KR20190107959A - 3d 커프가 형성된 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예 3D 커프가 형성된 타이어는 상기 타이어의 트레드 상에 형성된 복수의 그루브에 의하여 구분되는 복수개의 블록 및 상기 블록에 형성된 3D 커프를 포함하며, 상기 3D 커프는 소정의 두께를 가지도록 형성되되, 상기 트레드로부터 상기 타이어의 중심 방향을 향하여 두께가 점차 증가하도록 이루어지며, 상기 3D 커프의 일측 끝단에 상기 블록의 너비 방향을 따라 소정의 직경을 가지도록 형성되어 타이어에 가해지는 응력을 분산시키는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

3D 커프가 형성된 타이어 {Tires with 3D cuffs}

본 발명은 3D 커프가 형성된 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트레드로부터 타이어 중심 방향으로 두께가 점차 증가하는 3D커프를 적용하는 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 타이어는 차량를 구성하는 부품 중의 하나로서 노면에 직접 접촉한다. 타이어 내부의 공기는 스프링과 같은 완충작용을 하여 노면의 요철에 의해 생기는 충격을 흡수함으로써 승차감을 한층 높여 준다.

타이어는 노면와 접촉하는 고무층인 트레드(Tread), 트레드와 연결되어 있고 타이어의 측면을 이루는 사이드 월(Side wall), 사이드 월과 연결되어 있고 차량의 림(Rim)에 고정되는 비드(Bead)부, 타이어의 내부에 설치되어 사이드 월의 굴신운동에 대한 내피로성이 강하면서 골격을 형성하는 카카스(Carcass), 그리고 트레드와 카카스 사이에 배치되어 카카스를 보호하고 트레드 표면의 강성을 향상시키는 벨트를 포함한다.

이러한 타이어에서는 원주 방향으로 형성되는 다수의 종그루브와 폭방향으로 형성되는 다수의 횡그루브에 의하여 다수의 트레드 블록이 형성된다. 상기 트레드 블록에는 각 트레드 블록의 강성을 조절하기 위하여 작은 홈들이 형성되는데 이 홈들을 커프(kerf)라고 한다. 이러한 커프는 타이어의 블록 강성을 조절하여 트랙션 성능 및 여러 가지 타이어의 제반 성능과 밀접한 관계가 있다.

종래의 3D커프가 적용된 타이어에서는 가류공정 후에 커프 벌어짐 현상이 발생하여 트레드 간의 블록 움직임이 커져 불규칙 마모의 가능성이 커지고, 주행이 진행됨에 따라 트레드 표면부의 커프가 점점 벌어져 커프간 단차 마모가 발생한다. 또한, 커프 끝단부의 피로 및 응력집중에 의해 크랙(Crack) 및 청킹(Chunking)현상이 발생하는 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-2015-0138435호(공개일자: 2015.12.10)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 트레드로부터 타이어 중심방향으로 두께가 점차 증가하는 커프와, 커프의 끝단에 지지부가 형성되어 커프 끝단의 응력집중을 분산하여 크랙 및 청킹을 방지하는 타이어를 제공하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 타이어에 있어서,

상기 타이어의 트레드 상에 형성된 복수의 그루브에 의하여 구분되는 복수개의 블록 및 상기 블록에 형성된 3D 커프를 포함하며, 상기 3D 커프는 소정의 두께를 가지도록 형성되되, 상기 트레드로부터 상기 타이어의 중심 방향을 향하여 두께가 점차 증가하도록 이루어지며, 상기 3D 커프의 일측 끝단에 상기 블록의 너비 방향을 따라 소정의 두께를 가지도록 형성되어 타이어에 가해지는 응력을 분산시키는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 3D 커프는 상기 트레드 표면에 두께가 0.2mm 내지 0.3mm로 형성되고 끝단의 두께가 0.4mm 내지 0.5mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 3D 커프는 상기 트레드 표면에서 하방으로 직선 및 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 3D 커프는 깊이가 상기 그루브 깊이의 75%내지92%인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서 상기 지지부는 상기 3D 커프에 가해지는 응력을 측면으로 분산시킴으로써 상기 3D 커프 중심방향 끝단의 크랙 발생을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지부는 블록의 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하도록 형성되며, 그 단면이 원형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지부 단면의 두께는 1.5mm 내지 2.5mm 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 트레드로부터 타이어의 중심 방향으로 커프 두께를 점차 증가시켜 타이어의 가류 공정 후에 발생되는 커프 벌어짐 현상을 방지하고,

커프 끝단에 지지부가 형성되어 주행 중 커프 끝단에 집중되는 응력을 분산시켜 크랙을 방지하고 청킹(트레드가 찢기는 현상)을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어에 대한 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어에 대한 측면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어와 종래기술의 의 측면도이다.
도 4 는 종래기술 커프끝단의 집중응력 측정도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대한 3D 커프가 형성된 타이어 커프끝단의 집중응력 측정도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어에 대한 사시도이며, 도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어에 대한 측면도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커프가 형성된 타이어와 종래기술의 의 측면도이며, 도 4 는 종래기술 커프 끝단의 집중응력 측정도이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대한 3D 커프가 형성된 타이어 커프 끝단의 집중응력 측정도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예 3D 커프가 형성된 타이어는 상기 타이어의 트레드(10) 상에 형성된 복수의 그루브에 의하여 구분되는 복수개의 블록(20) 및 블록(20)에 형성된 3D 커프(100)를 포함하며, 3D 커프(100)는 소정의 두께를 가지도록 형성되되, 상기 트레드로부터 상기 타이어의 중심 방향을 향하여 두께가 점차 증가하도록 이루어지며, 3D 커프(100)의 일측 끝단에 상기 블록의 너비 방향을 따라 소정의 직경을 가지도록 형성되어 타이어에 가해지는 응력을 분산시키는 지지부(200)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

커프(100)는 트레드(10) 표면에 두께(t1)가 0.2mm 내지 0.3mm로 형성되고 끝단의 두께(t2)가 0.4mm 내지 0.5mm로 형성된다. 기존 3D 커프(30)의 두께(t3)을 0.6mm로 일정하게 형성하여 기존3D 커프(30)의 내구성을 향상 시켰지만 기존3D 커프(30)의 두께가 넓게 형성되어 가류공정 후 기존3D 커프(30) 벌어짐 현상이 일어났다. 기존3D 커프(30) 벌어짐 현상이 일어나게 되면 트레드(10) 블록 움직임이 커져 불규칙 마모가 일어나고 트레드(10) 센터에 조기마모가 일어날 수 있다. 따라서 트레드(10) 표면에 두께(t1) 0.2mm 내지 0.3mm로 3D 커프(100)가 형성되어 가류공정 후에 3D 커프(100) 벌어짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있었다. 또한 3D 커프(100)의 두께가 작아질수록 타이어에서 몰드 인출이 용이해지는 장점이 있다.

3D 커프(100)는 표면에서부터 끝단까지의 두께가 0.2mm 내지 0.3mm로 일정하게 형성 되면 3D 커프(100) 끝단에서의 굽힘 응력이 최대로 작용하여 3D 커프(100) 끝단의 휨 발생이 높아지므로 3D 커프(100) 끝단에서의 두께(t2)을 0.4mm 내지 0.5mm로 적용하여 3D 커프(100) 끝단이 휘는 것을 방지 하였다.

또한 3D 커프(100)의 내구성을 향상시키기 위해 기존 SUS304(오스테나이트계 스테인리스강)에서 MS1(머레이징강)을 적용하여 굽힘 응력을 최대 5 내지 6배 증가시킬 수 있었다.

도 2 에 도시된 바와 같이 3D 커프(100)는 트레드(10) 표면에서 하방으로 직선 및 곡선으로 형성될 수 있으며 깊이는 그루브 깊이의 75% 내지 92%로 이루어지는 것이 바람직하다.

3D 커프의 길이비율은 a, b, c, d, e, f로 구성되어 직선 밑 곡선으로 이루어질 수 있다. 표면에서 시작하는 a는 직선의 형태로 구성되고 b, c, d는 곡선의 형태로 구성되어 1:1:1:1의 비율을 갖는다. E는 곡선의 형태로 2.5의 비율을 갖고 3D 커프 끝단의 f 는 직선형태로 구성되며 1.5의 비율을 갖고 a와 같은 직선에 형성된다. A와f가 한직선상에 위치하기 위해 a,b,c,d를 합친 비율과 ef를 합친 비율이 4로 동일하다.

도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 3D 커프(100)의 끝단에는 지지부(200)가 구성될 수 있다. 지지부(200)는 블록의 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하도록 형성되며 단면이 원형으로 형성된다. 지지부(200) 단면의 직경은 3D 커프(100) 끝단의 응력집중을 완화할 수 있는 최소한의 두께(D) 1.5mm 내지 2.5mm로 형성되며 주행 중 3D 커프(100) 끝단에서의 응력집중을 측면으로 분산하여 크랙 발생을 방지하고 크랙으로 인한 트레드(10) 찢김 현상을 방지할 수 있다. 크랙을 방지함으로써 자동차가 주행 시 구동력 및 제동력을 증가 시키고 조정성 및 안정성을 향상시켜 타이어와 노면의 마찰력을 일정하게 유지하여 운전자가 원하는데로 운전 할 수 있다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 기존 3D 커프(30)에서는 끝단에 집중되는 응력이 0.7761(100%)로 나타난다. 끝단에 집중되는 응력을 분산하는 지지부(200)가 없게 되면 끝단에 응력이 집중되어 크랙이 발생될 수 있다. 자동차 주행 중에 크랙이 발생하게 되면 트레드(10)가 찢겨 나가게 되고 운전자가 제동력과 조정성을 잃게 되어 사고가 발생할 수 있으며 나아가 다중 추돌 사고가 발생하는 대형사고가 일어 날 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 3D 커프(100)의 끝단에 지지부(200)가 형성되게 되면 응력이 0.5547(71.4%)로 나타난다. 기존 3D 커프(30)의 끝단에 집중되는 응력보다 지지부가 형성된 3D 커프(100)의 끝단에 집중되는 응력이 28.6%줄어 든 수치임을 알 수 있다. 따라서 끝단에 집중되는 응력을 분산하게 되어 크랙을 방지하고 구동력 제동력을 증가시키고 조정성 및 안정성을 향상 시켜 타이어와 노면의 마찰력을 일정하게 유지하여 운전자가 원하는 데로 운전할 수 있다.

본 발명의3D 커프가 형성된 타이어를 적용한 중하중용 자동차를 구축할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 트레드 20 : 블록
30 : 기존 3D커프 100 : 3D 커프
200 : 지지부

Claims (8)

1. 타이어에 있어서,
   상기 타이어의 트레드 상에 형성된 복수의 그루브에 의하여 구분되는 복수개의 블록 및
   상기 블록에 형성된 3D 커프를 포함하며,
   상기 3D 커프는 소정의 두께를 가지도록 형성되되, 상기 트레드로부터 상기 타이어의 중심 방향을 향하여 두께가 점차 증가하도록 이루어지며,
   상기 3D 커프의 일측 끝단에 상기 블록의 너비 방향을 따라 소정의 두께를 가지도록 형성되어 타이어에 가해지는 응력을 분산시키는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 3D 커프는 상기 트레드 표면에 두께가 0.2mm 내지 0.3mm로 형성되고 끝단의 두께가 0.4mm 내지 0.5mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 3D 커프는 상기 트레드 표면에서 하방으로 직선 및 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
4. 제 1 항에 있어서
   상기 3D 커프는 깊이가 상기 그루브 깊이의 75% 내지 92%인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 상기 3D 커프에 가해지는 응력을 측면으로 분산시킴으로써 상기 3D 커프 중심방향 끝단의 크랙 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 블록의 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하도록 형성되며, 그 단면이 원형인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부 단면의 두께는 1.5mm 내지 2.5mm 인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 형성된 타이어.
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 3D 커프가 형성된 타이어를 적용한 중하중용 자동차.
   
   

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