KR20240062505A - 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형 - Google Patents

스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스터드가 설치된 공기입 타이어의 내구성을 향상시키기 위한 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형에 관한 것이다. 이에, 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부를 포함하며, 상기 트레드부(100)에 블록(10)과 그루브(20)가 형성된 스터드가 설치된 공기입 타이어에 있어서, 상기 블록(10)에 스터드(300)가 설치되며, 상기 스터드(300)는 블록(10)의 중심(C1)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w2)만큼 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형을 제공한다.

Description

스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형 {Pneumatic Tire with stud and tread sector mold for manufacturing the same}
본 발명은 차량용 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스터드가 설치된 공기입 타이어의 내구성을 향상시키기 위한 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형에 관한 것이다.
빙결된 노면에서의 제동 및 구동 성능 향상을 위해, 타이어 트래드부에 스터드(Stud)를 삽입한 스터드타이어(Stud Tire)가 사용되어지고 있다. 스터드 타이어는 저온의 빙결된(Ice) 노면위에서의 성능 확보를 위해서, 일반 적인 마른 노면에서 사용되는 하절기(Summer) 타이어 대비, 트레드부의 고무의 경도가 낮고, 소프트(soft)하다.
이러한 스터드 타이어의 설계에 있어서, 스터드의 위치는 일반적으로 트레드 블록(Block)의 중앙에 위치하게 설계한다. 트레드 블록 중앙부에 위치한 스터드는, 스터드 타이어에 연질의 트레드 고무가 적용되기 때문에 제동시, 제동방향으로 트래드부 말림 현상이 발생하여, 스터드홀(Stud Hole)주변부가 제동방향으로 찢기는 현상이 발생하게 된다. 이하 관련된 선행문헌을 살펴본다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원발명과는 무관하다.
대한민국 등록특허 제10-0930023호 '스터드 홀 개량 스노우 타이어'는 스터드 홀을 개량한 자동차용 스노우 타이어에 관한 것이다. 종래의 타이어에 설치된 스터드는 원심력과 충격력에 의하여 심하게 움직이며 심지어 스터드가 이탈할 염려가 컸었던 바, 주행 충격에 의한 스터드의 움직임을 억제할 수 있도록, 스터드를 식입하는 스터드홀에 스터드의 주행충격 대응 보강부를 형성시켜주행 충격에 의한 스터드의 움직임을 억제시켜 스터드의 이탈을 방지할 수 있게 한 것임. 그러나, 상기 보강부는 오히려 스터드홀 크랙을 발생시킬 우려가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1753877호 '타이어의 스터드 배열방법과 이를 이용한 스터드 타이어'는 노면에 작용할 수 있는 유효한 스터드 개수를 최대로 하기 위해서 일정한 접지면적 내에서 스터드를 서로 이격하여 배열하는 방법과 이를 이용한 스터드 타이어에 관한 것이다. 스터드 배열방법은 트레드 패턴에 스터드를 가배열하는 스터드 가배열단계와, 트레트 패턴의 일정한 접지면적을 설정하는 접지면적 설정단계와, 접지면적 내에 스터드 회피구역을 설정하여 스터드를 제거하는 스터드 제거단계와, 접지면적을 타이어 진행방향으로 이동하여 스터드 회피구역에 따라 스터드를 제거하는 한편 추가하여 스터드 수를 조정하는 스터드 조정단계를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 일정한 접지면적 내에서 스터드를 서로 이격하여 배열하므로써, 노면에 작용할 수 있는 유효한 스터드 개수를 최대로 하고 제/구동력을 효율적으로 전달하면서 트레드 패턴 상에서 고르게 배열할 수 있는 효과가 있다. 그러나 상기의 기술은 제동방향으로의 트레드고무의 말림현상을 방지하는 효과는 기대할 수 없었다.
대한민국 등록특허 제10-0930023호 '스터드 홀 개량 스노우 타이어' 등록일자 2009년11월27일 대한민국 등록특허 제10-1753877호 '타이어의 스터드 배열방법과 이를 이용한 스터드 타이어' 2017년07월03일
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제동방향으로의 트레드고무의 말림현상을 방지하는 효과를 기대할 수 있는 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부를 포함하며, 상기 트레드부(100)에 블록(10)과 그루브(20)가 형성된 스터드가 설치된 공기입 타이어에 있어서, 상기 블록(10)에 스터드(300)가 설치되며, 상기 스터드(300)는 블록(10)의 중심(C1)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w2)만큼 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어를 제공한다.
또한, 상기의 타이어를 제조하기 위하여 본 발명은 타이어의 트레드부를 성형하기 위한 트레드섹터금형에 있어서, 상기 트레드섹터금형(1000)에 블록을 성형하기 위한 홈(1010)이 형성되며, 스터드홀을 형성하기 위한 스터드홀형성핀(1300)이 상기 홈(1010) 내에 설치되고, 상기 스터드홀형성핀(1300)은 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 중심(C2)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w3)만큼 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형을 제공한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 스터드가 설치된 공기입 타이어와 이를 제조하기 위한 트레드섹터금형은, 스터드의 위치(Stud Position)를 구동방향으로 쉬프트 시킴으로써 제동시, 트래드 블록의 제동방향 에지(Edge)가 노면과 스터드 사이에서 말림현상이 발생되고 압착되어 뜯기는 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
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 제동방향으로 트레드 말림 현상이 발생하여, 스터드홀 주변부가 제동방향으로 찢기는 현상의 사진이다.
도2는 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 요부발췌 사시도이다.
도3은 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 블록의 사시도이다.
도4는 스터드의 위치에 따른 접지압의 분포를 나타낸 FE Simulation 결과이다.
도5는 트레드 패턴에서의 블록이 직육면체가 아닌 경우의 일 실시예의 요부도이다.
도6은 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 블록의 다른 실시예의사시도이다.
도7은 일반적인 가류장치의 요부 단면도이다.
도8은 본 발명의 트레드섹터금형의 요부 정면도이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 제동방향으로 트레드 말림 현상이 발생하여, 스터드홀 주변부가 제동방향으로 찢기는 현상의 사진이다. 스터드 타이어의 설계에 있어서, 스터드의 위치는 일반적으로 트레드 블록(Block)의 중앙에 위치하게 설계한다. 트레드 블록 중앙부에 위치한 스터드는, 스터드 타이어에 연질의 트레드 고무가 적용되기 때문에 제동시, 제동방향으로 트래드부 말림 현상이 발생하여, 스터드홀(Stud Hole)주변부가 도1의 사진에서 나타난 바와 같이, 제동방향으로 찢기는 현상이 발생하게 된다.
도2는 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 요부발췌 사시도이고, 도3은 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 블록의 사시도이다. 이에, 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부를 포함하며, 상기 트레드부(100)에 블록(10)과 그루브(20)가 형성된 스터드가 설치된 공기입 타이어에 있어서, 상기 블록(10)에 스터드(300)가 설치되며, 상기 스터드(300)는 블록(10)의 중심(C1)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w2)만큼 이격되어 위치하는 스터드가 설치된 공기입 타이어를 제공한다. 즉, 본 발명은 스터드(300)의 설치위치를 구동방향쪽으로 이격시킴으로써, 제동방향(구동방향의 반대측)쪽 블록의 강성을 상대적으로 높임으로써 스터드가 설치되는 스터드홀이 제동방향으로 찢기는 현상을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
일반적인 타이어에서 상기 블록(10)의 폭(w1)은 15.5-40mm이다. 이러한 블록폭 및 연질의 스터드용 타이어의 트레드고무를 고려하여 상기 거리(w2)는 0.5-5.5mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 스터드(300)와 상기 블록(10)의 에지 까지의 거리(w3)는 7.5~19.5mm 인 것이 바람직하다. 상기 거리(w2)가 0.5mm 미만인 경우, 스터드핀홀의 찢기는 현상을 막는 효과를 기대하기 어려우며, 5.5mm를 초과하는 경우 구동방향 쪽 블록의 강성이 지나치게 취약해지는 문제가 발생한다. 또한, 스터드(300)와 상기 블록(10)의 에지 까지의 거리(w3)가 7.5mm 미만인 경우도 마찬가지로 구동방향 쪽 블록의 강성이 지나치게 취약해지는 문제가 발생하게 된다. 따라서 상기의 수치한정들은 유의미하다.
또한, 상기 각 스터드(300)들은 인접한 스터드(300)에 대하여 7.5mm -100mm의 거리를 두고 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 이는 각 스터드간의 간격이 7.5mm미만인 경우 스터드간의 블록의 고무의 강성이 지나치게 취약해지며, 각 스터드간의 간격이 100mm를 초과하는 경우 스터드의 밀집도가 지나치게 성기게 되어 소기의 요구되는 구동력 및 제동력의 확보가 어렵기 때문이다. 이러한 구성으로 본 발명의 타이어는 제동시의 트래드 고무 뜯김 현상을 억제하고, 추가로, 트래드 블록 전체 표면에서의 접지압 분포를 고르게 유도하여, 빙결된(Ice) 노면에서의 구동시의 타이어 성능도 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
실 시 예
도4는 스터드의 위치에 따른 접지압의 분포를 나타낸 FE Simulation 결과이다. 본 출원인은 블록(10)의 중심(C1)으로부터 구동방향으로 이격된 거리(w2)를 0.5-5.5mm의 범위에서 하기의 표에서와 같이 4개의 안으로 구분하였다.
형상 최대 접지압
해석 Type 구동방향
1안 : Shift 0mm 100.0%
2안 : Shift 0.5mm 99.8%
3안 : Shift 1.0mm 99.0%
4안 : Shift 1.5mm 95.8%
도4의 FE Simulation 결과에서 나타난 바와 같이, 1.5mm Shift 적용한 형상에서 최대 접지압이 가장 작은 것을 확인할 수 있었다. 즉, 1.5mm의 쉬프트를 적용한 경우 최대 접지압이 낮기 때문에, 높은 접지압으로 유발되는 빙결된(Ice) 표면에서의 국부적인 아이스멜팅(Ice Melting) 현상을 줄여서, 빙결된(Ice) 노면에서의 구동 성능을 향상시킬 수 있다.
도5는 트레드 패턴에서의 블록이 직육면체가 아닌 경우의 일 실시예의 요부도이고, 도6은 본 발명의 스터드가 설치된 공기입 타이어의 블록의 다른 실시예의사시도이다. 차량용 타이어의 트레드는 타이어의 종류나 크기 및 용도에 따라 다양한 패턴디자인을 갖는다. 이에, 도5는 트레드 패턴에서의 블록이 직육면체가 아닌 경우의 일 실시예를 도시한다. 이러한 경우, 본 발명의 적용에 있어서, 도6에서 도시된 바와 같이, 상기 블록(10)의 중심(C1)는 상기 스터드(300)가 설치된 위치를 기준으로 하는 주행방향선(L1)의 중심점인 것으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기의 실시예에서는 스터드(300)가 설치된 위치를 기준으로 주행방향만을 고려하여 스터드(300)의 설치 위치를 쉬프트하게 된다.
또한, 본 발명은 이에 나아가, 타이어의 트레드부를 성형하기 위한 트레드섹터금형을 제공한다. 도7은 일반적인 가류장치의 요부 단면도이고, 도8은 본 발명의 트레드섹터금형의 요부 정면도이다.
일반적으로 타이어를 제조하기 위한 가류장치는 도7에 도시된 바와 같이, 바텀플레이트(1001)위에 세그먼트(1002)가 설치되고, 상기 세그먼트(1002) 내에 트레드를 성형하기 위한 트레드섹터금형(1000)과 사이드월을 성형하기 위한 사이드월금형(1003)이 설치되며, 상기 세그먼트(1002)외측에 상기 세그먼트(1002)를 압박하기 위한 외측컨테이너(1004)가 설치되며, 상기 외측컨테이너(1004) 상부에 탑플레이트(1005)가 설치된다.
도7 및 도8에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 타이어의 트레드부를 성형하기 위한 트레드섹터금형에 있어서, 상기 트레드섹터금형(1000)에 블록을 성형하기 위한 홈(1010)이 형성되며, 스터드홀을 형성하기 위한 스터드홀형성핀(1300)이 상기 홈(1010) 내에 설치되고, 상기 스터드홀형성핀(1300)은 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 중심(C2)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w3)만큼 이격되어 설치되는 트레드섹터금형을 제공한다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 동일한 이유로 트레드부를 성형하기 위한 트레드섹터금형(1000)에서, 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 폭(w5)은 15.5-40mm이며, 상기 거리(w4)는 0.5-5.5mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 스터드홀형성핀(1300)과 상기 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 에지 까지의 거리(w6)는 7.5~19.5mm인 것이 바람직하며, 상기 각 스터드홀형성핀(1300)들은 인접한 스터드홀형성핀(1300)에 대하여 7.5mm-100mm의 거리를 두고 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 상기의 수치한정은 앞서 언급했던 바와 같이 거리가 지나치게 작으면 해당부위의 강성이 과도하게 취약해지기 때문이다.
또, 다양한 트레드 패턴에의 적용을 위하여 상기 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 중심(C2)는 상기 스터드홀형성핀(1300)이 설치된 위치를 기준으로 하는 주행방향선(L3)의 중심점으로 설정하는 구성도 가능하다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 트레드부
10: 블록
20: 그루브
200: 사이드월부
300: 스터드
1000: 트레드섹터금형
1010: 홈
1001: 바텀플레이트
1002: 세그먼트
1003: 사이드월금형
1004: 외측컨테이너
1005: 탑플레이트
1300: 스터드홀형성핀

Claims (10)

  1. 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부를 포함하며, 상기 트레드부(100)에 블록(10)과 그루브(20)가 형성된 스터드가 설치된 공기입 타이어에 있어서,
    상기 블록(10)에 스터드(300)가 설치되며,
    상기 스터드(300)는 블록(10)의 중심(C1)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w2)만큼 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블록(10)의 폭(w1)은 15.5-40mm이며,
    상기 거리(w2)는 0.5-5.5mm인 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스터드(300)와 상기 블록(10)의 에지 까지의 거리(w3)는 7.5~19.5mm인 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 스터드(300)들은 인접한 스터드(300)에 대하여 7.5mm-100mm의 거리를 두고 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 블록(10)의 중심(C1)는 상기 스터드(300)가 설치된 위치를 기준으로 하는 주행방향선(L1)의 중심점인 것을 특징으로 하는 스터드가 설치된 공기입 타이어.
  6. 타이어의 트레드부를 성형하기 위한 트레드섹터금형에 있어서,
    상기 트레드섹터금형(1000)에 블록을 성형하기 위한 홈(1010)이 형성되며,
    스터드홀을 형성하기 위한 스터드홀형성핀(1300)이 상기 홈(1010) 내에 설치되고,
    상기 스터드홀형성핀(1300)은 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 중심(C2)으로부터 구동방향으로 일정한 거리(w3)만큼 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형.
  7. 제6항에 있어서,
    블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 폭(w5)은 15.5-40mm이며,
    상기 거리(w4)는 0.5-5.5mm인 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스터드홀형성핀(1300)과 상기 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 에지 까지의 거리(w6)는 7.5~19.5mm인 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 스터드홀형성핀(1300)들은 인접한 스터드홀형성핀(1300)에 대하여 7.5mm-100mm의 거리를 두고 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 블록을 성형하기 위한 홈(1010)의 중심(C2)는 상기 스터드홀형성핀(1300)이 설치된 위치를 기준으로 하는 주행방향선(L3)의 중심점인 것을 특징으로 하는 트레드섹터금형.
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KR100930023B1 (ko) 2007-10-19 2009-12-07 한국타이어 주식회사 스터드 홀 개량 스노우 타이어
KR101753877B1 (ko) 2015-11-06 2017-07-10 한국타이어 주식회사 타이어의 스터드 배열방법과 이를 이용한 스터드 타이어

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