KR101922339B1 - 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어는 트레드부의 하부로 복수개의 벨트층으로 이루어진 벨트부, 카카스플라이 및 라이너를 순서대로 적층한 중하중용 타이어에 있어서, 상기 벨트부의 제3벨트층과 제2벨트층과의 사이에 벨트쿠션재가 개재되고, 상기 제3벨트층의 단부는 제2벨트층의 단부로 일정 곡률반경을 갖도록 휘어진 형상의 곡면부를 구비하며, 밀착된 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 타이어의 벨트층에서 굴신운동으로 인해 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키며, 높은 응력에서도 벨트 세퍼레이션을 예방할 수 있어, 타이어의 마일리지(mileage)를 향상시키고, 특히 고온 건조한 기후의 지역에서도 타이어 내부 발열로 인한 벨트 세퍼레이션(Belt Separation)을 예방할 수 있다.

Description

내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어{Heavy pneumatic tire with improved belt structure}

본 발명은 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 벨트층에서 굴신운동으로 인해 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키며, 높은 응력에서도 벨트 세퍼레이션을 예방할 수 있어, 타이어의 마일리지(mileage)를 향상시키고, 특히 고온 건조한 기후의 지역에서도 타이어 내부 발열로 인한 벨트 세퍼레이션(Belt Separation)을 예방할 수 있는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어는 노면과 직접 접촉을 유지하고 있는 유일한 부분으로서 자동차 전체 하중을 받고 있고, 지면으로부터의 모든 충격을 흡수하여 승차감 향상에 큰 영향을 미치기 때문에 높은 내구성과 안전성을 요구하는 중요한 부품으로, 타이어 내부 구성중 사이드월부(Sidewall)와 벨트층에 의하여 보호되는 카카스(Carcass)는 차량 하중을 지지하고, 도로주행중 외력에 의한 충격에 견디며 굴신운동에 대한 내피로성이 강하면서 타이어의 골격을 형성하는 구성요소이다.

이러한 타이어는 고속 주행중에 지속적인 굴신운동으로 사이드월부와 트레드(Tread)에서 응력(Stress)과 마찰열(Frictional heat)이 발생하며, 특히 트레드 측면인 숄더부에서 집중되어 발생하기 때문에 접착성이 취약한 숄더부 벨트 끝단에서 세퍼레이션(Separation) 사고가 빈번히 발생하고 있다.

현재 추세는 트럭, 버스와 같은 상용차의 중하중용 타이어는 점차 승객과 화물에 대한 안정성을 향상시키고, 더 큰 하중을 견딜 수 있도록 고사양화가 요구되고 있다.

예를 들어, 일본공개특허공보 제1998-175405호에서는 더 큰 하중을 견딜 수 있도록 벨트구조의 각도를 변경하는 기술이 제안되기도 하고, 한국공개특허공보 제2011-7781호에서는 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 타이어(1000)에서는 벨트(500) 끝단에서 발생하는 응력과 마찰열을 효과적으로 분산시키기 위하여 'ㄷ'자 보강재(10)를 삽입함으로써 벨트 분리 현상을 방지하는 것을 목적으로 하였으나, 특히, 제3벨트(530) 끝단에 삽입된 보강재(10)는 응력과 마찰열로 인해 다른 벨트(530, 540)와 세퍼레이션(Separation)이 발생되는 것을 효과적으로 차단하는 데에는 어려움이 여전하였다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 타이어의 벨트층에서 굴신운동으로 인해 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키며, 높은 응력에서도 벨트 세퍼레이션을 예방할 수 있어, 타이어의 마일리지(mileage)를 향상시키고, 특히 고온 건조한 기후의 지역에서도 타이어 내부 발열로 인해 발생하는 벨트층간 세퍼레이션(Belt Separation) 불량을 예방할 수 있는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 트레드부의 하부로 복수개의 벨트층으로 이루어진 벨트부, 카카스플라이 및 라이너를 순서대로 적층한 중하중용 타이어에 있어서, 상기 벨트부의 제3벨트층과 제2벨트층과의 사이에 벨트쿠션재가 개재되고, 상기 제3벨트층의 단부는 제2벨트층의 단부로 일정 곡률반경을 갖도록 휘어진 형상의 곡면부를 구비하며, 밀착된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제3벨트층의 단부는 제2벨트층의 단부를 감싸도록 연장된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2벨트층의 단부는 제3벨트층의 단부를 감싸도록 연장된 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제2벨트층의 단부는 곡면시작부를 지나도록 연장된 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제2벨트층과 제3벨트층이 일체로 성형된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 타이어의 벨트층에서 굴신운동으로 인해 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키며, 높은 응력에서도 벨트 세퍼레이션을 예방할 수 있어, 타이어의 마일리지(mileage)를 향상시키고, 특히 고온 건조한 기후의 지역에서도 타이어 내부 발열로 인한 벨트 세퍼레이션(Belt Separation)을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 곡면부가 구비된 타이어의 상부일부단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 제3벨트층이 제2벨트층을 감싸는 구조의 타이어 상부일부단면도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 제2벨트층이 제3벨트층을 감싸는 구조의 타이어 상부일부단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 제2벨트층과 제3벨트층이 일체로 성형된 형상의 타이어 우상반단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 곡면부의 효과를 확인하기 위하여 곡면부를 구비한 타이어의 시뮬레이션 실험을 통하여 나타난 결과, 타이어의 온도분포를 타나낸 그림이고,
도 6은 본 발명과 대비되도록 본 발명의 곡면부를 제거한 상태의 타이어의 시뮬레이션 실험을 통하여 나타난 결과, 타이어의 온도분포를 타나낸 그림이며,
도 7은 종래 타이어의 벨트층 단면을 보여주는 타이어의 우상반단면도이다.

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

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하며, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명에 따르는 곡면부가 구비된 타이어의 상부일부단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 제3벨트층이 제2벨트층을 감싸는 구조의 타이어 상부일부단면도이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 제2벨트층이 제3벨트층을 감싸는 구조의 타이어 상부일부단면도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 제2벨트층과 제3벨트층이 일체로 성형된 형상의 타이어 우상반단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 곡면부의 효과를 확인하기 위하여 곡면부를 구비한 타이어의 시뮬레이션 실험을 통하여 나타난 결과, 타이어의 온도분포를 타나낸 그림이고, 도 6은 본 발명과 대비되도록 본 발명의 곡면부를 제거한 상태의 타이어의 시뮬레이션 실험을 통하여 나타난 결과, 타이어의 온도분포를 타나낸 그림인데, 이를 참고한다.

본 발명에 따르는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어(1000)는 트레드부(100)의 하부로 복수개의 벨트층으로 이루어진 벨트부(500), 카카스플라이(600) 및 라이너(102:인너라이너, 104:백업라이너)를 순서대로 적층한 중하중용 타이어에 있어서, 상기 벨트부(500)의 제3벨트층(530)과 제2벨트층(520)과의 사이에 벨트쿠션재(118)가 개재되고, 상기 제3벨트층(530)의 단부는 제2벨트층(520)의 단부로 일정 곡률반경을 갖도록 휘어진 형상의 곡면부(530R)를 구비하며 밀착된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 트레드부(100), 벨트부(500), 카카스플라이(600) 및 라이너(102:인너라이너, 104:백업라이너)는 통상적인 타이어의 구성을 사용할 수 있고, 또한, 상기 벨트부(500)는 복수개의 벨트층(510, 520, 530, 540)을 구비할 수 있는데, 특별히 제3벨트층(530)과 제2벨트층(520)과의 사이에 벨트쿠션재(118)가 개재된 구조가 바람직하다.

상기 제3벨트층(530)과 제2벨트층(520)의 단부(530e)는 타이어의 사이드월 방향으로 배치되어 있어서 타이어 주행시 반복적인 굴신운동으로 인한 과도한 응력, 스트레스에 의하여 분리 불량(separation)이 발생되어 안전성, 내구성이 저하될 수 있으므로, 제3벨트층(530)과 제2벨트층(520)과의 사이에 벨트쿠션재(118)를 개재시켜 완충하며 응력을 분산시키는 동시에 상기 제3벨트층(530)의 단부(530e)는 제2벨트층(520)의 단부(520e)와 벨트쿠션재를 개재시킨 채로 밀착되는 것일 수 있는데, 밀착된 상태로 접착되어 고정되어 있어서, 응력 발생시 제2벨트층 상호간에 응력을 분산시키고, 아울러, 제3벨트층에 구비된 일정 곡률반경을 갖으며 휘어진 형상의 곡면부(530R)에 의하여 분산이 더 효율적으로 이루어질 수 있다.

상기 곡면부(530R)는 제3벨트층의 단부에 형성된 일정한 곡률반경(R)을 이루도록 곡면을 형성한 구간으로 그 곡면의 시작부인 곡면시작부(530i)와 곡면이 끝나는 곡면종료부(530e)로 이루어지는데, 구체적으로 상기 곡률반경(R)은 3 내지 30㎜로 구현될 수 있으며, 만일 3㎜미만이면 사이드월부(300)로 제3벨트층 단부(530e)가 밀려나가는 힘을 크게 받아 세퍼레이션 불량이 발생될 수 있고, 반대로 30㎜을 초과하면, 제3벨트층 단부(530e)가 사이드월 방향으로 힘을 받게 되며 제2벨트층의 길이도 증가하게 되어 전체 중량이 증가될 수 있다.

한편, 상기 제3벨트층 단부(530e)는 제2벨트층 단부(520e)가 벨트쿠션재를 개재시킨 채로 밀착하기 위하여 별도의 접착재나 용융압착과 같은 부착은 반복되는 외부의 충격으로 탈리될 수 있으며, 상기 제3벨트층 단부(530e)를 제2벨트층 단부(520e)를 감싸도록 연장시켜 제2벨트층 하부면과 겹치도록 하여, 탈리를 예방할 수 있다.

또 다른 실시예로는 상기 제2벨트층 단부(520e)로 제3벨트층 단부(530e)를 감싸도록 연장시켜, 탈리를 예방할 수 있으나, 이 경우에는 제2벨트층 단부(520e)는 곡면시작부(530i)를 지나서까지 연장되어 겹치는 것이 바람직한데, 이는 상기 곡면시작부(530i)에서 곡면종료부(530e)에 이르는 곡면부(530R)는 응력을 균일하게 분산되는 영역인데, 만일 상기 제2벨트층 단부(520e)가 곡면시작부와 곡면종료부 사이에 겹치게 되면 곡면부 전체에 균일하게 분산되던 응력이 겹쳐지지 아니한 영역에 집중되어 쏠리게 되어 그 부분에서 발열이 커지고 결국 내구성이 악영향을 미칠 수 있음을 고려하여, 이를 예방하기 위함이다.

한편, 다른 실시예로 상기 제3벨트층(530)과 제2벨트층(520)이 일체로 성형되어 사이드월부(300)로 향한 부분이 벨트쿠션재(118)를 개재시켜 곡면부(530R)를 구현하도록 할 수 있으며, 다른 방향의 사이드월부(미도시로, 타이어의 좌상반단면도로 나타낼 수 있는 영역)로 연장된 제3벨트층과 제2벨트층도 마찬가지로 일체로 성형할 수 있음은 물론, 성형시 기술적으로나 비용적인 어려움을 해소하기 위하여 앞서 설명한 대로 제3벨트층의 단부가 제2벨트층의 단부를 감싸거나, 제2벨트층의 단부가 제3벨트층의 단부를 감싸도록 성형할 수 있다.

이러한 곡면부(530R)가 구현된 타이어에 의한 효과를 시뮬레이션 실험을 통해 그 결과를 나타낸 도 5를 참고하여 확인하면, 비교예로서 곡률반경을 구현하지 아니한 종래의 벨트부를 구현한 시뮬레이션 결과(도6 참조)와 비교할 때 최고 온도 139.6℃를 나타내 종래의 167.4℃보다 20% 정도의 발열 감소 효과를 나타냄을 알 수 있다.

공기입 타이어 1000, 트레드부 100,
인너라이너 102, 백업라이너 104,
벨트쿠션재 118, 숄더부 200,
사이드월부 300, 언더트레드부 400,
벨트부 500, 제1벨트 510,
제2벨트층 520, 제2벨트층 단부 520e,
제3벨트층 530, 곡면부 530R,
곡면시작부 530i, 곡면종료부 530e,
제4벨트 540, 카카스플라이 600,
곡률반경 R

Claims (5)

1. 트레드부의 하부로 복수개의 벨트층으로 이루어진 벨트부, 카카스플라이 및 라이너를 순서대로 적층한 중하중용 타이어에 있어서,
   상기 벨트부의 제3벨트층과 제2벨트층과의 사이에 벨트쿠션재가 개재되고,
   상기 제3벨트층의 단부는 제2벨트층의 단부로 일정 곡률반경을 갖도록 휘어진 형상의 곡면부를 구비하며 밀착되고,
   상기 제2벨트층의 단부는 제3벨트층의 단부를 감싸도록 연장된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2벨트층의 단부는 상기 곡면부의 시작부인 곡면시작부를 지나도록 연장된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2벨트층과 제3벨트층이 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 중하중용 공기입 타이어.

Images