KR20150099756A - 덮개층을 포함하는 조각 요소들을 포함하는 트래드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어가 주행할 때 노면과 접촉하도록 설계된 트래드면을 포함하는 스노우 타이어를 위한 고무 재료로 제조된 트래드에 관한 것으로서, 이 트래드(1)에는 서로 대면하게 위치하여 상기 트래드의 기립 요소들(7)의 측방향 벽들을 형성하는 벽들(5)에 의해서 제한된 복수의 절취부들(3)이 제공되고, 상기 측방향 벽들은 에지 모서리(9)를 형성하기 위하여 상기 트래드면과 각각 교차하고, 기립 요소의 적어도 하나의 측방향 벽(5)은 상기 측방향 벽과 관련된 상기 에지 모서리(9)로부터 연장되는 덮개층(11)에 의해서 부분적으로 또는 전체적으로 형성되고, 상기 층(11)의 재료는 상기 트래드가 제조되는 고무 재료의 탄성율보다 높은 탄성율을 갖고, 상기 기립 요소(7)는 그 측방향 벽에서 함몰부(12)를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 덮개층(11)에 의해서 제한되는 것, 상기 기립 요소(7)가 폭 W를 갖는 상태에서, 상기 함몰부의 깊이(P)는 적어도 상기 요소(7)의 폭 W의 10% 이상이고 상기 폭 W의 40% 이하인 것, 그리고 상기 함몰부(12)의 용적은 상기 기립 요소(7)의 용적의 10%보다 작다.

Description

덮개층을 포함하는 조각 요소들을 포함하는 트래드{TREAD COMPRISING SCULPTED ELEMENTS COMPRISING A COVERING LAYER}

본 발명은 겨울철 주행을 위한 타이어용 트래드에 관한 것이다.

스노우 타이어로 알려진 겨울철 주행용 타이어는 눈길 노면과 빙판길 노면 모두에서 충분한 파지력(grip)을 갖는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 다른 유형의 지면에서, 트래드가 우수한 파지력을 달성하도록 작용하는 방식은 다르며 서로 상충될 수도 있다. 눈길 노면에서, 트래드의 구체적 구역에서 압력 상승을 생성함으로써 눈을 할퀴는(claw at) 시도가 행해질 것이다. 빙판길 노면에서는 노면과 가장 높고 가장 균일한 접촉 압력을 얻는 것이 목표이다.

문헌 US 5 840 137호는 벽들에 의해서 제한된 복수의 홈들을 포함하는 트래드를 개시하고 있다. 이들 벽들은 트래드를 구성하는 고무 재료와는 다른 재료를 수용하는 덮개층에 의해서 형성된다. 더욱 구체적으로, 상기 층의 재료는 고무 재료보다 낮은 중간 유리 전이 온도(Tg)를 가지므로, 더욱 단단하게 구성한다. 이러한 강도로 인하여, 눈길 노면에서 눈을 쉽게 할퀴고 따라서 이러한 눈길 노면에서의 파지력을 매우 크게 개선시킨다. 그러나, 본 발명자들은 문헌 US 5 840 137호의 트래드는 빙판길 노면에서 파지력 수준을 동일 크기로 개선할 수 없다는 것을 관찰하였다. 따라서, 이 트래드는 한편 눈길 노면에서의 성능과 다른 한편의 빙판길 노면에서의 성능 사이에서 상당한 불균형을 나타낸다.

따라서, 눈길 노면에서의 매우 높은 파지력을 유지하는 동시에, 눈길 노면에서의 파지력과 빙판길 노면에서의 파지력 사이의 우수한 절충방안을 제공하는 타이어 트래드를 제작할 필요가 있다.

정의

"타이어"는 내부 압력에 영향을 받거나 또는 받지 않는 모든 유형의 탄성 타이어 덮개를 의미한다.

"스노우 타이어" 또는 "겨울철 타이어"는 타이어의 측벽들 중 적어도 하나에 마킹된 식각 M+S 또는 M&S에 의해서 식별된 타이어를 의미한다.

타이어의 "트래드"는 측방향 표면들과 2개의 주요 표면들에 의해서 형성된 일정량의 고무 재료를 의미하고, 상기 주요 표면들 중 하나는 타이어가 주행할 때 도로와 접촉하도록 의도된다.

트래드의 "트래드면"은 타이어가 주행할 때 노면과 접촉하는 타이어의 트래드의 지점들에 의해서 형성된 표면을 의미한다.

절취부는 홈 또는 사이프(sipe)를 의미한다. 더욱 구체적으로, 절취부는 넌-제로(non-zero) 거리만큼 서로로부터 거리를 두고 서로 대면하는 재료의 벽들에 의해서 형성된 공간과 대응한다. 사이프와 홈의 차이점은 상기 거리의 크기이며; 사이프의 경우에, 상기 거리는 영역이 타이어가 노면과 접촉하는 접촉 패치를 통과할 때 상기 대향 벽들이 접촉할 수 있게 하기에 적당하다. 사이프의 경우에, 상기 거리는 여기서 최대 2mm이다. 홈의 경우에는, 상기 홈의 벽들은 정상 주행 조건 중에 서로 접촉할 수 없다.

트래드에서 "기립 요소"는 상기 트래드에서 돌출하는 고무 요소를 의미한다.

본 발명은 타이어가 주행할 때 노면과 접촉하도록 의도된 트래드면을 포함하는 스노우 타이어를 위한 고무 재료로 제조된 트래드에 관한 것이다. 이 트래드에는 서로 대면하게 위치하여 상기 트래드의 기립 요소들의 측방향 벽들을 형성하는 벽들에 의해서 제한된 복수의 절취부들이 제공된다. 상기 측방향 벽들은 에지 모서리를 형성하기 위하여 상기 트래드면으로 각각 개방된다. 기립 요소의 적어도 하나의 측방향 벽은 상기 측방향 벽과 관련된 상기 에지 모서리로부터 연장되는 덮개층에 의해서 부분적으로 또는 전체적으로 형성된다. 상기 재료는 상기 트래드가 제조되는 고무 재료의 탄성율보다 높은 탄성율을 가진다. 상기 기립 요소는 그 측방향 벽에서 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 덮개층에 의해서 제한된다. 상기 기립 요소가 폭 W을 갖는 상태에서, 상기 함몰부의 깊이(P)는 적어도 상기 요소의 폭 W의 10% 이상이고 상기 폭 W의 40% 이하이다. 상기 함몰부의 용적은 상기 기립 요소의 용적의 10%보다 작다.

몰딩 요소와 노면 사이의 처음 접촉 순간에, 몰딩 요소는 압축되고, 이는 함몰부를 부분적으로 또는 전체적으로 폐쇄시킨다. 함몰부는 눈길 노면에서 파지력을 과도하게 손상시키지 않고 빙판길 노면에서 파지력을 개선시킬 수 있고, 덮개층은 몰딩 요소의 에지 모서리 부근에 위치하여 눈의 효과적인 할큄작용을 가능하게 한다.

또한 함몰부는 몰딩 요소와 비교하여 제한된 치수를 가져서, 상기 몰딩 요소의 임의의 취약성을 회피할 수 있게 한다는 것을 주목해야 한다.

하나의 양호한 실시예에서, 상기 덮개층은 함몰부를 지나서 연장되지 않는다.

따라서, 상기 측방향 벽의 상부 부분은 더욱 크게 굽혀질 수 있는데, 이는 덮개층으로 덮혀있지 않기 때문이다. 이러한 굽힘은 또한 함몰부에 있는 덮개 재료의 제공에 의해서 개선된다. 상기 몰딩 요소를 통한 압력 분포는 더욱 균일해지고 빙판길 노면에서의 파지력은 개선된다.

다른 양호한 실시예에서, 상기 함몰부는 단면으로 볼 때 에지 모서리로부터 먼 방향으로 상기 기립 요소에서 삼각형 꼭지점을 갖는다.

상기 함몰부는 돌출 몰딩 요소에 의해서 형성된다. 상기 에지 모서리로부터 먼 방향으로 삼각형 꼭지점을 갖는 함몰부를 제안함으로써, 상기 함몰부를 몰딩하는 상기 몰딩 요소로부터의 분리가 더욱 용이해진다.

대안 형태의 실시예에서, 상기 함몰부는 상기 트래드의 트래드면으로 개방되고, 상기 덮개층은 상기 트래드면과 90°미만의 각도를 형성하도록 상기 함몰부를 제한한다.

상기 측방향 벽의 에지 모서리에 이러한 각도를 제공함으로써, 눈을 할퀴는 트래드의 기능이 개선된다.

대안 형태의 실시예에서, 상기 기립 요소는 상기 요소의 2개의 대향 측방향 벽들 상으로 각각 개방되는 2개의 함몰부들을 포함한다.

상기 함몰부가 상기 기립 요소의 2개의 대향 측방향 벽들에 제공된 상태에서, 상기 타이어의 파지력은 차량 가속 및 제동 조건 모두에서 개선된다.

본 발명의 다른 형태 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 비제한성 예를 통해서 주어진 하기 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 트래드의 일부의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 안착 상태에 있는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 트래드의 기립 요소의 단면을 도시한다.
도 3은 빙판길 노면과 접촉하는 도 2의 기립 요소를 도시한다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 기립 요소를 도시한다.
도 5는 빙판길 노면과 접촉하는 도 4의 기립 요소를 도시한다.
도 6은 제 3 실시예에 따른 기립 요소를 도시한다.
도 7은 제 4 실시예에 따른 기립 요소를 도시한다.
도 8은 제 5 실시예에 따른 기립 요소를 도시한다.

하기 설명에서, 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 요소들은 동일 부호로 지정될 것이다.

도 1은 스노우 타이어의 트래드(1)의 일부를 도시한다. 상기 트래드는 상기 트래드의 트래드 패턴을 형성하도록 조직된 고무의 복수의 기립 블록들(2)을 포함한다. 고무의 블록들(2)은 타이어의 회전축과 평행하는 축방향(Y)으로, 상기 축방향(Y)과 직각인 원주방향(X)으로 또는 넌-제로 원주방향 컴포넌트(non-zero circumferential component)와 넌-제로 축방향 컴포넌트 모두를 갖는 비스듬한 방향으로 연장될 수 있는 홈(4)에 의해서 제한된다. 고무의 각 블록(2)은 본 예에서 사이프들(3)에 의해서 분리된 복수의 고무 스트립들(7)로 분할된다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1에 도시된 트래드의 A-A에 따른 스트립(7)의 단면도이다. 스트립(7)은 덮개층(11)에 의해서 형성된 측방향 벽(5)을 포함한다. 상기 층(11)은 에지 모서리(9)로부터 스트립(7)을 제한하는 사이프(3)의 저부까지 연장된다. 스트립(7)은 또한 덮개층(11)에 의해서 제한된 함몰부(12)를 포함한다. 이 함몰부(12)°는 스트립(7)의 높이(H)의 2/3보다 작은 거리(D)에서 에지 모서리(9)에 대하여 위치한다. 대안으로서, 함몰부(12)는 높이(H)의 1/2보다 작은 거리(D)에서 에지 모서리(9)에 대하여 위치한다. 또한, 함몰부의 깊이(P)는 스트립(7)의 폭 W의 10%이상이고 폭 W의 40% 이하이다. 함몰부의 용적은 스트립(7)의 용적의 10% 미만이다.

덮개층(11)은 여기서 트래드(1)가 제조되는 고무 재료의 탄성율보다 높은 탄성율을 가진다. 이러한 재료는 예를 들어, 10Hz의 주파수와 -10°의 온도에서, 0.7MPa의 최대 교번 응력에 노출되는 동적 전단율(G*)이 200MPa보다 높고 양호하게는 300MPa보다 높은 탄성중합 재료이다. 이 문헌에서, 용어 "탄성율 G'”과 점성율 G''”은 당업자에게 널리 공지된 동적 특성을 지시한다. 이들 특성들은 미경화 조성물로부터 성형된 시험편을 사용하여 점도 분석기(viscoanalyser: Metravib VB4000)에 의해 측정된다. 그와 같은 시험편들은 표준 ASTM D 5992-96(2006년 9월에 공개된 버전, 1996년에 최초 승인됨)에 기술되며, 도 X2.1(원형 실시예)가 사용된다. 시험편의 직경은 10 mm이고(따라서, 시험편은 78.5 mm²의 원형 단면을 가짐), 고무 조성물의 각각의 부분의 두께는 2 mm이고, 5의 직경 대 두께 비가 주어진다(ASTM 표준의 단락 X2.4에 설명됨, 표준 ISO 2856에서 추천된 2의 "d/L" 값에 대조적으로). 10 Hz의 주파수에서 간단한 교호 사인파 응력을 받게 되는 가황 고무 화합물의 시험편의 응답이 기록된다. 시험편은 인가 부하(0.7 MPa)가 평형상태의 위치 주위에 대칭으로 인가된 상태에서 10Hz에서 사인파 전단으로 적재된다. 측정은 재료의 유리 천이 온도(Tg) 미만의 온도(Tmin)로부터 재료의 고무 플래튼에 대응하는 최대 온도(Tmax)까지 분당 1.5℃로 증가하는 온도를 갖는 온도 구배에 대해서 취해진다. 시험편은 시험편 내의 균일 온도를 얻기 위해 스위프(sweep)의 시작에 앞서 온도(Tmin)에서 대략 20분 동안 안정화된다. 얻어진 결과들은 채택된 온도(예를 들어, 0℃, 5℃, 20℃)에서 동적 전단 탄성율(G')과 점성 전단율(G")이다. 복소 탄성율(complex modulus)(G*)은 이하의 식을 사용하여 탄성율(G') 및 점성 전단율(G")의 복소 총계의 절대값으로 정의된다:

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대안 실시예의 형태에서, 덮개층의 탄성중합 재료는 에보나이트와 같은 매우 높은 황 함량을 갖는 적어도 하나의 디엔 탄성중합체에 기초하는 조성물을 함유한다.

다른 대안 실시예의 형태에서, 덮개층은 섬유들의 집합체, 예를 들어 펠트( felt)를 형성하는 섬유들의 3차원 집합체를 수용한다. 이 펠트의 섬유들은 직물 섬유들, 광물 섬유들 및 그 혼합물들로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, 이 펠트에서의 섬유들은 천연 원료의 직물 섬유, 예를 들어 비단, 목화, 밤부, 셀룰로스 및 양털 섬유 및 그 혼합물들로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다.

또다른 대안 실시예의 형태에서, 덮개층의 탄성중합 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 적어도 하나의 열가소성 중합체에 기초하는 조성물을 수용한다. 이러한 중합체는 1 GPa보다 높은 영률을 가질 수 있다.

도 3은 이러한 스트립이 빙판길 노면(8)과 접촉하도록 적재될 때의 도 2의 스트립(7)을 도시한다. 이 상태에서, 함몰부(12)는 부분적으로 또는 완전히 폐쇄된다. 이 함몰부가 폐쇄되는 정도는 스트립(7)에 인가된 부하, 층(11)에 사용된 재료 및 스트립(7)이 접촉하는 노면의 유형, 눈길 또는 빙판길에 따라서 좌우된다.

스트립(7)에 인가된 부하의 분포도 역시 표시된다. 이는 스트립(7)이 차량이 가속되는 회전 방향(R)으로 노면을 지나서 이동하는 즉, 스트립(7)의 에지 모서리(9)가 먼저 노면(8)과 접촉하는 예이다. 스트립(7) 상의 노면(8)에 의해서 인가된 압력은 에지 모서리(9) 부근에서 최대이고 이 최대 압력은 폭 L1에 걸쳐 연장된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스트립(7)의 단면도이다. 본 실시예에서, 덮개층(11)은 함몰부(12)를 지나서 연장되지 않으며, 층(11)은 스트립(7)을 제한하는 사이프(3)의 저부에 제공되지 않는다.

도 5는 이러한 스트립이 빙판길 노면(8)과 접촉하도록 적재될 때의 도 4의 스트립(7)을 도시한다. 본 발명자들은 그때 스트립(7) 상의 노면(8)에 의해서 인가된 압력은 에지 모서리(9) 부근에서 최대이고 이 최대 압력은 도 3의 폭 L1보다 큰 폭 L2에 걸쳐 연장된다는 것을 발견하였다. 따라서, 빙판길 노면(8) 상의 타이어의 파지력은 개선된다. 다시, 이는 스트립(7)이 차량이 가속되는 회전 방향(R)으로 노면을 지나서 이동하는 예이다. 즉, 스트립(7)의 에지 모서리(9)가 먼저 노면(8)과 접촉한다.

도 6은 함몰부(12)가 에지 모서리(9)로부터 멀어지는 꼭지점(13)을 갖는 삼각형을 가지는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다.

도 7은 함몰부(12)가 트래드의 트래드면(15) 상으로 개방되는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한다. 덮개층(11)은 그때 상기 트래드면과 90°미만의 각도(α)를 형성한다.

도 8은 스트립(7)은 스트립(7)의 2개의 대향 측방향 벽들(5) 상으로 각각 개방되는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한다.

본 발명은 기술된 예들에 국한되지 않고 그 범주로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (5)

1. 타이어가 주행할 때 노면과 접촉하도록 의도된 트래드면을 포함하는 스노우 타이어를 위한 고무 재료로 제조된 트래드로서, 이 트래드(1)에는 서로 대면하게 위치하여 상기 트래드의 기립 요소들(2,7)의 측방향 벽들을 형성하는 벽들(5)에 의해서 제한된 복수의 절취부들(3,4)이 제공되고, 상기 측방향 벽들은 에지 모서리(9)를 형성하기 위하여 상기 트래드면과 각각 교차하고, 기립 요소의 적어도 하나의 측방향 벽(5)은 상기 측방향 벽과 관련된 상기 에지 모서리(9)로부터 연장되는 덮개층(11)에 의해서 부분적으로 또는 전체적으로 형성되고, 상기 층(11)의 재료는 상기 트래드가 제조되는 고무 재료의 탄성율보다 높은 탄성율을 갖는, 상기 트래드에 있어서,
   상기 기립 요소(2,7)는 그 측방향 벽에서 깊이(P)의 함몰부(12)를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 덮개층(11)에 의해서 제한되는 것, 상기 기립 요소(2,7)가 폭 W를 갖는 상태에서, 상기 함몰부의 깊이(P)는 상기 요소(2,7)의 폭 W의 10% 이상이고 상기 폭 W의 40% 이하인 것, 그리고 상기 함몰부(12)의 용적은 상기 기립 요소(2,7)의 용적의 10%보다 작은 것을 특징으로 하는 트래드.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 덮개층(11)은 상기 함몰부(12)를 지나서 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 트래드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 함몰부는 단면으로 볼 때 상기 에지 모서리(9)로부터 먼 방향으로 상기 기립 요소에서 삼각형 꼭지점을 갖는 것을 특징으로 하는 트래드.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 함몰부(12)는 상기 트래드의 트래드면으로 개방되고, 상기 덮개층(11)은 상기 트래드면과 90°미만의 각도(α)를 형성하도록 상기 함몰부를 제한하는 것을 특징으로 하는 트래드.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기립 요소는 상기 요소의 2개의 대향 측방향 벽들(5) 상으로 각각 개방되는 2개의 함몰부들(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트래드.
   

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