KR100558889B1 - 차량 바퀴용 타이어, 및 타이어 내부 튜브의 팽창 및 수축 방법 - Google Patents

Abstract

내부 튜브용 팽창 및 수축 장치와 이러한 장치가 구비된 내부 튜브가 설명된다. 내부 튜브는 내부 체적에 유체를 유입할 수 있도록 탄성적으로 팽창가능하고 타이어와 림 사이의 공간에 위치될 수 있으며, 상기 공간은 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리될 수 있다. 상기 장치는 내부 튜브의 내부 체적과 바퀴 외부의 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않는다.

Description

차량 바퀴용 타이어, 및 타이어 내부 튜브의 팽창 및 수축 방법{TYRE FOR VEHICLE WHEELS, AND METHOD FOR INFLATING AND DEFLATING A TYRE INNER TUBE}

하기의 설명 및 첨부된 도면에 의해 본 발명은 더 명확히 이해될 것이며, 첨부된 도면은 제한하지 않는 실시예에 의해 완전히 의도되고, 도면에서:

도 1은 본 발명에 따른 내부 튜브와 연결되고 각 림에 설치된 타이어의 부분 축 단면도이고;

도 2는 본 발명에 따른 내부 튜브의 다른 유형을 보여주고;

도 3은 도 1에 따른 내부 튜브용 세 개의 밸브 세트를 보여주고;

도 4는 도 1에 따른 내부 튜브용 두 개의 밸브 세트를 보여주고;

도 5는 도 1에 따른 밸브 세트에 대한 바람직한 실시예를 보여주고;

도 6은 도 5의 평면 VI-VI을 따라 절단된 도 5에 따른 실시예의 밸브 세트의 제 1 세부 구조를 보여주고;

도 7은 도 5의 평면 VII-VII을 따라 절단된 도 5에 따른 실시예의 밸브 세트의 또다른 세부 구조를 보여주고;

도 8은 본 발명에 따른 타이어의 바람직한 실시예를 보여준다.

본 발명은 타이어용 내부 튜브를 팽창시키기 위한 밸브와, 상기 밸브가 구비된 내부 튜브와, 해당 림에 설치되고 상기 내부 튜브가 구비된 타이어를 구비하는 차량용 바퀴에 관한 것으로, 특히 본 발명은 타이어와 림의 외부에 연결하기 위한 어떠한 고정 시스템을 갖지 않는 팽창 밸브가 구비되고 하나 이상의 별도의 구획(compartments)으로 형성된 내부 튜브에 관한 것이다.

바퀴는 차량과 도로 사이의 연결(link) 요소로서, 차량 및 공기압 형태의 지지 시스템에 따른 차량의 하중을 제공하고, 타이어에 의해 차량의 적절한 움직임(behaviour)을 보장하는 기능을 수행한다.

바퀴 내부에 포함된 가압 공기의 체적에 의해 차량이 지지되고, 이러한 목적을 위해, 채택된 최우선의 가장 일반적인 해결책은 바퀴 외부로 돌출되는 팽창 밸브에 의해 튜브에 유입된 가압 공기로 팽창되고 타이어와 림 사이에 삽입되는 내부 튜브의 사용에 있다.

더 정확히 설명하면, 바퀴는 해당 림에 설치되고 중앙 채널 및 두 개의 비드 시트(bead seats)가 구비된 바닥면을 갖는 토로이달 캐비티(toroidal cavity)를 정의하는 타이어를 구비하는데, 상기 두 개의 비드 시트에는 타이어의 비드가 접촉되도록 위치하고, 두 개의 비드 시트는 축방향의 외부 위치에 있는 끝단의 반경 표면 (돌출 어깨부; projecting shoulder)과 축방향 내부에 환상(annular)으로 양각된 반대 표면 사이에 각각 축방향으로 범위가 정해진다.

타이어와 림 사이에 삽입된 내부 튜브는 일반적으로 탄성 재료로 만들어지고 결합된 팽창 밸브에 의해 팽창될 수 있는 원환체 모양의(torus-shaped) 팽창가능한 관모양 몸체를 구비한다.

보통 상기 밸브는 내부 표면과 원통의 케이싱 (cylindrical casing) (스템(stem))을 연결하기 위한 베이스(base)를 구비하며, 상기 원통의 케이싱은 베이스에 고정되고, 그 내부에는 팽창 및 수축 작용을 가능하게 하는 메카니즘이 배열된다.

밸브의 스템은 보통 림의 바닥면에 제공되는 적절한 구멍에 위치하고, 더 정확히 말하면 채널 벽에 위치한다. 상기 구멍에서 밸브 스템이 캡(cap)에 의해 폐쇄된 해당 끝단과 함께 대기압 하의 외부 환경으로 나온다.

타이어에 정확한 작동 압력, 즉, 팽창 및 빠른 수축과 원하는 압력 밸브로의 조정을 제공하기 위해 상기 밸브는 적어도 세 가지의 기본 동작이 수행되도록 한다.

종래의 내부 튜브들은 림을 통과하는 스템을 구비한다는 사실로 인해 타이어의 몇가지 동작 조건에서 현재 아직도 해결되지 않은 문제들을 제기할 수 있다.

사실상, 차량의 급가속의 조건에서 타이어는 림에 대해 미끄러질 수도 있어 결과적으로 밸브의 바닥면에서 튜브의 찢어짐 또는 밸브 스템의 시어링(shearing)과 같은 큰 위험을 가져옴으로써 타이어의 급속한 수축 및 차량의 안정성의 손실을 초래하여 차량의 운전자 및 탑승자의 안전에 대한 심각한 위험을 야기하게 된다는 것이 주목되었다.

그러한 문제는 특히 오늘날의 차량이 한정된 파워를 가지므로 매우 높은 속도는 불가능함에도 불구하고 높은 운전 토크(torque)가 지면에 전달되도록 하여 상기와 같은 위험을 발생시킨다는 사실의 관점에서 고성능 타이어의 경우에 더 두드러지지만 다른 응용장치에서도 예외일 수 없다.

본질적으로 타이어와 림 사이의 미끄러짐의 경우에도 안전한 내부 튜브를 갖는 문제는 여전히 미해결된 상태로 남아있다.

또한, 내부 튜브는 타이어의 측면과 림 사이에 구획된 제한된 공간을 통과하고 다음으로 그리 쉽지 않은 수작업을 계속 시도하는 것에 의하여 삽입되어야 하는데, 특히 림 상의 적절한 구멍을 통해 밸브의 스템을 유입하여 밸브 스템의 끝부분이 바퀴 바깥쪽의 대기압 하의 환경으로 나오도록 하는 것은 쉽지 않기 때문에, 타이어와 림 사이에 종래의 내부 튜브를 설치하는 것은 몇 가지 문제점을 수반한다는 점이 지적되어야 한다.

특히, 상기 문제점은 비드의 베이스 및 트레드(tread)의 상부 사이에 측정된 단면 높이와 타이어의 최대 폭 사이의 비가 0.7과 동일하거나 적은 경우인 소위 "저 단면(low profile)" 타이어에서 더 흔하게 발생된다.

본 출원인은 내부 튜브가 될수 있고, 내부 튜브를 팽창 또는 수축하기 위해 필요한 밸브 또는 밸브들이 외부 환경에 연결하기 위한 어떠한 부재를 가지지 않고 림을 통과하게 되는 특징적인 특징을 가지는 플렉시블 컨테이너(flexible container)를 채택함으로써 기술 상태에 따른 문제점들을 해결할 가능성이 있다는 것을 인식했다.

특히, 본 출원인은 튜브의 초기 모양을 변형시켜 튜브의 내부 체적과 외부 공간 사이의 압력 차이를 가져올 수 있도록 타이어와 림 사이에 가압 공기를 유입한 후 원래의 변형되지 않은 형태로 튜브를 복귀함에 따라 상술한 환경들에서의 압력간의 평형이 재확보되기를 기다림으로써 튜브의 팽창이 수행될 수 있다는 것을 인식했다. 이어서, 튜브의 외부에 존재하는 공기는 주위 환경으로 빠져나가게 됨으로써 타이어와 림 사이의 캐비티를 완전히 채울때까지 튜브 자체의 팽창을 허용한다는 것을 인식했다.

바람직하게는, 상기 공간으로 가압 공기의 초기 유입은 접촉되어 있는 타이어의 비드를 림의 해당 시트에 위치시키기에 유용한 추력을 돌출 어깨부에 대해 적용시킴으로써 상기 공간의 예비 밀봉된 폐쇄를 형성하도록 한다.

본 출원인의 아이디어에 따르면, 원하는 값에 대해 과압력(overpressure)을 갖는 공기가 상기 값으로 적절히 조정된 장치에 의해 흘러나가도록 함으로써 튜브 내에 공기 압력의 정확한 소정 값이 달성된다.

본 발명의 제 1 관점에 따르면, 본 발명은 가압 유체(pressurized fluid)를 내부 체적에 유입하기 위해 탄성적으로 팽창가능하고, 대기압 하의 외부 환경으로부터 격리될 수 있는 캐비티 내에 위치될 수 있는 플렉시블 컨테이너를 팽창시키고 수축시키기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 상기 컨테이너의 벽에 삽입되고, 상기 컨테이너의 내부 체적과 상기 외부 환경을 연결하기 위한 부재들을 갖지 않는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 컨테이너는 타이어용 내부 튜브이고, 외부 환경으로부터 격리될 캐비티는 해당 림에 설치된 타이어에 의해 정의된 토로이달 공간을 포함한다.

제 1 실시예에서, 본 발명에 따른 장치는 튜브의 작동을 위한 근본적인 세가지 동작을 별도로 수행하는 별도의 세 개의 밸브, 즉, 가압 유체로 튜브를 팽창시키기 위한 적어도 하나의 제 1 입력 밸브와, 튜브 내에 존재하는 압력을 소정 범위의 값으로 조정하고 유지하기 위한 적어도 하나의 제 2 조정 밸브와, 튜브의 급속한 수축을 위한 적어도 하나의 제 3 배출(discharge) 밸브를 구비한다.

제 2 실시예에서는, 단일의 밸브가 조정 및 튜브의 급속한 수축의 두가지 기능을 수행하고, 팽창 기능은 제 2 밸브에 일임된다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 단일의 장치가 세가지의 필요한 모든 기능을 수행한다. 즉, 팽창 밸브와 조정 및 튜브의 급속한 수축을 위한 제 2 밸브가 단일의 장치에 결합되어 있다.

모든 인용 실시예에서, 튜브의 급속한 수축 기능은 밸브를 구동시키는 메카니즘에 외부로부터 작용함으로써 바람직하게 수행될 수 있어 예를 들어 전기장 또는 전자기장의 발생을 기초로 한 원격 상호작용에 의해 또는 이러한 목적을 위해 특별히 제공된 특정 개구를 벽에 개방한 후 림을 통과시키는 기구를 이용하여 수행된 상기 구동 메카니즘에 대한 직접적인 기계적인 작용 또는 특정의 작동 횟수에 따른 원격 명령에 의해 개구를 형성시킬 수 있게 된다.

팽창 밸브의 선택된 형태에 따라 상기 밸브의 폐쇄는 팽창 유체의 과압력에 의해 또는 밸브 몸체와 반대 표면 사이의 간섭 결과로서 기계적인 효과에 의해 초래될 수 있다.

여기서 유의할 점은 "압력(pressure)"이란 용어는 달리 명기되지 않는다면 항상 대기 압력에 대한 과압력으로서 이해되어야 한다는 것이다.

바람직한 실시예에서, 장치는 팽창 밸브와, 조정 밸브와, 수축 밸브를 포함하는 단일의 강체(rigid body)를 구비하며, 더 바람직하게는 상기 세 개의 밸브는 단일의 구동 메카니즘에 포함된다.

본 발명의 제 2 관점에 따르면, 본 발명은 내부 체적에 가압 유체를 유입하여 탄성적으로 팽창가능하고, 상기 체적에 유체를 유입하고 상기 체적으로부터 유체를 추출하기 위한 장치가 구비된 차량 바퀴 타이어용 내부 튜브에 관한 것으로, 상기 장치는 내부 튜브의 벽에 삽입된다. 내부 튜브는 작동 림에 설치된 타이어에 의해 정의된 캐비티에 위치될 수 있고, 캐비티는 대기압 하의 외부 환경으로부터 격리된다. 내부 튜브는 그 팽창 장치가 튜브의 내부 체적과 상기 외부 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에서 내부 튜브는 토로이달 모양으로 성형되어 가황처리됨으로써 상기 내부 튜브에 가해진 변형에 의해 결정된 탄성 반작용을 통해 상기 내부 튜브의 모양을 원래의 모양으로 복귀시키기가 쉬워지도록 한다.

본 발명의 제 3 관점에 따르면, 본 발명은 해당 설치 림에 설치된 타이어를 구비하는 차량용 타이어 바퀴에 관한 것으로, 상기 림에 설치된 상기 타이어는 대기압 하의 외부 환경으로부터 격리될 수 있는 토로이달 캐비티와, 상기 캐비티 내에 삽입되고 팽창 장치가 구비된 내부 튜브를 정의하며, 상기 장치는 상기 림에 연결하기 위한 어떠한 시스템, 즉 림에 대해 상기 내부 튜브의 원주방향 위치를 고정시키도록 설계된 시스템을 가지지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 관점에 따르면, 본 발명은 해당 설치 림에 타이어의 어셈블리를 위한 한쌍의 비드에서 종결되는 축방향으로 마주보는 한쌍의 사이드월을 구비하는 타이어에 관한 것으로, 상기 사이드월은 사이드월에 고정되는 탄성적으로 변형가능한 원주방향 배플(baffle)에 의해 폐쇄된 제 1 토로이달 캐비티를 정의하며, 상기 배플에는 타이어의 팽창 및 수축을 위한 장치가 삽입된다. 타이어가 림에 설치될 때, 제 2 토로이달 캐비티가 배플과 림 사이에 정의되고, 상기 언급된 토로이달 캐비티 둘다는 대기압 하의 외부 환경으로부터 격리될 수 있다.

본 발명에 따른 타이어는 상기 팽창 및 수축 장치가 상기 제 1 캐비티의 내부와 대기압 하의 상기 외부 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 이러한 배플은 탄성적으로 팽창가능한 내부 튜브의 케이싱의 원주방향 부분과 타이어의 내부 표면에 접착되는 케이싱의 남아있는 부분에 의해, 바람직하게는 가황처리에 의해 형성된다.

내부 튜브의 내부와 대기 압력에 있는 바퀴 외부의 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않는 상기 팽창 및 수축 장치는 내부 튜브의 자유 벽부에 삽입된다.

본 발명의 제 5 관점에 따르면, 본 발명은 토로이달 캐비티에 삽입된 내부 튜브를 팽창시키고 수축시키기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 토로이달 캐비티는 외부 환경으로부터 격리되고, 결합된 림에 설치된 타이어에 의해 정의되고, 튜브 내의 압력 값을 조절하며, 상기 내부 튜브는 대기압 하의 상기 외부 환경으로 연결하기 위한 어떠한 부재, 즉 상기 림에 대해 상기 내부 튜브의 원주방향 위치를 고정하도록 설계된 부재를 가지지 않는 팽창 및 수축 장치가 구비된다.

상기 방법은:

a) 튜브의 체적의 수축(contraction)을 야기하도록 그리고 상기 내부 튜브를 형성하고 상기 체적 수축에 의해 변형되는 재료들의 결과적인 탄성 반작용을 야기하도록 소정 압력 값이 달성될 때까지 상기 토로이달 캐비티에 가압 공기를 유입하는 단계와;

b) 튜브의 상기 탄성 반작용의 결과로, 내부 튜브 안쪽의 압력이 타이어와 림 사이에 구획된 공간에서 상기 내부 튜브 외부의 공기의 압력과의 평형상태로 복귀하기를 기다리는 단계와;

c) 타이어와 림 사이의 상기 공간에 남아있는 가압 공기를 방출하는 단계와;

d) 내부 튜브가 림 및 타이어에 접촉하게 될 때까지 내부 튜브가 팽창을 완료하기를 기다리는 단계와;

e) 타이어와 림 사이의 상기 공간을 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리시키는 단계를 구비한다.

제 1 실시예에서, 상기 방법은 "비복귀(non-return)" 형태의 공기 입력 밸브가 구비된 장치를 사용하고, 상기 c) 단계의 시작 시점에서 내부 튜브의 내부 및 외부 사이의 양의(positive) 압력 차이로 인해 상기 밸브의 폐쇄를 야기시키는 단계를 구비한다.

제 2 실시예에서, 상기 방법은 "보통 개방 (normally open)"형의 공기 입구 밸브가 구비된 장치를 사용하고, 장치와 반대 표면 사이의 간섭의 결과로서, 특히 내부 튜브와 림의 벽 사이의 접촉의 결과로서 상기 밸브의 폐쇄를 야기시키는 단계를 구비한다. 이러한 방법은 튜브 내에 포함된 가압 공기가 거의 즉각적인 상기 내부 튜브의 팽창을 야기시킴으로써 상당한 양의 공기가 외부를 향해 개방된 입력 밸브의 개구(aperture)를 통해 빠져나갈 시간을 가지기 전에 림의 벽과의 접촉 결과로서 상기 밸브의 폐쇄를 가져올 수 있도록 c) 단계시 공기의 방출이 매우 급속하게 수행되어야 한다.

다른 실시예에서, 상기 방법은 또한 "보통 폐쇄"형의 조정 밸브과 구비된 장치를 사용하고, 이러한 조정 밸브에는 폐색장치(obturator)가 소정 값을 가지는 탄성 형태의 추력의 결과로서 폐쇄된 밸브를 유지하고 소정 값보다 큰 값을 갖는 반대 방향에서의 추력의 효과로 밸브를 개방한다.

또다른 실시예에서, 상기 방법은 "보통 폐쇄"형의 배출 밸브가 구비된 장치를 사용하고, 이러한 배출 밸브에는 고의로 수행된 작용이 개구를 야기시킬때까지 폐색장치(obturator)가 밸브를 항상 폐쇄된 상태로 유지한다.

도 1은 타이어(2), 림(3) 및 타이어와 림 사이에 경계지어진 공간 내부에 삽입된 내부 튜브(4)를 포함하는 차량용 타이어의 부분 단면도를 나타낸다. 도시된 실시예에서 타이어(2)는 통상적인 형태이고, 본 발명의 목적을 위한 한정된 중요성의 경우에서, 타이어는 토로이달 카커스(5)와, 한 쌍의 비드(7)에서 종결되는 사이드월들(6)과, 방사방향의 외부 표면에서 그루브(100)와 절단부분(cuts)(105)을 포함하는 적절한 트레드 패턴으로 제공된 트레드(8)와, 필요시 카커스와 트레드 사이에서 타이어의 상부에 배열된 벨트 구조(50)를 구비하며, 상기 벨트 구조(50)는 보통 서로의 상부에 방사방향으로 배열되고 직물 또는 금속 코드로 보강된 다수개의 벨트 스트립을 구비하고, 상기 코드는 각 스트립에서 서로 평행하게 배열되어 인접 스트립에 대해 교차하고, 바람직하게는 방사방향으로 가장 외부 스트립의 적도면에 평행하게 배열된다.

림(3)은 중앙 채널(10)을 가지고 있는 바닥면(9)과, 채널의 측면에 위치하고, 타이어의 비드가 접합된 상태로 놓여지는 두 개의 비드 시트 (11)로 이루어져 있다. 각각의 시트는 축방향으로 바깥쪽에 있는 끝단의 반경 표면(돌출 어깨부)(12)과 축방향 내부에 환상으로 양각된 표면(13) 사이에서 범위가 정해진다.

채널(10)의 벽에는 벽 내부에 형성되고 내부에 튜브가 없는 타이어용 일반적인 팽창 밸브(90)가 장착된 구멍(44)을 구비하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 타이어는 "저 단면", 즉, 횡단면 비 H/C(타이어 단면의 높이 H와 폭 C사이)가 0.7을 넘지 않는다. 내부 튜브 (4)는 이 형상을 기억하도록 바람직하게 토로이달 모양으로 성형되고 가황처리된다. 바꿔 말하면, 타이어를 변형시키는 기계적 응력을 받을 때, 타이어는 타이어의 원래의, 변형되지 않은 형상을 회복하도록 하는 탄성 반작용을 생성할 수 있다. 특히, 그리고 더욱 바람직하게, 내부 튜브는 최종 작동 체적의 1/3 이상의 내부 체적을 가지는 토로이달 형상으로 성형되고 가황처리된다.

이러한 관점에서, 동일한 출원인에 의해 출원된 유럽 특허 출원번호 97EP-830600.9에 의해 설명된 바와 같이, 측벽(115)보다 더 큰 강성을 갖는 중앙 벽(110)에 의해 분리되는 두 개의 원주방향 구획 A와 B로 나뉘어지는 튜브(도 2)를 사용하는 것이 특히 유용하다.

어떠한 경우에 있어서도, 본 발명의 목적을 위해, 내부 튜브는 다른 편리한 방법으로 성형되어도 좋고, 다른 어떠한 형태, 단일 체적인 경우 및 두 개 이상의 구획을 가지지만 정렬된 경우 둘 다를 포함하는 형태로 되어도 좋다.

내부 튜브를 분리하는 구획을 팽창 및 수축시키기 위해, 바람직하게 각각의 구획에는 본 발명에 따른 장치가 제공된다.

내부 튜브를 팽창 및 수축시키는 장치(14)는 바람직하게 플라스틱으로 만들어진 강체(15)를 구비하고, 이 강체는 한 세트의 밸브로 이루어지는데 각각의 밸브는 강체 안에 배열되고 결합된 구동 메카니즘, 즉, 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 작동하는 밸브 부품을 갖는 케이싱에 의해 범위가 정해지며, 상기 구동 메카니즘은 케이싱을 통해 가압 공기의 흐름을 허용하거나 차단시킨다.

특히, 이 밸브 세트는 세 개의 밸브로 이루어지는데, 각각 팽창 밸브(16), 조정 밸브(17) 및 수축 밸브(18)이다.

강체(15)는 바람직하게 원통형의 외형을 가지고, 내부 튜브의 방사방향 내부표면(하부표면)의 탄성 재료에 형성된 원형의 관통 개구를 정의하는 적절한 부시(bush)(21)안에 장착된다.

바람직하게는, 상기 언급된 강체 (도 3)는 부시(21) 내에 나사고정되도록 나선이 파여져 있는 외부 표면을 가지는 환상 부분(19)과, 부시에 대해 고정되도록 위치하는 바닥 플랜지(20)를 가진다.

도 1, 2 및 8에서 확실히 알 수 있는 것처럼, 앞서 언급된 강체(15)와 강체에 포함된 밸브 세트는 주위 환경으로부터 완전히 고립되어 있으므로 림의 벽을 통해, 바퀴 외부의 환경에 연결되는 어떠한 부재들을 가지지 않는다. 더욱이, 이러한 장치가 구비되는 내부 튜브는 림의 벽과 타이어에 의해 범위가 정해진 캐비티 내의 어느 위치에서도 자유롭게 움직일 수 있다.

상기 언급된 세 개의 밸브가 원통체에서는 원통체의 동일 대칭축 주위로 더 바람직하게 배열되지만, 설명의 더 나은 이해와 용이함을 위해 도 3은 동일 평면에 나란히 배열되어 있는 상기 세 개의 밸브들을 도시하고 있다.

도 3에서 도시된 상기 세 개의 밸브는 이들 각각이 단 하나의 기능을 수행한다는 점에 의해 서로 다른 구동 메카니즘을 구비한다.

각각의 밸브는 대체적으로 형태에 있어 원통형이고 각각 제 1 베이스와 제 2 베이스인 두 개의 베이스에 의해 한정되는 컨테이너 케이싱을 가지는데, 제 1 베이스(22)는 내부 튜브의 하부 표면에 결합된 플랜지와 일치하고 제 2 베이스(23)는 플랜지의 축방향 반대 측면, 내부 튜브 내의 케이싱의 끝단에 위치한다. 각 원통형 케이싱의 베이스들은 중앙 구멍(24, 25)을 갖는다.

팽창 밸브(16)는 비복귀형이고 "밸브 개방"위치로부터 "밸브 폐쇄" 위치로 또는 "밸브 폐쇄" 위치로부터 "밸브 개방" 위치로 이동가능한 폐색장치를 구비하며, 상기 두 위치 사이의 이동은 폐색장치의 축방향 반대 표면 사이에 존재하는 압력 차이에 의해 결정된다.

도 3의 바람직한 실시예에 있어서, 팽창 밸브의 메카니즘은 케이싱의 내부를 향하여 볼록한 렌즈모양 폐색장치(26)를 구비한다.

폐색장치(26)는 "밸브 폐쇄" 위치에서, 구멍(25)을 막는 제 1 베이스(22) 상에 놓여지고 제 1 베이스로부터 떨어진 위치의 "밸브 개방" 위치로 이동가능하다.

상기 베이스(22)로부터 떨어져 있는 상기 개방 위치는 스토핑(stopping) 부재의 존재에 의해 결정되어지고, 스토핑 부재는 제 1 베이스(22)를 향해 제 2 베이스(23)로부터 외팔보(cantilever)로 돌출되는 다수개의 불연속적인 층상(lamellar) 부재(27)에 의해 형성되며, 상기 층상 부재는 서로 간격을 두고 원주방향으로 배열되며, 상기 제1, 제2 베이스 사이의 거리보다 짧은 길이로 연장되고, 오목한 윤곽(contour)을 갖는 제1 베이스를 향해 축방향으로 방향지어진 끝단을 가진다.

상기 부재(27)의 끝단은 폐색장치(26)의 볼록한 표면과 매칭되는 오목한 베어링 표면을 형성한다.

밸브의 개방 위치에서, 구멍(25)으로부터 나오는 가압 공기의 흐름은 베이스(22)로부터 렌즈모양 부재(26)를 들어올리고, 부재(27) 사이의 빈 공간을 통과하고, 이 공간으로부터 구멍(24)을 통해 내부 튜브로 흘러간다.

폐쇄된 위치에서 상기 내부 튜브 내부에 존재하는 공기 압력은 구멍(25)을 폐쇄하는 제1 베이스(22)에 렌즈(26)를 압착시킨다.

바람직하게는, 밸브의 구동 메카니즘은 밸브의 양 끝단 사이의 압력의 차이에 의해 발생된 힘 이외의 힘들에 거의 영향받지 않도록 제조되는데, 특히, 차량의 높은 속도의 결과로서, 타이어의 작동 시 밸브 메카니즘을 작용할 수 있는 "밸브 폐쇄"위치에서 "밸브 개방"위치로의 전이를 초래하여 타이어가 수축할 수 있는 위험을 야기하는 원심력에 거의 영향 받지 않도록 제조된다.

바람직한 실시예에서, 밸브를 폐쇄시키는 메카니즘, 즉, 렌즈모양 부재(26)는 가벼운 재료로 만들어져서 속도의 제곱 효과와 연계될때에도 그 제한된 질량이 볼록 표면에 작용하는 공기 압력에 대항하여 폐쇄 위치로부터 상기 부재를 들어올리기에 충분한 힘을 전개시킬 수 없도록 한다.

더 바람직하게는, 가벼운 재료의 이용의 조합이나 대안에 있어서, 원심력에 거의 영향받지 않는 폐색장치의 구조는, 이러한 부재를 위해, 평방 밀리미터의 부재의 표면 면적과 40㎟/g보다 크고 보다 바람직하게는 80㎟/g보다 더 큰 그램 질량 사이의 비를 포함한다.

조정 밸브(17)의 메카니즘은 밸브(16)의 컨테이너와 거의 동일한 원통의 컨테이너 내에 위치한 니들(needle)(28)과 스프링(29)을 구비한다.

좀더 정확히 설명하면, 니들(28)은 그 끝단에 각각 제2 베이스(23)의 구멍(24)에 삽입된 원추형 헤드(30)와 제1 베이스(22)의 구멍(25) 내로 슬라이딩하는 원통의 테일-피스(tail-piece)(31)를 가지고 있다.

스프링(29)은 원추형 헤드(30)의 축방향 내부의 환상 표면과 제1 베이스(22)의 축방향 내부의 환상 표면 사이에 압축되어 있으며, 구멍(24)에 대하여 원추형 헤드(30)를 밀어내어 내부 튜브와 연통하며, 밸브를 폐쇄 위치로 유지한다.

튜브 내의 공기 압력이 소정 값 만큼 외부의 반대 압력을 초과하면, 이러한 소정 값을 근거로 하여 조정된 상기 압력은 스프링(29)의 힘보다 강하게 되어, 원 추형 헤드(30)의 움직임을 구멍(24)으로부터 멀어지게 하고, 원통의 테일-피스와 구멍(25) 사이에 존재하는 틈(gap)을 통해, 또는 상기 틈을 대신하거나 틈과 조합하여, 제 1 베이스(22)에 형성된 개구(32)를 통해 공기가 흘러나가도록 한다.

상기 메카니즘은 튜브 내의 공기 압력이 폐쇄 위치로 니들(28)을 가져오는 스프링의 작용을 이기기에 부족한 값으로 떨어질 때까지 결합된 밸브를 개방 상태로 유지시킨다.

수축 밸브(18)를 구동시키기 위한 메카니즘은 밸브(16)의 컨테이너와 대체로 동일한 원통 컨테이너 내부에 위치한 스프링(34)과 볼(ball)(33)을 구비한다.

볼(33)의 표면과 제 1 베이스(22)의 축방향 내부의 환상 표면 사이에서 압축된 스프링(34)은 구멍(24)에 대해 볼(33)을 밀어내어 내부 튜브와 연결시키고 밸브를 폐쇄 위치로 유지시키는데: 스프링에 의해 볼에 가해진 추력은 바람직하게는 사실상 튜브의 작동 압력 값보다 확실히 높은 값으로 조정된다.

스프링(34)의 저항을 이기는 베이스(22)를 향해 볼을 이동시킴으로써, 내부 튜브로부터 구멍(24)을 통해 원통 컨테이너로 가압 공기가 흘러나가도록 하고, 원통 컨테이너로부터 구멍(25)을 통해 타이어와 림 사이에 정의된 캐비티 내로 흘러나가도록 하는데, 상기 캐비티는 외부 환경과 미리 연통되어 위치된다.

상기 이동을 야기시키기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 폐색 부재, 즉 특정 경우에 볼(33)이 림 외부에서 발생된 역장(field of forces)의 영향, 바람직하게는 림 외부에 배열된 자석에 의해 발생된 자기장의 영향에 민갑하게반응하도록 만들어진다.

따라서, 본 실시예에서는 구면의 폐색장치는 바람직하게는 부드러운 강자석 재료로 구성되는 적어도 한 부분을 가지게 될 것이다.

알려진 방식으로 발생된 외부의 자기장은 베이스(22)를 향해 볼(33)의 인력(attraction)을 야기시키도록 한 위치에서 바퀴와 결합되어 밸브를 개방하게 된다.

도 3에 도시된 것에 대한 대안으로서 강체(15)와 결합된 장치(14)는 또한 밸브의 다른 실시예를 사용할 수 있고, 언급된 세 개의 밸브중 하나에 수행될 두 개 이상의 기능을 집약시킬 수 있다는 것은 이미 언급되었다.

실시예에 의해서만 도 4는 조정 및 수축의 이중 기능을 수행하도록 의도된 밸브(36)를 따라 위치된 반대-부재와의 간섭에 의해 폐쇄될 수 있는 "보통 개방"형의 팽창 밸브(35)를 도시한다.

도 4에서, 도 3의 밸브들과 유사한 밸브(35, 36)의 부품은 정점을 갖는 동일한 참조 부호로 표시된다.

바람직한 실시예에서, 팽창 밸브(35)의 구동을 위한 메카니즘은 구멍(24')을 향해 방향지어진 원추형 헤드(38)가 구비된 일단을 갖는 원형 스템(37)과, 단부(40)의 끝단으로부터 일정 거리에서 종방향에 대해 직각으로 스템(37)에 고정되어, 축방향으로 외부에 돌출되는 제 1 베이스(22')의 구멍에 슬라이딩하는 플랜지(39)를 구비한다.

원추형 헤드(38)의 직경보다 큰 직경을 가지고 플랜지(39)와 제 2 베이스(23')의 축방향 내부 표면 사이에 압축된 스프링(41)은 베이스(22')상에 위치하는 플랜지(39)를 지지하고, 이와 함께, 구멍(24')으로부터 빠져나온 원추형 헤드(38)를 지지한다.

베이스(22')를 관통하고 적절하게는 플랜지(39)에 형성된 개구를 관통하는 하나 이상의 구멍(42)은 림과 타이어 사이에서 경계지어진 공간과 밸브(35)의 내부를 연통하도록 위치한다. 팽창 밸브(35)는 개방 조건으로 도시된다.

밸브의 폐쇄는 구멍(24')에 원추형 헤드(38)의 진입으로 결정되고, 이러한 진입은 장치(14)의 외부 표면이 알수 있는 바와 같이 림의 표면과 접촉하게 될 때 베이스(23')를 향한 단부(40)의 이동에 의해 야기된다.

조정 밸브(36)의 바람직한 실시예에서, 밸브의 폐색장치는 제 1 베이스(22')의 구멍(25')에 슬라이딩하고 스템의 베이스 직경보다 큰 베이스 직경을 가지는 원추형 헤드(30')가 구비된 일단을 갖는 원통의 스템(28')을 구비하며, 구멍(24')에 삽입된다.

원추형 헤드(30')의 축방향 내부의 환상 표면과 제 1 베이스(22')의 축방향 내부의 환상 표면 사이에 압축된 스프링(29')은 구멍(24')에 대항하여 원추형 헤드(30')를 밀어내어 내부 튜브와 연통되도록 하고 밸브를 폐쇄 위치에 유지시킨다.

상기의 바람직한 실시예에서, 원통의 스템(28')은 자기장에 민감한 재료로 만들어져서 조정 밸브와 수축 밸브 둘다에 유용한 구동 메카니즘을 발생시키도록 한다. 특히, 이러한 폐색장치는 밸브(18)의 볼(33)을 대신하는 한편, 조정 또는 배출 기능 각각에 대한 밸브(36)의 작동과 관련하여 이미 언급된 동일한 설명이 여전히 적용된다. 이 경우, 자기 액츄에이터의 원통형 형상의 관점에서, 구면 액츄에이터에 적합한 부드러운 강자성 재료 대신에 영구 자석을 형성할 수 있도록 자기를 띤 단단한 강자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다: 특히, 적절한 것은 사마륨/코발트 또는 철/네오디뮴/붕소 합금으로 구성되는 소결 재료들이다.

본 발명의 가장 바람직한 실시예에서, 단일의 밸브는 직면한 세가지의 모든 기능을 수행한다. 이러한 밸브(도 5)는 내부 튜브 외부로 돌출되는 끝단에서 플랜지가 부착되고 이미 언급된 부시(21) 내에 설치하기 위해 상기 플랜지 끝단의 주위에 외부 나사깍기(threading)(61) 또는 다른 등가의 고정 시스템(급속 커플링 등)이 구비된 원통의 케이싱(60)을 구비한다.

링(62)은 나사고정에 의해 또는 또다른 편리한 방식으로 상기 플랜지 끝단 내에 설치되며, 상기 링은 적어도 두 개의, 바람직하게는 세 개 이상의 방사방향 내부로 돌출되는 어깨부(63)가 구비된다.

원통 케이싱(60)의 축방향 반대 끝단은 덕트(65)와 일체화된 원형 림(64)에 의해 폐쇄되고, 두 개의 개구, 즉 원통의 케이싱의 측표면에 개구(66)와 덕트의 측표면에 개구(67)를 가지며, 케이싱의 플랜지 끝단을 향해 방향지어지고 바람직하게는 이와 함께 동축을 이루는데, 상기 덕트(65)는 상기 림의 축방향 내부 표면에 접합된다 (soldered).

컵모양 케이지(cage; 68)는 동축 위치에서 원형 림(64)에 나사고정되거나 자물쇠로 잠겨지고, 원통 케이싱을 향해 방향지어진 요면(concavity)을 갖는 렌즈모양 부재(69)는 컵 내에서 이동가능하고 원형 림 상에 위치한다.

동축의 스템(70)은 원통체(60) 내부에 배열되고, 상기 스템은 축방향으로 미끄럼가능하고 특히 링(62)의 어깨부들(63) 사이에 안내된다: 원형 림을 향해 위치가 정해진 스템의 축방향 표면은 디스크(71)와 일체형으로 형성되고, 디스크는 스템(70)의 직경보다 큰 직경을 바람직하게 가지며 더 바람직하게는 디스크의 주변으로부터 외팔보(cantilever) 방식으로 방사방향으로 돌출되는 돌기(72)가 구비된다. 상기 스템(70)은 상기 언급된 형태 가운데에서 바람직하게 선택된 소결 합금으로 만들어진 바람직하게 영구 자석이거나 강자성 재료로 이루어진다.

마지막으로, 압축 스프링(73)은 스템(70)을 둘러싸고 있고, 스템(70)은 일단에서는 링(62)을 마주보고 위치하고 타단에서는 디스크(71)의 돌출 에지 및/또는 돌기(72)를 마주보고 위치한다.

상기 설명된 유사한 밸브들에 대해 이미 언급한 바와 같이, 스프링의 추력 값은 타이어와 그에 따른 내부 튜브의 작동 압력 값을 기본으로 하여 측정된다.

상기 설명의 관점에서, 밸브의 작동 모드는 쉽게 이해될 수 있다.

팽창 단계 동안, 튜브 외부에 작용하는 가압 공기는 스템(70)의 측표면과 링(62) 사이를 통과하고, 디스크(71)를 지나 원형 림(64)을 통과하여 원통체 내부에 흐르고, 렌즈모양 부재(69)를 림 상의 정지 위치에서 이동시키고, 소정 공간에 렌즈모양 부재를 포함하는 배타적인 기능을 갖는 케이지(68)를 통과하여 튜브에 진입한다.

튜브 내부에 작용하는 압력이 외부 압력 값을 초과하자마자, 렌즈모양 부재는 원형 림에 압착되고 그 중심 구멍을 폐쇄하게 됨으로써 공기가 튜브 내부에서 외부로 통과하는 것을 방지한다.

상기 내부 압력 값이 스프링의 조정 값을 초과하면, 구멍(66)을 통해 튜브와 연통하는 덕트 내부에 존재하는 가압 공기는 스프링을 압축하여 디스크(71) 및 결합된 스템(70)을 덕트로부터 떨어지도록 이동시킴으로써 공기가 구멍(67)을 통해 원통체의 플랜지 끝단을 향해 빠져나가도록 하고 상기 끝단에서 외부 환경으로 흐르도록 한다.

값이 감소하는 내부 압력이 스프링의 조정 값보다 적어지자 마자, 스프링의 조정 값은 늘어나게 되고 덕트(65)를 마주보는 디스크(71)를 즉각적으로 복귀시켜 구멍(67)을 폐쇄시키도록 한다.

튜브를 신속히 수축시키고자 한다면, 스템(70)에 작용하는 자기장을 가하는 것으로 충분하며, 상기 자기장은 상기 스템을 원통체(cylindrical body)의 플랜지끝단 쪽으로 끌어당기어 상술한 바와 같이 디스크(71)를 이동시켜 구멍(67)을 개방한다.

자기장은 작동자가 필요로 하는 전체 시간 동안 핀을 구멍의 개방 위치에 유지시킬 것이다.

본 발명을 기술하는 현 시점에서, 본 기술 분야의 업자라면, 본 발명에 따라, 외측 환경에 연결되기 위한 부재를 갖지 않으며 여기서 기술된 적어도 세 가지 기능을 수행하도록 설계된 다른 유형의 밸브를 설계하고 생산할 수 있을 것이다.

예를 들어, 수축 밸브의 간단한 자기 액츄에이터(magnetic actuator)는 예를 들어, 소형 솔레노이드 밸브 및 적정 암호 신호를 수신했을 때 솔레노이드 밸브를 구동시키도록 설계된 무선전파 또는 초음파 수신기를 포함하는 구동 장치(active device)로 대체가 가능하다.

솔레노이드 밸브는 전자석 유형일 수도 있고 또는 상변화(phase-changing) 액츄에이터, 퓨즈형 격판(fuse-type diaphram), 형상-기억 재료로 만들어진 부재, 전기 마이크로모터(micromotor), 압전(piezoelectric) 액츄에이터 그리고 기타 비슷한 장치를 포함할 수도 있다.

또다른 실시예에서, 본 발명에 따른 바퀴에는 종래 림에 장착될 수 있는 타이어의 새로운 유형이 포함됨으로써 상기의 본 발명 바퀴가 형성된다.

바람직하게, 본 발명에 따른 타이어에서, 내부튜브는 일체형 부분, 즉 타이어와 단일의 형체를 형성한다: 이것은 처리되지 않은 또는 적어도 부분적으로 예비가황처리된 내부튜브를 가황처리될 타이어의 비처리 카커스에 삽입함으로써 바람직하게 달성될 수 있다. 몰딩 및 가황처리 공정 동안, 통상의 가황처리 공정에 따라 가압 유체로 팽창된 튜브는 비드 사이에 축방향으로 연장된 원주방향의 밑바닥(underside) 부분(120)(도 8)을 제외하고는 타이어의 표면에 긴밀히 부착된다. 상기 가황처리 공정은 본 기술 분야의 업자에게는 잘 알려져 있으며 또한 본 발명의 목적에 특별하게 중요한 것은 아니기 때문에 본 명세서에는 그 설명을 생략한다.

결론적으로, 본 발명에 의한 타이어는 비드들을 서로 연결하고 타이어의 카커스에 의해 범위가 정해진 토로이달 캐비티를 외부 환경으로부터 격리하는 원주방향 배플(125)의 존재에 의해 특징 지워진다. 이러한 배플은 타이어에 삽입되는 내부 튜브의 부품을 반드시 형성할 필요가 없으나 예를 들어 캘린더가공에 의해 별도로 형성되고 그 제조 단계시 타이어와 조립되는 예를 들어 탄성 재료의 판(sheet)과 같은 독립적인 반마감 제품으로서 만들어 질 수 있다.

상술된 본 발명에 따른 장치는 상기 배플의 벽에 바람직하게 설치된다.

또한, 상기 배플이 구비된 타이어는 또한 하나 이상의 독립적인 캐비티를 구비하고 있으며, 캐비티 각각에는 본 발명에 따른 장치가 제공된다.

도 1에 따른 타이어 바퀴는 서로 분리된 타이어와 내부 튜브를 가지고 있거나 상기 언급된 분리 배플이 구비된 타이어를 가지는지의 여부와는 별개로 타이어와 림 사이에 정의된 토로이달 캐비티에 공기를 유입하고 이 캐비티로부터 공기를 추출하기 위한 수단을 구비한다.

모든 실시예에서, 이러한 수단은 튜브 또는 배플에 연결되고, 림에 대하여 타이어 또는 튜브의 원주방향 위치를 고정하도록 설계된 어떤 종류의 연장장치(extension)도 가지고 있지 않다.

본 발명에 따른 바퀴의 바람직한 실시예에서, 공기를 유입하고 추출하기 위한 상기 수단은 본질적으로 관모양 부재(43)로 구성되는 튜브가 없는 타이어의 팽창을 위한 보통의 밸브를 구비하는데, 상기 관모양 부재는 고무 스토퍼(80)에 포함된 일단을 가지며 도시되지 않은 적절한 밀폐캡(closing cap)이 타단에 제공되며, 상기 고무 스토퍼는 림의 벽에 있는 해당 구멍(44) 내에 공기 밀폐 (air-tight) 방식으로 삽입된다.

림(3) 상에 타이어(2)를 설치하고 팽창시키기 위한 절차는 먼저 결합된 비드 시트의 주위에 제 1 비드(7)가 있게 될 때까지 비드(7)를 림에 끼워맞추는 단계를 포함한다.

그리고 나서, 내부 튜브는 아직 밀폐되지 않은 공간으로 삽입되며, 상기 공간은 타이어와 림 사이에서 범위가 정해진다. 이후, 제 2 비드는 림 상에서 결합된 비드 시트에 끼워맞추어진다.

관모양 부재(43)의 캡은 제거되며, 예를 들면 압력계가 있는 일반적인 압축 공기 공급 분무기와 같은 도구를 사용하여 가압 공기가 타이어와 림 사이의 공간 내부로 유입된다.

유입된 공기의 압력 밸브는 충분히 높게 선택되어 비드 시트에 끼워맞추어진 타이어의 두 개의 비드(7)를 림의 해당 돌출 어깨부분(12)에 대항하여 거의 즉각적으로 밀어낼수 있도록 함으로써, 타이어와 림 사이의 내부 캐비티의 밀봉 폐쇄할 수 있도록 한다. 원하는 압력 값이 도달되자마자, 알려진 장치(압력계)로 쉽게 확인할 수 있는 가압 공기의 유입이 정지된다.

바람직하게는, 공기 압력 밸브가 선택되어 작동 압력의 150%와 200% 사이에 있도록 하며; 설명의 실시예에서, 유입된 공기의 압력은 작동 조건에서 2.5 바(bar)의 공기 압력을 가지도록 의도된 타이어에 대해 4.5바이다.

고압의 공기는 초기에 내부튜브를 변형시켜, 내부튜브는 실질적으로 납작해진다; 그러나, 튜브는 원환체모양으로 바람직하게 성형되었기 때문에 상기 형상을 기억하며 토로이달 형상을 다시 취하게 되는 내부 장력이 발생되어 변형에 반작용하게 된다.

이러한 조건에서, 캐비티의 외부 압력에 대하여 음의(negative) 압력이 튜브 내부에서 만들어져, 본 발명에 따른 장치의 팽창 밸브를 통해 내부 튜브의 내부를 향하여 공기가 흐르게 된다.

튜브의 내부 부피가 가압 공기로 채워지면, 튜브는 팽창하여, 점차 그 성형시의 형태로 복귀된다; 결국, 일정 시간이 지나면 튜브의 내부와, 타이어와 림 사이의 외부 캐비티 사이에 압력 평형이 이루어진다. 이 단계에서, 조정 밸브와 수축 밸브는 닫힌 채 남아 있다.

이제, 공기 공급 도구는 관모양부재(43)로부터 제거되어 캐비티 내의 모든 가압 공기가 관모양부재를 통해 방출됨으로써 상기 캐비티는 대기압의 값을 지니게 된다.

두 구획 사이의 압력차로 인해서 내부튜브(4)의 확장이 완료되며, 또 거의 동시에, 내부튜브가 그 하부표면이 림의 바닥면에 접하여 압박된 상태로 배열되고, 그리고 밸브(35)의 경우, 스템(37)의 베이스(40)에 제공된 림의 벽에 의해 발생된 추력의 영향으로 인해 팽창 밸브는 밀봉 폐쇄된다.

사실은, 압력의 차이 때문에, 내부튜브의 하부 표면은 림의 바닥면에 압박됨으로써, 스템(37)의 단부(40)가 구멍(25) 안으로 들어가게 되고, 스프링(41)의 대향 추력보다 강하기 때문에 원추형 헤드(38)가 구멍(24) 안으로 들어가게 되며, 내부 튜브의 내부와 외부 사이의 연통을 차단하게 된다.

폐색장치 부재의 두 대향 끝단에 가해진 압력의 양의 차(positive difference)에 의하여 밸브(16 또는 60)가 폐쇄된다.

기설정된 작동 압력보다 내부튜브의 내부에 도달한 압력이 크기 때문에, 그 압력으로 인해 조정 스프링에 의한 것보다 큰 값을 갖는 추력이 폐색장치 부재에 발생되어 조정 밸브가 개방된다.

튜브의 내부 압력과 밸브(43)의 캡이 제거되었을 때 대기압에 해당하는 외부 압력 사이의 차가 대향 스프링의 조정이 이루어지는 것에 기초하여 작동 압력에 해당하면, 밸브가 폐쇄된다.

배플의 변형 정도 및 변형 방식이 다르다는 것만 제외하면, 본 발명에 따라 분리 배플이 제공된 타이어의 작용은 내부 튜브와 기능적으로 완전히 동일하다.

튜브를 팽창시키고 기설정 값으로 압력을 조정하는 일이 완료되면, 밀폐캡을 관모양부재(43)에 씌움으로써 외부환경으로부터 바퀴의 캐비티를 격리시키게 된다.

내부튜브의 내부 압력은, 예를 들어 앞서 언급했던 공지된 유형의 공급 도구를 사용함으로써 언제든지 그 값을 결정할 수 있다.

적은 양의 가압 공기를 바퀴의 캐비티 내로 주입시키는 과정이 포함된다:

그다음, 튜브 내의 압력의 적정 정확도에 일치하는 압력계로 나타낸 값을 읽게 된다.

또는, 팽창 압력의 값을 확인하기 위해, 숙련이 덜된 기술자는 상기 캐비티 내로 유입된 공기의 양을 튜브의 외부에서 정확히 측정할 수 있는 적정 기구를 사용할 수도 있을 것이다.

예를 들면, 5바의 압력에서 공기의 100㎤가 주입되었고 그 결과의 압력이 측정된다. 또한 확장된 튜브의 내부 부피가 30 리터라고 가정하면; 상기 공기량의 유입에서 발생한 측정 오류는 0.6%에 해당하는 0.0143 바이며, 이것은 일반적으로 타이어의 압력을 점검하기 위해 쓰이는 압렵계의 조정 오류보다 낮기 때문에 무시해도 좋은 값이다.

앞서 살펴보았듯이, 패쇄된 위치로부터 해당 밸브의 폐색장치를 이동시킴으로써 내부 튜브를 신속히 수축시킬 수가 있다.

상기의 폐색장치는 여러 가지 방법으로 이동시킬 수 있는데, 본 기술분야의 업자라면 자신이 필요로 하는 가장 적합한 방법을 선택하는 것이 어렵지 않을 것이다; 상기 방법에는 림의 벽에 형성된 개구를 개방할 가능성 그리고 상기 기술된 모든 실시예에 따른 장치에 있어서, 그 외부에서 접근이 가능한 폐쇄용 폐색장치를 적정 도구를 이용하여 기계적으로 잡을 수 있는(gripping) 가능성을 포함한다; 그러나, 출원인은 자기장에 민감한 폐색장치가 제공된 수축 밸브에 가까이 위치되는 영구자석 또는 전자석의 이용을 선호한다.

상기 폐색장치를 림의 베이스 쪽으로 끌어당기는 자석으로 인한 자기장이 대향 스프링(opposition spring)의 힘보다 강하기 때문에 밸브가 개방되고 그 결과 내부튜브 내의 가압 공기는 캡이 미리 제거된 관모양 부재(43)를 통해 외부로 빠져나오게 된다.

본 발명에 따른 팽창 및 수축 장치는 종래 기술의 내부튜브에 연결된 밸브에 비해 많은 이점을 갖는다.

사실상, 본 장치의 주요 특징은 어느 실시예에서건 그 밸브가 내부튜브의 내 측 체적과 바퀴 외부의 환경 사이에 연결을 제공하는 부재를 갖지 않는다는 것이다.

그러므로, 림에 대해 타이어의 미끄러짐이 발생하여 림 주위의 튜브 또한 회전하게 되는 주행 상태시, 종래 내부 튜브에서는 튜브 벽이 찢어지고 심지어 림 벽을 통과하는 밸브 스템이 시어링되는 경우가 발생하는 것과는 달리, 본 발명 팽창 밸브는 항상 본래 상태로 남아 있게 되며 어떤 손상도 입지 않은 채 그 기능을 완벽히 수행한다.

또한, 밸브들이 서로 떨어지게 된 상태에서 또는 수단(means)이 동일한 밸브에 집중된 상태에서, 본 발명에 따른 장치가 조정 및 수축의 부가적인 기능을 수행한다는 사실 때문에 내부튜브의 정상적인 작동이 확실해진다; 특히, 조정 기능은 더 이상 작동자에 의해서 손으로 수행되지 않고 각 튜브의 팽창 작용에 대해 항상 같은 작동 압력의 소정 값을 정밀하게 유지하는 자동장치에 의해서 수행되며, 림으로부터 돌출한 종래의 밸브가 그 일부 손상됨에 따라, 예를 들어 도로에서 장애물에 의한 충격 또는 밀폐 캡이 손실된 것과 같은 기타의 다른 문제가 발생한 결과 수축이 발생하는 것이 방지된다.

사실상, 림에 삽입된 관모양 부재(43)가 주행 중에 어떤 이유로 해서 손상을 입는 경우에서조차도, 도 1을 검토해봄으로써 내부튜브 및 그에 연결된 밸브 세트는 독립된 상태로 그리고 그 본래의 상태로 남아 있게 됨을 알 수 있다.

사실상, 림에 제공된 구멍(44)에서부터 상기 부재가 완전히 추출된다 하더라도, 상기 부재는 밸브가 어떤 기능을 하던 그 구동 메카니즘을 변경시키거나 그에 영향을 주지 않을 것이다.

게다가, 본 발명에 따른 팽창 장치는, 내부튜브에 연결되거나 림으로부터 돌출된 부분들을 갖지 않기 때문에, 타이어와 림 사이의 캐비티 내부가 변형되지 않는 상태에서 내부튜브가 신속히 배열되는 것을 가능케 한다.

이것은 본 발명의 실시예에 따른 팽창 밸브 때문에 가능한 것으로, 본 발명 팽창 밸브는 앞서 언급한 내용들이 그 특징을 이루며, 타이어와 림 사이의 캐비티 내부에서부터 림의 적정 구멍을 통해 외부로 내부튜브의 밸브 스템을 삽입하기 위해서 종래 기술에 따른 밸브를 수단으로 행하였던 복잡하고 어려운 작동을 본 발명 팽창 밸브에서는 수행할 필요가 없어지게 된다.

바람직하게, 내부튜브를 상기 캐비티로 삽입하는 것이 상당히 쉽기 때문에, 시간이 많이 절약되고 수리 및 정비 인력들에게 제품이 큰 인기가 있을 뿐만 아니라, 튜브가 없이 제조된 타이에서 몇 개 구획을 가진 내부튜브를 우선적으로 이용할 수 있다.

적어도 두 개의 독립된 구획을 갖는 내부튜브는 사실상, 한 구획에 구멍이 나서 부분적으로 수축되었을 때조차 타이어에 안정성을 부여할 수 있도록 설계된 안정 장치를 형성하고 있다.

본 발명에 따른 팽창 장치는, 림으로부터 돌출된 부재가 없는 밸브를 가짐으로써, 내부튜브가 단일 구획으로 구성되었을 경우와 내부튜브가 어떤 방식으로든 몇 개의 독립 구획을 갖는 경우 상기 나열된 결점들을 극복한다.

바람직하게, 이 경우 각 구획에는 앞서 기술되고 열거된 고유의 장치가 제공 된다.

바람직하게, 타이어, 또는 튜브, 또는 쉽게 분리될 수 있는 방식으로 튜브 벽에 장착된 튜브 팽창장치를 교체해야 할 필요가 있을 때, 본 발명의 특징으로 인하여 바퀴로부터 내부튜브를 신속하고 용이하게 추출할 수 있다.

단일의 강체(15 또는 60)에 밸브가 바람직하게 배열되어 있으므로 하우징 부시(housing bush, 21)로부터 밸브가 즉시 추출될 수 있으며(도 2) 밸브를 즉시 검사하고 움직이는 것이 가능하다.

Claims (35)

1. 타이어의 상부면과 타이어를 해당 설치 림에 조립하기 위한 비드(bead)에서 종결되는 축방향으로 마주보는 한 쌍의 사이드월 사이에 정의된 토로이달 캐비티(toroidal cavity)를 경계 짓고, 상기 토로이달 캐비티는 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리될 수 있는 차량 바퀴용 타이어로서,

   상기 캐비티 내의 내부 튜브를 구비하며, 상기 내부 튜브는 가압 유체를 내부 체적에 유입시키기 위해 탄성적으로 팽창가능하고, 상기 캐비티의 표면과 일체화되며, 상기 비드 사이에 축방향으로 연장되는 상기 내부 튜브의 벽의 원주방향 부분에 삽입된 팽창 및 수축 장치가 구비되고, 상기 장치는 내부 튜브의 내부 체적과 대기압 하의 상기 주위 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않으며,

   상기 장치는 상기 내부 튜브를 가압 유체로 팽창시키기 위한 적어도 하나의 제 1 입력 밸브 및 상기 내부 튜브 내에 존재하는 압력을 소정 범위 이내의 값으로 유지하기 위한 적어도 하나의 제 2 조정 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
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4. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 상기 내부 튜브를 급속히 수축시키기 위한 적어도 하나의 제 3 배출 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
5. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 팽창 밸브, 조정 밸브 및 배출 밸브를 포함하는 강체(rigid body)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
6. 제 1항에 있어서, 상기 입력 밸브는 밸브의 양단 사이에 존재하는 압력 차이에 의해 구동되는 구동 메카니즘을 구비하는 비복귀(non-return) 형태의 밸브인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
7. 제 6항에 있어서, 상기 구동 메카니즘은 상기 입력 튜브의 내부와 외부 사이에 존재하는 압력차에 의하여 상기 밸브의 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동가능한 폐색(obturator) 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
8. 제 1항에 있어서, 상기 입력 밸브는 반대 부재와의 간섭에 의하여 상기 밸브의 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동가능한 구동 메카니즘을 구비하는 평상시 개방형의 밸브인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
9. 제 1항에 있어서, 상기 조정 밸브는 소정 값을 갖는 반대 추력을 발휘하는 탄성 반대 부재에 대한 상기 내부 튜브 내의 가압 유체에 의해 발휘된 추력의 결과로 상기 밸브의 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동가능한 구동 메카니즘을 구비하는 평상시 폐쇄형의 밸브인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
10. 제 4항에 있어서, 상기 내부 튜브 내의 유체의 압력 값보다 큰 값을 갖는 반대 추력을 발휘하는 탄성의 반대 부재에 대한 상기 주위 환경으로부터 발생하는 작용에 의해 발휘된 추력의 결과로서 상기 밸브의 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동가능한 구동 메카니즘을 구비하는 평상시 폐쇄형의 밸브인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
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21. 제 1항에 있어서, 상기 내부 튜브는 서로 독립적이고 각각 상기 장치가 제공된 적어도 두 개의 구획(compartments)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
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25. 타이어의 상부면과 타이어를 해당 설치 림에 조립하기 위한 비드(bead)에서 종결되는 축방향으로 마주보는 한 쌍의 사이드월 사이에 정의된 토로이달 캐비티(toroidal cavity)를 경계 짓고, 상기 토로이달 캐비티는 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리될 수 있는 차량 바퀴용 타이어로서,

    상기 타이어는, 타이어의 상부면과 배플 사이의 상기 캐비티 내에 형성된 폐쇄 공간을 경계짓도록 상기 사이드월에 접합되고(soldered) 사이드월 사이에 축방향으로 연장된 탄성적으로 팽창가능한 원주방향 배플(baffle)을 구비하며, 상기 배플은 상기 폐쇄 공간과 대기압 하의 상기 주위 환경을 연결하기 위한 부재들을 가지지 않는 팽창 및 수축 장치를 구비하고,

    상기 장치는 상기 내부 튜브를 가압 유체로 팽창시키기 위한 적어도 하나의 제 1 입력 밸브 및 상기 내부 튜브 내에 존재하는 압력을 소정 범위 내의 값으로 유지하기 위한 적어도 하나의 제 2 조정 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴용 타이어.
26. 해당 림에 설치된 차량 바퀴용 타이어에 의해 정의되고 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리된 토로이달 캐비티에 삽입되고, 상기 림을 관통하여 상기 주위 환경과 연결하기 위한 어떠한 부재들도 가지지 않는 팽창 및 수축 장치가 구비된 내부 튜브를 팽창시키는 방법에 있어서,

    a) 소정의 압력 값에 도달할 때까지 압축 공기를 상기 토로이달 캐비티 내로 유입시켜, 튜브 체적의 축소를 야기하고, 결과적으로 상기 체적 축소에 의해 변형된 상기 내부 튜브를 형성하는 재료의 탄성 반작용을 야기하는 단계와;

    b) 상기 내부 튜브의 상기 탄성 반작용의 결과로, 타이어와 림 사이에 정의된 공간에서, 상기 내부 튜브 내부의 압력이 상기 내부 튜브 외부의 공기의 압력과 평형상태로 복귀하기를 기다리는 단계와;

    c) 상기 타이어와 림 사이의 상기 캐비티에 남아있는 압축 공기를 방출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 팽창 방법.
27. 제 26항에 있어서,

    d) 상기 내부 튜브가 소정 팽창 압력 값에 도달할 때까지 초과 유체를 방출하기를 기다리는 단계와;

    e) 상기 타이어와 림 사이의 상기 캐비티를 대기압 하의 주위 환경으로부터 격리시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 팽창 방법.
28. 제 26항에 있어서, 상기 캐비티 내로 압축 공기를 유입시키는 단계는 상기 팽창 장치에 설치된 비복귀형의 밸브로 수행되고, 상기 내부 튜브의 내부와 외부 사이의 압력 차이에 의하여 상기 밸브의 폐쇄를 야기시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 팽창 방법.
29. 제 26항에 있어서, 상기 캐비티 내로 압축 공기를 유입시키는 단계는 상기 팽창 장치에 설치된 평상시 개방형의 밸브로 수행되고, 상기 림의 벽과 장치 사이의 간섭에 의해 상기 밸브의 폐쇄를 야기시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 팽창 방법.
30. 제 27항에 있어서, 상기 소정 팽창 압력 값에 도달될 때까지 초과 유체를 방출하는 단계는 상기 팽창 장치상에 설치된 평상시 폐쇄형의 조정 밸브로 수행되는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 팽창 방법.
31. 가압 유체로 팽창되고, 해당 림에 설치된 차량 바퀴용 타이어에 의해 정의된 토로이달 캐비티에 삽입되며, 상기 림을 통해 상기 캐비티 외부의 환경과 연결하기 위한 어떠한 부재들도 가지지 않는 팽창 및 수축 장치를 구비하는 내부 튜브를 수축시키기 위한 방법에 있어서,

    상기 수축 단계는 상기 팽창 장치상에 설치되고 상기 캐비티 외부의 상기 환경으로부터 발생되는 작용의 결과로 구동 메카니즘을 상기 밸브의 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동시키는 평상시 폐쇄형의 배출 밸브에 의해 상기 내부 튜브로부터 상기 유체를 추출시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 타이어 내부 튜브의 수축 방법.
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