 악화된다.

또 예를들어 성형공정(미가황고무와 스틸코오드와의 복합물을 소정의 조합 및 치수로 일체화시키는 공정)에서는 치수는 최종제품의 치수와는 다르고, 최종 제품의 치수는 가황공정에서의 모울드(型)에 의해 결정된다. 즉 모울드 중에서 미가황고무의 유동이 발생하나 이때 스틸코오드가 변형하기 쉬우면 고무의 유동과 동시에 스틸코오드가 흐르게 되어 골조인 스틸코오드의 배열이 흐트러져서 치수정밀도가 나빠진다.

상술한 바와같이 상기 「이런 종류의 스틸코오드」에서는 각종 원인에 의하여 치수 정밀도가 악화되므로 타이어의 균일성은 통상의 스틸코오드를 사용한 경우와 비교하여 바람직하지 못하게 된다.

더우기 각 공정에서 코오드에 장력이 주어지면 소선간의 틈새가 닫혀버려 코오드 중앙부에 고무가 침투되지 않는 경우가 있어 타이어의 내구성을 향상시킨다고 하는 목적을 달성할 수가 없다.

또다른 대책으로서 일본 특개소 57-193253호 공보에 표시된 바와같이 2개의 코어필라멘트에 2개의 주변필라멘트를 감은 2+2 타입의 스틸코오드를 사용함으로써 고무의 첨투도를 높여 절단 상처로 부터의 수분의 침투를 방지하는 방법도 제안되고 있다. 이런 종류의 코오드는 코오드 길이방향의 치수안정성이 양호하며 치수정밀도도 좋다.

그러나 코오드 단면형상이 불규칙하게 되기 때문에 코오드에 굴곡변형을 부여하는 경우 특정한 소선에 큰 왜곡이 작용하여 코오드의 내피로성이 저하한다는 문제가 있었다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 타이어의 균일성 및 조종성을 손상시킴 없이 내구성을 향상시킬 수 있는 공기주입 레이디얼 타이어를 제공함에 있다.

[발명의 구성]

즉 본 발명은 카커스층 및 벨트층으로 보강된 공기주입 레이디얼 타이어로서 상기 벨트층의 보강코오드를 스틸코오드로 구성하며 이 스틸코오드를 4개의 스틸필라멘트에 의하여 구성함과 동시에 서로 꼬여 합쳐진 2개의 코어필라멘트 간의 중심간거리(ℓ₁)와 이 코어필라멘트를 둘러싼 2개의 주변필라멘트 간의 중심간거리(ℓ₂)와의 비(k=ℓ₂/ℓ₁)를 1.85

k

2.60의 범위로 하고 또 코어필라멘트 및 주변 필라멘트의 꼬임피치P(mm)를 8.0

P

16.0의 범위로 한것을 특징으로 하는 공기주입 레이디얼 타이어를 그 요지로 하는 것이다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

승용차용 레이디얼 타이어는 주행중에 트레드부에 절단 상처를 받아 수분이 침투하여 스틸코오드와 고무사이의 분리가 진행하는 경우가 있다. 이런 종류의 고장을 방지하기 의하여 스틸코오드 도면에 화학처리를 한다거나 코오드 고무에 녹방지제를 배합하는등 화화적 방법이 시도되고 있다. 그러나 가장 효과적인 방법은 스틸코오드 소선간의 틈새를 고무로 메워 수분의 침입을 물리적으로 저지하는 방법이다.

상술한 바와같이 코오드의 소선간의 틈새를 고무로 메우는 방법에는 이른바 개방형 코오드를 사용하는 방법, 2+2 구조의 사용등이 생각될 수 있으나 각각 가공성, 피로성등에 문제가 있다.

승용차용 레이디얼 타이어의 벨트층은 일반적으로 2층 이상으로 되며 스틸코오드에는 인장, 압축, 굽힘, 변형이 가해진다. 스틸코오드의 피로성을 생각할 경우 변형에 대해 코오드를 구성하는 각각의 소선에 가능한한 작고 또한 균일한 왜곡이 주어지는 것이 바람직하다. 이 때문에 스틸코오드는 가능한한 콤팩트하고 또한 점대칭의 구조를 가지고 있는 것이 바람직하나 한편 고무의 침투성을 고려하면 종래의 개방형 코오드, 2+2 구조, 2×2 구조등은 소선의 기하학적 배치가 느슨하게 되거나 또는 비대칭으로 되어 버린다.

본 발명에 있어서 점대칭 및 비대칭의 의미를 제 6 도 및 제 7 도에 의거하여 설명을 한다.

점대칭이란 코오드의 단면에 있어서 코오드(1)의 중심(제 6a 도 및 제 6b 도의 C점)에 대하여 2개의 필라멘트가 대칭으로 배치되어 있는 것을 의미하며, 제 6a 도의 경우는 필라멘트(2)가 윗쪽으로 어긋나 있으므로 점대칭이 아닌 선대칭이고, 제 6b 도의 경우는 점대칭이다.

비대칭이란 코오드의 단면에 있어서 코오드(1)의 중심(제 7a 도 및 제 7b 도의 C점)이 전필라멘트의 중심(D)과 일치하지 않는 것을 의미하며, 제 7a 도의 경우는 점(C)과 점(D)이 일치하므로 점 및 선대칭이고, 제 7b 도의 경우는 점(C)과 점(D)이 일치하지 않으므로 비대칭이다.

제 3 도 (a) 내지 (c)는 종래의 스틸코오드의 구조를 표시하고 있으며 제 3a 도는 개방형 코오드, 제 3b 도는 2+2 코오드, 제 3c 도는 2×2코오드의 단면도이다. 도면에 있어서 1은 코어필라멘트, 2는 주변필라멘트를 표시하고 있으며 (A)의 개방형은 배치가 느슨하며, (B)는 선대칭, (C)는 비대칭이다.

본 발명자들은 저하중에서의 신장이 작고 구성이 가능한한 콤팩트하고 또한 고무침투가 양호한 스틸코오드를 승용차용 레이디얼 타이어의 벨트층에 사용함으로써 균일성, 조종성 및 내구성의 모든면에서 뛰어난 공기주입 레이디얼 타이어를 제작할 수 있다는 것을 발견하였다.

제 2 도 (a) 내지 (c)는 본 발명에 있어서의 스틸코오드의 단면 설명도이다. 제 2a 도에 있어서 2개의 코어필라멘트(1)는 서로 꼬여 합쳐져 코어부를 만들고 2개의 주변필라멘트(2)는 코어의 골짜기부에 위치하나 주변필라멘트(2)의 벌어진 정도는 코어필라멘트 보다도 크므로 코어로 부터 떠올라 있다.

그리고 코어필라멘트(1,1)의 중심간거리를 ℓ₁, 주변필라멘트(2,2)의 중심간거리를 ℓ₂로 하고 그 비율을 k(=ℓ₂/ℓ₁)로 하면 k는 주변필라멘트(2)가 코어필라멘트(1)로부터 떨어지는 정도를 표시하게 된다.

제 2b,c 도는 본 발명의 다른 스틸코오드와 예이며 제 2b 도는 점대칭이 아닌 선대칭의 경우, 제 2c 도는 점대칭인 경우를 도시하며 이와같은 배치구조도 가능하다.

본 발명에 있어서는 상술한 ℓ₂/ℓ₁즉 k값을 1.85

k

2.60으로 할 필요가 있다.

이것은 k가 1.85미만인 경우에는 필라멘트 간의 틈새가 너무 좁아서 고무가 침투되기 어렵게 되기 때문이며 k의 값이 2.60을 초과하면 코어필라멘트(1)와 주변 필라멘트(2)의 벌어진 정도의 차가 너무 크기 때문에 주변필라멘트(2)가 변형시에 응력 지지체로서 유효하게 작동되지 않고, 파단시에도 코어필라멘토(1)가 먼저 절단되므로 강력(强力)이 낮아지기 때문이다.

또 본 코오드에 있어서는 코어필라멘트(1)의 꼬임피치와 주변필라멘트(2)의 꼬임피치는 동일하나 이 꼬임피치 P(mm)는 다음의 범위가 아니면 안된다.

8.0

P

16.0

이것은 P가 8.0미만인 경우 꼬임형상이 불안정하게 횡과 동서에 코오드 강력이 저하되기 때문이며 P가16.0을 초과하면 내굴곡 피로성이 급격하게 저하하기 때문이다.

또 타이어의 제조공정에 코오드 소선간의 틈새에 컴파운드를 충분히 침투시키기 위하여는 컴파운드의 점도를 낮게 억제할 필요가 있으며 무우니(Mooney)점도 ML(100℃ 4분간)의 값을 다음의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

ML

75

또한 상술한 코어필라멘트(1)의 인장강도를 F₁로 하고 주변필라멘트(2)의 인장강도를 F₂로 하면 이들의 비(F₁/F₂)를 F₁/F₂=1.00∼1.30의 범위내로 설정하는 것이 바람직하다.

이것은 F₁/F₂가 1.00미만이면 코어필라멘트(1)가 먼저 파단되고 1.30을 초과하면 주변필라멘트(2)가 먼저 파단되어 밸런스가 나빠지고 강도가 저하하게 되어 바람직하지 않기 때문이다.

또한 상기 k값의 바람직한 범위는 F₁/F₂값과 관계가 있으며 F₁/F₂값이 1.00 근방인 경우 k값은 1.85 내지 2.30이 좋고, F₁/F₂값이 1.30 근방인 경우에는 1.85 내지 2.60이 좋다.

여기서 제 1 도를 참조로 본 발명의 실시예에서 이루어지는 공기주입 레이디얼 타이어의 구조를 간단하게 설명한다.

도면에 있어서 E는 본 발명의 실시예에서 이루어지는 공기주입 레이디얼 타이어로 좌우 1쌍의 비이드부(10)와, 이 비이드부(10)에 연속되는 좌우 1쌍의 측벽부(20)와, 이 측벽부(20) 사이에 위치하는 트레드부(30)로 구성되며 이 좌우 1쌍의 비이드부(10) 사이에 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도가 실질적으로 90°인 카커스층(40)이 설치되며 또한 상기 트레드부(30)에 있어서의 카커스층(40)상에 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도가 10°내지 30°에서 서로 교차하는 복수층의 벨트층(50)을 배치함으로써 구성되어 있다.

그리고 본 발명에 있어서는 특히 상기 벨트층(50)와 보강코오드(a)를 스틸코오드로 구성하고 이 스틸코오드는 4개의 스틸필라멘트에 의하여 구성됨과 동시에 서로 꼬여 합쳐진 2개의 코어필라멘트(1)사이의 중심간거리(ℓ₁)와 이 코어필라멘트(1)를 둘러싼 2개의 주변 필라멘트(2) 사이의 중심간거리(ℓ₂)와의 비(k=ℓ₂/ℓ₁)를 1.85

k

2.60의 범위로 하고 또한 코어필라멘트(1) 및 주변필라멘트(2)의 꼬임피치 p(mm)를 8.0

P

16.0의 범위로 하고 있다.

[실험예]

이하 실험예를 들어서 본 발명을 다시 구체적으로 설명한다.

ASTM D2229에 표시되어 있는 스틸코오드/고무의 접착시험법에 따라서 제작된 샘플을 20% 식염속에 1주간 침지한 후 인발시험을 하였다.

제 4 도는 그때의 인발력과 보유율(미노화률 100으로 한 비율)의 관계를 표시한 것이다.

횡축에는 상술한 k값을 취하고 여러가지의 k값의 스틸코오드를 제작하여 인발력과 보유율을 표시하였다. 또한 이 코오드의 F₁/F₂값은 1.00이다.

k값이 1.85 미만에서는 2개의 코어필라멘트와 1개와 주변필라멘트에 둘러싸인 공동이 형성되며 이 부분에 식염수가 침투하기 때문에 인발력 보유율이 낮다. 한편 k값이 1.85를 초과하면 코오드는 완전히 고무로 메워져 공동이 존재하지 않으므로 인발력 보유율은 높은 값을 표시한다.

제 5 도는 k값에 대한 인발강도(절단하중을 코오드 단면적에 제외한 값)의 변화를 표시한 것이다. 또한 이 코오드의 F₁/F₂값은 1.00이다.

k의 값이 크게됨에 따라 인발강도는 저하되어가나 특히 k가 2.60을 초과하면 코어필라멘트에 응력이 집중되어 코어필라멘트가 먼저 파단하기 때문에 절단하중이 현저하게 저하된다.

표 1는 본 발명 타이어의 내구성 및 운동성능을 표시한 것이다.

본 실험에 사용한 타이어(No.1∼No.7)의 시방은 다음과 같다.

타이어 사이즈

195/70 HR14(레이디얼 타이어)

카커스층

보강코오드는 1000d/2의 폴리에스테르코오드이며 2층배치, 타이어 둘레방향에 대한 코오드 각도 90°

벨트층

보강코오드는 스틸코오드(50mm당 40개 박아넣어점)이며, 2층 배치되어 타이어 둘레방향에 대한 코오드각도 20°로 교차

스틸코오드의 구조

표 1에 표시한대로 임.

내구성의 평가는 공기압 20kg/cm², 하중은 1타이어당 420kg, 험한 자갈길10%, 포장도로 90%(그중30%는 굴곡로)의 도로를 80,000km 주행하고 그후 타이어를 절단 해석하여 벨트절곡 상황을 비교하였다.

또 녹의 성장을 평가하기 위하여 상기 각 타이어의 트레드부의 홈바닥에 5mm

의 벨트부까지 이르는 구멍을 뚫고 주행종료후 타이어를 해석하여 구멍으로 부터의 녹의 길이(mm)를 측정하였다.

또한 코오너링파워는 내압 2.0kgf/cm², 하중 420kgf에서의 측정결과로 타이어 No.1을 100으로 한 지수로 표시하였다.

[표 1]

* 지수 : 타이어 No.1을 100으로 한 지수

표 1의 결과 스틸코오드의 파손은 1×4(0.25), 2+2(0.25)을 사용한 No.1 타이어 및 No.2 타이어(모두 비교예 타이어)에서는 소선절곡이 관찰되었다. No.7 타이어(본발명 타이어)로 k=3.0인 타이어는 코오드 파단을 일으키고 있으나 k=1.75∼2.60의 사이에서는 코오드 파손은 없다.

한편 녹의 성장은 1×4(0.25)(No.1타이어)와 본발명 코오드의 k=1.75인 것 (No.3 타이어)이 현저하였고 다른것은 양호하였다.

또 코오너링 파워는 본발명 코오드의 k=3.0(No.7타이어)인 것의 저하가 현저하였고 다른 것은 큰 차이가 없었다.

와이어와 파손, 녹의 성장, 조종안정성의 모든것을 만족시키는 타이어는 No. 4,5,6이며, 상기 스틸코오드를 사용하고 또한 k=1.85, k=2.60인 것이 양호하였다.

본 발명은 상술한 바와같이 구성되어 있으므로 다음과 같은 효과를 나타낸다. 즉,

(a) 스필코오드의 인장력 보유율 및 인장강도가 커서 벨트 코오드의 파손율을 격감시킬 수 있다.

(b) 스틸코오드의 녹의 성장이 작아 내구성이 향상된다.

(c) 코오너링 파워가 저하되지 않아 조종안정성이 손상되지 않는다.

Claims (1)

1. 카커스층 및 벨트층으로 보강된 공기주입 레이디얼 타이어로서 상기 벨트층의 보강코오드를 스틸코오드의 구성하고 이 스틸코오드는 4개의 스틸필라멘트에 의하여 구성함과 동시에 서로 꼬여 합쳐진 2개의 코어필라멘트 사이의 중심간거리(ℓ₁)와 이 코어필라멘트를 둘러싼 2개의 주변필라멘트 사이의 중심간거리(ℓ₂)와의 비(k=ℓ₂/ℓ₁)를 1.85

   

   k

   

   2.60의 범위로 하고 또한 코어필라멘트 및 주변필라멘트의 꼬임피치P(mm)를 8.0

   

   P

   

   16의 범위로 한것을 특징으로 하는 공기주입 레이디얼 타이어.

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