KR100288047B1

KR100288047B1 - 공기입 래디얼 타이어의 비드

Info

Publication number: KR100288047B1
Application number: KR1019990012737A
Authority: KR
Inventors: 김용희; 김근우
Original assignee: 조충환; 한국타이어주식회사
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2001-04-16
Also published as: KR20000065947A

Abstract

본 발명은 공기입 래디얼 타이어의 비드에 관한 것으로, 본 발명의 타이어 비드는, 기준 림인 5°드롭 센터 림에 대하여, 타이어 비드의 비드힐 부분의 반경이 5.5mm보다는 크고 림의 곡면부 반경인 6.5mm보다는 작도록 형성되고, 림플랜지와 접하는 비드의 측면부와 회전축에 수직인 평면과의 각도가 0°보다는 크고 림의 림플랜지각인 3°보다 작고, 림플랜지 위쪽의 만곡부에 접하게 되는 비드 측면 위쪽 만곡부의 반경이 9mm 내지 15mm 사이이며, 비드베이스라인에서부터 림 플랜지와 접촉하는 비드 변곡부의 반경중심까지의 높이는 림의 플랜지 최대 높이인 9.5mm와 같거나 혹은 9mm 내지 10.0mm 사이이고, 상기 비드베이스라인과 비드바닥면 사이의 각은 상기 림의 안착부각인 7°보다는 크고 12°보다 작은 각을 갖도록 형성되어, 림과 타이어 비드 사이의 틈새를 최소화하여 림슬립현상을 억제할 수 있도록 된 것이다.

Description

공기입 래디얼 타이어의 비드{Bead of Pneumatic Radial Tire}

본 발명은 공기입 래디얼 타이어의 비드부의 형상에 관한 것으로, 특히 타이어의 비드부가 림에 장착되는 부위에 틈새를 최소화시켜 림슬립(rim slip)을 억제하여 타이어의 제특성을 향상시킬 수 있도록 타이어의 비드부를 형상화할 수 있도록 된 공기입 래디얼 타이어 비드에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어의 비드는 차량의 차축에 탈착가능하게 장착되는 림의 외주면을 따라 장착되는 부분으로서, 튜브리스타이어의 개발로 인하여 림과 타이어 비드부와의 면접촉성(fitment)은 중요한 설계요소로 다루어지고 있는 바, 이러한 림과 비드의 면접촉성은 타이어의 공기유출을 완전히 방지하고 주행중 림을 안전하게 고정된 상태로 유지하도록 하는 설계인자이다.

상기와 같은 타이어의 비드는 도 4에 도시된 바와 같이 림(20)과 접합되는 비드(10) 하단의 내측에 위치된 비드선단(11;bead toe)과, 림플랜지(23)와 접촉되는 비드힐(12;bead heel) 및, 림의 안착부(24)와 접촉되는 비드 하단면을 이루는 비드바닥면(14)으로 이루어지는 한편, 상기 림(20)의 프로파일은 타이어 비드(10)가 안착되는 부위인 안착부(24)가 원통형 또는 미세하게 원추형 형상으로 되어 있고, 이 안착부(24)는 타이어 회전축에 대해 약 5°의 각도로 기울어져 있는데, 상기 타이어의 비드(10)는 림의 안착부(24)보다 미세하게 작은 직경을 갖도록 중첩하여 비드부가 장착된 상태에서 충분한 면접촉성을 갖도록 되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 타이어의 비드부가 림에 장착된 상태에서 림(20 )에 형성된 밸브(도시안됨)를 통해 공기가 주입되어 타이어의 비드(10)가 림(20) 표면을 압착하게 된다. 즉, 타이어의 비드부는 공기압에 의해 밀리면서 림과 강한 압착력을 유지하도록 되어 있는 바, 주행하는 타이어에 강한 제동이 걸리게 되면 타이어의 비드부가 림에서 헛도는 현상, 즉 림슬립(Rim slip)현상이 일어나게 되어 타이어의 제특성을 악화시키는 결과를 초래하였다.

이러한 림슬림을 억제하기 위하여 타이어 비드부의 형상은 림의 형상과 부분적으로 다소 중첩되도록 형성되었고, 이러한 중첩된 부위는 림플랜지(23)의 방사상 방향의 바깥쪽 모서리부에 대응하는 부위에 배열되고, 이에 따라 이 부위에서 타이어 비드(10)와 림(20)과의 접지압이 증대되게 되어 있는 바, 이러한 방법으로 림슬립이 억제됨과 동시에 공기가 유출되지 않고 공기압이 유지될 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 비드형상과 림 형상의 중첩에 의해 림슬립이 억제되도록 된 경우, 비드의 형상과 림의 형상이 완전히 중첩되도록 형성되기는 매우 어려우며 도 4에 도시된 바와 같이 비드(10) 측면의 비드힐(12)과 림플랜지(23) 내측면 사이에 다소 틈새(30)가 형성되게 되며, 이러한 틈새(30)는 치수불균일(RRO;Radial Run Out)과 종방향 힘의 불균일(RFV;Radial Force Variation)을 증대시키게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 타이어 비드의 형상을 변형하여 비드와 림 사이의 틈새를 최소화함으로써 비드와 림과의 면접촉성을 향상시켜 타이어의 치수불균일과 종방향 힘의 불균일을 향상시킴과 동시에, 비드와 림의 중첩에 의한 접지압을 증대시켜 공기압 유출을 방지함과 더불어 림슬립을 억제할 수 있도록 된 공기입 래디얼 타이어의 비드를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어의 비드부가 부착되는 기준림인 5°드롭 센터

림의 형상을 치수적으로 나타내는 다이어그램,

도 2는 본 발명에 따른 타이어의 비드부의 형상을 치수적으로 나타내는 다이

어그램,

도 3a와 도 3b는 각각 도 1과 도2의 매개변수들을 정의하기 위한 림과 타이

어비드의 다이어그램,

도 4는 종래의 타이어 비드가 림에 장착된 상태를 나타낸 개략적인 측면단면

도이다.

10 --- 림 11 --- 비드선단

12 --- 비드힐 13 --- 비드측면부

14 --- 비드바닥면 20 --- 림

22 --- 곡면부 23 --- 림플랜지

24 --- 안착부 30 --- 틈새

40 --- 사이드월 BL_R--- 림베이스라인

R_1R--- 림플랜지반경 H_CR--- 플랜지반경중심높이

H_R--- 플랜지최대높이 R_2R--- 비드곡면반경

α_R--- 림플랜지각 β_R--- 안착부각

BL_B--- 비드베이스라인 R_1B--- 만곡부반경

R_2B--- 비드힐반경 H_CB--- 만곡부반경중심높이

α_B--- 림플랜지각 β_B--- 바닥면각

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이어 비드는, 기준 림인 5°드롭 센터 림(5°drop center rim)에 대하여, 타이어 비드의 비드힐 부분의 반경이 5.5mm보다는 크고 림의 곡면부 반경인 6.5mm보다는 작도록 형성되고, 림플랜지와 접하는 비드의 측면부와 회전축에 수직인 평면과의 각도가 0°보다는 크고 림의 림플랜지각인 3°보다 작고, 림플랜지 위쪽의 만곡부에 접하게 되는 비드 측면 위쪽 만곡부의 반경이 9mm 내지 15mm 사이이며, 비드베이스라인에서부터 림 플랜지와 접촉하는 비드 변곡부의 반경중심까지의 높이는 림의 플랜지 최대 높이인 9.5mm와 같거나 혹은 9mm 내지 10.0mm 사이이고, 상기 비드베이스라인과 비드바닥면 사이의 각은 상기 림의 안착부각인 7°보다는 크고 12°보다 작은 각을 갖도록 형성된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어의 비드부가 부착되는 기준림인 5°드롭 센터 림(5°drop center rim)의 형상을 치수적으로 나타내는 다이어그램이고, 도 2는 본 발명에 따른 타이어의 비드부의 형상을 치수적으로 나타내는 다이어그램이며, 도 3a와 도 3b는 각각 도 1과 도2의 매개변수들을 정의하기 위한 림과 타이어비드의 다이어그램으로, 앞서 설명한 도 4의 종래의 타이어 비드부와 림의 구성부와 동일한 구성부에는 동일한 참조부호를 병기하며, 이해를 돕기 위하여 참조부호들중 아래첨자에 R자가 부가된 것은 림에 관한 매개변수를 의미하며, 아래첨자에 B자가 부여된 것은 비드에 관한 매개변수를 의미함을 미리 밝혀둔다.

도 1에 도시된 바와 같이 림(10) 형상은 여러가지 매개변수로서 나타내어질 수 있는바, 림플랜지(23) 상부의 만곡된 부위의 반경을 나타내는 림플랜지반경(R_1R)과, 림베이스라인(BL_R)으로부터 상기 플랜지반경(R_1R)의 중심점(CP)까지의 거리인 플랜지반경중심높이(H_CR), 상기 림베이스라인(BL_R)으로부터 림플랜지(23) 정점(PP)까지의 거리를 나타내는 플랜지최대높이(H_R), 안착부(24)와 림플랜지(23) 사이의 만곡된 곡면부(22)의 반경인 곡면부반경(R_2R), 상기 림베이스라인(BL_R)과 안착부(24)가 이루는 각도인 안착부각(β_R) 및, 상기 림베이스라인(BL_R)에 수직인 평면과 림플랜지(23)가 이루는 각도인 림플랜지각(α_R)으로 표현될 수 있다.

한편, 상기 림(20)에 장착되는 타이어의 비드(10)는 앞서 설명한 림에서와 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같이 표현될 수 있는데, 비드(10)의 측면부(13))에서 타이어의 사이드월(40)로 전이되는 부분으로서 상기 림플랜지(23)의 상부와 접하게 되는 만곡된 부위의 반경인 만곡부반경(R_1B)과, 비드베이스라인(BL_B)으로부터 상기 만곡부반경(R_1B)의 중심점(CP')까지의 거리인 만곡부반경중심높이(H_CB), 비드바닥면(24)과 비드 측면부(23) 사이의 만곡된 부위인 비드힐(12)의 반경인 비드힐반경(R_2B), 상기 비드베이스라인(BL_B)과 비드바닥면(14)이 이루는 각도인 바닥면각(β_B) 및, 상기 비드베이스라인(BL_B)에 수직인 평면과 측면부(13)가 이루는 각도인 비드측면각(α_B)로 나타낼 수 있다.

이때, 상기 각 매개변수들의 정의는 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 정의되는 바, 먼저 림(20)의 형상을 나타내는 매개변수들을 정의하기 위해 림의 안착부 (24)의 직선부분 앞뒤 끝부분에 각각 점 A와 점 B를 취하고, 림플랜지(23)의 직선부분 아래쪽과 위쪽 끝에 각각 점C와 점 D를 취하고, 림플랜지(23)의 만곡된 끝부분에 점 E를 취한 다음, 상기 점 A와 점 B를 잇는 선분의 연장선과 상기 점 C와 점 D를 잇는 선분의 연장선이 교차하는 교차점(F)를 지나면서 타이어의 회전축에 평행한 선을 림베이스라인(BL_R)으로 정의하며, 상기 림플랜지반경(R_1R)은 원호 DE의 반지름이고, 비드곡면반경(R_2R)은 원호 BC의 반지름으로 정의한다.

이와 마찬가지로, 비드(10)의 바닥면(14)의 직선부분 앞뒤 끝부분에 점 A'와 점 B'를 취하고, 비드 측면부(13)의 직선부분의 상하 끝부분에 점 C'와 점 D'를 취하고, 비드부에서 타이어의 사이드월(40)부로 전이되는 만곡부의 끝부분에 점 G'를 취한 다음, 점 A'와 점 B'를 잇는 선분과 점 C'와 점 D'를 잇는 선분의 교차점(F')을 지나면서 타이어 회전축에 평행한 선을 비드베이스라인(BL_B)으로 정의하며, 상기 만곡부반경(R_1B)은 점 D'와 점 G'를 잇는 원호 D'G'의 반지름이고, 상기 비드힐반경 (R_2B)은 점 B'와 점 C'를 잇는 원호 B'C'의 반지름으로 정의한다.

따라서, 본 발명에 따른 타이어 비드부의 형상은 상기와 같이 정의된 매개변수들을 이용하고 미국 TRA규격 또는 유럽의 ETRTO 규격에 규정되어 있는 5°드롭 센터 림(5°drop center rim)을 기준 림으로 하여 나타내면, 상기 비드힐반경(R_2B)은 5.5mm 보다는 크고 림의 곡면부반경(R_2R)인 6.5mm보다는 작으며, 만곡부반경(R_1B)은 9 내지 15mm사이이고, 상기 비드측면각(α_B)은 0°내지 3°사이이며, 만곡부반경중심높이(H_CR)는 9.5mm 이거나 9.0 내지 10.0mm사이이고, 바닥면각(β_B)은 7°내지 12°사이가 되도록 형성된다. 다시말하면, 타이어 비드(10)의 비드힐(12)부는 림(20)의 곡면부(22)보다는 작게 형성되고, 비드(10)의 측면부(13)는 림(20)의 플랜지부(23)보다 크도록, 즉 비드측면각(α_B) ＜ 림플랜지각(α_R)이고, 비드의 바닥면각(β_B) ＞ 림의 안착부각(β_R)이 되도록 형성된다.

아래의 표 1은 상기와 같이 형성된 비드를 가진 타이어를 종래의 비드를 가진 타이어들과 비교하여 시험한 결과를 나타낸 것으로, 아래의 표 1에서 프로파일'C'와 'D'는 본 발명에 따른 형상화방법에 의해 형성된 비드를 나타내며, 나머지 프로파일들은 종래의 형상을 갖는 비드를 나타낸다.

프로파일	비드 압착력(kgf)	비드-림 최대 틈새(mm)	림슬립(mm) 1st/2nd
G	369	1.08	5/8
HK	371	1.13	45/40
SK	309	0.2	10/9
SB	302	0.14	103/111
C	295	0.04	2/1
D	369	0.08	2/0

상기 표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 비드 형상을 갖는 프로파일'C'와 'D'는 다른 프로파일을 가진 비드에서보다 현저히 감소된 림슬립현상을 가짐을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 타이어 비드가 림에 장착된 후 공기압에 의해 압착될 때 비드와 림 사이에 틈새가 종래보다 상대적으로 작아지게 되므로 림슬립이 억제됨과 동시에 치수불균일과 종방향 힘의 불균일이 억제되어 타이어의 제반성능이 향상되게 되는 효과가 있다.

Claims

비드(10)의 측면부(13)에서 타이어의 사이드월(40)로 전이되는 부분으로서 림의 림플랜지(23)의 상부와 접하게 되는 만곡된 부위의 만곡부반경(R_1B)과, 비드베이스라인(BL_B)으로부터 상기 만곡부반경(R_1B)의 중심점(CP')까지의 만곡부반경중심높이(H_CB), 비드바닥면(24)과 비드 측면부(23) 사이의 만곡된 부위인 비드힐(12)의 비드힐반경(R_2B), 상기 비드베이스라인(BL_B)과 비드바닥면(14)이 이루는 바닥면각(β_B) 및, 상기 비드베이스라인(BL_B)에 수직인 평면과 측면부(13)가 이루는 비드측면각(α_B)을 가진 타이어 비드가, 림플랜지(23) 상부의 만곡된 부위의 반경으로서 림플랜지반경(R_1R)과, 림베이스라인(BL_R)으로부터 상기 플랜지반경(R1R)의 중심점(CP)까지의 플랜지반경중심높이(H_CR), 상기 림베이스라인(BL_R)으로부터 림플랜지(23) 정점(PP)까지의 플랜지최대높이(H_R), 안착부(24)와 림플랜지(23) 사이의 만곡된 곡면부(22)의 곡면부반경(R_2R), 상기 림베이스라인(BL_R)과 안착부(24)가 이루는 안착부각(β_R) 및, 상기 림베이스라인(BL_R)에 수직인 평면과 림플랜지(23)가 이루는 림플랜지각(α_R)을 가진 림(20)의 외주면을 따라 장착되도록 된 타이어에 있어서,

상기 비드(10)의 형상은, 기준 림인 5°드롭 센터 림(20)에 대해서, 상기 비드(10)의 비드힐반경(R_2B)이 5.5mm보다는 크고 곡면부반경(R_2R)인 6.5mm보다 작으며, 상기 만곡부반경(R_1B)은 9mm 내지 15mm 사이이고, 상기 만곡부반경중심높이(H_CB)는 상기 림(20)의 플랜지최대높이(H_R)인 9.5mm와 같거나, 또는 9.0mm 내지 10.0mm사이로 형성되고, 상기 바닥면각(β_B)은 상기 안착부각(β_R)인 7°내지 12°사이이며, 상기 비드측면각(α_B)은 0°내지 림의 림플랜지각(α_R)인 3°사이의 각을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어의 비드.