KR101769688B1 - 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어는 타이어 트레드에 구비되는 복수개의 트레드블럭을 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭은 차량 진행방향에 대하여 주행 도로면과 맞닿기 시작하는 상부면의 일단부가 라운딩된 라운딩부를 구비하고, 상기 라운딩부에서 연장되어 형성된 후면벽부는 라운딩부보다 높게 형성되는 것일 수 있는데, 이에 의하여, 트레드 블록에 발생할 수 있는 이상 마모 방지하고 응력 집중을 최소화하는 동시에 제동력의 손실을 감소시킬 수 있다.

Description

트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어{Heavy duty pneumatic tire with improved tread block}

본 발명은 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트레드 블록을 개량하여 트레드 블록에 발생할 수 있는 이상 마모 방지하고 응력 집중을 최소화하는 동시에 제동력의 손실을 감소시키는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어 트레드는 노면과 접촉하는 고무 층으로, 내마모성과 외부 충격에 충분히 견딜 수 있으면서 발열이 적어야 하며, 이러한 트레드의 블럭 패턴은 주행 중 노면에서 조종 안정성의 향상과 브레이킹 능력을 결정하는 역할을 한다.

트럭 혹은 버스용으로 사용되는 중과하중용 타이어 중 후륜에 사용하는 타이어는 트레드부 형태가 블록(Block) 형태를 많이 사용하는데, 이는 블록 패턴 타이어가 구동력 및 제동력 등 우수하기 때문이다.

블록 패턴 타이어의 경우 구동력과 제동력이 우수하고 주행시 안정성이 좋으나 주행시 지면과의 상대적인 마찰력과 하중에 의한 변형 때문에 블록에 응력 분포가 균등하지 않게 되어 이상 마모가 발생할 수 있는데, 즉, 블록의 선단이 지면과 먼저 닿을 때 주행방향으로 블록의 상대적으로 뒤쪽 단부는 지면과 닿지 않게 되고 이러한 현상이 크고 반복적으로 되면 힐앤토(Heel and Toe) 마모 혹은 단차 마모라는 현상이 발생하고, 또한 트레드 블록에 가해지는 응력이 균일하게 분포되지 않을 때 블록의 측면에서 변형이 생겨 다른 이상마모도 발생할 수 있다.

통상적으로 수직하중을 받는 트레드 블럭은 브레이크 제동시 수직방향의 압축변형과 함께 폭 방향으로 볼록해지는 변형(이를 Bulge 현상이라 함)이 발생한다.

또한, 수직하중과 전단하중을 받는 트레드 블럭은 전단변형에 의해 리딩엣지(Leading edge)가 말려드는 일명 롤오버(Roll-over) 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 브레이크 제동중 블럭의 접지면적이 감소하게 되어, 제동거리를 길어지게 하는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 종래에도 대한민국공개특허공보 제2012-0053785호에 기재된 트레드 블럭에서는 블럭의 상단면이 차량 장착시 타이어의 인사이드를 기준으로 아웃사이드 쪽으로 일정한 경사각을 갖도록 되어 있는바, 이러한 종래 트레드 블럭은 노면과의 선회 운동시 노면의 그립력을 증대시키어 조종 안정성을 개선시키는 기능을 갖추고 있으나, 타이어의 브레이크 제동시 블럭의 마모에는 별다른 효과를 갖추지 않고 있었다.

아울러, 대한민국 공개특허공보 제2014-0080153호에서는, 타이어의 트레드 블럭(Tread block) 구조를 개시하고 있는데, 도 6, 7을 참고하여 보면, 노면과 접촉하는 트레드(3)의 종홈(5a)과 횡홈(5b)을 기준으로 구획되어 규칙적인 패턴을 갖도록 돌출 배치되는 트레드 블럭구조에 있어서, 상기 각각의 블럭(4)은 노면과 접지하는 블럭(4)의 높이(X) 기준으로 트레일링부(4b)가 리딩부(4a)보다 더 높은 두께로 형성하여, 특히 제동시 노면과 접지면적을 증대시키어 제동거리 감소와 이상마모를 개선하고 있으나, 여전히 이상마모가 발생될 수 있고, 응력이 집중되는 문제를 가지고 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 트레드 블록을 개량하여 트레드 블록에 발생할 수 있는 이상 마모 방지하고 응력 집중을 최소화하는 동시에 제동력의 손실을 감소시키는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 타이어 트레드에 구비되는 복수개의 트레드블럭을 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭은 차량 진행방향에 대하여 주행 도로면과 맞닿기 시작하는 상부면부의 일단부가 라운딩된 라운딩부를 구비하고, 상기 라운딩부에서 연장되어 형성된 후면벽부는 라운딩부보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하부면부의 폭은 상부면부의 폭보다 넓은 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 후면벽부는 차량 주행시 눌려 형성된 그 높이가 인접한 트레드블럭의 라운딩부 높이 내에 위치하는 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 중과하중용 공기입 타이어에 의하면, 트레드 블록을 개량하여 트레드 블록에 발생할 수 있는 이상 마모 방지하고 응력 집중을 최소화하는 동시에 제동력의 손실을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트레드블럭을 구비한 타이어의 차량 주행에 따르는 회전방향을 보여주는 측면 그림이며,
도 2는 도 1의 Ⅱ로 표기된 트레드블럭을 확대하여 사시적으로 나타낸 그림이고,
도 3은 도 2에 의한 트레드블럭의 측면을 자세히 보여주는 그림이며,
도 4는 도 2에 의한 트레드블럭의 정면벽부를 바라보는 방향으로 나타낸 그림이고,
도 5는 본 발명에 따른 인접한 트레드블럭들을 측면에서 보여주는 그림이며,
도 6은 종래 타이어를 사시적으로 촬영한 사진이고,
도 7은 종래 트레드블럭을 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.

다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.

또한, 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 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 트레드블럭을 구비한 타이어의 차량 주행에 따르는 회전방향을 보여주는 측면 그림이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ로 표기된 트레드블럭을 확대하여 사시적으로 나타낸 그림이고, 도 3은 도 2에 의한 트레드블럭의 측면을 자세히 보여주는 그림이며, 도 4는 도 2에 의한 트레드블럭의 정면벽부를 바라보는 방향으로 나타낸 그림이고, 도 5는 본 발명에 따른 인접한 트레드블럭들을 측면에서 보여주는 그림인데 이를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따르는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어(T)는 타이어 트레드(Tt)에 구비되는 복수개의 트레드블럭을 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭(100)은 차량 진행방향에 대하여 주행 도로면과 맞닿기 시작하는 상부면부(110)의 일단부가 라운딩된 라운딩부(R)를 구비하고, 상기 라운딩부(R)에서 연장되어 형성된 타단부인 후면벽부(120)는 라운딩부보다 높게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 트레드블럭(100)을 구비한 타이어(T)는 차량 주행방향에 대하여 차량에 장착되는 방향이 정해진 소위 '로테이션(rotation)" 타입의 타이어로서, 상기 트레드블럭(100)은 주행방향을 바라보는 정면벽부(140)와 이와 이격되어 대향되는 후면벽부(120), 그리고 측면벽에 해당하는 양 측면벽부(150, 150')를 포함하며, 그 하부면으로 트레드(Tt)에 대면하여 배치되는 하부면부(130)을 구비하는 형상으로 전체적으로 대략 육면체 형상을 이루고 있다.

상기 트레드블럭(100)은 차량진행방향(VD)에 따라 주행 도로면(Ro)과 맞닿기 시작하는 상부면부(110)의 일단부 라운딩(rounding)처리된 라운딩부(R)을 구비하여 정면벽부(140)와 연장되며, 이에 의하여 타이어(T)가 주행시 선단 모서리가 지면과의 마찰력과 하중에 의해 응력 집중되어 변형되거나 도로면에 직접적으로 미접촉되는 부분이 생기는 것을 방지하게 된다.

여기서 상기 라운딩부(R)는 소위 타이어의 리딩(leading) 영역을 의미하는 것으로, 그 라운딩값은 3mm 내지 5mm 범위를 가질 수 있는데, 만일 3mm 미만이면, 도로에 미접촉되는 부분이 발생할 수 있고, 반대로 5mm를 초과하면, 도로면과의 접지면적 감소하여 제동력에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 상기 트레드부의 일 지지부인 상기 후면벽부(120)는 라운딩부에서 상부면부로 연장되어 타단부에 구비되는 것으로 타이어 회전시에 트레일링(trailing) 영역에 해당되며, 라운딩부(R)가 위치한 정면벽부(140)의 높이보다 높게 형성되는 높은 높이(H)로 형성되며, 접지력과 제동력을 확보하기 위하여 라운딩부(R)가 형성된 정면벽부(140)와 상부면부(110)가 가상으로 평면적으로 연장되는 만나는 가상적인 모서리를 Vr로 정하는 경우에 상부면부와 하부면부(130)이 이루는 각도(θr)를 3°이하로 유지하는 것이 바람직한데, 만일 이를 초과하는 경우에는 접지면이 감소되어 제동력과 응력분포에 영향을 주어 악영향을 미칠 수 있으며, 하한치의 경우에 1°미만에서는 영향이 거의 없을 수 있으므로 가상적인 모서리의 θr는 1°이상의 하한치를 가질 수 있다.

또한, 상기 하부면부(130)의 폭(Wd)은 상부면부(110)의 폭(Wu)보다 넓은 것이 바람직한데, 이러한 폭(Wu, Wd)은 주행방향에 대하여 대략 직교되는 방향으로의 해당 거리를 의미하는 것으로, 차량 주행시 타이어가 응력을 받아 블럭 자체가 변형되는 것을 방지할 수 있도록, 하부면부로 응력을 더 분산시키게 된다.

이때, 상기 상부면의 모서리에서 차량 휠 중심방향(C)과 측면벽부(150, 150')가 이루는 사이각(θu)을 5°이하로 설정하여 접지면적을 확보할 수 있는데, 만일 이를 초과하면, 접지면적이 감소되어 제동력에 손실이 발생될 수 있으며, 하한치의 경우에 1°미만에서는 영향이 거의 없을 수 있으므로 θu는 1°이상의 하한치를 가질 수 있다.

이렇게 측면벽부(150, 150')의 사이각(θu)이 가지는 특징을 반영하여, 상기 정면벽부(140)가 차량 휠의 중심방향(C)와 이루는 각도(θs)도 동일하게 1° 내지 5°를 구비할 수 있다.

그런데, 상기 후면벽부(120)의 경우는 그 형성된 방향을 정면벽부와 평행하게 하면, 정면벽부에 응력이 발생하면 후면벽부가 응력을 분산시키지 못하여 응력 집중이 발생하게 되어 블럭 자체의 변형이 발생할 수 있고, 반대로 정면벽부와 반대방향(즉, -θs)를 이루도록 형성된는 경우에는 도로면과의 접지면적이 감소하여 제동력에 악영향을 미칠수 있으므로, 후면벽부는 차량 휠의 중심방향(C)을 따라 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 후면벽부(120)는 차량 주행시 눌려 형성된 그 높이(D)가 바로 인접한 트레드블럭의 라운딩부(R) 높이 내에 위치하는 것이 바람직한데, 상기 트레드블럭은 고무재질로 고무의 종류, 첨가물의 종류나 보강재의 종류에 따라 탄성력이 다양해지고, 장착되어 사용되는 차량의 하중에 따라 탄성력에 의해 눌린 변위(d)가 발생하게 되는데, 접지면적을 확보하는 동시에 응력을 분산시키기 위하여 후면벽부의 눌린 높이(D)는 라운딩부 높이 내에 있는 것이고, 상기 라운딩부(R)의 높이는 라운딩이 시작하는 지점(Rs)과 라운딩이 종료되어 상부면부(110)와 연장되는 지점(Re) 각각이 하부면부(130)까지 차량 휠의 중심방향(C)을 따라 이르는 거리(D_Rs, D_Re)를 의미하는 것으로, 후면벽부의 눌린 높이(D)는 D_Rs 내지 D_Re인 것이 바람직하다.

트레드블럭 100, 상부면부 110,
후면벽부 120, 하부면부 130,
정면벽부 140, 측면벽부 150, 150',
차량진행방향 VD, 주행 도로면 Ro,
후면벽부 높이 H, 공기입 타이어 T,
트레드 Tt, 라운딩부 R,
가상적인 모서리 Vr, 상부면부와 하부면부 사이각 θr,
상부면부의 폭 Wu, 하부면부의 폭 Wd,
차량 휠 중심방향 C, 측면벽부 사잇각 θu,
후면벽부의 눌린 높이 D, 후면벽부의 눌린 변위 변위 d,
라운딩부 시작지점 Rs, 라운딩부 종료지점 Re,
라운딩부의 Rs에서 하부면부까지 거리 D_Rs,
라운딩부의 Re에서 하부면부까지 거리 D_Re,
정면벽부와 차량 휠 중심방향과 이루는 각도 θs

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 타이어 트레드에 구비되는 복수개의 트레드블럭을 포함하는 타이어에 있어서,
   상기 트레드블럭은 차량 진행방향을 바라보는 정면벽부와 이와 이격되어 대향되는 후면벽부, 그리고 측면벽에 해당하는 양 측면벽부를 포함하며, 그 하부면으로 트레드에 대면하여 배치되는 하부면부를 구비하며, 상기 트레드블럭은 차량 진행방향에 대하여 주행 도로면과 맞닿기 시작하는 상부면의 일단부가 라운딩된 라운딩부를 구비하고, 상기 라운딩부에서 연장되어 형성된 후면벽부는 라운딩부보다 높게 형성되고,
   상기 하부면부의 폭은 상부면부의 폭보다 넓으며,
   상기 후면벽부는 차량 주행시 눌려 형성된 그 높이가 인접한 트레드블럭의 라운딩부 높이 내에 위치하고, 상기 후면벽부는 차량 휠의 중심방향을 따라 형성되고,
   상기 라운딩부가 형성된 정면벽부와 상부면부가 가상으로 평면적으로 연장되어 만나는 가상적인 모서리에 대하여 상부면부와 하부면부가 이루는 각도는 1 ~ 3°이며,
   상기 상부면의 모서리에서 차량 휠 중심방향과 측면벽부가 이루는 사이각은 1 ~ 5°인 것을 특징으로 하는 트레드블럭을 개량한 중과하중용 공기입 타이어.

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