KR20190052308A - 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어는 도로면과 맞닿고, 음각형상의 그루브에 의하여 구획된 트레드블럭을 포함하는 트레드부, 상기 트레드부에서 굴곡되어 굴신운동을 원활하게 하는 사이드월부로 연장되는 숄더부, 굴신운동시 내부 공기압력 변화에 대응하는 지지력을 부여하는 사이드월부의 형태를 유지하기 위하여 차량 휠의 림에 안착되어 차량 하중을 지탱하는 비드부를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭의 측면이 그루브 바닥면으로 제1굴곡부까지 양의 경사각인 제1경사각을 갖도록 하향하며, 상기 제1굴곡부에서 제2굴곡부까지 음의 경사각인 제2경사각으로 경사지게 형성되고, 상기 제2굴곡부에서 그루브 바닥면으로 양의 경사각인 제3경사각을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 그루브의 내구성을 확보하는 동시에 차량의 주행으로 인해 진행되는 마모상태에서도 Wet성능을 유지할 수 있다.

Description

그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어{Pneumatic tire with improved groove structure}

본 발명은 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그루브의 내구성을 확보하는 동시에 차량의 주행으로 인해 진행되는 마모상태에서도 Wet성능을 유지할 수 있는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다.

종래, 타이어의 트레드에는 종 그루브, 횡 그루브, 사이프등의 요소들이 존재하며, 이러한 요소들마다 설계적인 차이를 갖고 있어서 저마다의 타이어 성능에 영향을 미치고 있다.

또한, 상기 타이어는 주행에 따른 마모가 도로면과의 마찰로 인해 경시적으로 진행되며, 마모에 따라서 타이어의 초기 성능은 저하되기 마련이고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기존의 트레드 설계 인자인 그루브의 폭, 깊이, 그루브의 기울기를 설계하여 조절하고 있다.

종래기술 1을 예를 들면, 종래 타이어(10)의 트레드부(100)는 도 5에서 볼 수 있듯이, 트레드 표면에서 그루브 바닥면까지 그루브깊이(h)를 가진 음각형상의 그루브(11)에 의하여 트레드블럭(12)를 구획하고 있으며, 트레드블럭의 측면(13)은 그루브 바닥면(B)에 수직인 가상의 수직선(P)에 대하여 경사각(α)를 이루며 경사지게 그루브 바닥면(B)에 이르는 구조를 가지고 있다.

이러한 구조는 트레드블럭(12)의 강성을 확보할 수 있는 장점을 가지나, 배수성능이 약화되는 문제를 가지기도 하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래기술 2를 예를 들면, 미합중국 특허공개공보 제2016/0229229 A1호에서는, 도 6에서 볼 수 있듯이, 타이어 트레드(34, 35)상 다수의 그루브(21, 22, 23, 24)와 이에 의한 구분된 블럭(31, 32, 33)을 구비하고 그루브의 면적을 증가시키기 위해서 그루부의 바닥면을 넓게 형성시켜서, 이 증가된 면적에 의해서 배수 성능이 향상되는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 이와 같이, 그루브의 바닥면이 넓게 되면, 바닥면이 좁은 구조에 비하여 배수성능은 향상되기는 하나, 블록이 강성적으로 지지되기 어려워 블럭 자체가 유동될 수 있어서 마찰소음이 증가되고, 내구성에 악영향을 미치는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 그루브의 내구성을 확보하는 동시에 차량의 주행으로 인해 진행되는 마모상태에서도 Wet성능을 유지할 수 있는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 도로면과 맞닿고, 음각형상의 그루브에 의하여 구획된 트레드블럭을 포함하는 트레드부, 상기 트레드부에서 굴곡되어 굴신운동을 원활하게 하는 사이드월부로 연장되는 숄더부, 굴신운동시 내부 공기압력 변화에 대응하는 지지력을 부여하는 사이드월부의 형태를 유지하기 위하여 차량 휠의 림에 안착되어 차량 하중을 지탱하는 비드부를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭의 측면이 그루브 바닥면으로 제1굴곡부까지 양의 경사각인 제1경사각을 갖도록 하향하며, 상기 제1굴곡부에서 제2굴곡부까지 음의 경사각인 제2경사각으로 경사지게 형성되고, 상기 제2굴곡부에서 그루브 바닥면으로 양의 경사각인 제3경사각을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 제1굴곡부가 형성하는 제1그루브폭은 그루브 입구폭보다 작고, 제2굴곡부가 형성하는 제2그루브폭은 제1그루브폭보다 크며, 입구폭보다 같거나 작게 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2굴곡부에서 그루브 바닥면으로 양의 경사각인 제3경사각을 이루며 연장되어 그루브 바닥면보다 아래로 측면깊이부를 구비하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 측면깊이부의 측면깊이는 언더트레드층의 두께의 50%이하인 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 내구성이 우수한 공기입 타이어에 의하면, 그루브의 내구성을 확보하는 동시에 차량의 주행으로 인해 진행되는 마모상태에서도 Wet성능을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 상부 단면도를 보여주는 도면이고,
도 2는 도 1의 Ⅲ으로 표시된 부분을 확대한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예와 종래기술 1, 2에 의한 타이어 그루브의 특성과 이미지를 보여주는 시뮬레이션한 결과를 보여주는 표로서, (a)는 마모전의 결과를, (b)는 마모후의 결과를 나타낸 것이며,
도 4는 본 발명의 일실시예와 종래기술 1, 2에 의한 타이어 그루브의 특성과 이미지를 보여주는 드라이 트랙션 시뮬레이션한 결과를 보여주는 표이고,
도 5는 종래 타이어의 상부 단면도로서 그루브 입구폭이 바닥면 폭보다 넓은 경우를 보여주며,
도 6은 종래 타이어의 상부 단면도로서 그루브 입구폭이 바닥면 폭보다 좁은 경우를 보여주는 그림이다.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.

다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면에 표시된 도면번호는 특별하게 다른 이유가 없는 한 동일한 도면번호로 표기하며, 해당 설명도 중복되는 부분에서 생략할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 상부 단면도를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅲ으로 표시된 부분을 확대한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예와 종래기술 1, 2에 의한 타이어 그루브의 특성과 이미지를 보여주는 시뮬레이션한 결과를 보여주는 표로서, (a)는 마모전의 결과를, (b)는 마모후의 결과를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 일실시예와 종래기술 1, 2에 의한 타이어 그루브의 특성과 이미지를 보여주는 드라이 트랙션 시뮬레이션한 결과를 보여주는 표인데, 이를 참고한다.

본 발명에 따르는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어(1000)는 도로면과 맞닿고, 음각형상의 그루브(110)에 의하여 구획된 트레드블럭(120)을 포함하는 트레드부(100), 상기 트레드부에서 굴곡되어 굴신운동을 원활하게 하는 사이드월부로 연장되는 숄더부(200), 굴신운동시 내부 공기압력 변화에 대응하는 지지력을 부여하는 사이드월부(300)의 형태를 유지하기 위하여 차량 휠의 림에 안착되어 차량 하중을 지탱하는 비드부(400)를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭(120)의 측면(122)이 그루브 바닥면(B)으로 제1굴곡부(124)까지 양의 경사각인 제1경사각(α)을 갖도록 하향하며, 상기 제1굴곡부(124)에서 제2굴곡부(126)까지 음의 경사각인 제2경사각(β)으로 경사지게 형성되고, 상기 제2굴곡부(126)에서 그루브 바닥면(B)으로 양의 경사각인 제3경사각(γ)을 이루며 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 타이어(1000)는 상기 트레드부(100)의 하부에 트레드부의 보강을 위하여 언더트레드층(130)을 둘 수 있고, 그 하측으로 적층되어, 트레드부에서 비드부(400)로 연장되며 비드번들(410), 에이펙스(420)을 감싸며 턴업하는 카카스플라이(500)의 상측에 적층되는 벨트층(600)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 카카스플라이(500)의 내측으로는 타이어에 주입된 공기의 누출을 방지하는 이너라이너(L), 이를 보강하는 보강라이너(미도시)를 더 구비할 수 있고, 카카스플라이 상측으로는 벨트층(600)을 구비할 수 있으며, 이러한 벨트층은 이너라이너(L)에 가까운 순서대로 제1벨트층(610), 제2벨트층(620), 제3벨트층(630), 제4벨트층(640)을 적층한 구조일 수 있다.

상기 트레드블럭(120)의 측면(122)이 그루브 바닥면(B)으로 제1굴곡부(124)까지 양의 경사각인 제1경사각(α)을 갖도록 하향하며, 상기 제1굴곡부(124)에서 제2굴곡부(126)까지 음의 경사각인 제2경사각(β)으로 경사지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1굴곡부(124)는 수직선(P)에 대하여 이루는 각이 양의 경사각인 제1경사각(α)를 이루고, 상기 제1굴곡부(124)에서 제2굴곡부(126)까지 음의 경사각인 제2경사각(β)를 이루게 되어 제1굴곡부가 형성하는 제1그루브폭(W1)은 그루브 입구폭(W)보다 작게 되며, 제2굴곡부가 형성하는 제2그루브폭(W2)은 제1그루브폭보다 크며, 입구폭(W)보다 같거나 작게 형성할 수 있다.

상기 양의 경사각은 수직선(P)에 대하여 그루브폭(W1, W2)이 좁아지거나 그루브 바닥면(B)이 작아지는 방향의 경사각을 의미하고, 음의 경사각은 수직선(P)에 대하여 그루브폭(W1, W2)이 넓어지거나 그루브 바닥면이 커지는 방향의 경사각으로 정의할 수 있다.

따라서, 상기 제1그루브폭(W1)은 그루브 입구폭(W)보다 작으므로 트레드블럭(120)의 강성을 유지할 수 있고, 제2그루브폭(W2)이 제1그루브폭(W1)보다 크게 형성되므로 WET성능을 확보할 수 있다.

여기서, 차량 주행으로 인해 진행되는 마모에 의하여 제1굴곡부(124)가 노출되며 제2굴곡부(126)로 마모가 진행되는 경우에 음의 경사각인 제2경사각(β)으로 인해 제2굴곡부의 강성이 저하될 수 있고, 또한, 트레드블럭 형성을 위한 타이어 제조공정에서 그루브와 성형 몰드와의 결합이 강해 몰드 분리가 어려울 수 있으므로, 제2그루브폭(W2)을 입구폭(W)이하로 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2굴곡부(126)에서 그루브 바닥면(B)으로 양의 경사각인 제3경사각(γ)을 이루며 연장되어 그루브 바닥면보다 아래로 측면깊이부(128)의 측면깊이(h1)를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 측면깊이(h1)를 구비함으로써 그 깊이에서 그루브 바닥면까지 연장되는 경사바닥면(BT)이 바닥면(B)과 이루는 사잇각(δ)으로 인해 원래 바닥면보다 넓어진 효과를 가지게 되므로 Wet성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 바닥면 = 경사바닥면×cosδ인 관계가 되므로 원래 바닥면에 의한 Wet성능보다 향상된 효과를 발휘할 수 있다.

다만, 본 발명에 따르는 타이어가 언더트레드층(130)을 구비한 경우에 상기 제2굴곡부에서 연장 형성된 측면깊이(h1)는 언더트레드층의 두께(h2)보다 작아야 하는데, 바람직하게는 측면깊이는 언더트레드층 두께의 50%이하일 필요가 있다.

만일, 상기 측면깊이(h1)는 언더트레드층 두께(h2)의 50%를 초과하면, 트레드블럭의 유동을 증가시킬 수 있고, 언더트레드층의 노출 우려가 생길 수 있다.

아울러, 상기 측면깊이(h1)가 언더트레드층 두께(h2)의 50%이하라 하더라도, 트레드블럭(120)의 강성이 약화되어 유동성이 증가되는 것을 방지하기 위하여 측면깊이(h1)는 그루브 깊이(h)의 5 내지 10%를 유지하는 것이 바람직하다.

만일, 상기 5% 미만이면 wet성능이 저하될 수 있고, 반대로 10%를 초과하면, 언더트레드의 두께(h1)의 50%를 초과할 수 있어, 언더트레드의 게이지가 감소되거나 그 강성에 영향을 줄 수 있다.

실험예

종래기술 1, 2에 의한 그루브구조와 본원발명에 의한 그루브 구조에 대하여 하이드로플래닝에 의한 시뮬레이션을 하여 그 결과를 표로서 도 3, 4에 나타내었다.

이러한 시뮬레이션은 종래기술1에 대하여는 W1:10.6mm, W2:7.5mm으로, 종래기술2에 대하여는 W1:10.6mm, W2:12.0mm으로, 본 발명에 대하여는 W1:10.6mm, W2:9.0mm, H1: 0.5mm으로 설정하여 수행하였다.

이를 참고하면, We성능만 관련해서는, 도 4에서 볼 수 있듯이, 종래기술 2, 본원발명, 종래기술 1의 순으로 우수한 효과를 나타내는 것을 볼 수 있고, Wet성능과 동시에 핸들링, 브레이킹 성능을 유지하는 측면에서는 도 5에서 종래기술 2보다는 우수한 효과를 보이면서도, 종래기술 1과 본원발명이 비슷한 결과를 나타냄을 알 수 있다.

타이어 1000, 트레드부 100,
그루브 110, 트레드블럭 120,
트레드블럭의 측면 122, 제1굴곡부 124,
제2굴곡부 126, 측면깊이부 128,
언더트레드층 130,
숄더부 200, 사이드월부 300,
비드부 400, 비드번들 410,
에이펙스 420, 카카스플라이 500,
벨트층 600, 제1벨트층 610,
제2벨트층 620, 제3벨트층 630,
제4벨트층 640,
그루브 바닥면 B, 경사바닥면 BT,
제1경사각 α, 제2경사각 β,
제3경사각 γ, 사잇각 δ,
수직선 P, 제1그루브폭 W1,
그루브 입구폭 W, 제2그루브폭 W2,
제3경사각 γ, 그루브깊이 h,
측면깊이 h1, 언더트레드층 두께 h2

Claims (4)

1. 도로면과 맞닿고, 음각형상의 그루브에 의하여 구획된 트레드블럭을 포함하는 트레드부, 상기 트레드부에서 굴곡되어 굴신운동을 원활하게 하는 사이드월부로 연장되는 숄더부, 굴신운동시 내부 공기압력 변화에 대응하는 지지력을 부여하는 사이드월부의 형태를 유지하기 위하여 차량 휠의 림에 안착되어 차량 하중을 지탱하는 비드부를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 트레드블럭의 측면이 그루브 바닥면으로 제1굴곡부까지 양의 경사각인 제1경사각을 갖도록 하향하며, 상기 제1굴곡부에서 제2굴곡부까지 음의 경사각인 제2경사각으로 경사지게 형성되고, 상기 제2굴곡부에서 그루브 바닥면으로 양의 경사각인 제3경사각을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1굴곡부가 형성하는 제1그루브폭은 그루브 입구폭보다 작고, 제2굴곡부가 형성하는 제2그루브폭은 제1그루브폭보다 크며, 입구폭보다 같거나 작게 형성된 것을 특징으로 하는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2굴곡부에서 그루브 바닥면으로 양의 경사각인 제3경사각을 이루며 연장되어 그루브 바닥면보다 아래로 측면깊이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 측면깊이부의 측면깊이는 언더트레드층의 두께의 50%이하인 것을 특징으로 하는 그루브의 내구성이 우수한 공기입 타이어.

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