KR940005866B1

KR940005866B1 - 중하중용 공기 래디얼 타이어

Info

Publication number: KR940005866B1
Application number: KR1019880013879A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마구찌; 시게히또 기시나미; 히로시 우에다; 후미오 밤바
Original assignee: 가부시끼가이샤 브리지스톤; 이에이리 아끼라
Priority date: 1987-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1994-06-24
Also published as: KR890006422A; US5056575A; US5433257A

Abstract

내용 없음.

Description

중하중용 공기 래디얼 타이어

제 1 도는 종래 타이어의 부분 단면도.

제 2 도는 비드(bead) 내구성의 시험 결과를 나타내는 그래프.

제 3 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 1 실시예의 부분 단면도.

제 4 도 및 제 5 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 2 실시예 및 제 3 실시예의 부분 단면도.

제 6 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 4 실시예의 부분 단면도.

제 7 도는 비교되는 타이어의 주요부의 단면도.

제 8 도는 비드부의 외면에 만들어진 오목부(bent) 또는 블록부의 동작을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중하중용 공기 래디얼 타이어(heavy duty pneumatic radial tire)

2 : 비드 코어(bead core) 5 : 카커스(carcass)

5a : 메인 카커스 본체 5b : 턴업부(turnup portion)

Ao,6, Bo,7 : 고무 스토크(rubber stock) 9 : 체이퍼(chafer)

11 : 중하중용 공기 래디얼 타이어 12, 54 : 비드 코어

14 : 카커스 플라이(carcass ply) 16, 53 : 턴업부

51 : 카커스 본체 52 : 체이퍼

본 발명은 트럭 및 버스용의 중하중용 공기 래디얼 타이어에 관한 것으로, 상세하게는 중하중 하에서 장거리를 고속으로 연속 주행하는 중하중용 공기 래디얼 타이어의 비드부에 있어서의 내구성의 향상에 관한 것이다.

통상, 트럭, 버스 등에 장착된 중하중용 공기 래디얼 타이어가 중하중 하에서 장거리를 고속으로 주행할 때 비드 파손이 발생한다. 이러한 비드 파손은 카커스 플라이(carcass ply)의 턴업 말단부와 그를 에워싸는 고무 사이에서 크랙을 발생하여 성장시킴으로써 분리 파손을 초래한다.

중하중용 공기 래디얼 타이어의 카커스 플라이에 스틸 코드가 사용될때, 중하중 하의 주행중에 비드부의 변형으로 인한 턴업 말단부에서의 응력 집중에 의해, 그리고 턴업 말단부에서의 고무 온도 상승으로 인한 스틸 코드와 고무간의 부착력 감소에 의해, 카커스 플라이의 턴업 말단부에서 크랙이 발생한다.

종래, 제 1 도에 도시한 바와 같은 타이어의 비드부가 이 비드 부위의 변형 억제와 카커스 플라이의 턴업 말단부에서의 열형성(heat build-up)의 감소를 동시에 확립하기 위해 제안되어 왔다. 제 1 도에서, 도면 번호 1은 트럭, 버스 등에 사용되는 중하중용 공기 래디얼 타이어를 나타낸다. 타이어(1)는 비드 코어(2)를 갖는 비드부(3)와 고무를 입힌 스틸 와이어 코드들을 포함하는 메인 카커스 본체(5a)로 구성된 카커스(5)를 가지며, 상기 스틸 와이어 코드들은 타이어의 반경 방향 평면내에서 비드 코어(2)들 사이에서 실질적으로 신장하여 내측으로 부터 외측까지 비드 코어(2) 둘레에 감기어 턴업부(5b)를 형성한다. 카커스(5)의 메인 카카스 본체(5a)와 턴업부(5b) 사이에, 고탄성 계수를 가지며 중하중 하에서 비드부(3)의 아래로 처지는 변형 S를 억제하기 위해 비드 코어(2)와 접촉하고 있는 삼각형 단면의 고무 스토크(Ao, 6)가 배치되고, 또한 낮은 내부 손실을 가지며 비드부(3)의 열형성을 억제하기 위해 고무 스토크(Ao)의 축선 방향 외측의 반경 방향으로 외향 신장하는 고무 스토크(Bo, 7)가 배치된다. 고무 스토크(Ao 및 Bo)는 보강재(8)를 형성한다. 도면번호 9는 체이퍼이고, 10은 측벽이다.

전술한 바와 같이, 종래 기술에서 보강재(8)를 2개의 층으로 분할함으로써 비드부(3)의 아래로 처지는 변형이 억제되고 턴업 말단부(5c) 부근에서의 열형성이 감소된다.

그렇지만, 근래의 중하중용 공기 래디얼 타이어에서, 타이어 수명은 내마모성의 향상과 재생 횟수를 증가함으로써 크게 증대되고 있고, 이에 따라 중하중 하에서 비드부(3)에서의 반복변형 횟수가 크게 증대된다. 또한, 타이어 중량과 생산비를 감소시키기 위해 타이어의 구조와 형상이 변화되므로, 비드부의 강성은 작아져서 비드부의 아래로 처지는 변형 S를 크게하고, 카커스 플라이(5)의 턴업 말단부(5c) 부근의 변형이 증대된다. 이 결과, 턴업 말단부(5c)에서 작은 크랙이 발생하여 비드부 내측을 향해 점차 성장하여 마침내 제 1 도에 도시된 것과 같이 큰 크랙파손을 발생한다.

이 점과 관련하여, 일본 특허 출원 공고 제54-564호는 카커스 플라이의 턴업부가 턴업 말단과 비드 코어간의 최소 거리에 대해 길게 형성되기 위해 굽혀짐으로써 턴업 말단과 고무 사이에서 분리 파손이 방지되고 비드의 내구성이 향상되는 것을 개시하고 있다. 상기 공보에서, 카커스 플라이 코드로서 폴리아미드 등과 같은 유기 섬유로 형성된 경량의 카커스를 특별히 사용할때 카커스 턴업부의 배치에 관해 논하고 있다.

한편, 카커스 플라이의 턴업 말단부가 카커스 플라이 그 자체로 부터 가능한 한 멀리 떨어져 분리될때 카커스 플라이와 그 턴업부 간에 중첩된 고무 스토크의 양이 턴업 말단에서의 응력 집중을 감소시키기 위해 크게될 수 있다. 그렇지만 이 경우, 고강성을 갖는 스틸 와이어가 플라이 코드로서 사용되면 스틸 고유의 문제점이 발생한다.

일반적으로, 타이어가 내부 압력하에서 팽창되면 비드부 전체가 늘어나고 이때 강성의 차이가 견고한 턴업 부위의 경계에 있는 비드부의 상부와 하부 사이에서 발생하며, 이에 따라 비드부에서의 표면 고무층의 늘어남이 턴업 말단부의 하방보다 상방에서크게 되면 표면 고무층이 오목해지기 쉽게 된다. 타이어가 하중하에서 도로를 주행하므로 카커스 플라이의 턴업부가 타이어의 반경 방향으로 점차 내향하게 되고 아울러 턴업 말단이 가까이 있는 표면 고무층이 뒤따르게 되어, 피로 파손이 반복 변형을 통해서 오목부 상방에서 마침내 발생한다. 그 결과, 오목부로 부터 크랙이 발생할 뿐 아니라 신장으로 인해 턴업의 말단부에서 분리파손이 초래된다. 따라서, 이러한 타입의 타이어에서 비드부의 내구성이 상기 파손의 공동 작용에 의해 저하된다.

그러므로, 본 발명의 1목적은 비드부의 아래로 처짐을 억제하여 변형을 감소할 수 있고, 카커스 플라이의 턴업 말단부 부근에서 고무의 크랙 성장을 억제하여 타이어 중량 및 생산비 증가를 최소화할 수 있으며, 카커스 플라이와 그 턴업부 사이에 있는 그리고 이 턴업부에 인접하게 있는 특별한 성질을 갖는 3종류의 고무를 배치함으로써, 또한 턴업부에 인접하게 있는 고무의 두께를 특정한 값으로 함으로써 비드부의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 중하중용 공기 래디얼 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 전술한 바와 같이 오목부의 발생을 방지함으로써, 비드부의 표면 고무층에서의 크랙 발생 때문에 중하중용 공기 래디얼 타이어에서 비드부의 내구성이 저하되는 원인을 제거하는 것이다.

본 발명의 제 1 측면에 따라, 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되고 턴업부를 형성하기 위해 타이어의 내측으로 부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어 각각의 둘레에 감기는 스틸 와이어 코드를 함유하는 적어도 하나의 카커스 플라이로 구성된 카커스를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 고무 A가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부 사이 및 상기 비드 코어에 인접하게 배치되고, 고무 B가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부 사이 및 상기 고무 A 상방에 배치되며, 고무 C가 비드부의 보강재로서 고무 스토크를 형성하기 위해 상기 고무 B를 따라 상기 턴업부에 인접하게 배치되며 ; 상기 고무 A는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 가지며, 상기 고무 B는 15~35kgf/㎠의 100% 계수 및 65~85의 탄성 에너지(resilience)를 가지며, 상기 고무 C는 35~60kgf/㎠의 100% 계수 및 50~65의 탄성 에너지를 가지며 ; 상기 턴업부의 말단을 지나 상기 카커스 플라이로 부터 그어진 법선 n을 따라 측정한 상기 고무 스토크의 두께 a에 대한 상기 고무 C의 두께 b의 비는 0.3~0.75의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어를 제공한다.

본 발명의 제 2 측면에 따라, 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되고 턴업부를 형성하기 위해 타이어의 내측으로 부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어 각각의 둘레에 감기는 스틸 와이어 코드를 포함하는 적어도 하나의 카커스 플라이로 구성된 카커스를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 상기 카커스의 통과선에 일단 접근하고 또 이 통과선으로 부터 멀어지는 상기 턴업부의 반전지점(reversing point)을 통과하여 상기 비드 코어로 부터 멀어지면서 신장하는 턴업 말단부가 상기 턴업부의 말단 e를 지나 상기 카커스의 상기 통과선으로 부터 그어진 법선 n과 이 법선으로 부터 타이어 단면 높이의 5%에 해당하는 거리에서 상기 비드 코어쪽으로 상기 법선 n에 평행하여 가상적으로 그어진 직선 ℓ₁사이에서 실질적으로 직선을 이루며 상기 법선에 대해 60~80°의 교차각을 이루면서 경사지는 특성(a)와, 상기 직선 ℓ₁이 상기 법선 n으로 부터 떨어진 거리와 같은 거리로써 상기 직선 ℓ₁의 맞은편에서 상기 법선 n에 평행하게끔 제 2 직선 ℓ₂를 가상적으로 긋고 이들 직선 n, ℓ₁, ℓ₂와 타이어의 기준 외면과의 교점을 각각 Pn, Pℓ₁, Pℓ₂라 할 때 상기 교점 Pn과 상기 턴업 말단간의 거리 L₁에 대한 선분 Pℓ₁~Pℓ₂와 상기 법선 n과의 교점 Pa와 상기 교점 Pn간의 거리 L₂의 비는 0.20~0.50의 범위 내에 있는 특성(b)와의 조합으로 상기 턴업부가 구성되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어를 제공한다.

본 발명의 제 3 측면에 따라, 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되고 턴업부를 형성하기 위해 타이어의 내측으로 부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어 각각의 둘레에 감기는 스틸 와이어 코드를 포함하는 적어도 하나의 카커스 플라이로 구성된 카커스를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 상기 카커스의 통과선에 일단 접근하고 또 이 통과선으로 부터 멀어지는 상기 턴업부의 반전지점을 통과하여 상기 비드코어로 부터 멀어지면서 신장하는 턴업 말단부가 상기 턴업부의 말단 e를 지난 상기 카커스의 상기 통과선으로 부터 그어진 법선 n과 이 법선으로 부터 타이어의 단면 높이의 5%에 해당하는 거리에서 상기 비드코어쪽으로 상기 법선 n에 평행하게 가상적으로 그어진 직선 ℓ₁사이에서 실질적으로 직선을 이루며 상기 법선에 대해 60~80°의 교차각을 이루면서 경사지는 특성(a)와, 상기 직선 ℓ₁이 상기 법선 n으로 부터 떨어진 거리와 같은 거리로써 상기 직선 ℓ₁의 맞은 편에서 상기 법선 n에 평행하게끔 제 2 직선을 가상적으로 긋고 이들 직선 n, ℓ₁, ℓ₂와 타이어의 기준 외면과의 교점을 각각 Pn, Pℓ₁, Pℓ₂라 할때 상기 교점 Pn과 상기 턴업 말단 e간의 거리 L₁에 대한 선분 Pℓ₁~ Pℓ₂와 상기 법선 n과의 교점 Pa와 상기 교점 Pn간의 거리 L₂의 비는 0.20~0.50의 범위내에 있으며 ; 고무 A가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부 사이 및 상기 비드 코어에 인접하게 배치되고, 고무 B가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부 사이 및 상기 고무 A 상방에 배치되며, 고무 C 비드부의 보강재로서 고무 스토크를 형성하기 위해 상기 고무 B를 따라 상기 턴업부에 인접하게 배치되며 ; 상기 고무 A는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 가지며, 상기 고무 B는 15~35kgf/㎠의 100% 계수 및 65~85의 탄성 에너지를 가지며, 상기 고무 C는 35~60kgf/㎠의 100% 계수 및 50~65의 탄성 에너지를 가지며 ; 상기 턴업부의 말단을 지나 상기 카커스 플라이로 부터 그어진 법선 n을 따라 측정한 상기 고무 스토크의 두께 a에 대한 상기 고무 C의 두께 b는 0.3~0.75의 범위내에 있는 특성(b)와의 조합으로 상기 턴업부가 구성되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명자들은 턴업부(5b)의 말단(5c)에서의 크랙발생 과정, 크랙성장과 비드 필러(bead filler)의 고무 특성과의 관계, 타이어의 다양한 부위에서의 강성의 균형 등에 관해 많은 연구를 해왔다.

그 결과, 제 1 도에 도시한 바와 같이, 크랙은 턴업 말단(5c) 부근에서 발생하며 타이어 내부에서 카커스 플라이(5a)를 향해 T방향으로 성장하여 고무 Bo(7)를 2개의 부분으로 분할하면서 카커스 플라이(5a) 또는 고무 Ao(6)에 도달하고 마침내 고무 Ao와 고무 Bo간의 경계를 따라 비드 코어(2)를 향해 U방향으로 진행한다는 것이 확인되었다. 특히, 크랙 성장 과정에서, 크랙은 턴업 말단(5c)의 카커스(5)의 스틸코드용 피막고무 내부에서 발생하여 점차 성장한다. 크랙이 고무 Bo에 도달할때 크랙 성장은 빨라진다. 이것은 종래 고무 Bo가 비드부(3)의 열형성을 감소시키기 위해 낮은 내부 손실을 갖는 고무재로 구성되어 카커스(5)용 피막 고무와 비교해 볼 때 크랙 성장에 대한 저항이 약하기 때문이다.

이 점과 관련하여 본 발명자들은 턴 업부의 말단(5c)으로 부터 고무 Bo를 분리함으로써 크랙 성장이 억제될 수 있다는 것을 발견했다.

한편, 비드부(3)는 타이어 중량의 감소와 함께 얇아지며 이에 따라 온도 상승이 유리하게도 작게 되는 경향을 갖는다. 그렇지만, 비드부(3) 전체의 강성은 저하되어 비드부(3)의 아래로 처짐을 다소 증가시켜 턴업부의 말단(5c)에 인접한 주변 고무의 변형이 증가되어 크랙 성장에 대한 저항이 저하된다. 따라서, 비드의 내구성을 향상시키기 위해 열형성을 감소시키는 수단을 쓰지 않고 턴업 말단(5c)을 둘러싸는 고무의 변형을 감소시키고 크랙 성장에 대한 저항을 향상시키는 것이 필요함을 알았다.

전술한 사실들을 고려하여, 본 발명자들은 다양한 연구를 한 결과 본 발명의 제 1 측면에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어를 발명하게 되었다. 즉, 각각이 특별한 성질을 갖는 3개의 고무 A, B 및 C로 구성된 고무 스토크가 카커스 플라이와 그 턴업부와의 사이에 배치되며 고무 스토크의 두께 a에 대한 고무 C의 두께 b의 비가 0.3~0.75의 범위 내에 있다.

여기서 사용된 "100% 계수"란 용어는 일본 공업 표준(JIS) K 6301의 방법에 따른 주어진 조건하에서 주어진 고무 샘플의 신장률이 100%인 때의 탄성 계수를 의미한다. 또한, 여기서 사용된 "탄성 에너지(resilience)"란 용어는 도오꾜 세이끼 가부시끼가이샤에 의해 제조된 던롭 트립소미터(Dunlop tripsometer)에 의해 실온에서 측정된 반발 탄성 에너지의 지표값을 의미한다. 지표값이 클수록 충격시의 내부 손실이 더 작아지게 되어 소위 말하는 낮은 내부 손실이라 칭해지고, 지표값이 작을수록 내부 손실이 더 커지게 되어 소위 말하는 높은 내부 손실이라 칭해진다.

본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어에서, 카커스 플라이로 부터 카커스 플라이의 턴업 말단을 통과하도록 그어진 법선 n을 따라 측정된, 고무 스토크의 두께 a에 대한 고무 C의 두께 b의 비는 0.3~0.75, 바람직하게는 0.4~0.65의 범위 내에 있다. 이 두께비 b/a가 0.3보다 작을때 본 발명의 효과는 불충분하고, 반면에 상기 두께비가 0.75를 초과할때 비드부의 온도가 상승하여 비드의 내구성을 저하시킨다.

제 2 도는 시험 타이어를 제 3 도에 도시한 것과 동일한 것으로 하여 두께비 b/a를 변화시킬때 중하중용 래디얼 타이어의 비드 내구성의 시험 결과를 나타내고 있다. 제 2 도에서 내부 압력 7.25kg/㎠, 하중 5,700kg 하에서 시속 60Km의 속도로 타이어가 주행할때 고장 발생때 까지의 주행 거리(Km)가 도시되어 있다. 제 2 도에서 알 수 있는 바와 같이, 두께비는 0.3~0.75의 범위 내에 있음이 소망스럽다.

본 발명에 따른 고무 스토크에서, 고무 A는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 가짐이 필요하다. 100% 계수가 60kgf/㎠보다 작을때 하중하에 있는 비드부의 외측 방향 처짐이 변형이 너무 크게 되고 카커스의 턴업말단부를 둘러싸는 고무의 변형이 증대한다.

아울러, 고무 B는 15~35kgf/㎠의 100% 계수를 가짐이 필요하다. 100% 계수가 15kgf/㎠보다 작거나 또는 35kgf/㎠보다 클때 비드부에서의 강성의 균형이 저하되어 카커스의 턴업 말단부를 둘러싸는 변형이 증대한다. 한편, 고무 B의 탄성 에너지가 65~85의 범위로 한정되는 이유는, 탄성 에너지가 65보다 작을때 비드부의 열형성이 감소되는 효과가 진전되지 않고, 반면 탄성 에너지가 85를 초과할때 크랙 성장에 대한 저항이 매우 낮아지기 때문이다.

또한, 고무 C는 35~60kgf/㎠ 100% 계수를 가짐이 필요하다. 100% 계수가 35kgf/㎠ 보다 작을때 턴업 말단부에서의 변형을 억제하는 효과는 상실되며, 100% 계수가 60kgf/㎠를 초과할때 동일 변형에서의 크랙 성장에 대한 저항이 낮아진다. 한편, 고무 C의 탄성 에너지가 50~65의 범위로 한정되는 이유는, 탄성 에너지가 50보다 작을때 턴업 말단부의 온도 상승에 따른 불이익이 초래되고, 탄성 에너지가 65를 초과할때 크랙 성장에 대한 저항의 저하로 인해 턴업 말단부에서의 크랙 성장을 억제하는 효과가 진전될 수 없기 때문이다. 따라서, 고무 C는 고무 B와 비교하여 볼 때 탄성 계수 및 내부 손실이 높다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 측면에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어에서, 높은 탄성계수 및 내부 손실을 갖는 고무 C가 턴업 말단 근방에서 카커스 플라이와 그의 턴업부 사이에서 주어진 두께로 배치되어 크랙 성장에 대한 저항이 비교적 약한 고무 B를 턴업 말단부로 부터 분리시킴으로써, 크랙이 턴업 말단부 근방에서 발생할 경우라도 크랙 성장이 크게 억제된다. 한편, 높은 탄성계수를 갖는 고무 A가 카커스 플라이와 비드 코어에 인접하게 배치되고, 또한 낮은 내부 손실을 갖는 고무 B가 카커스 플라이와 그 턴업부에 인접하게 배치됨으로써 비드부의 아래로 처짐이 억제되고 턴업 말단부에 인접한 변형의 발생이 크게 감소되어 열형성이 억제된다. 따라서, 크랙의 발생과 성장이 상당히 감소된다.

이어, 본 발명의 제 2 측면에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어를 제 6 도를 참조하여 설명하겠다. 제 6 도에서 도면 번호 51은 카커스 본체, 52는 체이퍼, 53은 턴업부, 그리고 54는 비드 코어이다.

카커스 본체(51)는, 체이퍼(52)와 함께 비드부용 보강재로서 턴업부(53)을 형성토록 하기 위해 타이어 내측으로 부터 타이어 외측을 향해 비드 코어(54) 둘레를 감으며 타이어의 반경 방향 평면내에 배치된 스틸 와이어 코드를 포함하는 적어도 하나의 카커스 플라이로 구성된다.

본 발명에 따라, 턴업부(53)는 체이퍼(52)와 함께 비드 코어(54)로 부터 멀어지고 체이퍼(52)의 말단을 지나 신장한다. 이 경우, 턴업부(53)는 카커스 본체(51)의 통과선에 일단 접근하고 또 이 통과선으로 부터 멀어지는 반전 지점을 통과한다.

아울러, 턴업 말단부는, 턴업부의 말단 e를 지나 카커스 본체(51)의 통과선으로 부터 그어진 법선 n과 이 법선으로 부터 타이어 단면 높이의 5%에 해당하는 거리에서 비드 코어쪽으로 법선 n에 평행하게 가상적으로 그어진 직선 ℓ₁사이에서 실질적으로 직선을 이루며 상기 법선과 60~80°의 교차각을 이루면서 경사진다.

위에서 사용한 "타이어 단면 높이"란 용어는 관례에 따라 비트 베이스 라인으로부터 측정한 카커스 본체(51)의 통과선에 최대거리를 말한다.

이러한 비드부에서, 제 1 직선 ℓ₁의 법선 n으로부터 떨어진 거리와 같은 거리로써 직선 ℓ₁의 맞은 편에서 법선 n에 평행하게끔 제 2 직선을 가상적으로 긋고 이들 직선 n, ℓ₁, ℓ₂와 타이어의 기준 외면과의 교점을 각각 Pn, Pℓ₁, Pℓ₂라 할때, 교점 Pn과 턴업 말단 e간의 거리 L₁에 대한 선분 Pℓ₁~Pℓ₂와 법선 n과의 교점 Pa와 교점 Pn간 거리 L₂의 비는 0.20~0.50의 범위 내에 있도록 제한된다.

본 발명의 제 3 측면에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어에서, 본 발명의 제 1 측면에서 기술한 고무 스토크의 정의는 본 발명의 제 2 측면에 따른 타이어에 적용된다. 즉, 본 발명의 제 1 측면에서와 같이 3개의 고무, A, B 및 C로 구성된 동일한 고무 스토크가 본 발명의 제 2 측면에 따른 타이어에서 카커스 본체와 그 턴업부 사이에 배치된다.

일반적으로, 주 변형은 중하중 하에서 주행 중일때 대체적으로 타이어의 반경 방향으로 카커스 플라이(1)의 턴업부(1)에서, 특히 턴업 말단 e에서 반복하여 발생한다는 것이 제 1 도에 도시된 종래 타이어 유한 요소법(finite element method)으로 확인되었다.

전술한 바와 같이, 스틸 와이터 코드가 카커스 플라이에 유기 섬유 코드를 사용하는 일본 특허 출원 공고 제54-564호에 기술된 경우와 다른 카커스 플라이에 사용될때 주 변형 발생은 문제가 된다.

본 발명자들은 스틸 와이어 코드를 포함하고 있는 카커스 플라이의 턴업 말단에서의 플라이 방향과 변형과의 관계를 수개의 타이어 모델을 가지고 분석한바, 턴업 말단부가 변형 발생을 감소시키기 위해 법선 n에 대해 60~80°교차각, 바람직하게는 65~75°의 교차각에서 반전 지점으로부터 신장되는 것이 좋다는 사실을 알았다.

교차각 θ가 80°보다 클때, 변형 감소 효과는 불충분하며, 따라서 비드 내구성의 향상이 그다지 진전되지 못하고, 반면 교차각 θ가 60°보다 작을때 턴업 말단 e로부터 비드부의 외면에 이르는 외측 고무층의 두께가 더 얇아지고 크랙 발생이 초래되는 염려가 생긴다.

턴업부(53)의 말단이 카커스 본체(51)로부터 이격될때 카커스 본체(51)와 그 턴업 말단 e간의 법선 방향으로의 거리 즉, 제 6 도에 도시된 고무 스토크의 두께 a는 비드 코어(54)의 최대 폭 W보다 적어도 더 크게 만들어 간다. 한편, 타이어 중량의 감소와 비드부에서의 열변형 억제를 위한 관점에서 가능한 한 비드부를 슬립형으로 만드는 것이 요망되며, 따라서 카커스 본체(51)로부터 타이어 외면까지의 거리가 두껍게 될 수 없다. 반면에, 종래 타이어에서 거리 a는 제 1 도에 도시된 바와 같이 비드 코어의 최대폭 W보다 더 협소하게 만들어질 수 있고, 따라서 상당히 두꺼운 외부 고무층이 턴업 말단 e 외측에 사용될 수 있다.

예컨대, 제 1 도에 도시된 바와 같은 1000 R 20 타이어 사이즈를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어의 종래의 비드 구조에서, 턴업 말단 e 외측의 고무층은 약 8~12mm의 두께를 갖는 반면, 본 발명에 따른 고무층의 두께는 약 4~6mm로 감소된다. 따라서, 오목부의 발생과 그에 수반되는 크랙으로 인한 내구성 저하는 턴업부의 배치를 단순히 역전시킴으로써 초래된다. 이러한 문제를 유리하게 극복하기 위해, 제 6 도에 도시된 L₂/L₁비를 0.2~0.5의 범위로 한정하는 것이 필요하다.

즉, 제 1 도에 도시된 바와 같은 비드부에서 교점 Pa에 인접하여 발생된 오목부는 0.5mm보다 크지 않으며, 제 7 도에 도시된 비교예에서 오목부는 0.5mm에서 2.0mm까지 신장되어 발생될 수 있다. 본 발명에서는, 주형내에서 모올딩 중에 오목부를 블록부로 형성하는 부위를 사전에 만듦으로써 불이 익한 오목부의 발생을 피하려고 하였다. 제 8 도는 턴업 말단부가 카커스 본체(51)로부터 분리되어 있는 본 발명에 따른 타이어에서 L₁이 5.0mm일 때 L₂의 값과 오목부량과의 실험적인 관계를 나타낸다. 이 경우, 오목부량이 0.5mm 내지 -0.5mm의 범위내에 있고 이로부터 비 L₁/L₂이 0.2~0.5의 범위내에서 적당하다고 칭해질때 외관이 좋다. 비 L₁/L₂가 0.2보아 작을때 오목부의 발생은 방지될 수 없으며 비 L₁/L₂가 0.5를 초과할때 오목부를 명확히 형성할 부위가 바람직하지 않게 블록부로 만들어진다.

하기의 예가 본 발명을 제한함이 없이 본 발명의 예시로서 제공된다.

[예 1]

제 3 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 1 실시예를 나타낸다.

제 3 도에서, 도면 번호 11은 10.00 R 20의 타이어 사이즈를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어이다. 이 타이어(11)는, 각각이 그 기저부에서 링모양의 비드 코어(12)를 갖는 1쌍의 비드부(13) 및, 각각이 비드 코어들(12) 사이에서 신장하며 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되어 있는 고무를 입힌 스틸 와이어 코드를 포함하는 1개의 카커스 플라이(14)로 구성된 카커스(15)를 갖는다. 카커스 플라이(14)의 양단(14a) 각각은 턴업부(16)를 형성하기 위해 타이어의 내측으로부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어(12) 둘레에 감긴다.

아울러, 고무 스토크는 카커스 플라이(14)와 그 턴업부(16) 사이에 배치되며, 카커스 플라이(14)와 비드 코어(12)에 인접하여 단면이 삼각형 형상인 고무 A(21)와, 고무 A의 외면(21a), 카커스 플라이(14), 그리고 턴업부(16)에 인접하여 단면이 대략 장방형 형상인 고무 B(22)와 고무 B 및 턴업부(16)에 인접하고 턴업부(16)의 말단(16a)을 덮는고무 C(23)로 구성된다.

고무 A는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 갖는 고계수 고무이고, 고무 B는 15~35kgf/㎠의 100% 계수 및 65~85의 탄성 에너지를 갖는 저계수, 작은 내부 손실, 낮은 열형성의 고무이며, 고무 C는 35~60kgf/㎠의 100% 계수 및 50~65의 탄성 에너지를 갖는 고계수 및 비교적 낮은 내부 손실이 고무이다.

턴업부(16)의 말단(16a)로부터 비드 코어(12)의 중심(12a)까지의 높이 H_E는 70mm이고, 고무 A의 반경 외측 방향 말단(21b)으로부터 비드코어(12)의 중심(12a)까지의 높이 H₂₁는 60mm이며, 고무 B의 반경 외측 방향 말단(22a)으로부터 비드 코어(12)의 중심(12a)까지의 높이 H₂₂는 120mm이다.

또한, 카커스 플라이(14)로부터 턴업부(16)의 말단(16a)을 지나 그어진 법선 n을 따라 측정한 고무 스토크의 두께 a는 9.0mm이고, 고무 C의 두께 b는 4.5mm, 이들에 대한 비 b/a는 0.50이다. 그리고, 턴업부(16)의 말단(16a)으로부터 고무 C의 반경 내측 방향의 말단(23a)까지의 거리 La는 20mm이고, 턴업부(16)의 말단(16a)으로부터 고무 C의 반경 외측 방향의 말단(23b)까지의 거리는 28mm이다.

도면 번호 27은 체이퍼이고, 28은 측벽부이다. 상기 이외의 구조는 트럭 및 버스용의 통상의 중하중용 공기 래디얼 타이어의 것과 동일하다.

타이어(11)가 중하중 하에서 구속으로 연속 주행할때 비드부는 변형을 반복적으로 받는다. 그렇지만, 타이어(11)에서, 고탄성 계수 및 높은 내부 손실과 크랙 성장에 대한 양호한 저항을 갖는 고무 C는 카커스 턴업부(16)의 말단(16a) 부근에서 주어진 두께로 배치되어 크랙 성장에 대한 저항이 비교적 약한 고무 B를 턴업부(16)의 말단(16a)으로부터 분리함으로써, 크랙이 턴업부(16)의 말단(16a)의 말단(16a)으로부터 분리됨으로써, 크랙이 턴업부(16)의 말단(16a) 가까이서 발생디는 경우라도 크랙 성장에 대한 양호한 저항을 갖는 고무 C에 의해 크랙 성장이 크게 억제된다.

한편, 고탄성 계수를 갖는 고무 A와 낮은 내부 손실 및 열형성을 갖는 고무 B가 비드부(13)내에 배치되어 비드부(13)의 아래로의 처짐이 억제되고, 턴업부(16)의 말단(16a) 가까운 곳에서의 변형 발생이 감소되어 열형성이 억제된다. 따라서, 턴업부(16)의 말단(16a) 가까운 곳에서의 크랙 발생이 크게 감소되고 이러한 크랙의 성장이 비드부(13)내에서의 거의 초래치 않게 되어 비드의 내구성이 크게 향상된다.

[예 2]

제 4 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 2 실시예를 나타내는 것으로서, 제 3 도의 타이어의 변형예이다.

제 1 실시예에서, 고무 C는 반경 방향으로 외향 신장하기 위해 고무 B와 턴업 말단(16a) 부근의 턴업부(16) 사이에서 고무 B의 외측에 배치된다. 한편, 제 2 실시예의 타이어(31)에서, 고무는 턴업부(16)의 말단(16a)을 덮기 위해 고무 B와 턴업부(16) 사이에서 고무 B의 외측에 또한 턴업부(16)의 외측에 배치되고, 고무 B의 일부(22')가 고무 C의 일부가 체이퍼(27)의 일부를 덮기 위해 턴업부(16)의 외측에 배치된다. 상기 이외의 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하다.

[예 3]

제 5 도는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 3 실시에를 나타내는 것으로, 제 3 도의 타이어의 또다른 변형예이다.

제 3 실시예에서의 타이어(41)의 구조는, 단면이 아크형인 고무 C가 고무 B와 턴업부(16) 사이에서 고무 B의 외측에서 턴업 말단(16a) 부근에서만 배치되는 점과 각각 섬유 코오드들을 포함하는 2개의 보강층(42)이 카커스 플라이(15)와 그 턴업부(16) 및 체이퍼(27)를 덮기 위해 배치되는 점을 제외하고는 제 3 도의 제 1 실시예에서의 것과 동일하다.

[예 4]

제 6 도는 10.00 R 20의 타이어 사이즈를 갖는 본 발명에 따른 중하중용 공기 래디얼 타이어의 제 4 실시예를 나타낸다.

카커스 본체(51)는, 메탈 코드들을 포함하며 턴업부(53)를 형성하기 위해 내측으로부터 외측을 향하여 비드 코어(54) 둘레를 감는 한개의 카커스 플라이로 구성된다. 이 경우, 턴업부(53)는 카커스 본체(51)에 가장 가까이 접근하기 위해 비드 코어(54)에 인접한 위치로부터 반경 방향으로 외향 신장하도록 배치되며 이어, 카커스 본체(51)로부터 멀어지도록 반경 방향과 축선 방향으로 외향 신장하며 턴업 말단 e에서 카커스 본체(51)로부터 가장 멀리 떨어진다.

이 실시예에서, 카커스 본체(51)와 그 턴업부(53)간의 거리는 가장 가까운 시점에서는 10mm가 되도록 설정되고 턴업 말단 e에서는 15mm가 되도록 설정된다. 법선에 대한 턴업 말단부의 교차각 θ는 70°이며, 턴업 말단 e로부터 타이어의 외면까지의 거리 L₁은 6mm이다. 또한, 비드 코어(54)의 최대폭 W는 12mm이고, 타이어 단면 높이는 268mm, 점 Pa와 Pn간의 거리 ℓ₂는 1.7mm이다.

그리고, 턴업부의 높이 E는 70mm, 체이퍼의 외측 턴업부의 높이 F는 55mm이고, 체이퍼의 내측 턴업부의 높이 G는 38mm이다. 카커스 플라이내의 코드들의 경사각은 원주 방향에 대해 90℃이며, 체이퍼 내의 코드들의 경사각은 원주 방향에 대해 30°이다.

a/D가 1.2~1.7일때, E는 타이어 단면 높이의 20~40%가 되고, F는 E의 70~90%, G는 0에서 E 사이의 범위에 있으며, 체이퍼의 코드 각은 원주 방향에 대해 25~60°가 되는 것이 소망스럽다.

[예 5]

제 5 실시예로서, 다음 3개의 고무 A, B 및 C로 구성되는 고무 스토크가 제 6 도에 도시된 중하중용 공기 래디얼 타이어의 비드 부이에서 카커스 본체(51)와 그 턴업부(53) 사이에 배치된다. 이 경우, 고무 A는 65kgf/㎠의 100% 계수를 가지며, 고무 B는 25kgf/㎠의 100% 계수 및 72의 탄성 에너지를 가지며, 고무 C는 42kgf/㎠의 100% 계수 및 60의 탄성 에너지를 갖는다.

턴업 말단 e에서 고무 스토크의 두께 a는 15.0mm이고, 고무 C의 두께 b는 7.0mm이며, 이들 비 b/a는 0.47이다. 또한, 고무 A의 상단까지의 높이는 60mm, 고무 B의 상단까지의 높이는 120mm, 그리고 턴업 말단 e로부터 고무 C의 하단까지의 거리는 20mm, 고무 C의 상단까지의 거리는 28mm이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 측면에서, 각각이 특별한 성질을 갖는 3개의 고무 A, B 및 C로 구성되는 고무 스토크는 카커스 플라이와 그 턴업부 사이에 배치되고 고무 C의 두께는 주어진 값에 한정됨으로써, 비드 부위의 아래로 처짐이 억제되어 변형을 감소시킬 수 있고 아울러 턴업 말단부 부근에서 고무의 크랙 성장이 억제되어 타이어 중량과 생산비의 증대를 최소화하면서 비드의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 측면에서, 턴업 말단에 가까운 타이어의 외면에서 오목부의 발생이 방지되어 타이어의 외관이 고양될 수 있고, 턴업 말단에서의 분리파손의 발생을 방지할 수 있으며, 아울러 타이어 중량의 감소 및 비드 내구성의 향상이 실현될 수 있다. 본 벌명의 제 3 측면에서, 카커스 플라이의 턴업 말단부에서의 고무내의 크랙의 발생과 성장은 중하중 하에서 주행중에 억제될 수 있어서 비드 내구성의 향상을 실현할 수 있다.

Claims

턴업부(16)를 형성하기 위해 타이어의 내측으로 부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어(12)의 둘레에 감기며 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되는 스틸 와이어 코드들을 포함하는 하나 이상의 카커스 플라이(14)로 구성된 카커스(15)를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 고무 A(21)가 상기 카커스 플라이(14)와 그 턴업부(16) 사이 및 상기 비드 코어(12)에 인접하게 배치되고, 고무 B(22)가 상기 카커스 플라이(14)와 그 턴업부(16) 사이 및 상기 고무 A(21) 상방에 배치되며, 고무 C(23)가 비드부(13)의 보강재로서 고무 스토크를 형성하기 위해 상기 고무 B(22)를 따라 상기 턴업(16)에 인접하게 배치되며 ; 상기 고무 A(21)는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 가지며, 상기 고무 B(22)는 15~35kgf/㎠의 100% 계수 및 65~85의 탄성 에너지를 가지며, 상기 고무 C(23)는 35~60kgf/㎠의 100% 계수 및 50~65의 탄성 에너지를 가지며 ; 상기 턴업부(16)의 말단을 지나 상기 카커스 플라이(14)로 부터 그어진 법선 n을 따라 측정한 상기 고무 스토크의 두께 a에 대한 상기 고무 C(23)의 두께 b의 비는 0.3~0.75의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어.
턴업부(53)를 형성하기 위해 타이어의 내측으로 부터 타이어의 외측을 향해 각각의 비드 코어(45)의 둘레에 감기며 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되는 스틸 와이어 코드들을 포함하는 하나 이상의 카커스 플라이로 구성된 카커스를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 상기 카커스의 통과선에 일단 접근하고 또 이 통과선으로부터 멀어지는 상기 턴업부(53)의 반전 지점을 통과하여 상기 비드 코어로부터 멀어지면서 신장하는 턴업 말단부가 상기 턴업부(53)의 말단 e를 지나 상기 카커스의 상기 통과선으로 부터 그어진 법선 n과 이 법선으로 부터 타이어 단면 높이의 5%에 해당하는 거리에서 상기 비드 코어(54)쪽으로 상기 법선 n에 평행하여 가상적으로 그어진 직선 ℓ₁사이에서 실질적으로 직선을 이루며 상기 법선에 대해 60~80°의 교차각을 이루면서 경사지는 특성(a)와, 상기 직선 ℓ₁이 상기 법선 n으로 부터 떨어진 거리와 같은 거리로써 상기 직선 ℓ₁의 반대편에서 상기 법선 n에 평행하게끔 제 2 직선ℓ₂를 가상적으로 긋고 이들 직선 n, ℓ₁, ℓ₂와 타이어의 기준 외면과의 교점을 각각 Pn, Pℓ₁, Pℓ₂라 할 때 상기 교점 Pn과 상기 턴업 말단 e간의 거리 L₁에 대한 선분 Pℓ₁~Pℓ₂와 상기 법선 n과의 교점 Pa와 상기 교점 Pn간의 거리 L₂의 비는 0.20~0.50의 범위 내에 있는 특성(b)와의 조합으로 상기 턴업부(53)가 구성되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어.
턴업부(53)를 형성하기 위해 타이어의 내측으로부터 타이어의 외측을 향해 비드 코어(54)의 둘레에 감기며 실질적으로 타이어의 반경 방향 평면에 배치되는 스틸 와이어 코드를 포함하는 하나 이상의 카커스 플라이로 구성된 카커스를 갖는 중하중용 공기 래디얼 타이어에 있어서, 상기 카커스의 통과선에 일단 접근한 후에 이반되는 상기 턴업부(53)의 반전 지점을 통과하여 상기 비트 코어(54)로부터 멀어지면서 신장하는 턴업 말단부가, 상기 턴업부의 말단 e를 지나며 상기 카커스의 상기 통과선으로부터 그어진 법선 n과 이 법선으로부터 상기 비드 코어(54)쪽으로 타이어의 단면 높이의 5%에 해당하는 거리에서 상기 법선 n에 평행하게 가상적으로 그어진 ℓ₁사이에서 실질적으로 직선을 이루며 상기 법선에 대해 60~80°의 교차각을 이루면서 경사지는 특성(a)와, 상기 직선ℓ₁이 상기 법선 n으로부터 떨어진 거리와 같은 거리로써 상기 직선ℓ₁의 반대편에서 상기 법선 n에 평행하게끔 제 2 직선을 ℓ₂를 가상적으로 긋고 이들 직선 n, ℓ₁, ℓ₂와 타이어의 기준 외면과의 교점을 각각 Pn, Pℓ₁, Pℓ₂라 할때 상기 교점 Pn과 상기 턴업 말단 e간의 거리 L₁에 대한 선분 Pℓ₁~Pℓ₂와 상기 법선 n과의 교점 Pa와 상기 교점 Pn간의거리 L₂의 비가 0.20~0.50의 범위내에 있으며 ; 고무 A가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부(53) 사이 및 상기 비드 코어에(54) 인접하게 배치되고, 고무 B가 상기 카커스 플라이와 그 턴업부(53) 사이 및 상기 고무 A 상방에 배치되며, 고무 C가 비드부의 보강재로서 고무 스토크를 형성하기 위해 상기 고무 B를 따라 상기 턴업부(53)에 인접하게 배치되며 ; 상기 고무 A는 60kgf/㎠ 이상의 100% 계수를 가지며, 상기 고무 B는 15~35kgf/㎠의 100% 계수 및 65~85의 탄성 에너지를 가지며, 상기 고무 C는 35~60kgf/㎠의 100% 계수 및 50~65의 탄성 에너지를 가지며 ; 상기 턴업부(53)의 말단을 지나 상기 카커스 플라이로 부터 그어진 법선 n을 따라 측정한 상기 고무 스토크의 두께 a에 대한 상기 고무 C의 두께 b의 비가 0.3~0.75의 범위내에 있는 특성(b)와의 조합으로 상기 턴업부(53)가 구성되는 것을 특징으로 하는 중하중용 공기 래디얼 타이어.