JP2021075273A - 騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの共鳴騒音を低減するための騒音低減型メイングルーブを有するタイヤを提供すること。
【解決手段】騒音低減型メイングルーブを有するタイヤに関し、より詳細には、タイヤの共鳴騒音を低減するための騒音低減型メイングルーブを有するタイヤに関する。本発明の構成は、タイヤトレッドの周囲に沿って円周方向に延長形成されたグルーブ部と、前記グルーブ部の底面及び側面に形成されたナーリング部と、を備え、前記ナーリング部は、前記グルーブ部と地面が接するときに形成される空気の通路を狭くして、騒音のエネルギーを減少させるように設けられたことを特徴とする、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤに関し、より詳しくは、タイヤの共鳴騒音を低減するための騒音低減型メイングルーブを有するタイヤに関する。

車輪を転がして動く車は、生まれつきの騒音を発生させるしかない。しかし、運転中に車両の内部及び外部から聞こえてくるエンジン音、風切音（風音）などの騒音は、運転者と搭乗者には常に耳に障る。それで防音材、吸音材などを使用して、騒音を遮断するのが一般的な作業である。

しかし、最近、韓国の政府機関である環境省が、２０１９年から欧州連合（ＥＵ）において施行中の「タイヤ騒音性能表示制度」を導入すると発表した。この制度施行を控えて騒音を減らすための技術開発が行われている。特に、従来はエンジンなどの車両内部の騒音発生を減らすのに集中したが、タイヤのように、車両の外部から発生する騒音を最小限に抑えるため、タイヤ製品開発の初期段階から低騒音の新技術を適用する事例が増えている。

特に最近、市場占有率が急激に上昇している電気自動車のためのタイヤは、内燃機関車（ＩＣＥ：Internal Combustion Engine）とは異なる特性の騒音に対する防止技術が要求されている。

一例として、ＩＣＥ車両の場合には、エンジンからくる騒音が室内騒音の全領域代にわたって最大の騒音を占めているが、電気自動車には、エンジンがないため、全体的な騒音レベルが低く、タイヤから誘発される騒音が最も大きい。したがって、最近では、低騒音タイヤの重要性がますます高くなっている。

タイヤ騒音の中で、１kHzの領域帯からパイプの共鳴音によるピークが発生し、これに起因した影響は、騒音全体において非常に大きな割合を占めている。具体的には、タイヤ走行方向のメイングルーブが地面に接触したときに、地面とメイングルーブがパイプの形状をなす。このとき、このパイプ状のメイングルーブの内部流動により、１kHz帯域の気柱共鳴音が発生するようになる。

したがって、タイヤのメイングルーブ内から発生する気柱共鳴音を低減するための技術が必要である。

韓国登録特許第１の０−１９５７６４０号公報

本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、タイヤの共鳴騒音を低減するための騒音低減型メイングルーブを有するタイヤを提供することにある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限定されず、言及されていないもう１つの技術的課題は、以下の記載から、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては明確に理解されるだろう。

上記のような目的を達成するための本発明の構成は、タイヤトレッドの周囲に沿って円周方向に延長形成されたグルーブ部と、前記グルーブ部の底面と側面に形成されたナーリング(knurling、ローレット切り)部と、を備え、前記ナーリング部は、前記グルーブ部と地面が接するときに形成される空気の通路を狭くして、騒音のエネルギーを減少させるように設けられたことを特徴とする騒音低減型メイングルーブを有するタイヤを提供する。

本発明の実施形態において、前記ナーリング部は、前記グルーブ部の底面に形成され、前記グルーブ部の幅方向に延長された第１の突起部、前記グルーブ部の一側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部の一側から延長された第２の突起部、及び前記グルーブ部の他側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部の他側から延長された第３の突起部を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記ナーリング部は複数個で設けられ、複数個の前記ナーリング部は、前記グルーブ部の長さ方向に沿ってジグザグの形状に延長形成され、相互延長又は離隔されて設けられることを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記第２の突起部は、一側が前記第１の突起部に延長され、他側が隣接したナーリング部の第２の突起部に延長されるように設けられ、前記第３の突起部は、一側が前記第１の突起部に延長され、他側が隣接したナーリング部の第３の突起部に延長されるように設けられることを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記ナーリング部の突出の高さは、０(zero)超過０.８mm以下であることを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記第２の突起部及び前記第３の突起部は、上部に上がるほど徐々に突出の高さが減少するように形成されたことを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記ナーリング部の厚さは、０.６mm〜１.２mmであることを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記第１の突起部と前記第２の突起部の連結部分、並びに前記第１の突起部と前記第３の突起部の連結部分の曲率（radius）は、フルラディウス（full Radius）〜２.５mmとなるように設けられたことを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記ナーリング部は、ピッチ（pitch）の間隔が１０mm〜３０mmとなるようにジグザグ形状で連結されたことを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記グルーブ部及び前記ナーリング部を含む騒音低減型メイングルーブは、複数個に設けられ、それぞれの前記騒音低減型メイングルーブの前記ナーリング部の突出の高さ、厚さ、曲率は、前記グルーブ部の形状と対応するように設けられたことを特徴とする。

上記のような構成による本発明は、タイヤのグルーブに所定の形状を形成して気柱共鳴音のピークを減少させることで、車両の走行時にタイヤに発生する騒音を低減させる効果を有する。

そして、本発明によれば、気柱共鳴音のピークの減少のためにタイヤのグルーブにナーリング部を形成してもグルーブの排水機能を低下させない可能性がある。

本発明の効果は、上記した効果に限定されるものではなく、本発明の詳細な説明又は特許請求の範囲に記載された発明の構成から推論可能なすべての効果を含む。

本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブを有するタイヤの斜視図である。 本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブの断面図である。 本発明の一実施形態によるナーリング部の上面図である。 本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブを有するタイヤの写真である。 気柱共鳴音がピークで発生する領域を示したグラフである。 従来例と本発明のモックアップ構造の気柱共鳴音を比較した結果を示したグラフである。 従来例と本発明の実際の製品の気柱共鳴音を比較した結果を示したグラフである。 本発明の一実施形態によるナーリング部の形状にしたがった気柱共鳴音を示したグラフである。 本発明の一実施形態によるナーリング部の形状にしたがった気柱共鳴音を示したグラフである。

以下では、添付した図面を参照して、本発明を説明することにする。しかし、本発明は、複数の異なる形態に実施されることができ、したがって、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通して類似した部分については類似の図面符号を付した。

明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続、接触、結合）」されているとするとき、これは「直接的に連結」されている場合だけではなく、その中間に他の部材を間に置いて、「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに備えることができるというのを意味する。

本明細書で使用された用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を示していると判定されない限り、複数の表現を含む。本明細書では、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするのであって、１つ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在若しくは付加可能性を予め排除しない。

以下では、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明することにする。

図１は、本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブを有するタイヤの斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブの断面図である。

図３は、本発明の一実施形態によるナーリング部の上面図であり、図４は、本発明の一実施形態による騒音低減型メイングルーブを有するタイヤの写真である。

図１〜図４に示すように、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ１０００は、複数の騒音低減型メイングルーブ（１００、２００、３００、４００）を含む。

具体的には、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ１０００は、第１の騒音低減型メイングルーブ１００と、第２の騒音低減型メイングルーブ２００と、第３の騒音低減型メイングルーブ３００と、第４の騒音低減型メイングルーブ４００と、を備える。

前記第１の騒音低減型メイングルーブ１００は、グルーブ部１１０、及びナーリング部１２０を含む。

グルーブ部１１０は、タイヤトレッドの周囲に沿って円周方向に延長形成され得る。つまり、前記グルーブ部１１０は、前記タイヤの走行方向に沿って形成されたメイングルーブであり得る。

前記ナーリング部１２０は、前記グルーブ部１１０の底面及び側面に突出形成され、前記グルーブ部１１０と地面が接するときに形成される空気の通路を狭くして、騒音のエネルギーを減少させるように設けられる。

前記ナーリング部１２０は、第１の突起部１２１、第２の突起部１２２及び第３の突起部１２３を含み得る。

そして、前記ナーリング部１２０は、複数個で設けられて前記グルーブ部１１０の長さ方向に沿ってジグザグの形状をなすように形成され、相互延長又は離隔されて設けられる。

前記第１の突起部１２１は、前記グルーブ部１１０の底面に形成され、前記グルーブ部１１０の幅方向に延長され得る。

より具体的には、前記第１の突起部１２１は、前記グルーブ部１１０の底面から前記グルーブ部１１０の幅方向に延長されるが、斜線方向に延長形成され得る。

前記第２の突起部１２２は、前記グルーブ部１１０の一側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部１２１の一側から延長形成され得る。

前記第２の突起部１２２は、斜線方向に延長形成された前記第１の突起部１２１と同じ方向に延長形成され得る。

第３の突起部１２３は、前記グルーブ部１１０の他側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部１２１の他側から延長形成され得る。

前記第３の突起部１２３も前記第２の突起部１２２と同様に、斜線方向に延長形成された前記第１の突起部１２１と同じ方向に延長形成され得る。

より具体的には、前記第２の突起部１２２は、一側が前記第１の突起部１２１に延長され、他側が隣接したナーリング部の第２の突起部に延長されるように設けられる。

このとき、前記ナーリング部１２０がジグザグの形状からなるために、隣接したナーリング部は、相互対向する方向に形成される。すなわち、前記第２の突起部１２２に延長された隣接のナーリング部の第２の突起部は、「Ｖ」字の形状を成すようになる。前記第３の突起部１２３は、一側が前記第１の突起部１２１に延長され、他側が隣接したナーリング部第３の突起部に延長されるように設けられる。すなわち、前記第３の突起部１２３に延長された隣接のナーリング部の第３の突起部は、「Ｖ」字の形状を成すようになる。

このとき、前記ナーリング部１２０は、相互に直接連結されることも可能であり、分離されて設けられることも可能である。

前記ナーリング部１２０は、底面からの突出の高さが０.８ミリメートル(mm)を超えるとき、雨道又は雪道の走行に必要なトレッド部１００の排水機能に欠陥を発生させることができる。前記ナーリング部１２０の突出の高さは、０(zero)超過０.８mm以下に設けられる。そして、前記ナーリング部１２０の前記第２の突起部１２２及び前記第３の突起部１２３は、前記グルーブ部１１０の両側壁の最上部まで延長されるように設けられる。なお、前記第２の突起部１２２及び前記第３の突起部１２３は、上部に上がるほど徐々に突出の高さが減少するように形成され得る。

前記ナーリング部１２０の厚さは、０.６mm〜１.２mmに形成され得る。

前記第１の突起部１２１と前記第２の突起部１２２の連結部分、並びに前記第１の突起部１２１と前記第３の突起部１２２の連結部分は、円形をなすフルラディウス（full Radius、完全曲率）〜２.５mm以下の曲率（radius）となるように設けられる。

なお、図３に示されたように、ジグザグの形状からなる前記ナーリング部１２０のピッチ（pitch）の間隔は、１０mm〜３０mmとなるように設けられる。

前記第２の騒音低減型メイングルーブ２００、前記第３の騒音低減型メイングルーブ３００、前記第４の騒音低減型メイングルーブ４００は、上述した前記第１の騒音低減型メイングルーブ１００の構成と同一である。

ただし、それぞれの前記騒音低減型メイングルーブの前記ナーリング部１２０の突出の高さ、厚さ、曲率は、前記範囲内で前記グルーブ部１１０の形状と対応するように設けられる。

具体的には、図１及び図２に示すように、前記第１の騒音低減型メイングルーブ１００、前記第２の騒音低減型メイングルーブ２００、前記第３の騒音低減型メイングルーブ３００は、グルーブ部（１１０、２１０、３１０）の形状が同一であるが、前記第４の騒音低減型メイングルーブ４００は、グルーブ部４１０の幅がより狭く形成され、前記ナーリング部４２０の突出の高さ、厚さ、曲率が異なるように形成されることがあり得る。

図５は、気柱共鳴音がピークで発生する領域を示したグラフである。

図５に図示されたように、従来のタイヤは、メイングルーブが地面と接触するとき、管の形状になる。この管の形状に起因した気柱共鳴音による騒音が発生する。これは、タイヤのサイズ及び地面での接地長と関連され、約８００〜１２００Hzの帯域の騒音である。この帯域の騒音は、全体のタイヤの転がりの騒音に大きな影響を及ぼすことになる。

そこで、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ１０００は、レリーフ構造の突出されたナーリング部１２０をグルーブ部１１０の壁面と底面に適用して、このような気柱共鳴音が低減されるように設けられた。

具体的には、本発明の前記ナーリング部１２０は、管（tube）において最も重要な騒音減衰メカニズムであるビスコ-サーマル効果(Visco-thermal effects)を考慮し、空気の流動がグルーブ部１１０の表面積に、より多くに接触するようにして、大きなビスコ-サーマル効果(Visco-thermal effects)を発生させるように設けられる。

なお、本発明によれば、前記ナーリング部１２０の高さを０.８mm以下に制御して排水性能に大きな影響を与えないながら、前記ナーリング部１２０を壁面、底面に適用することにより、流動接触面を大きくして、騒音を減衰するようにする。

図６は、従来例と本発明のモックアップ構造の気柱共鳴音を比較した結果を示したグラフである。

図６を参照すると、本発明の気柱共鳴の低減効果を検証するために、まず、前記グルーブ部１１０に、前記ナーリング部１２０が適用されたモックアップ（Mock-up）を使用した。モックアップに発生する騒音を測定するために加振機であるキューソース(Q-source)と騒音測定用マイクを使用した。より具体的には、キューソース(Q-source)とモックアップの間の周波数応答関数を計測しており、一般的なタイヤスムーズなメイングルーブ形状と本発明の騒音低減型メイングルーブをモックアップで製作して、気柱共鳴の低減検証に活用した。

図６は、その結果であり、従来例は、ナーリング部が形成されていないグルーブであり、実施形態（実施例）は、本発明による騒音低減型メイングルーブを有するタイヤの信号である。検証の結果として、気柱共鳴ピークが顕著に減少したことが分かり、９００〜１３００Hzの帯域においてＲＭＳ基準の１０６.８８dBから１０４.４１dBに約２.４７dBが低減された。

図７は、従来例と本発明の実際の製品の気柱共鳴音を比較した結果を示したグラフである。

図７を参照すると、騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ１０００を製造し、無響室ダイナモからタイヤ単品で６０km/hの走行速度時の騒音を測定した。その結果、図７に示すように、１kHzの帯域で０.６dBの低減効果を見せており、８００Hz以上の全領域帯で騒音の低減効果を示した。したがって、気柱共鳴音の帯域だけでなく、騒音の全体値でも０.６dBの低減効果を示した。

図８及び図９は、本発明の一実施形態によるナーリング部の形状による気柱共鳴音を示したグラフである。

なお、図８及び図９を参照すると、タイヤのナーリング部１２０の数値限定のため突起部の高さ、幅、間隔の因子を変更していきながらモックアップ実験を行った。

突起部の突出の高さは、グルーブ部１１０の底面からの突起（レリーフ構造）の高さを意味し、０.６、１.２mmの２つのレベルに変化させた。幅は突起の幅や長さを示し、０.６、１.２ mm２つのレベルに変化させた。間隔はグルーブの壁面の終端の間隔を意味し、間隔が狭い場合は、突起が稠密に配列されている形状である。間隔は１０、３０mmの２つのレベルに変化させた。

実験は、従来の実験と同様に加振機であるキューソース(Q-source)とマイクロフォン(Microphone)と間の周波数応答関数を観察した。実験の結果として、図８に図示されたように、突起（レリーフ）の高さ０.６mm、厚さ１.２mm、間隔１０mmのときに気柱共鳴音の帯域低減効果が最も大きかった。従来例は、ナーリング部の未適用のスムーズなグルーブ（グルーブなし）のモックアップであり、実施形態（実施例）は、該当する寸法を適用したナーリング部１２０を有する騒音低減型メイングルーブを用いたタイヤのモックアップである。図示されたように、９００〜１３５０Hzの帯域内のＲＭＳ基準で従来例に比べて、実施形態（実施例）は、約３.５dBの騒音が低減された。

なお、図９を参照すると、ナーリング部１２０の突出の高さ、厚さ、間隔が最小限に適用された寸法である高さ０.６、厚さ０.６mm、間隔３０mmの実施形態（実施例）は、従来例に比べて約１.３dBの騒音が低減された。

このように、本発明のタイヤのグルーブ部１１０にナーリング部１２０を形成して気柱共鳴音のピークを減少させることで、車両の走行時にタイヤから発生する騒音を低減させることができる。

そして、本発明によれば、気柱共鳴音のピークの減少のためにタイヤのグルーブ部１１０にナーリング部１２０を形成してもグルーブ部１１０の排水機能を低下させない可能性がある。

前述した本発明の説明は、例としてのためのものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や本質的特徴を変更せず、他の具体的な形に容易に変形が可能であることを理解することができるだろう。したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面で例としてのものであり、限定的ではないと理解しなければならない。例えば、単一型で説明されている各コンポーネントは、分散されて実施されることがあり、同様に分散されたものと説明されている構成要素も結合された形態で実施され得る。

本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導き出されるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれる。

１０００：騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ
１００：第１の騒音低減型メイングルーブ
２００：第２の騒音低減型メイングルーブ
３００：第３の騒音低減型メイングルーブ
４００：第４の騒音低減型メイングルーブ
１１０、２１０、３１０、４１０：グルーブ部
１２０、２２０、３２０、４２０：ナーリング部
１２１、２２１、３２１、４２１：第１の突起部
１２２、２２２、３２２、４２２：第２の突起部
１２３、２２３、３２３、４２３：第３の突起部

Claims (10)

1. タイヤトレッドの周囲に沿って円周方向に延長形成されたグルーブ部と、
   前記グルーブ部の底面と側面に形成されたナーリング部と、を備え、
   前記ナーリング部は、前記グルーブ部と地面が接するときに形成される空気の通路を狭くして、騒音のエネルギーを減少させるように設けられた
   ことを特徴とする騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
2. 前記ナーリング部は、
   前記グルーブ部の底面に形成され、前記グルーブ部の幅方向に延長された第１の突起（レリーフ）部と、
   前記グルーブ部一側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部の一側から延長された第２の突起部と
   前記グルーブ部の他側面の高さ方向に延長形成され、前記第１の突起部の他側から延長された第３の突起部と、を含む
   請求項１に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
3. 前記ナーリング部は複数個で設けられ、
   複数個の前記ナーリング部は、前記グルーブ部の長さ方向に沿ってジグザグの形状に形成され、相互延長又は離隔して設けられる
   請求項２に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
4. 前記第２の突起部は、一側が前記第１の突起部に延長され、他側が隣接したナーリング部第２の突起部とに延長されるように設けられ、
   前記第３の突起部は、一側が前記第１の突起部に延長され、他側が隣接したナーリング部第３の突起部に延長されるように設けられた
   請求項３に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
5. 前記ナーリング部の突出の高さは、０(zero)超過０.８mm以下である
   請求項２に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
6. 前記第２の突起部及び前記第３の突起部は、上部に上がるほど徐々に突出の高さが減少するように形成された
   請求項１に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
7. 前記ナーリング部の厚さは、０.６mm〜１.２mmである
   請求項２に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
8. 前記第１の突起部１２１と前記第２の突起部１２２の連結部分、並びに前記第１の突起部１２１と前記第３の突起部１２２の連結部分は、円形をなすフルラディウス（full Radius、完全曲率）〜２.５mm以下の曲率（radius）となるように設けられた
   請求項２に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
9. 前記ナーリング部のピッチ（pitch）の間隔が１０mm〜３０mmとなるようにジグザグの形状で連結された
   請求項３に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
10. 前記グルーブ部及び前記ナーリング部を含む騒音低減型メイングルーブは、複数個で設けられ、
    それぞれの前記騒音低減型メイングルーブの前記ナーリング部の突出の高さ、厚さ、曲率は前記グルーブの形状と対応するように設けられた
    請求項１に記載の騒音低減型メイングルーブを有するタイヤ。
    
    

Images