KR101282576B1

KR101282576B1 - 중하중용 타이어

Info

Publication number: KR101282576B1
Application number: KR1020060100183A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 누마타
Original assignee: 스미도모 고무 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2013-07-04
Also published as: US7784510B2; KR20070042081A; US20070084533A1; CN1951711B; CN1951711A

Abstract

우수한 내마모성과 낮은 구름 저항을 모두 갖춘 중하중용 타이어는, 캡 고무층(2Gb) 및 이 캡 고무층 아래에 위치하는 베이스 고무층(2Ga)으로 이루어진 2층 구조를 갖는 트레드 고무를 포함하며, 트레드 고무는 타이어의 적도로부터 축방향 외측으로 연장되어 그 에지에서 반경 방향 아래쪽으로 연장되도록 굴곡됨으로써 캡층이 베이스층의 축방향 외측에 위치하게 되고, 한쌍의 사이드월 고무는 각 사이드월 고무의 반경 방향 외측 단부가 트레드 고무의 축방향 외측 단부의 표면을 덮도록 배치되며, 캡층, 베이스층 및 사이드월 고무는, 최대폭을 갖는 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 타이어의 축방향으로 그은 측방향 기준선(X) 상에서, 굴곡부에서의 베이스층(2Ga)의 두께 La 대 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 타이어 외면까지의 거리 Lt의 비 La/Lt가 0.6 내지 0.8이며, 굴곡부에서 캡층(2Gb)의 두께 Lb 대 거리 Lt의 비 Lb/Lt가 0.1 내지 0.3이고, 사이드월 고무의 두께 Ls 대한 비 Ls/Lt가 0.1 내지 0.2이며; 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 트레드 외면으로 연장되는 법선(N) 상에서, 베이스층(2Ga)의 두께 Ta 대 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 트레드 외면까지의 거리 Tt의 비 Ta/Tt가 0.35 내지 0.45이고; 트레드 중앙 영역(Yc)에서 캡층(2Gb)의 두께 Cb 대 법선(N) 상에서의 캡층(2Gb)의 두께 Tb의 비 Cb/Tb가 1.0보다는 크고 1.6보다는 작다라는 치수 조건을 만족한다.

Description

중하중용 타이어{HEAVY DUTY TIRE}

도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 중하중용 타이어의 단면도이며,

도 2는 도 1에 도시한 타이어의 트레드 부분을 확대한 형태로 나타내는 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 타이어

1S : 타이어 외면

2 : 트레드 부분

2G : 트레드 고무

2Ga : 베이스 고무층

2Gb : 캡 고무층

2S : 트레드 외면

3 : 사이드월 부분

4 : 비드 부분

5 : 비드 코어

6 : 카카스

7 : 벨트층

8 : 비드 정점 고무

10 : 벨트 쿠션 고무

C : 적도

X : 측방향 기준선

N : 법선

본 발명은 내마모성을 떨어뜨리지 않고도 개선된 양호한 구름 특성(rolling characteristics)을 갖는 중하중용 타이어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 캡 고무층(cap rubber layer) 및 베이스 고무층(base rubber layer)으로 이루어진 2층 트레드(tread)를 갖는 중하중용 타이어에 관한 것이다.

트럭과 버스에 대해 사용되는 중하중용 타이어에 있어서, 우수한 내마모성과 낮은 구름 저항 모두를 달성하기 위해, 타이어의 트레드를, 트레드 외면을 제공하는 캡 고무층과 이 캡 고무층의 반경 방향 내측에 배치된 베이스 고무층으로 이루어진 2층 구조로 형성하는 것이 공지되어 있는 데, 캡 고무층에는 내마모성이 우수한 고무가, 베이스 고무층에는 손실 탄젠트(loss tangent)가 낮은 저발열 고무가 사용되고 있다. 또한, 3층 구조를 갖는 트레드도 예를 들면 JP 2005-35404 A에 개시되어 있는 바와 같이 공지되어 있다.

낮은 연료 소비의 관점에서, 최근에는 낮은 구름 저항에 있어서의 추가적인 개선이 강력하게 요구되고 있다. 그러나, 캡 고무층의 두께를 단순히 감소시켜 저발열 베이스 고무의 비율을 증가시키더라도 내마모성이 저하한다는 문제점이 발생한다. 따라서, 2층 트레드를 포함하는 타이어에서 높은 수준의 내마모성 및 구름 특성을 동시에 달성하기는 곤란하다.

본 발명의 목적은 개선된 낮은 구름 저항과 우수한 내마모성을 모두 구비한 중하중용 타이어를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그러한 목적 및 기타 목적은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

이제, 2층 트레드를 갖는 타이어의 구름 저항은 트레드에서 베이스 고무층의 두께 분포를 조절함으로써 트레드의 내마모성을 떨어뜨리지 않고 개선할 수 있음이 확인되었다.

본 발명에 따르면, 트레드 부분에서부터 사이드월(sidewall) 부분을 거쳐 비드(bead) 부분의 비드 코어 각각에 까지 연장되는 카카스(carcass)와, 최대폭을 갖는 벨트 플라이(belt ply)를 포함한 복수 개의 벨트 플라이를 포함하고 트레드 부분에서 카카스의 반경 방향 외측에 배치되는 벨트층을 포함하며,

트레드 부분에 배치된 트레드 고무는 트레드 부분의 외면을 제공하는 캡 고무층 및 이 캡 고무층의 반경 방향 내측에 배치된 베이스 고무층을 포함하며, 트레드 고무의 축방향 외측 단부 각각은 최대폭을 갖는 벨트 플라이의 축방향 외측 단부로부터 타이어의 축방향으로 연장되는 측방향 기준선을 지나 반경 방향 내측에서 종단되며,

사이드월 부분 각각에 배치된 사이드월 고무는 트레드 고무의 축방향 외측 단부를 덮도록 측방향 기준선을 지나 반경 방향 외측으로 연장되는 반경 방향 외측 단부를 구비하고,

측방향 기준선 상에서, 베이스 고무층의 두께 La 대 최대폭을 갖는 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 타이어 외면까지의 거리 Lt의 비 La/Lt가 0.6 내지 0.8이며, 캡 고무층의 두께 Lb 대 상기 거리 Lt의 비 Lb/Lt가 0.1 내지 0.3이고, 사이드월 고무의 두께 Ls 대 상기 거리 Lt의 비 Ls/Lt가 0.1 내지 0.2이며,

최대폭을 갖는 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 트레드 외면으로 연장되는 법선 상에서, 베이스 고무층의 두께 Ta 대 최대폭을 갖는 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 트레드 외면까지의 거리 Tt의 비 Ta/Tt가 0.35 내지 0.45이며, 그리고

중심선이 타이어의 적도(equator)이며 트레드 폭의 50%의 폭을 갖는 트레드 중앙 영역에서 캡 고무층의 두께 Cb 대 상기 법선 상에서의 캡 고무층의 두께 Tb의 비 Cb/Tb가 1.0보다는 크고 1.6보다는 작은 것인 중하중용 타이어가 제공된다.

본 명세서에 있어서, 타이어의 각 파트 또는 부분의 "치수"는 달리 언급하지 않는 경우 타이어가 표준 림에 장착되어 50kPa로 팽창된 표준 상태에서 측정된 것을 나타낸다. "표준 림"이라는 용어는 타이어가 기초로 하는 표준화 시스템에서 각각의 타이어에 대해 정해진 림을 나타내는 것으로서, JATMA(일본 자동차 타이어 협회)에서 "표준 림(standard rim)", TRA(미국 타이어/림 협회)에서 "설계 림(design rim)", ETRTO(유럽 타이어/림 기술 단체)에서 "측정 림(measuring rim)"으로 불리고 있다.

또한, 본 명세서에서 사용된 "손실 탄젠트(loss tangent)"라는 용어는 70℃의 온도, 10㎐의 주파수, 10%의 초기 스트레인 및 ±1%의 동적 스트레인에서 점탄성 분석계(viscoelastic spectrometer)를 사용하여 측정된 값을 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 "경도" 또는 "고무 경도"라는 용어는 23℃에서 측정된 듀로미터 타입 A 경도(쇼어 A 경도)를 나타낸다.

본 발명에서 있어서, 캡층과 베이스층을 포함하는 2층 트레드 밴드는, 트레드 부분에서 열발생, 즉 에너지 손실이 최대로 되는 숄더부(shoulder portion)에서 저발열 베이스 고무층의 비율을 증가시키면서, 숄더부에서의 캡 고무, 베이스 고무 및 사이드월 고무와 같은 고무의 비율을 최적화하도록 배치된다. 그러한 구성에 의해, 구름 저항은 내구성 및 내균열성(cracking resistance)과 같은 다른 특성을 저하시키지 않으면서 효율적으로 감소될 수 있다.

한편, 캡층은 트레드의 중앙 영역에서의 두께(Cb)가 트레드의 숄더부 영역에서의 두께(Tb)보다 크도록 형성된다. 다시 말해, 접지 압력이 크고 이에 따라 마모 수명에 대한 영향이 큰 트레드 중앙 영역에서 캡층의 비율이 증가하기 때문에, 우수한 내마모성이 보장된다. 게다가, 캡층의 비율이 증가한 결과로 트레드 중앙 영역에서 강성이 증가하기 때문에, 트레드의 운동은 억제되며, 이에 따라 트레드 중앙 영역에서의 베이스층의 비율의 감소로 인한 에너지 손실의 증가를 낮게 제어할 수 있다. 따라서, 종합하여 구름 특성은 높은 수준의 구름 특성과 내마모성을 동시에 달성하도록 개선될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 50kPa의 내압으로 팽창된 본 발명에 따른 중하중용 타이어의 표준 상태를 나타내는 단면도이다. 도 1에서, 중하중용 타이어(1)는 트레드 부분(2)에서부터 사이드월 부분(3)을 거쳐 대향하는 비드 부분(4)의 비드 코어(5) 각각에까지 연장되는 카카스(6)와, 트레드 부분(2)에서 카카스(6)의 반경 방향 외측에 배치된 벨트층(7)을 적어도 포함하고 있다.

카카스(6)는 타이어의 적도(C)에 대해 카카스 코드(cord)가 예를 들면 80°내지 90°의 각도로 배치되어 있는 적어도 하나의 카카스 플라이(6A)(본 실시 형태에서는 하나의 카카스 플라이)를 포함한다. 카카스 코드로서는 스틸 코드가 적합하지만, 나일론, 레이온, 폴리에스테르, 방향족 폴리아미드 및 기타 공지의 유기 섬유 코드와 같은 유기 섬유 코드가 필요에 따라 사용될 수도 있다. 카카스 플라이(6A)는 하나의 비드 코어(5)로부터 대향하는 비드 코어(5)까지 연장되어 타이어의 크라운 영역을 지나가는 토로이드(toroidal)형 본체부(6a)와, 이 본체부(6a)의 양단부로부터 연장되어, 카카스 플라이를 고정시키도록 타이어의 축방향 내측에서부터 축방향 외측으로 비드 코어(5) 둘레에 접어 올려지는 턴업부(turnup portion)(6b)로 이루어진다.

이러한 실시 형태에 있어서, 비드 정점 고무(8)가 각 비드 코어(5)의 반경 방향 외측으로 카카스 플라이의 본체부(6a)와 턴업부(6b) 사이에 배치되어, 타이어의 반경 방향 외측을 향해 비드 코어(5)로부터 테이퍼 형태로 연장되고, 이에 의해 비드 부분(4)과 사이드월 부분(3)에 걸쳐 연장되는 영역을 보강한다. 턴업부(6b)가 비드 코어(5) 둘레에 감겨 그 단부가 비드 코어(5)와 비드 정점 고무(8) 사이에 끼이게 되는 와인드 비드 구조(wind bead structure)가 채택될 수도 있다.

벨트층(7)은 적어도 스틸 코드로 된 2개의 플라이, 통상은 3개 또는 4개의 플라이를 포함한다. 도 1에 도시한 실시 형태에 따른 타이어(1)는 4개의 벨트 플라이로 이루어진 벨트층(7)을 포함하며, 반경 방향 최내측에는 타이어 둘레 방향에 대해 예를 들면 60±15°의 각도로 배열된 벨트 코드의 제1 벨트 플라이(7A)가 배치되며, 이어서 제1 플라이의 반경 방향 외측에 타이어 둘레 방향에 대해 예를 들면 10°내지 35°의 각도로 배열된 벨트 코드의 제2 내지 제4 벨트 플라이(7B, 7C, 7D)가 배치되어 있다.

벨트 플라이(7A 내지 7D) 중, 제2 벨트 플라이(7B)가 최대폭을 갖고 있다. 예를 들면, 제2 벨트 플라이(7B)의 폭은 트레드 폭(TW)의 0.80 내지 0.95배이며, 제1 및 제3 벨트 플라이(7A, 7C)는 벨트 플라이의 최대폭, 즉 제2 벨트 플라이(7B)의 폭의 85% 내지 95%이다. 이러한 구성에 의해, 트레드 부분(2)의 대략 전체 폭이 후프 효과(hoop effect)에 의해 보강되고, 각 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에 발생하는 응력 집중을 완화할 수 있다. 적어도 제2 벨트 플라이(7B)[본 실시 형태에서는 제1 내지 제3 벨트 플라이(7A 내지 7C)]의 축방향 외측 단부 또는 단부 부분은 벨트 코드 단부에서 시작하는 손상을 방지하도록 얇은 덮개 고무(13)에 의해 U자 형으로 덮임으로써 보호될 수 있다. 바람직하게는 덮개 고무(13)의 경도는 60 내지 70이다. 덮개 고무(13)의 두께는 0.1 내지 1.5mm, 바람직하게는 0.3 내지 0.6mm 이다. 도면에 도시된 실시 형태에서, 반경 방향 최외측 벨트 플라이(7D)는 트레드 중앙 영역(Yc) 내에 위치한다.

벨트층(7)은 그 양단부가 카카스 플라이(6)로부터 점차 떨어지도록 배치되고, 카카스(6)와 벨트층(7)의 점차 떨어지는 각 부분의 사이에 형성된 공간에 대략 삼각형 단면을 갖는 벨트 쿠션 고무(10)가 배치된다. 이 벨트 쿠션 고무(10)는 제2 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be) 각각에 대응하는 위치에서 최대 두께를 가지며, 그 위치로부터 두께가 점차 감소하면서 카카스(6)의 반경 방향 외면을 따라 연장된다. 축방향 외측 단부(7Be)의 위치에서의 제2 벨트 플라이(7B)의 반경 방향 내면에서부터 벨트 쿠션 고무(10)의 반경 방향 내측 단부에 이르는 반경 방향 거리(h1)[벨트 플라이 외측 단부(7Be)와 쿠션 고무(10)의 반경 방향 내측 단부 사이의 반경 방향 높이]는 외측 단부(7Be)의 위치에서 벨트 플라이(7B)의 반경 방향 내면에서부터 타이어의 폭이 최대에 이르게 되는 위치(Pm)까지의 반경 방향 거리(H1)의 1/3 내지 3/4배이다. 벨트 쿠션 고무(10)로는 경도가 60 내지 70인 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 쿠션 고무(10)를 배치함으로써, 벨트층(7)의 후프 효과가 나타나면서, 벨트 코드와 카카스 코드 사이의 전단력을 완화시키며, 게다가 트레드 형상이 유지된다. 또한, 쿠션 고무(10)가 최대폭을 갖는 제2 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be)에 대응하는 위치에서부터 카카스(6)의 반경 방향 외면을 따라 타이어의 반경 방향 내측 및 축방향 외측으로 연장되기 때문에, 구조적 손상이 시작하기 쉬운 반경 방향 최내측 벨트 플라이(7A)의 축방향 외측 단부가 쿠션 고무(10)에 의해 보호될 수 있다.

벨트층(7)의 반경 방향 외측에는 트레드 고무(2G)가 배치되어 있다. 이 트레드 고무(2G)는 도 2에 도시한 바와 같이 지면과 접촉하는 트레드 외면(2S)을 제공하는 캡 고무층(2Gb)과 이 캡 고무층(2Gb)의 반경 방향 내측에 배치된 베이스 고무층(2Ga)을 포함하는 2층 구조를 갖는다. 트레드 고무(2G)의 축방향 외측 단부 부분(2Ge)은 최대폭의 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be) 각각으로부터 타이어 축방향으로 도시된 가상의 측방향 기준선(X)을 지나 반경 방향 내측으로 연장되어 벨트 쿠션 고무(10)와 접촉 상태로 종단된다. 다시 말해, 트레드 고무(트레드 밴드)는 타이어의 적도(C)로부터 축방향 외측으로 연장되어, 쿠션 고무(10)의 외면에 대해 반경 방향 아래쪽으로 연장되도록 최대폭의 벨트 플라이(7B)의 반경 방향 외측 단부(7Be) 각각에 대응하는 위치에서 대략 90°의 각도로 반경 방향 내측으로 굴곡됨으로써 캡층(2Gb)이 베이스층(2Ga)의 축방향 외측에 위치하게 된다. 트레드 고무의 반경 방향 하향 연장부의 말단은 측방향 기준선(X)의 반경 방향 내측에 그리고 벨트 쿠션 고무(10)의 반경 방향 내측 단부의 반경 방향 외측에 위치한다. 타이어의 축선을 포함하는 타이어의 단면에 있어서, 숄더부에서 베이스 고무층(2Ga)의 반경 방향 외면은 트레드 표면(2S)에 대해 대략 평행하며, 트레드 고무의 반경 방향 하향 연장부에서 베이스 고무층(2Ga)의 축방향 외면은 타이어의 적도면에 대략 평행하거나, 타이어의 적도면에 대해 반경 방향 외측으로 약간 경사진다. 베이스 고무층(2Ga)의 축방향 외측으로 연장되는 외면과 반경 방향 아래쪽으로 연장되는 외면이 교차하게 되는 모서리는 도 2에서 도시한 바와 같이 라운드(round) 진다. 도 2에 도시한 실시 형태에서, 트레드 표면(2S)과 타이어 외면이 교차하는 각각의 모서리는 예를 들면 약 45°의 각도로 경사진 경사면을 형성하도록 제거된다.

한쌍의 사이드월 고무(3G)가 각 사이드월 부분(3)에서 카카스(6)의 축방향 외측에 배치되어, 각 사이드월 고무의 반경 방향 외측 단부 부분이 트레드 고무(2G)의 축방향 외측 단부(2Ge), 즉 트레드 고무의 굴곡부에서 캡 고무층(2Gb)의 축방향 외면을 덮는 한편, 측방향 기준선(X) 위에서 반경 방향으로, 바람직하게는 숄더부에서 베이스 고무층(2Ge)의 축방향으로 연장되는 반경 방향 외면보다 높은 반경 방향 위치에서 종단된다.

캡 고무층(2Gb)에는 내마모성의 관점에서 고무 경도(Hsb)를 64 내지 68로 상승시키도록 망상 분자간 결합(network intermolecular bonding)을 향상시킨 우수한 내마모성의 고탄성 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 웨트 그립(wet grip) 특성 또한 캡 고무층(2Gb)에 중요하다. 따라서, 캡 고무층(2Gb)에 사용되는 재료는 또한 높은 히스테리시스 마찰(hysteresis friction), 즉 0.070 내지 0.090 범위 내의 높은 손실 탄젠트(tan δb)를 갖는 것이 바람직하다.

반면, 구름 저항 감소의 관점에서는 0.035 내지 0.055의 손실 탄젠트(tan δa)를 갖는 저발열 고무를 에너지 손실이 적다는 점에서 베이스 고무층(2Ga)에 사용하는 것이 바람직하다. 베이스 고무층(2Ga)의 고무 경도(Hsa)는 캡 고무층(2Gb)의 고무 경도(Hsb)보다 낮다. 필요로 하는 조향 안정성을 달성한다는 관점에서, 베이스 고무층(2Ga)에는 62 내지 66의 경도를 갖는 고무를 사용하는 것이 바람직하다.

캡 고무층(2Gb)의 경도(Hsb)가 전술한 범위보다 작은 경우 내마모성이 저하하고, 경도(Hsb)가 전술한 범위보다 큰 경우 엔벨로핑 효과(enveloping effect)가 감소하여 승차감을 저하시킨다. 캡 고무층(2Gb)의 손실 탄젠트(tan δb)가 전술한 범위보다 작은 경우 웨트 그립 특성이 불충분하며, 전술한 범위보다 큰 경우에는 구름 특성이 손상된다. 또한, 베이스 고무층(2Ga)과 관련하여, 손실 탄젠트(tan δa)가 0.035보다 작은 경우 충분한 고무 강도를 보장하기가 어렵고, 손실 탄젠트(tan δa)가 0.055보다 큰 경우 충분한 구름 특성 향상 효과를 달성하지 못한다. 베이스 고무층(2Ga)의 경도(Hsa)가 62보다 작은 경우 조향 안정성이 저하하며, 경도(Hsa)가 65보다 큰 경우, 전술한 범위 내에 포함되도록 손실 탄젠트(tan δa)를 낮추는 것이 곤란할 것이다.

사이드월 고무(3G)에는 바람직하게는 저탄성 고무, 예를 들면 베이스 고무층(2Ga)의 경도(Hsa)와 비교할 때에 52 내지 56의 범위로 더 감소된 경도(Hss)를 갖는 고무를 사용하여, 사이드월 부분이 타이어의 변형에 응답하여 탄력적으로 굴곡될 수 있고, 이에 의해 타이어 외면에서 균열의 발생을 제어할 수 있게 한다. 경도(Hss)가 전술한 범위보다 작은 경우 내절단성(cut resistance)이 부족하며, 경도(Hss)가 전술한 범위보다 큰 경우 내균열성이 충분히 나타나지 않는다. 사이드월 고무(3G)의 손실 탄젠트(tan δs)는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 양호한 내절단성 및 내균열성을 얻을 수 있도록 0.045 내지 0.090의 범위로부터 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 우수한 내마모성과 낮은 구름 저항 모두를 동시에 달성하기 위해, 저발열 고무를 포함하는 베이스층(2Ga)의 비율은 고무(2Ga, 2Gb, 3G)의 비율을 최적화하면서 트레드 부분(2)에서 발열, 즉 에너지 손실이 가장 많은 숄더부(Ye)에서 증가된다. 한편, 캡층(2Gb)의 비율을 접지 압력이 크고 따라서 마모 수명에 대한 영향이 큰 트레드 중앙 영역(Yc)에서 증가시켜, 우수한 내마모성을 보장한다. 게다가, 트레드 중앙 영역(Yc)에서 강성이 캡층(2Gb) 비율의 증가의 결과로 증가하기 때문에, 트레드의 운동이 억제되고, 따라서 트레드 중앙 영역(Yc)에서 베이스층(2Ga) 비율의 감소로 인한 에너지 손실의 증가를 낮게 제어할 수 있다. 따라서, 종합적으로, 높은 수준의 구름 특성 및 내마모성을 동시에 달성하도록 구름 저항을 감소시킬 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 있어서, 베이스층(2Ga) 및 캡층(2Gb)을 포함하는 트레드 고무(2G)와 사이드월 고무(3G)는 아래의 조건을 만족하도록 형성된다.

(1) 측방향 기준선(X) 상에서;

(1-1) "La"는 베이스 고무층(2Ga)의 두께이며, "Lt"는 최대폭을 갖는 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 타이어 외면(1S)[소위, 버트레스면(buttress face)(1S)]까지의 거리일 때에, La/Lt 비를 0.6 내지 0.8;

(1-2) "Lb"는 캡 고무층(2Gb)의 두께이고, "Lt"는 앞서 정의한 바와 동일할 때에, Lb/Lt 비를 0.1 내지 0.3;

(1-3) "Ls"는 사이드월 고무(3G)의 두께이며, "Lt"는 앞서 정의한 바와 동일할 때에, Ls/Lt 비를 0.1 내지 0.2;

(2) 최대폭을 갖는 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 트레드 외면(2S)까지 그은 법선(N) 상에서;

(2-1) "Ta"는 베이스 고무층(2Ga)의 두께이고, "Tt"는 최대폭을 갖는 벨트 플라이(7B)의 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 트레드 외면(2S)까지의 거리일 때에, Ta/Tt 비를 0.035 내지 0.045;

(3) "Cb"는 타이어의 중앙선으로서의 적도(C)에 걸친 영역으로서 트레드 폭(TW)의 50%의 폭을 갖는 트레드 중앙 영역(Yc)에서 캡 고무층(2Gb)의 두께이고, "Tb"는 법선(N) 상에서 캡 고무층(2Gb)의 두께일 때에, Cb/Tb 비를 1.0 보다 크고 1.6보다 적게 함.

트레드 부분(2)에는 그루브(groove)(g)가 다양한 트레드 패턴으로 마련되어 있다. 그루브 아래에서, 캡 고무층(2Gb)의 두께는 그루브(g)를 형성할 때에 가해진 영향에 의해 부분적으로 다르다. 따라서, "두께(Cb)"는 트레드 중앙 영역(Yc)에 있어서 그루브(g)에 의해 영향을 받지 않은 위치에서 측정된 캡 고무층(2Gb)의 두께를 나타낸다. 캡 고무층(2Gb)의 두께가 그루브(g)에 의해 영향을 받지 않은 위치임에도 불구하고 다른 경우, 트레드 중앙 영역(Yc)에서 캡 고무층의 최대 두께와 최소 두께의 평균값을 두께(Cb)로 채택한다.

"숄더부(Ye)"는 축방향 최외측의 원주 방향 메인 그루브(main groove)의 축방향 외측으로 위치하는 랜드부(숄더 랜드부)를 지칭한다.

"측방향 기준선(X)"는 축방향 외측 단부(7Be)의 두께의 중앙에서부터 타이어의 축방향으로 연장되는 직선을 지칭한다.

전술한 조건 (1-1) 내지 (1-3)을 만족함으로써, 트레드 부분에서의 베이스 고무층(2Ga)의 비율은 상당히 증가되면서, 숄더부(Ye)에서, 특히 벨트 단부의 축방향 외측에 위치하는 영역에서 고무(2Ga, 2Gb, 2Gc)의 두께가 최적화된다. La/Lt 비가 0.6보다 작은 경우, 베이스 고무층(2Ga)의 비율이 작아 구름 저항이 충분히 감소하지 않을 수 있다. 캡 고무층(2Gb)은 높은 고무 경도를 가지며, 이에 따라 숄더부(Ye)를 보강하는 효과가 있다. 그러므로, Lb/Lt 비가 0.1보다 작은 경우, 그러한 보강 효과는 나타나지 않아 내구성이 감소한다. 사이드월 고무(3G)는 보호층으로서 기능을 한다. 따라서, Ls/Lt 비가 0.1보다 작은 경우, 균열 손상이 버트레스면(1S)[타이어의 측면(1S)]에서 발생하기 쉽다. Lb/Lt 비가 0.3보다 크고 Ls/Lt 비가 0.2보다 큰 경우, 구름 특성은 충분히 개선되지 않고, 또 내구성 및 내균열성과 구름 특성의 균형이 손상된다.

전술한 조건 (2-1)을 만족함으로써, 구름 특성을 개선하는 효과가 보장되면서 내구성 및 내균열성과의 균형이 유지된다. Ta/Tt 비가 0.35보다 작은 경우 구름 특성이 충분히 개선되지 않고, 그 비가 0.45보다 큰 경우 내마모성이 저하한다.

또한, 전술한 조건 (3)을 만족함으로써, 내마모성을 개선시킬 수 있으면서, 트레드 중앙 영역(Yc)의 강성을 적절히 상승시킴으로써 구름 특성을 더 개선할 수 있다. Cb/Tb 비가 1.0보다 작은 경우 내마모성은 개선될 수 없고, 그 비가 1.6보다 큰 경우 구름 특성이 손상된다. 이러한 관점으로부터, Cb/Tb 비는 1.1 이상, 1.5 이하가 바람직하다.

낮은 구름 저항의 관점에서, 지점(Px)에서부터 트레드 외면(2S)까지 연장되는 법선(Nx) 상에서 측정된 캡 고무층(2Gb)의 두께(Tbx)는 법선(N) 상에서 측정된 캡 고무층(2Gb)의 두께(Tb)의 최대 1.2배, 특히 최대 1.1배이며, 여기서 "지점(Px)"는 측방향 기준선(X) 상에서 축방향 외측 단부(7Be)에서부터 거리(Lt)의 0.3배의 거리에 위치하는 지점이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 그러한 실시 형태에만 한정되는 것이 아니고, 다양한 변화 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 말할 필요 없을 것이다.

다음의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 나타내고 설명할 것이다. 본 발명은 그러한 실시예에 한정되지 않는다는 것은 이해할 것이다.

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6

도 1에 도시한 구조를 갖는 중하중용 타이어(사이즈 : 11R22.5)를 표 1에 나타낸 사양을 기초로 제조하였고, 각 타이어에 대해 아래에 설명하는 성능을 테스트하였다. 이들 타이어는 캡 고무층, 베이스 고무층, 사이드월 고무에 관한 두께비를 제외하면 동일하다. 캡 고무층, 베이스 고무층 및 사이드월 고무층에 사용된 고무는 아래와 같다.

- 캡 고무층에 사용된 고무

손실 탄젠트(tan δb) : 0.08

경도(Hsb) : 66

- 베이스 고무층에 사용된 고무

손실 탄젠트(tan δa) : 0.04

경도(Hsa) : 64

- 사이드월 고무에 사용된 고무

손실 탄젠트(tan δs) : 0.05

경도(Hss) : 54

(1) 구름 저항

구름 저항은 림 7.50×22.5, 내압 700kPa, 타이어 하중 24.52kN 및 속도 80 km/h의 조건에서 구름 저항 테스터를 사용하여 측정되었다. 그 결과를 100으로 간주한 실시예 1의 결과에 기초한 지수(index)로 나타내었다. 값이 낮을수록 구름 저항이 낮고, 이에 따라 구름 특성이 보다 양호해진다.

(2) 내균열성

타이어를 림 7.50×22.5, 내압 700kPa, 타이어 하중 36kN 및 속도 40km/h의 조건에서 오존을 방사하면서 드럼 테스터(drum tester)의 드럼 상에서 주행시켰다. 버트레스면에서 균열이 생성될 때까지의 주행 시간을 측정하였다.

(3) 내구성

타이어를 림 7.50×22.5, 내압 700kPa, 타이어 하중 36kN 및 속도 20km/h의 조건에서 드럼 테스터의 드럼 상에서 주행시켰다. 트레드 부분에서 손상이 발생될 때까지의 주행 시간을 측정하였다. 그 결과를 100으로 간주한 실시예 1의 결과에 기초한 지수로 나타내었다. 값이 클수록 내구성은 보다 양호하다.

(4) 내마모성

타이어는 림(사이즈 : 7.50×22.5) 상에 장착하여 내압이 700kPa으로 될 때 까지 공기가 충전되고, 타이어당 하중이 24.5kN이 되도록 짐이 실린 트럭에 부착하였으며, 그리고 그 트럭을 200,000km 주행시켰다. 마모량은 축방향 최내측의 원주 방향 메인 그루브와 축방향 최외측의 원주 방향 메인 그루브의 깊이를 측정함으로써 얻어졌다. 그러한 그루브의 깊이의 평균값을 구하여, 100으로 간주된 실시예 1의 값에 기초한 지수로 나타내었다. 값이 작을수록 내마모성은 보다 양호하다.

테스트 결과를 표 1에 나타낸다.

본 발명에 따르면, 2층 트레드를 갖는 중하중용 타이어의 구름 저항을 트레드에서 베이스 고무층의 두께 분포를 조절함으로서 트레드의 내마모성을 떨어뜨리지 않고 개선할 수 있다.

Claims

트레드(tread) 부분에서부터 사이드월(sidewall) 부분을 거쳐 비드 부분의 비드 코어 각각으로 연장되는 카카스(carcass)와, 최대폭을 갖는 벨트 플라이(belt ply)를 포함한 복수 개의 벨트 플라이를 포함하고 상기 트레드 부분에서 상기 카카스의 반경 방향 외측에 배치되는 벨트층을 포함하는 중하중용 타이어로서,

상기 트레드 부분에 배치된 트레드 고무는, 축방향 외측 단부 사이에서 연장되고 상기 트레드 부분의 외면을 정의하는 캡 고무층, 및 축방향 외측 단부 사이에서 연장되고 상기 캡 고무층의 반경 방향 내측에 인접한 베이스 고무층을 포함하며, 상기 캡 고무층 및 베이스 고무층의 축방향 외측 단부 각각은 최대폭을 갖는 상기 벨트 플라이의 축방향 외측 단부로부터 타이어의 축방향으로 그은 측방향 기준선을 지나 반경 방향 내측에서 종단되며,

상기 사이드월 부분 각각에 배치된 사이드월 고무는 상기 트레드 고무의 축방향 외측 단부를 덮도록 상기 측방향 기준선을 지나 반경 방향 외측으로 연장되는 반경 방향 외측 단부를 구비하고,

상기 측방향 기준선 상에서, 상기 베이스 고무층의 두께 La 대 최대폭을 갖는 상기 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 타이어 외면까지의 거리 Lt의 비 La/Lt가 0.6 내지 0.8이며, 상기 캡 고무층의 두께 Lb 대 상기 거리 Lt의 비 Lb/Lt가 0.1 내지 0.3이고, 상기 사이드월 고무의 두께 Ls 대 상기 거리 Lt의 비 Ls/Lt가 0.1 내지 0.2이며,

최대폭을 갖는 상기 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 트레드 외면으로 연장되는 법선 상에서, 상기 베이스 고무층의 두께 Ta 대 최대폭을 갖는 상기 벨트 플라이의 축방향 외측 단부에서부터 트레드 외면까지의 거리 Tt의 비 Ta/Tt가 0.35 내지 0.45이며,

중심선이 타이어의 적도(equator)이며 트레드의 폭의 50%의 폭을 갖는 트레드 중앙 영역에서 상기 캡 고무층의 두께 Cb 대 상기 법선 상에서의 상기 캡 고무층의 두께 Tb의 비 Cb/Tb가 1.0보다는 크고 1.6보다는 작은 것인 중하중용 타이어.
제1항에 있어서, 상기 베이스 고무층은 0.035 내지 0.055의 손실 탄젠트를 가지며, 상기 캡 고무층은 0.070 내지 0.090의 손실 탄젠트를 가지고, 상기 사이드월 고무는 0.045 내지 0.090의 손실 탄젠트를 갖는 것인 중하중용 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베이스 고무층은 62 내지 66의 쇼어 A 경도를 가지며, 상기 캡 고무층은 64 내지 68의 쇼어 A 경도를 가지고, 상기 사이드월 고무는 52 내지 56의 쇼어 A 경도를 가지며, 상기 베이스 고무층의 경도는 상기 사이드월 고무의 경도보다는 크고, 상기 캡 고무층의 경도보다는 작은 것인 중하중용 타이어.