KR100375854B1 - 공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법에 관한 것으로, 카카스 상부높이(CSHU)와 카카스 하부높이(CSHL), 카카스 최대단면폭(CSW) 및 림폭(RW)을 고려하여 접점들(P1,P2,P3)과 지점(Ps)을 결정한 후, 카카스 중심점(P0)에서부터 비드부 고정점(Pb)까지의 카카스 프로파일이 이들 접점(P1,P2,P3)과 지점(Ps)에서 서로 접하는 5개의 호들(A,B,C,D,E)로 이루어지도록 하여, 래디알 타이어의 종별에 따라서 카카스 프로파일이 적절하게 결정되도록 된 것이다.

Description

공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법{Radial tire and determination method for its carcass profile}

본 발명은 공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법에 관한 것으로, 카카스 중심점에서부터 비드부 고정점까지의 카카스 프로파일이 5개의 호들로 적절하게 형성되어진 공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 타이어의 여러 성능중에서 내구성과 내마모성은 타이어의 수명을 결정하는 중요한 요소이므로, 타이어를 설계할 때 무엇보다 우선적으로 고려되어야 한다.

상기 타이어의 내구성은 타이어 프로파일, 카카스의 소재 및 가닥수, 벨트내의 코드가 이루는 각도, 사이드월부의 고무강성, 비드부를 강화하기 위한 코드의 첨가여부 등의 여러 조건들에 의해서 결정되는데, 이들 중에서 각 구성요소들의 재질과 갯수 등이 모두 동일한 조건인 경우에는 타이어의 프로파일이 내구성을 결정하는 중요한 결정요소로 작용된다.

또한, 내마모성은 트래드부분의 접지압력분포에 따라서 결정되고, 트래드부분의 접지압력분포에 따라서 타이어의 편마모가 결정되며, 카카스 프로파일에 따라서 트래드부분의 접지압력분포가 결정되므로, 트래드부분의 내마모성을 향상시키기 위해서는 타이어 프로파일 중에서도 카카스 프로파일이 특히 중요하다.

그러나, 종래 카카스 프로파일 결정방법은, 카카스 프로파일을 결정함에 있어서 어떠한 기준도 마련되지 못하여 단지 설계자의 경험에 의존하고 있으므로, 각 타이어 규격에 적절한 카카스 프로파일을 결정하는 작업이 상당히 어렵고, 특히 내구성과 코너링 성능을 향상시키기 위한 카카스 프로파일을 결정하기는 사실상 불가능하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 카카스 중심점에서부터 비드부 고정점까지의 카카스 프로파일이 5개의 호들로 적절하게 구성되어진 공기입 래디알 타이어와, 이의 카카스 프로파일 결정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 카카스 프로파일 결정방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 종래 기술에 따른 공기입 래디알 타이어와, 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 카카스 변형상태를 비교 도시한 도면,

도 4는 종래 기술에 따른 공기입 래디알 타이어와, 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 카카스 장력분포상태를 비교 도시한 도면이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

1 ; 인너라이너, 2 ; 카카스,

3 ; 비드, 4 ; 비드필라,

5 ; 사이드월, 6 ; 벨트,

7 ; 트래드,

A,B,C,D,E,F ; 카카스 프로파일을 구성하는 호,

COD ; 카카스 최대직경, CSH ; 카카스 최대높이,

CSHU ; 카카스 상부높이, CSHL ; 카카스 하부높이,

CSW ; 카카스 최대단면폭,

L ; 비드부 고정점(Pb)에서부터 지점(Ps)까지의 폭방향으로의 간격,

O ; 기준점, P0 ; 카카스 중심점,

P1,P2,P3 ; 접점, Pb ; 비드부 고정점,

Ps ; 카카스 단면폭이 최대가 되는 지점,

R1,R2,R3,R4,R5 ; 카카스 곡률반경, Rb ; 기저면,

RW ; 림폭.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 림폭(RW)과, 림플랜지의 형상, 비드부의 면적 등을 고려하여, 비드부 고정점(Pb)의 위치와, 기저면(Rb)으로부터 비드부 고정점(Pb)까지의 프로파일을 결정하고 ; 카카스 최대직경(COD)과, 림 직경(RD)을 고려하여, 카카스 최대높이(CSH)를 결정하면서, 카카스 상부높이(CSHU)와 카카스 하부높이(CSHL) 및 카카스 최대단면폭(CSW)를 결정하여. 카카스 단면폭이 최대가 되는 지점(Ps)의 위치를 결정한 후 ; 카카스 최대단면폭(CSW)과 카카스 상·하부 높이(CSHU,CSHL)를 고려하여, 카카스 중심점(P0)과 지점(Ps) 사이에 배치되는 두 접점(P1,P2)의 위치를 각각 결정하고 ; 림폭(RW)과, 비드부 고정점(Pb)에서부터 지점(Ps)까지의 폭방향으로의 간격 및, 카카스 하부높이(CSHL)를 고려하여, 지점(Ps)과 비드부 고정점(Pb) 사이에 배치되는 접점(P3)의 위치를 결정하며 ; 이후, 카카스 중심점(P0)과 접점(P1)을 지나는 호(A)를 작도하고 ; 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P2)을 지나는 호(C)와, 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P3)를 지나는 호(D)를 작도하며 ; 접점(P1)과 접점(P2)을 지나는 호(B)와, 접점(P3)과 비드부 고정점(Pb)을 지나는 호(C)를 작도하여, 양쪽 비드부 고정점(Pb) 사이의 카카스 프로파일을 결정하되 ; 호(A)의 곡률반경(R1)은 이에 상응하는 트래드(7)의 곡률반경과 동일하게 취하고, 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 상호 연결되는 각 호들(A,B,C,D,E)이 이들 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 서로 접하도록, 나머지 호들(B,C,D,E)의 곡률반경(R2,R3,R4,R5)을 취하는 것을 특징으로 하는 공기입 래디알 타이어의 카카스 프로파일 결정방법으로 되어 있다.

또한, 상기 결정방법으로 프로파일이 결정되어진 카카스를 갖춘 공기입 래디알 타이어로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 단면도인 바, 이를 참고해보면 우선 공기입 래디알 타이어는, 타이어 내면을 이루는 인너라이너(1)와 ; 인너라이너(1)의 외면에 부착되면서, 양쪽 선단부분이 각각 한 쌍을 이루는 비드(3)와 비드필라(4)를 감싸는 카카스(2) ; 상호 한 쌍을 이루면서 카카스(2)의 선단부분에 감싸여지는 비드(3)와 비드필라(4) ; 카카스(2)의 외면에 각각 대향되게 부착되는 한 쌍의 사이드월(5) ; 중심부분이 카카스(2)의 외면에 부착되면서, 양쪽 선단부분이 한 쌍의 사이드월(5) 외면에 각각 부착되는 벨트(6) 및; 중심부분이 벨트(6)의 외면에 부착되면서, 양쪽 선단부분이 한 쌍의 사이드월(5) 외면에 각각 부착되는 트래드(7)로 이루어진 구조로 되어 있다.

특히 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 경우에는, 비드부 고정점(Pb)을 기준으로, 기저면(Rb)으로부터 비드부 고정점(Pb) 사이의 1개의 호(F)와, 비드부 고정점(Pb)에서 카카스 중심점(P0) 사이의 5개의 호들(A,B,C,D,E)로 카카스 프로파일이 이루어지되, 단면중심선을 기준으로 양쪽 부분이 서로 대칭되게 형성되어진 구조로 되어 있다.

이하 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 카카스 프로파일 결정방법을 일예를 들어서 상세히 설명한다.

우선, 준비단계에서 림폭(RW)과, 림플랜지의 형상, 비드부의 면적 등을 고려하여, 비드부 고정점(Pb)의 위치와, 기저면(Rb)으로부터 비드부 고정점(Pb)까지의 프로파일을 결정하고{또는 호(F)를 작도하고}, 카카스 최대직경(COD)과, 림 직경(RD)을 고려하여, 카카스 최대높이(CSH)를 결정하면서, 카카스 상부높이(CSHU)와 카카스 하부높이(CSHL) 및 카카스 최대단면폭(CSW)를 결정하여. 카카스 단면폭이 최대가 되는 지점(Ps)의 위치를 결정한다. 여기서 기저면(Rb)는 림에 체결되어진 타이어의 최저면이고, 기준점(0)은 기저면(Rb)상의 카카스 중심위치이다.

이후, 카카스 최대단면폭(CSW)과 카카스 상·하부 높이(CSHU,CSHL)를 고려하여, 카카스 중심점(P0)과 지점(Ps) 사이에 배치되는 두 접점(P1,P2)의 위치를 각각 결정하고, 림폭(RW)과, 비드부 고정점(Pb)에서부터 지점(Ps)까지의 폭방향으로의 간격 및, 카카스 하부높이(CSHL)를 고려하여, 지점(Ps)과 비드부 고정점(Pb) 사이에 배치되는 접점(P3)의 위치를 결정한다.

이후, 카카스 중심점(P0)과 접점(P1)을 지나는 호(A)를 작도하고, 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P2)을 지나는 호(C)와, 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P3)를 지나는 호(D)를 작도하며, 접점(P1)과 접점(P2)을 지나는 호(B)와, 접점(P3)과 비드부 고정점(Pb)을 지나는 호(C)를 작도하여, 양쪽 비드부 고정점(Pb) 사이의 카카스 프로파일이 5개의 호들(A,B,C,D,E)로 이루어지도록 한다.

여기서, 상기 호(A)의 곡률반경(R1)은 이에 상응하는 트래드(7)의 곡률반경과 동일하게 취하고, 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 상호 연결되는 각 호들(A,B,C,D,E)이 이들 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 서로 접하도록, 나머지 호들(B,C,D,E)의 곡률반경(R2,R3,R4,R5)을 취한다.

상기 본 발명에 따르면, 타이어의 종별로 요구되는 기능을 만족시킬 수 있도록 카카스 프로파일을 결정할 수 있는데, 일예로 카카스 프로파일의 각 호들(A,B,C,D,E)의 곡률반경을 작게 형성하면 장력도 작아지게 되고, 각호들(A,B,C,D,E)의 곡률반경을 크게 하면 장력도 증가된다. 이러한 장력변화에 따라서 이에 해당하는 부분의 강성이 비례적으로 변화하게 되고, 강성변화에 따라서 타이어의 변형상태가 결정되므로, 카카스 프로파일을 적절하게 조절하게 되면 래디알 타이어의 내구성과 내마모성 및 조종안정성이 결정된다.

한편, 타이어의 주행안정성과 제동성 및 출력을 향상시키기 위해서는, 트래드의 폭을 증가시켜서 트래드가 저편평비를 갖도록 하여, 노면과의 접지면이 증가되도록 해야 하는데, 도 1 및 도 2는 이러한 저편평비를 갖는 광폭 래디알 타이어를 도시하고 있다.

광폭 래디알 타이어의 경우에는 상대적으로 그 높이가 낮으므로, 코너링시의 하중에 의해서 숄더부분에 응력이 집중하게 되고, 응력집중에 의해 숄더부분이 국부적으로 심하게 변형되어, 코너링 성능이 크게 저하되면서, 숄더부분이 쉽게 파손되는 문제가 발생된다.

하지만, 상기 본 발명에 따른 결정방법으로 카카스의 프로파일을 결정하여, 카카스의 장력을 조절하게 되면, 이러한 문제를 해소할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 광폭 래디알 타이어의 경우에는, 공기입 래디알 타이어의 내압이 표준공기압의 약 10% 내외로 유지되는 상태에서, 비드부 고정점(Pb)의 X좌표는 림폭(RW)의 0.5배이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.5배이고, 카카스 상부높이(CSHU)는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.4 ~ 0.6배의 범위를 만족하며, 비드부 고정점(Pb)의 X좌표는 림폭(RW)과 동일하면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.5배이고, 지점(Ps)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.5배이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)와 동일하며, 또한 접점(P1)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.7배이면서 이의 Y좌표는 카카스 상부높이(CSHU)의 0.9배와 카카스 하부높이(CSHL)를 합한 값이이고, 접점(P2)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.9배이면서 이의 Y좌표는 카카스 상부높이(CSHU)의 2/3배와 카카스 하부높이(CSHL)를 합한 값이며, 접점(P3)의 X좌표는 림폭(RW)과 간격(L)의 0.8배를 합한 값이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.8배인 한편, 곡률반경(R3)는 곡률반경(R4)의 0.6 ~ 0.9배의 범위를 만족하면서, 곡률반경(R2)의 0.25 ~ 0.35배의 범위를 만족하고, 곡률반경(R4)는 곡률반경(R5)의 0.2 ~ 0.4배의 범위를 만족하도록 제조된 것이다.

도 3은 종래 기술에 따른 공기입 래디알 타이어와, 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 카카스 변형상태를 비교 도시한 도면이고, 도 4는 종래 기술에 따른 공기입 래디알 타이어와, 본 발명에 따른 공기입 래디알 타이어의 카카스 장력분포상태를 비교 도시한 도면으로서, 저편평비를 갖는 광폭 타이어를 도시하고 있는 바, 이를 참고해 보면, 종래 기술에 따른 래디알 타이어의 숄더부와 사이드월부의 장력에 비해서, 본 발명에 따른 래디알 타이어의 숄더부와 사이드월부의 장력이 향상되었음을 알 수 있고, 특히 코너링시 외측 숄더부와 사이드월부의 장력이 크게 향상되었다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 숄더부와 사이드월부의 장력이 향상되면, 코너링시의 숄더부분의 국부적인 변형발생이 방지되므로, 코너링시의 조정성과 안전성이 향상되고, 숄더부의 내구성이 향상된다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 카카스 상부높이(CSHU)와 카카스 하부높이(CSHL), 카카스 최대단면폭(CSW) 및 림폭(RW)을 고려하여 접점들(P1,P2,P3)과 지점(Ps)을 결정한 후, 카카스 중심점(P0)에서부터 비드부 고정점(Pb)까지의 카카스 프로파일이 이들 접점(P1,P2,P3)과 지점(Ps)에서 서로 접하는 5개의 호들(A,B,C,D,E)로 이루어지도록 하므로, 래디알 타이어의 종별에 따라서 적절한 카카스 프로파일을 결정할 수 있게 되어, 래디알 타이어의 내구성과 내마모성 및 기타 기능들을 필요에 따라서 적절하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 결정방법으로 카카스의 프로파일이 결정되어진 저편평비를 갖는 광폭 래디알 타이어의 경우에는, 숄더부분과 사이드월부분의 강성을 적절하게 향상시킬 수 있으므로, 숄더부분에 발생되는 국부적인 변형발생을 가능한 한 억제할 수 있게 되어, 숄더부의 내구성과, 코너링시의 조정성 및 안전성이 크게 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변형실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 림폭(RW)과, 림플랜지의 형상, 비드부의 면적 등을 고려하여, 비드부 고정점(Pb)의 위치와, 기저면(Rb)으로부터 비드부 고정점(Pb)까지의 프로파일을 결정하고 ; 카카스 최대직경(COD)과, 림 직경(RD)을 고려하여, 카카스 최대높이(CSH)를 결정하면서, 카카스 상부높이(CSHU)와 카카스 하부높이(CSHL) 및 카카스 최대단면폭(CSW)를 결정하여. 카카스 단면폭이 최대가 되는 지점(Ps)의 위치를 결정한 후 ; 카카스 최대단면폭(CSW)과 카카스 상·하부 높이(CSHU,CSHL)를 고려하여, 카카스 중심점(P0)과 지점(Ps) 사이에 배치되는 두 접점(P1,P2)의 위치를 각각 결정하고 ; 림폭(RW)과, 비드부 고정점(Pb)에서부터 지점(Ps)까지의 폭방향으로의 간격 및, 카카스 하부높이(CSHL)를 고려하여, 지점(Ps)과 비드부 고정점(Pb) 사이에 배치되는 접점(P3)의 위치를 결정하며 ; 이후, 카카스 중심점(P0)과 접점(P1)을 지나는 호(A)를 작도하고 ; 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P2)을 지나는 호(C)와, 지점(Ps)을 가로지르는 수직방향의 직선에 접하면서, 지점(Ps)과 접점(P3)를 지나는 호(D)를 작도하며 ; 접점(P1)과 접점(P2)을 지나는 호(B)와, 접점(P3)과 비드부 고정점(Pb)을 지나는 호(C)를 작도하여, 양쪽 비드부 고정점(Pb) 사이의 카카스 프로파일을 결정하되 ; 호(A)의 곡률반경(R1)은 이에 상응하는 트래드(7)의 곡률반경과 동일하게 취하고, 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 상호 연결되는 각 호들(A,B,C,D,E)이 이들 접점(P1,P2,P3) 및 지점(Ps)에서 서로 접하도록, 나머지 호들(B,C,D,E)의 곡률반경(R2,R3,R4,R5)을 취하는 것을 특징으로 하는 공기입 래디알 타이어의 카카스 프로파일 결정방법.
2. 제 1항에 기재된 결정방법으로 프로파일이 결정되어진 카카스(2)를 갖춘 공기입 래디알 타이어.
3. 제 2항에 있어서, 상기 공기입 래디알 타이어의 내압이 표준공기압의 약 10% 내외로 유지되는 상태에서, 비드부 고정점(Pb)의 X좌표는 림폭(RW)의 0.5배이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.5배이고, 카카스 상부높이(CSHU)는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.4 ~ 0.6배의 범위를 만족하며, 비드부 고정점(Pb)의 X좌표는 림폭(RW)과 동일하면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.5배이고, 지점(Ps)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.5배이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)와 동일하며, 또한 접점(P1)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.7배이면서 이의 Y좌표는 카카스 상부높이(CSHU)의 0.9배와 카카스 하부높이(CSHL)를 합한 값이이고, 접점(P2)의 X좌표는 카카스 최대단면폭(CSW)의 0.9배이면서 이의 Y좌표는 카카스 상부높이(CSHU)의 2/3배와 카카스 하부높이(CSHL)를 합한 값이며, 접점(P3)의 X좌표는 림폭(RW)과 간격(L)의 0.8배를 합한 값이면서 이의 Y좌표는 카카스 하부높이(CSHL)의 0.8배인 한편, 곡률반경(R3)는 곡률반경(R4)의 0.6 ~ 0.9배의 범위를 만족하면서, 곡률반경(R2)의 0.25 ~ 0.35배의 범위를 만족하고, 곡률반경(R4)는 곡률반경(R5)의 0.2 ~ 0.4배의 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 공기입 래디알 타이어.