KR101933096B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어를 개시한다. 본 발명은 폭 방향의 중앙이 돌출되는 트래드부 및 상기 트래드부의 양단부에서 연장되는 사이드월을 포함하고, 상기 트래드부는 상기 폭 방향의 중앙 영역과 상기 사이드월에 인접한 영역은 서로 다른 고무 조성물로 형성되고, 상기 사이드월에 인접한 영역의 탄젠트 델타 값과 상기 폭 방향의 중앙 영역의 탄젠트 델타 값은 서로 다르다.

Description

공기입 타이어{Pneumatic tire}

본 발명의 실시예들은 공기입 타이어에 관한 것이다.

사용자들이 운행하는 차량은 많은 부품들로 이루어져 있고, 그 중 타이어는 실질적으로 차량의 구동에 큰 영향을 주고, 특히 사용자의 안전 확보를 위한 핵심 부품 중 하나라 할 수 있다.

공기입 타이어에 요구되는 성능은 다양하다. 예를 들어, 젖은 노면에서 타이어의 그립 성능, 주행 가능한 거리(마일리지)의 향상을 위한 마모 성능, 적은 연료로도 먼 거리를 주행할 수 있는 연비 성능이 대표적이다.

공기입 타이어는 차량이 주행하거나 코너를 돌 때 지면과의 마찰력을 일정량 유지하도록 설계된다. 특히 지면과의 마찰력을 최대한 얻어내기 위해 접지 시 트레드 부가 평평하게 되도록 설계한다. 그리고 차량의 제동 시에는 타이어에 걸리는 하중이 증가하면서 트레드 부의 접지 면적이 늘어나게 된다.

종래의 경우 타이어의 연비 성능을 향상시키기 위해 사이드월 또는 트래드 부의 강성을 조절하는 방법을 사용하기도 하고, 트레드 컴파운드의 조성을 조절하기도 했다. 그러나 사이드월 또는 트레드 부의 강성을 조절하는 방법은 매우 복잡하고, 연비 성능 효과가 기대보다 낮게 나타난다. 트레드 컴파운드의 조성 조절 역시 많은 기술이 연구되고 있으나, 조성물의 비율을 조절하여 효과를 향상시미는 것은 복잡하다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 실시예들은 안정성과 주행성 및 주행거리가 향상된 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 일 측면은, 폭 방향의 중앙이 돌출되는 트래드부 및 상기 트래드부의 양단부에서 연장되는 사이드월을 포함하고, 상기 트래드부는 상기 폭 방향의 중앙 영역과 상기 사이드월에 인접한 영역은 서로 다른 고무 조성물로 형성되고, 상기 사이드월에 인접한 영역의 탄젠트 델타 값과 상기 폭 방향의 중앙 영역의 탄젠트 델타 값은 서로 다른 공기입 타이어를 제공한다.

또한, 상기 중앙 영역에 배치되고, 제1 탄젠트 델타 값을 가지는 제1 고무 조성물로 형성되는 중앙부와, 상기 중앙부의 양측에서 연결되고, 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 상기 제1 탄젠트 델타 값 보다 높은 제2 탄젠트 델타 값을 가지는 제2 고무 조성물로 형성되는 미들부 및 상기 미들부에서 연장되어 상기 사이드월에 연결되고, 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 상기 제1 탄젠트 델타 값 보다 높은 제3 탄젠트 델타 값을 가지는 제3 고무 조성물로 형성되는 숄더부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 고무 조성물은 50℃ 내지 80℃의 온도범위에서 0.01 내지 0.5의 상기 제1 탄젠트 델타 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 제2 고무 조성물 또는 상기 제3 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 0.1 내지 1.0의 상기 제2 탄젠트 델타 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 중앙부는 상기 트래드부의 전개폭의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 길이를 가지고, 상기 미들부는 상기 트래드부의 전개폭의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 크기 중 상기 중앙부의 길이 보다 작은 길이를 가질 수 있다.

또한, 상기 공기입 타이어는 주행 시에 상기 중앙부가 지면에 접촉되고, 제동 시에 상기 중앙부 및 상기 미들부가 지면에 접촉될 수 있다.

또한, 상기 중앙부는 상기 미들부 및 상기 숄더부보다 적게 마모될 수 있다.

또한, 상기 트래드부는 ASTM D5963에 따라 측정된 상기 중앙 영역의 마모 인덱스가 상기 사이드월에 인접한 영역의 마모 인덱스보다 높을 수 있다.

또한, 상기 트래드부는 폭 방향을 따라 아치 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 폭 방향의 중앙이 돌출되는 트래드부 및 상기 트래드부의 양단부에서 연장되는 사이드월을 포함하고, 상기 트래드부는 상기 폭 방향의 중앙 영역과 상기 사이드월에 인접한 영역은 서로 다른 고무 조성물로 형성되고, ASTM D5963에 따라 측정된 상기 중앙 영역의 마모 인덱스는 상기 사이드월에 인접한 영역의 마모 인덱스보다 높은 공기입 타이어를 제공한다.

또한, 상기 트래드부는 상기 폭 방향의 중앙 영역에 배치되고, ASTM D5963에 따라 측정된 제1 마모 인덱스를 가지는 제1 고무 조성물로 형성되는 중앙부와, 상기 중앙부의 양측에서 연결되고, ASTM D5963에 따라 측정된 상기 제1 마모 인덱스 보다 낮은 제2 마모 인덱스를 가지는 제2 고무 조성물로 형성되는 미들부 및 상기 미들부에서 연장되어 상기 사이드월에 연결되고, ASTM D5963에 따라 측정된 상기 제1 마모 인덱스 보다 낮은 제3 마모 인덱스를 가지는 제3 고무 조성물로 형성되는 숄더부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 고무 조성물의 제1 탄젠트 델타 값은 상기 제2 고무 조성물의 제2 탄젠트 델타 값 및 상기 제3 고무 조성물의 제3 탄젠트 델타 값보다 낮을 수 있다.

또한, 상기 공기입 타이어는 주행 시에 상기 중앙부가 지면에 접촉되고, 제동 시에 상기 중앙부 및 상기 미들부가 지면에 접촉될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면은, 폭 방향의 중앙 영역이 돌출되고, 상기 폭 방향을 따라 서로 다른 고무 조성물로 형성되는 트래드부 및 상기 트래드부의 양단부에서 연장되는 사이드월을 포함하고, 상기 트래드부는 상기 중앙 영역을 형성하는 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 탄젠트 델타 값이 상기 사이드월에 인접한 영역을 형성하는 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 탄젠트 델타 값 보다 낮으며, 상기 중앙 영역을 형성하는 고무 조성물의 ASTM D5963에 따라 측정된 마모 인덱스가 상기 사이드월에 인접한 영역을 형성하는 고무 조성물의 ASTM D5963에 따라 측정된 마모 인덱스 보다 높은 공기입 타이어를 제공한다.

또한, 상기 트래드부는 폭 방향을 따라 아치 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 공기입 타이어는 주행 시에 상기 중앙 영역이 지면에 접촉되고, 제동 시에 상기 중앙 영역 및 상기 사이드월에 인접한 영역이 지면에 접촉될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공기입 타이어는 폭방향의 중앙이 볼록하게 형성되므로, 트래드부의 접촉면적으로 줄여서 주행 성능 및 연비 성능을 향상시킬 수 있다. 공기입 타이어는 제동 시에 가압되는 중량에 의해서 트래드부가 평평하게 되면서 타이어의 공기입 타이어의 숄더부가 지면과 접촉되는 면적이 증가한다. 트레드부의 중앙에서 숄더부로 갈수록 제동성능이 향상된 고무 조성물을 구성하여 제동 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기입 타이어는 폭방향에 따라 탄젠트 델타의 값이 다른 고무 조성물로 형성되므로, 공기입 타이어의 지면과의 접촉 시간 및 강도를 고려하여 구름저항성과 그립성능을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기입 타이어는 폭방향에 따라 마모 인덱스가 다른 고무 조성물로 형성되므로, 공기입 타이어의 지면과의 접촉 시간 및 강도를 고려하여 마모성능을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어를 도시한 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기입 타이어를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 주행시에 도 1의 공기입 타이어가 노면에 접촉되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 제동시에 도 1의 공기입 타이어가 노면에 접촉되는 일 상태를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 제동 시에 도 1의 공기입 타이어가 노면에 접촉되는 다른 상태를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어(100)를 도시한 절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 공기입 타이어(100)를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 공기입 타이어(100)는 트래드부(110), 사이드 월(120), 비드부(130)를 포함할 수 있다. 공기입 타이어(100)는 폭 방향의 중앙 영역이 양 단부보다 돌출되도록 형성될수 있다. 공기입 타이어(100)는 중심라인(CL)을 따라 반경방향 외측으로 볼록하게 형성될 수 있다.

트래드부(110)는 복수개의 홈에 의해서 구획되는 트래드 블록을 가질 수 있다. 트래드 블록은 차량의 주행시에 지면과 접촉하는 부분으로, 공기입 타이어(100)의 반경방향으로 일주하는 메인 그루브와, 공기입 타이어(100)의 횡방향으로 형성되는 횡그루브에 의해 구획될 수 있다.

트래드부(110)의 아래에는 벨트층(101), 이너 라이너(102) 및 바디 플라이(103)를 내부에 포함할 수 있다. 벨트층(101), 이너 라이너(102) 및 바디 플라이(103)는 트래드부(110)의 중앙 라인(CL)에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 트래드부(110)가 외측으로 볼록하게 만곡지도록 형성되므로, 벨트층(101), 이너 라이너(102) 및 바디 플라이(103)는 트래드부(110)와 같이 중앙 라인(CL)에서 돌출되도록 곡률을 가질 수 있다. 벨트층(101), 이너 라이너(102) 및 바디 플라이(103)는 트래드부(110)의 변형에 따라 플랫하거나 라운드되도록 형성될 수 있다.

벨트층(101)은 공기입 타이어(100)의 내구성 향상 시키고, 골격을 형성할 수 있다. 또한, 캡 플라이(미도시)는 벨트층(101)과 바디 플라이(103)에 지지되며, 주행시에 벨트층(101)의 움직임을 최소화하여 주행안정성을 확보할 수 있다.

벨트층(101)은 외부의 충격을 완화시키는 것은 물론 트래드의 접지면을 유지하여 주행 안정성을 확보하는 역할을 한다. 벨트층(101)은 트래드부(110)의 하측에 배치되고, 스틸 혹은 유기 섬유재로 이루어지는 복수의 벨트 코드(미도시)를 고무로 피복하여 압연 가공으로 형성될 수 있다.

이너 라이너(102)는 공기입 타이어(100)의 내부에 배치되어 공기의 누출을 방지할 수 있다. 이너 라이너(102)는 바디 플라이(103)의 일면에 접촉할 수 있으며, 양단은 비드부(130)와 접촉할 수 있다.

바디 플라이(103)는 트래드부(110), 사이드 월(120) 및 비드부(130) 내측에 형성될 있다. 바디 플라이(103)는 트래드부(110)에서 사이드월(120)을 거쳐 비드부(130)의 비드 코드(132)로 연장될 수 있다. 바디 플라이(103)는 차량 차체의 하중을 지지하는 공기입 타이어(100)의 골격을 형성하고 일정한 고무 성분 내부에 타이어 코드가 포함되어 있는 구조를 가질 수 있다. 바디 플라이(103)는 비드부(130)의 비드 필러(131)와 비드 코드(132)를 감싸도록 배치될 수 있다.

구체적으로， 바디 플라이(103)는 합성 고무 및 천연 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고무 성분을 포함하며, 적어도 하나 이상의 타이어 코드를 포함할 수 있다. 상기 타이어 코드로는 다양한 천연 섬유 또는 레이온, 나일론, 폴리에스테르 및 케블라 등을 사용할 수 있으며，복수개의 가느다란 철사를 꼬아서 형성한 스틸 코드(steel cord)도 사용될 수 있다.

사이드 월(120)은 트래드부(110)의 양단에서 연장된다. 사이드 월(120)의 내측에는 바디 플라이(103)가 배치될 수 있다.

비드부(130)는 사이드 월(120)의 양 단부에 형성되어, 림(R)에 장착되어 공기입 타이어(100)를 차륜에 고정할 수 있다. 비드부(130)는 비드 필러(131)와 비드 코드(132)를 구비할 수 있다. 비드 필러(131)는 비드 코드(132)가 일측에 사이드 월(120)을 따라 연장되며, 바디 플라이(103)에 감싸지도록 배치될 수 있다. 비드 코드(132)는 복수개의 스틸 코드나 합성 수지 코드로 구비되며 비드부(130)가 차륜에 탈착되는 것을 방지할 수 있다.

도 2를 참조하며, 하기와 같이 트래드부(110)를 더 상세하게 설명할 수 있다.

트래드부(110)의 끝단은 트래드단(Te)으로 정의되고, 트래드면을 따라 측정된 트래드단(Te) 사이의 거리는 전개폭(TW)으로 정의 되고, 트래드면을 따라 측정된 트래드단(Te)과 중앙 라인(CL) 사이의 거리는 반 전개폭(BW)으로 정의 된다.

트래드부(110)는 공기입 타이어의 반경방향 외측으로 볼록해지도록 형성될 수 있다. 트래드부(110)를 폭방향의 단면을 보면, 트래드부(110)는 중앙 라인(CL)이 외측으로 돌출되도록 만곡지게 형성된다.

트래드부(110)는 복수개의 다른 고무 조성물로 형성될 수 있다. 트래드부는 폭 방향을 따라 구획되고, 각각은 서로 다른 고무 조성물로 형성될 수 있다.

탄젠트 델타(Tanδ) 값은 고무의 점탄성 특성 중 동적인 응력과 변형이 주어질 때 손실계수(loss modulus)와 저장계수(storage modulus)의 비로 정의 된다. 탄젠트 델타(Tanδ) 값이 높으면 분자의 재배열이나 내무 마찰 등으로 인해 손실되는 에너지가 크다.

트래드부(110)는 폭방향의 중앙 영역과 사이드월(120)에 인접한 영역이 서로 다른 고무 조성물로 형성되고, 사이드 월에 인접한 영역의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 탄젠트 델타 값이 폭방향의 중앙 영역에서의 탄젠트 델타 값 보다 높다. 즉, 트래드부(110)는 폭방향의 중앙영역이 사이드월(120)에 인접한 영역보다 구름저항(rolling resistance)가 낮으므로, 중앙영역을 형성하는 고무조성물이 사이드월(120)에 인접한 영역을 형성하는 고무 조성물보다 탄젠트 델타 값이 낮다.

또한, 미국 재료 시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)의 D5963(Standard Test Method for Rubber Property-Abrasion Resistance (Rotary Drum Abrader))에 따라 고무 조성물의 마모 인덱스를 측정할 수 있다. 마모 인덱스가 높으면 상대적으로 마모 인덱스가 낮은 고무보다 덜 마모된다.

트래드부(110)의 중앙 영역의 마모 인덱스는 사이드월(120)에 인접한 영역의 마모 인덱스보다 높다. 즉, 트래드부(110)는 중앙영역이 사이드월(120)에 인접한 영역보다 덜 마모된다.

트래드부(110)는 폭방향의 중앙 라인(CL)에서 사이드월(120)로 갈수록 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 탄젠트 델타(Tanδ) 값이 증가하도록 형성될수 있다. 또한, 트래드부(110)는 폭방향의 중앙 라인(CL)에서 사이드월(120)로 갈수록 마모 인덱스가 감소하도록 형성될 수 있다.

트래드부(110)는 중앙부(CE), 미들부(MD) 및 숄더부(SH)로 구분될 수 있다. 그러나 3개에 구역에 한정되지 않으며, 트래드부(110)는 이를 초과하여 복수개로 구분될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 중앙부(CE), 미들부(MD) 및 숄더부(SH)의 3개의 구역으로 구분된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

중앙부(CE)는 트래드부(110)의 중앙영역에 형성될 수 있다. 중앙부(CE)는 트래드부(110)의 폭방향의 중앙 라인(CL)에 배치될 수 있다. 중앙부(CE)는 제1 고무 조성물로 형성될 수 있다.

제1 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제1 탄젠트 델타 값은 상대적으로 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 미들부(MD)의 제2 탄젠트 델타값이나 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 숄더부(SH)의 제3 탄젠트 델타 값보다 낮다. 중앙부(CE)는 공기입 타이어(100)가 주행시에 지면과 접촉하는 구역이다. 중앙부(CE)의 구름저항(rolling resistance)이 낮으면 주행시에 발생하는 에너지 손실이 줄어들어, 주행 안정성 및 주행성능이 향상될 수 있다. 따라서, 주행시에 지면에 접촉하는 중앙부(CE)의 제1 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 탄젠트 델타 값이 미들부(MD)의 제2 고무 조성물이나 숄더부(SH)의 제3 고무 조성물보다 낮으므로, 구름저항이 작아지고 주행성능이 향상될 수 있다.

제1 고무 조성물은 50℃ 내지 80℃의 온도범위에서 0.01 내지 0.5의 범위를 가지는 제1 탄젠트 델타 값을 가질 수 있다.

미국 재료 시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)의 D5963에 따라 측정된 제1 고무 조성물의 제1 마모 인덱스는 미들부(MD)의 제2 마모 인덱스나 숄더부(SH)의 제3 마모 인덱스 보다 높다. 마모 인덱스가 높으면 상대적으로 지면과의 마찰에 의해서 덜 마모 된다. 중앙부(CE)는 주행시 및 제동 시에 지면과 접촉되므로, 미들부(MD)나 숄더부(SH)보다 지면과 접촉하는 시간이 길고 횟수가 높다. 중앙부(CE)의 제1 마모 인덱스가 미들부(MD)나 숄더부(SH)의 마모 인덱스보다 높으므로, 공기입 타이어(100)의 구동시에 상대적으로 덜 마모 될 수있다. 즉, 중앙부(CE)의 제1 마모 인덱스가 높으므로, 공기입 타이어의 주행가능한 길이가 늘어날수 있다.

제1 고무 조성물의 제1 마모 인덱스는 110 내지 150 중 어느 하나의 수치를 가질 수 있다.

미들부(MD)는 중앙부(CE)의 양측면에서 연결될 수 있다. 미들부(MD)는 중앙부(CE)와 숄더부(SH) 사이에 배치될 수 있다. 미들부(MD)는 제2 고무 조성물로 형성될 수 있다.

제2 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제2 탄젠트 델타 값은 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제1 탄젠트 델타 값 보다 높다. 미들부(MD)는 주행시에는 지면에 접촉되지 않으며, 제동 시에 지면에 접촉된다. 주행시에 지면에 접촉되지 않으므로, 미들부(MD)는 중앙부(CE)에 비해서 구름 저항은 높은 제2 고무 조성물로 형성될 수 있다. 반면, 미들부(MD)는 제동 시에 지면에 접촉되므로 지면과의 접지력이 중앙부(CE)보다 높은 제2 고무 조성물로 형성될 수 있다.

제2 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 0.1 내지 1.0의 범위를 가지는 제2 탄젠트 델타 값을 가질 수 있다. 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제2 탄젠트 델타 값은 제1 탄젠트 델타값보다 커서 구름 저항은 크나 접지력은 향상될 수 있다.

미국 재료 시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)의 D5963에 따라 측정된 제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스는 제1 고무 조성물의 제1 마모 인덱스보다 낮다. 미들부(MD)는 제동 시에 지면과 접촉이 시작되므로, 중앙부(CE)보다 마모 인덱스가 낮더라도, 마모 성능을 유지할 수 있다.

또한 제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스는 숄더부(SH)의 제3 고무 조성물의 제3 마모 인덱스 보다 높다. 숄더부(SH)는 강한 제동이 작용될 경우에 지면에 접촉한다. 즉, 미들부(MD)는 숄더부(SH)보다 지면에 접촉되는 시간이 길고, 접촉 횟수가 많다. 미들부(MD)의 제2 마모 인덱스가 숄더부(SH)의 제3 마모 인덱스보다 높으므로, 공기입 타이어(100)의 구동시에 상대적으로 덜 마모 될 수 있으며, 공기입 타이어의 주행가능한 길이가 증가할 수 있다.

제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스는 100 내지 130 중 어느 하나의 수치를 가질 수 있다. 제2 마모 인덱스는 제1 마모 인덱스보다 작으나, 제3 마모 인덱스보다는 클수 있다.

숄더부(SH)는 미들부(MD)에서 연장되어 사이드월(120)에 연결될 수 있다. 숄더부(SH)는 제3 고무 조성물로 형성될 수 있다.

제3 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제3 탄젠트 델타 값은 제1 탄젠트 델타 값 보다 높다. 숄더부(SH)는 주행시에는 지면에 접촉되지 않으며, 강한 제동 시에 지면에 접촉된다. 주행시에 지면에 접촉되지 않으므로, 숄더부(SH)는 중앙부(CE)에 비해서 구름 저항은 높은 제3 고무 조성물로 형성될 수 있다. 또한, 숄더부(SH)는 강한 제동 시에 지면에 접촉되므로 지면과의 접지력이 중앙부(CE)보다 높은 제3 고무 조성물로 형성될 수 있다.

또한, 제3 고무 조성물의 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제3 탄젠트 델타 값은 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제2 탄젠트 델타 값과 같거나 클 수 있다. 숄더부(SH)는 미들부(MD)에 비해서 강한 제동 시에 지면에 접촉되므로 접지력이 높아야 한다. 0℃ 내지 30℃ 온도 범위 에서의 제3 탄젠트 델타 값이 제2 탄젠트 델타 값보다 크므로, 숄더부(SH)에 강한 접지력이 형성될 수 있다.

제3 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 0.1 내지 1.0의 범위를 가지는 제3 탄젠트 델타 값을 가질 수 있다. 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제3 탄젠트 델타 값은 제1 탄젠트 델타값보다 커서 구름 저항은 크나, 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서의 제3 탄젠트 델타 값은 제1 탄젠트 델타값보다 커서 접지력은 향상될 수 있다.

미국 재료 시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)의 D5963에 따라 측정된 제3 고무 조성물의 제3 마모 인덱스는 제1 고무 조성물의 제1 마모 인덱스보다 낮다. 숄더부(SH)는 강힌 제동 시에 지면과 접촉이 시작되므로, 중앙부(CE)보다 마모 인덱스가 낮더라도, 공기입 타이어(100)의 마모 성능을 유지할 수 있다.

또한 제3 고무 조성물의 제3 마모 인덱스는 숄더부(SH)의 제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스 보다 낮다. 숄더부(SH)는 강한 제동이 작용될 경우에 지면에 접촉한다. 즉, 숄더부(SH)는 미들부(MD)보다 지면에 접촉되는 시간이 짧고, 접촉 횟수가 적다. 숄더부(SH)의 제3 마모 인덱스가 미들부(MD)의 제2 마모 인덱스보다 낮더라도 공기입 타이어(100)의 마모 성능을 유지할 수 있다.

제3 고무 조성물의 제3 마모 인덱스는 50 내지 120 중 어느 하나의 수치를 가질 수 있다. 제3 마모 인덱스는 제1 마모 인덱스나, 제3 마모 인덱스보다 작을 수 있다.

중앙부(CE)는 트래드부(110)의 전개폭(TW)의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 길이를 가질 수 있다. 미들부(MD)는 트래드 폭의 전개폭의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 길이를 가질 수 있다. 중앙 라인(CL)의 위치를 0으로 설정하고, 트래드단(Te)을 100으로 설정한다면, 중앙부(CE)는 10 내지 50 중 어느 하나의 위치를 가질 수 있으며, 미들부(MD)는 20 내지 70 중 어느 하나의 위치를 가질 수 있다. 또한, 숄더부(SH)는 50 내지 100 중 어느 하나의 위치를 가질 수 있다.

중앙부(CE)는 트래드부(110)의 중앙 영역에 배치되고, 공기입 타이어(100)의 주행시에 지면과 접촉된다. 중앙부의 접촉 영역이 작으므로 지면과의 접촉에 의한 에너지 손실이 작으므로, 주행 성능을 향상시킬 수 있다. 미들부(MD)는 공기입 타이어(100)가 제동 시에 지면과 접촉된다. 미들부(MD)는 중앙부(CE)보다 접지력이 향상되므로, 효과적으로 공기입 타이어(100)가 브레이킹 될 수 있다. 숄더부(SH)도 접지력이 향상되므로 효과적으로 공기입 타이어(100)가 브레이킹 될 수 있다.

도 3 및 도 4는 주행시에 도 1의 공기입 타이어(100)가 노면에 접촉되는 상태를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 공기입 타이어(100)는 주행시에 중앙부(CE)가 지면에 접촉한다. 공기입 타이어(100)의 접촉영역(A1)은 중앙부(CE)의 범위 내에 위치하고 L1의 길이와 T1의 폭을 가질 수 있다.

공기입 타이어(100)가 주행시에 트래드부(110)의 중앙부(CE)가 접촉되므로, 주행 성능이 향상될 수 있다. 트래드부(110)에 접촉되는 면적을 최소화하므로, 접촉에 의해 발생하는 에너지 손실을 줄일 수 있다. 또한, 중앙부(CE)는 제1 고무 조성물로 형성된다. 제1 고무 조성물은 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 제1 탄젠트 델타 값이 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 미들부(MD)의 제2 탄젠트 델타 값이나 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 숄더부(SH)의 제3 탄젠트 델타 값보다 낮으므로, 에너지 손실을 줄일 수 있다. 즉, 공기입 타이어(100)의 주행시에 발생하는 구름 저항이 줄어듦으로, 주행 성능이 향상될 수 있다.

또한, 제1 고무 조성물의 제1 마모 인덱스는 미들부(MD)의 제2 마모 인덱스나 숄더부(SH)의 제3 마모 인덱스보다 높다. 즉, 중앙부(CE)는 미들부(MD)나 숄더부(SH)보다 덜 마모 되므로, 공기입 타이어(100)의 주행거리가 향상될 수 있다.

도 5 및 도 6은 제동시에 도 1의 공기입 타이어(100)가 노면에 접촉되는 일 상태를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 공기입 타이어(100)는 제동이 시작되면 중앙부(CE)와 미들부(MD)가 지면에 접촉한다. 공기입 타이어(100)의 접촉영역(A2)는 중앙부(CE)와 미들부(MD) 내에 위치하고 L2의 길이와 T2의 폭을 가질 수 있다.

공기입 타이어(100)가 제동이 시작되면, 공기입 타이어(100)를 가압하는 힘이 증가한다. 즉, 공기입 타이어(100)에 가압되는 중량이 증가하므로, 볼록한 공기입 타이어(100)의 트레드부가 플랫하게 변형된다. 공기입 타이어(100)의 트레드부가 펼쳐지면 미들부(MD)도 지면과 접촉하게 된다.

제동 성능이 향상되려면, 지면과 공기입 타이어(100)의 접지력이 향상되어야 한다. 미들부(MD)가 지면과 접촉이 시작되므로 접지력이 증가할 수 있다. 또한, 미들부(MD)는 제2 고무 조성물로 형성된다. 제2 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서의 제2 탄젠트 델타 값이 중앙부(CE)의 제1 탄젠트 델타 값보다 크므로 접지력이 증가할 수 있다. 즉, 공기입 타이어(100)는 제동이 시작되면 접지력이 향상되어 효과적으로 멈출 수 있다.

또한, 제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스는 중앙부(CE)의 제1 마모 인덱스보다 작다. 미들부(MD)가 중앙부(CE)보다 접촉시간이 짧으므로, 마모 인덱스가 다소 낮더라도 마모 성능을 유지할 수 있다. 또한, 제2 고무 조성물의 제2 마모 인덱스는 숄더부(SH)의 제3 마모 인덱스보다 작다. 미들부(MD)가 숄더부(SH)보다 접촉시간이 길므로, 마모 인덱스가 높게 설정되어 마모 성능을 유지할 수 있다.

도 7 및 도 8은 제동 시에 도 1의 공기입 타이어(100)가 노면에 접촉되는 다른 상태를 도시한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 공기입 타이어(100)에 강한 제동이 걸리면 중앙부(CE), 미들부(MD) 및 숄더부(SH)가 지면에 접촉한다. 공기입 타이어(100)의 접촉영역(A3)는 중앙부(CE), 미들부(MD) 및 숄더부(SH) 내에 위치하고 L3의 길이와 T3의 폭을 가질 수 있다.

공기입 타이어(100)에 강한 제동이 시작되면, 공기입 타이어(100)를 가압하는 힘이 더욱 증가한다. 즉, 공기입 타이어(100)에 가압되는 중량이 더 증가하므로, 볼록한 공기입 타이어(100)가 더 플랫하게 변형된다. 공기입 타이어(100)가 펼쳐지면 숄더부(SH)도 지면과 접촉하게 된다.

제동 성능이 향상되려면, 지면과 공기입 타이어(100)의 접지력이 향상되어야 한다. 숄더부(SH)도 지면과 접촉되므로 접지력이 증가할 수 있다. 또한, 숄더부(SH)는 제3 고무 조성물로 형성된다. 제3 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서의 제3 탄젠트 델타 값이 중앙부(CE)의 제1 탄젠트 델타 값보다 크므로 접지력이 증가할 수 있다. 즉, 공기입 타이어(100)는 강한 제동이 시작되면 접지력이 향상되어 효과적으로 멈출 수 있다.

또한, 제3 고무 조성물의 제3 마모 인덱스는 중앙부(CE)의 제1 마모 인덱스보다 작으며, 미들부(MD)의 제2 마모 인덱스 보다 작다. 숄더부(SH)는 강한 제동이 필요한 때에만 지면과 접촉하므로, 마모 인덱스가 낮더라도 마모 성능을 유지할 수 있다.

공기입 타이어(100)의 트래드부(110)에 적용된 고무 조성물의 성능을 비교하면 하기의 표1과 같이 정리할 수 있다.

구분	중앙부(CE)	미들부(MD)	숄더부(SH)
연비 성능	↑↑↑	↑↑	↑
마모 성능	↑↑↑	↑↑	↑
제동 성능	↑	↑↑	↑↑↑

공기입 타이어(100)는 폭방향의 중앙이 볼록하게 형성되므로, 트래드부(110)의 접촉면적으로 줄여서 주행 성능을 향상시킬 수 있다. 공기입 타이어(100)는 제동 시에 가압되는 중량에 의해서 지면과의 접촉면적이 증가하여 제동 성능이 향상될 수 있다.

공기입 타이어(100)는 폭방향에 따라 탄젠트 델타의 값이 다른 고무 조성물로 형성되므로, 공기입 타이어(100)의 지면과의 접촉 시간 및 강도를 고려하여 구름저항성과 그립성능을 조절할 수 있다. 상세히, 주행시에 지면과 항상 접촉하는 폭방향의 중심에는 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서의 탄젠트 델타 값이 낮아 구름 저항이 낮으므로, 주행성능이 향상된다. 제동 시에 지면과 접촉되는 트래드부(110)의 측부는 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서의 탄젠트 델타 값이 높아 접지력이 향상되어 제동 성능이 증가할 수 있다.

공기입 타이어(100)는 폭방향에 따라 마모 인덱스가 다른 고무 조성물로 형성되므로, 공기입 타이어(100)의 지면과의 접촉 시간 및 강도를 고려하여 마모성능을 조절할 수 있다. 상세히, 주행시에 지면과 항상 접촉하는 폭방향의 중심에는 마모 인덱스가 높으므로, 주행가능한 거리가 향상된다. 제동 시에 지면과 접촉되는 트래드부(110)의 측부는 마모 인덱스가 상대적으로 낮지만, 접촉 횟수가 적으므로 마모 성능이 유지될 수 있다.

공기입 타이어(100)는 트래드부(110)의 불필요한 마찰을 최소화 하고, 주행중에 필요한 마찰만을 유지하도록 하므로, 주행 성능 및 연비 성능이 향상될 수 있다. 또한, 구조적으로 부드러우므로 차량 제동시에 하중이 증가되면 종래의 공기입 타이어보다 넓은 접지 면적을 가질 수 있으므로 제동 성능이 향상될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

공기입 타이어(100)
트래드부(110)
비드부(130)
사이드월(120)

Claims (16)

1. 폭 방향의 중앙이 돌출되는 트래드부; 및
   상기 트래드부의 양단부에서 연장되는 사이드월;을 포함하고,
   상기 트레드부는
   상기 폭 방향의 중앙 영역에 배치되고, 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 제1 탄젠트 델타 값을 가지는 제1 고무 조성물로 형성되는 중앙부;
   상기 중앙부의 양측에서 연결되고, 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 상기 제1 탄젠트 델타 값 보다 높은 제2 탄젠트 델타 값을 가지는 제2 고무 조성물로 형성되는 미들부; 및
   상기 미들부에서 연장되어 상기 사이드월에 연결되고, 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 상기 제2 탄젠트 델타 값 보다 높은 제3 탄젠트 델타 값을 가지는 제3 고무 조성물로 형성되는 숄더부;를 구비하며,
   상기 중앙부는 ASTM D5963에 따라 측정된 제1 마모 인덱스를 가지고, 상기 미들부는 ASTM D5963에 따라 측정된 상기 제1 마모 인덱스 보다 낮은 제2 마모 인덱스를 가지며, 상기 숄더부는 ASTM D5963에 따라 측정된 상기 제2 마모 인덱스 보다 낮은 제3 마모 인덱스를 가지는, 공기입 타이어.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 고무 조성물은 50℃ 내지 80℃의 온도범위에서 0.01 내지 0.5의 상기 제1 탄젠트 델타 값을 가지는, 공기입 타이어.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 고무 조성물 또는 상기 제3 고무 조성물은 0℃ 내지 30℃의 온도 범위에서 0.1 내지 1.0의 상기 제2 탄젠트 델타 값 또는 제3 탄젠트 델타 값을 가지는, 공기입 타이어.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 중앙부는 상기 트래드부의 전개폭의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 길이를 가지고,
   상기 미들부는 상기 트래드부의 전개폭의 30% 내지 50% 중 어느 하나의 크기 중 상기 중앙부의 길이 보다 작은 길이를 가지는, 공기입 타이어.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 공기입 타이어는
   주행 시에 상기 중앙부가 지면에 접촉되고, 제동 시에 상기 중앙부 및 상기 미들부가 지면에 접촉되는, 공기입 타이어.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 중앙부는 상기 미들부 및 상기 숄더부보다 적게 마모되는, 공기입 타이어.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

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