KR950007223Y1 - 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어

제1a, b도는 본 고안에 따른 벨트구조 평면도.

제2a, b도는 본 고안에 따른 벨트구조 평면도.

제3c도는 본 고안에 따른 또다른 벨트구조 평면도.

제3a, b도는 제3c도의 구조를 내장한 타이어 단면도.

제4a, b도는 종래 타이어의 요부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 좌경사 벨트 스트립 4 : 우경사 벨트 스트립

6 : 대폭 벨트 스트립 8 : 소폭 벨트 스트립

10 : 스틸벨트 스트립 12 : 아라미드 벨트 스트립

14 : 다른 구조의 스틸벨트 스트립 16 : 카카스(CARCASS)

18 : 트레드 19 : 타이어

20 : 스틸벨트 21 : 아라미드 벨트

A : 굵은 선 22 : 코드

본 고안은 종래 타이어의 벨트 구조를 개선한 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어에 관한 것이다.

제4도에서 타이어 부위증 타이어(19)의 과도한 떨림 및 트레드(18)의 과도한 움직임을 잡아주기 위한 벨트(20)과 (21) 부위는 타이어의 내부 중간에 위치하여 지면과 직접 닿는 부위인 트레드(18)와 타이어의 형상을 유지하는 카카스(16)를 연결하고 있다.

일반적으로 타이어 벨트부위는 강도가 강한 스틸이나 아라미드 재질의 코드(22)층으로 보강되어 트레드의 과도한 움직임은 잡아주고 지면에서 오는 충격이 직접 카카스에 전달되는 것을 막는 등 매우 중요한 역할을 수행한다.

상기의 벨트(20)과 (21)의 기능을 강화하기 위하여 제4a도에서와 같이 스틸 코드층이 평행하게 위치하는 것이나 제4b도에서와 같이 스틸코드지 한장이 아라미드 등과 같은 고강도의 섬유로 대치된 것 등이 있다.

이러한 일반적인 구조는 타이어의 제조 측면에서 만들기가 간단하다는 장점은 있으나 상하 두층의 벨트가 중간에 고무층을 사이에 두고 따로 분리되어 있으므로 보다 가혹한 주행조건이나 노면 조건에서 과도한 응력이 이 부위에 집중될 때에는 중간의 약한 고무층이 두 벨트층을 잡아주지 못하고 벨트사이가 벌어지는 세퍼레이션이나 버스트같은 사고가 발생한다.

상기 문제점을 방지할 목적으로 벨트구조를 변경시키거나 특히 아라미드 코드를 벨트재료로 사용하는 경우에 여러가지 형태로 벨트구조를 변화시키는 것 등이 최근의 특허에 많이 나타나고 있다(카나다 특허 1028607, 일본특허 소62-199504, 일본특허 평2-200501 등) 이러한 것 중의 대표적인 방법이 두장의 벨트가 끝나는 양쪽에 섬유재료로 보강된 고무 스트립을 대주거나, 상하의 벨트층에 사용하는 스틸코드의 구조를 달리하거나, 또는 아라미드 코드를 벨트 재료로 사용시에 아라미드층이 스틸층의 위나 아래를 감싸게 하는 방법도 있다. 그러나 상기 방법도 어느 정도의 효과는 있을지라도 결국에는 상하의 벨트층이 분리되어 기존 구조와 같은 양상이 재현된다. 특히 아라미드 벨트 타이어에서는 벨트층이 분리되는 외에 오히려 공정상의 어려움이 증가하거나 생산성이 하락되는 문제점도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 벨트구조를 개선하여 벨트부에 응력이 집중됨으로써 발생되는 벨트층간의 분리를 막고 특히 아라미드 벨트 타이어에서 열악한 접착력과 낮은 강성으로 인해 발생되는 타이어의 성능하락을 최소화하기 위하여 두장의 벨트층이 서로 상하로 교차하면서 일정한 각도로 직조된 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어를 제공함에 있다.

본 고안에서의 벨트 구조는 종래의 구조와는 달리 균일하거나 서로 다른 폭을 가진 벨트 스트립이 서로 상하로 교차하면서 일정한 각도로 반복하여 직조되는 구조를 갖는 특징이 있다.

이하 본 고안을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1a도는 상하 교차 벨트 구조를 갖는 것을 평면도로 나타내고 있으며 제1b도는 상기 교차 벨트 구조를 갖는 타이어의 요부단면도로서 벨트가 서로 교차되어 있음을 도시하고 있다.

이하 설명에서의 벨트 스트립은 코드(22)를 고무로 압연하여 구성한 것이다.

상하 교차 벨트 구조는 작은 폭의 스트립이 사방 연속 무늬와 같은 형태로 계속 상하와 좌우로 반복되어 구성된다. 즉 균일한 폭을 가지고 좌경사 벨트 스트립(2)과 균일폭을 가지고 우경사 벨트 스트립(4)이 일정한 각도를 이루면서 서로 위아래로 교차되어 있다. 도면에서 각 벨트 스트립(2)와 (4)가 서로 만나는 부분을 따라 굵게 표시한 선(A)은 이해를 돕기 위해 표시한 것이다.

제2a도는 대폭 벨트 스트립(6)과 소폭 벨트 스트립(8)이 각 하나씩 교차하여 반복됨을 도시하고 있으며 제2b도는 대폭 벨트 스트립(6) 하나에 소폭 벨트 스트립(8)이 두개 연속하여 반복되는 형태를 도시하고 있다.

상기에서 설명된 위아래로 교차되는 벨트 스트립의 폭이 변경된 형태는 필요에 따라 얼마든지 다른 형태로 변경할 수 있으며 이에 따라 타이어는 상당히 다른 성능을 갖게 된다. 그리고 서로 교차하는 벨트 스트립 중 오른쪽과 왼쪽의 각도로 엇갈리는 각각의 층 벨트폭이 같도록 하는 것이 매우 중요하다. 이렇게 함으로써 타이어의 균일성이나 발란스 특성이 저하되거나 주행시 발생하는 이상 진동을 방지할 수 있다.

제3a도는 스틸 벨트 스트립(10)과 아라미드 벨트 스트립(12)이 서로 위아래로 반복되어 교차된 형태를 도시하고 있고 제3b도는 스틸 벨트 스트립(10)과 다른 구조의 벨트 스트립(14)이 서로 위아래로 반복되어 교차된 것을 나타내며 제3c도는 (a)도와 (b)도를 함께 도시한 평면도를 나타낸다.

여기서 다른 구조의 벨트 스트립(14)은 벨트 스트립을 구성하는 코드의 굵기가 다르거나 코드의 단면모양이 다르거나 또는 코드간의 거리가 다르게 되는 스트립 등을 말한다.

본 설명에서 서로 교차되는 벨트 스트립에 사용되는 코드의 구조를 달리할 수 있음을 보여주는데, 보다 다양한 타이어의 요구특성을 만족시키기 위해서 본 구조가 매우 효과적이다.

그러나 벨트 스트립의 코드 구조를 바꾸는 것 대신 벨트 스트립 코드지의 단위 면적당 가닥수 또는 EPI(End Per Inch)를 다르게 한 스트립도 사용 가능하다.

본 고안에 따른 타이어를 제조하기 위해서는 먼저 벨트를 조립하여야 한다. 벨트의 조립은 기존의 구조를 가진 타이어를 제조할 때와 마찬가지로 별도의 라인에서 재단 및 조립을 행하게 된다. 즉, 일정두께를 갖도록 코드를 고무로 압연한 스틸이나 아라미드 벨트 스트립을 타이어에서 원하는 교차각과 폭이 되도록 길게 재단한 후, 이 재단된 각각의 벨트 스트립을 상하로 번갈아 교차 조립시키고 재차 원하는 벨트폭이 되도록 2차 재단한다. 이렇게 재단된 벨트 스트립을 성형라인으로 이송하여 타이어의 성형에 사용한다. 재단 및 조립 고정이 어느 정도 복잡하나, 이 교차 구조의 벨트를 사용하는데 따른 타이어 성능향상 및 특히 아라미드 벨트를 사용할 때와 같은 기존 구조상에서의 많은 문제점을 해결함에 대해 재단 및 조립 공정상의 약간의 불리함은 충분히 상쇄된다.

본 고안에서의 벨트구조는 벨트 스트립의 폭이 10-50밀리리터 정도인 것이 적당하다. 폭이 너무 좁으면 제조상의 어려움이 있게 되고, 너무 넓으면 타이어가 주행시 약간의 진동이나 성능상의 불규칙함이 나타난다. 또한 스틸이나 아라미드 외에도 벨트 재료로서 사용할 수 있는 모든 코드(22)에 본 고안에서의 구조를 채택할 수 있다.

이하 본 고안에 따른 타이어를 실제로 사용하여 종래 타이어와 성능을 비교한 사용예를 설명한다.

[타이어에서의 실제 사용예]

본 고안에서의 벨트 구조를 실제 타이어에 적용하여 기존의 타이어에 가장 일반적으로 사용되고 있는 구조와 여러가지 성능을 비교해 보았다.

상,하의 벨트층 구조를 제외한 다른 것은 가능한 동일하게 되도록 제조하였고, 시험도 동일 조건에서 실시하였다. 제조된 타이어의 규격을 비롯한 제반 반제품의 제원 및 성능 시험조건은 다음과 같으며 그 시험결과는 아래의 표(1)에 나타나 있다.

[제조 타이어 제원 및 시험조건]

1) 제조 타이어 종류 : 밸트 보강 승용차용 레디알 타이어.

2) 타이어 규격 : 185/70R14, (플라이레이팅 지수; 4), 리브 및 블록 혼용패턴.

3) 벨트 재료 : 스틸코드지 1장 + 아라미드 코드지 1장.

4) 벨트 구조 : 비교 시험용의 기준 타이어로서 스틸 및 아라미드 코드지가 1장씩 나란히 위치한 것과 같은 기존 구조를 가진 타이어 및 본 고안에서처럼 일정한 폭의 스트립으로 스틸 코드지와 아라미드 코드지가 상하 교차하도록 하여 타이어를 제조.

5) 벨트 폭 및 각도 : 아라미드와 스틸 코드지는 동일하게 145밀리의 벨트 폭이 되도록 하였고, 코드 각도는 24°가 되도록 함.

또한 상하 교차되는 벨트 구조에서의 스트립 폭은 스틸과 아라미드 코드지 모두 30밀리로 하여 제조.

6) 기타 반제품의 제원 : 벨트를 제외한 나머지 부위는 동일한 조성의 고무 배합물 및 제원이 되도록 제조.

7) 시험조건 :

a) 내구력 : 속도는 HR 조건으로 사고 발생시까지의 주행시간으로 평가.

b) 트래드 부위 관통력 : 일반 수직 관통형 플란자 시험기 사용.

c) 승차감, 조종성, 소음 : 실제 차량에 취부하여 운전자가 느끼는 감각으로 평가, 수치 1에서 10까지를 사용하여 상대 평가(수치가 높을수록 우수).

d) 벨트 및 인접 고무간 접착력 : 타이어 트레드 부위에서 폭 25.4밀리의 포층 박리용 시편 채취후 인장시험기에서 박리시험 시시.

[표 1]

타이어 제조 시험 결과

위의 표에 나타난 결과에서 알 수 있는 것처럼, 본 고안에서의 벨트 구조로 제조된 아라미드 코드틀 사용한 타이어에서 다른 성능은 그대로 유지하면서 내구력은 약간 증가되고, 특히 조종성과 포층 접착력이 크게 향상되었다. 또한 위의 평가 결과에서는 명시되어 있지 않지만 타이어의 마모 특성 및 회전저항 특성도 역시 어느 정도 개선되는 것으로 나타났다.

따라서 전술된 본 고안에 따른 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어에는 작은 폭의 스트립이 사방 연속 무늬와 같은 형태로 계속 상하와 좌우로 반복되므로 벨트에 집중되는 응력이나 충격 등이 보다 작고 균일하게 사방으로 분산되어 타이어 트레드 부위의 응력 집중이나 움직임이 보다 바람직하고 이상적으로 되게 된다. 그리고 벨트 부위의 응력 집중이나 반복적인 충격에 의한 벨트층간 벌어짐을 교차하고 있는 사하 벨트의 물리적 결합으로 방지하고 아라미드 섬유를 벨트 재료로 사용시 아라미드의 열악한 절착력이 보완됨으로써 아라미드와 스틸층간 또는 아라미드와 아라미드에 인접한 고무층간의 벌어짐을 최소화하여 벨트층간 세퍼레이션이나 버스트(burst)사고 등이 감소되어 타이어의 수명 및 내구성이 향상된다. 또한 아라미드 섬유를 벨트에 사용하는 경우 종래 구조보다 강성이 우수하여 조종성 등의 타이어 성능이 향상되며 벨트구조를 여러가지 적용 형태로 할 수 있어 타이어의 용도 특성이 확장되여 다양한 성능을 유지하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 코드(22)를 고무로 코팅하여 구성된 벨트 스트립을 서로 상하로 교차시키면서 일정한 각도로 반복하여 직조함을 특징으로 하는 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 벨트 스트립은 균일한 폭으로 하거나 서로 다른 폭으로 함을 특징으로 하는 상하 교차 벨트 구조를 갖는 타이어.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨트 스트립을 구성하는 코드중 어느 한쪽을 아라미드나 비철금속으로 함을 특징으로 하는 상하 교차 구조를 갖는 타이어.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨트 스트립을 구성하는 코드의 굵기를 서로 다르게 하거나 코드간 간격을 서로 다르게 함을 특징으로 하는 상하 교차 구조를 갖는 타이어.