KR20200019447A - 비대칭 프로파일을 유도하는 캡플라이가 적용된 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 트레드, 트레드의 하부에 배치되는 벨트, 벨트 하부에 배치되는 바디플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 벨트의 상부에 배치되는 캡플라이를 포함하며, 상기 캡플라이는 강성이 다른 제2캡플라이와 제3캡플라이를 포함하는. 타이어를 개시한다.

Description

비대칭 프로파일을 유도하는 캡플라이가 적용된 타이어{Capply Applied Tire That Induces An Asymmetric Profile}

본 발명은 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어의 비대칭 프로파일(profile)을 유도하는 캡플라이가 적용된 타이어에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어는 대칭된 프로파일(profile)을 가진다. 즉, 타이어의 폭방향 중심선을 기준으로 바라보았을때 대칭된다.

그런데 고속으로 주행하는 차량의 코너링 성능을 향상시키기 위한, 비대칭 프로파일(profile)을 가지는 타이어가 있다. 이는 차량이 코너링할때, 타이어의 접지 면적을 늘여 안정성을 높여주기 위함이다. 예를 들어, 타이어의 폭방향 중심선을 기준으로 바라보았을때, 중심선 내측의 트레드의 프로파일(profile)과 중심선 외측의 트레드의 프로파일(profile)이 다른 경우가 있다.

그러나 기존의 비대칭 프로파일(profile) 타이어는 타이어의 내측과 외측의 요구 성능에 맞게 패턴 디자인 및 블록 강성을 다르게 설계하였지만, 캡플라이는 내측과 외측이 대칭인 구조를 취하고 있어 고속 주행시 안정성이 떨어지고 타이어의 내구력 성능을 저하시킨다.

또한, 타이어의 내측과 외측의 비대칭 몰드 프로파일을 적용한 타이어는 장기간 저속 주행시 내측 이상 마모를 초래할 수 있다.

본 발명은, 캡플라이의 강성을 다르게 함으로써 타이어가 회전에 의한 원심력에 의해서 팽창할때 비대칭적으로 팽창하여, 차량이 고속 주행할 때는 안정성과 코너링 성능을 높여주고, 차량이 저속 주행할 때는 타이어의 불균일한 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있는 타이어를 제공한다.

본 발명은, 트레드의 하부에 배치되는 벨트, 벨트의 상부에 배치되는 캡플라이를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 캡플라이는 상기 벨트의 상부에 배치되어 상기 벨트 전체를 감싸는 하나 이상의 제1캡플라이와, 상기 제1캡플라이의 상부에 배치되며 상기 타이어 폭방향의 중심선 내측의 상기 벨트의 가장자리를 감싸는 하나 이상의 제2캡플라이와, 상기 제1캡플라이의 상부에 배치되며 상기 타이어 폭방향의 중심선 외측의 상기 벨트의 가장자리를 감싸는 하나 이상의 제3캡플라이를 포함하고, 상기 제2캡플라이는 상기 제3캡플라이보다 강성이 낮은, 타이어를 제공한다.

또한, 상기 제2캡플라이의 섬유 코드는 상기 제3캡플라이의 섬유 코드보다 강성이 낮을 수 있다.

또한, 상기 제1캡플라이의 섬유 코드는 나일론 코드일 수 있다.

또한, 상기 제2캡플라이의 섬유 코드는 나일론 코드이고, 상기 제3캡플라이의 섬유 코드는 나일론과 아라미드의 복합 소재인 하이브리드 코드일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 타이어는, 캡플라이의 강성을 다르게 하여 타이어가 회전에 의한 원심력에 의해서 팽창할때 비대칭적으로 팽창함으로써, 고속 주행시 안정성을 제공하고 저속 주행시 타이어의 불균일 마모를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 벨트 가장자리의 캡플라이의 섬유 코드를 하이브리드 코드로 함으로써, 강성이 높아져 수직하중에 대한 구름저항 및 횡력이 증가하는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어를 나타낸 사시도이다.
도2는 도1의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
도3은 주행 속도에 따른 타이어 폭방향 중심선 내측과 외측의 팽창을 도시한 그래프이다.
도4는 제2캡플라이 또는 제3캡플라이의 폭을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어를 나타낸 사시도이고, 도2는 도1의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 타이어(1)는, 트레드(2), 트레드(2)에서 연결된 한쌍의 사이드월(9)들, 사이드월(9)들 각각의 하부에 위치한 비드부(10), 트레드(2)의 아래에 위치하는 벨트부(3)와 바디플라이(4), 바디플라이(4)의 내측면에 부착된 이너라이너(13), 트레드(2)와 벨트부(3) 사이에 위치하는 캡플라이(5)를 포함한다.

상기 트레드(2)는 상기 타이어(1)의 가장 외측에 위치하고, 두꺼운 고무층으로 이루어져 차량의 구동력 및 제동력을 지면에 전달한다.

상기 사이드월(9)은 상기 트레드(2)의 단부로부터 하방으로 연장되어 배치된다. 상기 사이드월(9)은 타이어(1)의 옆 부분으로서 한 쌍이 구비된다. 상기 사이드월(9)은 상기 바디플라이(4)를 보호하고, 타이어(1)의 측면 안정성을 제공하며, 굴신운동을 함으로써 승차감을 높일 수 있다. 또한, 상기 사이드월(9)은 드라이브 샤프트를 통해 받은 엔진의 토크를 상기 트레드(2)에 전달하는 역할을 한다.

상기 비드부(10)는 상기 사이드월(9)의 단부에 구비되며, 상기 타이어(1)를 림(Rim)에 장착시키는 역할을 한다. 상기 비드부(10)는 비드코어(11)와 비드충전재(12)를 포함할 수 있다. 상기 비드코어(11)는 고무가 코팅된 강철 와이어를 복수 개 꼬아 형성될 수 있으며, 상기 비드충전재(12)는 상기 비드코어(11)에 부착된 고무일 수 있다.

상기 벨트부(3)는 상기 트레드(2)의 아래에 배치되며, 차량의 주행시 노면 충격을 감소시키고 상기 바디플라이(4)를 보호한다. 상기 벨트부(3)는 하나 이상의 벨트로 구성될 수 있다. 본 발명의 벨트부(3)를 구성하는 벨트 중 상기 바디플라이(4)의 위에 가장 먼저 배치된 벨트를 제1벨트(15)라고 하고, 상기 제1벨트(15) 바로 위에 배치된 벨트를 제2벨트(16)라고 한다.

상기 바디플라이(4)는 상기 벨트부(3)의 아래에 배치되며, 상기 타이어(1)의 골격을 형성하며, 상기 타이어(1)가 받는 하중, 충격 등을 흡수하고 상기 타이어(1)의 공기압을 유지시킨다.

상기 이너라이너(13)는 튜브 대신 상기 타이어(1)의 공기 누출을 방지하는 층으로, 밀폐성이 우수한 고무층으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 이너라이너(13)는 밀도가 높은 부틸고무 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 타이어(1) 내의 공기압을 유지시킬 수 있다.

상기 캡플라이(5)는 섬유 코드를 일정 간격으로 배열하여 그 상하면을 고무 시트로 덮어 일체로 압연한 것으로서, 차량의 주행시 주행 성능을 향상시키고 상기 벨트(3)의 움직임을 최소화하여 상기 타이어(1)가 회전시 원심력에 의한 타이어내 층 분리를 방지하는 역할을 한다. 상기 캡플라이(5)는 상기 벨트부(3)와 상기 트레드(2) 사이에 배치될 수 있으며, 제1캡플라이(6), 제2캡플라이(7), 제3캡플라이(8)를 포함할 수 있다.

도2를 참조하여 설명하면, 상기 제1캡플라이(6)는 상기 벨트부(3)의 상부에 배치되어 상기 벨트(3) 전체를 감싸며, 하나 이상 배치될 수 있다. 상기 제1캡플라이(6)는 타이어내 층 분리를 방지하는 역할과 함께 상기 타이어(1) 내부의 다른 구성 요소들을 보호하는 역할도 수행할 수 있다. 상기 제1캡플라이(6)의 섬유 코드는 나일론(Nylon) 코드일 수 있다.

다시 도2를 참조하여, 상기 제2캡플라이(7)와 상기 제3캡플라이(8)에 관하여 설명한다. 상기 제2캡플라이(7)는 상기 제1캡플라이(6)의 상부에 배치될 수 있으며, 차체를 향한 방향인, 상기 타이어(1)의 폭방향 중심선(C) 내측(I)의 상기 벨트부(3)의 가장자리를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 제3캡플라이(8)는 상기 제1캡플라이(6)의 상부에 배치될 수 있으며, 차체를 향한 방향과 반대 방향인, 상기 타이어(1)의 폭방향 중심선(C) 외측(O)의 상기 벨트부(3)의 가장자리를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 제2캡플라이(7)와 상기 제3캡플라이(8)는 상기 벨트부(3)의 버클링(Buckling) 현상을 방지하고, 상기 벨트부(3)의 움직임을 방지하며, 상기 타이어(1)의 회전에 의한 원심력으로 인한 상기 타이어(1)의 팽창을 방지한다.

상기 제2캡플라이(7)와 상기 제3캡플라이(8)는 상기 타이어(1)가 회전에 의한 원심력으로 팽창하는 것을 방지하는 역할을 수행하므로, 그 강성에 따라서, 상기 타이어(1)가 회전할때 작용하는 원심력에 의해 팽창하는 정도를 다르게 할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 상기 캡플라이(5)의 강성이 높을수록 상기 벨트부(3)와 그 하부 구성요소의 움직임이 더 제한되므로 상기 타이어(1)가 회전할때 작용하는 원심력에 의한 팽창량이 작아지게 된다.

상기 제2캡플라이(7)의 강성은 상기 제3캡플라이(8)의 강성보다 낮을 수 있다. 이러한 경우, 내측(I)의 상기 벨트부(3)의 가장자리 부분을 포함한 그 하부 구성요소가, 외측(O)의 상기 벨트부(3)의 가장자리 부분을 포함한 그 하부 구성요소보다 상기 타이어(1)의 회전에 의한 원심력으로 인한 팽창량이 커서, 상기 타이어(1)는 내측(I)의 직경이 외측(I)의 직경보다 큰 비대칭 프로파일(profile)을 가지게 된다. 구체적으로, 타이어를 폭방향에서 바라보았을때, 내측(I)은 직각에 가까운 형태를 가지게 되고, 외측(O)은 둥근 회전체의 형상을 가지게 된다.

도3은 주행 속도에 따른 타이어 폭방향 중심선(C) 내측(I)과 외측(O)의 팽창을 도시한 그래프이다.

도3을 참조하여 설명하면, 도3의 그래프는 상기 타이어(1)를 ETRTO 규격에 맞춘 림(Rim)에 장착하고, 법률에 규정된 공기압 범위 내의 공기를 주입한 후, 상기 타이어(1)가 정지해 있을때의 중심선(C) 상의 트레드 최외각을 기준점(0)으로 하여, 각기 다른 주행 속도에 따라서 10분간 상기 타이어(1)를 회전시킨 후, 상기 타이어(1)가 팽창된 정도를 측정한 것이다. 구체적으로, 주행 속도가 100km/h 이하인 경우에는 원심력에 의한 팽창량이 0.3mm 이하로 내측(I)과 외측(O)의 팽창량 차이가 10% 미만인 것을 알 수 있다. 그러나, 주행 속도가 120km/h 이상인 경우에는 내측(I)과 외측(O)의 팽창량의 차이가 커지며, 주행 속도 210km/h 이상에서는 내측(I)과 외측(O)의 팽창량의 차이가 최대 2mm 이상 발생하는 것을 알 수 있다. 상기 타이어(1)의 내측(I)과 외측(O)의 팽창량의 차이는, 상기 타이어(1)의 중심선(C) 상의 상기 타이어(1)의 팽창량을 기준으로 -30% 이상 +30% 이하가 될 수 있도록, 상기 제2캡플라이(7)와 상기 제3캡플라이(8)의 강성을 조절하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 타이어(1)는 주행 속도가 빠를수록 내측(I)의 직경이 외측(O)의 직경보다 더욱 커지는 비대칭 프로파일(profile)을 가지게 되고, 직각에 가까운 형태를 가지게 되는 상기 타이어(1)의 내측(O)은, 캠버각(Camber Angle) 또는 노면이 변화해도 접지력이 높아 고속 주행시 높은 안정성과 코너링 성능을 제공한다. 또한, 저속 주행시는 상기 타이어(1)의 회전에 의한 원심력이 작아 상기 타이어(1)의 내측(I)과 외측(O)의 직경의 차이가 많이 나지 않으므로, 상기 타이어(1)는 중심선(C)에 대하여 대칭에 가까운 프로파일(profile)을 가지게 되고, 차량의 저속 주행시 상기 타이어(1)의 불균일 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 차량이 시속 100km를 초과하여 주행 시 비대칭 프로파일을 가져 고속 주행 안정성 및 코너링 성능이 향상되고, 차량이 시속 100km 이하로 주행시 타이어의 내측과 외측의 팽창량 차이가 적으므로 대칭에 가까운 프로파일을 가져, 종래의 비대칭 프로파일을 가지는 타이어와 대비하였을 때 타이어의 불균일한 마모가 적게 발생한다.

상기 제2캡플라이(7)의 강성과 상기 제3캡플라이(8)의 강성은 25~50% 차이를 가지는 것이 바람직하며, 강성 차이가 25% 미만일 경우 고속에서의 타이어 성장량 차이가 적어 의도한 효과가 발현되지 않으며, 강성 차이가 50%를 초과하는 경우 타이어의 형상의 변형으로 인해 CON 쏠림이 발생할 수 있다.

평가 항목		비교예	본 발명의 실시예
Steering	Driving Effort	100	101
	On center Feel	100	103
	Steering Response	100	101
	Linearity	100	103
Stability		100	101

표1은 제2캡플라이와 제3캡플라이의 강성이 동일한 경우의 타이어와 본 발명의 실시예에 따른 타이어의 주행에 따른 성능 평가 결과다. 성능 평가 결과를 나타내는 수치가 높을수록 해당 성능이 우수하다. 표1을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 타이어가 비교 발명의 제2캡플라이와 제3캡플라이의 강성이 동일한 타이어에 비해서 모든 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

도4는 제2캡플라이 또는 제3캡플라이의 폭을 도시한 도면이다.

도4를 참조하여 설명하면, 상기 제2캡플라이(7) 또는 상기 제3캡플라이(8)의 폭은, 상기 제1벨트(15)의 끝단으로부터 중심선(C)과 반대 방향으로 10mm 이상 15mm 이하이고, 상기 제1캡플라이(6)의 끝단으로부터 중심선(C)을 향한 방향으로 22mm 이상 52mm 이하인 것이 바람직하다. 이는, 상기 제2캡플라이(7) 또는 상기 제3캡플라이(8)의 폭이 상기 제1벨트(15)의 끝단으로부터 중심선(C)과 반대 방향으로 10mm 이상 15mm 이하일 경우 상기 타이어(1)를 성형할 때 반제품의 이격 거리를 확보하기 용이하기 때문이다. 그리고, 상기 제2캡플라이(7) 또는 상기 제3캡플라이(8)의 폭이 상기 제1캡플라이(6)의 끝단으로부터 중심선(C)을 향한 방향으로 22mm 미만일 경우 상기 제2벨트(16)를 덮지 못하여 상기 타이어(1)의 상기 벨트부(3)의 버클링(buckling) 현상이 발생할 수 있고, 상기 제2캡플라이(7) 또는 상기 제3캡플라이(8)의 폭이 상기 제1캡플라이(6)의 끝단으로부터 중심선(C)을 향한 방향으로 52mm를 초과할 경우 상기 제2캡플라이(7) 또는 상기 제3캡플라이(8)의 끝단이 상기 타이어(1)의 중심선(C)을 향한 방향으로 너무 깊게 들어와서 그루브 크랙에 불리할 수 있다.

기존의 타이어들도 몰드(mold) 개조를 하지 않고 본 발명의 실시예와 같은 캡플라이를 적용함으로써 전술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있으나, 본 발명의 비대칭 프로파일을 유도하는 캡플라이가 적용되는 타이어는 UHP 제품군의 speed symbol Y 이상의 비대칭 타이어에 최적으로 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제2캡플라이(7)의 섬유 코드의 강성을 상기 제3캡플라이(8)의 섬유 코드의 강성보다 낮도록 함으로써, 제2캡플라이(7)의 강성이 제3캡플라이(8)의 강성보다 낮도록 할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 제2캡플라이(7)의 섬유 코드는 나일론(Nylon) 코드를 사용하고, 제3캡플라이(8)의 섬유 코드는 아라미드(Aramid)와 나일론(Nylon)의 복합 소재인 하이브리드(Hybrid) 코드를 사용할 수 있다. 상기 제3캡플라이(8)의 섬유 코드를 상기 하이브리드(Hybrid) 코드로 함으로써, 외측(O)의 상기 벨트부(3)의 가장자리 부분의 강성이 강해져 수직 하중에 대한 구름저항(Roll Resistance)은 감소하고 횡력(Lateral Force)은 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 타이어는 캡플라이의 강성을 다르게 하여 타이어가 회전에 의한 원심력에 의해서 팽창할때 비대칭적으로 팽창함으로써, 고속 주행시 높은 안정성과 코너링 성능을 제공하고 저속 주행시 타이어의 불균일 마모를 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 벨트 가장자리의 캡플라이의 섬유 코드를 하이브리드 코드로 함으로써, 강성이 높아져 수직하중에 대한 구름저항 및 횡력이 증가하는 효과를 제공한다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

1 : 타이어 2 : 트레드
3 : 벨트부 4 : 바디플라이
5 : 캡플라이 6 : 제1캡플라이
7 : 제2캡플라이 8 : 제3캡플라이
9 : 사이드월 10 : 비드부
11 : 비드코어 12 : 비드충전재
13 : 이너라이너 15 : 제1벨트
16 : 제2벨트 C : 중심선
I : 내측 O : 외측

Claims (6)

1. 트레드의 하부에 배치되는 벨트부, 벨트부의 상부에 배치되는 캡플라이를 포함하는 타이어에 있어서,
   상기 캡플라이는 상기 벨트부의 상부에 배치되어 상기 벨트부 전체를 감싸는 하나 이상의 제1캡플라이와, 상기 제1캡플라이의 상부에 배치되며 상기 타이어 폭방향의 중심선 내측의 상기 벨트부의 가장자리를 감싸는 하나 이상의 제2캡플라이와, 상기 제1캡플라이의 상부에 배치되며 상기 타이어 폭방향의 중심선 외측의 상기 벨트부의 가장자리를 감싸는 하나 이상의 제3캡플라이를 포함하고,
   상기 제2캡플라이는 상기 제3캡플라이보다 강성이 낮은 타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3캡플라이의 강성은 상기 제2캡플라이의 강성에 비하여 25% 내지 50% 높은 타이어.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2캡플라이 또는 상기 제3캡플라이의 폭은,
   제1벨트의 끝단으로부터 중심선과 반대 방향으로 10mm 이상 15mm 이하이고,
   상기 제1캡플라이의 끝단으로부터 중심선을 향한 방향으로 22mm 이상 52mm 이하인 타이어.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2캡플라이의 섬유 코드는 상기 제3캡플라이의 섬유 코드보다 강성이 낮은 타이어.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1캡플라이의 섬유 코드는 나일론 코드인 타이어.
   
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제2캡플라이의 섬유 코드는 나일론 코드이고, 상기 제3캡플라이의 섬유 코드는 나일론과 아라미드의 복합 소재인 하이브리드 코드인 타이어.
   

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