KR102044888B1

KR102044888B1 - 공명 소음 저감 구조를 가진 공기입 타이어

Info

Publication number: KR102044888B1
Application number: KR1020190043230A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 장윤정; 김만섭; 홍창효
Original assignee: 한국타이어앤테크놀로지 주식회사
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-11-14
Also published as: JP2020172246A; US11628693B2; EP3722113B1; JP6871988B2; US20200324584A1; EP3722113A1; CN111806165A; CN111806165B

Abstract

본 발명의 공기입 타이어는, 이너라이너에 부착되는 필름과, 상기 필름에 부착되고 소정 간격으로 배치되는 복수의 다공성 흡음부재를 포함한다.
본 발명의 공기입 타이어에 의하면, 타이어 내부의 공명 소음 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

공명 소음 저감 구조를 가진 공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE COMPRISING RESONANCE NOISE REDUCTION STRUCTURE}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공명 소음 저감 구조를 가진 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 소음이 발생하는 원인 중 하나는 타이어 내부에 충전된 공기의 진동에 의해 발생되는 공동 공명음을 들 수 있다. 공동 공명음은 차량 주행시에 노면과 접지하는 타이어의 트레드부가 노면의 요철에 의해서 진동하고, 이 진동이 타이어 공동부(空洞部) 내의 공기를 진동시킴으로써 발생한다.

공동 공명음 중에서 소음으로 들리는 소리의 주파수는 타이어 사이즈에 따라 다르지만, 일반적으로 200Hz 내지 300Hz 부근인 것이 알려져 있다. 따라서, 이 주파수 영역의 소음 레벨을 저하하는 것이 타이어 소음을 저감시킬 수 있는 주요 방법이라고 할 수 있다.

또한, 타이어에서 공동 공명음은 타이어와 림에 의해 생성되는 공동의 크기에 따라 달라질 수 있다. 종래에는 이를 위하여 공동의 크기를 조절하고 공동 공명음을 감소하기 위하여 타이어의 내부에 흡음재를 부착하거나 림표면에 흡음재를 부착하는 등 타이어의 공명소음을 줄이기 위해 다양한 기술이 제안되어 왔다.

그 중 대한민국 공개특허 제10-2007-0029652호의 저소음 공기 타이어는 타이어 내부에 흡음재를 부착하여 타이어 내부공간에서 발생하는 소음을 줄이는 방식을 채택하고 있다. 그러나 대한민국 공개특허 제10-2007-0029652호에 개시되어 있는 저소음 공기 타이어는 타이어 제조 후에 별도로 흡음재를 타이어 내부에 부착해야 하는 번거로움이 있었으며, 주행시 충격 등으로 인해 흡음재가 탈락될 수 있는 문제점이 있었다.

최근 타이어 개발 동향은 트레드부의 폭이 넓은 광폭 타이어와 함께 편평비가 낮은 초고성능(UHP: Ultra High Performance) 타이어에 집중되어 있는데, 이러한 타이어는 일반 타이어에 비해 지면으로부터 받는 충격에 의해 음압이 발생하기 때문에 소음 저감에 더 불리한 구조이다.

타이어 공명 저감을 위해서는 타이어 이너라이너 내부에 흠음재로 폴리우레탄 폼을 부착하는 방식이 일반적인데, 인너라이너 내면 전체에 접착제를 도포해야 하는 어려움이 있다.

특히 공기입 타이어에 못과 같은 이물질이 관통하여도 공기가 누출되지 않도록 하기 위해, 실란트(Sealant)를 이너라이너에 도포한 타이어가 출시되고 있다. 이러한 실란트 타이어의 경우, 실란트가 흡음재 속으로 스며들면서 실란트의 역할이 감소될 수 있다.

본 발명의 목적은 타이어 내부의 공명 소음 발생을 감소시킬 수 있는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기입 타이어는, 이너라이너에 부착되는 필름과, 상기 필름에 부착되고 소정 간격으로 배치되는 복수의 다공성 흡음부재를 포함한다.

상기 이너라이너에 도포되는 실란트층을 더 포함하고, 상기 필름은 상기 실란트층에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 다공성 흡음부재는 2개의 파이프가 교차하여 일체로 형성된 것이 바람직하다.

상기 복수의 다공성 흡음부재는 상기 필름에 접착제에 의해 접착되고, 상기 복수의 다공성 흡음부재가 접착된 필름이 상기 실란트층에 원주방향으로 부착되는 것이 바람직하다.

상기 다공성 흡음부재는 폴리프로필렌 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 필름은 폴리프로필렌 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 필름은 적어도 상기 다공성 흡음부재가 부착되는 부위에 복수의 관통공이 형성되어, 상기 다공성 흡음부재 부착시 상기 실란트층이 상기 복수의 관통공을 통해 스며들어 상기 다공성 흡음부재에 부착되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 공기입 타이어에 의하면, 타이어 내부의 공명 소음 발생을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어를 나타내는 반단면도이다.
도 2는 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 일부 사시도이다.
도 3은 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 단면도이다.
도 4는 공기입 타이어 내면에 실란트층과 필름이 부착되고 필름에 복수의 다공성 흡음부재가 배치된 것을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기입 타이어에서 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 공명음 측정 시험 결과를 종래의 일반 타이어와 비교하여 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어를 나타내는 반단면도이고, 도 2는 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 일부 사시도이며, 도 3은 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 단면도이고, 도 4는 공기입 타이어 내면에 실란트층과 필름이 부착되고 필름에 복수의 다공성 흡음부재가 배치된 것을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어는, 이너라이너(60)에 부착되는 필름(80)과, 필름에 부착되고 소정 간격으로 배치되는 복수의 다공성 흡음부재(100)를 포함한다.

일반적으로, 공기입 타이어는 트레드부(10), 사이드월부(20) 및 비드부(30)를 포함한다.

트레드부(10)는 지면과 직접 접촉하는 부분으로 자동차의 구동력 및 제동력을 노면에 전달하며, 캡트레드와 언더트레드를 포함할 수 있다.

사이드월부(20)는 외부의 충격으로부터 카카스를 보호하고 스티어링 휠의 움직임을 비드부를 거쳐 트레드부(10)에 전달하는 매개체 역할을 한다.

비드부(30)는 휠에 장착되는 부위로서 내부에 복수의 비드와이어로 구성된 비드코어와 비드필러를 포함할 수 있다.

상기 트레드부(10)의 내부에는 노면 접지력 및 핸들링 등의 성능을 조절하는 벨트(40)가 배치된다. 벨트(40)의 상층에는 벨트층의 강도를 보강하기 위한 보강벨트(45)가 구비될 수 있다. 또한, 보강벨트(45)의 상층에는 스틸 벨트 층간의 분리를 방지하기 위한 보강 캡플라이(capply)와 벨트 쿠션(belt cushion) 등의 구성을 포함할 수 있다.

벨트(40)의 아래에는 타이어의 골격을 이루는 카카스(50)가 배치된다. 카카스(50)는 트레드부(10)로부터 사이드월부(20)를 거쳐 비드부(30)까지 배치된다. 특히 카카스(50)는 비드코어를 감싸서 소정 높이로 다시 올라가는 부위, 즉 턴업(turn-up)부를 포함한다.

카카스(50)의 내면에는 타이어의 내면을 구성하는 이너라이너(60)가 구비되어 타이어 내부의 공기압을 유지한다.

이너라이너(60)의 내면에는 복수의 다공성 흡음부재(100)가 배열된 필름(80)이 부착될 수 있다.

필름(80)에 먼저 복수의 다공성 흡음부재(100)를 접착한 다음, 그 필름(80)을 이너라이너(60) 내면에 부착하면, 부착 작업을 한꺼번에 할 수 있으므로 작업성이 더 좋아질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어는, 이너라이너(60)에 도포되는 실란트층(70)을 더 포함하고, 상기 필름(80)은 실란트층(70)에 부착될 수 있다.

실란트층(70)은 이너라이너(60)의 내면에 도포되어, 공기입 타이어에 뾰족한 못, 나사 등과 같은 이물질이 관통하여 구멍이 형성되더라도 실란트가 내부 압력에 의해 구멍을 메워서 막음으로써 공기가 누출되지 않도록 할 수 있다.

필름(80)은 실란트층(70)에 원주방향으로 부착될 수 있다. 필름(80)은 실란트층(70)을 보호하고 공기와의 접촉 면적을 줄임으로써, 실란트층(70)이 오랫동안 공기 누출 방지 역할을 할 수 있도록 할 수 있다.

상기 다공성 흡음부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 파이프를 교차하여 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로, 원형의 제1파이프(110)와 원형의 제2파이프(120)를 십(十)자로 교차하여 일체로 형성될 수 있다. 제1파이프(110)와 제2파이프(120)의 원주상에는 복수의 관통공(130)이 형성된다.

제1파이프(110)와 제2파이프(120)는 원형 파이프가 아니라 사각형 파이프로 이루어질 수도 있다. 복수의 관통공(130)도 원형뿐만 아니라 타원형 또는 다각형으로 형성될 수도 있다.

다공성 흡음부재(100)는 내부에 통로가 존재함과 동시에 표면에 복수의 기공이 형성되어 있는 구조이기 때문에, 타이어 내부의 공명 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

다공성 흡음부재(100)는 필름(80)에 접착제(90)에 의해 접착될 수 있다. 즉, 필름(80)에 복수의 다공성 흡음부재(100)를 각각 접착제(90)에 의해 접착한 다음, 다공성 흡음부재(100)들이 접착되어 있는 필름(80)을 실란트층(80)에 원주방향으로 부착할 수 있다.

이와 같이, 필름(80)에 먼저 복수의 다공성 흡음부재(100)를 배열하여 접착한 다음, 그 필름(80)을 실란트층(80) 내면에 부착하면, 부착 작업을 한꺼번에 할 수 있으므로 작업성이 더 좋아질 수 있다.

다공성 흡음부재(100)는 폴리프로필렌과 같이 가벼운 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

폴리프로필렌은 폴리에틸렌 필름보다 투명도가 높고 약간 경질이다. 비중이 0.92로서 현재 있는　플라스틱　중에 가장 가벼우며, 용해 온도가 160℃ 정도로 높은 편이다.

다공성 흡음부재(100)를 폴리프로필렌과 같이 가벼운 재질로 형성하면, 타이어 전체 무게에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다.

또한, 필름(80)도 폴리프로필렌과 같이 가벼운 재질로 이루어질 수 있다.

자동차는 주행하면서 타이어는 상하로 굴곡 운동을 하게 되는데, 복수의 다공성 흡음부재(100)를 적절한 간격으로 배치함으로써 무게를 경량화할 수 있으며, 실란트층에도 거의 영향을 미치지 않는다.

이와 같이, 필름과 다공성 흡음부재를 이용하면, 필름 자체에 접착제를 도포하고 흡음재를 결합하는 과정을 사전에 제작할 수 있기 때문에, 균일한 도포를 할 수 있고 작업이 용이한 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기입 타이어에서 이너라이너에 실란트층과 필름과 다공성 흡음부재가 순서대로 부착된 것을 나타내는 단면도이다.

본 실시예의 공기입 타이어에서, 필름(80)은 적어도 다공성 흡음부재(100)가 부착되는 부위에 복수의 관통공(85)이 형성될 수 있다. 복수의 관통공(85)은 필름(80)의 내면 전체에 형성될 수도 있으나, 다공성 흡음부재(100)가 부착되는 면적 부위에만 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 다공성 흡음부재(100)를 부착할 때, 실란트층(70)이 복수의 관통공(85)을 통해 스며들어 다공성 흡음부재(100)에 부착됨으로써, 실란트층(70)은 접착제(90)와 함께 다공성 흡음부재(100)의 부착 성능을 향상시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 공명음 측정 시험 결과를 종래의 일반 타이어와 비교하여 나타내는 그래프이다. 도 7은 도 6의 그래프에서 180~220Hz 구간을 확대하여 나타낸 것이다.

공기입 타이어는 225/65R17H, RH12를 사용하여 시험하였다.

평가 방식은, 돌기가 있는 시험 드럼 위로 타이어가 구름운동을 할 때, 스핀들 포스(Spindle force)를 측정하여 주파수에 따른 타이어 포스(Tire Force)를 측정하는 클리트 임팩트 테스트(Cleat Impact Test)를 시행하였다. 속력 60km/h에서 공명음 발생 주파수 구간(180~220Hz)에서의 포스 변화를 통해 간접적으로 공명음 발생 유무 판단을 하는 데 시험결과를 활용할 수 있다.

도 6에서와 같이, 저 주파수 영역대 0~300 Hz 구간에서의 포스(Force) 그래프를 보면, 종래의 일반 타이어와 본 발명 타이어에서 발생되는 공명음을 비교하여 볼 수 있다.

타이어의 이너라이너 내부에 아무것도 부착되지 않은 일반 타이어의 경우에는, 180~220Hz 구간에서 포스 피크(Force Peak)가 2개 나타나면서 공명음이 발생할 것으로 추정할 수 있다.

타이어의 이너라이너 내부에 복수의 다공성 흡음부재가 부착된 본 발명 타이어의 경우에는, 180~220Hz 구간에서 포스 피크(Force Peak)가 일반 타이어에 비해 감소하므로, 공명 소음의 세기가 감소할 것으로 예상할 수 있다.

본 발명의 공기입 타이어에 의하면, 타이어 내부의 공명 소음 발생을 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 트레드부
20: 사이드월부
30: 비드부
40: 벨트
45: 보강벨트
50: 카카스
60: 이너라이너
70: 실란트층
80: 필름
85: 관통공
90: 접착제
100: 다공성 흡음부재
110: 제1파이프부
120: 제2파이프부
130: 관통공

Claims

이너라이너에 부착되는 필름;
상기 이너라이너에 도포되는 실란트층; 및
상기 필름에 부착되고 소정 간격으로 배치되는 복수의 다공성 흡음부재를 포함하고,
상기 필름은 상기 실란트층에 부착되며,
상기 다공성 흡음부재는 복수의 관통공이 형성된 중공의 파이프 형태로 이루어지고,
상기 다공성 흡음부재는 2개의 파이프가 교차하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수의 다공성 흡음부재는 상기 필름에 접착제에 의해 접착되고,
상기 복수의 다공성 흡음부재가 접착된 필름이 상기 실란트층에 원주방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 다공성 흡음부재는 폴리프로필렌 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제5항에 있어서,
상기 필름은 폴리프로필렌 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제1항에 있어서,
상기 필름은 적어도 상기 다공성 흡음부재가 부착되는 부위에 복수의 관통공이 형성되어,
상기 다공성 흡음부재 부착시 상기 실란트층이 상기 복수의 관통공을 통해 스며들어 상기 다공성 흡음부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.