KR101541593B1 - 공기입 래디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레드와 사이드월 및 비드부로 구성되고, 트레드 상에 복수의 트레드 블록들과 복수의 그루브들이 형성되고, 상기 트레드 블록들 사이에 타이바가 형성되는 공기입 래디얼 타이어에 있어서, 상기 타이바가 암타이바와 수 타이바 사이에 형성된 하나 이상의 퍼즐형 커프들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어에 관한 것으로, 본 발명의 타이어는 이상 마모 및 응력 집중에 의한 세퍼레이션 없이 타이어의 강성 및 조종안정성을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

공기입 래디얼 타이어{Pneumatic Radial Tire}

본 발명은 공기입 래디얼 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트레드의 그루브 내에 개량된 타이바(tie bar)를 구비하여 주행방향 강성을 유지하면서도 마모 중/후반부의 트랙션 성능을 유지하고 블록간 자유도를 높여서 크랙을 방지할 수 있는 개량된 타이바를 구비하는 공기입 래디얼 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는 타이어의 내부를 구성하는 인너라이너, 상기 인너라이너의 외주에 적층되는 카카스, 상기 카카스의 외주에 적층되는 벨트, 상기 벨트의 외주에 적층되어 실질적으로 지면과 접촉하는 트레드, 타이어의 양쪽 측부를 구성하는 양쪽 사이드월, 및 휠에 결합되어 공기압을 유지하는 양쪽 비드부로 구성된다.

이러한 공기입 타이어의 트레드부(10)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 그 원주방향으로 형성되는 다수의 종그루브(11)와, 그 폭 방향으로 형성되는 다수의 횡그루브(12)를 구비하며, 또한 상기 그루브들(11, 12)에 의하여 다수의 트레드 블록들(13)이 형성된다.

타이어는 트레드블록(13)에 응력이 작용하게 되면 블록이 찌그러지게 되고 특히 비포장도로를 주행할 경우 종그루브(11)나 횡그루브(12)와 트레드블록(13)이 연결된 부분에 응력이 집중되어 트레드가 찢어지기 쉽다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1b에 도시된 바와 같이, 공기입 타이어에 인접하는 트레드블록(13)과 트레드블록(13)의 사이를 연결하는 타이바 (17)를 형성하여 트레드블록(13)의 과도한 움직임을 억제함으로써 트레드블록(13)의 파열과 이상마모 현상을 방지할 수 있도록 한다. 특히 트럭, 버스 등의 공기입 래디얼 타이어에서는 블록과 블록을 연결시켜 주어 강성을 높이는 하나의 브릿지 역할을 하도록 블록들 사이에 타이바(tie bar)(17)를 형성하고 있다.

그러나 이러한 타이바를 형성한 타이어에서는 마모 중후반기에는 타이바(17)와 트레드 블록(13) 사이의 리브화로 인하여 트랙션 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한 횡 타이바의 경우에는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 트레드 블록과 트레드 블록 사이의 강력한 타이바(17)의 역할로 인해 트레드 블록들의 자유도가 떨어져, 타이어가 지속적의 하중을 받아 점선 타원으로 표시한 부위에 피로가 누적되어 트레드 블록과 타이바의 연결 지점에 응력이 집중되어 각종 크랙의 원인이 되어 타이바가 오히려 타이어의 강성을 저해하여 품질에 문제를 야기하는 문제점이 있었다. 한편, 타이바의 높이를 낮게 할 경우 블록의 움직임으로 인해서 롤링 성능이 저하되어, 안정성 측면에서 불안감을 주는 요소가 된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 타이바에 퍼즐형 커프를 형성함으로써 블록간의 강성을 유지시켜주는 타이바의 고유한 기능을 충실하게 수행하면서도, 타이바 사이의 약간의 유동을 허락해 줌으로써 응력 집중 현상을 완화시켜 이상 마모 또는 트랙션 성능 저하의 문제점을 해결하여, 타이어의 강성과 조종안정성이 더욱더 향상된 타이어를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

노면에 접지되는 트레드; 상기 트레드에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브들로 이루어진 그루브들; 상기 복수 개의 그루브들에 의해 분할 형성되는 트레드 블록들을 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 복수 개의 그루브들 사이에는 인접하는 트레드블록에 접하는 양단부와, 상기 양단부 사이에 위치하는 중심부로 이루어진 하나 이상의 타이바(tie bar)가 형성되어 있고, 상기 타이바는 암 타이바와 수 타이바로 구성되며, 상기 중심부에는 상기 암 타이바와 상기 수 타이바 사이에 타이어 축 방향으로 연장되는 퍼즐형 커프가 형성되고, 상기 암 타이바는 하나 이상의 오목부를 구비하고, 상기 수 타이바는 상기 암 타이바의 하나 이상의 오목부와 맞물리는 하나 이상의 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어에 관한 것이다.

본 발명의 개량된 구조의 타이바를 구비하는 타이어는 트레드 블록 사이에 퍼즐형 커프를 구비하는 타이바가 형성되어 종래의 타이바로 인한 문제점을 개선함으로써, 타이어의 주방향 강성을 향상시켜 조정안정성을 향상시킬 수 있고, 타이어의 이상마모를 방지하고 응력 집중으로 인한 크랙을 방지하며 마모 말기까지 트랙션 성능을 유지할 수 있는 현저한 효과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 타이어에 의하면 접지 시에 트레드 블록의 자유도를 높여 힐앤토우를 방지할 수 있고, 마모 중후반기에 타이바와 블록간의 리브화로 인한 트랙션 성능의 저하를 방지하며, 방열 기능에 의해 세퍼레이션을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 퍼즐형 타이바로써 기존의 타이바와는 달리 서로간의 연결고리로 인해 기존 블록간의 강성을 유지시켜 주는 타이바 본연의 기능을 충실하게 수행하면서도 그와 동시에 응력 완화 효과를 가짐으로써, 특히 횡 타이바에 주로 발생하던 타이바와 블록간의 크랙 발생 가능성을 상당히 낮출 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 트레드 블록과 타이바 사이의 연결부위(양단부)를 만곡된 곡면으로 형성하여, 타이바 연결 부위 리브의 진원도(R값) 보다 크게 설정하여 응력 집중이 발생했을 때 트레드 블록과 타이바 사이에 발생했던 집중응력이 타이바 연결부위로 자연스럽게 전이될 수 있도록 유도하여, 응력 집중으로 인한 크랙을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 공기입 래디얼 타이어에서는 암타이바와 수타이바가 서로를 잡아주게 되어, 타이바 본연의 강성을 유지시켜 롤링 성능(rolling) 향상 효과를 그대로 유지할 수 있고, 퍼즐형 커프의 하단에 캐비티가 형성되어 지속적인 하중에 의해 발생할 수 있는 타이바 유격 부위에서의 크랙 발생 가능성을 미연에 방지할 수 있다.

더 나아가 암 타이바와 수 타이바의 높이 사이에 높이 단차를 형성할 경우, 기존의 타이바 대비 리브화되는 시간을 지연시킬 수 있고, 리브화가 진행되더라도 타이바 상호간의 유격이 존재하는 만큼 블록으로서의 기능을 지속적으로 수행할 수 있도록 하여 완벽화 리브화를 방지할 수 있다.

도 1a는 일반적인 공기입 래디얼 타이어의 트레드 패턴 형상을 도시한 평면도이다.
도 1b는 타이바를 구비하는 공기입 래디얼 타이어의 트레드 패턴 형상을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 래디얼 타이어의 트레드부에 형성되는 트레드 패턴 형상을 도시한 평면도이다.
도 3a-b은 본 발명의 일 실시예의 공기입 래디얼 타이어의 타이바의 구성을 도시한 개략사시도이다.
도 4a-b는 본 발명의 다른 실시예의 퍼즐형 커프의 형상을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 퍼즐형 커프의 사양을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 3차원 퍼즐형 커프를 포함하는 공기입 래디얼 타이어의 타이바의 구성을 도시한 개략사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 공기입 래디얼 타이어의 3차원 퍼즐형 커프를 구비하는 타이바의 사시단면도이다.

이하에서 도면을 참고하여 본 발명의 개량된 타이바를 구비하는 공기입 래디얼 타이어에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 래디얼 타이어의 트레드부에 형성되는 트레드 패턴 형상을 도시한 평면도이고, 도 3a-b 및 도 4a-b는 본 발명의 다양한 실시예의 공기입 래디얼 타이어의 타이바의 구성을 도시한 개략사시도이다.

본 발명의 공기입 래디얼 타이어는 트레드부와 사이드월부 및 비드부로 구성되며, 트레드부에 다수 개의 트레드 블록들과 다수 개의 그루브들이 형성된다. 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 공기입 래디얼 타이어의 트레드 패턴은 단위 피치(P) 내에 형성된 단위 패턴 형상이 타이어의 원주 방향을 따라 반복되며 전체 트레드 패턴을 이룬다. 트레드 패턴은 기본적으로 종그루브(11), 횡그루브(12), 및 이들에 의해 구획되는 트레드 블록(13) 등이 이루는 형상에 의해 결정된다.

횡그루브(12)내에는 타이어의 원주 방향으로 인접하는 각각의 트레드 블록들(13)을 서로 연결하는 타이바(14)가 각각 형성된다. 따라서, 횡그루브(12) 내에 형성되는 타이바(15)는 타이어의 원주 방향으로 트레드 블록들(13)을 서로 잡아주도록 형성되어 블록들 사이의 힐 앤 토우와 같은 이상마모의 발생을 방지할 수 있도록 한다.

상기 복수 개의 그루브들 사이에는 인접하는 트레드블록에 접하는 양단부와, 상기 양단부 사이에 위치하는 중심부로 이루어진 하나 이상의 타이바(tie bar)가 형성된다. 상기 타이바(14)는 암 타이바(14')와 수 타이바(14")로 구성되며, 상기 중심부에는 상기 암 타이바와 상기 수 타이바 사이에 타이어 축 방향으로 연장되는 퍼즐형 커프(15)가 형성된다. 상기 암 타이바(14')는 하나 이상의 오목부(15')를 구비하고, 상기 수 타이바(14")는 상기 암 타이바의 하나 이상의 오목부(15')와 맞물리는 하나 이상의 볼록부(15")를 구비한다.

상기 오목부(15')는 상기 퍼즐형 커프에 면하는 부분의 길이 보다 암 타이바 내측 외주연부의 길이가 더 길고, 상기 볼록부(15")는 상기 퍼즐형 커프에 면하는 부분의 길이가 상기 오목부에 수용되는 외주연부의 길이 보다 짧다. 따라서 본 발명의 퍼즐형 타이바(14)는 암 타이바(14')의 오목부(15')와 수 타이바(14")의 볼록부(15")가 서로 맞물려 서로 잡아주기 때문에, 롤링 성능 향상 등의 기존의 강성을 유지하는 타이바 역활을 충실히 수행하면서도, 타이바와 트레드 블록 사이의 연결 부위인 리브의 응력 집중 부위를 연결위로 전달시켜주는 기능을 통해 크랙 발생 가능성을 낮출 수 있다.

이러한 본 발명의 공기입 래디얼 타이어는 몰드 제작시 기존의 블록에 삽입되는 블레이드 및 커프와 같이 타이바 부분에 퍼즐 형상의 타이바 연결부위 형상을 제작하여 몰드의 배면의 타이바가 형성되는 그루브 배면에 삽입하여, 타이바 사이의 연결 고리를 만들어 퍼즐형 타이바를 제작할 수 있다.

본 발명에서 상기 타이바(14)의 퍼즐형 커프(15)는 하나 이상의 횡방향 퍼즐형 커프거나 횡방향 및 종방향의 퍼즐형 커프일 수 있다.

본 발명의 공기입 래디얼 타이어에서 암 타이바(14')의 오목부(15')와 수 타이바(14")의 볼록부(15")의 개수는 특별히 제한되지 않고, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 오목부와 볼록부는 복수로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예의 퍼즐형 커프의 사양을 설명하기 위한 모식도이다. 퍼즐형 커프(15)의 깊이(h)는 메인 그루브의 깊이의 약75% 내지 약 85% 정도의 범위 내이다. 퍼즐형 커프의 깊이(h)가 메인 그루부의 깊이의 85%를 초과하면 배수성이 저하될 수 있고, 75% 미만이면 타이바의 기능을 제대로 발휘할 수 없는 문제가 생길 수 있다.

상기 타이바(14)는 퍼즐형 커프(15)를 중심으로 양측의 암 타이바 및 수 타이바로 구성되고, 상기 암 타이바 및 수 타이바의 블록의 깊이는 서로 동일하거나 단차를 가질 수 있다. 단차를 갖는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 암 타이바 및 수 타이바 가운데 하나의 높이(h₁)는 다른 하나의 높이(h₂)의 타이바의 1.3배~1.6배의 높이를 가질 수 있다. 타이바(15)와 타이바(15)가 트레드 블록들(13) 사이를 연결하도록 형성되는 경우, 횡그루브(12)의 대부분을 차지하고 또한 그 타이바(14)의 높이로 인해 횡그루브(12)의 깊이가 줄어들어 트레드의 마모 후반에 트랙션 성능이 하락될 우려가 있기 때문에, 위와 같이 암 타이바와 수 타이바의 높이 사이에 단차를 형성할 경우 리브화를 지연시켜 트레드의 마모 후반까지 트랙션 성능을 충분히 유지하면서 타이바의 역할도 충분히 수행할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 퍼즐형 커프의 저부에 캐비티(16)가 형성될 수 있다. 즉, 퍼즐형 커프(15)의 저부에 소정의 직경을 갖는 캐비티(16)가 형성되면, 타이바(14)에 형성된 퍼즐형 커프(15)의 저부의 응력 집중이 완화되어 저부로부터의 균열의 발생이 억제될 수 있다.

본 발명에서 오목부 및 볼록부의 형상은 특별히 제한되지 않고, 평면상으로 본 형상이 원형, 역사다리꼴 형상 등 오목부와 볼록부가 서로 잡아줄 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 적용될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명의 퍼즐형 커프(15)는 타이어의 폭 방향 및 타이어의 주행 방향의 양 방향으로 퍼즐형 커프가 형성된 3차원 퍼즐형 커프일 수 있다. 이러한 퍼즐형 커프(15)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 평면 상으로 본 형상이 퍼즐형일 뿐만 아니라, 측면 상으로도 퍼즐형으로 형성되어 3차원 파형을 형성한다. 대안으로 평면상의 형상과 측면 상의 형상이 달리 형성될 수 있는데, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 퍼즐형 커프는 타이어의 폭 방향에 대해서는 퍼즐형이고, 타이어의 주행 방향으로는 파형인 3차원 퍼즐형 커프로 구성될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 트레드 패턴 형상을 최적화하여 타이어의 다른 성능에는 영향을 미치지 않으면서 트랙션과 제동성능을 개선시키는 효과가 있다. 눈길이나 빙판길에서도 안전하게 주행할 수 있어 주행안정성을 확보할 수 있다.

이상에서 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 보호범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11 : 종그루브 12 : 횡그루브
13 : 트레드 블록 14 : 타이바
14': 암 타이바 14": 수 타이바
15 : 퍼즐형 커프 15': 오목부
15": 볼록부 16 : 캐비티

Claims (8)

1. 노면에 접지되는 트레드; 상기 트레드에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브들 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브들로 이루어진 그루브들; 상기 복수 개의 그루브들에 의해 분할 형성되는 트레드 블록들을 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 복수 개의 그루브들 사이에는 인접하는 트레드블록에 접하는 양단부와, 상기 양단부 사이에 위치하는 중심부로 이루어진 하나 이상의 타이바(tie bar)가 형성되어 있고, 상기 타이바는 암 타이바와 수 타이바로 구성되며, 상기 중심부에는 상기 암 타이바와 상기 수 타이바 사이에 타이어 축 방향으로 연장되는 퍼즐형 커프가 형성되고, 상기 암 타이바는 하나 이상의 오목부를 구비하고, 상기 수 타이바는 상기 암 타이바의 하나 이상의 오목부와 맞물리는 하나 이상의 볼록부를 구비하고,
   상기 오목부는 암 타이바 내측의 외주연부의 길이가 상기 퍼즐형 커프의 중심부 표면에 면하는 부분의 길이 보다 길고, 상기 볼록부는 상기 퍼즐형 커프의 중심부에 면하는 부분의 길이가 상기 오목부에 수용되는 외주연부의 길이 보다 짧아서, 상기 오목부와 상기 볼록부는 서로 맞물려 서로 잡아주도록 구성되며,
   상기 타이바는 퍼즐형 커프를 중심으로 양측의 암 타이바 및 수 타이바로 구성되고, 상기 암 타이바 및 수 타이바의 블록의 깊이는 트레드 블록의 깊이 보다 작고, 상기 암 타이바 및 수 타이바 가운데 하나의 높이(h₁)는 다른 하나의 높이(h₂)의 타이바의 1.3배~1.6배의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 양단부는 만곡된 면으로 형성되고, 이러한 양단부의 진원도(R)가 타이바 연결 부위 리브의 진원도(R값) 보다 큰 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 타이바의 퍼즐형 커프는 하나 이상의 횡방향 퍼즐형 커프이거나 횡방향 및 종방향의 퍼즐형 커프인 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 퍼즐형 커프의 저부에는 퍼즐형 커프의 길이 방향으로 캐비티가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.
7. 제1항에 있어서, 상기 퍼즐형 커프의 파형은 타이어의 폭 방향 및 타이어의 주행 방향의 양 방향으로 형성된 3차원 퍼즐형 커프인 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 퍼즐형 커프는 타이어의 폭 방향에 대해서는 퍼즐형이고, 타이어의 주행 방향으로는 파형인 3차원 퍼즐형 커프인 것을 특징으로 하는 공기입 래디얼 타이어.

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