KR102632331B1 - 타이어의 소음 저감 장치 - Google Patents

타이어의 소음 저감 장치 Download PDF

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KR102632331B1 KR1020230004119A KR20230004119A KR102632331B1 KR 102632331 B1 KR102632331 B1 KR 102632331B1 KR 1020230004119 A KR1020230004119 A KR 1020230004119A KR 20230004119 A KR20230004119 A KR 20230004119A KR 102632331 B1 KR102632331 B1 KR 102632331B1
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윤수 김
백영인
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(주)시스트로
백영인
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Abstract

본 발명은 타이어의 소음 저감 장치에 관한 것이다.
본 발명은 공명관을 상부 및 하부몸체로 분리하여 열가소성수지로 사출성형하고 상부 및 하부몸체를 진동 용착함으로써 치수안정성이 높아 일정한 내부체적을 확보할 수 있으며, 이로 인하여 소음저감 효과를 극대화함은 물론 주파수튜닝을 위한 후-공정이 필요하지 아니하고 재료의 손실이 없으므로 원가절감과 가격경쟁력을 꾀하고자하는 타이어의 소음 저감 장치분야에 유용하게 이용할 수 있다.

Description

타이어의 소음 저감 장치{Device for reducing tire noise}
본 발명은 타이어의 소음 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠의 림 주면에 공명관을 마련하여 주행-시 발생되는 타이어의 공명음을 저감시키기 위한 타이어의 소음 저감 장치에 관한 것이다.
일반적인 차륜은 금속으로 된 휠의 주면에 고무나 합성고무 등으로 된 타이어가 씌워지고 상기 타이어 내부에 공기가 소정압력으로 채워져 부풀려진 공기주입식의 차륜이다.
이러한 차륜은 아스팔트, 콘크리트 등의 거친 노면 상을 회전하면서 주행할 때, 타이어의 패턴블록과 불규칙한 노면의 마찰에 의한 소음과, 타이어가 노면과 접촉하면서 타이어의 벨트(Belt)와 카카스(Carcass)에 전해지는 진동소음과, 사이드 월(side wall)의 굴신운동에 의한 진동소음 등이 발생되게 되고 이러한 여러 가지의 소음이 차륜이 갖는 고유진동수와 일치되게 되면 타이어 내에 공기가 채워진 토로스(Torus)에서 공진현상이 발생되게 된다.
이렇게 차륜에서 공진현상이 발생되면 급격하게 진폭과 에너지가 증가함으로써 공명음은 공명소음으로 차륜을 통해 발산되어 운전자나 탑승자에게 전달된다.
이렇게 차륜을 통해 발산되는 타이어의 공명소음을 저감시키기 위하여, 타이어의 내부나 휠의 림 원주면에 소음 저감을 위한 흡음재나 소음 저감 장치를 마련하는 등의 다양한 방법이 적용되고 있다.
이러한 타이어의 공명소음을 저감시키기 위한 장치가 다양하게 제시되어 있는데, 이들 중에서 두어 개만을 발췌하여 간략하게 설명해보고자 한다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1988641호(이하, ‘문헌1’이라 약칭함)와 등록특허공보 등록번호 제10-2097003호(이하, ‘문헌2’라 약칭함)에 제시되어 있다.
상기 문헌1은 에어 챔버(Air chamber)에 타이어 내부와 연통하는 공명-홀을 갖는 복수의 공명관이 차량용 휠의 림 원주면을 따라 설치되고, 차량의 주행속도에 따라 차량용 휠이 회전하면서 작용하는 원심력에 의해 공명관의 공명-홀의 개방 영역을 확장 또는 축소하기 위한 가변개폐부가 마련된 것이었다.
상기 문헌2는 문헌1의 구성을 그대로 포함하되 공명관의 공명-홀에 차량용 휠의 림 외측부분인 공동의 온도변화에 따라 수축 팽창되는 주름 관으로 된 소통관이 더 마련되는 것이었다.
상기한 바와 같은 문헌1과 문헌2의 타이어의 소음 저감 장치에 있어서는, 공명관을 통해 차량의 주행 중 발생하는 공명소음을 줄임은 물론 기존의 휠에 장착가능하다는 이점이 있으나, 차량용 휠의 림 원주면을 따라 복수개의 공명관을 배열하고 와이어나 밴드로 체결하여야 하므로 그 체결작업 또한 번거롭고 복잡하다는 단점을 내포하고 있었다.
또한, 상기 문헌1과 문헌2의 공명관들은 구조적인 특성상 고점도의 폴리프로필렌(Polypropylene)을 블로우 몰딩(Blow molding) 방식으로 성형할 수밖에 없고 이러한 성형방식은 공명관의 두께를 일정하게 유지하기가 어려워 소음저감 효과가 감소됨은 물론, 공명관 성형 후 공명-홀의 체적을 맞추어 주파수 튜닝을 위한 가공과 버어(Burr)제거를 위한 가공, 즉 별도의 후가공이 요구되어 원가상승으로 이어질 수밖에 없다는 폐단이 있었다.
KR101988641B1 (2019.06.05.등록) KR102097003B1 (2020.03.30.등록)
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점 및 폐단을 해결하기 위하여 연구개발한 것으로, 공명관을 상부 및 하부몸체로 분리하여 열가소성수지로 사출성형하고 상부 및 하부몸체를 진동 용착함으로써 치수안정성이 높아 일정한 내부체적을 확보할 수 있고 이로 인하여 소음저감 효과를 극대화함은 물론 주파수튜닝을 위한 후-공정이 필요하지 아니하고 재료의 손실이 없으므로 원가절감과 가격경쟁력이 우수한 타이어의 소음 저감 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공명관의 양단이나 한쪽 또는 양쪽측면에 체결구조나 체결수단을 마련함으로써 차량용 휠의 원주면에 와이어나 밴드 없이 간편하게 장착할 수 있도록 한 타이어의 소음 저감 장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 내부의 에어 챔버(Air chamber)와 타이어 내부를 연통하는 공명-홀을 갖는 복수의 공명관이 차량용 휠의 림 원주면을 따라 설치되는 타이어의 소음 저감 장치에 있어서,
상기 공명관이 에어 챔버(Air chamber)를 갖고 외곽테두리 전체부분에 용착용 비드를 갖는 상부 및 하부몸체로 마련되고 상기 상부 및 하부몸체의 용착용 비드를 정해진 주파수와 소정의 진폭으로 좌우로의 진동마찰을 주어 가압하면서 플라스틱을 용융 확산시키며 용착시키는 진동 용착에 의해 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공명관은 에어 챔버의 형상변형을 방지하기 위하여 상부 및 하부몸체의 대응위치에 적어도 하나 내지 복수개의 키스 폴(kiss pole)이 마련되고 상기 키스 폴의 단부가 서로 맞닿아 용착되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 및 하부몸체는 진동 용착이 적합한 열가소성수지로 마련하되, 상기 열가소성수지 중에서 금속 및 세라믹소재를 대체할 수 있는 고성능 플라스틱 소재인 엔지니어링플라스틱을 채택함이 바람직하다. 예를 들면, 폴리아미드(Polyamide)나 폴리아미드(Polyamide)에 유리섬유를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 공명관의 양쪽측면에는 차량용 휠의 림 원주면을 따라 형성된 공명관설치용 포켓형 홈의 지지단부에 걸리도록 하여 체결할 수 있는 측면 체결구조가 마련될 수 있다. 상기 공명관의 측면 체결구조는 공명관의 양쪽측면에 각각 적어도 하나 내지 복수개의 탄성후크로 마련하거나, 공명관의 한쪽측면엔 탄성후크를 마련하고 다른 한쪽측면엔 걸림단턱을 마련할 수도 있다.
상기 공명관의 양단에는 서로 이웃하는 공명관을 스크루로 체결할 수 있는 양단 체결구조가 마련될 수 있다. 상기 공명관의 양단 체결구조는 공명관의 한쪽끝단엔 제1 경사면과 보스가 마련되고 공명관의 다른 한쪽끝단엔 제1 경사면과 대응하는 제2 경사면과 관통구멍이 마련된다. 서로 이웃하는 공명관의 단부를 교차시키되 공명관 단부의 제1 및 제2 경사면이 접하도록 교차시킨 후 관통구멍을 통해 보스에 스크루를 체결할수록 제1 및 제2 경사면을 통해 공명관이 당겨지면서 차량용 휠의 림 원주면에 밀착 고정되게 된다.
본 발명의 타이어 소음 저감 장치에 의하면, 공명관을 상부 및 하부몸체로 분리하여 사출성형하고 상기 상부 및 하부몸체를 진동 용착함으로써 치수안정성이 높아 일정한 내부체적을 확보할 수 있으며, 이로 인하여 소음저감 효과를 극대화함은 물론 주파수튜닝을 위한 후-공정이 필요하지 아니하고 재료의 손실이 없으므로 원가절감과 가격경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 공명관의 양단에 서로 이웃하는 공명관을 스크루로 체결할 수 있는 양단 체결구조를 마련함으로써 차량용 휠의 림 원주면에 와이어나 밴드 없이 간편하게 장착할 수 있다.
또한, 본 발명은 공명관의 한쪽 또는 양쪽측면에 차량용 휠의 림 원주면을 따라 형성된 공명관설치용 포켓형 홈의 지지단부에 걸리도록 하여 체결할 수 있는 측면 체결구조를 마련함으로써 차량용 휠의 림 원주면에 와이어나 밴드 없이 원터치 방식으로 간편하게 장착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 타이어의 소음 저감 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 잘라 본 상태의 단면도이다.
도 3은 도 1에서 본 발명의 요부인 하나의 공명관을 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 공명관을 진동 용착하기 전인 상부 및 하부몸체로 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 잘라 본 상태의 단면도이다.
도 6은 도 3의 C-C선을 따라 잘라 본 상태의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 타이어의 소음 저감 장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 타이어의 소음 저감 장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에서 하나의 공명관을 발췌하여 그 선단과 후단으로부터 바라 본 상태를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 타이어의 소음 저감 장치를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.
본 발명에 따른 타이어의 소음 저감 장치는, 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면을 따라 복수개의 공명관(20)이 연속적으로 연결 설치되고, 상기 공명관(20)은 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면에 공명관설치용 포켓형 홈(12a)에 설치되도록 호형으로 마련된다. 상기 차량용 휠(10)의 림(12)은 상기 림(12)의 원주면을 따라 공명관설치용 포켓형 홈(12a)이 마련되고 상기 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 양측에 그 내측으로 연장 돌출된 지지단부(12b)가 마련된다.
상기 공명관(20)은 내부에 에어 챔버(Air chamber, 21)가 마련되고 상기 에어 챔버(21)와 타이어 내부를 연통하는 공명-홀(22)이 마련되어 있으며, 상기 공명관(20)의 양쪽측면에 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면을 따라 형성된 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b)에 걸리도록 하여 체결할 수 있는 측면 체결구조가 마련된다.
상기 측면 체결구조는 공명관(20)의 양쪽측면에 각각 2개 이상의 탄성후크(23)가 마련된다. 상기 탄성후크(23)는 공명관(20)의 폭 방향으로 오므라들었다가 원래대로 펴지는 탄성을 갖도록 공명관(20)의 양쪽측면에서 영문 브이 자형(V字形)으로 마련된다.
이러한 측면 체결구조인 탄성후크(23)는 차량용 휠(10)의 림(12)에 형성된 공명관설치용 포켓형 홈(12a)에 공명관(20)을 차량용 휠(10)의 중심방향, 즉 허브를 향하여 밀어 넣으면 지지단부(12b)에 의해 탄성후크(23)가 오므라들다가 지지단부(12b)를 통과하는 순간 원래대로 확장되면서 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b)에 걸려 록킹되므로 공명관(20)을 원터치방식으로 간편하게 장착할 수 있는 것이다.
또한, 상기 공명관(20)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 사출성형이 가능하도록 소정 폭의 호형으로 된 상부 및 하부몸체(20A, 20B)로 마련된다. 상기 상부몸체(20A)는 그 외곽테두리 전체부분에 요철을 형성시킨 제1 용착용 비드(24a)가 마련되며 그 중앙부분에 하부로 연장된 원통형의 공명-홀(22)이 마련되고 상기 공명-홀(22)의 양쪽중간부분에 적어도 하나 내지 복수개의 제1 키스 폴(kiss pole, 25a)이 마련된다. 상기 제1 키스 폴(25a)은 하단이 막힌 파이프형상의 돌기이고 그 하단에 오목한 요(凹)형 홈이 형성된다.
상기 하부몸체(20B)는 상부몸체(20A)와 마찬가지로 그 외곽테두리 전체부분에 요철을 형성시킨 제2 용착용 비드(24b)가 마련되며 외곽테두리를 제외한 전체부분에 하부로 볼록하게 홈을 형성시킨 에어 챔버(21)가 마련되고 상기 에어 챔버(21)의 양쪽중간부분에 상부몸체(20A)의 제1 키스 폴(25a)과 대응하는 각각의 위치에 제2 키스 폴(25b)이 마련된다. 상기 제2 키스 폴(25b)은 상단이 막힌 파이프형상의 돌기이고 그 상단엔 제1 키스 폴(25a)의 오목한 요(凹)형 홈과 서로 결합되는 볼록한 철(凸)형 홈이 형성된다.
상기 공명관(20)을 이루는 상부 및 하부몸체(20A, 20B)는 제1 및 제2 용착용 비드(24a, 24b)가 서로 대응하여 접촉됨과 동시에 제1 및 제2 키스 폴(25a, 25b)의 끝단이 서로 결합되어 맞닿도록 세팅한 다음, 상기 제1 및 제2 용착용 비드(24a, 24b)와 제1 및 제2 키스 폴(25a, 25b)부분을 진동 용착한다.
상기 진동 용착은 소정의 정해진 주파수(180~240㎐)와 진폭(0.1~2㎜)으로 좌우 진동마찰을 주어 가압하면서 플라스틱을 용융 확산시키며 용착시키는 것을 말한다. 상기 진동 용착은 초음파 용착의 단점인 형상, 재질, 크기 등의 제한을 받지 않고, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리아미드(Polyamide) 등의 결정성수지의 용착 및 엔지니어링 플라스틱을 주로 사용하는 자동차, 가전부품 등에 사용되고 있다.
또한, 상기 공명관(20)의 제1 및 제2 키스 폴(25a, 25b)은 에어 챔버(21)의 형상변형을 방지할 수 있기 때문에 치수안정성의 향상을 꾀할 수 있으며, 이로 인하여 에어 챔버(21)의 일정한 내부체적을 확보할 수 있음은 물론 주파수튜닝을 위한 후-공정이 필요하지 아니하여 원가절감과 가격경쟁력을 확보할 수 있다.
상기 상부 및 하부몸체(20A, 20B)는 진동 용착이 적합한 열가소성수지로 마련하되, 상기 열가소성수지 중에서 금속 및 세라믹소재를 대체할 수 있는 고성능 플라스틱 소재인 엔지니어링플라스틱을 채택함이 바람직하다. 일예를 들면, 폴리아미드(Polyamide)에 유리섬유를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 에어 챔버(21)는 하부몸체(20B)에서 하부로 볼록하게 마련하는 것으로만 도시하고 설명하였으나, 상부몸체(20A)에서 상부로 볼록하게 마련할 수 있음은 물론 상부 및 하부몸체(20A, 20B)의 상부와 하부로 볼록한 형상으로 마련할 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 타이어의 소음 저감 장치에서 공명관의 측면 체결구조에 대한 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
여기서는, 측면 체결구조가 공명관(20)의 한쪽측면에 탄성후크(23)를 마련하고, 상기 공명관(20)의 다른 한쪽측면에 걸림단턱(26)을 마련한 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 공명관(20)의 다른 한쪽측면에 마련된 걸림단턱(26)을 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b)에 걸리도록 한 후, 공명관(20)의 한쪽측면을 차량용 휠(10)의 중심방향, 즉 허브를 향하여 밀어 넣으면 지지단부(12b)에 의해 탄성후크(23)가 오므라들다가 지지단부(12b)를 통과하는 순간 원래대로 확장되면서 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b)에 걸려 록킹되게 된다.
위에서 설명한 바와 같이, 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b)에 공명관(20)의 걸림단턱(26)을 걸고 공명관(20)의 다른 한쪽측면을 눌러 장착함으로써 공명관(20)의 장착을 원터치방식으로 간편하게 수행할 수 있다는 장점이 있다.
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 타이어의 소음 저감 장치에서 공명관의 체결구조에 대한 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
여기서는, 공명관(20)의 체결구조가 상기 공명관(20)의 양단에 서로 이웃하는 공명관(20)을 스크루(30)로 체결할 수 있는 양단 체결구조로 마련된 것이다. 상기 공명관(20)의 양단 체결구조는 공명관(20)의 한쪽끝단에 제1 경사면(27a)과 보스(28)가 마련되고, 공명관(20)의 다른 한쪽끝단엔 제1 경사면(27a)과 대응하는 제2 경사면(27b)과 관통구멍(29)이 마련된다.
상기와 같이 구성된 다른 실시예의 본 발명에 의하면, 서로 이웃하는 공명관(20)의 단부를 교차시키되 공명관(20) 단부의 제1 및 제2 경사면(27a, 27b)이 접하도록 교차시킨 후, 관통구멍(29)을 통해 보스(28)에 스크루(30)를 체결할수록 제1 및 제2 경사면(27a, 27b)을 통해 공명관(20)의 단부가 당겨지면서 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면에 공명관(20)이 밀착 고정되게 된다.
이와 같이 별도의 와이어나 밴드 없이 서로 이웃하는 공명관(20)의 단부를 단순이 교차시켜 스크루(30)로 체결하면 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면에 간편하게 공명관(20)이 밀착 고정할 수 있는 것이다.
이로 인하여 공명관(20)의 설치를 위한 차량용 휠(10)의 림(12) 원주면에 형성되는 공명관설치용 포켓형 홈(12a)의 지지단부(12b) 또한 필요치 않아 차량용 휠(10)의 림(12) 형상이 단순화되는 이점도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 나타내고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
10: 차량용 휠 12: 림
12a: 공명관설치용 포켓형 홈 12b: 지지단부
20: 공명관 20A: 상부몸체
20B: 하부몸체 21: 에어 챔버
22: 공명-홀 23: 탄성후크
24a: 제1 용착용 비드 24b: 제2 용착용 비드
25a: 제1 키스 폴 25b: 제2 키스 폴
26: 걸림단턱 27a: 제1 경사면
27b: 제2 경사면 28: 보스
29: 관통구멍 30: 스크루

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 내부의 에어 챔버(Air chamber)와 타이어 내부를 연통하는 공명-홀을 갖는 복수의 공명관이 차량용 휠의 림 원주면을 따라 설치되는 타이어의 소음 저감 장치에 있어서,
    상기 공명관의 양단에는 서로 이웃하는 공명관의 단부를 당기면서 차량용 휠의 림 원주면에 공명관을 밀착 고정시킬 수 있도록 서로 이웃하는 공명관을 스크루로 체결할 수 있는 양단 체결구조가 마련되며,
    상기 공명관의 양단 체결구조는 공명관의 한쪽끝단엔 제1 경사면과 보스가 마련되고 공명관의 다른 한쪽끝단엔 제1 경사면과 대응하는 제2 경사면과 관통구멍이 마련되는 것을 특징으로 하는 타이어의 소음 저감 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 공명관은 에어 챔버(Air chamber)를 갖고 외곽테두리 전체부분에 용착용 비드를 갖는 상부 및 하부몸체로 마련되고, 상기 상부 및 하부몸체의 용착용 비드를 정해진 주파수와 소정의 진폭으로 좌우로의 진동마찰을 주어 가압하면서 플라스틱을 용융 확산시키며 용착시키는 진동 용착에 의해 마련되며,
    상기 상부 및 하부몸체의 대응위치에 에어 챔버의 형상변형을 방지하기 위하여 적어도 하나 내지 복수개의 키스 폴이 마련되고 상기 키스 폴의 단부가 서로 결합되어 맞닿은 상태로 용착되는 것을 특징으로 하는 타이어의 소음 저감 장치.

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