KR20130076312A - 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법 및 이를 적용한 비대칭 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비대칭 타이어의 코티시티를 개선하는 방법과 이를 적용한 비대칭 타이어에 관한 것으로, 본 발명은 실시예로, 트레드의 패턴이 타이어의 폭 방향에 따라 내측과 외측이 비대칭적인 타이어에서, 메인 그루브의 비대칭성에 근거한 코니시티 발생요인을 상기 타이어에 설치되는 보강 벨트부의 비대칭적 배치로 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법과, 그에 따라 제작된 비대칭 타이어를 제시한다.

Description

비대칭 타이어의 코니시티 개선방법 및 이를 적용한 비대칭 타이어{Method for obtaining improved conicity of the asymmetric tire and asymmetric tire thereof}

본 발명은 비대칭 타이어의 코티시티를 개선하는 방법과 이를 적용한 비대칭 타이어에 관한 것이다.

비대칭 타이어는, 일반적으로 인-아웃의 트레드 패턴이 상이한 타이어를 말한다. 비대칭 타이어는 인-아웃의 비대칭적 트레드 형상에 따라 조종안정성, 배수성, 제동력, 정숙성 등을 향상시킬 수 있게 된다.

비대칭 타이어는 특유의 비대칭성, 즉 폭 방향 좌우측의 불균일한 하중분포와 타이어의 코티시티 등에 의하여 차량의 쏠림 현상(Pulling)과 연관된다. 코니시티는 본래의 대칭 타이어에서는 제조 결함이 없다면 발생되지 아니하는 현상이지만 트레드를 비대칭으로 형성시킨 비대칭 타이어에서는 태생적으로 안게 되는 현상으로 볼 수 있다.

[특허문헌1] 대한민국공개특허 제10-2009-0055867호 (2009.06.03) [특허문헌2] 대한민국공개특허 제10-2002-0076352호 (2002.10.11)

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 비대칭 타이어의 코니시티를 개선하여 비대칭 타이어의 제반 성능을 향상시키고자 하는 것이다.

상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 트레드의 패턴이 타이어의 폭 방향에 따라 내측과 외측이 비대칭적인 타이어에서, 메인 그루브의 비대칭성에 근거한 코니시티 발생요인을 상기 타이어에 설치되는 보강 벨트부의 비대칭적 배치로 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법을 제시한다.

여기서, 상기 코니시티 발생요인은 상기 내측과 상기 외측 각각에서 트레드 블록의 하중 편차 비율을 상기 트레드의 폭 방향 중심으로부터 이격된 거리를 가중치로 부여하여 산출하거나, 상기 코니시티의 발생요인은 상기 트레드의 폭 방향 중심으로부터의 이격 거리를 고려한 트레드 블록의 강성일 수 있다.

한편, 상기 보강 벨트부의 비대칭적 배치는 상기 내측에 위치되는 내측부의 하중과 상기 외측에 위치되는 외측부의 하중을 비대칭적으로 배치할 수 있다.

구체적인 보강 벨트부의 비대칭적 배치하는 방법으로 내측부와 외측부는 길이가 서로 다르도록 할 수 있다.

또는 내측부와 상기 외측부는 코드 배열의 밀집도가 상이하도록 구성할 수 있다. 이때, 상기 내측부와 상기 외측부 중 밀집도가 덜한 어느 하나는 트레드의 가장자리에 코드층을 형성할 수 있다.

또는 상기 보강 벨트부는 상기 내측과 상기 외측에 균등하게 배치되는 적어도 하나의 보강벨트와, 상기 내측 또는 외측에만 선택적으로 배치되는 보조보강벨트를 포함할 수 있으며, 이때도 보조보강벨트는 상기 트레드의 가장자리에 배치하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에 따르면 비대칭 타이어의 설계 단계에서 코니시티의 발생요인을 수치적으로 파악할 수 있게 하며, 타이어 폭 방향의 비대칭성에 기인한 코니시티를 저감하기 위하여, 원주 방향에 따른 트레드 패턴의 설계 방안을 제시할 수 있다.

이러한 방법에 의해 제작되어 코니시티가 개선된 비대칭 타이어는 차량 쏠림 등 코니시티에 의해 유발되는 제반 문제점을 해소할 수 있어 사용자의 만족감과 안전성이 증진되는 효과를 갖는다.

도 1은 비대칭 타이어의 개략적인 단면도.
도 2는 실험에 사용된 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 다른 실험에 사용된 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 타이어의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법 및 이를 적용한 비대칭 타이어의 구성, 기능 및 작용을 설명한다.

단, 이하의 실시예들에서 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용한다.

도 1에는 비대칭 타이어의 개략적인 단면이 도시되어 있다. 비대칭 타이어(100)의 특징은 트레드(10)가 폭 방향의 중심을 기준으로 내측(1)과 외측(2)에서 비대칭적 형상을 갖는 점이다. 여기서 내측(1)과 외측(2)은 트레드의 폭 방향 중심을 통과하는 수직선(V)을 기준으로 일측과 타측을 구별하기 위하여 사용된다.

좌우 비대칭적인 트레드 패턴의 차이를 가져오는 형상 중 하나는 타이어(100)의 원주 방향에 따라 형성되는 메인 그루브(3)의 형상과 위치의 차이이다. 메인 그루브(3)의 개수와 배치 간격은 내측(1)과 외측(2)에서 서로 다르며, 각 메인 그루브(3)의 사이즈도 서로 다를 수 있다.

보강 벨트부(20)는 트레드(10)의 하부에 배치된다. 보강 벨트부(20)는 트레드를 뚫고 들어오는 못 등을 차단하는 보호 기능과 함께 숄더를 포함한 트레드 저부의 강성을 보완하기 위하여 사용된다. 일반적으로 보강 벨트부(20)는 스틸 코드가 나란히 배열된 시트 타입으로 제공되며, 복수가 구비될 수 있다.

도 2와 도 3에는 코니시티 발생요인과 관련된 실험예가 도시되어 있다.

알려진 바와 같이 코니시티는 실험에 의해 측정 가능하다.

도 2에 도시된 타이어(100)는 내측(1)과 외측(2) 모두에서 트레드(10) 패턴이 평면이다. 다만, 보강 벨트부(20)는 내측(1)과 외측(2)에서 트레드(10)의 중심을 관통하는 수직선(V)으로부터의 길이 차가 있다. 보강 벨트부(20)의 내측부분과 외측부분의 길이 차(L₁-L₂)를 다수 회 달리하며 코니시티값을 측정한 결과, 보강 벨트부(20)의 양쪽 길이 차가 클수록 코니시티값의 차이도 증가함을 알 수 있었다. 이로부터 보강 벨트부의 길이 차이에 기인한 양측 강성의 차이 또는 양측 하중의 차이가 코니시티의 발생요인이 됨을 유추할 수 있다.

한편 도 3에 도시된 비대칭 타이어(100)에는 단일의 메인 그루브(3)가 형성되어 있다. 트레드의 중심을 관통하는 수직선(V)으로부터 동일한 형상의 메인 그루브(3)가 이격되는 거리(x)를 가변시키면서 코니시티값을 측정해 보면, 이격 거리(x)가 증가함에 따라 코니시티값이 증가하는 것을 알 수 있다.

즉, 트레드의 전체 하중이 동일한 조건에서 메인 그루브의 위치 변화에 따라 코니시티값이 변경되는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 메인 그루브에 의해 구획되는 트레드 블록의 폭 방향 하중 분포에 의해 코니시티값이 가변되는 것으로 유추할 수 있다.

또한 하중 분포의 편차는 트레드 블록의 사이즈에 따른 강성 분포의 편차로 볼 수 있다. 특히 강성 분포의 편차는 트레드 패턴을 형성하는 타이어 고무의 재질이 내측과 외측 각각에서 상이함으로써 발생될 수도 있는 것이다.

본 발명은 트레드 패턴이 타이어의 폭 방향에 따라 내측과 외측이 비대칭적인 타이어에서, 메인 그루브(3)의 비대칭성에 근거한 코니시티 발생요인을 보강 벨트부(20)의 비대칭적 배치로 상쇄시키는 것이다. 즉 메인 그루브(3)의 비대칭성에 기인하여 내측(1)과 외측(2)의 하중 분포에 편차가 있게 되고 이로부터 코니시티가 발생되는데, 이 코니시티를 상쇄시키도록 보강 벨트부(20)에 편차를 역으로 부가하여 코니시티를 저감시키는 것이다.

이때, 코니시티 발생요인은 전술한 바와 같이 메인 그루브(3)의 비대칭성, 즉 트레드 블록(B)의 좌우 비대칭성으로부터 발생된 하중 분포의 편차 또는 강성 분포의 편차이다.

나아가 본 발명에서 제안하는 아래의 수학식1에 의하여 코니시티 발생요인과 이를 개선하기 위한 보강 벨트부의 편차 조건을 수치적으로 산출할 수 있다.

여기서 우변은 코니시티 발생요인의 비율이고, 좌변은 우변의 코니시티 발생요인의 비율을 상쇄시키기 위한 보강 벨트부의 조건과 관련된다.

도 4를 참고하면, 우변의 분자에서 x₁은 트레드 중심을 통과하는 수직선(V)을 기준으로 왼쪽의 내측(1) 방향으로 이격된 거리를 의미한다. dA₁는 트레드 블록(B)이 돌출된 부분의 면적이다. 즉, 전술한 바와 같이 수직선(V)으로부터 메인 그루브(3)가 이격된 위치에 따라 코니시티 달라지므로, 트레드의 폭 방향 중심으로부터 이격된 거리 x₁를 가중치로 부여하여 트레드 블록의 하중 분포를 산출한다.

또한 우변의 분모는 도면에서 수직선(V)의 오른쪽 즉, 외측의 메인 그루브를 고려하여 수직선(V)부터의 이격거리 x₂와 해당 이격거리에서의 트레드 블록(B)의 면적을 적분하여 계산한 것이다.

정리하면 우변의 수학식에 의해 메인 그루브(3)의 폭과 위치를 반영하여 타이어(100)의 폭 방향에 따라 비대칭적인 트레드 블록(B)의 체적 분포를 내측과 외측에서의 하중 편차 비율로 산출하게 된다. 내측과 외측의 타이어 고무가 동일하여 트레드 블록의 밀도가 폭 방향에 따라 일정함을 가정하면, 우변의 수학식은 폭 방향에 따른 트레드 패턴의 하중 편차 정도를 나타내 코니시티 발생요인으로 사용할 수 있다.

또 다른 코니시티 발생요인의 비율로 중심에서부터의 이격 거리를 고려한 내측의 트레드 블록의 강성과, 중심으로부터의 이격 거리를 고려한 외측의 트레드 블록의 강성의 비율을 채택할 수 있다.

이와 같이 하중 분포에 의하거나 강성 분포에 의하여 얻어지는 우변의 코니시티 발생요인의 비율은 타이어의 폭 방향의 비대칭성에 의한 점에서 유사성을 갖는다.

나아가 우변에서 트레드 블록의 면적을 대신하여 트레드 블록의 돌출된 높이값을 선택할 수 있다. 이러한 간략화는 우변의 계산을 용이하게 하여 트레드 패턴의 초기 설계 시에 편의성이 증대된다.

한편, 좌변은 보강 벨트부(20)의 조건과 관련된다. 설명의 편의상 보강 벨트부(20)는 타이어의 내측에 위치하는 내측부(21)와, 그 반대쪽에 위치하는 외측부(22)로 구분한다. 좌변의 분자와 분모 각각은 외측부(22)와 내측부(21)의 길이를 의미한다. 즉, 좌변은 내측부(21)의 전체 길이와 외측부(22) 전체 길이의 비율이다.

상기 [수학식 1]을 만족하도록 내측에 위치되는 내측부(21)의 하중과 상기 외측에 위치되는 외측부(22)의 하중을 비대칭적으로 배치하여 메인 그루브(3)의 비대칭성에 기인한 코니시티를 저감시킬 수 있게 된다.

도 4를 참고하면, 내측(1)의 메인 그루브(3)는 하나이고, 외측(2)에는 메인 그루브(3)가 둘 형성된다. 중앙에 위치하는 메인 그루브(3)는 폭 방향 중심에서 좌우 대칭이기 때문에 코니시티에 영향이 없는 것으로 간주하여 고려하지 않는다.

하중 분포의 비대칭성이 코니시티의 발생요인으로 보는 경우에 종 단면에서 바라보면 트레드의 하중은 내측(1)으로 편중되어 있다. 이러한 폭 방향의 하중 편차를 저감하기 위하여 내측부(21)의 길이가 외측부(22)의 길이보다 짧아지게 설계한다. 이로써 수직선을 양측에서 하중 분포를 균등하게 하여 코니시티를 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

도 5 내지 도 7에는 보강 벨트부의 다양한 비대칭 구조가 제시되어 있다.

도 5에서 외측부(22)의 코드는 균등한 간격으로 배치되어 있고, 내측부(21)의 코드는 트레드(10)의 가장자리에만 밀집되어 있다. 외측부(22)보다 짧게 형성된 내측부(21)에 의해 보강 벨트부(20)의 하중은 외측부(22) 쪽으로 편중되어 있다.

여기서 외측부(22)보다 짧은 내측부(21)가 트레드(10)의 가장자리, 즉 숄더에 위치하도록 구성함으로써 숄더의 강성을 보완하도록 구성하고 있다. 이러한 실시예는 메인 그루브(3)의 비대칭성이 커서 보강 벨트부(20)의 비대칭성 또한 크게 할 필요가 있는 경우에 주요한 것으로, 보강 벨트부에 의한 숄더의 보강 기능을 확보하면서도 코니시티를 개선할 수 있게 하는 것이다.

한편, 도 6에서 보강 벨트부(20)는 내측과 외측에 걸쳐 균등하게 배치되는 적어도 하나의 보강벨트(201)와, 외측부의 하중을 증대시키는 추가적인 보조보강벨트(202)를 포함한다. 보조보강벨트(202)는 보강벨트(201)의 상부나 하부에 적층될 수 있으며, 숄더의 보강을 위하여 가능한 트레드(10)의 가장자리에 배치된다.

한편, 도 7에서 외측부(22)와 내측부(21)의 길이가 동일하되, 외측부(22)를 구성하는 코드들이 내측부(21)를 구성하는 코드들보다 더 밀집되어 있다. 이러한 코드들의 밀집도 정도에 따라 내측부(21)와 외측부(22)의 길이가 같더라도 양자의 하중 및 강성이 달라진다. 더하여 내측부(21)의 코드들은 군집을 이루며, 각 군집마다 이격되게 형성되어 있다. 내측부(21) 끝단에는 군집된 코드들이 트레드(10)의 가장자리에 코드층을 형성하고 있어, 숄더의 강성을 보완한다.

도시된 보강 벨트부의 구성 외에도 다양한 방식으로 내측부와 외측부를 비대칭이 되도록 구성할 수 있다. 일례로 도 4 내지 도 7에서 제시하고 있는 보강 벨트부의 구성 중 일부는 혼용할 수 있다.

본 발명에 따른 코니시티 개선방법은 비대칭 타이어의 설계 시에 메인 그루브의 위치나 구조 특성에 기인한 코니시티의 발생요인을 정량적인 수치로 제시하는 것이다. 또한 보강 벨트부를 비대칭적으로 구성하여 완성된 비대칭 타이어의 코니시티를 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 코니시티 개선방법에 따라 제작된 비대칭 타이어는 차량의 쏠림 현상을 저감하여 소비자의 안전 운전에 도움이 된다.

100 : 타이어 10 : 트레드
1 : 내측 2 : 외측 3 : 메인 그루브 V : 수직선
20 : 보강벨트부 21 : 내측부 22 : 외측부
201 : 보강벨트 202 : 보조보강벨트 B : 트레드 블록

Claims (11)

1. 트레드의 패턴이 타이어의 폭 방향에 따라 내측과 외측이 비대칭적인 타이어에서,
   메인 그루브의 비대칭성에 근거한 코니시티 발생요인을
   상기 타이어에 설치되는 보강 벨트부의 비대칭적 배치로 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
2. 제1항에서,
   상기 코니시티 발생요인은,
   상기 내측과 상기 외측 각각에서 트레드 블록의 하중 편차 비율을 상기 트레드의 폭 방향 중심으로부터 이격된 거리를 가중치로 부여하여 산출한 것을 특징으로 하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
3. 제1항에서,
   상기 코니시티의 발생요인은
   상기 트레드의 폭 방향 중심으로부터의 이격 거리를 고려한 트레드 블록의 강성인 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
4. 제1항에서,
   상기 보강 벨트부의 비대칭적 배치는
   상기 내측에 위치되는 내측부의 하중과 상기 외측에 위치되는 외측부의 하중을 비대칭적으로 배치하는 것인 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
5. 제4항에서,
   상기 내측부와 상기 외측부는 상기 중심으로부터의 길이가 서로 다른 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
6. 제4항에서,
   상기 내측부와 상기 외측부는 코드 배열의 밀집도가 상이한 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
7. 제6항에서,
   상기 내측부와 상기 외측부 중 밀집도가 덜한 어느 하나는 트레드의 가장자리에 코드층을 형성하고 있는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
8. 제4항에서,
   상기 보강 벨트부는
   상기 내측과 상기 외측에 균등하게 배치되는 적어도 하나의 보강벨트와,
   상기 내측 또는 외측에만 선택적으로 배치되는 보조보강벨트를 포함하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
9. 제8항에서,
   상기 보조보강벨트는 상기 트레드의 가장자리에 배치하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
10. 트레드의 패턴이 타이어의 폭 방향에 따라 내측과 외측이 비대칭적인 타이어에서,
    하기 수학식에 따라 보강 벨트부를 설치하는 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법.
    

    

    
    여기서, 아래 첨자 1은 내측 방향, 아래 첨자 2는 외측 방향을 의미하는 것이고, x는 중심으로 부터의 거리이며, A는 타이어의 폭 방향에 따른 트레드 블록이고, L은 보강벨트의 길이이다.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 비대칭 타이어의 코니시티 개선방법에 의하여 제조된 비대칭 타이어.

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