KR101503576B1 - 비드부 및 림이 개선된 공기입 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 림 플랜지의 내측면과 접하는 비드부에 양각의 돌출부 및 음각의 함몰부를 구비한 비드부 곡면을 포함하고, 림에도 상기 비드부 곡면과 맞물리어 체결가능한 림 곡면을 포함한 공기입 타이어에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 비드부에 작용하는 전단응력을 분산시킴으로써 비드부 크랙의 발생을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 제동시 비드부 슬립에 의한 마찰을 억제할 수 있고, 발열을 감소시켜 비드부 베이스 및 플랜지부의 마모를 방지할 수 있다.

Description

비드부 및 림이 개선된 공기입 타이어{Pneumatic tire with the improved bead and rim structure}
본 발명은 비드부 및 림이 개선된 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비드부에 양각의 돌출부 및 음각의 함몰부를 구비한 비드부 곡면을 포함하고, 림에도 상기 비드부 곡면과 맞물리어 체결가능한 림 곡면을 포함하여 타이어와 림과의 결합시 슬립의 발생을 방지하고, 비드부에 발생하는 응력을 효과적으로 분산시켜 비드부 크랙을 예방할 수 있는 공기입 타이어에 관한 것이다.
공기입 래디얼 타이어에 있어서 비드(bead)부는 타이어가 림(rim)과 접촉하고 있는 부위로서, 타이어를 림에 고정시켜주며 타이어에 부가된 하중을 지지하고 제동시 토크를 전달하는 역할을 한다. 또한, 차량의 충격 에너지를 흡수하여 완충역할을 하고 카카스와 사이드월부를 지지하여 강성을 증가시킨다.
비드부는 중심에 설치된 다수의 비드 코어 와이어로 구성된 비드 코어와 비드 코어의 주위를 감싼 경질의 고무와 합성인장 고무로 구성되어 있다. 비드부에서 타이어와 림이 접촉하는 부분은 주행시 타이어에 부가되는 하중이나 외력에 의해 타이어와 림 사이에서 발생하는 마찰로부터 비드부를 보호하고 타이어를 림에 장착할 때 비드부가 손상되는 것을 방지한다.
종래에는 림에 비드부가 설치되는 방향과 동일한 방향으로 선재 형상을 형성 시키거나 타이어 원주방향으로 비드부에 직사각형의 요홈부를 형성시켜 비드부의 움직임을 구속시켰다. 도 1은 종래기술에 의한 타이어 비드부의 정단면도이다. 도 1을 참조하면, 비드부(1)의 림체크라인(2)과 림프로텍트 바(3)사이에 원주방향으로 돌출띠(4)가 형성된다. 또한, 돌출띠(4)를 원주방향으로 파형이나 지그재그 형태가 되도록 형성시키는 것도 개발되었다. 이러한 구조들은 비드부 슬립을 억제시키기에는 유리할 수 있으나 타이어는 좌우 운동과 상하 운동이 동시에 일어나기 때문에 비드부 전단응력에 의한 크랙(crack)에는 불리한 영향을 준다. 즉, 차량 하중에 의한 상하 운동으로 인하여 A 지점에 인장응력 및 압축응력이 발생하고 이로 인해 크랙에 불리한 영향을 준다. 또한, 제동시나 주행시 발생하는 비드부 슬립에 의한 마찰을 효율적으로 상쇄시키지 못하여 이로 인해 비드부 내구성에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 제동시나 주행시 발생하는 비드부 슬립에 의한 마찰을 효율적으로 상쇄시켜 비드부 내구성을 강화하고 제동 및 주행 성능이 향상된 공기입 타이어를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
트레드부 및 사이드월부와, 림에 안착 설치되는 비드부로 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 림 플랜지의 내측면과 접하는 비드부에 비드부 곡면을 포함하고, 림 플랜지에 상기 비드부 곡면과 맞물리어 체결가능한 림 곡면을 포함하되, 상기 비드부 곡면 및 림 곡면은 각각 양각의 돌출부 및 음각의 함몰부를 구비한 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 의한 타이어는 차량 하중에 의한 운동에 의해 비드부에 발생하는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있어 비드부 크랙을 예방할 수 있다. 또한, 타이어와 림과의 결합시 슬립의 발생을 방지하여, 제동시 비드부 슬립에 의한 마찰을 억제할 수 있고, 발열을 감소시켜 비드부 베이스 및 플랜지부의 마모를 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 타이어 비드부의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 비드부 곡면을 포함하는 타이어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 타이어 비드부의 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 의한 림의 요부를 발췌 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 B 부분에 대한 확대도로서 본 발명에 의한 타이어와 림의 체결 구조에 따른 응력 분산 원리가 도시된 도면이다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 타이어는 림 플랜지의 내측면과 접하는 비드부에 양각의 돌출부 및 음각의 함몰부를 구비한 비드부 곡면을 포함하고, 림에도 상기 비드부 곡면과 맞물리어 체결가능한 림 곡면을 포함하여 비드부에 작용하는 상하 및 좌우 전단응력을 분산시킴으로써 비드부 크랙의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 비드부 곡면을 포함하는 타이어의 사시도이다. 도 2에 의하면, 본 발명에 의한 타이어는 림 플랜지의 내측면과 접하는 비드부(10)에 양각의 돌출부(11A) 및 음각의 함몰부(11B)를 구비한 비드부 곡면(11)을 포함한다. 상기 비드부 곡면(11)은 타이어 원주 방향에 대하여 등간격으로 다수 개 형성될 수 있는데 바람직하게는 10 내지 15개 형성될 수 있다. 상기 비드부 곡면의 개수가 10개 미만이면 비드부(10)와 림의 체결에 의한 전단응력 분산 효과가 미비하며, 15개를 초과하면 비드부(10)와 림의 장착성이 떨어진다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 비드부 곡면(11)들은 타이어 원주 방향으로 나선형으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 타이어 비드부(10)의 정단면도로서, 비드부 곡면(11)은 양각의 돌출부(11a) 및 음각의 함몰부(11b)를 구비함을 알 수 있다. 도 3에서 양각의 돌출부(11a)는 실선으로 표시되었고, 음각의 함몰부(11b)는 점선으로 표시되었다. 상기 비드부 곡면(11)의 형상의 일례로서 도 2 및 3에는 타원형의 비드부 곡면(11)이 도시되었다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 의한 림(20)의 요부를 발췌 도시한 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 림(20)은 비드부 곡면(11)과 맞물리어 결합되도록 형성된 림 곡면(21)을 포함한다. 림 곡면(21)은 비드부 곡면(11)의 양각의 돌출부(11a)와 결합되는 음각의 함몰부(21a) 및 비드부 곡면(11)의 음각의 함몰부(11b)와 결합되는 양각의 돌출부(21b)를 포함하여 림(20)이 타이어에 취부될 때 상기 돌출부들(11a, 21b) 및 함몰부들(11b, 21a)끼리 각각 맞물리어 결합된다.
본 발명의 구현예들에서, 림 곡면(21)의 폭(W)은 2 내지 3mm이고, 양각의 돌출부(21b)로부터 음각의 함몰부(21a)까지의 거리인 깊이(d)는 2 내지 3mm인 것이 바람직하다. 상기 림 곡면(21)의 폭(W) 및 깊이(d)가 2mm 미만이면 비드부(10)와 림(20)의 체결에 의한 전단응력 분산 효과가 미비하며, 폭(W) 및 깊이(d)가 3mm를 초과하면 비드부(10)와 림(20)의 장착성이 떨어진다. 림 곡면(21)의 길이(l)는 16 내지 20mm인 것이 바람직하다. 상기 길이(L)가 16mm 미만이면 비드부(10)와 림(20)의 체결에 의한 전단응력 분산 효과가 미비하며, 20mm 를 초과하면 비드부(10)와 림(20)의 장착성이 떨어진다. 또한, 림 곡면(21)의 경사각(θ)는 20 내지 40°인 것이 바람직하다.
이상에서 림 곡면(21)의 수치들에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 상술한 바와 같이 림 곡면(21)은 비드부 곡면(11)과 체결되므로, 림 곡면(21)의 구체적인 수치는 비드부 곡면(11)에도 적용될 수 있다.
도 5는 도 4의 B 부분에 대한 확대 평면도로서 본 발명에 의한 타이어와 림의 체결 구조에 따른 응력 분산 원리가 도시되었다. 일반적으로, 차량의 비드부에 작용하는 전단응력은 하기 식에 의해 계산된다.
τ(전단응력)= Tmax(차량 운동 모멘트)/A(면적)
본 발명에 의한 타이어와 림의 체결 구조에 의하면 차량의 상하운동에 의해 림에 작용하는 응력(P) 및 차량의 좌우운동에 의해 림에 작용하는 응력(Q)이 림 곡면(21)내의 화살표 방향으로 분산된다. 한편, 차량 하중에 따라 작용하는 모멘트는 R방향으로 작용한다. 상기 식에 의하면, 접촉 면적이 넓어질수록 차량의 전단응력은 낮아짐을 알 수 있다. 본 발명에 의한 타이어와 림의 체결 구조에 의하면 타이어와 림의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전단응력을 낮출 수 있다. 따라서, 비드부 슬립 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 구조를 다양하게 변경하고 변형할 수 있다는 사실은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구범위 및 그와 균등한 범위로 정해져야 할 것이다.
10: 비드부 11: 비드부 곡면
20: 림 21: 림 곡면
11a, 21b: 양각의 돌출부 11b, 21a: 음각의 함몰부

Claims (7)

  1. 트레드부 및 사이드월부와, 림에 안착 설치되는 비드부로 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 림 플랜지의 내측면과 접하는 비드부에 비드부 곡면을 포함하고, 림 플랜지에 상기 비드부와 맞물리어 체결가능한 림 곡면을 포함하되, 상기 비드부 곡면 및 림 곡면은 각각 양각의 돌출부 및 음각의 함몰부를 구비한 공기입 타이어로서,상기 비드부 곡면은 타이어 원주 방향 둘레에 소정의 간격으로 이격되어 10 내지 15개 형성되며, 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비드부와 림이 취부될 때 상기 비드부 곡면의 양각의 돌출부는 상기 림 곡면의 음각의 함몰부와 결합되고 상기 비드부 곡면의 음각의 함몰부는 상기 림 곡면의 양각의 돌출부와 결합되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 비드부 곡면은 타원형인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비드부 곡면 및 림 곡면의 폭(W)은 2 내지 3mm이고, 양각의 돌출부(21b)로부터 음각의 함몰부(21a)까지의 거리인 깊이(d)는 2 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비드부 곡면 및 림 곡면의 길이(L)는 16 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
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