KR101324334B1 - 공기 타이어 세트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음 제거 성능이나 타이어의 균일성(Uniformity)을 높게 확보하면서, 소음 댐퍼의 품종을 대폭 삭감하며, 생산 효율, 관리 효율, 수송, 보관 효율 등의 향상 및 총 비용의 저감을 도모한다. 림(2)과 공기 타이어(3)로 둘러싸이는 타이어 내강(i)을 향하는 타이어 내측면(is)에, 타이어 둘레 방향으로 연장되며 스펀지재로 이루어지는 소음 댐퍼(4)가 타이어에 구비된다. 자오 단면에서의 타이어 내강 단면적(S)이 최소값(Smin)인 최소 용적 타이어와, 최대값(Smax)인 최대 용적 타이어를 포함하며 또한 상기 내강 단면적의 비(Smax/Smin)가 1.00∼1.95의 범위인 사이즈 그룹의 타이어에 대해, 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼(4)가 사용되었다.

Description

공기 타이어 세트{PNEUMATIC TIRE SET}

본 발명은, 타이어 내측면에 소음 제거용 스펀지재가 고착된 소음 댐퍼(noise damper)를 가진 공기 타이어(pneumatic tire)를, 소음 제거 성능의 손상없이 효율적으로 생산할 수 있는 공기 타이어 세트에 관한 것이다.

타이어 소음의 하나로서, 노면을 주행하였을 때 50 ㎐∼400 ㎐의 주파수 범위에서 "웅"하는 소리가 발생하는 소위 로드 노이즈(road noise)가 있다. 로드 노이즈의 주원인으로서, 타이어 내강 내에서 발생하는 공기의 공명 진동(공동 공명: cavity resonance)이 알려져 있다. 최근, 스펀지재로 이루어지며 타이어 둘레 방향으로 연장되는 소음 댐퍼를 타이어 내측면에 고착하여, 타이어 내강 내에서 발생한 공명 에너지를 완화 및 흡수함으로써, 공동 공명을 억제하여 로드 노이즈를 저감하는 기술이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-63208호 공보

이 특허문헌 1에 의하면, 소음 댐퍼의 체적(V2)과 타이어 내강의 전(全) 체적(V1)의 체적비(V2/V1)는 소음 제거 성능과 강한 상관 관계를 가진다. 이 체적비(V2/V1)를 일정값 이상 확보함으로써 소음 제거 성능을 얻을 수 있으며, 또 소음 댐퍼의 둘레 방향 길이, 폭 및 두께 등은 소음 제거 성능의 관점에서는 특히 한정 되지 않음이 개시되어 있다. 그러나, 상기 소음 댐퍼를 타이어 둘레 방향의 일부에 형성한 경우에는, 스펀지재의 비중이 낮음에도 불구하고 둘레 방향의 중량 밸런스를 손상시켜, 타이어의 균일성(uniformity)이 저하되는 문제를 초래한다.

따라서 균일성의 관점에서 소음 댐퍼를 타이어의 거의 전체 둘레에 걸쳐 고착하는 것이 중요하다. 이를 위해, 소음 댐퍼의 둘레 방향 길이를, 타이어 둘레 길이에 기초하는 타이어 사이즈에 따라 설정할 것이 요구된다. 또한, 소음 댐퍼가 타이어의 거의 전체 둘레에 걸쳐 고착되는 것을 전제할 경우, 스펀지재의 사용량을 최소한으로 하여 재료 비용을 저감하기 위해서는, 상기 소음 댐퍼의 단면 형상(단면적)도, 타이어 내강의 단면적에 기초하는 타이어 사이즈에 따라 세밀하게 설정할 것이 요구된다.

그러나 이 경우, 소음 댐퍼 품종의 현저한 증가를 초래하여, 타이어 제조시 생산 효율, 관리 효율, 수송, 보관 효율 등의 저하를 초래한다.

따라서 본 발명은 소음 제거 성능이나 타이어의 균일성을 높게 확보하면서, 소음 댐퍼의 품종을 대폭 삭감할 수 있으며, 생산 효율, 관리 효율, 수송, 보관 효율 등의 향상 및 총비용의 저감을 도모할 수 있는 공기 타이어 세트의 제공을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본원 청구항 1의 발명은, 림에 장착되는 공기 타이어와, 상기 림과 공기 타이어로 둘러싸이는 타이어 내강을 향하는 타이어 내측면에 고착되며 타이어 둘레 방향으로 연장되는 스펀지재로 이루어지는 소음 댐퍼를 포함하며, 타이어축을 포함하는 자오 단면(meridian cross section)에서의 상기 타이어 내강의 내강 단면적(S)이 최소값(Smin)인 최소 용적 타이어와, 상기 내강 단면적(S)이 최대값(Smax)인 최대 용적 타이어를 포함하고, 또한 상기 내강 단면적(S)의 비 Smax/Smin가 1.00∼1.95의 범위인 사이즈 그룹의 타이어에 대하여, 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명에서는, 상기 소음 댐퍼는 상기 타이어 내강의 전(全) 체적(V1)의 0.4％∼20％의 체적(V2)을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명에서는, 상기 소음 댐퍼는 타이어 둘레 방향으로 타이어 적도(tire equator)를 따라 상기 타이어 내측면에 고착되며, 상기 각 소음 댐퍼의 둘레 방향 양단 사이의 간격은 최대 80 ㎜인 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명에서는, 상기 사이즈 그룹은 상기 타이어 내측면의 타이어 적도를 따른 둘레 방향 길이의 차가 최대 80 ㎜인 타이어 둘레 방향 길이 그룹을 포함하며, 이 타이어 둘레 방향 길이 그룹에서는 동일한 둘레 방향 길이를 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명에서는, 상기 소음 댐퍼는 기준폭을 n등분(n은 3 내지 40)한 폭을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명에서는, 이하의 (a)∼(w)로 나타내는 사이즈 그룹 중 어느 하나에 속하는 적어도 2 이상의 타이어에 대하여, 동일한 횡단면 형상 및 동일한 둘레 방향 길이를 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것을 특징으로 한다.

(a) 225/60R16, 225/55R17:

(b) 215/60R16, 215/55R17:

(c) 215/45R18, 235/35R19, 215/50R17:

(d) 225/40R18, 205/50R17, 215/35R19, 225/35R19, 225/50R16:

(e) 215/40R18, 215/45R17:

(f) 225/35R18, 205/45R17:

(g) 195/40R17, 205/40R17:

(h) 245/40R20, 245/45R19:

(i) 255/45R18, 235/50R18:

(j) 245/35R20, 255/35R20:

(k) 285/30R20, 275/35R19, 275/40R18, 245/45R18:

(l) 275/30R20, 235/50R17, 245/40R19:

(m) 225/45R18, 225/50R17, 235/45R18:

(n) 245/35R19, 245/40R18, 245/45R17:

(o) 235/40R18, 235/45R17, 275/30R19, 265/35R18, 275/35R18, 265/40R17:

(p) 225/45R17, 265/30R19, 255/35R18, 255/40R17:

(q) 235/40R17, 245/40R17:

(r) 195/45R16, 185/55R15, 205/50R15:

(s) 195/60R14, 195/55R15, 205/45R16:

(t) 195/60R15, 195/55R16:

(u) 205/60R15, 205/55R16:

(v) 165/45R16, 165/50R15:

(w) 165/60R14, 165/55R15:

본 명세서에서, "동일한 횡단면 형상"이란 횡단면이 실질적으로 동일한 형태와 크기를 갖는 것을 의미한다. 또한, 상기 소음 댐퍼의 "체적(V2)"이란 소음 댐퍼 외관의 전(全) 체적으로서, 소음 댐퍼 내부의 기포(cell)를 포함하여 소음 댐퍼의 외형으로부터 정해지는 체적을 의미한다. "타이어 내강의 전(全) 체적(V1)"이란, 정규 림에 부착된 공기 타이어에 무부하 및 정규 내압이 가해지는 정규 상태의 공기 타이어에 대해서 하기 식으로 근사적으로 구해진다.

V1＝A×{(Di-Dr)/2＋Dr}×π

여기서, "A"는 상기 정규 상태의 타이어·림 조립체를 CT 스캐닝하여 얻어지는 타이어 내강(i)의 횡단면적, "Di"는 정규 상태에서 타이어 내강을 향하는 면(is)의 최대 외직경, "Dr"은 림 직경, "π"는 원주율이다.

또한 "정규 림"이란, 타이어가 의거하고 있는 표준 체계에서 타이어마다 정해진 림을 나타내며, 예컨대 JATMA이면 "표준 림(standard rim)", TRA이면 "디자인 림(Design Rim)", ETRTO이면 "측정 림(Measuring Rim)"으로 한다. "정규 내압"이란, 타이어가 의거하고 있는 표준 체계에서 타이어마다 정해진 공기압을 나타내며, JATMA이면 최고 공기압, TRA이면 표 "다양한 저온 팽창압에서의 타이어 로드 한계치(Tire Load Limits at Various Cold Inflation Pressures)"에 기재된 최대값, ETRTO이면 "팽창압(Inflation Pressure)"으로 하지만, 타이어가 승용차용인 경우에는 현실의 사용 빈도 등을 고려하여 "정규 내압"을 200 ㎪로 정한다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 여러 가지 사이즈의 타이어를, 그 내강 단면적(S)의 크기에 기초하여 특정 사이즈 그룹으로 나누며, 이 사이즈 그룹의 타이어에는 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼를 공통적으로 사용한다. 상기 사이즈 그룹에 속하는 타이어 중에서, 최소 내강 단면적(Smin)을 갖는 최소 용적 타이어와, 최대 내강 단면적(Smax)을 갖는 최대 용적 타이어는, 그 단면적의 비 Smax/Smin가 1.00~1.95의 범위를 만족한다.

이 범위에서는, 타이어의 거의 일주에 걸쳐 소음 댐퍼를 고착하는 것을 전제로 하였을 때, 상기 사이즈 그룹에 속하는 모든 타이어가, 소음 댐퍼의 단면적이 과대해져 축열에 의한 온도 상승으로 내구성을 저하시킨다고 하는 악영향을 끼치는 일 없이 우수한 소음 제거 성능을 발휘할 수 있도록 하는, 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼를 얻을 수 있다. 다시 말해, 상기 사이즈 그룹에서는, 내구성을 손상시키는 일 없이 우수한 소음 제거 성능을 발휘시키면서 소음 댐퍼의 단면 형상을 공통화하는 것이 가능해진다. 따라서, 소음 댐퍼가 있는 공기 타이어 제조시, 생산 효율, 관리 효율, 수송, 보관 효율 등을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 공기 타이어 세트에 속하는 타이어와 림의 조립체의 일실시예를 도시하는 단면도이다.

도 2는 공기 타이어의 둘레 방향 단면도이다.

도 3은 소음 댐퍼의 형성 방법의 일례를 도시하는 도면이다.

도 4는 소음 댐퍼의 횡단면 형상을 도시하는 확대 단면도이다.

도 5(a)는 소음 댐퍼의 평면도이며, 도 5(b)는 소음 댐퍼의 측면도이다.

도 6(a) 내지 도 6(c)는 표 1의 타이어 세트에 사용하는 소음 댐퍼의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다.

도 7(a) 및 도 7(b)는 표 1의 타이어 세트에 사용하는 소음 댐퍼의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다.

도 8은 비(S2/S)와 소음 제거 성능의 관계를 도시하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 림

3: 공기 타이어

4: 소음 댐퍼

4e: 소음 댐퍼의 둘레 방향 양단

i: 타이어 내강

is: 타이어 내측면

g: 간격

WO: 기준폭

이하, 본 발명의 실시의 일 형태를, 도시예와 함께 설명한다.

도 1에서, 소음 댐퍼가 있는 공기 타이어(1)는, 림(2)에 장착되는 타이어(3)와, 상기 림(2)과 상기 타이어(3)가 둘러싸이는 타이어 내강(i)을 향하는 타이어 내측면(is)에 고착되며 대략 일정한 단면 형상을 갖고 타이어 둘레 방향으로 연장 되는 소음 댐퍼(4)를 포함한다.

상기 림(2)은, 타이어(3)의 비드부(3d)를 장착하는 환 형상의 림 본체(2a)와, 이 림 본체(2a)를 차축에 고정하는 디스크(2b)를 포함하는 주지의 구조를 갖는다. 본 예에서는, 전술한 JATMA 등의 표준이 규정하는 정규 림을 채용한 경우를 예시하고 있다.

상기 타이어(3)는 튜브리스 타이어로서, 트레드부(3a)와, 트레드부(3a)의 양 단부에서 타이어 반경 방향 내측으로 연장되는 한쌍의 측벽부(3b)와, 측벽부(3b)의 반경 방향 내측단에 위치하는 비드부(3d)를 포함한다. 내강을 향하는 타이어 내측면(is)은, 투기성이 낮은 고무로 이루어지는 이너 라이너로 피복된다. 타이어(3)로는, 내부 구조나 카테고리에 한정되지 않고 여러 가지 타이어를 적용할 수 있다. 그러나, 차 실내에서의 정숙성이 강하게 요구되고 있는 승용차용 타이어, 특히 편평율이 60％ 이하인 승용차용 레이디얼 타이어가 적합하게 채용된다.

상기 타이어(3)는, 비드부(3d, 3d) 사이에 연장된 카커스(6)와, 이 카커스(6)의 반경 방향 외측 및 트레드부(3a)의 내부에 배치되는 벨트층(7)을 포함하는 코드층에 의해 보강된다. 상기 카커스(6)는, 예컨대 유기 섬유 코드를 타이어 둘레 방향에 대하여 예컨대 70°∼90°의 각도로 배열한 1장 이상의 카커스 플라이로 형성된다. 본 예에서 카커스(6)는 1장의 카커스 플라이로 형성된다. 상기 카커스 플라이의 양 단부는 비드 코어(8)의 둘레에서 되접어 올라간다. 상기 벨트층(7)은, 예컨대 스틸 코드를 타이어 둘레 방향에 대하여 예컨대 10°∼40°의 각도로 배열한 복수매, 본 예에서는 2장의 벨트 플라이로 형성된다. 한 벨트 플라이 내의 스틸 코드가 다른 벨트 플라이 내의 스틸 코드와 교차하도록 벨트층(7)이 배치되며, 이로써 벨트 강성이 높아진다. 또한 필요에 따라 벨트층(7)의 외측에, 공지의 밴드층 등이 마련되어도 좋다.

상기 소음 댐퍼(4)는 타이어 둘레 방향으로 긴 리본형 또는 벨트형 스펀지재로 이루어지며, 상기 타이어 내측면(is)에, 타이어 적도(C)를 따라 타이어 둘레 방향에 고착된다. 스펀지재는 해면 형상의 다공 구조체로서, 고무나 합성 수지 등을 발포시킨 연속 기포를 갖는 소위 스펀지 그 자체 외에, 동물 섬유, 식물 섬유 또는 합성 섬유 등을 뒤얽히게 하여 일체로 현성한 웨브형 물질도 포함한다. "다공 구조체"라는 용어는 연속 기포뿐만 아니라 독립 기포를 갖는 것도 포함한다. 본 예에서는, 폴리우레탄으로 이루어지는 연속 기포의 스펀지재가 소음 댐퍼(4)로 이용된다. 전술한 스펀지재는, 재료 표면 및/또는 내부의 다공부가 공기의 진동 에너지를 열 에너지로 변환하여 소산시킴으로써, 타이어 내강(i)에서의 음량(공동 공명 에너지)을 작게 하여, 로드 노이즈를 저감한다. 스펀지재는, 수축, 굴곡 등의 변형이 용이하기 때문에, 주행 시 타이어 변형에의 영향이 작다. 따라서 스펀지재는 조종 안정성을 저하시키지 않는다.

상기 스펀지재로는 비중이 0.005∼0.060인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나면, 기공율 등의 관점에서 공동 공명 에너지가 억제되는 효과가 저하하는 경향을 보인다. 또한, 스펀지재는 경도가 80∼150 N이고, 인장 강도가 120~160 ㎪인 것이 바람직하다. 상기 범위로 경도를 한정함으로써 적절한 신장이 확보된다. 이 신장은, 소음 댐퍼(4)에 변형이 작용하였을 때 응력을 널리 분산시 키는 데 유용하다. 더욱 바람직하게는 경도가 90 N 이상이고, 130 N 이하이며, 110 N 이하인 것이 특히 바람직하다. 한편, 스펀지재의 인장 강도를 한정함으로써, 상기 응력에 대한 강도가 한층 더 높아진다. 더욱 바람직하게는, 스펀지재의 인장 강도가 130 ㎪ 이상이다. 그 상한은 특별히 한정되지 않지만, 비용, 생산성, 시장에서의 입수 용이성 등을 감안해 150 ㎪ 이하의 인장 강도가 바람직하다.

전술한 스펀지재의 경도는, JIS K6400의 "연질 우레탄폼 시험 방법"에 규정된 제6항의 경도 측정법 중 A법(6.3항)에 따라 측정된 값을 나타낸다. 또한, 스펀지재의 인장 강도는, JIS K6400 제10항의 "인장 강도 및 신장"에 따라 1번 덤벨 시험편에 대하여 측정된 값을 나타낸다.

스펀지재의 바람직한 예로는, 에테르계 폴리우레탄 스펀지, 에스테르계 폴리우레탄 스펀지, 폴리에틸렌 스펀지와 같은 합성 수지 스펀지, 클로로프렌고무 스펀지(CR 스펀지), 에틸렌프로필렌고무 스펀지(EPDM 스펀지), 니트릴고무 스펀지(NBR 스펀지)와 같은 고무 스펀지 등이 있다. 특히 에테르계 폴리우레탄 스펀지를 포함하는 폴리우레탄 스펀지가, 소음 감소 성능, 경량성, 발포의 조절 가능성 및 내구성 등의 관점에서 바람직하다. 폴리우레탄 스펀지는 장기간 사용시 변색되는 문제가 있기 때문에, 비백색, 특히 회색 스폰지인 것이 바람직하다. 타이어에 고압 공기를 충전할 때, 이 공기에 포함되는 수분이 타이어 내강(i)으로 유입될 수 있다. 이 때문에, 가수분해에 강한 에테르계 폴리우레탄 스펀지가 스펀지재로서 바람직하다. 또한, 스펀지재가 젖었을 때에도 내부에 수분이 스며들지 않도록, 스펀지재에 발수제를 함유시키거거나, 혹은 스펀지재의 표면에 발수제를 도포하는 것이 바람직 하다. 또한, 수분으로 인한 곰팡이의 발생을 방지하기 위해, 스펀지재에 곰팡이 방지제를 함유시키거나, 혹은 스펀지재의 표면에 곰팡이 방지제를 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 폐타이어의 소각 처분시 발생하는 배출 가스의 독성을 저감시키기 위해, 할로겐 원자를 포함하지 않는 재료로 스펀지재를 형성하는 것이 특히 바람직하다.

상기 소음 댐퍼(4)의 체적(V2)은 타이어 내강(i)의 전(全) 체적(V1)의 0.4％∼20％의 범위가 바람직하다. 그 이유는, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 상기 체적의 비(V2/V1)와 소음 제거 성능은 강한 상관 관계를 가지며, 이 비(V2/V1)가 0.4％ 이상인 범위에서 소음 제거 성능이 발휘되고, 또 이 비(V2/V1)가 20％를 넘으면 중량이나 비용의 불필요한 증가, 혹은 주행 성능 등에 악영향을 끼치는 경향이 있기 때문이다. 한편, 소음 댐퍼(4)의 둘레 방향 길이(L2), 폭(W2) 및 두께(T2)는, 소음 제거 성능에 대한 상관 관계가 강하지는 않으며, 특히 한정되지 않는 것으로 개시되어 있다. 그러나, 소음 댐퍼(4)의 둘레 방향 길이(L2)가 매우 작아지고, 이에 따라 그 둘레 방향 양단(4e) 사이의 간격(g)(도 2에 도시됨)이 커지는 경우에는, 둘레 방향의 중량 밸런스가 손상되어 타이어의 균일성이 저하된다.

따라서, 이 균일성의 관점에서, 소음 댐퍼(4)는, 타이어(3)의 거의 일주에 걸쳐 고착하는 것이 중요하다. 본 발명자가 연구한 결과, 소음 댐퍼(4)의 상기 둘레 방향 양단(4e) 사이의 간격(g)이 80 ㎜ 이하로 짧은 경우에는, 중량 밸런스에의 영향이 거의 없으며, 타이어의 균일성을 유지할 수 있는 것을 구명하였다. 또한 승용차용 타이어에서 타이어 내측면(is)의 타이어 적도(C)를 따르는 타이어 둘레 길이(Lc)는 대략 1700 ㎜∼2200 ㎜의 범위이므로, 상기 간격(g)의 상한값(80 ㎜)은 타이어 둘레 길이(Lc)의 5.0％ 이하로 거의 무시할 수 있다. 따라서, g≤80 ㎜의 조건하에 소음 댐퍼(4)를 타이어의 거의 일주에 걸쳐 고착하는 경우, 상기 체적비(V2/V1) 대신에, 상기 소음 댐퍼(4)의 횡단면적(S2)과 상기 타이어 내강(i)의 단면적(S)의 비(S2/S)를 이용하는 것이 가능해진다.

그리고, 이 비(S2/S)를 이용하여 후술할 실시 테스트 1을 행하였다. 그 결과, 표 2 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 소음 댐퍼(4)의 횡단면 형상, 타이어 사이즈, 사용 차종 등에 의해 어느 정도의 변동이 있었지만, 비(S2/S)가 5.7％ 이상인 범위에서 운전자가 공동 공명의 저감을 강하게 체감할 수 있는 4 ㏈ 이상의 소음 감소 효과를 얻는 것을 확인할 수 있었다. 상기 비(S2/S)가 8.0％를 넘으면, 소음 감소 효과가 포화 경향이 되어 큰 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 상기 비(S2/S)가 지나치게 크면, 소음 댐퍼(4)의 축열이 증가하여, 온도 상승에 의한 소음 댐퍼(4) 자체 및 타이어의 내구성 저하라는 문제가 생긴다. 그러나, 표 3에 나타난 실시 테스트 2(후술한다)의 결과로부터, 적어도 상기 비(S2/S)가 11.1％에 이르기까지는, 내구성에의 악영향이 없는 것으로 확인되었다. 따라서, 소음 제거 효과와 내구성의 관점에서, 상기 비(S2/S)는 5.7％∼11.1％의 범위가 바람직하다고 할 수 있다. 이 때문에 Smax/Smin＝11.1/5.7≒1.95까지 이론상 채택할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 최소 내강 단면적(Smin)을 갖는 최소 용적 타이어와, 최대 내강 단면적(Smax)을 갖는 최대 용적 타이어를 포함하며, 또한 상기 내강 단면 적의 비(Smax/Smin)가 1.00∼1.95의 범위인 사이즈 그룹의 타이어에, 동일한 횡단면 형상의 소음 댐퍼(4)를 공통적으로 사용하는 것에 특징이 있다. 다시 말해, 소음 댐퍼가 있는 공기 타이어(1)를 제조할 때 사용하는 여러 가지 사이즈의 타이어를 그 내강 단면적의 크기에 기초하여 특정 사이즈 그룹으로 나누고, 그 특정 사이즈 그룹에 속하는 타이어에는 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼(4)를 공통적으로 사용하는 것이다.

여기서, 상기 사이즈 그룹에서는, 그에 속하는 타이어 중 최소 용적 타이어의 내강 단면적(Smin)과 최대 용적 타이어의 내강 단면적(Smax)의 비(Smax/Smin)는 1.00∼1.95의 범위이다. 이 범위에서는, 예컨대, 최대 용적 타이어에서 비(S2/Smax)가 5.7％가 되는 소음 댐퍼(4)는, 최소 용적 타이어에서는 비(S2/Smin)가 11.1％가 된다. 즉, 상기 사이즈 그룹에 속하는 모든 타이어에서, 내구성을 저하시키는 일 없이 우수한 소음 제거 성능을 발휘할 수 있도록 하는, 공통의 횡단면적(S2)(공통된 횡단면 형상)을 가진 소음 댐퍼(4)를 얻을 수 있다.

특히, 사이즈 그룹이 타이어 둘레 길이(Lc)의 차가 80 ㎜ 이하인 둘레 방향 길이 그룹을 포함할 때에는, 이 둘레 방향 길이 그룹의 타이어에서 동일한 둘레 방향 길이(L2)를 갖는 소음 댐퍼(4)를 사용하는 것도 가능해진다. 이러한 경우에도, 소음 댐퍼(4)의 둘레 방향 양단(4e) 사이의 간격(g)은 80 ㎜ 이하로 유지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 타이어를 비(Smax/Smin)가 1.00∼1.95인 사이즈 그룹으로 나눔으로써, 이 사이즈 그룹에 속하는 각 타이어에 대해 동일한 횡단면 형상을 갖는 소음 댐퍼(4)를 공용하는 것이 가능해진다. 그 결과, 타이어의 내강 단면적(S)에 따라 소음 댐퍼(4)의 횡단면 형상을 세밀하게 설정하는 경우에 얻어지는 스펀지재의 사용량 삭감이라고 하는 이점을 능가하는, 전체 비용의 절감 효과를 얻을 수 있다. 즉, 소음 댐퍼(4)를 제조할 때의 중간 재료를 공통화함으로써, 생산 효율, 관리 효율, 수송, 보관 효율 등의 향상 및 그에 의한 총 비용의 저감을 도모할 수 있는 것이다. 특히, 둘레 방향 길이 그룹의 타이어에 대해서는 둘레 방향 길이(L2)도 동일하게 한 소음 댐퍼(4)의 완전 공통화를 달성할 수 있기 때문에, 한층 더 높은 효과를 얻을 수 있다. 다른 사이즈 그룹에서는 다른 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼(4)를 사용한다.

상기 소음 댐퍼(4)에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기준폭(WO)을 갖는 폭 넓이의 기준 재료(20)를 n등분함으로써, 소정 폭, 즉 소정 횡단면적(S2)을 갖는 소음 댐퍼(4)를 마련하는 것이, 비용 및 작업 효율 면에서 바람직하다. 이때, 다른 사이즈 그룹에 적용하기 위해 상기 소음 댐퍼(4)의 횡단면적(S2)을 바꾸는 경우에는, 상기 기준 재료(20)에 대한 분할수(n)를 다르게 함으로써 가능해진다. 예를 들어, 970 ㎜의 폭(WO)의 기준 재료(20)를 10등분함으로써 97 ㎜의 폭(W2)의 소음 댐퍼(4)를 형성하거나, 이 기준 재료(20)를 9등분함으로써 107.8 ㎜의 폭(W2)의 소음 댐퍼(4)를 형성하는 것이다. 이에 따라, 기준 재료(20)의 완전 공통화가 달성된다. 타이어 크기를 고려하면 상기 분할수(n)는 3∼40의 범위인 것이 일반적이며, 바람직하게는 5∼20, 더욱 바람직하게는 8∼13의 범위이다.

상기 소음 댐퍼(4)의 횡단면 형상으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 타이어 내측면(is)에 고착되는 고정면(11L)과, 타이어 내강 내측을 향하는 상면(11U)을 가지며, 상기 상면(11U) 상에, 타이어 내강 측을 향하여 개구하고 상기 타이어 적도(C) 상을 둘레 방향으로 연장되는 방열 오목부(12)와, 이 방열 오목부(12)의 축 방향 양측에 배치되며 또한 이 방열 오목부(12)의 홈 바닥(12S)보다도 타이어 내강 측으로 더 높이 융기하여 둘레 방향으로 연장되는 산부(13, 13)를 마련한, 바이모달(bimodal) 또는 이산(twin peaks)형의 단면 형상을 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 소음 댐퍼(4)는, 상기 방열 오목부(12)에 의한 표면적의 증가와, 축열하는 두꺼운 부분의 좌우로의 분할에 따라 방열 효과를 높여, 소음 댐퍼(4)의 축열 작용을 효과적으로 억제할 수 있다. 이때, 상기 산부(13)의 상기 고정면(11L)으로부터의 두께(T)의 최대값(T2)은 20 ㎜∼50 ㎜의 범위이고, 또한 상기 고정면(11L)의 타이어 축 방향의 폭(W2)이 상기 두께의 최대값(T2)보다 큰 편평한 형상인 것이 바람직하며, 이에 따라, 접착 후의 소음 댐퍼(4)의 자세가 안정화되어 주행 중 소음 댐퍼(4)의 쓰러짐이나 박리 등이 방지한다. 상기 고정면(11L)으로부터 방열 오목부(12)의 홈 바닥(12S)까지의 두께(Ti)는 1.0 ㎜ 이상이고, 또한 두께의 최대값(T2)의 50％ 이하가 바람직하다. 두께(Ti)가 1.0 ㎜ 미만이면 강도 부족이 되며, 또한 두께(Ti)가 최대값(T2)의 50％를 넘으면 방열 효과가 현저히 감소해 축열을 충분히 억제할 수 없게 된다.

본 예에서는, 산과 골이 2피치에서 교대로 반복되는 파상 곡선(14)을 따라 상기 상면(11U)이 연장되며, 이에 따라, 소음 댐퍼(4)의 제조 효율이 향상된다. 제조 효율의 관점에서는 직선으로 이루어진 사다리꼴 파상 곡선(14)이 바람직하지만, 예컨대 정현 파상 곡선이어도 좋다.

도 5(a), 5(b)에 도시하는 바와 같이, 소음 댐퍼(4)의 타이어 둘레 방향 양 단부(4E)는, 둘레 방향 양단(4e)을 향하여 두께가 점차 작아지는 테이퍼부(15)로 형성된다. 상기 테이퍼부(15)는, 상기 고착면(11L)과 상기 상면(11U) 사이에 낀 각도(θ)가 예각을 이루도록 형성된다. 테이퍼부(15)로 인해 소음 댐퍼(4)의 둘레 방향 양단부(4E)의 질량이 다른 부분에 비해 상대적으로 작기 때문에, 소음 댐퍼(4)의 양 단부(4E)의 접착면에서의 응력 집중이 감소될 수 있다. 이러한 효과를 한층 더 높이기 위해, 소음 댐퍼(4)의 테이퍼부(15)의 상기 각도(θ)는 15∼70°인 것이 바람직하다. 또한 상기 테이퍼부(15)는, 선단 부분이 고착면(11L)과 거의 수직을 이루도록 절단되어 형성된 단부면(4eS)을 갖는 것이 바람직하다. 이 단부면(4eS)은 소음 댐퍼(4)의 양단(4e)의 강도를 높임으로써, 예컨대 반송 시나 보관 시의 찢어짐 또는 깨짐 등의 손상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 이러한 단부면(4eS)은 타이어 내측면(is)에 대한 접착성을 향상시킨다. 특히 한정되지는 않지만, 상기 단부면(4eS)의 높이(h)는 바람직하게는 3 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 4 ㎜ 이상이며, 또한 상기 두께(T2)의 30％ 이하인 것이 바람직하다.

소음 댐퍼(4)의 고착 방법으로는, 예컨대 접착제 및/또는 감압형 양면 점착 테이프 등에 의한 접착이 바람직하다. 상기 접착제의 바람직한 예로는, 예컨대 합성 고무를 유기 용제에 용해한 용액형 또는 합성 고무를 물에 분산시킨 라텍스형 등의 합성 고무계 액형 접착제가 있다. 상기 감압형 양면 점착 테이프의 예로는, 예컨대 직포 등의 시트형 기재의 양면에 감압형 점착층을 형성하여 마련한 테이프나, 상기 기재를 사용하지 않고 점착층만을 구비한 테이프 등 여러 가지 테이프가 있다. 본 실시형태에서는 감압형 양면 점착 테이프가 이용된다. 양면 점착 테이프의 인장 강도는 5 N/10 ㎜ 이상 10 N/10 ㎜ 미만인 것이 바람직하다. 여기서, 감압형 양면 점착 테이프의 인장 강도는, JIS Z0237의 "감압형 접착 테이프의 인장 강도 시험법"에 준하여 측정된다. 예컨대 소음 댐퍼(4)를 타이어(3)로부터 박리시켜 타이어를 재이용하고 싶은 경우, 양면 점착 테이프 자체에 어느 정도의 인장 강도가 필요하게 된다. 양면 점착 테이프의 인장 강도가 5 N/10 ㎜ 미만이면, 박리 시에 테이프 자체가 찢어져 소음 댐퍼(4)를 타이어 내측면(is)으로부터 제거할 수 없는 경향이 된다. 한편, 양면 점착 테이프의 인장 강도가 10 N/10 ㎜ 이상이면, 비용이 상승하고 대량 생산에 부적합하게 된다.

승용차용 타이어의 경우, 이하의 (a)∼(w)의 사이즈 그룹으로 타이어를 나눌 수 있다. 또한 이들 사이즈 그룹은 각 그룹의 타이어 둘레 길이(Lc)의 차가 80 ㎜ 이하가 되는 둘레 방향 길이 그룹이기도 하다. 따라서, 이 (a)∼(w)의 각 사이즈 그룹에 속하는 타이어에는, 동일한 횡단면 형상 및 동일한 둘레 방향 길이를 갖는 소음 댐퍼(4)를 채택할 수 있다. 그러나, 상기 (a)∼(w)의 각 사이즈 그룹에 속하는 모든 타이어에 대하여, 동일한 횡단면 형상 및 동일한 둘레 방향 길이를 갖는 소음 댐퍼(이러한 소음 댐퍼를 편의상 "동일한 소음 댐퍼"라 칭하는 경우가 있다)를 사용할 필요는 없다. 상기 (a)∼(w)의 사이즈 그룹 중 어느 하나의 사이즈 그 룹에 속하는 타이어에만, 예컨대 (a) 사이즈 그룹에 속하는 타이어(225/60R16, 225/55R17)에만, 동일한 소음 댐퍼를 사용하여도 좋다. 또한, 하나의 사이즈 그룹에 3개 이상의 타이어가 속해 있는 경우, 예컨대 (d) 사이즈 그룹과 같이 하나의 사이즈 그룹에 5개의 타이어가 속해 있는 경우에는, 그 중 적어도 2개 이상의 타이어에 동일한 소음 댐퍼를 사용하여도 좋다.

(a) 225/60R16, 225/55R17:

(b) 215/60R16, 215/55R17:

(c) 215/45R18, 235/35R19, 215/50R17:

(d) 225/40R18, 205/50R17, 215/35R19, 225/35R19, 225/50R16:

(e) 215/40R18, 215/45R17:

(f) 225/35R18, 205/45R17:

(g) 195/40R17, 205/40R17:

(h) 245/40R20, 245/45R19:

(i) 255/45R18, 235/50R18:

(j) 245/35R20, 255/35R20:

(k) 285/30R20, 275/35R19, 275/40R18, 245/45R18:

(l) 275/30R20, 235/50R17, 245/40R19:

(m) 225/45R18, 225/50R17, 235/45R18:

(n) 245/35R19, 245/40R18, 245/45R17:

(o) 235/40R18, 235/45R17, 275/30R19, 265/35R18, 275/35R18, 265/40R17:

(p) 225/45R17, 265/30R19, 255/35R18, 255/40R17:

(q) 235/40R17, 245/40R17:

(r) 195/45R16, 185/55R15, 205/50R15:

(s) 195/60R14, 195/55R15, 205/45R16:

(t) 195/60R15, 195/55R16:

(u) 205/60R15, 205/55R16:

(v) 165/45R16, 165/50R15:

(w) 165/60R14, 165/55R15:

상기 타이어의 호칭은, 주지와 같이, [단면폭]/[편평비][타이어 구조 기호][림 직경]의 순서이다. [속도 기호]와 같이 속도 범위를 나타내는 기호를, 예컨대 [편평비]와 [타이어 구조 기호] 사이에 삽입하여도 좋다. 따라서, 예컨대 225/40ZR18의 호칭의 타이어는, 상기 (d) 사이즈 그룹의 225/40R18의 호칭의 타이어에 포함된다.

표 1에 공기 타이어 세트의 일례를 나타낸다. 표 1 중 스펀지재의 횡단면 형상(A, B, C, D, E)의 상세는, 도 6(a)∼(c), 도 7(a), (b)에 도시한다. 도면 중 치수 단위는 "㎜"이다. 이들 타이어의 면적비(S2/S)는 5.7∼11.1％의 범위이며, 내구성을 유지하면서 우수한 소음 제거 성능을 발휘할 수 있다. 또 소음 댐퍼(4)의 둘레 방향 양단(4e) 사이의 간격(g)은 80 ㎜ 이하이며, 따라서 둘레 방향의 중량 밸런스를 확보하여 타이어의 균일성을 유지할 수 있다.

이상, 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 대해서 서술하였지만, 본 발명은 도시한 실시형태에 한정되지 않으며, 여러 가지 변형 및 수정이 가해질 수 있다.

(실시 테스트 1)

타이어 사이즈가 215/60R16, 225/60R16, 215/45R17, 245/45R18인 4종류의 타이어에, 표 2에 나타내는 횡단면 형상을 가진 스펀지재로 이루어지는 소음 댐퍼를 부착하여, 그 소음 제거 성능을 테스트하였다. 소음 댐퍼용 스펀지재로는, 이노악 사(Inoac Corporation)가 제조한 비중 0.039의 에테르계 폴리우레탄 스펀지(제품 번호 ESH2)를 사용하며, 에비수 화학(Ebisu Chemical Co., Ltd.)이 제조한 감압형 양면 점착 테이프(제품 번호 E700)를 이용하여 타이어 내측면에 타이어 적도를 따라 한바퀴 감아서 스펀지재를 접착하였다. 타이어 내측면의 접착 위치는, 버프에 의해 내측면 상의 이형제를 제거하고 있다.

<소음 제거 성능>

소음 댐퍼가 있는 공기 타이어를 정규 림에 장착하고, 정규 내압(200 ㎪)으로 충전한다. 215/60R16의 타이어를 차량 1(일제 2400 cc, FF차량)의 모든 휠에, 225/60R16의 타이어를 차량 2(일제 4000 cc, FR차량)의 모든 휠에, 215/45R17의 타이어를 차량 3(일제 2500 cc, FR차량)의 모든 휠에, 245/45R18의 타이어를 차량 4(일제 4000 cc, FR차량)의 모든 휠에 장착하였다. 각 차량(1∼4)을 로드 노이즈 계측로(아스팔트 조면로)에서 60 km/h 속도로 주행시키고, 운전석 창측 귓전 위치에 설치한 마이크로폰으로 차내 소음을 채취하였다. 협대역 230 ㎐ 부근의 기주 공명음의 피크값의 음압 레벨을 측정하였다. 그 결과는, 각 타이어 사이즈에서 소음 댐퍼를 구비하지 않은 타이어를 기준으로 하여, 음압 레벨의 감소값으로 표시된다. 여기서, "-"(마이너스 표시)는 로드 노이즈가 저감하고 있는 것을 의미한다. 또한, 소음 댐퍼의 횡단면적(S2)과 타이어의 내강 단면적(S)의 비(S2/S)와, 소음 제거 성능의 관계를 도 8에 도시한다.

소음 댐퍼의 횡단면 형상, 타이어 사이즈, 사용 차종 등에 따라 어느 정도의 변동이 보이지만, 면적비(S2/S)가 5.7％ 이상인 범위에서, 운전자가 로드 노이즈의 감소를 강하게 체감할 수 있는 4 ㏈ 이상의 소음 감소 효과가 얻어짐을 확인할 수 있다.

(실시 테스트2)

타이어 사이즈가 195/40R17, 215/60R16인 타이어에, 도 6(b)에 도시한 B 타입의 횡단면 형상을 가진 스펀지재로 이루어지는 소음 댐퍼를 부착하여, 소음 제거 성능 및 내구성을 테스트하였다. 스펀지재 및 감압형 양면 점착 테이프의 재질 등은 상기 [실시 테스트1]에 준한다.

<소음 제거 성능>

195/40R17 타이어를 차량 5(일제 1800 cc, FF차량), 215/60R16 타이어를 차량 6(일제 2500 cc, FR차량)에 장착한 것 이외에는, [실시 테스트1]의 소음 제거 성능 테스트에 준하여 테스트하였다.

<내구성>

소음 댐퍼가 있는 공기 타이어를 정규 림에 장착하고, 정규 내압(200 ㎪)으로 충전한다. JATMA에 규정된 최대값의 1.2배인 종하중 하에서, 주행 속도 80 km/h로 드럼(직경 1.7 m) 상에서 타이어를 12000 km 주행시켜, 소음 댐퍼의 손상의 유무를 확인하였다.

적어도 비(S2/S)가 11.1％까지는, 내구성에의 악영향이 없는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

1. 림에 장착되는 공기 타이어(pneumatic tire)와, 상기 림과 공기 타이어로 둘러싸이는 타이어 내강을 향하는 타이어 내측면에 고착되며 타이어 둘레 방향으로 연장되는 스펀지재로 이루어지는 소음 댐퍼(noise damper)를 포함하며,

   타이어축을 포함하는 자오 단면(meridian cross section)에서의 상기 타이어 내강의 내강 단면적(S)이 최소값(Smin)인 최소 용적 타이어와, 상기 내강 단면적(S)이 최대값(Smax)인 최대 용적 타이어를 포함하고, 상기 내강 단면적(S)의 비 (Smax/Smin)가 1.00∼1.95의 범위인 사이즈 그룹의 타이어에 대하여, 동일한 횡단면 형상을 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것인 공기 타이어 세트.
2. 제1항에 있어서, 상기 소음 댐퍼는 상기 타이어 내강의 전(全) 체적(V1)의 0.4％∼20％의 체적(V2)을 갖는 것인 공기 타이어 세트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소음 댐퍼는 타이어 둘레 방향으로 타이어 적도(tire equator)를 따라 상기 타이어 내측면에 고착되며, 각 소음 댐퍼의 둘레 방향 양단 사이의 간격은 최대 80 ㎜인 것인 공기 타이어 세트.
4. 제3항에 있어서, 상기 사이즈 그룹은, 상기 타이어 적도 상에서 상기 타이어 내측면의 둘레 방향 길이에 있어서의 차가 최대 80 ㎜인 둘레 방향 길이 그룹의 타 이어를 포함하며, 이 둘레 방향 길이 그룹의 타이어에서는 동일한 둘레 방향 길이를 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것인 공기 타이어 세트.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소음 댐퍼는 기준폭을 n등분(n은 3 내지 40)한 폭을 갖는 것인 공기 타이어 세트.
6. 제1항에 있어서, 이하의 (a)∼(w)로 나타내는 사이즈 그룹 중 어느 하나에 속하는 2 이상의 타이어에 대하여, 동일한 횡단면 형상 및 동일한 둘레 방향 길이를 가진 소음 댐퍼가 사용되는 것인 공기 타이어 세트.

   (a) 225/60R16, 225/55R17:

   (b) 215/60R16, 215/55R17:

   (c) 215/45R18, 235/35R19, 215/50R17:

   (d) 225/40R18, 205/50R17, 215/35R19, 225/35R19, 225/50R16:

   (e) 215/40R18, 215/45R17:

   (f) 225/35R18, 205/45R17:

   (g) 195/40R17, 205/40R17:

   (h) 245/40R20, 245/45R19:

   (i) 255/45R18, 235/50R18:

   (j) 245/35R20, 255/35R20:

   (k) 285/30R20, 275/35R19, 275/40R18, 245/45R18:

   (l) 275/30R20, 235/50R17, 245/40R19:

   (m) 225/45R18, 225/50R17, 235/45R18:

   (n) 245/35R19, 245/40R18, 245/45R17:

   (o) 235/40R18, 235/45R17, 275/30R19, 265/35R18, 275/35R18, 265/40R17:

   (p) 225/45R17, 265/30R19, 255/35R18, 255/40R17:

   (q) 235/40R17, 245/40R17:

   (r) 195/45R16, 185/55R15, 205/50R15:

   (s) 195/60R14, 195/55R15, 205/45R16:

   (t) 195/60R15, 195/55R16:

   (u) 205/60R15, 205/55R16:

   (v) 165/45R16, 165/50R15:

   (w) 165/60R14, 165/55R15:

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