KR20220020089A - 트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집중되는 응력을 분산시키고 크랙발생을 줄이기 위하여 최적화된 형상을 가지는 트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 마모한도표시기가 형성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 트레드 마모한도표시기는, 타이어 원주방향을 따라 형성되는 그루브의 내측에 삽입 설치되며, 라운드 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입 타이어{Pneumatic tire with tread wear indicator}

본 발명은 트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집중되는 응력을 분산시키고 크랙발생을 줄이기 위하여 최적화된 형상을 가지는 트레드 마모한도표시기가 형성된 공기입 타이어에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적인 공기입 타이어뿐만 아니라 버스나 트럭에 사용되는 중하중용 공기입 타이어의 경우, 내부에 공기를 주입할 수 있는 내부공간을 형성하면서 트레드부를 중심으로 타이어의 폭방향에 따라 양측으로 숄더부, 사이드월 및 비드부를 포함하여 구성된다. 이러한 타이어의 구성 중에서, 상기 트레드부는 그루브와 블럭, 사이프로 이루어진 고무층에 해당하며, 타이어에서 지면에 직접적으로 접촉하는 유일한 부분으로 차체의 하중을 지지해주는 역할을 한다. 상기 트레드부는 차체의 하중을 지속적으로 받기 때문에 마찰성능, 배수성능, 소음성능, 내피로성 등에 강해야 하고, 외부충격으로부터 충분히 견딜 수 있어야 한다. 상기 그루브와 블럭의 배치나 형상에 따라 다양한 패턴을 가질 수 있다.

여기서, 트레드의 그루브는 트레드에 원주방향으로 길게 파인 홈에 해당하고, 조정안정성이나 견인력, 제동성, 방열성, 배수성 등의 역할을 한다. 그루브의 폭이 넓을수록 빗길에서 주행성능이 좋아지지만 과도하게 넓으면 제동력과 코너링 성능이 약해지게 된다. 다음으로, 트레드의 블럭은 트레드에서 그루브와 그루브 사이 세로로 돌출되게 튀어나온 곳에 해당하고, 그루브와 마찬가지로 견인력과 제동력 및 코너링 등의 성능을 담당한다.

상기와 같은 트레드의 그루브 내부에 블럭 형상으로 설치되며, 타이어의 마모 정도를 확인하여 타이어의 교체시기를 확인하기 위한 구성으로 트레드 마모한도표시기(Tread Wear Indicator, 이하 TWI라 함)가 존재한다. 따라서, 타이어를 일정기간 이상 사용하게 되면 트레드가 마모되는데, 상기 TWI를 통해 남아있는 트레드의 홈 깊이를 통해 타이어의 잔여 수명(Skid Depth)을 알 수 있으며, 이로부터 타이어의 교체 시기를 예상할 수 있다.

여기서, 상기 TWI는 상기 그루브의 중간에 설치되어 타이어의 마모 정도를 확인해주는 역할을 해줄 수 있지만, 블럭 형상을 가진 TWI나 그루브 자체에서 크랙(Crack)이 발생하면서 그루브 및 트레드에 영향을 줌으로써 대형사고로까지 이어질 수 있다는 문제점이 있다.

1. 한국 특허등록 제10-0830042호(2008.05.15 공고)

집중되는 응력을 분산시키고 크랙발생을 줄이기 위하여 최적화된 형상을 가지는 TWI가 형성된 공기입 타이어를 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 마모한도표시기가 형성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 트레드 마모한도표시기는, 타이어 원주방향을 따라 형성되는 그루브의 내측에 삽입 설치되며, 라운드 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기의 상부면 모서리는 그루브 종방향을 따라 내측으로 하향 굴곡지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기의 그루브 측벽과 맞닿는 모서리는 양측부를 향해 상향 굴곡지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기에서 하향 굴곡지는 상부면 모서리의 곡률반경은 12.5 내지 15mm로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기의 높이는 1.8 내지 2.1mm로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기의 상부에서 내측으로 인입 굴곡지는 인입부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 인입부의 그루브 종방향 길이는 2.5 내지 3mm로 이루어지고, 상기 인입부의 양측 끝단부에서 그루브의 폭방향으로 내린 임의의 선과 인입부의 측면이 이루는 각도는 25 내지 30°로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 종래 블럭형상의 TWI의 끝단에 집중되는 문제를 해결하기 위하여, 라운드형상을 갖는 TWI에 의해 응력을 분산시키고 그에 따라 크랙발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 하향 굴곡되는 TWI의 형상으로부터 변형률 및 변형에너지를 현저히 감소시킬 수 있다는 장점이 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 종래 공기입타이어에 TWI가 적용된 상태의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, TWI가 형성된 트레드의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 도 2에 도시된 A-A 단면의 상세도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 도 2에 도시된 B-B 단면의 상세도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 도 2에 도시된 C-C 단면의 상세도.
도 6은 종래 블럭 형상의 TWI에 대한 변형률 및 변형에너지를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 라운드 형상의 TWI에 대한 변형률 및 변형에너지를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 공기입 타이어의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 종래 공기입타이어에 TWI가 적용된 상태의 사시도를 도시하고, 도 2는 TWI가 형성된 그루브의 단면도를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 마모한도표시기가 형성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 트레드 마모한도표시기(30)는, 타이어 원주방향을 따라 형성되는 그루브(20)의 내측에 삽입 설치되며, 라운드 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 트레드 마모한도표시기(30)는 타이어의 트레드블럭(10) 사이에 형성되는 그루브(20)에 삽입 설치되어 트레드의 마모 정도를 확인하고 교체시기를 확인하기 위한 구성이다. 이러한 마모한도표시기(30)는 종래 사각형상의 블럭 형태로 이루어져 주행하면서 타이어에 가해지는 외압에 의해 블럭 끝단에 응력이 집중되고, 오랜기간 사용하게 되면서 결국 TWI에 크랙이 발생할 수 있으며 그에 따른 사고의 위험이 존재하였다. 이를 방지하기 위하여, TWI에 응력이 집중되는 현상을 방지할 필요가 있으며, 이를 본 발명에서 개시하는 바와 같이 라운드진 형상으로 제작함으로써 응력을 분산시킬 수 있게 된다.

상기 마모한도표시기(30)가 트레드 그루브(20)에 삽입 형성되되, 사각형상이 아닌 라운드 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기(30)의 상부면 모서리는 그루브 종방향을 따라 내측으로 하향 굴곡지는 것을 특징으로 한다. 상기 마모한도표시기(30)의 상부면은 그루브(20)의 저면과 마찬가지로 일정한 면적을 가진 평면으로 이루어지며, 상기 마모한도표시기(30)의 중앙에서 그루브(20)의 종방향, 즉 그루브(20)의 원주방향을 따라 양측으로 연장될수록 내측으로 하향 굴곡지는 형상을 가질 수 있다. 상기와 같은 굴곡진 마모한도표시기(30)의 상부 형상에 의해 응력이 집중되지 않고 보다 용이하게 분산될 수 있어 크랙발생 확률을 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 도 2에 도시된 B-B 단면의 상세도를 도시한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기(30)에서 하향 굴곡지는 상부면 모서리의 곡률반경(R)은 12.5 내지 15mm로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상부면 모서리는 하향 굴곡지는 라운드 형상을 가질 수 있으며, 그에 대한 일 실시예로, 마모한도표시기(30)의 그루브 종방향 길이를 a라고 설정하고 상기 a의 길이를 25 내지 30mm로 가정했을 때, 마모한도표시기(30)의 하향 굴곡지는 상부면 모서리의 곡률반경(R)은 12.5 내지 15mm로 이루어질 수 있다. 상기 곡률반경(R)이 12.5mm 이하로 이루어지면 곡률이 커져 블럭 형상의 종래 TWI와 큰 차이점을 갖지 못하고, 상기 곡률반경(R)이 15mm 이상으로 이루어지는 경우 너무 곡률이 작아 트레드 마모한도표시기(30)의 역할을 수행할 수 없게 된다.

이에 대한 일 실시예로, TWI의 형상변화에 따른 변형률 및 변형에너지를 확인하면 아래와 같다. 도 6은 종래 블럭 형상의 TWI에 대한 변형률 및 변형에너지를 나타내며, 도 7은 라운드 형상의 TWI에 대한 변형률 및 변형에너지를 나타낸다.

일반적으로 응력과 변형률은 비례관계를 가지며, 즉 타이어 트레드에 응력이 집중되면 그에 따라 변형률도 높아지게 된다. 도 6에서는 종래 마모한도표시기가 그루브(20)에 설치된 상태에서의 변형률과 변형에너지를 분석한 결과를 나타내며, TWI의 모서리부분과 그루브(20), 특히 트레드블럭(10)의 측면 모서리부분에서 상당히 큰 변형률을 보이며, 변형에너지 또한 높은 것을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 마모한도표시기(30)가 설치된 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 마모한도표시기(30)의 모서리나 트레드블럭(10) 측면 모서리부분의 변형률이나 변형에너지가 도 6에 비하여 현저히 작은 것을 확인할 수 있다. 그에 따라, 라운드 형상을 가진 마모한도표시기(30)로 인하여, 마모한도표시기(30) 뿐만 아니라, 그루브(20)나 트레드블럭(10)에 집중되는 응력을 감소시킬 수 있고 그에 따른 크랙발생을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입타이어에 있어서, 도 2에 도시된 A-A 단면의 상세도를 나타낸다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기(30)의 그루브(20) 측벽과 맞닿는 모서리는 양측부를 향해 상향 굴곡지는 것을 특징으로 한다.

상기 트레드 마모한도표시기(30)가 트레드블럭(10)의 측면부 또는 그루브(20)의 측벽과 맞닿는 부분의 모서리도 라운드 형상으로 이루어질 수 있으며, 이는 전술한 그루브 종방향을 따라 내측으로 하향 경사지는 구조와 달리 마모한도표시기(30) 중앙에서 그루브(20) 측벽을 향해 상향으로 굴곡지는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 상향으로 굴곡지는 부분의 곡률반경(R)은 2.5mm로 이루어질 수 있으며, 2.5mm보다 작은 경우 너무 큰 곡률을 가져 종래 TWI와 차별성이 없고, 2.5mm보다 큰 경우 곡률이 작아져 마모한도표시기(30)의 역할을 수행할 수 없다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기(30)의 높이(h)는 1.8 내지 2.1mm로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 트레드 마모한도표시기(30)의 높이(h)를 소정의 범위로 한정하여 마모한도표시역할을 수행하면서, 라운드진 부분의 곡률반경과 부합하여 응력집중을 막아주는 역할이 가능하게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 트레드 마모한도표시기(30)의 상부에서 내측으로 인입 굴곡지는 인입부(40)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 마모한도표시기(30)의 상부, 바람직하게는 상부 중앙에서 내측으로 인입 형성되는 인입부(40)를 형성할 수 있으며, 상기 인입부(40)는 라운드 형상을 가짐으로써 응력 분산의 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 인입부(40)의 그루브 종방향 길이는 2.5 내지 3mm로 이루어지고, 상기 인입부(40)의 양측 끝단부에서 그루브의 폭방향으로 내린 임의의 선과 인입부(40)의 측면이 이루는 각도는 25 내지 30°로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 인입부(40)가 마모한도표시기(30)의 상부에서 내측으로 인입 형성되면서 그루브(20)의 종방향을 따라 소정의 길이가 형성되며 이는 2.5 내지 3mm로 이루어지도록 하여 소정의 길이를 가지면서 인입 굴곡부를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 인입부(40)의 끝단부에서 그루브(20)의 폭방향으로 내린 임의의 선과 인입부(40) 측면이 이루는 각도를 25 내지 30°로 한정함으로써, 인입되는 깊이를 마모한도표시기(30)의 높이 이하로 유지할 수 있으며, 소정의 곡률을 유지할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 공기입 타이어
10 : 트레드블럭
20 : 그루브
30 : 마모한도표시기(TWI)
40 : 인입부

Claims (7)

1. 트레드 마모한도표시기가 형성되는 공기입 타이어에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기는, 타이어 원주방향을 따라 형성되는 그루브의 내측에 삽입 설치되며, 라운드 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기의 상부면 모서리는 그루브 종방향을 따라 내측으로 하향 굴곡지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
3. 제1항에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기의 그루브 측벽과 맞닿는 모서리는 양측부를 향해 상향 굴곡지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
4. 제2항에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기에서 하향 굴곡지는 상부면 모서리의 곡률반경은 12.5 내지 15mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
5. 제1항에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기의 높이는 1.8 내지 2.1mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
6. 제1항에 있어서,
   상기 트레드 마모한도표시기의 상부에서 내측으로 인입 굴곡지는 인입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
7. 제6항에 있어서,
   상기 인입부의 그루브 종방향 길이는 2.5 내지 3mm로 이루어지고,
   상기 인입부의 양측 끝단부에서 그루브의 폭방향으로 내린 임의의 선과 인입부의 측면이 이루는 각도는 25 내지 30°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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