타이어의 종류와 특성 발표 : 김용배 조장 김용배외 4명

1. 타이어의 역사 15세기 말 콜롬부스 일행에 의한 고무발견 유럽으로 전해진 고무는 각 산업과 생활용품에 중요한 소재로 등장 유럽으로 전해진 고무는 각 산업과 생활용품에 중요한 소재로 등장 바퀴에 이용된 것은 영국의 RW 톰슨(1848년에 특허) 윌리엄 던롭에 의해 오늘날 타이어 등장(1888년) 프랑스의 E.미쉐린에 의해 자동차용 타이어로 완성 미국 듀퐁사는 합성 고무의 공업화에 성공(1931년) 레이디얼 타이어 개발 (1958년) 오늘날의 고성능 타이어로 발전

2. 타이어의 개요와 기능 (1) 타이어의 개요 (2) 타이어의 기능 휠은 타이어와 같이 자동차의 전중량을 분담 지지    (1) 타이어의 개요 휠은 타이어와 같이 자동차의 전중량을 분담 지지 제동 및 구동시의 회전력, 노면에서의 충격, 선회시의 원심력이나 자동차가 기울어 졌을 때 생기는 옆방향의 힘등에 견디고 또한 가벼워야 한다 허브(Hub), 디스크(Disc), 림(Rim), 타이어로 바퀴구성   (2) 타이어의 기능 1) 자동차의 하중을 지탱하는 기능 2) 구동력/제동력을 노면에 전달하는 기능 3) 노면으로부터의 충격을 완화하는 기능 4) 자동차의 진행방향을 전환/유지하는 기능

3. 타이어의 구조 (1)타이어측면의 표시

(2)타이어의 호칭(규격)

(3) 편평비 (4)플라이 레이팅(Ply Rating) 타이어의 강도를 표시한 지수로서 실제의 Ply수와는 관계없이 사용한 코드지의 강도가 면코드지 몇장에 해당하는가를 의미한다.

(5)타이어의 부분명칭

4.타이어에 나타나는 현상 (1) 진동 진동 및 소음은 타이어의 균일성이 나쁠 경우 발생되는데 균일설 광의의 개념으로 이것이 내재하고 있는 성격은 중량 불균일, 치수 불균일, 강성 불균일로 크게 나뉜다

(2) 소음 자동차가 주행할 때 발생하는 소음중 타이어와 관계가 있는 것은 타이어 자체로부터 소음이 직접 발생하는 것과 타이어가 간접 발생원인이 되어 소음을 발생시키는 것으로 일반적으로 아래와 같이 분류할 수 있다. 1.패턴 소음(Pattern Noise) 패턴소은은 타이어가 접지했을 때 트래드 홈 안의 공기가 압축되어 방출될 때 발생하는 소음이며, 손을 두드리는 것과 같은 원리로 나는 소리 2.스퀼음(Squeal) 급격한 가속, 제동, 선회시에 타이어와 노면과의 사이에 미끄러짐이 발생하면서 나오는 소음이 스퀼음이다. 타이어의 급속한 마모를 동반하기 때문에 될 수 있는 한 나오지 않게 운전하는 것이 바람직하다.

3.험(Hum) 직진주행시 발생되는 소음으로 트래드 디자인에 같은 간격으로 배열된 피치가 노면을 규칙적으로 치는 데서 발생되는 소음 4.스퀼치(Squelch) 평활한 노면을 직진 주행할 때 발생하는 소음의 하나이다. 단면 방향에서 진행 방향으로 모두 곡율을 가지는 타이어는 접지에 의해서 평면으로 변형하기 위해서는 노면과의 사이에 미끄러짐이 생기는데 미끄러질때 스퀼과 같이 트래드 디자인의 리브가 진동함에 따라 발생하는 음으로써 그 정도가 작다 5.람블(Rumble) 거친 노면을 주행할 때 타이어가 노면이나 자갈 등을 치는 소리 차량의 현가장치나 차체를 통하여 차내에 전달되는 진동음 6.썸프(Thump) 썸프란 평활한 도로를 주행하는 차량에서 구동축이 회전하면서 생기는 타이어 소음의 일종으로 차량안의 바닥이나 좌석, 핸들을 통하여 느끼는 진동음

(3)스텐딩웨이브 타이어가 회전하면 이에 따라 타이어의 전원주에서는 변형과 복원이 반복된다. 자동차가 고속으로 주행하여 타이어의 회전 속도가 빨라지면 접지부에서 받은 타이어의 변형(주름)이 다음 접지 시점까지도 복원되지 않고 <그림6-1>과 같이 접지의 뒤쪽에 진동의 물결이 되어 남는다. 이러한 파도치는 현상을 스탠딩 웨이브(Standing Wave)

(4)발열 * 타이어의 온도와 손상

5.타이어의 분류 (1) 타이어 구조에 따른 분류 타이어는 일반적으로 바이어스(Bias) 타이어, 래디알(Radial) 타이어, 튜브리스(Tubeless) 타이어로 구분할 수 있다.

바이어스(BIAS) 타이어 래디알(RADIAL) 타이어

튜브리스(TUBELESS)타이어 튜브 (TUBE)타이어

* 레디얼과 바이어스 타이어 비교 RADIAL BIAS 구조 주행방향에 수직인 카카스+스틸벨트 엇갈린 여러장의 카카스 내구성 카카스간의 간섭이 없어 발열적고 내구성 향상 엇갈린 카카스간의 간섭으로 발열이 많아 쉽게 노화 내마모성 트레드부를 스틸로된 벨트가 지지하여 우수 트레드부를 지지해주지 못하고 유동이 많아 불리 승차감 사이드월이 얇고 유연하여 충격을 흡수, 승차감 우수 사이드월이 두꺼워 충격이 그대로 전달됨 경제성 바이어스 대비 1.5~2배 내마모성이 적어 장탈착이 잦고 가격대비 경제성 낮음

* 튜브와 튜브리스 타이어 비교 구 분 TUBELESS TUBE 펑크안정성 벨 런 스 구 분 TUBELESS TUBE 펑크안정성 벨 런 스 튜브, 후랩, 고정링 등에 의한 불균형이 없어 우수한 밸런스 유지 여러 부품들의 불균형, 튜브접힘등에 의한 낮은 밸런스 중 량 타이어와 림만의 사용으로 중량절감, 연비 향상 튜브, 후랩등 사용으로 중량증대

* 튜브리스 타이어의 장점 * 튜브리스 타이어의 단점 ① 공기압의 유지가 좋다. ② 못 등에 찔려도 급속한 공기누출이 없다. ③ 타이어 내부의 공기가 직접 림에 접촉되고 있기 때문에     주행 중의 열발산이 좋다. ④ 튜브 불림 등의 튜브에 의한 고장이 없다. ⑤ 튜브조립이 없으므로 작업성이 향상된다. * 튜브리스 타이어의 단점 ① 타이어의 내측, 비드부에 흠이 생기면 분리 현상이 일어난다.  ② 타이어와 림의 조립이 불완전하거나, 림 후랜지 부위에   변형이 있으면 공기누출을 일으키는 일이 있다. 특히 ③ 포장도로를 주행시 노면의 돌 등에 의해 림 후랜지 부분이 손상을 입어 공기누출을 일으킬 경우를 주의할  필요가 있다.

(2)패턴에 따른 분류 * 커프와 사이프(Kerf와Sipe) 커프 및 사이프는 어느 것이나 트레드 형상의 일부라고 말할 수 잇다. 이것들이 트레드에 조각되어 있는 목적은 제동성능을 좋게 하거나 옆미끄럼 방지의 효과를 올리기 위해서이고, 특히 젖은 포장 노면에서는 이 성능이 발휘되어야 한다. 요 구 역 할 성 능 제동력, 구동력의 증가 조정성,안정성,옆미끄럼 방지 타이어의 발열에 대한 방열효과 소음감소,승차감의 향상 외 관 상품가치의 향상 (스마트함,모양좋음,튼튼함 등)

커프(Kerf) 사이핑(Sipping) 타이어의 트레드면에 적은 흠을 넣도록 설치한 것 타이어의 가류용 금형에 칼 모양의 것을 장치하여 가류하게 된다. 사이핑(Sipping) 보다 강력한 제동력을 얻고 싶을 때 가류가 끝나 완성된 타이어를 사이핑 머신(Sipping Machine)에 걸어 가공한다. 가공방법은 타이어의 횡방향만 절단하고 그 간격은 1mm정도까지 된다. 최근에는 몰드에 커프가 많이 조각되어 있어 사이핑 가공은 거의 하지 않고 있다.

패턴의 종류와 특징 <종류> 리브형 (RIB) <장점> - 회전 저항이 적고 발열이 낮다. - 옆 미끄럼 저항이 크고 조    종성, 안전성이 좋다. - 진동이 적고, 승차감이 좋다. <단점> - 다른 형상에 비해 제동력,  구동력이 떨어진다. - 홈부에 균열이나 파열이 발생하기 쉽다. <용도> - 포장로, 고속용 승용차용, 버스용으로 많이 채용되고 최근에는 일부 소형 트럭용으로도 사용되고 있다.

<종류> 러그형 (LUG) <장점> -구동력, 제동력이 좋다. -비포장로에 적합하다. <단점> -다른 형상에 비해 회전 저항   이 크다. -옆 미끄럼 저항이 적다. -소음이 비교적 크다. <용도> -일반도로, 비포장로 -트럭, 버스용, 소형 트럭용 타이어에 많이 채용되고 있다. 또한 건설 차량용, 산업차량용 타이어는 거의가 러그형이다

<종류> 리브,러그형 (LIB,LUG) <장점> -리브, 러그 타입의 장점을    살린 타이어로 조종성 및 안 정성이 우수하다. -포장, 비포장로를 동시에 주행하는 차량에 적합하다. <단점> -러그부 끝에서 마모 발생이 쉽다. -RIB의 홈부에서 균열이 발생하기 쉽다. -제동력, 구동력이 러그 타입보다 작다. <용도> -포장, 비포장로의 양면 도로에 사용. -트럭, 버스용에 많이 사용되고 있다

<종류> 블록형 (BLOCK) <장점> -구동력, 제동력이 뛰어나다. -눈 위, 진흙에서의 제동성, 조종성, 안정성이 좋다. <단점> -리브형, 러그형에 비해 마모   가 빠르다. -회전 저항이 크다. <용도> -스노우 타이어 -샌드서비스 타이어 등에 사용되고 있다.

<종류> 비대칭형 <장점> -지면과 접촉하는 힘이 균일   하다. -마모성 및 제동성이 좋다. -타이어의 위치 교환 불필요. <단점> -현실적으로 활용이 적다. -규격간의 호환성이 적다. <용도> -승용차용 타이어

(3)사용 목적별 타이어 타입(type) 분류 * All-season tires - 올시즌 타이어 오늘날 거의 모든 sedan에 장착되는 표준 타이어 대부분의 도로 조건에 무난한 수준의 성능을 가진 타이어다. * Touring tires - 투어링 타이어 제동과 조종성능에 치중한 타이어라는 표시를 하기 위하여 사용하는 정의지만 그 정의되는 한계가 뚜렷하지는 않다 * Performance tires - 고성능 타이어 공격적인 드라이빙과 고속 주행에 적합하도록 만든 타이어 타이어의 마모는 급격하게 되지만 그립(grip:노면 접착성능)을 탁월하게 했다. 이 타이어는 보통 노면과 빗길에서 탁월한 traction 성능을 발휘하지만 타이어 tread의 깊이가 낮아 눈길에서는 약하며 승차감이 harsh하고 마모가 빨리 된다.

* Light-truck tires - 경트럭용 타이어 이 타이어는 타이어 사이즈 표시 앞에 P대신 LT표시를 붙인다. 이 타이어는 다목적용이나 off-road용 혹은 두 가지의 복합적인 용도로 쓰이고 중량도 통상적인 조건(regular load)과 과적 조건(extra-load) 등 두 가지 조건을 커버한다. * Snow tires - 스노우 타이어 많은 눈이 쌓인 길에서 최고의 성능을 발휘나 날카로운 모서리 와 트레드 간의 폭넓은 공간은 건조한 아스팔트 주행시에 시끄럽고 마모가 심하기 때문에 겨울철에만 쓰도록 한다.

(4)계절에따른타이어의분류 1) 여름용 타이어 2) 올시즌용 타이어 3) 일반스노우 타이어 4) 스터드 스노우 타이어

6.타이어의 신기술 (1) 런플랫 타이어(Run Flat Tire) 주행 중 외부 요인으로 인해 타이어의 공기압이 빠졌을 때 주저앉지 않고, 거의 정상의 속도로, 가까운 수리점까지 주행가능한 타이어. 주저 앉는다는 의미는 휠 프렌지 부위가 지면에 닿는 것을 의미함. ( Self Supporting 타이어) <Inflation상태 30psi>     <Deflation상태 0psi>

* 런플랫 타이어(RFT)의 구조 

* 런플랫 타이어(RFT)의 개발 필요 기술 

(3) 비대칭(Asymmetric)타이어 (2) 인텔리전트 타이어 타이어에 칩 또는 센서를 장착해 차내의 전자시스템, 휠, 서스펜션, 등과의 통합시스템을 구축, 타이어상태를 운전자에게 실시간으로 전달해 안전을 보장하는 차세대 고부가가치제품으로 2005년경 시제품이 출시될 전망 (3) 비대칭(Asymmetric)타이어 타이어가 지향하는 조종안정성,배수성,제동력,승차감 등 각 기능을 부분별로 역학적으로 분석,접지면이 최적의 성능을 갖도록 좌우측 형상을 다르게 디자인 ~<타이어형상 최적화> ~<접지압 분포 최적화> ~<장력 최적화>

(4) 실리카 타이어 20여억원을 들여 개발한 이 타이어는 옵티모 클래식의 조종안정성과 고속주행성을 유지하면서 코너링 및 제동성 을 향상시킨 것이 특징. 이를 위해 ABS를 장착하지 않아도 높은 마찰 계수로 탁월한 제동 력을 발휘하는 실리카 컴파운드와 승차감을 높여주는 사다리꼴 형상 설계(TCT) 기술을 적용했다 또 타이어에서 발생하는 소음을 줄였으며 특수배합고무를 사용하고 타이어 표면에 4개의 넓은 직선홈을 파 젖은 노면 에서의 배수력과 제동력도 높였다. ~ 사다리꼴 형상 이론 (TCT)기술이란.…일반광폭타이어 보다 타이어의 단면의 중심을 낮추고 옆면 사이의 폭을 넓게 설계한 것...,반비례하는 기능인 조종 안전성능과 승차감을 동시에 만족시킴