KR101666431B1

KR101666431B1 - 조종성능이 향상된 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101666431B1
Application number: KR1020140157969A
Authority: KR
Inventors: 이진환; 조명국; 김성래; 성기득
Original assignee: 넥센타이어 주식회사
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-10-17
Also published as: KR20160057527A

Abstract

본 발명은 노면과 접지되는 타이어 트레드의 양측 숄더부의 곡면 형상에 의해 주행 조종성능이 향상된 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트레드의 양측 숄더부에 타이어의 원주방향을 따라 오목부가 형성되되 상기 오목부와 인접하게 볼록부가 형성되고, 상기 오목부는 타이어의 중심측에 배치되되 상기 볼록부는 타이어의 외곽측에 배치되며, 상기 트레드의 폭 끝점(TE)으로부터 상기 트레드의 최외곽에 위치한 그루브의 외측 끝단(GE)까지의 수평거리(L₁)로 이루어진 L₁ 단위벡터에 대하여 상기 볼록부가 볼록해지는 지점(SP)은, L₁단위벡터의 0.22 내지 0.24 인 점에 위치하고, 상기 오목부가 끝나는 지점(EP)은, L₁단위벡터의 0.73 내지 0.75인 점에 위치한다.

Description

조종성능이 향상된 공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE IMPROVED HANDLING PROPERTY}

본 발명은 주행 시 조종성능이 향상된 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면과 접지되는 타이어 트레드의 양측 숄더부의 곡면 형상에 의해 주행 조종성능이 향상된 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어는 차량의 하중을 지지하는 기본적인 역할 뿐만 아니라, 운전자의 안전을 보장해야 하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한, 차량의 성능 향상과 더불어 소비자의 요구가 까다로워짐에 따라 점차 타이어에 요구되는 특성이 늘어나고 있다. 타이어에 요구되는 특성들은 기본적으로 차량 하중을 지지하는 능력과 더불어 차량의 동적인 성능과 연관된 구동 및 제동성, 직진성, 조종안정성, 승차감 등이 있다. 뿐만 아니라, 자동차의 저소음화, 경량화, 저연비화와 같은 요구들도 증가되고 있는 실정이다. 이러한 여러 가지 특성들 중 원활한 코너링을 위한 타이어의 코너링 파워(Conering Power)개선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 원활한 코너링을 위한 타이어의 특성인자로는 F&M시험기(Flat Trac 시험기)의 시험 데이터를 이용하여 간단히 평가할 수 있는 코너링 강성(Cornering Stiffness)이 있다. 일반적으로 코너링 강성이 크면 실차의 코너링 시 응답성이 좋은 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 최근 연비 기준이 강화되면서 자동차의 연비 개선을 위한 타이어의 회전저항 성능에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.

그러나 타이어의 코너링 강성을 증가시키기 위하여 접지면적을 넓게 하거나 타이어의 자체 하중을 증가시키는 경우 회전저항 성능이 저하되고, 이에 따라 자동차의 연비가 감소하는 문제가 있었다. 따라서, 회전저항 성능의 손실 없이도 코너링 강성을 증가시켜 조종성능을 향상시키는 타이어에 대한 요구가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0119418호 (발명의 명칭 : 공기 타이어, 공개일자 : 2013년 10월 31일)

본 발명의 목적은 트레드의 숄더부의 곡면형상을 개선함에 따라, 회전저항 성능을 유지하면서 동시에 코너링 강성을 향상시키고자 함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공기입 타이어는 트레드의 양측 숄더부에 타이어의 원주방향을 따라 오목부가 형성되되 상기 오목부와 인접하게 볼록부가 형성되고, 상기 오목부는 타이어의 중심측에 배치되되 상기 볼록부는 타이어의 외곽측에 배치되며,
상기 트레드의 폭 끝점(TE)으로부터 상기 트레드의 최외곽에 위치한 그루브의 외측 끝단(GE)까지의 수평거리(L₁)로 이루어진 L₁ 단위벡터에 대하여 상기 볼록부가 볼록해지는 지점(SP)은, L₁단위벡터의 0.22 내지 0.24 인 점에 위치하고, 상기 오목부가 끝나는 지점(EP)은, L₁단위벡터의 0.73 내지 0.75인 점에 위치한다.

삭제

이 때, 상기 오목부가 상기 볼록부로 변하는 변곡점(BP)부터 상기 트레드의 최외곽에 위치한 그루브의 외측 끝단(GE)까지 잇는 직선(SL₁)을 기준으로, 상기 오목부의 수직깊이(H₁)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 인 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 트레드의 폭 끝점(TE)으로부터 상기 변곡점(BP)까지 잇는 직선(SL₂)을 기준으로, 상기 볼록부의 높이(H₂)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 인 것을 특징으로 한다.

삭제

이 때, 상기 볼록부가 볼록해지는 지점(SP)로부터 상기 오목부가 끝나는 지점(EP)까지의 수평거리(L₂)로 이루어진 L₂ 단위벡터에 대하여, 상기 변곡점(BP)은, L₂단위벡터의 0.51 내지 0.55인 점에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 타이어 숄더부에 오목한 곡면으로 이루어진 오목부가 형성됨으로서 타이어의 회전저항에 대한 손실 없이 코너링 강성을 향상시켜 원활한 코너링을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기입 타이어를 대략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기입 타이어의 숄더부에 형성된 오목부 및 볼록부의 형상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 오목부 및 볼록부의 형상을 보다 상세하게 설명하기 위한 단면도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 공기입 타이어를 대략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 조종성능이 향상된 공기입 타이어(1)는 주행 시 직접 노면과 접촉하는 트레드(10), 타이어의 측면을 형성하는 사이드월(20) 및 사이드월(20)의 단부에 섬유와 고무로 싸여진 스틸와이어 다발로 이루어져 타이어(1)를 림(미도시)에 고정시키는 비드(30)를 포함한다. 상기 트레드(10)의 표면에 배수성을 높이는 그루브(40)가 타이어(1)의 원주방향으로 형성되며, 트레드(10)의 양측 가장자리 부근에 트레드(10)로부터 사이드월(20)로 연결되는 숄더부(S)가 형성된다.

숄더부(S)에는 타이어의 원주방향을 따라 오목한 곡면(Concave) 형상의 오목부(100)가 형성된다. 상기 오목부(100)와 인접하여, 숄더부(S)에는 볼록한 곡면(Convex) 형상의 볼록부(200)가 형성되고, 이 때, 오목부(100)는 타이어(1)의 중심 측에 배치되고, 볼록부(200)는 타이어(1)의 외곽 측에 배치된다.

도 2는 본 발명에 따른 공기입 타이어의 숄더부에 형성된 오목부 및 볼록부의 형상을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 오목부 및 볼록부의 형상을 보다 상세하게 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 숄더부(S)의 오목부(100) 및 볼록부(200)의 형상은, 숄더부(S)의 단면폭으로서 트레드(10) 폭 끝점(TE)로부터 트레드(10)의 최외곽에 위치한 그루브(41)의 외측 끝단(GE)을 잇는 수평거리 L₁, 볼록부(200)의 볼록한 곡면이 타이어 외곽측으로부터 시작하는 지점 SP(Start Point), 오목부(100)의 오목(Concave)한 곡면이 상기 볼록부(200)가 위치한 반대측인 타이어 중심 측에서 끝나는 지점 EP(End Point), 오목부(100)가 볼록부(200)로 변화는 지점 BP(Breakpoint), 오목한 곡면의 곡률을 결정하는 오목부(100)의 깊이 H₁ 및 볼록한 곡면의 곡률을 결정하는 볼록부(200)의 높이 H₂ 파라미터에 의해 결정된다.

도 2를 참조하면, 오목부(100)의 수직깊이(H₁)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 임이 바람직하다. 이 때, 오목부(100)의 수직깊이(H₁)는 상기 오목부(100)가 상기 볼록부(200)로 변하는 변곡점(BP)으로부터 트레드(10)의 최외곽에 위치한 그루브(41)의 외측 끝단(GE)까지 잇는 직선(SL₁)에 대하여, 수직방향의 깊이를 의미한다.

볼록부(200)의 수직높이(H₂)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 임이 바람직하다. 이 때, 볼록부(200)의 수직높이(H₂)는 트레드(10)의 폭 끝점(TE)으로부터 변곡점(BP)까지 잇는 직선(SL₂)에 대하여, 수직방향의 높이를 뜻한다. 트레드(10)의 폭 끝점(TE)은 트레드(10)의 가장자리로서 사이드월로 연결되는 모서리를 의미한다. 이 때, 트레드(10)의 폭 끝점(TE)으로부터 변곡점(BP)까지 잇는 직선(SL₂)은 변곡점(BP)으로부터 트레드(10)의 최외곽에 위치한 그루브(41)의 외측 끝단(GE)까지 잇는 직선(SL₁)과 일치할 수 있고, 경우에 따라 소정의 각도를 형성하며 변곡점(BP)에서 만날 수도 있다.

도 3을 참조하면, 볼록부(200)가 볼록해지는 지점(SP)은, L₁ 단위벡터(L₁)의 0.22 내지 0.24 인 점에 위치할 수 있고, 오목부(100)의 오목한 곡면이 끝나는 지점(EP)은, L₁ 단위벡터(L₁)의 0.73 내지 0.75인 점에 위치할 수 있다. 이 때, L₁ 단위벡터(L₁)는 트레드(10)의 폭 끝점(TE)으로부터 트레드(10)의 최외곽에 위치한 그루브(41)의 끝단(GE)까지의 수평거리로 이루어지고, 크기가 1인 단위벡터(L₁)이다. 즉, L₁ 단위벡터(L₁)의 방향은 타이어가 접지되는 지면과 평행한 방향이고, L₁ 단위벡터(L₁)의 시점은 트레드(10)의 폭 끝점(TE)으로부터 L₁ 단위벡터(L₁)의 방향과 수직인 방향으로 그은 연장선 상 임의의 한 개의 점이며, 종점은 트레드(10)의 최외곽에 위치한 그루브(41)의 끝단(GE)으로부터 L₁ 단위벡터(L₁)의 방향과 수직인 방향으로 그은 연장선 상 임의의 한 개의 점이다.

오목부(100)가 볼록부(200)로 변하는 지점인 변곡점(BP)은 L₂ 단위벡터(L₂)의 0.51 내지 0.55인 점에 위치할 수 있다. L₂ 단위벡터(L₂)는 볼록부(200)가 볼록해지는 지점(SP)로부터 오목부(100)가 끝나는 지점(EP)까지의 수평거리(L₂)로 이루어지고, 크기가 1인 단위벡터이다. 즉, L₂ 단위벡터(L₂)의 방향은, L₁ 단위벡터(L₁)와 동일하게 타이어가 접지되는 지면과 평행한 방향이고, L₂ 단위벡터(L₂)의 시점은 볼록부(200)가 볼록해지는 지점(SP)으로부터 L₂ 단위벡터(L₂)의 방향과 수직인 방향으로 그은 연장선 상 임의의 한 개의 점이며, 종점은 오목부(100)가 끝나는 지점(EP)으로부터 L₂ 단위벡터(L₂)의 방향과 수직인 방향으로 그은 연장선 상 임의의 한 개의 점이다.

본 발명에 따라 공기입 타이어의 오목부(100)와 볼록부(200)의 형상을 결정하는 파라미터의 실시예와 이에 따른 비교예를 하기 표 1에 나타내었다.

파라미터	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3
H₁(㎜)	0.310	0.265	0.280	0.295	-	0.250	0.350
H₂(㎜)	0.320	0.328	0.335	0.343	-	0.250	0.350
SP(%)	23.30	23.48	23.65	23.83	-	19.00	24.00
EP(%)	73.40	73.80	74.20	74.60	-	69.00	69.00
BP(%)	51.80	52.60	53.40	54.20	-	45.00	45.00

상기 표 1에서 비교예 1은 트레드(10) 및 숄더부(S)가 볼록하거나 평평한 형상으로만 이루어지고, 오목부(100)가 구비되지 않은 종래 공기입 타이어이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 크기가 1인 L₁ 단위벡터(L₁)를 기준으로 할 때 상기 표 1에 나타난 SP(%), EP(%)의 해당 백분율에 따른 지점에 볼록부(200)의 SP와 오목부(100)의 EP가 위치된다. 또한, 크기가 1인 L₂ 단위벡터(L₂)를 기준으로 할 때 상기 표 1에 나타난 BP(%)의 해당 백분율에 따른 지점에 오목부(100)가 볼록부(200)로 변하는 지점에 변곡점 BP가 위치된다. 상기 표 1에서 비교예 1 내지 3에 따른 공기입 타이어는 오목부(100)와 볼록부(200) 형상을 결정하는 파라미터들을 제외하고는 실시예의 공기입 타이어와 동일한 재료에 의해 동일한 제조과정을 거쳐 제조되었다.

상기 표 1에 나타난 실시예와 비교예의 공기입 타이어의 255/55R18 규격에 대하여, 성능을 평가할 수 있도록 모델링하고 주행 시뮬레이션을 수행한 결과, 타이어의 성능치를 하기 표 2에 나타내었다.

성능	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3
코너링강성 (N/deg)	2048.164	2043.869	2041.869	2039.226	1947.641	2042.832	2056.876
회전저항계수	6.861	6.845	6.839	6.829	6.871	6.907	6.916

코너링 강성(Cornering Stiffness)은 타이어의 조종성능을 평가할 수 있는 지표이고, 회전저항계수(RRc ; Rolling Resistance Coefficient)는 타이어에 걸리는 하중에 대한 회전저항의 비율로서 타이어의 회전저항을 평가할 수 있는 지표이다. 본 발명에 따른 파라미터를 가지는 타이어들인 실시예 1 내지 4는 종래 공기입 타이어인 비교예 1보다 코너링 강성이 월등히 향상되었으며, 동시에 회전저항성능이 거의 손실되지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 4의 공기입 타이어는 본 발명에 따른 수치범위 내 파라미터에 의해 결정되는 오목부(100)를 구비함으로서 비교예 1 에 비하여 회전저항계수가 낮아지거나 유지되면서, 코너링 강성 수준은 4.70% 내지 5.16% 증가되었다. 또한, 오목부(100) 및 볼록부(200) 형상을 결정하는 파라미터가 본 발명에 따른 수치범위를 벗어나는 비교예 2 및 3의 경우, 회전저항계수가 현저하게 증가한 바, 타이어의 성능이 저하될 것임을 쉽게 예측할 수 있다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는 숄더부(S)의 외곽 형상을 오목한 곡면으로 형성함으로서 타이어 자체의 하중을 증가시키지 않으면서, 코너링 시 차체가 기울어지거나 주행방향이 바뀔 때 하중에 따른 접촉 면적 및 접지력을 증가시켜 코너링 강성을 향상시킨다. 이에 따라, 타이어의 회전저항의 손실을 방지하고, 타이어의 연비를 기존과 동등 수준으로 유지하면서 주행 중 조종 성능을 향상시켜 주행안정성을 개선하는 효과를 가진다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있으므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

10 : 트레드
20 : 사이드월
30 : 비드
40 : 그루브
100 : 오목부
200 : 볼록부

Claims

트레드의 양측 숄더부에 타이어의 원주방향을 따라 오목부가 형성되되 상기 오목부와 인접하게 볼록부가 형성되고, 상기 오목부는 타이어의 중심측에 배치되되 상기 볼록부는 타이어의 외곽측에 배치되며,
상기 트레드의 폭 끝점(TE)으로부터 상기 오목부가 상기 볼록부로 변하는 변곡점(BP)까지 잇는 직선(SL₂)을 기준으로 상기 볼록부의 수직높이(H₂)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 이고,
상기 트레드의 폭 끝점(TE)으로부터 상기 트레드의 최외곽에 위치한 그루브의 외측 끝단(GE)까지의 수평거리(L₁)로 이루어진 L₁ 단위벡터에 대하여 상기 볼록부가 볼록해지는 지점(SP)은, L₁단위벡터의 0.22 내지 0.24 인 점에 위치하고, 상기 오목부가 끝나는 지점(EP)은, L₁단위벡터의 0.73 내지 0.75인 점에 위치하고,
상기 변곡점(BP)으로부터 상기 트레드의 최외곽에 위치한 그루브의 외측 끝단(GE)까지 잇는 직선(SL₁)을 기준으로,
상기 오목부의 수직깊이(H₁)는 0.25㎜ 내지 0.35㎜ 인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
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제 1항에 있어서,
상기 볼록부가 볼록해지는 지점(SP)로부터 상기 오목부가 끝나는 지점(EP)까지의 수평거리(L₂)로 이루어진 L₂단위벡터에 대하여,
상기 변곡점(BP)은, L₂단위벡터의 0.51 내지 0.55인 점에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.