KR970011922B1 - 벨트로 보강된 차량용 타이어 - Google Patents

Abstract

없음

Description

벨트로 보강된 차량용 타이어

도 1은 명확하게 도시하기 위해 횡벨트 및 원주벨트를 특별히 강조한 본 발명에 따른 타이어의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 원주벨트 및 횡벨트의 보강 지지물의 일부분의 사시도.

도 3은 본 발명의 따른 실시예에 따른 세개의 평행한 주름진 밴드로 형성된 횡벨트의 일부분의 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행하게 일정간격으로 서로 떨어져 나란히 배치되고 횡방향으로 신장되는 세개의 횡벨트의 보강 지지물 및 원주벨트의 평면도.

도 5 및 도 6은 다른 형상을 갖는 도 4에 도시된 횡벨트의 보강 지지물과 유사한 보강 지지물.

도 7 및 도 8은 타이어의 원주방향 또는 0° 위치로 연장되는 원주벨트 보강 지지물과 관련하여 도 4 내지 도 6에 도시된 횡벨트의 보강 지지물의 다른 배치 및 형상을 도시한 부분단면도.

도 9도는 원주벨트의 보강 지지물의 동작을 도시한 접촉 페치면에서의 원주벨트의 개략측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공기타이어2 : 몸체

5 : 접지면6 : 원주벨트

7 : 보강지지물8 : 횡벨트

8a : 보강지지물8c : 평면부분

8d : 호형부분8e : 프로파일된 부분.

본 발명은 접촉면 또는 접지면 및 측면을 가지며 도너츠 형상으로 굽혀진 몸체, 타이어의 진행방향에 대해 횡방향으로 적절히 배치된 보강 삽입재 및 타이어 이동방향에서 두 측면어깨부 사이에서 연장된 환상벨트 구조로 이루어지는, 벨트로 보강된 타이어에 관한 것이다.

벨트로 보강된 타이어의 일반적인 구조에서, 벨트층은 다수의 플라이스(plice) 바람직하게는 가는 강선이 교차된 상태로 중복되게 배치된 코드 직물(cord fabric)재로 이루어지는데 이 형상은 이 재료가 매우 짧은 길이로 대각선 방향으로 연장되도록 한다. 이 디자인의 형상은 원주방향 및 횡방향으로 동시에 강한 벨트를 제공하려는데 목적이 있다. 사실상, 이들 두 기준은 벨트로 보강된 타이어의 이동-역학적 품질에 관해 결정적인 두 기준이며, 따라서 적당한 횡방향 강성이 없이 원주방향 강선만을 받아들이기는 어렵다. 이 형상은 0° 방향(원주)에 대해, 코드직물층에 대해 약 25° 또는 약 335°의 각을 준다. 그 점에서 벨트로 보강된 기존의 구조는 승인된 높은 품질을 갖고 있다. 그러한 배열에서 개개의 코드들은 벨트의 폭보다 길지 않고 따라서 비교적 적은 부착면적만이 전달될 힘을 이송하는데 필요한 에워싼 고무재에 이용된다.

다수의 플라이스가 중복되게 배열된 코드직물은 생고무 또는 합성고무재에 둘러싸이므로, 결과적으로 다중 벨트층은 접촉면 또는 접합면내에서 타이어에서 필요한 정도의 평평함을 변형시키는 것을 잘 억제하는데는 바람직하지 못한 높은 반경방향 강성을 가지며(일반적으로 나쁜 효과(by-product)로 간주됨), 단면 두께가 매우 커진다.

몇몇 경우에서, 상기 구조의 약점을 0° 위치의 나일론 또는 강선으로 된 부가적인 캡 부분에 의해 극복하려는 것이 시도되었다. 다시 말하면 교차된 형상으로 구성된 강철 벨트는 타이어의 형상으로부터 생기는 약점을 보완하기 위해 예를 들어 어깨띠를 구비하였다.

높은 공기압력과 관련하여, 이런 종류의 벨트로 보강된 타이어는 적절하게 팽창되기 어렵다. 따라서, 압력 분포가 정말 균등하게 발생되고 압력 트로프(trough) 형성이 감소될 수 있다하더라도, 타이어의 짧은 팽창 길이는 정해진 폭을 가지는 타이어가 이동 역학적 힘을 전달하기 위한 적절한 접촉 또는 접합면을 제공하거나 적당한 수준의 안락감을 주기에는 충분하지 않다. 이것은 필요한 접촉면을 제공하기 위하여 타이어의 폭을 증가시키려는 요구를 불러일으켰다. 이러한 타이어는 양호한 효과를 가지므로 잘 팔릴 수 있다. 그러나 이러한 형상은 안락감의 제한, 고도의 내부작업, 어쿼플래닝(acquaplaning)의 심각한 위험 및 높은 저항을 조래할 뿐만 아니라 비싸고 제한된 재료의 과도한 사용, 고중량, 고가의 비용 등을 초래한다. 전술한 종래의 타이어의 예로서는 독일특허 제1,194,720호, 독일실용신안 제1,701,521호, 영국특허 제802,951호 및 제359,917호 프랑스특허 제112,731호 및 제96,122호 등이 있다.

종래의 벨트로 보강된 다른 타이어(독일공개공보(DE-OS) 제23 55 489호)에서는, 서로 떨어진 구멍을 가지는 원주 전체에, 접지 부위내에 끼워지며 벨트층으로 사용되는 경화층이 제공되며 폐쇄된 측면 가장자리를 갖는 링으로 형성된 고강도 균질재의 밴드로 구성된다. 상기 구멍은 밴드 축의 폭을 따라 연속적으로 배열된 다수의 열(列)에 나란히 배치된다. 이 구조는 벨트층에 제공되는 타이어 접지부와 몸체 사이에 계속적인 접착본딩을 유지하면서, 실질적인 중량의 증가없이 비교적 소량의 재료로 간단히 제조되는 벨트와 유사한 경화삽입제를 제공하려는 것이다.

그러나 이런 종류의 경화 삽입제를 갖는 벨트로 보강된 타이어는 불규칙한 도로, 특히 횡방향으로 주름지거나 융기된 곳을 통과할 때는 횡방향으로는 적절히 적용될 수 없다. 벨트로 된 타이어의 벨트는 고무에 대한 부적당한 접착 및 강한 기계적 작업에서 발생되는 폐열로 인해 타이어에서 분리되는 현상이 발생되어 탄성고무 구조내에서 이체(異體)와 같은 역할을 하고 따라서 완전한 실패를 초래한다. 다른 심각한 단점은 벨트층은 완전한 강성이라 원주방향으로, 제한된 범위에서 필요한 신장 및 압축이동을 수행할 수 없다는데 있다.

차량용 벨트로 보강된 타이어도 알려져 있다(독일 공개공보(DE-OS) 제27 22 923). 이 타이어에서, 접지면 안정화용 벨트는 접지면에 측면력이 가해질 경우 접지면의 일부를 변형시키는 층들에 의해 서로 축방향으로 분리된 다수의 분리동축 밴드를 구비하며, 따라서 특히 불규칙한 곳을 통과할 때 그라운드 접촉이 한결 개선된 접지면을 갖는 타이어가 제공된다. 그러나, 각기 동축으로 나란한 밴드 또는 각 링은 가는 강선으로 구성되므로 유연한 밴드를 형성하지만 실질적으로는 타이어의 원주방향으로는 늘어나지 않고 강선이 늘어난 후에는 하중이 걸린 타이어의 크기로 반경방향의 증가를 제한한다. 세개의 나란한 밴드 중에서, 두개의 외부 밴드는 각기 타이어의 각 어깨부 근처에서 180℃로 접혀진 밴드로 구성되고, 중앙 밴드는 강선들이 평행하게 포개된 두개의 층들로 구성되므로 접혀지지 않는다.

이와 같은 타이어의 강화 삽입재 구조는, 타이어가 불규칙한 도로를 통과할 때 벨트층의 각각의 링 부분의 적응성을 제공한다고 하더라도, 이들 종래의 가는 강선의 밴드 또는 벨트층은 비교적 큰 단면 두께를 가지므로 큰 관성 모멘트를 갖게 되고 구름 특성 특히 타이어의 구름 저항에 나쁜 영향을 준다. 게다가 이런 구조는 필요한 횡방향 강성을 가질 수 없다.

벨트로 된 모든 종래의 타이어는 타이어의 본질적인 구조로 인해, 타이어가 이동할 때 벨트 가장자리의 위치를 일정하게 변화시키는 타이어 팽창의 결과 벨트의 가장자리가 어깨부에 실질적인 전단 이동을 가하는 구조 때문에, 탄성 타이어 재료가 접촉면 또는 접지면의 중앙부에서보다 어깨부에 실질적으로 더 많이 부가된다는 문제가 있다. 또 여기에 타이어의 측벽에서 발생된 원심하중이 더해진다. 타이어 어깨부의 고하중은 국부적으로 180℃를 훨씬 넘는 온도 증가를 초래하고 타이어의 고무는 이 부분에서 손상을 입고 어깨부에서 벗겨지기 시작한다.

접촉면 또는 접지면에서 몸체를 지지하는 벨트는, 접지면에서 측면벽으로 진행하는 타이어 어깨부를 벨트 가장자리가 따라갈 수 없으므로, 타이어의 어깨부를 적절하게 지지할 수 없다(독일 공개공보(DE-OS) 제31 39 770호 및 제24 15 724호 등에서 볼 수 있다).

전술한 벨트로 된 모든 타이어들은 타이어의 평평함에 의해 형성된 접촉패치면의 부분에서, 벨트 삽입재가 인장응력을 압축응력으로 변화시키는 점 즉 전복력을 받는다는 점 기인한 하중 및 증가된 열로 인한 문제로 어려움을 겪고 있다. 이와 관련하여 본 기술에 숙련된 자는 균등한 압력분포를 방해하는 "압력트로프(pressure troughts)"를 알고 있다. 이것은 제어할 수 없는 변형 현상과 이로 인한 불규칙하게 마모된(예를 들면 타이어 강선의 중심의 마모) 벨트 타이어의 접촉면에서의 미끄럼 현상 증가를 발생시킬 뿐만 아니라 이동하는 타이어의 구름 저항도 비교적 많이 발생시킨다. 이것은 온도 상승을 초래하고 따라서 사용수명 및 작동의 신뢰성 및 안전성도 감소시킨다.

본 발명의 목적은 가벼운 구조이지만 필요한 원주 강성 및 또한 필요한 횡방향 강성을 가지며, 구름 저항이 낮아 높은 수준의 안락감을 줄 수 있는 벨트로 보강된 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 본 명세서의 서두에서 기술된 종류의 타이어에서 상기 목적은 청구범위 제1항에 인용된 특징에 의해서 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항의 내용들이다.

본 발명의 벨트에서, 벨트의 한 구성요소는 필요한 횡방향 강성을 갖도록 설계되고, 또다른 구성요소는 필요한 원주 강성을 갖도록 설계되며, 새로운 벨트를 제공하도록 이들 두 요소가 서로 결합된 최적 형태로 설계된 벨트의 구성요소들에 의해, 종래의 벨트로 보강된 타이어를 개량한다.

본 발명은 높은 반경 방향 강성을 갖는 종래의 벨트로 된 타이어 제조를 위해 필요한 고가의 제조비용을 절감한다. 서로 보완하는 요소들의 새로운 결합에 의해, 관련된 내부작업이 감소되고, 인장응력 상태에서 압측응력 상태로 변할 때 벨트로 타이어의 접촉면에서 발생하는 유해한 효과가 제거되며, 압력의 균등한 분포가 제공되고, 고무와 용이하게 결합되는 가벼운 재료를 사용할 수 있고 고무로 된 타이어의 무게 및 비용이 절감된다.

벨트로 보강된 타이어의 평평함에 기인한 타이어의 원주면의 분포는 280Kph에서의 고속 테스트에서 증명되었듯이 실질적으로 접촉면으로 제한되고 따라서 귀찮은 구름구슬, 정재파(定在波), 타이어 반경의 증가를 실질적으로 피할 수 있다. 벨트 삽입재 및 이를 둘러싸는 고무층은 공기 시스템의 이상적인 작동원칙에 따라 가능한 한 신장 응력(tensile stress) 상태하에서만 작동되고 따라서 장치내에는 어떤 유해한 압축응력도 없다.

이러한 전제에 의해, 본 발명은(응력의 급격한 변화를 갖는 압력분포의 차이를 보상하기 위해) 벨트는 가능한 한 딱딱해야 하므로 타이어에 열가소성재를 사용하는 것은 불가능하다는 현재 적용되는 기술적인 가르침에 비해 타일어 설계에 새로운 기술적인 가르침을 제안한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 벨트 삽입재를 형성하는 벨트요소는 타이어가 공기에 의해 팽창되고 선택적으로 원심력이 유도될 때 신장 응력(tensile stress) 상태로 되고 따라서 일정하게 신장된 상태에서 에너지를 저장한다. 비유적으로, 이것은 이음매에 의해 제한되고 타이어의 접촉 패치끈의 통과에 의해 그 자신의 에너지로 수축되고 그후 다시 신장되는 스프링효과로 나타낼 수 있다. 타이어가 그 접촉부에서 평평해졌을 때 원주벨트의 보강지지틀은 그를 둘러싼 고무부재와 함께 저장된 에너지를 다시 해리시킴에 의해, 보다 짧은 접촉패치 끝을 제공하기 위한 보다 큰 아치형 부분의 길이(변형)에서의 적응을 위한 외부 에너지가 공급되지 않도록 하며, 이에 의해 접촉패치면에서 제한적으로 원주면 교란이 일어난다.

이러한 상황에서 보강지지물은 적당히 응력이 감소된 상태로만 회복되며, 따라서 작동할 때 벨트요소는 압축력 또는 전복력을 받지 못하게 된다. 타이어 접지 부분에서 벨트 삽입재는 골치아픈 신장이동 대부분이 원주방향에서 더 이상 발생되지 않도록 신장된다. 벨트 삽입재 둘레의 타이어의 고무재는, 벨트 삽입재가 신장됨으로 인해, 신장응력을 받는다. 따라서 타이어의 평평한 지역에서 벨트요소뿐 아니라 그것을 둘럴싼 고무부재는, 본래의 응력-없는 상태(stress-free camdition)로 다소 복원되고, 따라서 타이어의 평평한 지역에서 벨트 삽입재는 고무에 변형에 대한 내성에 대한 저항을 극복할 필요가 없다. 즉, 고무의 제한된 복귀 변형은 강도 지지물에 대해서가 아니라 강도 지지물과 함께 발생한다.

이러한 종류의 변형은 벨트로 보강된 타이어의 작동시 벨트로 된 타이어의 구름저항을 명백하게 감소시킨다. 비교온도 측정에서, 대량 생산된 강철밴드의 어깨부에서의 온도는 185℃인데 비해 본 발명에 따른 결합 벨트에서의 온도는 100℃인 것이 측정되었다. 구름 저항의 감소는 타이어의 평평한 부분(응력없는 상태)에서 연속적으로 발생되는 복귀변형에 적절히 대응하도록 제조된 벨트요소와 그것들의 측면 프로파일에 의해 더욱 향상될 수 있다. 이 경우, 벨트로 보강된 타이어에서의 작동응력은 접지 스트립의 동일부를 감싸는 고무부재뿐 아니라 벨트 삽입재에 요망되는 신장 또는 연장도 발생시킨다. 따라서 원심력뿐만 아닌 타이어내에 필요로 하는 작동압력도 구름저항을 감소시키기 위해 에너지 공여체로 추가적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 특별한 장점은 두 요소 즉 원주력에 대한 원주벨트 및 횡방향력에 대한 횡벨트로 구성된 벨트에 의해 달성되고 이 두개의 벨트요소는 다른 벨트요소가 목적하는 상당한 정보의 힘을 운반할 수 있도록 설계되어 있다.

또한 본 발명의 작동압력에 기인하며 타이어의 평행한 지역에서 발생되는 재료의 압축응력 및/또한 구조신장 및 재료신장의 양에 대응하는 "복귀변형기능"을 갖는 타이어의 평평한 지역에서의 기본 구성부분 즉 벨트요소 및 고무부재의 변형작용을 감소시킴으로써 타이어의 구름저항을 감소시킬 수 있다. 이로 인해 타이어 접지면의 뒤틀림을 초래하는 제어불가능한 재료변현 현상을 피할 수 있다.

원주 벨트의 보강 지지물을 타이어의 원주방향으로 환형 배치하면 그들의 강도 포텐셜을 한층 더 효율적으로 이용할 수 있게 하고, 이는 더욱 얇고 가벼운 직물 또는 합성섬유 끈을 사용할 수 있음을 의미한다. 이러한 재료를 사용함으로써 반경 강성, 중량 및 가격을 감소시킬 수 있고, 단면도 감소시킬 수 있다.

원주벨트의 전체 재료는 발생되는 환형 인장력을 지탱하는데만 사용된다는 장점이 있다. 대각선 방향으로 연장된 보강지지물의 기능이 몸체의 반경방향 끈 루프들 및 특히 횡벨트에 의해 수행되므로, 이들 지지물로 사용되는 통상의 기타 재료를 사용할 필요가 없어진다.

어떠한 적당한 재료 특히 높은 수준의 인장강도를 갖는 강철합금 또는 탄소섬유, 직물끈 등과 같은 재료들로 원주벨트층의 밴드 또는 링용으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면 원주벨트의 전체 벨트는 서로 일정 간격 떨어져 측면에서 연장되고 나란한 다수의 보강지지물을 구비하고, 횡벨트의 전체 벨트구조는 원주방향으로 연장된 적어도 하나의 횡방향 버팀요소와 공기 타이어의 접촉 패치면의 폭방향으로 연장된 요소를 갖고 그것의 플레이트(plate) 또는 샌드위치 활동에 의해 0° 내지 90° 또는 360° 내지 270°의 각도 스펙트럼을 커버한다. 원주벨트의 보강지지물은 예를 들면, 0° 위치라고 알려진 위치로, 즉, 벨트로 된 타이어의 원주방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 그러므로, 말하자면 벨트는 원주벨트 및 횡벨트의 두개의 구조요소로 구성되어 있다. 횡벨트의 보강지지물은 타이어 재료내의 원주벨트의 보강지지물 위 및 아래에 배치될 수 있다.

예를 들면 횡벨트는 공기 타이어의 원주방향으로 환형 형상으로 배치되고 원주벨트의 보강지지물에 대해 횡방향으로 주름진 적어도 한개의 플라스틱 박판으로 구성된다. 그러한 삽입재는 그런 식으로 구성될 때 타이어의 원주방향으로 유연하여 실질적으로 원주 강도에는 기여하지 못하지만, 횡방향에서의 높은 저항 모멘트에 의해, 타이어에 매우 높은 수준의 횡방향 강성을 부여한다.

이와 관련하여 횡방향 버팀 요소는 환형형상으로 서로 나란히 배치되어 타이어 몸체의 재료에 끼워지는 한개의 또는 다수의 주름진 밴드로 구성될 수 있다. 또한 다수의 나란한 밴드의 삽입재는 원주벨트의 보강 지지물이 0°의 위치에 배치되도록 높은 횡방향 강성을 공기 타이어에 전달하고 따라서 타이어의 강도특성을 완전히 이용하는 것이 가능하다. 따라서 필요한 횡방향 강성을 얻기 위해 원주벨트의 과다한 크기로 할 필요가 없다.

본 발명의 실질적인 실시예에 따라 횡벨트의 보강지지물은 한정된 길이의 스트립 또는 얇고 좁은 밴드이고, 횡방향으로 연장되며 원주방향으로의 가요성 및 유연성을 구비한 동시에 횡방향으로의 높은 강성을 타이어에 전달하는 식으로, 벨트로 보강된 타이어에서 타이어의 원주면상에 서로 일정 간격 떨어진 분포되도록 배치된다.

바람직하게는 밴드 또는 스트립 형태의 횡벨트 보강지지물은 주름지거나 굽어진 형상의 평면이거나 한평면에서 연장되는 플라스틱 박판으로 이루어진다. 타이어의 가황처리에 의한 접합이외에, 합성고무 또는 고무와 플라스틱 박판이 확실히 연결되도록 공기 타이어의 합성고무 또는 고무부재가 관통되는 구멍이 제공된 밴드 또는 스트립 형상의 보강지지물이 제공될 수 있다. 그러나 여하튼간에 횡벨트의 보강지지물의 플라스틱 재료와 그것을 둘러싸는 고무 사이는 강하게 접착되며, 접착 실패 또는 공기 타이어의 과하중이 일어나는 경우에는 보강지지물 및 그것을 둘러싸는 고무층 사이의 접착은 피해를 입지않고 고무부재의 접착파열만 발생된다.

바람직스럽게는, 횡벨트의 보강지지물은 횡벨트의 불균형 현상이 발생되지 않도록, 즉 본 발명에 따른 공기 타이어의 고무부재의 중량에 대해 중립상태로 조정될 수 있도록 타이어의 고무부재와 유사하거나 동일한 비중을 갖는 플라스틱 재료로 이루어진다.

본 발명에 따른 횡벨트의 보강지지물은 플라스틱 박판용으로 특히 적합한 재료인 폴리-(2,6-디메틸-1,4 페닐린 에테르) 또는 이들을 포함하는 합성물로부터 절단, 틀로 찍어내거나 다른 방법으로 제조된다. 그 재료는 타이어 구조에서 사용되는 고무와 매우 근사의 중량이고 타이어를 가황처리할 때, 심지어 상기 재료로 구성되고 타이어내로 끼워진 보강지지물의 표면이 평활하고 어떤 돌기나 구멍을 갖지 않을 때도 결과로 증명된 바와 같이 스티렌-함유 미디엄(styrene-bearing medium) 또는 SBR-포함하고 고무부재에 의해 합성고무와 고무부재를 서로 접착하여 극도로 강하고 영구접합되게 연결된다. 이와는 달리, 가황온도에서 플라스틱 재료와 고무제는 강하고 밀접하게 접착된다.

벨트로 보강된 타이어의 원주벨트가 횡방향 강성에 부적당한 경우, 예를 들면 타이어의 보강지지물이 0° 방향으로 연장된다면, 본 발명은 새로운 횡벨트를 추가함으로서 타이어에 용이하고 바람직스럽게 필요한 원주강성 및 높은 횡방향 강성을 전달하므로 타이어는 원주 운동이 일어나는 경우, 유일한 선형 늘임 또는 축소에 의해 양호한 이동특성, 낮은 구름 저항, 낮은 정도의 내부작업 및 저마모성을 갖는다. 게다가 변형될 벨트의 부피 및 중량은 상당히 감소된다. 이에 더하여 밴드 또는 스트립 형태의 본 발명에 따라 조립될 횡벨트의 보강지지물은 공기 타이어의 고무부재내로 삽입되어, 접촉면 또는 접지면을 통해 타이내로 관통하는 못과 같은 이물들에 대하여 탄력적인 관통방지벽을 형성한다.

본 발명에 따라 구성된 차량용 벨트로 된 타이어의 실시예들은 도면에 개략적으로 도시되었다.

도 1에 도시된 공기 타이어(1)는 도너스형의 단면이고, 실질적으로 경화 합성고무 또는 합성고무제 즉 고무 또는 고무제로 구성된 몸체(2)로 구성된다. 원주방향으로 연장되는 구슬링(3)은 타이어(1)의 두 구슬 내에 제공되며 이는 타이어의 조립후 차량휘일의 림(도시않됨)에 걸린다. 어떤 원하는 형상으로도 될 수 있은, 안정화 목적으로 제공되는 몸체의 코드 삽입제(4)는 타이어의 내측에 인접하게 도너츠형 몸체(2)내의 구슬링(4) 사이에서 연장된다. 원주벨트(6)는 타이어(1)의 외부접촉면 또는 접지면(5)의 지역에서 타이어 몸체(2)의 고무부재내로 끼워진다. 원주벨트(6)는 0° 위치에 배치되거나 타이어(1)의 원주방향으로 연장되고 서로 일정 간격으로 나란히 배치된 보강 캐리어 또는 지지물(7)에 의해 형성된다. 보강지지물(7)은 직물끈, 합성실 또는 금속선이다. 횡벨트(8)의 보강지지물(8a)은 원주벨트(6)의 보강지지물(7)의 한면에 일정간격 떨어져 배치된다. 두 보강지지물(7) 및 보강지지물(8a)은 몸체(2)의 고무부재에 끼워져 밀접하게 접속된다.

도 2를 설명하면, 횡벨트(8)의 보강지지물은 원주벨트(6)의 폭위로 신장되고 타이어(1)의 원주방향으로 배치된 플라스틱 박판으로 구성되어 있는 것이 도시되었다. 플라스틱 박판은 원주벨트(6)의 보강지지물에 평행하게 연장되고 횡방향으로 주름져 있다. 플라스틱박판은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 평행하게 배치되며 동일하게 주름진 다수의 밴드(8a)로 분할될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 횡벨트(8)의 보강지지물은 좁고 긴 스트립 또는 밴드로서, 타이어(1)의 폭을 따라서, 그러므로 원주벨트(6)의 다수의 보강지지물(7)에 대해 횡방향으로 연장되며, 타이어몸체(2) 안으로 끼워진다. 도 4에는 횡벨트(8)의 보강지지물의 가장자리부에 있은 원주벨트(6)의 보강지지물(7)만이 도시되었다. 도면의 간결성을 위해 원주벨트의 가장자리부에 제공된 보강지지물(7) 사이에 배치된 다른 보강지지물은 생략하였다.

도 4는 타이어 몸체(2)의 합성고무 또는 고무부재가 관통할 수 있은 다수의 구멍(9)이 제공된 얇은 플라스틱판으로 구성된 밴드 또는 스트립 형태의 횡벨트의 보강지지물을 도시한다. 그러나 많은 경우에 이들 구멍들(9)은 필요하지 않다.

도 5에 도시된 실시예에서 횡벨트(8)의 보강지지물(8a)은 도 6에 도시된 실시예에서는 쐐기형상으로 도시되었지만 초승달 형상이다.

도 7에 도시된 실시예에서, 횡벨트의 스트립 형상의 보강지지물은 원주벨트(6)의 보강지지물(7)의 위와 아래에 배치되고 특히 횡벨트(8)의 두층의 보강지지물은 서로 엇갈리게 배치되고 그들의 가장자리부에서만 부분적으로 중복되게 배치된다. 힘은 원주벨트(6)의 지지물(7)에 대해 직각으로 연장된 짧은 고무브릿지(8b)들을 거쳐 각개의 지지물(8a) 사이로 전달된다. 횡방향 강성은 횡벨트 지지물(8a) 사이로 전달된다. 횡방향 강성은 중복되는 횡벨트 지지물(8a) 및 그들 사이의 고무 브릿지(8b)에 의해 증가된다.

도 8에 도시된 실시예에서 횡벨트(8)의 지지물(8a)은 또한 두층이 가장자리부에서 부분적으로 서로 중복되어 배치되며, 횡벨트(8)의 두층은 원주벨트(6)의 지지물(7)의 한면상에 배치된다.

어떤 경우에서도 그러한 배치에서 원주벨트(6)의 지지물(7)은 그러한 배치에 의한 플레이트 또는 샌드위치 효과, 또는 야기된 길이의 변화(저항을 견딜 수 있은 길이로의 변화)에 의해 얻어지는 측면 강성을 증가시키는데 기여한다.

도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서, 횡방향에서의 지지물(8a)의 지지작용은 두층이 부분적으로 중복되도록 배치된 스트립 형상의 보강지지물들 사이의 고무층의 트러스트 쉬어링에 의해 지지되고, 따라서 탱크 트랙의 효과와 같은 것이 발생된다. 횡벨트(8)의 보강지지물은 벨트로 보강된 타이어(1)의 원주방향에서, 그들 사이의 고무부재와 함께 충분한 탄성작용을 수행한다.

도 2에 도시된 실시예 및 도 3에 도시된 실시예에서 횡방향으로 작용하는 힘과 관련된 높은 지지 효과는 타이어에 작동하는 휘일로드와 도로 사이에, 타이어제에 소위 붙들려 있음으로 인해 비틀림 또는 이탈로부터 보호되는 주름진 플라스틱판의 기하학적인 측면 모양에 의해 얻어진다. 이러한 이유로, 이것은 잉여 신장응력을 받는 원주벨트(6)의 보강지지물(7)에 의하여 지지된다. 제한적으로 신장가능한 원주벨트(6)가 신장되면 플라스틱 박판의 주름진 형태는 횡방향 지지를 제공하기 위해 플라스틱 박판에서 응력정점이 없는 형상이 선택될 수도 있다.

도 9는 길이 방향으로 신장될 수 있는 원주벨트(6)의 보강지지물(7)이 도시되었다. 벨트로 보강된 타이어가 팽창될 때 그들은 일점쇄선으로 도시된 위치로부터 팽창 또는 신장되고 따라서 그것은 더 큰 직경을 갖게 된다. 지지물(7)의 신장성에 의해, 이들 지지물은 벨트로 보강된 타이어(1)의 접촉 패치면(20)의 중심에서, 타이어가 평평해짐에 따라, 응력이 없는 상태에서 또는 타이어(1)가 평평해지지 않는다면 그 지지물이 배치될 수 있은 원형위치 보구기력을 갖게 된다. 따라서 타이어(1)의 평평해짐은 원주벨트(6)의 지지물(7)이 응력이 없는 상태로 될 때까지 하중이 경감된다는 것을 의미하자민 지지물은 압축 또는 전복응력을 받지 않는다.

본 발명은 간단하고 효과적으로, 부적당한 횡방향 강성을 갖는 벨트구조를 벨트의 보강지지물이 0° 위치로 배치되도록 개선한다. 그런 배치를 갖는 원주벨트의 지지물(7)은 원주강성, 벨트의 하중지탱단면을 제공하기 위해 충분히 활용될 수 있고 따라서 일반적으로 그 중량도 감소시킬 수 있다. 횡벨트(8)의 지지물(8a)은 공기타이어의 고무부재와 균일하게 접착되거나 일체로 되고, 또한 특히 횡벨트(8)가 접지면(5)과 타이어의 원주벨트(6) 사이에 배치된다면 이물의 침입을 방지하는 벽이 형성되는 횡방향 버팀 효과도 발생된다.

원주벨트의 일부분은 탄력적으로 신장될 수 있게 예를 들면 나일론끈 또는 이와 유사한 것으로 형성되는 반면, 원주벨트의 다른 부분은 다이어의 압력으로 타이어가 팽창할 때 원주방향으로 큰 변화를 가지도록 구조적으로 늘어나게 "축늘어진(flabby)" 식으로 예를 들면 아라미드 또는 유리섬유실과 같이 가능하면 신장하지 안는 재료로 제조된다는 것에 실질적인 장점이 있음을 알게 되었다.

그런 구조에서는 완성된 타이어는 나일론 재료의 특성인 열수축으로 인해, 완성된 타이어는 보다 적은 원주를 가지며, 이것은 나일론 재료의 탄력적 신장에 의해, 원주벨트의 신장-저항(strech-reistant) 부분에 의해 허용되는 범위로 증가된다.

이와 관련하여, 신장가능한 나일론 재료는 먼저, 발생된 신장 응력을 받아들이고, 마치 스프링의 작용과 유사하게, 그에 상당하는 반작용력을 저장하고, 마지막으로 타이어 구조적 관점에서 바람직한 신장도 예를 들면 3 내지 5%까지 신장되고, 고강도의 신장-저항 실들은 그 이상의 신장 응력을 견딘다.

본 발명의 타이어는 이런식으로 타이어 원주 팽창을 막을 수 있으므로, 무제한적으로 신장가능한 벨트가 국부적으로 추가로 과신장됨에 의해 발생할 수 있은 부분적인 비틀림 현상을 방지함으로서 횡벨트의 측면 강성에 고도의 바람직한 효과를 준다. 이러한 부분적 뒤틀림 현상은 경사면에서의 이동상태에서 발생할 수 있다.

횡벨트(8)의 보강지지물(8a)은 측면에서 보면 주름진 형상 또는 사인파 형상일 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 보강지지물(8a)은 측면이 구불구불한 형상일 수도 있다. 이 실시에에서 보강지지물(8a)은 평면부분(8c)들 사이에서 곡선 또는 호형부분(8d) 또는 프로파일된(profiled) 부분(8e)으로 구성된다. 보강지지물(8a)이 팽팽하게 되면 이런 부분(8d 및 8e)이 넓어지고 길어지거나 신장되므로 그 길이가 길어지게 된다.

Claims (10)

1. (a) 외부원주면에서 접촉면을 갖는 도너츠처럼 굽혀진 탄성재의 몸체와

   (b) 상기 몸체의 접촉면부에 삽입되며, 원주방향 강성을 향상시키는 원주벨트 및 측면 강성을 향상시키는 횡벨트로 구성도는, 원주방향으로 연장되는 환형벨트 구조체로 이루어지며,

   (c) 상기 원주벨트가 신장될 수 있으며 상대적으로 짧은 실과 경직되고 상대적으로 더 긴 실로 이루어지며, 적어도 한평면에, 측면으로 간격을 두고 나란히 배치되고 몸체의 원주방향으로 연장되며 길이 방향으로 3 내지 5% 신장될 수 있은 다수의 환형 보강지지물을 구비하고, 상기 원주벨트가 3-5% 신장되면 급격히 더 이상 신장되지 않도록 상기 경직되고 상대적으로 더 긴 실에 의해 보호되며,

   (d) 상기 횡벨트가 접촉면의 폭 이상으로 연장되고 원주방향으로 연장되는 상기 원주벨트의 보강지지물로부터 일정 간격 떨어져 평행하게 탄성부재내에 끼워지는 최소한 한 개의 횡방향 버팀 보강지지물을 구비하며,

   (e) 상기 횡벨트가 타이어의 원주방향으로, 적어도 상기 원주벨트의 보강지지물만큼 신장가능한, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
2. 제1항에 있어서, 상기 원주벨트의 보강지지물의 위 또는 아래에 횡벨트의 보강지지물이 적어도 한층이 배치된, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
3. 제1항에 있어서, 상기 횡벨트가 타이어의 원주방향으로 환형 형상으로 놓여지고, 원주벨트의 보강지지물에 대해 횡방향으로 주름진 적어도 한개의 플라스틱 박판으로 구성된, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
4. 제3항에 있어서, 상기 횡벨트가 환형으로 나란히 배치되고 타이어의 몸체에 끼워지는 다수개의 주름진 스트립으로 이루어지는, 벨트로 보강된 차랑용 타이어.
5. 제1항에 있어서, 상기 횡벨트의 보강지지물이 원주벨트에 대해 횡방향으로 연장되고 타이어의 원주면상에 서로 일정한 간격을 두고 평형하고 나란하게 배치되는 제한된 길이의 스트립 또는 얇고 폭이 좁은 밴드인, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
6. 제5항에 있어서, 상기 횡벨트의 밴드 형상 또는 스트립 형상의 보강지지물 사이에 인접하게 고무부재의 브릿지가 배치되고, 상기 브릿지가 원주벨트의 보강지지물에 대해 직각으로 연장되는, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 밴드 형상 또는 스트립 형상의 보강지지물이 타이어의 생고무 또는 고무부재와 화학적으로 접착되고, 적어도 190℃까지는 그 형상의 유지할 수 있은 플라스틱 재료로 이루어지는, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
8. 제1항에 있어서, 상기 횡벨트의 보강지지물이 타이어 몸체의 고무부재와 유사하거나 동일한 비중을 가지는 플라스틱 재료로 이루어지는, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
9. 제1항에 있어서, 상기 횡방향 버팀요소가 폴리-(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르) 또는 이에 대응되는 PPE-함유물 또는 스티렌을 함유하는 고무 연결재인, 벨트로 보강된 차량용 타이어.
10. 제1항에 있어서, 상기 원주벨트의 보강지지물이 0° 위치에 배치된, 벨트로 보강된 차량용 타이어.

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