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KR101204020B1 - 향상된 벨트구조를 갖는 공기 타이어 - Google Patents

향상된 벨트구조를 갖는 공기 타이어 Download PDF

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KR101204020B1
KR101204020B1 KR1020087017437A KR20087017437A KR101204020B1 KR 101204020 B1 KR101204020 B1 KR 101204020B1 KR 1020087017437 A KR1020087017437 A KR 1020087017437A KR 20087017437 A KR20087017437 A KR 20087017437A KR 101204020 B1 KR101204020 B1 KR 101204020B1
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KR
South Korea
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belt
degrees
tire
angle
belt layer
Prior art date
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KR1020087017437A
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구이도 루이기 다기니
스테파노 비지
Original Assignee
피렐리 타이어 소시에떼 퍼 아찌오니
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 공기 타이어는 제 1 벨트층(51)과, 상기 제 1 벨트층(51)에 대해 반경방향 내부 위치에 있는 제 2 벨트층(52)과, 상기 제 1 벨트층(51) 및 제 2 벨트층(52)에 대해 반경방향 내부 위치에 있는 제 3 벨트층(53)을 구비하고, 각 벨트층(51,52,53)은 제 1, 제 2, 및 제 3 벨트각으로 배치된 복수의 세장강화요소(511,521,531)를 각각 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 벨트각은 절대값이 15도에서 40도이고, 상기 제 2 벨트각은 상기 제 1 벨트각과 부호가 반대이며, 상기 제 3 벨트각은 절대값이 40도에서 90도이고 상기 제 2 벨트각에 대해 부호가 반대인 벨트구조를 갖는다. 상기 벨트구조는 또한 예컨대 실질적으로 0인 벨트각을 형성하도록 배열된 세장강화요소를 구비하는 상기 제 1 벨트층(51)에 대해 반경방향 외부 위치에 배치된 0도의 벨트층(54)을 구비한다.
Figure R1020087017437
공기 타이어, 벨트층, 벨트각, 벨트구조

Description

향상된 벨트구조를 갖는 공기 타이어{Pneumatic Tire Having An Improved Belt Structure}
본 발명은 4륜 차량에 사용하는데 적합한 공기 타이어에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 예컨대 고출력 자동차용으로 설계된 타이어 또는 보다 일반적으로, 고속주행 및/또는 극한 주행조건을 필연적으로 포함하는 적용을 위해 의도된 타이어와 같은 고성능 타이어에 관한 것이다.
보다 상세하게, 본 발명은 고성능(HP) 또는 초고성능(UHP) 타이어뿐 아니라 트랙 자동차 경주와 같은 스포츠 컨텐츠에 사용하는데 적합한 타이어에 관한 것이다.
더욱 더 특히, 본 발명은 4륜 차량용 공기 타이어의 향상된 벨트구조에 관한 것이다.
공기 타이어는 일반적으로 적어도 하나의 카카스 플라이를 구비하는 토로이드형 카카스 구조와, 상기 카카스 구조 반경방향 외부 위치에 있는 트레드 밴드와, 상기 카카스 구조와 상기 트레드 밴드 사이에 끼워져 있는 벨트구조와, 축방향으로 마주보는 위치에서 상기 카카스 구조에 부착된 한 쌍의 사이드월을 구비한다. 적어도 하나의 카카스 플라이의 단부들은 각각의 환형강화요소들에 결합되어 있어 타이 어를 휠림에 고정시키는 타이어 비드를 형성한다.
여러가지 벨트구조들이 모터차량용 타이어 기술분야에 알려져 있다.
EP 0 477 771 B1은 적어도 하나의 카카스 플라이와, 트레드와, 한 쌍의 사이드월과, 한 쌍의 비드와, 상기 트레드 및 상기 카카스 플라이 사이에 위치된 벨트 패키지를 구비하는 3벨트 타이어를 개시하고 있다. 상기 벨트 패키지는 3개의 반경방향으로 배열된 플라이들이 있다. 상기 벨트 패키지의 제 1 및 제 3 플라이는 적도면에 대해 약 +15도 내지 +20도 범위의 제 1 각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행하게 뻗어있는 폴리머 모노필라멘트 강화부재를 포함한다. 상기 벨트 패키지의 제 2 플라이는 상기 제 1 및 제 3 플라이 사이에 위치해 있고 적도면에 대해 약 -15도 내지 -20도 범위의 제 2 각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행하게 뻗어있는 금속부재를 포함한다. 제 2 플라이는 적도면에 대해 중심에 있고 축 폭(axial width)을 갖는다. 제 1 및 제 3 플라이는 상기 적도면에 대해 중심에 있고 실질적으로 서로 평행하며 상기 제 2 플라이의 축 폭보다 더 큰 각각의 축 폭을 갖는다. 제 1 및 제 3 플라이의 축 가장자리부들이 서로 닿아 있다.
EP 0 531 136 B1은 복수의 원주 그루브가 형성된 트레드 표면과, 래디얼 카카스와, 금속코드의 2개 벨트층으로 구성된 벨트와, 상기 벨트의 반경방향 외측에 배열되고 상기 트레드의 축 중심에 있는 추가 강화층과, 상기 트레드의 가로 양측부 각각에 배열되고 유기섬유코드로 구성된 적어도 2개의 추가 보조층을 포함하는 고성능 공기 래디얼 타이어를 개시하고 있다. 추가 강화층은 타이어 원주방향에 대해 인접해 있고 기울어져 있는 벨트층에 금속코드를 교차하는 코드들로 구성되고, 추가 강화층은 폭이 벨트의 최소 폭보다 작으나 상기 트레드의 가로 최외측에 위치된 원주 그루브들 사이 거리보다 더 크다.
EP 1 057 659 A2는 한 쌍의 비드 코어들 사이에 토로이드형으로 뻗어 있고 유기섬유 코드를 포함하는 적어도 하나의 고무피복된 카카스 플라이로 구성된 래디얼 구조의 카카스와, 상기 카카스 구조의 크라운부를 보강하고 복수의 벨트층으로 구성된 벨트를 구비하며, 적어도 하나의 카카스 플라이는 크라운부에 컷아웃 영역(cut-out zones)을 갖고 카카스 지지층이 상기 컷아웃 영역에 인접 배열되어 있는 승용차용 공기 래디얼 타이어를 개시하고 있다.
EP 1 071 567 B1은 한 쌍의 실질적으로 평행한 환형비드와, 상기 비드 쌍 주위로 감겨진 적어도 하나의 강화된 카카스 플라이와, 적어도 하나의 폴드 벨트(folded belt)와 적어도 하나의 컷 벨트(cut belt)와 상기 적어도 하나의 카카스 플라이 위에 배치된 덮개(overlay)를 구비하는 폴드 벨트구조와, 상기 폴드 벨트구조 위에 배치된 트레드 고무와 상기 비드와 상기 트레드 고무 사이에 배치된 사이드월을 구비하는 공기 타이어를 개시하고 있다. 예시된 실시예에서, 덮개는 실질적으로 컷 벨트의 가장자리를 덮고 상기 컷 벨트에 인접해 있으며 상기 폴드 벨트의 접힌 가장자리는 적어도 하나의 컷 벨트와 상기 덮개의 가장자리 위로 포개어 진다. 폴드 벨트는 유리섬유, 아라미드, 탄소섬유, 나일론, 레이온, 폴리에스테르, 폴리올(polyol), 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 필라멘트 또는 코드로 보강될 수 있고, 컷 벨트는 강철, 유리섬유, 아라미드, 탄소섬유, 나일론, 레이온, 폴리에스테르, 폴리올, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 필라멘트 또는 코드로 보강될 수 있다. 덮개는 유리섬유, 아라미드, 탄소섬유, 나일론, 레이온, 폴리에스테르, 폴리올, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 필라멘트 또는 코드로 보강된다.
본 출원인은 상술한 타입의 고성능 또는 초고성능 타이어의 성능을 높일 필요성을 인식하였다.
특히, 본 출원인은 고출력 자동차로 발생되는 큰 가속 및 감속에서 특히 동작하도록 적용된 HP 또는 UHP 타이어의 필요성을 인식하였다.
더욱이, 본 출원인은 벨트구조가 고속에서 치수 안정성, 즉, 거의 형태가 변형되지 않는 고속에서 원심력을 견디는 타이어의 능력을 높여 고속(예컨대, 200Km/h 이상)에서도 접촉면적의 크기와 형태를 유지하도록 할 수 있는 타이어를 제공할 필요성을 인식하였다.
본 출원인은 또한 극한의 주행조건에 사용시, 특히 고출력 자동차가 고속으로 벤드를 따라 주행시, 가능한 한 평평한 트레드 프로파일을 나타내는 HP 또는 UHP 타이어의 필요성을 인식하였다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 정의가 주어진다:
·"적도면(EP)"은 타이어의 회전축에 수직하고 타이어의 축 중심선을 포함하는 면이다.
·"종횡비(aspect ratio)"는 타이어 횡단면 높이(H), 즉, 공칭 림 직경(RW)으로부터 적도면에서 타이어의 외부 직경까지의 반경거리를 타이어 횡단면 폭(C), 즉, 사이드월의 외부면들 간에 타이어 회전축에 평행한 최대 직선거리로 나눈 비이 다(상기 치수는 ETRTO 표준에 따라 결정된다).
·"구름 방향(rolling direction, RD)"은 차량에 장착시 타이어의 진행방향이다. 도면으로는 타이어의 적도면에 위치된 화살표 축으로 표시될 수 있다.
·"벨트각(belt angle, BA)"은 벨트를 평면으로 가정하면 구름방향에 대해 벨트의 실질적으로 평행하게 세장강화요소들의 배치방향에 의해 형성된 최소각이다. 벨트의 강화요소들이 구름방향에 평행한 경우 0도의 벨트각으로 배열되어 진다. 신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 벨트각은 플러스이다. 신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 반시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 벨트각은 마이너스이다. 제 1 층의 벨트각이 마이너스이고 제 2 층의 벨트각이 플러스인 경우 2개 벨트층은 반대 부호의 벨트각을 갖는다고 한다.
본 출원인은 제 1 벨트각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행한 세장금속 강화요소들을 구비하는 제 1 벨트층과, 상기 제 1 벨트층에 대해 반경방향 내부 위치에 있고, 제 1 벨트각에 대해 반대 부호의 제 2 벨트각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행한 세장금속 강화요소들을 구비하는 제 2 벨트층과, 상기 제 1 벨트층에 대해 반경방향 외부 위치에 배치되고, 실질적으로 서로 평행하고 실질적으로 0인 벨트각을 형성하도록 배열된 세장 강화요소들을 구비하는 0도 벨트층을 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 벨트각은 절대값이 15도에서 40도이며, 상기 제 1 및 제 2 벨트층에 대해 반경방향 내부 위치에 있고, 제 3 벨트각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행한 세장 강화요소들을 구비하는 제 3 벨트층을 더 구비하고, 상기 제 3 벨트각은 절대값이 40도에서 90도이며 상기 제 2 벨트각에 대해 부호가 반대인 벨트구조를 갖는 타이어를 제공함으로써 상기 향상된 성능이 달성될 수 있음을 알았다.
바람직하기로, 상기 제 3 벨트층의 세장강화요소는 금속코드, 더 바람직하게는 강철코드이다.
이점적으로, 상기 제 1 및 제 2 벨트각은 절대값이 같다.
바람직하기로, 상기 제 3 벨트층은 상기 제 1 벨트층의 폭에 일치하는 폭을 갖는다. 상기 제 2 벨트층은 바람직하게는 상기 제 3 벨트층의 폭보다 더 큰 폭을 갖는다.
일실시예에서, 상기 제 3 벨트층은 타이어 적도면을 가로지르는 중앙영역에서 단절된다.
0도 벨트층의 벨트각은 절대값이 많아야 5도이다. 0도 벨트층의 강화요소는 바람직하게는 직물코드이다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 전방 액슬과 후방 액슬을 구비하고, 상기 전방 액슬에는 제 1 및 제 2 타이어가 장착되고, 상기 후방 액슬에는 제 3 및 제 4 타이어가 장착되며, 상기 타이어들은 상술한 바와 같은 4륜 차량에 관한 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 4륜 차량에서, 상기 제 1 타이어와 상기 제 2 타이어의 벨트각은 절대값이 50도 내지 75도인 반면, 상기 제 3 타이어와 상기 제 4 타이어의 벨트각은 절대값이 75도 내지 90도이다.
다른 특징 및 이점은 본 발명에 따른 타이어의 바람직하나 유일하지 않은 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다. 제한되지 않는 예로써 주어진 첨부도면을 참조로 본원발명의 설명이 이루어진다:
도면에서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어의 횡단면도를 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 개략적인 평면도를 통해 본 발명의 실시예에 따른 타이어의 벨트구조의 3개 벨트 플라이를 도시한 것이다.
도 3은 0도 층을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 벨트구조의 강화요소의 다른 개략도를 도시한 것이다.
도 4는 0도 층을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 벨트구조의 강화요소의 다른 개략도를 도시한 것으로, 세번째 벨트층이 가운데 단절되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 벨트층에 사용될 수 있는 수행된 스레드형 요소를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 한가지 가능한 배열을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 또 다른 한가지 가능한 배열을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 또 다른 한가지 가능한 배열을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 차량의 또 다른 한가지 가능한 배열을 개략적으로 도 시한 것이다.
도 10은 하중 대 이완길이의 도표이다.
도 11은 하중 대 타이어 강도의 도표이다.
도면에서, 평행한 세장강화요소들이 타이어에 그러나 실제로 사용된 엔드 카운트(end count)와 일치하지 않는 엔드 카운트(또는 밀도)로 어떻게 배열되는지를 나타내기 위해 개략적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 타이어(1)는 통상적으로 크라운부와, 림에 타이어를 장착하기 위한 각각의 비드구조에 각각 결합되는 2개의 축방향 양측부를 구비하는 토로이드형 카카스 구조(2)를 구비한다. 상기 카카스 구조(2)는 세장요소들이 고무재료로 둘러쌓이게 강화함으로써 형성된 적어도 하나의 카카스 플라이를 포함한다. 카카스 구조는 주로 래디얼 타입이다. 즉, 적어도 하나의 카카스 플라이의 강화요소들은 타이어 회전축을 포함하고 상기 타이어 적도면에 실질적으로 수직한 면에 놓여있다. 상기 강화요소들은 일반적으로 직물코드, 예컨대, 레이온, 나일론, 폴리에스테르(예를 들면, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN))로 형성된다. 각각의 비드구조는 주로 비드 와이어(3)와 비드 필러(bead filler)(4)를 구비하고 상기 비드 와이어 주위로 상기 카카스 플라이(2)의 대향측 가장자리를 뒤로 접음으로써 상기 카카스 플라이에 결합되어 도 1에 도시된 바와 같은 소위 카카스 백폴드를 형성한다.
다른 비드 구조들은 예컨대 유럽특허출원 EP 0 928 680 및 EP 0 928 702에 나타나 있으며, 각 비드 구조는 동심 코일에 배열된 금속코드로 형성된 적어도 2개의 환형삽입물에 의해 형성되고, 카카스 플라이는 상기 환형삽입물 주위로 뒤로 접히지 않는다.
트레드 밴드(6)는 카카스 구조(2)의 크라운부 반경방향 외부 위치에 원주상으로 부착된다. 사이드월(7)은 또한 카카스 구조의 각 축방향 양측부 외부에 부착되고, 이들 사이드월 각각은 각각의 비드 구조에서 트레드 밴드(6)의 가장자리까지 뻗어 있다.
바람직하기로, 본 발명에 따른 타이어(1)는 현저하게 평평한 단면을 가지는 타입이다. 즉, 본 발명의 타이어는 바람직하게는 0.20에서 0.65, 더 바람직하게는 0.25에서 0.55, 더욱 더 바람직하게는 0.25에서 0.45의 종횡비(H/C 비)를 갖는다.
타이어(1)는 카카스 구조와 트레드 밴드 사이에 끼워져 있는 벨트구조(5)를 더 구비한다. 본 발명에 따른 타이어의 벨트구조는 복수의 강화코드들을 포함하는 제 1, 제 2 및 제 3 벨트층(51,52,53)을 구비한다. 이점적으로, 제 3 벨트층(53)은 제 1 벨트층(51)의 폭에 일치하는 폭을 갖는다. 제 2 벨트층(52)은 바람직하게는 제 3 벨트층의 폭보다 더 큰 폭을 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 벨트구조를 개략적으로 도시한 것이다.
0도 벨트층(54)의 강화요소들은 주로 직물코드, 예컨대, 나일론 코드, 아라미드 코드, 또는 하이브리드 코드로(즉, 다른 타입의 필라멘트, 예를 들면, 아라미드 필라멘트와 나일론 필라멘트로 된 동일한 코드에서 조합으로; EP 0 355 588 B1 참조) 만들어진다.
제 1, 제 2 및 제 3 벨트층(51,52,53) 각각은 복수의 실질적으로 평행한 신세장 강화요소(511,521,531)를 각각 구비한다. 이러한 강화요소(511,521,531)는 일반적으로 금속코드이다. 강화요소(511,521,531)는 고무재료로 둘러싸여 고무피복된 섬유를 형성하는 식으로 배열되어 있다.
제 1 벨트층(51)의 강화요소(511)은 바람직하게는 강철코드로 만들어 진다. 표준(NT)(보통 인장강도)강 또는 HT(고인장강도)강, SHT(슈퍼 인장강도)강, 또는 UHT(초강력 인장강도)강이 사용될 수 있다.
대개, 상기 강철코드(511)에는 두께가 0.10㎛ 내지 0.50㎛ 사이인 내부식성 합금, 예컨대, 황동코팅(brass coating)이 형성된다. 상기 코팅은 고무피복 화합물에 대한 코드의 양호한 접착을 보장하고 타이어의 제조와 사용동안 모두에서 금속의 부식에 대한 보호를 제공한다. 강철코드는 대개 잘 알려진 기술에 따른 고무조성물에 내포된다.
바람직하기로, 제 1 및 제 2 벨트층(51,52) 각각에서 코드(511 및 521)의 엔드 카운트(또는 밀도)는 40코드/dm에서 160코드/dm 범위내에 있다.
바람직하기로, 제 1 벨트층(51)의 강화요소(511)는 15도에서 40도의 절대값을 갖는 제 1 벨트각(BA1)으로 배치되어 있다. 다르게 말하면, BA1은 +15도에서 +40도 또는 -15도에서 -40도에 있을 수 있다.
바람직하기로, 제 2 벨트층(52)에서 세장강화요소(521)의 엔드 카운트는 제 1 벨트층(51)에서 세장강화요소(511)의 엔트 카운트와 같다.
바람직하기로, 제 2 벨트층(52)의 세장강화요소(521)는 제 2 벨트각(BA2)으로 배치되어 있다. 제 2 벨트각(BA2)은 제 1 벨트각(BA1)에 대해 부호가 반대이다. 더욱 바람직하게는, 제 1 및 제 2 벨트각(BA1 및 BA2)은 절대값이 같다.
바람직하기로, 제 3 벨트층(53)의 금속강화요소(531) 각각은 많은 스레드형 요소(200)를 구비하는 코드이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 스레드형 요소(200)는 예컨대 본 발명의 동일 출원인명으로 된 WO 2000/39385에 기술된 바와 같이 수행된다.
스레드형 요소의 변형은 일반적으로 직선으로부터 주기적인 굴곡의 형태와 같이 임의의 형태로 달성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 변형은 공면(coplanar)이다. 심지어 더 바람직하게는, 상기 변형은 WO 2005/014309에 개시된 바와 같은 파장(또는 피치)(P)과 파 진폭(H)을 갖는 실질적인 사인형 파동(도 5에 예시된 파동)으로 구성된다.
"파장(P)"은 주기적으로 반복되는 최소 부분의 길이로서 이해될 수 있고, "파 진폭(H)"은 중심축(S)으로부터 스레드형 요소의 (양 방향에서 동일한 것으로 가정되는) 최대 횡편차 진폭의 2배를 뜻하는 것로 이해될 수 있다.
바람직하기로, 파장(또는 피치)(P)는 2.5㎜ 내지 30.0㎜, 더 바람직하게는 5.0㎜ 내지 25.0㎜이다. 또한 더 바람직하게, 파장(P)은 12.5㎜이다.
바람직하기로, 파 진폭(H)는 0.12㎜ 내지 1.0㎜, 더 바람직하게는 0.14㎜ 내지 0.60㎜이다.
일반적으로, 본 발명에 따른 수행된 스레드형 요소(200)는 0.05㎜ 내지 0.25㎜, 바람직하게는 0.08㎜ 내지 0.20㎜의 직경(D)을 갖는다. 특히 바람직하기로는 직경이 0.12㎜이다.
상술한 바와 같이, 스레드형 요소(200)는 금속이다.
바람직하기로, 스레드형 요소(200)는 강철로 만들어진다. 스레드형 요소의 직경이 0.4㎜ 내지 0.1㎜인 경우, 표준NT(보통의 인장강도)강의 파열강도는 약 2,600N/㎜2(또는 2,600MPa) 내지 약 3,200N/㎜2 범위이고, HT(고인장강도)강의 파열강도는 약 3,000N/㎜2 내지 약 3,600N/㎜2 범위이며, SHT(슈퍼인장강도)강의 파열강도는 약 3,300N/㎜2 내지 약 3,900N/㎜2 범위이고, UHT(초인장강도)강의 파열강도는 약 3,600N/㎜2 내지 약 4,200N/㎜2 범위이다. 상기 파열강도 값은 특히 강철에 함유된 탄소량에 따른다.
바람직하기로, 상기 스레드형 요소에는 두께가 0.10㎛ 내지 0.50㎛인 황동코팅(60중량% 내지 75중량%의 구리(Cu), 40중량% 내지 25중량%의 아연(Zn))이 형성된다. 상기 코팅은 고무피복 화합물에 스레드형 요소의 양호한 접착을 보장하고 타이어의 제조 및 사용동안 모두 금속의 부식에 대한 보호를 제공한다. 부식에 대한 더 큰 정도의 보호를 보장할 필요가 있다면, 상기 스레드형 요소(200)에는 이점적으로 예컨대 아연, 아연/망간(ZnMn) 합금, 아연/코발트(ZnCo) 합금 또는 아연/코발트/망간(ZnCoMn) 합금에 기초한 코팅과 같이 더 큰 내부식성을 보장할 수 있는 황동과는 다른 부식방지 코팅이 형성될 수 있다.
바람직하기로, 본 발명에 따른 제 3 벨트층(53)에서 세장강화요소(531)의 엔트 카운트는 50코드/dm에서 100코드/dm, 더 바람직하게는 50코드/dm에서 80코드/dm이다.
평행한 세장금속 강화요소(531)이 제 3 벨트각(BA3)으로 배치되어 있다. 제 3 벨트각(BA3)은 절대값이 40도에서 90도이고 제 2 벨트각(BA2)에 대해 부호가 반대이다. 제 3 벨트각(BA3)의 바람직한 절대값은 45도에서 80도이다. 더 바람직하기로, 제 3 벨트각(BA3)은 절대값이 45도에서 55도이다.
바람직하기로, 제 3 벨트층(53)의 평행한 세장금속 강화요소(531)는 적어도 3.0%, 바람직하게는 적어도 3.5% 이상 최종 세장된다. 이러한 최종 세장은 일반적으로 많아야 8%이다.
제 1, 제 2 및 제 3 벨트층(51,52,53)이 일반적으로 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 벨트구조의 전체폭을 따라 연이어 뻗어 있으나, 본 발명은 또한 제 1, 제 2 및 제 3 벨트층(51,52,53) 중 하나 이상과 바람직하게는 제 3 벨트층(53)만이 중단되는 실시예를 포함한다. 가능하게는 제 1, 제 2 및 제 3 벨트층(51,52,53) 중 하나 이상이 적도면을 가로지르는 중앙영역에서 중단된다. 도 4는 제 3 벨트층(53)이 중앙에서 중단되는 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 이는 타이어 성능에 어떤 큰 변화없이 무게를 절약하는 이점이 있다.
0도 벨트층(54)은 대개 아래에 있는 벨트층(51,52,53)의 전체 축 폭에 대해 적어도 축상으로 뻗어 있어, 고속 회전시 아래에 있는 벨트층의 가장자리들이 들어올려지는 것을 방지한다.
도 6은 본 발명의 이점적인 실시예에 따른 4륜 차량의 제 1 예시적인 타이어 배열을 개략적으로 도시한 것이다. 특히, 도 6은 본 발명에 따른 4륜 타이어를 갖는 전방액슬과 후방액슬이 있는 차량을 개략적으로 도시한 것이다. 4개의 타이어는 1a, 1b, 1c 및 1d로서 설계되어 있다. 타이어(1a)는 좌측 전방액슬에 장착되어 있다. 타이어(1b)는 우측 전방액슬에 장착되어 있다. 타이어(1c)는 좌측 후방액슬에 장착되어 있다. 타이어(1d)는 우측 후방액슬에 장착되어 있다.
각각의 타이어(1a, 1b, 1c 및 1d)에 대해, 제 3 벨트층(53)의 강화요소(531) 방향만이 개략적으로 표시되어 있다. 우측 및 좌측에 있는 타이어의 강화요소(531)는 차량 길이방향 축(L-L)에 대해 대칭적으로 배열되어 있다.
아래 표 1은 도 6의 배열의 각 타이어에 대한 제 3 벨트각(BA3)에 대해 바람직한 범위와 더 바람직한 범위를 요약한 것이다. 또한 제 1 및 제 2 벨트각(BA1 및 BA2)에 대해 바람직한 범위(도 6에 미도시)가 나타나 있다.
BA3
(바람직한)
[각]		 BA3
(더 바람직한)
[각]		 BA1
(바람직한)
[각]		 BA2
(바람직한)
[각]
타이어 1a +50에서 +75 +65에서 +75 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1b -50에서 -75 -65에서 -75 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1c -75에서 -90 -80에서 -85 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1d +75에서 +90 +80에서 +85 +15에서 +25 -15에서 -25
도 7은 본 발명의 이점적인 실시예에 따른 4륜 차량의 제 2 예시적인 타이어 배열을 개략적으로 도시한 것이다. 특히, 도 7은 본 발명에 따른 4륜 타이어를 갖는 전방액슬과 후방액슬이 있는 차량을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 7의 4개 타이어는 1a, 1b, 1c 및 1d로서 설계되어 있다. 표 1과 마찬가지로, 아래의 표 2는 도 7의 타이어 배열에 대한 제 3 벨트각(BA3)의 바람직한 범위와 더 바람직한 범위를 요약한 것이다. 또한 제 1 및 제 2 벨트각(BA1 및 BA2)에 대해 바람직한 범위(도 7에 미도시)가 나타나 있다.
BA3
(바람직한)
[각]		 BA3
(더 바람직한)
[각]		 BA1
(바람직한)
[각]		 BA2
(바람직한)
[각]
타이어 1a -50에서 -75 -65에서 -75 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1b +50에서 +75 +65에서 +75 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1c +75에서 +90 +80에서 +85 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1d -75에서 -90 -80에서 -85 -15에서 -25 +15에서 +25
도 8은 본 발명의 이점적인 실시예에 따른 4륜 차량의 제 3 예시적인 타이어 배열을 개략적으로 도시한 것이다. 특히, 도 8은 본 발명에 따른 4륜 타이어를 갖는 전방액슬과 후방액슬이 있는 차량을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 8의 4개 타이어는 1a, 1b, 1c 및 1d로서 설계되어 있다. 표 1과 마찬가지로, 아래의 표 3은 도 8의 타이어 배열에 대한 제 3 벨트각(BA3)의 바람직한 범위와 더 바람직한 범위를 요약한 것이다. 또한 제 1 및 제 2 벨트각(BA1 및 BA2)에 대해 바람직한 범위(도 8에 미도시)가 나타나 있다.
BA3
(바람직한)
[각]		 BA3
(더 바람직한)
[각]		 BA1
(바람직한)
[각]		 BA2
(바람직한)
[각]
타이어 1a +50에서 +75 +65에서 +75 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1b -50에서 -75 -65에서 -75 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1c +75에서 +90 +80에서 +85 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1d -75에서 -90 -80에서 -85 -15에서 -25 +15에서 +25
도 9는 본 발명의 이점적인 실시예에 따른 4륜 차량의 제 4 예시적인 타이어 배열을 개략적으로 도시한 것이다. 특히, 도 9는 본 발명에 따른 4륜 타이어를 갖는 전방액슬과 후방액슬이 있는 차량을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 도 9의 4개 타이어는 1a, 1b, 1c 및 1d로서 설계되어 있다. 표 1과 마찬가지로, 아래의 표 4는 도 9의 타이어 배열에 대한 제 3 벨트각(BA3)의 바람직한 범위와 더 바람직한 범위를 요약한 것이다. 또한 제 1 및 제 2 벨트각(BA1 및 BA2)에 대해 바람직한 범위(도 9에 미도시)가 나타나 있다.
BA3
(바람직한)
[각]		 BA3
(더 바람직한)
[각]		 BA1
(바람직한)
[각]		 BA2
(바람직한)
[각]
타이어 1a -50에서 -75 -65에서 -75 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1b +50에서 +75 +65에서 +75 +15에서 +25 -15에서 -25
타이어 1c -75에서 -90 -80에서 -85 -15에서 -25 +15에서 +25
타이어 1d +75에서 +90 +80에서 +85 +15에서 +25 -15에서 -25
도 6, 도 7, 도 8 및 도 9의 타이어 배열은 특히 고속 코너링 기동동안 또는 극한의 주행상태에서, 예를 들면, 밀착 한계에서 주행하는 동안 견인성능의 높은 증가를 나타내었다.
실내 테스트(직경의 변화)
본 출원인은 크기가 245/40ZR19인 본 발명에 따른 타이어를 제조하였고 약 30km/h의 속도로 직경의 변화를 실내 테스트하였다. 타이어 A는 +27도의 벨트각을 갖는 제 1 벨트층과, -27도의 벨트각을 갖는 제 2 벨트층과, +70도의 벨트각을 갖는 제 3 벨트층을 포함한다. 타이어 A를 공칭 팽창압력으로 팽창시켰다. 본 출원인은 또한 크기가 245/40ZR19이고 동일한 트레드 패턴을 가졌으나 제 3 벨트층이 없고, +27도의 벨트각의 갖는 제 1 벨트층과 -27도의 벨트각을 갖는 제 2 벨트층을 포함하는 벨트구조를 갖는 기지의 타이어("타이어 B")를 취했다. 또한 타이어 B를 공칭 팽창압력으로 팽창시켰다. 타이어 A와 B 모두는 0도의 나일론 코드층을 가졌다.
독일의 Bad Kreuznach의 Dr. Noll GmbH사의 타이어 프로파일 측정장치를 사용해 테스트하였다. 양 타이어에는 부하를 걸지 않았다.
상기 측정으로부터 본 출원인은 타이어 B가 타이어 A의 직경보다 약 10mm 증가된 것을 알았다.
실외 테스트(핸들링)
트랙상에서 핸들링 테스트를 수행했고 테스트 운전자는 일정 속도, 가속 및 감속으로 수행된 몇가지 특정기동(예컨대, 차선 변경, 벤드 진입, 벤드 이탈)을 시뮬레이션하였다. 그런 후 테스트 운전자는 타이어의 행동을 평가하고 상기 기동간 타이어 성능에 따라 점수를 매겼다.
핸들링은 일반적으로 테스트 운전자가 행한 기동 타입에 따라 2가지 표명(소프트 핸들링(soft handling)과 하드 핸들링(hard handling))으로 나누었다. 소프트 핸들링은 통상의 주행조건하에서, 즉, 보통 속도와 양호한 횡그립(transversal grip) 상태에서 타이어의 사용에 대한 것이다. 반대로, 하드 핸들링은 밀착 한계에서, 즉, 극한의 주행조건 하에서 타이어의 행동을 기술한 것이다. 하드 핸들링의 경우, 테스트 운전자는 평균적인 운전자가 예측할 수 없고 위험한 상황, 즉, 고속에서 급 스티어링(steering), 장애물을 피하기 위해 차선의 급변경, 급브레이크 등의 경우에 행하도록 강요될 수 있는 기동을 실행한다.
테스트를 위해 사용된 차량은 도 6의 배열에 따른 본 발명의 타이어 A가 장착된 BMW M5였다. 특히, 전방액슬에는 크기 245/40ZR19의 2개 타이어(A)를 장착하였다. 그런 후, 동일한 차량에 4개의 비교 타이어(B)를 장착하였다. 타이어(B)는 타이어(A)의 트레드 패턴과 크기가 같으나 제 3 벨트층이 없다. 모두 4개의 타이어(B)의 벨트구조는 같다. 즉, 제 1 벨트층이 -27도의 벨트각을, 제 2 벨트층이 +27도의 벨트각을 갖는다. 모든 타이어(A 및 B)는 0도의 나일론 코드층을 가졌다.
표준 림에 타이어를 끼우고 공칭 작동압력으로 팽창시켰다.
2가지 다른 테스트 타입, 즉, 보통 속도(소프트 핸들링)에서의 행동과 밀착 한계(하드 핸들링)에서의 행동이 수행되었다.
소프트 핸들링에 대해, 테스트 운전자는 중심에서의 비움(emptiness), 즉, 작은 스티어링 각에 대한 차량의 응답지연 및 응답정도; 벤드에 들어오는 스티어링에 대한 응답의 신속성; 벤드에서 스티어링 주행에 대한 응답의 진행성; 벤드에서의 센터링, 즉, 벤드에 있는 차량이 연속 스티어링 수정없이 일정한 반경을 유지하는 타이어의 능력; 재정렬, 즉, 수용되고 둔화된 횡진동으로 벤드의 출구에서 직선경로로 복귀하게 하는 타이어의 능력을 평가하였다.
하드 핸들링에 대해, 테스트 운전자는 난폭하게 돌 때 스티어링 휠에 작용하는 힘; 삽입의 신속성, 즉 한계속도에서 행해진 벤드의 진입시 전환에 있어 타이어의 행동; 밸런싱, 즉, 차량의 오버 스티어링(over steering) 또는 언더 스티어링(under steering) 정도; 항복(yield), 즉, 과도한 변형없이 이에 따라 차량 안정성과 제어능력에 손상을 끼치지 않고 차선의 급변경의 결과로 하중의 강하고 빠른 전달을 흡수하는 타이어 능력; 벤드에서 벗어나기, 즉, 한계속도에서 행해진 벤드동안 악셀러레이터의 급해제로 인해 발생한 불안정성의 영향을 둔화시키는 타이어의 능력; 제어능력, 즉, 밀착 상실후 차량을 경로로 유지 및/또는 복귀시키는 타이어 능력을 평가하였다.
표 5는 타이어 제어능력에 대한 테스트 운전자의 점수표를 요약한 것이다. 상기 테스트 결과들은 점수 시스템을 통해 테스트 운전자가 표현한 주관적인 의견을 나타낸 평가척도로 표현되어 있다. 하기 표에 재현된 값들은 몇번의 테스트 기간에서 얻고 다수의 테스트 운전자가 준 값들 간의 평균치를 나타낸다. 값의 등급은 최소 4에서 최대 9까지 이르는 것에 유의해야 한다.
타이어 A
(본 발명)		 타이어 B
(비교)
스티어링 행동
(소프트 핸들링)



 중심에서의 비움 7+ 6.5
신속성 7 6.5
진행성 7+ 6
벤드에서 센터링 6.5 5.5
재정렬 7 6
한계에서의 행동
(하드 핸들링)





 삽입의 신속성 7 6+
밸런싱 6.5 6-
항복 7- 6
벤드에서 벗어나기 7 5+
언더 스티어링 6.5 6
오버 스티어링 7- 6
제어능력 7 5.5
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어는 비교 타이어보다 현저히 양호한 특징을 갖는다.
예컨대, 타이어(A)는 (특히, 타이어를 스티어링 액슬에 장착시) 상기 항목의 신속성, 진행성, 벤드에서의 센터링 및 언더 스티어링에서 도출될 수 있는 높은 신속성과 노면유지 성능(road holding)을 갖는다.
더욱이, 타이어(A)는 상기 항목의 재정렬, 오버 스티어링, 제어능력 및 항복으로부터 도출될 수 있는 높은 횡그립(later grip)을 갖는다.
타이어(A)는 2개의 차량 축 사이에 높은 평형과 이에 따라 차량의 전후의 양호한 밸런싱을 제공하는데 합격이다.
도 10은 하중[N] 대 이완길이(S0)[m]의 그래프이다. 이완길이는 신속성을 나타낸다. 2개 곡선이 도 10에 도시되어 있다. 제 1 곡선은 크기가 305/35ZR20이고, -27도의 벨트각을 갖는 제 1 벨트층과 +27도의 벨트각을 갖는 제 2 벨트층과 상단에 나일론 코드로 된 0도층을 갖는 벨트구조를 구비하는 비교 타이어(B)에 대한 것이다. 제 2 곡선은 타이어(B)와 크기, 트레드 패턴 및 구조가 같으나, +70도의 제 3 벨트층을 갖는 본 발명에 따른 추가 제 3 벨트층을 갖는 타이어(A)에 관한 것이다. 도 10으로부터 타이어(A)의 이완길이는 저 하중시 타이어(B)의 이완길이보다 더 작은 것이 분명해진다. 높은 하중에서 차가 커진다. 이는 특히 하드 핸들링 조건에서 타이어(A)가 타이어(B) 보다 양호한 성능을 제공함을 의미한다.
도 11은 도 10에 대해 상술한 바와 동일한 타이어(A 및 B)에 대해 측정된 하중[N] 대 타이어 강도(kd)[N/도]의 그래프이다. 도 11로부터, 타이어(A)의 강도는 저 하중시 타이어(B)의 강도보다 더 큰 것이 분명해진다. 높은 하중에서 차가 커진다. 이는 특히 하드 핸들링 조건에서 타이어(A)가 타이어(B) 보다 양호한 성능을 제공함을 의미한다.
본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims (23)

  1. 제 1 타이어와 제 2 타이어가 장착되는 전방 액슬 및 제 3 타이어와 제 4 타이어가 장착되는 후방 액슬을 포함하는 4륜 차량으로서,
    상기 제 1 내지 제 4 타이어들의 각각은,
    적어도 하나의 카카스 플라이를 구비하는 토로이드형 카카스 구조와, 상기 카카스 구조 반경방향 외부 위치에 있는 트레드 밴드와, 상기 카카스 구조와 상기 트레드 밴드 사이에 끼워져 있는 벨트구조와, 축방향으로 마주보는 위치에서 상기 카카스 구조에 부착되는 한 쌍의 사이드월을 구비하고, 상기 카카스 구조는 크라운부와 림에 타이어를 장착하기 위해 각각의 벨트구조에 각각 결합되는 2개의 축방향 양측부를 구비하는 공기 타이어로서,
    상기 벨트구조는
    제 1 벨트각으로 배치된 복수의 평행한 세장금속 강화요소들을 구비하는 제 1 벨트층과,
    상기 제 1 벨트층에 대해 반경방향 내부 위치에 있고, 제 1 벨트각에 대해 반대 부호의 제 2 벨트각으로 배치된 복수의 평행한 세장금속 강화요소들을 구비하는 제 2 벨트층과,
    상기 제 1 벨트층에 대해 반경방향 외부 위치에 배치되며, 서로 평행하고 0인 벨트각을 형성하도록 배열된 세장 강화요소들을 구비하는 0도 벨트층과,
    상기 제 1 및 제 2 벨트층에 대해 반경방향 내부 위치에 있고, 제 3 벨트각으로 배치된 복수의 평행한 세장 강화요소들을 구비하는 제 3 벨트층을 구비하고,
    상기 제 1 및 제 2 벨트각은 절대값이 15도에서 40도이며,
    상기 제 3 벨트각은 상기 제 2 벨트각에 대해 부호가 반대이고,
    상기 제 1 타이어와 제 2 타이어의 제 3 벨트각은 50도 내지 75도의 절대값을 구비하며,
    상기 제 3 타이어 및 제 4 타이어의 제 3 벨트각은 75도 내지 90도의 절대값을 구비하는 4륜 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층의 평행한 세장 강화요소들은 금속코드인 4륜 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층의 평행한 세장 강화요소들은 금속코드인 4륜 차량.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층의 복수의 평행한 세장 강화요소들의 엔드 카운트(end count)는 50코드/dm 내지 100코드/dm인 4륜 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층의 복수의 평행한 세장 강화요소들의 엔드 카운트(end count)는 50코드/dm 내지 80코드/dm인 4륜 차량.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 벨트각은 절대값이 같은 4륜 차량.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층은 폭이 상기 제 1 벨트층의 폭과 일치하는 4륜 차량.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 벨트층은 폭이 상기 제 3 벨트층의 폭보다 더 큰 4륜 차량..
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층은 타이어 적도면을 가로지르는 중앙영역에서 단절되는 4륜 차량.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 벨트층의 강화요소들 각각은 복수의 스레드형 요소(threadlike elements)들을 포함하는 코드인 4륜 차량.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스레드형 요소는 직선으로부터 주기적인 굴곡 형태인 변형을 통해 사전형성되는 4륜 차량.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 0도 벨트층의 강화요소는 직물코드로 만들어지는 4륜 차량.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어들 각각은 종횡비가 0.20에서 0.65인 4륜 차량.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어들 각각은 종횡비가 0.25에서 0.55인 4륜 차량.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어들 각각은 종횡비가 0.25에서 0.45인 4륜 차량.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타이어는 좌측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +50도 내지 +75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 2 타이어는 우측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -50도 내지 -75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 3 타이어는 좌측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -75도 내지 -90도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 4 타이어는 우측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +75도 내지 +90도인 제 3 벨트층을 구비하고,
    신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 플러스이며, 신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 반시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 마이너스인 4륜 차량.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타이어는 좌측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -50도 내지 -75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 2 타이어는 우측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +50도 내지 +75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 3 타이어는 좌측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +75도 내지 +90도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 4 타이어는 우측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -75도 내지 -90도인 제 3 벨트층을 구비하고,
    신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 플러스이며, 신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 반시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 마이너스인 4륜 차량.
  18. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타이어는 좌측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +50도 내지 +75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 2 타이어는 우측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -50도 내지 -75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 3 타이어는 좌측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 +75도 내지 +90도인 제 3 벨트층을 구비하며,
    상기 제 4 타이어는 우측 후방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -75도 내지 -90도인 제 3 벨트층을 구비하고,
    신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 플러스이며, 신장된 강화요소들의 배치방향에 중첩되도록 구름방향을 반시계방향으로 회전시킴으로써 정해지는 경우 상기 제 3 벨트각은 마이너스인 4륜 차량.
  19. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타이어는 좌측 전방액슬에 장착되고, 제 3 벨트각이 -50도 내지 -75도인 제 3 벨트층을 구비하며,
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