KR20200123302A - 공기입타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그루브의 구조를 개량하여 그루브 및 블록에 집중되는 응력을 분산시키는 공기입타이어에 관한 것이다. 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 측벽에 1개 이상의 노치(notch)(130)가 형성되고, 상기 노치(130)는 주행방향에 대해 직각인 수평방향으로 경사진 주경사면(131)과, 상기 주경사면(131) 양측으로 주행방향으로 경사진 측방경사면(132, 133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다.

Description

공기입타이어 {A PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그루브의 구조를 개량하여 그루브 및 블록에 집중되는 응력을 분산시키는 공기입타이어에 관한 것이다.

공기입타이어에서, 설면의 주행성능을 향상시키는 것은 매우 중요한 과제이다. 설면에서의 주행에 있어서 충분한 제동성능을 확보하지 못하는 경우 치명적인 사고로 이어질 수 있다.

설면에서의 제동성능을 향상시키키는 방법 중 하나로서, 도1에 도시된 바와 같이, 블록에지(Block Edge)에 사각 노치를 삽이 하여 빙설 노면에서 눈을 긁어 모으는 능력을 향상시킴으로써 제동력 향상 도모 하였다. 하지만 타이어의 길이(Longitudinal) 방향에서의 제동력 향상에는 영향이 커지는 반면에 상대적으로 수평(Lateral) 방향에서의 조종 안정성 측면에서의 영향은 감소하게 된다.

이하, 관련된 선행기술들을 살펴본다. 하기 선행기술에 기재된 식별부호는 본원발명과는 무관하다.

대한민국 등록특허 제10-0831869호 '중하중용 공기입 래디얼 타이어의 패턴구조' 는 트레드 표면에 직선상의 종그루브 및 마이너 그루브를 형성하여 리브 블록의 편마모를 방지할 수 있고 빗길 배수성을 향상시킬 수 있도록 한 중하중용 공기입 래디얼 타이어의 패턴구조에 관한 것으로, 타이어의 트레드 중심선(C/L)을 기준으로 하여 대칭되게 배치되고 원주방향으로 형성된 직선상의 종그루브(11)와; 상기 종그루브(11) 사이에 각각 배치되는 직선상의 마이너 그루브(12)와; 상기 종그루브(11)의 바닥면에 형성되어 주행중 상기 종그루브(11)에 돌이 끼는 것을 방지하는 돌낌방지리브(13)와, 상기 종그루브(11) 및 돌낌방지리브(13)에 경사방향으로 연속하여 일정 간격으로 형성되는 그루브 노치(14)와, 타이어의 숄더부에 형성되는 숄더부 데코레이션(15)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 그루브의 깊이가 전륜용과 트레일러용의 중간 정도로 설정되므로 두 가지 취부 용도를 모두 만족시킬 수 있으며, 리브 블록의 편마모를 효과적으로 억제함은 물론 타이어의 제반 성능을 약화시키지 않으면서도 빗길 배수성과 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1513362호 '스노우 타이어용 커프 구조' 는 반 실린더형 기둥의 외주면에 나선형의 돌기가 형성된 단위 구조가 연속적으로 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 연속적으로 형성되는 단위 구조는 지그재그 형태로 볼록부와 오목부가 교차로 배치되는 스노우 타이어용 커프 구조에 관한 것으로, 본 발명의 커프 구조는 블록이 적정 수준으로 쓰러져 커프(kerf)로 구획된 트레드부의 작은 블록들에 의한 마찰력도 확보하면서 커프 본연의 기능인 긁는 힘도 유지할 수 있는 강성 최적화와 더불어 마모 말기에도 트레드 블록의 강성을 떨어뜨리고 설상에서의 커프 기능을 확보할 수 있는 효과가 있다. 제10-1513362호의 구성을 살펴보면 반 실린더형 기둥의 외주면에 나선형의 돌기가 형성된 단위 구조가 연속적으로 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 연속적으로 형성되는 단위 구조는 지그재그 형태로 볼록부와 오목부가 교차로 배치되고, 상기 반 실린더형 기둥의 지름은 위쪽에서 아래쪽 방향으로 점차적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 스노우 타이어용 커프구조를 취한다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0067406호 '스노우 타이어용 커프 구조'는 특정한 형상을 가지는 커프 패턴을 형성함으로써 트레드 블록의 강성을 향상시키면서도 에지 효과를 최적화시키고 접지 선단의 접지 면적을 감소시켜 접지압을 증대시킴으로써 스노우 성능을 향상시킬 수 있는 스노우 타이어용 커프 구조에 관한 것으로, 본 발명의 커프 구조는 산 모양 기본구조의 정상부를 복수개의 피치로 나누어 뾰쪽한 부분이 스노우 노면과 닿는 부분을 증대시켜 타이어가 회전할 때 리딩부의 접지압을 증가시키며, 뾰족한 부분이 노면과 많이 닿아 마찰력이 증대되어 스노우 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한 기존의 형태를 유지하면서 두께가 얇은 3D 커프 사이에 삼각형 형상의 돌출부를 형성함으로써 리딩부의 압력을 증대시키고 블록의 강성을 유지할 수 있는 효과가 있는 기술을 개시한 바 있다.

대한민국 등록특허 제10-0831869호 '중하중용 공기입 래디얼 타이어의 패턴구조' 공고일자 2008년05월22일 대한민국 등록특허 제10-1513362호 '스노우 타이어용 커프 구조' 공고일자 2015년04월17일 대한민국 공개특허 제10-2015-0067406호 '스노우 타이어용 커프 구조' 공개일자 2015년06월18일

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공기입타이어의 블록의 모서리부에서의 접지압을 분산시켜 블록의 내구성을 향상시키고, 그립력을 증대시켜 설면 주행시 제동력을 향상시키는 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.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 측벽에 1개 이상의 노치(notch)(130)가 형성되고, 상기 노치(130)는 주행방향에 대해 직각인 수평방향으로 경사진 주경사면(131)과, 상기 주경사면(131) 양측으로 주행방향으로 경사진 측방경사면(132, 133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 그루브(Groove)에 다면 노치를 구비하여 그루브(Groove) 및 블록에 전해지는 응력을 분산시켜 최소화하는 효과를 기대할 수 있다. 즉, 노치구조를 통해 공기입타이어의 블록의 모서리부에서의 접지압을 분산시켜 블록의 내구성을 향상시키고, 그립력을 증대시켜 설면 주행시 제동력을 향상시키는 타이어를 제공한다.

특히, 본 발명의 노치는 주행방향에 대해 직각인 수평방향으로 경사진 주경사면과, 상기 주경사면 양측으로 주행방향으로 경사진 측방경사면을 가지는 다이아몬드(Diamond) 형상을 갖기 때문에, 타이어의 리딩(leading)부분은 눈을 긁어내는 효과를 가지며, 타이어의테일링(Trailing) 부분은 눈을 배출하는 효과를 기대할 수 있어 구동력과 제동력 및 조정안정성이 향상된다.

상기와 같은 다이아몬드형상의 노치는 블록에지(Block Edge)의 접지압을 분산 시킴으로써 마모를 최소화하여 보다 오랜 시간 동안 타이어의 구동력과 제동력, 조정 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 타이어의 중기 이후에 다이아몬드형상의 노치가 마모 되어 없어졌을 때에는 타이어가 시간의 경과에 따라서 고무가 경화(Hardness 상향) 되어 노치 중간에 형성된 커프(Kerf)에 의한 에지(Edge) 효과(커프에 의해 절개된 고무 블록에지(Block edge)가 빙설을 긁는 효과)가 빙설에서 접지 및 제동성능을 유지시켜 준다.

도5에서 블록의 모서리부에서 접지압의 편중에 따라 높은 접지압을 나타내는 황색과 적색을 관찰할 수 있으나, 도6에서는 접지압이 분산되어 고른 접지압분포가 이루어지는 것을 확인할 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 1은 노치를 이용한 종래의 공기압 타이어의 요부사시도이다.
도2는 본 발명의 공기입타이어의 요부사시도이다.
도3은 본 발명의 공기입타이어의 요부 평면도이다.
도4는 도3의 L-L' 선을 기준으로 하는 단면도이다.
도5는 종래의 노치를 적용하기 전의 접지압을 나타내는 분포도이다.
도6은 본 발명의 노치를 적용한 상태의 접지압을 나타내는 분포도이다.
도7은 본 발명의 공기입타이어의 응력분산효과를 설명하기 위한 반응력(reaction force)의 그래프와 응력분포그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 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 실시예를 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 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도2는 본 발명의 공기입타이어의 요부사시도이고, 도3은 본 발명의 공기입타이어의 요부 평면도이다. 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 측벽에 1개 이상의 노치(notch)(130)가 형성되고, 상기 노치(130)는 주행방향에 대해 직각인 수평방향으로 경사진 주경사면(131)과, 상기 주경사면(131) 양측으로 주행방향으로 경사진 측방경사면(132, 133)을 포함하는 공기입타이어를 제공한다.

상기 노치(notch)(130)의 폭(w)은 10~20mm인 것이 바람직하며, 상기 주경사면(131)의 폭(w1)은 4~8mm이고, 상기 측방경사면(132, 133)의 폭(w2)은 3~6mm인 것이 바람직하다.

이는 타이어가 주행거리가 늘어남에 따라 마모되면서, 고무가 경화되어 블록의 강성이 상대적으로 증가하는 바, 초기의 노치의 성능을 유지하려면 타이어가 마모될수록 노치(130)의 폭이 작아져야 하기 때문이다. 상기의 수치는 마모에 따른 타이어 블록강성의 증대를 반영한 것으로써 다수의 실험으로 도출해낸 호적의 수치이다.

같은 이유로서, 도4에 도시되는 바와 같이, 상기 측방경사면(132, 133)의 상변이 그루브벽면과 이루는 각(a)은 100~150도 이며, 상기 주경사면(131)이 래디얼방향으로 경사진 각도(b)는 30~50도인 것이 바람직하다. 이 경우 상기 주경사면(131)의 깊이(d1)는 그루브깊이(d)의 15~30%가 된다.

주경사면(131)과 측방경사면(132, 133)의 이러한 구성은 노치(130)를 다이아몬드 형상으로 만들어주어, 타이어의 리딩(leading)부분은 눈을 긁어내는 효과를 가지게 하며, 타이어의테일링(Trailing) 부분은 눈을 배출하는 효과를 기대할 수 있어 구동력과 제동력 및 조정안정성이 향상된다. 상기와 같은 다이아몬드형상의 노치는 블록에지(Block Edge)의 접지압을 분산 시킴으로써 마모를 최소화하여 보다 오랜 시간 동안 타이어의 구동력과 제동력, 조정 안정성을 유지할 수 있다.

도5는 본 발명의 노치를 적용하기 전의 접지압을 나타내며, 도6은 본 발명의 노치를 적용한 상태의 접지압을 나타내는 분포도이다. 도5에서 블록의 모서리부에서 접지압의 편중에 따라 높은 접지압을 나타내는 황색과 적색을 관찰할 수 있으나, 도6에서는 접지압이 분산되어 고른 접지압분포가 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

상기 노치(130)의 측방경사면(132, 133)은 노치(130)를 깊이에 따라 폭이 달라지는 V형상을 갖게 한다. V 형상의 노치는 일반형상의 노치와는 달리 접지압 분산이 유리하고 반응력(Reaction Force)이 크게 나타나는 장점을 갖는다. 또한, 노치의 높이가 동일 할 때 V형상의 길이가 커질수록 반응력(Reaction Force)이 크게 나타난다. 단일 블록에 대한 V 형상의 노치는 1~2 % 정도 반응력(Reaction Force)이 크게 나타났으며, 블록이 많은 타이어에의 적용시 그 효과는 더 크게 된다.

도7은 V형의 노치를 적용한 경우(v_시리즈)와, 노치를 적용하지 아니한 경우 및 일반적인 사각형의 노치(c_시리즈)를 적용한 경우의 반응력(reaction force)의 그래프와 블록중앙부의 접지압 그래프이다. 도7의 반응력(reaction force)을 측정한 첫 번째 그래프에서 V형의 노치를 적용한 경우(붉은 점선 사각형의 v-08x05, v08x10, v-08x15)가 사각형의 노치를 적용한 경우(붉은 점선 사각형에서 c-08x10)보다 우수한 결과를 확인할 수 있으며, 블록 센터부의 접지압을 측정하는 두 번째 그래프에서 노치를 형성하지 아니한 대조군과 사각형의 노치를 적용한 대조군은 접지압이 특정부위에서 편중되는 것을 확인할 수 있는 반면, V형의 노치를 적용한 본 발명의 실험군은 블록 전반적으로 균일한 접지압을 확인할 수 있다.

상기 노치(130)는 그루브(120)를 중심으로 양 측면의 블록(110)의 모서리부에 형성된다. 바람직하게는 양 블록의 모서리부에 상기 노치(130)가 교호로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 노치(130) 간의 간격은 5~20cm인 것이 바람직하다. 상기 노치(130)가 지나치게 많이 형성되는 경우 오히려 크랙 발생의 원인이 될 수 있으며, 형성된 노치(130)의 개수가 적은 경우 타이어 접지시 접지면에 노치가 존재하지 아니하는 순간이 생기게 된다. 이는 주행시 전체적인 접지압이 고르지 않게 되는 것이므로 오히려 타이어의 내구성을 저하시키며, 노이즈의 원인이 될 수 있다.

상기의 노치(130) 간의 간격은 타이어 접지시 접지면에 항상 일정한 수의 노치가 존재하게 하기 위한 것으로써 상기 수치의 한정은 유의미하다.

또한, 본 발명은 상기 주경사면(131)의 중앙부에 그루브깊이 방향으로 커프(134)가 형성되는 구성을 제공한다. 상술한 바와 같이, 타이어의 중기 이후에 다이아몬드형상의 노치가 마모 되어 없어졌을 때에는 타이어가 시간의 경과에 따라서 고무가 경화(Hardness 상향) 되어 노치 중간에 형성된 커프(Kerf)에 의한 에지(Edge) 효과(커프에 의해 절개된 고무 블록에지(Block edge)가 빙설을 긁는 효과)가 빙설에서 접지 및 제동성능을 유지시켜 준다. 이러한 목적을 위하여, 상기 커프(134)의 깊이(d2)는 그루브깊이(d)의 50~70%인 것이 바람직하다.

상기 커프(134)는 필요에 따라서 두 개 이상이 형성될 수 있으며, 블록간의 구속력을 강화시키기 위하여 횡방향으로 굴곡 내지 돌출/함몰부를 갖는 입체적인 3D커프로 형성될 수도 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 실시예들은 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.

100: 트레드부
110: 블록
120: 그루브
130: 노치
131. 주경사면
132, 133 : 측방경사면
134 : 커프
200: 사이드월부
300: 비드부

Claims (8)

1. 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서,
   상기 그루브(120)의 측벽에 1개 이상의 노치(notch)(130)가 형성되고,
   상기 노치(130)는 주행방향에 대해 직각인 수평방향으로 경사진 주경사면(131)과, 상기 주경사면(131) 양측으로 주행방향으로 경사진 측방경사면(132, 133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 노치(notch)(130)의 폭(w)은 10~20mm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 주경사면(131)의 폭(w1)은 4~8mm이고, 상기 측방경사면(132, 133)의 폭(w2)은 3~6mm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 측방경사면(132, 133)의 상변이 그루브벽면과 이루는 각(a)은 100~150도 인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 주경사면(131)이 래디얼방향으로 경사진 각도(b)는 30~50도인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 주경사면(131)의 깊이(d1)는 그루브깊이(d)의 15~30%인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 주경사면(131)의 중앙부에 그루브깊이 방향으로 커프(134)가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 커프(134)의 깊이(d2)는 그루브깊이(d)의 50~70%인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.

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