KR950014412B1

KR950014412B1 - 공기 타이어

Info

Publication number: KR950014412B1
Application number: KR1019900000247A
Authority: KR
Inventors: 요시히데 고오노; 야스히꼬 고바야시; 기요시 사또; 히로유끼 고세끼
Original assignee: 가부시끼가이샤 브리지스톤; 이에이리 아끼라
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1995-11-27
Also published as: EP0384558A1; CA2007131A1; ES2048422T3; KR900012779A; DE69004590T2; US5054532A; EP0384558B1; CA2007131C; DE69004590D1

Abstract

내용 없음.

Description

공기 타이어

제 1a∼1c도는 본 발명에 따른 타이어 주요 부분의 개략 단면도

제 2도는 본 발명에서 사용된 파상 보강재(wavy reinforcing element)의 개략도.

제 3a 및 3 b도는 트레드의 변형 동작을 도시한 타이어의 적도와 평행한 개략 단면도.

제 4도는 크라운 보강층의 단부 위치가 교차 벨트층의 단부에서 적층내 전단 변형(interlamlnar shearingstrain)에 미치는 영향을 나타낸 그래프.

제 5도는 적재하에서 트레드의 변형에 따른 적층내 전단 변형의 분포를 나타낸 개략 그래프.

제 6도는 크라운 보강층의 단부위치와 드럼상에서의 주행거리 사이의 관계를 나타낸 그래프.

제 7도는 실시예 1 및 비교실시예 3에서 타이어 크기의 팽창의 비교를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 교차 벨트층 2 : 크라운 보강CMD

3 :트레드 고무

본 빌명은 공기 타이어, 특히 타이어 내부의 크라운부의 보강을 효율적으로 개선하는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 공기 타이어의 크라운부는 오로지 최소한 2개의 벨트층으로 구성된 벨트에 의해서만 보강되어 왔었다. 그러나 이 벨트는 분리 결합(separation fallure)등의 문제를 가지고 있었다.

이와 관련하여, 일본 특허 공개 번호 54-126306과 55-132307에는, 리미트 블록(1lmit block) 또는 리미트 조립체(limit assembIy)로 부르는 코드층의 적층체에 의해 원주장력을 분담시켜 벨트에 작용하는 원주장력을 경감함으로써 분리 결함을 방지할 수 있다는 취지가 기술되어 있다. 그러나, 실제로는 리미크 블록들사이에서 분리 결함이 일어날 염려가 있다. 왜냐하면 타이어의 원주를 따라 높은 강성을 얻기 위해서는 타이어의 적도면에 대해 극히 작은 경사각도로 코드를 교차시키는 코드층의 적층을 요구하기 때문이다.

반면에, 리미트 불록을 대신하여 0°의 코드각을 가진 코드 스트립을 사용하여 분리 결함을 피할 수 있는데 그 까닭은 스트립을 사용할 경우 코드의 절단 자유단이 형성되지 않기 때문이다. 그러나 그와같은 스트립을 사용할 시에 원주 방향으로의 벨트의 확대는 그린 타이어(green tlre)의 가황 장치(vulcanizer)내에서 억제되는데, 이것은 타이어 제조에 심각한 곤란을 야기시킨다. 또한, 0°의 코드각을 가진 스트립을 위한 보강재로서 사용된 코드를 비틀면 코드가 초기 경화 단계에서만 쉽게 늘어나고 경화된 후에는 소정의 강도를갖는 구조를 갖도록 할 수 있다. 그러나 그와같은 코드에서 비틀림 피치는 짧아지는데 이것은 생산성에서보다 불리하며, 코드 강도는 비틀림 때문에 저하된다. 그래서 타이어의 소위 절단 파열을 고려하여 스트립의 타입수(end count)를 증가시킬 수 밖에 없다. 이것은 타이어의 무게를 증가시키는 결과를 초래한다. 더우기 코드재료로서 단일 필라멘트를 사용하는 것은 불가능하다.

일본 특허 공개 번호 57-209403에서는 파상 코드로 구성된 보호층으로 타이어를 보강하는 기술이 공개되었는데, 여기서 연신성이 극히 낮은 파이버 혹은 금속 코드로 구성된 파상제는 최소한 2층으로 구성된 브레이커(breaker)에 부가하여 보호층으로서 배열된다. 그러나, 이 기술에서는 크라운 보강층으로서의 보호층의 효과에 대한 설명이 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은 타이어 제조를 간단하게 하고 또 타이어 무게를 증가시키지 않고서 보통의 코드 또는 필라멘트를 사용하여 교차 코드 벨트와 타이어의 크라운부를 보강하는 크라운 보강층에서의 분리결함을 방지하는 타이어 크라운부용 보강 장치를 가진 공기 다이어를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 한쌍의 비이드부와 방사 카이카스(radial carcass)의 트레드를 보강하는 벨트 사이에서 환상으로(toroidally) 신장하는 적어도 한개의 방사 카이카스 플라이를 포함하고, 상기 벨트는 보강재로서 코드와 필라멘트를 포함하고 타이어의 적도에 대해 10∼40°의 경사코드 각으로 서로 교차된 최소한 두개의 교차 벨트층과, 상기 카이카스 플라이 및 상기 교차 벨트층 사이에 배치된 최소한 한 개의 크라운 보강층으로 구성된 공기 타이어에 있어서, 상기 크라운 보강층은 타이어의 적도와 대체로 평행하게 배열된 보강재로서의 파상 또는 지그재그형 코드 또는 필라멘트를 가진 스트립으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 스트립이 가지는 파상 혹은 지그재그형 보강재의 진폭(a)내 파장(λ)의비는 0 015∼0 06이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 크라운 보강층은 스트립의 너비 방향에서의 의단부에서 타이어의 적도면까지의 거리가 교차 벨트층내의 실제로 겹쳐진 영역의 최대너비의 25∼47 5% 범위 이내에 있도록 배열된다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 크라운 보강층은 이하의 방정식에서 정의된 비 NI이 0.25∼1.0범위 이내에 있도록 배열된다.

여기서, m_w; 총 스트립수

m_B; 총 교차 벨트층수

E_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 탄성계수

E_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 탄성계수

A_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 단면적

A_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 단면적

N_wn; n번째 스트립에서의 타입수(코드수/50mm)

N_Bn; n번째 교차 밸트층에서의 다입수(코드수/50mm)

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따라서, 타이어의 적도를 따라 보강재로서 배열된 파상 또는 지그재그형 코드 또는 필라멘트를 포함한 스트립은 크라운 보강층으로 사용된다. 그러므로 이와같은 스트립을 사용하면 연신성이 가황 장치내에서 쉽게 얻어지므로 타이어 생산은 더욱 편리하게 된다. 특히 비틀림 장치와 같은 것으로 연신성을 조절할 필요가 없기 때문에 저가의 필라멘트를 사용할 수 있다. 또한, 비틀림에 의한 코드 강도강 떨어질 염려가 없기 때문에 코드 파열은 일어나지 않으며 타이어 무게도 증가하지 않는다.

제 1a∼1c도에서는 주요 부분, 특히 본 발명에 따른 공기 타이어의 트레드가 개략적으로 나타나 있는데, 여기서는 편리를 위하여 환상 카아카스 플라이 및 비이드 코어의 도시가 측벽부 및 비이드부와 함께 생략되어 있다.

제 1도에서, 도면부호 1은 교차 벨트층, 2는 크라운 보강층, 3은 트레드 고무이다.

잘 알려진 것처럼, 각 교차 벨트층(1)은 유기질 섬유, 금속 특히 강선으로 만든 보통의 코드 또는 필라멘트를 보강재로서 서로 평행하게 배열하여 고무로 코팅하고, 이 고무로 입힌 것을 경사지게 자르고 그리고, 절단부에서 절단조각을 서로 접합하여 얻어진 소위 타이어 코드 구조물이다. 본 발명에 따르면, 교차 벨트층의 코드를 적도면에 대해 10°∼40°의 경사각으로 서로 교차시키기 위해 최소한 두개의 교차 벨트층(1)을 카아카스 플라이의 크라운부 주위에 적층한다.

크라운 보강층(2)은 너비 방향으로 양 측면을 향해 적도를 가로질러 신장하는 스트립(제1a 및 1b도) 또는 크라운부의 양측면에만 배열된 한쌍의 스트립(제1c도)으로 구성된다 또한 사용된 스트립수는 제 1a 및1b도에 나타난 것처럼 최소한 1개 이상이다. 어떤 경우에도, 크라운 보강층(2)은 교차 벨트층(1) 아래 및 카아카스 플라이의 크라운부 위에 배치된다.

그와 같은 타이어를 제조하는데 있어서, 타이어를 이루는 여러 부분들이 결합되어 그린 타이어를 형성하며, 이 그린 타이어는 가황 장치내에서 가황 처리된다. 또한 그린 타이어에서 최종 타이어 제품까지의 공정동안 타이어 크기는 2∼6%정도 확대된다. 그러므로, 크라운 보강층(2)의 스트립을 이루는 보강재는 내구성의 관점에서 보다 타이어의 적도에 실질적으로 평행하게 배열되어야만 하고, 따라서 가황 단계에서 타이어크기가 2∼6% 정도 확대되게 연신될 것이 요구된다. 만일 보강제가 확대되어질 수 없다면 타이어 제품의 단면 모양은 찌그러져서 실제로 사용할 수 없게 된다. 이 때문에 크라운 보강층(2)에 사용되는 보강재를 가황 작업중에 상기의 확대량 보다 더 큰 파괴시의 연신성을 가질 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 크라운 보강층(2)을 이루는 스트립은 유기질 섬유 또는 금속 특히 강선으로 만들어진 보강제로서의 코드 또는 필라멘트를 포함한다. 이와같은 보강재는 확장성이 매우 작으며, 제 2도에 나타난것처럼 진폭 a내 파장 λ의 비(a/λ)가 0.015∼0.06범위내에 있는 파상 혹은 지그재그형상으로 미리 만들어진다. 이들 파상 혹은 지그재그형 보강제는 모두 스트립내에서 타이어의 적도를 따라 배열된다. 또한 가황작업후 상기 범위의 비(a/λ)를 얻기 위해서 가황 작업후의 비보다 더 큰 비를 가진 보강재를 사용하여 스트립을 형성하며, 이 스트립은 그린 타이어내에서 카아카스 플라이에 고정된다 가황 장치 내부에서 그린 타이어 크기의 확장은 이와 같은 보강제를 형성하므로써 가능해질 수 있으며, 따라서 가황 작업후의 비(a/λ)는 그린 타이어의 비보다 작게 만들어지고 타이어의 적도를 따라 실질적으로 확장이 되지 않는다.

크라운 보강층(2)은 이하의 방정식에 정의된 비 M이 0.25∼1.0범위내에 있게 하기 위해 사용된다.

여기서, m_w; 총 스트립수

m_B; 총 교차 벨트층수

E_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 탄성계수

E_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 탄성계수

A_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 단면적

A_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 단면적

N_wn; n번째 스트립에서의 타입수(코드수/50mm)

N_Bn; n번째 교차 밸트층에서의 다입수(코드수/50mm)

가황 작업후 내부 압력의 팽창하의 장력은 교차 벨트층(1)과 함께 스트립이 분담하여 벨트의 장력을 완화하므로 크라운 보강층(2)은 교차 벨트층에서 분리 결함이 생기는 것을 방지한다. 이런 목적을 위해서 비a/λ는 0.06 이하이고 비 M은 0.25 이상인 것이 바람직하다. 특히 비 a/λ는 0 015∼0.06, 비 M은 0.25∼1.0범위 이내에 있어야 한다.

크라운 보강층(2)의 장력 지지력이 너무 클때, 만일 비 M이 1.0을 초과한다면 스트립의 강도가 더무 크게되어 타이어 크기의 확장은 타이어의 너비 방향에서 균일하지 않게 되고, 결과적으로 균일한 마멸은 기대할 수 없다. 따라서 비 M은 1.0을 넘어서는 안된다.

또 비 a/λ의 하한은 가황 장치내에서 그런 타이어의 크기가 확장되기 위하여 0.0l5가 되어야 한다. 왜냐하면, 만일 가황작업후에 0.0l5보다 작은 비 a/λ를 얻을려고 하면 가황 장치 내에서의 그런 타이어의 크기확장이 허용되지 않고 벨트층 내에서 너비 방향으로 요동이 일어나 결과적으로 소기의 목적은 달성될 수 없게 되기 때문이다.

앞에서 언급된 일본 특허공개 번호 57-209403에서는 벨트 보호층으로서 파상 코드를 가진 스트립의 사용을 공개했는데, 여기서 스트립은 타이어의 방사 외향방향으로 벨트의 각 측면에 또는 벨트층 사이에 배열되어 있다. 제 3a도에서 도시된 바와 같이, 보호층(2)인 스트립이 타이어의 방사 방향으로 교차 벨트층(1)의바깥쪽에 배열되어 있을때 교차 벨트층(1)의 원주길이는 보호층(2)의 원주길이 보다 더 짧다. 제 3a도에서, 과반부는 적재하에서 주행하는 동안 접촉 지면에서의 타이어 변형 상태를 보여주고 있으며, 우반부는 자유로운 상태를 보여주고 있다. 그리고 보호층의 원주길이가 지면 접촉때의 변형에도 불구하고 대체로 변하지많기 때문에, 교차 벨트층[1)과 보호층(2) 전체가 지면과 접측하는 동안 화살표 P로 표시된 굽힘력에 의해 화살표 F로 표시된 편평한 형태로 변화될때 교차 벨트층(1)은 보호층(2)에 의해 연신된다.

반면에, 제 3b도에 도시된 바와같이 타이어의 방사방향으로 교차 벨트층(1) 안쪽 및 카아카스 플라이의 크라운부 바깥쪽에서 스트립이 크라운 보강층(2)으로서 배열될때 교차 벨트층(1)과 크라운 보강층(2)이 굽힙력(P)에 의해 편평한 형태(F)로 변화한다 하더라도, 크라운 보강층(2) 바깥에 위치한 교차 벨트층(l)은크라운 보강층(2)에 의해 압축된다.

그러므로, 본 발명에서 압축력은 크라운 보강층(2)의 바깥에 위치한 교차 벨트층(1)의 너비 방향으로 양단부에 주어지는데, 이에 의해 전단력이 벨트 끝에서 더 억제된다.

또한, 본 발명에 따라 크라운 보강층(2)을 이루는 스트립은 보강재로서 파상 혹은 지그재그형코드 또는필라멘트를 가지고 있다. 따라서 교차 벨트층의 경우에서 처럼 코드의 절단 단부가 스트립의 단부에 있지않아 소위 변형 집중은 일어나지 않기 때문에 스트립의 측단부에서 분리결함이 생길 염려가 없다.

본 발명에서는, 보강층(2)의 너비 방향으로 외부단에서 적도 위치에까지 이르는 크라운 보강층(2)의 거리는 교차 벨트층(1) 사이의 겹친 영역의 최대 너비의 25∼47.5%범위 이내에 있는 것이 바람직하다.

제 4도는 타이어 원주를 따라 교차 벨트층(1)의 단부에서 측정된 전단 변형에 대한 결과를 보여주고 있다. 이와같은 전단 변형은 위에서 언급된 교차 벨트층 단부에서의 분리 결함의 발생으로 귀착된다.

크라운 보강층(2)의 단부 위치가 겹쳐진 영역(제 4도에서 50%의 위치에 해당)의 외부단의 위치와 일치될때 교차 벨트층의 단부에서 변형은 커진다. 또한, 크라운 보강층의 단부 위치가 너비 방향으로 안쪽으로 이동함에 따라 교차 벨트층의 단부에서의 변형은 한때 최소가 되었다가 점차 증가한다.

분리 결함이 교차 벨트충의 단부에서 상기의 큰 전단 변형 때문에 일어난다는 것이외에도, 크라운 보강층(2)을 통한 발열성(heat build-up)을 고려해 보는 것도 필요하다.

크라운 보강층(2)은 실질적으로 타이어의 적도를 따라 확장될 수 없기 때문에, 교차 벨트층(1)과 최소한 한개의 크라운 보강층(2)이 사용될때, 제 3도에서 보여진 바와같이 지면과 접촉하는 동안 트레드가 변형될때 제 5도에서 보여진 바와같이 킥킹 아웃부 및 스테핑 인부에서 이들층 사이에 전단변병이 타이어 원주를따라 발생한다.

그러므로, 그와같은 변형 때문에 파상 크라운 보강층에서의 발열성을 고려해 보는 것이 필요하다. 크라운보강층(2)의 너비가 넓어짐에 따라 발열성은 커지며, 이것은 교차 벨트층(2)의 단부에서의 분리 결함의 방지에 불리하다. 반면에, 크라운 보강층의 너비가 좁아짐에 따라 발열성은 작아지고, 이것은 타이어 내구성에 좋다. 또한, 크라운 보강층(2)의 단부가 교차벨트층(1)의 단부에서 떨어져 내부에 위치해 있을때, 크라운 보강층에서의 발열성이 교차 벨트층에 미치는 영향은 작으며 분리 결함은 교차 벨트층 단부에서 거의 일어나지 않는다. 상기의 효과를 총체적으로 판단하기 위하여, 타이어내의 크라운 보강층의 단부위치를 변화시키므로써 드럼 시험을 실시하여 제 6도에 보여진 결과를 얻었다. 여기서, 가로좌표는 크라운 보강층의 너비방향에서의 외부단에서 타이어 적도까지의 거리이고, 세로좌표는 옥내 드럼 시험상 주행 거리의 지표이다.

이 경우에, 발열성은 교차 벨트층의 탄부에서의 변형 크기에 부가해서 고려된다. 이들 결과에서 불 수 있듯이, 타이어의 적도로부터 크라운 보강층(2)의 단부위치는 교차 벨트층(1) 사이의 겹쳐진 영역의 최대 너비의 25∼47.5% 범위 이내에 있다.

이하의 실시예들은 본 발명의 예시로서 주어진 것이며 한계를 의미하는 것은 아니다.

[실시예 1∼4, 비교 실시예 1~3]

11/70 R 22.5의 타이어 크기를 가진 시험 타이어들을 이하의 표 1에 따라 제조하였다.

[표 1]

주) * : 서수(제1, 제2)는 트레드로부터 본것임

** : (1×3)+9×0.23

그 다음에, 이를 시험 타이어들에 대해 드럼상에서 내구성 시험을 실시하여 이하의 표 2에 보여진 바와같은 결과를 얻었다. 여기서 타이어의 주행거리(km)는 비교 실시예 1을 100으로하여 지표로서 표시하였다.

드럼시험에서, 시험 타이어는 8.0kgf/㎠의 내부 압력하에서 60km/hr의 속력으로 드럼상에서 주행하였다. 여기서, 처음에는 2500kg의 짐을 싣고 주행했으나 24시간 마다 500kg의 짐을 더 추가하였다.

[표 2]

또한, 실시예 1과 비교 실시예 3에서, 크라운 중심에서, 어깨부에 까지 이르는 영역 이상의 타이어 확장은 0.3kgf/cml에서 8.0kgf/㎠까지 내부 압력을 증가시켜서 측정하여 제 7도에서 보여진 바와 같은 결과를 얻었다.

[실시예 5∼7, 비교 실시예 4∼6]

11/70 R 22.5의 타이어 크기를 가진 시험 타이어를 이하의 표 3에 따라 제조하였다.

[표 3]

* : 두개의 스트립은 방사 방향으로 벨트 바깥쪽에 배열되어 있음.

다음에, 실시예 1에서와 같은 방식으로 이들 시험 타이어들에 대해 드럼상에서 내구성 시험을 실시하여 이하의 표 4에 보여진 바와 같은 결과를 얻었다. 여기서 타이어의 주행거리(km)는 비교 실시예 6을 100으로 하여 지표로서 표시하였다.

[표 4]

상기에서 언급된 바와같이, 본 발명에 따라서 교차 벨트층에서 분리 결함을 효과적으로 억제하는 타이어내의 크라운부 보강은 총자체의 분리가 발생하지 않고 또 타이어 생산에서 곤란한 점이 생기지 않고서 적당한 위치에서 크라운 보강층을 위한 보강재로서 사용된 파상 또는 지그재그형 코드 또는 필라멘트를 배열하므로써 실현될 수 있다.

Claims

한 쌍의 비이드부와 방사 카아카스의 트레드를 보강하는 벨트 사이에서 환상으로 신장하는 적어도 한개의 방사 카아카스 플라이를 포함하고, 상기 벨트는 보강재로서 코드 또는 필라멘트를 각각 포함하고 타이어의 적도에 내해 10°∼40°의 경사 코드 각으로 서로 교차된 최소한 두개의 교차 벨트층과, 상기 카아카스플라이 및 상기 교차 벨트층 사이에 배치된 최소한 한개의 크라운 보강층으로 구성된 공기 타이어에 있어서, 상기 크라운 보강층은 타이어의 적도와 대체로 평행하게 배열된 보강재로서의 파상 또는 지그재그형 코드 또는 필라멘트를 가진 스트립으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 스트립이 가상 또는 지그제그형 보강재의 진폭(a) 내 파장(λ)의 비가 0.015∼0.06이 되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 크라운 보강층이 상기 스트립의 너비 방향에서의 외단부에서 타이어의 적도면까지의 거리가 교차 벨트층내의 실제로 겹쳐진 영역의 최내 너비의 25∼47.5% 범위 이내에 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 크라운 보강층은 이하의 방정식에서 정의된 비 M이 0.25∼1.0범위 이내에 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어.

여기서, m_w; 총 스트립수

m_B; 총 교차 벨트층수

E_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 탄성계수

E_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 탄성계수

A_wn; n번째 스트립에서의 보강재의 단면적

A_BN; n번째 교차 벨트층에서의 보강재의 단면적

N_wn; n번째 스트립에서의 타입수(코드수/50mm)

N_Bn; n번째 교차 밸트층에서의 타입수(코드수/50mm)