KR102127660B1

KR102127660B1 - 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어

Info

Publication number: KR102127660B1
Application number: KR1020200001439A
Authority: KR
Inventors: 박해용; 홍창효; 송충기
Original assignee: 한국타이어앤테크놀로지 주식회사
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-06-29

Abstract

본 발명은 공명소음(Cavity Resonance Noise)을 저감한 공기입 타이어에 관한 것으로서, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 공기입 타이어 내부의 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되는 흡음재(350); 및 상기 공기입 타이어의 내부에서 타이어의 단면을 상기 흡음재(350)와 함께 내분하도록 상기 흡음재(350)에 의해 고정 지지되는 차음막(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

Description

흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어{pneumatic tire reduced cavity resonance noise using noise absorber and noise insulator membrane}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공명소음(Cavity Resonance Noise)을 저감하고, 부가적으로 자가 발전 기능을 구비한 공명소음 저감 공기입 타이어에 관한 것이다.

타이어와 휠에 의해 형성된 밀폐 공간 내부의 압력 변화로 인해 날카로운 피크를 가지는 공진 소음이 발생하는데 이를 공명소음(Cavity Resonance Noise)라고 한다(보통 200~250Hz 주파수 영역에서 발생). 노면에 의한 가진력이 타이어를 통해 내부 공기를 가진하고 이러한 성분이 차축으로 전달되어 실내 소음으로 발생 되는 것이다. 이러한 소음은 운전자에게 큰 불쾌감을 안겨 주어 자동차 회사에서도 앞다투어 이러한 공명소음을 없애려 애를 쓰고 있다. 최근 들어 저소음(Silent) 타이어 기술이 급부상 하는 이유이기도 하다.

저소음타이어는 타이어 내부에 폴리우레탄폼(polyurethane foam)을 이너라이너(I/L)에 부착하여 타이어와 림(Rim)에 의해 형성되는 밀폐 공간의 영역을 줄이고, 외부 가진에 따른 공기 흐름을 흡수하여 결과적으로 공명소음을 저감하는 타이어이다.

저소음 타이어는 폼(Foam)을 이너라이너(I/L)에 부착하기 위한 본딩(bonding) 역할의 재질이 필요하고, 폼을 부착하여야 하기 때문에 고비용과 시간이 소요되며 타이어 전체 중량도 높아지게 된다.

이에 따라, 저비용으로 공진소음을 감소시키는 타이어가 제공되었다.

이러한 공진소음 저감 타이어의 예로는 대한민국 등록특허 제10-1779879호의 림의 외주면에 장착되어, 타이어의 회전 시 일단부는 상기 림에 연결되고 타단부는 상기 타이어의 원주방향으로 회동하여 상기 림과 상기 타이어 사이의 공간 일부 또는 전부를 차단하는 차단부를 구비하여 공진소음을 감소시키는 '타이어 공명소음 저감장치'와, 대한민국 등록특허 제10-1327930호의 숄더부에 대응하는 타이어 내부의 이너라이너에 타이어의 원주방향을 따라 좌우 공기층이 형성되도록 에지 연결고무들에 의해 양단이 보유 지지되도록 브리지 고무를 부착하는 것에 의해 공명소음을 감소시키는 '공명소음을 저감한 래디알 타이어'를 들 수 있다. 그리고 흡음재를 이용한 공진소음 저감 타이어로는 유럽 특허 EP 1253025호를 들 수 있다.

그러나 상술한 종래기술들과 같이, 타이어의 내부에 차단부 또는 브리지 고무 등의 차음막을 설치하는 것은 지지구조가 없어, 이너라이너에 부착하는 것이 어려워 제조 및 구현이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 타이어의 내부 전체 영역에 차음막 또는 흡음재를 설치하는 경우, 차음막 또는 흡음재의 탄성에 의해 제조과정에서 길이가 변화되어 끝 단의 위치를 일정하게 맞추기가 어렵게 되어 차음막 또는 흡음재를 타이어 내부 전체에 부착 설치하는 작업에 많은 시간 및 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

그리고 흡음재를 부착하기 위해 스펀지 형태의 폼을 타이어 이너라이너 표면에 글루(Glue) 등 접착제를 통해 부착하는 경우, 글루가 액상으로 정밀 제어가 어려운 문제점을 가진다.

또한, 실란트(Sealant)를 이용하는 경우 토출 노즐의 온도를 고온으로 유지해야 하며, 이 또한, 액상형태로 정밀 제어가 어려운 문제점을 가진다.

접착제를 사용하는 경우 가압시 폼에서 압력을 흡수하여 압력이 접착제까지 전달되지 않아 접착성능이 제대로 발휘되지 않거나, 경화 및 노화됨에 따라 접착 성능이 현저히 저하되어 사용 중 떨어질 수 있는 문제점을 가진다.

흡음재 고정밴드를 구비하는 타이어 흡음재고정구조 및 이의 포함하여 제조되는 타이어의 경우, 흡음재 고정을 위한 밴드를 타이어에 가류하여 제조하고 밴드와 이너라이너 사이에 흡음재를 삽입하는 구조를 사용하는 방식이나 흡음재가 쉽게 빠질 수 있으며, 이를 보완하기 위해 접착제를 사용하여 고정할 수 있으나 접착제를 사용하는 경우 노화나 경화에 따라 접착력이 낮아지는 경우 탈착 가능성이 존재한다.

흡음재를 이용하여 발전하는 타이어의 경우 흡음재를 타이어의 전체 면에 설치하고 와이어 또한 전체 면에 삽입되기 때문에 타이어 무게가 현저히 증가한다. 일 예로, 원주 2m의 타이어인 경우 흡음재의 무게가 통상 400g 내외이나 자가 발전 와이어를 넣는 경우 1.7kg까지 증가하여 경량화가 필요하다

대한민국 등록특허 제10-1779879호 대한민국 등록특허 제10-1327930호 유럽 특허 EP 1253025호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 타이어의 내부 공명소음 저감을 위해 흡음재를 지지구조로 하여 차음막을 부착하고, 차음막의 폭을 이너라이너의 폭보다 작게 함과 동시에, 흡음재를 일정 간격을 가지도록 분할 설치하는 것에 의해, 차음막 및 흡음재의 부착 설치를 용이하게 하고, 무게를 감소시키며, 접착을 위한 접착제의 사용을 절감시키는 것에 의해, 공명소음을 저감시키면서도 공명소음 저감 타이어의 가공성을 개선하여 제작을 용이하게 하고, 접착제의 사용을 줄임으로써 환경 친화성을 향상시키며, 흡음재의 중량을 절감시키는 것에 의해 회전 저항을 개선시키면서도, 제작비용을 절감시킨 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 자가 발전 기능을 구비한 공명소음 저감 공기입 타이를 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.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 상기 공기입 타이어 내부의 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되는 흡음재(350); 및 상기 공기입 타이어의 내부에서 타이어의 단면을 상기 흡음재(350)와 함께 내분하도록 상기 흡음재(350)에 의해 고정 지지되는 차음막(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

상기 흡음재(350)는 다수의 기공을 가지는 발포부재일 수 있다.

상기 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 측면으로부터 각각 일정한 간격을 가지고, 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향의 원형으로 형성되는 한 쌍의 링형으로 형성될 수 있다.

상기 링형으로 형성되는 상기 한 쌍의 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 폭 영역 내에서 서로 이격 배치될 수 있다.

상기 흡음재(350)는 장방향 길이가 상기 트레드부(100)의 폭 방향으로 배치되어, 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 블록으로 구성될 수 있다.

상기 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다.

상기 흡음재(350)는 상기 타이어의 내부 영역 부피의 20% 이하인 부피를 가지도록 구성될 수 있다.

상기 차음막(400)은 타이어의 이너라이너(500)와 동일한 재질을 가질 수 있다.

상기 차음막(400)과 상기 타이어의 이너라이너(500)는 DVA(Dynamic Vulcanized Alloy) 재질일 수 있다.

상기 차음막(400)에는 공기 소통을 위한 통공(410)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 차음막(400)은 상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다.

상기 차음막(400)은 양측 모서리가 상기 이너라이너(500)에 부착되도록 상기 타이어의 차음막(400)의 부착되는 위치의 내부 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다.

상기 통공(410)은 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태일 수 있다.

상기 차음막(400)은 상기 트레드부(100)의 폭 이하의 폭을 가질 수 있다.

상기 타이어의 내면과 상기 차음막(400)과 상기 흡음재(350)들의 접촉면은 접착제에 의해 접착될수 있다.

상기 차음막(400)은 상기 흡음재(350)와 결합되는 차음막결합리브(420)들을 구비하고, 상기 흡음재(350)는 상기 차음막결합리브(420)들과 대응하는 위치에 상기 차음막결합리브(420)가 끼움 결합되는 차음막결합홈(351)들이 구비되어, 상기 차음막(400)이 상기 흡음재(350)와 끼움 결합될 수 있다.

상기 차음막(400)은 사이드월부(200) 높이의 1/2에 설치될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입 타이어에 있어서, 내부에 다수의 발전와이어(355)들이 내장되어, 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되며, 서로 대향하는 면에는 차음막 측부결합홈(361)이 형성된 한 쌍의 자가발전 흡음재(360); 및 양측부의 원 또는 다각 기둥 형의 차음막 측부 결합리브(430)가 상기 차음막 측부결합홈(361)에 각각 삽입 결합되어 상기 공기입 타이어의 내부 단면을 상기 자가발전 흡음재(360)와 함께 내분하며, 상기 자가발전 흡음재(360)의 마찰 대전에 의해 상기 자가발전 흡음재(360)로 유도전류를 생성하는 차음막(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어(3)를 제공한다.

상기 차음막측부 결합리브(430)들은 단면이 원 또는 다각 기둥으로 형성되고, 상기 자가발전 흡음재(360)에 형성되는 상기 차음막측부 결합홈(361)들은 상기 차음막측부 결합리브(430)들이 끼움 결합된 후 걸리어 이탈하지 않도록, 상기 차음막측부 결합리브(430)의 단면 형상에 대응하는 단면을 가지는 원형 또는 다각 관형 홈으로 형성될 수 있다.

상기 차음막 측부 결합리브(430)들은 차음막(400)과 차음막(400)이 감싸도록 내부에 위치되어, 상기 자가발전 흡음재(360)의 움직임에 따른 상기 차음막(400)과의 마찰에 의해 대전되어 유도 전류를 생성하는 전선(440)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 자가발전 공기입 타이어(3)는, 상기 자가발전 흡음재(360)에서 발전되어 생성된 전류를 도선(380)을 통해 공급받아 구동하는 전자 모듈(370)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전 도선(380)은 상기 타이어의 이너라이너(500)에 전도성 재료를 프린팅하여 형성될 수 있다.

상기 전자 모듈(370)은 압력센서, 온도 센서, 가속도 센서, 또는 스레인 게이지(Strain Gague) 중 하나 이상과, 통신을 위한 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전자 모듈(370)은 충전지와, 자가 발전을 통해 생성된 전류를 변환하는 정류회로, 전류를 저장하는 캐패시터(Capacitor)를 포함하는 저장회로 및 상기 충전지를 충전하는 충전회로를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 본 발명이 실시예의 공기입 타이어는, 타이어의 내부 공명소음 저감을 위해 흡음재를 지지구조로 하여 차음막을 부착하고, 차음막의 폭을 이너라이너의 폭보다 작게 함과 동시에, 흡음재를 일정 간격을 가지도록 분할 설치하는 것에 의해, 차음막 및 흡음재의 부착 설치를 용이하게 하고, 무게를 감소시키며, 접착을 위한 접착제의 사용을 절감시키는 것에 의해, 공명소음을 저감시키면서도 공명소음 저감 타이어의 가공성을 개선하여 제작을 용이하게 하고, 접착제의 사용을 줄임으로써 환경 친화성을 향상시키며, 흡음재의 중량을 절감시키는 것에 의해 회전 저항을 개선시키면서도, 제작비용을 절감시키는 효과를 제공한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예의 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어의 단면도.
도 4는 공기입 타이어의 공명소음의 원리를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 공기입 타이어의 공명소음 감소 원리를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 자가발전 공기입 타이어(3)의 단면도.
도 7은 도 6의 자가발전 공기입 타이어(3)의 정면에서 본 단면도.

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 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예의 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어(이하, ‘공기입 타이어(1)’라 함)의 단면도이다.

도 1 및 도 2와 같이, 상기 공기입 타이어(1)는 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300), 상기 공기입 타이어(1) 내부의 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되는 흡음재(350) 및 상기 공기입 타이어(1)의 내부에서 타이어의 횡방향 단면을 상기 흡음재(350)와 함께 내분하도록 상기 흡음재(350)에 의해 고정 지지되는 차음막(400)을 포함하여 구성된다.

상기 흡음재(350)는 탄성을 가지는 다공성 발포부재로 구성될 수 있다. 또한, 상기 흡음재(350)는 상기 타이어의 내부 영역 중 차음막(400)과 흡음재(350)에 의해 구획되는 영역과 이외의 영역의 압력을 동일하게 유지하는 효율을 높이기 위하여 다수의 통공(미 도시)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향으로 형성되는 한 쌍의 링형으로 형성되어, 상기 트레드부(100)의 측면으로부터 각각 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다. 이때, 상기 링형으로 형성되는 상기 한 쌍의 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 폭 영역 내에서 상기 트레드부(100)의 양측모서리로부터 동일한 거리를 가지도록 이격 배치될 수 있다. 또한, 이때 상기 흡음재(350)는 공동소음 흡수 효율을 높이기 위해 상기 타이어의 내부 영역 부피의 20% 이하인 부피를 가지도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다. 이에 의해, 타이어의 접지면 중 강도 가장 높은 트레드부(100)의 영역에 부착되는 것에 의해 타이어에 가하는 파손 강도를 최소화하고, 흡음재(350)와 차음막(400)의 불균일한 변형을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 흡음재(350)는 타이어의 내부에서 발생하는 공명소음의 흡수 효율과 타이어에 의한 주행 마찰력에 의한 진동을 최소화할 수 있도록 상기 타이어의 내부 영역 부피의 20% 이하인 부피를 가지도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 흡음재(350)는 차음막(400)을 끼움 결합할 수 있도록 차음막결합리브(430)가 삽입되는 차음막결합홈(351)이 형성될 수 있다.

상기 차음막(400)은 타이어의 이너라이너(500)와 동일한 재질로 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 차음막(400)과 상기 이너라이너(500)는 DVA(Dynamic Vulcanized Alloy) 재질일 수 있다.

또한, 상기 차음막(400)에는 공기 소통을 위한 다수의 통공(410)이 형성될 수 있다.

상술한 구성의 상기 차음막(400)은 상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가지고 상기 타이어의 내부 공간을 횡방향으로 가로질러 분할하도록 상기 타이어의 전체 내부 둘레에 걸쳐 형성된다. 이 경우, 상기 차음막의 폭은 양측 모서리가 상기 이너라이너(500)에 부착되도록 상기 타이어의 차음막(400)의 부착되는 위치의 내부 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 차음막(400)은 상기 트레드부(100)의 폭 이하의 폭을 가질 수도 있다. 이때, 상기 차음막(400)은 상기 타이어의 내부 영역에서 사이드월(200) 높이의 1/2 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차음악(400)에 형성되는 통공(410)은 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태일 수 있다.

또한, 상기 접착제에 의한 부착이외에 결합력을 높이기 위해, 상기 차음막(400)에는 상기 흡음재(350)의 차음막 결합홈(351)에 결합되는 차음막결합리브(420)들이 형성될 수 있다.

상술한 구성에 의해, 상기 차음막 결합홈(351)에 접착제를 주입한 후 차음막결합리브(420)를 삽입시켜 결합시키는 것에 의해 차음막(400)과 흡음재(350)와의 결합력을 높일 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 흡음재와 차음막을 이용한 공명소음 저감 공기입 타이어(2)(이하, ‘공기입 타이어(2)’라 함)의 단면도이다.

도 3과 같이, 본 발명의 다른 실시예의 공기입 타이어(2)는 장방향 길이가 상기 트레드부(100)의 폭 방향으로 배치되어, 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 블록형으로 구성되는 다수의 흡음재(350b)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 블록형 흡음재(350b) 또한 다기공을 가지는 발포부재로 구성되고, 타이어 내부 영역에서 차음막(400)과 흡음재(350)에 의해 구획되는 영역과 그 외의 영역의 공기압을 동일하게 유지할 수 있도록 다수의 통공(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 흡음재(350)에는 차음막결합리브(420)가 삽입 결합되는 차음막결합홈(351)들이 형성된다.

상술한 구성의 상기 공기입 타이어(1, 2)에서 상기 차음막결합리브(420)와 상기 차음막 결합홈(351)는 상기 트레드부(100)이 폭방향 또는 원주둘레 방향 등 다양한 방향으로 형성될 수 있다.

도 4는 공기입 타이어의 공명소음의 원리를 나타내는 도면이다.

타이어 내부의 공명소음을 수식으로 나타내면, fi=iV/L로 표현된다.

여기서, fi : 1차 공명주파수(Hz), V: 음속(m/s), L: 관길이(m)이다. 상기 관길이는 타이어 내부 영역의 중심 반경으로 계산된 타이어 내부 중심의 원주 둘레의 길이를 가진다.

즉, 공명주파수는 관길이(L)에 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 종래의 타이어에서 상기 관길이(L)는 도4에 도시된 바와 같이, 타이어 내부 공간의 중앙까지의 반지름을 구하고 원주를 계산하여 구할 수 있다.

본 발명은 외부 가진력은 배제할 수 없기 때문에 공명소음을 감소시키기 위해서 상기 공명주파수를 분할시키는 것을 골자로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 공기입 타이어의 공명소음 감소 원리를 나타내는 도면이다.

차음막(400)에 의해 분할되어 형성된 상, 하의 공간(A, B)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 중심부(a, b)를 가지며, 이에 따라 도 5에서 도시된 바와 이, 외측의 공간부의 관길이 L=2πRa가 되고, 내측 공간부의 관길이 L=2πRb가 된다. 즉, 내측과 외측의 공간부는 상이한 L을 가지게 되므로 공명주파수는 2개로 분리되게 되며, 서로 상쇄간섭을 통하여 공명소음이 저감되는 효과가 발생한다. 상쇄간섭을 위하여 상기 차음막(400)은 사이드월부(200) 높이의 1/2에 설치되는 것이 바람직하다.

예로써, 265/45R20 규격의 종래의 타이어의 경우, 앞서 언급한 수식에 의해 공명주파수를 구할 수 있다.

- 섹션높이(Section Height) : 265 x 45/100 = 119.3mm

- 공동의 직경(Radius of cavity) : (SH+20inch x 25.4)/2 = 313.6mm

- 공명 주파수 : 340x1000/(313.6x2xp) = 172.5Hz

상기의 규격의 타이어에서 본 발명의 차음막을 설치하는 경우, 공동의 반경이 2개가 되며(Ra, Rb), 이에 따른 공명 주파수를 계산하면 아래와 같다.(차음막은 섹션높이(SH)의 절반 높이에 설치한다고 가정한다.)

- Ra : 20inch x 25.4/2 + 119.3x3/4 = 343.475

- Rb : 20inch x 25.4/2 + 119.3/4 = 283.825

- a 영역 공명주파수 : 340x1000/(343.475x2xp) = 157.5Hz

- b 영역 공명주파수 : 340x1000/(283.825x2xp) = 190.7Hz

본 출원인은 265/45R20 규격의 타이어에 있어서, 상기의 실시에서와 같이 157.5Hz 및 190.7Hz로의 주파수 분리를 통하여 60km/h 및 80km/h속도에서 1kHz 이상의 대역의 2dBA이상의 개선됨을 시험으로 확인할 수 있었다.

즉, 상술한 바와 같이, 상기와 같이 공명주파수가 2개로 분리됨으로써 공명소음을 저감시킬 수 있다. 필요에 따라 공명주파수를 2개 이상으로 분리해야할 경우, 2개 이상의 차음막(400)을 설치할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 자가발전 공기입 타이어(3)를 제공한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 자가발전 공기입 타이어(3)의 단면도이고, 도 7은 도 6의 자가발전 공기입 타이어(3)의 정면에서 본 단면도이다.

도 6 및 도 7과 같이, 트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 자가발전 공기입 타이어(3)는, 내부에 다수의 발전와이어(355)들이 내장되어, 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되며, 서로 대향하는 면에는 차음막 측부결합홈(361)이 형성된 한 쌍의 자가발전 흡음재(360) 및 양측부의 원 또는 다각 기둥 형의 차음막 측부 결합리브(430)가 상기 차음막 측부결합홈(361)에 각각 삽입 결합되어 상기 공기입 타이어의 내부 단면을 상기 자가발전 흡음재(360)와 함께 내분하며, 상기 자가발전 흡음재(360)의 마찰 대전에 의해 상기 자가발전 흡음재(360)로 유도전류를 생성하는 차음막(400);을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 자가발전 흡음재(360)는 다수의 기공을 가지는 발포부재일 수 있다.

상기 링형으로 형성되는 상기 한 쌍의 자가발전 흡음재(360)는 상기 트레드부(100)의 폭 영역 내에서 서로 이격 배치될 수 있다.

상기 자가발전 흡음재(360)는 장방향 길이가 상기 트레드부(100)의 폭 방향으로 배치되어, 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 블록으로 구성될 수 있다.

상기 자가발전 흡음재(360)는 상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가질 수 있다.

상기 자가발전 흡음재(360)는 상기 타이어의 내부 영역 부피의 20% 이하인 부피를 가지도록 구성될 수 있다.

상기 차음막(400)은 폴리머 구조의 필름으로 구성될 수 있다.

상기 차음막(400)과 상기 이너라이너(500)는 DVA(Dynamic Vulcanized Alloy) 재질일 수 있다.

상기 타이어의 내면과 상기 차음막(400)과 상기 자가발전 흡음재(360)들의 접촉면은 접착제에 의해 접착될 수 있다.

다공성 스폰지, 발포부재 등으로 제작되는 상기 자가발전 흡음재(360)는 이너라이너(500) 표면에 부착/접착/결합되며, 순간접착제/실런트/PSA형 점착제 등을 사용하여 접착/점착될 수 있고, 상측 부위에 상기 차음막 측부 결합홈(361)은 ㅏ, ㅓ형태의 홈으로 형성될 수 있다.

상기 차음막 측부 결합홈(361)은 차음막 측부 결합리브(430)이 각각 결합되어 차음막(400)의 양끝단을 움직이지 않도록 고정하는 공간이 된다.

차음막(400)의 양 측부의 차음막 측부 결합리브(430)들은 상기 차음막 측부 결합홈(361) 내에 위치하여 타이어 이너라이너(500)와 떨어져 있으며 트레드부(100) 표면으로부터 발생하는 또는 노면으로부터 발생하는 소음을 차단하는데 도움을 주며, 양 끝단은 접착제 또는 점착제가 도포되어 다공성 스폰지 등의 자가발전 흡음재(350)와 부착될 수 있다.

상기 차음막(400)의 차음막 측부 결합리브(430)들은 차음막(400)과 차음막(400)이 감싸도록 내부에 위치되는 전선(440)으로 만들어 질 수 있으며, 전선(440)이 있는 경우 다공성 스폰지 등의 자가발전 흡음재(360)를 통해 마찰 대전 현상이 발생하며 유도 전류를 생성할 수 있다.

상기 자가발전 공기입 타이어(3)는, 상기 자가발전 흡음재(360)에서 발전되어 생성된 전류를 공급받아 구동하는 전자 모듈(370)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

자가발전 흡음재(360)는 흡음 효과를 일부 포함하기 위해 다공성 구조를 갖는 폴리머로 제작될 수 있고, 자가발전 흡음재(360)의 움직임에 따른 마찰에 의해 전선(440)이 차음막 측부 결합홈(364)의 내측면과 마찰에 의해 마찰 대전현상이 발생하게 된다. 이를 통해 전선(440) 내에 전하가 유도되며 본 전하를 전자 모듈(370)에 공급하여 전자 모듈(370)의 전원으로 사용할 수 있다.

상기 전선(440)은 일반적으로 사용하는 전선을 사용할 수 있으며, 경량화를 위해 전도성 재료를 프린팅하여 전선으로 사용할 수도 있다.

상기 전선(440)과 전자 모듈(370)을 연결하는 도선(380)은 일반 적인 연선을 사용하여 피로 내구성을 높일 수 있다. 또한 이너라이너(500)에 전도성 재료를 프린팅하여 사용할 수도 있다.

상기 전자 모듈(370)은 통상 압력을 계측하는 압력센서, 온도를 계측하는 온도 센서, 변형을 계측하는 가속도 센서가 탑재 될 수 있으며 스레인 게이지(Strain Gague) 등이 탑재될 수도 있다. 또한 통신을 위한 통신 모듈이 탑재될 수 있으며 통상 RF(Radio Frequency) 나 블루투스(Bluetooth) 통신 기능을 구비할 수 있다.

상기 전자 모듈(370)의 전원은 충전이 가능한 2차 전지를 사용하고 자가 발전을 통해 생성된 전류를 변환하는 정류회로, 저장하는 캐패시터(Capacitor)를 포함하는 저장회로, 배터리를 충전하는 충전회로를 포함하여 구성될 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.

즉, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1, 2: 공기입 타이어
3: 자가발전 공기입 타이어
100: 트레드부
200: 사이드월부
300: 비드부
350: 흡음재
351: 차음막결합홈
355: 발전와이어
360: 자가발전 흡음재
361: 차음막측부 결합홈
365: 발전와이어
370: 전자모듈
380: 도선
400: 차음막
410: 통공
420: 차음막결합리브
430: 차음막 측부 결합리브
440: 전선
500: 이너라이너
60: 휠
L: 관길이
R: 타이어 관 중심 반경
Ra: 내측 공간부 반경
Rb: 외측 공간부 반경

Claims

트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입 타이어에 있어서,
상기 공기입 타이어 내부의 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되는 흡음재(350); 및
상기 공기입 타이어의 내부에서 타이어의 단면을 상기 흡음재(350)와 함께 내분하도록 상기 흡음재(350)에 의해 고정 지지되는 차음막(400);을 포함하고,
상기 흡음재(350)는,
상기 트레드부(100)의 측면으로부터 각각 일정한 간격을 가지고, 상기 트레드부(100)의 원둘레 방향의 원형으로 형성되는 한 쌍의 링형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 흡음재(350)는,
다수의 기공을 가지는 발포부재인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 링형으로 형성되는 상기 한 쌍의 흡음재(350)는 상기 트레드부(100)의 폭 영역 내에서 서로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 흡음재(350)는,
상기 타이어의 내부 영역 부피의 20% 이하인 부피를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 차음막(400)은,
상기 타이어의 이너라이너(500)와 동일한 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서,
상기 차음막(400)과 상기 타이어의 이너라이너(500)는 DVA(Dynamic Vulcanized Alloy) 재질인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서,
상기 차음막(400)에는 공기 소통을 위한 통공(410)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 차음막(400)은,
상기 트레드부(100)의 폭에 대응하는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 차음막(400)은,
양측 모서리가 상기 타이어의 이너라이너(500)에 부착되도록 상기 타이어의 차음막(400)의 부착되는 위치의 내부 폭에 대응하는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 10항에 있어서, 상기 통공(410)은,
원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 차음막(400)은,
상기 트레드부(100)의 폭 이하의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서,
상기 타이어의 내면과 상기 차음막(400)과 상기 흡음재(350)들의 접촉면은 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서,
상기 차음막(400)은 상기 흡음재(350)와 결합되는 차음막결합리브(420)들을 구비하고,
상기 흡음재(350)는 상기 차음막결합리브(420)들과 대응하는 위치에 상기 차음막결합리브(420)가 끼움 결합되는 차음막결합홈(351)들이 구비되어,
상기 차음막(400)이 상기 흡음재(350)와 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
제 1항에 있어서, 상기 차음막(400)은,
상기 사이드월부(200) 높이의 1/2에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
트레드부(100)와 사이드월부(200) 및 비드부(300)를 포함하여 구성되는 공기입 타이어에 있어서,
내부에 다수의 발전와이어(355)들이 내장되어, 상기 트레드부(100) 내측면에 부착되며, 서로 대향하는 면에는 차음막 측부결합홈(361)이 형성된 한 쌍의 자가발전 흡음재(360); 및
양측부의 원 또는 다각 기둥 형의 차음막 측부 결합리브(430)가 상기 차음막 측부결합홈(361)에 각각 삽입 결합되어 상기 공기입 타이어의 내부 단면을 상기 자가발전 흡음재(360)와 함께 내분하며, 상기 자가발전 흡음재(360)의 마찰 대전에 의해 상기 자가발전 흡음재(360)로 유도전류를 생성하는 차음막(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.
제18항에 있어서,
상기 차음막측부 결합리브(430)들은 단면이 원 또는 다각 기둥으로 형성되고, 상기 자가발전 흡음재(360)에 형성되는 상기 차음막측부 결합홈(361)들은 상기 차음막측부 결합리브(430)들이 끼움 결합된 후 걸리어 이탈하지 않도록, 상기 차음막측부 결합리브(430)의 단면 형상에 대응하는 단면을 가지는 원형 또는 다각 관형 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.
제18항에 있어서,
상기 차음막 측부 결합리브(430)들은 차음막(400)과 차음막(400)이 감싸도록 내부에 위치되어, 상기 자가발전 흡음재(360)의 움직임에 따른 상기 차음막(400)과의 마찰에 의해 대전되어 유도 전류를 생성하는 전선(440)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.
제18항에 있어서,
상기 자가발전 공기입 타이어(3)는, 상기 자가발전 흡음재(360)에서 발전되어 생성된 전류를 도선(380)을 통해 공급받아 구동하는 전자 모듈(370)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.
제21항에 있어서, 상기 도선(380)은 상기 타이어의 이너라이너(500)에 전도성 재료를 프린팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.
제21항에 있어서,
상기 전자 모듈(370)은 압력센서, 온도 센서, 가속도 센서, 또는 스레인 게이지(Strain Gague) 중 하나 이상과, 통신을 위한 통신 모듈, 충전지와, 자가 발전을 통해 생성된 전류를 변환하는 정류회로, 전류를 저장하는 캐패시터(Capacitor)를 포함하는 저장회로 및 상기 충전지를 충전하는 충전회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 공기입 타이어.