KR20110059702A - 공기주입 타이어 - Google Patents

Abstract

빙상 성능의 향상과 내구성의 향상을 양립시키도록 한 공기주입 타이어이다. 적어도 타이어 둘레 방향으로 연장되는 복수의 세로홈 (2) 과 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 가로홈 (3) 으로 구분된 숄더 블록 (5a) 에 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 사이프 (6) 를 타이어 둘레 방향으로 간격을 두고 형성한 공기주입 타이어에 있어서, 오픈 사이프 (6a) 와 클로즈드 사이프 (6b) 가 교대로 배열되도록 함과 함께, 오픈 사이프 (6a) 의 깊이를 클로즈드 사이프 (6b) 의 깊이보다 얕아지도록 하고 있다.

Description

공기주입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기주입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 적어도 숄더부에 블록열 (列) 을 갖고, 그 블록에 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 사이프(sipe)를 형성한 공기주입 타이어에 있어서, 빙상 성능을 저해하지 않고 내구성을 향상시키도록 한 공기주입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로, 겨울용 타이어 (스터드리스 타이어) 의 트레드 패턴에는, 블록 패턴이 채용되고 있다. 블록 패턴은, 타이어 둘레 방향으로 인접하는 블록 사이에 눈을 맞물리기 쉽게 함으로써 설상 (雪上) 성능을 향상시키고 있다. 또, 이 블록에 타이어 폭방향의 사이프를 형성함으로써, 수막 제거 효과나 에지 효과에 의한 빙상 노면에서의 제구동 성능 (빙상 성능) 을 향상시키도록 하고 있다.

이 중, 빙상 성능을 더욱 향상시키기 위해서는, 단순하게는 둘레 방향의 사이프 수를 증가시킴으로써 대응할 수 있다. 그러나, 사이프수를 증가시키면 사이프 간격이 좁아지기 때문에 블록 강성이 저하되어 블록의 변형량이 증가한다. 그 때문에, 사이프의 저부에 집중되는 응력이 과대해져, 사이프의 저부에 크랙이 발생하기 쉬워진다. 즉, 빙상 성능을 높이기 위해 단순히 사이프 수를 증가시켜 사이프 간격을 좁히면, 타이어의 내구성이 저하되는 것이다. 그 때문에, 타이어의 내구성을 저해하지 않고 빙상 성능을 높이는 방법으로는, 사이프 간격을 좁히지 않는 것이 바람직하게 된다.

예를 들어, 특허문헌 1 은, 타이어 폭방향의 사이프와는 별도로, 타이어 폭방향의 사이프에 대하여 깊이가 얕은 사이프를 교차하도록 형성하는 제안을 하고 있다. 또, 특허문헌 2 는, 주 (主) 홈에 대하여 개구되도록 형성한 오픈 사이프에 의해 구분된 소 (小) 블록에 대해, 그들 소블록의 높이를 인접하는 소블록 사이에서 상이하게 하고, 사이프 깊이를 교대로 오프셋시킴으로써, 소블록의 변형을 억제하도록 한 제안을 하고 있다.

그러나, 전자는 교차하는 사이프를 형성함으로써 블록이 소블록화되기 때문에, 내구성을 향상시키는 효과가 반드시 크다고는 할 수 없다. 또, 후자는 내구성에 대한 대책은 하고 있지만, 높이가 상이한 블록을 형성하였기 때문에, 높은 쪽의 블록의 접지압이 커져 마모되기 쉽다는 문제가 있으므로, 이것도 반드시 내구성이 충분하다고는 할 수 없다.

일본 공개특허공보 2001-39126호 일본 공개특허공보 2003-237320호

본 발명의 목적은, 상기 서술하는 문제점을 해결하는 것으로, 높은 빙상 성능을 유지함과 함께, 내구성을 향상시키도록 한 공기주입 타이어를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기주입 타이어는, 트레드면에 타이어 둘레 방향으로 연장되는 복수의 세로홈과 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 가로홈에 의해 복수의 랜드부를 형성하고, 적어도 숄더부에 형성된 랜드부를 복수의 블록이 배열되는 블록열로 하고, 그 블록에 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 사이프를 타이어 둘레 방향으로 간격을 두고 형성한 공기주입 타이어에 있어서, 상기 블록에 형성되는 복수의 사이프를 타이어 둘레 방향으로 오픈 사이프와 클로즈드 사이프가 교대로 배열되도록 형성함과 함께, 상기 오픈 사이프의 깊이를 상기 클로즈드 사이프의 깊이보다 얕아지도록 오프셋시킨 것을 특징으로 한다.

또, 상기 서술하는 구성에 있어서, 이하 (1) ∼ (3) 에 기재하는 바와 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) 상기 사이프의 깊이를 상기 세로홈 깊이의 50 ％ ∼ 90 ％ 로 함과 함께, 상기 오픈 사이프와 클로즈드 사이프의 깊이의 오프셋량을 0.5 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하로 한다.

(2) 상기 사이프를 타이어 폭방향으로 2 분할하고, 타이어 둘레 방향으로 이웃하는 사이프 사이에서 깊이를 서로 오프셋시킴과 함께, 타이어 폭방향으로 이웃하는 사이프 사이에서 깊이를 서로 오프셋시킨다.

(3) 상기 블록의 하층부와 상층부를 서로 상이한 고무 조성물로 형성함과 함께, 상기 하층부를 상기 상층부보다 단단한 고무 조성물로 구성하고, 상기 사이프의 저부를 전부 상기 하층부 내로 연장시킨다.

상기 서술한 구성으로 이루어지는 타이어는, 특히 스터드리스 타이어로서 바람직하다.

본 발명에 의하면, 적어도 숄더부에 형성된 블록열의 블록에 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 사이프를 타이어 둘레 방향으로 간격을 두고 형성한 공기주입 타이어에 있어서, 블록에 형성되는 사이프를 타이어 둘레 방향으로 오픈 사이프와 클로즈드 사이프가 교대로 배열되도록 형성함과 함께, 오픈 사이프의 깊이를 클로즈드 사이프의 깊이보다 얕아지도록 오프셋시켰으므로, 서로 인접하는 사이프의 저부에 집중되는 응력을 동일 깊이의 선 상에 집중되지 않도록 분산시킴과 함께, 타이어 둘레 방향에 대한 에지 효과가 높은 오픈 사이프는, 그보다 에지 효과가 낮은 클로즈드 사이프보다 깊이를 얕게 하였으므로, 블록의 굽힘 강성을 전체적으로 높은 상태로 하기 때문에, 높은 빙상 성능을 유지하면서 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 의한 공기주입 타이어의 트레드면의 일례를 나타내는 일부 전개 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 공기주입 타이어의 트레드면을 나타내는 일부 전개 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 실시형태에 의한 공기주입 타이어의 X-X 화살표도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태의 도 3 에 대응하는 부분의 도면이다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태의 도 3 에 대응하는 부분의 단면도이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태로 이루어지는 공기주입 타이어의 트레드면을 나타낸다. 도 1 에 있어서, 트레드면 (1) 에는 타이어 둘레 방향으로 연장되는 세로홈 (2) 과 타이어 폭방향으로 연장되는 가로홈 (3) 이 각각 복수 개 형성되어 있다. 이들 세로홈 (2) 과 가로홈 (3) 으로 구획되어 복수의 랜드부가 형성되어 있다. 이들 랜드부는, 도 1 에 나타낸 실시형태에서는, 타이어 센터부에 둘레 방향으로 연장되는 리브 (4) 의 리브열이 형성된다. 그 리브열의 좌우에 다수의 블록 (5) 이 배열되는 복수의 블록열이 형성되어 있다. 이들 리브 (4) 및 블록 (5) 에는, 각각 타이어 폭방향으로 연장되는 다수의 지그재그 형상의 사이프 (6) 가 형성되어 있다. 이들 사이프 (6) 는 빙상 노면에 있어서 수막 제거나 에지 효과를 발휘하기 때문에, 빙상 성능의 향상에 기여한다.

이들 사이프를 형성한 랜드부 중, 빙상 성능에 대한 기여가 가장 큰 최외측의 숄더부의 블록열의 블록 (이하, 숄더 블록 (5a) 이라고 한다) 에는, 사이프 (6) 로서, 오픈 사이프 (6a) 와 클로즈드 사이프 (6b) 가 교대로 배열되도록 형성되어 있다. 여기서, 오픈 사이프란, 적어도 일방의 단부가 세로홈 (2) 에 개구되어 있는 사이프를 말한다. 클로즈드 사이프란, 양단 모두 세로홈 (2) 에 대하여 개구되어 있지 않은 사이프를 말한다.

사이프 (6) 의 평면에서 봤을 때의 형상은 도 1 의 실시형태와 같이 지그재그 형상일 필요는 없고, 도 2 의 실시형태와 같이 직선 형상이어도 된다. 또, 사이프 (6) 의 깊이 방향의 형상은, 깊이 방향으로 직선 형상으로 연장되는 구조여도 되고, 타이어 둘레 방향으로 지그재그 형상이어도 되며, 혹은 타이어 둘레 방향의 지그재그에 추가하여 타이어 폭방향으로 지그재그 형상으로 변화하는 3 차원 구조여도 된다.

도 3 은 도 2 의 X-X 단면을 타이어 폭방향에서 본 숄더 블록 (5a) 의 사시도이다. 도 2 의 경우에 한정되지 않고, 도 1 의 경우에 있어서도, 상기 서술한 바와 같이 타이어 둘레 방향으로 교대로 배열된 오픈 사이프 (6a) 와 클로즈드 사이프 (6b) 는, 오픈 사이프 (6a) 의 깊이가 클로즈드 사이프 (6b) 의 깊이보다 얕아지도록 형성되어 있다.

오픈 사이프 (6a) 는, 사이프 길이가 길기 때문에 에지량이 증가하여 빙상 성능을 향상시킬 수 있다. 그 반면, 오픈 사이프 (6a) 는, 큰 에지 작용에 의해 변형되기 쉽기 때문에 블록 강성이 낮아진다. 이에 대하여, 클로즈드 사이프 (6b) 는, 오픈 사이프 (6a) 보다 에지 작용이 낮아 잘 변형되지 않기 때문에 블록 강성은 높지만, 오픈 사이프만큼의 빙상 성능의 향상은 기대할 수 없다. 그러나, 도 3 과 같이, 오픈 사이프 (6a) 의 깊이를 클로즈드 사이프 (6b) 보다 얕아지도록 오프셋시킴으로써, 오픈 사이프 (6a) 의 변형이 억제되어, 사이프 저부에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있다. 또, 사이프의 양단이 닫혀져 있음으로써, 높은 강성을 유지할 수 있다. 클로즈드 사이프 (6b) 는 오픈 사이프 (6a) 보다 깊게 됨으로써, 이웃하는 사이프의 저부가 동일 직선 상이 아니게 되기 때문에, 응력이 분산되어 크랙 발생을 방지할 수 있다.

오픈 사이프 (6a) 및 클로즈드 사이프 (6b) 모두, 사이프의 깊이는 세로홈 (2) 깊이의 50 ％ ∼ 90 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 50 ％ 미만에서는 사이프 깊이가 지나치게 얕기 때문에, 마모 말기에 이를 때까지 빙상 성능이 소실되어, 빙상 성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 없다. 90 ％ 초과에서는 세로홈 (2) 의 깊이와 사이프 깊이가 거의 일치하기 때문에, 사이프 저부에 응력이 집중되어, 크랙 발생이 유발된다.

오픈 사이프 (6a) 와 클로즈드 사이프 (6b) 사이의 깊이 방향의 오프셋량은, 사이프 저부의 응력 집중을 피하기 위해, 0.5 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하가 바람직하다. 0.5 ㎜ 미만에서는 응력 집중을 방지하는 효과가 얻어지지 않는다. 2.0 ㎜ 초과에서는, 사이프 사이의 블록 강성이 커져, 힐·앤드·토 마모가 발생한다.

또, 1 개의 블록 상에 있어서 둘레 방향 최외측 (가로홈측) 에 배치되는 사이프는, 클로즈드 사이프인 것이 바람직하다. 블록의 둘레 방향 최외측은 중앙부와 비교하여 큰 변형을 받으므로, 강성이 높은 클로즈드 사이프를 배치하는 것이 오픈 사이프를 배치하는 것보다도 힐·앤드·토 마모를 억제하여, 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시형태를 도 3 에 대응하는 도면으로 나타낸 것이다.

도 4 의 실시형태에서는, 사이프 (6) 가 타이어 폭방향으로 2 분할되고, 또한 이웃하는 사이프 사이에서 교대로 깊이를 오프셋시키는 구성으로 되어 있다. 이 구성으로 함으로써, 더욱 응력 집중을 분산시킬 수 있기 때문에, 내구성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 사이프 (6) 를 분할할 때에는, 분할 후의 사이프 단 (端) 사이의 거리가 원래의 사이프 길이의 5 ％ ∼ 20 ％ 가 되도록 하는 것이 바람직하다. 5 ％ 미만에서는, 사이프 단의 간격이 지나치게 좁기 때문에 크랙 발생을 유발한다. 20 ％ 초과에서는, 사이프 길이가 적기 때문에 에지량이 감소하여, 빙상 성능이 저해된다.

또, 트레드를 고무 경도가 큰 하층과 고무 경도가 작은 상층의 2 층 구조로 함으로써, 숄더 블록 (5a) 을 서로 상이한 2 층의 고무 조성물로 구성하여, 하층부 (7) 의 고무 조성물을 상층부 (8) 의 고무 조성물보다 단단하게 하고, 또한 숄더 블록 (5a) 에 형성된 모든 사이프 (6) 의 저부를 하층부 (7) 내로 연장시키도록 하면 된다. 사이프 저부를 고무 경도가 큰 하층부 (7) 에 배치함으로써, 저부의 변형량을 억제할 수 있기 때문에, 크랙의 발생을 방지할 수 있다. 이 때, 상층부 (8) 의 고무 조성물의 JIS-A 타입의 경도를 40 ∼ 65 의 범위로 하고, 하층부 (7) 의 고무 조성물의 JIS-A 타입의 경도를 55 ∼ 75 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상층부 (8) 의 경도가 40 미만에서는 지나치게 유연하여 운동 성능을 저해시키거나 마모가 빨라지거나 한다. 65 초과에서는 지나치게 단단하기 때문에, 잘 변형되지 않게 되어 그립이 나빠진다. 한편, 하층부 (7) 의 경도가 55 미만에서는 변형량을 억제할 수 없어 크랙 발생을 방지할 수 없다. 또, 75 초과에서는 변형이 지나치게 억제되어 운전 성능이 나빠진다.

실시예

타이어 사이즈를 225/65R17 101Q, 트레드 패턴을 도 1 로 공통으로 하고, 표 1 과 같이 사양을 상이하게 한 종래예 1, 2 와 실시예 1 ∼ 3 을 제작하였다.

종래예 1 은 사이프 깊이가 일정하고, 전부 오픈 사이프이며, 사이프가 분할되지 않고, 블록이 1 층의 고무 조성물만으로 이루어진다. 종래예 2 는 사이프가 깊이를 오프셋시킨 것일 뿐, 분할되지 않는 오픈 사이프이며, 블록이 1 층의 고무 조성물만으로 이루어진다. 실시예 1 은 오픈 사이프와 클로즈드 사이프를 교대로 배치하고, 오픈 사이프를 클로즈드 사이프보다 얕아지도록 오프셋시키고 있는 예로, 도 3 에 대응한다. 실시예 2 는 실시예 1 에 추가하여 사이프의 분할을 실시한 예로, 도 4 에 대응한다. 실시예 3 은 실시예 2 에 추가하여 블록을 2 층 구조로 하고, 하층측에 고무 경도가 높은 고무 조성물을 배치한 것으로, 도 5 에 대응한다.

이들 5 종류의 타이어에 대해, 하기의 측정 방법에 의해, 빙상 제동, 내크랙 발생성, 내크랙 성장성을 각각 측정하여 비교하였다.

〔측정 방법〕

(1) 빙상 제동은, 테스트 코스에 있어서, 초기 속도 40 ㎞/h 에 의한 제동 거리를 계측하고, 종래예를 100 으로 하는 지수값으로 평가하였다. 지수값이 클수록 빙상 제동이 우수하다.

(2) 내크랙 발생성은, 5 만 ㎞ 주행 후에 있어서의 사이프 저부로부터의 크랙 발생수를 조사하고, 그 역수에 대해 종래예를 100 으로 하는 지수값으로 평가하였다. 지수값이 클수록 내크랙 발생성이 우수하다.

(3) 내크랙 성장성은, 5 만 ㎞ 주행 후에 있어서의, 3 개 이상의 크랙이 연결되어 있는 지점의 개수를 계측하고, 그 역수에 대해 종래예를 100 으로 하는 지수값으로 평가하였다. 지수값이 클수록 내크랙 성장성이 우수하다.

표 1 에서 실시예 3 이 가장 우수하다.

1 : 트레드면
2 : 세로홈
3 : 가로홈
4 : 리브
5 : 블록
5a : 숄더 블록
6 : 사이프
6a : 오픈 사이프
6b : 클로즈드 사이프
7 : 하층부
8 : 상층부

Claims (5)

1. 트레드면에 타이어 둘레 방향으로 연장되는 복수의 세로홈과 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 가로홈에 의해 복수의 랜드부를 형성하고, 적어도 숄더부에 형성된 복수의 랜드부를 복수의 블록이 배열되는 블록열로 하고, 그 블록에 타이어 폭방향으로 연장되는 복수의 사이프를 타이어 둘레 방향으로 간격을 두고 형성한 공기주입 타이어에 있어서,
   상기 블록에 형성되는 복수의 사이프를 타이어 둘레 방향으로 오픈 사이프와 클로즈드 사이프가 교대로 배열되도록 형성함과 함께, 상기 오픈 사이프의 깊이를 상기 클로즈드 사이프의 깊이보다 얕아지도록 오프셋시킨 공기주입 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 사이프의 깊이를 상기 세로홈 깊이의 50 ％ ∼ 90 ％ 로 함과 함께, 상기 오픈 사이프와 클로즈드 사이프의 깊이의 오프셋량을 0.5 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하로 한 공기주입 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 사이프를 타이어 폭방향으로 2 분할하고, 타이어 둘레 방향으로 이웃하는 사이프 사이에서 깊이를 서로 오프셋시킴과 함께, 타이어 폭방향으로 이웃하는 사이프 사이에서 깊이를 서로 오프셋시킨 공기주입 타이어.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 블록의 하층부와 상층부를 서로 상이한 고무 조성물로 형성함과 함께, 상기 하층부를 상기 상층부보다 단단한 고무 조성물로 구성하고, 상기 사이프의 저부를 전부 상기 하층부 내로 연장시킨 공기주입 타이어.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   스터드리스 타이어인 공기주입 타이어.

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