KR101184826B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

공기입 타이어가 제공된다.

본 발명에 따른 공기입 타이어는 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(11); 상기 트레드(11)의 하부에 위치되어 타이어의 골격을 이루는 바디 플라이(15); 및 상기 바디 플라이(15)의 내측에 구비되는 인너라이너(17)로 구성된 타이어(10)를 포함하고, 상기 타이어(10)의 비드(14) 외측면을 감싸는 림(20)이 장착되어 내부에 공기압이 충진된 공동부(空洞部, 30)가 형성된 타이어에 있어서, 상기 공동부(30)내에 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방된 관(500)이 구비되며, 상기 관(500)의 길이는 상기 공동부(30) 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4이다. 본 발명에 따른 공기입 타이어는 타이어의 중량의 급격한 증가나, 구조의 변화없이 비교적 간단한 변경만으로도 공동 공명음을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 그 결과 운전 중 차량 정숙성이 개선된다. 또한, 기존의 타이어 구조에서도 간단히 소정 길이의 관을 부착함으로써 공동부 내의 공명 소음을 현저히 저감시킬 수 있다.

Description

공기입 타이어{Pneumatic Tire}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어의 중량의 급격한 증가나, 구조의 변화없이 비교적 간단한 변경만으로도 공동 공명음을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 그 결과 운전 중 차량 정숙성이 개선된 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는, 자동차의 전체하중을 지탱하는 지지기능, 차량의 구동력 및 제동력을 노면으로 전달하는 동력전달기능, 불규칙적인 노면으로 인해 발생하는 외부충격을 완화하는 충격완화기능, 차량의 진행방향에 따라 위치를 전환하는 위치전환기능 등을 다양하게 구비하고 있다.

타이어(100)의 일반적인 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 노면과 직접 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드 (Tread, 111)와; 가장 두꺼운 두께로 타이어(100)의 어깨부를 구성하는 쇼울더(Shoulder, 112)와; 타이어의 측면부에 유연한 굴신운동으로 승차감을 좋게 하며 타이어의 종류, 규격, 제조회사 등이 표시되는 사이드 월(Side Wall, 113)과; 타이어가 림에 장착되게 코드지의 끝부분을 감싸주는 비드(Bead, 114)와; 타이어의 골격을 이루며 타이어 내부의 공기압 및 하중이나 충격 을 견디는 부분으로 타이어 코드지로 된 카카스(Carcass, 115) 즉, 바디 플라이(Body Ply, 115)와; 상기 트레드(111)와 바디 플라이(115)의 내부에 삽입된 층으로 주행시 외부의 충격을 완화하고, 상기 트레드(111)의 갈라짐이나 외상이 바디 플라이(115)에 직접 도달하는 것을 방지하는 벨트층(116)과; 상기 바디 플라이(115)의 내부에 구비된 고무층으로 공기의 누출을 방지하는 인너라이너(Inner Linner, 117)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 타이어(100)에는 비드부(113)의 외측면을 감싸며 장착되는 림(Rim, 200)이 구비된다. 여기서, 상기 비드(114)에 림(200)을 장착시 타이어 내부에 공동부(空洞部, 500)가 형성되고, 상기 공동부(300)에 압축공기를 충진시키면 타이어(100)가 지면으로부터 충격을 흡수하면서 차체를 지지하게 된다. 그러나, 상기 타이어(100) 내부에 공동부(300)가 형성됨으로써, 차량 주행시 음파가 공명할 수 있는 공간을 제공하여 공기의 진동에 의한 공동 공명음(Cavity Resonance)을 발생시키게 되고, 상기 공동 공명음은 차량의 외부 및 내부로 전달되어 운전자 또는 승객에게 소음에 대한 불만을 유발시킴은 물론, 외부 주변환경에 소음 공해를 발생시키게 되었다.

도 2 및 3은 이러한 공동 공명음에 따라 발생하는 소음을 측정한 그래프이다.

도 2 및 3을 참조하면, 차량 속도 등에 따라 최대 소음(Max) 발생 주파수는 달라지지만, 모두 특정 주파수 영역대에서 최대 소음이 발생하는 것을 알 수 있다.

이러한, 공동 공명음을 저감시키고자 하는 다양한 기술이 개발, 시도되고 있다. 예를 들면, 타이어(100)의 인너라이너(117) 내측 부위에 흡음재(吸音材)를 이 용한 소음 저감부재(400)를 설치함으로써, 타이어가 거친 노면을 주행시 발생되는 소음을 일부 개선시키는 효과는 있으나, 실제로 타이어 내부의 공명음을 저감시키기에는 힘들다. 또한, 타이어의 림 외주면에 원통형 또는 원뿔형의 소음 저감부재를 설치함으로써, 타이어 내부의 체적 변화를 통한 공명음 개선을 도모하였으나, 상기 림의 외주면에 상기 소음 저감부재를 설치하기 어렵고, 전체적인 무게 증가로 인해 차량의 연비 및 진동에 대한 개선이 필요하게 된다. 또한, 타이어의 트레드 형상 및 구조를 변경함으로써, 타이어 내부의 공명음을 일부 개선하고 있으나, 트레드 형상을 타이어의 종류에 따라 제한적으로 변경할 수 밖에 없으며, 트레드의 형상을 변경하기 위한 금형상 제조 비용이 상승하게 된다. 따라서, 상기한 종래의 기술들은 차량 주행시 타이어 트레드의 진동에 의해 발생되는 공동부의 공기 유동이 사이드 월 또는 림으로 직접 전달됨에 따라, 타이어 내부의 공명음을 저감시키기 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 타이어 내부의 공동 공명음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 타이어를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(11); 상기 트레드(11)의 하부에 위치되어 타이어의 골격을 이루는 바디 플라이(15); 및 상기 바디 플라이(15)의 내측에 구비되는 인너라이너(17)로 구성된 타이어(10)를 포함하고, 상기 타이어(10)의 비드(14) 외측면을 감싸는 림(20)이 장착되어 내부에 공기압이 충진된 공동부(空洞部, 30)가 형성된 타이어에 있어서, 상기 공동부(30)내에 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방된 관이 구비되며, 상기 관의 길이는 상기 공동부(30) 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(11); 상기 트레드(11)의 하부에 위치되어 타이어의 골격을 이루는 바디 플라이(15); 및 상기 바디 플라이(15)의 내측에 구비되는 인너라이너(17)로 구성된 타이어(10)를 포함하고, 상기 타이어(10)의 비드(14) 외측면을 감싸는 림(200)이 장착되어 내부에 공기압이 충진된 공동부(空洞部, 30)가 형성된 타이어에 있어서, 상기 공동부(30)의 림(200)에 부착되며, 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방되고 길이가 상기 공동부(30) 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4인 관(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 일 실시예는 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(11); 상기 트레드(11)의 하부에 위치되어 타이어의 골격을 이루는 바디 플라이(15); 및 상기 바디 플라이(15)의 내측에 구비되는 인너라이너(17)로 구성된 타이어(10)를 포함하고, 상기 타이어(10)의 비드(14) 외측면을 감싸는 림(200)이 장착되어 내부에 공기압이 충진된 공동부(空洞部, 30)가 형성된 타이어에 있어서,상기 공동부(30)의 타이어(10)에 부착되며, 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방되고, 길이가 상기 공동부(30) 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4인 관(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 관(500)은 복수개가 구비되며, 상기 복수개의 관은 그 길이가 각기 상이하며, 상기 관은 상기 공동부를 이루는 타이어의 내부면 또는 림의 외주면을 따라 평행하게 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 관은 복수개 구비되며, 상기 공동부를 이루는 타이어의 내부면 또는 림의 외주면을 따라 연속적으로 이어진다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 관은 가요성 부재로 이루어지며, 상기 관의 하부에는 탄성체 밴드가 구비될 수 있다. 상기 탄성체 밴드에 의하여 상기 관은 장착면에서 고정되어 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

본 발명에 따른 공기입 타이어는 타이어의 중량의 급격한 증가나, 구조의 변 화없이 비교적 간단한 변경만으로도 공동 공명음을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 그 결과 운전 중 차량 정숙성이 개선된다. 또한, 기존의 타이어 구조에서도 간단히 소정 길이의 관을 부착함으로써 공동부 내의 공명 소음을 현저히 저감시킬 수 있다.

이하 도면을 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 노면과 직접 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(Tread, 111)와; 가장 두꺼운 두께로 타이어(100)의 어깨부를 구성하는 쇼울더(Shoulder, 112)와; 타이어의 측면부에 유연한 굴신운동으로 승차감을 좋게 하며 타이어의 종류, 규격, 제조회사 등이 표시되는 사이드 월(Side Wall, 113)과; 타이어가 림에 장착되게 코드지의 끝부분을 감싸주는 비드(Bead, 114)와; 타이어의 골격을 이루며 타이어 내부의 공기압 및 하중이나 충격을 견디는 부분으로 타이어 코드지로 된 카카스(Carcass, 115) 즉,바디 플라이(Body Ply, 115)와; 상기 트레드(111)와 바디 플라이(115)의 내부에 삽입된 층으로 주행시 외부의 충격을 완화하고, 상기 트레드(111)의 갈라짐이나 외상이 바디 플라이(115)에 직접 도달하는 것을 방지하는 벨트층(116)과; 상기 바디 플라이(115)의 내부에 구비된 고무층으로 공기의 누출을 방지하는 인너라이너(Inner Linner, 117)로 이루어져 있다. 그리고, 상기 타이어(100)에는 비드부(113)의 외측면을 감싸며 장착되는 림 (Rim, 200)이 구비된다. 여기서, 상기 비드(114)에 림(200)을 장착시 타이어 내부에 공동부(空洞部, 500)가 형성되고, 상기 공동부(300)에 압축공기를 충진시키면 타이어(100)가 지면으로부터 충격을 흡수하면서 차체를 지지하게 된다. 그러나, 상기 타이어(100) 내부에 공동부(300)가 형성됨으로써, 차량 주행시 음파가 공명할 수 있는 공간을 제공하여 공기의 진동에 의한 공동 공명음(Cavity Resonance)을 발생시키게 되고, 상기 공동 공명음은 차량의 외부 및 내부로 전달되어 운전자 또는 승객에게 소음에 대한 불만을 유발시킴은 물론, 외부 주변환경에 소음 공해를 발생시키게 되었다.

본 발명은 이러한 문제를 개선하고자, 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방된 관을 상기 공동부에 삽입하는 방식을 제안한다.

즉, 타이어 내부의 공명 주파수는 하기 수학식에 의하여 계산될 수 있다.

상기 수학식에서 OD 및 ID는 타이어 공동부의 외부 및 내부 직경을 나타낸다. 본 발명은 특히 상기 타이어 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4 수준의 길이를 갖는 관(일측만이 폐쇄된 형태)을 상기 공동부 내에 삽입시키는 경우, 공명 발생시 내부 공간 내의 음향의 상호간섭에 의해서 공동 공명 소음이 상쇄된다.

도 4는 본 발명에 따라 일 측이 폐쇄되고 타 측이 개방된 관에 의한 소음의 상쇄 원리를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 공동부(300)내에 일 측(500a)이 폐쇄된 관(500)이 구비되며, 상기 관(500)의 길이는 상기 수학식 1에 의하여 계산된 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4가 된다. 즉, 파장의 1/4에 해당하는 길이를 갖는 상기 관(500)의 내부에서 상기 관의 폐쇄된 일측(500a)에서 반사된 파장과 입사된 파장이 중첩하게 되고, 그 결과 상기 공동부 내의 공명 주파수가 감쇄된다. 상기 관(500)의 직경이 커질수록 상쇄되는 주파수의 폭이 넓어지므로, 상기 관의 직경은 큰 것이 바람직하다. 따라서 상기 관(500)은 미세한 직경의 모세관이 아닌 것이 바람직하며, 더 나아가, 상기 림(200) 폭의 1/10 이하인 것이 바람직하다. 만약, 상기 림(200) 폭의 1/10을 초과하는 경우, 타이어 구조 측면에서 문제가 있을 것으로 예상된다.

또한, 상기 관(500)의 재질이 고무와 같은 가요성 재질, 특히 고분자 재료를 사용하는 경우, 타이어 자체의 하중의 부담 없이 본 발명을 구현시킬 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 관의 형태를 이용, 공명 소음을 저감시키는 어떠한 부재라도 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명은 상술한 원리를 활용하여, 공동 공명 소음을 저감시키는데, 이를 구성하기 위한 다양한 실시예는 다음과 같다.

도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 단면도, 절개 측면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 타이어의 공동부(300) 내에 관(500)이 삽입되는데, 상기 관(500)은 림(200)의 표면에 부착된 형태가 된다. 특히 상기 구조는 타이어의 회전시 관(500)이 공동부(300) 내에서 이탈하여 유동하는 것을 방지하 게 된다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 관(500)은 소정의 신장률을 갖는 탄성체 밴드(elestomber band, 500a)가 하부에 구비될 수 있다. 즉, 상기 하부의 탄성체 밴드(500a)에 의하여, 상기 관(500)은 림(200)에 용이하게 장착되고, 이후 림(200)을 탄성에 의해 스스로 조임으로써 이탈이 방지된다.

상기 관(500)은 상술한 바와 같이 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방된 형태를 이루며, 상기 관(500)의 길이는 공명 주파수 파장(λ)의 1/4를 이루게 된다.

도 6은 이러한 본 발명에 따른 공기입 타이어의 측면도이다.

도 6을 참조하면, 관(500)은 상기 림의 표면을 따라 부착된 형태를 이룬다. 따라서, 상기 관(500)은 림의 외주면과 동일한 곡면 형태를 이루어야 하므로, 고분자 등과 같은 가요성 부재로 이루어지는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 실시예와 같이 일측폐쇄-타측개방 구조의 상기 관(500)은 림(20) 뿐만 아니라, 상기 림(200)에 대향하는 타이어(100)에도 부착될 수도 있다. 예를 들면, 도 1의 상기 구조에서는 인너라이너(17)상에 상기 관(500)이 부착될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 공동 공명음을 저감시킬 수 있는 관(500)은 상기 공동부(300) 내의 임의의 지점에 구비될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다. 즉, 하기 설명되는 관(500)의 구비 지점은 림(500)이지만, 공동부를 이루는 상기 림(500)이외의 타이어(100) 내부면의 모든 임의의 지점에 상기 관(500)이 부착될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명자는 더 나아가, 장시간 주행 시 발생하는 타이어 내부, 특히 공동부 내의 온도 상승에 주목하였고, 이러한 온도 상승에 따른 공명 주파수의 변화에 능 동적으로 대응하기 위한 하기의 구성을 제공한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 타이어의 림에 대한 정면도이다.

상기 관은 복수 개(510, 520, 530)가 구비되며, 상기 관은 각각 그 길이라 상이하다. 이 경우 상기 공명 주파수 파장의 1/4 길이가 온도 상승에 따라 변화된다고 하더라도, 상기 1/4 길이가 상기 복수 개의 관 중 어느 하나의 길이에 정확하게 대응될 것이며, 그 결과 공동공명음이 저감된다.

또한, 본 발명자는 더 나아가, 상기 구성의 관이 타이어 내부의 공동부(300)에 삽입됨에 따라 타이어 하중의 불균일성을 발생시킬 수 있다는 문제에 주목하여, 이를 방지하는 구성을 아래와 같이 제안한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 림에 대한 정면도이다.

도 8을 참조하면, 상기 타이어는 복수 개의 관(540, 550, 560, 570)을 구비하며, 상기 복수 개의 관은 서로 평행한 구조를 이루며, 상기 공동부(300) 전면에 구비되어 있다. 이로써, 공동부(300) 내에서 관의 삽입에 따른 타이어 하중의 비대칭성을 효과적으로 극복할 수 있고, 더 나아가, 관(540, 550, 560, 570)의 내부 이탈을 효과적으로 방지할 수 있다. 더 나아가 상기 복수 개의 관들이 하부에 탄성체로 이루어진 밴드를 구비하는 경우, 용이한 부착과 아울러 관들의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있음은 상술한 바와 같다.

또한, 본 발명에 따른 상기 복수 개의 관은 상기 림의 원주면 또는 타이어의 내부면을 따라 연속적으로 구비될 수 있다. 이로써, 타이어의 회전시 발생하는 하 중을 균일하게 함으로써 타이어의 비대칭적인 마모를 방지할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 관의 길이는 각자 상이할 수 있으며, 그 이유는 상술한 바와 같다.

도 1은 종래기술에 따른 타이어의 단면도이다.

도 2 및 3은 공동 공명음에 따라 발생하는 소음을 측정한 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따라 일측이 폐쇄되고 소음의 상쇄 원리를 나타내는 도면이다.

도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 단면도, 절개 측면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 타이어의 림에 대한 정면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 림에 대한 정면도이다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 노면과 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(11); 상기 트레드(11)의 하부에 위치되어 타이어의 골격을 이루는 바디 플라이(15); 및 상기 바디 플라이(15)의 내측에 구비되는 인너라이너(17)로 구성된 타이어(10)를 포함하고, 상기 타이어(10)의 비드(14) 외측면을 감싸는 림(200)이 장착되어 내부에 공기압이 충진된 공동부(空洞部, 30)가 형성된 타이어에 있어서,

   상기 공동부(30)의 림(200)에 장착되며, 일측이 폐쇄되고, 타측이 개방되고, 길이가 상기 공동부(30) 내부의 공명 주파수에 해당하는 파장의 1/4이고, 가요성 부재로 이루어지며, 상기 폐쇄된 일측에서 반사된 파장과 상기 개방된 타측에서 입사된 파장이 서로 중첩하게 되어 공동 공명 소음이 상쇄되도록 기능하는 관(500)을 포함하고,

   상기 관(500)은 하부에 가요성 부재로 이루어진 탄성체 밴드를 구비하고, 상기 탄성체 밴드에 의해 상기 림(200)에 장착되며,

   상기 관은 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 관은 상기 공동부 내부의 온도상승에 따른 공명 주파수의 변화를 반영하기 위해 그 길이가 각기 상이한 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 복수 개의 관은 림의 외주면을 따라 평행하게 구비되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제4항에 있어서,

    상기 탄성체 밴드에 의하여 상기 관은 장착면에서 고정되어 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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