KR20240044116A - 공기입 레디얼 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로 타이어의 사이드 월이 쉽게 파손되어 운전자가 위험한 상황에 노출되는 것을 방지하도록 하며, 또 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상할 수 있도록 하는 공기입 레디얼 타이어를 제공하는 데 있다. 이를 위해 타이어의 사이드 월 및 사이더 바이트들 사이의 협곡 평면에 각기 고무로 구성된 벌집 형태의 바이터 라인을 소정 높이와 폭을 가지도록 돌출되게 형성한다.

Description

공기입 레디얼 타이어{Pneumatic Radial Tire}

본 발명은 사이드월의 상단에 원주 방향을 따라 돌출된 사이드바이터 구간을 제외한 나머지 구간에 고무로 구성된 라인을 형성하여 이물들에 의한 충격으로부터 사이드월을 효과적으로 보호할 수 있도록 하고, 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상시킬 수 있는 공기입 레디얼 타이어에 대한 발명이다.

타이어는 자동차의 하중을 지지함과 아울러 지면과의 마찰을 이용하여 자동차가 움직일 수 있도록 하는 것으로, 운전자의 안정성과 승차감을 좌우하고 있다.

이러한 타이어에서 트레드는 노면에 직접 접촉되는 부분이며, 타이어의 이상 마모를 최소화하고 승차감과 제동성을 향상시키기 위하여 트레드면에 다양한 형태의 패턴이 형성되고 있다.

한편, 자동차는 포장된 도로뿐만 아니라 비포장도로나, 진흙탕, 빙판 등 다양한 지형에서 운행되고 있으므로, 타이어 역시 그 용도에 맞는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 비포장도로나 험로 등의 오프로드를 주행하는 경우에는 통상적인 공기입 레디얼 타이어 대신 중하중용 공기입 타이어가 사용되고 있다.

종래의 공기입 레디얼 타이어에는 비포장도로 및 험로 등의 노면에서 주행하는 All Terrain(전지형용;全地形用)와 Mud Terrain(진흙탕 험로용) 제품이 있다. 여기서 All Terrain은 AT, Mud Terrain은 MT의 약어로 표기한다. 일반적인 AT, MT 공기입 레디얼 타이어는 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 사이드 월의 내구성이 약하기 때문에 주행시 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로 쉽게 파손되는 문제점이 있다. 이러한 파손으로 운전자가 위험한 상황에 노출되기도 한다.

다시 말해서, 공기입 레디얼 타이어는 사이드 월 상단부의 내구성이 다른 부위에 비해 상대적으로 약하기 때문에, 오프로드 주행시 돌출물들이 사이드 월 상단부에 충돌하거나 마찰이 일어나는 경우 쉽게 파손되는 문제점이 있다. 또한, 모래나 진흙으로 이루어진 곳에서는 타이어가 헛돌아 차량이 이동하지 못하는 경우가 발생하고, 암벽을 따라 이동하는 경우 암벽의 측면을 접하는 타이어의 사이드 월이 견인력을 갖지 못해 이동하지 못하게 되는 문제점이 있다.

이에 따라, 공기입 타이어의 사이드 월 상단부에서 타이어의 원주 방향을 따라 연속적으로 사이드 바이터를 형성하여, 사이드 월 상단부의 내구성 및 견인력을 향상시킴과 아울러 외관 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 오프로드용 타이어가 개발되기도 하였다.

그러나, 종래의 사이드바이터가 구비된 오프로드용 타이어는, 사이드바이터로서 한가지 형상의 블록만 연속적으로 나열하고 있어 바이팅 엣지 효과가 미약하고 견인력과 배토성을 양립시키기가 어려운 문제점이 있다.

또한 사이드 바이터가 블록보다는 장식에 가까운 형상으로 형성되어 향상된 바이팅 엣지 효과를 기대할 수 없고, 사이드 바이터의 블록 형상이 잘게 분할된 형태로 되어 있어 사이드 월을 보호하는데 한계가 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다음의 특허문헌이 검색되었다.

특허문헌 1은, 타이어 사이드 월의 가장자리를 따라 사이드 바이터가 다수 개 돌출 형성되어, 포장되지 않고 지반이 약한 길이나 진흙으로 된 노면에서도 용이하게 이동할 수 있고, 암반타기에도 암반의 측면에 닿아 회전할 수 있음으로 용이하게 차량을 이동시킴으로 운전자에게 편리함을 제공할 수 있고, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한, 공기입 레디얼 타이어를 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 트레드부를 중심으로 타이어의 폭 방향을 따라 사이드 월부, 및 비드부가 연장 형성되고, 트레드부는 접지 경계선을 기준으로 트레드 접지부와 트레드 숄더부로 구획되며, 트레드 숄더부와 사이드 월부를 구획하는 사이드 월부 경계선을 기준으로 사이드 월부 상단부에 복수개의 타이어 바이터가 타이어의 원주 방향을 따라 반복하여 양각지게 돌출 형성되고, 타이어 바이터는 사이드 월부 경계선로부터 기울기를 가지고 유선형을 이루며 점차 폭이 감소하게 돌출 형성되는 제1 바이터 블록; 및 제1 바이터 블록 일측에서 제1 바이터 블록과 서로 다른 기울기를 가지고 유선형을 이루며 점차 폭이 감소하게 돌출 형성되는 제2 바이터 블록을 포함하여 구성되어, 사이드월부 상단부에서 타이어의 원주 방향을 따라 연속적으로 타이어 바이터를 형성하여, 사이드 월부 상단부의 내구성 및 견인력을 향상시킴과 아울러 타이어의 외관 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 공기입 레디얼 타이어를 개시하고 있다.

특허문헌 3은 진흙이나 사막, 암벽 등 주로 지반이 약하거나 포장이 되지 않은 험로를 용이하게 주행할 수 있도록, 사이드 월의 상단에 원주 방향을 따라 돌출되게 형성된 사이드 바이터를 듀얼로 형성하여 험로에서의 견인력과 배토성이 향상되도록 한 오프로드용 공기입 타이어를 제안하고 있다.

그러나 상기한 선행기술들은 모두 도 1에 도시한 것처럼, 사이드 월(3)의 상단에 원주 방향을 따라 돌출된 사이드 바이터(1)를 형성하고 있으나, 사이드 바이트(1)의 돌출 형성된 구간 외, 즉, 사이드 바이터(1)와 사이드 바이터(1) 사이에 골짜기를 형성하는 협곡 평면(2) 및 그 협곡 평면(2)에서 연장된 사이드 월(3)이 평평하고 매끈한 상태로 노출 형성되어 있어, 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로 사이드 월(3)이 쉽게 파손되는 문제점이 있으며, 이러한 파손으로 운전자가 위험한 상황에 노출되기도 한다.

한국 등록특허 10-0823893호(2008. 04. 21. 공고) 한국 등록특허 10-1007641호(2011. 01. 13. 공고) 한국 등록특허 10-1995793호(2019. 07. 03. 공고)

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은, 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로 타이어의 사이드 월이 쉽게 파손되어 운전자가 위험한 상황에 노출되는 것을 방지하도록 한 공기입 레디얼 타이어를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적을 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상할 수 있도록 하는 공기입 레디얼 타이어를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사이드월 및 사이드 월 상단에 돌출하여 형성된 사이드바이터를 포함한 공기입 레디얼 타이어에 있어서, 상기 사이드 월 및 상기 사이더 바이트들 사이의 협곡 평면에 각기 고무로 구성된 벌집 형태의 바이터 라인을 소정 높이와 폭을 가지도록 돌출되게 형성한 것을 특징으로 한다.

이 같은 벌집 형태의 바이터 라인을 형성하는 경우 이물들에 의한 충격으로부터 사이드 월을 효과적으로 보호할 수 있게 된다. 또한, 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 AT, MT 공기입 레디얼 타이어는 사이드 월 및 사이드 바이트들 사이의 협곡에 바이터 라인이 형성되어 비포장도로나 험로 등의 노면 주행에서 돌이나 나무 등과 같은 이물들로부터 사이드 월을 효과적으로 보호할 수 있어 사이드 월의 세퍼레이션을 방지하는 효과가 있다. 또한, 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 사이드월에 사이드바이터를 구비한 공기입 레디얼 타이어를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기입 레디얼 타이어를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 공기입 레디얼 타이어의 사이드월의 일부 상세 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바이터 라인의 폭(W) 크기에 따른 해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 4는 본 발명의 바이터 라인의 폭(W) 크기에 따른 해석 결과를 상세히 나타내기 위한 확대도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기입 레디얼 타이어를 나타낸 도면으로, 본 발명은 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로부터 사이드월부를 효과적으로 보호할 수 있도록 하고, 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상시킬 수 있는 공기입 레디얼 타이어(10)를 제공하게 된다.

도 2에 의하면, 종래의 사이드 바이터(1)가 적용된 타이어(10)에 바이터 라인(4a,4b: 대표 부호는 4)을 적용했다. 상기 바이터 라인(4)은 사이드 바이터(1)가 적용되어 있는 구간을 제외한 사이드월(3)의 나머지 부분, 즉 사이드 월(3)의 상단으로 사이드 바이터(1)와 사이드 바이터(1) 사이에 형성되는 협곡평면(2)과 사이드 월(3)의 전체 원주면에 걸쳐 벌집 형상으로 연이어져 형성되는 바이터 라인(4a,4b)을 돌출시켜 형성하고 있다. 여기서 협곡 평면(2)과 사이드 월(3)의 표면은 같은 평면으로 연장 형성된 표면으로서, 상기 바이터 라인(4a,4b)이 벌집 모양으로 이웃한 벌집들 사이가 서로 이어져 돌출되기 때문에 강성을 크게 높이게 되는 효과가 있다. 이때 협곡 평면(2)에서의 바이터 라인(4a)과 사이드 월(3)에서의 바이터 라인(4b)을 서로 이어진 형태로 구성할 수도 있고, 또는 도시한 것처럼 좁은 폭의 경계부(5)를 두고 각기 분리 구성할 수도 있으며, 또 협곡 평면(2)에서의 바이터 라인(4a)의 폭과 사이드 월(3)에서의 바이터 라인(4b)의 폭은 서로 달리할 수 있으며, 협곡이 아닌 전체 표면이 평면을 이루는 사이드 월(3)에서의 폭을 더 크게 형성할 수 있다.

이 같이 하여 비포장도로나 험로 등의 불규칙한 노면을 주행하는 경우에 발생할 수 있는 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로부터 사이드 월(3)을 효과적으로 보호할 수 있다. 또한 바이터 라인(4:4a,4b)이 돌출되어 있기 때문에 모래나 진흙으로 이루어진 오프로드 주행에서 바이팅 엣지 효과를 발생시켜 견인력을 향상할 수 있다.

도 3은 바이터 라인(4)을 더욱 상세하게 보여준다. 바이터 라인(4)의 형상은 설계자가 여러가지 형상으로 구현 가능하며, 전체가 연결되어져 형성되므로 마치 벌집 모양의 형상을 가지고 있다. 상기 바이터 라인(4)의 폭(W)은 크게 설계 될수록 강성이 확보되기 때문에 허용되는 범위 내에서 최대 폭을 가지도록 설계하는 것이 유리한바, 이 바이터 라인(4) 최소 2mm 이상이 될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

W ≥ 2mm

바이터 라인(2)의 폭(W)이 2mm 미만의 경우 강성확보가 안되어 사이드부를 보호하기 어렵고 충격으로부터 뜯김이나 파손이 발생할 수 있다.

도 4는 바이터 라인(4a)의 폭(W)에 대한 해석 결과이다. 폭(W)을 1.0mm, 2.0mm 버전으로 구성하여 동일 구간에 동일한 힘을 가하여 해석을 진행하였다. 결과를 보면 1.0mm에서는 바이터 라인(4a)에서 3,020kPa의 힘이 발생하게 되고, 2.0mm에서는 1,750kPa의 힘이 발생하게 된다. 1.0mm에서 약 1.7배 정도의 힘이 더욱 가해지게 된다. 도 5에서 나타낸 것과 같이 해석 결과에 대한 상세 이미지를 확인해보면, 바이터 라인(2)의 폭(W)이 1.0mm에서는 바이터 라인(2)의 강성이 약해 외부의 힘에 의해서 굴절이 일어난 것을 확인할 수 있다. 폭(W)이 1.0mm에서 폭이 넓은 짙은 붉은 색과 노란 색상의 띠의 분포는 응력의 집중을 보여주고 있으며, 반면 폭(W)이 2.0mm에서는 색상이 옅고 폭이 좁고 가늘게 나타나고 있는바, 2.0mm의 경우 강성이 강해 응력의 집중이 분산되어 굴절 현상이 감소되었음을 보여준다. 또한 바이터 라인(4a)의 폭(W)이 5.0mm 이상에서는 사이드 바이터와 사이드 바이터 사이의 틈새인 협곡평면(2)을 상당히 메우게 되어 사이드 바이터(1)를 형성하는 의미가 퇴색되어지기 때문에 바이터 라인(4a)의 폭(W)은 2.0mm 내지 5.0mm 정도가 바람직하며, 협곡평면(2)에 있어서 더 바람직한 폭(W)의 조건은 2.0mm 내지 3.0mm 이며, 최적은 2.0mm이다. 그러나 광할지 평면인 사이드 월(3)의 바이터 라인(4b)의 폭(W)은 협곡 평면(2)에 형성하는 바이터 라인(4a)의 폭보다 크게 설정하는 것이 가능하며, 2mm 이상의 조건만 충족하면 될뿐 상한 폭의 크기가 제한되지는 않는다.

반면에 사이드 월(3)에서의 벌집 모양의 바이터 라인(4b)은 공간적 제약 조건이 없으므로, 강성을 고려하여 폭(W)을 2.0mm 이상으로 형성한다.

한편, 바이터 라인의(4) 높이(H)는 2.5mm 이상 5.0mm 이하로 설계하도록 한하는 것이 바람직하다.

2.5mm ≤ H ≤ 5.0mm

바이터 라인의(4) 높이(H)가 2.5mm 미만일 경우 돌, 나무 등과 같은 이물들에 의한 충격으로부터 사이드 월을 효과적으로 보호할 수 없으며, 견인력을 향상시키기 어렵다. 또한, 높이(H)가 5.0mm 이상일 경우 견인력은 향상되나 배토성이 하락하게 되고 소음이 발생하게 되는 문제가 있어 상기 범위의 수치를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

사이드 바이터(1)들의 블록들은 서로 이격되는 형태로 사이드 월(3) 표면으로부터 돌출되나, 바이터 라인(4a,4b)은 벌집, 또는 거미줄처럼 이웃한 벌집 구조체들이 서로 연결된 구조로 형성하는 것, 즉 가능한 부연속 부분을 없애어 단부 측면을 노출되지 않게 하는 것이 강성 측면에서 크게 바람직하다. 이는 바이터 라인(4)의 폭(W)은 사이드 바이터(1)에 비해 상대적으로 작기 때문에 바이터 라인(4a,4b)의 도중에 불연속 부분이 존재하는 경우, 그 단부가 취약해져 금방 찢겨져 너덜너덜해져 버리고 말 수 있기 때문이다. 그리고 바이터 라인(4a)의 경우에는 그의 단부들이 사이드 바이터(1)의 벽면에 연결되어 단부의 측면이 가능한 노출되지 않게 형성하고 있으며, 경계부(5)에 접하는 바이터 라인(4b)의 경우 단부의 측면들이 노출되기는 하나, 경계부(5)의 폭이 작아 외부 물질에 의한 단부들에의 영향을 최소화하고 있다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 더 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성을 포함한다. 실질적으로 동일한 구성이란, 예를 들면, 기능, 방법 및 결과가 동일한 구성, 혹은 목적 및 효과가 동일한 구성이다. 또한, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성의 본질적이지 않은 부분을 대체한 구성을 포함한다. 또한, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성과 동일한 작용 효과를 나타내는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성을 포함한다. 또한, 본 발명은 실시형태에서 설명한 구성에 공지기술을 부가한 구성을 포함한다.

1 : 사이드 바이터
2 : 협곡 평면
3. 사이드 월
4 : 바이터 라인
5 : 경계부
10 : 공기입 레디얼 타이어
W : 바이터 라인의 폭
H : 바이터 라인의 높이

Claims (2)

1. 사이드월 및 사이드 월 상단에 돌출하여 형성된 사이드바이터를 포함한 공기입 레디얼 타이어에 있어서, 상기 사이드 월 및 상기 사이더 바이트들 사이의 협곡 평면에 각기 고무로 구성된 벌집 형태의 바이터 라인을 소정 높이와 폭을 가지도록 돌출되게 형성한 것을 특징으로 하는 공기입 레디얼 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 벌집 형태의 바이터 라인의 폭(W)은 2.0mm 이상이고, 높이(H)는 2.5mm 내지 5.0mm 인 것을 특징으로 하는 공기입 레디얼 타이어.