KR20090020497A - 공기입 타이어, 구두, 타이어 체인 및 공기입 타이어용 가황 금형 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 동계(冬季)에 이용하는 데 최적인 공기입 타이어, 구두, 타이어 체인 및 공기입 타이어용 가황 금형에 관한 것이다. 또한 상세하게는, 사용 초기에서의 제동 성능을 향상시킨 공기입 타이어, 구두, 타이어 체인 및 공기입 타이어용 가황 금형에 관한 것이다.
빙설 노면이나 젖은 노면 등에서의 성능을 향상시킨 타이어로서, 소위 스터드리스 타이어가 있다. 스터드리스 타이어에는, 다양한 충전제를 배합하여 빙표면의 에지 효과를 얻도록 한 것이나, 발포 고무를 사용하여 사용 기간 동안의 발포층에 의한 흡수ㆍ에지 효과를 얻도록 한 것 등이 있다.
그러나, 일반적으로 고무는 가황 경화된 경우에 금형과 직접 접촉하는 타이어 표면에 상기의 충전제나 발포층이 노출되지 않고, 타이어 표면에 피막이 형성되어 버리는 경향이 있다. 그 결과, 타이어의 사용 초기에 있어서는, 충전제나 발포층의 효과가 발휘되지 않는(혹은, 그 효과가 작은) 것으로 된다.
이에 대해, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2004-34902호 공보나 일본 특 허 출원 공개 제2004-34903호 공보에는 트레드 표면에 미세한 홈을 형성함으로써, 마모 초기에 있어서의 제구동 성능을 향상시킨 빙설로용 공기입 타이어가 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 평7-186633호 공보에는, 트레드의 접지 랜드부에 타이어 주위 방향과 0°내지 40°의 각도를 이루는 얕은 홈을 타이어 폭 방향으로 나란히 배치한 공기입 타이어가 기재되어 있다.
그러나, 공기입 타이어의 실제의 사용 상황에서는, 사용 초기부터 또한 높은 제동 성능을 얻을 수 있는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 사실을 고려하여, 사용 초기부터 더욱 높은 제동 성능을 얻을 수 있는 공기입 타이어, 구두, 타이어 체인, 및 공기입 타이어용 가황 금형을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는 미사용(미주행) 타이어의 트레드 표면에 높이 1 ㎜ 이하의 요철을 형성한 경우, 빙상에 있어서의 주행 초기의 견인력 및 제동 성능이 우수한 것에 착안하였다. 또한, 하중이 가해지는 접지면 내에서, 이 요철에 의해 형성되는 공극을 보유 지지하는 기술이 아직 알려져 있지 않은 것에도 착안하였다.
그리고, 본 발명자는 이하의 것을 발견하였다. 즉, 표면에 요철을 가한 트레드부에서는, 하중이 가해지는 접지면에서 전단력을 받을 때, 오목부 깊이가 깊으면 볼록부의 강성이 저하되므로 오목부에 의한 공극을 매립하도록 변형되어 버려, 빙상에서의 견인력, 제동 성능에의 표면 거칠기의 효과가 약해져 버린다.
그래서, 본 발명자는 하중이 가해지는 접지면에서 전단력을 받을 때, 오목부 깊이가 깊어도, 트레드 표면측에 형성되는 오목부에 의한 공극을 매립하지 않는 구조로 하는 것을 예의 검토하여 실험을 거듭하여 본 발명을 완성하는 데 이르렀다.
청구항 1에 기재된 발명은 트레드부를 갖는 공기입 타이어이며, 상기 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk를 0 이상으로 한 것을 특징으로 한다.
Rsk는 거칠기 곡선의 스큐니스(skewness)를 나타내는 것이다.
청구항 1에 기재된 발명에서는, 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk를 0 이상으로 하고 있다. 따라서, 타이어가 접지해 있어도, 트레드 표면과 접지면 사이에 형성되는 공극을 매립하지 않는 구조로 할 수 있다. 따라서, 타이어 사용 초기라도 빙상에서의 높은 제동 성능이나 견인력을 확보할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 1.0 이하이다. 이에 의해, 불필요하게 Rsk를 크게 하지 않으므로, 트레드부의 랜드부 표면 구조의 간소화나 비용 저감화를 도모할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0.1 내지 1.0의 범위 내이다. 이에 의해, 트레드부의 랜드부 표면 구조의 간소화나 비용 저감화를 더욱 도모할 수 있다.
보다 더욱 바람직하게는, 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0.2 내지 1.0의 범위 내이다. 이에 의해, 트레드부의 랜드부 표면 구조의 간소화나 비용 저감화를 한층 더 도모할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 트레드부에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써, 상기 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 얕은 홈의 홈 깊이가 깊어도 트레드 표면측에 형성되는 공극을 매립하지 않는 구조로 할 수 있고, 트레드부의 랜드부 표면을 간이한 형상으로 Rsk 0 이상으로 할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛인 범위 내인 것을 특징으로 한다.
10 ㎛보다도 낮으면 필요한 공극을 확보하기 어려워지고, 또한 100 ㎛보다도 높으면 노면과의 접지 면적을 크게 손상시키기 때문이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 고무제의 구두창의 접지면측에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 구두창의 접지면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있어, 상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 빙상에서 타이어의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 것과 같은 원리에 의해, 빙상에서의 미끄러짐 방지성을 향상시킨 구두가 실현된다.
청구항 5에 기재의 발명은, 고무제의 타이어 체인의 표면측에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 타이어 체인 표면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있고, 상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 빙상에서 타이어의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 것과 같은 원리에 의해, 빙상에서의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 타이어 체인이 실현된다.
청구항 6에 기재된 발명은, 트레드부의 랜드부 표면에 접촉하는 몰드 표면의 Rsk가 0 이하인 것에 의해, 공기입 타이어의 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0 이상이 되도록 가황 성형하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명에서는, 몰드 가황 성형 후의 타이어의 트레드부의 랜드부 표면이 Rsk 0 이상이 된다. 이에 의해, 청구항 1에 기재된 공기입 타이어를 간이하게 얻을 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명은, 에칭 가공 또는 샌드블래스트 가공에 의해 상기 몰드 표면의 Rsk가 0 이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 트레드부의 랜드부 표면이 Rsk 0 이상이 되는 타이어를 재현 좋게 가황 성형하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 사용 초기부터 더욱 높은 제동 성능을 얻을 수 있는 공기입 타이어, 구두, 타이어 체인 및 공기입 타이어용 가황 금형으로 할 수 있다.
이하, 실시 형태를 예로 들어 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
[제1 실시 형태]
우선, 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 공기입 타이어(10)는 스터드리스 타이어이며, 양단부가 각각 비드 코어(11)에서 되접힌 1층 또는 복수층으로 구성되는 카카스(12)를 구비하고 있다.
카카스(12)의 크라운부(12C)의 타이어 직경 방향 외측에는 복수매(예를 들어 2매)의 벨트 플라이가 중첩된 벨트층(14)이 매립 설치되어 있다.
벨트층(14)의 타이어 직경 방향 외측에는 홈을 배치한 트레드부(16)가 형성되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 트레드부(16)에는 타이어 적도면(CL) 상과 그 양측에, 타이어 주위 방향(U)에 따른 복수 개의 주위 방향 홈(메인 홈)(22)이 형성되어 있다. 또한, 트레드부(16)에는 타이어 주위 방향(U)과 교차하는 복수개의 횡홈(24)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 횡홈(24)은 타이어 폭 방향 V 를 따라 형성되어 있다. 각 횡홈(24)의 양단부는 주위 방향 홈(22)에 연통하거나, 또는 트레드 단부(T)를 넘어 타이어 폭 방향 외측으로 배수 가능하도록 연장되어 있다.
여기서, 트레드 단부라 함은, 공기입 타이어를 JATMA YEAR BOOK(2006년도판, 일본 자동차 타이어 협회 규격)에 규정되어 있는 표준 림에 장착하고, JATMA YEAR BOOK에서의 적용 사이즈ㆍ플라이 레이팅(Ply Rating)에 있어서의 최대 부하 능력(내압-부하 능력 대응표의 고딕체 하중)에 대응하는 공기압(최대 공기압)의 100 %를 내압으로서 충전하고, 최대 부하 능력을 부하하였을 때의 타이어 폭 방향 최외의 접지 부분을 가리킨다. 또한, 사용지 또는 제조지에 있어서 TRA 규격, ETRTO 규격이 적용되는 경우에는 각각의 규격에 따른다.
공기입 타이어(10)는 겨울용 스터드리스 타이어로서 이용되는 것이다. 트레드부(16)를 형성하고 있는 트레드 고무는 경도(0 ℃, JIS-A)가 50도이며, 손실 계수 tanδ(피크 위치)가 -45 ℃, 동적 탄성률(-20 ℃, 0.1 % 왜곡)이 180 kgf/㎠이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또한, 겨울용 스터드리스 타이어로서 이용하는 경우의 트레드 고무에서는, 경도(0 ℃, JIS-A)가 40 내지 68도, 손실 계수 tanδ(피크 위치)가 -30 ℃ 이하, 동적 탄성률(-20 ℃, 0.1 % 왜곡)이 300 kgf/㎠ 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 트레드 고무의 경도가 40도 미만인 경우에는, 지나치게 연성이며 내마모성이 떨어지고, 68도보다 높은 경우에는 지나치게 경성이며 빙설 노면과의 접촉 면적이 줄어들어 제동 성능ㆍ구동 성능 등이 떨어지므로 바람직하지 않다. 또 한, 손실 계수 tanδ(피크 위치)가 -30°보다 높으면, 빙설 노면에서는 지나치게 강성이며 접촉 면적이 줄어들어 제동 성능ㆍ구동 성능 등이 떨어지므로 바람직하지 않다. 또한, 동적 탄성률이 300 kgf/㎠보다도 높으면, 빙설 노면에서는 지나치게 강성이며 접촉 면적이 줄어들어 제동 성능ㆍ구동 성능 등이 떨어지므로 바람직하지 않다.
트레드부(16)에는 도2에 도시한 바와 같이 주위 방향 홈(22) 및 횡홈(24)에 의해 다수의 블록(26)이 형성되어 있다.
각 블록(26)에는, 예를 들어 횡홈(24)에 따른 사이프(28)가 형성되어 있다. 사이프(28)는, 예를 들어 양단부가 블록 양측벽에 개방되어 주위 방향 홈(22)에 연통하는 소위 오픈 사이프로 되어 있다.
도3a에 도시한 바와 같이, 트레드부(16)의 랜드부 표면[블록(26)의 표면](26S)은 Rsk가 0 이상으로 되어 있다. 여기서 Rsk는 거칠기 곡선의 스큐니스를 나타내는 ISO 표준 매개 변수(JIS B0601)이다.
본 실시 형태에서는, 랜드부 표면(26S)의 Rsk가 0 이상이 되도록, 트레드부(16)에 얕은 홈(리블렛)(30)이 형성되어 있다. 이 얕은 홈(30)은 가늘고 긴 형상이며 얕은 홈 폭 방향 단면에 있어서의 홈 바닥(30B)이 라운딩을 띤 형상으로 되어 있다. 또한, 트레드 고무로 구성되는 홈벽(32)의 선단부(타이어 직경 방향 외 측 단부)가 뾰족하게 되어 있다. 이 홈벽(32)의 높이 방향 중앙부에 있어서의 폭(W)은 10 내지 100 ㎛의 범위 내이다. 또한, 얕은 홈(30)의 폭 평균은 10 내지 100 ㎛의 범위 내로 되어 있다.
공기입 타이어(10)를 제조하기 위해서는, 도4에 도시한 바와 같은 가황 금형(40)을 이용한다. 이 가황 금형(40)에서는, 트레드부(16)의 랜드부 표면(26S)에 접촉하는 몰드 표면(40S)의 Rsk를 0 이하로 하고 있다.
몰드 표면(40S)의 Rsk를 0 이하로 하기 위해서는, 표면 가공을 할 때에 에칭 가공, 또는 샌드블래스트 가공을 행한다.
에칭 가공에서는, 예를 들어 랜드부 표면에 접촉하는 몰드 표면의 50 % 이상에 레지스트액을 도포함으로써, Rsk가 0 이하의 몰드 표면을 가공할 수 있다.
샌드블래스트 가공에서는, 예를 들어 랜드부 표면에 접촉하는 몰드 표면의 50 % 이상을 마스킹하여 샌드블래스트함으로써, Rsk가 0 이하의 몰드 표면을 가공할 수 있다.
공기입 타이어(10)를 차량에 장착하여 빙로 상을 주행하면, 도3b에 도시한 바와 같이 홈벽(32)이 접지면인 빙로면(S)에 압박된다. 여기서, 랜드부 표면(26S)의 Rsk가 0 이상이고 홈벽(32)의 전단 강성이 높게 되어 있다. 따라서, 하중이 가해지는 접지면[빙로면(S)]에서 홈벽(32)이 전단력을 받을 때, 얕은 홈(30)의 홈 깊이가 깊어도 트레드 표면측에 형성되는 공극(Z)을 매립하지 않는 구조로 할 수 있다. 따라서, 타이어 사용 초기라도 트레드 표면을 발포 고무와 같은 표면 상태로 할 수 있고, 빙상에서의 높은 제동 성능이나 견인력을 확보할 수 있다.
또한, 상기한 얕은 홈(30)을 형성함으로써 랜드부 표면(26S)의 Rsk를 0 이상으로 하고 있다. 따라서, 트레드부(16)의 랜드부 표면(26S)을 간이한 형상으로 Rsk 0 이상으로 할 수 있다.
또한, 가황 금형(40)에서는, 트레드부(16)의 랜드부 표면(26S)에 접촉하는 몰드 표면(40S)의 Rsk를 0 이하로 함으로써, 트레드부(16)의 랜드부 표면(26S)의 Rsk를 0 이상으로 하고 있다. 이에 의해, 공기입 타이어(10)를 간이하게 제조할 수 있다.
또한, 랜드부 표면(26S)의 평균 거칠기(중심선 평균 거칠기)(Ra)를 10 내지 100 ㎛의 범위 내로 해도 좋다. Ra가 이 범위 내이면, 빙상에서의 마찰 계수가 저하되기 어렵다. 또한, Ra가 10 내지 50 ㎛의 범위 내이면, 빙상에서의 마찰 계수를 확보하는 경우에 더욱 바람직하다.
[제2 실시 형태]
다음에, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 구두(50)는 고무제이다. 구두창(52)의 접지면측에, 제1 실시 형태에서 설명한 얕은 홈(30)(도3 참조)과 같은 얕은 홈이 형성되어 있다. 이 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 구두창(52)의 접지면(52S)의 Rsk가 0 이상으로 되어 있다. 얕은 홈의 폭의 평균은 제1 실시 형태와 같이 10 내지 100 ㎛의 범위 내이다.
본 실시 형태에 의해 빙상에서 타이어의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 것과 같은 원리에 의해, 빙상에서의 미끄러짐 방지성을 향상시킨 구두(50)로 할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음에, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 타이어 체인(60)은 고무제이며, 타이어 체인(60)의 표면측에 제1 실시 형태에서 설명한 얕은 홈(30)(도3 참조)과 같은 얕은 홈이 형성되어 있다. 이 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 타이어 체인 표면(60S)의 Rsk가 0 이상으로 되어 있다. 얕은 홈의 폭의 평균은 제1 실시 형태와 같이 10 내지 100 ㎛의 범위 내이다.
본 실시 형태에 의해, 빙상에서 타이어의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 것과 같은 원리에 의해, 빙상에서의 제동 성능이나 구동 성능을 향상시킨 타이어 체인(60)으로 할 수 있다.
<시험예>
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 본 발명자는 트레드 패턴이 형성되어 있지 않은 타이어로, Rsk가 제1 실시 형태의 공기입 타이어(10)로 나타낸 범위 내(0 이상)에 들어 있는 5예(이하, 제1 실시예 내지 제5 실시예라 함) 및 비교를 위한 공기입 타이어의 3예(이하, 제1 비교예 내지 제3 비교예라 함)를 준비하였다. 그리고, 본 발명자는 각 타이어에 대해 성능 시험을 행하여 제동 성능을 평가하였다. 또한, 상기한 트레드 패턴이 형성되어 있지 않은 타이어라 함은, 1 ㎜ 이상의 요철이 트레드부에 형성되어 있지 않은 타이어인 것이다.
본 시험예에서는, 타이어 사이즈는 모두 205/65R15이다. 또한, 홈 폭, 블록 사이즈, 사이프 사이즈 등 Rsk 이외의 타이어 조건은 모두 동일하다.
본 시험예에 있어서의 각 타이어의 Rsk를 표1에 나타낸다.
[표1]
또한, 본 시험예에서는, 모든 타이어에 대해 정규 림에 삽입하여 사륜 승용차에 4개 장착한 후에 정규 내압으로 하였다. 그리고, 정규 하중을 기초로, -2 ℃에서의 빙로 상에서 속도 20 ㎞/h로 사륜 로크 브레이크 상태(4개의 타이어 모두 브레이크로 로크된 상태)로 하여 제동 거리를 계측하였다. 그리고, 제2 실시예에서의 제동 거리를 지수 100으로 하고, 다른 타이어에 대해서는 상대 평가가 되는 지수를 산출하였다.
여기서,「정규 림」이라 함은, 예를 들어 JATMA가 발행하는 2006년판의 YEAR BOOK으로 정해진 적용 사이즈에 있어서의 표준 림을 가리키고,「정규 하중」및「정규 내압」이라 함은, 마찬가지로 JATMA가 발행하는 2006년판의 YEAR BOOK으로 정해진 적용 사이즈ㆍ플라이 레이팅에 있어서의 최대 하중 및 상기 최대 하중에 대한 공기압을 가리킨다. 사용지 또는 제조지에 있어서, TRA 규격, ETRTO 규격이 적용되는 경우에는, 각각의 규격에 따른다.
평가 결과(각 타이어에서 산출한 지수)를 표1에 함께 나타낸다. 표1의 평가 결과에서는 지수가 클수록 제동 성능이 높은 것, 즉 제동 거리가 짧은 것을 나타낸 다. 표1로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예 내지 제5 실시예에서는, 제1 비교예 내지 제3 비교예에 비해 제동 성능은 모두 높아져 있었다.
이상, 실시 형태를 예로 들어 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는 일례로, 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한, 본 발명의 권리 범위가 이들 실시 형태에 한정되지 않는 것은 물론이다.
도1은 제1 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 타이어 직경 방향 단면도.
도2는 제1 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드부의 블록 배치를 평면 상태에서 나타내는 설명도.
도3a 및 도3b는 각각 제1 실시 형태에 관한 공기입 타이어의 트레드부로, 비접지 상태에 있어서의 랜드부 표면의 측면 부분 확대 단면도, 및 접지 상태에 있어서의 랜드부 표면의 측면 부분 확대 단면도.
도4는 제1 실시 형태에 관한 공기입 타이어를 제조할 때에 이용하는 가황 금형의 몰드 표면의 측면 부분 확대 단면도.
도5는 제2 실시 형태에 관한 구두의 배면 사시도.
도6은 제3 실시 형태에 관한 타이어 체인을 공기입 타이어에 설치한 상태에서 도시하는 사시도.
[부호의 설명]
10 : 공기입 타이어
16 : 트레드부
26 : 블록
26S : 랜드부 표면
30 : 얕은 홈
32 : 홈벽
40 : 가황 금형
40S : 몰드 표면
50 : 구두
52 : 구두창
52S : 접지면
60 : 타이어 체인
60S : 타이어 체인 표면
Claims (7)
- 트레드부를 갖는 공기입 타이어이며,상기 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk를 0 이상으로 한 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
- 제1항에 있어서, 상기 트레드부에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써, 상기 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
- 제2항에 있어서, 상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
- 고무제의 구두창의 접지면측에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 구두창의 접지면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있고,상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 구두.
- 고무제의 타이어 체인의 표면측에 얕은 홈이 형성되어 있음으로써 타이어 체인 표면의 Rsk가 0 이상으로 되어 있고,상기 얕은 홈의 폭의 평균이 10 내지 100 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 타이어 체인.
- 트레드부의 랜드부 표면에 접촉하는 몰드 표면의 Rsk가 0 이하인 것에 의해, 공기입 타이어의 트레드부의 랜드부 표면의 Rsk가 0 이상이 되도록 가황 성형하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어용 가황 금형.
- 제6항에 있어서, 에칭 가공 또는 샌드블래스트 가공에 의해 상기 몰드 표면의 Rsk가 0 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어용 가황 금형.
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