KR101319635B1

KR101319635B1 - 개량된 벨트구조를 구비하는 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101319635B1
Application number: KR1020120084466A
Authority: KR
Inventors: 이원혁
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-10-17

Abstract

본 발명은 카카스, 트레드 밴드, 벨트구조, 사이드월을 구비하하는 공기입 타이어로서, 상기 벨트구조는 제1 벨트, 제2 벨트, 제3 벨트 및 제4 벨트를 구비하고, 상기 제2 벨트층은 소정의 접선 각도(θ₂)로 위쪽 방향으로 설계되고, 상기 트레드의 제2 벨트의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트(2)의 끝단에서 수직하방라인이 카카스라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트와 상기 제3 벨트 사이의 공간에 고모듈러스 고무층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어에 관한 것으로, 차량 주행 중 코너링 성능을 향상시키고 벨트의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

개량된 벨트구조를 구비하는 공기입 타이어{Pneumatic Tire having an Improved Belt Structure}

본 발명은 개량된 벨트구조를 갖는 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개량된 구조의 벨트구조를 구비하여 벨트의 내구성 및 코너링 성능이 우수하고, 800~2500 Hz의 진동역의 타이어 소음을 저감할 수 있는 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어 구조에 있어서, 카카스는 타이어 내부의 코드 층으로 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행 중 굴신운동에 대한 내피로성이 강하면서 타이어의 골격을 형성하는 구성요소로, 이 카카스를 사이드월과 벨트층이 보호하도록 되어 있다.

차량의 정숙성에 대한 요구가 높아짐에 따라서 타이어의 소음의 저감이 요청되고 있다. 예를 들어, 일본특허 공개 제2005-145429호에는, 도 1에 도시된 바와 같은, 트레드부(2)에서 사이드 월부(3)를 거쳐 비드부(4)의 비드 코어(5)에 이르는 카카스플라이로 구성되는 카카스(6), 트레드부의 안쪽 한편 카카스의 반경 방향 외측에 배치되는 2매 이상의 벨트플라이로 구성되는 벨트층(7), 상기 벨트층이 적어도 타이어 축방향 외측 단부 부분을 피복하는 유기 섬유 코드로 구성되는 밴드층을 포함하는 타이어에 있어서, 상기 벨트층의 타이어 축방향 바깥쪽부와 카카스와의 사이에 쿠션 고무(41)를 삽입하여 소음을 방지하는 기술이 제안되어 있다.

그러나 이러한 종래 기술에 있어서 제2 벨트가 내향 방향으로 굴곡지게 설계되어, 코너링시 벨트부 버클 현상이 많이 발생하고, 이로 인해 벨트와 카카스의 접촉면이 분리되는 현상이 발생하여 타이어의 내구성을 저하시키고, 숄더측 제2 벨트 텐션 감소로 슬립 발생이 증가하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 카카스 접선 설계각과 제2벨트 꺽임 부분에 고모듈러스 고무를 삽입하여 타이어의 접지압 및 코너링 강성이 향상되는 개량된 벨트구조를 구비하는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 카카스, 트레드 밴드, 벨트구조, 사이드월을 구비하하는 공기입 타이어로서, 상기 벨트구조는 제1 벨트, 제2 벨트, 제3 벨트 및 제4 벨트를 구비하고, 상기 제2 벨트층은 소정의 접선각(θ₂)으로 위쪽 방향으로 외향으로 외향으로 설계되고, 상기 제2 벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드의 제2 벨트의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트의 끝단에서 수직하방라인이 카카스라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트와 상기 제3 벨트 사이의 공간에 고모듈러스 고무층이 삽입된 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 공기입 타이어의 벨트 구조에 있어서, 상기 벨트구조는 제1 벨트, 제2 벨트, 제3 벨트 및 제4 벨트를 구비하고, 상기 제2 벨트는 소정의 접선 각도(θ₂)로 위쪽 방향 외향으로 설계되고, 상기 제2 벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드의 제2 벨트의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트의 끝단에서 수직 하방 라인이 카카스 라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ1)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트와 상기 제3 벨트 사이의 공간에 고무층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어용 벨트 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어는 공기압 및 하중 시 제2 벨트의 텐션 증가로 코너링 성능이 향상되고, 제2 벨트 하단의 고모듈러스 고무층이 과하중 상태인 코너링 상황에서 벨트의 변형을 억제하여 벨트 및 타이어의 내구성을 향상시키는 효과를 갖는다.

또한 본 발명의 타이어는 조종 안정성, 내마모성, 저연비성과 카카스에 의한 승차감성, 및 내구성이 향상된다.

도 1은 종래의 타이어의 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어의 부분 단면도이다.
도 4는 기존의 타이어의 코너링 강성 비교 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 타이어의 코너링 강성 비교 그래프이다.

이하에서, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예의 타이어를 도시한 개략단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예의 타이어(1)는 트레드(2), 트레드(2)의 양끝으로부터 방사상 안쪽으로 뻗은 사이드월(3) 그리고 양 사이드월(3)의 내부 끝에 위치하고 환형 비드 코어(5)에 의해 보강된 비드부(4)로 구성된 타이어 본체를 갖추고 있다. 타이어(1)는 또한 타이어 본체를 따라 뻗어 있는 카카스(6)와, 카카스(6) 방사상 외부에 배치된 거친 벨트층(7)을 갖추고 있다. 벨트층(7)은 둘 이상의 벨트플라이로 구성되는데, 본 실시예에서 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벨트플라이(7A 내지 7D)들이 순서대로 카카스(6) 상에 연속 배치되어 있다.

본 발명의 공기입 타이어의 벨트구조는 제1 벨트(7D), 제2 벨트(7C), 제3 벨트(7B) 및 제4 벨트(7A)를 구비하고, 상기 제2 벨트층(7C)은 소정의 접선 각도(θ₂)로 위쪽 방향으로 외향으로 설계되고, 상기 제2 벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드(2)의 제2 벨트(7C)의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트(7C)의 끝단에서 수직 하방 라인이 카카스 라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ1)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트(7C)와 상기 제3 벨트(7B) 사이의 공간에 고모듈러스 고무층(11)이 삽입된다.

제2 벨트(7C)의 끝단은 이 벨트가 트레드(2)내에 배치되었을 때 엣지 부분을 의미하고, 카카스(6)의 카카스 접선각(θ₁)은 제2 벨트(7C)의 끝단에서 삽입되는 고무두께를 고려하여 카카스(6) 라인에 수직으로 내리어 만나는 지점을 P점이라 할 때, 이 P점에서 타이어의 반경방향과 카카스(6) 라인의 접선이 이루는 각도를 의미한다. 본 발명에서 제2 벨트 접선각(θ₂)이 카카스 접선각과 일치하게 되면, 강성 밸런스가 최적의 상태로 유지되어 코너링 성능이 향상된다.

제2 벨트(7C)와 상기 제3 벨트 (7B) 사이의 공간에 고모듈러스 고무층(11)이 삽입된다. 상기 고모듈러스 고무층(11)의 재질로서는 100 % 모듈러스(Mp)가 55∼75 kgf/㎤인 고무를 사용할 수 있다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 타이어는 내압 시 C Point는 성장하고, P Point는 감소되어 제2 밸트 초기 형상 대비 숄더측 끝단이 감소하고, 과도한 코너링이 발생할 경우 제2 벨트층(7C)이 플랫(flat)하게 되어 코너링 성능을 향상시킨다. 또한 과하중인 상태에서 코너링 상황이 될 경우 고모듈러스 고무층(11)이 벨트의 변형을 억제하여 코너링 성능 향상 효과가 극대화된다.

본 발명에서 상기 카카스 접선각(θ₁) 및 제2 벨트 접선각(θ₂)은 5%~25%의 범위에 있는 것을 필요로 한다. 상기 각도가 5% 미만이면 카카스 곡선을 적정하게 유지할 수 없게 되고, 상기 각도가 25%를 넘으면, 연비, 승차감이 악화될 수 있다.

벨트 코드는 예를 들면 표준(NT)(보통 인장강도)강 또는 HT(고인장강도)강, SHT(슈퍼 인장강도)강, 또는 UHT(초강력 인장강도)강과 같은 금속코드, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리에스테르, 고탄성 폴리에틸렌 그리고 다른 고모듈러스 섬유 코드로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 타이어에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 벨트(7D), 제2 벨트(7C), 제3 벨트(7B) 및 제4 벨트(7A)를 구비하고, 상기 제2 벨트층(7C)은 소정의 접선 각도(θ₂)로 위쪽 방향으로 외향으로 설계되고, 상기 제2 벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드(2)의 제2 벨트(7C)의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트(7C)의 끝단에서 수직 하방 라인이 카카스 라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트(7C)와 상기 제3 벨트(7B) 사이의 공간에 고모듈러스 고무층(11)이 삽입되며, 제3벨트층(7B)의 타이어 축방향 외측부와 카카스(6)의 사이의 공간은 비교적 부드러운 숄더 웨지 고무(21)로 채워진다. 이러한 숄더 웨지 고무(21)는 벨트의 단부의 형상을 유지하고, 카카스의 곡선 형상을 유지하며, 벨트층(7)의 테두리 효과에 의한 조종 안정성, 내마모성, 저연비성과 카카스(6)에 의한 승차감성, 내구성을 발휘시킨다. 숄더 웨지 고무(21)의 재질로서 고무 하드니스(듀로메이타 A 하드니스)가 50~68도, 300% 모둘러스가 5.0~11.0 MPa의 고무가 매우 적합하게 이용된다. 이러한 구조는 벨트플라이의 움직임을 억제하고, 또 발열을 낮추어 벨트층의 내구성을 향상시킨다.

도 4와 도 5는 실험을 통하여 본 발명의 모델(도 5)이 기존 타이어(도 4)에 비해서 코너링 강성을 약 8% 향상시키는 현상을 시뮬레이션과 그래프를 통하여 알 수 있다.

본 발명의 다른 양상의 공기입 타이어용 벨트 구조는 제1 벨트(7D), 제2 벨트(7C), 제3 벨트(7B) 및 제4 벨트(7A)를 구비하고, 상기 제2 벨트(7C)는 소정의 접선 각도(θ₂)로 위쪽 방향 외향으로 설계되고, 상기 제 2벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드의 제2 벨트(7C)의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트(7C)의 끝단에서 수직하방라인이 카카스 라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트(7C)와 상기 제3 벨트(7B) 사이의 공간에 고무층(11)을 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 수정 및 변경 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

2 : 트레드
3 : 사이드월
6: 카카스
7: 벨트층

Claims

카카스, 트레드 밴드, 벨트구조, 사이드월을 구비하하는 공기입 타이어로서, 상기 벨트구조는 제1 벨트, 제2 벨트, 제3 벨트 및 제4 벨트를 구비하고, 상기 제2 벨트는 소정의 접선각(θ₂)으로 위쪽 방향으로 외향으로 설계되고, 상기 제2벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드의 제2 벨트의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트의 끝단에서 수직 하방 라인이 카카스라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트와 상기 제3 벨트 사이의 공간에 고모듈러스 고무층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 카카스 접선각(θ₁) 및 상기 제2 벨트 접선각(θ₂)은 45도 내지 55도의 각도 범위 내로 설계되는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 타이어는 제3벨트층의 타이어 축방향 외측부와 카카스와의 사이에 숄더 웨지 고무를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어.
제3항에 있어서, 상기 제2 벨트 하단의 고모듈러스 고무층은 상기 숄더 웨지 고무 보다 모듈러스가 20% 큰 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서, 상기 고모듈러스 고무층은 100 % 모듈러스(Mp)가 55∼75 kgf/㎤인 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 개량된 벨트 구조를 구비하는 공기입 타이어.
공기입 타이어의 벨트 구조에 있어서, 상기 벨트구조는 제1 벨트, 제2 벨트, 제3 벨트 및 제4 벨트를 구비하고, 상기 제2 벨트는 소정의 접선각(θ₂)으로 위쪽 방향으로 외향으로 설계되고, 상기 제 2벨트 접선각(θ₂)이 상기 트레드의 제2 벨트의 엣지 부분인 끝단과, 이러한 제2 벨트의 끝단에서 수직 하방 라인이 카카스 라인과 만나는 P점에서 타이어의 반경 방향과 카카스 라인의 접선이 이루는 각도인 카카스 접선각(θ₁)과 크기가 동일하도록 설계되고, 상기 제2벨트와 상기 제3 벨트 사이의 공간에 고무층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어용 벨트 구조.