KR102034797B1 - 공기입타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 숄더부의 강성을 보강한 공기입타이어에 관한 것이다. 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월(200)부 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 트레드부(100)와 사이드월부(200)의 경계인 숄더부의 내측에 강성바(400)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다.

Description

공기입타이어{A PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 숄더부의 강성을 보강한 공기입타이어에 관한 것이다.

타이어는 거동 시에 굴신 운동을 반복한다. 이러한 굴신 운동으로 인해 타이어가 지면으로부터 받는 충격이 상쇄되어 비드부에 전달되고 이는 차량의 승차감에 큰 영향을 준다. 타이어의 굴신 운동은 사이드월부를 통해서 진행되지만, 이 운동으로 인한 타이어 가혹도는 트레드부와 사이드월부의 경계인 숄더부(Shoulder)에서 극대화된다.

사이드월부는 굴신 운동에 적합하도록, 타이어 내에서 가장 얇은 두께로 설계되어, 비록 타이어 거동으로 인한 움직임이 크게 발생해도, 그 움직임이 유연하여 타이어의 뼈대라고 불리우는 카카스(Carcass)와 내측으로 인접된 고무부재인 이너라이너(Inner Liner)와의 박리의 문제는 발생하지 아니한다.

하지만 숄더부는 타이어 내 두께가 가장 높은 트레드부(Tread)와 두께가 가장 얇은 사이드월부의 연결부위로써, 부위별 강성 차이가 급변하는 구간으로, 카카스와 인접 고무의 박리 발생 측면에서 매우 불리하며, 굽힘 정도에 따라 숄더부의 내측부위에서 크랙(Inner Crack)이 발생할 수도 있다. 따라서, 타이어의 안정적인 거동을 위해서는 굴신 운동의 중심을 숄더부위가 아닌 사이드월부의 중심으로 변경시키는 것이 중요하며, 이는 숄더부의 강성을 강화시킴으로써, 구현이 가능하다

종래에는 그림 도1 및 도2에서와 같이 해당 부위의 고무 두께를 증가시켜, 숄더부의 강성을 강화하였으나, 이러한 기술은 모두 기존 카카스 라인의 변형이 불가피하다는 단점이 있다. 도1의 경우, 카카스 외측의 보강재(110)는 카카스를 내측으로 압박하게 되며, 도2의 경우, 카카스 내측의 보강재(110)는 카카스를 외측으로 멀어내게 된다. 카카스(Carcass)는 타이어의 뼈대를 이루는 가장 중요한 부재로, 카카스라인(Carcass Line)의 설계가 그 타이어의 기본적인 성능을 좌우하기 때문에, 의도되지 않은 이유로 변경되어서는 안된다. 따라서 기존에 최적화되어 설계된 카카스라인(Carcass Line)에 영향을 주지 않고, 숄더부의 강성을 높일 수 있는 기술이 필요하다.

이하, 숄더부의 강성강화에 관한 종래기술들을 살펴본다. 하기 종래기술에서의 식별부호는 본원발명과는 무관한다.

대한민국 등록특허 제10-0812809호 ' 타이어 트레드 숄더부용 보강시트' 는 타이어 트레드 숄더부용 보강시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트레드 숄더부 내측에 구비되어 상기 트레드보다 코어경도지수가 큰 경도를 갖는 고무시트, 및 상기 고무시트의 상·하측에 결합되어 상기 트레드에 발생된 열을 타이어 외부로 전달시키는 코드시트를 포함하여 이루어진다. 제10-0812809호는, 주행 시, 타이어의 반복굴신운동에 의해 발생되는 열을 트레드에서 외부로 신속하게 발산시킬 수 있고, 열을 신속하게 발산시킬 수 있어 트레드 숄더부의 성능을 유지시킬 수 있으며, 트레드의 성능을 유지할 수 있어 타이어의 파손 및 성능저하를 방지할 수 있는 기술을 개시한 바 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0052465호 '숄더부를 개선한 공기입 타이어'는 공기입 레디얼 타이어의 숄더부 파열등을 방지하도록 보강플라이를 숄더부에 장착하여 타이어 내구성을 향상시킬 수 있는 공기입 타이어에 관한 것으로, 내부공기를 투과를 방지하는 인너라이너와, 상기 인너라이너의 상측으로 적층되어 골격을 이루는 카카스와, 트레드의 충격을 완충하여 전달하는 벨트층과, 상기 트레드의 측부에 형성되는 사이드월과, 상기 사이드월의 하부에 형성되어 림에 장착되는 비드부를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 숄더부에 보강플라이를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 공기입 레디얼 타이어를 개시한 바 있다.

대한민국 공개특허 제10-2007-0097252호 '숄더부에 보강 코드가 삽입된 항공기 타이어' 는 숄더부에 보강 코드가 삽입된 항공기 타이어에 관한 것으로서, 센터 그루브 및 숄더 그루브가 형성된 트레드, 트레드 강화코드, 제1브레이커, 제2브레이커, 카카스, 인너 라이너, 사이드월, 비드부를 포함하여 이루어지는 항공기 타이어에 있어서, 상기 트레드 강화코드의 엣지 상부에 보강 코드가 삽입되는 것을 특징으로한다. 제10-2007-0097252호에 의한 숄더부에 보강 코드가 삽입된 항공기 타이어에 의하면, 가혹한 운용조건하의 반복하중에 의한 응력집중 및 변형 등의 리브블록 유동에 따른 고무의 심각한 열에너지 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 타이어의 수명을 단축시키는 가장 큰 원인인 열 축적에 의한 고무의 블로우 아웃 및 코드 엣지 세퍼레이션 등 결함들을 억제, 감소시켜 사고를 미연에 방지할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-0812809호 '타이어 트레드 숄더부용 보강시트' (공고일자 2008년03월12일) 대한민국 공개특허 제10-2009-0052465호 '숄더부를 개선한 공기입 타이어'(공개일자 2009년05월26일) 대한민국 공개특허 제10-2007-0097252호 '숄더부에 보강 코드가 삽입된 항공기 타이어' (공개일자 2007년10월04일)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 타이어가 가지고 있는 본래의 카카스라인에 영향을 주지 아니하고 숄더부의 강성을 향상시켜 타이어 거동시(굴신반복운동) 숄더부의 움직임을 최소화하고, 굴신운동이 사이드월부의 중심에서 작용하게 되는 공기입타이어를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 트레드부(100)와 사이드월(200)부 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 트레드부(100)와 사이드월부(200)의 경계인 숄더부의 내측에 강성바(400)가 설치되는 공기입타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 타이어가 가지고 있는 본래의 카카스라인에 영향을 주지 아니하고 숄더부의 강성을 향상시켜 타이어 거동시(굴신반복운동) 숄더부의 움직임을 최소화하고, 굴신운동이 사이드월부의 중심에서 작용하게 되는 효과를 기대할 수 있다.

이에 따라,

1. 승차감향상

상기와 같이, 굴신 운동의 중심이 유연한 사이드월부의 중앙부로 이동하면서 승차감이 향상된다.

2. 이너라이너(Inner Liner) 관련 사고 억제

본 발명에 따르면 숄더부 움직임이 최소화된다. 숄더부의 움직임이 줄어들면, 숄더부부 내측의 이너라이너(Inner Liner)의 손상을 억제할 수 있다. 이너라이너 고무는 내압을 유지하기 위해 채용되며, 내 공기 투과성이 우수한 부틸계 고무로 이루어져 있다. 그렇게 때문에 다른 고무와 대비하여, 접착력과 내 피로 성능에 불리한 성질을 가지고 있고, 특히 변형이 많은 숄더(Shoulder)부에서 인접 고무와의 박리, 수분 침투, 크랙(Crack) 발생 등이 발생할 수 있다.

3. 슬립(Slip) 마모 억제

강성바의 채용은 지면에 직접적으로 맞닿는 트레드숄더블록(Tread Shoulder Block)의 강성을 높여 타이어 거동 시에도 안정적인 움직임을 유지하며, 이는 타이어의 슬립(Slip) 마모를 억제하게 되어, 타이어의 마모 성능을 향상시킨다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 보강부재를 카카스 외측에 적용하여 숄더부를 보강한 종래의 타이어의 요부발췌 단면도이다.
도 2는 보강부재를 카카스 내측에 적용하여 숄더부를 보강한 종래의 타이어의 요부발췌 단면도이다.
도3은 본 발명의 공기입타이어의 요부발췌 사시도이다.
도4는 종래의 타이어의 굴신운동을 설명하는 설명도이다.
도5는 본 발명의 공기입타이어의 굴신운동을 설명하는 설명도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 트레드부(100)와 사이드월(200)부 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서, 상기 트레드부(100)와 사이드월부(200)의 경계인 숄더부의 내측에 강성바(400)가 설치되는 공기입타이어를 제공한다.

상기의 강성바(400)는 숄더부의 두께를 증가시키지 아니하면서 숄더부의 강성을 증대시키는 것으로써 숄더부 강성증대시 카카스라인의 변화를 최소화는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

상기 강성바(400)의 크기 및 형상은 타이어 내측의 프로파일에 의해 결정된다. 일반적인 래디얼타이어의 경우, 상기 강성바(400)의 길이(L)는 5~25cm이고, 상기 강성바(400)의 높이(h)는 1~10cm이며, 상기 강성바(400)의 폭(d1)은 2~7cm인 것이 바람직하다. 상기 강성바의 크기가 너무 크게되면, 숄더부 두께가 증가하는 것과 다름없기 때문에 카카스라인의 변화가 유발되며, 강성바의 크기가 너무 작게되면 숄더부 강화의 효과가 미미한 문제가 있다. 이러한 이유로 상기의 수치의 한정은 유의미하다.

또한, 상기 강성바(400)의 외면(410)은 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 구조는 상기 강성바(400)가 외력에 의해 굴신되는 경우 부착된 이너라이너(500)에 지나치게 많은 힘이 부분적으로 가해져 찢어지는 현상을 방지할 수 있다.

상기 강성바(400)의 설치간격은 등간격으로 설정되어야 한다. 간격이 없으면, 단순한 고무 두께의 증가에 불과하며, 이는 종래의 기술처럼, 제품 본래의 카카스라인(Carcass Line)에 변화를 주게 된다. 따라서 구조물 사이에는 반드시 최초에 제품이 가지고 있는 고무 두께로 노출되는 간격을 두어 가류 브래더에 의해 밀려나는 카카스라인 이 본래의 것과 동일하도록 해야 한다. 상기의 간격의 정도는 목표로하는 강성의 정도에 따라 조절될 수 있다. 즉, 간격을 좁게 설계하면, 강성은 높아지게된다. 하지만, 간격을 과도하게 작게 설계할 경우 가류 브래더가 기존의 Carcass Line을 제대로 밀어주지 못하게 되므로, 최적의 간격을 고려하여 설계해야 한다. 이에 따라 상기 강성바(400) 간의 간격(d1)은 1~5cm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 강성바(400)의 카카스코드 방향에 대한 설치각도(a)는 30~60도로 설정한다. 상기 강성바(400)를 카카스코드와 동일각도로 적용할 경우, 강성바(400)가 적용된 구간과 적용되지 아니한 구간에 가류브래더에 의해 밀려나는 카카스라인에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 카카스내에 삽입되는 카카스코드와 강성바의 각도 차이는 클수록 좋지만, 0도로 설계할 경우 굴신 운동과 동일 방향으로 설계되어 강성 보강의 효과가 없어지므로 가장 바람직한 각도는 45이다.

상기 강성바(400)는 타이어 내측에 설치되는 이너라이너(500)와 일체로 성형될 수 있다. 타이어의 가류공정 이전의 반제품들의 결합 공정에서, 이너라이너(500)와 강성바(400)가 일체로 성형된 반제품이 다른 반제품들과 결합된 후, 가류기에서 가류되어 완제품 타이어로 성형될 수 있다. 이때 브래더는 상기 강성바(400)에 대응되는 홈이 형성되게 된다.

또한, 상기 강성바(400)는 타이어 내측에 설치되는 이너라이너(500)에 부착되어 설치될 수 있다. 상기의 이너라이너(500)와 일체로 성형된 반제품은 이너라이너(500)의 재질과 동일하게 적용되어야하므로 충분한 강성을 얻지 못할 수 있기 때문이다. 상기 이너라이너(500)에 부착된 강성바(400)는 가류되면서 이너라이너와 충분한 강도로 부착되게 된다.

도4는 종래의 타이어의 굴신운동을 설명하는 설명도이고, 도5는 본 발명의 공기입타이어의 굴신운동을 설명하는 설명도이다.

종래의 타이어는 타이어의 굴신시 숄더부 쪽인 'b'위치에서 굴신이 일어나 숄더부 내측의 이너라이너의 손상이 우려되나, 본원발명은 두께가 얇고 유연한 사이드월부(200)의 중앙인 'c' 부위에서 주된 굴신이 이루어진다. 이에 따라, 이너라이너의 손상을 예방하고 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 트레드부
110: 보강부재
200: 사이드월부
300: 비드부
400: 강성바
500: 이너라이너

Claims (8)

1. 트레드부(100)와 사이드월(200)부 및 비드부(300)를 포함하는 공기입타이어에 있어서,
   상기 트레드부(100)와 사이드월부(200)의 경계인 숄더부의 내측에 강성바(400)가 설치되며,
   상기 강성바(400)의 카카스코드방향에 대한 설치각도(a)는 30~60도인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 강성바(400)의 길이(L)는 5~25cm이고, 상기 강성바(400)의 높이(h)는 1~10cm이며, 상기 강성바(400)의 폭(d1)은 2~7cm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 강성바(400)의 설치간격은 등간격인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 강성바(400) 간의 간격(d1)은 1~5cm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 강성바(400)는 타이어 내측에 설치되는 이너라이너(500)와 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 강성바(400)는 타이어 내측에 설치되는 이너라이너(500)에 부착되어 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 강성바(400)의 외면(410)은 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   

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