KR100838342B1 - 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 프로파일(profile) 설계시 벨트층의 굴곡 프로파일을 선정할 때 이 벨트층의 굴곡과 타이어의 트레드 반경(Tread Radius)을 고려하여 타이어의 프로파일을 설계할 수 있는 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 타이어 크기와 상세 치수를 설정하는 단계(S1)와, 트레드의 홈개수와 위치 선정단계(S2), 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S3) 및, FE 해석과 성능 예측단계(S4)를 거쳐 타이어의 프로파일을 설계하는 타이어 프로파일 설계방식에 있어서, 상기 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)에서 타이어의 원하는 접지형상과 접지압 분포가 아닌 경우(S5), 벨트 굴곡이 유도된 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S6)에서 벨트부(1)의 굴곡 프로파일을 재선정하여 이 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)로 피드백 시키어 원하는 타이어의 접지형상과 접지압 분포를 얻을 수 있도록 되어 있다.

Description

벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법{Tire profile design process using belts bent}

도 1은 본 발명에 따른 타이어 프로파일 설계방법을 나타낸 흐름 과정도,

도 2(A) ~ (E)는 본 발명에서 벨트부 굴곡 형상을 설명하기 위한 트레드의 부분 단면도들,

도 3은 본 발명에서 벨트부의 구속조건을 설명하기 위한 트레드의 부분 단면도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 설계된 타이어 모델들의 실시예들을 도시한 것으로, 왼쪽 "가" 부분의 벨트부 굴곡만을 변화시키어 나타낸 타이어의 FE 모델 단면도들,

도 6과 도 7은 도 4와 도 5의 타이어 모델들의 접지형상을 나타낸 접지압 분포도들이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 벨트부, 2 : 트레드,

3 : 블럭, 4 : 홈,

TR1,TR2,TR3 : 트레드 반경(Tread Radius)

본 발명은 타이어 프로파일(profile) 설계시 벨트층의 굴곡 프로파일을 재선정할 때 이 벨트층의 굴곡과 타이어의 트레드 반경(Tread Radius)을 고려하여 타이어의 프로파일을 설계할 수 있는 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 프로파일 설계시 벨트부의 형상은 타이어의 트레드 반경에 맞추어 2개 또는 3개의 곡률을 가진 형상으로 설계되어 왔으며, 이러한 2중 또는 3중의 곡률을 가진 벨트부의 형상은 전체적인 타이어의 정지형상과 접지압 분포를 결정하여 타이어의 모든 성능에 지대한 영향을 끼치고 있었다.

그러나 종래 상기와 같은 타이어 프로파일 설계방식은 타이어의 전체적인 접지형상과 접지압 분포를 결정할 뿐만 아니라, 트레드 각각 블럭의 접지형상과 접지압 분포는 가능하게 예측할 수 없어서 타이어 프로파일 설계시 미리 반영하여 원하는 성능을 만족하는 타이어 설계를 수행할 수가 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 벨트굴곡을 유도하는 타이어 프로파일 설계방법을 이용하여 타이어의 전체적인 접지형상과 접지압의 변화뿐만 아니라, 개별적인 트레드 블럭의 접지형상과 접지압 변화를 타이어 프로파일 설계시 미리 반영하여 원하는 성능을 만족하는 타이어를 설계할 수 있는 벨트굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어 크기와 상세 치수를 설정하는 단계와, 트레드의 홈개수와 위치선정 단계, 타이어의 프로파일을 선정하는 단계 및, FE해석(Finite Element Analysis : FE analysis는 컴퓨터를 이용하여 사물의 현상; 어떤 외력이 주어졌을 때 사물이 어떻게 변형되고, 응력이 어떻게 발생한는 지를 컴퓨터 해석을 통해 예측하는 방법)을 성능 예측단계를 거쳐 타이어의 프로파일을 설계하는 방법에 있어서, 상기 FE해석 및 성능 예측단계에서 원하는 접지형상과 접지압 분포가 아닌 경우 벨트부의 굴곡 프로파일을 재선정하여 다시 FE 해석 및 성능 예측단계로 피드백시킨 다음, 원하는 접지형상과 접지압 분포를 얻을 수 있도록 설계하도록 되어 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 프로파일 설계방법을 나타낸 흐름도로서, 본 발명은 타이어 크기와 상세 치수를 설정하는 단계(S1)와, 트레드의 홈개수와 위치 선정단계(S2), 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S3) 및, FE 해석과 성능 예측단계(S4)를 거쳐 타이어의 프로파일을 설계하는 타이어 프로파일 설계방식에 있어서, 상기 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)에서 타이어의 원하는 접지형상과 접지압 분포가 아닌 경우(S5), 벨트 굴곡이 유도된 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S6)에서 벨트부(1)의 굴곡 프로파일을 재선정하여 이 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)로 피드백 시키어 원하는 타이어의 접지형상과 접지압 분포를 얻을 수 있는 타이어를 제조하는 방식으로 되어 있다.

따라서 본 발명은 타이어 벨트부(1)의 형상 설계시 트레드(2)의 블럭(3) 및 홈(4, groove) 위치 및 형상, 트레드(2)의 반경 등을 고려하여, 필요한 벨트부(1) 부위에 굴곡을 주어 트레드 블럭의 접지형상과 접지압 분포를 자유롭게 조절할 수가 있다.

한편, 타이어의 접지형상에 따른 벨트부(1)의 굴곡현상은 도 2(A)~(E)에 도시된 바와 같이 5가지가 존재하며, 이에 따라 타이어의 접지형상과 접지압 분포가 달라지게 되며, 원하는 접지형상과 접지압이 나오도록 벨트부(1)의 굴곡 형상과 기울어짐 각도를 트레드 블럭의 트레드 반경을 고려하여 결정한다.

예를 들어 도 2(A)와 (B)는 오른쪽과 왼족 방향으로 트레드 반경보다 급격한 기울기를 두어 벨트부(1)의 굴곡을 유도한 형상인데, 이때의 기울기는 트레드 반경과 이때 발생하는 접지형상 및 접지압을 고려하여 설정한다.

그리고 도 2(C)와 (D)는 U자 형태와 역 U자 형태를 사용하여 벨트부(1)의 굴곡을 유도한 형상이고, 도 2(E)는 한 트레드의 블럭 내에 U자와 역 U자 형태를 모두 포함하도록 벨트부(1)의 굴곡을 유도한 형상이다.

또한, 도 3은 벨트부(1)의 굴곡 프로파일을 선정하는 타이어 프로파일 선정단계(S6)에서 벨트부(1)의 굴곡 프로파일을 재선정하기 위한 구속조건을 설명하는 도면으로서, 먼저 벨트부(1)의 굴곡이 시작되는 위치와 끝나는 위치는 홈(4)의 센터(c)에서 이 홈(4)의 길이만큼 좌우로 이동한 거리(a) 안에 포함되어야 하며, 상기 벨트부(1) 굴곡이 시작되는 위치와 끝나는 위치에서는 항상 접선조건(Tangent condition)이 성립되어야 하며, 이 벨트부(1) 굴곡이 최대와 최소높이(b)는 홈(4)의 최대 깊이의 30% 이하가 되어야 한다.

(실시예)

도 4에 도시된 타이어 모델 1과 도 5에 도시된 타이어 모델 2는 타이어의 오른쪽과 왼쪽의 대부분의 타이어 구조는 동일하게 유지하면서 "가" 부분으로 표시한 벨트부(1)의 굴곡만을 변화시킨 타이어 FE 모델 단면도들이며, 도 6과 도 7은 타이어 모델 1, 2를 이용하여 FE 동적 해석기법을 이용하여 접지형상 해석을 수행한 결과이다. 도 6과 도 7를 비교해 보면 벨트부(1) 굴곡을 변화시킨 타이어 왼쪽 부분에서의 접지형상 및 접지압 분포가 달라졌으며, 특히 좌측 2번째 블럭(3)의 경우 블럭의 트레드 반경[TR, 여기서 TR은 타이어 트레드(2)의 위면 호(arc)의 반지름으로 도 4와 같이 일반적인 타이어는 2중 내지 3중 트레드 반경들(TR1, TR2, TR3)으로 설계됨]과 벨트부(1) 굴곡의 기울기의 상대적인 양에 따라 접지형상의 기울기가 정반대로 나타났다.

이와 같은 벨트부(1) 굴곡 프로파일을 재선정하는 타이어 프로파일 설계방법을 이용하여 타이어의 전체적인 접지형상 및 접지압의 변화뿐만 아니라. 개별적인 트레드 블럭의 접지형상과 접지압의 변화를 타이어 프로파일 설계시 미리 반영하여 원하는 성능을 만족하는 타이어 설계를 수행할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법은 벨트부의 굴곡 프로파일을 재선정하여 타이어의 프로파일을 설계함에 따라 타이어 프로파일 설계시 원하는 성능을 만족하는 타이어를 설계할 수 있는 잇점을 갖는다.

Claims (2)

1. 타이어 크기와 상세 치수를 설정하는 단계(S1)와 트레드의 홈개수와 위치 선정단계(S2), 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S3) 및, FE 해석과 성능 예측단계(S4)를 거쳐 타이어의 프로파일을 설계하는 타이어 프로파일 설계방식에 있어서,

   상기 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)에서 타이어의 원하는 접지형상과 접지압 분포가 아닌 경우(S5), 벨트 굴곡이 유도된 타이어 프로파일을 선정하는 단계(S6)에서 벨트부(1)의 굴곡 프로파일을 재선정하여 이 FE 해석 및 성능 예측단계(S4)로 피드백 시키어 원하는 타이어의 접지형상과 접지압 분포를 얻을 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 벨트부 굴곡 프로파일이 재선정된 타이어 프로파일 선정단계(S6)에서는 벨트부(1)의 굴곡이 시작되는 위치와 끝나는 위치는 홈(4)의 센터(c)에서 이 홈(4)의 길이만큼 좌우로 이동한 거리(a) 안에 포함되어야 하며, 상기 벨트부(1) 굴곡이 시작되는 위치와 끝나는 위치에서는 항상 접선조건(Tangent condition)이 성립되어야 하며, 이 벨트부(1) 굴곡이 최대와 최소높이(b)는 최대홈(4)의 최대 깊이의 30% 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 벨트부 굴곡을 이용한 타이어 프로파일 설계방법.

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