KR20240044755A - 소음 저감 타이어 - Google Patents

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서종훈
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한국타이어앤테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 소음에너지를 감소시킬 수 있도록, 타이어의 종 방향 홈(20)으로부터 사이드월부(5) 측의 측 방향으로 요입 형성되는 횡 방향 홈(30)을 포함하며, 상기 횡 방향 홈(30)은 상기 사이드월부(5)로 갈수록 폭이 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어를 제공한다.

Description

소음 저감 타이어{Noise Reduction Tire}
본 발명은 차량용 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소음 저감 구조를 가지는 소음 저감 타이어에 관한 것이다.
주행 중의 자동차는 자체의 공기저항, 엔진이나 변속기 등의 구동계의 기계적 운동, 타이어의 노면 마찰 등에 의해 소음이 발생하게 된다.
이러한 소음은 운전자와 탑승자에게 승차감을 저감시킴은 물론 불쾌감을 유발하게 되어 차량 방음재 또는 흡음재를 사용하여 소음을 줄이고자 하는 노력이 계속되고 있다.
환경부는 2019년부터 유럽연합(EU)에서 시행중인 '타이어 소음성능 표시제도'를 도입한다고 밝혔으며, 이에 제도 시행을 앞두고 소음을 줄이기 위한 국내외 자동차 산업계 노력이 한창이다. 기존에는 엔진 등 차량 내부 소음 발생을 줄이는 데에 집중했으나, 타이어와 같이 차량 외부에서 발생하는 소음을 최소화하기 위해 타이어 개발이 초기 단계부터 저소음 신기술을 적용하는 사례가 늘고 있다.
특히 최근 시장점유율이 급격히 상승하고 있는 전기차를 위한 타이어는 내연기관차와는 다른 소음 성능이 요구되고 있다. 전기차에는 엔진이 없기 때문에 전체적인 소음 레벨이 낮으며 이로 인한 타이어와 노면의 마찰로 인한 소음의 기여도가 높아져 타이어의 중요성이 커지고 있다.
타이어 소음 중 1KHz 영역 대의 기주 공명(pipe resonance)에 대한 피크(peak)와 피치(pitch, 주행방향으로 나뉘어진 블록)로 인한 피치 노이즈(pitch, noise)는 타이어 소음 전체에 매우 큰 비중을 차지하고 있다. 지면과 맞닿으면서 파이프 형상이 만들어지고, 각 블록에 충격이 가해지면서, 1KHz 대역의 기주공명음과 피치 개수에 연관된 주파수 영역의 임팩트(impact) 소음이 발생한다.
일반적인 타이어는 배수를 위해 횡 방향 홈(Lateral Groove)을 더 가진다. 상기 타이어들에 형성된 횡 방향 홈은 지면과 만나면서 충격에 의해 소음을 발생시키는 또 다른 원인이 된다.
일본공개특허 제2019-529230호(2019.10.17. 공개)
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도로 면과 타이어 사이에서 발생하는 불쾌한 소음을 최소화하기 위해 횡 방향 홈에서 발생하는 소음 에너지를 감소시켜 피치(pitch)성 소음과 연결되어 영향을 받는 기주공명음 피크(peak)를 저감시켜 소음에너지를 감소시킬 수 있도록 하는 소음 저감형 타이어를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
구체적으로, 본 발명은 횡 방향 홈을 측방향 확장부 및 저면 계단부를 가지도록 설계하여 공기의 채널을 좁게 하고 노면과의 접촉 메커니즘을 분산시켜 소음에너지를 감소시키는 것에 의해 소음을 저감시키는 소음 저감 타이어를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 양측의 사이드월부(5); 상기 사이드월부(5)의 외측 원주 둘레 사이를 일체로 연결하는 트레드부(10); 상기 트레드부(10)에서 주행 방향을 따라 요입 형성되는 종 방향 홈(20); 및 상기 종 방향 홈(20)으로부터 상기 사이드월부(5) 측의 측 방향으로 요입 형성되는 횡 방향 홈(30)을 포함하며, 상기 횡 방향 홈(30)은 상기 사이드월부(5)로 갈수록 폭이 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어를 제공한다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되도록 형성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 양측 벽 중 하나 이상의 측벽이 하나 이상의 측벽 계단(51)을 포함하여 다단으로 폭이 확장되는 측방향 확장부(50)로 형성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 횡 방향 홈(30)의 길이 방향(X-direction)에서의 다단의 측벽 계단(51) 각각의 폭은 각각 횡 방향 홈(30)의 폭 대비 0.01mm 내지 0.1 mm 범위로 순차적으로 넓어지도록 구성될 수 있다.
상기 측벽 계단(51)은, 상기 종 방향 홈(20) 측은 좁고, 상기 사이드월부(5)로 갈수록 넓어지는 측면 경사를 가지도록 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 횡 방향 홈(30)의 저면의 깊이가 상기 트레드부(10)의 표면에 대하여 상기 종 방향 홈(20) 측이 얕고, 상기 사이드월부(5) 측이 깊도록 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 횡 방향 홈(30)의 저면이 상기 사이드월부(5)로 갈수록 점차적으로 깊어지는 하나 이상의 저면 계단(41)을 가지는 저면 계단부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
기 저면 계단(41)은, 상기 종 방향 홈(20) 측은 얕고 상기 사이드월부(5)로 갈수록 점차적으로 깊어지는 경사를 가지도록 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 연통된 단부측에 타이어의 원주 방향으로 돌출되어 트레드패턴블록(11)의 측면을 연결하도록 상기 트레드부(10)보다 낮은 높이를 가지고 형성되는 타이바(14, 15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20)과 이격되지 않고 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하는 무이격 타이바(14) 또는 상기 종 방향 홈(20)과 이격되어 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하는 이격 타이바(15) 중 어느 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 무이격 타이바(14) 또는 이격 타이바(15)는, 평탄면 또는 포물선 형상으로 깊어지는 형상을 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 소음 저감 타이어는, 도로 면과 타이어 사이에서 발생하는 불쾌한 소음을 최소화하기 위해 횡 방향 홈에서 발생하는 소음 에너지를 감소시켜 피치(pitch)성 소음과 연결되어 영향을 받는 기주공명음 피크(peak)를 저감시켜 소음에너지를 감소시키는 것에 의해 타이어에 의한 소음을 현저히 저감시키는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 소음 저감 타이어는 횡 방향 홈을 측방향 확장부 및 계단형을 가지도록 설계하여 공기의 채널을 좁게하고 노면과의 접촉 메커니즘을 분산시켜 소음에너지를 감소시키는 것에 의해 타이어에 의한 소음을 현저히 저감시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 타이어의 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)을 나타내는 트레드부의 부분 평면 사진(a)과 트레드부의 부분 경사 방향 사진(b)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 타이어(1) 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 측단면도(a), 횡 방향 홈의 일 측벽에 측방향 확장부(50)가 형성된 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 평면도(b) 및 횡 방향 홈의 양 측벽에 측방향 확장부(50)가 형성된 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 평면도(c)이다.
도 3은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이어의 횡 방향 홈의 폭과 깊이 및 타이바(Tie bar)의 깊이에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행한 결과 그래프로서, (a)는 타이어의 횡 방향 홈의 폭에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프, (b)는 타이어의 횡 방향 홈의 깊이에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프 및 (c) 타이어의 타이 바(Tie-bar)의 깊이에 음력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이어의 횡 방향 홈의 폭의 변화에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행한 결과 그래프로서, (a)는 타이어의 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭과 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 동일한 타이어(Ref 타이어)의 사진, (b)는 타이어의 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭 대비 1.5배 이상이고 2 배보다 작은 폭으로 넓어지도록 구성되는 타이어(소확장 타이어(Extended LG Small))의 사진, (c)는 타이어의 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭 대비 2 배이상 이고 6배 이하로 넓어지도록 구성되는 타이어(대확장 타이어(Extended LG Large))의 사진, (d)는 Ref 타이어, 소확장 타이어 및 대확장 타이어 별 음력 변화를 나타내는 그래프 및 (e)타이어 별 1/3 옥타브 밴드 음력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바(14, 15)와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들로서 (a)는 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Large Depth), (b)는 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_MIddle Depth), (c)는 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Small Depth), (d)는 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Large Depth), (e)는 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_MIddle Depth), (f)는 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Small Depth)를 나타내는 도면이다.
도 6은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들로서 (a)는 도 5의 타이어들의 음력 측정 값을 나타내는 그래프, (b)는 도 5의 타이어들의 1/3 옥타브 밴드의 중심 주파수별 음력 변화를 측정한 그래프이다.
도 7은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들로서 (a)는 도 5의 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Large Depth), 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_MIddle Depth), 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Small Depth)의 음력 측정 그래프, (b)는 도 5의 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Large Depth), 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_MIddle Depth), 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Small Depth)의 음력 측정 그래프이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 타이어의 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)을 나타내는 트레드부의 부분 평면 사진(a)과 트레드부의 부분 경사 방향 사진(b), 도 2는 본 발명의 일 실시예의 타이어(1) 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 측단면도(a), 횡 방향 홈의 일 측벽에 측방향 확장부(50)가 형성된 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 평면도(b) 및 횡 방향 홈의 양 측벽에 측방향 확장부(50)가 형성된 종 방향 홈(20)과 횡 방향 홈(30)의 평면도(c)이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예의 소음 저감 타이어(1)는 양측의 사이드월부(5), 상기 사이드월부(5)의 외측 원주 둘레 사이를 일체로 연결하는 트레드부(10), 상기 트레드부(10)에서 주행 방향을 따라 요입 형성되는 종 방향 홈(20) 및 상기 종 방향 홈(20)으로부터 상기 사이드월부(5) 측의 측 방향으로 요입 형성되는 횡 방향 홈(LG, Lateral Groove)(30)을 포함하며, 상기 횡 방향 홈(30)은 상기 사이드월부(5)로 갈수록 폭이 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되도록 형성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 양측 벽 중 하나 이상의 측벽이 하나 이상의 측벽 계단(51)을 포함하여 다단으로 폭이 확장되는 측방향 확장부(50)로 형성될 수 있다.
상기 측벽 계단(51)은, 상기 종 방향 홈(20) 측은 좁고, 상기 사이드월부(5)로 갈수록 넓어지는 측면 경사를 가지도록 구성될 수 있다.
횡 방향 홈(30)의 길이 방향(X-direction)에서의 측벽 계단(51)은 1단, 2단, 3 단 등의 다단으로 구성될 수 있다.
Lateral groove 길이 방향(X-direction) 일대, 각각의 측벽 계단(51)의 다단 수를 설정하는 기준은 종방향 홈(20) 연결 부분의 횡 방향 홈(30) 폭 대비 0.01mm 내지 0.1 mm 범위로 순차적으로 넓어질 수 있다.
(상기 내용은 특허신청서-1차보완, 발명의 기술 설명에 추가된 아래의 내용을 참고하여 기재하였으나, 내용이 불명확합니다. 이에 대하여 명확히 기술하여 주시기 바랍니다.
Lateral groove 길이방향(X-direction) 일때, 2단 또는 3단을 설정하는 기준은 Main groove 연결부분의 Lateral groove 폭 대비 0.01mm 이상 넓어지는 경우 모두이다.)
상기 구성에서 서로 인접하는 상기 측벽 계단(51) 사이의 측벽 단차는 0.5mm 내지 4mm의 범위를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 측벽 계단(51)의 확장형태 및 계단형태의 변화 위치는 횡 방향 홈(30)의 크기에 따라 자유롭게 변경될 수 있다. 상기 측벽 계단(51)의 확장형태 및 계단형태 혼합 시 적정 위치는 실제 타이어의 접지 형상의 접지 폭을 고려해야 하며, 3단을 예로 들면, 2단 시작점은 정주행 시 접지 폭(TW(tread width)의 약 90~95% 지점) 과 같아야 하며, 3단 시작점은 적정 선회 시 접지 폭(TW(tread width)의 약 100~105% 지점)과 같아야 한다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 횡 방향 홈(30)의 저면의 깊이가 상기 트레드부(10)의 표면에 대하여 상기 종 방향 홈(20) 측이 얕고, 상기 사이드월부(5) 측이 깊도록 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 횡 방향 홈(30)의 저면이 상기 사이드월부(5)로 갈수록 점차적으로 깊어지는 하나 이상의 저면 계단(41)을 가지는 저면 계단부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 구성에서 서로 인접하는 상기 저면 계단(41) 사이의 높이 방향 단차는 0.5mm 내지 4mm의 범위를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 저면 계단(41)은, 상기 종 방향 홈(20) 측은 얕고 상기 사이드월부(5)로 갈수록 점차적으로 깊어지는 경사를 가지도록 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)은, 상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 연통된 단부측에 타이어의 원주 방향으로 돌출되어 트레드패턴블록(11)의 측면을 연결하도록 상기 트레드부(10)보다 낮은 높이를 가지고 형성되는 타이바(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 횡 방향 홈(30)의 횡 방향 홈 저면(31)은 상술한 계단부에 한정되지 않고, 하기의 도 5에서 설명하는 바와 같이, 평탄부 또는 가변되는 경사를 가지는 포물면 등의 경사면으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 횡 방향 홈(30)의 상기 측방향 확장부(50)의 측벽은, 상술한 계단부에 한정되지 않고, 하기의 도 3에서 설명하는 바와 같이, 트레드부(10)의 사이드월부(5)로 향하는 측방향 중심선에 대하여 일정 각도를 가지는 직선형으로 형성될 수도 있다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 소음 저감 타이어(1)는 배수 홈으로 기능하는 횡 방향 홈(30)의 깊이 방향의 저면에 저면 계단부(40)를 형성하고, 트레브부(10)의 주행 방향의 단면에 측방향 확장부(50)를 형성하여, 직진 주행 시 소음의 발생량을 줄이고 노면에 접지할 때 횡 방향 홈(30)의 충격을 분산하여 피치(pitch) 성 소음을 줄이는 작용효과를 제공한다.
이하, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예의 소음 저감 타이어(1)의 소음 저감 성능을 실험한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이어의 횡 방향 홈(30)의 폭과 깊이 및 타이바(Tie bar)(15)의 깊이에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행한 결과 그래프로서, (a)는 타이어의 횡 방향 홈의 폭에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프, (b)는 타이어의 횡 방향 홈의 깊이에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프 및 (c) 타이어의 타이 바(Tie-bar)의 깊이에 음력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 기본적으로 타이어의 횡 방향 홈(30)의 폭과, 깊이, 타이바(15)의 형태에 따른 타이어 소음을 비교한 결과를 나타낸다.
구체적으로, 도 3의 (a)는 타이어(1)의 횡 방향 홈(30)의 폭에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프로서, 횡 방향 홈(30)의 폭이 좁아 질수록 음력(sound power)이 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
도 3의 (b)는 타이어(1)의 횡 방향 홈(30)의 깊이에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프로서, 횡 방향 홈(30)의 깊이가 얕아 질수록 타이어(1)의 단품의 소음 성능이 유리한 것을 확인할 수 있었다.
도 3의 (c)는 타이어(1)의 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측에 형성되는 타이바(15)의 상부면으로부터 트레드부(10)까지의 거리인 타이바(15)의 깊이에 따른 음력 변화를 나타내는 그래프로서, 타이바(15)의 깊이가 얕아 질수록 타이어(1)의 단품의 소음 성능이 유리한 것을 확인할 수 있었다.
도 4는 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이어의 횡 방향 홈의 폭의 변화에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행한 결과 그래프로서, (a)는 타이어의 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭과 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 동일한 타이어(Ref 타이어)의 사진, (b)는 타이어의 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭 대비 1.5배 이상이고 2 배보다 작은 폭으로 넓어지도록 구성되는 타이어(소확장 타이어(Extended LG Small))의 사진, (c)는 타이어의 사이드월 측의 횡 방향 홈의 폭이 종 방향 홈 측의 횡 방향 홈의 폭 대비 2 배이상 이고 6배 이하로 넓어지도록 구성되는 타이어(대확장 타이어(Extended LG Large))의 사진, (d)는 Ref 타이어, 소확장 타이어 및 대확장 타이어 별 음력 변화를 나타내는 그래프 및 (e)타이어 별 1/3 옥타브 밴드 음력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4의 실험은 측벽 계단(51)을 2단으로 하여 수행한 결과이다.
80kph로 주행 시 도 4의 (d)와 같이 일반적인 Ref 타이어(도 4의 (a))에 비해 소확장 타이어(Extended LG Small, 도 4의 (b)) 및 대확장 타이어(Extended LG Large, 도 4의 (c))의 경우 소음 저감에 유리한 것을 확인하였다. 또한, 그 효과는 주파수 영역 기준 800 ~ 2500 Hz까지 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그리고 피치(Pitch)로 인한 임팩트(impact) 소음이 줄어 들었으며, 이로 인해 1KHz 부근 전반에서 소음이 줄어드는 효과를 확인하였다.
도 5는 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들로서 (a)는 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Large Depth), (b)는 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_MIddle Depth), (c)는 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Small Depth), (d)는 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Large Depth), (e)는 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_MIddle Depth), (f)는 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Small Depth)를 나타내는 도면이다.
도 6은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들의 소음 측정 결과를 나타내는 그래프로서 (a)는 도 5의 타이어들의 음력 측정 값을 나타내는 그래프, (b)는 도 5의 타이어들의 1/3 옥타브 밴드의 중심 주파수별 음력 변화를 측정한 그래프이다.
도 7은 속도 80kph(km per hour)에서의 주행 시의 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합에 따른 음력(sound power) 변화 실험을 수행하기 위한 서로 다른 타이바와 횡 방향 홈의 깊이 조합을 가지는 타이어들의 타이바(15)와 횡 방향 홈(30)의 깊이별 소음 측정 결과를 나타내는 그래프로서 (a)는 도 5의 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Large Depth), 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_MIddle Depth), 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Small Depth)의 음력 측정 그래프, (b)는 도 5의 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Large Depth), 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_MIddle Depth), 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Small Depth)의 음력 측정 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 깊이 방향 단면을 기준으로 타이바와 확장 형태를 조합한 경우의 소음 저감 효과에 대한 실험 및 그 결과를 나타낸다.
도 5에서 무이격 타이바(14)는 종 방향 홈(20)과 이격이 없는 타이바를 의미하고, 이격 타이바(15)는 종 방향 홈(20)과 이격이 있는 타이바를 의미한다. 또한 상기 타이바(14, 15)는 평탄면, 포물선 형상으로 깊어지는 형상을 가질 수도 있다.
상기 무이격 타이바(14)는 상기 종 방향 홈(20)과 이격되지 않고 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하도록 구성된다.
상기 이격 타이바(15)는 상기 종 방향 홈(20)과 이격되어 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하도록 구성된다.
상기 타이바(14, 15)는 시작 위치가 상기 종 방향 홈(20)으로부터 0 내지 3mm 까지의 상기 횡 방향 홈(30)의 내측 저면에 위치될 수 있다.
도 5 (a)의 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Large Depth)는 무이격 타이바(14)가 횡 방향 홈(30)과 이격됨이 없이, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 저면 2~3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 거의 종 방향 홈(20)의 저면의 높이와 같은 높이를 가지는 평탄면을 가지도록 구성하였다.
도 5 (b)의 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_MIddle Depth) 는 무이격 타이바(14)가 횡 방향 홈(30)과 이격됨이 없이, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 저면 2~3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 최대 깊이가 약 5~7mm를 가지는 포물선 형상으로 깊어지도록 구성하였다.
도 5 (c)의 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar0mm_Small Depth)는 무이격 타이바(14)가 횡 방향 홈(30)과 이격됨이 없이, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 저면 2~3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 최대 깊이가 약 3~4mm를 가지는 포물선 형상으로 깊어지도록 구성하였다.
도 5 (d)의 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Large Depth)는 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 상부면이 위치하는 이격 타이바(15)가 형성되고, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 이격 타이바(15) 이후의 저면 3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 거의 종 방향 홈(20)의 저면의 높이와 같은 높이를 가지는 평탄면을 가지도록 구성하였다.
도 5 (e)의 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_MIddle Depth)는 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 상부면이 위치하는 이격 타이바(15)가 형성되고, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 이격 타이바(15) 이후의 저면 2~3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 최대 깊이가 약 5~7mm를 가지는 포물선 형상으로 깊어지도록 구성하였다.
도 5 (f)의 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어(Tiebar3mm_Small Depth)는 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 상부면이 위치하는 이격 타이바(15)가 형성되고, 횡 방향 홈(30)의 종 방향 홈(20) 측의 이격 타이바(15) 이후의 저면 2~3mm 영역이 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 2~3mm 아래에 위치하며, 이 후의 저면은 트레드패턴블록(11)의 면으로부터 최대 깊이가 약 3~4mm를 가지는 포물선 형상으로 깊어지도록 구성하였다.
실험 결과 일반적인 Ref 타이어 대비 타이바(14, 15) 적용 시 소폭 소음이 감소하였다. 그리고 깊이 방향으로 3수준의 계단을 형성하여 평가한 결과, 횡 방향 홈(30)의 볼륨에 따라 명확한 차이를 보이는 것을 확인하였다.
타이바(14, 15)의 위치를 변경하는 경우에도 유사한 경향을 보였다. 도 6의 (b)와 같이, 주파수 영역 기준 630 ~ 4,000Hz의 넓은 범위에서 소음이 저감되는 것 또한 확인하였다. 타이바(14, 15)의 위치 변경의 경우, 타이바(14, 15)의 위치에 따라 동일한 효과를 가졌고, 이에 의해, 타이바(14, 15)의 시작 위치에 횡 방향 홈(30)과 0 ~ 3mm까지 이격 시 다양성을 가지며 소음 저감의 효과를 가지는 것으로 확인하였다.
상술한 도 5 내지 도 7의 실험 결과, 트레드부(10)의 깊이 방향 및 주행 방향의 단면에 각각 저면 계단부(40)와 측방향 확장부(50)를 적용한 횡 방향 홈(30)을 적용했을 때, 패턴 소음 측면에서 소음 저감 효과가 현저 하였으며, 실내 타이어 단품 소음 및 패스 바이 노이즈(pass by noise) 또한 저감시키는 것을 확인하였다.
동일 접지 형상 및 동일 횡 방향 홈(30)의 볼륨(volume)에서 횡 방향 홈(30)의 길이 방향(X-direction, 도 1 참조) 기준 계단 형식의 단계 차이가 클수록 정주행 시 발생되는 공기 펌핑 노이즈(air pumping noise)가 작았다.
상술한 구성의 본 발명의 실시예의 바퀴(1)는 레이싱카, 전기자동차, 일반 차량 등 다양한 차량에 적용될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 타이어
5: 사이드월부
10: 트레드부
11: 트레드패턴블록
14: 무이격 타이바(Tie bar)
15: 이격 타이바(Tie bar)
20: 종 방향 홈
30: 횡 방향 홈
31: 횡 방향 홈 저면
40: 저면 계단부
41: 저면 계단
50: 측방향 확장부
51: 측벽 계단
Extended LG Small: 소확장 타이어
Extended LG Large: 대확장 타이어
Tiebar0mm_Large Depth: 무이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어
Tiebar0mm_MIddle Depth: 무이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어
Tiebar0mm_Small Depth: 무이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어
Tiebar3mm_Large Depth: 이격 타이바 대깊이 횡 방향 홈 타이어
Tiebar3mm_MIddle Depth: 이격 타이바 중깊이 횡 방향 홈 타이어
Tiebar3mm_Small Depth: 이격 타이바 소깊이 횡 방향 홈 타이어

Claims (10)

  1. 양측의 사이드월부(5);
    상기 사이드월부(5)의 외측 원주 둘레 사이를 일체로 연결하는 트레드부(10);
    상기 트레드부(10)에서 주행 방향을 따라 요입 형성되는 종 방향 홈(20); 및
    상기 종 방향 홈(20)으로부터 상기 사이드월부(5) 측의 측 방향으로 요입 형성되는 횡 방향 홈(30)을 포함하며,
    상기 횡 방향 홈(30)은 상기 사이드월부(5)로 갈수록 폭이 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  3. 제1항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    양측 벽 중 하나 이상의 측벽이 하나 이상의 측벽 계단(51)을 포함하여 다단으로 폭이 확장되는 측방향 확장부(50)로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  4. 제3항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    횡 방향 홈(30)의 길이 방향(X-direction)에서의 다단의 측벽 계단(51) 각각의 폭은 각각 횡 방향 홈(30)의 폭 대비 0.01mm 내지 0.1 mm 범위로 순차적으로 넓어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  5. 제3항에 있어서, 상기 측벽 계단(51)은,
    상기 종 방향 홈(20) 측은 좁고, 상기 사이드월부(5)로 갈수록 넓어지는 측면 경사를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고, 상기 횡 방향 홈(30)의 저면의 깊이가 상기 트레드부(10)의 표면에 대하여 상기 종 방향 홈(20) 측이 얕고, 상기 사이드월부(5) 측이 깊도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  7. 제1항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    상기 종 방향 홈(20) 측의 단부에서 상기 종 방향 홈(20)과 연통되고,
    상기 횡 방향 홈(30)의 저면이 상기 사이드월부(5)로 갈수록 점차적으로 깊어지는 하나 이상의 저면 계단(41)을 가지는 저면 계단부(40)를 포함하여 구성 되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  8. 제1항에 있어서, 상기 횡 방향 홈(30)은,
    상기 종 방향 홈(20)과 이격되지 않고 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하는 무이격 타이바(14) 또는 상기 종 방향 홈(20)과 이격되어 상기 횡 방향 홈(30)의 내측벽을 서로 연결하는 이격 타이바(15) 중 어느 하나의 타이바를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  9. 제8항에 있어서, 상기 타이바는,
    평탄면 또는 포물선 형상으로 깊어지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
  10. 제8항에 있어서, 상기 타이바는,
    시작 위치가 상기 종 방향 홈(20)으로부터 0 내지 3mm 까지의 상기 횡 방향 홈(30)의 내측 저면에 위치되도록 굿어되는 것을 특징으로 하는 소음 저감 타이어.
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