KR101900591B1 - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저소음 타이어에 관한 것으로, 특히 실란트를 이용한 리페어키트의 적용이 용이하도록 타이어 내측면에 설치되는 흡음층을 개량한 것이다.
본 발명은 트레드(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)로 구성되는 공기입타이어에 있어서, 트레드(100) 및 사이드월(200)의 내측에 설치되는 인너라이너(500)의 내측면에 흡음층(400)이 설치되며, 상기 흡음층(400)은 다수의 돌기(420)들을 가지고, 상기 돌기(420)들을 통해 인너라이너(500)와 흡음층(400)이 접합되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

Description

공기입 타이어{A PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실란트를 이용한 리페어키트의 적용이 용이하도록 타이어 내측면에 설치되는 흡음층을 개량한 저소음의 공기입 타이어에 관한 것이다.

자동차 소음과 관련하여 정부 규제의 강화 및 전기차의 수요가 확대됨에 따라 타이어로부터 발생되는 소음 저감 요구가 점차적으로 증가하는 추세이다. 하지만 최근 타이어 개발 동향은 타이어 노면에 접촉하는 트레드부가 광폭으로 이루어져 있고 타이어 측면에 해당하는 사이드월 (Side wall)의 편평비가 낮은 UHP (Ultra high performance) 타이어가 각광을 받고 있다. 이러한 타이어는 구조적인 특성에 기인하여 사이드 월의 강성이 증가하여 노면에서 전달된 충격을 타이어 자체 구조에서 적절한 댐핑 (Damping) 역할을 수행하지 못함에 따라 소음 유발에 관련된 음압을 상승 시키는 결과를 초래한다. 이는 타이어 내부(Cavity)에서 공기 진동을 발생시켜 차량 내부까지 소음이 전달되어 운전자가 이를 감지하게 되어 주행 시 승차감을 감소시키는 원인이 된다.

특히 200 ~ 250 Hz의 저주파 영역에서 발생하는 로드노이즈의 주요 원인은 타이어가 구동함에 따라 발생하는 공명음이 주 원인이며, 이러한 공명음을 저감시키기 위한 효율적인 방법은 타이어에서 직접적으로 공명음을 제거하는 것이 가장 효과적이다. 타이어는 휠과 체결된 상태로 차량에 장착되기 때문에, 타이어와 휠은 하나의 밀폐형 구조를 이루며 30 ~ 40 psi 의 고압상태에서 공기로 채워져 있다. 이러한 고압 상태의 밀폐형 타이어는 엔진 출력에 의해서 회전을 하게 되고, 고속의 회전력에 의해서 공명음이 발생하게 된다.

이에 따라 타이어 제조사에서는 개방형 셀을 가지고 있는 폴리 우레탄 재질의 발포체(흡음재)를 활용하여 타이어 내부에서 발생되는 소음을 저감시키는 타이어를 제안하였다. 그리고 타이어 펑크는 운전 중 언제 어디서 발생할지 모르기 때문에, 이를 대비한 용품이 차량 내 반드시 비치되어야만 한다. 전통적으로 차량 트렁크마다 스페어 타이어가 실려 있었지만 근래에 들어 차량에 스페어 타이어가 없는 차들이 크게 늘어나고 있으며 이러한 차량의 경우 리페어 키트를 비치하게 된다. 펑크 수리용 리페어 키트의 종류가 타이어 내부로 액상의 물질 주입하여 타이어 회전 시 원심력을 통해 펑크부위를 메워주는 경우 소음 저감 타이어 내부 인너라이너에 부착된 흡음재가 액상 물질의 경로를 차단하고 있어 그 역할을 제대로 수행할 수 없게 된다. 따라서 자동차 제조업체에 따라 차량 내부에 비치시키는 펑크 수리용 리페어 키트의 종류가 상기 타이어 내부로 액상의 물질을 주입하는 방식일 경우 타이어 내부에 흡음재를 부착하여 소음을 저감시키는 타이어 사용에 제한을 받게 된다.

이에 본 특허에서는 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시키기 위해 부착하는 흡음재의 형상 변경을 통해 타이어 내부로 액상 물질이 주입되는 펑크 수리용 리페어 키트의 사용이 용이하도록 하는 타이어를 제공하고자 한다.

이하, 공명음을 저감시키기 위한 종래의 기술을 살펴본다.

대한민국 등록특허 제10-1535029호 '발명의 명칭 저소음 타이어'는 저소음 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 이너라이너 내측면의 씰란트층 상에 폴리프로필렌 멜트블로운 섬유를 함유한 흡음재가 부착된 구조로 이루어진 저소음 타이어에 관한 것이다. 즉, 상기의 기술은 이너라이너 내측면에 부착된 씰란트층; 및 상기 씰란트층 상에 부착된 흡음재층;을 포함하고, 상기 흡음재층은 폴리프로필렌 멜트블로운 섬유 50 내지 90 중량% 및 고분자 섬유 10 내지 50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제10-1535029호의 저소음 타이어는 폴리프로필렌 멜트블로운 섬유를 포함한 흡음재를 부착함으로써 기존 발포우레탄 대비 가수분해가 발생하지 않아 타이어의 물성을 향상시키는 동시에 우수한 공명음 저감 효과를 나타낸다. 또한 고점착성 씰란트를 이용하여 흡음재를 부착함으로써 타이어의 중량 증가 없이 우수한 접착력으로 타이어 교체 수명을 늘리는 효과가 있다. 그러나 제10-1535029호 역시 타이어 내부로 액상 물질이 주입되는 펑크 수리용 리페어 키트의 사용이 불가한 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0046502호 '타이어 내부에 실란트 조성물 도포방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 타이어'는 도포 대상인 타이어의 캐드 파일로부터 타이어 중심점으로부터 실란트 조성물 도포를 위한 좌표를 추출하는 단계와, 추출된 좌표를 바탕으로 로봇 이동 좌표를 설정하고 실란트 조성물 도포 폭을 설정하는 단계 및 로봇 암에 고정 설치되어 실란트 조성물을 토출하는 노즐을 상기 설정된 좌표 방향으로 이동하며 도포하는 단계를 포함하는 타이어 내부에 실란트 조성물 도포하는 방법 및 도포하는 방법에 의하여 제조된 타이어에 관한 것이다.

상기 실란트는 차후 펑크시 리페어키트에 의한 추가적인 실란트의 도포를 방해하는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1535029호 '발명의 명칭 저소음 타이어' 공고일자 2015년07월07일 대한민국 공개특허 제10-2015-0046502호 '타이어 내부에 실란트 조성물 도포방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 타이어' 공개일자 2015년04월30일

이에, 본 발명은 높은 흡음효과를 가지면서도 펑크 시 리페어키트에 의한 실란트의 도포가 용이한 흡음재를 장착한 타이어를 제공하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이에, 본 발명은 트레드(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)로 구성되는 공기입타이어에 있어서, 트레드(100) 및 사이드월(200)의 내측에 설치되는 인너라이너(500)의 내측면에 흡음층(400)이 설치되며, 상기 흡음층(400)은 다수의 돌기(420)들을 가지고, 상기 돌기(420)들을 통해 인너라이너(500)와 흡음층(400)이 접합되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공함으로써 상기의 과제를 해결하고자 한다.

종래의 흡음재를 적용한 타이어에서는 액상물질을 주입하는 리페어키트의 적용이 불가능한 문제점이 있었으나, 본 발명에 따르면 높은 흡음효과를 유지하면서도 타이어 내부로 액상 물질이 주입되는 펑크 수리용 리페어 키트의 사용이 용이한 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 공기입 타이어의 흡음층의 요부 평면도이다.
도 2는 도 1의 a-a'선상의 단면도이다.
도 3은 흡음층이 설치된 본 발명의 타이어의 요부발췌 단면도이다.
도 4는 흡음층에 타공부가 형성된 실시예의 요부 평면도이다.
도 5는 도 4의 b-b'선상의 단면도이다.
도 6은 종래의 흡음층이 설치된 타이어의 단면도이다.
도 7은 돌기가 원주방향으로 이어진 실시예의 단면도이다.
도 8은 돌기가 셀을 형성하는 실시예의 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서는 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시키기 위해 부착하는 흡음재의 형상 변경을 통하여 타이어 내부로 액상 물질이 주입되는 펑크 수리용 리페어 키트의 사용이 용이하도록 하는 타이어를 제공하고자 한다. 흡음재 형상 변경을 고려 할 때 가장 중요한 인자로 펑크 수리용 리페어 키트를 통해 주입되는 액상의 물질이 타이어 회전시 원심력을 통해 펑크 부위를 메워 주어야 하므로 액상 물질의 이동이 원활하도록 경로 방해를 최소화 해야 한다.

통상 타이어 내부에 소음 저감용 흡음재를 장착하는 경우 도 6에 도시된 바와 같이, 접착제 또는 실란트 물질을 타이어 인너라이너 내측 면에 넓게 도포하여 흡음재를 부착하였다. 그러나 이러한 경우 펑크 시 타이어 내부로 액상 물질을 주입하는 리페어 키트의 사용에 제한이 발생한다. 이에 대해 본 발명에서는 인너라이너에 부착되는 흡음재 제조 시 몰드를 수정하여 한쪽 면에 동일 재질의 돌기를 여러개소 형성하였고 이 돌기 말단에 접착성이 매우 강한 실란트를 도포하여 타이어 인너라이너 내측 면에 흡음재를 부착하였다. 이로 인해 펑크 시 타이어 내부로 액상 물질이 주입되더라도 액상 물질의 이동에 방해가 발생하지 않도록 충분한 이동 경로를 확보하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 트레드(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)로 구성되는 공기입타이어에 있어서, 트레드(100) 및 사이드월(200)의 내측에 설치되는 인너라이너(500)에서 원주 방향을 따라 인너라이너(500)의 내측면 전체에 흡음층(400)이 설치되며, 상기 흡음층(400)은 다수의 돌기(420)들을 가지고, 상기 돌기(420)들을 통해 인너라이너(500)와 흡음층(400)이 접합되는 공기입 타이어를 제공한다.

상기의 구성에 따르면, 돌기(420)가 흡음층(400)의 흡음재(410)와 인너라이너(500) 사이를 이격시킴으로써 물질의 유동을 용이하게 하기 위한 공간(440)이 형성되게 된다. 즉, 흡음층(400)은 돌기(420)에 의하여 인너라이너(500)에 접착되며, 상기 돌기(420)는 접착면에 강한 접착력을 가진 실란트가 도포되어 흡음층(400)과 인너라이너(500)를 결합한다.

펑크 시 타이어 내부로 액상 물질이 주입되는 경우 상기의 공간(440)을 따라 액상물질이 유동할 수 있어 펑크난 위치에서 실링을 할 수 있게 된다. 상기 흡음층(400)은 높은 흡음효과를 위하여 다공질우레탄폼으로 제조되는 것이 바람직하다.

펑크 시 리페어키트에 의해 주입되는 액상물질의 유동성을 더욱 확보하기 위하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 흡음층(400)의 흡음재(410)에 타이어의 중심으로부터 공간(440) 방향으로 타공부(430)가 형성될 수 있다. 액상물질이 타공부(430)를 통해 공간(440)으로 유입됨으로써, 상기 타공부에 의해 흡음층(400)의 흡음재(410) 역시 타이어 내에 주입된 액상물질의 이동경로를 방해하지 아니하게 되어 액상물질로 인너라이너(500)의 내측면 전체를 실링 가능하다. 상기 타공부(430)의 크기, 형상 및 개수는 리페어키트에 의해 주입되는 액체의 종류, 양 및 타이어의 크기, 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

상기 돌기(420)는 접착성이 매우 강한 실란트를 도포하여 인너라이너(500)에 접착되는 바, 타이어의 주행환경이 가혹한 경우 접착성을 높이기 위하여 돌기(420)의 접착단면의 크기를 증대시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(420)는 타이어의 원주방향으로 길게 이어진 형상인 것을 제공한다. 상기의 실시예에 따르면, 원주방향으로 형성된 긴 돌기(420)에 따라 공간(440)이 원주방향으로 분할되며, 분할된 공간(440) 안에서는 리페어키트에 의해 주입되는 액체가 자유로이 유동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 필요에 따라, 상기 돌기(420)는 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 이어져 형성되며, 상기 돌기(420)가 둘러싼 공간(440)은 밀폐된 셀(cell)을 형성할 수 있다. 이러한 실시예의 경우 상기 돌기(420)의 접착단면적은 매우 넓어져 보다 강하고 안정적인 접착력을 기대할 수 있으며, 리페어키트에 의해 주입되는 액체는 상기 셀(cell) 안에서 자유로이 유동할 수 있다. 부가적으로 셀 내에서 펑크가 난 경우 리페어키트 의해 주입되는 액체가 셀 내를 충전시키는 경우 보다 적은 양의 액체로 충분한 메움효과를 기대할 수 있다. 상기 셀(cell)의 형상은 육각 및 사각형을 포함한 다각형, 원형 및 타원형인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 효과에 대한 시험결과는 하기의 표1에 나타난 바와 같다. 표1의 실시예는 본 발명의 타이어이며, 비교예1은 흡음재를 부착하지 않은 것이고, 비교예2는 돌기가 없는 종래의 흡음재를 장착한 타이어이다. 표1에서 나타난 바와 같이, 주행 시 비교예1 대비 비교예2와 동등하게 약 3dB의 소음 저감 효과가 나타났으며, 주행이 완료된 후 흡음재의 부착 상태 또한 양호함을 확인할 수 있었다.

실란트 수리효과는 상기 실시예 및 비교예1, 2에서 제조한 타이어를 동일 위치에서 인위적으로 펑크를 발생시킨 후 리페어 키트를 사용하여 타이어 내부에 액상 실란트를 주입하여 수리 상태 유무를 판단하였다. 비교예2는 수리 효과가 없었으며 이에 대비하여 비교예1과 실시예1은 동등하게 수리 상태가 양호함을 확인할 수 있었다.

구분	비교예1	비교예2	실시예
흡음재 유무	없음	있음	있음
돌출부 유무	없음	없음	있음
소음 (RMS dB)	69.47	66.34	66.52
실란트 수리효과	양호	불량	양호

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 트레드
200: 사이드월
300: 비드부
400: 흡음층
410: 흡음재
420: 돌기
430: 타공부
440: 공간
500: 인너라이너

Claims (7)

1. 트레드(100)와 사이드월(200) 및 비드부(300)로 구성되는 타이어에 있어서,
   트레드(100) 및 사이드월(200)의 내측에 설치되는 인너라이너(500)의 원주 방향을 따라 인너라이너(500)의 내측면 전체에 흡음층(400)이 설치되며,
   상기 흡음층(400)은 흡음재(410)와 상기 인너라이너(500) 사이를 이격시켜 공간(440)이 형성되게 하는 다수의 돌기(420)들을 가지고, 상기 돌기(420)들을 통해 상기 인너라이너(500)와 상기 흡음층(400)이 실란트에 의해 접합되며,
   상기 흡음층(400)의 상기 흡음재(410)에 상기 타이어의 중심으로부터 상기 공간(440) 방향으로 타공부(430)가 형성되어, 리페어키트에 의해 상기 타이어 내에 주입된 액상물질이 상기 타공부(430)를 통해 상기 공간(440)으로 유입됨으로써, 상기 공간(440)으로 주입되는 상기 액상물질의 유동성을 확보하므로, 상기 흡음재(410)가 상기 액상물질의 이동경로를 방해하는 현상을 방지하여, 상기 액상물질로 상기 인너라이너(500)의 내측면 전체를 실링 가능한 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 흡음층(400)은 다공질우레탄폼으로 제조되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 돌기(420)는 타이어의 원주방향으로 길게 이어진 형상인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
6. 제1항에 있어서,
   상기 돌기(420)는 서로 이어져 형성되며, 상기 돌기(420)가 둘러싼 공간(440)은 밀폐된 셀(cell)을 형성하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
7. 제6항에 있어서,
   상기 셀(cell)의 형상은 육각 및 사각형을 포함한 다각형, 원형 및 타원형인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.

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