KR102651590B1 - 에어 포켓을 구비한 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 에어 포켓을 구비한 타이어를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어는, 타이어의 중앙부에 배치되는 트레드 블록의 내부에 위치하며, 센터 펌핑 공간의 양측에 에어 출입 통로가 연결되어 마련된 센터 에어포켓; 및 타이어의 중앙부에서 일측에 위치하는 다른 트레드 블록의 내부에 위치하며, 사이드 펌핑 공간의 일측에 에어 유입통로가 연결되며 타측에 에어 배출통로가 연결되어 마련된 하나 이상의 사이드 에어포켓을 포함하며, 센터 펌핑 공간과 사이드 펌핑 공간은 타원형의 단면 형상으로서, 공기를 흡입 및 배출함으로써 트레드 블록에 가해지는 진동을 감쇠하며, 에어 유입통로는 센터 에어포켓에 근접하여 배치되며, 사이드 펌핑 공간에 대해 에어 배출통로보다 좁게 형성됨으로써 타이어의 중앙부에서 밀려나는 수분을 타이어의 외측으로 밀어낸다.

Description

에어 포켓을 구비한 타이어{Tires with Air Pocket Performance}

본 발명은 에어 포켓을 구비한 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 타이어의 소음을 저감하는 구조가 마련된 에어 포켓을 구비한 타이어에 관한 것이다.

일반적으로, 바퀴를 굴려 앞으로 나가는 자동차는 태생적으로 소음을 발생시킬 수 밖에 없다. 그러나 운전 중에 차량 내외부로부터 들려오는 엔진음, 풍절음 등 소음은 운전자와 탑승자를 불편하게 만든다. 이에 차량에 방음재, 흡음재 등을 사용해 소음을 차단하는 기술이 적용된다.

최근에는 환경부가 2019년 유럽연합에서 시행중인 '타이어 소음 성능 표시 제도'를 도입한다고 밝혔다. 이에 제도 시행을 앞두고 소음을 줄이기 위한 국내외 자동차 산업계의 노력이 활발하게 진행되고 있다.

기존에는 엔진 등 차량 내부 소음 발생을 줄이는데 집중했지만, 타이어와 같이 차량 외부에 발생하는 소음을 최소화하기 위해 제품개발 초기 단계부터 저소음 신기술을 적용하는 사례가 늘고 있다.

타이어 내부에서 발생하는 소음은 공기를 밀어내는 소음, 내부 공기층의 압력 변동에 의한 공명음, 그루브에 의한 공기 역학적 소음, 공기를 빨아들이는 소음, 혼(horn)효과에 의한 소음, 헬름호르츠(Helmhoitz)공진에 의한 소음으로 분류가 된다.

종래의 기술은 타이어 내부에 흡읍재를 삽입하여 내부 공기층의 압력 변동에 의한 공명음을 잡거나, 트레드의 커프의 각도를 변화시켜 타이어와 노면 사이에서 발생하는 공기 흐름의 속도를 낮춰서 소음을 잡거나, 메인 그루브(main groove)내 공기흐름을 막을 수 있는 스토퍼(stopper) 형식의 부가 조형물을 설치하여 소음을 줄이고 있다.

흡음재 관련 기술은 내부에 추가적인 소음 흡수 물질을 장착하는 것으로서, 타이어 생산시 추가 공정이 추가되어 생산 시간이 늘어나며, 커프의 각도의 변화를 기술은, 대부분의 메이저 회사들이 사용하는 방식으로서, 상품 경쟁력 및 추가적인 소음 절감을 위한 또 다른 형태의 기술이 필요하게 된다. 또한, 기존의 그루브에서 공기의 흐름을 막는 스토퍼(stopper)는, TBR타이어의 경우에, 돌 끼임 이슈가 발생할 수 있다.

이에 위에 단점을 방지하는 에어 포켓(Air Pocket)에 대한 특허출원을 진행한 바 있으나, 하지만 해당 기술은 어디에 위치하고 어떤 구성으로 사용하는지에 대해 따라 타이어의 성능에 영향을 주어 위치 별 에어포켓(air Pocket)의 형태 및 배열의 구성이 중요하지만, 이에 대해 제대로 효과를 발휘하는 구조를 제시하지 못했다.

또한 젖은 노면 상태에서 물의 흡수를 도와 젖은 노면의 그립 성능을 향상시키는 기술이 있으나, 패턴 양옆에 조그만한 구멍을 뚫거나 커프 아래의 구멍을 뚫어 물이 지나갈 수 있는 길만 만들어둔 구조로서, 소음 저감에 효과적이지 못하였다.

한국등록특허 제10-01938987호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 젖은 노면이나, 스노우(Snow) 그립 성능을 유지하면서 주행 시에 소음을 충분히 줄일 수 있는 에어 포켓을 구비한 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 중앙부에 배치되는 트레드 블록의 내부에 위치하며, 센터 펌핑 공간의 양측에 에어 출입 통로가 연결되어 마련된 센터 에어포켓; 및 타이어의 중앙부에서 일측에 위치하는 다른 트레드 블록의 내부에 위치하며, 사이드 펌핑 공간의 일측에 에어 유입통로가 연결되며 타측에 에어 배출통로가 연결되어 마련된 하나 이상의 사이드 에어포켓을 포함하며, 상기 센터 펌핑 공간과 사이드 펌핑 공간은 타원형의 단면 형상으로서, 공기를 흡입 및 배출함으로써 상기 트레드 블록에 가해지는 진동을 감쇠하며, 상기 에어 유입통로는 상기 센터 에어포켓에 근접하여 배치되며, 상기 사이드 펌핑 공간에 대해 상기 에어 배출통로보다 좁게 형성됨으로써 타이어의 중앙부에서 밀려나는 수분을 타이어의 외측으로 밀어낸다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 에어 출입 통로는 타이어의 중앙부에 있는 트레드 블록의 양측으로 수분을 밀어내도록 동일 단면 형상으로 마련되며, 상기 에어 유입통로는 상기 사이드 펌핑 공간에 대해 점차 유로 단면이 커지는 형상으로 연결되며, 상기 에어 배출통로는 상기 사이드 펌핑 공간으로부터 타이어의 외측으로 점차 유로 단면이 확장되는 형상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 에어 출입통로, 에어 유입통로, 및 에어 배출통로는, 타이어의 그루브의 최대 골 깊이보다 높게 위치하되, 각각 대응하는 트레드 블록의 측면 형상을 따라 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 사이드 펌핑 공간은 다른 트레드 블록에서 타이어의 외측으로 편심되는 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 하나 이상의 사이드 에어포켓은, 상기 타이어의 중앙부에 위치하는 트레드 블록에 인접하여 위치하는 다른 트레드 블록에 배치되는 제1 사이드 에어포켓; 및 상기 타이어의 가장 외측에 위치하는 또 다른 트레드 블록에 배치되는 제2 사이드 에어포켓을 포함하며, 상기 제2 사이드 에어포켓의 사이드 펌핑 공간은, 타이어의 숄더 부분에 대응하여 배치될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 젖은 노면이나, 스노우(Snow) 그립 성능을 유지하면서 주행 시에 소음을 충분히 줄일 수 있는 에어 포켓을 구비한 타이어를 제공할 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어의 젖은 노면의 접촉 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어의 열 구배 해석도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 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 실시 예를 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 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 포켓을 구비한 타이어는, 타이어의 중앙부에 배치되는 트레드 블록(10)의 내부에 위치하며 센터 펌핑 공간(111)의 양측에 에어 출입 통로(112)가 연결되어 마련된 센터 에어포켓(110), 및 타이어의 중앙부에서 일측에 위치하는 다른 트레드 블록(11)의 내부에 위치하며 사이드 펌핑 공간(121)의 일측에 에어 유입통로(122)가 연결되며 타측에 에어 배출통로(123)가 연결되어 마련된 사이드 에어포켓(120)을 포함한다.

본 실시 예에서 센터 펌핑 공간(111)과 사이드 펌핑 공간(121)은 타원형의 단면 형상으로서, 각각 대응하는 트레드 블록(10, 11, 12)의 압축 및 복원 변형에 따라 공기를 흡입 및 배출함으로써 트레드 블록(10, 11, 12)에 가해지는 진동을 감쇠하며, 트레드 블록(10, 11, 12)에 접촉되는 노면 상의 수분을 트레드 블록(10, 11, 12)의 외측으로 밀어내는 역할을 한다.

이에 따라, 타이어의 트레드 블록(10, 11, 12)에서 발생되는 진동에 따른 소음이 저감되며, 트레드 블록(10, 11, 12)들과 그루브(20)에 접촉되는 수분의 두께가 감소되어 젖은 노면에서 타이어의 그립 성능이 향상된다.

센터 에어포켓(110)은 트레드 블록(10)의 중앙에 센터 펌핑 공간(111)이 마련되며, 센터 펌핑 공간(111)의 양측에 동일한 길이와 유로 단면을 갖는 에어 출입 통로(112)가 연결되어 구성된다.

센터 에어포켓(110)의 에어 출입 통로(112)는 타이어의 중앙부에 있는 트레드 블록(10)의 양측으로 수분을 밀어내도록 트레드 블록(10)의 양측으로 노출되며, 동일 길이와 유로 단면 형상을 갖는다.

이러한 센터 에어포켓(110)은 센터 펌핑 공간(111)이 탄력적으로 압축 및 복원 변형됨에 따라 양측 또는 일측 에어 출입 통로(112)를 통해 센터 펌핑 공간(111)으로 유입된 공기가 양측 또는 일측 에어 출입 통로(112)로 배출되는 작용이 일어나며, 타이어의 중앙부에 배치된 트레드 블록(10)과 그루브(20)에 대한 소음 저감과 젖은 노면에서 접지력 개선이 이루어진다.

사이드 에어포켓(120)은 타이어의 중앙부에서 양측에 배치되는 것으로서, 다른 트레드 블록(11, 12)의 중앙에서 편심되어 사이드 펌핑 공간(121)이 마련되며, 사이드 펌핑 공간(121)의 양측에 다른 길이와 유로 단면을 갖는 에어 유입통로(122)와 에어 배출통로(123)가 연결되어 구성된다.

이러한 사이드 에어포켓(120)은 사이드 펌핑 공간(121)이 탄력적으로 변형됨에 따라 에어 유입통로(122)를 통해 사이드 펌핑 공간(121)으로 유입된 공기가 에어 배출통로(123)를 배출되는 작용이 일어나며, 타이어의 사이드에 배치된 트레드 블록(11)과 그루브(20)에 대한 소음 저감과 접지력을 향상시킨다.

사이드 에어포켓(120)의 에어 유입통로(122)는, 사이드 펌핑 공간(121)에 대해 점차 유로 단면이 커지는 형상으로 연결되며, 에어 배출통로(123)는 사이드 펌핑 공간(121)으로부터 타이어의 외측으로 점차 유로 단면이 확장되는 형상으로 마련될 수 있다.

에어 유입통로(122)는 에어 출입 통로(112) 측으로 좁아지는 형상으로서, 전반적으로 에어 배출통로(123)보다 좁은 유로 단면으로 마련된다. 에어 배출통로(123)는 에어 유입통로(122)보다 확장된 형상으로서, 에어 유입통로(122) 측에서 사이드 펌핑 공간(121)을 거쳐 에어 배출통로(123)로 공기의 유동이 이루어지게 만든다. 에어 유입통로(122)에서 에어 배출통로(123)의 공기 유동은, 베르누이의 원리에 의해 간단하게 설명될 수 있으므로, 수식을 사용한 유동 해석은 생략한다.

사이드 펌핑 공간(121)은 다른 트레드 블록(10)에서 타이어의 외측으로 편심되는 위치에 배치될 수 있다. 이때, 에어 유입통로(122)는 센터 에어포켓(110)에 근접하여 배치되며, 사이드 펌핑 공간(121)에 대해 에어 배출통로(123)보다 좁게 형성됨으로써 타이어의 중앙부에서 밀려나는 수분을 타이어의 외측으로 밀어내는 유동을 만든다.

한편, 상기 에어 출입 통로(112), 에어 유입통로(122), 및 에어 배출통로(123)는, 타이어의 그루브(20)의 최대 골 깊이보다 높게 위치하되, 각각 대응하는 트레드 블록(10, 11, 12)의 측면 형상을 따라 배치될 수 있으며, 복수의 센터 펌핑 공간(111) 및 사이드 펌핑 공간(121)과 함께 복수 라인으로 배치될 수 있다.

또한, 사이드 에어포켓(120)은, 타이어의 중앙부에 위치하는 트레드 블록(10)에 인접하여 위치하는 다른 트레드 블록(11)에 배치되는 제1 사이드 에어포켓(125), 및 타이어의 가장 외측에 위치하는 또 다른 트레드 블록(12)에 배치되는 제2 사이드 에어포켓(126)을 포함하며, 제2 사이드 에어포켓(126)의 사이드 펌핑 공간(121)은, 타이어의 숄더 부분(30)에 대응하여 배치됨으로써 타이어의 숄더 부분(30)에서 발생되는 열을 흡열하여 냉각시킬 수 있다.

숄더 부분(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 열이 가장 많이 발생되는 부분으로서, 상기 냉각 작용에 의해 냉각이 이루어져 강성이 유지되며, 기존보다 내구성이 더 확보될 수 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 실시 예들은 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.

10, 11, 12: 트레드 블록
20: 그루브
30: 숄더 부분
100: 트레드 블록
110: 센터 에어포켓
111: 센터 펌핑 공간
112: 에어 출입 통로
120: 사이드 에어포켓
121: 사이드 펌핑 공간
122: 에어 유입통로
123: 에어 배출통로

Claims (5)

1. 타이어의 중앙부에 배치되는 트레드 블록의 내부에 위치하며, 센터 펌핑 공간의 양측에 에어 출입 통로가 연결되어 마련된 센터 에어포켓; 및
   타이어의 중앙부에서 일측에 위치하는 다른 트레드 블록의 내부에 위치하며, 사이드 펌핑 공간의 일측에 에어 유입통로가 연결되며 타측에 에어 배출통로가 연결되어 마련된 하나 이상의 사이드 에어포켓을 포함하며,
   상기 센터 펌핑 공간과 사이드 펌핑 공간은 타원형의 단면 형상으로서, 공기를 흡입 및 배출함으로써 상기 트레드 블록에 가해지는 진동을 감쇠하며,
   상기 에어 유입통로는 상기 센터 에어포켓에 근접하여 배치되며, 상기 사이드 펌핑 공간에 대해 상기 에어 배출통로보다 좁게 형성됨으로써 타이어의 중앙부에서 밀려나는 수분을 타이어의 외측으로 밀어내는 것을 특징으로 하는 에어 포켓을 구비한 타이어.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어 출입 통로는 타이어의 중앙부에 있는 트레드 블록의 양측으로 수분을 밀어내도록 동일 단면 형상으로 마련되며,
   상기 에어 유입통로는 상기 사이드 펌핑 공간에 대해 점차 유로 단면이 커지는 형상으로 연결되며,
   상기 에어 배출통로는 상기 사이드 펌핑 공간으로부터 타이어의 외측으로 점차 유로 단면이 확장되는 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 에어 포켓을 구비한 타이어.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 에어 출입통로, 에어 유입통로, 및 에어 배출통로는, 타이어의 그루브의 최대 골 깊이보다 높게 위치하되, 각각 대응하는 트레드 블록의 측면 형상을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 에어 포켓을 구비한 타이어.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 사이드 펌핑 공간은 다른 트레드 블록에서 타이어의 외측으로 편심되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 에어 포켓을 구비한 타이어.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하나 이상의 사이드 에어포켓은,
   상기 타이어의 중앙부에 위치하는 트레드 블록에 인접하여 위치하는 다른 트레드 블록에 배치되는 제1 사이드 에어포켓; 및
   상기 타이어의 가장 외측에 위치하는 또 다른 트레드 블록에 배치되는 제2 사이드 에어포켓을 포함하며,
   상기 제2 사이드 에어포켓의 사이드 펌핑 공간은, 타이어의 숄더 부분에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 에어 포켓을 구비한 타이어.