KR101855596B1 - 향상된 배수성능을 구비한 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 향상된 배수성능을 구비한 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 향상된 배수성능을 구비한 타이어는 타이어 트레드의 진행방향을 따라 트레일영역과 테일영역이 구별되고, 트레드의 진행방향을 따라 배열된 트레드블럭들 사이로 형성된 그루브의 바닥면에, 트레일영역에서 테일영역으로 연장된 주돌기부와, 주돌기부와 평행하게 배열된 보조돌기부에 의하여 와류를 형성하는 단위와류부가 종방향으로 연속하여 배열된 와류부를 포함하는데,이에 의할 때, 젖은 노면을 주행할 때 그루브 표면에서의 층류를 와류로 바꾸어 주어 타이어의 배수성을 높임으로써, 트레드 패턴의 수압이 걸린 물이 그루브를 통해 원활하게 배출할 수 있고, 빗길에서 직선도로의 직진주행과 곡선도로의 코너링 주행시 안전사고를 방지할 수 있다.

Description

향상된 배수성능을 구비한 타이어{Tyre with improved drainage}

본 발명은 향상된 배수성능을 구비한 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 젖은 노면을 주행할 때 그루브 표면에서의 층류를 와류로 바꾸어 주어 타이어의 배수성을 높임으로써, 트레드 패턴의 수압이 걸린 물이 그루브를 통해 원활하게 배출할 수 있고, 빗길에서 직선도로의 직진주행과 곡선도로의 코너링 주행시 안전사고를 방지할 수 있는 향상된 배수성능을 구비한 타이어에 관한 것이다.

종래의 타이어는 일반적으로 마른 노면에서의 주행 성능에 초점을 맞추어 개발되어 왔으며, 따라서 젖은 노면에서는 저속으로 운행되어야만 하였다. 그러나, 차량 및 튜닝(Tuning) 기술의 발전으로 젖은 노면에서도 고속 주행이 이루어지고 있어, 타이어에 있어서 젖은 노면에서의 주행 성능을 향상시킬 필요가 커지게 되었다.

일반적으로, 타이어 트레드 패턴에 의해 형성된 그루브는 종그루브와 횡그루브로 나누어 지는데, 종그루부는 주행시의 배수성능에 지배적이며, 횡그루브는 종그루브의 배수성능을 보조하는 한편 횡방향의 배수성에 지배적이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 타이어의 트레드(Tread, 10)에는, 드라이 그립(Dry Grip) 성능, 웨트 그립(Wet Grip) 성능, 소음특성 등을 향상시키고, 또 타이어의 조종안정성을 향상시키기 위하여, 원주방향 그루브(12) 및 폭방향 그루브(14)들에 의하여 소정 배열로 패턴 블록(Pattern Block, 16)들이 형성되어 있다.

특히, 원주방향 그루브(12)는, 젖은 노면을 주행할 때 타이어의 배수성을 향상시킴으로써, 하이드로 플래닝 현상을 방지하는 데 결정적인 역할을 하게 된다.

그런데, 종래 타이어에 있어서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 원주방향 그루브(12)가 사다리꼴 단면 구조 또는 반타원형 단면 구조로 매끈하게 요입형성되어 있기 때문에, 타이어가 회전하면서 원주방향 그루브(12) 안에 모이는 물을 타이어의 테일영역에서 제대로 배수하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서, 타이어가 수막위에 떠서 미끄러지는 하이드로 플래닝 현상이 급격하게 발생하여, 미끄럼 사고를 유발하는 문제점이 있다.

KR 10-2005-0119575 A KR 10-2005-0090248 A KR 10-0792980 B1

본 발명은 젖은 노면을 주행할 때 그루브 표면에서의 층류를 와류로 바꾸어 주어 타이어의 배수성을 높임으로써, 트레드 패턴의 수압이 걸린 물이 그루브를 통해 원활하게 배출할 수 있고, 빗길에서 직선도로의 직진주행과 곡선도로의 코너링 주행시 안전사고를 방지할 수 있는 향상된 배수성능을 구비한 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 타이어 트레드의 진행방향을 따라 트레일영역과 테일영역이 구별되고, 트레드의 진행방향을 따라 배열된 트레드블럭들 사이로 형성된 그루브의 바닥면에, 트레일영역에서 테일영역으로 연장된 주돌기부와, 주돌기부와 평행하게 배열된 보조돌기부에 의하여 와류를 형성하는 단위와류부가 종방향으로 연속하여 배열된 와류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 배수성능을 구비한 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 주돌기부의 첨두는 보조돌기부의 첨두보다 트레일영역으로 더 연장된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 주돌기부와 보조돌기부와의 사이에는 음각형상의 흐름부가 구비되고, 상기 흐름부의 트레일영역의 진행방향을 따른 단면의 곡률이 테일영역보다 작은 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 와류부는 횡방향으로 배열되는 제2와류부를 포함하며, 상기 제2와류부의 제2단위와류부는 단위와류부와 엇갈리게 구비되는 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 향상된 배수성능을 구비한 타이어에 의하면, 젖은 노면을 주행할 때 그루브 표면에서의 층류를 와류로 바꾸어 주어 타이어의 배수성을 높임으로써, 트레드 패턴의 수압이 걸린 물이 그루브를 통해 배출할 수 있고, 빗길에서 직선도로의 직진주행과 곡선도로의 코너링 주행시 안전사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 트레드 일부를 평면적으로 보여주는 그림이고,
도 2는 본 발명의 단위와류부를 상세하게 평면적으로 나타낸 그림이며,
도 3은 도 2의 주돌기부, 보조돌기부, 제2보조돌기부의 수치관계를 보여주는 그림이고,
도 4는 도 2의 Z-Z'절취선을 따라 절취하여 보여주는 단면도이며,
도 5는 도 3의 X-X'절취선을 따라 절취하여 보여주는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 와류부와 제2와류부가 연속하여 그루브 바닥에 배열된 형상을 보여주는 도면이며,
도 7은 종래 타이어의 트레드를 보여주는 도면이고,
도 8은 도 7의 트레드블럭과 그루브를 확대하여 나타낸 도면이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 한다.

또한, 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 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 발명에 따르는 타이어의 트레드 일부를 평면적으로 보여주는 그림이고, 도 2는 본 발명의 단위와류부를 상세하게 평면적으로 나타낸 그림이며, 도 3은 도 2의 주돌기부, 보조돌기부, 제2보조돌기부의 수치관계를 보여주는 그림이고, 도 4는 도 2의 Z-Z'절취선을 따라 절취하여 보여주는 단면도이며, 도 5는 도 3의 X-X'절취선을 따라 절취하여 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 와류부와 제2와류부가 연속하여 그루브 바닥에 배열된 형상을 보여주는 도면인데, 이를 참고한다.

본 발명에 따르는 타이어(1000)는 타이어 트레드(10)의 진행방향을 따라 트레일영역(Tr, trailing area)과 테일영역(T, tailing area)이 구별되고, 트레드의 진행방향을 따라 배열된 트레드블럭(16)들 사이로 형성된 그루브(12, 14)의 바닥면에, 트레일영역(Tr)에서 테일영역(T)으로 연장된 주돌기부(110)와, 주돌기부와 평행하게 배열된 보조돌기부(120)에 의하여 와류를 형성하는 단위와류부(100)가 종방향으로 연속하여 배열된 와류부(200)를 포함하는 특징이 있다.

여기서, 상기 트레일영역(Tr, trailing area)과 테일영역(T, tailing area)은, 진행하는 차량에 장착된 타이어가 진행방향(R)에 대하여 도로면에 먼저 닿는 부분을 트레일영역(Tr, trailing area)으로, 닿은 이후에 타이어의 회전에 따라 도로면에서 떨어지는 부분을 테일영역(T, tailing area)으로 이해할 수 있다.

또한, 상기 단위와류부(100)는 도로면에 있는 물과 닿을 때 물의 저항을 감소시키기 위한 것으로, 도로면의 타이어 표면 근처에서 발생하는 물의 와류(작은 소용돌이)가 주로 단위와류부의 윗부분에 작용하게 하여 상대적으로 좁은 표면만 표면 저항에 영향을 받도록 하여 물의 저항을 감소시키기게 되는데, 즉 주돌기부(110), 보조돌기부(120)의 트레일영역(Tr)에 상당하는 앞부분인 첨두(112, 122)에 형성된 와류들이 그루브의 표면과 물줄기와의 사이를 이격시킴으로써 마찰이 감소하게 된다.

구체적으로, 이러한 단위와류부(100)는 트레일영역(Tr)에서 테일영역(T)으로 연장된 주돌기부(110)와, 주돌기부와 평행하게 배열된 보조돌기부(120)에 의하여 와류를 형성하는데, 상기 주돌기부의 첨두(112)는 보조돌기부의 첨두(122)보다 트레일영역(Tr)을 향해 더 연장되도록 하여, 와류 형성이 보조돌기부보다 먼저 이루어지도록 하여 마찰력을 더 감소시킬 수 있다.

여기서, 상기 보조돌기부(120)는 주돌기부(110)를 중심으로 대칭되게 배열하여 물의 흐름이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 후술할 제2보조돌기부(130)도 역시 주돌기부를 기준으로 대칭되게 배열될 수 있다.

또한, 상기 주돌기부의 연장된 뒷부분에 해당하는 첨미(114)는 보조돌기부의 첨미(124)보다 테일영역(T)을 향해 더 연장되도록 하여, 보조돌기부보다 와류를 오래 유지할 수 있고 횡방향으로 배열된 제2와류부(400)로 저항이 감소된 물의 흐름을 이어줄 수 있게 된다.

상기 주돌기부, 보조돌기부의 연장된 길이는 각각 Lm, Ls로 정의하면, 0.5㎜ ≤ Lm, Ls ≤ 2㎜이 바람직하며, 보조돌기부(120)와 평행하게 배열된 제2보조돌기부(130)를 더 구비하는 경우에, 제2보조돌기부의 연장된 길이 Ls₂로 하면, 0.5×Lm≤ Ls₂ ≤Lm가 바람직하고, Ls=Lm과 Ls₂의 평균값인 관계가 바람직하고, 또한 주돌기부와 보조돌기부와의 거리(Wms) 또는 주돌기부와 제2보조돌기부와의 거리(Wms₂)는 0.5㎜ ≤ Wms,Wms₂ ≤ 2㎜이 바람직한데, 그 이유는 상기 단위와류부의 형상과 관련이 있다.

이는 Lm=2Wms_2, 0.5mm ≤ Lm(=2 Wms₂)≤ 2mm, Ls₂ ≥ 0.5Lm이라는 관계에서 이유를 찾을 수 있는데, 주돌기부의 길이 Lm과 보조돌기부의 길이 Ls, 제2보조돌기부의 길이 Ls₂를 정의하는 것은 단위와류부가 그루브 바닥면에 몇개 배치되는지에 대한 문제이다.

예컨대, 상기 그루브의 폭을 평균 10mm로 가정하며, 상기 주돌기부의 하한값으로 Lm 0.5mm 일 때, 단위와류부 사이의 거리는 주돌기부 길이의 1/5수준으로 하면, 0.1mm이고, 실질적인 단위와류부의 배치는 단위와류부의 가로길이인 0.5mm와 단위와류부 사이의 거리인 0.1mm의 합인 0.6mm이 될 것이고, 따라서 10/0.6 = 16.66, 즉 그루브 바닥면 한 행(차량 진행방향 R에 대하여 수직인 방향)에 단위와류부 16개 정도 배치될 수 있는데, 만일, 상기 단위와류부의 크기가 더 작아져서 그루브 바닥면 한 행에 16개 이상의 단위와류부가 배치되면 돌기부들이 물흐름을 끈어 발생되는 와류 형성이 미미하여 배수성능은 감소할 수 있다.

한편, 상기 주돌기부의 상한값으로 Lm=2mm 일 때, 단위와류부 사이의 거리는 주돌기부 길이의 1/5수준으로 하면, 0.4mm이고, 실질적인 단위와류부의 배치는 사실상, 한 개의 '단위와류부의 가로길이인 2mm'와 한 개의 '단위와류부 사이의 거리인 0.4mm'의 합인 2.4mm가 되며, 따라서 10/2.4 = 4.16, 즉 그루브 바닥면 한 행에 단위와류부 4개를 배치할 수 있게 되는데, 만일 상기 단위와류부의 크기가 더 커져서 그루브 바닥면 한 행에 4개 이하의 단위와류부가 배치된다면 돌기부들에 의한 와류가 미미해 배수되는 물흐름을 제어가 어려워, 오히려 배수성능이 감소될 수 있다.

또한, Ls₂ > 0.5Lm 일수록 단위와류부들의 앞부분은 무디어진 형상이고, 그 반대의 경우는 뾰족한 형상을 가진 것인데, 물줄기 흐름이 처음 주돌기부를 만나면서 양쪽으로 갈라지고 보조돌기부, 제2보조돌기부로 이어지기 때문에 끝이 무디고 평평하다는 것은 물의 흐름이 느릴 경우에 유리하며, 반대로, 끝이 뾰족하고 날카롭다는 것은 물의 흐름이 빠를 경우에 유리할 수 있고, 보조돌기부의 길이인 Ls 가 Ls=(Lm+Ls₂)/2인 경우는 주돌기부와 보조돌기부의 길이차(기울기), 보조돌기부와 제2보조돌기부의 길이차(기울기)의 정도를 유사하게 할 수 있어, 물줄기 흐름이 주돌기부에서 보조돌기부로, 보조돌기부에서 제2보조돌기부로 넘어가는 속도가 같을 수 있다.

여기서, 상기 주돌기부(110), 보조돌기부(120), 제2보조돌기부(130)는 테일영역(T)에서 트레일영역(Tr)으로 연장되어 형성된 돌기로 종횡비가 큰 형상이어서 타이어 진행방향으로 물을 와류로 변형시키며 그루브(12) 표면에서 이탈시키는데 효과적이며, 이탈된 물의 흐름을 원활하게 유도하는 흐름부(500)을 더 구비할 수 있다.

아울러, 상기 주돌기부(110)와 보조돌기부(120) 또는 제2보조돌기부(130)가 이루는 각도(θ)는 60° ≤θ≤ 120°가 바람직하다.

이는 60°≤ θ ≤ 120°가 도 5의 점선으로 이루어진 직선과 바닥면이 이루는 각도를 α라 하면, 30° ≤ α ≤ 60°일 것이고, α가 30°미만이면, 돌출돌기와 음각 형상부의 단차가 작게 되어 와류와 배수 물흐름과의 차이를 일으키기 어려울 수 있다.

또한, α가 60°을 초과하면, 음각 형상부(인접한 돌출돌기와 돌출돌기)에서 물흐름이 원활하게 이어지기 어려울 수 있고, 흐르는 물이 돌출돌기 내면과 닿아있기 때문에 음각 형상부가 깊을수록 물의 양 대비 마찰력이 크게 형성될 수 있다.

상기 흐름부(500)는 주돌기부(110)와 보조돌기부(120)와의 사이에 음각형상으로 구비되어, 상기 흐름부의 트레일영역(Tr)의 진행방향을 따른 단면의 곡률(R_in)이 테일영역을 향한 부분의 곡률(R_out) 보다 작은 것일 수 있다.

이는 트레일영역에서 돌기부(110, 120, 130)에 의하여 와류가 발생되며 불안정한 에너지를 가진 물 흐름을 신속하게 유입시키기 위하여 진입하는 부분의 곡률(R_in)을 작게 하여 물 흐름을 빠르게 유도하고 배수되는 퇴수방향의 곡률(R_out)을 크게 하여 안정화되어 낮아진 에너지의 물을 배수하도록 하는 것으로, 다시 말하면, 깊은 영역으로 물 흐름이 시작되어 완만한 영역을 통하여 신속하게 배수될 수 있다.

한편, 상술한 단위와류부(100)가 종방향으로 연속하여 배열된 와류부(200)는 물의 저항을 줄이기 위한 단위와류부(100)의 크기가 작아 이를 타이어 진행방향, 회전방향,과 직교되는 방향인 종방향으로 배열되어 물의 흐름을 원할하게 할 수 있다.

또한, 상기 와류부(200)는 횡방향으로 배열되는 제2와류부(400)를 포함할 수 있으며, 상기 제2와류부의 제2단위와류부(300)는 단위와류부(100)와 엇갈리게 구비될 수 있다.

상기 제2와류부는 와류부(200)과 마찬가지로 주돌기부, 보조돌기부 또는 제2보조돌기부를 포함할 수 있어, 와류의 형성을 통하여 배수를 원활하게 수행하게 된다.

이는 상술한 단위와류부(100)는 종방향으로 연속적으로 배열되어 있어, 단위와류부들 사이로 흐르는 물은, 상기 단위와류부들 사이에 배치된 제2단위와류부에서 앞서 설명한 주돌기부, 보조돌기부 또는 제2보조돌기부에서 발생되는 와류 형성이나 원활한 배수가 동일한 거동으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 와류부(200)를 통해 에너지적으로 안정화되어 배수된 물의 흐름을 더 신속하게 배수할 수 있다.

트레드 10, 그루브 12, 14,
트레드블럭 16, 단위와류부 100,
주돌기부 110, 주돌기부 첨두 112,
주돌기부 첨미 114, 보조돌기부 120,
보조돌기부 첨두 122, 보조돌기부 첨미 124,
제2보조돌기부 130, 와류부 200,
제2단위와류부 300, 제2와류부 400,
흐름부 500, 타이어 1000,
트레일영역 Tr, 테일영역 T,
차량 진행방향 R, 제2보조돌기부 길이 Ls₂,
주돌기부 길이 Lm, 보조돌기부 길이 Ls,
주돌기부와 보조돌기부와의 거리 Wms,
주돌기부와 제2보조돌기부와의 거리 Wms₂,
흐름부 단면의 곡률 R_in, R_out

Claims (4)

1. 타이어 트레드의 진행방향을 따라 트레일영역과 테일영역이 구별되고, 트레드의 진행방향을 따라 배열된 트레드블럭들 사이로 형성된 그루브의 바닥면에, 트레일영역에서 테일영역으로 연장된 주돌기부와, 주돌기부와 평행하게 배열된 보조돌기부에 의하여 와류를 형성하는 단위와류부가 종방향으로 연속하여 배열된 와류부를 포함하고,
   상기 보조돌기부가 주돌기부를 중심으로 대칭되게 배열되고, 주돌기부의 첨두 및 첨미가 트레일영역 및 테일영역으로 보조돌기부보다 더 연장되며, 주돌기부와 보조돌기부 사이에 음각형상의 흐름부가 구비되며, 흐름부는 트레일영역의 진행방향을 따른 곡률이 테일영역보다 작은 것을 특징으로 하는 향상된 배수성능을 구비한 타이어.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 와류부는 횡방향으로 배열되는 제2와류부를 포함하며, 상기 제2와류부의 제2단위와류부는 단위와류부와 엇갈리게 구비되는 것을 특징으로 하는 향상된 배수성능을 구비한 타이어.

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