KR100491994B1 - 공기입 레디알 타이어의 트래드 프로파일 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 공기입 레디알 타이어에 관한 것으로서, 30 ~ 55 의 초저편평비를 갖고 제 1, 제 2 및 제 3 원호(TW1, TW2, TW3)를 이용하여 트래드 몰드 프로파일이 좌우 대칭으로 형성되도록 하는 소하중용 차량에 사용되는 레디알 타이어 설계 방법에 있어서, 공기압 작용전 타이어 단면상에서 트래드(7)의 프로파일이 좌우대칭인 트래드(7)의 곡률을 구성하는 제 1 원호(TW1)의 끝점의 X 축값(X1)은 전체 트래드폭의 7~10% 범위에 있도록 하고, 제 2 원호(TW2)의 끝점의 X 축값(X2)은 전체 트래드폭의 30~40% 범위에 있도록 하며, 제 3 원호(TW3)의 끝점의 X 축값(X3)은 전체 트래드폭의 49.5% 범위에 있으며, Y축값은

Description

공기입 레디알 타이어의 트래드 프로파일 설계 방법{Tread profile design method in radial tire}

본 발명은 자동차의 공기입 레디알 타이어에 관한 것으로서, 특히 타이어 제조 공정중 3개의 원호를 이용하여 트래드를 형성하는 타이어에 있어 트래드 프로파일 설계 개념에 포인트 설계 개념을 적용하여 각각의 원호의 끝점을 일정 좌표로 설정하고 이때 X 축값은 원호의 비율로, Y 축값은 원호와 단면 높이에 대한 수식으로 표현하도록 하는 공기입 레디알 타이어의 트래드 프로파일 설계 방법에 관한 것이다.

승용차의 성능 향상으로 인해 고성능 고출력의 차량이 많이 등장하고 있다. 이러한 차량에 사용되는 타이어는 저편평비를 갖는 것이 일반적이고, 초저편평비의 타이어는 고성능 차량에 사용되고 있기 때문에 사용 조건이 매우 가혹함을 알 수 있다.

이때 편평비는 타이어의 단면폭에 대한 타이어 단면 높이의 비율을 의미하며 다음과 같은 공식에 의해 계산된다.

상기한 수식에 의해 계산되는 타이어의 편평비값을 이용하여 60 시리즈(편평비가 60%인 경우)등의 명칭으로 타이어의 종류를 호칭하게 된다.

타이어의 트래드 프로파일은 소정의 곡률을 갖도록 형성되나, 이는 단일 곡률이 아닌 각기 다른 곡률로 형성된 원호가 서로 연속되어 형성되어 이루어지게 된다.

이때 편평비가 큰 타이어는 서로 다른 곡률을 갖는 2개의 원호만으로 형성되는 것이 일반적이지만, 30 시리즈 내지 55 시리즈 타이어와 같이 초저편평비를 갖는 타이어는 트래드 폭이 상대적으로 넓기 때문에 2개의 원호만으로 타이어의 목표 접지 형상을 구현하는데에 어려움이 있었다.

따라서 목표 성능에 부합하는 접지 형상을 구현하기 위해서는 3개의 원호를 사용하여 트래드 프로파일을 설정하는 것이 바람직하다.

3개의 원호를 사용하여 타이어의 트래드 프로파일을 설계할 경우 타이어의 쇼울더(shoulder) 측으로 갈수록 원호의 반경이 작아지도록 설계하는 것이 일반적이다.

즉, 이와 같이 타이어를 설계함에 있어 타이어의 조종안정성 향상, 제동 성능의 향상 및 마모 향상의 효과를 얻기 위해서는 타이어의 접지부의 형상이 전체적으로 곡률 형태로 이루어지되, 타이어의 중앙부는 긴 접지장을 갖고 전체적으로 균일한 접지 압력 분포를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 기술에 의한 공기입 래디알 타이어의 일실시예의 단면 형태를 나타내는 도면으로서, 30 ~ 55 의 초저편평비를 가지면서 제 1 원호(TW1), 제 2 원호(TW2) 및 제 3 원호(TW3)를 이용하여 트래드 프로파일을 형성하는 공기입 래디알 타이어의 단면 형태를 도시하고 있다.

우선, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 공기입 래디알 타이어는 타이어 내면을 형성하는 인너라이너(1), 인너라이너(1)의 외면에 부착되고 양쪽 선단부분이 각각 비드(3)와 비드필러(4)를 감싸는 카카스(2), 카카스(2)의 선단부분에 감싸여지는 비드(3)와 비드필러(4), 카카스(2)의 외면에 각각 대향되게 부착되는 한 쌍의 사이드월(5), 중심부분이 카카스(2)의 외면에 부착되고 양쪽 선단부분이 한 쌍의 사이드월(5) 외면에 각각 부착되는 벨트(6), 중심부분이 벨트(6)의 외면에 부착되면서 양쪽 선단부분이 한 쌍의 사이드월(5) 외면에 각각 부착되는 트래드(7)로 이루어진 구조로 되어 있다.

이때 상기 트래드(7)를 구성하는 제 1 원호(TW1), 제 2 원호(TW2) 및 제 3 원호(TW3)가 각각의 곡률 반경(TR1, TR2, TR3)으로 형성되어 있음을 도시하고 있다.

3개의 원호를 사용하여 트래드 프로파일을 설정함에 있어 각각의 원호는 전체 트래드 폭에 대하여 일정 비율로 설정되고, 원호의 곡률은 단면폭에 대하여 일정 비율로 설정하고 있다.

그러나, 타이어의 접지 형상 및 접지압은 원호의 크기 변화 및 단면 높이 변화에 따라 다른 양상을 보이므로 기존의 설계 방법을 적용할 경우 목표 접지 형상 구현의 실패와 접지 압력 불균일을 야기시켜 전체적인 성능 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 초저편평비를 갖고 3개의 원호를 이용하여 트래드 프로파일을 형성하는 공기입 래디알 타이어를 설계함에 있어 트래드 프로파일을 구성하는 각각의 원호의 끝점을 좌표로 설정하되 끝점의 X 좌표는 트래드 전체폭에 대한 비율로 설정하고 Y 좌표는 트래드 전체폭과 단면 높이(Section height:SH)에 대한 값으로 설정하도록 하는 공기입 레디알 타이어의 트래드 프로파일 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 그 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 공기입 래디알 타이어의 설계 방법을 설명하기 위한 타이어의 단면 형태도이다.

우선, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 공기입 래디알 타이어가 인너라이너(1), 카카스(2), 비드(3)와 비드필러(4), 한 쌍의 사이드월(5), 벨트(6), 트래드(7)로 이루어지는 것은 종래의 기술과 동일하다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 30 ~ 55 의 초저편평비를 갖고 제 1, 제 2 및 제 3 원호(TW1, TW2, TW3)를 이용하여 트래드 몰드 프로파일이 좌우 대칭으로 형성되도록 하는 소하중용 차량에 사용되는 레디알 타이어에 있어서, 공기압 작용전 타이어 단면상에서 트래드(7)의 프로파일이 좌우대칭인 트래드(7)의 곡률을 구성하는 제 1 원호(TW1)의 끝점(A)의 X 축값(X1)은 전체 트래드폭의 7~10% 범위에 있도록 하고, 제 2 원호(TW2)의 끝점(B)의 X 축값(X2)은 전체 트래드폭의 30~40% 범위에 있도록 하며, 제 3 원호(TW3)의 끝점(C)의 X 축값(X3)은 전체 트래드폭의 49.5% 범위에 있도록 한다.

이때 제 1, 제 2 및 제 3 원호(TW1, TW2, TW3)의 Y 축값(Y1, Y2, Y3)은 다음 공식에 의해 설정된다.

이때 a 는 Y1 에서는 0.1~0.3%, Y2 에서는 1.5~2.0%, Y3에서는 7~9% 로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 a 값은 다양한 실험에서 얻어진 경험수치이다.

도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

초저편평비를 갖는 레디알 타이어의 경우 3개의 원호를 이용하여 타이어의 트래드 프로파일을 형성하는 것이 일반적이다. 타이어의 조종 안정성 향상, 제동 성능의 향상의 효과를 얻기 위해서는 타이어의 접지 형상이 전체적으로 곡면을 형성하되 중앙부는 긴 접지장을 갖고 전체적으로 균일한 접지 압력 분포를 갖는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 균일한 접지 압력을 갖기 위해서는 다음과 같이 레디알 타이어의 트래드가 형성되도록 한다.

준비단계에서 타이어 최대직경과 타이어 단면폭(Tread width:TW) 및 트래드 프로파일의 단면 높이(Section Height:SH)를 결정한다. 본 발명의 실시예에서는 타이어 최소 단면폭을 205mm 로 한다.

우선, 레디알 타이어의 단면 중심선에서 시작하는 제 1 원호(TW1)를 형성하고, 제 1 원호(TW1)에 연속하여 제 2 원호(TW2)가 형성되도록 한다.

제 1 원호(TW1)가 시작되는 단면 중심(O)의 좌표값을 (X0,Y0)이라 했을 때, 제 1 원호(TW1)의 끝점(A)의 좌표값(X1,Y1)을 설정하도록 한다. 이때 X1은 전체 트래드폭의 7~10% 범위에 있도록 하고, Y1은 상기 [수학식 2]를 이용하여 계산한다.

A의 좌표값(X1, Y1)이 설정된 후 래디알 타이어의 단면 중심 위치에서 A까지 연결되는 선을 작도하여 제 1 원호(TW1)를 형성하도록 한다.

제 2 원호(TW2)의 끝점(B)의 좌표값(X2, Y2)을 설정함에 있어, X2는 전체 트래드폭의 30~40% 범위에 있도록 하고, Y2는 상기 [수학식 2]를 이용하여 계산한다.

제 2 원호(TW2)의 끝점(B)의 좌표값(X2, Y2)이 설정된 후에는 A와 B을 연결하여 제 2 원호(TW2)를 작도한다.

제 3 원호(TW3)의 끝점(C)의 좌표값(X3, Y3)을 설정함에 있어 X3은 전체 트래드폭의 49.5% 위치에 있도록 하고, Y3는 상기 [수학식 2]를 이용하여 계산한다.

제 3 원호(TW3)의 끝점(C)의 좌표값(X3, Y3)이 설정된 후에는 B와 C를 연결하여 제 3 원호(TW3)를 작도한다.

상기와 같은 방법에 의해 제 1, 제 2 및 제 3 원호(TW1, TW2, TW3)의 끝점의 좌표를 설정하여 끝점을 서로 연결하여 작도함으로서 타이어의 트래드 프로파일을 형성하는 3개의 원호를 형성하도록 한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

상기한 바와 같이 구성되어 있는 본 발명은 3개의 원호로 구성되는 레디알 타이어의 트래드 몰드 프로파일에 있어 레디알 타이어의 트래드 프로파일을 형성하는 각각의 원호의 끝점을 좌표값으로 설정한후, 각각의 끝점을 연결하여 3개의 원호가 형성되도록 하여 전체적으로 균일한 형태의 접지 형상을 갖는 타이어를 설계함으로서 제동 성능, 조종안정성 향상, 마모 성능의 향상과 수막 생성 억제의 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 기술에 의한 공기입 래디알 타이어의 일실시예의 단면 형태도.

도 2는 본 발명에 의한 공기입 래디알 타이어의 설계 방법을 설명하기 위한 타이어의 단면 형태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 인너라이너 2 : 카카스

3 : 비드 4 : 비드필러

5 : 사이드월 6 : 벨트

7 : 트래드

Claims (1)

1. 30 ~ 55 의 초저편평비를 갖고 제 1, 제 2 및 제 3 원호(TW1, TW2, TW3)를 이용하여 트래드 몰드 프로파일이 좌우 대칭으로 형성되도록 하는 소하중용 차량에 사용되는 레디알 타이어 설계 방법에 있어서, 공기압 작용전 타이어 단면상에서 트래드(7)의 프로파일이 좌우대칭인 트래드(7)의 곡률을 구성하는 제 1 원호(TW1)의 끝점(A)의 X 축값(X1)은 전체 트래드폭의 7~10% 범위에 있도록 하고, 제 2 원호(TW2)의 끝점(B)의 X 축값(X2)은 전체 트래드폭의 30~40% 범위에 있도록 하며, 제 3 원호(TW3)의 끝점(C) 의 X 축값(X3)은 전체 트래드폭의 49.5% 범위에 있으며, Y축값은 에 의해 계산되되 a 는 Y1에서는 0.1~0.3%, Y2에서는 1.5~2.0%, Y3에서는 7~9% 로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기입 레디알 타이어의 트래드 프로파일 설계 방법.