KR20210149931A

KR20210149931A - 3d 커프가 적용된 공기입 타이어

Info

Publication number: KR20210149931A
Application number: KR1020200066290A
Authority: KR
Inventors: 임재욱; 허우행
Original assignee: 한국타이어앤테크놀로지 주식회사
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-12-10
Also published as: JP7233468B2; US20210370724A1; EP3919295A1; CN113752755A; US20240391277A1; JP2021187436A

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 3D 커프 및 트레드 및 트레드의 측면에 형성되는 숄더를 포함하는 타이어;를 포함하고, 트레드는, 트레드의 중심을 향하여 함입되고 상기 타이어의 둘레방향으로 형성되는 적어도 하나의 그루브, 트레드의 중심을 향하여 함입되고 타이어의 중심축 방향으로 형성되는 적어도 하나의 커프홈 및 적어도 그루브와 적어도 하나의 커프홈에 의해 구획되는 적어도 하나의 블록을 포함하며, 적어도 하나의 3D 커프는 적어도 하나의 커프홈에 삽입되면서 적어도 하나의 블록 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 제공한다.

Description

3D 커프가 적용된 공기입 타이어{A pneumatic tire with 3D kerf}

본 발명은 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스노우 성능을 형상시키기 위한 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에 관한 것이다.

공기입 타이어는 타이어의 내부를 구성하는 인너라이너, 인너라이너의 외부에 적층되는 바디 플라이, 바디 플리이 외부에 적층되는 벨드, 벨트 외부에 적층되는 트레드 그리고 타이어의 양 측부를 구성하는 사이드월, 휠에 결합되는 비드로 구성된다.

또한, 노면에 접지하는 트레드에는 접지력, 배수력, 제동력, 소음 분산 등을 위하여 특정한 형태의 패턴을 형성하게 되며 그 패턴의 형태에 따라 빗길, 눈길 그리고 핸들링 성능에 큰 영향을 주며 이는 타이어 개발에 주요 인자가 된다. 커프란 트레드 블록에 주로 횡방향으로 가늘게 1mm 이하의 폭으로 깊게 파여져 있는 홈으로 접지면을 균등하게 하고 접지력을 향상시키면서 완충작용을 하여 안락한 승차감을 제공한다. 또한, 배수를 촉진하여 구동력과 제동력을 증가시키는 기능을 한다.

최근 패턴 설계의 경향은 심플한 디자인과 외관보다는 성능 위주로 설계하는 것이다. 타이어 성능을 위해 패턴 성능 기술이 세분화 되고 미세한 범위로 변화하고 있다.

또한, 스노우 타이어의 경우 노면에서 회전시 커프에 의한 에지 효과에 의해 구동 및 제동을 하여 이동시에 스노우 선능을 확보할 수 있다.

스노우 타이어에 에지 효과를 위해 적용되는 커프는 트레드 고무 블럭의 강성 저하를 발생시켜 건조한(Dry) 노면에서의 타이어 성능을 저하시키는 원인이 된다. 이에 타이어 표면에서 수직방향에 커프에 의한 구속 성능을 개선하여 블럭의 강성을 확보하기 위해 3D 커프의 적용이 증가하고 있다. 일반적으로 스노우 타이어에 적용된 커프를 스노우 타이어 거동시 블럭이 과도하게 쓰러지는 현상이 발생하거나 타이어의 이동 방항에 따라 리딩부가 말려들어가는 현상이 발생하여 노면과의 마찰에 의한 마찰력이 감소하는 현상이 종종 발생한다.

트레드 블럭은 구동시에 블럭 리딩부에, 브레이킹시에는 블럭 테일링부에 에지 효과가 발생하여 블럭 내 타 부분보다 접지압이 증가하는 현상이 발생한다. 노면과 타이어 사이에 수막 및 스노우층이 형성되어 마찰계수가 저하되는 조건에서 접지압의 증가는 수막 및 스노우층의 파괴를 통하여 마찰계수를 높이는 역할을 하게 된다. 기존 커프 구조는 커프의 밀도가 증가함에 따라 블럭의 강성 저하를 초래하고 블럭 슬라이딩의 증가 및 접지면의 증가에 따른 접지압 감소로 에지효과의 감소되어 과습(wet) 및 스노우(snow) 성능에 영향을 미치지 못하거나 이상마모 현상이 발생하는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1739506호(2017.05.18.)

(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-1711130호(2017.02.22.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 3D 커프의 상면이 물결 형상을 가지고 3D 커프의 측면이 사다리꼴 형상을 가지는 3D 커프를 타이어 트레드의 커프홈에 삽입하여 스노우 성능을 형상시키는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 적어도 하나의 3D 커프가 적어도 하나의 커프홈에 삽입되면서 적어도 하나의 블록 사이에 밀착되어 고정됨에 따라 블록 간의 인터로킹(interlocking) 현상을 발생시켜 타이어의 접지력, 핸들링 및 브레이킹 성능을 향상시키는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 적어도 하나의 3D 커프; 및 트레드 및 상기 트레드의 측면에 형성되는 숄더를 포함하는 타이어;를 포함하고, 상기 트레드는, 상기 트레드의 중심을 향하여 함입되고 상기 타이어의 둘레방향으로 형성되는 적어도 하나의 그루브; 상기 트레드의 중심을 향하여 함입되고 상기 타이어의 중심축 방향으로 형성되는 적어도 하나의 커프홈; 및 상기 적어도 그루브와 상기 적어도 하나의 커프홈에 의해 구획되는 적어도 하나의 블록;을 포함하며, 상기 적어도 하나의 3D 커프는 상기 적어도 하나의 커프홈에 삽입되면서 상기 적어도 하나의 블록 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 3D 커프는, 평판 형상을 가지는 적어도 하나의 수평부재를 포함하는 수평부; 소정의 곡률을 가지고 상기 둘레방향의 일방향으로 오목하게 형성되는 적어도 하나의 오목부재를 포함하는 오목부; 및 소정의 곡률을 가지고 상기 둘레방향의 타방향으로 볼록하게 형성되는 적어도 하나의 볼록부재를 포함하는 볼록부;를 포함하고, 상기 수평부, 상기 오목부 및 상기 볼록부는 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수평부는, 상기 커프홈의 일측 내부에 위치하는 제1 수평부재; 상기 제1 수평부재와 결합하는 제2 수평부재; 상기 커프홈의 타측 내부에 위치하는 제3 수평부재; 및 상기 제3 수평부재와 결합하는 제4 수평부재를 포함하고, 상기 수평부는 상기 적어도 하나의 블록 중 서로 이웃하는 한 쌍의 블록 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오목부는, 상기 제1 수평부재와 연결되는 제1 오목부재; 및 상기 제2 수평부재와 연결되고 상기 제1 오목부재와 결합하는 제2 오목부재;를 포함하고, 상기 볼록부는, 상기 제1 오목부재와 연결되는 제1 볼록부재; 및 상기 제2 오목부재와 연결되고 상기 제1 볼록부재와 결합하는 제2 볼록부재;를 포함하며, 상기 제1, 2 수평부재, 상기 제1, 2 오목부재 및 상기 제1, 2 볼록부재는 순차적으로 연결되고, 상기 제1, 2 오목부재의 양단의 최단거리는 상기 제1, 2 볼록부재의 양단의 최단거리와 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오목부는, 상기 제3 수평부재와 연결되는 제3 오목부재; 및 상기 제4 수평부재와 연결되고 상기 제3 오목부재와 결합하는 제4 오목부재;를 포함하고, 상기 볼록부는, 상기 제3 오목부재와 연결되는 제3 볼록부재; 및 상기 제4 오목부재와 연결되고 상기 제3 볼록부재와 결합하는 제4 볼록부재;를 포함하며, 상기 제3, 4 수평부재, 상기 제3, 4 오목부재 및 상기 제3, 4 볼록부재는 순차적으로 연결되고, 상기 제3, 4 오목부재의 양단의 최단거리는 상기 제3, 4 볼록부재의 양단의 최단거리와 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1, 2 수평부재와 연결되는 상기 제1, 2 오목부재의 일단부터 상기 제1, 2 볼록부재의 타단까지의 최단거리는 5mm 내지 12mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 3D 커프의 두께는 0.2 내지 0.4mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 트레드의 표면과 평행한 상기 3D 커프의 상면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 물결 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 블록과 평행한 상기 3D 커프의 측면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 사다리꼴 형상을 가지고, 상기 3D 커프의 측면 중 오목한 부분의 일단과 상기 3D 커프의 측면 중 볼록한 부분의 일단까지의 최단거리는 2mm 내지 3mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 3D 커프의 상면이 물결 형상을 가지고 3D 커프의 측면이 사다리꼴 형상을 가지는 3D 커프를 타이어 트레드의 커프홈에 삽입하여 스노우 성능을 형상시킬 수 있다.

또한, 상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 적어도 하나의 3D 커프가 적어도 하나의 커프홈에 삽입되면서 적어도 하나의 블록 사이에 밀착되어 고정됨에 따라 블록 간의 인터로킹(interlocking) 현상을 발생시켜 타이어의 접지력, 핸들링 및 브레이킹 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 S영역을 확대한 부분상세도이다.
도 3은 도 2의 a-b선에 따른 단면도이다.
도 4의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에서 3D 커프의 형상을 나타낸 사시도이다.
도 5의 (a), (b), (c), (d)는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에서 3D 커프의 실제형상을 나타낸 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.

우선적으로 3D 커프(100)가 삽입되는 타이어(200) 및 타이어(200)를 지지하는 타이어휠(10)을 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 타이어(200)는 트레드(210) 및 트레드(210)의 측면에 형성되는 숄더(220)를 포함한다. 또한, 타이어(200)는 도 1에 도시하지 않았으나, 벨트, 이너라이너, 캡플라이, 카카스, 비드 등이 형성될 수 있으며, 상기한 구성요소들은 공지기술에 해당하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

트레드(210)는 그루브(211), 커프홈(212) 및 블록(213)을 포함한다.

그루브(211)는 트레드(210)의 중심을 향하여 함입되고 타이어(200)의 둘레방향으로 형성됨에 따라 배수의 기능을 수행하며, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나(도 1에서는 3개)의 그루브(211)가 형성된다.

커프홈(212)은 트레드(210)의 중심을 향하여 함입되고 타이어(200)의 중심축 방향으로 형성된다. 도 1을 기준으로 트레드(210)가 세로방향으로 형성된다면, 커프홈(212)은 가로방향으로 형성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나(도 1에서는 36개)의 커프홈(212)이 형성된다.

또한, 커프홈(212)의 형상은 도 1에 도시된 바에 한정되지 않으며, 후술되는 3D 커프(100)가 삽입되어 적어도 하나의 블록(213)에 밀착될 수 있도록 대응하게 형성된다.

이를 위한 적어도 하나의 블록(213)의 측면은 3D 커프(100)의 측면과 평행하도록 적어도 하나의 블록(213)과 평행하게 형성될 수 있다.

블록(213)은 적어도 그루브(211)와 적어도 하나의 커프홈(212)에 의해 구획되며, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나(도 1에서는 18개, 제1, 블록과 제2 블록과 같은 낱개의 블록은 57개)의 블록(213)이 형성된다.

블록(213)은 노면에 접지되어 마찰력에 의해 차량이 정지할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 설명을 위해 서로 이웃하는 블록 중 어느 한 쌍의 블록을 도면부호로 명시하였다.

상기한 어느 한 쌍의 블록은 제1 블록(213a) 및 제2 블록(213b)이다.

제1 블록(213a)과 제2 블록(213b)은 그루브(211) 및 커프홈(212)에 의해 구획되고, 이에 따라 제1 블록(213a)과 제2 블록(213b)은 커프홈(212)이 형성된 만큼 이격되도록 위치한다.

숄더(220)는 트레드(210)의 측부에 형성되어 타이어(200)가 타이어휠(10)에 장착될 시, 타이어(200)에 밀착된다.

도 1을 참조하면, 타이어휠(10)은 양측이 개방된 원통형상의 림(11), 림(11)의 중앙부에 위치하는 디스크(12) 및 림(11)과 디스크(12)를 연결하는 적어도 하나의 스포크(13)를 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어를 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어는 3D 커프(100) 및 타이어(200)를 포함한다.

3D 커프(100)는 서로 이웃하는 한 쌍의 블록 사이에 형성되는 커프홈(212)에 삽입되어 고정되며, 적어도 하나의 커프홈(212)에 삽입되도록 적어도 하나가 형성된다.

상기한 적어도 하나의 3D 커프(100)는 적어도 하나의 커프홈(212)에 삽입되면서 적어도 하나의 블록(213) 사이에 밀착되어 고정됨에 따라 블록 간의 인터로킹(interlocking) 현상을 발생시켜 타이어(200)의 접지력, 핸들링 및 브레이킹 성능을 향상시킨다.

이에 따른 3D 커프(100)는 스테인리스(SUS304, SUS301, SUS420J2, SUS630) 소재 중 어느 하나를 이용하여 벤딩함에 따라 제조된다. 상기한 스테인레스 소재 이외에도 3D 커프(100)는 머레이징 스틸, SUS630 및 Ti 분말 중 어느 하나를 3D 프린팅하여 제조될 수 있다.

또한, 3D 커프(100)는 형상에 따라 마찰력이 달라지게 되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

이를 위한 3D 커프(100)는 수평부(110), 오목부(120) 및 볼록부(130)를 포함한다.

도 2는 도 1의 S영역을 확대한 부분상세도이다.

수평부(110)는 적어도 하나의 블록(213) 중 서로 이웃하는 한 쌍의 블록(213a, 213b) 사이에 밀착되어 고정된다.

도 2를 참조하면, 수평부(110)는 평판 형상을 가지는 적어도 하나의 수평부재인 제1 수평부재(111), 제2 수평부재(112), 제3 수평부재(113) 및 제4 수평부재(114)룰 포함한다.

제1 수평부재(111)는 평판 형상을 가지고 커프홈(212)의 일측 내부에 위치한다.

제2 수평부재(112)는 제1 수평부재(111)와 형상 및 크기가 동일하며, 제1 수평부재(111)와 결합한다.

제3 수평부재(113)는 평판 형상을 가지고 제1 수평부재(111) 및 제2 수평부재(112)와 형상 및 크기가 동일하며, 커프홈(212)의 타측 내부에 위치한다.

제4 수평부재(114)는 제3 수평부재(113)와 형상 및 크기가 동일하며, 제3 수평부재(113)와 결합한다.

상기한 제1, 2 수평부재(111, 112)는 도 2를 기준으로 좌측에 위치하고, 제3, 4 수평부재(113, 114)는 도 2를 기준으로 우측에 위치한다.

오목부(120)는 소정의 곡률을 가지고 타이어(200)의 둘레방향의 일방향으로 오목하게 형성된다. 이러한 오목부(120)는 적어도 하나의 오목부재인 제1 오목부재(121), 제2 오목부재(122), 제3 오목부재(123) 및 제4 오목부재(124)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 오목부재(121)는 제1 수평부재(111)와 연결된다. 구체적으로 제1 오목부재(121)의 일측은 제1 수평부재(111)의 타측과 연결되고, 제1 오목부재(121)의 타측은 제1 볼록부재(131)의 일측과 연결된다.

또한, 제1 오목부재(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 하방으로 소정의 곡률을 가지도록 오목하게 형성된다.

이때, 제1 오목부재(121)의 반지름(R1)은 6.6021mm인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 오목부재(122)는 제2 수평부재(112)와 연결되고 제1 오목부재(121)와 결합한다. 구체적으로 제2 오목부재(122)의 일측은 제2 수평부재(112)의 타측과 연결되고, 제2 오목부재(122)의 타측은 제2 볼록부재(132)의 일측과 연결된다.

또한, 제2 오목부재(122)는 도 2에 도시된 바와 같이 하방으로 소정의 곡률을 가지도록 오목하게 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이 제3 오목부재(123)는 제3 수평부재(113)와 연결된다. 또한, 제3 오목부재(123)는 도 2에 도시된 바와 같이 하방으로 소정의 곡률을 가지도록 오목하게 형성된다.

이때, 제3 오목부재(123)의 반지름(R1)은 제1 오목부재(121)와 같이 6.6021mm인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

제4 오목부재(124)는 제4 수평부재(114)와 연결되고 제3 오목부재(123)와 결합한다. 또한, 제4 오목부재(124)는 도 2에 도시된 바와 같이 하방으로 소정의 곡률을 가지도록 오목하게 형성된다.

상기한 트레드(210)의 표면과 평행한 3D 커프(100)의 상면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 물결 형상을 가진다.

구체적으로 전술한 제1, 2 오목부재(121, 122), 제1, 2 볼록부재(131, 132), 제3, 4 오목부재(123, 124) 및 제3, 4 볼록부재(133, 134)는 순차적으로 결합됨에 따라 전체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 물결 형상을 가진다.

도 3은 도 2의 a-b선에 따른 단면도이다.

적어도 하나의 블록(213)과 평행한 3D 커프(100)의 측면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 사다리꼴 형상을 가진다.

상기한 특징과 관련하여 제1, 2 블록(213a, 213b) 사이에 형성된 제3, 4 오목부재(123, 124)를 예시적으로 도 3에 도시하였으며, 이를 토대로 상세히 설명한다.

3D 커프(100)의 두께(f)는 0.2 내지 0.4mm이며, 바람직하게는 0.4mm이다. 도 3에서는 제3, 4 오목부재(123, 124)의 두께(f)가 되며, 이외에도 제1, 2 수평부재(111, 112), 제3, 4 수평부재(113, 114), 제1, 2 오목부재(123, 124), 제1, 2 볼록부재(131, 132), 제3, 4 볼록부재(133, 134)의 두께(f)도 동일하게 적용된다.

또한, 3D 커프(100)의 오목한 부분의 일단과 3D 커프(100)의 볼록한 부분의 일단까지의 최단거리(j+j)는 도 3에 도시된 제3, 4 오목부재(123, 124)의 양단까지의 최단거리(j)의 2배로서, 2mm 내지 3mm이며, 바람직하게는 2.4mm이다.

또한, 도 3에서 제3, 4 오목부재(123, 124)의 깊이(g)는 7mm이다.

아울러, 제4오목부재(124)가 절곡되는 부분의 반지름(R2)은 0.4mm이고, 도 3을 기준으로 좌우방향의 수평선과 제3 오목부재(123)의 접선의 각도는 30도이다.

볼록부(130)는 소정의 곡률을 가지고 타이어(200)의 둘레방향의 타방향으로 볼록하게 형성되는 적어도 하나의 볼록부재(131, 132, 133)를 포함한다.

제1 볼록부재(131), 제2 볼록부재(132), 제3 볼록부재(133) 및 제4 볼록부재(134)를 포함한다.

제1 볼록부재(131)는 제1 오목부재(121)와 연결된다. 구체적으로 제1 볼록부재(131)의 일측은 제1 오목부재(121)의 타측과 연결되고, 제1 볼록부재(131)의 타측은 제3 오목부재(123)의 일측과 연속적으로 연결된다.

또한, 제1 볼록부재(131)는 소정의 곡률을 가지도록 형성된다.

제2 볼록부재(132)는 제2 오목부재(122)와 연결되고 제1 볼록부재(131)와 결합한다. 구체적으로 제2 볼록부재(132)의 일측은 제2 오목부재(122)의 타측과 연결되고, 제2 볼록부재(132)의 타측은 제4 오목부재(124)의 일측과 연속적으로 연결된다.

이때, 제2 볼록부재(132)는 소정의 곡률을 가지도록 형성되며, 제2 볼록부재(132)의 반지름(R1)은 제1 오목부재(121), 제3 오목부재(123)와 같이 6.6021mm인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

제3 볼록부재(133)는 제3 오목부재(123)와 연결된다. 구체적으로 제3 볼록부재(133)의 일측은 제3 오목부재(123)의 타측과 연결되고, 제3 볼록부재(133)의 타측은 제3 수평부재(113)의 일측과 연속적으로 연결된다.

또한, 제3 볼록부재(133)는 소정의 곡률을 가지도록 형성된다.

제4 볼록부재(134)는 제4 오목부재(124)와 연결되고 제3 볼록부재(133)와 결합한다. 구체적으로 제4 볼록부재(134)의 일측은 제4 오목부재(124)의 타측과 연결되고, 제4 볼록부재(134)의 타측은 제4 수평부재(114)의 일측과 연속적으로 연결된다.

전술한 수평부(110), 오목부(120) 및 볼록부(130)는 연속적으로 연결된다. 구체적으로 제1, 2 수평부재(111, 112), 제1, 2 오목부재(121, 122) 및 제1, 2 볼록부재(131, 132)는 순차적으로 연결되고, 제1, 2 오목부재(121, 122)의 양단의 최단거리(d1)는 제1, 2 볼록부재(131, 132)의 양단의 최단거리(d2)와 동일한 5.5mm이다.

또한, 제3, 4 수평부재(113, 114), 제3, 4 오목부재(123, 124) 및 제3, 4 볼록부재(133, 134)는 순차적으로 연결되고, 제3, 4 오목부재(123, 124)의 양단의 최단거리(d3)는 제3, 4 볼록부재(133, 134)의 양단의 최단거리(d4)와 동일한 5.5mm이다.

아울러, 제1, 2 수평부재(111, 112)와 연결되는 제1, 2 오목부재(121, 122)의 일단부터 제1, 2 볼록부재(131, 132)의 타단까지의 최단거리(d1+d2)는 5mm 내지 12mm 이며, 바람직하게는 11mm이다.

또한, 제3, 4 수평부재(113, 114)와 연결되는 제3, 4 오목부재(123, 124)의 일단부터 제3, 4 볼록부재(133, 134)의 타단까지의 최단거리(d3+d4)는 5mm 내지 12mm이며, 바람직하게는 11mm이다.

도 4의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에서 3D 커프의 형상을 나타낸 사시도이다. 도 5의 (a), (b), (c), (d)는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 커프가 적용된 공기입 타이어에서 3D 커프의 실제형상을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 3D 커프(100)는 타이어(200)의 트레드(210)에 형성된 패턴에 적용된 블록(213) 간에 인터로킹(interlocking) 현상을 발생시켜 타이어(200)의 접지력, 핸들링 및 브레이킹 성능을 향상시키기 위한 것으로서, 형상에 따라 마찰력이 달라진다.

이를 위하여 본 발명에서는 3D 커프(100)의 형상을 지그재그(zigzag) 형상, 사다리꼴(trapezoid) 형상, 물결(wave) 형상 등으로 구현하여 실험하였으며, 이중 도 4의 (a), (b)는 지그재그 형상 및 사다리꼴 형상의 3D 커프(100)를 예시적으로 도시한다.

도 5는 타이어에 적용하기 전 3D 커프(100) 형상에 따라 마찰력을 평가하기 위해 제작된 지그재그(zigzag) 형상, 사다리꼴(trapezoid) 형상, 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상, 세미-사다리꼴(semi-trapezoid) 형상으로 제작한 3D 커프이다.

도 5의 (a)는 타이어(200)의 트레드(210) 표면이 지그재그(zigzag) 형상, 트레드 표면에서 깊이 방향으로 지그재그(zigzag) 형상으로 설계된 3D 커프를 도시하고, 도 5의 (b)는 타이어(200)의 트레드(210) 표면이 사다리꼴(trapezoid) 형상, 트레스(210) 표면에서 깊이 방향으로 사다리꼴(trapezoid) 형상으로 설계된 으로 설계된 3D 커프를 도시하며, 도 5의 (c)는 타이어(200)의 트레드(210) 표면이 물결(wave) 형상, 트레드(210) 표면에서 깊이 방향으로 사다리꼴(trapezoid) 형상으로 설계된 3D 커프를 도시하고, 도 5의 (d)는 타이어(200)의 트레드(210) 표면이 사다리꼴(trapezoid) 형상, 트레드(210) 표면에서 깊이 방향으로 세미-사다리꼴(semi-trapezoid) 형상으로 설계된 3D 커프를 도시한다.

이에 따른 실험 결과는 아래의 [표 1] 및 [표 2]에 기재하였다.

지그재그(zigzag)	사다리꼴(trapezoid)	물결-사다리꼴(wave-trapezoid)	세미-사다리꼴(trapezoid semi-trapezoid)
100N	97N	101N	100N
100N	100N	100N	99N
106N	108N	101N	99N

[표 1]은 도 5의 (a) 지그재그(zigzag) 형상, (b) 사다리꼴(trapezoid) 형상, (C) 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상, (d) 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상은 SUS304 판재를 이용하여 벤딩(bending)을 실시하여 제작한 샘플로 각각의 마찰력을 평가하였다.우선, Dry 상태에서 3D 커프(100)의 마찰력의 크기는 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상 > 지그재그(zigzag) 형상 = 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상 > 사다리꼴(trapezoid) 형상으로 물결-사다리꼴 형상일 때 가장 큰 마찰력이 발생함을 확인하였다.

다음, Wet 상태에서 3D 커프(100)의 마찰력의 크기는 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상 = 사다리꼴(trapezoid) 형상 = 지그재그(zigzag) 형상 > 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상으로 세미-사다리꼴 형상이 가장 작은 마찰력이 발생함을 확인하였다.

마지막으로 Snow 상태에서 3D 커프(100)의 마찰력의 크기는 사다리꼴(trapezoid) 형상 > 지그재그(zigzag) 형상 > 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상 > 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상으로 사다리꼴 형상이 가장 큰 마찰력이 발생함을 확인하였다.

마찰력을 평가한 결과 지그재그(zigzag) 형상과 사다리꼴(trapezoid) 형상이 비교적 마찰력이 높으나, 복잡한 형상으로 인해 SUS304 재질로 벤딩(bending)하여 제작시 불량률이 높았다.

또한, 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상과 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상을 제작하여 설계적인 강성을 평가한 결과 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상의 강성이 세미-사다리꼴(trapezoid-semi trapezoid) 형상보다 약 5% 정도 높은 것을 확인하였고, 물결-사다리꼴(wave-trapezoid) 형상의 3D 커프를 몰드에 적용하는 것으로 결정하였다.

	일반 커프	3D 커프(물결-사다리꼴)
snow handling	100	108
snow breaking	100	107.4
snow acceleration	100	105.3

[표 2]는 스노우 성능을 평가한 것으로서, 이때 타이어(200)는 사계절(all season)용 235/45R18V로 제작하였다. 성능 평가 결과 Snow handling은 일반 커프보다 8% 향상되었고, snow braking은 일반 커프보다 7.4% 그리고 snow acceleration은 일반 커프보다 5.3% 향상되었다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 타이어휠
11: 림
12: 디스크
13: 스포크
100: 3D 커프
110: 수평부
111: 제1 수평부재
112: 제2 수평부재
113: 제3 수평부재
114: 제4 수평부재
120: 오목부
121: 제1 오목부재
122: 제2 오목부재
123: 제3 오목부재
124: 제4 오목부재
130: 볼록부
131: 제1 볼록부재
132: 제2 볼록부재
133: 제3 볼록부재
134: 제4 볼록부재
200: 타이어
210: 트레드
211: 그루브
212: 커프홈
213: 블록
213a: 제1 블록
213b: 제2 블록
220: 숄더

Claims

적어도 하나의 3D 커프; 및
트레드 및 상기 트레드의 측면에 형성되는 숄더를 포함하는 타이어;를 포함하고,
상기 트레드는,
상기 트레드의 중심을 향하여 함입되고 상기 타이어의 둘레방향으로 형성되는 적어도 하나의 그루브;
상기 트레드의 중심을 향하여 함입되고 상기 타이어의 중심축 방향으로 형성되는 적어도 하나의 커프홈; 및
상기 적어도 그루브와 상기 적어도 하나의 커프홈에 의해 구획되는 적어도 하나의 블록;을 포함하며,
상기 적어도 하나의 3D 커프는 상기 적어도 하나의 커프홈에 삽입되면서 상기 적어도 하나의 블록 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 3D 커프는,
평판 형상을 가지는 적어도 하나의 수평부재를 포함하는 수평부;
소정의 곡률을 가지고 상기 둘레방향의 일방향으로 오목하게 형성되는 적어도 하나의 오목부재를 포함하는 오목부; 및
소정의 곡률을 가지고 상기 둘레방향의 타방향으로 볼록하게 형성되는 적어도 하나의 볼록부재를 포함하는 볼록부;를 포함하고,
상기 수평부, 상기 오목부 및 상기 볼록부는 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제2 항에 있어서,
상기 수평부는,
상기 커프홈의 일측 내부에 위치하는 제1 수평부재;
상기 제1 수평부재와 결합하는 제2 수평부재;
상기 커프홈의 타측 내부에 위치하는 제3 수평부재; 및
상기 제3 수평부재와 결합하는 제4 수평부재를 포함하고,
상기 수평부는 상기 적어도 하나의 블록 중 서로 이웃하는 한 쌍의 블록 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제3 항에 있어서,
상기 오목부는,
상기 제1 수평부재와 연결되는 제1 오목부재; 및
상기 제2 수평부재와 연결되고 상기 제1 오목부재와 결합하는 제2 오목부재;를 포함하고,
상기 볼록부는,
상기 제1 오목부재와 연결되는 제1 볼록부재; 및
상기 제2 오목부재와 연결되고 상기 제1 볼록부재와 결합하는 제2 볼록부재;를 포함하며,
상기 제1, 2 수평부재, 상기 제1, 2 오목부재 및 상기 제1, 2 볼록부재는 순차적으로 연결되고,
상기 제1, 2 오목부재의 양단의 최단거리는 상기 제1, 2 볼록부재의 양단의 최단거리와 동일한 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제3 항에 있어서,
상기 오목부는,
상기 제3 수평부재와 연결되는 제3 오목부재; 및
상기 제4 수평부재와 연결되고 상기 제3 오목부재와 결합하는 제4 오목부재;를 포함하고,
상기 볼록부는,
상기 제3 오목부재와 연결되는 제3 볼록부재; 및
상기 제4 오목부재와 연결되고 상기 제3 볼록부재와 결합하는 제4 볼록부재;를 포함하며,
상기 제3, 4 수평부재, 상기 제3, 4 오목부재 및 상기 제3, 4 볼록부재는 순차적으로 연결되고,
상기 제3, 4 오목부재의 양단의 최단거리는 상기 제3, 4 볼록부재의 양단의 최단거리와 동일한 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제4 항 및 제5 항에 있어서,
상기 제1, 2 수평부재와 연결되는 상기 제1, 2 오목부재의 일단부터 상기 제1, 2 볼록부재의 타단까지의 최단거리는 5mm 내지 12mm인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 3D 커프의 두께는 0.2 내지 0.4mm인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 트레드의 표면과 평행한 상기 3D 커프의 상면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 물결 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 블록과 평행한 상기 3D 커프의 측면은 적어도 1회 교번적으로 절곡되는 사다리꼴 형상을 가지고,
상기 3D 커프의 측면 중 오목한 부분의 일단과 상기 3D 커프의 측면 중 볼록한 부분의 일단까지의 최단거리는 2mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 3D 커프가 적용된 공기입 타이어.