KR101100541B1

KR101100541B1 - 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101100541B1
Application number: KR1020097016965A
Authority: KR
Inventors: 히로아끼 고가
Original assignee: 가부시키가이샤 브리지스톤
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2011-12-29
Also published as: CN101610918B; EP2112004A4; KR20090102852A; ES2389893T3; CN101610918A; US20100139834A1; WO2008099899A1; JPWO2008099899A1; EP2112004A1; EP2112004B1; EP2112004B8; JP5030978B2

Abstract

본 발명에 관한 공기입 타이어(1)는 카커스층(5)의 중심을 지나는 선인 카커스 라인(5C) 중, 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)로부터 타이어 직경 방향 외측을 지나는 외측 카커스 라인(5C-1)이, 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에, 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 형상인 자연 평형 윤곽선에 따르고 있고, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 타이어 적도선(CL)으로부터 적층 단부(D)까지의 영역인 교차 영역에 있어서, 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아지는 것을 특징으로 한다.

카커스층, 벨트층, 트레드부, 공기입 타이어, 림

Description

공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 특히 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있는 공기입 타이어에 관한 것이다.

최근, 트레드부의 노면과 접하는 트레드 접지면에서 발생하는 구름 저항이나 공기입 타이어 자체의 변형에 기인하여 발생하는 구름 저항 등을 저감하는 공기입 타이어에 대해 다양한 제안이 이루어지고 있다.

예를 들어, 트레드부와 사이드월부의 사이인 버트레스부에 있어서의 곡률 반경이 규정되고, 또한 카커스층의 타이어 직경 방향 내측에서의 트레드 폭 방향 단면에 있어서의 두께가 규정되는 공기입 타이어가 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 소59-48204호 공보 참조).

그러나, 상술한 종래의 공기입 타이어에서는 버트레스부에 있어서의 곡률 반경이나 카커스층의 타이어 직경 방향 내측에서의 트레드 폭 방향 단면에 있어서의 두께가 규정되어 있으므로, 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도가 약해 횡강성을 충분히 확보할 수 없었다. 이로 인해, 종래의 공기입 타이어에서는 조종 안정성을 저하시켜 버리는 경우가 있어, 이 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시키는 것이 매우 어려운 것이 실정이다.

따라서, 본 발명은 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있는 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 상황을 해결하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 우선, 본 발명의 제1 특징에 관한 발명은, 비드 코어 및 비드 필러를 적어도 포함하는 한 쌍의 비드부를 갖고, 타이어 직경 방향 내측으로부터 타이어 직경 방향 외측을 향해 적어도 카커스층, 벨트층 및 트레드부가 배치되는 공기입 타이어이며, 벨트층이, 타이어 둘레 방향에 대해 제1 코드가 기울어져 배치되는 제1 벨트층, 및 타이어 둘레 방향에 대해 제2 코드가 기울어져 배치되고 또한 제2 코드가 상기 제1 코드와 교차하여 배치되는 제2 벨트층을 갖고, 카커스층의 중심을 지나는 선인 카커스 라인 중 타이어 최대 폭의 위치로부터 타이어 직경 방향 외측을 지나는 외측 카커스 라인이, 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 카커스층의 장력이 균형이 맞는 형상인 자연 평형 윤곽선에 따르고 있고, 벨트층으로부터 외측 카커스 라인까지의 법선 상의 거리인 벨트 법선 거리 및 트레드부로부터 외측 카커스 라인까지의 법선 상의 거리인 트레드 법선 거리가, 제1 벨트층과 제2 벨트층이 교차하는 영역인 교차 영역의 양단부보다도 타이어 적도선측에 있어서, 동일하거나 또는 타이어 적도선으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아지는 것을 요지로 한다.

여기서,「정규 림(표준 림)」이라 함은 JATMA(일본 자동차 타이어 협회)의 Year Book 2004년도판 규정의 림이며,「정규 내압(표준 공기압)」이라 함은 JATMA(일본 자동차 타이어 협회)의 Year Book 2004년도판의 최대 부하 능력에 대응하는 공기압이며,「정규 하중(표준 하중)」이라 함은 JATMA(일본 자동차 타이어 협회)의 Year Book 2004년도판의 단륜을 적용한 경우의 최대 부하 능력에 상당하는 하중이다.

일본 이외에서는, 하중이라 함은 하기 규격에 기재되어 있는 적용 사이즈에 있어서의 단륜의 최대 하중(최대 부하 능력)이며, 내압이라 함은 하기 규격에 기재되어 있는 단륜의 최대 하중(최대 부하 능력)에 대응하는 공기압이며, 림이라 함은 하기 규격에 기재되어 있는 적용 사이즈에 있어서의 표준 림(또는, "Approved Rim", "Recommended Rim")이다.

규격은 타이어가 생산 또는 사용되는 지역에 유효한 산업 규격에 의해 정해져 있다. 예를 들어, 미국에서는 "The Tire and Rim Association Inc.의 Year Book"이며, 유럽에서는 "The European Tire and Rim Technical Organization의 Standards Manual"이다.

이러한 특징에 따르면, 외측 카커스 라인이 자연 평형 윤곽선에 따르고 있음으로써, 타이어 단면 내의 장력 분포나 벨트층 및 트레드부의 배치를 적정하게 하는 것이 가능해져 구름 저항 등을 저감시킬 수 있다.

또한, 벨트 법선 거리 및 트레드 법선 거리가 교차 영역의 양단부보다도 타이어 적도선측에 있어서 동일하거나 또는 타이어 적도선으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아짐으로써, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도를 증대시켜, 횡강성을 충분히 확보할 수 있으므로, 조종 안정성, 특히 코너링이나 레인 체인지가 행해질 때의 횡력(코너링 포스)이 원활하게 상승하여, 코너링 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 그 밖의 특징에 관한 발명은, 벨트 법선 거리 및 트레드 법선 거리가 교차 영역에 대해 30 내지 90%의 범위 내에 있어서, 동일하거나 또는 타이어 적도선으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아지는 것을 요지로 한다.

이러한 특징에 따르면, 벨트 법선 거리 및 트레드 법선 거리가 교차 영역에 대해 30 내지 90%의 범위 내에 있어서 동일하거나 또는 타이어 적도선으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아짐으로써, 보다 효율적으로 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있다.

본 발명의 그 밖의 특징에 관한 발명은, 제2 벨트층의 타이어 직경 방향 외측에 형성되는 벨트 보강층을 더 구비하고, 벨트 보강층으로부터 외측 카커스 라인까지의 법선 상의 거리인 보강층 법선 거리가 적층 단부보다도 타이어 적도선측에서 동일한 것을 요지로 한다.

본 발명의 그 밖의 특징에 관한 발명은, 적층 단부와 교차 영역에 대해 60 내지 80%의 범위에 있어서의 단부와의 사이에, 타이어 둘레 방향으로 신장하는 둘레 방향 홈이 형성되는 것을 요지로 한다.

본 발명의 그 밖의 특징에 관한 발명은, 카커스층에 있어서의 비드 코어가 되접혀있는 단부인 되접힘 단부가 타이어 최대 폭의 위치까지 되접혀 있는 것을 요지로 한다.

본 발명의 그 밖의 특징에 관한 발명은, 승용차에 장착되는 래디얼 타이어인 것을 요지로 한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드 폭 방향 단면도.

도 2는 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 카커스층 및 벨트층을 도시하는 상면도.

도 3은 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 카커스층의 중심을 지나는 선인 카커스 라인을 나타내는 모식도(첫 번째).

도 4는 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 카커스층의 중심을 지나는 선인 카커스 라인을 나타내는 모식도(두 번째).

도 5는 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드 폭 방향 확대 단면도.

도 6은 실시예에서의 공기입 타이어의 구름 저항을 나타내는 그래프(첫 번째).

도 7은 실시예에서의 공기입 타이어의 구름 저항을 나타내는 그래프(두 번째).

도 8은 실시예에서의 공기입 타이어의 코너링 파워를 나타내는 그래프(첫 번째).

도 9는 실시예에서의 공기입 타이어의 코너링 파워를 나타내는 그래프(두 번째).

다음에, 본 발명에 관한 공기입 타이어의 일례에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사 부분에는 동일 또는 유사 부호를 부여하고 있다. 단, 도면은 모식적인 것으로, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 것을 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 하는 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있다.

(공기입 타이어의 구성)

우선, 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드 폭 방향 단면도이며, 도 2는 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 카커스층 및 벨트층을 도시하는 상면도이다. 또한, 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어는 승용차에 장착되는 래디얼 타이어인 것으로 한다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 공기입 타이어(1)는 비드 코어(3a) 및 비드 필러(3b)를 적어도 포함하는 한 쌍의 비드부(3)를 갖고 있다. 또한, 공기입 타이어(1)는 비드 코어(3a)의 둘레에서 트레드 폭 방향 내측으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 되접힘되고, 또한 카커스 코드(5a)가 타이어 둘레 방향에 대해 대략 수직으로 배치되는 카커스층(5)을 갖고 있다.

이 카커스층(5)에 있어서의 비드 코어(3a)가 되접혀 있는 단부인 되접힘 단부(5b)는 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지 되접혀 있다. 즉, 되접힘 단부(5b)는 비드 코어(3a)의 중심으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 높이(SH)만큼 되접혀 있다.

카커스층(5)의 타이어 직경 방향 내측에는 튜브에 상당하는 기밀성이 높은 고무층인 이너 라이너(7)가 형성되어 있다. 카커스층(5)의 타이어 직경 방향 외측에는 벨트층(9)[제1 벨트층(9A) 및 제2 벨트층(9B)]이 형성되어 있다.

제1 벨트층(9A)은 카커스층(5)의 타이어 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 이 제1 벨트층(9A)에서는 도 2에 도시하는 바와 같이, 타이어 둘레 방향에 대해 제1 코드(9a)가 기울어져 배치되어 있다.

제2 벨트층(9B)은 제1 벨트층(9A)의 타이어 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 이 제2 벨트층(9B)에서는 도 2에 도시하는 바와 같이 타이어 둘레 방향에 대해 제2 코드(9b)가 기울어져 배치되고, 또한 상기 제2 코드(9b)가 제1 코드(9a)와 교차하여 배치되어 있다.

제2 벨트층(9B)의 타이어 직경 방향 외측에는 벨트층(9)을 보강하는 벨트 보강층(11)이 형성되어 있다. 이 벨트 보강층(11)에서는 도 2에 도시하는 바와 같이 타이어 둘레 방향과 대략 평행하게 보강 코드(11a)가 배치되어 있다. 그리고, 벨트 보강층(11)의 타이어 직경 방향 외측에는 노면과 접하는 트레드부(13)가 설치되어 있다.

(카커스층의 구성)

다음에, 상술한 카커스층(5)의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4는, 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 카커스층의 중심을 지나는 선인 카커스 라인을 나타내는 모식도이다.

카커스층(5)은 카커스층(5)의 중심을 지나는 선인 카커스 라인(5C)에 따른 형상이다. 이 카커스 라인(5C) 중, 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)로부터 타이어 직경 방향 외측을 지나는 외측 카커스 라인(5C-1)은 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따르고 있다.

또한, 카커스 라인(5C) 중, 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)로부터 타이어 직경 방향 내측을 지나는 내측 카커스 라인(5C-2)은 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따라도 되고, 상기 자연 평형 윤곽선에 따르지 않아도 된다.

여기서, 자연 평형 윤곽선이라 함은, 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 형상을 취한 선을 나타내고, 공기입 타이어(1)에 정규 내압이 충전되었을 때, 상기 내압 및 카커스층(5)이 벨트층(9)과 겹치는 구역에 발생하는 반력 이외에 카커스층(5)의 장력이 실질적으로 하등의 힘을 받지 않는 경우, 이들의 힘과 균형이 맞게 형성되는 선(소위, 평형 카커스 라인)을 나타낸다.

구체적으로는, 본 발명의 자연 평형 윤곽선은 종래부터 알려지는 자연 평형 형상 이론에 의해 구해지는 평형 윤곽선(이하, 간이적인 평형 윤곽선)과 비교하여, 타이어 적도선(CL)으로부터 제1 벨트층(9A)과 제2 벨트층(9B)이 교차하는 적층 단부(D)까지의 영역인 교차 영역(BHW)에 대해 3 내지 6%만큼 타이어 직경 방향 내측을 지나는 선을 나타낸다.

우선, 종래부터 알려지는 간이적인 평형 윤곽선(간이적인 평형 형상)에 대해 설명한다. 간이적인 평형 윤곽선은 카커스 라인(5C)[외측 카커스 라인(5C-1)이나 내측 카커스 라인(5C-2) 등]의 각 부위가 내압의 충전에 의해 이하의 각 수학식(수학식 1 내지 수학식 8)으로 나타내어지는 내압 분포를 갖는 것이다.

즉, 카커스 라인(5C)과 타이어 적도선(CL)이 교차하는 적도 중심점(P)으로부터 벨트층(9)으로부터의 변형이 발생하지 않는 비드 코어(3a)를 포함하는 비드부(3)에 걸쳐지는 불신장의 카커스 라인(5C)을 형성하는 곡선은 간이적인 평형 윤곽선에 따르고 있다.

내압 충전시의 내압을 "P0"으로 하였을 때, 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간)의 부담하는 내압을 "Pb"로 하고, 상기 적층 단부(D)로부터 비드부(3)와 림(도시하지 않음)이 접촉하여 카커스 라인(5C)이 변위하는 변곡점(B)까지의 사이(D~B간)의 부담하는 내압을 "Ps"로 하고, 교차 영역(BHW)에 위치하는 카커스 코드(5a)에 가해지는 적도 중심점(P)에서의 장력 분담율을 "T₀", 적층 단부(D)에서의 장력 분담율을 "T₀-A₀"으로 한다. 이 경우, 적층 벨트에 있어서는 일반적으로 적층 단부(D)에서의 장력 분담은 0이 되므로, A₀=T₀으로 하고 있다.

즉, 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간)에서의 내압 부담 분포는,

로 되고, 도 3 및 도 4의 파선과 같이, 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)에 걸 쳐서 완만한 포물 분포로 된다. 또한, 적층 단부(D)로부터 변곡점(B)까지의 사이(D~B간)에서의 내압 부담 분포는 Ps=P0이 된다.

이 관계로부터, 상술한 적층 단부(D)로부터 변곡점(B)까지의 사이(D~B간), 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간)에서의 간이적인 평형 윤곽선은 각 구분의 기하 미분에 의해 각각 이하의 각 적분식(수학식 2 내지 수학식 4)으로 얻을 수 있다.

우선, 적층 단부(D)로부터 변곡점(B)까지의 사이(D~B간)의 관계식은,

단,

그리고, 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간)의 관계식은,

상기 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여, 간이적인 평형 윤곽선은 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간)에서는,

단,

로 구할 수 있고, 적층 단부(D)로부터 변곡점(B)까지의 사이(D~B간)에서는,

단,

로 구할 수 있다.

이와 같이, 도 3 및 도 4의 파선과 같이 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D) 및 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)를 지나 변곡점(B)까지의 간이적인 평형 윤곽선은 상기 수학식 5 및 수학식 7을 이용하여 연속적으로 또한 원활하게 연결되는 형상이 된다.

그러나, 발명자들은, 종래부터 알려지는 간이적인 평형 윤곽선에 카커스 라인(5C)을 따르도록 카커스층(5)을 형성한 경우, 최근 보급되고 있는 편평율이 낮은 공기입 타이어에 적용해도 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 형상으로 되지 않고, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도의 증대를 기대할 수 없고, 횡강성을 확보하는 것이 불충분하므로, 조종 안정성이 향상되지 않는 것을 알 수 있었다.

이와 같은 상황에 기초하여, 발명자들은 종래부터 알려지는 간이적인 평형 윤곽선에 대해 분석한 결과, 상기 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여 적층 단부(D)를 상기 교차 영역(BHW)에 대해 3 내지 6%만큼 타이어 직경 방향 내측에 카커스 라인(5C)을 통과시킴으로써 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있는 것을 발견하였다.

즉, 카커스 라인(5C)은 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였 을 때에, 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여 적층 단부(D)를 교차 영역(BHW)에 대해 3 내지 6%만큼 타이어 직경 방향 내측을 통과시킨다.

또한, 이 자연 평형 윤곽선은 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)까지의 사이(P~D간), 적도 중심점(P)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 사이(P~M간)에 있어서 항상 간이적인 평형 윤곽선 상 혹은 상기 간이적인 평형 윤곽선보다도 타이어 직경 방향 내측을 지나고, 또한 적도 중심점(P)으로부터 적층 단부(D)를 지나 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 사이(P-D-M간)에 있어서 연속적으로 또한 원활하게 이어진다.

또한, 자연 평형 윤곽선이 상기 조건하에서 3%보다도 작게 어긋나면, 종래부터 알려지는 간이적인 평형 윤곽선에 근접하게 되고, 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도의 증대를 기대할 수 없다. 한편, 자연 평형 윤곽선이 상기 조건하에서 6%보다도 크게 어긋나면, 반대로 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 형상으로 되지 않고, 조종 안정성이 악화되어 버린다.

이상과 같이, 본 발명의 자연 평형 윤곽선이라 함은, 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여 적층 단부(D)를 교차 영역(BHW)에 대해 3 내지 6%만큼 타이어 직경 방향 내측을 통과하는 선을 나타낸다. 즉, 본 발명의 자연 평형 윤곽선은 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞게 형성되는 선으로 되므로,「자연 평형 윤곽선(자연 평형 형상)」이라 할 수 있다.

한편, 간이적인 평형 윤곽선은 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞게 형성되는 선으로 되지 않으므로,「자연 평형 윤곽선(자연 평형 형상)」이라 할 수 없다.

따라서, 본원 청구항 1에서 기재한「자연 평형 윤곽선」은 상술한 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 자연 평형 윤곽선이며, 종래부터 알려지는 간이적인 평형 윤곽선은 아니다.

(벨트층, 벨트 보강층 및 트레드부의 구성)

다음에, 상술한 벨트층(9)[제1 벨트층(9A) 및 제2 벨트층(9B)], 벨트 보강층(11) 및 트레드부(13)의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 도 5는 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드 폭 방향 확대 단면도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 벨트층(9)(중심선)으로부터 카커스 라인(5C)까지의 법선 상의 거리인 벨트 법선 거리(BL)는 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서, 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아진다.

또한, 벨트 법선 거리(BL)는 제1 벨트층(9A)(중심선)으로부터 카커스 라인까지의 법선 상의 거리인 제1 벨트 법선 거리(BL1)와, 제2 벨트층(9B)(중심선)으로부터 카커스 라인까지의 법선 상의 거리인 제2 벨트 법선 거리(BL2)를 포함한다.

마찬가지로, 벨트 보강층(11)(중심선)으로부터 카커스 라인(5C)까지의 법선 상의 거리인 보강층 법선 거리(RL)는 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서, 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아진다.

마찬가지로, 트레드부(13)로부터 카커스 라인(5C)까지의 법선 상의 거리인 트레드 법선 거리(TL)는, 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서, 동일 하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아진다. 즉, 교차 영역(BHW) 내에 있어서의 카커스층(5)(카커스 라인(5C))으로부터 트레드부(13)의 최외 위치까지의 두께인 게이지 두께는, 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아진다.

또한, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 길어지면, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력을 부담할 수 없다. 즉, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)는 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서, 동일한 것이 바람직하고, 약간 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아져 있어도 되는 것이다.

특히, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)는, 교차 영역(BHW)에 대해 30 내지 90%의 범위(R) 내에서 동일한 것이 바람직하고, 교차 영역(BHW)에 대해 60 내지 80%의 범위(R) 내에서 동일한 것이 더욱 바람직하다.

또한, 각 법선 거리가 교차 영역(BHW)에 대해 30%보다도 작은 범위에서 동일한 경우, 하중시의 타이어 변형에 의한 벨트층(9)의 장력 분포의 변화에 수반하여, 타이어 적도선(CL)을 기준으로 벨트층(9)의 폭의 1/2의 범위에서 장력 강성이 커져 버려, 적정한 장력 강성 분포를 얻을 수 없어, 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시키는 것이 곤란해져 버리는 경우가 있다.

한편, 각 법선 거리가 교차 영역(BHW)에 대해 90%보다도 큰 범위에서 동일한 경우, 하중시의 타이어 변형에 의한 벨트층(9)의 장력 분포의 변화에 수반하여, 극단으로 벨트층(9)의 단부에서 장력 강성이 커져 버려, 적정한 장력 강성 분포를 얻을 수 없어, 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시키는 것이 곤란해지게 되는 경우가 있다.

여기서, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도를 보다 증대시키기 위해, 적층 단부(D)와, 교차 영역(BHW)에 대해 60 내지 80%의 범위(R)에 있어서의 단부와의 사이에, 타이어 둘레 방향으로 신장하는 둘레 방향 홈(15)이 형성되는 것이 바람직하다.

(작용ㆍ효과)

이상 설명한 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어(1)에 따르면, 외측 카커스 라인(5C)이 자연 평형 윤곽선에 따르고 있음으로써, 타이어 단면 내의 장력 분포나 벨트층(9) 및 트레드부(13)의 배치를 적정하게 하는 것이 가능해지고, 구름 저항 등을 저감시킬 수 있다.

또한, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아짐으로써, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도를 증대시켜, 횡강성을 충분히 확보할 수 있으므로, 조종 안정성, 특히 코너링이나 레인 체인지가 행해질 때의 횡력(코너링 포스)이 원활하게 상승하여, 코너링 특성을 향 상시킬 수 있다.

여기서, 정규 내압이 충전되었을 때의 트레드부(13)에 있어서의 센터부와 숄더부의 장력 분포, 및 정규 하중이 부하되었을 때의 트레드부(13)에 있어서의 센터부와 숄더부의 장력 분포의 위치 부여는 대응한다.

이로 인해, 상술한 외측 카커스 라인(5C)의 곡률 반경을 작게 하면, 숄더부의 굽힘이 커지고, 센터부가 크게 압축되지만 숄더부의 장력을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 이 결과, 코너링 특성, 특히 코너링 파워를 향상시킬 수 있고, 조종 안정성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 30 내지 90%의 범위(R) 내에 있어서 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아짐으로써, 보다 효율적으로 조종 안정성(특히, 코너링 특성)과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있다.

또한, 적층 단부(D)와 교차 영역(BHW)에 대해 60 내지 80%의 범위(R)에 있어서의 단부와의 사이에 둘레 방향 홈(15)이 형성되어 있음으로써, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 휨, 굽힘 변형이 커지고, 상기 숄더부의 벨트 장력이 증대한다. 이로 인해, 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강성(강도)을 증대함으로써, 조종 안정성이 향상된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어(1)는, 외측 카커스 라인(5C)이 자연 평형 윤곽선에 따르고 있는 것에 부가하여, 벨트 법선 거리(BL), 보강층 법선 거리(RL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서 동일하거나 또는 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아짐으로써, 조종 안정성(특히, 코너링 특성)과 구름 저항을 높은 레벨로 양립시키는 것이 가능해진다.

[그 밖의 실시 형태]

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태를 통해 본 발명의 내용을 개시하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은, 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다.

구체적으로는, 공기입 타이어(1)는 래디얼 타이어인 것으로서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 래디얼 타이어 이외의 타이어(예를 들어, 바이어스 타이어)라도 좋다. 또한, 공기입 타이어(1)는, 일반 승용차(경자동차를 포함함)에 장착되는 것으로서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 그 밖의 차량(스포츠카나 버스ㆍ트럭 등)에 장착되는 것이어도 물론 좋다.

또한, 되접힘 단부(5b)는 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지 되접혀 있는 것으로서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 비드부(3)와 림(도시하지 않음)이 접촉하여 변위하는 변곡점(B) 근방까지 되접혀 있어도 물론 좋다.

이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 설명으로부터 타당한 특허청구범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.

[실시예]

다음에, 본 발명의 효과를 더욱 명확하게 하기 위해, 이하의 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어를 사용하여 행한 시험 결과에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이들의 예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

각 공기입 타이어에 관한 데이터는, 이하에 나타내는 조건에 있어서 측정되었다.

ㆍ타이어 사이즈 : 205/55R16

ㆍ휠 사이즈 : 16×6.5JJ

ㆍ내압 조건 : 230㎪

각 공기입 타이어에 있어서의 벨트층(제1 벨트층 및 제2 벨트층)은, 스틸 코드 1×5(0.25)를 50㎜당 50개, 또한 타이어 둘레 방향에 대한 기울기 각도가 25도이며, 제1 코드와 제2 코드가 교차하여 배치되어 있다(소위, 바이어스 적층). 또한, 각 공기입 타이어에 있어서의 교차 영역(BHW)은 모두 100㎜이다.

또한, 각 공기입 타이어에 있어서의 카커스층은, 폴리에스테르 1500D/2를 50㎜당 40개, 또한 타이어 둘레 방향에 대해 약 90도이며, 되접힘 단부(5b)가 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지 되접혀 있다(소위, 카커스 턴 업 구조).

또한, 각 공기입 타이어에 있어서의 비드부에서는, 비드 코어가 스틸 코드로 형성되고, 비드 필러의 경도가 JIS 경도 90도이다. 또한, JIS 경도는, JIS K6253-1993「황 고무의 경도 시험 방법」에 기재되어 있는 듀로미터 경도 시험에 따라서, 타입 A 듀로미터에 의해 구한 값이다.

우선, 비교예 1에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 설명한다. 비교예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 외측 카커스 라인(5C)이 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따르지 않는다. 또한, 비교예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서 일정하지 않다.

또한, 비교예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 정규 내압으로 충전하였을 때에 있어서, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적도 중심점(P)까지의 거리(ZP)가 317㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적층 단부(D)까지의 거리(ZD)가 300㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 거리(ZM)가 270㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 변곡점(B)까지의 거리(ZB)가 225㎜이다(도 4 참조).

다음에, 비교예 2에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 설명한다. 비교예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 외측 카커스 라인(5C)이 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 상술한 종래부터 알려진 간이적인 평형 윤곽선을 따르고 있다. 또한, 비교예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 적층 단부(D)보다도 타이어 적도선(CL)측에 있어서 일정하지 않다.

또한, 비교예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 정규 내압으로 충전하였을 때에 있어서, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적도 중심점(P)까지의 거리(ZP)가 317㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적층 단부(D)까지의 거리(ZD)가 301㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 거리(ZM)가 262㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 변곡점(B)까지의 거리(ZB)가 225㎜이다(도 4 참조).

다음에, 실시예 1에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 설명한다. 실시예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 외측 카커스 라인(5C)이 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따르고 있다. 구체적으로는, 실시예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 카커스 라인(5C)이, 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여 적층 단부(D)의 타이어 직경 방향 내측(연직 방향)을 향해 5㎜(교차 영역(BHW)에 대해 5%)의 위치를 통과하고 있다. 또한, 실시예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 70%의 범위 내에서 동일하다.

또한, 실시예 1에 관한 공기입 타이어에서는, 정규 내압으로 충전하였을 때에 있어서, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적도 중심점(P)까지의 거리(ZP)가 317㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적층 단부(D)까지의 거리(ZD)가 295㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 거리(ZM)가 260㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 변곡점(B)까지의 거리(ZB)가 225㎜이다(도 4 참조).

다음에, 실시예 2에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 설명한다. 실시예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 외측 카커스 라인(5C)이 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따르고 있다. 구체적으로는, 실시예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 카커스 라인(5C)이 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여, 적층 단부(D)의 타이어 직경 방향 내측(연직 방향)을 향해 5㎜(교차 영역(BHW)에 대해 5%)의 위치를 통과하고 있다. 또한, 실시예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 30%의 범위 내에서 동일하다.

또한, 실시예 2에 관한 공기입 타이어에서는, 정규 내압으로 충전하였을 때에 있어서, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적도 중심점(P)까지의 거리(ZP)가 317㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적층 단부(D)까지의 거리(ZD)가 295㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 거리(ZM)가 260㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 변곡점(B)까지의 거리(ZB)가 225㎜이다(도 4 참조).

다음에, 실시예 3에 관한 공기입 타이어의 구성에 대해 설명한다. 실시예 3에 관한 공기입 타이어에서는, 외측 카커스 라인(5C)이 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 자연 평형 윤곽선에 따르고 있다. 구체적으로는, 실시예 3에 관한 공기입 타이어에서는, 카커스 라인(5C)이 간이적인 평형 윤곽선과 비교하여, 적층 단부(D)의 타이어 직경 방향 내측(연직 방향)을 향해 5㎜(교차 영역(BHW)에 대해 5%)의 위치를 통과하고 있다. 또한, 실시예 3에 관한 공기입 타이어에서는, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 90%의 범위 내에서 동일하다.

또한, 실시예 3에 관한 공기입 타이어에서는, 정규 내압으로 충전하였을 때에 있어서, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적도 중심점(P)까지의 거리(ZP)가 317㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 적층 단부(D)까지의 거리(ZD)가 295㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지의 거리(ZM)가 260㎜이며, 림 베이스 라인(Y)으로부터 변곡점(B)까지의 거리(ZB)가 225㎜이다(도 4 참조).

이와 같은 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어의 구름 저항 및 코너링 특성에 대해, 도 6 내지 도 8 및 표 1을 참조하면서 설명한다.

<구름 저항>

각 공기입 타이어를 직경 2000㎜의 스틸 드럼 시험기에 장착하고, 하중 4000N, 속도 50, 100, 150㎞/h의 3개의 조건하에서, 비교예 1에 관한 런 플랫 타이어의 구름 저항의 지수를 "100"으로 하고, 그 밖의 공기입 타이어의 구름 저항을 상대값으로 평가하였다. 또한, 지수가 클수록 구름 저항이 크다.

이 결과, 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어는, 비교예 1, 비교예 2에 관한 공기입 타이어와 비교하여 구름 저항을 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어에서는, 카커스 라인(5C)이 자연 평형 윤곽선에 따르고 있는 것에 부가하여, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 30 내지 90%(특히, 60 내지 80%)의 범위(R) 내에서 동일한 것에 의해, 구름 저항을 효율적으로 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다.

<코너링 특성>

각 공기입 타이어를 플랫 벨트 시험기에 장착하여, 슬립 앵글 부하시의 공기입 타이어에서 발생하는 횡력이 되는 코너링 포스(진행 방향에 직각으로 수평 방향의 힘)의 시험을 행하고, 비교예 1에 관한 런 플랫 타이어의 슬립 앵글(횡미끄럼각) '0도'에 있어서의 코너링 포스(N)의 슬립 앵글에 대한 기울기가 되는 코너링 파워(N/deg)를 "100"으로 하고, 그 밖의 공기입 타이어의 코너링 파워를 상대값으로 평가하였다. 또한, 지수가 클수록 코너링 파워가 우수하다.

	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3
코너링 파워	100	99	107	102	103

이 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어는, 비교예 1, 비교예 2에 관한 공기입 타이어와 비교하여, 코너링 파워가 우수하므로, 코너링 특성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 관한 공기입 타이어는, 카커스 라인(5C)이 자연 평형 윤곽선에 따르고 있는 것에 부가하여, 벨트 법선 거리(BL) 및 트레드 법선 거리(TL)가 교차 영역(BHW)에 대해 30 내지 90%(특히, 60 내지 80%)의 범위(R) 내에서 동일한 것에 의해, 하중 부하시에 있어서의 숄더부의 벨트 장력 및 코너링시에 횡방향으로부터의 횡력에 대한 강도를 증대시켜, 횡강성을 충분히 확보할 수 있으므로, 코너링 파워가 우수한 것을 알 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 공기입 타이어는, 조종 안정성과 구름 저항을 높은 레벨에서 양립시킬 수 있으므로, 공기입 타이어의 제조 기술 등에 있어서 유용하다.

Claims

비드 코어(3a) 및 비드 필러(3b)를 포함하는 한 쌍의 비드부(3)를 갖고, 타이어 직경 방향 내측으로부터 타이어 직경 방향 외측을 향해 카커스층(5), 벨트층(9) 및 트레드부(13)가 배치되는 공기입 타이어이며,

상기 벨트층(9)은, 타이어 둘레 방향에 대해 제1 코드(9a)가 기울어져 배치되는 제1 벨트층(9A), 및 상기 타이어 둘레 방향에 대해 제2 코드(9b)가 기울어져 배치되고 또한 상기 제2 코드(9b)가 상기 제1 코드(9a)와 교차하여 배치되는 제2 벨트층(9B)을 갖고,

상기 카커스층(5)의 중심을 지나는 선인 카커스 라인(5C) 중 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)로부터 타이어 직경 방향 외측을 지나는 외측 카커스 라인(5C-1)은, 정규 림에 림 조립한 상태에서 정규 내압을 충전하였을 때에 상기 카커스층(5)의 장력이 균형이 맞는 형상인 자연 평형 윤곽선에 따르고 있고,

상기 벨트층(9)으로부터 상기 외측 카커스 라인(5C-1)까지의 법선 상의 거리인 벨트 법선 거리(BL) 및 상기 트레드부(13)로부터 상기 외측 카커스 라인(5C-1)까지의 법선 상의 거리인 트레드 법선 거리(TL)의 각각은, 타이어 적도선(CL)으로부터 상기 제1 벨트층(9A)과 상기 제2 벨트층(9B)이 교차하는 적층 단부(D)까지의 영역인 교차 영역(BHW)에 있어서, 동일하게 유지되거나, 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 벨트 법선 거리(BL) 및 상기 트레드 법선 거리(TL)의 각각은, 상기 교차 영역(BHW)에 대해 타이어 적도선(CL)으로부터 30 내지 90%의 범위(R) 내에 있어서, 동일하게 유지되거나, 타이어 적도선(CL)으로부터 트레드 폭 방향 외측을 향해 짧아지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 제2 벨트층(9B)의 타이어 직경 방향 외측에 형성되는 벨트 보강층(11)을 더 구비하고, 상기 벨트 보강층(11)으로부터 상기 외측 카커스 라인(5C-1)까지의 법선 상의 거리인 보강층 법선 거리(RL)는 타이어 적도선(CL)으로부터 교차 영역(BHW)에 대해 30 내지 90%의 범위(R) 내에서 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 적층 단부(D)와 상기 교차 영역(BHW)에 대해 60 내지 80%의 범위(R)에 있어서의 단부 사이에, 타이어 둘레 방향으로 신장하는 둘레 방향 홈(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 카커스층(5)에 있어서의 상기 비드 코어(3a)가 되접혀 있는 단부인 되접힘 단부(5b)는 상기 타이어 최대 폭(TW)의 위치(M)까지 되접혀 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 승용차에 장착되는 래디얼 타이어인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.