JP2021049977A - 金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】静電気を効果的に放出出来る非空気入りタイヤを提供する。【解決手段】車軸と接続されて挿入溝が形成されるリム部１００と、タイヤの外側を円周方向に取り囲む形状で形成されて地面と接触するトレッド部３００と、リム部１００とトレッド部３００との間に形成され、アーチ型の上部アーチ体２１０と下部アーチ体２２０を有して地面からトレッド部３００に伝達される衝撃を吸収するスポーク部２００と、トレッド部３００の内部に挿入されて、スポーク部２００の荷重支持及び応力分散を遂行する構造補強部と、リム部の外側面とトレッド部の内側面との間に形成されて金属塩によりコーティングされた通電性構造部５００とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、非空気入りタイヤに関し、より詳細には、金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤに関する。

現在、一般的に使用されるタイヤは、構造に応じてラジアルタイヤ、バイアスタイヤ、そしてソリッドタイヤなどに分類することができるが、その中で、乗用車及び特殊な目的を除いた自動車には、ほとんどラジアルタイヤ、つまり、空気入り（又は空気圧）タイヤが使用されている。しかし、このような空気圧タイヤは、構造が複雑な上に、製造工程数が８段階などで多く、又はこれに伴う有害物質の排出量が無視できない程度だけでなく、空気圧タイヤの性能発揮と安全性に絶対的に重要な空気圧を頻繁にチェックしなければならない管理の不便さと走行中外部物質による突刺さりと衝撃からタイヤが破損される安全性の問題が常に内在しているのが事実である。

しかし、非空気入りタイヤは、このような空気圧タイヤとは異なり、素材と工程の単純化を経て生産コストを大幅に節減することができるだけではなく、エネルギーの使用量及び有害物質の発生量を大幅に削減することができる新しい概念の工程と構造からなるタイヤであり、空気圧の不足などに起因して発生される可能性のある問題から逃れることができる大きな利点を有している。それだけではなく、空気圧タイヤから発生されるスタンディングウェーブ（standing wave、定在波）の現象を防止することができ、回転抵抗を大幅に改善することができる利点を有している。

ただし、従来技術の非空気入りタイヤでは、スポーク部がポリウレタンで構成されており、これは静電気放電に不利な要素として作用することができる。これにより、車両の走行と停止のときに蓄積された静電気のためドアハンドルをつかむときの衝撃を受けることができる問題がある。

特許文献１では、複数の導電性コードを含む空気圧式タイヤに対して言及し、車両から発生される静電気を地面へ放出させる方案を開示している。だが、タイヤに作用する荷重による応力に対しては脆弱であり、破損時にタイヤ交換の困難さがある。

特許文献２−３では、空気圧タイヤ上のカーカス半製品シート上に金属塩によりコーティングされた導電性繊維、あるいは金属塩によりコーティングされた導電性繊維と一般繊維との混紡糸を位置させることにより、ビード部から発生する静電気を、トレッド部まで放出させる方案として開示している。だが、タイヤに作用する荷重による応力に対しては脆弱であり、破損時にタイヤ交換の困難さがある。

特許文献４では、非空気入りタイヤ上のリム部の外側面からトレッド部の内側面までの平均抵抗４×１０^５Ωを有する高分子と導電性炭素フィラメントからなる静電気放電素子をスポークの内部又は外部に中心軸線の近くに位置して車両から発生可能な静電気の地面への放出方法について言及している。だが、タイヤに作用する荷重による応力に対しては脆弱であり、破損時にタイヤ交換の困難さがある。

米国特許第７２８４５８２号明細書 韓国登録特許第１０−２０１７−００１７１０９号公報 韓国登録特許第１０−２０１７−０１７７６８６号公報 国際公開第２０１７/０８６９９３号

本発明は、前記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、金属塩によりコーティングされた繊維で形成される通電性構造部を挿入することで、走行と停止のときに蓄積された静電気を効果的に放出してドアハンドルをつかむときの衝撃を緩和することができるようにすることにある。

なお、本発明の目的は、走行時に発生する通電性構造部の圧縮引張応力を最小限にすることにある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限定されず、言及されていないもう１つの技術的課題は、以下の記載から、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解される。

上記のような目的を達成するための本発明の構成は、車軸と接続され挿入溝が形成されるリム部と、タイヤの外側を円周方向に取り囲む形状に形成されて地面と接触するトレッド部と、前記リム部と前記トレッド部との間に形成され、アーチ型の上部アーチ体と下部アーチ体を有して地面からトレッド部に伝達される衝撃を吸収するスポーク部と、前記トレッド部の内部に挿入されて前記スポーク部の荷重支持と応力分散を遂行する構造補強部と、リム部の外側面とトレッド部の内側面との間に形成され、タイヤが金属塩によりコーティングされた通電性構造部と、を備えることにより、車軸から発生する静電気を地面まで放電させてくれる機能を行うことを特徴とする。

本発明の実施形態において、前記スポーク部は、エラストマー又はゴム素材の中から選択される１つの材料で形成される。

本発明の実施形態において、前記リム部では、前記通電性構造部との結合を可能にする挿入部が形成される。

本発明の実施形態において、前記通電性構造部は、車軸から発生した静電気を地面に放電させる機能を遂行する通電性繊維体、及び前記通電性繊維体の表面にコーティングされる被覆体を備えることができる。

本発明の実施形態において、前記通電性繊維体は、合成繊維又はセルロース系繊維の中から選択される１つの材料に金属塩を電気コーティングして形成される。

本発明の実施形態において、前記通電性繊維体は、前記被覆体との結合を高めるために綿と混紡される。

本発明の実施形態において、前記通電性構造部は、前記下部アーチ体と前記上部アーチ体に結合されている形状で形成される。

本発明の実施形態において、前記通電性構造部は、前記スポーク部が変形されたときに応力を最小限に抑えるために、ジグザグの形状で形成される。

上記のような構成による本発明の効果は、非空気入りタイヤに金属塩によりコーティングされた繊維を含む通電性構造部を結合することで、走行と停止のとき、車軸から発生する静電気を放電させる機能を行うことができるというものである。

本発明の効果は、上記した効果に限定されるものではなく、本発明の詳細な説明又は特許請求の範囲に記載された発明の構成から推論可能なすべての効果を含むものと理解される。

本発明の一実施形態による非空気入りタイヤの正面図 本発明の一実施形態による非空気入りタイヤの断面図 本発明の一実施形態による通電性構造部とリム部の結合を示した拡大説明図 本発明の一実施形態による通電性構造部の拡大図（左側）と通電性構造部の断面斜視図（右側） 本発明の一実施形態による非空気入りタイヤ内通電性構造部の適用有無と通電性構造部の構成に応じた高速耐久と放電性能を示した実験データの表

以下では、添付した図面を参照して本発明を説明することにする。しかし、本発明は、複数の異なる形態で実施され、したがってここで説明する実施形態に限定されるものではない。そして図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通して類似した部分については類似した参照符号を付した。

明細書全体では、ある部分が他の部分と「連結（接続、接触、結合）」されているとするとき、これは「直接的に連結」されている場合だけではなく、その中間に他の部材を間に置いて、「間接的に連結」されている場合も含む。なお、ある部分があるコンポーネントを「含む」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他のコンポーネントを除外するのではなく、他のコンポーネントをさらに備えることができるということを意味する。

本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を示していると判定されない限り、複数の表現を含む。本明細書では、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、コンポーネント、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つ以上の他の特徴、数字、段階、動作、コンポーネント、部品又はこれらを組み合わせたものの存在若しくは付加可能性を予め排除しないものと理解される。

以下、添付された図面を参照して本発明について詳細に説明することにする。

図１は、本発明の一実施形態によるタイヤ全体の正面図であり、図２は、本発明の一実施形態によるタイヤの断面図であり、図３は、本発明の一実施形態によるリム部１００と通電性構造部５００のとの接合部に対する拡大図であり、図４は、本発明の一実施形態による通電性構造部５００の拡大図と通電性構造部５００の断面斜視図である。

図１、図２、図３及び図４に示すように、車軸と接続されて挿入部６００が形成されるリム部１００と、タイヤの外側を円周方向に包み込む形状に形成されて面と接触するトレッド部３００と、リム部１００とトレッド部３００との間に形成されてアーチ型の上部アーチ体２１０と下部アーチ体２２０を有し、地面からトレッド部３００へ伝達される衝撃を吸収するスポーク部２００と、トレッド部３００の内部に挿入されてスフォーク部２００の荷重支持と応力分散を遂行する構造補強部４００と、リム部１００の外側面とトレッド部３００の内側面との間に形成され、車軸から発生する静電気を地面まで放電させてくれる機能を行う通電性構造部５００と、を備える。

リム部１００は、円筒の形状で形成され、車軸と結合され、通電性構造部５００と結合するために挿入部６００を備えることができ、車軸を介して動力の伝達を受けることができる。

トレッド部３００は、スポーク部２００の外側面を円周方向に沿って取り囲む形状で形成され得る。トレッド部３００は、地面と接触して地面から伝達される衝撃を緩和することができる。

スポーク部２００は、アーチ型の上部アーチ体２１０と下部アーチ体２２０を備えることができる。上部アーチ体２１０は、トレッド部３００の内側面に連結されており、下部アーチ体２２０は、リム部１００の外側面に連結されている。なお、上部アーチ体２１０と下部アチェワ２２０は、互いに対応・該当する上部アーチ体２１０と下部アーチ体２２０と交互に連結されてトレッド部３００とスポーク部２００を連結する。スポーク部２００は、エラストマー又はゴム素材の中から選択される１つの材料で形成されることがあり、スポーク部２００は、地面からタイヤ部３００へ伝達される衝撃を吸収することができる。

通電性構造部５００は、通電性繊維体５２０を中心にコーティングされて形成される被覆体５１０を備えることができる。通電性構造部５００は、１mm〜５mmの直径を形成すると同時に、ジグザグの形状を形成することができる。通電性構造部５００のジグザグの形状は、走行時に、地面から受ける荷重によりスポーク部２００の形態が変化するとき、リム部１００の外側面からトレッド部３００の内側面まで結合された通電性構造部５００が、リム部１００の外側面又はトレッド部３００の内側面から分離されないようにする機能を遂行することができる。なお、破損時にタイヤ交換が容易であり得る。なお、走行時に発生する圧縮引張に対する通電性構造部５００の応力を最小限に抑えることができる。そして通電性構造部５００の上部は、トレッド部３００の内側との結合を容易にするために円板状の形状の接着部７００が形成されており、接着部７００とトレッド部の内側面は、接着剤を介して結合され得る。通電性構造部５００の下部には、リム部１００の外側面に形成された挿入部６００との結合を容易にするために、円筒形の形状を形成することができる。

通電性構造部５００は、リム部１００の外側面とトレッド部３００の内側面との間に形成され、通電性構造部５００の下部は、挿入部６００に挿入されてリム部１００と結合され、通電性構造部５００の上部は、トレッド部３００の内側面に結合され得る。なお、通電性構造部５００は、下部アーチ体２２０と上部アーチ体２１０の面に沿って結合されると同時に、リム部１００の外側面とトレッド部３００の内側面に結合されている形状で形成され得る。

通電性繊維体５２０は、一般的な石油系合成繊維又はセルロース系繊維の中から選択されるいずれか１つの材料に金属塩を電気コーティングして得た１０首(‘s)〜１００の首(‘s)である繊維で形成され得る。通電性繊維体５２０が１０首(‘s)未満であるときに、被覆体５１０との結合力が減少して被覆体５１０との剥離が容易に起きる問題が発生できる。なお、通電性繊維体５２０が１００首(‘s)を超えた場合、放電性能が低下する問題が発生できる。

本発明の非空気入りタイヤにおける通電性繊維体５２０の直径を調節し、これにより通電性構造部５００の放電能力を調節することができる。通電性繊維体５２０の直径が大きいほど抵抗が小さくなるため、通電性繊維体５２０の直径が大きいほど通電性構造部５００の放電性能が増加することができる。

通電性繊維体５２０は、被覆体５１０との結合力を高めるために綿と混紡され得る。このとき、通電性構造部は、通電性繊維体５２０と混合される綿を含み、通電性構造部に通電性繊維体５２０は、２０〜８０重量部で含まれ、綿は８０〜２０重量部で含まれ得る。通電性繊維体５２０の混紡率が、２０％未満であるとき、放電性能が低下される場合がある。なお、通電性繊維体５２０の混紡率が８０％を超えるとき、通電性繊維体５２０と被覆体５１０との結合力が低下して剥離が発生することができる。

本発明の非空気入りタイヤにおいて、通電性繊維体５２０の金属塩の素材に応じて、通電性構造部５００の放電能力を調節することができる。電気伝導度が高い金属を備えるほど通電性構造部５００の放電性能が増加することができる。

本発明の非空気入りタイヤにおいて、通電性繊維体５２０の金属塩鍍金糸と綿の混紡率を調節し、これにより通電性構造部５００の放電能力を調節することができる。金属塩鍍金糸の混紡率が増加するほど通電性繊維体５２０を構成する導体の割合が増加する。これにより、電流量が増加するため、放電性能が増加する。したがって金属塩コーティング糸の混紡率が増加するほど通電性構造部５００の放電性能が増加することができる。

図５は、非空気入りタイヤ内の通電性構造部５００の結合有無と通電性繊維体５２０の素材に応じた放電性能テストに対する表である。

（比較例１）
通電性構造部５００を備えていない非空気入りタイヤで実施した。

（実施形態１）
通電性繊維体５２０は、硫酸銅塩によりコーティングされたＰＵ繊維に重量基準に綿２：８割合で混紡された２０首(‘s)の繊維で形成された。

（実施形態２）
通電性繊維体５２０は、硫酸銅塩によりコーティングされたＰＵ繊維に重量基準に綿が４：６の割合で混紡された２０首(‘s)の繊維で形成された。

（実施形態３）
通電性繊維体は、銀によりコーティングされたＰＵ繊維に重量基準に綿が６：４で混紡された３０首(‘s)の繊維で形成された。

図５に示すように、高速耐久実験では、比較例１、実施形態１、 実施形態２及び実施形態３がすべて１００分の間に機械的破損がないことが確認できる。なお、放電性能の実験では、比較例１は１０００メガオーム（ＭΩ）が測定され、実施形態１は２００メガオーム（ＭΩ）が測定され、実施形態２は８０メガオーム（ＭΩ）が測定され、そして実施形態３は２０メガオーム（ＭΩ）が測定されたことを確認することができる。測定された抵抗値が小さいほど、流れる電流の量は大きくなるため、測定された抵抗値が小さいほど放電性能に優れていることが確認できる。したがって、放電性能は、実施形態３＞ 実施形態２＞実施形態１＞ 比較例１の順序に優れていることが確認できる。

前述した本発明の説明は、例としてのためのものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須的特徴を変更せずに、他の具体的な形態に容易に変形が可能であることが理解できよう。したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面で例としてのものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。例えば、単一形で説明されている各コンポーネントは、分散されて実施されることがあり、同様に分散されたものと説明されているコンポーネントも結合された形態で実施される。

本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出されるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれる。

１００：リム部
２００：スポーク部
２１０：上部アーチ体
２２０：下部アーチ体
３００：トレッド部
４００：構造補強部
４１０：第１のコード支持体
４２０：第２のコード支持体
４３０：中心体
５００：通電性構造部
５１０：被覆体
５２０：通電性繊維体
６００：挿入部
７００：接着部

Claims (9)

1. 車軸と接続されるリム部と、
   タイヤの外側を円周方向に取り囲む形状に形成されて地面と接触するトレッド部と、
   前記リム部と前記トレッド部との間に形成され、アーチ型の上部アーチ体及び下部アーチ体を有して地面からトレッド部へ伝達された衝撃を吸収するスポーク部と、
   前記トレッド部の内部に挿入されて前記スポーク部の荷重支持と応力分散を遂行する構造補強部と、
   前記リム部の外側面と前記トレッド部の内側面との間に形成され、車軸から発生する静電気を地面まで放電させてくれる機能を遂行する通電性構造部と、
   前記通電性構造部と前記トレッド部との結合を可能にする円板状の接着部と、を備える
   ことを特徴とする金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
2. 前記スポーク部は、エラストマー又はゴム素材の中から選択されるいずれか１つの素材で形成される
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
3. 前記リム部は、前記通電性構造部との結合を可能にする挿入部を備える
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
4. 前記通電性構造部は、車軸から発生した静電気を地面に放電させる機能を遂行する通電性繊維体、及び前記通電性繊維体の表面にコーティングされる被覆体を備える
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
5. 前記通電性繊維体は、合成繊維又はセルロース系繊維の中から選択される１つの材料に金属塩を電気コーティングして形成される
   請求項４に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
6. 前記通電性繊維体は、前記被覆体との結合力を高めるために綿と混紡される
   請求項４に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
7. 前記通電性構造部は、トレッド部の内側面と結合される上部が円板状の形状で形成される
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
8. 前記通電性構造部は、前記下部アーチ体及び前記上部アーチ体の外側面に沿って結合されている形状で形成される
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
9. 前記通電性構造部は、前記スポーク部が変形されたときに、応力を最小限に抑えるため、ジグザグの形状で形成される
   請求項１に記載の金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤ。
   
   

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