KR20180027811A - 공기입 스노우 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공기입 스노우 타이어는 노면에 접지되는 트레드부; 상기 트레드부에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브; 및 상기 복수 개의 그루브에 의해 분할 형성되는 트레드 블록들;을 포함하는 공기입 스노우 타이어에 있어서, 상기 트레드 블록 중 적어도 하나의 트레드 블록은, 적어도 3개 이상의 커프; 및 적어도 하나 이상의 벤트홀 돌기를 포함하며, 상기 스노우 타이어는 c=(L-an)/(n-2) 및 b2=b1+c 의 공식을 만족하고, L은 타이어 블록의 폭을 의미하고, a는 최외각 커프의 기준선과 블록 에지와의 거리이고, b1 최외각 커프의 진폭이며, b2 내부 커프의 진폭인 것을 특징으로 한다.

Description

공기입 스노우 타이어{Pneumatic snow tire}

본 발명은 공기입 스노우 타이어에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 진폭이 다른 멀티 커프를 적용함으로써 강성과 유연성을 최적화시킨 공기입 스노우 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는 타이어의 내부를 구성하는 인너라이너, 인너라이너의 외주에 적층되는 카카스, 카카스의 외주에 적층되는 벨트, 벨트의 외주에 적층되어 실질적으로 지면과 접촉하는 트레드, 타이어의 양쪽 측부를 구성하는 양쪽 사이드월, 및 휠에 결합되어 공기압을 유지하는 양쪽 비드부로 구성된다.

이러한 공기입 타이어의 트레드는 그 원주방향으로 형성되는 다수의 종그루브와, 그 폭 방향으로 형성되는 다수의 횡그루브를 구비하며, 또한 상기 그루브들에 의하여 다수의 트레드 블록들이 형성된다.

한편, 타이어는 가류공정을 거쳐서 제조된다. 타이어 가류란 타이어 고무성분에 가류제를 혼합하고 소정의 압력 및 온도를 가하여 탄성과 강도를 부여하는 공정을 가리킨다.

구체적으로, 타이어의 가류공정은, 가류몰드와 블래더(bladdar) 사이에 그린타이어를 배치한 상태에서 고온, 고압을 가함으로써 이루어진다. 이 때 작용하는 열원은 가류몰드와 블래더로부터 전달되고, 압력은 블래더로부터 전달되는 것이 보통이다.

타이어의 가류를 위한 몰드에는 다양한 형식이 존재하며, 반경방향으로 분할되어 있는 세그멘트식과, 상하방향으로 나뉘어진 이분식이 대표적이다.

몰드의 내측면에는 그린 타이어와 몰드와의 사이에 존재하는 공기를 금형 외부로 배출시킬 수 있게 하는 벤트홀이 가공되어 구성된다.

벤트홀은 공기만을 배출시키는 것이 아니라 가류압력에 의해 타이어의 재료인 고무가 벤트홀을 따라 함께 배출되어 완성된 타이어의 표면에 벤트홀 돌기가 형성된다.

한편 종래의 스노우 타이어는 몰드 작업의 편의성 및 원가 절감을 위한 방안으로써 커프(Kerf)를 포함하였다. 커프는 설면에서는 블록의 윤연성으로 눈을 잡아 앞으로 전진하여 주행 성능을 상승시키고, 빙판에서는 에지부의 스터드 역할로 그립력을 발휘함으로써 겨울철 차량의 주행 및 제동 성능을 확보할 수 있도록 한다.

종래의 스노우 타이어는 커프를 통한 타이어 블록 내 강성을 최적화하기 위해 커프의 적용수로 타이어 블록 내 강성을 조절하였다.

타이어의 커프는 타이어 블록의 강성 및 유연성에 영향을 준다. 커프의 진폭이 길어질수록 타이어 블록의 변형이 쉬워지고 마모가 발생되기 쉬운 반면에, 눈의 전단 인력을 이용한 전진 효과와 그립력은 상승한다. 이와 반대로 커프의 진폭이 짧아지면 진폭이 길어지는 겻과는 상반되는 문제점이 발생한다. 이 때문에 타이어의 성능을 극대화하기 위해서는 커프의 크기, 위치, 길이 및 진폭을 조절하여 최적의 조합을 찾는 것이 요구되었다.

그러나, 커프와 벤트홀 돌기와의 간섭으로 인해 적절한 수의 커프를 적용할 수 없는 한계가 존재하였다.

즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 커프(2)는 트레드 블록(1) 내 일정 거리를 두고 규칙적으로 배열된다. 커프(2)와 벤트홀 돌기(6)와의 간섭이 발생한 경우(도 1 및 도 2의 A 영역)에는 커프(2)가 제거되거나, 커프(2)의 위치가 변동되었다.

그로 인해 트레드 블록(1) 내 커프(2)가 균등하게 배열되지 못하여, 이상 마모가 발생하거나 스노우 그립(snow grip)과 같은 성능 저하가 발생하는 문제점이 발생되었다.

대한민국 등록특허 제10-1467687호 (2014.11.25.)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 극복하기 위한 것으로, 트레드 블록에 진폭이 다른 멀티 커프를 적용함으로써 강성과 유연성을 최적화시킨 공기입 스노우 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 커프와 벤트홀 돌기의 간섭을 방지하여 이종 피치간 블록 내 강성을 동일하게 구현하여 스노우 그립력 및 마모 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 이상 마모 또는 트랙션 성능 저하의 문제점을 해결하여, 타이어의 강성과 조종안정성이 더욱더 향상된 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 공기입 스노우 타이어는 노면에 접지되는 트레드부; 상기 트레드부에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브; 및 상기 복수 개의 그루브에 의해 분할 형성되는 트레드 블록들;을 포함한다.

상기 트레드 블록 중 적어도 하나의 트레드 블록은 적어도 3개 이상의 커프; 및 적어도 하나 이상의 벤트홀 돌기를 포함할 수 있다.

상기 스노우 타이어는 c=(L-an)/(n-2) 및 b₂=b₁+c 의 공식을 만족하고, L은 타이어 블록의 폭을 의미하고, a는 최외각 커프의 기준선과 블록 에지와의 거리이고, b₁은 최외각 커프의 진폭이며, b₂는 내부 커프의 진폭인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 커프는 사인파 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 커프 중 상기 적어도 하나의 트레드 블록의 최외각에 위치하는 2개의 커프는 서로 반대 위상의 파형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 공기입 스노우 타이어는 트레드 블록에 진폭이 다른 멀티 커프를 적용함으로써, 강성 및 유연성 중 어느 하나의 기능이 저하되는 것을 최소화시켜 균일한 강성과 유연성을 가진 공기입 스노우 타이어를 제공하고, 설면과 빙판 노면에서 균일한 접지력을 확보할 수 있어서 안정적인 주행이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 강성과 유연성을 최적화시킨 공기입 스노우 타이어를 제공할 수 있어서, 커프와 벤트홀 돌기의 간섭을 방지하여 이종 피치간 블론 내 강성을 동일하게 구현하여 스노우 그립력 및 마모 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 이상 마모 또는 트랙션 성능 저하의 문제점을 해결하여, 타이어의 강성과 조종안정성이 더욱더 향상된 타이어를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 공기입 스노우 타이어의 트레드 블록의 평면도이다.
도 2은 종래의 공기입 스노우 타이어의 트레드 블록에서 커프의 일부가 제거된 것을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 스노우 타이어의 트레드 블록의 평면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 공기입 스노우 타이어는 트레드부와 사이드월부 및 비드부를 포함하며, 트레드부에 다수 개의 트레드 블록들과 다수 개의 그루브들이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 래디얼 타이어의 트레드 패턴은 단위 피치 내에 형성된 단위 패턴 형상이 타이어의 원주 방향을 따라 반복되며 전체 트레드 패턴을 이룬다. 트레드 패턴은 기본적으로 종그루브, 횡그루브 및 이들에 의해 구획되는 트레드 블록(10) 등이 이루는 형상에 의해 결정된다.

트레드부는 노면에 접지되는 부분이다. 그루브는 트레드부에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브를 포함한다.

트레드 블록(10)은 복수 개의 그루브에 의해 분할 형성된다.

트레드 블록(10)은 셋 이상의 커프(20) 및 하나 이상의 벤트홀 돌기(30)를 포함한다.

횡그루브내에는 타이어의 원주 방향으로 인접하는 각각의 트레드 블록들을 서로 연결하는 타이바가 각각 형성될 수 있다. 따라서, 횡그루브 내에 형성되는 타이바는 타이어의 원주 방향으로 트레드 블록(10)들을 서로 잡아주도록 형성되어 트레드 블록(10)들 사이의 이상마모의 발생을 방지할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스노우 타이어는 트레드 블록 내 다중 진폭을 가지는 커프(20)를 포함한다. 양 끝에 위치하는 최외각 커프(20a)와 블록 에지(11) 사이의 거리를 제외한 나머지 공간에는 내부에 적용할 내부 커프(20b)의 수만큼 나누었을 때 추가적으로 발생하는 거리(c)만큼 최외각 커프(20a)를 추가시킴으로써, 최외각 커프(20a)와 내부 커프(20b)에 다중 진폭의 크기를 정의할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 스노우 타니어는 하기의 공식을 만족할 수 있다.

L=2a+(n-2)(a+c)

c=(L-an)/(n-2)

b2=b1+c

여기서, L은 트레드 블록(10)의 폭을 의미한다. 도 3에서와 같이, 커프(20)가 병렬로 배치된 방향의 트레브 블록(10) 길이를 트레드 블록(10)의 폭이라 한다.

a는 최외각 커프(20a)의 기준선(21)과 블록 에지(11)와의 거리이다. 도 3에서와 같이, 커프(20)의 파형의 중심선을 기준선(21)이라 한다.

b1은 최외각 커프(20a)의 진폭이며, b2는 내부 커프(20b)의 진폭이다.

n은 3이상의 정수이다.

커프(20)들은 사인파(sine wave) 형상일 수 있다.

커프(20) 중 트레드 블록(10)의 최외각에 위치하는 2개의 커프(20a)는 서로 반대 위상의 파형으로 형성될 수 있다. 내부 커프(20b)들은 서로 동일한 위상의 파형으로 형성될 수 있다.

아래의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 구조를 적용한 타이어의 강성(stiffness), 설상 제동력(snow traction) 마모 성능(wear)을 실험한 결과이다.

항목		종래 기술	본 발명
Block stiffness	P1	100	100
	P2	103	101
	P3	104	101
Snow traction		100	103
Wear		100	100

타이어의 강성은 단위 변화량에 대한 외력의 값으로 kgf/mm 의 단위가 사용되며, 설상 제동력의 뎡우 계측 장비를 사용하여 감속도 값을 측정하여 sec 단위를 사용한다. 상기 데이터는 각각의 결과치를 인덱스화 시킨 것으로 종래기술과 본 발명을 상대 비교 평가하기 위한 것이다.

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 구조를 적용한 타이어의 경우 각 트레드 블록의 강성(stiffness)이 균일해지고, 마모 성능(wear)은 유지하되, 설상 제동력(Snow traction)을 향상되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 커프 형상을 최적화하여 타이어의 블록의 강성 및 마모 성능을 유지하되, 트랙션과 제동성능을 개선시키는 효과가 있다. 눈길이나 빙판길에서도 안전하게 주행할 수 있어 주행안정성을 확보할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 트레드 블록 11 블록 에지
20 커프 21 기준선
30 벤트홀 돌기 L 트레드 블록의 폭
a 최외각 커프의 기준선과 블록 에지와의 거리
b₁ 최외각 커프의 진폭 b₂ 내부 커프의 진폭

Claims (3)

1. 노면에 접지되는 트레드부; 상기 트레드부에 타이어 원주방향으로 형성된 종그루브 및 타이어 폭 방향으로 형성된 횡그루브로 이루어진 그루브; 및 상기 복수 개의 그루브에 의해 분할 형성되는 트레드 블록들;을 포함하는 공기입 스노우 타이어에 있어서,
   상기 트레드 블록 중 적어도 하나의 트레드 블록은,
   적어도 3개 이상의 커프; 및
   적어도 하나 이상의 벤트홀 돌기를 포함하며,
   상기 스노우 타이어는 c=(L-an)/(n-2) 및 b2=b1+c 의 공식을 만족하고,
   L은 타이어 블록의 폭을 의미하고,
   a는 최외각 커프의 기준선과 블록 에지와의 거리이고,
   b1는 최외각 커프의 진폭이며,
   b2는 내부 커프의 진폭인 것을 특징으로 하는 공기입 스노우 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커프는 사인파 형상인 것을 특징으로 하는 공기입 스노우 타이어.
3. 제2항에 있어서,
   상기 커프 중 상기 적어도 하나의 트레드 블록의 최외각에 위치하는 2개의 커프는 서로 반대 위상의 파형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기입 스노우 타이어.

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