KR20210004130A - 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그루브에 격벽을 설치하여 블록임팩트(block impact) 소음을 저감시킨 공기입타이어에 관한 것이다. 본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부 및 비드부를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 내측에 격벽(400, 500, 600)들이 설치되며, 상기 격벽(400, 500, 600)들은 내부에 홀(410, 510, 610)을 구비하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어를 제공한다.

Description

주행소음을 저감시킨 공기입 타이어{NOISE REDUCED PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그루브에 격벽을 설치하여 블록임팩트(block impact) 소음을 저감시킨 공기입타이어에 관한 것이다.

일반적으로 트럭버스래디얼타이어(TBR)에서 발생하는 소음의 근원은 블록임팩트(Block Impact)이다. 마찰 소음 역시 중요한 근원 중 하나이나, 본 발명에서는 다루지 아니한다. 블록임팩트(Block Impact)는 리브타입패턴(Rib Type Pattern) 보다는 일반적으로 피치(Pitch)가 명확히 구분되는 리브-러그(Rib-Lug) 또는 블록타입패턴(Block Type Pattern)에서 흔히 발생하며, 블록임팩트로 인해 발생한 충격파가 여러 요인에 의해 소멸 또는 증폭된다.

블록임팩트로 인해 발생한 충격파는 몇 가지 요인에 의해 공명 또는 증폭된다. 일반적으로 운전자가 느낄 수 있는 불편한 소음은 충격파가 증폭되는 경우이다. 충격파의 증폭은 타이어 지면과 접촉하는 부분 즉, 접촉패치(Contact Patch) 내의 그루브(Groove) 가 마치 파이프(Pipe ;일종의 나팔)와 같은 역할을 함으로써 발생하게 된다. 이 파이프(Pipe) 효과는 도1에서 도시되는 바와 같이, 1Khz 영역대에 위치하며 타이어에서 발생하는 소음 중 가장 큰 에너지를 갖는다. 1Khz 전후로 피치(Pitch) 단위의 1차 블록임팩트(Block Impact)와 커프(Kerf) 등에 의한 2차 블록임팩트 가 존재하나, 파이프효과에 비해 그 에너지는 다소 작다고 할 수 있다.

상기 내용에서 기술한 바와 같이, 트럭버스레디얼타이어(TBR)의 노이즈(Noise)를 감소하기 위해서는 파이프효과를 최소화해야 한다. 승용레디얼타이어(PCR; Passenger Car Radia)의 경우, 파이프 효과를 줄이기 위해 총접지면적(Total Contact Length)를 줄이거나 인접한 그루브(Groove)에 의한 공명을 최소화 하기 위해 센터부대비 숄더(Sho'd) 부의 접촉길이(Contact Length)에 일정한 차이가 발생하도록 설계를 한다.

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

US 2018-0207990 A1 '소음을 개선한 중하중 차량용 타이어 트레드'는 트레드 전체 너비 W의 15~25%로 구성된 폭의 중심 영역을 구분하고, 두께를 한정하는 주 홈을 구성하였다. 중앙 영역의 양쪽에 측면 영역이 있으며, 측면 영역은 상승된 요소로 나뉘게 하였고, 연장된 구성요소는 원주방향에 대하여 35도에서 55도의 평균 각도로 경사진 사선 2차 홈으로 구분되며, 깊이 P5의 30에서 60% 사이인 깊이를 가진다. 각 연장된 구성요소는 상기 구성요소를 2개의 긴 원소로 나누는 사선절단을 가진다. 각 사선들은 내부 채널에 의해 연장된 지퍼에 의해 형성되고, 사선 2차 홈이 완전히 사라지기 전에 트레드가 부분적으로 마모되면서 내부 채널은 새로운 홈이 형성된다.

US 9539862 B2 '도로소음을 개선한 트레드(Tread with reduced road noise)'는 중간 리브와 2 가장자리 리브를 한계를 설정하는 다수의 원주홈을 포함하는 걸음을 갖는 육중한 화물 차량의 타이어 각각의 원주홈 이 요홈을 한계를 설정하는 최소한 하나의 측벽 위의 돌출부로서 형성된 다수의 돌출물을 포함하는 타이어를 개시하였다.

그러나, 상기와 같은 기술들이 공개되었음에도 불구하고, 현재 트럭버스레디얼 타이어에서 소음 저감 기술이 적용된 제품은 상용화되지 못한 실정이다.

US 2018-0207990 A1 '소음을 개선한 중하중 차량용 타이어 트레드(HEAVY VEHICLE TIRE TREAD WITH IMPROVEMENT TO RUNNING NOISE)' 공개일자 2018.07.26 US 9539862 B2 '도로소음을 개선한 트레드(Tread with reduced road noise)' 공개일자 2013.06.20

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소음을 저감시키는, 특히, 파이프효과에 의한 소음을 저감시키는 트럭버스용 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 및 비드부를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 내측에 격벽(400, 500, 600)들이 설치되며, 상기 격벽(400, 500, 600)들은 내부에 홀(410, 510, 610)을 구비하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 주상등각으로 설치 된 구조물인 격벽이 노면과의 접촉면(Contact Patch) 내의 파이프(Pipe) 길이를 짧게 함과 동시에, 머플러와 같은 격벽 효과를 통해 블록임팩트(Block Impact)가 증폭되지 못하게 한다. 이에 따라 주행 중의 소음이 큰 폭으로 저감되는 효과를 기대할 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 블록임팩트에 의한 소음의 증폭을 설명하는 그래프이다.
도2는 본 발명의 공기입 타이어의 요부발췌 사시도이다.
도3은 본 발명의 공기입타이어의 그루브 부분의 사시도이다.
도4는 본 발명의 격벽의 사시도이다.

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.

파이프효과를 최소화하기 위해서 가장 쉬운 방법은 파이프의 길이를 짧게 하는 것이다. 12R22.5 Size의 경우, 일반적으로 약 220mm 정도의 중앙접지길이(Center Contact Length)를 가지며, 숄더(Sho'd) 부의 경우 드랍(Drop)현상을 을 고려하더라도 180mm 이상의 접지길이(Contact Length)를 갖는다. 타이어의 접지길이(Contact Length)는 타이어 내체적이 결정되면 그 변화량이 크지 않다. 따라서 매 순간 접지길이(Contact Length) 내에 적어도 하나 이상의 구조물이 존재하도록 하여 파이프 길이를 감소시켜 소음을 줄일 수 있다.

상기 구조물은 고압의 엔진 실린더 내부에서 발생한 충격파가 여러 격벽을 통과토록 함으로써 소음을 줄이는 머플러와 같은 역할을 한다. 즉, 블록임팩트(Block) Impact에 의해 발생한 충격파가 하나 이상의 격벽을 통과하도록 하여 그 소음을 줄일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도2는 본 발명의 공기입 타이어의 요부발췌 사시도이고, 도3은 본 발명의 공기입타이어의 그루브 부분의 사시도이다.

본 발명은 트레드부(100)와 사이드월부 및 비드부를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서, 상기 그루브(120)의 내측에 격벽(400, 500, 600)들이 설치되며, 상기 격벽(400, 500, 600)들은 내부에 홀(410, 510, 610)을 구비하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어를 제공한다.

상기 각 격벽(400, 500, 600)들은 그루브(120) 내에서 격실(700, 800)을 형성하며, 주행시 접지에 따른 지면과 그루브가 형성하는 파이프에서 발생하는 충격파를 각 각 격벽(400, 500, 600) 및 격실(700, 800)에서 머플러와 같이 완충시켜 증폭되지 못하게 함으로써 소음을 저감시킨다.

이하에서 본 발명의 각 격벽(400, 500, 600)을 포함한 구성요소들의 적용 실시예를 살펴본다.

상기 각 격벽(400, 500, 600)간의 피치(w2)는 해당 그루브의 접지길이를 기준으로 25~35%인 것이 바람직하다. 상기 접지길이는 차량의 중량, 타이어의 공기압상태 및 주행속도 등의 요인에 따라서 가변하게 되나, 본 발명에서는 주행상태에서의 평균적인 접지길이를 상정한다. 상기 접지길이는 180mm~220mm로 기준되어질 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 센터부에서의 접지길이와 숄더부에서의 접지길이를 고려한 한정이다.

또한, 상기 각 격벽(400, 500, 600)들의 폭(w1)은 각 격벽(400, 500, 600)간의 피치(w2)의 3~10%인 것이 바람직하다. 상기 각 격벽(400, 500, 600)은 소음저감의 목적으로 설치한 것이나, 블록간의 타이바(tie-bar)의 구성과도 같기 때문에 상기 각 격벽은 트레드부(100) 블록(110)들의 강성에도 영향을 주게 된다. 따라서 상기 블록(110)들의 강성에 영향을 최소화하기 위하여 상기 폭(w1)의 수치한정은 유의미하다.

또한, 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)는 그루브(120)의 깊이(h2)의 20~50%인 것이 바람직하다. 이는 상기 격벽(400, 500, 600)들이 지나치게 높은 경우 그루브(120)를 완전히 막아버리게 되어 배수성능이 취약해지는 문제가 발생하기 때문이다. 또한, 상기 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이는 상술한 각 블록(120)들의 강성에도 영향을 미치기 때문이다. 또한, 접지시 블록(110)이 하중을 받아 눌리게 되므로 상기 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)는 파이프효과를 차단하기에 충분하게 된다.

한편, 본 발명은 상기 각 격벽(400, 500, 600)에 홀(410, 510, 610)이 형성된다. 상기 홀(410, 510, 610)은 격벽을 통과하는 소음의 회절과 간섭으로 인한 상쇄효과를 기대할 수 있게 한다. 또한, 상술한 바와 같이 그루브(120)의 배수성능을 확보하기 위한 목적도 겸한다. 이에 따라 격벽(400, 500, 600)에 형성된 상기 홀(410, 510, 610)들의 면적은 상기 각 홀(410, 510, 610)이 형성된 격벽(400, 500, 600)의 면의 넓이에 대하여 20~50%인 것이 바람직하다.

도4는 본 발명의 격벽의 사시도이다. 도4에 도시된 바와 같이, 통과하는 소음의 회절과 간섭으로 인한 상쇄효과를 극대화시키기 위하여 상기 홀(410)의 그루브입구측 직경(d1)은 반대측 직경(d2)보다 작고, 상기 홀(610)의 그루브출구측 직경(d3)은 반대측 직경(d4)보다 작은 것이 바람직하며, 격벽(400)과 격벽(600) 사이의 격벽(500)에 형성된 홀(510)의 격벽(400)측 직경(d5)은 반대측 직경(d6)와 동일한 것이 바람직하다. 이러한 구성은 소음을 각 격실(700, 800) 내에서 가두어 상쇄간섭 효과를 극대화하기 위함이다.

이러한 목적을 위하여 상기 격벽(400) 및 격벽(600)에 각각 형성된 홀(410)과 홀(610)의 종단면적 중심에서 그루브 바닥까지의 거리(h3)는 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)의 10~50%이고, 상기 격벽(500)에 형성된 홀(510)의 종단면적 중심에서 상기 격벽(500)의 상단까지의 거리(h4)는 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)의 10~50%인 것이 바람직하다. 중앙부 홀(510)의 위치가 상이함에 따라 소음의 회절을 유도하며 이에 따라 상쇄간섭 효과를 극대화할 수 있다.

상기 각 격벽(400, 500, 600)들은 한 세트를 구성하며, 상기 하나의 세트는 공기입 타이어의 원주상의 전체 그루브 라인에서 3~6세트가 형성되는 것이 바람직하다.

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
110. 블록
120. 그루브
200. 사이드월부
300. 비드부
400. 격벽
410. 홀
500. 격벽
510. 홀
600. 격벽
610. 홀
700. 격실
800. 격실

Claims (9)

1. 트레드부(100)와 사이드월부 및 비드부를 포함하여 구성되고, 상기 트레드부(100)에 블록(110)과 그루브(120)가 형성되는 공기입타이어에 있어서,
   상기 그루브(120)의 내측에 격벽(400, 500, 600)들이 설치되며, 상기 격벽(400, 500, 600)들은 내부에 홀(410, 510, 610)을 구비하는 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 각 격벽(400, 500, 600)들의 폭(w1)은 각 격벽(400, 500, 600)간의 피치(w2)의 3~10%인 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)는 그루브(120)의 깊이(h2)의 20~50%인 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 격벽(400, 500, 600)에 형성된 홀(410, 510, 610)의 면적은 상기 각 홀(410, 510, 610)이 형성된 격벽(400, 500, 600)의 면의 넓이에 대하여 20~50%인 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 홀(410)의 그루브입구측 직경(d1)은 반대측 직경(d2)보다 작고, 상기 홀(610)의 그루브출구측 직경(d3)은 반대측 직경(d4)보다 작은 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
6. 제5항에 있어서,
   격벽(400)과 격벽(600) 사이의 격벽(500)에 형성된 홀(510)의 격벽(400)측 직경(d5)은 반대측 직경(d6)와 동일한 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입타이어.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 격벽(400) 및 격벽(600)에 각각 형성된 홀(410)과 홀(610)의 종단면적 중심에서 그루브 바닥까지의 거리(h3)는 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)의 10~50%인 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 격벽(500)에 형성된 홀(510)의 종단면적 중심에서 상기 격벽(500)의 상단까지의 거리(h4)는 각 격벽(400, 500, 600)들의 높이(h1)의 10~50%인 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 각 격벽(400, 500, 600)들은 한 세트를 구성하며, 상기 하나의 세트는 공기입 타이어의 원주상의 전체 그루브 라인에서 3~6세트가 형성되는 것을 특징으로 하는 주행소음을 저감시킨 공기입 타이어.

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