KR102092875B1 - 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어에 관한 것으로, 타이어 트레드의 표면에 일정 폭을 가지면서 원주방향을 향해 일정간격으로 형성되는 복수의 종 그루브 각각의 바닥면에서 원주방향으로 돌출 형성되는 복수의 요철돌기가 구비되어 있는 타이어에 있어서,
상기 요철돌기는 종 그루브의 폭 방향을 향해서는 복수 개가 연결 형성되어 있고, 원주방향을 향해서는 연속적으로 연결되는 구조로 형성되어 있으며,
상기 요철돌기는 중심에는 가장 높게 돌출되는 하나의 중심꼭지점을 형성하는 중심기둥이 돌출되어 있으며, 상기 중심기둥의 주변으로는 중심꼭지점의 높이보다 낮은 높이로 돌출되는 주변기둥이 적어도 하나 이상으로 형성되어 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어{The tire that have longitudinal groove bump for decrease the noise}

본 발명은 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어 트레드 패턴의 종 그루브로 인해 발생되는 소음을 저감하며, 나아가 젖은 노면에서 수막현상을 개선하고 아울러 스노우 노면에서는 견인력을 향상시킬 수 있도록 하는 소음 저감을 위한 종 그루브 요철이 구비된 타이어에 관한 것이다.

자동차 타이어에는 젖은 노면에서의 주행 안전성을 의하여 타이어 트레드에 주행방향으로 일정한 폭을 가지는 종 그루브가 적용된다.

상기와 같이 타이어의 트레드에 적용되는 종 그루브는 고속 주행시 젖은 노면에서의 안전한 주행을 위한 필수적인 요소인 반면에, 자동차 주행시 타이어에서 발생하는 소음의 원인으로 작용하기도 한다.

따라서 타이어 제조업체에서는 타이어의 종 그루브에서 발생하는 소음을 저감하기 위해 다양한 요철을 적용하고 있다.

하지만 타이어에 적용된 종 그루브 요철은 소음을 저감하는 원인에 대한 논리적 근거가 부족하며, 젖은 노면에서의 타이어 성능 저하와 양산시 뜯김 불량의 원인으로 작용할 수도 있다.

그 일례로서, 특허 제1302548호의 공기입 타이어에는 종 그루브에 다수의 U자형 돌기들이 조밀하게 연속해서 돌출 형성된 구조로 소음을 저감시킬 수 있는 것으로 설명하고 있으나, 상기한 선행기술(특허 제1302548호)은 종 그루브에 형성되는 다수의 U자형 돌기들이 원주방향을 향해 서로 다른 높이 즉, U자형 돌기들 각각의 높이가 물이 파도치는 파형모양을 이루도록 형성되어 있도록 구성되어 있다.

그러나 상기한 선행기술은 종 그루브에 돌출 형성된 다수의 U자형 돌기들이 파형모양을 이루도록 높이가 서로 다르게 돌출 형성되어 있으므로 젖은 노면 주행시 물의 배수작용이 원활하게 이루어지게 하는 성능은 어느 정도 기대할 수 있겠지만, 타이어 제조시 뜯김 불량의 문제가 발생될 수 있다. 왜냐하면, 다수의 U자형 돌기들이 서로 조밀한 간격을 유지하는 상태에서 파형모양으로 돌출되도록 제조될 때 높이가 낮은 돌기들이 성형될 때에는 뜯김 현상이 발생되지 않을 수 있으나, 높이가 높은 돌기들은 성형될 때에는 뜯김 현상이 발생될 수 있다.

다른 예로서, 공개특허 제10-2018-0034262호로 소개된 종래 기술은 타이어에 형성된 종 그루브의 요철은 젖은 노면에서의 배수성능을 약화시킬 수 있으며, 양산시 블럭 뜯김의 원인으로 작용할 수 있다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

등록특허 제10-1302548호(2013. 09. 03. 공고) 공개특허 제10-2018-0034262호(2018. 04. 04. 공개)

본 발명은 상기와 같응 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 타이어의 종 그루브에 뾰족한 형태로 돌출된 요철이 종 그루브의 바닥면 폭방향으로는 복수개씩 형성되게 하는 한편, 종 그루브의 바닥면 원주방향으로는 연속적으로 반복되도록 형성하는 구성으로서, 자동차 주행시 타이어 트레드의 종 그루브에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있도록 하는데 주된 목적이 있으며, 또한 상기 종 그루브에 형성되는 뾰족한 형태의 요철이 젖은 노면에서 발생하게 되는 수막현상을 개선하고 스노우 노면에서는 견인력을 향상시킬 수 있도록 하는데 다른 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

타이어 트레드의 표면에 일정 폭을 가지면서 원주방향을 향해 일정간격으로 형성되는 복수의 종 그루브 각각의 바닥면에서 원주방향으로 돌출 형성되는 복수의 요철돌기가 구비되어 있는 타이어에 있어서,

상기 요철돌기는 종 그루브의 폭 방향을 향해서는 복수 개가 연결 형성되어 있고, 원주방향을 향해서는 연속적으로 연결되는 구조로 형성되어 있으며,

상기 요철돌기는 중심에는 가장 높게 돌출되는 하나의 중심꼭지점을 형성하는 중심기둥이 돌출되어 있으며, 상기 중심기둥의 주변으로는 중심꼭지점의 높이보다 낮은 높이로 돌출되는 주변기둥이 적어도 하나 이상으로 형성되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중심기둥과 이의 주변에 형성되는 복수의 주변기둥들은 삼각뿔 모양, 사각뿔 모양, 육각뿔 모양 중 어느 하나의 모양을 이루도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중심기둥을 이루는 외벽면과 복수의 주변기둥들의 내벽면은 중심기둥과 주변기둥 사이에 형성된 V자 모양의 하단지점의 수직방향을 기준하여 예각의 경사각도로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중심기둥을 이루는 외벽면의 경사각도와 상기 주변기둥의 내벽면의 경사각도는 서로 다른 예각으로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 타이어 트레드에 형성되어 있는 종 그루브에서 발생하는 소음은 뾰족한 요철돌기에 형성된 예각상 벽면에 의해 반사작용이 여러 차례 이루지게 되므로 음파가 머무는 시간을 길게하여 음파의 세기를 약화시키고 외부로 방출되는 양을 감소시키는 작용으로 소음을 저감시키는 효과가 있다.

또한 종 그루브에 형성된 요철돌기는 젖은 노면에서 수막현상이 형성되지 않도록 하는 효과가 있으며, 상기 요철돌기의 표면이 넓어진 상태이므로 스노우 노면에서는 견인력을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 타이어 트레드의 종 그루브의 배열상태 및 종 그루브의 바닥면에 형성되는 요철돌기의 일실시예를 나타내 평면상태도면이며,
도 2는 본 발명의 타이어 트레드의 종 그루브에 형성되는 일실시예의 요철돌기 배열상태 사시도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 타이어 트레드의 종 그루브에 형성되는 요철돌기의 여러 실시예 평면도이며,
도 6은 본 발명의 타이어 트레드의 종 그루브에 형성되는 일실시예의 요철돌기 배열상태 단면도이고,
도 7은 본 발명의 타이어 종 그루브에 형성되는 요철돌기의 다른 실시예 단면도이며,
도 8의 (가)(나)(다)는 본 발명의 타이어 종 그루브에 형성되는 요철돌기의 중심기둥과 주변기둥의 경사각도 차이에 따라 음파가 머무는 시간이 길어지는 상태를 나타낸 도면이고,
도 9의 (가)(나)(다)는 본 발명의 타이어 종 그루브에 형성되는 요철돌기의 중심기둥과 주변기둥의 실시예를 나타낸 단면도이며,
도 10은 본 발명의 타이어 중 그루브에 형성된 요철돌기에 의한 음파의 흡수량을 나타내기 위한 실시예의 그래프 도면이다.

본 발명에 의한 소음을 저감하는 종 그루브 요철을 구비한 타이어에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 타이어 트레드의 원주방향으로 형성되는 종 그루브를 나타내는 것으로, 상기 종 그루브(1)는 타이어 트레드의 표면에 원주방향을 향해 일정간격으로 복수로 형성된다.

상기 복수의 종 그루브(1) 각각의 양측 상단(11)은 타이어 트레드를 형성하는 블럭들의 표면과 연결되도록 형성되며, 상기 복수의 종 그루브(1) 각각의 바닥면(12)에는 복수의 요철돌기(2)가 폭 방향 및 원주방향을 향해 돌출 형성된다.

상기 복수의 요철돌기(2)는 종 그루브(1)의 폭 방향을 향해서는 2∼4개가 연결된 상태로 형성되며, 원주방향을 향해서는 연속적으로 연결되어 있는 구조로 형성된다.(도 1 참조)

상기 복수의 요철돌기(2)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 삼각뿔 모양이나, 사각뿔 모양 또는 육각뿔 모양 등으로 구성할 수 있다.

상기 복수의 요철돌기(2)는 타이어 트레드의 표면에 형성되는 종 그루브(1)의 상단(11) 보다는 낮은 높이를 갖도록 바닥면(12)에서 돌출하는 구조로 형성되어 있다.

상기 복수의 요철돌기(2) 각각의 중심에는 뾰족하게 돌출하는 중심기둥(21)이 형성되어 있으며, 상기 중심기둥(21) 각각의 중심은 뾰족하게 돌출하는 하나의 중심꼭지점(22)이 형성된다.

상기 복수의 요철돌기(2) 각각의 중심기둥(21) 주변에는 종심꼭지점(22)보다는 낮은 높이로 형성되는 복수의 주변기둥(23)이 하나 이상으로 형성되어 있으며, 상기한 복수의 주변기둥(23)은 담벼락(wall)을 형성하는 것처럼 중심기둥(21)의 주변에 일정 길이로 형성된다.(도 2 참조)

상기 복수의 주변기둥(23)의 각 상단지점(24)은 중심기둥(21)에 형성된 중심꼭지점(22)과 같이 뾰족한 단면으로 돌출되어 있되, 상기 주변기둥(23)들의 각 상단지점(24)은 칼날과 같이 일정길이로 형성된다.(도 2 참조)

상기 복수의 요철돌기(2)는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 사각형 모양이나 삼각형 모양, 육각형 모양 등으로 구성될 수 있다.

또한 상기 복수의 요철돌기(2)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 종 그루브(1)의 바닥면(12)에서 일정 높이로 돌출하도록 형성되며, 상기 요철돌기(2)들은 그 중심꼭지점(22)이 종 그루브(1)의 상단(11)과 바닥면(12) 사이의 높이(H)보다 낮은 높이의 위치(H₁)까지 돌출되어 있으며, 상기 요철돌기(2)의 중심기둥(21) 주변에 형성되는 복수의 주변기둥(23) 각각의 상단지점(24)들은 중심기둥(21)의 중심꼭지점(22)보다 더 낮은 높이의 위치(H₂)까지 돌출되어 있도록 구성된다.(도 7 참조)

또한 상기 복수의 요철돌기(2)는 중심기둥(21)과 복수의 주변기둥(23) 사이에는 계곡과 같이 "V"자 모양으로 요입 형성되는 하단지점(25)이 형성되어 있다.

또한 상기 복수의 요철돌기(2)의 중심기둥(21)에 형성되는 각 외벽면(26)과, 상기 중심기둥(21)의 주변에 형성되는 복수의 주변기둥(23)들의 일측 내벽면(27)은 서로 마주하는 상태로 형성되는데, 상기한 중심기둥(21)의 외벽면(26)을 형성하는 경사각도(S₁)과 주변기둥(23)의 내벽면(27)을 형성하는 경사각도(S₂) 각각은 하단지점(25)의 수직선(S)을 기준하여 볼 때 각기 다른 기울기를 형성하도록 구성된다.

예를 들면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 상기 중심기둥(21)의 외벽면(26)의 기울기가 하단지점(25)의 수직선(S)을 기준하여 경사각도(S₁)가 30°라고 가정할 때 상기 주변기둥(23)의 내벽면(27) 기울기의 경우는 하단지점(25)의 수직선(S)을 기준하여 경사각도(S₂)가 50°로서, 상기 중심기둥(21)의 외벽면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27) 각각의 경사각도(S₁)(S₂)는 서로 다른 기울기를 갖도록 구성될 수 있는데, 이는 종 그루브(1)로 진입하게 되는 소음의 음파 반사각도가 외벽면(26) 및 내벽면(27)에서 서로 다르게 나타나게 하여 음파가 종 그루브(1)에 머무르는 시간이 늘어나게 하는 동시에 소음의 세기를 약화시키기 위함이다.

또한 상기 요철돌기(2)의 중심기둥(21)의 외벽면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27)과 외벽면(28) 각각을 예각상의 경사각도로 형성되도록 한 것은 타이어 제조시 뜯김 현상을 방지하기 위함이기도 하다.

또한 상기 요철돌기(2)의 중심기둥(21)의 외벽면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27) 사이에 형성된 하단지점(25)의 수직선(S)을 기준하여 상기한 외벽면(26)과 내벽면(27)의 경사각도(S₁)(S₂) 각각을 완만한 예각상태보다 급격한 예각상태로 구성하는 것이 소음의 음파가 종 그루브(1)에 머무는 시간을 더 늘릴 수 있을 뿐 아니라 소음의 세기를 더 약화시킬 수 있다. 그 예로서, 도 8의 (가)(나)(다)에 도시되어 있는 바와 같이 중심기둥(21)의 내벽면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27)의 경사각도(S₁)(S₂)가 급하면 급할수록 음파를 머물게 하는 시간이 더 길어지게 하는 음파 가둠 효과가 있다. 이와 같은 음파 가둠 효과로 인해 종 그루브(1)에 진입하는 소음의 세기를 더 약화시킬 수 있게 된다.

그 일례로서, 도 10에 도시된 그래프는 본 발명의 요철돌기(2)와 같이 뾰족한 형상의 표면구조로 나타나는 실선표시가 평평한 면을 포함하는 뾰족한 형상의 표면구조로 나타나는 점선표시에 비하여 음파의 흡수량이 높게 나타나고 있는바, 이는 음파 가둠 효과에 의한 결과이다.

한편, 상기 요철돌기(2)는 도 9의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 요철돌기(2)의 중심기둥(21)을 형성하는 각 외벽면(26)에 대하여 하나씩의 주변기둥(23)을 형성할 수 있으며, 또한 도 9의 (나)의 도시와 같이 요철돌기(2)의 증심기둥(21)을 형성하는 각 외벽면(26)에 대하여 복수의 주변기둥(23a)을 형성할 수 있으며, 또는 도 9의 (다)와 같이 중심기둥(21)의 외벽면(26)에 대하여 복수의 주변기둥(23b)을 형성하되, 상기한 복수의 주변기둥(23b)을 비대칭 상태로 형성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 타이어 트레드에 원주방향으로 형성되는 복수의 종 그루브(1) 각각에 형성되는 복수의 요철돌기(2)에 대한 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 종 그루브(1)의 바닥면(12)에 돌출하도록 형성되는 복수의 요철돌기(2)는 중심기둥(21)의 중심꼭지점(22)과 주변기둥(23)의 상단지점(24)이 각각 뾰족하게 돌출 형성되어 있으며, 또한 상기 중심기둥(21)의 외벽면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27)이 예각상의 경사각도(S₁)(S₂)로 형성되어 있으므로 타이어 제조시 뜯김 현상이 발생되지 않게 되어 뜯김 불량을 방지할 수 있게 된다.

상기 종 그루브(1)에 형성되는 복수의 요철돌기(2)들은 자동차 주행시 노면과 접촉하는 타이어 트레드에서 발생하는 소음의 음파가 종 그루브(1)에 머무는 시간이 길어지게 하는 동시에 소음의 세기를 약화시키는 작용을 하게 된다.

즉, 상기 요철돌기(2)는 종 그루브(1)로 진입하는 소음의 음파가 중심기둥(21)의 외변면(26)과 주변기둥(23)의 내벽면(27) 각각에서 반사하게 되는 작용(도 8 참조)에 의하여 종 그루브(1)에 머무는 시간이 길어지게 되며, 이와 더불어서 소음의 세기를 약화시키는 작용을 하게 되므로 종그루브(1)로 방출되는 소음의 세기 및 양을 감소시키는 효과가 있다.

또한 상기 요철돌기(2)는 종 그루브(1)의 바닥면(12)에서 가장 높게 돌출하는 중심기둥(21)의 외벽면(26)과 주변기둥(23)의 내,외벽면(27)(28)이 예각상의 경사각도로 형성되어 있으므로 타이어 제조시 뜯김 현상을 방지할 수 있게 된다.

그리고 상기 요철돌기(2)의 중심기둥(21)의 중심꼭지점(22)과 주변기둥(23)의 상단지점(24)이 종 그루브(1)에서 뾰족하게 돌출되어 있으므로 젖은 노면에서 고여있는 물을 분리시키는 작용을 하게 되므로 수막현상이 나타나지 않도록 하는 효과가 있으며, 또한 상기 요철돌기(2)는 중심기둥(21) 및 주변기둥(23)에 의해 표면적이 넓어져 스노우(snow) 노면에서의 견인력을 향상시키는 효과가 있다.

1 : 종 그루브 11 : 상단
12 : 바닥면 2 : 요철돌기
21 : 중심기둥 22 : 중심꼭지점
23,23a,23b : 주변기둥 24 : 상단지점
25 : 하단지점 26 : 외벽면
27,28 : 내,외벽면

Claims (4)

1. 타이어 트레드의 표면에 일정 폭을 가지면서 원주방향을 향해 일정간격으로 형성되는 복수의 종 그루브 각각의 바닥면에서 원주방향으로 돌출 형성되는 복수의 요철돌기가 구비되어 있는 타이어에 있어서,
   상기 요철돌기는 종 그루브의 폭 방향을 향해서는 복수 개가 연결 형성되어 있고, 원주방향을 향해서는 연속적으로 연결되는 구조로 형성되어 있으며,
   상기 요철돌기는 중심에는 가장 높게 돌출되는 하나의 중심꼭지점을 형성하는 중심기둥이 돌출되어 있으며, 상기 중심기둥의 주변으로는 중심꼭지점의 높이보다 낮은 높이로 돌출되는 주변기둥이 적어도 하나 이상으로 형성되어 있도록 구성되고,
   상기 중심기둥과 이의 주변에 형성되는 복수의 주변기둥들은 삼각뿔 모양, 사각뿔 모양, 육각뿔 모양 중 어느 하나의 모양을 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 중심기둥을 이루는 외벽면과 복수의 주변기둥들의 내벽면은 중심기둥과 주변기둥 사이에 형성된 V자 모양의 하단지점의 수직방향을 기준하여 예각의 경사각도로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 중심기둥을 이루는 외벽면의 경사각도와 상기 주변기둥의 내벽면의 경사각도는 서로 다른 예각으로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 소음을 저감하기 위한 종 그루브 요철을 구비한 타이어.

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