KR102421211B1 - 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조 - Google Patents

Abstract

트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조가 개시된다. 본 발명에 따른 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조는, 트레드블록의 강성 조절과 수막방지를 위해 좁은 틈새 형태로 상기 트레드블록에 성형되는 사이프로서, 상기 사이프는, 소정 깊이와 폭을 갖는 상기 좁은 틈새를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면; 및 상기 벽면 중 어느 하나의 벽면 중앙부에서 다른 하나의 벽면을 향해 돌출형성되어 차량의 구동과 제동시 상기 좁은 틈새를 기준으로 탄성변형되는 상기 트레드블록을 지지하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조에 의해 달성된다. 본 발명에 의하면, 트레드블록에 형성된 좁은 틈새를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면 중 어느 하나의 벽면 중앙부에서 다른 하나의 벽면을 향해 돌출부가 마련되어 차량의 구동과 제동시 좁은 틈새를 기준으로 탄성변형되는 트레드블록을 견고히 지지함에 따라, 젖은 노면에서의 수분 흡수를 통한 수막 제거와 접지력 향상은 물론, 일반 노면에서 부족한 구동 성능과 제동 성능 등이 효과적으로 보완될 수 있게 된다.

Description

트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조{SIPE STRUCTURE TO COMPLEMENT THE STIFFNESS OF TREAD BLOCK}

본 발명은, 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트레드블록에 형성된 사이프에 의한 수막제거 기능을 유지하면서도 구동 및 제동 성능을 향상시킬 수 있는 사이프 구조에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 트레드는, 타이어의 원주방향을 따라 형성되어 노면 주행시 배수기능을 수행하는 굵은 홈인 종그루브와 이에 교차하는 타이어 폭방향의 횡그루브에 의해 다수의 트레드블록으로 분할되는 구조를 형성하게 된다.

이러한 트레드블록에는, 노면의 수분 흡수를 통해 수막을 제거하는 한편, 트레드블록의 유연성을 증대시켜 젖은 노면에 대한 접지력을 향상시키는 사이프가 조각칼로 절개한 것과 같은 좁은 틈새 형태로 형성될 수 있다.

위와 같은 사이프가 도 7의 대한민국공개특허 제10-2013-0115610호(공개일: 2013년10월22일)에 도시된 바와 같이, 트레드블록에 다수 개가 형성되면, 트레드블록을 복수의 단위 블록으로 잘게 구획하게 되어 눈길이나 빗길에서 트렉션 성능을 향상시키는 잇점이 있다.

그러나 사이프에 의해 지나치게 세분화된 단위 블록으로 인해 강성이 저하된 트레드블록은 일반 노면에서 필요한 구동 성능, 제동 성능 또는 조향 성능 등을 저하시키는 문제가 있어 이에 대한 개선 내지 개량이 필요한 실정이다.

대한민국공개특허 제10-2013-0115610호(공개일: 2013년10월22일)

본 발명의 목적은, 트레드블록에 형성된 사이프의 주요기능인 젖은 노면에서의 수분 흡수를 통한 수막 제거와 접지력 향상은 유지하면서도, 일반 노면에서 부족한 구동 성능과 제동 성능 등을 함께 보완할 수 있는 사이프 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 트레드블록의 강성 조절과 수막방지를 위해 좁은 틈새 형태로 상기 트레드블록에 성형되는 사이프로서, 상기 사이프는, 소정 깊이와 폭을 갖는 상기 좁은 틈새를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면; 및 상기 벽면 중 어느 하나의 벽면 중앙부에서 다른 하나의 벽면을 향해 돌출형성되어 차량의 구동과 제동시 상기 좁은 틈새를 기준으로 탄성변형되는 상기 트레드블록을 지지하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조에 의해 달성된다.

상기 돌출부는, 상기 좁은 틈새의 폭 대비 80%의 돌출길이로 형성될 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 좁은 틈새의 깊이 대비 12.5% 내지 50%의 높이로 형성될 수 있다.

상기 좁은 틈새는, 톱니형태의 요철구조를 형성할 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 좁은 틈새를 통해 바깥쪽으로 노출되는 일면에 형광도료가 도포되어 마모한계를 시각적으로 표시할 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 트레드블록보다 경도가 높은 소재로 미리 제작된 후, 트레드금형에 인서트되어 타이어 가류공정을 통해 상기 트레드블록과 일체화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 트레드블록에 형성된 좁은 틈새를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면 중 어느 하나의 벽면 중앙부에서 다른 하나의 벽면을 향해 돌출부가 마련되어 차량의 구동과 제동시 좁은 틈새를 기준으로 탄성변형되는 트레드블록을 견고히 지지함에 따라, 젖은 노면에서의 수분 흡수를 통한 수막 제거와 접지력 향상은 물론, 일반 노면에서 부족한 구동 성능과 제동 성능 등이 효과적으로 보완될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 사이프 구조의 돌출부를 다양한 높이와 돌출길이로 규격화한 예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 사이프 구조가 차량의 구동과 제동시 변형되는 트레드블록을 지지하는 작동상태를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 2에 도시된 돌출부의 규격별 제동 성능을 비교한 그래프이다.
도 7은 종래 트레드블록의 사이프 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 사이프 구조의 돌출부를 다양한 높이와 돌출길이로 규격화한 예를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 사이프 구조가 차량의 구동과 제동시 변형되는 트레드블록을 지지하는 작동상태를 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 6은 도 2에 도시된 돌출부의 규격별 제동 성능을 비교한 그래프이고, 도 7은 종래 트레드블록의 사이프 구조를 도시한 도면이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 타이어의 폭방향인 좌우(옆쪽 또는 측방), 타이어의 진행방향인 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

본 발명에 따른 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조(100)는, 젖은 노면에서의 수분 흡수를 통한 수막 제거와 접지력 향상은 물론, 일반 노면에서 부족한 구동 성능과 제동 성능 등이 단순하지만 효과적으로 보완될 수 있도록 하기 위해 안출된 발명으로, 타이어(1) 제조공정 중 가류공정에서 사용되는 트레드금형의 블레이드에 의해 좁은 틈새(112) 형태로 트레드블록(10)에 성형될 수 있다.

여기서 트레드블록(10)은, 타이어(1)의 원주방향을 따라 형성되어 노면 주행시 배수기능을 수행하는 굵은 홈인 종그루브(30)와 이에 교차하는 타이어(1) 폭방향의 횡그루브(20)에 의해 분할되어 타이어(1)의 트레드를 구성하게 되는 구성요소로서, 타이어(1)의 회전에 따라 노면과 접촉하며 마찰력(접지력)을 형성함으로써 차량의 주행이 이루어질 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 사이프 구조(100)는, 상술한 바와 같은 기능 내지 작용의 구체적 구현을 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 벽면(110a,110b) 및 돌출부(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

한 쌍의 벽면(110a,110b)은, 서로 마주보도록 이격배치되어 소정 깊이(D)와 폭(W)을 갖는 좁은 틈새(112)를 형성하게 되는 구성요소로서, 한 쌍의 벽면(110a,110b)이 서로 이격된 거리는 좁은 틈새(112)의 폭(W)에 해당하고 벽면(110a,110b)의 높이는 좁은 틈새(112)의 깊이(D)에 대응될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 좁은 틈새(112)는, 대략 0.6mm의 폭(W)과 3.5mm의 깊이(D)로 형성되어 트레드블록(10)의 접지면(11)과 접촉하게 되는 수분을 모세관 현상을 통해 내부로 빨아들임으로써 접지면(11)에 수막이 형성되는 것을 억제하게 된다.

이러한 좁은 틈새(112)는, 트레드블록(10)의 접지면(11)에 대하여 직선이나 완만한 곡선형태로 이루어질 수 있고, 이와 달리 톱니형태 또는 정현파 형상의 요철구조로 이루어질 수도 있다.

돌출부(120)는, 상술한 벽면(110a,110b) 중 어느 하나의 벽면(110a,110b) 중앙부에서 다른 하나의 벽면(110a,110b)을 향해 돌출형성되어 이루어지는 구성요소이다.

이러한 돌출부(120)가, 도 7의 종래 사이프와 달리 사이프 내부에 특별히 구비됨에 따라, 차량의 구동과 제동시 좁은 틈새(112)를 기준으로 탄성변형되는 트레드블록(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 견고히 지지되며 변형이 억제될 수 있고, 이로 인해 차량 구동력과 제동력의 손실이 저감될 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 도 3의 (a)의 정지상태 또는 정속 주행상태에서는, 트레드블록(10)의 변형은 없지만, 차량이 좌측방향으로 주행하다 급제동을 한 경우에 해당하는 도 3의 (b)에서는 좌측 트레드블록(10)이 지면(G)과 마찰을 일으키며 변형되고, 이때, 돌출부(120)는 좌측 트레드블록(10)의 변형을 완충하며 인접한 우측 트레드블록(10)의 변형을 억제함으로써 차량의 제동 성능을 일정부분 향상시키게 된다.

이러한 도 3의 (b)는, 우측방향으로 차량을 급발진시킬 때 변형되는 좌측 트레드블록(10)의 변형을 억제하는 돌출부(120)로 인해 차량의 구동 성능이 일정부분 향상됨을 설명하는 도면으로도 이해될 수 있다.

또한, 차량이 우측방향으로 주행하다 급제동을 한 경우에 해당하는 도 3의 (c)에서는 우측 트레드블록(10)이 지면(G)과 마찰을 일으키며 변형되고, 이때, 돌출부(120)에 의해 트레드블록(10)의 변형이 억제됨으로써 차량의 제동 성능이 일정부분 향상될 수 있게 되는 것이다.

이러한 도 3의 (c)는, 좌측방향으로 차량을 급발진시킬 때 변형되는 우측 트레드블록(10)의 변형을 억제하는 돌출부(120)로 인해 차량의 구동 성능이 일정부분 향상됨을 설명하는 도면으로도 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 돌출부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상술한 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%의 돌출길이(L=0.8*W)와, 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 12.5% 내지 50%의 높이(H=D/8,D/4,D/2)로 규격화되어 형성될 수 있다.

위와 같은 돌출부(120)의 규격화된 한정은, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같은 높이(H)와 돌출길이(L)로 각각 설계된 돌출부(120)에 대한 제동 성능(μ-peak:정지마찰력)을 구조해석 툴인 MSC Nastran을 이용하여 시뮬레이션한 결과에 기초하여 이루어진 것으로, 도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4를 참조하면, 돌출부(120)는, 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%의 돌출길이(L=0.8*W)로 형성된 경우, 돌출부(120)의 높이(H)와 무관하게 즉, 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 12.5%(D/8), 25%(D/4) 및 50%(D/2)의 높이(H)로 각각 형성된 돌출부(120) 모두에서 우수한 제동 성능을 나타낸 것을 알 수 있다.

그리고 도 5를 참조하면, 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 50% 및 65%의 돌출길이(L=0.5*W, 0.65*W)로 형성된 돌출부(120)는, 돌출부(120)의 높이(H)와의 관계에서 제동 성능의 유의미한 차이가 있다고 보기 어려운 반면에, 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%의 돌출길이(L=0.8*W)로 형성된 돌출부(120)는, 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 50%의 높이(H=D/2)로 형성된 경우 가장 우수한 제동 성능을 나타낸 것을 알 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%의 돌출길이(L=0.8*W)와 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 50%의 높이(H=D/2)로 형성된 돌출부(120)(A_2)는, 돌출부(120)가 구비되지 않은 종래 사이프(A)보다 제동 성능이 대략 2% 향상되고, 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%의 돌출길이(L=0.8*W)와 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 25%의 높이(H=D/4)로 형성된 돌출부(120)(A_1)보다 제동 성능이 대략 1% 향상된 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 제동 성능(μ-peak:정지마찰력) 시뮬레이션 결과를 전체적으로 종합해보면, 돌출부(120)의 돌출길이(L=0.8*W)를 좁은 틈새(112)의 폭(W) 대비 80%로 형성하면서 돌출부(120)의 높이(H=D/8,D/4,D/2)를 좁은 틈새(112)의 깊이(D) 대비 12.5% 내지 50%로 규격화할 경우, 종래의 사이프 구조(100)에 비해 대략 2%의 향상된 제동 성능을 기대할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 돌출부(120)는, 좁은 틈새(112)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있고, 필요에 따라 좁은 틈새(112)의 길이방향을 따라 이격되며 불연속적으로 형성될 수도 있다.

또한, 돌출부(120)는 트레드블록(10)보다 경도가 높은 소재로 미리 제작된 후, 트레드금형에 인서트되어 타이어(1) 가류공정을 통해 트레드블록(10)과 일체화되는 방식으로 형성됨으로써, 제동 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 돌출부(120)를 트레드블록(10)보다 높은 경도의 소재로 한정한 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이 트레드블록(10)의 변형을 더욱 견고하게 지지할 수 있도록 하기 위한 것으로, 트레드블록(10) 대비 경도가 높은 고무 또는 플라스틱 등의 소재라면 특별히 제한되지 않는다.

한편, 돌출부(120)는, 상술한 좁은 틈새(112)를 통해 바깥쪽으로 노출되는 일면(122)에 형광도료가 도포될 수 있는데, 이는 타이어(1)의 마모한계가 시각적으로 표시되도록 함으로써, 사용자 편의를 도모하기 위함이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 트레드블록(10)에 형성된 좁은 틈새(112)를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면(110a,110b) 중 어느 하나의 벽면(110a,110b) 중앙부에서 다른 하나의 벽면(110a,110b)을 향해 소정의 돌출길이(L)와 높이(H)로 돌출부(120)가 본 발명의 사이프 구조(100)에 마련됨으로써, 차량의 구동과 제동시 좁은 틈새(112)를 기준으로 탄성변형되는 트레드블록(10)을 견고히 지지하며 변형을 억제하는 방식으로 트레드블록(10)의 강성을 보완할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 사이프 구조(100)로 인해, 결국 젖은 노면에서의 수분 흡수를 통한 수막 제거와 접지력 향상은 물론, 일반 노면에서도 부족한 구동 성능과 제동 성능 등이 효과적으로 보완될 수 있게 되는 것이다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1: 타이어
10: 트레드블록
11: 접지면
20: 횡그루브
30: 종그루브
G: 지면
100: 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조
110a,100b: 벽면
112: 좁은 틈새
W: 좁은 틈새의 폭
D: 좁은 틈새의 깊이
120: 돌출부
L: 돌출길이
H: 높이
122: 일면

Claims (6)

1. 트레드블록의 강성 조절과 수막방지를 위해 좁은 틈새 형태로 상기 트레드블록에 성형되는 사이프로서,
   상기 사이프는,
   소정 깊이와 폭을 갖는 상기 좁은 틈새를 기준으로 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 벽면; 및 상기 벽면 중 어느 하나의 벽면 중앙부에서 다른 하나의 벽면을 향해 돌출형성되어 차량의 구동과 제동시 상기 좁은 틈새를 기준으로 탄성변형되는 상기 트레드블록을 지지하는 돌출부를 포함하되,
   상기 돌출부는, 상기 좁은 틈새의 폭 대비 80%의 돌출길이로 형성되고,
   상기 돌출부는, 상기 좁은 틈새의 깊이 대비 12.5% 내지 50%의 높이로 형성되며,
   상기 좁은 틈새는, 톱니형태 또는 정현파 형상의 요철구조를 형성하고,
   상기 돌출부는,
   상기 트레드블록보다 경도가 높은 소재로 미리 제작된 후, 트레드금형에 인서트되어 타이어 가류공정을 통해 상기 트레드블록과 일체화되는 것을 특징으로 하는 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는,
   상기 좁은 틈새를 통해 바깥쪽으로 노출되는 일면에 형광도료가 도포되어 마모한계를 시각적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 트레드블록의 강성을 보완하는 사이프 구조.
6. 삭제

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