KR20170010310A - 비공기식 타이어 - Google Patents

Abstract

우수한 내구 성능을 갖는 비공기식 타이어를 제공한다. 노면에 접지하는 고리형의 트레드부(2)와, 트레드부(2)의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 고리형의 내주부(3)와, 트레드부(2)와 내주부(3)를 연결하는 복수개의 연결부(4)를 포함하는 비공기식 타이어(1)이다. 트레드부(2)는, 노면에 접지하는 제1 부분(5)과, 내주부(3)측의 내주면(2b)을 포함하는 제2 부분(6)을 포함한다. 제2 부분(6)의 열전도율은 제1 부분(5)의 열전도율보다 크다.

Description

비공기식 타이어{NON-PNEUMATIC TIRE}

본 발명은, 우수한 내구 성능을 갖는 비공기식 타이어에 관한 것이다.

노면에 접지하는 고리형의 트레드부와, 트레드부의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 고리형의 내주부와, 트레드부와 내주부 사이를 방사형으로 신장되어 연결하는 복수개의 연결부를 포함하는 비공기식 타이어가 알려져 있다. 트레드부는 일반적으로 고무 또는 수지로 형성되는 부분을 포함한다. 이러한 비공기식 타이어는, 주행시에 트레드부가 압축 및 인장 변형을 반복하는 것에 의해, 트레드부에서 큰 히스테리시스 손실이 생긴다. 히스테리시스 손실은, 열에너지가 되어 트레드부를 발열시킨다. 이 발열은, 트레드부를 열화시키고, 비공기식 타이어의 내구 성능을 악화시킨다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-132951호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제4855646호 공보

본 발명은, 이상과 같은 실상을 감안하여 안출된 것으로, 우수한 내구 성능을 갖는 비공기식 타이어를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명은, 노면에 접지하는 고리형의 트레드부와, 상기 트레드부의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 고리형의 내주부와, 상기 트레드부와 상기 내주부를 연결하는 복수개의 연결부를 포함하는 비공기식 타이어로서, 상기 트레드부는, 상기 노면에 접지하는 제1 부분과, 상기 내주부측의 내주면을 포함하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분의 열전도율은 상기 제1 부분의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제2 부분의 열전도율이 상기 제1 부분의 열전도율의 2배 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제2 부분의 열전도율이 1.0 W/(mㆍK) 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제2 부분의 두께가 0.001∼2 mm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제2 부분의 적어도 일부에는, 표면 거칠기가 1∼30 ㎛인 조면부가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제1 부분이 수지 또는 고무로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제1 부분이, 고무를 포함하는 외층부와, 상기 외층부의 타이어 반경 방향 내측에 설치되며 그리고 우레탄 수지인 내층부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 상기 제2 부분이, 실리콘계, 우레탄계 또는 에폭시계의 수지 또는 고무인 것이 바람직하다.

본 발명은, 노면에 접지하는 고리형의 트레드부와, 트레드부의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 고리형의 내주부와, 트레드부와 내주부를 연결하는 복수개의 연결부를 포함하는 비공기식 타이어이다. 트레드부는, 노면에 접지하는 제1 부분과, 내주부측의 내주면을 포함하는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분의 열전도율은 제1 부분의 열전도율보다 크다. 제1 부분은 노면에 접지함으로써, 압축 및 인장 변형을 반복하는 것에 의해 발열하지만, 그 열은, 열전도율이 큰 제2 부분에 의해 내주면으로부터 타이어 외부로 원활하게 방출된다. 따라서, 본 발명의 비공기식 타이어는, 트레드부의 발열에 의한 열화가 억제되고, 우수한 내구 성능을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시형태를 나타내는 비공기식 타이어의 사시도이다.
도 2는 도 1의 비공기식 타이어를 휠에 장착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 비공기식 타이어를 타이어 둘레 방향으로 절단한 부분 확대 단면도이다.
도 4는 다른 실시형태의 비공기식 타이어의 부분 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 일형태가 도면에 기초하여 설명된다.

도 1은, 본 실시형태의 비공기식 타이어(1)의 사시도이다. 비공기식 타이어(1)는, 예컨대 승용차나 중하중용의 차량에 이용된다. 비공기식 타이어(이하, 단순히 「타이어」라고 하는 경우가 있음)(1)는, 타이어의 물리적인 강성에 의해 하중을 지지할 수 있다. 따라서, 타이어(1)의 내부에 가압된 공기가 충전되는 공기 타이어와는 상이하다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 타이어(1)는, 고리형의 트레드부(2), 트레드부(2)의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 내주부(3), 및, 트레드부(2)와 내주부(3) 사이를 연결하는 연결부(4)를 포함한다.

내주부(3)는, 타이어 둘레 방향으로 연속된 고리형체이다. 내주부(3)는, 예컨대 타이어 폭방향으로 일정한 폭 및 두께를 갖는다. 내주부(3)는, 예컨대 수지 재료로 구성된다. 본 실시형태의 내주부(3)는 우레탄 수지로 구성된다.

본 실시형태의 타이어(1)의 내주부(3)에는, 공기 타이어에 사용되는 것 같은 림이 아니라, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같은 휠(H)이 고착된다. 이 휠(H)이 차량의 차축(도시 생략)에 부착된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 연결부(4)는, 타이어 축방향으로 신장되는 판형을 이루며, 타이어 둘레 방향으로 배치된다. 연결부(4)는, 타이어 둘레 방향으로 복수개 설치되어 있다. 차축에 수직 하중이 작용하는 경우, 그 하중은, 차축보다 상측에 배치되는 연결부(4)의 인장 강성과, 차축보다 하측에 배치되는 연결부(4)의 압축 강성으로 각각 지지된다.

연결부(4)는, 예컨대 타이어 방사 방향에 대하여 경사지게 놓인다. 본 실시형태의 타이어 둘레 방향으로 인접하는 연결부들(4, 4)은, 각각 타이어 방사 방향에 대하여 역방향으로 기울어지게 놓인다.

연결부(4)의 타이어 반경 방향의 외측 단부(4a)는 트레드부(2)에 고착된다. 연결부(4)의 타이어 반경 방향의 내측 단부(4b)는 내주부(3)에 고착된다. 연결부(4)의 타이어 반경 방향의 외측 단부(4a) 및 내측 단부(4b)는, 본 실시형태에서는 타이어 축방향을 따라서 신장된다. 연결부(4)는, 예컨대 내주부(3)와 같은 폭(Wa)을 갖는다. 이에 따라, 연결부(4)의 강성을 크게 확보할 수 있다. 연결부(4)의 형상은, 이러한 양태로 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 타이어 반경 방향 또는 둘레 방향으로 지그재그로 신장되는 것이나, 타이어의 둘레 방향 단면에 있어서 메쉬형으로 신장되는 것 등 여러가지 양태가 채용된다.

연결부(4)는, 수지 또는 고무 재료로 형성된다. 연결부(4)가 고무 재료인 경우, JISK6253에 준거하여, 온도 23℃의 환경 하에 있어서 예컨대 70∼95도의 듀로미터 A 경도를 갖는 것이 바람직하다. 연결부(4)가 수지 재료인 경우, 예컨대 하중 지지 능력을 충분히 발휘할 수 있는 경도를 가진 우레탄 수지가 바람직하다. 이러한 연결부(4)는, 주행시의 진동을 흡수하여 승차감 성능을 향상시킨다. 본 실시형태에서는, 연결부(4)는 열경화 폴리우레탄으로 성형된다.

트레드부(2)는, 타이어 둘레 방향으로 연속된 고리형체이다. 트레드부(2)는, 예컨대 일정한 폭(W)을 갖는다. 트레드부(2)는 내주부(3)와 동심으로 배치된다.

본 실시형태의 트레드부(2)는, 외측에 설치되는 제1 부분(5)과, 내주부(3)측의 내주면(2b)을 갖는 제2 부분(6)을 포함한다.

제1 부분(5)은, 노면에 접지하는 트레드면(2a)을 갖는 외층부(7)와, 외층부(7)의 타이어 반경 방향 내측에 설치되는 내층부(8)를 포함한다. 외층부(7)와 내층부(8)는 동심으로 배치된다.

외층부(7)는, 타이어 둘레 방향으로 연속된 고리형체이다. 외층부(7)는, 고무, 본 실시형태에서는 경질의 고무를 포함한다. 이러한 외층부(7)는, 타이어(1)의 내구성과 승차감을 높이는 반면, 압축 및 인장 변형을 반복하는 것에 의해, 큰 히스테리시스 손실이 생기고, 열에너지가 되어 제1 부분(5)을 발열시킨다. 또, 외층부(7)는, 예컨대 금속 또는 유기 섬유의 코드를 배열한 보강 코드층(도시 생략)을 갖는다.

내층부(8)는, 타이어 둘레 방향으로 연속된 고리형체이다. 내층부(8)는, 외층부(7)의 타이어 반경 방향 내측의 면(7a)에 접한다.

도 3은, 타이어(1)를 타이어 둘레 방향으로 절단한 부분 확대 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 내층부(8)의 타이어 반경 방향 내측의 내면(8a)이 연결부(4)에 접속된다. 내층부(8)는, 예컨대 연결부(4)와 동일한 재료로 형성된다. 이에 따라, 외층부(7)와 연결부(4)가 내층부(8)를 통해 견고하게 고착된다. 본 실시형태에서는, 내층부(8)와 외층부(7)는 접착재로 고착된다. 내층부(8)는, 예컨대 우레탄 수지이다.

제2 부분(6)은, 제1 부분(5)의 타이어 반경 방향의 내면(5a)의 적어도 일부, 본 실시형태에서는, 제1 부분(5)의 내면(5a)의 전부를 덮는다. 즉, 트레드부(2)의 내주면(2b)은 제2 부분(6)으로 형성된다.

제2 부분(6)의 열전도율(k2)은 제1 부분(5)의 열전도율(k1)보다 크다. 이에 따라, 제1 부분(5)이 노면에 접지함으로써 발생한 열이, 열전도율이 큰 제2 부분(6)에 의해 내주면(2b)으로부터 타이어 외부로 원활하게 방출된다. 따라서, 본 발명의 비공기식 타이어(1)는, 트레드부(2)의 제1 부분(5)의 발열에 의한 열화가 억제될 뿐만 아니라, 외층부(7)와 내층부(8)를 고착하는 접착재의 열화가 억제되고, 우수한 내구 성능을 갖는다. 제1 부분(5)의 열전도율(k1)은, 외층부(7)나 내층부(8)의 각 부분의 열전도율을 각각의 체적으로 가중치를 부여한 평균의 열전도율이다.

제2 부분(6)의 열전도율(k2)은, 바람직하게는 제1 부분(5)의 열전도율(k1)의 2배 이상, 보다 바람직하게는 4배 이상이다. 제2 부분(6)의 열전도율(k2)이 제1 부분(5)의 열전도율(k1)의 2배 이상인 경우, 제1 부분(5)의 열이 제2 부분(6)에 원활하게 전도되어, 내주면(2b)으로부터 효과적으로 열을 방출할 수 있다. 제2 부분(6)의 열전도율(k2)은, 제1 부분(5)의 열전도율(k1)보다 클수록 내주면(2b)으로부터의 방열 효과가 높아진다.

전술한 작용을 더욱 효과적으로 발휘시키기 위해, 제2 부분(6)의 열전도율(k2)은, 바람직하게는 1.0 W/(mㆍK) 이상이고, 보다 바람직하게는 1.9 W/(mㆍK) 이상이다. 이러한 제2 부분(6)의 재료로는, 예컨대 실리콘계, 우레탄계 또는 에폭시계의 수지 또는 고무를 베이스로 하는 것이 바람직하다.

제2 부분(6)의 두께(t)는, 바람직하게는 0.001∼2 mm이다. 즉, 제2 부분(6)의 두께(t)가 0.001 mm 미만인 경우, 제1 부분(5)의 열이 제2 부분(6)에 원활하게 전도되지 않을 우려가 있다. 제2 부분(6)의 두께(t)가 2 mm를 넘는 경우, 타이어(1)의 질량이 커질 뿐이며, 방열 효과의 향상이 작아질 우려가 있다. 이러한 관점에서, 제2 부분(6)의 두께(t)는, 보다 바람직하게는 0.01 mm 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0 mm 이하이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 트레드부(2)의 내주면(2b)에는, 표면이 조면 가공된 조면부(10)가 형성되는 것이 바람직하다. 조면부(10)는, 내주면(2b)의 표면적을 더욱 증가시킨다. 이 때문에, 제1 부분(5)의 열이 대기중에 한층 더 원활하게 방출된다. 조면 가공에는, 예컨대 엠보스 가공, 그레이닝 가공 또는 새틴 가공 등이 바람직하다. 조면부(10)는, 본 실시형태에서는 내주면(2b) 전체에 설치된다.

조면부(10)의 표면 거칠기(Ra)는, 바람직하게는 1∼30 ㎛이다. 조면부(10)의 표면 거칠기(Ra)가 1 ㎛ 미만인 경우, 내주면(2b)의 표면적을 크게 하는 효과가 작다. 조면부(10)의 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛을 넘는 경우, 주행시의 압축 및 인장 변형에 의한 응력이 조면부(10)에 집중되어, 균열 등을 생기게 할 우려가 있다. 이 때문에, 조면부(10)의 표면 거칠기(Ra)는, 보다 바람직하게는 2∼20 ㎛이다. 본 명세서에 있어서 「표면 거칠기」란, 일본 공업 규격 JIS B0601 : 2001 「제품의 기하 특성 사양(GPS)-표면 성상 : 윤곽 곡선 방식-용어, 정의 및 표면 성상 파라미터」에 있어서 규정된, 윤곽 곡선의 산술 평균 높이(거칠기 곡선의 산술 평균 거칠기)로 표시된다.

도 4는, 다른 실시형태의 타이어(1)의 부분 단면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는, 연결부(4)의 외면(4e)이 제2 부분(6)과 동일한 재료로 덮인다. 이에 따라, 제1 부분(5)의 내부의 열 외에 연결부(4)의 내부의 열이 원활하게 방출되기 때문에, 타이어(1)의 내구성이 한층 더 향상된다.

이상, 본 발명의 비공기식 타이어에 관해 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 구체적인 실시형태에 한정되지 않고 여러가지 양태로 변경하여 실시된다.

실시예

도 1에 나타낸 기본 구조를 갖는 비공기식 타이어가 표 1의 사양에 기초하여 시험 제작되어, 각 시공 타이어의 발열성 및 균열에 의한 손상이 테스트되었다. 또, 공통 사양은 이하와 같다.

타이어의 외경(Ha) : 635 mm

트레드부의 폭(W): 195 mm

제1 부분의 외층부의 재료 : 천연 고무+스티렌ㆍ부타디엔 고무

제1 부분의 내층부의 재료 : 열경화 폴리우레탄(열전도율 : 0.25 W/(mㆍK))

제1 부분의 열전도율(k1) : 0.21 W/(mㆍK)

제2 부분의 재료 : 실리콘 고무 베이스(열전도율(k2) : 1.9 W/(mㆍK))

제2 부분의 재료 : 우레탄 수지 베이스(열전도율(k2) : 0.8 W/(mㆍK))

내주부의 재료 : 열경화 폴리우레탄

연결부의 타이어 반경 방향 높이(Hb) : 90 mm

연결부의 폭(Wa): 185 mm

연결부의 재료 : 열경화 폴리우레탄

<타이어의 발열성>

드럼 시험기를 이용하여, 각 시공 타이어가 하기의 조건으로 주행되었다. 그 후, 트레드부의 내주면의 평균 온도가 열화상 장치(표면 온도계)에 의해 측정되었다. 결과는, 비교예 1의 값을 100으로 하는 지수로 표시되어 있다. 수치가 작을수록 양호하다.

주행 거리 : 10 km

하중 : 4.55 kN

속도 : 60 km/h

<균열에 의한 손상>

상기 드럼 시험기를 이용하여, 각 시공 타이어가 하기의 조건으로 주행되었다. 그 후, 트레드부의 내주면에 생긴 균열이 관찰되었다. 결과는, 균열의 길이를 기준으로 하는 하기의 평가 방법에 의한 3점법으로 표시하고 있다. 수치가 작을수록 양호하다.

주행 거리 : 10000 km

하중 : 4.55 kN

속도 : 60 km/h

<평가 방법>

1 : 균열의 발생 없음

2 : 균열의 길이가 2 mm 미만

3 : 균열의 길이가 2 mm 이상

테스트의 결과를 표 1에 나타낸다.

테스트의 결과, 실시예의 타이어는 비교예의 타이어에 비교해서 내주면의 온도가 작은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 타이어는 비교예의 타이어에 비하여 균열에 의한 손상이 작다. 이 때문에, 실시예 타이어는 비교예의 타이어에 비하여, 내구 성능이 향상된다. 또한, 열전도율이 상이한 고무 또는 수지 재료를 이용하여 테스트를 했지만, 동일한 결과가 얻어졌다.

1 : 비공기식 타이어 2 : 트레드부
2b : 내주면 3 : 내주부
4 : 연결부 5 : 제1 부분
6 : 제2 부분

Claims (8)

1. 노면에 접지하는 고리형의 트레드부와, 상기 트레드부의 타이어 반경 방향의 내측에 위치하는 고리형의 내주부와, 상기 트레드부와 상기 내주부를 연결하는 복수개의 연결부를 포함하는 비공기식 타이어로서,
   상기 트레드부는, 상기 노면에 접지하는 제1 부분과, 상기 내주부측의 내주면을 포함하는 제2 부분을 포함하고,
   상기 제2 부분의 열전도율은 상기 제1 부분의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 비공기식 타이어.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 부분의 열전도율은 상기 제1 부분의 열전도율의 2배 이상인 것인, 비공기식 타이어.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 제2 부분의 열전도율은 1.0 W/(mㆍK) 이상인 것인, 비공기식 타이어.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 부분의 두께는 0.001∼2 mm인 것인, 비공기식 타이어.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 부분의 적어도 일부에는, 표면 거칠기가 1∼30 ㎛인 조면부가 형성되는 것인, 비공기식 타이어.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 부분은 수지 또는 고무로 이루어지는 것인, 비공기식 타이어.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제1 부분은, 고무를 포함하는 외층부와, 상기 외층부의 타이어 반경 방향 내측에 설치되고 우레탄 수지인 내층부를 포함하는 것인, 비공기식 타이어.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 부분은, 실리콘계, 우레탄계 또는 에폭시계의 수지 또는 고무인 것인, 비공기식 타이어.

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