KR102304430B1

KR102304430B1 - 타이어

Info

Publication number: KR102304430B1
Application number: KR1020200046262A
Authority: KR
Inventors: 박종선
Original assignee: 넥센타이어 주식회사
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-09-24

Abstract

본 발명의 일 실시예는 지면과 접하는 트레드부, 림에 장착되는 비드부, 상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 사이드월부, 상기 비드부를 감싸 타이어의 골격을 이루며, 상기 트레드부, 상기 사이드월부 및 상기 비드부를 따라 연장된 카카스층, 상기 트레드부의 하부에 배치되며, 곡선 구간을 포함하는 제1 영역과 상기 제1 영역의 양 측에 배치되는 제2 영역을 구비하는 벨트 코드를 포함하는 벨트층을 포함하는 타이어를 제공한다.

Description

타이어{Tire}

본 발명의 실시예들은 타이어에 관한 것이다.

타이어는 차량에 있어서 지면과 접촉하여 차량의 주행 및 제동과 관련하여 아주 중요한 역할을 담당한다.

차량의 주행조건이나, 주행 특성에 따라 타이어의 용도는 매우 다양하며, 다양한 용도에 적합하게 타이어에 포함되는 벨트층, 및 카카스층들을 설계하고 있다.

한국공개특허공보 2015-0057610호

본 발명의 실시예들은 타이어를 보호하면서 벨트층의 균일성을 확보할 수 있는 타이어를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벨트 코드의 제2 영역은 직선 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벨트 코드는 상기 제1 영역을 지나는 가상의 제1 선을 중심으로 선대칭으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벨트 코드의 제2 영역으로부터 연장되는 가상의 제2 선과 상기 가상의 제1 선이 형성하는 각은 예각일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벨트층은 상기 벨트 코드를 복수개 구비하며, 3상기 제1 영역에서의 인접한 상기 벨트 코드들 간의 제1 간격은 상기 제2 영역에서의 인접한 상기 벨트 코드들 간의 제2 간격보다 클 수 있다.

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

본 발명의 실시예들에 따른 벨트층을 구비하는 타이어는 벨트 코드의 구조를 변경하여 한 장의 벨트층만으로도 타이어의 원주 방향 및/또는 폭 방향에 대한 충격으로부터 타이어를 효과적으로 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어는 벨트 코드들의 밀도 설계가 자유로워 트레드부의 부분별 강성을 보완하여 균일도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어는 한 장의 벨트층으로도 두 장의 벨트층과 동일하거나 그 이상의 효과를 구현할 수 있어, 공정의 효율화 및 제조 비용의 절감을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어를 절개하여 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 벨트층의 고무에 피복된 벨트 코드를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 벨트층의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트층을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 벨트층을 설명하기 위한 평면도이다.

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.

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.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(100)에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(100)를 절개하여 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 타이어(100)는 트레드부(110) 및 트레드부(110)의 양측으로부터 연장된 사이드월부(120), 및 사이드월부(120)의 단부에 구비되는 비드부(130)를 포함할 수 있다.

타이어(100)는 트레드부(110)의 아래에 위치하는 바디 플라이(140)와 벨트층(150)을 포함할 수 있으며, 벨트층(150)의 상부에는 캡 플라이(160)가 더 포함될 수 있다. 또한, 타이어(100)는 트레드부(110)와 한 쌍의 사이드월부(120)들 내측에 위치하여 타이어(100)의 내부 공기압을 유지시키는 이너라이너(170)를 포함할 수 있다.

트레드부(110)는 복수개의 그루브(115)에 의해서 구획되는 트레드 블록(116)을 가질 수 있다. 트레드 블록(116)은 차량의 주행시에 지면과 접촉하는 부분으로, 타이어(100)의 반경방향으로 일주하는 메인 그루브와, 타이어(100)의 횡방향으로 형성되는 횡그루브에 의해 구획될 수 있다. 트레드부(110)는 두꺼운 고무층으로 이루어져 차량의 구동력 및 제동력을 지면에 전달한다.

트레드 블록(116)의 표면에는 조종 안전성, 견인력, 제동성을 위한 트레드 패턴들과 트레드 패턴들에 의해 구획된 블록들이 위치할 수 있다. 트레드 패턴들은 젖은 노면에서의 주행 시 배수를 위한 복수의 그루브들과 견인력 및 제동력을 향상시키기 위한 사이프를 포함할 수 있다. 사이프는 블록에 형성되며, 그루브보다 작은 크기를 가진 홈일 수 있다. 사이프는 젖은 노면에서의 주행시 수분을 흡수하여 수막을 끊는 역할을 함으로써, 타이어(100)의 구동력과 제동력을 증가시킬 수 있다.

트레드부(110)는 내부에 바디 플라이(140), 벨트층(150), 캡 플라이(160) 및 이너라이너(170)가 포함될 수 있다.

바디 플라이(140)는 트레드부(110), 사이드월부(120) 및 비드부(130)를 따라 연장되어, 타이어(100)의 골격을 형성한다. 바디 플라이(140)는 일정한 고무 성분 내부에 타이어 코드가 포함되어 있는 구조를 가질 수 있다.

바디 플라이(140)는 스틸 또는 폴리에스터, 레이온 등과 같은 고강도 섬유 유기재로 이루어지는 복수의 코드지를 겹친 후, 고무로 피복하여 압연 가공하여 형성될 수 있다. 구체적으로， 바디 플라이(140)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.

벨트층(150)은 타이어(100)의 내구성 향상 시키고, 골격을 형성할 수 있다. 또한, 벨트층(150)은 외부의 충격을 완화시키는 것은 물론 트레드의 접지면을 넓게 유지하여 주행 안정성을 확보하는 역할을 한다. 벨트층(150)은 트레드부(110)의 하측에 배치되고, 스틸 혹은 유기 섬유재로 이루어지는 복수의 벨트 코드(150b, 도 3 참조)를 고무(150a, 도 3 참조)로 피복하여 압연 가공으로 형성될 수 있다.

캡 플라이(160)는 트레드부(110)와 벨트층(150) 사이에 배치된다. 캡 플라이(160)는 벨트층(150) 위에 부착되는 특수 코드지로 주행시 성능을 향상시킬 수 있다. 캡 플라이(160)는 일 예로 폴리에스테르 합성섬유를 포함하여 이루어질 수 있다. 캡 플라이(160)는 벨트층(150)과 바디 플라이(140)에 지지되어, 주행시에 벨트층(150)의 움직임을 최소화하여 주행안정성을 확보할 수 있다.

이너라이너(170)는 타이어(100)의 내부에 배치되어 공기의 누출을 방지하고, 타이어(100) 내의 공기압을 유지시킬 수 있다. 이너라이너(170)는 밀폐성이 우수한 고무층으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 이너라이너(170)는 밀도가 높은 부틸고무 등으로 이루어질 수 있다.

이너라이너(170)는 바디 플라이(140)의 아래에 배치되어 비드부(130)로 연장될 수 있다. 이너라이너(170)는 바디 플라이(140)의 일면에 접촉할 수 있으며, 양단은 비드부(130)와 접촉할 수 있다.

비드부(130)는 사이드월부(120)의 단부에 구비되며, 타이어(100)를 림(Rim)에 장착시키는 역할을 한다. 비드부(130)는 고무가 코팅된 강철 와이어를 복수 개 꼬아 형성되는 비드 코어(131)를 포함할 수 있다.

또한, 비드부(130)는 비드 필러(132)를 포함하고, 비드 필러(132)는 비드 코어(131)로부터 사이드월부(120) 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 비드 필러(132)는 비드 코어(131)의 일측에 부착된 고무 충전재로서, 비드 코어(131)를 보강하는 역할을 수행한다. 비드 필러(132)는 복수개가 서로 다른 물성을 가질 수 있다.

도 3은 도 1의 벨트층(150)의 고무(150a)에 피복된 벨트 코드(150b)를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 벨트층(150)의 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트층(150)은 벨트 코드(150b)와 벨트 코드(150b)를 커버하는 고무(150a)를 포함할 수 있다.

벨트층(150)은 타이어(100)가 횡방향 및/또는 종방향으로 움직일 때, 외부의 충격으로부터 타이어(100)를 보호하는 기능을 수행한다. 벨트층(150)은 타이어(100)의 원주방향(X방향) 및 폭방향(Y방향) 모두 충격을 받기는 하나, 타이어(100)의 원주방향(X방항)으로 받는 충격이 더 크다. 이러한 문제 때문에 종래에는 직선 형태의 벨트 코드들을 원주방향(X방향)에 대하여 약 20°내지 30°의 각도를 갖도록 설계하여 벨트층을 제작하였다. 다만, 이 경우, 타이어의 쏠림이 발생하기 때문에 이를 위해 벨트 코드가 서로 다른 방향으로 설계된 벨트층을 두 장 구비하여야 하였다. 그러나, 벨트층을 두 장 구비하게 되면 타이어의 제조 공정이 추가되고, 재료비가 증가할 수 밖에 없고, 특히, 두 장의 벨트층의 폭이 달라 균일한 특성을 유지하는 것이 어려웠다.

본 발명의 일 실시예에 따른 벨트층(150)을 구비하는 타이어(100)는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 벨트 코드(150b)의 구조를 변경하여 한 장의 벨트층(150)만으로도 타이어를 효과적으로 보호할 수 있게 하는 것을 기술적 사상으로 한다.

벨트층(150)은 곡선 구간을 포함하는 제1 영역(A)과 제1 영역(A)의 양 측에 배치되는 제2 영역(B)을 구비하는 벨트 코드(150b)를 포함할 수 있다.

벨트 코드(150b)는 철 및 탄소를 포함하는 탄소강으로 형성하거나 철 및 탄소 이외에 원소(이하, 제1 원소라 함)를 포함하는 특수강으로 형성될 수 있다. 제1 원소는 실리콘(Si), 인(P), 망간(Mn) 및 황(S) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 벨트 코드(150b)는 모노 와이어들이 여러 가닥, 예컨대 2-3 가닥 합쳐져서 형성될 수 있다.

벨트 코드(150b)는 도시된 바와 같이, 원주 방향(X방향)에 대하여 꺾어진 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 벨트 코드(150b)는 곡선 구간을 갖는 제1 영역(A)을 구비함으로써, 벨트층(150)의 가운데 부분에 완만한 구조를 형성할 수 있다. 이를 통해 타이어의 주행 시 원주 방향(X방향) 또는 폭 방향(Y방향)에 대한 충격을 효과적으로 흡수하여 벨트 코드(150b)가 굽혀지는 현상을 방지할 수 있다.

벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)은 벨트층(150)의 중심을 지나며 원주 방향(X방향)으로 연장되는 가상의 제1 선(L1)을 중심으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)은 일정한 곡률을 갖는 곡선 구간으로 이루어질 수 있다.

벨트 코드(150b)의 제2 영역(B)은 벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)으로부터 연장되는 직선 형태로 이루어질 수 있다. 벨트 코드(150b)의 제2 영역(B)은 제1 영역(A)을 지나는 가상의 제1 선(L1)을 중심으로 선대칭으로 이루어질 수 있다. 즉, 벨트 코드(150b)는 제1 영역(A)과 제2 영역(B)을 통해 V자 형상과 유사한 구조를 가질 수 있다. 벨트층(150)은 벨트 코드(150b)의 방향성에 대한 제한은 없으나, 첨단(尖端) 부분인 제1 영역(A)이 타이어(100)의 주행 방향을 향하여 배치되게 함으로써, 원주 방향에 대한 충격으로부터 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

일 실시예로서, 벨트 코드(150b)의 제2 영역(B)으로부터 연장되는 가상의 제2 선(L2)과 가성의 제1 선(L1)이 형성하는 각(θ)은 예각일 수 있다. 예를 들면, 제2 선(L2)과 제1 선(L1)이 형성하는 각(θ)은 20°내지 40°의 범위에서 선택된 값을 가질 수 있다. 벨트 코드(150b)는 직선 구간인 제2 영역(B)을 제1 영역(A)을 중심으로 대칭적으로 형성하되, 종래의 벨트 코드와 동등한 수준의 각도로 기울어지도록 함으로써, 원주 방향(X방향)에 대한 충격을 보호함과 동시에 쏠림을 방지하는 효과를 구현할 수 있다.

또한, 제1 영역(A)에서의 인접한 벨트 코드(150b)들 간의 제1 간격(d1)은 제2 영역(B)에서의 인접한 벨트 코드(150b)들 간의 제2 간격(d2)보다 클 수 있다. 이를 통해 벨트층(150)은 제1 영역(A)에 대응되는 트레드부(110) 영역과 제2 영역(B)에 대응되는 트레드부(110) 영역의 강성을 다르게 보완할 수 있다. 다시 말해, 간격이 넓은 제1 영역(A)의 강성은 간격이 좁은 제2 영역(B)의 강성보다 상대적으로 작기 때문에, 이를 이용하여 트레드부(110)의 강성을 보완할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트층(150-1)을 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 또 다른 실시예에 따른 벨트층(150-2)을 설명하기 위한 평면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트층(150-1)은 일 실시예에 따른 벨트층(150)과 마찬가지로, 곡선 구간을 포함하는 제1 영역(A)과 제1 영역(A)의 양 측에 배치되는 제2 영역(B)을 구비하는 벨트 코드(150b)를 포함할 수 있다.

여기서, 다른 실시예에 따른 벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)은 둘 이상의 제1 곡선 구간(A2)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)은 제1 영역(A)을 지나는 가상의 제1 선(L1)을 기준으로 대칭적으로 배치되는 두 개의 제1 곡선 구간(A2)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 영역(A)은 두 개의 제1 곡선 구간(A2)을 연결하는 제1 직선 구간(A1)을 구비할 수 있다.

다른 실시예에 따른 벨트 코드(150b)는 일 실시예의 일정한 곡률을 곡선 구간으로만 이루어진 제1 영역(A)과 달리, 원주 방향(X방향)에 대해 수직한 제1 직선 구간(A2)을 갖고 제2 영역(B)들과 연결될 수 있다. 즉, 벨트층(150-1)의 중심 영역에 배치되는 벨트 코드(150b)는 원주 방향(X방향)에 대하여 수평 배열시킬 수 있다. 이러한 구조를 통해 다른 실시예에 따른 벨트 코드(150b)는 일 실시예보다 넓은 제1 영역(A)을 확보할 수 있고 제1 영역(A)과 제2 영역(B)의 밀도를 효과적으로 조절할 수 있다.

만약, 트레드부(110)의 트레드 블록을 설계하는 과정에서 센터(center) 부분 대비 숄더(shoulder) 부분의 횡 그루브를 크게 설계하여, 센터 블록(center block)이 숄더 블록(shoulder block)에 비해 강성이 커진 경우, 타이어(100)는 다른 실시예에 따른 벨트층(150-1)을 이용하여 센터 부분과 숄더 부분의 강성의 차이를 완화시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 벨트층(150-2)은 곡선 구간을 포함하는 제1 영역(A)과, 제1 영역(A)의 양 측에 배치되는 제2 영역(B)과, 제2 영역(B)으로부터 연장되는 제3 영역(C)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 벨트 코드(150b)의 제1 영역(A)과 제2 영역(B)은 일 실시예에 따른 벨트 코드(150b)와 동일한 바 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

벨트 코드(150b)의 제3 영역(C)은 제2 영역(B)으로부터 연장되되, 제1 영역(A)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부분일 수 있다. 제3 영역(C)은 제2 영역(B)과 연결되는 구간을 곡선으로 구비함으로써, 주행 시 충격에 대해 타이어(100)를 효과적으로 보호할 수 있다.

벨트 코드(150b)의 제3 영역(C)은 원주 방향(X방향)에 대하여 수평 배열될 수 있다. 이때, 제3 영역(C)에서의 인접한 벨트 코드(150b)들 간의 제3 간격(d3)은 제1 영역(A)에서의 제1 간격(d1) 또는 제2 영역(B)에서의 제2 간격(d2)과 다를 수 있다. 예를 들면, 제3 간격(d3)은 제1 간격(d1) 및 제2 간격(d2)보다 클 수 있다. 이러한 간격을 다르게 설계함으로써, 벨트층(150-2)은 부분적으로 벨트 코드(150b)들의 밀도를 다르게 할 수 있다. 이를 통해, 트레드부(110)의 강성에 대응되게 벨트층(150)을 설계함으로써, 타이어(100)는 트레드부(110)의 강성의 균일도(uniformity)를 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 벨트층을 구비하는 타이어는 벨트 코드의 구조를 변경하여 한 장의 벨트층만으로도 타이어의 원주 방향 및/또는 폭 방향에 대한 충격으로부터 타이어를 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어는 벨트 코드들의 밀도 설계가 자유로워 트레드부의 부분별 강성을 보완하여 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어는 한 장의 벨트층으로도 두 장의 벨트층과 동일하거나 그 이상의 효과를 구현할 수 있어, 공정의 효율화 및 제조 비용의 절감을 유도할 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.

100: 공기입 타이어
110: 트레드부
120 사이드월부
130: 비드부
140: 바디 플라이
150 : 벨트층

Claims

지면과 접하는 트레드부;
림에 장착되는 비드부;
상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 사이드월부;
상기 비드부를 감싸 타이어의 골격을 이루며, 상기 트레드부, 상기 사이드월부 및 상기 비드부를 따라 연장된 카카스층;
상기 트레드부의 하부에 배치되며, 곡선 구간을 포함하는 제1 영역과 상기 제1 영역의 양 측에 배치되는 제2 영역을 구비하는 벨트 코드를 포함하는 벨트층;을 포함하고,
상기 벨트층은 상기 벨트 코드를 복수개 구비하며,
상기 제1 영역에서의 인접한 상기 벨트 코드들 간의 제1 간격은 상기 제2 영역에서의 인접한 상기 벨트 코드들 간의 제2 간격보다 큰, 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 벨트 코드의 제2 영역은 직선 형태로 이루어진, 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 벨트 코드는 상기 제1 영역을 지나는 가상의 제1 선을 중심으로 선대칭으로 이루어지는, 타이어.
제3 항에 있어서,
상기 벨트 코드의 제2 영역으로부터 연장되는 가상의 제2 선과 상기 가상의 제1 선이 형성하는 각은 예각인, 타이어.
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