KR102267902B1 - 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인그루브에서 발생하는 소음 에너지를 감소시켜 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어에 관한 것이다. 본 발명은 타이어의 원주 방향을 따라 연장 형성된 복수의 메인그루브를 갖는 메인그루브유닛; 한 쌍의 상기 메인그루브 사이에 형성되는 공명유닛; 상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 일측의 메인그루브를 연통하도록 마련된 넥유닛; 및 상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 타측의 메인그루브를 연결하도록 마련된 커프유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어를 제공한다.

Description

소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어{TIRES WITH RESONATORS FOR NOISE REDUCTION}
본 발명은 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인그루브에서 발생하는 소음 에너지를 감소시켜 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어에 관한 것이다.
바퀴를 굴려 앞으로 나가는 자동차는 태생적으로 소음을 발생시킬 수밖에 없다. 그러나 운전 중에 차량 내부 및 외부로부터 들려오는 엔진음, 풍절음(바람소리) 등 소음은 운전자와 탑승자에 귀에는 늘 거슬린다. 이에 방음재, 흡음재 등을 사용해 소음을 차단하는 작업이 일반적이다.
하지만 최근 환경부가 2019년부터 유럽연합(EU)에서 시행중인 '타이어 소음성능 표시제도'를 도입한다고 밝혔다. 이에 제도 시행을 앞두고 소음을 줄이기 위한 기술개발이 이루어지고 있다. 특히, 기존에는 엔진 등 차량 내부 소음 발생을 줄이는데 집중했지만 타이어와 같이 차량 외부에서 발생하는 소음을 최소화하기 위해 타이어 제품 개발이 초기 단계부터 저소음 신기술을 적용하는 사례가 늘고 있다.
특히 최근 시장점유율이 급격히 상승하고 있는 전기차를 위한 타이어는 내연기관차(ICE: Internal Combustion Engine)와는 다른 소음 특성이 요구되고 있다.
일 예로, ICE 차량의 경우, 엔진에서 오는 소음이 실내 소음의 전 영역대에 걸쳐 가장 큰 소음을 유발하나, 전기 자동차에는 엔진이 없기 때문에 전체적인 소음 레벨이 낮으며 타이어에서 유발되는 소음이 가장 크다. 따라서, 최근에는 저소음 타이어 중요성이 점차 커지고 있다.
타이어 소음 중 1 kHz 영역대에서 파이프 공명음에 의한 피크가 발생하며 이로 인한 영향이 소음 전체에서 매우 큰 비중을 차지한다. 구체적으로, 타이어 주행방향의 메인 그루브가 지면에 닿을 때 지면과 메인그루브가 파이프 형상을 이룬다. 이때, 이 파이프 형태의 메인그루브 내부 유동으로 인해 1 kHz 대역의 기주공명음이 발생하게 된다.
따라서, 타이어 메인그루브 내에서 발생하는 기주공명음을 저감하기 위한 기술이 필요하다.
한국등록특허 제10-1957640호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 메인그루브에서 발생하는 소음 에너지를 감소시켜 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어를 제공하는 것이다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 타이어의 원주 방향을 따라 연장 형성된 복수의 메인그루브를 갖는 메인그루브유닛; 한 쌍의 상기 메인그루브 사이에 형성되는 공명유닛; 상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 일측의 메인그루브를 연통하도록 마련된 넥유닛; 및 상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 타측의 메인그루브를 연결하도록 마련된 커프유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공명유닛은 헬름홀츠 공명기로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메인그루브유닛은, 상호 이격되어 형성되며, 차량 바깥측부터 순차적으로 형성된 제1 메인그루브, 제2 메인그루브, 제3 메인그루브 및 제4 메인그루브를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공명유닛은, 상기 제1 메인그루브, 제2 메인그루브, 제3 메인그루브 및 제4 메인그루브 중 어느 한 쌍의 메인그루브 사이에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공명유닛은, 상기 제1 메인그루브 및 상기 제2 메인그루브 사이에 마련되는 제1 공명부; 및 상기 제3 메인그루브 및 상기 제4 메인그루브 사이에 마련되는 제2 공명부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 공명부 및 상기 제2 공명부의 부피는 500 내지 1,500m3인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 넥유닛은, 상기 제1 공명부와 상기 제1 메인그루브를 연결하도록 마련된 제1 넥부; 및 상기 제2 공명부와 상기 제3 메인그루브를 연결하도록 마련된 제2 넥부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 넥부는, 상기 제1 공명부와 상기 제1 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로; 및 상기 곡선유로의 하부에 형성된 원통형 넥을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 하중 부여시 폐쇄되도록 마련되며, 상기 넥은 하중 부여시에도 상기 제1 메인그루브와 상기 제1 공명부가 연통된 상태를 유지하도록 형성되고, 상기 넥은 상기 제1 메인그루브와 상기 제1 공명부 내 공기를 상호 연통시켜 기주공명음을 저감하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 넥부의 길이는 5 내지 20mm로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 넥의 지름은 상기 제1 메인그루브와 상기 제2 메인그루브 사이의 거리 및 상기 제1 공명부의 부피에 따라 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 넥의 지름은 1 내지 3mm이고, 단면적은 1 내지 12 mm2으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 넥부는, 상기 제2 공명부와 상기 제3 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로; 및 상기 곡선유로의 하부에 형성된 원통형 넥을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 하중 부여시 폐쇄되도록 마련되며, 상기 넥은 하중 부여시에도 상기 제3 메인그루브와 상기 제2 공명부가 연통된 상태를 유지하도록 형성되고, 상기 넥은 상기 제3 메인그루브와 상기 제2 공명부 내 공기를 상호 연통시켜 기주공명음을 저감하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 커프유닛은, 상기 제1 공명부와 상기 제2 메인그루브를 연결하도록 마련된 제1 커프부; 및 상기 제2 공명부와 상기 제4 메인그루브를 연결하도록 마련된 제2 커프부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 커프부는, 상기 제1 공명부와 상기 제2 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 및 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 커프부는, 상기 제2 공명부와 상기 제4 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 및 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공명유닛은, 상기 제2 메인그루브 및 상기 제3 메인그루브 사이에 마련되는 제3 공명부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 커프부 및 상기 제2 커프부는, 직선유로 및 곡선유로에 비해 깊이가 얕은 커프를 포함하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 메인그루브에서 발생하는 기주공명음을 저감할 수 있다.
구체적으로, 헬름홀츠 공명기 역할을 할 수 있는 공명유닛이 메인그루브 사이에 구비되며, 넥부를 통해 메인그루브와 연결된다. 메인그루브에서 발생한 기주공명음은 넥부를 통해 공명유닛에 전달되며, 공명유닛에 전달된 기주공명은 공명이 일어나게 된다. 이로 인해 메인그루브와 공명유닛을 연결하는 넥부를 통해 유동이 빠르게 출입하게 되는데, 이때 소음 감쇠 메카니즘인 Visco-thermal effects로 인해 소음 에너지가 감소하게 된다.
또한, 공명유닛의 넥부가 타이어 표면에 나와 있는 타사 패턴의 경우에는 그 자체가 지면에 닿을 때 새로운 소음을 또 유발할 수 있다. 하지만 본 발명은 메인그루브와 공명유닛을 연결하는 넥부를 타이어 표면 안쪽에 식입하여 넥부가 타이어 표면에 드러날 때 발생할 수 있는 소음을 최소화하였다.
또한 넥부를 표면 안쪽에 식입할 때 3D-커프 형태를 적용하여, 타이어 회전시 블럭간 마찰음과 에어 펌핑 소음을 저감할 수 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 일실시예에 따른 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부, 제1 메인그루브, 제1 넥부 및 제1 커프부를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부를 나타낸 설계도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부, 제1 메인그루브 및 제1 넥부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부의 설계도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부의 하중 부여 전후를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 공명부를 나타낸 설계도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 공명부, 제3 메인그루브 및 제2 넥부를 나타낸 사시도이다.
도 10은 주파수 대역에 따른 기주공명음의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 11은 종래예와 본 발명의 일실시예의 기주공명음을 나타낸 그래프이다.
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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어의 예시도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어(1000)는 메인그루브유닛(1100), 공명유닛(1200), 넥유닛(1300) 및 커프유닛(1400)을 포함한다.
상기 메인그루브유닛(1100)은 타이어의 원주 방향을 따라 연장 형성된 복수의 메인그루브로 이루어지며, 상기 메인그루브유닛(1100)은 제1 메인그루브(1110), 제2 메인그루브(1120), 제3 메인그루브(1130), 제4 메인그루브(1140)을 포함한다.
상기 제1 메인그루브(1110), 제2 메인그루브(1120), 제3 메인그루브(1130), 제4 메인그루브(1140)는 차량 바깥측부터 순차적으로 형성된 것일 수 있다.
즉, 상기 제1 메인그루브(1110)는 타이어를 차량에 장착한 상태에서 가장 바깥측에 위치한 메인그루브일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부, 제1 메인그루브, 제1 넥부 및 제1 커프부를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부를 나타낸 설계도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 공명부, 제1 메인그루브 및 제1 넥부를 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 더 참조하면, 상기 공명유닛(1200)은 한 쌍의 상기 메인그루브 사이에 형성된 미드 리브에 형성되며, 헬름홀츠 공명기로 이루어질 수 있다.
상기 공명유닛(1200)은, 상기 제1 메인그루브(1110), 제2 메인그루브(1120), 제3 메인그루브(1130) 및 제4 메인그루브(1140) 중 어느 한 쌍의 메인그루브 사이에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 공명유닛(1200)은 제1 공명부(1210) 및 제2 공명부(1220)를 포함한다.
상기 제1 공명부(1210)는 상기 제1 메인그루브(1110) 및 상기 제2 메인그루브(1120) 사이에 마련될 수 있다.
상기 제2 공명부(1220)는 상기 제3 메인그루브(1130) 및 상기 제4 메인그루브(1140) 사이에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 공명부(1210) 및 상기 제2 공명부(1220)의 부피는 500 내지 1,500m3로 마련될 수 있다.
또한, 상기 공명유닛(1200)은 타이어의 원주 방향을 따라 기설정된 간격마다 마련되도록 마련될 수 있다. 일 예로, 상기 공명유닛(1200)은 타이어의 원주 방향으로 2 피치(pitch)마다 형성되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 공명유닛(1200)의 깊이는 상기 넥유닛(1300)의 전체 높이를 포함하도록 마련될 수 있으며, 상기 공명유닛(1200)은 상기 메인그루브유닛(1100)을 기준으로 30도 내지 90도 각도 내에 위치하도록 마련될 수 있다.
상기 공명유닛(1200)은 상기 제2 메인그루브(1120) 및 상기 제3 메인그루브(1130) 사이에 마련되는 제3 공명부를 더 포함할 수도 있다.
상기 넥유닛(1300)은 상기 공명유닛(1200)과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 일측의 메인그루브를 연통하도록 마련될 수 있으며, 제1 넥부(1310) 및 제2 넥부(1320)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부의 설계도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 넥부의 하중 부여 전후를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 공명부를 나타낸 설계도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 공명부, 제3 메인그루브 및 제2 넥부를 나타낸 사시도이다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 상기 제1 넥부(1310)는 상기 제1 공명부(1210)와 상기 제1 메인그루브(1110)를 연결하도록 마련되며, 직선유로(1311), 곡선유로(1312) 및 넥(1313)을 포함한다.
상기 직선유로(1311)는 상기 제1 공명부(1210)와 상기 제1 메인그루브(1110) 사이에 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 직선유로(1311)는 하부를 향해 소정의 깊이를 갖도록 마련되되, 깊이 방향으로 일직선 형태로 연장 형성될 수 있다.
상기 곡선유로(1312)는 상기 직선유로(1311)의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 곡선유로(1312)는 상기 직선유로(1311)의 하부를 향해 연장되되 지그재그 형태로 형성되거나 소정의 곡률을 갖는 물결모양으로 형성될 수 있다.
상기 넥(1313)은 상기 곡선유로(1312)의 하부에 형성되며 원통형으로 이루어질 수 있다. 상기 넥(1313)은 상기 제1 공명부(1210)와 상기 제1 메인그루브(1110) 사이가 연통되도록 연장 형성될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 직선유로(1311) 및 상기 곡선유로(1312)는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 지면과 닿아 하중이 부여될 경우 폐쇄되도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 직선유로(1311) 및 상기 곡선유로(1312)는 지면에 접하였을 때, 폐쇄되면서 내부의 물을 타이어 바깥측으로 배출시키는 기능을 수행하도록 마련될 수 있다.
반면에, 상기 넥(1313)은 하중 부여시에도 상기 제1 메인그루브(1110)와 상기 제1 공명부(1210)가 연통된 상태를 유지하도록 형성될 수 있다. 이처럼 마련된, 상기 넥(1313)은 상기 제1 메인그루브(1110)와 상기 제1 공명부(1210) 내 공기를 상호 연통시켜 기주공명음을 저감하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 헬름홀츠 공명기 역할을 할 수 있는 제1 공명부(1210)가 제1 메인그루브(1110) 사이에 구비되며, 넥(1313)을 통해 제1 메인그루브(1110)와 연결된다. 제1 메인그루브(1110)에서 발생한 기주공명음은 넥(1313)을 통해 제1 공명부(1210)로 전달되며, 제1 공명부(1210)에 전달된 기주공명은 제1 공명부(1210) 내에서 공명이 일어나게 된다. 즉, 제1 메인그루브(1110)와 제1 공명부(1210)를 연결하는 넥(1313)을 통해 유동이 빠르게 이루어지는데, 이때 소음 감쇠 메카니즘인 Visco-thermal effects로 인해 소음 에너지가 감소하게 된다.
또한, 제1 공명부(1210)와 넥(1313)이 타이어 표면에 나와 있는 경우에는 그 자체가 지면에 닿을 때 새로운 소음을 또 유발할 수 있다. 하지만 본 발명은 제1 메인그루브(1110)와 제1 공명부(1210)를 연결하는 넥(1313)을 타이어 표면 안쪽에 식입하여 넥(1313)이 타이어 표면에 드러날 때 발생할 수 있는 소음을 최소화하도록 마련된다.
그리고, 본 발명에 따르면 넥(1313)을 타이어 표면 안쪽에 식입할 때 직선유로(1311) 및 곡선유로(1312)를 통해 3D-커프 형태를 적용함으로써, 타이어 회전시 블럭간 마찰음과 에어 펌핑 소음 또한 저감할 수 있다.
이처럼 마련된 상기 제1 넥부(1310)의 길이는 5 내지 20mm로 형성될 수 있다.
또한, 상기 넥(1313)의 지름은 상기 제1 메인그루브(1110)와 상기 제2 메인그루브(1120) 사이의 거리 및 상기 제1 공명부(1210)의 부피에 따라 결정될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 넥(1313)의 지름은 1 내지 3mm이고, 단면적은 1 내지 12 mm2으로 형성될 수 있다.
상기 제2 넥부(1320)는 상기 제2 공명부(1220)와 상기 제3 메인그루브(1130)를 연결하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 넥부(1320)는 직선유로, 곡선유로, 넥을 포함하며, 이의 구성은 실질적으로 상기 제1 넥부(1310)와 동일한 바 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 커프유닛(1400)은 상기 공명유닛(1200)과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 타측의 메인그루브를 연결하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 커프유닛(1400)은 제1 커프부(1410), 제2 커프부(1420)를 포함한다.
상기 제1 커프부(1410)는 상기 제1 공명부(1210)와 상기 제2 메인그루브(1120)를 연결하도록 마련되고, 상기 제2 커프부(1420)는 상기 제2 공명부(1220)와 상기 제4 메인그루브(1140)를 연결하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 커프부(1410)는, 직선유로 및 곡선유로로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 커프부(1410)의 직선유로는 상기 제1 공명부(1210)와 상기 제2 메인그루브(1120) 사이에 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 직선유로는 하부를 향해 소정의 깊이를 갖도록 마련되되, 깊이 방향으로 일직선 형태로 연장 형성될 수 있다.
상기 곡선유로는 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 곡선유로는 상기 직선유로의 하부를 향해 연장되되 지그재그 형태로 형성되거나 소정의 곡률을 갖는 물결모양으로 형성될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 지면과 닿아 하중이 부여될 경우 폐쇄되도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 지면에 접하였을 때, 폐쇄되면서 내부의 물을 타이어 바깥측으로 배출시키는 기능을 수행하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 커프유닛(1400)은 깊이가 1mm미만이 되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 커프부(1410), 상기 제2 커프부(1420)는 직선유로 및 곡선유로에 비해 깊이가 얕은 커프를 포함하도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 커프부(1410), 상기 제2 커프부(1420)는 직선유로 및 곡선유로에 더하여 추가로 상기 커프를 더 구성할 수도 있고, 상기 직선유로 및 상기 곡선유로 대신 커프를 구성하도록 마련될 수도 있다.
도 10은 주파수 대역에 따른 기주공명음의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 타이어는 메인그루브가 지면과 닿을 때, 관의 형태가 된다. 이 관 형태로 인해 기주공명음에 따른 소음이 발생한다. 이는 타이어의 사이즈 및 지면에서의 접지장과 관련이 있으며, 도 10에서 볼 수 있듯이 약 800 내지 1200 Hz 대역의 소음이다. 이는 전체 타이어 구름 소음에서 큰 영향을 미치고 있다.
도 11은 종래예와 본 발명의 일실시예의 기주공명음을 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 기주공명음 저감 효과를 검증하기 위해 본 발명에 따른 목업(mock-up)을 이용해 검증 실험을 하였다.
검증 실험에서는 목업을 활용하였으며 에어 볼륨 가진기인 Q-source와 소음 측정용 Microphone을 사용하였다. Q-source와 목업 간 주파수 응답 함수를 계측하였으며, 일반 타이어의 매끈한 메인그루브 형상과 본 발명의 헬름홀츠 공명기가 적용된 목업으로 제작하여 기주공명 저감 검증에 활용하였다. 도 11은 그 결과이며 종래예 그래프는 민자 메인그루브이고, 실시예 그래프는 본 발명의 헬름홀츠 공명기가 적용된 메인그루브유닛(1100)에서의 신호이다. 실험 검증 결과 그래프와 같이 기주공명 피크점이 현저히 줄어든 것을 볼 수 있으며, 기주공명음 대역인 900 ~1250 Hz 대역의0 RMS값이 106.85 dB에서 100.95 dB로 약 5.9 dB가 저감되었음을 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따르면 메인그루브유닛(1100)에서 발생하는 기주공명음을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 넥(1313)은 마모 말기에 타이어 표면에 드러남으로써, 보이드(void) 증가로 인한 미끄럼 방지 성능에 기여할 수도 있다.
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.
1000: 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어
1100: 메인그루브유닛 1110: 제1 메인그루브
1120: 제2 메인그루브 1130: 제3 메인그루브
1140: 제4 메인그루브 1200: 공명유닛
1210: 제1 공명부 1220: 제2 공명부
1300: 넥유닛 1310: 제1 넥부
1311: 직선유로 1312: 곡선유로
1313: 넥 1320: 제2 넥부
1400: 커프유닛 1410: 제1 커프부
1420: 제2 커프부

Claims (19)

  1. 타이어의 원주 방향을 따라 연장 형성된 복수의 메인그루브를 갖는 메인그루브유닛;
    한 쌍의 상기 메인그루브 사이에 형성되는 공명유닛;
    상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 일측의 메인그루브를 연통하도록 마련된 넥유닛; 및
    상기 공명유닛과 상기 한 쌍의 메인그루브 중 타측의 메인그루브를 연결하도록 마련된 커프유닛을 포함하며,
    상기 넥유닛은,
    상기 공명유닛과 상기 일측의 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로;
    상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로; 및
    상기 곡선유로의 하부에 형성된 원통형 넥을 포함하며,
    상기 커프유닛은,
    상기 공명유닛과 상기 타측의 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 및 상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로로 이루어지거나,
    상기 직선유로 및 상기 곡선유로에 상기 직선유로 및 상기 곡선유로에 비해 깊이가 얕은 커프를 더 포함하거나,
    상기 직선유로 및 상기 곡선유로 대신에 상기 직선유로 및 상기 곡선유로에 비해 깊이가 얕은 상기 커프만으로 이루어질 수 있으며,
    상기 넥유닛은 지면과 닿아 하중이 부여될 경우 상기 일측의 메인그루브와 상기 공명유닛 사이가 상기 원통형 넥에 의해 연통된 상태를 유지하도록 마련되되, 상기 커프유닛은 상기 원통형 넥을 포함하지 않음으로써 지면과 닿아 하중이 부여될 경우 폐쇄되어 타측의 메인그루브와 상기 공명유닛 사이가 연통되지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공명유닛은 헬름홀츠 공명기로 이루어진 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인그루브유닛은,
    상호 이격되어 형성되며, 차량 바깥측부터 순차적으로 형성된 제1 메인그루브, 제2 메인그루브, 제3 메인그루브 및 제4 메인그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공명유닛은,
    상기 제1 메인그루브, 제2 메인그루브, 제3 메인그루브 및 제4 메인그루브 중 어느 한 쌍의 메인그루브 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 공명유닛은,
    상기 제1 메인그루브 및 상기 제2 메인그루브 사이에 마련되는 제1 공명부; 및
    상기 제3 메인그루브 및 상기 제4 메인그루브 사이에 마련되는 제2 공명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 공명부 및 상기 제2 공명부의 부피는 500 내지 1,500m3인 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 넥유닛은,
    상기 제1 공명부와 상기 제1 메인그루브를 연결하도록 마련된 제1 넥부; 및
    상기 제2 공명부와 상기 제3 메인그루브를 연결하도록 마련된 제2 넥부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 넥부는,
    상기 제1 공명부와 상기 제1 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로;
    상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로; 및
    상기 곡선유로의 하부에 형성된 원통형 넥을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 하중 부여시 폐쇄되도록 마련되며,
    상기 넥은 하중 부여시에도 상기 제1 메인그루브와 상기 제1 공명부가 연통된 상태를 유지하도록 형성되고,
    상기 넥은 상기 제1 메인그루브와 상기 제1 공명부 내 공기를 상호 연통시켜 기주공명음을 저감하도록 마련된 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 넥부의 길이는 5 내지 20mm로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 넥의 지름은 상기 제1 메인그루브와 상기 제2 메인그루브 사이의 거리 및 상기 제1 공명부의 부피에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 넥의 지름은 1 내지 3mm이고, 단면적은 1 내지 12 mm2으로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 넥부는,
    상기 제2 공명부와 상기 제3 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로;
    상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로; 및
    상기 곡선유로의 하부에 형성된 원통형 넥을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 직선유로 및 상기 곡선유로는 인터록킹(interlocking) 구조로 형성되어 하중 부여시 폐쇄되도록 마련되며,
    상기 넥은 하중 부여시에도 상기 제3 메인그루브와 상기 제2 공명부가 연통된 상태를 유지하도록 형성되고,
    상기 넥은 상기 제3 메인그루브와 상기 제2 공명부 내 공기를 상호 연통시켜 기주공명음을 저감하도록 마련된 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 커프유닛은,
    상기 제1 공명부와 상기 제2 메인그루브를 연결하도록 마련된 제1 커프부; 및
    상기 제2 공명부와 상기 제4 메인그루브를 연결하도록 마련된 제2 커프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 커프부는,
    상기 제1 공명부와 상기 제2 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 및
    상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 커프부는,
    상기 제2 공명부와 상기 제4 메인그루브 사이에 연장 형성된 직선유로; 및
    상기 직선유로의 하부를 향해 연장 형성되되, 기설정된 곡률을 갖도록 연장 형성된 곡선유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 공명유닛은,
    상기 제2 메인그루브 및 상기 제3 메인그루브 사이에 마련되는 제3 공명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 커프부 및 상기 제2 커프부는,
    직선유로 및 곡선유로에 비해 깊이가 얕은 커프를 포함하도록 마련된 것을 특징으로 하는 소음 저감을 위한 공명기를 갖는 타이어.
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