KR20230126279A - 3d 커프 성형용 블레이드 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 타이어 가류 시 커프의 형성에 이용되는 블레이드의 내구성을 향상시킴으로써, 커프 형상의 변형을 최소화시키는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3D 커프 성형용 블레이드는, 타이어 가류금형에 설치되어 커프 성형에 이용되는 3D 커프 성형용 블레이드에 있어서, 두께 방향에 수평인 단면에 웨이브 형상을 구비하는 판의 형상으로 형성되는 프레임; 및 일측이 하나의 프레임과 결합하고 타측이 다른 프레임과 결합하는 바 형상으로 형성되는 지지부를 포함한다.
Description
본 발명은 타이어 가류 시 이용되는 3D 커프 성형용 블레이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 타이어 가류 시 커프의 형성에 이용되는 블레이드의 내구성을 향상시킴으로써, 커프 형상의 변형을 최소화시키는 기술에 관한 것이다.
공기입 타이어는 타이어의 내부를 구성하는 인너라이너, 인너라이너의 외부에 적층되는 바디 플라이, 바디 플리이 외부에 적층되는 벨트, 벨트 외부에 적층되는 트레드, 그리고, 타이어의 양 측부를 구성하는 사이드월, 휠에 결합되는 비드로 구성된다.
또한, 노면에 접지하는 트레드에는 접지력, 배수력, 제동력, 소음 분산 등을 위하여 특정한 형태의 패턴을 형성하게 되며 그 패턴의 형태에 따라 빗길, 눈길 그리고 핸들링 성능에 큰 영향을 주며 이는 타이어 개발에 주요 인자가 된다. 커프란 트레드 블록에 주로 횡방향으로 가늘게 1mm 이하의 폭으로 깊게 파여져 있는 홈으로 접지면을 균등하게 하고 접지력을 향상시키면서 완충작용을 하여 안락한 승차감을 제공한다. 또한, 배수를 촉진하여 구동력과 제동력을 증가시키는 기능을 한다.
최근, 트레드 패턴 설계의 경향은 심플한 디자인과 외관보다는 성능 위주로 설계하는 것이다. 타이어 성능을 위해 패턴 성능 기술이 세분화 되고 미세한 범위로 변화하고 있다.
상기와 같은 변화에 의하여, 타이어의 Dry 및 Wear 성능 향상을 위해서 타이어에 적용되는 커프(kerf)의 두께와 형상이 다양해졌다. 다만, 타이어 구동 시 블럭 간의 interlocking 현상 발생을 위해서는, 커프(kerf)의 두께를 더욱 얇게 적용해야 하는데 커프(kerf)의 두께가 얇아질수록 타이어 dry 성능을 향상시킬 수 있으나, snow나 ice 성능이 낮아지는 trade-off 현상이 발생한다. 또한, kerf 두께가 얇아질수록 타이어 제조 시 커프(kerf) 휨, 부러짐의 파손 발생 가능성이 매우 높아질 수 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1917494호(발명의 명칭: 타이어 가류금형의 커프 성형용 블레이드와 이를 이용한 차량용 타이어 및 타이어 가류장치)에서는, 타이어 가류금형의 커프 성형용 블레이드에 있어서, 블레이드프레임(10)에 커프형성요철부(20)가 형성되며, 상기 커프형성요철부(20)는 하부에 횡방향돌출부(30)가 형성되며, 상기 횡방향돌출부(30)는 내측에 횡방향요홈부(40)를 포함하되, 상기 커프형성요철부(20) 및 횡방향돌출부(30)는 상기 블레이드프레임(10)의 하단으로부터 일정 거리만큼 이격되도록 형성되어 상기 횡방향돌출부(30)의 최하단이 상기 블레이드프레임(10) 의 하단으로부터 상기 블레이드프레임 높이(L)의 15~40%만큼 이격된 지점에 위치하고, 상기 횡방향돌출부(30)의 높이(L1)는 상기 블레이드프레임(10) 높이(L)의 15~25%로 형성되어 블록 강성을 조절하여 설면 및 빙판길 주행에서의 요구되는 접지력을 향상시키고, 상기 횡방향돌출부(30)의 일단으로부터 블레이드프레임(10) 상단까지의 높이(L2)는 상기 블레이드프레임(10) 높이(L)의 45~60%로 형성되어 블록 강성을 조절하여 마른 노면에서의 주행 성능을 향상시키는 커프 성형용 블레이드가 개시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타이어 가류 시 커프의 형성에 이용되는 블레이드의 내구성을 향상시킴으로써, 커프 형상의 변형을 최소화시키는 것이다.
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, 타이어 가류금형에 설치되어 커프 성형에 이용되는 3D 커프 성형용 블레이드에 있어서, 두께 방향에 수평인 단면에 웨이브 형상을 구비하는 판의 형상으로 형성되는 프레임; 및 일측이 하나의 프레임과 결합하고 타측이 다른 프레임과 결합하는 바 형상으로 형성되는 지지부를 포함하고, 타이어에 대한 가류 성형 시, 상기 지지부에 의해 상기 프레임의 변형이 방지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 지지부는, 바의 형상으로 형성되는 주지지체; 및 상기 주지지체와 상기 프레임 사이에 형성되어 상기 주지지체와 상기 프레임을 연결시키는 연결체를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 주지지체의 단면은, 원 또는 다각형일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 주지지체의 단면이 원의 형상이고, 상기 주지지체의 단면의 반경은 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 주지지체와 상기 연결체의 연결 부위는 소정의 곡률반경을 구비하는 곡면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 주지지체와 상기 연결체의 연결 부위의 곡률반경은, 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 주지지체의 외측면과 상기 연결체의 외측 평면이 직접 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임은, 일면의 일부가 함몰되고 이에 대응되게 타면의 일부가 돌출되어 형성되는 진폭부를 적어도 하나 이상 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임은, 상기 진폭부와 상기 지지부 간 연결 부위에 형성되는 경사부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임은, 상기 진폭부의 끝단과 결합하고 판상형으로 형성되는 판형부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레임의 두께는, 0.2mm 이상일 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 하나의 프레임과 다른 프레임 사이에 지지부가 형성되어 각각의 프레임을 지지함으로써, 타이어 가류 중 압력과 열에 의한 프레임의 변형을 저지하여 타이어에 형성되는 커프 형상이 유지되도록 커프 성형용 블레이드의 내구성을 증가시킬 수 있다
그리고, 본 발명의 효과는, 상기와 같이 커프 성형용 블레이드의 내구성 증가로 타이어 가류 시 커프 성형용 블레이드의 형상이 유지되어, 타이어 가류 후 커프의 형상 변형이 최소화됨으로써, 타이어의 커프 품질이 향상될 수 있다는 것이다.
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 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주지지체와 연결체의 모식도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 평면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 측면도이다.
도 9와 도 10 각각은 본 발명의 비교 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 11은 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 그래프이다.
도 12는 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 데이터가 정리된 표이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 각 실시 예에 따른 블레이드에 대한 응력 집중 시험 관련 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주지지체와 연결체의 모식도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 평면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록의 측면도이다.
도 9와 도 10 각각은 본 발명의 비교 예에 따른 블록의 사시도이다.
도 11은 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 그래프이다.
도 12는 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 데이터가 정리된 표이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 각 실시 예에 따른 블레이드에 대한 응력 집중 시험 관련 이미지이다.
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 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드(10)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드(10)의 정면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주지지체(110)와 연결체(120)의 모식도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 타이어 가류금형에 설치되어 커프(30) 성형에 이용되는 3D 커프 성형용 블레이드에 있어서, 본 발명의 블레이드(10)는, 두께 방향에 수평인 단면에 웨이브 형상을 구비하는 판의 형상으로 형성되는 프레임(200); 및 일측이 하나의 프레임(200)과 결합하고 타측이 다른 프레임(200)과 결합하는 바 형상으로 형성되는 지지부(100);를 포함한다.
그리고, 타이어에 대한 가류 성형 시, 지지부(100)에 의해 프레임(200)의 변형이 방지될 수 있다. 여기서, 프레임(200)의 두께는, 0.2mm 이상일 수 있다. 프레임(200)의 두께가 상기와 같이 얇게 형성됨으로써, 미세하면서도 다양한 형상의 커프(kerf)(30)를 타이어에 형성시킬 수 있다. 다만, 프레임(200)의 두께가 상기와 같은 치수로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 프레임(200)의 두께는 상당히 얇게 형성될 수 있으며, 이와 같은 프레임(200)의 얇은 두께로 인하여 본 발명을 이용한 타이어 가류 중 본 발명의 블레이드(10)의 뒤틀림, 휨, 부러짐 등의 변형 또는 손상에 의하여 타이어에 형성되는 커프(30) 형상에 불량이 발생할 수 있다.
이와 같은 현상을 방지하기 위하여 상기와 같이 하나의 프레임(200)과 다른 프레임(200) 사이에 지지부(100)가 형성되어 각각의 프레임(200)을 지지함으로써, 타이어 가류 중 압력과 열에 의한 프레임(200)의 변형을 저지하여 타이어에 형성되는 커프(30) 형상이 유지되도록 본 발명의 블레이드(10)의 내구성을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 프레임(200)만을 구비하는 블레이드(10)에 푸쉬풀게이지(Push Pull Gage)로 힘을 가했을 때 65~70N의 힘에서 블레이드(10)에 휨이 발생하는 반면에, 상기와 같이 지지부(100)가 형성된 본 발명의 블레이드(10)에 푸쉬풀게이지(Push Pull Gage)로 힘을 가했을 때 100N 이상의 힘에서도 본 발명의 블레이드(10)에 휨이 발생하지 않을 수 있다.
지지부(100)는, 바(bar)의 형상으로 형성되는 주지지체(110); 및 주지지체(110)와 프레임(200) 사이에 형성되어 주지지체(110)와 프레임(200)을 연결시키는 연결체(120)를 구비할 수 있다. 여기서, 주지지체(110)의 단면은, 원 또는 다각형일 수 있다. 다만, 주지지체(110)의 단면 형상이 이에 한정되는 것은 아니고 타원형 등 다른 형상이 이용될 수도 있다.
연결체(120)는 주지지체(110)의 양 측에서 주지지체(110)로부터 프레임(200)의 방향으로 연장되는 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 연결체(120)는 판상형으로 형성될 수 있다. 다만, 연결체(120)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 연결체(120)는 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
주지지체(110)의 단면 형상이 원의 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우, 주지지체(110)의 단면의 반경(R1)은 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)일 수 있다. 그리고, 도 3에서 보는 바와 같이, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위는 곡면을 구비할 수 있다.
구체적으로, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에서 연결체(120)로부터 주지지체(110)의 방향으로 점차적으로 연결체(120)의 두께(T)가 두꺼워지면서 곡면을 구비하게 되는 라운딩(rounding) 처리가 될 수 있으며, 이에 따라, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위는 소정의 곡률반경(R2)을 구비하는 곡면으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 곡면 처리에 의하여 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 응력 집중을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 블레이드(10)의 내구성이 증대될 수 있다.
여기서, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 곡률반경(R2)은, 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)일 수 있다. 상기와 같이, 주지지체(110)의 단면의 반경(R1)이 형성됨과 동시에 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 곡률반경(R2)이 형성되는 경우, 주지지체(110)와 연결체(120)의 결합 부위에 대한 수평 내력이 증가하여, 결과적으로 본 발명의 블레이드(10)의 내구성이 증대될 수 있다.
상기와 같은 구성을 위해, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 곡률반경(R2)은 0.6 밀리미터(mm)로 형성되고, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위의 곡률반경(R2)은 0.5밀리미터(mm)로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 그리고, 연결체(120)의 두께(T)는, 0.2 내지 0.4밀리미터(mm)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 상기와 같이 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위가 곡면을 구비하는 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 주지지체(110)의 외측면과 연결체(120)의 외측 평면이 직접 연결될 수 있다. 이는, 주지지체(110)의 단면이 원 또는 그 외의 도형인 경우에 동일하다.
이 때, 연결체(120)는 판상형으로 형성될 수 있으며, 연결체(120)는 주지지체(110)의 외측면으로부터 판상형의 형상으로 연장되면서 형성됨으로써, 주지지체(110)의 외측면으로부터 연결체(120)의 연장 방향으로 바로 직선 구간이 형성될 수 있다.
상기와 같은 연결체(120)의 형성에 의하여 주지지체(110)와 프레임(200) 간의 결합력이 증대되고, 연결체(120)가 주지지체(110)를 지지하는 형상으로 형성됨으로써, 연결체(120)의 형성에 의하여 외부의 힘에 대한 주지지체(110)의 저항력이 증대될 수 있다.
바(또는 봉)의 형상인 주지지체(110) 및 웨이브 형상의 프레임(200)에 의해서, 타이어 가류 시, 본 발명의 블레이드(10)가 타이어에 인입되었다가 인출될 때의 힘인 인출력이 증대될 수 있다. 또한, 상기와 같은 웨이브 형상을 형성하는 진폭부(210)의 단면 형상이 사다리꼴로 형성되어 상기된 인출력이 증대될 수 있다.
이 때, 상기와 같이 주지지체(110) 양 측에 연결체(120)가 형성됨으로써, 타이어 가류 후 타이어로부터 본 발명의 블레이드(10)가 분리되는 경우, 연결체(120)의 평면이 타이어에 대한 본 발명의 블레이드(10)의 분리 시 슬라이딩을 용이하게 함으로써, 바(또는 봉)의 형상인 주지지체(110), 웨이브 형상의 프레임(200), 상기와 같은 진폭부(210)의 사다리꼴 형상 등에 의해 증가되는 인출력을 감소시켜, 타이어 가류 후 타이어에서 분리되는 본 발명의 블레이드(10)의 인출 효율이 증대될 수 있다.
프레임(200)은, 일면의 일부가 함몰되고 이에 대응되게 타면의 일부가 돌출되어 형성되는 진폭부(210)를 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 그리고, 진폭부(210)와 지지부(100) 간 연결 부위에는 경사부(220)가 형성될 수 있다. 여기서, 경사부(220)는 적어도 하나 이상의 경사면을 구비할 수 있다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 프레임(200)의 웨이브(wave) 형상, 즉, 지그재그 형상의 진폭 형상을 형상하는 복수 개의 진폭부(210)가 형성되며, 이와 같은 각각의 진폭부(210)가 연결되어 웨이브 형상을 형성시킬 수 있다.
상기와 같이 진폭부(210)의 단면 형상은 사다리꼴로 형성될 수 있으나, 진폭부(210)의 단면 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 반원 형상 등 다양한 형상이 이용될 수 있다.
프레임(200)에는 진폭부(210)에 의해 웨이브 형상이 구비되어 있으므로, 진폭부(210)와 지지부(100) 사이에는 간격이 발생할 수 있다. 구체적으로, 연결체(120)에 결합되는 진폭부(210)의 일단과 연결체(120) 사이에는 서로 이격되는 부위가 형성되므로, 이와 같이 이격되는 부위와 연결체(120) 사이에는 경사부(220)가 형성될 수 있다.
여기서, 경사부(220)는 진폭부(210)로부터 연결체(120) 방향으로 경사지면서 연장되어 형성될 수 있으며, 이와 같은 경사부(220)의 형성에 의하여 진폭부(210)의 일단과 연결체(120)가 분리되는 부위가 없이 진폭부(210)와 연결체(120)가 결합되어, 진폭부(210)와 연결체(120)의 결합력이 증대되고, 외부 힘에 대한 본 발명의 블레이드(10)의 형상 유지력이 증가될 수 있다.
프레임(200)은, 진폭부(210)의 끝단과 결합하고 판상형으로 형성되는 판형부(230)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 도 1과 도 2를 기준으로 할 때, 본 발명의 블레이드(10)의 하부, 구체적으로는, 프레임(200)의 하부에 판형부(230)가 형성될 수 있다.
상기와 같은 판형부(230)는 타이어 가류용 가류금형에 결합될 수 있고, 이에 따라, 판형부(230)의 평면과 타이어 가류용 가류금형이 결합하게 되어, 타이어 가류용 가류금형에 대한 본 발명의 블레이드(10)의 결합력이 증대될 수 있다.
그리고, 지지부(100)가 판형부(230)까지 연장되어 형성됨으로써, 주지지체(110)와 연결체(120)가 판형부(230)도 지지하게 됨으로써, 타이어 가류용 가류금형에 대한 본 발명의 블레이드(10)의 결합력이 증대됨과 동시에, 판형부(230)의 내구성도 향상되어, 가류 시 압력 등에 의한 본 발명의 블레이드(10)의 변형, 손상 등이 방지될 수 있다.
주지지체(110)의 단면 형상에서 가장자리의 어느 하나의 점과 가장자리의 다른 점 간 가장 긴 길이(주지지체(110)의 단면 형상이 원인 경우 직경)인 단면길이는 주지지체의 상단으로부터 하단으로 가면서 가변될 수 있다.
그리고, 프레임(200)의 상부로부터 하부 방향으로 프레임(200)의 두께는 가변될 수 있다. 구체적으로, 도 1에서 보는 바와 같이, 프레임(200)의 각 부위 별로 영역(L1, L2, L3)이 구분될 수 있으며, 각각의 영역에서 프레임(200)의 두께가 상이할 수 있다.
여기서, 각각의 영역 구분을 위한 경계는 하기된 진폭부(210) 간 경계와 상이할 수 있다. 즉, 하나의 진폭부(210)에서도 상부로부터 하부로 가면서 두께가 가변될 수 있다.
구체적인 일 실시 예로써, L1영역에서의 프레임(200)의 두께는 0.3~0.4mm로 형성될 수 있고, L2영역에서의 프레임(200)의 두께는 0.2mm로 형성될 수 있으며, L3영역에서의 프레임(200)의 두께는 0.3~0.4mm로 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같이 주지지체(110)의 단면길이가 가변될 수 있는데, 구체적으로, 주지지체(110)가 원기둥의 형상인 경우, 상대적으로 얇은 두께로 형성되는 L2영역을 지지하는 주지지체(110)의 부위는 1mm 이상의 직경을 구비할 수 있고, 상대적으로 두꺼운 두께로 형성되는 L1영역과 L2영역을 지지하는 주지지체(110)의 각 부위는 1mm 이하의 직경을 구비할 수 있다.
이와 같이, 주지지체(110)의 단면길이를 가변시키고, 프레임(200)의 두께를 가변시킴으로써, 본 발명의 블레이드(10)에 의해 형성되는 커프(30)가 3D의 입체적인 설계로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 커프(30)의 마찰력이 증대됨과 동시에, interlocking 성능을 포함한 다양한 성능이 향상될 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록(20)의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록(20)의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록(20)의 측면도이다.
도 4 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 상기와 같은 본 발명의 블레이드(10)를 이용하여 타이어는, 트래드에 형성되는 블록(20); 및 블록(20)에 형성되며, 깊이 방향으로 연장되어 형성되는 웨이브 형상을 구비하고 깊이 방향으로 연장되어 형성되는 홀인 커프홀(40)을 구비하는 커프(30)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 블레이드(10)를 가류금형으로 이용하여 타이어에 대한 가류를 수행하는 경우, 블록(20)(또는 리브)에는 본 발명의 블레이드(10)에 의한 커프(30)가 형성되고, 이와 같은 커프(30)에는 상기된 주지지체(110)에 의하여 홀 형상의 커프홀(40)이 형성될 수 있다.
그리고, 커프(30)에는 상기와 같은 웨이브 형상에 의하여 커프(30)의 벽체로부터 커프(30)의 중심 방향으로 돌출되는 볼록부가 형성되고, 이와 같은 볼록부에 대응되어 함몰되는 형상의 오목부가 형성될 수 있으며, 타이어의 주행 또는 제동 시 볼록부와 오목부가 접촉되면서 결착되는 인터락킹(interlocking)이 발생하여, 타이어의 제동, 회전 시 마찰 성능 등이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록(20)의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록(20)의 측면도이다. 여기서, 도 7과 도 8과 같은 본 발명의 다른 실시 예를 실시예1이라고 할 수 있다. 실시예1의 커프(30) 형성을 위한 블레이드(10)의 두께가 가변하며, 구체적으로, 상부영역(L1)의 두께는 0.3mm이고, 중간영역(L2)의 두께는 0.2mm이며, 하부영역(L3)의 두께는 0.3mm일 수 있다.
도 9와 도 10 각각은 본 발명의 비교 예에 따른 블록의 사시도이다.
구체적으로, 도 9는 비교예1의 블록(21)에 대한 것으로써, 비교예1의 블록(21)은 실시예1의 블록(20)과 비교하여 블록(21)의 일측으로부터 타측으로 연장되는 커프(31)의 중앙 부위에 꺽임 부위가 있고 커프(31)의 폭이 일정할 수 있다. 여기서, 커프(31)의 깊이 방향으로 연장되는 웨이브 형상의 단면 상 진폭부는 사다리꼴일 수 있다.
즉, 비교예1 블록(21)의 커프(31) 형성을 위해서는, 본 발명의 블레이드(10)에서 지지부(100)가 제거되고 꺽임 부위가 2개이며 두께가 일정하게 형성된 블레이드를 이용할 수 있다. 여기서, 비교예1 블록(21)의 커프(31) 형성을 위한 블레이드의 두께는 0.3mm로 일정하게 형성될 수 있다.
도 10은 비교예2의 블록(22)에 대한 것으로써, 비교예2의 블록(22)은, 실시예1의 블록(20)과 비교하여, 실시예1의 블록(20)에서 커프홀(40)이 제외된 형상일 수 있다.
즉, 비교예2 블록(22)의 커프(32) 형성을 위해서는, 본 발명의 블레이드(10)에서 지지부(100)가 제거된 형상의 블레이드를 이용할 수 있다. 여기서, 비교예2 블록(22)의 커프(32) 형성을 위한 블레이드의 두께 변화는 상기된 실시예1의 블레이드(10)의 두께 변화와 동일할 수 있다.
그리고, 비교예3의 블록을 마련할 수 있으며, 비교예3의 블록은 비교예1의 블록(21)과 비교하여 커프의 깊이 방향으로 연장되는 웨이브 형상 없이 커프가 평판형으로 형성된 형상일 수 있다.
즉, 비교예3 블록의 커프 형성을 위해서는, 평판형의 블레이드를 이용할 수 있다. 여기서, 비교예3의 커프 형성을 위한 블레이드의 두께는 0.3mm로 일정할 수 있다.
[시험 예 1]
상기와 같은 실시예1 및 비교예1 내지 3의 블록 형상 각각을 유한요소해석 프로그램에서 생성하고, 각각의 블록에 타이어 접지압에 해당하는 하중을 부여하고, 주행방향과 역방향으로 각각 이동 하였다.
도 11은 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 그래프이다. 구체적으로, 도 11은 이동 거리(Sliding Distance)와 마찰력(Friction Force)에 대한 그래프이다.
도 11에서, A그래프는 비교예3의 블록에 대한 것이고, B그래프는 실시예1의 블록(20)에 대한 것이다. 마찰력이 수렴하는 과정에서 Kerf 형상에 따라 상승 폭 변화가 달라지는 것을 확인할 수 있다.
비교예3의 블록은 일반적인 타이어에 이용되는 커프를 구비한 블록에 대한 것으로써, 도 11에서 보는 바와 같이, 이동 거리(Sliding Distance)가 증가함에 따라 마찰력(Friction Force)도 증가하는데, 본 발명의 블레이드(10)를 이용한 실시예1의 블록(20)에서의 최대마찰력이 일반적인 타이어에 이용되는 커프 형상을 구비한 비교예3의 블록에서의 최대마찰력보다 더 높게 형성됨으로써, 본 발명의 블레이드(10)를 이용하여 형성된 커프(30)를 구비한 블록(20)을 이용한 타이어에서 제동력 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.
[시험 예 2]
상기와 같은 실시예1 및 비교예1과 2의 블록 형상 각각을 유한요소해석 프로그램에서 생성하고, 각각의 블록에 타이어 접지압에 해당하는 하중을 부여하고, 주행방향과 역방향으로 각각 이동 하였다.
도 12는 각각의 타이어 블록에 대한 시험 수행에 따른 데이터가 정리된 표이다. 구체적으로, 도 12는 [시험 예 2]에 의해 도출된 데이터를 정리한 표이며, 도 12의 표는 타이어 브레이킹(Braking) 시 생성되는 힘이 각각의 블록에 제공 시 도출되는 마찰계수의 데이터와 타이어 주행 시 생성되는 트랙션(traction) 힘이 각각의 블록에 제공 시 도출되는 마찰계수의 데이터에 대한 것이다.
각각의 표에서, 최대 마찰력 비율은, 비교예1의 최대마찰력 대비 다른 비교예와 실시예1 각각의 비율 퍼센트(%)를 나타낸다.
도 12에서 보는 바와 같이, 본 발명의 블레이드(10)가 적용되어 형성된 커프(30)를 구비하는 블록(20)의 최대마찰력에서는 브레이킹(braking) 시 마찰력이 2.3%개선됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 12에서 보는 바와 같이, 본 발명의 블레이드(10)가 적용되어 형성된 커프(30)를 구비하는 블록(20)의 최대마찰력에서는 트랙션(traction) 시 마찰력이 1.5% 개선됨을 확인할 수 있다.
그리고, 비교예1과 실시예1 각각의 블록을 실제 타이어에 적용하여 평가한 결과, 실시예1의 블록(20)에서, Dry braking 성능이 6.1% 개선된 것을 확인할 수 있었다.
상기와 같이, 본 발명의 블레이드(10)를 이용하여 블록(20)에 커프(30)를 형성하는 경우, 커프(30)의 interlocking 성능도 향상됨을 확인할 수 있음과 동시에, 상대적으로 얇은 두께를 구비하는 커프(30)와 볼록부와 오목부의 설계 오차가 최소화된 커프(30)의 형성으로, 타이어의 마찰 성능 등이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 각 실시 예에 따른 블레이드에 대한 응력 집중 시험 관련 이미지이다.
구체적으로, 도 13은 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 상기와 같은 라운딩(rounding) 처리가 되지 않은 단순연결 블레이드에 대한 것으로써, 주지지체(110)의 단면 반경은 0.5 밀리미터(mm)이고 프레임(200)의 두께는 0.3 밀리미터(mm)이다.
그리고, 도 13의 (a)는 단순연결 블레이드에 대한 이미지이고, 도 13의 (b)는 단순연결 블레이드에서의 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 대한 확대도이며, 도 13의 (c)는 연결체(120)의 표면에 수직인 방향의 힘인 수평내력 115N이 양 측단이 고정된 단순연결 블레이드의 중심에 작용한 경우 단순연결 블레이드의 파손에 대한 이미지이다. 여기서, 수평내력에 수직한 힘인 수직내력은 32N으로 측정된다.
도 14는 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 제1곡률반경으로 라운딩(rounding) 처리가 된 제1곡률 블레이드에 대한 것으로써, 주지지체(110)의 단면 반경은 0.5 밀리미터(mm)이고 프레임(200)의 두께는 0.3 밀리미터(mm)이며 제1곡률반경은 0.5밀리미터(mm)이다.
그리고, 도 14의 (a)는 제1곡률 블레이드에 대한 이미지이고, 도 14의 (b)는 제1곡률 블레이드에서의 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 대한 확대도이며, 도 14의 (c)는 연결체(120)의 표면에 수직인 방향의 힘인 수평내력 125N이 양 측단이 고정된 제1곡률 블레이드의 중심에 작용한 경우 제1곡률 블레이드의 변형에 대한 이미지이다. 여기서, 수평내력에 수직한 힘인 수직내력은 32N으로 측정된다.
도 15는 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 제2곡률반경으로 라운딩(rounding) 처리가 된 제2곡률 블레이드에 대한 것으로써, 주지지체(110)의 단면 반경은 0.6 밀리미터(mm)이고 프레임(200)의 두께는 0.3 밀리미터(mm)이며 제1곡률반경은 0.5밀리미터(mm)이다.
그리고, 도 15의 (a)는 제2곡률 블레이드에 대한 이미지이고, 도 15의 (b)는 제2곡률 블레이드에서의 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 대한 확대도이며, 도 15의 (c)는 연결체(120)의 표면에 수직인 방향의 힘인 수평내력 148N이 양 측단이 고정된 제2곡률 블레이드의 중심에 작용한 경우 제2곡률 블레이드의 변형에 대한 이미지이다. 여기서, 수평내력에 수직한 힘인 수직내력은 38~46N으로 가변되면서 측정된다.
도 13 내지 도 15에 개시된 단순연결 블레이드, 제1곡률 블레이드 및 제2곡률 블레이드에서 보는 바와 같이, 주지지체(110)와 연결체(120)의 연결 부위에 대한 라운딩 처리 시, 본 발명의 블레이드(10)의 내구성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 제1곡률 블레이드와 제2곡률 블레이드의 비교에서 보는 바와 같이, 주지지체(110)의 단면 반경을 증가시킴으로써 본 발명의 블레이드(10)의 내구성이 향상되는 것을 확인할 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 : 블레이드
20, 21, 22 : 블록
30, 31, 32 : 커프
40 : 커프홀
100 : 지지부
110 : 주지지체
120 : 연결체
200 : 프레임
210 : 진폭부
220 : 경사부
230 : 판형부
20, 21, 22 : 블록
30, 31, 32 : 커프
40 : 커프홀
100 : 지지부
110 : 주지지체
120 : 연결체
200 : 프레임
210 : 진폭부
220 : 경사부
230 : 판형부
Claims (12)
- 타이어 가류금형에 설치되어 커프 성형에 이용되는 3D 커프 성형용 블레이드에 있어서,
두께 방향에 수평인 단면에 웨이브 형상을 구비하는 판의 형상으로 형성되는 프레임; 및
일측이 하나의 프레임과 결합하고 타측이 다른 프레임과 결합하는 바 형상으로 형성되는 지지부를 포함하고,
타이어에 대한 가류 성형 시, 상기 지지부에 의해 상기 프레임의 변형이 방지되는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 지지부는,
바의 형상으로 형성되는 주지지체; 및
상기 주지지체와 상기 프레임 사이에 형성되어 상기 주지지체와 상기 프레임을 연결시키는 연결체를 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 2에 있어서,
상기 주지지체의 단면은, 원 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 3에 있어서,
상기 주지지체의 단면이 원의 형상이고, 상기 주지지체의 단면의 반경은 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 3에 있어서,
상기 주지지체와 상기 연결체의 연결 부위는 소정의 곡률반경을 구비하는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 5에 있어서,
상기 주지지체와 상기 연결체의 연결 부위의 곡률반경은, 0.3 내지 1.0밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 3에 있어서,
상기 주지지체의 외측면과 상기 연결체의 외측 평면이 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 프레임은, 일면의 일부가 함몰되고 이에 대응되게 타면의 일부가 돌출되어 형성되는 진폭부를 적어도 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 8에 있어서,
상기 프레임은, 상기 진폭부와 상기 지지부 간 연결 부위에 형성되는 경사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 8에 있어서,
상기 프레임은, 상기 진폭부의 끝단과 결합하고 판상형으로 형성되는 판형부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 프레임의 두께는, 0.2mm 이상인 것을 특징으로 하는 3D 커프 성형용 블레이드.
- 청구항 1의 3D 커프 성형용 블레이드를 이용하여 성형되는 차량용 타이어에 있어서,
트래드에 형성되는 블록; 및
상기 블록에 형성되며, 깊이 방향으로 연장되어 형성되는 웨이브 형상을 구비하고 깊이 방향으로 연장되어 형성되는 홀인 커프홀을 구비하는 커프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
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