KR100335738B1 - 차량용 타이어 - Google Patents

Abstract

홈 중의 적어도 원주 방향의 홈이 트레드 표면에 형성된 타이어가, 홈의 원주 방향을 따라 일부 또는 전체적으로 연장되어 있으며, 그 정상이 트레드 표면에 도달하지 않는 연속적인 파형으로 형성된 바닥 표면으로 구성되어 있다. 본 발명의 타이어는 홈에 물이 보이는 것을 방지하여, 배수능력을 향상시킨다. 그러므로, 타이어의 접지능력을 향상시키며, 특히, 우천시의 주행에 있어서의 수막현상을 방지할 수 있다.

Description

차량용 타이어

일반적인 타이어는, 타이어의 트레드 표면에 접선 방향과 원주 방향을 따라 연장된 홈이 형성되어 있다.

트레드 표면에 홈을 형성하는 목적 중의 한가지는, 물이 있는 도로 위를 고속주행하는 치량이, 노면과 타이어 사이에 형성되는 수막에 의해 미끄러지는 것을 방지하고자 하는 것이다. 특히, 트레드 표면에 홈을 형성하는 중요한 목적 중의 한가지는 물이 홈의 내부에 모이도록 하여, 홈을 제외한 타이어 표면과 노면사이에 존재하는 물의 양을 최소화 하므로써, 수막현상을 방지하는 것이다. 홈에 모여진 물은 각각의 개구부를 통해서 외부로 배출된다.

트레드 표면에 형성된 홈 중의 원주홈(이하, 세로홈이라 한다)은, 일반적으로, 접선홈(이하, 가로홈이라 한다)보다 그 폭이 넓고, 그 깊이가 깊다. 이것은, 가로홈에 의해 모여진 물이 세로홈의 내부로 안내되도록 하여, 세로홈의 개구부로부터 홈의 외부로 배출되도록 하기 위함이다.

타이어에 형성된 홈의 크기에 따라서는, 물을 모으고 모여진 물을 각각의 개구부로부터 배출시키는 홈의 능력에 따라 수막현상을 크게 방지할 수 있다.

물을 모으기 위한 각 홈의 능력은, 그 용량에 비례한다. 모여진 물을 그 개구부로부터 배출하기 위한 각 홈의 능력은, 개구부의 표면적에 비례한다. 그러므로 트레드 표면에 대한 홈의 비율이 증가함에 따라, 집수(集水)능력과 배수(排水)능력이 증가한다. 그런데, 이것은 타이어와 노면과의 접촉면적을 감소시켜서 접지력을 감소시킨다.

결과적으로, 이상적인 타이어는, 높은 접지력을 얻기 위하여 노면에 대한 접촉면적이 크고, 집수능력과 그 개구부로부터의 배수능력이 우수한 홈이 형성되어 있는 타이어이다.

이러한 이상적인 타이어를 실현하기 위하여, 홈의 패턴이 다른 다양한 종류의 타이어가 제안되었다. 일반적으로, 폭이 일정하며 깊이가 점차 증가하는 세로 홈을 형성하는 것이 고려되며, 특히, 지속되는 접지력을 유지하면서 집수능력을 향상시키는데 효과적이다. 그러므로, 이것이 일반적으로 광범위하게 사용되고 있다.

또한, 폭, 깊이 및 직선이 헤링보운 패턴인 세로홈이 타이어의 중심으로 연장되어 형성되어 있으며, V형 가로홈이 세로홈의 숄더와 대향하여 경사진 상태로 형성되어 있어서, 가로홈에 의해 모여지는 물을 효과적으로 세로홈으로 유도할 수 있으며, 세로홈의 개구부로부터 타이어의 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있다(일본국 특개평 5-178019호 공보, 제2쪽 2란 18행 ∼ 22행).

또, 트레드 표면에 형성된 홈 중의 세로홈에, 바닥으로부터 노면으로 연장된웨브가 있는 다른 형태의 타이어가 제안되고 있으며, 타이어가 회전하면, 웨브는 타이어와 노면 사이의 접촉면에 있는 물의 양을 감소시키기 위해서 타이어의 뒤쪽에 있는 수막을 타이어의 앞 쪽으로 제거하므로써, 수막을 방지한다(일본국 특개소 48-6402호 공보, 제2쪽 오른쪽 위 2행 ∼ 왼쪽 아래 3행).

그런데, 본 발명자들의 연구 결과, 종래의 어떠한 종류의 타이어에도, 수막의 요인이 되는 물이 모이는 것을 방지하는 수단이 없다는 것을 알게 되었으며, 수막 형성의 방지에 실패하였다.

타이어의 고속회전에서는, 홈에 모여진 물의 배출시간이 짧기 때문에, 물이 충분히 배출되기 전에 타이어는 1회전을 하며, 타이어의 전방에 남아있던 물이 복귀한다(일명 "홈에 의한 물의 정체").

물의 정체가 발생되면, 물은 타이어와 노면 사이에 축적되며, 그 양은 노면에 있는 물의 양을 초과한다. 그리고, 이렇게 축적된 물의 총 양이 홈에 모일 수 있는 물의 총량을 초과하면, 모여진 물은 개구부로부터 배출되며, 타이어와 노면사이에는 수막이 형성된다.

본 발명자들은 헤링보운 패턴의 종래의 타이어에서의 집수효과에 대해서 연구를 하였으며, 다음과 같은 점을 알게 되었다. 홈이 좁고 깊은 타이어에서는, 홈에 모여진 물의 개구부로부터의 배출능력이 떨어지며, 따라서, 많은 시간을 필요로 한다. 특히, 타이어의 회전속도가 증가하면, 홈은 더 많은 물을 모으며, 앞에서 설명한 바와 같이, 수막현상을 방지하기 위한 홈 패턴의 기능은 상쇄된다.

본 발명자들은 또, 물이 모여있는 타이어는, 진행 방향에 다량의 물이 존재하기 때문에 회전저항이 증가한다는 것을 알게 되었다.

한편, 웨브가 형성된 타이어에서는, 세로홈이 웨브에 의해 분할되어 있으며, 따라서, 각각의 분할된 세로홈의 용량은 제한을 받는다. 이것은, 앞에서 언급한 용량을 초과하는 양의 물이 노면에 있거나, 앞에서 언급한 용량을 초과하는 물이 서로 연결되어 있는 가로홈을 거쳐서 세로홈으로 흐르면, 노면에 있어서의 앞에서 언급한 웨브의 기능을 상실하며, 수막을 형성한다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 특히 우천시의 주행에 있어서 회전저항의 감소와 수막 형성을 더욱 확실하게 방지하기 위하여, 홈에 물이 모이는 것을 방지하는 차량용 타이어를 제공하는 것에 있다.

발명의 개시

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 타이어는, 트레드 표면에 형성된 홈 중의 적어도 세로홈이, 부분적으로 또는 전체적으로 홈의 외주를 따라 연장되며, 그 정상이 트레드 표면에 도달하지 않는 연속적인 파형으로 형성된 바닥 표면으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

파형으로 형성된 바닥 표면이 세로홈의 전체 폭에 걸쳐서 연장되는 것이 바람직하다.

물론, 특별히 한정되는 것은 아니며, 파형으로 형성되는 바닥 표면은 사인파 형상, 정현파 형상, 삼각파 형상 및 사다리꼴파 형상 중에서 선택할 수 있다.

파형의 크기에 특별히 제한이 잇는 것은 아니며, 파형의 높이가 1 ∼ 4mm, 파형의 길이가 1 ∼ 150mm의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 차량용 타이어에서, 상기한 트레드 표면에 형성된 상기한 홈의 일부 또는 전체가, 바닥 표면 또는 측면 표면의 적어도 일부가 각각 발수처리된 상기한 파형으로 형성된 바닥 표면을 포함하는 것이 바람직하다.

바닥 표면 또는 측면 표면에 발수성이 있도록 처리하기 위해서는, 타이어를 성형하거나 가황처리시에, 발수성 수지가 함유된 코팅필름을 형성하거나, 발수성 수지가 함유된 시이트를 접착하거나, 또는, 발수성 수지가 함유된 고무 혼합물로 홈 설정부를 형성하거나 할 필요가 있다.

발명자의 식견에 의하면, 홈에 의한 집수는, 차량이 고속주행할 때, 타이어와 노면에 의해 급속히 압착된 물이 홈 내에서 마치 고형물처럼 된다는 것을 알게 되었으며, 따라서, 세로홈의 개구부로부터 타이어의 외부로 물을 배출시키는 것이 어렵게 된다.

집수현상이 발생되는 상태에서는, 세로홈 내에서 물이 흐르게 된다. 이것은, 타이어의 회전에 따른 관성력에 의해, 세로홈 내에 있는 물은, 타이어의 회전에 대해 약간 지연되면서 회전 방향과 동일한 방향으로 흐르며, 결과적으로, 타이어와 물의 회전속도에서 차이가 있게 된다. 이것이 세로홈 내에서 물이 흐르도록 하는 것이다.

그러므로, 적어도 세로홈의 바닥이, 그 정상이, 홈의 외주면을 따라 부분적으로 또는 전체적으로 연장된 트레드 표면에 도달하지 않는, 연속적인 파형으로 형성된 바닥 표면으로 구성되면, 파형으로 형성된 바닥 표면의 파형은, 타이어의 회전과 관련하여 세로홈 내의 물의 흐름을 타이어의 외측을 따르는 방사상 방향으로의 파형 운동으로 변화시킨다. 파형 운동의 충격은 홈에 고여있는 물을 작은 조각으로 분할한다. 그리고, 그 물은 타이어의 회전에 의한 원심력과 파형 운동에 의해 신속하게 홈의 외부로 배출된다.

타이어의 회전속도가 증가함에 따라, 홈에 모여있는 물의 배출시간을 짧게 하며, 반대로, 파형에 의해 발생되는 파형 운동의 주파수는 앞에서 설명한 바와 같이 증가한다. 결과적으로, 홈에 모여있는 물은 타이어의 저속회전의 경우와 비교하여 더욱 작은 조각으로 분할되고, 더욱 큰 원심력에 의해 신속하게 홈의 외부로 배출된다. 그 결과, 저속으로부터 고속까지의 어느 범위에서도 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그러므로, 본 발명의 타이어는, 수막현상의 방지와 회전저항의 감소를 확실하게 얻을 수 있다. 세로홈의 파형으로 형성된 바닥 표면의 정상이 트레드 표면과 동일하면, 세로홈의 내부에 있는 물의 흐름은 방해를 받게 되며, 따라서, 앞에서 언급한 파형에 의한 효과는 상쇄된다. 또, 이러한 구조는, 웨브가 있는 상기한 타이어에서도 동일한 문제를 야기시킬 수 있다. 따라서, 파형으로 형성된 바닥표면의 정상은, 세로홈의 내부에 있는 물의 흐름을 방해하지 않도록, 반드시 트레드 표면에 도달하지 않도록 해야 한다.

세로홈을 포함하는 트레드 표면에 형성된 홈의 일부 또는 전체가, 바닥 표면이나 측면 표면의 적어도 일부가 발수성을 갖도록 처리되면, 물의 표면장력은 홈의 내부에 있는 물을 비말로 하는 일을 촉진한다. 그러므로, 물은 홈의 외부로 더욱 신속하게 배출될 수 있다. 이것은 또, 수막현상의 방지효과와 회전저항의 감소효과를 더욱 증가시킨다.

본 발명에 의한 차량용 타이어와 유사한 구조의 타이어로, 일본국 특개평 5-238210호와 일본국 특개평 5-238211호에는, 세로홈의 측면 표면이 파형으로 형성된 타이어에 대해 기재되어 있다.

그런데, 이러한 구조에서는, 홈의 내부에 있는 물을 분할하는 파형 운동이 타이어의 외측을 따르는 방사상 방향이 아니고, 상기한 방향에 대해 직교하는 방향을 향하며, 따라서, 홈의 외부로의 배수효과가 불충분하다.

일본국 실개소 5-76804호 공보에는, 타이어의 트레드 표면의 폭 방향의 중심을 따라 연장된 세로홈(배수용 홈)에 스파이크의 기능을 하는 복수의 돌기가 일정한 간격으로 형성되어 있는 타이어에 대해 기재되어 있다.

그런데, 이러한 구조에서는, 상기한 일본국 실개소 5-76804호 공보의 제2도에 표시된 바와 같이, 스파이크의 기능을 하는 복수의 돌기가 연속 형상으로 형성되어 있는 것이 아니다. 이것은, 홈의 내부에 모여진 물을 작은 조각으로 분할하는 효과가 있는 파형 운동을 일으키지 않을 염려가 있으며, 결과적으로 홈에서의 배수효과가 감소된다.

일본국 특개평 6-239108호 공보에는, 돌에 의한 막힘을 방지하기 위한 돌기(돌메움 방지용 돌기)가 세로홈의 바닥에 형성된 타이어에 대해 기재되어 있으며, 상기한 돌메움 방지용 돌기를 보조하는 돌기가 세로홈의 측면 표면에 형성되어 있다.

그러나, 이들 2종류의 돌기는, 세로홈의 바닥면의 폭 전체에 걸쳐서 형성되어 있는 것은 아니다. 그러므로, 홈의 내부를 흐르는 물의 일부가 파형 운동에 의해 분할될 뿐, 나머지는 분할되지 않으며, 결과적으로, 홈의 외부로의 배수효과가 불충분하다.

상기한 바와 같이, 종래의 어떤 종류의 타이어의 구조에서도, 본 발명의 타이어에 의한 효과를 얻는다는 것은 불가능하다.

본 발명은 차량용 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 소위 수막현상(hydroplaning phenomenon)을 확실하게 방지할 수 있는 차량용 타이어에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 차량용 타이어의 원리의 일부인 세로홈을 표시하는 확대사시도이다.

제2(a)도는 상기한 세로홈의 단면도이다.

제2(b)도는 상기한 세로홈의 종단면도이다.

제3(a)도는 상기한 세로홈의 파형으로 형성된 바닥 표면의 파형을 표시하는 확대단면도이다.

제3(b)도 및 제3(c)도는 상기한 세로홈의 파형으로 형성된 바닥 표면의 다른 실시예를 표시하는 확대단면도이다.

제4(a)도 및 제4(b)도는 세로홈의 홈 형상의 다른 실시예를 표시하는 단면도이다.

제5(a)도 내지 제5(d)는 세로홈의 바닥 표면의 파형이 발수처리된 상태를 표시하는 단면도이다.

제6도는 실시예와 비교예의 각 종 차량용 타이어의 배수능력을 측정하기 위하여 사용하는 장치를 도식적으로 표시한 도면이다.

제7도는 실시예와 비교예의 각 종 차량용 타이어의 배수능력을 측정하기 위하여 사용하는 다른 장치를 도식적으로 표시한 도면이다.

제8도는 제7도에 표시된 장치에 포함되어 있으며, 타이어의 홈으로부터 배출된 물을 수집하는 용기의 단면도이다.

제9도는 제7도에 표시된 장치의 부러시가 타이어 및 로울러와 접촉하는 상태를 표시하는 측면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 차량용 타이어에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제1도, 제2(a)도 및 제2(b)도에 표시된 바와 같이, 차량용 타이어(1)는 그 트레드 표면(10)의 내부에, 원주 방향을 따라 연장된 세로홈(11)과 접선 방향을 따라 연장된 가로홈(12)이 포함되어 있다. 표시된 실시예에서, 세로홈(11)의 바닥(11a)은 연속하는 파형 형상이다.

가로홈(12)의 바닥은 파형 형상이 아니며, 필요에 따라서는, 세로홈(11)과 가로홈(12)을 포함하고 있는 트레드 표면(10) 위의 홈의 모든 바닥을 파형으로 형성할 수 있다. 그런데, 홈에 있는 물의 상기한 배수원리로부터 알 수 있듯이, 이러한 파형의 표면이 세로홈(11)으로서는 가장 효과적이다.

배수효과의 면에서, 세로홈(11)에는 바닥(11a)의 폭 전체에 걸쳐서 연장되는 파형 형상의 표면이 있는 것이 바람직하다. 그런데, 이 경우에는, 파형이 세로홈(11)의 바닥의 외주면 전체에 걸쳐서 형성될 필요는 없다. 특히, 세로홈(11)의 바닥(11a)에는 일정한 순서에 따라 또는 불규칙하게 배열되는 파형부와 편평부를 포함할 수 있으며, 따라서, 간헐적인 파형이 된다.

파형의 예로는, 정현파 형상, 삼각파 형상 및 사다리꼴파 형상이 있으며, 제1도와 제3(a)도에 표시된 사인파 형상은 물론, 제3(b)도,제3(c)도 및 제4(a)도에 표시한 바와 같이 각각 일정하게 발생한다.

상기한 공지된 실시예와 비교하여, 제3(a)도 내지 제3(c)도 및 제4(a)도에 표시된 파형의 조합과 같은 다양한 연속파형을 채용하는 것도 가능하다. 대표적인 패턴으로, 제4(b)도에 표시한 사인파와 삼각파로 구성되는 것이 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 파형 표면의 정상(11b)은 트레드 표면(10)에 도달하지 않도록 배열해야 한다. 또, 파형의 높이(제3(a)도 내지 제3(c)도 및 제4(a)도와 제4(b)도에서 참조부호 h로 표시)는 본 발명에서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 1 ∼ 4mm의 범위가 바람직하다. 파형의 높이가 4mm를 초과하면, 웨브가 형성된 홈에서의 마찬가지로, 특히 고속회전에서는 집수상태가 증가할 수 있다. 한편, 파형의 높이가 1mm 미만이면, 홈에서 발생되는 파형 운동이 홈의 내부에 있는 물을 작은 조각으로 분할하는 충분한 효과를 얻기에는 미약할 염려가 있다. 파형의 높이는 2 ∼ 3.5mm가 특히 바람직하며, 2 ∼ 3mm의 범위가 더욱 바람직하다.

세로홈(11)의 길이가 가로홈(12)의 깊이보다 깊어서 가로홈(12)에 의해 모여지는 물이 그 내부로 흘러야 하기 때문에, 세로홈(11)의 바닥(11a) 위의 파형 표면의 정상(11b)은, 제1도, 제2(a)도 및 제2(b)도에 표시된 바와 같이, 가로홈(12)의 바닥(12a)보다 낮은 것이 바람직하다.

파형 표면의 파형 높이는, 단순한 구조로 일정한 것이 바람직하지만, 파형 표면이 세로홈(11)보다는 다른 홈에도 형성되어 있으면, 그 높이는 깊이와 기능에 따라 달라질 수 있다. 또, 한 홈 내에서 높이를 달리하는 것도 가능하다.

파형 표면의 파형 길이(제3(a)도 내지 제3(c)도 및 제4(a)도와 제4(b)도에서 참조부호 f로 표시)는 1 ∼ 150mm의 범위가 바람직하다. 파형의 길이가 150mm를 초과하면, 홈의 내부에서 발생되는 파형 운동의 주파수가 홈의 내부에 있는 물을 작은 조각으로 분할하는 충분한 효과를 얻기에는 너무 낮을 염려가 있다. 한편, 파형의 길이가 1mm 미만이면, 특히 고속주행에서 발생되는 파형 운동의 주파수가 물을 작은 조각으로 분할하는 충분한 효과를 얻기에는 너무 높을 염려가 있다.

파형 표면의 파형 길이는 1 ∼ 50mm의 범위가 바람직하며. 5 ∼ 15mm의 범위가 더욱 바람직하다.

파형의 파형 길이는, 단순한 구조로 일정한 것이 바람직하지만, 파형 표면이 세로홈(11)보다는 다른 홈에도 형성되어 있으면, 홈의 각각의 파형의 길이는 깊이와 기능에 따라 달라질 수 있다.

특히, 세로홈(11)의 바닥(11a) 위의 파형 표면의 파형 길이는 타이어의 회전속도와 밀접한 관계가 있다. 파형 길이가 파형 표면 전체에 걸쳐서 일정하면, 파형 표면으로부터 발생되는 파형 운동이, 타이어의 회전속도 및 물의 진동의 주파수와 동조할 수 있으며, 따라서, 물이 작은 조각으로 분할되는 효과가 낮아질 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 세로홈(11)의 바닥(11a) 위의 파형 표면의 파형 길이을 일정하게 또는 불규칙하게 변화할 수 있으며, 또는, 길이가 다른 몇 종류의파형 표면을 세로홈(11)의 바닥(11a) 위에 평행으로 형성할 수 있다. 세로홈(11)의 바닥(11a)에, 앞에서 설명한 바와 같은 간헐적인 파형 표면이 있으면, 파형 표면부의 각각의 파형 길이는 다를 수 있다.

효율과 생산성의 면에서, 가황과 타이어의 성형을 위해 몰드 내에 배열하여 고무타이어를 형성할 때에, 파형으로 형성된 홈의 바닥 표면을 형성할 필요가 있으며, 홈으로 되는 부분의 표면이 파형으로 된다. 한편, 홈의 바닥은, 성형된 타이어의 홈에 대응하는 부분을 절단하거나, 또는, 파형이 형성된 고무벨트를 홈의 바닥에 부착하므로써, 파형 표면으로 할수도 있다.

파형으로 형성된 바닥 표면이 있는 홈을 포함하는 트레드 표면에 형성된 일부 또는 전체의 홈의 적어도 일부 바닥 또는 일부 측면 표면을 발수처리 하기 위해서는, 홈에 대응하는 부분을 발수성 수지로 구성할 수 있다.

발수처리의 실시예로서, 다음의 (A) 내지 (C)의 방법 중의 한 방법이 제시된다.

(A) 제5(a)도에 표시된 바와 같이, 예를 들어서, 발수성 수지가 함유된 코팅 필름(F)을 발수처리될 부분(즉, 표시된 홈의 파형으로 형성된 바닥 표면(11a))에 형성한다.

(B) 제5(b)도에 표시된 바와 같이, 예를 들어서, 발수성 수지가 함유된 시이트(S1)를 발수처리될 부분(즉, 바닥 표면(11a))에 접착한다.

(C) 제5(d)도에 표시된 바와 같이, 예를 들어서, 타이어가 가황되고 성형될 때, 발수처리될 부분(즉, 바닥 표면(11a))을 발수성 수지가 함유된 고무 혼합물로구성한다.

(A)방법에서 사용되는 코팅필름(F)은, 이미 생산된 고무타이어의 홈에 대응하는 부분에 적당한 용제에 발수성 수지가 용해 또는 분산된 코팅제를 공급하고 건조시키므로써, 형성된다. 경화성 코팅제가 사용되면, 건조 중이나 또는 건조 후에, 자외선을 조사하거나 가열하므로써 경화시킬 수 있다.

실리콘 수지가 함유된 코팅필름에 사용되는 발수성 수지의 예로는, 폴리테트라플르오르에틸렌 등의 플르오르 수지와 초고중합성 폴리에틸렌이 있다.

코팅필름의 두께가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5 ∼ 800㎛ 범위의 두께가 바람직하다. 코팅필름의 두께가 상기한 범위 미만이면, 충분한 발수성을 얻을 수 없다. 정상적인 노면을 주행할 때에는 아무런 문제가 없지만, 거친 도로나 비포장 도로를 주행할 때에는 극히 짧은 기간에 코팅필름이 마멸되어 발수성을 상실할 염려가 있다. 한편, 코팅필름의 두께가 상기한 범위를 초과하면, 코팅필름이 경직되어서, 균열이나 박리의 원인이 되는, 고무의 변형에 따라 충분히 변형하는 성질을 상실하며, 발수성을 상실한다.

코팅필름의 두께는 8 ∼ 800㎛의 범위가 특히 바람직하며, 20 ∼ 800㎛의 범위가 더욱 바람직하다.

상기한 (A)방법은 코팅필름을 형성하기 위한 코팅제를 공급하므로써, 발수성을 간단하게 얻을 수 있으므로, 쉽게 작업할 수 있는 이점이 있다. 이 방법은 또, 코팅필름의 마멸에 의해 발수성을 상실한다 하더라도, 새로운 코팅필름을 성형하기 위한 코팅제를 공급하므로써, 발수성을 다시 부여할 수 있다는 이점이 있다.

(B)방법에서 사용하는 시이트(S1)는, 다음과 같은 방법에 의한 시이트를 채용할 수 있다. 특히, 발수성 수지와 필요에 따라서는 안정제 등과 같은 첨가제를 포함하는 혼합물을 시이트로 성형하며, 이것을 적당한 규격으로 절단한다.

시이트에 사용되는 발수성 수지는, 고무의 변형에 따라 시이트도 변형할 수 있는, 실리콘고무와 플르오르고무 등과 같은 합성고무가 바람직하다.

시이트의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.04 ∼ 1mm의 범위가 바람직하다. 시이트의 두께가 상기한 범위 미만이면, 극히 짧은 기간에 시이트가 마멸되어 발수성을 상실하므로써, 시이트에 대해 충분한 내구력을 부여할 수 없을 염려가 있다. 시이트의 두께가 상기한 범위를 초과하면, 시이트가 경직되어서, 균열이나 박리의 원인이 되는, 고무의 변형에 따라 충분히 변형하는 성질을 상실하며, 발수성을 상실한다.

시이트(S1)가 제5(b)도에 표시한 바와 같이, 홈의 파형으로 형성된 바닥(11a)에 부착되었을 때, 파형의 파장이 너무 짧거나 시이트가 너무 두꺼우면, 시이트를 작은 파형 형상의 표면에 조화롭게 부착하는 것이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 파형 표면에 일치하는 파형 형상으로 미리 만들어진 시이트를 사용할 수 있다. 또는, 제5(c)도에 표시된 바와 같이, 접착되는 시이트(S2)의 표면을 파형으로 형성할 수 있다. 이 경우에, 시이트(S2)의 표면을 바닥(11a') 대신에, 홈의 파형 형상의 바닥(11a)으로 대신할 수 있다.

시이트를 홈의 바닥에 접착하는 경우에, 발수성 수지를 제작할 때, 이미 알려진 다양한 종류의 접착제 중에서 고무에 대한 접착성이 특히 우수한 접착제를 선택하여 사용한다.

이렇게 하여 만들어진 시이트는, 코팅필림보다 내구력이 더욱 우수한 이점이 있다. 또, 시이트에 균열이나 박리가 있을 경우, 균열이나 박리가 발생한 부분에 새로운 시이트를 접착하므로써, 발수성을 다시 부여할 수 있는 이점이 있다.

발수성을 부여하고자 하는 부분을, 타이어를 가황하고 성형할 때 발수성 수지를 함유한 고무 혼합물로 구성하는 (C)방법은, 고무 혼합물에 적합한 발수성 수지를 혼합하기 위한 카본블랙 대신에, 타이어의 다른 재료를 사용하는 동일한 고무 혼합물에 발수성 수지 분말을 첨가하기에 적합하다. 대신에, 주로 상기한 발수성 고무로 구성된 고무 혼합물을 사용할 수 있다.

상기한 (C)방법에 의해 성형된 발수성 표면은, 코팅필름이나 시이트보다도 내구력이 우수한 이점이 있다.

(A)방법 내지 (C)방법을 조합해서 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어서, (C)방법에 의해 발수처리된 표면에, (A)방법에 의한 코팅필름이나 (B)방법에 의한 시이트를 더 성형하면, 발수성은 더욱 증가한다. 또, 발수처리된 부분에 따라 (A)방법 내지 (C)방법 중의 어느 한 방법을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 구성은, 표준튜브를 사용하는 타이어, 튜브리스 타이어, 솔리드 타이어 등과 같이, 트레드 표면에 홈이 있는 어떤 종류의 차량용 타이어에도 모두 적용할 수 있다. 이러한 구성은, 노면 위를 고속주행하는 자동차용 타이어로 사용하기에 가장 적합할 뿐만 아니라, 그 중에서도 특히, 항공기용 착륙기어, 신종 장치나 모노레일, 트랙터 등과 같은 농업용 차량, 공작기계 등과 같은 공업용 장치,자전차 등을 포함하는 각종 차량에 사용하는 타이어에 적합하다.

트레드 표면의 홈 패턴은 특별히 한정되는 것은 아니다. 세로홈과 가로홈으로 구성되는 종래의 패턴에 추가하여, 앞에서 설명한 바와 같이, 세로홈의 폭은 변화함이 없이 깊이를 더 깊게 하거나, 폭이 더 넓고 깊이가 더 깊은 직선 형상의 세로홈을 타이어의 중심에 형성하고 V형 가로홈을 세로홈의 대향하는 숄더에 경사진 상태로 형성하는 것 중의 한 종류를 포함하는 패턴을 채용할수도 있다.

본 발명의 구성을, 홈의 집수능력을 개선하기 위하여 고안된 이러한 홈 패턴에 적용하면, 홈에 의한 집수를 피하여 모여진 물을 개구부로부터 배출하는, 지금까지 알려진 타이어에서는 해결할 수 없었던 홈의 배수능력을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 타이어는 수막현상의 방지에 더욱 효과적이다.

본 발명을 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명한다.

(실시예1)

합성고무를 성형하고 가황하여, 파고(h)가 3mm, 파장(f)이 5mm인 사인파가 형성된, 폭이 4mm, 두께가 3.5mm(최대)인 합성고무벨트를 만들었다.

합성고무 접착제(코니시회사 제품의 상표명 "본도소칸 지이 크리야")를 사용하여, 벨트를, 시판하는 승용차용 타이어(요코하마 고무회사 제품이며, 직경이 500mm인 상표명 "사이언스 에스-780")의 외주면 전체에 걸쳐서 세로홈의 바닥에 접착하였다. 이렇게 하여, 외주면 전체에 결쳐서 세로홈의 바닥에 사인파형이 형성된 실시예1을 만들었다.

(실시예2)

실리콘 수지(도시바실리콘 회사 제품의 상품명 "티에스이322")를 함유하는 코팅제를, 실시예1과 동일한 방법에 의해 외주면(파고(h)와 파장(f)은 실시예1과 동일)의 전체에 걸쳐서 세로홈의 바닥에 사인파가 형성되어 있는 세로홈의 측면 표면과 바닥 표면에 공급하였으며, 이렇게 공급된 코팅제를 건조시켜서 코팅필름을 형성하였다(두께 100㎛). 세로홈의 바닥 표면과 측면 표면 양 쪽이 발수처리된 실시예2의 타이어를 만들었다.

실시예1 및 실시예2의 타이어와, 세로홈의 바닥이 편평하며, 세로홈의 바닥표면과 측면 표면이 모두 발수처리되지 않은 비교용 타이어(비교예1)를, 각각의 특성을 평가하기 위하여 다음의 비교실험1을 실시하였다.

(비교실험 1)

제6도에 표시된 바와 같이, 각 시료의 타이어(1)를 회전륜(2)에 고정하며, 양자 사이의 축간거리가 양자가 서로 접촉할 때의 축간거리보다 더 짧은 4mm로 되도록, 폴리우레탄고무로 만들어진 로울러(3)(직경 250mm, 폭 120mm)가 그 하방으로부터 압착한다.

이러한 압착상태를 지속하면서, 타이어(1)의 회전수를 970r.p.m.(80km/H의 속도에 해당)으로 설정하고, 도면에서 화살표로 표시한 방향으로, 타이어(1)와 로울러(3)를 각각 회전시킨다. 회전이 안정되면, 거터(4)(공급포트의 크기: 높이 5nm,폭 90nm)를 사용하여 타이어(1)와 로울러(3) 사이에 1분당 13ℓ의 물을 공급하며, 용기(5)(개구부의 크기: 길이 230nm, 폭 230nm)를 타이어(1)의 상방 5nm 위치에 배치하여, 30초동안 용기(5)에 모여지는 물의 양(cc)을 측정한다.

실험결과를 표1에 표시한다.

다음의 식을 이용하여, 비교예1의 결과에 대한 실시예1 및 실시예2의 각각의 물의 감소율(%)을 구하였으며, 그 결과도 표1에 표시한다.

DR(%) = ((CE) - (E)) / (CE) × 100

DR : 물의 감소율

CE : 비교예1의 타이어에 의해 모여진 물의 양

E : 실시예1 또는 실시예2의 타이어에 의해 모여진 물의 양

표 1

표1에 표시된 바와 같이, 실시예1과 실시예2는 모두 용기에 모여진 물의 양이 비교예1과 비교하여 극히 적다. 이것은, 실시예1과 실시예2의 타이어가 모두 홈으로부터의 배수성이 우수하며, 홈에 있는 물이 회전방향을 따라 앞으로 흐르는 것이 아니라, 홈으로부터 배출되지 않은 물의 양이 감소된다는 것을 표시할 수 있다.

실시예1과 실시예2를 비교하면, 홈의 양 쪽 측면 표면과 바닥 표면에 발수성 코팅필름이 형성되어 있는 실시예2의 경우가 실시예1보다는 물이 적게 모이며, 결과적으로, 실시예1보다는 물의 감소물(%)이 크다. 이것은 실시예2의 배수성이 더욱 우수하다는 것을 표시한다.

다음에는, 비교예1과 다음의 실시예의 각각의 특성을 보다 명확하게 평가하기 위하여 전체크기의 비교실험2(뒤에 설명)을 실시하였다.

(실시예3)

실시예1과 실시예2에서 사용한 것과 동일한 종류의 차량용 타이어를 사용하여, 원주 전체에 걸쳐서 세로홈의 바닥면을 폭 4nm, 길이 3nm로 깍았으며, 비가황처리된 합성고무벨트(폭 4nm, 두께 3mm)를 동일한 종류의 고무접착제를 사용하여 접착하였다. 그리고, 몰드를 사용하여 벨트를 가압성형하고 가황처리하여, 실시예3의 타이어를 만들었으며, 세로홈의 바닥 표면은, 제1도, 제2(a)도, 제2(b)도 및 제3(a)도에 표시된 바와 같이, 사인파형(파고(h) 2mm, 파장(f) 5mm)이다.

(실시예4)

다른 종류의 몰드를 사용하여 가압성형하므로써, 사인파형의 파장(f)이 15mm로 변화한 것 이외에는 실시예3과 동일한 방법으로 하여 실시예4의 타이어를 만들었으며, 사인파형의 파고(h)는 실시예3과 동일하다.

(실시예5)

실리콘 수지(도시바실리콘 회사 제품의 상품명 "티이유우브이6000")를 함유하는 코팅제를, 실시예3과 동일한 방법에 의해 사인파형(파고(h)와 파장(f)은 실시예3과 동일)이 형성되어 있는 타이어의 세로홈의 바닥 표면과 양 쪽 측면 표면에 공급하였다. 그리고, 자외선의 방출에 의해 코팅제를 경화시켜서 두께 100㎛의 코팅필름으로 하였으며, 이렇게 하여, 세로홈의 바닥 표면과 양 쪽 측면 표면이 발수처리된 실시예5의 타이어를 만들었다.

(실시예6)

실리콘 수지(도시바실리콘 회사 제품의 상품명 "티이유우브이6000")를 함유하는 코팅제를, 실시예4와 동일한 방법에 의해 사인파형(파고(h)와 파장(f)은 실시예4와 동일)이 형성되어 있는 타이어의 세로홈의 바닥 표면과 양 쪽 측면 표면에 공급하였다. 그리고, 자외선의 방출에 의해 코팅제를 경화시켜서 두께 100㎛의 코팅필름으로 하였으며, 이렇게 하여, 세로홈의 바닥 표면과 양 쪽 측면 표면이 발수처리된 실시예5의 타이어를 만들었다.

상기한 실시예와, 각각의 특성을 평가하기 위한 비교예1에 대해 다음의 비교실험2를 실시하였다.

(비교실험2)

제7도에 표시된 바와 같이, 각 시료의 타이어(1)를 회전륜(6)에 고정하며, 양자 사이의 축간거리가 양자가 서로 접촉할 때의 축간거리보다 더 짧은 13mm로 되도록, 상기한 로울러(3)를 타이어에 대해서 그 하방으로부터 압착한다. 또, 제9도에 표시한 바와 같이, 파이프(8)로부터 공급되는 물이 타이어(1) 및 로울러(3)의 측면 표면을 따라 흐르는 것을 방지하기 위하여, 브러시(7)의 털(70)이 대향하는 측면에서 타이어(1) 및 로울러(3)와 접촉한다.

이러한 압착상태를 지속하면서, 도면에서 화살표로 표시한 방향을 따라 일정한 속도로, 타이어(1)와 로울러(3)를 각각 회전시킨다. 회전이 안정되면, 도면에서 일점쇄선의 화살표로 표시한 바와 같이, 폴리비닐클로라이드 파이프(8)의 측면에 설치된 공급포트(파이프의 내경은 13nm, 공급포트의 크기는 높이 5mm, 폭 90nm)로부터 5분동안, 타이어(1)와 로울러(3) 사이에 1분당 13ℓ의 물을 공급한다. 그리고, 타이어(1)의 상방 5nm 위치에 배치된 용기(9)(개구부의 크기: 길이 345nm, 폭 200nm)를 사용하여, 모여진 물의 양(cc)을 측정한다.

제8도에 표시된 바와 같이, 용기(9)에는, 그 뒷 쪽에 배치되어 있으며 타이어(1)로부터의 집수효율을 좋게 하기 위한 벤트(90)와, 개구부(91)와 벤트(90) 사이에 배치되어 있으며 용기(9)에 모여진 물이 벤트(90)로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위한 커버판(92)이 포함되어 있다.

타이어(1)의 회전속도를 다음의 값으로 설정하여 측정한 값을 표시한다.

845r.p.m.(79.6km/H의 속도에 해당)에서의 측정값은 표2에, 1011r.p.m.(95.2km/H의 속도에 해당)에서의 측정값은 표3에, 1127r.p.m.(106.0km/H의 속도에 해당)에서의 측정값은 표4에, 1272r.p.m.(119.8km/H의 속도에 해당)에서의 측정값은 표5에 표시한다. 모든 표에는, 비교예1의 결과를 기초로 하며 상기한 식으로부터 구한 각 실시예의 감소율이 표시되어 있다.

표 2

표 3

표 4

표 5

상기한 표2∼표5의 결과로부터, 실시예3∼실시예6의 모든 타이어는 상기한 회전속도에서, 비교예1보다도 극히 적은 물이 모였다. 이것은, 실시예3∼실시예6의 타이어의 홈 외부로의 배수성이 매우 우수하며, 홈으로부터 배출되지 않고 회전 방향을 따라 이동하는 물의 양이 매우 감소한다는 것을 나타낸다.

파고(h)는 동일하며 파장(f)이 다른 각각의 사인파 형상으로 된 실시예3과 실시예4의 결과로부터 파장(f)이 5mm와 15mm 사이가 적합하다는 것을 알 수 있다.

또, 실시예3과 실시예5 또는 실시예4와 실시예6을 비교한 결과, 세로홈의 양쪽 바닥 표면과 측면 표면에 각각 코팅필름을 형성한 실시예5외 실시예6가, 실시예3과 실시예4의 경우보다 물의 양이 감소하며, 감소율이 크고, 따라서, 홈의 외부로의 배수성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

(실시예7, 실시예8)

다른 종류의 가압성형용 몰드를 사용하여 정현파형(파고(h)가 2mm, 파장(f)이 5mm)을 바닥(11a)에 형성한 것 이외에는, 실시예3과 동일한 방법으로 하여 실시예7의 타이어를 만들었다.

실시예7의 타이어의 세로홈의 바닥(11a)과 측면 표면에 실시예5와 동일한 코팅필름(필름의 두께 100㎛)을 형성하여 실시예8의 타이어를 만들었다.

각각의 특성을 평가하기 위하여, 타이어(1)의 회전속도를 845r.p.m.(79.6km/H의 속도에 해당)으로 설정한 비교실험2를 실시예7과 실시예8의 타이어에 대해 실시하였다.

홈의 바닥은 물론, 측면 표면을 발수처리하지 않은 실시예7의 타이어의 물의 감소량을 측정한 결과를, 실시예3 및 비교예1과 함께 표6에 표시하였다.

홈의 바닥과 측면 표면을 발수처리한 실시예8의 감소량을 측정한 결과를, 실시예5 및 비교예1과 함께 표7에 표시하였다.

표 6

표 7

표6과 표7에 표시된 결과로부터 알 수 있듯이, 실시예7의 타이어는 실시예3의 경우와 같이, 또, 실시예8의 타이어는 실시예5의 경우와 같이, 홈의 외부로의 배수능력이 우수하다.

그러므로, 양 쪽의 실시예는, 홈의 외부로 배출되지 않은 물은 물론, 회전방향을 따라 이동하는 물의 양이 감소함을 알 수 있다.

표6 및 표7의 결과로부터, 동일한 파형이 형성된 타이어에서, 홈의 바닥과 측면 표면에 발수성 코팅필름이 형성된 쪽이 더욱 우수한 배수능력을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 차량용 타이어에 의하면, 앞에서 상세하게 설명한 바와 같이, 세로홈의 바닥의 적어도 일부 또는 전체에 형성된 파형 표면은, 홈에 있는 물을 작은 조각으로 분할하여, 물을 홈의 외부로 신속하게 배출하도록 한다. 그러므로, 본 발명의 차량용 타이어에 의하면, 홈의 내부에 물이 모이는 것을 방지하며, 특히, 우천시의 주행에 있어서의 수막현상을 방지할 수 있으며, 타이어의 회전저항을 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 트레드 표면에 형성된 홈 중 적어도 세로홈이 부분적으로 또는 전체적으로 홈의 외주를 따라 연장되며, 그 정상이 트레드표면에 도달하지 않는 연속적인 파형으로 형성된 바닥표면으로 구성되고, 또한 상기 트래드 표면의 일부 또는 전부의 홈 바닥면과 측면 중 하나 이상에 발수처리된 것을 특징으로 하는 자동차용타이어.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 연속적인 파형의 바닥표면이 홈의 바닥의 전체 폭에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.
3. 제 1항에 있어서, 상기한 연속적인 파형의 바닥 표면이 정현파 형상, 삼각파 형상 및 사다리꼴파 형상으로 구성되는 군에서 선택되는 형상인 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.
4. 제 1항에 있어서, 상기한 연속적인 파형의 바닥 표면의 파고가 1-4mm의 범위, 파장이 1∼150mm의 범위인 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.
5. 제 1항에 있어서, 상기한 바닥 표면 또는 측면 표면에 발수성 수지를 함유한 코팅필름을 형성하여 발수처리된 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.
6. 제 1항에 있어서, 상기한 바닥 표면 또는 측면 표면에 발수성 수지를 함유한 시이트를 접착함으로써 발수처리된 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.
7. 제 1항에 있어서, 타이어를 가황, 성형할 때 타이어의 홈 부분을 발수성 수지를 포함하는 고무화합물로 구성하여 상기 홈의 저면 또는 측면을 발수처리한 것을 특징으로 하는 자동차용 타이어.