KR100839733B1

KR100839733B1 - 공기입 타이어

Info

Publication number: KR100839733B1
Application number: KR1020070043316A
Authority: KR
Inventors: 장은석
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-06-19

Abstract

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정 형상의 사이프를 구비하여 배수성능이 향상된 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는, 노면에 접지되는 트레드(1)와, 상기 트레드(1)에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브(3a)와, 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브(3b)로 이루어진 그루브와(3), 상기 복수개의 그루브(3)에 의해 분할형성되는 트레드블록(4)에 폭방향으로 구비된 사이프(5)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 사이프(5)는, 사이프(5)의 안쪽 하단부 너비가 안쪽 상단부 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부 너비가 바깥쪽 상단부 너비보다 넓은 것을 특징으로 하고, 트레드(1) 폭 방향의 중심선인 센터라인(CL)에서 숄더로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 한다. 이때, 사이프 상단부의 너비는 일정할 수도 있고, 사이프 하단부와 같이 공기입 타이어의 숄더쪽으로 갈수록 넓어질 수도 있다.

공기입 타이어, 사이프, 수막 현상, 임계 속도

Description

공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

도 1은 본 발명에 따른 공기입 타이어의 개략적인 평면도이다.

도 2의 (a)는 본 발명에 따른 실험용 공기입 타이어의 사이프의 일 실시예를 도시한 사시도이며, (b)는 일반적인 실험용 공기입 타이어와 본 발명에 따른 실험용 공기입 타이어에 공통적으로 적용되는 종그루브와 횡그루브의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 공기입 타이어 사이프의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 트레드 3: 그루브

3a: 종그루브 3b: 횡그루브

4: 트레드블록 5: 사이프

CL: 트레드의 폭방향 중심선 D: 사이프 깊이

W₁: 사이프 상단부 너비 W₁': 사이프 안쪽 상단부 너비

W₂: 사이프 안쪽 하단부 너비 W₃: 사이프 바깥쪽 하단부 너비

W₄: 사이프 바깥쪽 상단부 너비

α: 실험용 공기입 타이어의 종그루브 측면 각도

β: 실험용 공기입 타이어의 횡그루브 측면 각도

일반적으로 공기입 타이어는, 노면에 접지되는 트레드와, 상기 트레드에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브와 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브와, 상기 복수개의 그루브에 의해 분할형성되는 트레드블록에 폭방향으로 구비된 사이프를 포함한다. 이러한 공기입 타이어는, 차량이 젖은 노면 상을 주행할 경우, 공기입 타이어의 회전에 따라 접지면에 고인 유체가 그루브에서 쉽게 이탈되지 못하고 잔류한 채 다음 접지시에 접지면의 유체와 합쳐지는 수막 현상을 일으킬 수 있는데 이러한 때에 차량이 젖은 노면을 주행하게 되면, 낮은 주행 속도에서도 타이어가 수막 위를 활주하게 되어 노면과의 마찰력이 감소하므로 사고의 위험이 높아진다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 트레드 패턴 형상을 변경하거나 그루브에 돌기를 형성하여 공기입 타이어의 배수성능이 향상되도록 여러 가지 방법을 사용하였지만, 공기입 타이어가 차량의 주행으로 인해 마모가 진행되기 시작하면, 그루브를 통해 배출될 수 있는 유체의 양이 점점 줄어들게 되어 형상을 변경하기 이전과 같이, 수막현상이 용이하게 발생하기 때문에 그루브에서의 수막현상이 조종 안정성에 위험 요소로 작용하는 문제점을 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 타이어의 마모가 진행되어도 배수 성능이 일반적인 공기입 타이어에 비해 뛰어난 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 일 실시예는, 노면에 접지되는 트레드와, 상기 트레드에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브와 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브와, 상기 복수개의 그루브에 의해 분할형성되는 트레드블록에 폭방향으로 구비된 사이프를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 사이프는 상기 트레드 폭 방향의 중심지점인 센터라인을 향하는 안쪽 단부와 상기 숄더를 향하는 바깥쪽 단부 및 트레드의 상면과 연결형성된 상단부와 사이프의 바닥면인 하단부로 형성되고, 상기 안쪽 하단부의 너비가 안쪽 상단부의 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부의 너비가 바깥쪽 상단부의 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이프는, 상단부의 너비는 안쪽과 바깥쪽이 일정하고, 하단부의 너비는 바깥쪽 너비가 안쪽 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또, 상기 사이프는, 상단부너비와 안쪽 하단부너비의 비가 1:1.8 내지 1:2.2인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이프의 상단부 너비와 바깥쪽 하단부너비의 비가 1:2.8 내지 1:3.2인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 다른 실시예는, 노면에 접지되는 트레드와, 상기 트레드에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브와 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브와, 상기 복수개의 그루브에 의해 분할형성되는 트레드블록에 폭방향으로 구비된 사이프를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 사이프는 상기 트레드 폭 방향의 중심지점인 센터라인을 향하는 안쪽 단부와 상기 숄더를 향하는 바깥쪽 단부 및 트레드의 상면과 연결형성된 상단부와 사이프의 바닥면인 하단부로 형성되고, 상기 안쪽 하단부의 너비가 안쪽 상단부의 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부의 너비가 바깥쪽 상단부의 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또, 상기 사이프는, 안쪽 상단부너비와 바깥쪽 상단부너비의 비, 및 안쪽 하단부너비와 바깥쪽 하단부너비의 비가 1:1.27 내지 1:1.78인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이프는, 안쪽 상단부너비와 안쪽 하단부너비의 비 및 바깥쪽 상단부너비와 바깥쪽 하단부너비의 비가 1:1.8 내지 1:2.2인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기입 타이어에 대하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기입 타이어의 개략적인 평면도이고, 도 2의 (a)는 본 발명에 따른 실험용 공기입 타이어의 사이프의 일 실시예를 도시한 사시도이며, (b)는 일반적인 실험용 공기입 타이어와 본 발명에 따른 실험용 공기입 타이어에 공통적으로 적용되는 종그루브와 횡그루브의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공기입 타이어 사이프의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는, 노면에 접지되는 트레드(1)와, 상기 트레드(1)에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브(3a)와 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브(3b)로 이루어진 그루브(3)와, 상기 복수개의 그루브(3)에 의해 분할형성되는 트레드블록(4)에 폭방향으로 구비된 사이프(5)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 사이프(5)는, 상기 트레드(1) 폭 방향의 중심지점인 센터라인(CL)을 향하는 안쪽 단부와 상기 숄더를 향하는 바깥쪽 단부 및 트레드(1)의 상면과 연결형성된 상단부와 사이프(5)의 바닥면인 하단부로 형성되고, 상기 안쪽 하단부의 너비가 안쪽 상단부의 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부의 너비가 바깥쪽 상단부의 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다.

일반적인 사이프는, 트레드블록 표면에 형성된 균일한 간격의 미세한 홈으로서, 타이어의 제동성 및 구동성을 높이고, 거친 노면을 주행할 때 노면으로부터 타이어가 받는 충격을 트레드블록에 균일하게 분포되게 함으로써 주행 안정성 및 안락한 승차감을 제공하고, 겨울용 타이어의 경우에는 빙판길에서 스터드 타이어의 징이 수행하는 엣지(edge) 효과를 발휘하여 미끄러움을 방지하는 효과가 있고, 젖은 노면에서의 제동성을 높이는 효과가 있지만, 공기입 타이어의 배수(配水)성능에는 별다른 영향을 미치지 못하였다.

상기와 같은 일반적인 사이프가 상하(上下) 및 안쪽 바깥쪽에 관계없이 균일한 간격으로 형성된 것과는 달리, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 사이프(5)는, 안쪽 하단부의 너비가 안쪽 상단부의 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부의 너비가 바깥 쪽 상단부의 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다. 또한, 사이프(5)의 바깥쪽 하단부의 너비가 안쪽 하단부의 너비보다 넓은 것을 특징으로 한다.

여기서, 상부 또는 하부를 구분할 때, 공기입 타이어의 원주(圓周)에 가까운 지점을 상부라고 부르고, 공기입 타이어 원주의 중심점에 가까운 지점을 하부라고 부른다. 예를 들어, 일반적인 공기입 타이어의 반제품인 인너라이너와 벨트층을 두고 비교해 볼 때, 인너라이너가 벨트층의 하부에 위치하고, 벨트층이 인너라이너의 상부에 위치하는 것이다.

또한, 안쪽 또는 바깥쪽을 구분할 때, 상기 트레드(1) 폭방향의 중간지점을 나타내는 센터라인(CL)이 안쪽이고, 트레드(1)와 사이드월 사이에 연결형성된 숄더 쪽이 바깥쪽이다. 즉, 상기 센터라인(CL)에서 멀어질수록 바깥쪽에 가까워지는 것이다.

본 발명에 따른 공기입 타이어 일 실시예의 사이프(5) 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 사이프(5)의 상단부너비(W₁)와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비가 1:1.8 내지 1:2.2이고, 상기 사이프(5)의 상단부너비(W₁)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:2.8 내지 1:3.2인 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 사이프(5)의 상단부너비(W₁)는 일정하고, 하단부너비는 바깥쪽으로 갈수록 점점 넓어지는 것이다. 이때, 하단부의 안쪽 너비(W₂)와 하단부의 바깥쪽 너비(W₃)의 비는, 1:1.27 내지 1:1.78인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 다른 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이프(5)의 상단부의 너비도 하단부와 같이, 바깥쪽으로 넓게 구비할 수 있는데, 이때, 상단부의 안쪽 너비(W₁')와 상단부 바깥쪽 너비(W₄)의 비도, 상기 하단부와 같이 1:1.27 내지 1:1.78인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는, 차량이 주행시 트레드(1) 마모가 진행됨에 따라 그루브(3)의 높이가 낮아져 배수량이 저하되는 시점에서, 상기 사이프(5)의 보완작용으로 초기의 배수성능 및 승차감이 저하되는 것을 방지하는 특징을 갖고 있다.

본 발명에 따른 사이프(5)가 적용된 공기입 타이어와, 일반적인 형상의 사이프(5)가 적용된 공기입 타이어의 수막현상(hydroplaning) 성능을 실험으로 비교하였다. 이때, 본 발명에 따른 공기입 타이어와 일반적인 공기입 타이어에 공통으로 적용되는 트레드 패턴 형상은, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 종그루브(3a) 측면이 트레드면에 수직인 선과 이루는 각도(α)가 15°인 형상이고, 횡그루브(3b) 측면이 트레드(1) 상면에 수직인 선과 이루는 각도(β)가 7°인 형상이다. 또한 편평비가 75%이고, 센터라인(CL)을 중심으로 타이어 공기 주입구가 있는 외측에 형성된 횡그루브가 트레드(1) 폭방향선과 이루는 각은 -30°이고, 센터라인(CL)을 중심으로 내측에 형성된 횡그루브가 트레드(1) 폭방향선과 이루는 각은 210°이다. 또한, 각 트레드블록(4) 변(邊)의 길이의 비율은 1인 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명에 따른 실험용 공기입 타이어 사이프의 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기입 타이어 일실시예의 형상을 채택한 것으로서, 그 깊이(D)가 6mm이고, 상단부너비(W₁)는 0.7mm이며, 안쪽 하단부너비(W₂)는 1.4mm이고, 바깥쪽 하단부너비(W₃)는 2.1mm인 것을 사용하였다. 이때, 일반적인 공기입 타이어의 사이프 형상은 깊이가 6mm이고, 너비는 본 발명에 따른 사이프의 상단부너비(W₁)와 같이 0.7mm이다.

상기와 같은 실험조건에서, 본 발명에 따른 공기입 타이어와 일반적인 공기입 타이어의 임계속도를 비교한 값은 아래의 표 1과 같다.

일반적인 사이프 형상을 적용한 공기입 타이어의 마모가 0% 진행되었을 때의 수막현상 임계속도를 100%로 놓았을 때, 일반적인 공기입 타이어는 25% 마모가 진행되면 마모가 진행되지 않았을 때보다 임계속도가 7.79%정도 떨어지고, 50% 마모가 진행되었을 때는 마모가 진행되지 않았을 때보다 약 17.2% 임계속도 값이 저하된 것을 볼 수 있다.

반면에, 본 발명에 따른 사이프(5) 형상이 적용된 공기입 타이어는, 마모가 0% 진행되었을 때의 수막현상 임계속도가 일반적인 공기입 타이어보다 4.35% 높을 뿐만 아니라, 마모가 50% 진행되어도 일반적인 공기입 타이어의 마모가 25% 진행되었을 때의 임계속도 값과 0.5% 밖에 차이가 나지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 마모가 0% 진행되었을 때와 50% 진행되었을 때의 임계속도 값의 차이는 12.5%로, 일반적인 공기입 타이어의 마모가 0%에서 50% 진행되었을 때의 임계속도 차이 값보다 변화량이 적다. 또한, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 마모가 50%일 때의 임계속도 값은, 일반적인 공기입 타이어의 마모가 0%일 때에 비해 약 8.2%만 감소하여, 일반적인 공기입 타이어에 비하여 수막현상이 생기는 임계속도 값이 높은 것을 알 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 공기입 타이어와 일반적인 공기입 타이어가 50% 마모된 상태에서의 임계속도 값은, 일반적인 공기입 타이어의 임계속도 값, 46.7km/h를 100%로 놓았을 때, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 임계속도 값은 51.74km/h로 110.79%, 즉, 일반적인 공기입 타이어의 50% 마모 시의 임계속도 값에 비하여 본 발명에 따른 공기입 타이어의 50% 마모시의 임계속도 값은, 약 10.8% 증가한 것을 볼 수 있다.

본 발명에 따른 공기입 타이어의 일 실시예 및 다른 실시예는, 반복적인 실험을 통하여 가장 적절한 사이프 형상값의 범위가 설정되었는데, 그 수치가 각 범위의 최소값보다 작을 경우, 본 발명에 따른 사이프에서 배수 성능이 발휘되기 어렵고, 그 수치가 각 범위의 최대값보다 클 경우, 본 발명에 따른 사이프의 너비가 필요 이상으로 넓어져서 트레드의 강성이 저하될 수 있다. 본 발명에 따른 공기입 타이어 중, 사이프(5) 상단부 너비(W₁)의 안쪽과 바깥쪽 값이 일정한 일 실시예를 들어 설명하면, 상기 사이프(5) 상단부너비(W₁)와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비가 1:1.8 이하일 경우, 본 발명에 따른 사이프를 통하여 배수가 원활하게 이루어지지 않고, 상기 사이프(5) 상단부너비(W₁)와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비가 1:2.2이상일 경우, 본 발명에 따른 공기입 타이어의 트레드 강성이 저하되는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 그 사이프의 형상이 일 실시예의 경우, 상기 사이프(5)의 상단부너비(W₁)와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비가 1:1.8 내지 1:2.2이고 사이프(5)의 상단부너비(W₁)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:2.8 내지 1:3.2인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 공기입 타이어는, 그 사이프의 형상이 다른 실시예의 경우, 안쪽 상단부너비(W₁')와 바깥쪽 상단부너비(W₄)의 비, 및 안쪽 하단부너비(W₂)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:1.27 내지 1:1.78인 것을 특징으로 하고, 안쪽 상단부너비(W₁')와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비 및 바깥쪽 상단부너비(W₄)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:1.8 내지 1:2.2인 것을 특징으로 한다.

이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능할 것이다.

본 발명에 따른 공기입 타이어를 사용함으로써, 공기입 타이어가 젖은 노면 상에서 수막현상이 일어나기 시작하는 임계속도 값이 증가하고, 또한, 공기입 타이어에 마모가 진행되어도 수막현상이 일어나는 임계속도 값의 감소율이 낮아져 빗길에서도 차량이 안전하게 주행할 수 있다.

Claims

노면에 접지되는 트레드(1)와, 상기 트레드(1)에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브(3a)와 타이어 폭방향으로 형성된 횡그루브(3b)로 이루어진 그루브와, 상기 복수개의 그루브에 의해 분할형성되는 트레드블록(4)에 폭방향으로 구비된 사이프(5)를 포함하는 공기입 타이어에 있어서,

상기 사이프(5)는 상기 트레드(1) 폭 방향의 중심지점인 센터라인(CL)을 향하는 안쪽 단부와 상기 숄더를 향하는 바깥쪽 단부 및 트레드(1)와 연결형성된 상단부와 사이프의 바닥면인 하단부로 형성되고, 상기 안쪽 하단부의 너비가 안쪽 상단부의 너비보다 넓고, 바깥쪽 하단부의 너비가 바깥쪽 상단부의 너비보다 넓으며,

상기 상단부의 너비는 안쪽과 바깥쪽이 일정하고, 상기 하단부의 너비는 바깥쪽 너비(W₃)가 안쪽 너비(W₂)보다 넓은 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 사이프(5)는, 상단부너비(W₁)와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비가 1:1.8 내지 1:2.2인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 3항에 있어서,

상기 사이프(5)의 상단부 너비(W₁)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:2.8 내지 1:3.2인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서,

상기 사이프(5)는, 안쪽 상단부너비(W₁')와 바깥쪽 상단부너비(W₄)의 비, 및 안쪽 하단부너비(W₂)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:1.27 내지 1:1.78인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 5항에 있어서,

상기 사이프(5)는, 안쪽 상단부너비(W₁')와 안쪽 하단부너비(W₂)의 비 및 바깥쪽 상단부너비(W₄)와 바깥쪽 하단부너비(W₃)의 비가 1:1.8 내지 1:2.2인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.