중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치{Shaping apparatus for reinforcing spiral coil for a heavy duty tire}
본 발명은 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에 관한 것으로, 특히 중하중용 타이어의 벨트층을 보강하기 위하여 벨트층 사이에 배치되는 보강벨트용 스틸코일을 벨트 성형드럼에 공급하는 스틸코일 공급장치로 보내기 전에 코일의 일정 부분에 소정의 형상으로 변형을 가하여 공급할 수 있도록 한 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어를 만들기 위해서는 금속이나 섬유로 이루어진 코어 주위에 고무 등으로 코팅하고 시트로 만든 많은 종류의 벨트와 시트를 적층하여 타이어 성형작업을 통하여 타이어가 완성된다. 즉, 전형적인 타이어의 횡단면을 나타내는 도 1a에 보인 바와 같이, 타이어(10)는 노면과 직접 접촉되도록 두꺼운 고무층으로 이루어진 트레드(11)와, 타이어의 가장 안쪽에 위치하며 공기를 누출을 막아 밀봉하는 이너 라이너(12), 상기 트레드(11)의 양측에 둥글게 형성되는 사이드월(13), 타이어(10)를 림에 장착되도록 비드 코어를 감싸면서 지지부를 형성하는 비드(14), 타이어 내부의 공기압, 하중 및 충격을 견디는 타이어 코드지로 된 카카스(15), 및 상기 트레드(11)와 상기 카카스(15) 사이에 설치되는 다수의 벨트층(16) 등 다수의 부품이 결합되어 이루어진다.
그런데 큰 하중이 작용하는 차량에 적용하는 중하중용 타이어는 타이어 자체의 중량이나 휠의 중량도 많이 나가거니와 복륜으로 사용되어 동력 손실이 많아 에너지 효율이 떨어지게 된다. 이를 보완하기 위하여 복륜을 단일 타이어로 대체하여 적용하는 수퍼 싱글 타이어(super single tire)가 개발되어 타이어에 관련된 중량이 현저히 줄어차량의 에너지 효율을 높이고 있다. 그러나 슈퍼싱글 타이어는 2개의 타이어를 하나의 타이어로 대체하는 것이므로, 통상적인 타이어의 폭보다 훨씬 넓기 때문에 타이어의 편평비(타이어 높이/폭)가 낮아지게 된다. 이에 따라 타이어 내부 공기압에 의한 각 부재(주로 카카스와 벨트)의 내압 분담과 하중분담 비중이 벨트에 집중되어 이 벨트의 내구성이 낮아지게 된다. 또한, 타이어 팽창(Inflation)시 트레드 센터부분이 숄더부에 비해 외경이 많이 팽창하며, 이에 따라 타이어의 접지형상이 트레드 센터부에 집중되어 이 센터부가 많이 변형하게 되는데, 이러한 타이어의 왜곡현상은 타이어의 수명뿐만 아니라, 벨트 내구성을 저하시킨다. 이러한 현상을 개선하기 위하여 종래에도 타이어 트레드의 벨트부에 여러 종류의 부재를 보강시켜 트레드의 센터부 팽창을 억제시키려고 하고 있는데, 이와 같은 벨트의 보강부재는 중하중 차량용 타이어의 경우 스틸코일의 재질을 많이 사용하고 있다. 즉, 벨트부의 보강을 위해 도 1b에 도시된 바와 같이 트레드(11)의 내부에는 제2 벨트(1)와 제3 벨트(2) 사이에 스틸코일들로 이루어진 보강벨트(3)가 배치되어 있으며, 최근에는 스틸코일로 된 보강벨트(3)의 보강효과를 극대화하기 위해 한가닥이나 여러 가닥의 스틸코일을 회전하는 벨트 성형드럼에서 나선형태로 와인딩하여 제2 벨트(1) 위에 감도록 하고 있다. 그러나 스틸코일로 이루어진 보강벨트(3)는 타이어의 트레드(11) 부분의 방사상 팽창을 억제하는 작용을 하고 있으나, 스틸코일에 지나친 장력이 걸려 오히려 주위의 벨트층 고무에 손상을 가하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 중하중용 타이어에 있어서 타이어의 트레드 부분의 방사상 팽창을 억제하기 위한 스틸코일로 이루어진 보강벨트에 지나친 장력이 걸려 주위의 고무에 손상을 가하는 단점을 해소하기 위하여 스틸코일이 코일 공급장치로 들어가기 전에 코일의 일정 부분에 소정의 형상으로 변형을 가하여 공급할 수 있도록 한 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중하중용 타이어의 벨트층을 보강하기 위하여 벨트층 사이에 배치되는 보강벨트용 스틸코일을 벨트 성형드럼에 공급하는 스틸코일 공급장치로 보내기 전에 코일의 일정 부분에 소정의 형상으로 변형을 가하여 공급할 수 있도록 상부몰드 및 하부몰드로 이루어지는 코일 압착기를 포함하는 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치로 이루어진다.
또, 본 발명의 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에서는, 상기 코일 압착기의 상부몰드 및 하부몰드가 각각 분할되어 개별 몰드요소를 이루고, 이들 분할된 개별 몰드요소는 모터 또는 액츄에이터에 의해 각각 상하 또는 좌우로 변위될 수 있도록 되어 있다. 또, 본 발명의 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에는, 상기 스틸코일이 상기 코일 압착기로 들어가기 전 또는 후에 압착기에 작용하는 스틸코일의 장력을 조절하기 위한 브레이킹 장치가 구비되어 있다. 또한, 본 발명의 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에서, 상기 코일 압착기는 상기 스틸코일을 벨트 성형드럼에 공급하는 상기 스틸코일 공급장치로 공급되는 상기 스틸코일을 상기 상부몰드 및 하부몰드 사이에서 압착시켜 소정의 간격으로 파형 또는 치형이 형성되도록 되어 있다.
본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 채용함으로써, 본 발명은 중하중용 타이어에 있어서 타이어의 트레드 부분의 방사상 팽창을 억제하기 위한 스틸코일로 이루어진 보강벨트에 지나친 장력이 걸려 주위의 고무에 손상을 가하는 문제를 해소하고, 스틸코일의 보강벨트에 지나친 장력이 걸리는 경우, 신장될 여유를 가질 수 있도록 함으로써 보다 안정성이 높은 중하중용 타이어를 제공할 수 있게 된다.
도 1a는 전형적인 타이어의 횡단면을 나타내는 단면도이다.
도 1b는 중하중용 타이어의 트레드 부분을 절개하여 내부 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 사용하여 스틸코일을 압착기로 압착하여 파형으로 성형하는 상태를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에서 압착기의 상부몰드 및 하부몰드가 분할되어 작동할 수 있는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치가 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 중하중용 타이어의 벨트층을 보강하기 위하여 벨트층 사이에 배치되는 보강벨트용 스틸코일을 벨트 성형드럼에 공급하는 스틸코일 공급장치로 보내기 전에
이하에서는 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 사용하여 스틸코일(20)을 압착기(22)로 압착하여 파형으로 성형하는 상태를 개념적으로 나타내는 도면이다. 스틸코일(20)을 파형으로 압착하는 압착기(22)의 상부몰드(24)와 하부몰드(26)가 파형으로 형성되어 있고, 상부몰드(24)와 하부몰드(26)의 사이에 스틸코일(20)을 통과시키면서 소정의 간격으로 스틸코일(20)을 압착하여 파형으로 형성시키도록 되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에서 압착기의 상부몰드 및 하부몰드가 분할되어 작동할 수 있는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 즉, 압착기(22)의 상부몰드가 분할 몰드요소(24a)와 분할 몰드요소(24b)로 분할되어 있다. 또한, 압착기(22)의 하부몰드도 분할 몰드요소(26a)와 분할 몰드요소(26b)로 분할되어 있다. 이들 분할 몰드요소(24a, 24b, 26a, 26b)들은 합체되어 압착기(22)를 구성하고, 모터(27) 또는 액츄에이터(28)에 의하여 상하 또는 좌우로 위치를 이동할 수 있도록 되어 있다. 이것은 압착기(22)에서 스틸코일에 파형 등을 형성시킴에 있어서 필요에 따라 파형의 모양이나 간격을 조절할 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 모터(27) 또는 액츄에이터(28)를 이용하여 상기 분할 몰드요소(24a, 24b, 26a, 26b)들의 위치를 변경함으로써 상기 스틸코일의 파형의 모양이나 간격을 적절히 조절할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치가 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 중하중용 타이어의 벨트층을 보강하기 위하여 벨트층 사이에 배치되는 보강벨트용 스틸코일(20)을 벨트 성형드럼(도시 안됨)에 공급하는 스틸코일 공급장치(30)로 보내기 전에, 상기 압착기(22)가 소정 형상으로 이루어진 상부몰드와 하부몰드 사이에서 스틸코일(20)을 압착하여 파형 등으로 성형시키도록 되어 있다. 이렇게 상기 압착기(22) 소정의 간격으로 파형 등이 형성된 스틸코일(20)은 상기 스틸코일 공급장치(30)에 의해 상기 성형드럼에 감겨 있는 벨트층 위에 감겨 보강벨트층을 이루도록 되어 있다. 또, 본 발명의 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에는, 상기 스틸코일(20)이 상기 코일 압착기(22)로 들어가기 전 또는 후에 압착기(22)에 작용하는 스틸코일(20)의 장력을 조절하기 위한 브레이킹 장치(32)가 구비되어 있다. 이 브레이킹 장치(32)는 상기 성형드럼에 상기 스틸코일 공급장치(30)로 스틸코일(20)을 감는 과정에 상당한 인장력이 작용하므로, 이 인장력이 상기 압착기(22)에 그대로 작용하면 스틸코일(20)이 손상되거나 끊어질 수 있어서 이를 방지하기 위한 것이다. 상기 브레이킹 장치(32)는 상기 압착기(22)와 상기 스틸코일 공급장치(30)의 사이에 설치될 수 있다. 또한, 본 발명의 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치에서, 상기 코일 압착기(22)는 상기 스틸코일(20)을 벨트 성형드럼에 공급하는 상기 스틸코일 공급장치(30)로 공급되는 상기 스틸코일을 상기 상부몰드 및 하부몰드 사이에서 압착시켜 소정의 간격으로 파형 또는 치형이 형성되도록 되어 있다. 이러한 파형이나 치형은 그 형상이나 간격이 필요에 따라 조절될 수 있다. 스틸코일에 이러한 파형 또는 치형을 성형하는 공정에서 상기 압착기의 조절은 시스템 제어기를 통해 이루어진다.
스틸코일을 타이어의 트레드 부분의 보강층으로 사용함에 있어서, 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 스틸코일 성형장치를 채용함으로써, 본 발명은 중하중용 타이어에서 타이어의 트레드 부분의 방사상 팽창을 억제하기 위한 스틸코일로 이루어진 스틸코일의 보강벨트에 지나친 장력이 걸리는 경우, 스틸코이이 어느 정도 신장될 여유를 가질 수 있도록 함으로써 장력이 걸려 주위의 고무에 손상을 가하는 문제를 해소할 수 있게 되고, 보다 안정성이 높은 중하중용 타이어를 제공할 수 있게 된다.
20: 스틸코일 22: 압착기
24: 상부몰드 26: 하부몰드
27: 모터 28: 액츄에이터
30: 스틸코일 공급장치 32: 브레이킹 장치 |
