KR960016689B1 - 공기 타이어용 비드 링 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

요약없슴

Description

공기 타이어용 비드 링 및 이의 제조 방법

제1도는 각각의 비드가 본 발명에 의한 비드 링으로써 보강되어 있는 공기 타이어의 반경방향 단면도.

제2도는 본 발명의 비드 링을 갖는 제1도에 도시한 타이어의 비드중 하나가 상세히 도시된 반경방향 단면도.

제3도 및 4도는 본 발명에 의한 다른 비드 링의 각각의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공기 타이어4 : 비드

5,20,30 : 비드 링12,22,32 : 어셈블리

13,21,31,34 : 외장14,23,33 : 와이어

15 : 터언35 : 매트릭스

발명의 배경

본 발명은 공기 타이어(pneumatic tire)에 관한 것으로서, 특히 공기 타이어의 비드를 보강하기 위한 비드 링(bead ring)에 관한 것이다.

타이어의 레스트(rest)와 동시에 주형에서 경화되는 고무로 제작된 외장(sheath)으로 비드 링을 피복하는 것이 공지되어 있다. 그러한 외장을 가지는 비드 링은 아래의 결점을 가진다.

비드 링이 서로 부착되지 않고 병렬로 배치된 와이어로 형성될 때, 고무 외장의 기계 저항이 약해서 비드 링이 충분히 결합하지 않으며, 따라서 비드 링의 변형을 초래할 위험이 있으므로 운반이 어렵다. 게다가, 타이어내에서의 고무 외장의 변형은 비드 링이 타이어의 생산시에 균일한 기하학적 형상을 가질지라도 비드 링의 와이어의 상대 변위와 함께 비드 링의 변형을 초래한다. 이러한 기하학적 불안정성은 와이어가 불균일하게 작용하도록 유도하고, 이는 와이어가 보강하는 비드에 피해를 입히게 된다. 와이어를 칼라, 예를 들어 금속칼로써 한칸씩 건너 함께 조립함으로써 상기 결정을 없앨려는 시도를 하였지만, 그러한 조립이 어렵고 효과가 비경제적이고, 모든 경우에서 비드 링의 변형을 회피할 수는 없다.

비드 링이 안정된 기하학적 형상의 어셈블리를 형성하기 위하여 다함께 단단하게 묶인 와이어로 형성될 때, 이러한 현상은 빈번하게 비드의 구조나 또는 비드내에 존재하는 응력에 적응하지 못하고, 또한 고무 외장은 이러한 외장의 변형 때문에 그러한 형상에서의 적응성을 허용하지 않는다.

발명의 개요

본 발명은 목적은 상기 결점을 극복하는데 있다.

따라서 본 발명의 공기 타이어의 비드 링은 실온에서 측정했을 때 신장률 10%에 대한 시컨트 계수(secant modulus)가 적어도 70MPa인 재료로 제조된 외장으로써 피복된 와이어 어셈블리(assembly of wires)를 구비한다.

또한 본 발명은 실온에서 측정했을 때 신장률 10%에 대한 시컨트 계수가 70MPa인 재료를 와이어 어셈블리의 둘레에 성형하는 것을 포함하는 공기 타이어용 비드 링 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 공기 타이어용 비드 링에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명에 의한 적어도 하나의 비드 링에 의해 제각기 보강되는 비드를 가지는 공기 타이어에 관한 것이다.

본 발명은 제한받지 않는 아래의 실시예와 이러한 실시예를 도시하는 전체 도면으로부터 용이하게 이해될 것이다.

제1도는 공기 타이어(1)를 도시하고 있다. 이 공기 타이어(1)는 크라운(crown)(2), 2개의 측면벽(3) 및 2개의 비드(bead)(4)를 가지는데, 각각의 비드(14)는 본 발명에 의한 비드 링(5)에 의하여 보강된다. 크라운(2)은 두개의 교차 플라이(crossed ply)(7,8)로 형성된 크라운 보강재(6)와, 하나의 비드(4)에서 다른 비이드로 연장하는 레이디얼 카커스 플라이(radial cracass ply)(9)에 의하여 공지된 방법에 따라 보강된다. 상기 레이디얼 카커스 플라이는 각각의 비드 링(5)주위를 공지된 방법으로 둘러싸고, 커커스 플라이(9)의 업 터언부(upturned portion)(10)는 림(11)에 장착된 것으로 도시된 공기 타이어(1)의 외부를 향해 배열되어 있다. 비드(4)의 일부분이 제2도에 상세히 도시되어 있다. 제2도로부터 본 발명에 의한 비드 링(5)은 두 부품으로 형성되는데 즉, 와이어들이 모여 이루어진 어셈블리(12)와, 상기 어셈블리(12)를 둘러싸는 외장(sheath)(13)으로 형성된다.

어셈블리(12)는 예를 들어 프랑스 특허 제2,526,708호(이는 미국특허 제4,477,301호의 대응 출원이다)에 기술된 것과 유사한 소위 "패키지(package)"형에 속한다. 상기 어셈블리(12)는 터언(turn)(15)으로 감긴 와이어(14)로 형성된다. 방사상 평면 즉, 타이어(1)의 회전축선이 되는 비드 링(5)의 축선을 통과하는 평면에서의 와이어(14)단면은 사각형 단면이다.

터언(15)은 단순한 접촉 즉, 터언간의 접촉 영역 전체에 접착제가 없이 서로에 대해 단순히 접촉해 있고, 어셈블리(12)는 상술한 방사상 평면에서 대체로 사각형 단면에 속한다. 어셈블리(12)의 방사상 내부면(16)은 절두원추형이고 평탄하고, 또 상기 어셈블리(12)는 예를 들어 프랑스 특허 제2,456,610호에 기술된 방법에 의해 제조된다. 이러한 방법은 기본적으로 제조형틀에 와이어를 감기 전에 적절한 편의 굽힘(deviated flexing)에 의해 강철 와이어(14)에 영구 변형을 부여하는 것이다. 따라서 동일한 층에서 그리고 한 층에서 다음 층으로 나란히 중첩된 터언(15)이 서로 양호하게 정렬된다. 또한 이것에 의하여 상기 방법으로 처리된 와이어(14)가 어떤 잔류 탄성 응력을 가지지 않고, 터언(15)이 더 이상 자체적으로 풀리지 않는 결과를 초래한다.

본 발명에 의하여, 외장(13)은 실온(약 20℃)에서 10% 신장(extension)하였을 때 시컨트 계수(secant modulus)가 적어도 70MPa이 되는 재료(17)로 제조된다. 이러한나 시컨트 계수는 적어도 400MPa이 되어도 바람직하다. 상기 외장(13)은 사출 금형속에 이미 배열된 어셈블리(12)주위에 열가소성 재료(17)를 사출 성형함으로써 양호하게 제조된다. 예를 들면, 비드 링(5)은 아래의 특성을 가진다. - 와이어(14), 즉, 강철 와이어의 사각형 단면은 2×1.3㎜의 치수를 가진다. - 어셈블리(12)는 9개의 와이어가 7층으로 형성되므로 63 터언을 가지고, 이 층들은 와이어(14)의 사각형 단면중에 가장 작은 치수 방향에서 쌓이고, 따라서 이 어셈블리(12)는 방사상 평면에서 약(18㎜×9.1㎜의 사각형 모양을 가진다. -외장(13)은 상술한 바와 같이 사출 성형에 의해 폴리아미드 6으로 제조되고, 이 폴리아미드 6은 실온(약 20℃)에서 측정했을 때 약 40%의 파괴 신장율을 가지고, 신장에 대한 시컨트 계수가 약 500MPa이다. 이 시컨트 계수는 실온에서 신장율 10%에 대한 값이며, 이 외장(13)은 실제로 12㎜반경의 원형 방사상 단면을 가진다. -비드 링(5)은 565㎜의 내경을 가지고, 2개의 비드 링(5)을 가지는 공기 타이어(1)는 12×22.5치수의 중형 차량용 공기 타이어이고, 공기 타이어(1)이고, 공기 타이어(1)가 장착되는 림(11)은 원추형 시트를 가진 림이다. 비드 링(5)의 장점은 아래와 같다. -외장(13)은 와이어(14)의 터언(15)을 다함께 보유할 수 있으며, 따라서 상기 터언(15)은 비드 링(5)의 취급시에 예를 들어, 공기 타이어(1)의 제조중에 비드 링이 드럼으로 운반 또는 배치될 때, 서로 분리될 수 없다. -외장(13)은 터언(15)을 분리시키지 않으며 동시에 공기 타이어(1)의 회전중에 비드 링(5)의 일정한 기하학적 형상을 유지시킬 수 있으며, 따라서 터언(15)의 작용은 공기 타이어(1)의 전 수명중에 균일하다.

비드 링(5)의 결합은 주형에 이미 배치된 어셈블리(12)주위에 외장(13)을 성형함으로써 간단하게 획득된다. 외장(13)의 제조중에 어셈블리(12)의 최소한의 결합을 얻기 위하여서는, 이 어셈블리(12)가 주형내에 위치해 있을 때, 이 어셈블리(12)주위에 한정된 갯수의 클립을 배치하거나 또는 상술한 프랑스 특허출원 제82/08751호에 따라 터언의 층사이에 접착 테이프를 규칙적인 또는 불규칙적인 간격으로 삽입하는 것으로 충분하다.

본 발명은 상기에 설명한 패키지형의 어셈블리에 제한받지 않으며, 제3도 및 4도에 도시된 바와 같이 보강와이어의 다른 유형의 어셈블리에 적용될 수도 있다. 제3도에 도시되어 있는 본 발명의 비드 링(20)은 꼬인 와이어(23)의 어셈블리(22)주위에 배치된 외장(21)을 가진다.

제4도에 도시된 본 발명의 비드 링(30)은 프랑스 특허출원 제85/00875(이의 대응 출원으로서 1986년 1월 10일에 제출된 미합중국 출원 제817,906호가 있다)에 따라 어셈블리(32)주위에 배치된 외장(31)을 가진다. 이 어셈블리(32)는 외장(34)에 의해 개별적으로 둘러싸인 다수의 와이어(33)와, 외장(34)과 함께 와이어(33)가 내부에 배치되어 있는 매트릭스(35)를 가진다. 인접한 두 와이어(33)의 외장(34)은 서로 접촉해 있는데, 다시 말하면 인접한 두 와이어(33)간의 거리가 일정하고, 외장(34)의 두께의 두배와 동일하며, 이는 주어진 기하학적 형상을 보장하고 와이어(33)간의 직접적인 접촉을 회피한다. 따라서, 서로간에 와이어(33)의 마모 위험성을 회피하면서 어셈블리(32)를 위한 균일한 성능을 획득하게 된다. 어셈블리(32)는 상술한 프랑스 특허출원 제85/00875호에 기술된 바와 같이, 예를 들어 폴리아미드 66으로 구성되는 외장(34)과 예를 들어 폴리아미드 6으로 제조되는 매트릭스(35)를 이중으로 피복시킴으로써 제조되고, 외장(31)은 또한 예를 들어 폴리아미드 6으로 구성되며 어셈블리의 제조후에 어셈블리(32) 주위에 성형된다. 실예로서, 비드 링(30)은 아래의 특성을 가진다. -강철 와이어(33), 각각의 와이어 직경은 1㎜, 비드 링(30)에서의 와이어 갯수(즉 터언의 수)는 16, 비드 링(30)은 4터언이 4층으로 쌓인 정사각형 단면을 가지고, 이 정사각형 단면의 측면은 이 측면 부근에 위치한 와이어(33)의 외장(34)에 대해 접한다. -외장(34) : 두께는 0.5㎜, 이 외장(34)의 재료는 폴리아미드 66, 용융점 255℃, 신장률 10%에서 측정된 시컨트 계수는 약 550MPa, 와이어(33)는 상기 와이어(33)와 외장(34)의 재료간에 양호한 부착을 만들기 위하여 공지된 방법으로 외장(34)의 제조전에 예열된다. -매트릭스(35), 이 매트릭스(35)의 재료는 폴리아미드 6, 이 매트릭스(35)의 용융점은 220℃, 신장률 10%에서 측정된 시컨트 계수는 약 500MPa, 어셈블리(32)의 제조 전에 매트릭스(35)의 재료는 외장(34)주위에 배열된 두께 0.13㎜의 외부고형체 외장의 형태이고, 이 두 외장은 상술한 프랑스 특허출원 제85/00875호에 따라 개별적으로 각각의 와이어(33)을 둘러싸고, 이 외부 외장의 용융은 외장(34)을 용융시키지 않고 달성되고, 와이어(33)의 16터언이 고형체 외장(34)사이로 매트릭스(35)의 재료를 이동시킴으로서 매트릭스(35)를 형성하기 위해 드럼의 홈에 감기고, 이매트릭스(35)는 경화되고, 드럼의 홈은 이렇게 획득된 어셈블리(32)를 위한 주형으로써 사용된다. -외장(31), 이 외장(31)은 어셈블리를 제조한 후에 어셈블리(32)주위에 폴리아미드 6을 형성시킴으로써 획득되는데, 즉 외장(31)과 매트릭스(35)에 대해 동일한 재료가 사용된다. -이와 같이 획득된 비드 링(30)은 355㎜의 내경을 가지고, 승용차를 위해 사용되는 175×14크기의 공기 타이어에 이용된다.

비드 링(30)을 위해 이미 지적한 기하학적 값과 시컨트 계수는 실온 즉, 약 20℃에서 결정된다.

어셈블리(32)는 정사각형 단면으로서 획득되고, 본 발명은 내부에 외장이 배열되어 있는 타이어 비드의 구조 및 작동 상태에 외장의 형상을 맞추기 위하여 정사각형이 아닌 형상을 갖는 외장(31)으로 어셈블리(32)를 둘러 싸도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 비드 링의 외장의 형상은 반드시 원형일 필요는 없으므로, 제4도에 도시한 비드 링(30)의 외장(31)은 소위 "눈물 방울 형상"을 가지고, 이런 현상은 보강되는 비드에서 이러한 비드 링(30)을 더욱 양호하게 고정시킬 수 있는 장점을 가진다.

상기에 설명한 비드 링의 모든 실예에서, 외장은 와이어들의 어셈블리 외부에 배치되고, 따라서 이 어셈블리의 와이어 사이에서 매트릭스가 움직일 여유를 주지 않는다. 그러므로 어셈블리에서 외장의 효과는 외향적으로만 발생되고, 외장은 특히 비드 링 내부에서 카커스로부터 어셈블리의 보강 와이어로 균일하게 응력을 전달할 수 있다. 외장의 신장성(extensibility)은 이러한 응력 전달을 용이하게 하며, 이러한 목적을 위해 외장의 재료는 파괴 신장율이 적어도 15% 내지 최대한 200%인 것이 양호하고, 이러한 파괴 신장률은 실온(약 20℃)에서 측정된 것이다. 외장의 재료는 예를 들어 브레이크의 재밍(jamming)으로 인한 비드의 가열에 대하여 비드링의 저항력을 향상시키기 위하여 용융점이 200℃보다 큰 열가소성 재료인 것이 바람직하다. 당연하게도 본 발명은 상기 실시예에 제한을 받지 않는다.

Claims (7)

1. 공기 타이어에 사용하기 위한 안정된 기하학적 단면 형상의 비드 링에 있어서, 와이어들로 이루어진 어셈블리와, 상기 와이어 어셈블리를 전체적으로 둘러싸며 동시에 비드링의 안정된 기하학적 단면 형상의 외부면을 한정하기 위하여 상기 어셈블리 둘레에 형성된 외부 응력 전달용 외장을 구비하고, 상기 외장은 열가소성 재료만으로 제조되고, 상기 열가소성 재료는 200℃보다 큰 용융점을 가지고, 상기 열가소성 재료의 시컨트 계수는 실온에서 10%신장하였을 때 적어도 70MPa이고 또 열가소성 재료의 파괴 신장율은 실온에서 측정시에 15%내지 200%의 범위에 속하고, 상기 외장의 안정된 기하학적 단면 형상이 와이어 어셈블리의 단면 형상과는 다르기 때문에 와이어 어셈블리의 외부 주변과 외장의 외부 주변 사이에 있는 외장의 반경방향 두께가 와이어 어셈블리 둘레에 따라 다르게 변화하는 것을 특징으로 하는 비드 링.
2. 제1항에 있어서, 상기 시컨트 계수는 적어도 400MPa과 동일한 것을 특징으로 하는 비드 링.
3. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료는 나일론인 것을 특징으로 하는 비드 링.
4. 제1항에 있어서, 상기 와이어 어셈블리의 와이어들은 서로에 대해 어떤 접착제도 적용하지 않고 단순하게 접촉해 있는 것을 특징으로 하는 비드 링.
5. 공기 타이어에 사용하기 위한 안정된 기하학적 단면 형상의 비드 링 제조 방법에 있어서, 용융점이 200℃보다 크며 신장률이 실온에서 측정시에 15% 내지 200%이고 또 시컨트 계수가 실온에서 10% 신장 하였을 때 적어도 70MPa인 열가소성 재료만으로 응력 전달용 외장을 제조하는 단계와, 와이어 어셈블리를 전체적으로 둘러싸며 동시에 비드 링의 안정된 기하학적 단면 형상의 외부면을 한정하기 위하여 상기 어셈블리 둘레를 상기 외장으로 성형하는 단계와, 상기 외장의 안정된 기하학적 단면 형상이 와이어 어셈블리의 단면 형상과는 다르기 때문에 어셈블리의 외부 주변과 외장의 외부 주변 사이에 있는 외장의 반경 방향 두께가 와이어 어셈블리 둘레에 따라 다르게 변화되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비드 링 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 열가소성 재료는 나일론인 것을 특징으로 하는 비드 링 제조 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 시컨트 계수는 400MPa과 동일한 것을 특징으로 하는 비드 링 제조 방법.

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