KR20140106587A - 경사 블록을 포함하는 트레드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동계 주행용 타이어를 위해 고무 재료로 제조된 트레드에 관한 것이다. 상기 트레드는 높이(H)를 갖는 복수의 블록들(3)을 포함하며, 각각의 블록은 상기 타이어가 회전할 때 지면과 접촉하는 접촉면(7) 및 적어도 하나의 측면(5a, 5b)을 포함하며, 상기 측면은 그 표면의 적어도 50% 초과로 피복 재료로 제조된 층(10)으로 피복된다. 상기 블록은 상기 타이어가 회전할 때 지면과 일차로 접촉하는 선두 영역을 포함하며, 상기 블록(3)은 상기 블록의 선두 영역이 선두 코너(9)가 되도록 경사 신장 방향(J)을 갖는다. 상기 블록(3)은 또한 상기 피복 재료에 의해 피복되지 않은 부분(11)을 포함하며, 상기 피복 재료는 상기 블록을 구성하는 고무 재료의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 가지며, 상기 피복되지 않은 부분(11)은 상기 선두 코너로부터 상기 블록의 높이(H)의 적어도 1/3 위로 연장한다.

Description

경사 블록을 포함하는 트레드{TREAD COMPRISING OBLIQUE BLOCKS}

본 발명은 동계 주행용 타이어 트레드에 관한 것이며, 특히 주로 경사 방향으로 배향된 블록들을 포함하는 타이어 트레드에 관한 것이다.

눈으로 덮인 지면 상에서, 스노우 타이어로서 알려진, 동계 주행용 타이어의 접지력(grip)을 개선하기 위하여, 트레드에 낮은 탄성 계수를 갖는 고무형 재료를 사용하는 방법이 공지되어 있다. 따라서, 상기 트레드를 형성하는 블록들의 전체 강도는 감소되며, 그의 내마모성 또한 감소된다.

상기 블록들의 강도를 개선함과 동시에 양호한 내마모성을 지속하기 위하여, 축 방향과 0°보다 큰 각도를 형성하는 경사 블록들을 갖는 트레드를 구성하는 방법이 공지되어 있다. 이와 같은 방식에 있어서, 각각의 블록은 상기 블록 상에 가해지는 응력의 관점에서 큰 역할을 하는 가시적 돌출부를 제공한다.

또한 상기 블록들의 강도를 개선하기 위하여, 상기 고무형 재료의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 갖는 피복 재료층을 블록들의 측면에 제공하는 방법이 공지되어 있다. 그러나, 그와 같은 피복 재료의 사용은 타이어가 주행 중일 때 도로 표면 상의 상기 재료의 충격으로 인해 발생되는 소음의 증가를 초래할 수 있다.

따라서, 스노우 타이어의 눈덮인 지면 상의 접지력과 타이어가 주행 중일 때 상기 타이어에 의해 발생되는 소음 사이의 절충을 최적화할 필요가 있다.

정의

"타이어"란 내부 압력에 종속되든 종속되지 않든지의 여부와 상관없이 임의의 타입의 탄성 타이어를 의미한다.

"스노우 타이어" 또는 "동계(용) 타이어"는, 상기 타이어의 측벽들 중 적어도 하나 상에 표시된, 문자들(M+S 또는 M.S 또는 M&S)로 확인되는 타이어를 의미한다. 상기 스노우 타이어는 눈으로 덮이지 않은 지면 상을 주행하도록 설계된 도로 타입 타이어보다 일차적으로 진흙 및 새로운 눈 또는 녹은 눈에 있어서 개선된 거동을 제공하도록 설계된 트레드 및 고무 구성 설계를 특징으로 한다.

타이어의 "트레드"는 2개의 주 표면들-그들 중 하나는 타이어가 주행 중일 때 도로면과 접촉하도록 설계됨-과 측면들로 구성된 다수의 고무 재료를 의미한다.

"회전면"은 타이어가 주행 중일 때 도로면과 접촉하는 타이어의 트레드의 지점들로 형성되는 표면을 의미한다.

"블록"은 절취부, 즉 홈들 및/또는 사이프들로 구성되는 돌출 요소(relief element)들을 의미한다.

블록의 접촉면의 일부를 형성하는 "코너"는 블록의 접촉면의 2개의 측부들에 의해 규정된 섹션을 의미한다. 상기 2개의 측부들은 각진 부분을 형성하기 위해 교차한다. 상기 각진 부분은 뽀족하게 되거나, 둥글게 되거나 경사 또는 그와 유사하게 구성될 수 있다.

"홈"은 절취부를 의미하며, 그의 재료면들은 정상 주행 상태에서는 접촉하지 않는다. 일반적으로, 홈의 폭은 2 mm 이상이다.

"사이프(sipe)"는 절취부를 의미하며, 그의 재료면들은 정상 주행 상태 동안에는 접촉한다. 일반적으로 사이프의 폭은 2 mm 미만이다.

탄성 재료의 "탄성 계수"는 재료가 견인 또는 압축력을 겪게 될 때 응력의 편차와 변형의 편차 사이의 관계를 의미한다.

"방사 방향"은 타이어의 회전축과 수직인 방향을 의미한다(상기 방향은 트레드의 두께 방향에 대응한다).

"축 방향"은 타이어의 회전축과 평행한 방향을 의미한다.

"원주 방향"은 회전축 상에 중심을 둔 어떠한 원과 접선을 이루는 방향을 의미한다. 상기 방향은 축 방향과 방사 방향 모두에 대해 수직을 이룬다.

"경사 방향"은 영이 아닌 축 방향 성분과 영이 아닌 원주 방향 성분 모두를 갖는 방향을 의미한다.

본 발명은 동계 주행용 타이어를 위해 고무형 재료로 제조된 트레드에 관한 것으로서, 상기 트레드는 높이(H)를 갖는 복수의 블록들을 포함하며, 각각의 블록은 상기 타이어가 주행할 때 지면과 접촉하도록 설계된 접촉면 및 적어도 하나의 측면을 포함하며, 상기 측면은 그 표면의 적어도 50% 초과로 피복 재료로 제조된 층으로 피복된다. 상기 블록은 상기 타이어가 주행할 때 지면과 일차로 접촉하도록 설계된 선두 영역을 포함하며, 상기 블록은 상기 블록의 선두 영역이 선두 코너가 되도록 신장 경사 방향을 갖는다. 상기 블록의 측면은 상기 피복 재료에 의해 피복되지 않은 부분을 포함하며, 상기 피복 재료는 상기 블록을 형성하는 고무형 재료의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 가지며, 상기 피복되지 않은 부분은 상기 선두 코너로부터 상기 블록의 높이의 적어도 1/3 위로 연장한다.

상기 제 1 예의 경우, 상기 트레드의 블록은 상기 선두 코너의 영역에서 지면과 접촉한다. 상기 접촉이 발생하는 상태는 타이어가 주행할 때 소음의 수준을 결정한다.

본 발명은 피복 재료가 상기 접촉면의 선두 코너 영역에 위치되지 않을 것을 제안한다. 이와 같은 방식에 있어서, 상기 블록은 지면과의 반복적인 접촉으로 인하여 발생되는 소음의 수준을 제한하기 위해 상기 코너의 영역에서 충분한 탄성을 유지한다. 또한, 상기 블록의 측면들이 상기 피복 재료에 의해 그의 표면의 적어도 50%가 피복되므로, 상기 블록의 전체 강도가 지속되어 눈덮인 지면 상에서 타이어의 양호한 접지력이 보장된다.

변형예에 있어서, 상기 사이프는 상기 선두 코너로부터 상기 블록의 접촉면 위로 연장된다.

상기 사이프는 상기 접촉면의 선두 코너에 추가의 가요성을 제공할 수 있게 한다. 따라서, 상기 코너와 상기 지면의 접촉과 관련된 소음은 훨씬 더 감소된다.

변형예에 있어서, 상기 사이프는 상기 블록 내에 가변성 깊이를 가지며, 상기 사이프의 깊이가 증가하면, 상기 선두 코너로부터의 사이프의 거리가 커진다.

상기 사이프에 가변성 깊이를 제공함으로써, 상기 블록의 특정 강도는 상기 선두 코너 근방에서 유지된다. 따라서, 지면과의 반복적 접촉의 결과로 인한, 상기 코너 영역에서의 상기 블록에 대한 훨씬 큰 손상이 회피된다.

적합한 실시예에 있어서, 상기 피복층은 10 Hz의 주파수 및 -10℃의 온도에서 0.7 MPa의 최대 교번 응력(alternating stress)에 종속되는 동적 전단 계수(G^*)가 200 MPa보다 큰, 적합하게는 300 MPa보다 큰 엘라스토머 재료(elastomeric material)를 포함한다.

본 발명에 따른 추가의 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참고로 하여 비 제한적인 예로서 제공되는 다음의 상세한 설명에 의해 드러날 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 트레드의 개략 부분도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 도 1에 도시된 트레드의 블록 형성부에 대한 사시도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 도 1의 트레드의 블록 형성부에 대한 사시도.
도 4는 블록 내로 연장하는 사이프의 길이를 따르는 도 3의 블록에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 도 1의 트레드의 블록 형성부에 대한 사시도.

대체로 동일하거나 또는 유사한 요소들은 다음의 상세한 설명에서 동일한 도면부호로 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 트레드(1)의 개략 부분도를 도시한다. 상기 트레드는 돌출된 복수의 블록들(3)을 포함한다. 이 경우, 상기 블록들(3)은 일반적으로 평행 6면체이며, 주로 신장 경사 방향(J)으로 연장한다. 상기 신장 방향(J)은 원주 방향(X) 및 축 방향(Y)에 대해 0이 아닌 각도(각 Ψ)를 형성한다. 상기 블록(3)은, 타이어가 주행 방향(R)으로 주행할 때(이 경우, X 방향과 반대 방향), 먼저 지면과 접촉하는 블록의 일부인 선두 영역(9)을 포함한다. 상기 선두 영역(9)은 이 지점에서 선두 코너를 형성한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 블록(3)의 사시도이다. 상기 블록(3)은 높이(H)와 길이(L)를 갖는다. 특히, 상기 블록(3)은 측면들(5a, 5b) 및 상기 측면들(5a, 5b)을 연결하는 접촉면(7)을 포함한다. 상기 측면들 내에서는 길이 방향 면들(5a)과 가로 방향 면들(5b)을 볼 수 있으며, 이 경우, 가로 방향 면들은 길이 방향 면들(5a)과 수직을 이룬다. 상기 길이 방향 면들(5a)은 주로 상기 블록(3)의 길이를 따라, 즉 경사 방향(J)으로 연장한다.

각각의 측면(5a, 5b)은 피복 재료로 제조된 층(9)에 의해 그 표면의 적어도 50% 초과로 피복된다. 상기 피복 재료는 양호한 강도 특성, 즉 압축력 및/또는 전단력 하에서의 탄성 변형에 저항하기 위한 양호한 능력을 갖는다.

특히, 상기 피복 재료는 상기 블록(3)을 형성하는 고무형 재료의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 갖는다. 예를 들어, 그와 같은 피복 재료는 10 Hz의 주파수 및 -10℃의 온도에서 0.7 MPa의 최대 교번 응력에 종속되는 동적 전단 계수(G^*)가 200 MPa보다 큰, 적합하게는 300 MPa보다 큰 엘라스토머 재료이다. 본 명세서에 있어서, "탄성 계수 G' "라는 용어 및 "점성 계수 G" "라는 용어는 당업자들에게 널리 공지된 동적 특성값들을 나타낸다. 상기 특성값들은 원료 조성물로부터 주조된 시험편들에 대해 Metravib VA4000 점도 측정기 상에서 측정된다. ASTM D 5992-96 표준 규격(1996년 최초 승인되고 2006년 9월 공개된 버전)의 도 X2.1(원형 실시예)에 설명되어 있는 바와 같은 시험편들이 사용된다. 상기 시험편의 직경은 10 mm이고(따라서, 상기 시험편은 78.5 mm²의 원형 단면을 갖는다), 고무형 조성물의 부분들의 각각의 두께는 2 mm이며, "직경 대 두께"의 비는 5가 된다(ISO 2856 표준 규격과 비교할 때, 상기 ASTM 표준 규격에 인용된, 문단 X2.4는 2의 d/t값을 권고한다). 10 Hz의 주파수에서 단순 교번 사인곡선형 전단 응력에 종속된 가황처리된 고무형 조성물로 제조된 시험편의 반응이 기록된다. 상기 시험편은 그의 평형 위치 근방의 대칭적으로 제어된 응력(0.7 MPa)에서 10 Hz의 사인곡선형 전단 응력을 겪게 된다. 그와 같은 측정은 온도 램프가, 상기 재료의 유리 전이 온도 (Tg)보다 낮은 온도(Tmin)로부터 상기 재료로 제조된 고무 플래토(plateau)에 대응할 수 있는 온도(Tmax)까지, 분당 1.5℃씩 증가하는 동안 수행된다. 그와 같은 스캐닝을 개시하기 전에, 상기 시험편은 상기 시험편 내의 균일한 온도에 도달하기 위해 20분동안 상기 온도(Tmin)에서 안정화된다. 사용된 결과가 선택된 온도들(이 경우, 0℃, 5℃, 및 20℃)에서의 동적 전단 탄성 계수(G') 및 전단 점성 계수(G＂)이다. "복소 탄성률(complex modulus)"(G^*)은 탄성 계수(G')와 점성 계수(G＂)의 복소 합(complex sum)의 절대값으로서 규정된다: G^* =

변형예에 있어서, 상기 피복층의 엘라스토머 재료는, 에보나이트와 같은, 황이 매우 다량 함침된 적어도 하나의 디엔 엘라스토머에 기초한 조성물을 포함한다.

또 다른 변형예에 있어서, 상기 피복층은 섬유 조립체, 예를 들면, 펠트(felt)를 형성하는 3차원 섬유 조립체를 포함한다. 상기 펠트의 섬유들은 방직 섬유와 광물 섬유와 그들의 혼합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 펠트의 섬유들은 천연 유래 자원의 방직 섬유로부터, 예를 들면, 실크, 면직물, 대나무, 셀룰로스, 울섬유 및 그들의 혼합으로부터 선택될 수 있음에 주목할 만하다.

또 다른 변형예에 있어서, 상기 피복층의 엘라스토머 재료는 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET)와 같은 적어도 하나의 열가소성 폴리머에 기초한 조성물을 포함한다. 그와 같은 폴리머는 1 GPa 초과의 영률을 가질 수 있다.

상기 블록(3)은 상기 피복 재료에 의해 피복되지 않는 부분(11)을 포함한다는 사실 또한 주목할 만하다. 상기 부분(11)은 상기 선두 코너(9)를 둘러싸는 상기 블록의 측면들(5a, 5b) 위로 연장한다.

도 3은 상기 블록의 피복되지 않은 부분(11)이 2개의 삼각형들로 형성된 변형예를 도시한다. 상기 삼각형들은 각각 상기 선두 코너(9)를 둘러싸는 상기 블록의 측면들(5a, 5b) 위로 연장한다.

상기 도 3의 실시예에 있어서, 상기 블록(3)은 또한 상기 선두 코너(9)로부터 상기 블록의 접촉면(7) 위로 연장하는 사이프(13)를 포함한다. 상기 사이프는 길이 방향 에지(15)와 각도 θ를 형성한다. 상기 에지(15)는 상기 접촉면(7)이 상기 블록의 길이 방향 면(5a)과 만나는 장소에 형성된다. 본원의 경우, 상기 각도(θ)는 30℃ 내지 60℃ 사이이다.

변형예에 있어서, 상기 블록에서 상기 사이프(13)의 깊이는 가변적이다. 예를 들어, 상기 깊이가 증가하면, 상기 선두 코너(9)로부터의 거리가 커진다. 도 4는 그와 같은 변형예를 설명한다. 특히, 도 4는 상기 사이프의 깊이가 곡선(17)을 따라 규칙적인 진행에 따르는 변형예를 설명한다.

도 5는 상기 블록(3)이 주 사이프(19)와 상기 블록(3)의 4개의 코너들로부터 각각 연장하는 4개의 보조 사이프들(21, 22, 23, 24)을 포함하는 제 3 실시예를 도시한다. 상기 주 사이프(19)는 상기 블록(3) 길이의 적어도 60% 초과로 상기 블록(3)의 길이를 따라 부분적으로 연장하며, 따라서 상기 주 사이프는 2개의 단부들(25, 26)을 포함한다. 상기 주 사이프의 각각의 단부(25, 26)는 2개의 보조 사이프들(21, 22, 23, 24)에 연결된다. 도 5의 실시예에 있어서 상기 블록(3)의 각각의 측면(5a, 5b)은 상기 피복 재료에 의해 피복되지 않는 하나 이상의 부분들을 포함한다는 사실을 여기서 주목할 만하다.

본 발명은 상술 및 도시된 실예들에 한정되지 아니하고, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않은 한도 내에서 다양한 수정들이 제공될 수 있다.

Claims (4)

1. 동계 주행용 타이어를 위해 고무형 재료로 제조된 트레드로서, 상기 트레드는 높이(H)를 갖는 복수의 블록들(3)을 포함하며, 각각의 블록은 상기 타이어가 주행할 때 지면과 접촉하도록 설계된 접촉면(7) 및 적어도 하나의 측면(5a, 5b)을 포함하며, 상기 측면은 그 표면의 적어도 50% 초과로 피복 재료로 제조된 층(10)으로 피복되고, 상기 블록은 상기 타이어가 주행할 때 지면과 일차로 접촉하도록 설계된 선두 영역을 포함하는, 상기 트레드에 있어서,
   상기 블록(3)은 상기 블록의 선두 영역이 선두 코너(9)가 되도록 신장 경사 방향(J)을 가지며, 상기 블록(3)은 상기 피복 재료에 의해 피복되지 않은 부분(11)을 포함하며, 상기 피복 재료는 상기 블록을 형성하는 상기 고무형 재료의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 가지며, 상기 피복되지 않은 부분(11)은 상기 선두 코너로부터 상기 블록의 높이(H)의 적어도 1/3 위로 연장하는 것을 특징으로 하는 트레드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 트레드는 상기 선두 코너(9)로부터 상기 블록의 접촉면(7) 위로 연장하는 사이프(sipe; 13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이프는 상기 블록 내에 가변성 깊이를 가지며, 상기 사이프의 깊이가 증가하면, 상기 선두 코너(9)로부터의 사이프의 거리가 커지는 것을 특징으로 하는 트레드.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층(10)은 10 Hz의 주파수 및 -10℃의 온도에서 0.7 MPa의 최대 교번 응력(alternating stress)에 종속되는 동적 전단 계수(G^*)가 200 MPa보다 큰, 적합하게는 300 MPa보다 큰 엘라스토머 재료(elastomeric material)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레드.

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