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KR20060050096A - 타이어 - Google Patents

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KR20060050096A
KR20060050096A KR1020050062852A KR20050062852A KR20060050096A KR 20060050096 A KR20060050096 A KR 20060050096A KR 1020050062852 A KR1020050062852 A KR 1020050062852A KR 20050062852 A KR20050062852 A KR 20050062852A KR 20060050096 A KR20060050096 A KR 20060050096A
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KR
South Korea
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tread
pate
circumferential
tire
groove
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KR1020050062852A
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베르나르 크로와쌍
끌로드 자끄
알랭 에밀 프랑소와 로즈겐
피터 펠프스 로슈
마크 웨이더르
마크 어네스 깅떼르
앤드류 프레드릭 웨이머
기아 방 뉘엔
안느-프랑스 가브리엘르 잔느-마리 깜브론
Original Assignee
더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

트레드 패턴이 변하는 타이어는 우선 적어도 하나의 원주방향 또는 측방향 그루브를 갖는 트레드를 갖는 타이어를 형성함으로써 형성된다. 타이어내에 형성된 원주방향 또는 측방향 그루브의 적어도 일부와 대응하는 형상을 갖는 마모 가능한 충전재는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 반경방향 외측부에 위치되고, 그루브내에 고정되어 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측에 그루브 보이드를 형성하며, 보이드는 타이어 트레드의 마모시 노출된다.

Description

타이어{PNEUMATIC TIRE}
본 발명은 공기 타이어에 관한 것으로, 특히 타이어 마모시 상이한 트레드 형상을 제공하도록 구성된 공기 타이어의 트레드(tread)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 타이어 및 타이어 트레드를 제조하기 위한 방법을 개시한다.
타이어 트레드 패턴에는 리브(rib) 및 블록(block) 등의 많은 요소가 제공되며, 이 요소는 원주방향 및/또는 횡방향 그루브에 의해 분리된다. 그루브(groove)는 배수 수단을 제공하며, 트레드 요소의 바이팅 에지(biting edge)를 형성한다.
새 타이어인 경우, 트레드는 최대의 트레드 높이를 갖는다. 이러한 초기 높이는 타이어의 사용 목적에 따라 변할 수 있으며, 겨울용 타이어는 사계절용 타이어에 비해서 증가된 트레드 깊이를 갖는다. 초기 트레드 깊이와 상관없이, 새 타이어의 경우, 트레드는 초기 강성을 갖는다. 트레드 요소의 실제 강성은 블록 크기, 형상, 및 임의의 사이핑(siping)의 존재에 의해 규정된다. 트레드가 마모됨에 따라, 블록 높이는 감소하는 반면 트레드 요소의 강성은 증가한다. 트레드 강성이 증가함에 따라, 웨트 스키드(wet skid) 및 웨트 핸들링(wet handling)과 같은 몇몇 바람직한 타이어 특성은 감소한다. 또한, 하이드로플레이닝(hydroplaning) 특성은 그루브 용적 감소 때문에 트레드 마모가 증가함에 따라 감소한다.
타이어가 마모함에 따라 상대적인 트레드 강성을 유지하기 위한 방법이 제안되어 왔다. 하나의 방법은 분할 사이핑을 사용하는 것으로, 그 사이핑은 미국 특허 제 2,538,491 호 및 제 5,316,063 호에서 나타낸 바와 같이 초기 트레트 표면 아래로 세분된다. 트레드가 마모함에 따라, 단일 사이프는 다중 사이프로 된다. 증가된 사이핑은 트레드 요소의 강성을 감소시킨다.
미국 특허 제 6,408,910 호에는 소망의 그루브 용적을 유지하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서 타이어는 트레드가 마모된 경우 나타나는 숨겨진 그루브(submerged groove)를 생성하는 주형으로 제조된다. 그러나, 이러한 타이어는 숨겨진 그루브를 생성하는 주형을 제거해야 하므로 제조하기 어렵다.
본원에는 공기 타이어가 개시되어 있다. 타이어는 마모에 의해 변하는 가변적인 트레드 패턴을 가져서 타이어가 새것인 경우 및 마모된 경우 모두에 대해 유사한 트레드 성능을 달성하도록 설계된다. 타이어의 웨트 성능 특성을 유지하기 위한 하나의 시도로서, 변화하는 패턴은 마모된 타이어의 성능을 최적화시킨다.
타이어가 새 것이거나 또는 마모되지 않은 경우, 트레드가 강성 폐쇄 디자인을 갖는 공기 타이어가 개시되어 있다. 타이어가 마모됨에 따라, 트레드 형상 및 개시된 발명에 의해, 트레드는 보다 개방된 디자인에 의해 보다 유연해진다.
또한 타이어 트레드를 갖는 타이어가 개시되어 있다. 트레드는 적어도 하나의 원주방향 또는 측방향 그루브를 갖는다. 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 반경방향 외측부에는 마모 가능한 충전재(filler)가 위치된다. 그루브 보이드는 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측에 생성된다. 보이드는 타이어 트레드의 마모시 노출된다. 마모 가능한 충전재는 타이어 트레드와 별개로 제조되고, 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그르부의 일부에 삽입되는 것이 바람직하다.
본 발명의 개시된 실시예에서, 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부는 한쌍의 대향하는 그루브 측벽을 갖는다. 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 대향하는 그루브 측벽의 반경방향 외측부는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 대향하는 그루브 측벽의 반경방향 내측부보다 큰 폭(대향하는 그루브 측벽 사이에서 측정된 폭)을 갖는다. 마모 가능한 충전재는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 큰 폭 부분에 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 원주방향 그루브내에 위치되며, 마모 가능한 충전재는 타이어 트레드의 원주방향 길이와 유사한 길이를 갖는 링형 형상을 갖는다. 링형 형상이 제공될 때, 마모 가능한 충전재는 링형 마모 가능한 충전재로부터 연장된 다수의 분기부를 갖거나 또는 반복적인 기하학적 형상으로 형성된 링의 대향 측면중 적어도 하나를 갖는 다양한 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 트레드 그루브내에 배치될 마모 가능한 충전재는 트레드의 반경방향으로 가변하는 깊이를 가질 수 있다. 마모 가능한 충전재의 가변하는 깊이 특징부는 충전재의 최단 길이 축 또는 최장 길이 축을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 유사하게 인터로킹된 개개의 요소로 구성될 수 있으며, 각각의 마모 가능한 충전재 요소는 타이어 트레드의 원주방향 길이보다 작은 길이를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 적어도 하나의 연결되지 않은 개개의 요소로 구성될 수도 있으며, 이 요소는 트레드내의 소정의 위치에 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 적어도 하나의 사이프(sipe)를 그내에 가질 수 있다. 사이프는 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측면 또는 반경방향 외측면상에 위치될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측에 형성된 그루브 보이드는 적어도 하나의 사이프이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 엘라스토머 재료로 형성되며, 타이어 트레드는 상이한 엘라스토머 재료로 구성된다. 대안적으로, 엘라스토머 재료로 형성된 경우, 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측부는 마모 가능한 충전재의 반경방향 외측부와 다른 색으로 채색된 엘라스토머 재료로 형성될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측에 형성된 그루브 보이드내에는 자기-제거(self-eliminating) 재료가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 마모 가능한 충전재는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부에 기계적으로 결합될 수 있는 형상을 갖는다.
정의
하기의 정의는 본 발명에 전체적으로 적용된다.
"환형"은 링과 같이 형성된 것을 의미한다.
"축방향" 및 "축방향으로"는 본원에서 타이어의 회전축에 평행한 선 또는 방향을 지칭하는 것으로 사용된다.
"원주방향"은 중심선(CL)에 평행하고 축방향에 수직한 환형 타이어의 표면 주위를 따라 연장되는 선 또는 방향을 의미한다.
"그루브"는 직선 커브 또는 지그재그로 트레드 근처를 원주방향 또는 측방향으로 연장할 수 있는 트레드내의 길다란 보이드 영역을 의미한다. 원주방향 및 측방향으로 연장된 그루브는 때때로 공통 부분을 가지며, "넓은", "좁은" 또는 "사이프"로 소분류될 수도 있다. 사이프는 전형적으로 주조 또는 기계가공된 주형, 또는 트레드 링내로 삽입된 강철 블레이드로 형성될 수 있다. 첨부된 도면에서, 확대된 도면을 제외하고, 사이프는 너무 좁기 때문에 단일선으로 도시된다. "사이프"는 보정된 트레드 폭의 약 0.2% 내지 0.8% 범위의 폭을 갖는 그루브인 반면, "좁은 그루브"는 보정된 트레드 폭의 약 0.8% 내지 3% 범위의 폭을 가지며, "넓은 그루브"는 그 폭의 3% 이상의 폭을 갖는다. "그루브 폭"은 그루브 또는 그루브부가 차지한 트레드의 표면적과 동일하고, 문제가 되는 그루브의 폭은 이러한 그루브 또는 그루브부의 길이로 나누어지고, 그에 따라 그루브 폭은 그 길이에 걸쳐 평균 폭이 된다. 그루브 뿐만 아니라 다른 보이드는 그들이 위치된 트레드 영역의 강성을 감소시킨다. 측방향으로 연장되는 좁은 또는 넓은 그루브로서 사이프는 종종 이러한 목적으로 사용된다. 그루브는 타이어내에서 변화하는 깊이를 가질 수도 있다. 타이어에서의 그루브의 깊이는 트레드의 원주 주위에서 변하거나, 하나의 그루브의 깊이는 일정하지만 다른 그루브의 깊이와 다를 수 있다.
"내측"은 타이어의 내부로 향하는 것을 의미하며, "외측"은 타이어의 외부로 향하는 것을 의미한다.
"측방향"은 축방향을 의미한다.
"논스키드(nonskid)"는 타이어 트레드내의 그루브의 깊이를 의미한다.
"반경방향" 및 "반경방향으로"는 타이어의 회전축을 향하거나 그로부터 멀어지는 방사상 방향을 의미한다.
본 발명은 예시로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
하기의 설명은 본 발명을 실시하는 현재 고려되는 최상의 모드에 대한 것이다. 이러한 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 나타내기 위한 것으로, 제한적인 의도를 갖는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여 가장 잘 결정된다.
타이어의 반경방향 외측 표면상에 위치한 타이어 트레드는 블록 및/또는 리브의 형태의 복수의 연장된 트레드 요소에 의해 특정적으로 규정된다. 이러한 트레드 요소는 원주방향 및/또는 측방향으로 연장된 그루브에 의해 형성된다. 도 1의 예시적인 트레드에서, 트레드는 비마모 단계에서 4개의 원주방향으로 연장된 그루브에 의해 규정되어, 트레드를 트레드 요소의 5개의 열로 분할된다. 트레드 중심선(CL)상에 위치된 트레드 요소 열(10)은 원주방향 그루브(12, 14)에 의해 규정되는 리브이다. 중심 트레드 요소 열(10)에 인접하는 트레드 요소 열(16, 18)은 원주방향 열(12, 14, 22, 24) 및 측방향 그루브(26)에 의해 형성된 복수의 블록(20)이다.
외측 원주방향 열(22, 24)의 축방향 외측에는 축방향으로 가장 외측의 트레드 요소 열(28, 30)이 있다. 이러한 열(28, 30)은 복수의 유사 블록(32)을 갖는다. 블록(32)은 원주방향 그루브(22, 24) 및 경사진 측방향 그루브(34)에 의해 형성되지만, 블록(32)은 축방향 내부 에지에서 연결 요소(36)에 의해 연결된다. 또한, 블록(20, 32) 및 연결 요소(36)에는 사이프(38)가 제공되어 트레드내의 바이팅 에지의 수를 증가시킨다.
도 1의 트레드는 비마모 단계에서의 트레드지만, 트레드를 이용하는 타이어의 성형동안 형성된 타이어 트레드도 아니고 타이어의 마모후에 생기는 타이어 트레드 패턴도 아니다.
도 2의 트레드는 약 30% 마모후의 도 1의 트레드이이며, 타이어 성형후의 도 1의 트레드의 트레드 형상과 유사하다. 마모/성형된 트레드는 중심 트레드 요소 열(10)을 2개의 보다 작은 폭의 열(102, 104)로 분할하는 추가적인 원주방향 그루브(40)를 갖는다. 마모 기간후에 노출된 그루브(40)의 존재는 타이어의 웨트 성능 특성을 증가시킨다.
그루브(40)는 타이어가 경화될 때 트래드내에 존재한다. 도 3은 도 1의 3-3선을 따라 취한, 비마모 타이어 트레드의 중심 트레드 요소 열(10)의 단면도이다. 트레드는 논스키드 깊이로부터 트레드 표면까지 측정된 트레드 깊이(d)를 갖는다. 그루브(40)는 초기 형성시에 이중 폭 구조의 그루브 벽(42)을 갖는다. 그루브(40)의 반경방향 외측부의 그루브 벽(42) 사이의 폭(Wu)은 그루브(40)의 반경방향 내측부의 그루브 벽(42) 사이의 폭(WL)보다 크다. 그루브(40)의 상이한 폭(Wu , WL) 때문에, 그루브 벽(42)은 단차부(44)를 갖는다. 각 단차부(44)는 하부 그루브 폭(WL)의 5% 내지 80%의 폭(Ws)을 갖는다. 단차부(44)는 조립후 트레드 요소(46)[이하에서 PATE(post-assembled tread element)로 지칭함]가 부착되는 표면을 제공한다.
PATE는 정상적인 타이어 마모시 마모되도록 설계된 분리형 고무 요소이며, 즉 PATE는 그루브 또는 그루브의 일부에 삽입된 마모 가능한 충전재이다. 도 2의 트레드에 적용된 PATE(46)는 긴 스트립의 고무 또는 링형 고무 요소로서 형성된다. PATE(46)가 존재함으로써 소정량의 트레드 마모후에 노출되는 숨겨진 그루브(40)가 형성된다.
도 4a는 비마모 트레드의 다른 타이어 트레드 형상을 도시한다. 중심 트레드 열 요소(10)는 연속적인 리브(48)이며, 이 리브는 경사진 측방향 그루브(50)로 인해 개별적인 블록으로 더 많은 기능을 한다. 중심 트레드 요소 열(10)의 축방향 외측에서, 중간 트레드 요소 열(16, 18)은 복수의 개별적인 블록(52, 54)을 갖는다. 최외측의 트레드 요소 열(28, 30)은 복수의 블록(58, 60)으로 형성된다.
도 4a의 트레드 마모시, 도 4b의 트레드 패턴이 노출된다. 중심 트레드 요소 열(10)은 트레드 중심선에 위치한 좁은 폭의 리브(480) 및 새로운 원주방향 그루브(484)에 의해 분리된 블록(482)의 축방향 인접 열로 변형된다. 고무의 긴 다중 스트립 또는 다중 고무 링을 사용하는 대신에, 다중의 유사 형상의 PATE(62)가 사용되며, 축방향 인접 블록(482)의 각 세트에 대하여 하나의 PATE(62)가 사용된다. 단일 트레드에 사용되는 각각의 PATE(62)는 트레드 설계에서 사용되는 임의의 피칭 기술(pitching technique)에 기초하여 상이한 길이를 가질 수 있다.
또한, 각각의 PATE(62)는 서로를 로킹하고 트레드상에 고정될 수 있도록 하는 몇몇 형상을 갖는다. PATE(62)는 화살촉 타입의 형상을 가지며(도 4c 참조), 선단부(64)는 첨두점(66)에 의해 규정된다. 후단부(68)는 동일한 형상을 가지며, 오목점(70)을 형성한다. 동일한 전단부 및 후단부(64, 68)는 다중 PATE(62)가 퍼즐 조각과 같은 방식으로 함께 정렬되어 끼워맞춰지도록 한다.
측방향 에지(72)의 단부는 PATE(62)의 중심부보다 두꺼운 두께를 갖는다. 보다 두꺼운 부분은 중심 립(480)과 인접 블록(482) 사이의 원주방향 그루브(484)의 일부분에 대응하는 형상을 갖는다. 중심 리브(480)는 인접 블록(482)보다 낮은 반경방향 높이로 형성된다(도4d 참조). PATE(62)가 트레드상에 끼워맞춰졌을 때, 측방향 에지(72)는 중심 리브(480)를 감싸서, PATE(58)를 트레드상에 고정하는데 도움이 된다. 사전에 존재하는 트레드 요소상에 인터로킹하는 이러한 PATE 형상에 대해, PATE로 커버될 그루브는 도 3에 도시된 그루브(40)와 같은 단차식 폭 형상으로 형성될 필요가 없다.
2개의 특정 트레드 및 PATE 형상이 도시되었지만, 조립후 트레드 요소를 사용하는 개념은 마모시 크게 변화하는 트레드 형상을 생성하도록 거의 모든 개념적인 트레드 패턴에 적용될 수 있으며, 이러한 변화는 트레드가 소망의 타이어 특성을 유지할 수 있게 한다.
PATE는 연속적인 또는 불연속적인 링으로 그리고 개별적인 요소로 기술되었다. PATE는 한정된 길이를 가질 수 있고, 긴 하위 구성요소 및/또는 짧은 하위 구성요소의 조합체일 수도 있으며, 트리형 또는 네트워크형 형상을 가질 수도 있다. 다양한 링형 및 분기형 형상이 도 5a 내지 도 5k에 도시되어 있다.
도 5a의 PATE에서, PATE(74)는 다중 분기부(78)와 함께 메인 링(main ring)(76)을 갖는다. 분기부(78)는 메인 링(76)에 수직하게 도시되었지만, 링(76)에 대해 0°내지 90°의 임의의 각도로 경사질 수도 있으며, 경사각은 트레드내의 경사진 측방향 그루브의 각도와 유사하다. 도 5b의 PATE(80)에서, 분기부(78)는 메인 링(76)의 하나의 측부로부터만 연장된다. 이전 실시예의 분기부(78)와 같이, 분기부(78)는 메인 링(76)에 대해 임의의 각도로 경사질 수도 있다. PATE에는 분기부(78)에 연결되는 다중 메인 링(76)이 제공될 수도 있다(도 5c 참조).
도 5d의 PATE(82)에서, 분기부(78)는 매우 작은 폭의 링(84)에 의해 연결된다. 작은 폭의 링(84)은 도 5a 및 도 5b의 메인 링(76)과 유사하게 중앙에 위치되거나 오프셋(offset)될 수 있다. 분기부(78)는 작은 폭의 링(84)에 대해 임의의 각도로 경사질 수도 있다.
도 5e 내지 도 5k는 PATE 링(76)에 대한 다양한 링 형상을 도시한다. 링(76)에는 이전의 도면에서 도시된 바와 같이 분기부가 제공될 수 있거나 또는 제공되지 않을 수도 있다. 모든 변형에 있어서, 링(76)의 양측부는 반복적인 기하학적 형상을 갖는다. 반복적인 형상은 도시된 삼각형(도 5e), 사각형(도 5f), 곡선형(도 5g) 및 파형(도 5h)으로 도시된 것을 포함한다. 반복적인 형상은 도 5i의 정렬된 파형 또는 도 5j의 정렬된 곡선형 형상과 같이 정렬될 수도 있다. 도 5k에 도시된 바와 같이, 반복적인 형상은 링(76)의 측면으로부터 외측으로 또는 링의 양 측면내로 연장될 수 있다. 사이클 길이 즉, 인접한 반복 형상의 동일한 위치 사이의 거리는 0.1㎝ 내지 50㎝ 범위일 수 있다. 단일 링(76)에 대해, 링의 양 측면에는 상이한 형상이 제공될 수도 있다. 추가적으로, 바람직하다면, 링(76)의 양 측면중 하나에만 반복적인 기하학적 형상이 제공될 수도 있다.
트레드 깊이에 대한 PATE의 반경방향 위치는 PATE의 반경방향 외측 표면이 새로운 트레드 표면과 동일 평면에 있거나 또는 매우 근접하여 있도록 되어 있다. PATE의 반경방향 외측 표면이 새로운 트레드 표면 아래에 있다면, 타이어는 중간-트레드 수명, 즉 마모로 인해 가시적인 보이드가 사라질 때까지 최소의 하이드로플레이닝 성능을 나타내며, 이것은 타이어 성능에 매우 중요할 수 있다.
PATE의 다른 인자는 PATE의 최단축, 예를 들어 도 5a 및 도 5b의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면 형상이다. 직사각형, 사각형, 사다리꼴, 배럴(barrel)형, W자형을 포함하지만 그에 한정되지 않는 상이한 단면 형상이 허용 가능하다(도 6a 내지 도 6f 참조).
도 6a의 PATE(46)는 직사각형인 반면, 도 6b 및 도 6c의 PATE(46)는 서로 반대방향으로의 사다리꼴이다. 도 6d의 PATE(46)는 대향 오목 벽(86)을 갖는다. 도 6e의 PATE(46)는 중산모(top hat)의 형상을 가져서, PATE(46)를 트레드상에 기계적으로 고정시키는 것을 돕도록 고정 리브(88)를 형성한다. 기계적인 고정 수단을 제공하는 다른 방법이 도 6f의 PATE(46)에 도시되어 있다. PATE(46)는 대향하는 물결형 벽(rippled wall)(90)을 갖는다. 물결형 벽(90)은 PATE(46)가 고정될 트레드내의 물결형 그루브 벽에 대응할 것이다.
PATE(46)의 반경방향 내측 표면에서의 보이드는 숨겨진 보이드의 용적에 기여할 수 있다(도 7a 내지 도 7f 참조). 보이드(92)는 직사각형(도 7a 참조), 사다리꼴(도 7b 참조), 삼각형(도 7c 참조)이거나, 또는 볼록한 형상(도 7d 참조)을 가질 수 있다. 보이드(92)의 어떠한 단면 형상도 허용 가능하다.
PATE의 바닥부에서의 보이드(92)는 마모시 숨겨진 그루브의 점진적으로 커지거나 또는 작아지는 개구를 허용하도록 설계된다. 점진적인 그루브 개구는 상이한 이유로 요구된다. 즉, 점진적인 그루브 개구는 양호한 마모 외관을 보증하며, 마모로 인한 하이드로플레이닝의 연속적인 저하을 보상하고, 타이어 수명에 걸쳐 완만한 하이드로플레이닝 전개(evolution)를 허용한다. 또한, 편평한 바닥 형상의 PATE로 기대될 수 있는 마모된 PATE의 수직 변형의 문제를 성공적으로 해결한다. PATE의 영역이 증가함으로써, PATE와 타이어 그루브 사이의 접촉 영역을 증가시켜, 보다 양호하게 접합시킨다.
또한, PATE(46)의 기부에서의 보이드(92)의 상부에는 상향으로 연장하는 사이프(94) 또는 작은 개구(96)가 제공된다(도 7e 내지 도 7g 참조). 보이드(92)가 삼각형 보이드로 도시되었지만, 보이드는 임의의 형상일 수도 있다. 추가적으로, 사이프(94) 또는 작은 개구(96)의 형상이 변경될 수도 있다. 도 7f의 PATE(46)내의 사이프(94)는 인터로킹 사이프 벽을 갖는다.
PATE(46)의 다른 인자는 PATE 로컬 축에 평행한, 예를 들어 도 5c의 C-C선을 따라 취한 PATE의 종방향 단면 형상이다. 가장 단순한 해결책은 PATE(46)에 그 축을 따라 일정한 형상을 제공하는 것이다. 본원에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 2개의 다른 가능성이 고려되었다. 또한, PATE(46)의 바닥 표면(98)은 그 길이 축을 따른 가변적인 깊이를 특징으로 한다(도 8a 내지 도 8c 참조). 바닥 표면은 지그재그형(도 8a 참조), 반복적인 사각형(도 8b 참조), 또는 파형 웨이브(도 8c 참조)일 수 있다. 반복적인 가변 깊이의 사이클 길이는 0.1㎝ 이상일 수 있고, 바람직하게는, 0.1㎝ 내지 10㎝의 범위이다.
대안적으로, PATE(46)의 바닥 표면에는 PATE내로 소망의 깊이(y)를 연장하는 일련의 사이프(101)가 제공될 수 있다. 반경방향 절개부(cut)는 PATE의 마모시 PATE를 원주방향으로 분리시킨다. 사이프(101)의 존재로 인해, PATE의 일부분의 격리 마모가 발생하면, 전체 PATE가 분리되기 보다는 PATE의 격리 부분만이 트레드로부터 제거된다. 사이프(101)는 적어도 0.1㎝에서 임의의 거리까지의 거리(x)로 이격되며, 바람직하게는 거리(x)는 0.1㎝ 내지 10㎝ 범위에 있다.
PATE(46)의 상부 표면(100)에는 트레드 강성 분포를 최적화하도록 스와프(102)가 제공될 수 있다. 이러한 스와프(102)는 PATE(46)의 바닥 표면의 임의의 형상과 교차할 수 있거나, 또는 성형된 트레드내의 임의의 스와핑 패턴에 순응하도록 설계될 수 있다.
PATE(46)에 의해 숨겨진 보이드의 단면 형상은 타이어 트레드 보이드의 임의의 타입일 수도 있다. 보이드는 임의의 형상 또는 숫자의 사이프(104)를 포함할 수도 있다(도 10a 내지 도 10c 참조). 보이드는 트레드상의 임의의 방향으로 연장되는 표준 폭 그루브일 수도 있다(도 1 내지 도 4b 참조). 보이드는 트레드의 마모에 의해 폭이 증가하는 그루브(106)일 수도 있으며(도 10d 내지 도 10e 참조), PATE(46)의 기부내의 보이드(92)와 대등할 수도 있다. 숨겨진 보이드의 깊이는 표준 트레드 기선(baseline) 위에, 그상에, 또는 그 아래에 있을 수 있다. 보이드가 깊어질수록, 마모된 타이어의 성능에 대한 효과가 보다 커진다.
PATE를 트레드상에 고정시키기 위해, PATE는 원래 또는 성형직후의 타이어 트레드 요소에 접착되거나 저온 가황된다. 이것은 가혹한 핸들링 상태에서도 또한 PATE의 사전 마모동안에도 PATE가 타이어에 부착되는 것을 보증한다. 다른 대안은 PATE와 원래의 트레드 요소 사이의 그린 컴파운드 계면(green compound interface)을 사용하는 것이다. 그린 컴파운드 계면을 PATE 또는 트레드 요소에 적용한 후에, 타이어는 고온 가황된다. 또한, PATE를 트레드에 화학적으로 결합시키는 방법이 계류중인 본 출원인의 특허 출원, 대리인 정리 번호 제 DN2004-(ID2003-408) 호에 개시되어 있고, 본원에 전체적으로 인용된다.
PATE를 고정시키는 다른 방법은 도 4D에 도시된 바와 같이 기계적인 작용을 이용하는 것이다. 클램핑 리브는 PATE의 기저에 형성될 수도 있다(도 6e 참조). 대안적으로, PATE의 측면은 그루브와 PATE 사이의 인터로킹을 허용하기 위해 정합하는 3차원 그루브 측벽에 대응하도록 3차원 표면으로 형성될 수 있다(도 6f 참조).
또한, 개시된 임의의 기계적, 화학적 고정 수단의 어떠한 조합도 사용될 수 있다.
PATE는 타이어 트레드를 형성하는데 사용되는 동일한 엘라스토머 컴파운드로 형성될 수 있다. 대안적으로, PATE는 타이어 트레드와 상이한 엘라스토머 컴파운드로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3의 트레드에 있어서, PATE는 중심선(CL)상에 위치되어, 타이어 작동시 지면과의 일정한 접촉을 발생시킨다. 타이어의 중심에 내마모성이 크게 형성된 트레드 컴파운드를 제공하는 것이 요구될 수 있으며, 그에 따라 이러한 PATE 컴파운드는 내마모성이 크게 형성될 수 있다. 대안적으로, 숨겨진 보이드를 빠른 속도로 노출시키기 위해서, PATE는 주요 트레드 컴파운드보다 빠르게 마모되는 보다 연한 컴파운드로 형성될 수도 있다.
추가적으로, 초기 타이어 수명 동안에, PATE를 강화하고 지지하기 위해, PATE(46)에 의해 커버된 숨겨진 보이드(106)에는 트레드 마모로 인해 PATE(46)가 제거되면 보이드(106)로부터 자기-제거되는 재료가 제공될 수도 있다. 자기-제거 재료는 생물 분해성 재료 또는 입상 재료인 것이 바람직하다. 자기-제거 재료의 예로는 모래, 설탕, 소금, 및 공지된 생물 분해성 재료(생물 분해성 재료는 물과 이산화탄소로 완전히 분해되는 것임)가 있다. 자기-제거 재료에 응고제(clotting agent)가 제공되면, 이것은 또한 PATE를 트레드에 결합시키거나 고정하는데 도움을 줄 수도 있다.
PATE에 의해 형성된 숨겨진 보이드를 이용하기 위해, PATE는 트레드 마모 표시기로서 또는 트레드 마모 표시기와 조합하여 사용될 수 있다. 종래의 드레드 마모 표시기는 트레드 그루브의 바닥부에 위치된다. 하나의 실시예에서, 클램핑 리브와 같은 PATE의 바닥부는 채색된 고무로 형성될 수도 있다. PATE의 마모시, PATE의 바닥부가 노출됨에 따라, 적색 고무는 소비자에게 트레드 마모의 소정 레벨을 경고할 것이다. 또한, PATE는 그루브의 바닥부에 위치된 마모된 문자 메시지(text message)를 커버하는데 사용될 수도 있다. 문자 메시지는 PATE가 마모되어 없어진 후에 소비자가 볼 수 있도록 나타날 것이다.
PATE를 마모 표시기로서 사용하기 위한 다른 방법은 한정된 길이의 비접속된 PATE를 "표지 블록(witness block)"으로 사용하는 것이다. 표지 블록 PATE는 상이한 고무 재료로 형성되거나 또는 채색된 고무로 형성될 수도 있으며, PATE는 쉽게 잔존 트레드와 구별된다. 표지 블록 PATE가 마모되어 없어지면, 소비자는 일정한 트레드의 레벨에 도달했음을 인식한다. 반경방향 깊이를 변화시킨 다중 표지 블록 PATE는 소비자에게 점진적인 마모 레벨을 표시하는데 사용될 수 있다.
PATE의 다른 사용은 트레드의 나머지 특성보다 약간 열등한 트랙션(traction) 특성을 갖는 고무 또는 고무성 재료의 하나 또는 그 이상의 블록을 사용하는 것이다. PATE 요소가 트레드내에서의 접착성 한계에 도달한 경우, PATE는 타이어 회전동안 트레드의 나머지부보다 먼저 슬립핑(slipping)을 시작할 것이다. 슬립의 감지는 표지 블록내에 위치한 센서를 통해 이루어질 수 있으며, 센서는 슬립을 감지하고 이러한 정보를 차량 운전자에게 전달한다.
PATE의 많은 변형예가 개시되었다. PATE의 형성 및 타이어 트레드의 PATE의 적용에 있어서 특징들의 임의의 조합이 이용될 수도 있다. PATE와 경화된 타이어 트레드 모두의 형상은 타이어의 웨트 성능 특성을 유지하려는 시도로서 마모된 타이어 성능을 최적화하도록 선택되어야 한다. PATE의 개념은 타이어가 새 것인 경우에는 폐쇄 디자인으로 강성 트레드를 형성하고, 타이어가 마모된 경우에는 개방 디자인으로 보다 유연한 트레드를 형성하는 것이다. 이에 의해, 타이어가 새 것인 경우나 마모된 경우 모두에 대해 유사한 성능을 나타낸다.
본 발명에 따르면, PATE는 타이어가 새 것인 경우에는 폐쇄 디자인으로 강성 트레드를 형성하고, 타이어가 마모된 경우에는 개방 디자인으로 보다 유연한 트레드를 형성하도록 PATE를 적용함으로써, 타이어가 새 것인 경우나 마모된 경우 모두에 대해 유사한 성능을 나타내는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 트레드의 도면,
도 2는 규정된 마모량에 따른 도 1의 트레드의 도면,
도 3은 도 1의 3-3선을 따른 단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 트레드의 다른 실시예,
도 4b는 규정된 마모량에 따른 도 4a의 트레드의 도면,
도 4c는 조립후 트레드 요소의 일 실시예의 도면,
도 4d는 도 4a의 4D-4D선을 따른 단면도,
도 5a 내지 도 5k는 조립후 트레드 요소의 다양한 실시예의 도면,
도 6a 내지 도 6f는 조립후 트레드 요소의 다양한 짧은 폭의 단면도,
도 7a 내지 도 7g는 조립후 트레드 요소의 반경방향 내측 표면의 다른 실시예의 도면,
도 8a 내지 도 8g 및 도 9는 조립후 트레드 요소를 그것의 가장 긴 치수를 따라 취한 단면도,
도 10a 내지 도 10e는 조립후 트레드 요소 및 그 요소로 커버된 보이드의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12, 14, 22, 24 : 그루브 20, 32 : 블록
62 : PATE 78 : 분기부
92 : 보이드 94 : 사이프

Claims (5)

  1. 원주방향 또는 측방향 그루브를 포함하는 타이어 트레드를 갖는 타이어에 있어서,
    원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 반경방향 외측부에 위치한 마모 가능한 충전재를 포함하며, 그루브 보이드가 마모 가능한 충전재의 반경방향 내측에 형성되며, 상기 보이드가 타이어 트레드의 마모시에 노출되는 것을 특징으로 하는
    타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마모 가능한 충전재는 타이어 트레드와 별개로 제조되며, 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부에 삽입되는 것을 특징으로 하는
    타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부는 한쌍의 대향하는 그루브 측벽을 갖고, 폭이 대향하는 그루브 측벽 사이에서 측정된 경우, 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 대향하는 그루브 측벽의 반경방향 외측부는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 대향하는 그루브 측벽의 반경방향 내측부보다 큰 폭을 가지며, 상기 마모 가능한 충전재는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부의 상기 큰 폭 부분에 위치되는 것을 특징으로 하는
    타이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마모 가능한 충전재는 적어도 하나의 연결되지 않은 개개의 요소로 구성되며, 상기 요소는 트레드내의 소정의 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는
    타이어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마모 가능한 충전재는 원주방향 또는 측방향 그루브, 혹은 원주방향 또는 측방향 그루브의 일부에 기계적으로 결합될 수 있는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
    타이어.
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