KR101141143B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행 중 굴신 운동으로 인해 열 발생이 많은 타이어의 사이드월부에 방열 효과를 높이기 위한 사이드월부의 표면으로부터 돌출된 돌기부를 설치하여 사이드월의 방열성을 향상시키는 공기입 타이어에 관한 것이며, 이러한 일정 형태의 돌기부를 타이어의 사이드월부의 표면에 일정한 간격을 두고 배치시키는 것에 의해서, 타이어가 주행중 회전함으로써 발생하는 공기의 흐름이 상기 돌기부를 거치면서 와류를 발생시킴으로써 굴신운동으로 인해 발생하는 타이어 사이드월의 열을 냉각시켜 타이어의 수명, 품질 및 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

타이어, 런플랫 타이어, 방열, 사이드월

Description

공기입 타이어{Pneumatic tire}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행 중 굴신운동으로 인해 열 발생이 많은 사이드 월부의 방열 효과를 높이기 위하여 사이드 월부의 표면으로부터 돌출된 방열돌기부를 설치하여 사이드월 방열성을 향상시키는 공기입 타이어에 관한 것이다.

차량에 장착된 타이어는 주행중 고속 회전 및 지면과의 마찰 등으로 인해 상대적으로 높은 열이 발생하게 된다. 하지만, 타이어의 주요 구성 요소인 고무는 재질 특성상 방열이 쉽게 이루워지지 않는다.

이러한 이유로 타이어에서 발생한 열은 외부로 전달이 잘 되지 않아 각 구성요소의 수명 저하를 일으키며 내구성능 저하로 인해 세퍼레이션이나 주행 중 파열의 요인이 될 수 있다. 특히, 사용조건이 가혹한 트럭 버스 래디얼 타이어나, 응급 주행 목적의 런플랫 타이어는 온도에 의한 내구성에 큰 영향을 받는다.

런플랫 타이어의 경우, 응급주행시(타이어 내부압력이 O psi인 경우)에 주기 적인 변동하중을 받으며 사이드 월은 굴신 운동을 하게 된다. 이 경우 타이어 내부에 공기가 충진되어 있다면, 상대적으로 굴신운동의 크기가 작지만, o psi의 응급 주행상태에서는 크게 된다. 따라서 지속적으로 반복되는 큰 굴신 운동으로 사이드 부에 열이 발생하고 하중을 지지하는 사이드 월 강화 고무는 열적 피로도가 쌓여서 파열에 이르게 된다.

따라서, 공기입 타이어 있어서 열 발생이 많은 사이드 월부의 방열량을 증가시킬 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은, 주행 중 굴신운동으로 인해 열 발생이 많은 사이드 월부의 방열 효과를 높이기 위하여 사이드 월부의 표면으로부터 돌출된 방열돌기부를 설치하여 사이드월 방열성을 향상시키는 공기입 타이어를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기입 타이어에 있어서, 사이드월부에 적어도 한쌍의 세로부(112,114) 및 가로부(116,118)에 의해 포위되며 중심에 장원(長圓) 또는 타원형의 와류홈(124)을 가지고, 상기 와류홈(124)의 장축은 타이어의 반지름방향에 대하여 경사진 방열돌기부(110)가 배치되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어이다.

상기 세로부(112,114)의 두께가 각각 w1 및 w2이고, 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 거리피치가 p1이며, 이웃하는 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 간격피치 p2이고, 상기 방열돌기부의 높이가 h일 때, 아래의 2개의 식 중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 와류홈(124)의 장축은 타이어의 반지름방향에 대하여 경사진 각(α)는 -56°≤α≤ 56°인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 한쌍의 세로부 및 가로부에 의해 포위되는 와류홈이 대략 장원(長圓) 또는 타원형상을 가지면서 타이어의 반지름방향에 대하여 비틀려 형성되는 돌기물을 타이어의 사이드월부의 표면에 일정 혹은 다양한 기준의 간격을 두고 배치하여 타이어가 주행중 회전함으로써 발생하는 공기의 흐름을 돌출물이 와류를 발생시킴으로써 타이어 사이드 월을 냉각시켜 타이어의 품질 및 주행 안정성을 향상시킨다.

더불어 런플렛 타이어의 응급주행시 사이드월의 발열성을 향상시켜 응급주행 성능을 향상시킨다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기입 타이어(100)의 개략적인 정면도이고, 도 2는 상기 공기입 타이어(100)의 사이드월부에 설치되는 방열돌기부(110)의 확대된 정면도이다.

상기 방열돌기부(110)는 일정 형상을 가지는 상기 사이드월부의 표면으로부터 돌출된 구조물이며, 내부에 오목하게 와류홈(124)이 형성된다. 상기 와류홈(124)은 장원(長圓) 또는 타원형의 형상으로 형성된다.

상기 방열돌기부(110)는 상기 와류홈(124)을 중심으로 폐곡선 형태의 벽체가 형성되며, 상기 벽체는 세로부(116,118)와 가로부(112,114)로 이루어진다.

특히, 상기 방열돌기부(110)는 공기의 흐름이 더욱 교란되도록, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반지름방향에 대하여 상기 와류홈(124)이 기울어져서, 대략 비틀어진 타원형의 형태를 가지도록 한다. 또한, 상기 가로부(112,114)는 유지한 상태로 상기 와류홈(124)만 경사지게 하는 것에 의해, 상기 가로부(112,114)의 일측과 상기 세로부(116,118) 사이에는 유선홈(120,122)이 형성된다.

좀 더 상술하면, 상기 와류홈(124)이 시계방향으로 비틀어져 경사지도록 형성되는 경우, 일방의 유선홈(120)은 상기 와류홈(124)의 좌측 상부에 형성되고, 타방의 유선홈(122)은 상기 와류홈(124)의 우측 하부에 형성된다. 또, 상기 와류홈(124)이 반시계방향으로 비틀어져 경사지도록 형성되는 경우에는, 일방의 유선홈은 상기 와류홈(124)의 우측 상부에 형성되고, 타방의 유선홈은 상기 와류홈(124)의 좌측 하부에 형성된다.

본 발명에서는, 상기 방열돌기부(110)는 미적인 형상 및 냉각효과를 최대화하기 위해서, 상기 와류홈(124)의 장축과 타이어 반지름방향과의 각도를 -56°≤α≤56°로 한다. 다시 말해, 상기 와류홈(124)의 비틀림 각도는 시계방향 또는 반시계방향으로 56° 이내로 한다.

또한, 상기 유선홈(120,122)은 상기 가로부(112,114)의 일측부에서 급격한 변화로 최대폭을 가지고, 타측부에서 완만하게 변화되는 형상을 가진다.

따라서, 상기 한쌍의 유선홈(120,122)은 상기 와류홈(124)의 면적중심을 기준으로 점대칭을 이루게 된다.

상기 세로부(116,118)의 두께는 대략 일정하며, 상기 가로부(116,118)의 두께는 상기 유선홈(120,122) 및 상기 와류홈(124)에 의해 결정된다.

상기 방열돌기부(110)는 복수개가 상기 공기입 타이어(100)의 사이드월에 일정한 피치(P1)로 배치될 수 있다. 또한, 상기 방열돌기부(110)를 복수개를 길이 l 을 가지는 1개의 조로 하고, 상기의 조 복수개를 일정간격의 피치(P2)로 배치하는 것도 가능하다.

특히, 상기 세로부(112,114)의 두께가 각각 w1 및 w2이고, 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 거리가 p1이며, 이웃하는 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 간격이 p2이고, 상기 방열돌기부의 높이가 h일 때, 다음과 같은 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 만족한다.

따라서, 상기 방열돌기부(110)는 상술한 바와 같은 형상의 특징으로 인하여 도 3에 도시된 바와 같이, 사이들월부를 지나는 공기가 와류가 되면서 상기 방열돌기부(110)의 벽체 및 상기 와류홈(124)과의 접촉을 통해 방열이 급속하게 이루어질 수 있다.

여기서, 수학식 1에서 [(p1+p2)/2]/[(w1+w2)/2]의 비율이 1에 가깝게 설계되면 세로로 형성된 세로부(116,118)의 외벽이 서로 맞닿아 주행 중 공기가 와류홈(124) 내부로 침투할 수 없게 되고, 때문에 난류가 형성되지 않을 뿐더러 타이어 표면의 온도를 저감하는 기능을 상실하게 된다.

또한, 수학식 1에서 [(p1+p2)/2]/[(w1+w2)/2]의 비율이 4를 초과하게 되면 세로부(116,118)의 외벽면 사이의 거리가 멀어져 주행 중 타이어 표면에 난류를 형성시키는 기능이 현저하게 저하되어, 결국 세로부(116,118)가 설치되지 않는 경우와 같아지게 된다.

또한, 수학식 2에서, [(p1+p2)/2]/h의 비율이 8보다 작아지면 방열돌기부(110)의 높이(h)가 타이어 사이드월 높이와 쿠게 차이가 없어져 주행 중 타이어 표면에 난류 형성 기능이 저하되고 되고, [(p1+p2)/2]/h의 비율이 10보다 크게 되면 타이어 제조시 공기입 현상이 발생하여 제조상의 어려움이 발생할 뿐만 아니라 주행중 소음 증가의 원인이 된다.

특히, 수학식 1의 범위에 대하여, 도 4에 도시된 피치 거리에 대한 성능 지수 그래프에 의해 한정할 수 있다.

여기서, 열저감 비율이란 쿨링 핀이 적용되지 않은 타이어의 사이드월의 경 우 주행중 발생 할 수 있는 온도 저감 수치에 대한 쿨링 핀 적용시 온도 저감수치의 상대적인 우위 정도를 나타낸다.

좀 더 상술하면, 도 4에 도시된 그래프와 같이, p2/p1의 크기가 60% 이하 및 100% 이상이 되면 성능의 향상이 저하되기되고 사이드월에 돌기부 설치에 제약을 받으므로, 열정가 비율이 가장 크도록 피치 거리를 60~100% 사이에 조절하는것이 바람직하다.

따라서, 상기 방열돌기부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 타이어가 회전하면서 생기는 공기의 흐름에 방향성을 주어서 사이드 월 표면에 와류를 발생시킨다.

특히, 상기 와류홈(124)으로 인해 와류발생이 더욱 향상되며, 이때 발생된 와류가 상기 공기입 타이어(100)의 사이드월의 표면에서 효율적인 대류 현상을 일으켜 온도를 저감시킨다.

또한, 상기 방열돌기부(110)가 설치되면서 상기 사이드월의 표면적을 넓혀 주기 때문에 공기와의 접촉면적을 늘려서 공기와의 열교환효율도 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 방열돌기부(110)의 재료를 사이드월을 구성하는 재료보다 열전도성이 우수한 재료를 사용하여 열방사가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기입 타이어의 개략적인 정면도이다.

도 2는 도 1의 공기입 타이어의 사이드월부에 설치되는 방열돌기부의 확대된 정면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열돌기부 내의 온도 저감 원리를 나타낸다.

도 4은 돌기부 사이의 원주방향 거리인 피치와 열저감의 관계를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 공기입 타이어 110: 방열돌기부

112,114: 세로부 116,118: 가로부

120,122: 유선홈 124: 와류홈

Claims (4)

1. 공기입 타이어에 있어서,

   사이드월부에 적어도 한쌍의 세로부(112,114) 및 가로부(116,118)에 의해 포위되며 중심에 장원(長圓) 또는 타원형의 와류홈(124)을 가지고, 상기 와류홈(124)의 장축은 타이어의 반지름방향에 대하여 경사진 방열돌기부(110)가 배치되고,

   상기 세로부(112,114)의 두께가 각각 w1 및 w2이고, 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 거리가 p1이며, 이웃하는 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 간격이 p2이고, 상기 방열돌기부의 높이가 h일 때, 아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 거리가 p1이고, 이웃하는 상기 방열돌기부(110)의 세로부(112,114)의 폭중심간 간격이 p2이며, 상기 방열돌기부의 높이가 h일 때, 아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

   
4. 제1항에 있어서, 상기 와류홈(124)의 장축은 타이어의 반지름방향에 대하여 경사진 각(α)는 -56°≤α≤ 56°인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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