KR20200122492A - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보텍스제네레이터(vortex generator)의 역할을 하는 날개를 설치하여 주행시 공기저항을 최소화한 공기입타이어에 관한 것이다. 이에, 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서, 사이드월부(200)의 트레드부(100)와 인접한 부위에 원주를 따라 날개(400)들이 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어를 제공한다.

Description

공기입 타이어{A PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보텍스제네레이터(vortex generator)의 역할을 하는 날개를 설치하여 주행시 공기저항을 최소화한 공기입타이어에 관한 것이다.

종래의 타이어의 사이드월부에는 성능적인 측면보다는 디자인적인 측면만 강조된 모양이 형성되어 있으며, 일부 LT메트릭(LT Metric) 규격 타이어의 사이드월에서만 타이어의 컨셉(concept)을 강조하기 위한 블럭형 구조가 존재한다. 종래의 타이어는 위와 같이 사이드월부에 성능적인 측면을 고려한 구조가 존재하지 않거나, 디자인적 측면을 통한 컨셉을 강조하기 위해서만 사용되어 타이어 측면에서 발생되는 공기저항을 줄여주지 못하는 문제가 있었다. 또한, 공기의 흐름을 제어하는 효과가 적기 때문에 사이드 월과 공기간의 마찰이 극심하여 타이어의 떨림이 발생하였으며, 이러한 떨림을 통해 발생되는 소음을 제어하지 못하는 문제가 있었다.

이하, 관련된 선행기술들을 살펴본다. 하기 선행기술에 기재된 식별부호는 본원발명과는 무관하다.

대한민국등록특허 제10-1388397호 '물튀김 방지 공기입 타이어는 카카스와 트레드 사이에 다수층의 벨트로 이루어진 벨트부가 적층되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 벨트부의 에지와 일직선 상의 위치에서 비드부 쪽으로 사이드월의 외측단부에 고무막층이 돌출 형성되고, 상기 고무막층은 다수의 고무막들이 타이어어의 원주 방향으로 나선형으로 감긴 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 물튀김 방지 공기입 타이어를 개시한 바 있다. 제10-1388397호의 타이어는 물튀김을 방지하면서도 벨트부 에지에서 발생되는 열을 방열할 수 있는 기술을 개시하였다.

대한민국등록특허 제10-1496026호 '물튀김 방지 돌기를 이중으로 구비하는 공기입 타이어' 는 사이드월부의 가장자리를 따라서 트레드부에 보다 가까이 위치하는 제1 물튀김 방지 돌기와 상기 제1물튀김 방지 돌기와 마주보며 일정거리 이격하여 위치하는 제2 물튀김 방지 돌기가 형성되는 물튀김 방지 돌기를 이중으로 구비하는 공기입 타이어에 관한 것으로, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 종래 기술에 비하여 물튀김 현상을 더 효과적으로 방지할 수 있으며 사이드월부를 보호하는 효과가 있다.

그러나 상기 선행문헌들에서 기재된 사이드월에 형성된 구조물은 공기흐름을 제어하는 것이 목적이 아닌 물튀김을 방지하는 것으로서 본원발명과는 그 목적과 효과가 크게 상이하다.

대한민국등록특허 제10-1388397호 '물튀김 방지 공기입 타이어' (공고일자 2014년04월22일) 대한민국등록특허 제10-1496026호 '물튀김 방지 돌기를 이중으로 구비하는 공기입 타이어' (공고일자 2015년02월26일)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공기의 흐름을 제어하여 타이어 후단에서의 역류를 방지함으로써 타이어표면으로부터 박리를 방지하고 공기간의 마찰을 줄여 소음을 방지하고 구름저항(rolling resistance) 및 주행성능을 향상시키는 공기입타이어를 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.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서, 사이드월부(200)의 트레드부(100)와 인접한 부위에 원주를 따라 날개(400)들이 등간격으로 설치되는 공기입타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 사이드월에 보텍스제네레이터(Vortex Generator) 형태의 날개구조물을 갖는다. 상기 날개에 의해 종래의 타이어에 대비하여 공기가 차량 진행방향의 반대로 흐르며 날개들을 통과하여 발생한 와류가 공기의 역류를 방지하며 타이어 표면으로부터의 박리를 막아 공기저항을 줄이는 효과가 있다.

또한, 상기의 와류가 역류와 박리를 방지함에 따라 사이드월과 공기간의 마찰로 인한 소음을 줄이는 효과가 있으며, 타이어의 구름저항(Rolling Resistance) 조향주행성능(Ride) 및 안락한 주행성능(Comfort)을 향상시키는 효과를 갖는다.

본 발명은 이에 나아가, 보텍스제네레이터(Vortex Generator)인 날개의 크기 및 각도를 조절하여 다운포스(Down Force) 또는 부력(buoyancy) 효과를 얻을 수 있어 주행 시 안정감이나 타이어가 받는 하중에 대한 부담을 덜 수 있는 효과를 갖는다.

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 공기입타이어의 측면도이다.
도2는 본 발명의 공기입 타이어의 측면도의 요부 확대도이다.
도3은 본 발명의 공기입타이어의 날개의 요부 사시도이다.
도4는 본 발명의 공기입타이어의 요부 정면도이다.
도5는 종래의 타이어의 주행시 공기흐름을 설명한 설명도이다.
도6은 본 발명의 공기입타이어의 주행시 공기흐름을 설명한 설명도이다.

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.

도 1은 본 발명의 공기입타이어의 측면도이고, 도2는 본 발명의 공기입 타이어의 측면도의 요부 확대도이다. 본 발명은 사이드월에 보텍스제네레이터(Vortex Generator)의 역할을 수행하는 구조물을 설치하여 주행시 타이어의 주변의 공기흐름을 제어하는 것이다. 이에 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서, 사이드월부(200)의 트레드부(100)와 인접한 부위에 원주를 따라 날개(400)들이 등간격으로 설치되는 공기입타이어를 제공한다. 상기 사이드월부(200)에 보텍스제네레이터(Vortex Generator) 형태의 날개(400)에 의해 종래의 타이어에 대비하여 공기가 차량 진행방향의 반대로 흐르며 날개들을 통과하여 발생한 와류가 공기의 역류를 방지하며 타이어 표면으로부터의 박리를 막아 공기저항을 줄이는 효과를 기대할 수 있다.

이러한 효과를 구현하기 위하여, 상기 날개(400)는 도3에서 도시된 바와 같이, 상단곡면부(410)와 상기 상단곡면부(410)와 공기저항을 받는 전단에서 연결되는 하단곡면부(420) 및 상기 상단곡면부(410)의 후단과 하단곡면부(420)의 후단을 잇는 후방곡면부(430)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

보텍스제네레이터(Vortex Generator)인 날개(400)의 구조를 위로 굽은 형태로 선택한 이유는 평평한 바닥의 구조는 상당히 많은 양력을 생산하며, 공기의 흐름을 방해하기 때문이다. 상기와 같이 많은 양력이 발생되는 경우 다운포스(Down Force) 효과가 저조하게 된다. 또한, 평평한 구조물은 공기와 충돌하는 현상을 야기하여 많은 저항을 발생시킨다.

보텍스제네레이터구조가 일반적으로 많이 사용되는 에어포일에서는 성능별로 다른 형태의 보텍스제네레이터구조를 선택한다. 본 발명에서는 타이어에 다운포스(Down force)를 부여하는 것을 통한 주행안정성과 공기 저항을 줄이는 효과를 지향하며, 이에 따라 위로 굽은 형태의 보텍스제네레이터 구조를 선택하였다.

일 실시예로서, 상기 각 날개(400)간의 피치(a)는 20~30mm이고, 상기 각 날개(400)는 가로길이(b)가 20~30mm인 것이 바람직하다. 몰드상의 피치의 길이가 25mm 미만일 경우 해당 피치의 길이를 가로길이에 적용할 수 있다. 이때, 상기 가로길이(b)는 날개(400)가 타이어의 사이드월부(200)에 형성된 상태에서 타이어의 원주상의 접선에 대하여 날개(400)의 수평방향 양 끝점이 수선의 발을 내린 것을 기준으로 한다. 상기 피치(a)의 최적길이는 25mm이다. 상기 피치(a)의 길이가 25mm를 넘어가는 경우 공기와 마찰하는 면이 증가하여 공기저항이 커지게 되므로 오히려 주행성능의 저하를 초래할 수 있다.

또한, 상기 날개(400)의 세로길이(c)는 도4에 도시된 바와 같이, 타이어 트레드부폭(tw)의 10~15%인 것이 바람직하다. 최적의 세로길이(c)는 트레드폭의 12%이다. 세로길이(c)를 12%이상의 길이로 설정할 경우 공기저항이 증가하며, 숄더부를 넘어 사이드월부(200)의 굴신운동에 영향을 주어 굴곡피로성이 저하될 우려가 있다. 상기 세로길이(c)는 상기 원주상의 접선에 대하여 직교하는 선에 대하여 날개(400)의 수직방향 양 끝점이 수선의 발을 내린 것을 기준으로 한다.

또한, 도3에서 도시된 바와 같이, 상기 날개(400)의 폭(d)은 1~3mm인 것이 바람직하다. 최적의 폭(d)은 2mm이며, 2mm 이상의 길이에서는 공기저항이 증가하며, 공기가 타이어 사이드월부(200)에서 멀리 떨어져 흐름으로써 공기 흐름의 제어가 어렵기 때문이다.

도5는 종래의 타이어의 주행시 공기흐름을 설명한 설명도이고, 도6은 본 발명의 공기입타이어의 주행시 공기흐름을 설명한 설명도이다. 도5에서는 타이어의 후방에서 역류가 발생하여 타이어의 떨림 및 소음의 원인이 된다. 그러나 본원발명은 도6에서 도시된 바와 같이, 날개(400)들을 통과하여 발생한 와류가 공기의 역류를 방지하며 타이어 표면으로부터의 박리를 막아 공기저항을 줄이는 효과를 기대할 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 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. 트레드부
200. 사이드월부
300. 비드부
400. 날개
410. 상단곡면부
420. 하단곡면부
430. 후방곡면부

Claims (6)

1. 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입타이어에 있어서,
   사이드월부(200)의 트레드부(100)와 인접한 부위에 원주를 따라 날개(400)들이 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 날개(400)는 상단곡면부(410)와 상기 상단곡면부(410)와 공기저항을 받는 전단에서 연결되는 하단곡면부(420) 및 상기 상단곡면부(410)의 후단과 하단곡면부(420)의 후단을 잇는 후방곡면부(430)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 각 날개(400)간의 피치(a)는 20~30mm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 날개(400)는 가로길이(b)가 20~30mm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 날개(400)의 세로길이(c) 트레드폭(tw)의 10~15%인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 날개(400)의 폭(d)은 1~3mm인 것을 특징으로 하는 공기입타이어.

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