KR101445936B1 - 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 트레드 블록들과 상기 다수 개의 트레드 블록들 사이에 각각 형성된 다수 개의 그루브들로 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 그루브의 배수를 원활하게 해 주는 구조의 그루브 윙들을 구비하여 타이어 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하면서도 배수 성능도 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다.

Description

방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE WITH IMPROVED HEAT RADIATION AND HYDROPLANING PERFORMANCE}

본 발명은 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그루브 내측에 그루브 윙과 와류 방지 돌기가 형성되어 타이어 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시켜 내구성을 향상시킬 수 있고 배수 성능도 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다

일반적으로 공기입 타이어는, 도 1에 도시된 바와 같이, 노면과 접촉하는 트레드(11); 타이어의 골격을 이루는 바디플라이(12); 상기 트레드(11)와 바디플라이(12) 사이에 다수 개의 층으로 이루어진 벨트(13); 공기의 누출을 방지하는 인너라이너(14); 바디플라이(12)를 보호하고 유연한 굴신운동을 하도록 하는 사이드월(15)과; 타이어를 림에 장착시키는 비드부(16); 비드부(16)가 받는 충격을 완화시키는 에이펙스(17)를 포함하는 구성된다. 또한, 이러한 트레드(11)의 패턴은 타이어 주행시 소음, 마모, 조종안정성, 젖은 노면에서의 주행성능, 눈길에서의 주행성능 등 여러 가지 중요한 성능을 만족시키도록 다수 개의 트레드 블록(B)과 상기 다수 개의 트레드 블록(B) 사이에 각각 형성된 다수 개의 그루브(G)로 이루어져 있다.

이와 같은 구조를 갖는 타이어는 주행 환경 및 주변 환경에 의하여 그 표면온도가 꾸준히 상승하게 된다. 주행 속도가 높을수록 고하중일수록 그 표면온도는 그에 비례하여 상승하게 된다. 이러한 표면온도의 상승에 따라 타이어의 트레드 내부에서 발생한 열은 트레드와 사이드월을 통해 외부로 발산해서 타이어 내부에서 열의 축적을 없애야 한다.

특히 트럭버스용으로 사용되는 중하중용 타이어는 주로 큰 하중을 받으면서 중장거리 주행을 하게 되어, 트레드에 많은 열이 발생하는데 이때 그루브에서 방열이 제대로 이루어지지 않으면 그루브쪽에 열이 모이게 되고 이 열로 인해 고무가 경화되고 지속적인 반복운동으로 인해 그루브에 크랙이 생기게 된다. 이러한 그루브 크랙은 현재 자주 생기는 타이어 불량 중의 하나이다.

이러한 문제를 극복하기 위해서 그루브 양 옆으로 공간을 형성시켜 트레드와 사이드월 사이를 이격시켜 트레드의 움직임이 사이드월에 전달되는 것을 감소시키며 방열효과를 상승시키는 기술이 제안되었지만, 이러한 기술은 배수기능은 개선하지 못하였고 방열 또한 배출구가 없기 때문에 방열효과가 제한적인 한계가 있다.

한편, 대안으로 트레드 블록 내외부에 홈을 파거나 열이 집중되는 부분을 만들어 방열성을 향상시킨 기술도 시도되었으나, 그루브 내부에 와류가 형성되면 방열이 잘 되지 않고, 배수 성능도 개선되지 않는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 타이어 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시킴으로써 내구성을 향상시키고 배수 성능 또한 향상시켜 타이어의 안전성도 향상시킬 수 있는 타이어를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

다수 개의 트레드 블록들과 상기 다수 개의 트레드 블록들 사이에 각각 형성된 다수 개의 그루브들로 이루어진 트레드 패턴을 갖는 공기입 타이어에 있어서,

상기 그루브의 대향하는 양 내측면으로부터 소정의 길이로 유선형으로 중앙을 향하여 연장형성되고, 상기 그루브의 내측면 시작 부분은 폭이 넓고 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지는 복수의 그루브 윙들; 및

상기 각 쌍의 그루브 윙들 사이 사이에 유체의 와류 현상을 방지하기 위해서 상기 그루브의 내측면으로부터 연장형성되고, 상기 그루브의 내측 벽면에 대향하는 위치에 각각 하나씩 쌍으로 형성되는 와류 방지 돌기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 발명의 타이어에 의하면 방열 효과가 우수하여 내구성이 대폭 향상되고, 동시에 유체가 흐르는 관이 좁아질 때 유체의 속도가 빨라지는 베르누이 정리를 응용하여 도로 위에 물이 있을 때 효과적으로 배수시켜 안전성도 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에서는 유체가 흐를 때 유체의 작은 부분의 덩어리가 회전운동을 하는 와류가 생성되면 방열과 배수가 원활하지 않게 되는 것을 보완하기 위해서 그루브 윙들 사이에 와류 방지 돌기를 형성하기 때문에 유체 이동을 더욱 더 쉽고 빠르게 하여 배수 성능을 현저하게 개선할 수 있다.

또한 본 발명의 타이어에서 그루부 내측면에 설치되는 그루브 윙은 그루브의 내벽으로부터 그루브의 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지고 가운데로 모이기 때문에 그루브 내에서 물의 역류를 방지하여 유제의 방열 및 배수 성능이 향상된다.

도 1은 일반적인 공기입 타이어의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브 및 트레드 블록 부분의 확대사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브 및 트레드 블록 부분의 개략평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브의 개략종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브의 개략측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 와류 방지 돌기의 제원을 설명하기 위한 평면모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브와 트레드 블록 부분을 개략적으로 도시한 확대사시도이다.

본 발명에 따른 타이어는, 종래와 마찬가지로 트레드, 바디플라이, 벨트, 인너라이너, 사이드월, 비드부, 및 에이펙스를 포함하는 구조로 되어 있고, 트레드 패턴은, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수 개의 트레드 블록들(10)과 상기 다수 개의 트레드 블록들(10) 사이에 각각 형성된 그루브들(20)로 구성된다.

본 발명은, 이러한 구조를 갖는 타이어에 있어서, 주행 및 환경인자에 의하여 상승된 타이어의 표면온도를 낮추어 타이어의 내구성을 향상시키고 수막현상을 방지할 수 있도록 배수 성능을 향상시킴으로써 안전 운행을 도모할 수 있도록 그루브(20)를 개선한 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 그루브(20)는, 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 그루브(20)의 대향하는 양 내측면으로부터 소정의 길이로 유선형으로 중앙을 향하여 연장형성되고, 상기 그루브(20)의 내측면 시작 부분은 폭이 넓고 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지는 복수의 그루브 윙들(21); 및 상기 각 쌍의 그루브 윙들(21) 사이 사이에 유체의 와류 현상을 방지하기 위해서 상기 그루브(20)의 내측면으로부터 연장형성되고, 상기 그루브의 내측 벽면에 대향하는 위치에 각각 하나씩 쌍으로 형성되는 와류 방지 돌기들(22)을 포함한다.

상기 그루브 윙들(21)은 그루브의 내벽에 서로 마주보게 대향하여 쌍으로 형성되고, 타이어의 원주 방향으로 소정의 간격으로 반복적으로 형성되고, 상기 와류 방지 돌기(22)는 그루브 윙 들 사이에 마주보게 한 쌍씩 타이어의 원주 방향으로 복수 개 형성된다.

본 발명은 베르누이의 정리를 접목시켜 트레드 패턴을 설계한 것이다. 유체역학의 기본법칙 중 하나인 베르누이의 정리는 유체가 흐르는 속도와 압력높이의 관계를 수량적으로 나타낸 법칙으로, 유체의 위치 에너지와 운동 에너지의 합이 항상 일정하다는 법칙이다. 이러한 베르누이의 정리가 본 발명에 적용되어 공기나 물과 같은 유체가 진행 중인 타이어의 속을 흐르게 되면 넓은 통로에서는 유체의 속력이 감소하고 내부의 압력이 높아지고, 반대로 유체가 좁은 통로를 흐를 때는 유체의 속력이 증가하고 내부압력이 감소된다. 그렇기 때문에 열을 갖고 있는 공기 또는 도로 위의 물은 그루브 내에서 계속적으로 이동을 하게되고 좁아지는 통로에서는 유체의 속력이 빨라지기 때문에 방열 또는 배수의 효과가 향상된다.

한편, 유체의 흐름 속에서 유체의 작은 부분의 덩어리가 회전운동을 하여 방열 또는 배수성능을 저하시킬 수 있기 때문에, 이러한 와류 현상을 감소시키기 위해서 그루브 윙들(21) 사이 사이에 와류 방지 돌기들(22)을 부착시켜 와류가 생성되는 것을 방지한다.

이러한 와류 방지 돌기(22)의 형태는 특별히 제한되지 않고, 도 2에 도시된 바와 같이 단면의 형상이 반원형인 기둥 모양으로 형성되거나, 사각기둥, 사각 기둥 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브의 개략종단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어의 그루브의 개략측단면도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명에서 상기 그루브 윙(21)의 길이는 타이어의 그루브의 바닥으로부터 최소한 3 mm 내지 4 mm 윗 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 그루브 바닥면으로부터 상기 그루브 윙(21)까지의 거리(a)는 3 mm 내지 4 mm이다.

상기 그루브 윙(21)의 수직폭(b)은 좌,우 각각 그루브 폭(W)의 10~25% 범위 내이고, 상기 대향하는 그루브 윙들(21) 사이의 간격(c)은 그루브 폭의 50~80% 범위 내이다.

한편, 도 4를 참조하면, 상기 그루브 윙의 전체 길이(d)는 30 mm 내지 50 mm 범위 내이고, 상기 그루브 윙(21)이 상기 그루브의 벽면에 부착되는 길이(e)는 그루부 윙의 총 길이의 15~25% 범위 내인 것이 좋다. 상기 와류 방지 돌기(22)의 폭(f)은 4 mm 내지 7 mm 범위 내이다. 또한 상기 와류 방지 돌기(22)는 단면 형상이 반원형이고, 높이(h)가 와류 방지 돌기의 폭(f)의 1/2일 수 있다.

도 3을 참고하면, 본 발명에서 상기 그루브 윙(21)은 그루브 내벽으로부터 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는데, 상기 그루브 윙의 끝단의 두께는 약1 mm에 가깝게 된다. 이와 같이 그루브 윙(21)은 그루브의 내벽으로부터 그루브의 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지고 가운데로 모이기 때문에 그루브 내에서 물의 역류를 방지하여 방열 및 배수 성능을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

본 발명과 같이, 그루브 내면에 그루브 윙(21)과 와류 방지 돌기(22)를 형성함으로써 타이어 내부에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 효과가 극대화되고, 그 결과 열 피로에 대한 타이어의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있고, 배수도 촉진하여 수막 현상을 방지할 수 있다.

본 발명은 직선형 패턴이 아닌 블록형 패턴에도 상대적으로 폭이 넓고 주된 그루브에 유동적으로 적용할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 트레드 블록
20 : 그루브
21 : 그루브 윙
22 : 와류 방지 돌기

Claims (9)

1. 다수 개의 트레드 블록들과 상기 다수 개의 트레드 블록들 사이에 각각 형성된 다수 개의 그루브들로 이루어진 트레드 패턴을 갖는 공기입 타이어에 있어서,
   상기 그루브의 대향하는 양 내측면으로부터 소정의 길이로 유선형으로 중앙을 향하여 연장형성되고, 상기 그루브의 내측면 시작 부분은 폭이 넓고 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지는 복수의 그루브 윙들; 및
   상기 각 쌍의 그루브 윙들 사이 사이에 유체의 와류 현상을 방지하기 위해서 상기 그루브의 내측면으로부터 연장형성되고, 상기 그루브의 내측 벽면에 대향하는 위치에 각각 하나씩 쌍으로 형성되는 와류 방지 돌기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 그루브 윙의 길이는 타이어의 그루브의 바닥으로부터 최소한 3 mm 내지 4 mm 윗 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 그루브 윙의 수직폭(b)은 좌,우 각각 그루브 폭(W)의 10~25% 범위 내인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 대향하는 그루브 윙들 사이의 간격(c)은 그루브 폭(W)의 50~80% 범위 내인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 그루브 윙의 전체 길이(d)는 30 mm 내지 50 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 그루브 윙이 상기 그루브의 벽면에 부착되는 길이(e)는 그루부 윙의 총 길이의 15~25% 범위 내인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 와류 방지 돌기의 폭(f)은 4 mm 내지 7 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 그루브 윙의 끝단의 두께는 1 mm인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.
   
9. 제 1항에 있어서, 상기 와류 방지 돌기는 단면 형상이 반원형이고, 높이(h)가 와류 방지 돌기의 폭(f)의 1/2인 것을 특징으로 하는 방열 및 배수 성능이 우수한 공기입 타이어.

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