KR20150123684A - 공명음 저감 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공명음 저감 타이어에 관한 것으로써, 특히, 타이어 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적 대 흡음재의 단면적의 비는 23% ~ 29%이어서, 공명음 저감 효과를 극대화시키는 동시에 흡음재의 내구력을 유지할 수 있는 공명음 저감 타이어에 관한 것이다.

Description

공명음 저감 타이어{Cavity Noise Reduction Tire}

본 발명은 공명음 저감 타이어에 관한 것으로써, 특히, 타이어 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적 대 흡음재의 단면적의 비는 23% ~ 29%인 공명음 저감 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기압 타이어는 불규칙한 노면으로 인한 진동을 흡수하여 차량의 내구성을 증진시키고 차량 탑승자에게 편안한 승차감을 주도록 내부에 공기를 충전하여 사용한다. 그리고 타이어에서 노면과 맞닿는 트레드에는 다수의 홈과 그루브로 구성되는 트레드패턴을 형성하여 차량의 조향성능 및 주행성능을 향상시킨다.

그러나, 차량 주행 시 타이어는 노면의 굴곡 및 표면에 따라 가진되고, 가진된 타이어는 휠과 타이어의 조립체 내부(타이어 Cavity)의 공기에 유동을 발생시킨다. 휠과 타이어의 조립체 내부의 공기의 유동은 소음을 발생시킨다. 휠과 타이어의 조립체가 이루는 공간이 공명통과 같은 역할을 하여 공명(共鳴)현상을 일으키게 되어, 이러한 소음은 더욱더 증폭되게 된다.

타이어의 구조로 인한 공명 주파수는 소리의 속도를 공기층의 원주 상 길이로 나눈 정수배에 상응하는 타이어의 특정 주파수를 갖게 된다.

타이어 공명음의 주파수는 타이어의 Cavity 공기층의 원주 상의 길이에 따라 정해지며 일반적으로 200Hz 부근에서 나타난다. 따라서 흡음재를 부착하어 타이어 Cavity의 부피를 감소시켜 Cavity 내의 공기 진동을 줄여 공명음을 저감하고 흡음재의 상단부 형상을 이용하여 공기의 흐름을 변화시켜 소음을 줄일 수 있다.

이러한, 한국공개특허공보 제2008-007086호, 일본등록특허공보 제5078907호, 일본등록특허공보 제3727024호, 일본등록특허공보 제3974437호 등에는 공명으로 인한 소음을 감소시키기 위해 타이어 내부에 흡음재를 배치시키는 것이 제시되고 있다.

흡음 성능을 향상시키기 위해 일본등록특허공보 제3622957호에는 타이어 내강의 전체적에 대한 흡음재의 체적 비율을 0.4%이상으로 한 것이 나타나 있으나, 이러한 경우 흡음재의 높이에 따라 상단부에 많은 압축변형이 생겨 내구력이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 일본등록특허공보 제3964878호에는 타이어 내강의 전체적에 대한 흡음재의 체적 비율을 0.4%~20%로 한 것이 나타나 있으나, 이러한 경우 흡음성능이 극대화되지 않는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2008-007086호 일본등록특허공보 제5078907호 일본등록특허공보 제3727024호 일본등록특허공보 제3974437호 일본등록특허공보 제3622957호 일본등록특허공보 제3964878호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공명음 저감 효과를 극대화시키는 동시에 흡음재의 내구력을 유지할 수 있는 공명음 저감 타이어를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공명음 저감 타이어는, 트레드부와 상기 트레드부의 양측에 각각 배치되는 비드부와, 상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 측벽부를 포함하는 타이어에 있어서, 상기 타이어 내부에 배치되는 흡음재를 포함하며, 상기 타이어 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적 대 상기 흡음재의 단면적의 비는 23% ~ 29%인 것을 특징으로 한다.

상기 흡음재의 하단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 55%이며, 상기 흡음재의 상단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 50%이고, 상기 흡음재의 측면 하부에는 수직부가 형성되고, 측면 상부에는 경사면이 형성되며, 상기 흡음재의 상부에는 상기 타이어의 원주방향을 따라 홈이 다수개 형성되고, 상기 흡음재는 다공질 재질로 형성되며, 상기 타이어에 접착되는 면이 표면처리되어 클로즈드셀로 되고, 상기 흡음재는 상기 타이어에 양면 접착 테이프를 통해 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 공명음 저감 타이어에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

타이어 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적 대 흡음재의 단면적의 비는 23% ~ 29%이어서, 공명음 저감 효과를 극대화시키는 동시에 흡음재의 내구력을 유지할 수 있다.

상기 흡음재의 하단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 55%이며, 상기 흡음재의 상단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 50%이고, 상기 흡음재의 측면 하부에는 수직부가 형성되고, 측면 상부에는 경사면이 형성되며, 상기 흡음재의 상부에는 상기 타이어의 원주방향을 따라 홈이 다수개 형성되어, 흡음 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 흡음재는 다공질 재질로 형성되며, 상기 타이어에 접착되는 면이 표면처리되어 클로즈드셀로 되고, 상기 흡음재는 상기 타이어에 양면 접착 테이프를 통해 설치되어, 상기 흡음재의 부착력이 향상되어 타이어를 장기가 사용하더라도 흡음재가 이탈되는 것이 방지되며, 상기 흡음재의 부착과 이탈이 효과적으로 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공명음 저감 타이어의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공명음 저감 타이어의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공명음 저감 타이어의 흡음재 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시예 및 비교예의 흡음재 흡음 성능 평가 결과를 나타내는 표 및 그래프
도 5는 도 4의 실시예 및 비교예의 흡음재의 내구력 평가 결과를 나타내는 표 및 그래프
도 6 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 흡음재 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공명음 저감 타이어는, 트레드부(1)와 상기 트레드부(1)의 양측에 각각 배치되는 비드부(2)와, 상기 트레드부(1)와 상기 비드부(2)를 연결하는 측벽부(3)를 포함하는 타이어(10)에 있어서, 상기 타이어(10) 내부에 배치되는 흡음재(5)를 포함하며, 상기 타이어(10) 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적(A+B) 대 상기 흡음재(5)의 단면적(B)의 비는 23% ~ 29%인 것을 특징으로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 타이어(10)는 트레드부(1)와 트레드부(1)의 양측에 각각 배치되는 비드부(2)와, 트레드부(1)와 비드부(2)를 연결하는 측벽부(3)를 포함한다.

흡음재(5)는 트레드부(1)의 내측에 설치되어, 타이어(10)의 내부에 배치된다.

흡음재(5)는 양면 접착 테이프(미도시)에 의해 트레드부(1)에 설치된다.

즉, 흡음재(5)와 트레드부(1) 사이에는 상기 양면 접착 테이프가 배치된다.

흡음재(5)는 띠형상으로 형성되며, 양 끝단이 서로 만나서 링형상으로 된다.

타이어(10) 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적(A+B) 대 흡음재(5)의 단면적(B)의 비는 23% ~ 29%이다.

즉, 단면적비(RA)=

이다.

흡음재(5)는 하단의 좌우폭은 상단의 좌우폭보다 길게 형성된다.

흡음재(5)의 하단의 좌우폭(W1)은 타이어(10)의 최대 좌우폭(SW)의 55%이며, 흡음재(5)의 상단의 좌우폭(W2)은 상기 타이어(10)의 최대 좌우폭(SW)의 50%이다.

흡음재(5)의 상단의 좌우폭(W2)을 지정하기 위한, 흡음재(5) 상단의 좌우 양단은 이하 서술되는 파형의 최저점과 최고점 중간을 지나는 수평선과 만나는 양 끝단의 지점이다.

또한, 흡음재(5)는 측면 하부에 수직부(6)가 형성되고, 측면 상부에 경사면(7)이 형성된다. 수직부(6)의 높이보다 경사면(7)의 높이가 높도록 형성된다.

흡음재(5)의 높이(H1)는 아래의 식에 따라 정해진다.

H1=

SH는 타이어(10)의 하단에서 상단까지의 길이인 높이이다.

수직부(6)의 높이(H2)는 아래의 식에 따라 정해진다.

H2=H1×0.5

나아가, 흡음재(5)의 상부에는 타이어(10)의 원주방향을 따라 홈(8)이 다수개(4개) 형성되어, 흡음재(5) 상부는 굴곡지게 형성된다. 홈(8)은 원호형상으로 형성되며, 반지름(R)이 아래의 식에 따라 정해진다. 따라서, 흡음재(5)의 상부 단면형상은 파형으로 형성된다.

R=0.0005×(W1)²+0.0475×W1

W1은 흡음재(5)의 하단의 좌우폭이다.

흡음재(5)는 다공질 폴리우레탄 폼으로 형성된다.

흡음재(5)에서 타이어(10)의 트레드부(1)에 접착되는 면(흡음재의 하면)은 열처리 등의 표면처리가 되어 클로즈드셀로 된다. 열처리시 흡음재(5)에서 트레드부(1)에 접착되는 면인 표면에 열을 가한다.

도 4의 표 및 그래프는 흡음재(5)의 흡음 성능 평가 결과이다.

또한, 도 5의 표 및 그래프는 흡음재(5)의 내구력 평가 결과이다.

실시예(V3,V4,V5) 및 비교예1,2,3,4(V0,V1,V2,V6)는 서로 다른 단면적비를 갖는 다공질 폴리우레탄 폼으로 형성되는 흡음재이다.

평가 결과, 본 실시예에서와 같이 흡음재(5)의 단면적비(RA)가 23% ~ 29% 경우, 소음이 7.88(dB), 8.32(dB). 8.58(dB) 저감되는 동시에, 저온인 -20℃에서 저온 내구력 테스트 결과도 303만회, 295만회, 281만회로 나타나 내구성도 높은 것으로 나타났다.

소음테스트는 245/45R19 타이어를 사용하고, 60km/h, 80km/h의 속도로, 실차 상태(대형 승용 기준)의 하중을 가한 상태에서, 공기압은 32psi로하여 테스트를 진행하였다.

저온 내구력 테스트는 다음과 같은 방법에 의해 진행된다. 저온 내구력 테스트는 저온 Ross Flexing 시험기를 사용하며, -20℃ 조건에서 초당 2회 속도로 90도 굽힘시험을 한다. 또한, 저온 내구력 테스트에 사용되는 시편은 폭 25mm, 높이15mm, 길이200mm로 제작하여 사용한다.

비교예 4(V6)과 같이 단면적비(RA)가 32% 이상일 경우, 흡음 성능은 좋으나, 내구력이 기준 타이어 수명에 필요한 280만회보다 낮은(247만회) 것으로 나타났다. 타이어(10) 내부에서 흡음재(5)의 높이에 따라(단면적 비에 따라) 상단부에 많은 압축변형이 생겨 내구력이 저하된다.

흡음재는 도 6에 도시된 바와 같이, 상단과 하단의 좌우폭이 동일하게 형성되고, 상부에 파형상의 홈이 형성될 수 있다.

흡음재는 도 7에 도시된 바와 같이, 상단과 하단의 좌우폭이 동일하게 형성되고, 상부에 상부로 향할수록 좌우폭이 넓어지도록 양측에 경사면이 형성되는 홈이 두개 형성될 수 있다. 이러한 흡음재는 상부에 낮은 그루브가 형성되어 내구력이 우수하다.

흡음재는 도 8에 도시된 바와 같이, 상단과 하단의 좌우폭이 동일하게 형성되고, 상부가 완만한 유선형상이 되도록 홈이 형성되고, 홈의 반경이 도 6에 도시된 흡음재에 형성된 홈의 반경보다 크게 형성될 수 있다.

흡음재는 도 9에 도시된 바와 같이, 양측벽 및 상부에 홈이 각진 형상으로 형성될 수 있다.

흡음재는 도 10에 도시된 바와 같이, 양측이 경사지게 형성되고, 상부에 각진 홈이 형성되되, 중심선에 대해 비대칭이 되도록 양측의 단면형상이 다르게 형성될 수 있다.

흡음재는 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 및 양측에 파형상의 홈이 다수개 형성될 수 있다.

도 6 내지 도 11에 기재된 홈은 흡음재의 길이방향을 따라 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1 : 트레드부 2 : 비드부
3 : 측벽부 5 : 흡음재

Claims (5)

1. 트레드부와 상기 트레드부의 양측에 각각 배치되는 비드부와, 상기 트레드부와 상기 비드부를 연결하는 측벽부를 포함하는 타이어에 있어서,
   상기 타이어 내부에 배치되는 흡음재를 포함하며,
   상기 타이어 내면에 의해 형성되는 공간의 단면적 대 상기 흡음재의 단면적의 비는 23% ~ 29%이며,
   상기 흡음재의 하단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 55%이며,
   상기 흡음재의 상단의 좌우폭은 상기 타이어의 최대 좌우폭의 50%인 것을 특징으로 하는 공명음 저감 타이어.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 흡음재의 측면 하부에는 수직부가 형성되고, 측면 상부에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 공명음 저감 타이어.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 흡음재의 상부에는 상기 타이어의 원주방향을 따라 홈이 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 공명음 저감 타이어.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 흡음재는 다공질 재질로 형성되며, 상기 타이어에 접착되는 면이 표면처리되어 클로즈드셀로 되는 것을 특징으로 하는 공명음 저감 타이어.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 흡음재는 상기 타이어에 양면 접착 테이프를 통해 설치되는 것을 특징으로 하는 공명음 저감 타이어.

Images