KR20030025966A

KR20030025966A - Passenger Car Tire with Low Rolling Resistance

Info

Publication number: KR20030025966A
Application number: KR1020010058909A
Authority: KR
Inventors: 박병구
Original assignee: 금호산업 주식회사
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2003-03-31

Abstract

PURPOSE: A tire for low rotation resistance in a vehicle is provided to improve driving experience, and to minimize the resistance of the tire to rotation by forming the tread with a compound including different kinds of rubber. CONSTITUTION: A tread portion of a tire is formed of a rubber compound including different kinds of materials from a center(4) to a shoulder portion(3). A tangent value of phase difference between internal stress and strain is reduced from the center to the shoulder portion in applying load repeatedly. The tangent value is obtained with subtracting elastic modulus in unloading from elastic modulus in loading and dividing the value by the elastic modulus in loading. The resistance to rotation is minimized with decreasing the tangent value to the shoulder portion.

Description

Passenger Car Tire with Low Rolling Resistance

본 발명은 저 회전저항 승용차용 타이어에 관한 것으로서, 특히 시간에 따른 타이어의 반복적 내부 변형으로 인한 열적 손실을 저감함으로써 회전저항을 크게 줄인 승용차용 타이어에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire for a low rolling resistance passenger car, and more particularly, to a tire for a passenger car which greatly reduces rolling resistance by reducing thermal loss due to repeated internal deformation of the tire over time.

자동차 주행시의 저항으로는 회전저항, 가속저항, 등판저항 및 공기저항 등 여러 종류가 있다. 이 중, 회전저항은 타이어와 노면 사이에서의 에너지 손실에 관한 것으로서, 입력된 에너지중에서 열 등으로 전환되는 에너지의 손실량에 관한 것이다.There are various types of resistance in driving a vehicle, such as rotational resistance, acceleration resistance, backplate resistance and air resistance. Among these, the rolling resistance is related to the energy loss between the tire and the road surface, and is related to the amount of energy lost from the input energy to heat or the like.

그리고, 이 회전저항은 타이어 변형에 의한 내부손실, 타이어와 노면 사이의 미끄러짐에 의한 마찰손실 및 공기저항에 의한 손실 등으로 나뉘어진다. 본 발명은 이중에서 특히 타이어 변형에 의한 내부손실을 저감하기 위해 안출된 것이다. 이 내부손실의 원리에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The rotational resistance is divided into internal losses due to tire deformation, frictional losses due to slippage between the tire and the road surface, and losses due to air resistance. The present invention is devised in order to reduce the internal loss caused by tire deformation, in particular. The principle of this internal loss is explained in more detail as follows.

자동차의 주행시, 타이어는 자동차의 자중이나 노면의 불규칙성으로부터 반복적인 변형을 받게 된다. 상기 타이어에 동적 하중이 반복될 경우(로딩 및 언로딩)에는, 타이어 내부의 응력-변형률은 시간에 따라 도 2(b)와 같은 곡선을 따르게 된다. 로딩과 언로딩시 그 경로가 일치하지 않는 것은, 가해진 하중에 대하여 일부가 열 등으로 전환되어 발산되기 때문이다. 따라서, 동일한 하중 조건에 대하여 상기 응력-변형률 곡선으로 둘러싸인 내부의 면적이 클 수록 손실은 크고, 이에 따라 회전저항(F_R)도 커지게 된다. 통상, 이와 같은 관계의 회전저항을 도 2(a) 및도 2(b)를 참조하여 표현하면 아래식과 같다.When driving a car, the tire is subjected to repeated deformation from the weight of the car or irregularities of the road surface. When the dynamic load is repeated on the tire (loading and unloading), the stress-strain inside the tire follows the curve as shown in FIG. 2 (b) over time. The paths do not coincide with loading and unloading because part of the applied load is diverted to heat or the like. Therefore, the larger the area inside the inner circle surrounded by the stress-strain curve for the same load condition, the greater the loss, and thus the greater the rolling resistance F _R. Usually, the rotational resistance of such a relationship is expressed with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b) as follows.

여기서, (tanδ= |로딩시 탄성계수-언로딩시 탄성계수|/로딩시 탄성계수)이며, 도 2(a)에서와 같이, 반복 하중 작용시 소재 내부의 응력과 변형률의 위상차( δ)의 tangent값이라고도 할 수 있다. 즉, 일반적으로 탄성 능력이 좋은 소재가 tanδ값이 작고, 이 값이 작을수록 회전저항이 작다고 할 수 있다. 또한, 상기 식에서 ε₀는 변형률이고 V는 변형이 일어나는 영역의 체적이다.Where (tanδ = | elastic modulus at loading-elastic modulus at unloading | / elastic modulus at loading), and as shown in FIG. Can also be called tangent value. That is, in general, a material having good elasticity has a small tan δ value, and the smaller the value, the smaller the rotational resistance. In addition, ε ₀ is the strain and V is the volume of the region where deformation occurs.

통상, 타이어의 구성요소 중에서 회전저항을 악화시키는데 가장 크게 기여하는 부분은 트레드부인 것으로 알려져 있으며, 이를 다른 부분(도 3 참조)과 구체적으로 대비하여 보면 다음 표 1과 같다.In general, the part that contributes the most to deterioration of the rolling resistance of the tire components is known to be a tread portion, and compared with other parts (see Fig. 3) in detail as shown in Table 1 below.

위의 표 1에서와 같이, 트레드부는 타이어에서 단일 부위로 차지하는 체적이 가장 큰 부분이며, 동시에 다른 부분에 비해 가장 큰 회전저항에 대한 영향도(대략 49%)를 가지고 있다. 따라서, 트레드부를 어떻게 적절히 설계하느냐에 따라 회전저항의 크기가 크게 좌우될 수 있는 것이다.As shown in Table 1 above, the tread portion is the largest volume occupying a single portion of the tire, and at the same time has the largest influence on the rolling resistance (approximately 49%) compared to the other portions. Therefore, the magnitude of the rotational resistance can be greatly influenced by how to properly design the tread portion.

도 4에서와 같이, 종래에는 타이어 폭방향으로 각각 동일한 소재로 구성된 캡 트레드부(1)와 언더 트레드부(2)로 트레드부를 구성하고, 상기 캡 트레드부(1)는 통상적인 소재를 사용하고 상기 언더 트레드부(2)를 방열 특성이 좋으면서 탄성이 우수한 소재를 사용하는 동시에, 상기 캡 트레드부(1)에 대하여 언더 트레드부(2)의 영역을 증대시킴으로써 회전저항을 줄일 수 있었다. 그러나, 이 경우에는 언더 트레드부(2)의 영역이 그루브(groove)를 초과할 수는 없기 때문에, 그 영역의 크기를 증대시키는데는 한계가 있을 수밖에 없었다.As shown in Fig. 4, in the prior art, a tread portion is formed by a cap tread portion 1 and an under tread portion 2 each made of the same material in the tire width direction, and the cap tread portion 1 uses a conventional material. By using a material having excellent heat dissipation characteristics and excellent elasticity, the under tread portion 2 was able to reduce the rolling resistance by increasing the area of the under tread portion 2 with respect to the cap tread portion 1. However, in this case, since the area of the under tread portion 2 cannot exceed the groove, there is no limit to increasing the size of the area.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 승차감을 유지하면서 회전저항을 최소로 할 수 있는 승용차용 타이어를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a tire for a passenger car that can minimize the rolling resistance while maintaining a riding comfort.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 트레드의 재료구성을 나타내는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the material configuration of the tire tread according to the present invention,

도 2(a)는 타이어 트레드의 시간에 따른 응력과 변형율의 각각의 양상을 나타내는 그래프이고,Figure 2 (a) is a graph showing each aspect of the stress and strain over time of the tire tread,

도 2(b)는 타이어 트레드의 반복적인 로딩 및 언로딩에 따른 응력-변형율 곡선을 나타내는 그래프이고,Figure 2 (b) is a graph showing the stress-strain curve with repeated loading and unloading of the tire tread,

도 3은 타이어의 일반적인 구성을 나타내는 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a general configuration of a tire,

도 4는 종래 타이어 트레드의 재료구성을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a material configuration of a conventional tire tread.

※주요 도면부호의 설명※ Explanation of main drawing code

1... 캡 트레드부1 ... cap tread

2... 언더 트레드부2 ... under tread

3... 트레드의 숄더부3 ... tread shoulder

4... 트레드의 중앙부4 ... in the middle of the tread

10... 타이어 트레드10 ... Tire Tread

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 타이어 트레드의 폭 방향 중앙부로부터 숄더부까지의 부분을 이종(異種) 재질을 가지는 복수의 고무 컴파운드로 형성하되, 중앙부에서 숄더부로 갈수록 tanδ(|하중시 탄성계수-하중해제시 탄성계수|/하중시 탄성계수) 값을 낮게 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the portion of the tire tread from the width direction center portion to the shoulder portion is formed of a plurality of rubber compounds having different materials, but tanδ (| loading) from the center portion toward the shoulder portion Modulus of elasticity-elastic modulus | unloading / elastic modulus at load) value is lowered.

특히, 상기 숄더부는 tanδ≤0.1의 고무소재로 구성되는 것이 바람직하다.In particular, the shoulder portion is preferably composed of a rubber material of tanδ≤0.1.

이와 같이 구성한 것은, 트레드 전체에 대하여 tanδ의 값이 낮은 소재를 사용할 경우에는 다른 특성, 예컨대 승차감 등이 떨어질 가능성이 있기 때문이다.This is because, when a material having a low value of tanδ is used for the entire tread, other characteristics, such as riding comfort, may be deteriorated.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 타이어의 트레드(10)는, 폭 방향 중앙부(4)로부터 숄더부(3)까지 복수로 분리된 이종(異種) 재질의 고무 컴파운드로 형성된다. 단, 중앙부(4)에서 숄더부(3)로 갈수록 tanδ(|로딩시 탄성계수-언로딩시 탄성계수|/로딩시 탄성계수) 값이 낮아지도록 한 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1, the tread 10 of the tire according to the present invention is formed of a rubber compound made of a heterogeneous material separated into a plurality from the width direction center part 4 to the shoulder part 3. However, the tanδ (| elastic modulus at loading-elastic modulus at unloading | // elastic modulus at loading) value decreases as it goes from the central part 4 to the shoulder part 3.

이는, 트레드부 중에서도 특히 숄더부(3)가 타이어에서 가장 두꺼운 부분이면서 벨트 단부(端部)가 위치하는 곳이므로, 재료의 이질성 및 동적 변형에 의해 열이 심하게 발생, 축적될 가능성이 높아 큰 에너지 손실(회전저항)이 유발되는 부분이기 때문에, 이 부분을 탄성 성능이 좋은 소재로 구성하는 것이 바람직하기 때문이다. 이와 같이 구성하는 경우, 중앙부(4)에서는 종래의 재질과 유사하므로 승차감을 유지할 수 있는 동시에, 숄더부(3) 쪽으로 갈수록 tanδ가 낮아지도록 구성되어 있기 때문에 부분적으로 회전저항을 줄이는데 기여할 수 있게 된다. 특히, 특히, 상기 숄더부(3)는 tanδ≤0.1의 고무소재로 구성되는 것이 바람직하다.This is because the shoulder part 3 is the thickest part of the tire and the belt end part is located among the tread part, and heat is generated and accumulated by the heterogeneity and dynamic deformation of the material. It is because it is desirable to configure this portion with a material having good elastic performance because it is a portion that causes loss (rotational resistance). In such a configuration, since the center portion 4 is similar to the conventional material, it is possible to maintain a ride comfort, and at the same time, tan δ is lowered toward the shoulder portion 3, thereby contributing to partially reducing the rolling resistance. In particular, the shoulder portion 3 is preferably composed of a rubber material of tanδ≤0.1.

본 실시예는 타이어 폭 중앙에 대하여 대칭인 패턴에 대하여 설명하였지만, 비대칭 패턴에도 적용할 수 있음은 물론이다.Although the present embodiment has described a pattern symmetrical with respect to the center of the tire width, it can be applied to the asymmetrical pattern as well.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 자동차의 승차감을 저하시키지 않으면서 타이어의 회전저항을 최소로 할 수 있다는 이점이 있다.According to the present invention having the above-described configuration, there is an advantage that the rotational resistance of the tire can be minimized without lowering the ride comfort of the automobile.

Claims

The part from the width direction center part 4 of the tire tread 10 to the shoulder part 3 is formed with the rubber compound which has a heterogeneous material, and tanδ (|) as it goes from the center part 4 to the shoulder part 3. Modulus of elasticity at loading-elasticity at unloading | // elasticity at loading) Low rolling resistance passenger car tire, characterized in that the configuration is lowered.

The method of claim 1,

Low shoulder resistance tire for passenger cars, characterized in that the shoulder portion is composed of a rubber material of tanδ≤0.1.