KR101817188B1 - 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치는, 완충재, 및 상기 완충재에 연결되어 있고, 상기 완충재를 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간 중 적어도 일부분에 고정시키는 고정재를 포함한다. 상기 완충재는 내부에 기체가 주입되어 있다. 상기 완충재는 상기 고정재에 의해 상기 타이어의 이너라이너 또는 상기 림에 고정된다. 상기 고정재는 탄성력을 갖는다. 상기 완충재 및 상기 고정재 중 적어도 하나는 내열성을 갖는다. 상기 완충재는 내부에 복수의 분리된 공간들을 구비한다.

Description

타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치 및 이를 제조하는 방법{A DEVICE FOR REDUCING A CAVITY NOISE OF A TIRE AND A METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치 및 이를 제조하는 방법에 관한 발명이며, 보다 구체적으로는 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간에 완충재를 구비함으로써, 타이어의 캐비티 노이즈를 저감하기 위한 장치 및 그 장치의 제조 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 자동차용 타이어는 내부 면인 이너라이너(inner liner)와 휠(wheel)을 포함하는 림(rim)으로 구성된 내부 공간에 공기가 채워짐으로써 차체를 탄성적으로 지지하는 작용을 한다.
타이어는 마찰의 원리를 이용하여 자동차가 이동하도록 돕는 역할을 한다. 그런데 만일 타이어가 맞닿은 지면으로부터의 충격이 있는 경우, 타이어 내부의 공간에서는 공명 현상이 발생하고, 이는 차량에 현저한 소음을 발생시키게 되며 결국 차량 탑승자에게까지 인식 가능한 소음으로 전달된다. 이러한 소음은 일반적으로 캐비티 노이즈(cavity noise)라고 지칭되며, 특히 차량의 속도가 높아질수록 이러한 캐비티 노이즈가 더욱 증가한다.
종래에는 이러한 캐비티 노이즈 문제를 개선하기 위해 트레드(tread)나 사이드월(sidewall)의 강성 변화를 주지만 이럴 경우 차량의 핸들링 성능을 약화시키는 문제를 일으킨다.
그러므로, 당업계에서는 차량의 핸들링 등의 기존의 성능을 유지하는 동시에 타이어 내부 공간에서의 소음인 캐비티 노이즈를 효과적으로 저감하기 위한 필요가 존재한다.
[특허 문헌 1] 대한민국특허출원공개번호 제10-2008-0038312호(발명의 명칭: "타이어 및 휠 노이즈 감소 장치 및 시스템")
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 타이어의 캐비티 노이즈를 효과적으로 저감하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치는, 완충재, 및 상기 완충재에 연결되어 있고, 상기 완충재를 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간 중 적어도 일부분에 고정시키는 고정재를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 내부에 기체가 주입될 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 상기 고정재에 의해 상기 타이어의 이너라이너에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 상기 고정재에 의해 상기 림에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 상기 타이어와 상기 림 사이의 공간의 크기를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정재는 탄성력을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재 및 상기 고정재 중 적어도 하나는 내열성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 내부에 복수의 분리된 공간들을 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치를 제조하는 방법은, 완충재를 형성하는 단계, 및 고정재를 이용하여, 상기 완충재를 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간 중 적어도 일부분에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충재는 내부에 기체가 주입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 타이어 내부 공간에 완충재를 구비으로써 캐비티 노이즈를 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 타이어 내부 공간에 완충재를 배치함으로써 진동을 효과적으로 저감할 수도 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 타이어 내부 공간에 완충재를 구비함으로써 차량의 핸들링 성능을 유지할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따르면, 캐비티 노이즈 저감, 진동 저감, 핸들링 성능 유지 등을 통해 차량 탑승자의 승차감을 현저히 개선시키는 유리한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 완충재의 다양한 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치를 제조하는 방법을 수행하기 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 캐비티 노이즈 저감 장치를 구비한 타이어에 대한 실험 결과이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인 이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
타이어(110)는 림(120)과 결합하며, 내부에 공간을 형성한다. 구체적으로 타이어(110)의 내부 면인 이너라이너(110a)와 림(120)으로 둘러싸인 내부 공간이 형성된다.
타이어(110)는 마찰의 원리를 이용하여 자동차가 이동하도록 돕는 역할을 한다. 예컨대, 타이어(110)가 맞닿은 지면으로부터의 충격이 있는 경우, 타이어(110) 내부의 공간에서는 공명 현상이 발생하고, 이는 차량에 현저한 소음을 발생시키게 되며 결국 차량 탑승자에게까지 인식 가능한 소음인 캐비티 노이즈로서 전달된다.
이러한 캐비티 노이즈 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이너라이너(110a)에 완충재(130)가 구비될 수 있다. 예컨대, 완충재(130)는 고정재(140)를 통해 이너라이너(110a)에 고정될 수 있다.
보다 구체적으로, 완충재(130)는 내부에 기체가 주입되어 있는 형태를 가질 수 있다. 일 예로서, 완충재(130)는 내부에 공기, 질소, 산소 중 적어도 하나의 기체가 주입될 수 있다. 이와 같이, 상기 완충재(130) 내부에 기체가 주입됨으로써, 타이어에 가해지는 충격으로 인한 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 이너라이너와 림으로 둘러싸인 공간에서 발생하는 캐비티 노이즈를 효과적으로 저감할 수 있다.
아울러, 내부에 기체가 주입된 형태의 완충재(130)를 형성함으로써, 완충재(130) 자체의 무게를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이는 곧 완충재(130)의 설치로 인한 타이어의 무게 증가를 실질적으로 방지하고, 무게 증가로 인한 자동차의 연비에 대한 영향을 실질적으로 제거하는 유리한 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 완충재(130)는 모양이나 크기나 두께를 타이어 소음 주파수에 따라 알맞게 변경할 수 있다. 통상적으로 타이어는 그 형상과 크기에 따라 고유의 소음 주파수를 갖는다. 완충재(130)는 타이어 본연의 소음 주파수를 고려하여 캐비티 노이즈를 최대로 감소시킬 수 있는 모양/크기/두께를 갖도록 반복적인 실험 및 시뮬레이션(simulation)을 통해 최적화될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 완충재(130)는 특정한 모양이나 크기나 두께로 한정되지 않고, 타이어의 특성을 고려하여 얼마든지 다양한 형태로 제조될 수 있음은 명백할 것이다.
또한, 고정재(140)는 완충재(130)를 이너라이너(110a)에 고정시키는 역할을 한다. 일 예로서, 고정재(140)는 접착성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 고정재(140)는 접착제로 구성되거나, 양면에 접착성을 갖는 부재일 수 있다.
한편, 고정재(140)는 탄성력을 가질 수 있다. 이에 따라, 탄성력을 가진 고정재(140)에 의해 이너라이너(110a)에 완충재(130)가 결합됨으로써, 타이어(110)의 외부에서의 충격에 의해 완충재(130)가 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 완충재(130)의 완충력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 완충재(130) 및 고정재(140) 중 적어도 하나는 내열성을 가질 수 있다. 타이어(110)는 주행에 따라 상당한 마찰열이 발생할 수 있다. 이러한 지속적인 마찰열에도 불구하고 특성이나 형태에 변형이 일어나지 않도록 완충재(130) 및 고정재(140) 중 적어도 하나는 내열성을 가질 수 있다.
또한, 완충재(130)는 내부에 기체가 주입된 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 완충재(130)는 사각형 쿠션, 더블형 쿠션, 라운드형 쿠션 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 이처럼 완충재(130)는 내부에 복수의 분리된 공간들을 구비할 수 있다. 이에 따라 설령 완충재(130)를 구성하는 쿠션들 중 일부가 손상되더라도 나머지는 동일한 성능을 유지하는 유리한 효과를 가질 수 있다.
아울러, 도 4a 내지 4c의 완충재(130)의 형태는 설명의 편의를 위한 예시로서 도시된 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 완충재(130)는 이러한 예시적인 형태에만 특정되지 않고 이 외에도 다양한 형태를 가질 수 있음은 명백할 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
참고로, 도 2에 도시된 타이어(210), 림(220), 완충재(230), 고정재(240)는 실질적으로 도 1에 도시된 타이어(110), 림(120), 완충재(130), 고정재(140)에 대응할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 완충재(130)와 달리, 도 2에 도시된 완충재(230)는 림에 고정될 수 있다. 구체적으로, 완충재(230)는 고정재(240)를 통해 림(240)에 고정될 수 있다.
이처럼 완충재(230)가 이너라이너(210a) 대신에 림(220)에 고정되더라도 도 1의 실시예와 동일한 캐비티 노이즈 저감의 효과를 달성할 수 있다. 아울러, 지면에 맞닿는 타이어(210)의 이너라이너(210a) 대신에 지면으로부터 일정 거리만큼 이격된 림(220)에 완충재(230)를 부착함으로써, 지면으로부터의 충격에 따른 완충재(230)의 파손 내지 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치가 구비된 타이어의 단면도이다.
도 3에 따른 실시예에 따르면, 완충재(330)는 타이어(310)와 림(320)으로 둘러싸인 공간을 완전히 채우는 형태를 갖는다. 이처럼 완충재(330)를 타이어(310)의 내부 공간과 동일한 형상을 갖도록 구성함으로써, 별도의 고정재를 포함시키지 않아도 완충재(330)가 타이어(310)의 내부 공간에 고정되게 하는 유리한 효과를 가질 수 있다. 아울러, 타이어(310)의 내부 공간과 동일한 형상을 갖도록 완충재(330)를 구성함으로써, 완충재(330)의 효과를 극대화할 수 있는 유리한 효과도 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 완충재(330)는 내부에 기체가 주입된 형태를 가짐으로써, 설령 그 크기를 타이어(310)의 내부 공간과 동일하게 구성할지라도, 실질적으로 무게의 증가가 미미하게 할 수 있고, 이는 곧 완충재(330)의 설치로 인한 타이어의 무게 증가를 실질적으로 방지하고, 무게 증가로 인한 자동차의 연비에 대한 영향을 실질적으로 제거하는 유리한 효과를 갖는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치를 제조하는 방법(500)을 수행하기 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
상기 방법(500)은 먼저 완충재를 형성하는 단계(S510)를 포함한다. 완충재는 내부에 기체가 주입되어 있는 형태를 가질 수 있다. 일 예로서, 완충재는 내부에 공기, 질소, 산소 중 적어도 하나의 기체가 주입될 수 있다. 이처럼 완충재 내부에 기체가 주입됨으로써, 타이어에 가해지는 충격으로 인한 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 이너라이너와 림으로 둘러싸인 공간에서 발생하는 캐비티 노이즈를 효과적으로 저감할 수 있다.
아울러, 내부에 기체가 주입된 형태의 완충재를 형성함으로써, 완충재 자체의 무게를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이는 곧 완충재의 설치로 인한 타이어의 무게 증가를 실질적으로 방지하고, 무게 증가로 인한 자동차의 연비에 대한 영향을 실질적으로 제거하는 유리한 효과를 갖는다. 완충재는 모양이나 크기나 두께를 타이어 소음 주파수에 따라 알맞게 변경할 수 있다. 통상적으로 타이어는 그 형상과 크기에 따라 고유의 소음 주파수를 갖는다. 완충재는 타이어 본연의 소음 주파수를 고려하여 캐비티 노이즈를 최대로 감소시킬 수 있는 모양/크기/두께를 갖도록 반복적인 실험 및 시뮬레이션을 통해 최적화될 수도 있다. 따라서 본 발명에서 완충재는 특정한 모양이나 크기나 두께로 한정되지 않으며, 타이어의 특성을 고려하여 얼마든지 다양한 형태로 제조될 수 있다.
이후에 상기 방법(500)은 고정재를 이용하여, 상기 완충재를 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간 중 적어도 일부분에 고정시키는 단계(S520)를 포함할 수 있다. 상기 고정재는 완충재를 이너라이너에 고정시키는 역할을 한다. 일 예로서, 고정재는 접착성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 고정재는 접착제로 구성되거나, 양면에 접착성을 갖는 부재일 수 있다.
한편, 고정재는 탄성력을 가질 수 있다. 이에 따라, 탄성력을 가진 고정재에 의해 이너라이너에 완충재가 결합됨으로써, 타이어의 외부에서의 충격에 의해 완충재가 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 완충재의 완충력을 향상시킬 수 있다.
완충재 및 고정재 중 적어도 하나는 내열성을 가질 수 있다. 타이어는 주행에 따라 상당한 마찰열이 발생할 수 있다. 이러한 지속적인 마찰열에도 불구하고 특성이나 형태에 변형이 일어나지 않도록 완충재 및 고정재 중 적어도 하나는 내열성을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치를 구비한 타이어에 대한 실험 결과이다.
본 발명에 따른 실험은 도 6a에 도시된 바와 같은 클리트(cleat) 통과 테스트로서 진행되었다. 자동차의 시험 속도는 시속 60킬로미터였으며, 드럼 타입 NVH 테스트 머신(Drum Type NVH Test Machine)을 통해 실험이 진행되었다.
상기 실험은 종래의 타이어를 장착한 차량과 본 발명에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치를 구비한 타이어를 장착한 차량에 대해 각각 수행되었다.
먼저, 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래의 타이어를 장착한 차량은 200~250 Hz 대역에서 캐비티 노이즈가 발생하는 것이 관찰되었다. 이에 반해, 본 발명에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치를 구비한 타이어를 장착한 차량은 동일한 대역을 포함한 전 실험 대역에서 캐비티 노이즈가 확인히 감소된 모습을 나타내었다.
특히, 종래의 타이어를 장착한 차량은 최대 -125.6 dB의 캐비티 노이즈가 관찰되었으나, 동일한 대역에서 본 발명에 따른 캐비티 노이즈 저감 장치를 구비한 타이어는 -113.9 dB의 캐비티 노이즈가 관찰되었으며, 결과적으로 11.7 dB의 캐비티 노이즈 저감의 효과가 관찰되었다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110,210,310: 타이어
110a,210a: 이너라이너
120,220,320: 림
130,230,330: 완충재
140,240: 고정재

Claims (10)

  1. 완충재, 및
    상기 완충재에 연결되고, 상기 완충재를 타이어의 이너라이너와 림 사이의 공간 중 적어도 일부분에 고정시키는 탄성력을 보유한 고정재와,
    상기 완충재는, 타이어와 림 사이에 공간을 갖되, 내부에 복수로 분리되고 기체가 주입되는 공간들을 구비하고, 타이어의 이너라이너 및 림 중 어느 한곳 또는 양쪽에 고정시킬 수 있도록 고정재에 의하여 고정되되,
    상기 완충재 및 상기 고정재 중 적어도 하나는 내열성을 갖도록 형성되어 이루어지는 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치에 있어서,
    상기 완충재는,
    쿠션 내부에 쿠션들 중 일부가 손상되더라도 나머지는 동일한 성능이 유지될 수 있도록 복수의 분리된 공간들이 형성된 사각형 쿠션, 더블형 쿠션, 라운드형 쿠션 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
    상기 공간들 내부에 질소와, 산소 중 적어도 하나의 기체가 주입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어의 캐비티 노이즈 저감 장치.
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  8. 삭제
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  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004082947A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Tokai Rubber Ind Ltd 防音タイヤ

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JP2004082947A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Tokai Rubber Ind Ltd 防音タイヤ

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