KR102034751B1

KR102034751B1 - 공기 타이어

Info

Publication number: KR102034751B1
Application number: KR1020130039956A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 아사노
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2019-10-21
Also published as: JP2013216280A; KR20130116193A; JP5559235B2; US20130269853A1; CN103373176B; EP2650144B1; US9878582B2; EP2650144A1; CN103373176A

Abstract

본 발명은 구름 저항 및 숄더부 마모의 억제가 가능한 공기 타이어(1)를 제공한다.
이러한 공기 타이어는, 외면이 트레드면(7)을 이루는 트레드(2)와, 사이드월(3)과, 트레드(2) 및 사이드월(3)의 내측을 따른 카커스(5)와, 카커스와 적층되는 벨트(6)를 포함하며, 크라운 센터(17)로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 트레드의 두께 분포 Tg(y)가 Tg(y)=A-a×Ct(y)라는 식으로 표시되고, A는 트레드 크라운 센터에서의 트레드의 두께, Ct(y)는 트레드 크라운 센터로부터 벨트의 단부까지의 트레드면의 타이어 반경 방향 내향의 변위량의 분포를 나타내며, a는 0.10 이상 0.35 이하의 범위에서 선택되는 계수이고, 크라운 센터(17) 대응 위치로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc(y)가 Cc(y)=(1-a)×Ct(y)라는 식으로 표시되는 것이다.

Description

공기 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기 타이어에 관한 것이다.

종래 타이어의 구름 저항은 차량의 주행 성능, 연료 소비율 등에 악영향을 주는 것이 알려져 있다. 구름 저항의 요인은 타이어의 회전에 수반되는, 타이어의 고무나 코드로 이루어지는 구성 부재의 반복 변형에 의해 생기는 히스테리시스 로스에 의한 저항, 공기 저항, 노면으로부터의 마찰 저항 등이다. 이들 중 주요한 요인은 타이어 구성 부재의 히스테리시스 로스에 의한 저항이다.

따라서, 종래 타이어의 구름 저항을 저감하기 위한 다양한 방책이 취해지고 있다. 이들 중 하나로서, 주행시에 생기는 변형이 크고, 또한 고무의 사용량이 많은 트레드에 대해, 에너지 손실이 비교적 적은 고무를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 타이어의 그립 성능이 손상될 우려가 있다. 특히, 웨트시의 그립 성능의 저하가 문제가 된다.

다른 방법으로서, 사용되는 림의 플랜지 높이를 낮게 하는 것이 이루어지고 있다. 이에 따라, 타이어를 림에 조립해 넣었을 때에 사이드월의 변형 영역이 확대되고, 트레드 영역의 변형 거동이 억제된다는 것이다. 그러나, 이 방법을 채용하려면, 림의 플랜지 부분을 특수한 형상으로 할 필요가 있다. 따라서, 이러한 제품을 시장에 보급시키기가 어렵다는 문제가 있다.

타이어 내압을 통상보다 상대적으로 높게 설정함으로써, 하중 부하시의 타이어의 변형을 저감하는 방법도 알려져 있다. 그러나, 이 방법에서는 타이어의 스프링 상수가 상승하여, 진동의 감쇠 불량을 초래하고, 승차감이 악화될 우려가 있다.

일본 특허 공개 소화57-87704호 공보에는, 타이어의 적도를 중심으로 한 벨트의 반복 굽힘 변형으로 인한 내부 손실이 타이어의 구름 저항에 큰 영향을 주는 것, 그리고 상기 내부 손실은 트레드의 표면 형상과 벨트의 배치 형상에 특정한 관계를 갖게 함으로써 저감할 수 있는 것이 교시되어 있다. 이 기술에서는, 구름 저항에 영향을 미치는 타이어 구조상의 파라미터로서, 하중이 부하된 타이어에 있어서, 트레드면의 꼭지점 위치 및 벨트면의 꼭지점 위치의 함몰 치수(반경 방향 내측으로의 변위량)를 채용하고 있다. 이 기술에서는, 타이어의 넓은 범위의 얼라인먼트는 고려되어 있지 않다.

또한, 일본 특허 공개 평성06-199105호 공보에는, 트레드의 숄더부의 편마모를 억제하기 위한 래디얼 타이어의 구성이 제안되어 있다. 이 타이어의 구조는, 벨트 폭방향의 외측 단부 근방의 소정 범위에 있어서, 트레드면의 타이어 반경 방향 내향의 변위량(캠버량이라고 하기도 함)과, 벨트의 타이어 반경 방향 내향의 변위량, 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 및 벨트의 폭방향 유효 영역 치수와의 각 관계에 의해 규제되어 있다. 그러나, 이 기술에서도, 타이어의 넓은 범위의 얼라인먼트는 고려되어 있지 않다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 소화57-87704호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평성06-199105호 공보

본 발명은 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것으로서, 구름 저항이 저감되고, 또한 숄더부의 마모가 억제될 수 있는 공기 타이어의 제공을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 공기 타이어는,

그 외면이 트레드면을 이루는 트레드와,

상기 트레드의 타이어 축방향의 양단부로부터 타이어 반경 방향 안쪽을 향해 연장되는 사이드월과,

트레드 및 사이드월의 내측을 따라 배치된 카커스와,

트레드의 타이어 반경 방향 내측에 있어서 카커스와 적층되는 벨트

를 포함하며,

타이어의 축을 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 적도 위치인 트레드 크라운 센터로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 트레드의 두께 분포 Tg(y)가 하기 식으로 표시되고,

Tg(y)=A-a×Ct(y)

상기 A는 트레드 크라운 센터에서의 트레드의 두께이고,

상기 Ct(y)는 트레드 크라운 센터로부터 벨트의 단부까지의 트레드면의 타이어 반경 방향 내향의 변위량의 분포를 나타내며,

상기 a는 0.10 이상 0.35 이하의 범위에서 선택되는 계수이고,

타이어의 상기 단면에 있어서, 트레드 크라운 센터 대응 위치로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량의 분포 Cc(y)가 하기 식으로 표시된다.

Cc(y)=(1-a)×Ct(y)

바람직하게는, 상기 벨트가 한 장 또는 두 장 이상 적층되어 있고,

가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치에 있어서, 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc가 4.0 ㎜ 이상 6.1 ㎜ 이하이다.

가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치로부터 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치에 있어서, 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc가 8.6 ㎜ 이상 11.0 ㎜ 이하이다.

가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치를 넘어 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치까지는, 상기 계수 a가 0.30 미만으로 되어 있으며,

가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치로부터 타이어 축방향 안쪽에서는 상기 계수 a가 0.30 이상으로 되어 있다.

바람직하게는, 가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치를 넘어 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치까지는, 상기 계수 a가 0.15 이상 0.30 미만으로 되어 있다.

바람직하게는, 상기 벨트는, 서로 적층된 폭이 서로 다른 두 장의 벨트를 포함하고,

폭이 좁은 벨트로부터 노출된 폭이 넓은 벨트의 부분인 스텝부에 밴드가 적층되어 있으며,

이 밴드가 코드와 토핑 고무로 이루어진다.

본 발명에 따른 공기 타이어에 의하면, 트레드 고무 재질의 변경, 특수 형상의 림의 사용 등을 수반하지 않고, 트레드 등의 구성을 물리량에 의해 규정함으로써 구름 저항의 저감 및 숄더부의 마모의 억제가 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 타이어를 도시하는 것으로서, 그 중심축을 포함하는 면으로 절단한 단면도이다.
도 2는 도 1의 타이어에 하중이 부하되었을 때의 변형의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 타이어의 트레드 및 카커스의 형상 및 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4의 (a)는 타이어의 카커스의 배치 형상과 트레드면의 대응을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 타이어의 무부하시의 카커스의 배치 형상과 부하시의 상기 카커스의 변위 후 형상을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 적절하게 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 타이어(1)의 일부를 도시하는 것으로, 자오선 방향으로 절단한 단면도이다. 도 1에 있어서, 상하 방향이 타이어 반경 방향(이하, 간단히 반경 방향이라고도 함)이고, 좌우 방향이 타이어 축방향(이하, 간단히 축방향이라고도 함)이며, 지면(紙面)에 수직한 방향이 타이어 둘레 방향(이하, 간단히 둘레 방향이라고도 함)이다. 이 타이어(1)는 도 1 중의 중심선(CL)에 관해 대략 좌우 대칭의 형상을 나타낸다. 이 중심선(CL)은 트레드 센터 라인이라고도 하며, 타이어(1)의 적도면(EQ)을 나타낸다.

이 타이어(1)는 트레드(2), 사이드월(3), 비드(4), 카커스(5) 및 벨트(6)를 구비한다. 이 타이어(1)는 튜브리스 타입이다.

트레드(2)는 내마모성이 뛰어난 가교 고무로 이루어진다. 트레드(2)는 트레드면(7)을 구비하고 있다. 트레드면(7)은 타이어(1)의 자오선 방향으로 절단한 단면에 있어서, 반경 방향 바깥쪽을 향해 볼록한 형상을 띠고 있다. 이 트레드면(7)은 노면과 접지한다. 트레드면(7)에는 둘레 방향으로 연장되는 복수 개의 홈(8)이 새겨져 있다. 이 홈(8)에 의해 트레드 패턴이 형성되어 있다. 트레드(2)의 타이어 축방향(타이어 폭방향) 바깥쪽 부분은 숄더부(15)라고 칭해진다. 사이드월(3)은, 트레드(2)의 단부로부터 반경 방향 대략 안쪽을 향해 연장되어 있다. 이 사이드월(3)은 가교 고무로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 비드(4)는 사이드월(3)보다 반경 방향 대략 내측에 위치해 있다. 비드(4)는 코어(10)와 이 코어(10)로부터 반경 방향 바깥쪽을 향해 연장되는 에이펙스(11)를 구비하고 있다. 코어(10)는 타이어의 둘레 방향을 따라 링 형상을 띠고 있다. 코어(10)는 비신축성 와이어가 감겨져 이루어진다. 전형적으로는, 코어(10)에 스틸제 와이어가 사용된다. 에이펙스(11)는 반경 방향 바깥쪽으로 갈수록 끝이 가늘어진다. 에이펙스(11)는 고경도의 가교 고무로 이루어진다.

카커스(5)는 카커스 플라이(12)로 이루어진다. 카커스 플라이(12)는 양측의 비드(4) 사이에 걸쳐져 있으며, 트레드(2) 및 사이드월(3)의 내측을 따르고 있다. 카커스 플라이(12)는, 코어(10)의 둘레에서 타이어 축방향 내측으로부터 외측을 향해 접혀져 있다. 도시되지는 않았으나, 카커스 플라이(12)는 병렬된 다수 개의 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 각 코드가 적도면 EQ(CL)에 대해 이루는 각도의 절대치는, 통상적으로는 70°내지 90°이다. 바꾸어 말하면, 이 카커스(5)는 래디얼 구조를 갖는다.

벨트(6)는 카커스(5)의 반경 방향 외측에 위치해 있다. 벨트(6)는 카커스(5)에 적층되어 있다. 벨트(6)는 카커스(5)를 보강한다. 벨트(6)는, 내층 벨트(13) 및 외층 벨트(14)로 이루어진다. 본 실시형태에서는 두 벨트(13, 14)의 폭이 서로 다르게 되어 있다. 본 실시형태에서는 내층 벨트(13)의 폭이 외층 벨트(14)의 폭보다 넓다. 두 벨트(13, 14)의 폭의 차는 10 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하로 되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 폭이 좁은 외층 벨트(14)의 단부로부터 바깥쪽에 노출된 폭이 넓은 내층 벨트(13)의 부분(스텝)(20)의 폭이 5 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하로 되는 것이 바람직하다. 이 폭이 5 ㎜ 미만이면, 벨트(6)의 단부 외측(축방향 바깥쪽)의 미끄러짐이 많아져 단차 마모(단부의 내측과 외측의 고저차)가 생길 우려가 있다. 한편, 이 폭이 10 ㎜를 초과하면 벨트(6)의 단부 근방의 튀어오름 거동이 커져 편마모를 발생시킬 우려가 있다.

도시되지는 않았지만, 내층 벨트(13) 및 외층 벨트(14) 각각은 병렬된 다수 개의 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 각 코드는 적도면(EQ)에 대해 경사져 있다. 내층 벨트(13)의 코드의 경사 방향은 외층 벨트의 코드의 경사 방향과 반대이다.

타이어(1)에 캠버각이 설정되어 있는 경우, 트레드의 접지면의 외측 가장자리(접지단이라고 함)는 타이어 축방향 바깥쪽으로 이동한다. 이 경우라도, 적어도 상기 폭이 넓은 내층 벨트(13)의 폭방향 단부(에지부)(16)는 상기 접지단보다 타이어 축방향 바깥쪽에 위치할 수 있도록 구성된다. 즉, 내층 벨트(13)의 폭은, 타이어(1)에 대하여 캠버각이 1.5°±0.5°의 범위 내에서 설정된 경우라도, 에지부(16)가 접지단보다 타이어 축방향 바깥쪽에 위치할 수 있도록 결정된다. 이러한 벨트(6)에 의해, 캠버각이 설정되는 타이어라도, 숄더부(15)의 내마모성의 저하가 방지될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 벨트(6)의 타이어 반경 방향 외측에 밴드가 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이 밴드의 폭은 벨트(6)의 폭보다 크다. 이 밴드는 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 코드는 나선형으로 감겨져 있다. 이 코드에 의해 벨트가 구속되므로, 벨트(6)의 리프팅이 억제된다. 코드는 유기 섬유로 이루어진다. 바람직한 유기 섬유로는, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 및 아라미드 섬유가 예시된다.

도시되지는 않았지만, 벨트(6)의 타이어 반경 방향 외측이면서 벨트(6)의 폭방향 단부(에지부) 근방에, 에지 밴드가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 에지 밴드도 상기 밴드와 마찬가지로 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 상기 에지 밴드의 일례로는, 폭이 넓은 내층 벨트(13)의 스텝(20)부의 상면에 적층되는 것이다. 이 에지 밴드의 코드는, 폭이 좁은 외층 벨트(14)의 코드의 방향과 동일 방향으로 경사지며, 폭이 넓은 내층 벨트(13)의 코드에 대해 바이어스되어 있다. 경사각은 20°이상 90°이하의 범위이다. 이 에지 밴드에 의해 벨트(6)의 에지부에 있어서 폭방향으로 생기기 쉬운 강성의 불연속성에 기인한 거동이 억제된다. 그 결과, 편마모의 발생이 억제될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 벨트(6)의 폭방향 단부 근방에 있어서, 쿠션 고무층이 카커스(5)와 적층되어 있는 것이 바람직하다. 쿠션층은 연질의 가교 고무로 이루어진다. 쿠션층은 벨트의 단부의 응력을 흡수한다. 이 쿠션층에 의해 벨트의 리프팅이 억제된다.

도 2에는, 내압이 충전되고 또한 하중이 부하되었을 때의 타이어(1)의 전형적인 변형 양태가 도시되어 있다. 타이어(1)는, 상기한 바와 같이 고무(2, 3, 11)와 코드(5, 6, 10)의 복합 재료로 형성되어 있다. 강성이 높은 카커스(5)나 벨트(6)가 타이어 내압과 균형을 이루어 타이어(1)로서의 형상을 유지하고 있다. 타이어(1)에 차체로부터의 하중이나 주행에 의한 하중이 부하되면, 도면 중에 이점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 트레드면(7)은 노면을 따라 평탄해진다. 트레드면(7)은 대략 반경 방향 안쪽으로 변위된다. 타이어(1) 내부의 벨트(6) 및 카커스(5)에도, 트레드에의 부하분의 변위가 전달되고, 그 곡률을 변화시키는 굽힘 모멘트(M)가 작용한다. 이때 생기는 굽힘 에너지가 타이어의 구름 저항을 크게 하는 요인이 된다. 트레드(2)의 변형이 큰 타이어일수록 구름 저항에 대한 내성이 낮아진다. 특히, 강성이 높은 벨트(6) 및 카커스(5)가 크게 변형되는 타이어는 더 불리해진다. 이 벨트(6)와 카커스(5)의 적층체는 브레이커 패키지라고도 한다.

브레이커 패키지의 거동에 직접적인 영향을 주는 것은, 내압 충전시의 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량이다. 이 변위의 타이어 축방향 분포는 트레드면(7)의 프로파일을 구성하고 있다. 이 변위는 통상적으로는 크라운 센터(17)로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향해 증대된다. 이러한 형상의 타이어는, 회전시에는 트레드의 숄더부로부터 버트레스(buttress)부에 걸친 영역의 거동이 커진다. 이 영역의 트레드 고무 및 브레이커 패키지의 변형 에너지가 구름 저항에 크게 영향을 미친다.

본 타이어(1)는 회전시에 생기는 굽힘 에너지가 작아지도록 고안되어 있다. 본 타이어(1)에서는, 타이어 축방향을 따라 트레드의 두께 분포가 규제되어 있다. 또한, 본 타이어(1)는 타이어 축방향을 따라 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량과 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량이 소정의 관계가 되도록 구성되어 있다. 이들 구성에 의해 회전시의 굽힘 에너지가 저감된다. 트레드의 두께란, 타이어의 축을 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 트레드 표면으로부터 카커스의 상면까지의 타이어 반경 방향의 치수이다.

도 3에는 타이어축을 포함하는 평면을 따라 취한 본 타이어(1)의 트레드(2) 부분의 단면이 도시되어 있다. 도 3에 기초하여, 타이어 축방향을 따른, 트레드(2)의 두께 분포와, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량과, 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량과의 관계를 설명한다.

적도(EQ)의 위치인 크라운 센터(17)로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 항한 트레드(2)의 타이어 반경 방향의 두께 Tg(y)는 하기의 (1)식으로 표시된다.

Tg(y)=A-a×Ct(y) (1)

상기 y는 타이어 축방향을 나타낸다. 따라서, (1)식은 크라운 센터(17)로부터 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 트레드(2)의 두께 분포를 나타내고 있다. 상기 A는, 크라운 센터(17)에서의 트레드(2)의 두께이다. 상기 Ct(y)는, 상기 트레드(2)의 두께 Tg(y)에 대응하는 위치에서의 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량이다. 상기 Ct(y)는 변위량의 타이어 축방향의 분포를 나타내고 있다고 할 수 있다. 상기 a는 0.10 이상 0.35 이하의 범위에서 선택되는 계수이다. 따라서, 상기 (1)식이 의미하는 바는,

0.10Ct(y)≤A-Tg(y)≤0.35Ct(y)이다.

상기 y의 범위의 종단은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 상기 식(1)은 타이어가 장착되는 차륜에 캠버각이 설정된 경우에 있어서, 접지면의 최외측 단부 부근까지 적용되는 것이 바람직하다. 캠버각의 범위는 1.5°±0.5°이다. 이러한 관점에서, 상기 y의 범위 D는 크라운 센터(17)로부터, 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18)(도 3)로부터 외측으로 10 ㎜의 위치(19)까지로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 (1)식은 크라운 센터(17)로부터, 벨트(14) 단부 위치(18)로부터 외측으로 10 ㎜의 위치(19)까지의 트레드(2)의 두께 분포를 나타내게 된다.

본 타이어(1)의 구성은, 상기 (1)식에 의한 트레드 두께 분포 Tg(y)의 조건 하에서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct(y)와 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc(y)가 하기의 (2)식으로 표시되는 관계를 더 갖는 것이다.

Cc(y)=(1-a)×Ct(y) (2)

상기 변위량 Cc(y), Ct(y)는, 타이어 축방향에 있어서 서로 대응하는 위치에서의 변위량이다. 이 Cc(y)도 변위량의 타이어 축방향의 분포를 나타내고 있다고 할 수 있다. 이 카커스(5)의 변위량의 분포 Cc(y)는, 타이어(1)의 내압 충전시의 소위 자연 평형형 라인으로부터 구해지는 것이다. 상기 계수 a의 범위는, 전술한 바와 같이, 0.10 이상 0.35 이하이다. 따라서, 상기 (2)식이 의미하는 바는,

0.65≤Cc(y)/Ct(y)≤0.90이다.

도 4에는 상기 식(1) 및 식(2) 중의 계수 a의 변화에 대한 카커스(5)와 트레드면(7)의 변화가 나타내어져 있다. 도 4의 (a)는 무부하시의 카커스(5)의 배치에 대한 트레드면(7)의 위치의 차이가 5종류의 계수 a에 대해 나타내어져 있다. 도 4의 (b)에는, 무부하시 카커스(5)의 배치에 대한 부하 후의 카커스(5)의 변위의 차이가 5종류의 계수 a에 대해 나타내어져 있다. 도 4의 (a)에서, 횡축은 트레드의 크라운 센터(17)를 원점으로 하여 타이어 축방향을 나타내고, 종축은 타이어 반경 방향을 나타낸다. 도 4의 (a) 중의 하부에는 내압 충전 및 무부하시의 카커스(5)의 배치 형상이 도시되어 있다. 도면 중 상부에는 내압 충전 및 무부하시의 상기 동일 카커스(5) 형상에 대한 트레드면(7)의 형상이 도시되어 있다. 트레드면(7)은 동일한 카커스(5) 형상에 대해 상기 계수 a가 0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.35인 각 경우의 형상이 도시되어 있다. 무부하시에는 굵은 선, a=0의 경우에는 파선, a=0.10의 경우에는 일점 쇄선, a=0.2의 경우에는 중간 굵은 선, a=0.30의 경우에는 이점 쇄선, a=0.35의 경우에는 가는 선으로 도시되어 있다. 계수 a의 차이에 따른, 트레드 두께의 분포의 경향 및 카커스(5)와 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향 변위의 관계를 명확하게 알 수 있다. 계수 a가 클수록 타이어 축방향 바깥쪽을 향한 트레드 두께의 감소도가 크고, 상기 Cc(y)/Ct(y)가 작아진다.

도 4의 (b)에서도 횡축은 트레드의 크라운 센터(17)를 원점으로 하여 타이어 축방향을 나타내고, 종축은 타이어 반경 방향을 나타낸다. 도 4의 (b) 중의 하부에는 도 4의 (a)와 동일하게 내압 충전 그리고 무부하시의 카커스(5)의 배치 형상이 도시되어 있다. 도면 중 상부에는 내압 충전 및 부하시의 상기 동일 카커스(5)의 변위 후의 형상이 도시되어 있다. 부하시의 변위 후의 카커스(5)의 형상은, 무부하시의 동일한 카커스(5) 형상(도면 중 하부)에 대하여, 상기 계수 a가 0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.35인 각 경우에 대해 도시되어 있다. 도면 중의 표시선의 종류는 상기 도 4의 (a)와 동일하다. 타이어의 부하시에 있어서, 계수 a의 차이에 따른 카커스(5)의 튀어오름 거동의 차이를 명확하게 알 수 있다. 계수 a가 클수록, 숄더부(15)에 걸친 카커스(5)의 거동이 커진다.

전술한 바와 같이, (1)식 및 (2)식에 있어서, 계수 a의 범위는 0.10 이상 0.35 이하이다. 계수 a가 0.10보다 작으면 숄더부(15) 근방의 트레드 두께가 큰 것이 된다. 즉, 트레드 두께 분포가 균일한 상태에 가까워진다. 그 결과, 숄더부(15)에서의 접지압이 높아지기 때문에, 내마모성, 구름 저항 내성이 저하될 우려가 있다. 한편, 계수 a가 0.35보다 크면 숄더부(15) 근방의 트레드 두께가 작은 것이 된다. 그 결과, 트레드면에 형성하는 홈이 부득이하게 얕은 것이 될 수밖에 없다. 트레드부 전체에서 균일하게 마모되어도, 숄더부가 크라운부보다 먼저 마모 다운되어 외관 불량이 될 우려가 있다. 이러한 관점에서, 계수 a의 범위는 0.20 이상 0.30 이하인 것이 더 바람직하다.

본 실시형태에 따른 타이어(1)에서는, 벨트(6)의 단부 위치 및 그 근방에 있어서, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc(y)가 이하와 같이 규제될 수도 있다. 즉, 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18)(도 3)에서의 변위량 Cc(y)가 4.0 ㎜ 이상 6.1 ㎜ 이하로 될 수도 있다. 또한, 상기 단부 위치(18)로부터, 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 거리(L)를 띄운 위치(19)에서의 변위량 Cc(y)가 8.6 ㎜ 이상 11.0 ㎜ 이하로 될 수도 있다. 또한, 이들 요건은 벨트가 한 장만인 경우에도 적용 가능하다.

카커스(5)의 상기 변위량 Cc(y)는, 벨트 단부 위치(18)에 있어서 6.1 ㎜를 초과하는 경우와, 단부 위치(18)로부터 10 ㎜의 거리(L)만큼 바깥쪽의 위치(19)에 있어서 11.0 ㎜를 초과하는 경우 모두, 부하시의 숄더부(15)의 거동이 커져, 내마모성, 구름 저항 내성이 저하될 우려가 있다. 구름 저항 내성 향상의 관점에서는 카커스(5)의 상기 변위량 Cc(y)는 어느 위치(18, 19)에 있어서도 작은 것이 좋다. 그러나, 변위량 Cc(y)가, 벨트 단부 위치(18)에 있어서 4.0 ㎜ 미만, 또는 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19)에 있어서 8.6 ㎜ 미만인 경우에는, 타이어의 최대 폭 위치를 보다 높게(타이어 반경 방향 바깥쪽) 하거나, 타이어 폭을 넓게 할 필요가 생긴다. 타이어 폭을 넓게 하면, 타이어의 규격에서 벗어날 가능성이 있다. 최대 폭 위치를 높게 하면, 비드부(4)를 두껍게 할 필요가 생겨, 비드부(4)에 있어서 구름 저항 내성이 저하된다. 또한, 숄더부(15)의 트레드 두께가 얇아져, 벨트(6)의 장착이 어려워지거나, 트레드(2)의 홈의 깊이가 과도하게 얕아질 우려가 있다.

본 실시형태에 따른 타이어(1)에서는 또한, 벨트(6)의 단부 위치로부터 안쪽의 부분과 바깥쪽의 부분에서, 상기 식(1) 및 식(2)에서의 계수 a를 다르게 할 수도 있다. 구체적으로는, 크라운 센터(17)로부터, 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18)까지의 범위에 대해서는 계수 a가 0.30 이상 0.35 이하로 된다. 상기 단부 위치(18)를 넘어, 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치(19)까지의 범위에 대해서는, 계수 a가 0.10 이상 0.30 미만이 된다. 이와 같이 구성됨으로써, 벨트(14)의 단부(18)로부터 바깥쪽 부분의 튀어오름 거동이 억제된다. 그 결과, 숄더부(15)의 내마모성의 향상 및 구름 저항 내성의 향상이 예상된다. 이러한 관점에서, 계수 a가 0.15 이상 0.30 미만이 되는 것이 바람직하다. 또한, 이 요건은 벨트가 한 장만인 경우라도 적용 가능하다.

이하에, 상기 타이어(1)의 구성의 평가를 수행하기 위한, 타이어의 구름 저항의 측정 요령 및 숄더부(15)의 에지 마모의 평가 요령을 설명한다.

[구름 저항의 측정]

타이어의 구름 저항의 측정에는 회전 구동 드럼을 갖는 대상 시험기가 사용된다. 공시(供試) 타이어의 사이즈는 195/65R 15이다. 타이어의 정회전시 및 역회전시의 각각에 대해 구름 저항치를 측정한다. 시험 환경 온도는 25℃로 한다. 시험용 림에 조립되어 들어간 공시 타이어의 얼라인먼트에 대해 토우각은 0°로 설정되고, 캠버각은 0°로 설정된다. 타이어 내압은 210 ㎪, 타이어 하중은 415 kgf이다. 공시 타이어의 주행 속도는 80 ㎞/h이다.

[에지 마모의 평가]

숄더부의 에지 마모의 평가는, 상기 구름 저항 측정에 제공되는 타이어와 동일 사양의 타이어에 대해, 마모 에너지 측정기를 이용하여 행해진다. 공시 타이어의 사이즈는 195/65R 15이다. 시험 환경 온도는 25℃로 한다. 시험용 림에 조립되어 들어간 공시 타이어의 얼라인먼트에 대해 토우각은 0°로 설정되고, 캠버각은 1.5°로 설정된다. 타이어 내압은 210 ㎪, 타이어 하중은 415 kgf이다. 이 에지 마모의 평가 방법은, 트레드의 크라운부와 미들부(크라운부와 숄더부의 사이) 및 숄더부(에지부)에 대해 마모 에너지를 측정한다. 숄더부(에지부)의 마모 에너지가 크라운부 및 미들부의 마모 에너지보다 큰 경우를 "불량"으로 한다.

<실시예>

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과가 자명해지는데, 본 실시예의 기재에 의거하여 본 발명이 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

[실시예 1-4]

실시예 1 내지 4로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이들 타이어의 사이즈는 195/65R 15이다. 이들 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향(직경 방향) 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 1에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1 내지 4에 대해 동일하다. 실시예 1 내지 4의 각 타이어에 대해, 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 1에 나타내어져 있다.

[실시예 5-8]

실시예 5 내지 8로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이들 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 2에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하다. 실시예 5 내지 8의 각 타이어에 대해, 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 2에 나타내어져 있다.

[실시예 9, 10]

실시예 9 및 10으로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이들 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 3에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하다. 실시예 9 및 10의 각 타이어에 대해, 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 3에 나타내어져 있다.

[비교예 1]

비교예 1로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 1에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하다. 비교예 1의 타이어에 대해 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 1에 나타내어져 있다.

[비교예 2]

비교예 2로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 2에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하다. 비교예 2의 타이어에 대해 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 2에 나타내어져 있다.

[비교예 3]

비교예 3으로서 도 1에 도시된 공기 타이어를 제작하였다. 이 타이어의 가장 폭이 좁은 벨트(14)의 단부 위치(18) 및 이 단부 위치(18)로부터 10 ㎜ 바깥쪽(L)의 위치(19) 각각에 있어서, 트레드면(7)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Ct, 카커스(5)의 타이어 반경 방향 내향의 변위량 Cc, 트레드(2)의 두께 Tg 및 이 두께 Tg의 계산식 중의 계수 a는, 모두 표 3에 기재되어 있는 바와 같다. 타이어의 그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하다. 비교예 3의 타이어에 대해 구름 저항 및 숄더부(15)의 에지 마모를 각각 평가하였다. 평가 방법, 요령은 전술한 바와 같다. 평가 결과는 지수에 의해 표 3에 나타내어져 있다.

[전체 평가]

표 1 내지 3에, 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 각 타이어의 각종 성능 평가의 결과가 나타내어져 있다. 구름 저항의 평가는 비교예 1의 결과를 100으로 한 지수값에 의해 나타내어져 있다. 이 수치가 작을수록 양호하다. 숄더부(15)의 에지 마모의 평가도 비교예 1의 결과를 100으로 한 지수값에 의해 나타내어져 있다. 이 수치가 클수록 양호하다. 이 평가 결과로부터 본 발명의 우위성은 자명하다.

산업상의 이용가능성

이상 설명한 공기 타이어는 승용차 등의 차량에 적용될 수 있다.

1 : 타이어 2 : 트레드
3 : 사이드월 4 : 비드
5 : 카커스 6 : 벨트
7 : 트레드면 8 : 홈
10 : 코어 11 : 에이펙스
12 : 카커스 플라이 13 : 내층 벨트
14 : 외층 벨트 15 : 숄더부
16 : 폭이 넓은 벨트의 단부 위치 17 : 크라운 센터
18 : 폭이 좁은 벨트의 단부 위치
19 : 폭이 좁은 벨트의 단부 위치로부터 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치
20 : 스텝
Cc : 카커스의 타이어 반경 방향 내향의 변위량
CL : 트레드 센터 라인
Ct : 트레드면의 타이어 반경 방향 내향의 변위량
EQ : 적도면 M : 굽힘 모멘트
Tg : 트레드의 타이어 반경 방향 두께

Claims

그 외면이 트레드면을 이루는 트레드와,
상기 트레드의 타이어 축방향의 양단부로부터 타이어 반경 방향 안쪽을 향해 연장되는 사이드월과,
트레드 및 사이드월의 내측을 따라 배치된 카커스와,
트레드의 타이어 반경 방향 내측에 있어서 카커스와 적층되는 벨트
를 포함하며,
타이어의 축을 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 적도 위치인 트레드 크라운 센터로부터 타이어 축방향 바깥쪽의 위치 y에서의 트레드의 타이어 반경 방향의 두께 Tg(y)가 하기 식으로 표시되고,
Tg(y)=A-a×Ct(y)
상기 A는 트레드 크라운 센터에서의 트레드의 타이어 반경 방향의 두께이며,
상기 Ct(y)는 트레드 크라운 센터로부터 타이어 축방향 바깥쪽의 위치 y에서의 트레드면의 캠버량을 나타내고 있고,
상기 a는 0.10 이상 0.35 이하의 범위에서 선택되는 계수이며,
타이어의 상기 단면에 있어서, 트레드 크라운 센터 대응 위치로부터 타이어 축방향 바깥쪽의 위치 y에서의 카커스의 캠버량 Cc(y)가 하기 식으로 표시되는 것인 공기 타이어.
Cc(y)=(1-a)×Ct(y)
제1항에 있어서, 상기 벨트는 한 장 또는 두 장 이상 적층되어 있고,
가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치에서의 카커스의 캠버량 Cc가 4.0 ㎜ 이상 6.1 ㎜ 이하인 것인 공기 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨트는 한 장 또는 두 장 이상 적층되어 있고,
가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치로부터 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치에 있어서, 카커스의 캠버량 Cc가 8.6 ㎜ 이상 11.0 ㎜ 이하인 것인 공기 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨트는 한 장 또는 두 장 이상 적층되어 있고,
가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치를 넘어 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치까지는 상기 계수 a가 0.30 미만으로 되어 있으며,
가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치로부터 타이어 축방향 안쪽에서는 상기 계수 a가 0.30 이상으로 되어 있는 것인 공기 타이어.
제4항에 있어서, 가장 폭이 좁은 벨트의 단부 위치를 넘어 타이어 축방향 바깥쪽으로 10 ㎜의 위치까지는 상기 계수 a가 0.15 이상 0.30 미만으로 되어 있는 것인 공기 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벨트는, 서로 적층된 폭이 서로 다른 두 장의 벨트를 포함하고,
폭이 좁은 벨트로부터 노출된, 폭이 넓은 벨트의 부분인 스텝부에 밴드가 적층되어 있으며,
이 밴드는 코드와 토핑 고무로 이루어지는 것인 공기 타이어.