KR101491333B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 트레드 하단 인너라이너 내측에 다층 구조의 보강층을 포함하여, 그루브 내측 하단 접점 부위에서 발생하는 크랙을 방지할 수 있어 내구성이 향상된 타이어에 관한 것이다.

Description

공기입 타이어{Pneumatic Tire}

본 발명은 내구성을 향상시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 트레드부에 형성되는 그루브 내측에서의 크랙발생을 억제시켜 내구성이 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 트레드부에는 다수의 그루브들이 형성된다. 이러한 그루브들은 타이어의 주요기능인 제동력과 구동력을 향상시키는 것이다. 차량에 타이어가 장착된 후 주행하게 되면 타이어에 차량의 하중이 가해진다. 차량의 하중에 의해서 발생되는 힘과 지면에 접촉시 발생되는 충격에 의해서 그루브의 기저에 응력이 집중되는 한편, 발열 증가에 의해 고무 물성이 저하가 촉진된다. 그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 그루브의 바닥 부분 접점부에 크랙이 발생하고, 이와 같이 타이어의 트레드 부위 중 그루브에 크랙이 초기 발생되면 타이어가 주행함에 따라 크랙이 성장하여 스틸 벨트 보강층까지 진전될 수 있고, 이 경우 노면의 수분 또는 공기 중의 수분 등이 크랙을 통해서 스틸 벨트층에 침투하여 스틸 코드의 강력을 저하시키고 스틸과 고무간의 접착력을 저하시켜 타이어 분리를 야기하는 등, 타이어의 내구성을 저하시키는 심각한 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, WO 99/37489호에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 그루브의 벽면으로부터 밑면에 이르기까지 일체로 트레드 고무(1)와 다른 고무층(2)을 적용한 타이어를 개시하고 있다. 도 2를 참고하면, 그루브의 벽면과 밑면에 모두 트레드 고무와 다른 고무층(2)을 형성하되, 이때 그루브 밑면 부분에서 고무층의 두께는 트레드층의 25～50%, 그루브 벽면에서 고무층의 폭은 트레드 그루브 폭의 15～30% 되도록 한다고 개시되어 있다.

그러나 이와 같이 트레드 그루브의 벽면까지 트레드와 특성이 다른 고무층을 적용하게 되면, 주행 시 타이어의 마모가 불규칙하게 발생하게 되어 편마모가 발생되고, 이에 따라 운전자는 차가 떨리는 현상과 소음을 심하게 느끼게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은 트레드부 그루브 블록의 변형을 방지하여 그루브에 발생되어지는 휨 응력을 분산시킴으로써, 그루브의 바닥 부위에서 발생되는 크랙을 원천적으로 방지하여 타이어의 내구성을 향상시킨 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

트레드, 사이드월 및 비드부로 구성되고, 트레드 면에 타이어 주행 방향으로 연재하는 그루브들을 갖는 공기입 타이어에 있어서, 상기 그루브에 대응되는 위치에 그루브의 양 접점을 커버하는 폭으로 인너라이너 내측에 형성된 다층 구조의 보강층을 구비하고,

상기 보강층은, 상기 인너라이너의 외측 표면과 접하고, 인너라이너와 동일한 재질로 구성되는 접착성 보강층; 및 상기 접착성 보강층의 내측에 층을 이루며, 상기 그루브의 기저면을 인너라이너 내측에서 보강하도록 고경도 고무 조성물로 구성된 경도 보강층을 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 그루브부의 기저 접점부에서의 휨 응력에 의한 형상 변화를 최소화하여, 그루브의 바닥 부위에서 발생되는 크랙을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 트레드 블록의 흔들림을 방지하여 트레드 블록의 강성을 향상시키고, 동시에 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 타이어의 그루브 부분에서의 응력 집중 현상을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 종래의 그루브 크랙 방지 타이어의 트레드 부분의 개략단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 공기입 타이어의 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 공기입 타이어의 트레드부의 상세 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 공기입 타이어의 보강층의 개략사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 공기입 타이어의 단면 개략도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 공기입 타이어는 트레드(10), 사이드월(20) 및 비드부(30)로 구성되고, 트레드(10) 면에 타이어 주행 방향으로 연재하는 그루브들(15)을 갖는 공기입 타이어에 있어서, 상기 그루브(15)에 대응되는 위치에 그루브의 양 접점을 커버하는 폭으로 인너라이너(40)의 내측에 형성된 다층 구조의 보강층(50)을 구비하고, 상기 보강층(50)은, 상기 인너라이너(40)의 외측 표면과 접하고, 인너라이너(40)와 동일한 재질로 구성되는 접착성 보강층(51); 및 상기 접착성 보강층(51)의 내측에 층을 이루며, 상기 그루브의 기저면을 인너라이너(40)의 내측에서 보강하도록 고경도 고무 조성물로 구성된 경도 보강층(52)을 포함한다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 접착성 보강층(51)은 일정한 두께를 갖는 층상구조이고, 상기 경도 보강층(52)은 그루브(15)에서 크랙이 가장 많이 발생하는 접점을 보강하기 위해서 그루브(15)에 대향하는 중앙 위치로 갈수록 높이가 증가되도록 구성되어 보강층(50)의 전체적인 형상이 모자 또는 종 모양과 유사한 형태가 될 수 있다.

본 발명의 타이어에서는 상기 트레드(10)와 보강층(50)이 하기 식의 조건을 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다.

1.3W1 = W2 = 1.5W1

1.1W1 = W3 = 1.3W1

0.15 = t/(t＋T) =0.35

상기 식에서, W1은 타이어의 그루브의 최대폭이고, W2는 보강층의 폭이며, W3는 경도 보강층의 최대폭이며, T(mm)은 트레드의 최소 두께이고, t는 보강층의 두께임.

접착성 보강층(50)의 폭(W2)은 그루브 전체를 충분히 보강할 수 있도록 구성되는 것이 좋은데, 1.3W1 미만이면 보강 효과가 부족하게 될 수 있고, 1.5W1을 초과하면 불필요하게 타이어 하중을 증가시키는 부작용이 있을 수 있다. 상기 고경도 보강층(52)의 폭(W3)은 트레드 그루브 폭의 110% 내지 130%되도록 구성된다. 접착성 보강층(51)의 폭 보다 경도 보강층(52)의 폭이 작은 것이 인너라이너(40)에 대한 보강층(50)의 접착력 측면에서 유리하다.

한편, T는 그루브 (15)의 바닥 부분에 있어서의 트레드(10)의 두께의 최소치를 나타내고, t는 접착성 보강층(51)의 높이와 보강층(52)의 첨단 부분까지의 높이를 합한 높이로 할 때, 적당한 보강력과 타이어 성능을 고려할 때 비［t/(t＋T)］는 0.15 이상 0.35 이하가 바람직하다.

본 발명의 타이어에서 접착성 보강층(51)은 인너라이너(40)와 경도 보강층(52) 사이에 구비되고, 타이어의 그루브를 보강하면서도 보강층(50)이 인너라이너(40)에 잘 부탁되도록 지지하기 위하여, 인너라이너와 동일 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 타이어에서 경도 보강층(52)은 고무 베이스에 보강성 충진제를 포함한다. 고무의 비제한적인 예들은 천연 고무, 폴리부타디엔, 스틸렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 및 이소부틸렌-이소프렌 공중합체를 포함한다. 고경도 보강층(52)에 포함되는 보강성 충진제는 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 클레이, 탈크 및 산화마그네슘로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.

경도 보강층(52)은 경도 보강을 위해서 다수의 섬유보강재를 포함할 수 있다. 이 경우, 경도 보강층(52)은 다수의 단섬유와 매트릭스 고무로 구성된 섬유 보강 고무(Fiber Reinforced Rubber)로 구성된다. 경도 보강층(52)에 포함될 수 있는 섬유 보강재는 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아라미드 섬유, 레이온 섬유, 비닐론 섬유, 및 셀룰로오스 섬유, 붕소 섬유, 유리 섬유 및 탄소 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.

본 발명의 공기입 타이어에 의하면, 보강층에 의하여 트레드 블록의 변형을 방지하고 그루브의 접점부에서 발생하는 응력 집중에 의한 세퍼레이션을 방지함과 아울러 블록의 흔들림을 방지하여 트레드 블록의 강성 및 제동 성능 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 트레드 20: 사이드부
30: 비드부 40: 인너라이너
50: 보강층 51: 접착성 보강층
52: 경도 보강층

Claims (5)

1. 트레드, 사이드월 및 비드부로 구성되고, 트레드 면에 타이어 주행 방향으로 연재하는 그루브들을 갖는 공기입 타이어에 있어서, 상기 그루브에 대응되는 위치에 그루브의 양 접점을 커버하는 폭으로 인너라이너 내측에 형성된 다층 구조의 보강층을 구비하고,
   상기 보강층은, 상기 인너라이너의 외측 표면과 접하고, 인너라이너와 동일한 재질로 구성되는 접착성 보강층; 및 상기 접착성 보강층의 내측에 층을 이루며, 상기 그루브의 기저면을 인너라이너 내측에서 보강하도록 고경도 고무 조성물로 구성된 경도 보강층을 포함하고,
   상기 트레드와 보강층이 하기 식의 조건을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어:
   1.3W1 = W2 = 1.5W1
   1.1W1 = W3 = 1.3W1
   0.15 = t/(t＋T) =0.35
   상기 식에서, W1(mm)은 타이어의 그루브의 최대폭이고, W2(mm)는 보강층의 폭이며, W3(mm)는 경도보강층의 최대폭이며, T(mm)은 트레드의 최소 두께이고, t(mm)는 보강층의 두께임.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 접착성 보강층은 일정한 두께를 갖는 층상이고, 상기 경도 보강층은 그루브에서 크랙이 가장 많이 발생하는 접점을 보강하기 위해서 그루브에 대향하는 중앙 위치로 갈수록 높이가 증가되도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 경도 보강층은 고무에 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 클레이, 탈크 및 산화마그네슘로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 충진제가 혼합된 고경도 고무 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 경도 보강층은 고무 내에 섬유 보강재가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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