KR101676449B1 - 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어는 트레드(Tread), 벨트(Belt)를 포함하는 저중량 타이어에 있어서, 상기 트레드는 상부트레드와 하부트레드로 구비되며, 상기 하부트레드 고무의 두께 게이지가 전체 트레드에 대하여 20 내지 40 %를 구비하고,상기 벨트의 내입 각도는 30 내지 45°를 구비하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 타이어 트레드에 필수적으로 사용되는 트레드의 프로파일(Profile) 및 벨트의 각도, 트레드 반경(Tread Radius)의 형상을 변경시켜 중량 감소 및 트레드의 강성을 확보하고, 균일한 접지압 성능을 구현하여 내마모성을 확보할 수 있다.

Description

타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어{Low weight tyre having excellent properties}

본 발명은 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 트레드에 필수적으로 사용되는 트레드의 프로파일(Profile) 및 벨트의 각도, 트레드 반경(Tread Radius)의 형상을 변경시켜 중량 감소 및 트레드의 강성을 확보하고, 균일한 접지압 성능을 구현하여 내마모성을 확보한 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 래디어 타이어(Radial Tire)의 트레드(Tread) 구조는 트레드(Tread), 캡플라이(Capply), 벨트(Belt) 등의 구성요소를 포함하게 된다.

종래기술에는 래디얼 타이어의 구름저항, 승차감, 조정안정성 등의 성능을 향상시키는 방법으로는 각 구성요소의 트레드, 언더트레드, 고무조성물(Compound), 벨트, 캡플라이의 강도 같은 물성을 강하게 변화시키는 방법을 사용하고 있었다.

또한, 트레드표면의 그루브와 숄더부와의 두께비를 정하여 타이어의 내구성능을 개선하는 기술도 공개된 바있는데, 예를 들어, 대한민국공개특허공보 제2011-73830호 '트레드를 개량한 자동차용 타이어'를 보면, 그루브의 바닥을 잇는 덱라인(5)으로부터, 두 번째 그루브의 깊이(가)와, 트레드 중앙으로부터 트레드 1/2폭의 75% 거리에 해당하는 점에 있어서의 트레드 표면까지의 두께(나) 및 위 (나)점부터 10mm 바깥쪽 점에 있어서의 트레드 표면까지의 두께(다)의 비를 1:0.89~0.93:0.91~0.79~0.83로 형성시켜서 되는 외측 프로파일(6)을 가지는 타이어를 개시하면서, 트레드(1)와 트레드(1) 양측의 사이드 월(2) 및 사이드 월(2) 양 단의 비드부(3)로 구성되고, 트레드(1)에 그루브(4)가 형성되는 자동차용 타이어에 있어서, 본 발명은, 그루브(41, 42)들의 바닥을 잇는 덱라인(5)으로부터 두 번째 그루브(42)의 깊이(가)와, 그루브(41, 42)들의 바닥을 잇는 덱라인(5)으로부터 트레드(1) 중앙으로부터 트레드 1/2폭의 75% 거리에 해당하는 지점에 있어서의 트레드 표면까지의 두께(나) 및 그루브(41, 42)들의 바닥을 잇는 덱라인(5)으로부터 위 (나)점부터 10mm 바깥쪽 지점에 있어서의 트레드 표면까지의 두께(다)의 비를 1:0.89~0.93:0.91~0.79~0.83로 형성시켜서 되는 외측 프로파일(6)을 가지는 것을 설명하고 있는데, 이에 의하여 벨트부의 버클링(Buckling) 현상을 감소시킬 수 있는 타이어를 개시하여, 내구성능의 개선을 위해 그루브로 인하여 덱라인 외측의 트레드 두께가 지나치게 얇아지는 문제를 해소시키고 있다(도 6 참조).

그러나 이렇듯이 강도만 크게 할 경우 중량의 증가 및 구름저항, 승차감이 떨어지는 문제가 있으며, 특히, 벨트 및 캡플라이의 강도를 강하게 하기 위해선 강도가 강한 코드 재질을 사용하여야 하는데 이는 최근 이슈가 되고 있는 저중량 타이어 개발에 적합하지 않고, 자동차 연비에 악영향을 끼치게 되는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 타이어 트레드에 필수적으로 사용되는 트레드의 프로파일(Profile) 및 벨트의 각도, 트레드 반경(Tread Radius)의 형상을 변경시켜 중량 감소 및 트레드의 강성을 확보하고, 균일한 접지압 성능을 구현하여 내마모성을 확보하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 트레드(Tread), 벨트(Belt)를 포함하는 저중량 타이어에 있어서, 상기 트레드는 상부트레드와 하부트레드로 구비되며, 상기 하부트레드 고무의 두께 게이지가 전체 트레드에 대하여 20 내지 40 %를 구비하고,상기 벨트의 내입 각도는 30 내지 45°를 구비하며, 상기 트레드는 트레드의 중심부(RC)에서 패턴부(Rib)의 곡률반경(Center Rib Radius)이 숄더부에서 트레드의 중심부에 이르는 곡률반경(S/H Radius)에 대하여 50 내지 90 비율을 갖고, 상기 트레드 중심부에서의 두께 게이지와 트레드 중심부에서 숄더부에 이르는 트레드 폭의 75% 지점에서의 두께 두께 게이지가 1:0.88~1:0.92의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어를 제공한다.

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본 발명에 따르면, 타이어 트레드에 필수적으로 사용되는 트레드의 프로파일(Profile) 및 벨트의 각도, 트레드 반경(Tread Radius)의 형상을 변경시켜 중량 감소 및 트레드의 강성을 확보하고, 균일한 접지압 성능을 구현하여 내마모성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 타이어 트레드 중심부(RC)에서의 패턴부(Rib)의 곡률반경(Center Rib Radius)과 트레드의 중심부에 이르는 숄더부의 곡률반경(S/H Radius) 측정지점을 타이어의 우측상반단면 그림으로 나타낸 그림이며,
도 2는 본 발명에 따르는 실시예의 저중량타이어의 풋프린트 형상을 나타낸 그림이고,
도 3은 비교예에 의한 종래 저중량타이어의 풋프린트 형상을 나타낸 그림이며,
도 4는 본 발명에 따르는 저중량타이어에 가해지는 압력을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그림이고,
도 5는 비교예에 의한 종래의 저중량타이어에 가해지는 압력을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그림이며,
도 6은 종래 타이어의 우측상반면도를 나타낸 그림이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 타이어 트레드 중심부(RC)에서의 패턴부(Rib)의 곡률반경(Center Rib Radius)과 트레드의 중심부에 이르는 숄더부의 곡률반경(S/H Radius) 측정지점을 타이어의 우측상반단면 그림으로 나타낸 그림이며, 도 2는 본 발명에 따르는 실시예의 저중량타이어의 풋프린트 형상을 나타낸 그림이고, 도 3은 비교예에 의한 종래 저중량타이어의 풋프린트 형상을 나타낸 그림이며, 도 4는 본 발명에 따르는 저중량타이어에 가해지는 압력을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그림이고, 도 5는 비교예에 의한 종래의 저중량타이어에 가해지는 압력을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그림인데, 이를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따르는 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량타이어는 트레드(Tread), 벨트(Belt)를 포함하는 저중량 타이어에 있어서, 상기 트레드는 상부트레드와 하부트레드로 구비되며, 상기 하부트레드 고무의 두께 게이지가 전체 트레드에 대하여 20 내지 40 %를 구비하고,상기 벨트의 내입 각도는 30 내지 45°를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부트레드는 전체 트레드에 비하여 20 내지 40% 두께 게이지를 구비하게 되는데, 하부트레드의 두께 게이지가 20% 미만의 비율이면 트레드 전체의 강성에 악영향을 끼칠 수 있으며, 반대로 40%를 초과하는 비율이면, 사용시 타이어가 받는 수직 및 수평 저항력에 의하여 상부트레드와의 세퍼레이션 분리가 발생할 수 있다.

또한, 상기 트레드의 하부에 구비되는 벨트의 내입각도는 30 내지 45°를 채용하는데, 이러한 벨트는 트레드와 카카스플라이에 삽입되는 코드층으로 통상적인 재질이나 꼬임수를 가진 코드를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 코드층의 내입각도 타이어의 회전방향에 대하여 매립되는 코드들이 이루는 각도가 30~45°인 특징으로 가지는 것으로, 이 범위를 벗어나면, 타이어의 풋프린트(Footprint) 형상에 변형이 발생되고 구름저항 물성이 하락될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르는 트레드는 트레드의 중심부(RC)에서 패턴부(Rib)의 곡률반경(Center Rib Radius)이 숄더부에서 트레드의 중심부에 이르는 곡률반경(S/H Radius)에 대하여 50 내지 90 비율을 가질 수 있는데, 이는 기준 곡률반경 100에 대하여 중심부의 곡률반경이 50~90 이라는 의미로서, 트레드의 중심부가 트레드의 다른 부분 즉, 중심부에서 타이어 폭방향으로 연장된 부분이 중심부를 향해 이루는 곡률반경보다 더 볼록한 형상을 의미하는데, 이에 의하여 타이어의 풋프린트 형상이 안정적이고 구름저항 성능 역시 향상될 수 있다.

또한, 상기 트레드 중심부에서 볼록한 형상으로 구비되어, 트레드 중심부에서의 두께 게이지와 트레드 중심부에서 숄더부에 이르는 트레드 폭의 75% 지점에서의 두께 게이지가 1:0.88~1:0.92의 비율을 가지는 것이 바람직하며, 이 경우에 구름저항 특성이 향상될 수 있다.

실시예

트레드를 상부트레드로 SBR계고무를 하부트레드를 NR계고무를 사용하여 하부트레드의 두께 게이지를 전체 트레드의 25% 비율로 설정하고, 내입되는 벨트의 각도를 35°로 설정된 벨트 코드층을 사용하고, 트레드의 중심부에서의 곡률반경이 숄더부에서 트레드의 중심부에 이르는 곡률반경에 대하여 80 비율이 되도록 트레드 중심부를 볼록하게 형성하고, 트레드 중심부에서의 두께 게이지와 트레드 중심부에서 숄더부에 이르는 트레드 폭의 75% 지점에서의 두께 게이지가 1:0.9의 비율이 되는 저하중용타이어를 제조하였다.

비교예

트레드를 상부트레드로 SBR계고무를 하부트레드를 NR계고무를 사용하여 하부트레드의 두께 게이지를 전체 트레드의 10% 비율로 설정하고, 내입되는 벨트의 각도를 24°로 설정된 벨트 코드층을 사용하고 트레드의 중심부에서의 곡률반경이 숄더부에서 트레드의 중심부에 이르는 곡률반경에 대하여 200 비율이 되도록 트레드 중심부를 평탄하게 형성하고, 트레드 중심부에서의 두께 게이지와 트레드 중심부에서 숄더부에 이르는 트레드 폭의 75% 지점에서의 두께 게이지가 1:0.95의 비율이 되는 저하중용타이어를 제조하였다.

실험예

실시예와 비교예에 의한 타이어에 대하여 내구력, RRC, 내마모성을 평가하기 위하여 표1, 표2에 나타낸 방법으로 평가하여 그 결과를 도 1~4, 표 1, 2에 나타내었다.

구분	비교예	실시예
중량	6.70	6.70
Deflect(mm)	30.09	31.71
VSR(kg/mm)	16.62	16.58
ECE-R30	Pass	Pass
DOT 139 High0speed	Pass	Pass
DOT 139 Endurance	Pass	Pass
RR(ISO 28580)	6.25(A)	5.54(A)
Wet Grip(EU)	1.46(B)	1.49(B)

(*Deflect, VSR: Spring rate)

구분	비교예	실시예
Center(psi)	30.79	38.88
shoulder(psi)	46.66	40.99
Ratio(SH/CT)	1.52	1.05

(*Center, Shoulder, Ratio :타이어 풋프린트 압력)

도 1~4, 표 1,2를 참조하면, 본 발명에 따르는 저하중용 타이어의 특성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 트레드(Tread), 벨트(Belt)를 포함하는 저중량 타이어에 있어서, 상기 트레드는 상부트레드와 하부트레드로 구비되며, 상기 하부트레드 고무의 두께 게이지가 전체 트레드에 대하여 20 내지 40 %를 구비하고,상기 벨트의 내입 각도는 30 내지 45°를 구비하고,
   상기 트레드는 트레드의 중심부(RC)에서 패턴부(Rib)의 곡률반경(Center Rib Radius)이 숄더부에서 트레드의 중심부에 이르는 곡률반경(S/H Radius)에 대하여 50 내지 90 비율을 갖고,
   상기 트레드 중심부에서의 두께 게이지와 트레드 중심부에서 숄더부에 이르는 트레드 폭의 75% 지점에서의 두께 게이지가 1:0.88~1:0.92의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어트레드 개선을 통해 성능이 개선된 저중량용 타이어.

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