KR20230028873A - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 노면에 접촉되는 트레드부; 상기 트레드부보다 반경 방향 내측에 배치되고, 골격을 구성하는 카카스부; 상기 카카스부의 축방향에 있어서의 단부를 커버하도록 상기 카카스부의 축 방향의 단부보다 반경 방향 외측에 배치되는 사이드월; 상기 트레드부의 축 방향에 있어서의 단부를 커버하며, 상기 사이드월보다 외측에 배치되는 숄더부; 및 상기 카카스부의 반경 방향 외측에 배치되고, 흡수된 열을 분산시키는 그라파이트 시트를 포함하는, 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

Description

공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기입 타이어의 방열 성능을 향상시킨 공기입 타이어에 대한 발명이다.

타이어는 높은 주행속도에서 극한의 제동과 선회를 반복하는 동안 상당한 스트레스와 열이 발생한다. 그 중 레이싱을 위한 타이어의 경우에는 상대적으로 보다 더 높은 스트레스와 열이 발생할 수 있다. 이렇게 타이어가 적정 온도(예컨대, 레이싱 타이어 기준 90℃ 내지 100℃)로 열이 발생하면 마찰계수를 높이는데 도움이 되지만, 그 이상으로 온도가 올라가는 경우에 오히려 마찰계수가 떨어져 주행 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 레이싱 타이어는 트레드부에 방열 딤플을 적용하여 열 발산 능력을 극대화하는 기술이 있다. 하지만, 여전히 극한으로 주행하는 상황에서 레이싱 타이어에서 열이 방열되는 양보다 누적되는 양이 많이 발생하여 타이어의 성능이 저하되는 문제가 있다.

종래에는 타이어 벨트부 끝부분에 방열시트를 부착하여 사이드월부 부분에 형성된 관통홀을 따라 열을 방출시키는 기술이 있으며, 또한, 해당 관통홀 부분에 방열핀을 삽입하여 방열 효과를 높인 기술이 있다. 또한, 타이어의 복수 스틸 코드 외주면에 그래핀이 혼합된 방열 코팅제를 코팅하고, 트레드부에 삽입된 스터드로 열을 전도하여 열을 외부로 방열하고자 하는 기술이 있다.

하지만, 상기와 같은 종래 기술의 경우, 벨트부에 상대적으로 두꺼운 방열시트가 삽입됨에 따라 기존 타이어 설계를 상당부분 수정해야 하는 문제가 있다. 또한, 방열을 위한 관통홀이 타이어가 지면에 닿는 트레드부에 인접하게 배치되어 있어 방열 효율성이 낮아지고, 타이어 본연의 강성 및 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 더욱이, 그래핀이 혼합된 코팅제를 이용하여 스터드에 열을 전달하는 기술은 삽입된 스터드가 지면에 닿기 때문에 승차감이 떨어지고, 소음이 증가하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0151888호 (1997.02.19.) 대한민국 등록특허 제10-0477492호 (2005.06.08.) 대한민국 등록특허 제10-1859742호 (2018.05.21.)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 타이어에서 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 공기입 타이어를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 노면에 접촉되는 트레드부; 상기 트레드부보다 반경 방향 내측에 배치되고, 골격을 구성하는 카카스부; 상기 카카스부의 축방향에 있어서의 단부를 커버하도록 상기 카카스부의 축 방향의 단부보다 반경 방향 외측에 배치되는 사이드월; 상기 트레드부의 축 방향에 있어서의 단부를 커버하며, 상기 사이드월보다 외측에 배치되는 숄더부; 및 상기 카카스부의 반경 방향 외측에 배치되고, 흡수된 열을 분산시키는 그라파이트 시트를 포함하는, 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

상기 연결 시트는 상기 사이드월에 형성된 관통홀을 관통하여 상기 내측 시트 및 상기 외측 시트를 연결하는, 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

상기 내측 시트는 상기 트레드부의 가장자리 및 사이드월부와 접촉되는, 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

상기 그라파이트 시트의 두께는, 0.03mm 내지 0.1mm인, 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 고열전도성을 갖는 그라파이트의 특성을 이용하여 타이어의 열이 가장 높은 솔더 부분의 열을 효과적으로 타이어 외부로 이동시켜 타이어를 빠르게 방열할 수 있다.

또한, 17㎛ 내지 1mm의 두께를 갖는 그라파이트 시트를 이용함으로써, 기존 타이어 설계 및 생산 공정에 쉽게 적용할 수 있으므로 추가 생산 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어(10)는 차량에 장착되고 지면과 접촉할 수 있다.

공기입 타이어(10)에서 높은 열이 발생하는 숄더부(400)의 열을 효과적으로 외부로 방열할 수 있으며, 이를 위한 공기입 타이어(10)는, 트레드부(100), 벨트부(200), 카카스부(300), 숄더부(400), 사이드월부(500), 이너라이너부(600), 비드부(700) 및 그라파이트 시트(800)를 포함한다.

트레드부(100)는 공기입 타이어(10)에서 노면과 직접적으로 접촉되며, 차량의 구동력, 제동력 또는 선회력 등을 노면에 전달한다. 이러한 트레드부(100)는 외면에 형성된 패턴에 따라 노면에 전달되는 구동력, 제동력 또는 선회력 등에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 차량의 종류 및 노면의 종류에 따라 다양한 패턴이 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 타이어의 가장 외측에 배치된다.

벨트부(200)는 트레드부(100)와 카카스부(300) 사이에 배치되고, 공기입 타이어(10)의 외부에서 내부로 전달되는 충격을 분산시키는 역할을 하며, 공기입 타이어(10)의 강도와 조정 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 벨트부(200)는 트레드부(100)의 반경 방향 내측에 배치되고, 카카스부(300)의 반경 방향 외측에 배치된다.

카카스부(300)는 벨트부(200)와 이너라이너부(600) 사이에 배치되고, 금속, 합성 섬유 등을 포함하고, 공기입 타이어(10)의 골격을 형성하는 역할을 한다. 이러한 카카스부(300)는 차량의 하중을 지지하고, 충격을 흡수하여 굴신 운동에 대한 내피로성에 강한 소재가 이용될 수 있다. 카카스부(300)는 벨트부(200)의 반경 방향 내측에 배치되며, 이너라이너부(600)의 반경 방향 외측에 배치된다.

숄더부(400)는 트레드부(100)와 사이드월부(500) 사이를 이어주는 역할을 하며, 타이어에서 가장 높은 온도가 측정된다. 이러한 숄더부(400)는 트레드부(100)와 사이드월부(500)를 연결하도록 고무 소재가 이용될 수 있다.

사이드월부(500)는 카카스부(300)를 보호하기 위해 카카스부(300)의 반경 방향 외측에 배치된다. 이러한 사이드월부(500)는 반경 방향의 외측에서 트레드부(100)와 연결되고, 반경 방향 내측은 비드부(700)를 감싸도록 배치된다. 따라서 사이드월부(500)는 공기입 타이어(10)의 축 방향을 따라 양측에 배치될 수 있다.

이너라이너부(600)는 공기입 타이어(10)의 내부에 공기 압력을 유지하기 위해 구비된다. 이러한 이너라이너부(600)는 공기입 타이어(10)의 가장 내측에 배치될 수 있다.

비드부(700)는 공기입 타이어(10)가 림과 결합될 때 공기입 타이어(10)를 고정하는 역할을 한다. 이를 위해 비드부(700)는 복수 개의 와이어, 코드 및 코어 등을 포함한다. 이러한 비드부(700)는 사이드월부(500)의 반경 방향 내측에 배치될 수 있으며, 카카스부(300)가 턴 업되어 카카스부(300)에 의해 감싸지도록 배치될 수 있다.

그라파이트 시트(800)는 고열전도성을 가지며, 흡수된 열을 수평 방향으로 전도시킬 수 있다. 따라서 본 실시예에서, 그라파이트 시트(800)는, 내측 시트(810), 외측 시트(820) 및 연결 시트(830)를 포함한다.

내측 시트(810)는 공기입 타이어(10)에서 열이 가장 많이 발생하는 숄더부(400)에 배치될 수 있다. 즉, 내측 시트(810)는 카카스부(300)의 반경 방향 외측에 배치되고, 트레드부(100)의 가장자리, 숄더부(400) 및 사이드월부(500)의 반경 방향 내측에 배치되도록 연장될 수 있다.

다시 말해, 내측 시트(810)의 일부는 카카스부(300)와 사이드월부(500) 사이에 배치되고, 다른 일부는 트레드부(100)와 사이드월부(500) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 내측 시트(810)는 카카스부(300), 트레드부(100) 및 사이드월부(500)와 직접 접촉될 수 있다.

상기와 같은 내측 시트(810)는 사이드월부(500)의 반경 방향에 있어서의 외측 단부를 사이드월 단부로 정의할 때, 사이드월부 단부의 내측, 외측을 커버할 수 있다. 즉, 도 2에서, 내측 시트(810)는 사이드월부(500)의 상단 단부를 감싸도록 배치될 수 있다.

여기서, 내측 시트(810)는 카카스부(300)의 반경 방향 외측에 배치될 때 비드부(700)가 배치된 위치까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 내측 시트(810)는 카카스부(300)가 턴 업된 끝단까지 연장될 수 있으며, 카카스부(300)가 턴 업된 끝단을 덮도록 연장될 수 있다.

상기와 같이, 내측 시트(810)가 트레드부(100)의 가장자리와 접촉되어 배치됨에 따라 노면에서 트레드부(100)로 전달되는 열이 내측 시트(810)로 전달될 수 있다.

그에 따라 트레드부(100)로 전달된 열은 숄더부(400)로 바로 전달되지 않고, 내측 시트(810)로 전달됨에 따라 숄더부(400)에서 발생하는 열을 최소화할 수 있다. 즉, 트레드부(100)에서 발생된 열이 숄더부(400)에 몰리지 않고, 내측 시트(810)에서 내측 시트(810)의 수평 방향으로 빠르게 분산될 수 있다.

또한, 내측 시트(810)는 카카스부(300) 및 사이드월부(500)와 접촉됨에 따라 카카스부(300) 및 사이드월부(500)에서 전달되는 열을 수평 방향으로 분산시킬 수 있다.

따라서 내측 시트(810)를 통해 숄더부(400)에 집중되는 열이 사이드월부(500)의 전체적으로 분산될 수 있다.

외측 시트(820)는 사이드월부(500)의 반경 방향 외측에 배치되고, 사이드월부(500)의 외측면 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 여기서, 외측 시트(820)는 사이드월부(500)의 외측면에 배치되고, 지면과 접촉되지 않는 위치까지 연장되어 배치될 수 있다.

연결 시트(830)는 내측 시트(810)와 외측 시트(820)를 연결한다. 이를 위해 연결 시트(830)는 사이드월부(500)에 형성된 관통홀에 배치될 수 있으며, 사이드월부(500)에 형성된 관통홀을 통해 내측 시트(810)와 외측 시트(820)를 연결한다.

여기서, 내측 시트(810)는 연결 시트(830)보다 반경 방향에 있어서의 내측으로 더 연장된다. 그리고 내측 시트(810)와 연결 시트(830)가 연결되는 지점은, 둘레 방향으로 그라파이트 시트(800)를 보았을 때, 축 방향에 수직하는 가상의 평면과 동일한 기울기를 지니는 지점보다 반경 방향에 있어서의 내측에 배치된다.

따라서 상기와 같이, 공기입 타이어(10)에서 발생된 열은, 그라파이트 시트(800)의 내측 시트(810)를 통해 분산되며, 내측 시트(810)에 분산된 열은 연결 시트(830)를 통해 외측 시트(820)로 분산될 수 있다. 그에 따라 숄더부(400)의 열이 효과적으로 사이드월부(500)의 외부로 방열될 수 있다.

상기와 같이, 공기입 타이어(10)에 그라파이트 시트(800)가 적용됨에 따라 타이어가 반복적으로 제동 및 선회되더라도 마찰계수가 급격히 내려가는 온도(예컨대, 130℃) 이상으로 올라가는 것을 방지할 수 있다.

그라파이트 시트(800)는 육각형 구조의 탄소 동소체인 그라파이트로 제조된 시트이며, 17㎛ 내지 1mm의 두께를 가질 수 있다. 그라파이트 시트(800)는 일정 이상의 내구성을 유지하도록 최소 4.0Mpa 이상의 인장 강도를 가질 수 있으며, 이를 위해 0.03mm 내지 0.1mm의 두께를 가질 수 있다.

여기서, 그라파이트 시트(800)의 두께가 0.03mm보다 작으면 인장 강도가 4.0Mpa 이상이 되지 않아 작은 인장 강도에 의해 그라파이트 시트(800)의 내구성에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 그라파이트 시트(800)의 두께가 0.1mm를 초과하는 경우, 카카스부(300) 및 사이드월부(500) 사이에 그라파이트 시트(800)가 배치될 때 카카스부(300) 및 사이드월부(500)가 밀착되지 않을 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

10: 공기입 타이어
100: 트레드부 200: 벨트부
300: 카카스부 400: 숄더부
500: 사이드월부 600: 이너라이너부
700: 비드부
800: 그라파이트 시트
810: 내측 시트 820: 외측 시트
830: 연결 시트

Claims (5)

1. 노면에 접촉되는 트레드부;
   상기 트레드부보다 반경 방향 내측에 배치되고, 골격을 구성하는 카카스부;
   상기 카카스부의 축 방향에 있어서의 단부를 커버하도록 상기 카카스부의 축 방향의 단부보다 반경 방향 외측에 배치되는 사이드월;
   상기 트레드부의 축 방향에 있어서의 단부를 커버하며, 상기 사이드월보다 외측에 배치되는 숄더부; 및
   상기 카카스부의 반경 방향 외측에 배치되고, 흡수된 열을 분산시키는 그라파이트 시트를 포함하는,
   공기입 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라파이트 시트는,
   상기 카카스부의 반경 방향 외측에 배치되고, 상기 사이드월의 반경 방향 내측에 배치되는 내측 시트;
   상기 사이드월의 외측면 일부를 덮도록 배치된 외측 시트; 및
   상기 내측 시트 및 상기 외측 시트를 연결하는 연결 시트를 포함하는,
   공기입 타이어.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연결 시트는 상기 사이드월에 형성된 관통홀을 관통하여 상기 내측 시트 및 상기 외측 시트를 연결하는,
   공기입 타이어.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 내측 시트는 상기 트레드부의 가장자리 및 사이드월부와 접촉되는,
   공기입 타이어.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라파이트 시트의 두께는, 0.03mm 내지 0.1mm인,
   공기입 타이어.

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