KR100694521B1 - 비공기식 타이어로서 사용 가능한 가요성 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굽힘 모멘트를 견딜 수 있는 적층 소자(12)에 의해 하중에 대한 저항성을 갖춘 가요성 비공기식 타이어에 관한 것이다. 상기 적층 소자(12)는 그 상부에 부착된 고무층(15)에 의해 분리된 중첩된 가요성 시트(13)의 스택을 포함한다. 상기 스택은 굽힘 중에 응력을 받는 보 부재를 형성한다.

비공기식 타이어, 시트, 적층 소자, 고무층, 베어링 구조체, 회전축, 트레드, 림, 사이드월

Description

비공기식 타이어로서 사용 가능한 가요성 타이어{Flexible Tyre Capable Of Being Used As Non-Pneumatic Tyre}

본 발명은 소정의 형태의 차량용 휠(wheel)에 관한 것이며, 특히 팽창압 없이 하중을 견딜 수 있도록 설계되는 비공기식 타이어에 관한 것이다.

작동 압력으로 팽창되는 보강 고무 타이어는 통상적으로 사용되고 있으며, 승차감(comfort)과 강도가 매우 크다는 것은 공지되어 있는 사실이다. 상기 타이어는 승객용 차량, 건설 장비, 항공기, 오토바이, 농기계, 대형 트럭 등에 다양하게 응용되며 성공적으로 채용되고 있다. 팽창압은 하중을 견디고 그 하중을 표면에 분포시킬 수 있다.

공기식 타이어의 신뢰성이 현저하게 향상되었지만, 타이어의 펑크(flat)의 위험은 완전히 제거된 것은 아니다. 팽창압이 손실된 경우, 또는 심지어 잠재적으로 팽창압의 실질적인 감소가 있는 경우, 타이어는 양호한 상태 하에 의도된 기능을 더 이상 제공할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 비공기식 타이어에 대한 다수의 제안이 이루어졌으며(예를 들면, 미국특허 제 5,050,656호), 타이어 고장의 주요 원인(펑크)을 제거하는 것을 목적으로 하였지만, 충분한 수준의 승차감 및/또는 내구성 및/또는 과중한 하중을 견뎌내기 위한 능력을 제공하지 못하는 결점에 의해 사용되지 못하였다. 따라서, 예를 들면 미국 특허 제 5,535,800호에 개시된 바와 같이, 팽창압 없이 일시적으로 주행(rolling)할 수 있는 능력을 갖춘 타이어를 제공하는 것을 목적으로 하는 다수의 제안이 이루어졌다.

그러나, 상술한 제안된 특허에는, 사이드월(sidewall)이 탄성을 유지하고 있으며, 손상 없이 커브(curb)를 신속하게 장착할 수 있게 하는 타이어를 설계하는 것이 불가능하지는 않지만 까다로운 단점이 있다. 실제로, 사이드월에 일체화된 보강 소자는, 매우 큰 응력을 받는 경우에 보강 소자의 방사상 외부 단부가 방사상 내부 베이스와 결합되어 있는 지점으로 만곡되는 위험이 있다. 이 경우, 상기 보강 소자가 매우 작은 곡률 반경을 일으키는 정도로 국부적으로 그립(grip)되면, 사용되는 재료에 따라 그의 파괴점 또는 탄성 한계를 초과할 것이다. 따라서, 타이어는 비정상 응력이 아닌 극한 응력(사이드월 커브 상의 충격)에 의해 파괴(심지어는, 즉시 나타나지 않는 방식의 위험한 국부적 열화)될 가능성이 높기 때문에, 제안된 특허는 충분한 안전성을 제공하지 못한다. 그 자체로는 하중을 견디지 못하는 통상의 타이어는 크게 수축될 때조차, 타이어의 가요성 사이드월에 의해 이러한 응력을 더욱 잘 견뎌낸다.

종래 기술에서는, 급진적인 해결책(비공기식 타이어 휠)과 압력 없이 주행되는 제한된 능력을 타이어에 제공하는 해결책 사이의 혼란에 의해 있을 수 있는 타이어 파괴의 문제점을 해결하는 것이 매우 어렵다는 것을 나타낸다.

더욱이, 파괴의 문제는 차치하더라도, 현재 설계되는 타이어는 장시간 동안 익숙해진 다른 단점을 나타낸다. 비드는 림(rim)으로부터 장착 및 탈착될 수 있도록 설계되며, 림에 타이어가 단단히 체결되어 있는 동안 타이어와 림 사이에 작동 응력을 전달할 수 있다. 이는 복잡한 조정을 요구한다. 이는 공지된 솔리드(solid) 타이어 및 딱딱한 구조를 초래한다. 그러나, 사용자에게 제공되는 서비스를 고려하면, 동일한 부분의 사용이 타이어의 장착성 및 탈착성을 보장하기 위해서만 설명되기 때문에 재료의 낭비를 초래한다.

또한, 승차감(사이드월의 가요성을 증가시키는 것)과 성능(사이드월을 경화시키며 및/또는 더욱 작은 크기의 승객 차량용 타이어를 개발하게 만드는 정밀한 조종) 사이의 절충을 조정하는 것이 매우 어렵다는 것은 공지되어 있다. 또한, 승객 차량용 타이어의 경우 고속으로 턴(turn)할 때 턴의 외측에서 전방 휠의 하부에 타이어가 눕는 경향이 있다는 것은 공지되어 있다. 이 경우, 타이어는 상당히 불완전하게 작동하며, 트레드가 매우 마모되며 타이어의 숄더(shoulder)가 도로에 접촉한다.

본 발명의 목적은 공기식 타이어와 마찬가지로, 양호한 승차감, 양호한 점착성 및 상당한 측방향 추력을 전달하는 능력을 제공하며 실질적인 하중을 견딜 수 있는, 팽창압 없이 사용될 수 있는 비공기식 타이어를 제공하는 것이다. 본 발명은 공기식 타이어의 대안적인 해결책을 제공하는 것이며, 단순히 타이어에 일시적인 런플랫(run flat) 주행 능력을 제공하는 것은 아니다.

본 발명은 회전축선을 가지며, 트레드의 내부에 방사상으로 위치된 탄성 베어링 구조체에 의해 지지되는 트레드를 포함하며, 내부 회전 공동을 적어도 부분적으로 형성하는 탄성 비공기식 타이어를 제공하며, 상기 베어링 구조체는,

- 허브에 연결하기 위한 연결수단에 베어링 구조체를 록킹하기 위해 회전축선의 측면에서 방사상으로 위치되며 상기 베어링 구조체의 측방향 경계 사이에서 축방향으로 배치된 부착 구역과,

- 상기 부착 구역과 트레드 사이에 배치되어 횡단방향으로 연장하며, 원주 방향으로 병렬 배치되며, 모든 원주 주위에 분포되며, 상기 부착 구역 내에 고정되며, 굽힘 응력을 견딜 수 있는 보(beam)를 형성하기 위해 중첩된 탄성 베이스 부분의 번들을 각각 포함하며, 각각의 베이스 부분에 점착된 고무층에 의해 분리되는 다수의 지지 소자 및,

- 인접한 지지 소자 사이의 변위차를 허용하면서, 지지 소자의 방사상 응력의 일부가 인접한 지지 소자에 원주 방향으로 전달되도록 지지 소자 사이에 배치된 상호 연결 구조체를 포함한다.

본 발명의 비공기식 타이어에서, 하중을 견디는 능력은 본질적으로 지지 소자에 기인한다. 원주 방향으로 분포된 지지 소자는 비공기식 타이어가 주행할 때 하중을 번갈아 지탱하도록 연속적으로 작동하기 시작한다. 적합하게는 다수의 지지 소자가 동시에 푸트프린트(footprint)에 작동하기 시작한다. 지지 소자는 횡으로 배향되며 그 개별 부분이 하중을 지탱하도록 하기 위해 굽힘 응력(즉, 소위 "Z" 응력)을 받는다.

각각의 지지 소자의 실시예에서, 상기 지지 소자는 각각 리본 형상인 가요성 베이스 부분의 번들(bundle)을 포함한다. 가요성 베이스 부분은 각각의 가요성 베이스 부분에 점착되는 고무가 삽입된 상태에서 방사상으로 적층된다. 이에 의해 만들어진 보가 방사상 평면에서 굽힘을 지탱할 수 있다. 그러나, 이러한 지지 소자의 특징은 제한적인 것은 아니며, 하기에 보다 명백해지는 바와 같이, 지지 소자가 모두 동시에 동일한 방식으로 변형되는 것은 아니기 때문에, 다른 변형을 지탱할 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 허브에 대한 연결수단은 강성 조립체를 형성하는 것을 설명함으로써, 지면(ground)과 회전축선 사이의 전체 처짐(deflection)이 그의 휠에 대한 종래의 공기식 타이어에서와 같이, 림(rim), 휠 또는 허브에 연결하기 위한 다른 적합한 장치로부터가 아니라 비공기식 타이어의 처짐으로부터 야기된다는 것을 지적하려한다.

본 발명을 첨부 도면에 도시된 3개의 제한적이지 않은 실시예의 설명에 의해 더욱 상세히 설명하겠다.

도 1은 넓은 캠버각(camber angle)를 수용하면서 작동되도록 설계된 타이어와 유사한 볼록 형상의 트레드를 갖는 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 제 1 실시예의 방사상 단면도.

도 2는 도 1의 원 A 부분의 확대도.

도 3은 중간 처짐 레벨로 변형된 동일한 비공기식 타이어를 도시하는 도면.

도 4는 도 1의 선 IV-IV를 따른 단면도.

도 5는 도 1의 선 V-V를 따른 단면도.

도 6은 0 또는 매우 좁은 캠버각에서 작동되도록 설계된 타이어와 공유하는, 약간 편평한 형상의 트레드를 갖는 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 제 2 실시예의 방사상 단면도.

도 7은 중간 처짐 레벨로 변형된 도 6의 비공기식 타이어를 도시하는 도면.

도 8은 0 또는 좁은 캠버각에서 작동되도록 설계된 타이어와 공유하는, 약간 편평한 형상의 트레드를 갖는 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 제 3 실시예의 방사상 단면도.

도 9는 상이한 림에 장착된 도 8의 비공기식 타이어를 도시하는 도면.

도 10은 어떠한 응력도 없는 상태에서, 하중을 받지 않는 제 3 실시예에 따른 비공기식 타이어의 구조체를 도시하는 부분 단면 사시도.

도 11은 제 3 실시예에 따른 비공기식 타이어의 구조체의 하중 하의 변형을 도시하는 부분 단면 사시도.

도 1은 통상 만곡된 형상의 트레드(11)를 갖는 비공기식 타이어를 도시한다. 타이어의 벽은 "제 1 및 제 2 구조부(11I,11E)"로 언급되는 두 개의 부분을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 부분은 방사상으로 중첩되어 있으며, 직렬로 작용하는 두 개의 스프링을 형성하며, 각각 방사상 내향 및 방사상 외향으로 배치된다. 본 제 1 실시예의 하나의 특징은 작은 굽힘 강도 구역(17)을 구성하며, 제 1 구조부(11I)와 제 2 구조부(11E)를 분리하는 가상 힌지(pseudohinge)이다. 비공기식 타이어의 상기 구역은 그 구성에 의해, 절첩, 즉 제 1 방사상 내부 구조부의 단부와 제 2 방사상 외부 구조부의 단부의 상대 회전에 대항하지 않거나 약간만 대항한다. 각각의 제 1 및 제 2 베어링 구조부의 단부는 베어링 구조체의 측방향 단부에 대략 위치된다. 지지 소자는 적층 소자(12)로 구성된다. 제 1 베어링 구조부의 각각의 지지 소자는 하나의 측방향 단부로부터 다른 측방향 단부로 연장된다. 방사상 외부 표면의 윤곽은 오토바이 타이어의 윤곽과 유사하다.

적층 소자(12)는 타이어를 보강하는데 통상 사용되는 코드 -또는 와이어- 보다 매우 큰 범위 만큼 굽힘 모멘트를 견뎌낼 수 있다. 적층 소자(12)는 고무층(15)에 의해 분리되며 중첩된 탄성 시트(13)의 스택(stack)으로 구체화된다. 하중을 받게 되면 각각의 시트(13)는 벤딩작용을 하며, 각각의 고무층(15)은 전단작용을 한다. 각각의 층(15)의 두께(이는 변할 수 있다), 각각의 시트(13)의 두께(이것도 역시 변할 수 있다), 시트의 수, 시트에 사용되는 재료의 탄성 계수, 사용되는 고무의 탄성 계수 및 시트의 배치는 비공기식 타이어의 특성을 조정할 수 있게 하는 파라미터(parameter)이다(이는 통상 "처짐 곡선"이라는 용어로 설명되는, 타이어의 처짐에 의존하여 하중을 견디는 비공기식 타이어의 능력에 대한 소정의 힘의 곡선을 조정하는 것을 의미한다).

예를 들면, 시트는, 각각의 시트에 종방향으로 배치된, 즉 비공기식 타이어의 자오면(meridian plane)(즉, 회전축선을 포함하는 평면)에 평행한 파이버(fiber)에 의해 보강되는 열경화성 또는 열가소성 수지 매트릭스로 구성된다. 유리섬유가 양호한 결과를 제공하지만, 그 특성에 의해 제공되는 장점에 의존하여 다른 종류의 파이버가 또한 사용될 수 있다. 시트의 다양한 작동 변수를 추측할 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 시트는 서로 가교 접착된 밴드(14)의 중첩에 의해 형성된다.

예를 들면, 밴드는 적소에, 즉 제조되는 비공기식 타이어에 가교 접착될 수 있다. 이는 도 1에 도시한 바와 같이 소정의 곡선을 갖는 비공기식 타이어에 설치될 때, 예비 하중(preload) 없이 또는 적어도 무시할만한 예비 하중으로 시트를 제조하기 위한 하나의 해결책이다. 얇은 밴드의 장점은, 상기 밴드를 제조하기 위한 임의의 방법에 의해, 얇은 밴드가 시트를 목표로 하는 임의의 최종 형상을 정확하게 따라가도록 용이하게 제조될 수 있다는 것이다. 상기 밴드는 예를 들면, 미세한 고무층 또는 수지에 의해 함께 가교 접착될 수 있으며, 수지에 의한 접착의 경우 시트를 더욱 이음매 없이 완전하게 접착시킨다.

따라서, 본 발명은 회전축선 및, 상기 회전축선에 수직인 자오면을 가지며 내부 회전 공동을 형성하는 베어링 구조체를 구비하며, 상기 베어링 구조체는 모든 원주 주위에 분포된 다수의 지지 소자를 포함하며, 상기 각각의 지지 소자는 방사상으로 중첩된 탄성 시트의 스택을 포함하는 적층 소자인, 탄성 비공기식 타이어의 제조 방법 및, 비공기식 타이어를 제조하는데 필요한 구성품을 굽힘가능한 지지체 상에 배치하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은,

- 밴드의 한 부분을 지지체 상에 가져오는 단계와,

- 상기 지지체의 형상을 정확히 따라가도록 상기 밴드의 한 부분을 만곡시키는 단계와,

- 상기 밴드의 한 부분의 단부를 록킹시키는 단계 및,

- 소정의 적층을 얻을 때까지 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

본 제 1 실시예에서, 적층 소자(12)에는, 하나의 측방향 단부로부터 다른 측방향 단부로 연장된 배향을 따르는 시트를 따라 배치된 횡좌표 곡선 내의 시트의 길이를 고려하면, 각각의 시트(13)의 상기 길이는 공동으로부터 외향으로 적층 소자의 두께로 이동되며 감소한다. 이는 도 1 및 도 3에 도시된다. 이러한 배치를 사용함으로써, 비공기식 타이어의 탄성 특징은 국부적으로 지지할 필요가 있는 굽힘 모멘트를 스택에 적용하며, 스택이 달성하고자 원하는 정도의 처짐을 스택에 적용함으로써 조정될 수 있다.

적어도 방사상 외부 베어링 구조부에서의 각각의 적층 소자는 적합하게는 대칭성이며 축방향으로 중심을 갖는다. 마지막으로, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 부착 구역(110)이 적합하게는 하나의 부품인 것에 대해 살펴보기로 한다. 이는 림에 부착되는 상기 부분이 적층된 구조를 나타내지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 상기 부분은 수지 매트릭스 및 보강 파이버만을 포함하며, 물론 시트와 동일한 부품을 적합하게 포함하며, 고무는 포함하지 않는다. 상기 연결 구역은 굽힘 응력을 견디도록 설계된다.

자오면에서 본 비공기식 타이어의 구조의 주요 양태를 설명한 후, 도 4 및 도 5를 참조하여 원주형 단면에서 본 구조를 설명하겠다. 또한 적합하게는, 적층 소자에서, 폭 "l"은 원주 방향을 따르는 시트를 따라 배치된 시트의 치수를 고려할 때, 시트의 폭 "l"은 일정하다(도 4 및 도 5, 도 10 및 도 11 참조. 본 양태는 설명된 다른 양태와 마찬가지로 다른 실시예에서도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다). 실제로, 동일한 폭의 시트만을 제조하도록 단순화될 수 있다. 물론, 도 4 및 도 5에서 명백한 바와 같이, 시트(13)의 폭 "l"은 일정하며, 적층 소자(13)들 사이의 간격은 방사상 외부 베어링 구조부(11E)에서의 간격에 비해 방사상 내부 베어링 구조부(11I)에서의 간격이 더 작다.

더욱이, 적합하게는 지지 소자(원주 방향으로 고려할 때)의 폭 "ls"은 전체 원주 내의 지지 소자의 수가 80개 이상이 되도록 형성된다. 이는 도 10 및 도 11에 개략적으로 도시되어 있다. 이렇게 제조된 베어링 구조체가 예를 들면 모델링에서는 원주 방향으로 균질하다고 생각되지 않을지라도, 상술한 지지 소자의 개수는 비공기식 타이어를 충분히 균일하게 만든다. 이러한 베어링 구조체는 표준 용어에 따르면 순환형 대칭을 나타낸다. 균일성을 더욱 증가시키기 위해, 지지 소자의 수는 증가될 수 있으며 지지 소자의 폭 "ls"은 부차적으로 원주에서 감소된다. 다음 본 발명에 따른 비공기식 타이어는, 지지 소자가 원주 방향으로 변위되는 치수인 폭 "ls"를 고려할 때, 지지 소자의 폭 "ls"는 전체 원주 내의 지지 소자의 수가 200개 정도 되도록 형성되는 것이 유리하다. 지지 소자는, 예를 들면 타이어의 사이드월에서 임의의 방사 방향에서 계산된다.

방사상 외부 베어링 구조부에서, 제안된 상호 연결 구조체는 적어도 트레드 하부에 원주형 보강재를 포함한다. 상기 보강재는, 예를 들면 도 1 및 도 4에 명백한 바와 같이 원주형 와이어(16)이다. 상기 와이어는 원심력이 가해질 때 비공기식 타이어의 치수의 안정성을 보장한다. 더욱이, 상기 원주형 와이어(16)는 지지 소자의 하중을 인접한 적층 소자(12)에 분포시키는 것을 보조한다. 지지 소자{적층 소자(12)}가 회피해야 할 별도의 장애물에 올라가는 일이 있게 되면, 하중이 다양한 적층 소자에 걸쳐 분포되는 대신에 상기 적층 소자에만 인가되는 경향이 있다. 과부하된 적층 소자가 인접한 적층 소자 보다 많이 만곡되자마자, 원주형 와이어(16)는 인접한 적층 소자(12) 상으로 잡아당겨지며, 따라서 하중의 일부를 전달한다. 이는 지지 소자의 소정의 뒤틀림(warping)을 초래한다. 상기 지지 소자는 소정의 정도의 뒤틀림 응력을 지탱하도록 설계된다. 고무층(15)이 삽입되어 있고 방사상으로 중첩된 베이스 부품{탄성 시트(13)}을 갖는 적층 소자(12)를 가지는 제안된 실시예는 발생하는 뒤틀림 응력을 수용할 수 있다. 그러나 당연히 다른 실시예도 달성할 수 있다. 따라서, 비공기식 타이어는 도로 상의 돌멩이와 같은 별도의 장애물을 흡수할 수 있다. 더욱이, 원주형 와이어(16)는 비공기식 타이어의 전체 원주 상의 모든 적층 소자(12)에 걸쳐 응력을 분포시킴으로써 토크의 진행에 기여한다.

더욱이, 제안된 상호 연결 구조체는 또한 시트를 원주 방향으로 분리시키는 고무 매트릭스(165)를 포함한다(도 4 참조). 상기 상호 연결 구조체는, 예를 들면 적합하게 가압된 비공기식 타이어에 대한 본 발명의 적용을 위해, 지지 소자 사이의 연결을 보장하는 고무만을 포함할 수 있다. 상술한 실시예에서, 고무는 두 개의 인접한 적층 소자 사이의 공간을 완전하게 충전한다. 게다가, 고무층은 비공기식 타이어의 구조체 보강재를 완전히 피복하며, 따라서 표준 타이어와 같이 연속적인 외부 스킨(skin)을 형성한다. 물론, 예를 들면 원주형 와이어(16) 하부에 방사상으로 고무가 적거나, 고무가 없는 다른 변형도 형성할 수 있다. 이는 더 작은 레벨의 롤링 저항을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서, 용어 "와이어"는 일반적인 의미로 사용되며, 상기 와이어는 인접한 지지 소자에 방사상 응력의 일부를 전달하며 푸트프린트를 너머 하중을 전달하는데 충분한 특성을 발휘하는 것을 의미한다. 상기 와이어의 재료(들), 그 재료(들)의 계수(modulus) 및 고무상에 적합한 부착을 제공하기 위한 표면 처리 또는 코팅 또는 예비 코팅에 관계 없이 모노필라멘트, 멀티필라멘트 또는 코드와 같은 조립체 또는 임의의 동일한 구조체를 사용할 수 있다. "원주형"은 지지체의 회전축선에 수직인 평면에 대해 측정된 0도의 각에서의 방향 설정을 의미하며, 따라서 타이어의 통상의 규칙을 준수하는 것을 의미한다. 실제로, 보강재는 소정의 피치를 갖는 와이어 권취에 의해 형성되며, 실제로 원하는 전체 폭을 연장시킬 수 있도록 완전히 0은 아닌 각도, 적어도 국부적으로는 0보다 큰 각도를 발생시킨다.

상술한 3개의 단락에서 설명한 배치는 제한적인 것은 아니다. 적층 소자는 각각의 스택의 층(13)과 유사한 성질을 갖는 층에 의해 상호 연결될 수 있다. 상호 연결의 다수의 다른 형태가 수행될 수 있다. 간략히, 본질적으로 적층 소자는 하중을 견딜 수 있으며, 서로로부터 완전히 분리되어 작동하지는 않지만, 두 개의 인접한 적층 소자 사이의 과도하게 강한 전단을 방지하면서 양호한 전체 작동을 보장하며, 표면에 대한 비공기식 타이어의 원주 위치에 관계 없이 양호한 균일성, 즉 비교적 일정한 특성을 제공하도록 함께 연결된다.

힌지(17)의 형태로 형성되는, 방사상 외부 베어링 구조부(11E)와 방사상 내부 베어링 구조부(11I) 사이의 연결부를 참조하면, 고무 매트릭스에 매설된 명백한 비확장성 레이디얼 와이어(170)는 방사상 내부 베어링 구조부와 방사상 외부 베어링 구조부를 정확하게 일체화시키기 위해(도 1의 좌측 부분 참조), 고무 매트릭스의 외측의 결합부를 피복한다. 상기 레이디얼 와이어(170)는 굽힘 강도가 약한 지역에 배치되며 고무 매트릭스 내에 매설된다. 변형예로서(도 1의 우측 부분 참조), 각각의 레이디얼 와이어는 베어링 구조부{와이어(170a,170c)}의 하나 상의 내부 공동측에 있는 지지 소자 및, 베어링 구조부{(와이어(170b,170d)}의 다른 하나 상의 외부측의 지지 소자에 대해 위치하며, 적합하게는 상기 제 1 방사상 내부 베어링 구조부 상의 몇몇 연속적인 와이어는 외부에 위치되며, 다른 와이어는 내부 공동의 내측에 교대로 위치된다.

제 1 실시예에서, 적층 소자(12)는, 본원에서 시트가 고무층에 의해 서로 고정되는 것을 제외하고는 복합 스프링과 유사하다. 방사상 내부 및 외부 베어링 구조부(11I,11E)는 전체 자오면에에서, 힌지(17)를 통과하는 가상 실린더(virtual cylinder)의 양 측상에 준대칭성을 나타낸다. 방사상 외부 및 내부 베어링 구조부(11E,11I)는 각각, 힌지를 형성하는 구역의 내구성에 적합한 하중으로부터 발생하는 처짐의 대략 절반을 수용하도록 구성되며, 베어링 구조부의 축방향 단부의 상대 운동에 의해 처짐이 발생할 수 있다. 도 3은 하중이 가해진 비공기식 타이어의 형상을 도시한다.

예를 들면 보도 연석(curb)에 부딪친 충격에 기인하여 매우 상당한 과부하가 가해진 경우, 방사상 외부 베어링 구조부는 방사상 내부 베어링 구조부에 접촉된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이는 적층 소자가 파단점으로 만곡되기 전에 잘 발생한다. 이는 본 발명에 따른 비공기식 타이어가 차량의 통상의 주행 중에 발생할 수 있는 가장 큰 응력의 영향하에서 양호한 내구성을 제공하는 매우 양호한 해결책을 제공하기 때문이다.

상술한 바와 같은 제 1 실시예의 비공기식 타이어는 대략 방사상으로 배치된 적층 소자를 포함한다. 표준 레이디얼 타이어의 작동으로부터 공지된 바와 같이, 적층 소자는 약간의 비방사성(non-radial) 배향으로 수용되어 있다는 것은 주지되어 있다. 이는 사이드월 내에 통상 방사상으로 배향되어 있는 보강 소자(종래의 비공기식 타이어의 카커스 코드, 본원 명세서에 제안된 실시예의 지지 소자)가 원래 방사상 배향으로부터 소정의 정도로 벗어나 있다는 것을 의미하며, 편차의 최대값은 푸트프린트의 입구 및 출구에서 나타난다. 따라서, 푸트프린트를 통과하면, 굽힘에 부가하여 상기 지지 소자는 비틀림 및 응력을 받게 된다. 상기 방사상 배향에 대한 편차는, 지지 소자가 방사상 평면에서의 처짐 이외에 변형을 수용하도록 설계됨에 따라 가능해진다.

허브에서의 연결 수단에 부착하는 것과 관련하여, 타이어는 휠 디스크 또는 허브와 기능적으로 견고하게 고정되는 다른 부재에 부착될 수 있다. 비공기식 타이어에 공지된 방식으로, 타이어 및 휠 조립체는 특히 턴 중에 차량을 안내하도록 충분한 횡방향 강성을 제공한다. 비공기식 타이어가 고려되는 한, 하나 이상의 원주 방향 비확장성 보강재, 예를 들면 제 1 실시예의 강성 후프(hoop: 18)는 부착 구역 내에 배치되며 횡방향 응력의 경우 림 상에 타이어를 양호하게 록킹하는데 기여한다.

도 6은 자오면에서 볼 때 비공기식 타이어의 윤곽이 작은 또는 0의 캠버각(승객용 타이어와 마찬가지로)으로 작동되도록 설계된 타이어의 윤곽과 유사한 제 2 실시예를 도시한다. 사이드월은 원형이며 비공기식 타이어의 대부분의 방사상 높이로 배치된다. 베어링 구조부는 고무층(25)이 끼어들어 중첩된 다수의 탄성 시트(23)를 포함하는 적층 소자(22)를 포함하고; 따라서 지지 소자로서 구체화된다. 부착 구역(210)은 비공기식 타이어의 방사상 내향벽의 중앙부에 배치된다. 지지 소자는 부착 구역을 뛰어 넘어 상기 부착 구역 너머로 돌출되며, 제 1 실시예에서와 같이 굽힘 응력을 견딜 수 있도록 고정된다.

본 제 2 실시예에 따른 비공기식 타이어의 특성의 조정 및 크기의 파라미터는 특히 상술한 바와 같으며, 즉 층(25) 및 각각의 시트(23)의 두께, 시트의 수, 시트를 위해 사용되는 재료의 탄성 계수, 사용되는 고무의 탄성 계수 및, 시트의 배치이다. 마찬가지로, 시트(23)의 조성에 대해서는 시트(13)에 제공되는 설명서를 참조하여야 한다. 비공기식 타이어는 또한 트레드 하부에 원주형 보강재(도시 않음)를 포함한다.

비공기식 타이어는 하중을 받지 않을 때 매우 약간 만곡될 수 있는 트레드(21)를 포함한다. 베어링 구조체의 방사상 외부, 즉 트레드(21)와 상기 트레드(21)에 근접한 사이드월(29)의 부분을 포함하는 구역은 하중의 영향하에 있는 처짐(방사상)에 매우 작게 기여한다. 사이드월(29), 특히 상기 사이드월의 방사상 내부 뿐만 아니라 베어링 구조체의 방사상 내부벽은 하중 하에서의 대부분의 처짐을 감당하는 변형 수용부(seat of deformation)이다. 하중이 0일 때 직선형이며(도 6 참조), 회전축선에 대해 평행한 방사상 내부 베어링 구조체의 부분은 활 모양을 가지며, 활 모양의 오목부가 내향으로 지향되고(도 7 참조), 이는 그 측방향 단부들이 약간 상대적으로 근접하게 만든다. 이러한 형태의 변형은 트레드의 하부의 베어링 구조체의 각각의 측방향 구역에 적용되며, 트레드의 중앙 구역에 대해 하중을 전달하는 경향이 있으며 비공기식 타이어의 숄더의 고통을 경감시키는 모멘트는 푸트프린트의 표면 상에 상대적으로 일정한 압력을 보장한다.

제 1 실시예에서와 같이, 타이어는 휠 디스크 또는 허브와 견고하게 기능적으로 연결되는 것을 보장하는 임의의 다른 부재에 부착된다. 조립체는 베어링 구조체의 방사상 내부벽의 자오면에서 특히 턴 중에 차량을 안내하기에 충분한 횡방향 강성도를 제공한다.

비공기식 타이어가 편의를 위해 "림"이라 칭하는 비공기식 타이어의 허브에 대한 연결 수단의 디자인을 바꾸어 조정될 수 있다는 점을 주목하기 바란다. 적합하게는 대칭적으로 베어링 표면(291)을 다소 확장시킴에 의해, 비공기식 타이어의 방사상 탄성은 제공된 차량에 따라, 차량의 차축에 따라 그리고 사용되는 차량이 적재되었는지의 여부에 따라 동일한 모델의 타이어를 위해 조정되는 비공기식 타이어의 팽창압과 유사하게 조정될 수 있다. 따라서, 사용되는 림에 따라, 림에 장착된 타이어의 방사상 탄성은 변화된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 설계된 변형성 비공기식 타이어를 사용하기 위한 림에 관한 것이며, 상기 림은 상기 타이어의 부착 구역을 수용 및 록킹하기 위한 장착 수단을 포함하며, 축방향에서 적어도 하나의 측부(적합하게는 양 측부)에, 상기 비공기식 타이어의 부착 구역과 대략 평행하게 연장되는 수용부(seat)를 포함하며, 비공기식 타이어와 여전히 접촉되는 축방향 최외부 지점(284)의 축방향 위치는 조정 가능하다{도 7 참조, 상기 베어링 표면은 축방향 최외부 지점(284)(또는 도 9의 384) 사이에 축방향으로 배치된다). 이러한 방식으로 림 상의 타이어의 베어링 표면(291)은 변화될 수 있다. 베어링 표면을 따라서, 타이어의 벽은 타이어 휠의 작동을 변경하는 회전축선을 향하여 방사상으로 배치되지 않는다.

도 8 및 도 9는 제 2 실시예와 매우 유사한 제 3 실시예를 도시한다. 트레드(31)와 지지 소자(32)가 제공된다. 상호 연결 구조체는 시트 형상의 원주형 보강재(36)를 포함한다. 부착 구역은 원주 방향으로 길다란 홈이 형성되며(도 10 및 도 11의 개략도에는 도시 않음), 따라서 비공기식 타이어는 서로에 대해 축방향으로 변위될 수 있는 두 개의 연결 리브(rib: 320)를 갖춘다. 상기 연결 리브(320)는 특히 각각의 연결 리브(320)의 방사상 내부의 접촉 베어링(391)을 통해 허브에 대한 연결 수단과 각각 접촉된다. 상기 리브는 상술한 바와 같은 부착 구역이다.

도 8에서, 부착 구역은 적합한 형상의 윤곽부(321)에 의해 상기 연결 리브(320)를 파지하도록 설계된 좁은 림과 유사하다. 휠 디스크(38)는 제 1 플랜지(380)에 의해 연장된다. 제 2 플랜지(381)는 비공기식 타이어의 윤곽부(321)와 연결 리브(320)가 삽입된 상태로 스크류와 너트(382)에 의해 디스크(38) 상에 장착된다. 윤곽부(321)는 회전부품이며, 이 회전부품의 자오면이 도 8 및 도 9에 명백하게 도시되어 있으며, 비공기식 타이어의 리브(320) 사이로의 삽입을 용이하게 하기 위해 길다란 홈이 형성되며 따라서 원주 방향으로 중단되어 있다. 다음, 리브(320) 사이에 삽입된 윤곽부를 갖는 비공기식 타이어는 제 1 플랜지(380)에 대해 정확하게 배치되며, 제 2 플랜지(381)는 윤곽부의 삽입에 의해 제 1 플랜지에 고정된다. 윤곽부(321)는 제 1 및 제 2 플랜지(380,381)에 의해 연결 리브(320)를 파지할 수 있으므로, 비공기식 타이어는 상기 비공기식 타이어의 적합한 장착부인 허브에 대한 연결 수단에 고정된다.

따라서, 본 발명은 또한 회전축선을 갖는 탄성 비공기식 타이어를 수용 및 록킹하기 위한 장착 수단 및, 트레드의 내부에 방사상으로 배치된 탄성 베어링 구조체에 의해 지지되는 트레드를 포함하며, 적어도 부분적으로는 내부 회전공동을 형성하는 림에 관한 것이며, 상기 베어링 구조체는 허브에 대한 연결 수단에 상기 베어링 구조체의 록킹을 위해 회전축선의 측부에 방사상으로 부착 구역을 포함하며, 상기 허브에 대한 연결 수단은 강성 조립체를 형성하며, 상기 부착 구역은 상기 베어링 구조체의 측방향 단부들 사이에 축방향으로 배치되며, 원주 방향으로 길다란 홈을 형성하므로 비공기식 타이어는 서로에 대해 축방향으로 배치될 수 있는 두 개의 연결 리브(320)를 포함하며, 상기 림은,

- 각각 두 개의 리브(320) 중 하나를 위한 수용부로서 작용하는 두 개의 플랜지(380,381) 및,

- 상기 리브(320)를 파지하며 상기 림 상에 록킹시키기 위해 상기 플랜지(380,381)와 상호작용하도록 설계된 윤곽부(321)를 포함한다.

비공기식 타이어의 제조 형태는 림의 역할을 하는 연결 수단에 의해 요구되는 형태와 상이할 수 있다. 예를 들면, 연결 리브(320)는 장착시에 축방향으로 근접하도록 가압될 수 있다. 더브테일(dovetail)의 형태를 형성하는 연결 리브(320)의 확장된 형상은 동일하게 설치된 예비 인장(prestressing)의 영향 하에 비공기식 타이어의 우연한 탈착을 방지하는 것을 보조한다. 따라서, 탄성은 비공기식 타이어의 연결 리브(320) 사이의 상대적인 축방향 분리에 따라 적층 소자(32)에 예비하중을 가함으로써 조정될 수 있다.

더욱이, 이미 상술한 바와 같이, 접촉 베어링(391)의 크기에 따라, 비공기식 타이어가 처짐에 작용할 수 있다. 부가의 링(383)이 상술한 바와 같은 목적을 위해 비공기식 타이어의 베어링{도 9의 베어링(391b) 참조} 표면을 확장시키도록 부가될 수 있다.

마지막으로, 도 10 및 도 11은 탄성 베어링 구조체의 일반적인 형상을 도시한다. 상기 두 도면을 비교하면 본 발명에 따른 비공기식 타이어에 의해 얻어진 처짐을 보게 된다. 방사상 배향에 대한 어느 정도의 편차는 모든 실시예에서 나타난다. 이는 특히 도 11의 하부에서 지지 소자의 처짐이 어느 정도의 뒤틀림과 함께 일어나는 굽힘 구역 D를 자세히 관찰함으로써 명백하게 나타나며, 푸트프린트에서의 만곡 중에 지지 소자가 도 11의 단면에서 벗어날수록, 편차가 더 커진다.

본원에 설명한 실시예에서, 지지 소자는 적층 소자의 형태를 취한다. 따라서 베이스 부분의 번들은 시트의 구조에 무관하게 고무가 삽입된 시트의 스택으로 형성된다. 하기의 설명으로부터, 지지 소자의 기능이 더욱 명백해 질 것이며, 당업자들은 상기 적층 소자를 다른 구조 형태로 대체할 수 있으며, 즉 적합한 방사상 가요성을 제공하며 하중을 감당하는데 필요한 역할을 하고 또한 상기 비공기식 타이어 내에 수용된 비방사상 응력에 응답하여 적합한 특성을 제공할 수 있고(소위 "X" 및 "Y"응력의 전달) 또 인접한 적층 소자와 조화롭게 작동할 수 있는 지지 소자를 구비한 베이스 부품을 위한 다른 형태의 시트로 대체될 수 있다. 다시 말하면, 변형되는 베어링 구조체는 표면과 접촉되는 트레드의 하부에 소정의 평탄 구역을 형성할 수 있으므로, 표면 상에서의 적재된 비공기식 타이어의 트랙은 팽창식 타이어의 공지된 작동과 같이 소정의 형태를 취한다.

상술한 실시예에서 상기 지지 소자는 트레드의 하부에 연속적인 것으로 설명하였지만, 각각의 지지 소자는 트레드의 하부가 아니라 상기 베어링 구조체의 측방향 단부와 트레드의 측방향 단부 사이에 위치된 베어링 구조체의 적어도 일부분에 제공된다. 그러나, 변형예로서 적어도 트레드의 실질적인 부분하에서, 시트의 스택 즉 베이스 부분의 번들을, 미국 특허 제 4,111,249호에 개시된 트레드 하부의 보강재로서 제안된 형태의 약간 강성의 링으로 교체할 수 있다. 시트의 스택은 또한 비교적 강성의 스터드(stud)로 교체될 수 있으며; 다수의 스터드가 원주방향으로 배치되고, 스터드의 세트는 서로 분절됨에 따라서 원주형 트랙 형태를 형성한다(예를 들면, 유럽특허 0,836,956호에 개시된 트레드 하부의 보강 구조체 참조). 더욱 일반적으로 말하자면, 비공기식 타이어의 측방향 부분에 전단을 전달할 수 있다면, 어떤 구조체도 트레드의 하부에 배치될 수 있다.

제안된 모든 변형예에서, 회전축선에 가장 근접한 방사상 내부 베어링 구조체의 부분은 하중 하의 처짐에 중요한 기여를 하며, 따라서 비공기식 타이어에 제공된 승차감에 중요한 기여를 한다. 따라서, 부착 구역은 비공기식 타이어의 측방향 단부를 축방향으로 분리하는 거리의 50% 미만에 해당하는 비율로 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 탄성 베어링 구조체의 방사상 내부는 부착 구역 너머로 약간 뚜렷하게 돌출된다. 적합한 구조적 배치는 지지 소자가 부착 구역 너머로 회전축선에 대략 평행한 방향으로 배향되게 하는 것이다. 이는 하기에 설명하는 실시예에서 나타난다. 마지막으로, 비공기식 타이어가 대칭적인 경우, 부착 구역은 제한적이지는 않지만 상기 비공기식 타이어의 축방향 단부들 사이에 대략 중심을 잡는다. 물론, 비대칭적 구조도 특히 부착 구역의 위치에 적용될 수 있다.

방사상 외부 베어링 구조체의 부분의 하중 하에 처짐에 대한 기여도는 실시예에 따라 다양하다.

제안된 제 1 실시예에서, 베어링 구조체는 제 1 방사상 내부 베어링 구조부와 제 2 방사상 외부 베어링 구조부를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 베어링 구조부는 굽힘 강도가 작은 구역에 의해 서로 일체화되며, 각각의 상기 제 1 및 제 2 베어링 구조부는 지지 소자를 포함하며, 제 1 방사상 내부 베어링 구조부의 지지 소자 각각은 적어도 측방향 단부로부터 상기 부착 구역까지 연장되므로, 제 1 및 제 2 베어링 구조부 사이의 작은 굽힘 강도 구역은 작동 응력의 영향 하에 부착 구역과 관련하여 방사상으로 이동 가능하다. 각각의 제 2 방사상 외부 베어링 구조부의 지지 소자 각각은 상기 제 2 베어링 구조부의 한 측방향 단부로부터 다른 측방향 단부로 연장된다.

방사상 내부 베어링 구조부는 강성의 중앙 연결부에 현수되어 있는 두 개의 구역을 형성한다. 본 발명에 따르면, 상기 두 개의 구역은 비공기식 타이어의 가요성을 완전히 분담하고 있다. 이는 작은 굽힘 강도 구역이 작동 응력의 영향 하에 부착 구역과 관련하여 방사상으로 이동 가능한 상술한 바와 같이 의도된 것이다. 이는 모든 실시예에서 유효한 하나의 명백한 결과를 나타내며, 이는 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 효과적인 작동을 허용하며, 방사상 내부 베어링 구조부, 즉 상기 강성의 중앙 연결부로 이어지는 부분으로부터 방사상 내향의 탄성 변형을 방지하는 장애물이 없다는 것이다. 상기 강성의 중앙 연결부는 굽힘 중에, 회전축선에 다소 근접된다. 따라서, 최대 굽힘 중에 비공기식 타이어의 형상은 제한 케이싱을 나타내고, 그 제한 케이싱의 내부가 휠 디스크 및/또는 림, 제동부, 서스펜션부 등의 차량의 임의의 기계적 부분과 접촉하지 않는다.

상술한 제 1 실시예에서, 방사상 외부 베어링 구조부의 하중 하의 처짐에 대한 기여도는 방사상 내부 베어링 구조부의 하중 하의 처짐에 대한 기여도와 대략 동일하다. 물론, 상기 작은 굽힘 강도 구역은 거의 국부적이지 않으며 베어링 구조체의 벽의 대부분을 포함할 수 있다.

제 2 실시예에서, 지지 소자는 타이어의 사이드월 내에서 연속적이다. 처짐에 대한 기여는 방사상 내향으로 배치된 베어링 구조부에 주로 기인한다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 하중에 기인한 처짐은 지지 소자의 곡률 반경의 감소를 초래하며: 즉 하중이 인가되지 않은 비공기식 타이어를 도시한 도 6의 "R"은 하중이 인가된 비공기식 타이어를 도시한 도 7의 "r" 보다 크다.

레이디얼 타이어의 경우 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 장착에 관련하여, 림은 대략 타이어의 폭을 갖는다는 것은 공지되어 있다. 여기서, 한편으로는, 비공기식 타이어는 림의 역할을 하는 중앙 기계적 부분의 양 측면에 넓게 돌출되고, 이는 더 기능적인 표현인 "허브에 대한 연결 수단"으로 본 발명의 서두에서 일반적으로 설명되었다. 상기 수단은 매우 다양한 형태를 취할 수 있다. 이는 회전 부분에서 끝나는 휠 디스크와 유사한 디스크를 포함하며, 그 디스크의 자오선 윤곽은 예를 들면 상보적 형상을 갖는 비공기식 타이어의 리브를 조이기 위해 두 개의 부분으로 형성된 넓은 반경으로 개방된 홈이다. 이는 또한 미국 특허 제 5,071,196호에 개시된 즉, 디스크가 없는 휠을 포함할 수 있다. 간략히, 본질적으로, 상기 허브에 대한 연결 수단은 종래의 림을 갖는 휠과 마찬가지로 강성(rigid)이다.

베이스 부분을 구성하는 재료와 관련하여, 복합 재료 즉 상이한 재료의 결합이 유리하다. 본원에 설명하는 지지 소자는 적층 소자이다. 지지 소자의 기하학적 형상은 파괴점에 또는 발생하는 변형의 탄성 한계에 도달하지 않는 적합한 탄성을 상기 지지 소자에 제공하는 것을 가능하게 한다. 각각의 시트는 실질적인 처짐을 제공하기 위해 매우 좁다. 각각의 시트는 굽힘 중에 작은 반경을 수용할 수 있다. 단독으로는 발생하는 공칭 하중을 견딜 수 없다. 시트를 적층함으로써, 하중을 지지하는 시트들의 기여도가 배가된다. 시트는 상기 시트에 부착된 고무에 의해 서로 일체화된다. 매우 얇은 소정의 시트를 적층함으로써, 충분한 지지가 얻어지며, 매우 높은 처짐이 얻어진다.

제안된 타이어의 구조는 팽창압이 없이 작동되도록 설계된 타이어(비공기식 타이어)를 제조하는 것을 가능하게 한다. 아무것도 제안된 타이어에 소정의 공기압을 제공하는 것을 방해하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 물론 기밀하게 타이어를 배치하는 것도 가능하다. 적합한 스킨이 베어링 구조체에 부가되며, 이는 내부 공동의 뒤엉킴을 방지하는 경우에 유용하다. 다음 특히 탄성과 같은 특성이 내부 공동의 가압(pressurization)을 작동시킴으로써 조정될 수 있다. 팽창식 타이어와 비교할 때, 본원에 언급된 가압은 비공기식 타이어가 설계되어 있는 정격 압력 주위의 변화에 관련된다. 이는, 상이한 특정 차량의 공기식 타이어의 최종 용도에 따라, 타이어가 P 내지 P+△P의 범위의 압력에서 사용되면, 본 발명에 따른 비공기식 타이어는 0(압력이 없음) 내지 0+△P의 범위에서 실제로 사용될 수 있다. 그러나, 이는 상술한 바와 같은 더욱 구조적인 다른 것들 중에서 단 하나의 조정 수단이며, 본 발명의 비공기식 타이어는 정상 작동 중에 0의 압력에서 실제로 작동되도록 제공된다.

본 발명에 따르면, 회전축선과, 내부에 방사상으로 위치된 탄성 베어링 구조체에 의해 지지되는 트레드를 포함하며, 내부 회전 공동을 적어도 부분적으로 형성하는 탄성의 비공기식 타이어가 제공되며,

상기 베어링 구조체는, 강성의 조립체를 형성하는 허브에의 연결 수단에 상기 베어링 구조체를 록킹하기 위해 회전축의 측부에 방사상으로 위치되는 부착 구역과,

교차 방식으로 연장되며 상기 부착 구역과 트레드 사이에 배치되며, 원주 방향으로 병렬 배치되며, 모든 원주 주위에 분포되며, 상기 부착 구역 내에 고정되며, 굽힘 응력을 견딜 수 있는 보를 형성하기 위해 중첩된 탄성 베이스 부분(13,23)의 번들을 각각 포함하며, 각각의 베이스 부분에 점착된 탄성 부재의 층(15,25)에 의해 분리되는 다수의 지지 소자 및,

인접한 지지 소자 사이의 변위차를 허용하면서, 지지 소자의 방사상 응력의 일부가 인접한 지지 소자에 원주 방향으로 전달되도록 지지 소자 사이에 배치된 상 호 연결 구조체를 포함하며,

상기 지지 소자 및 상호 연결 구조체는 상기 타이어의 0의 압력에서의 작동을 위해 설계된다.

본 발명의 한 장점은 특히 소정의 하중을 견디며 도로 상의 돌멩이와 같은 별도의 장애물에 대해 손상 없이 흡수되는 것을 가능하게 하는 구조를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 장점은 림 상에 비드를 설치하는 것 외에, 타이어와 림, 또는 회전축선을 기준으로 제공하기 위해 림을 대신하는 부분(들) 사이의 연결을 보장한다는 것이다. 이는 재료의 절감을 초래하며, 따라서 상기 타이어 부분의 중량적인 장점을 제공한다.

탄성의 비공기식 타이어는 베어링 구조체와, 베어링 구조체의 방사상 외부에 트레드 및, 강성 림 또는 이것과 동등한 기계적 부분에 대한 부착 수단을 포함하는 것을 알 수 있다. 상기 베어링 구조체는 병렬 배치되며 원주 주위로 분포된 다수의 지지 소자를 갖는 것을 또한 알 수 있으며, 각각의 지지 소자는 주로 횡방향으로 일반적으로 방사상 배향으로 배치되므로, 타이어가 주행하며 하중이 인가될 때, 각각의 지지 소자는 비공기식 타이어의 하중의 일부분을 트레드로부터 허브로 전달하며, 각각의 지지 소자에 인가된 하중을 굽힘 응력으로 전달하는 작용을 한다. 더욱이, 도 6 내지 도 11에 따른 실시예에서, 예를 들면 턴 중에 발생하는 횡방향 응력의 증가 중에 방사상 처짐이 약간 감소한다는 것을 알 수 있다.

간략히, 지지 소자는 탄성 시트의 스택을 포함하는 적층 소자로 적합하게 구성되며, 탄성 시트는 방사상으로 중첩되며 각각의 시트에 부착된 고무층에 의해 분리되며, 적층 소자의 굽힘은 시트간의 상대적 접선 방향 변위 및 고무의 전단 응력을 수반하며, 각각의 적층 소자는 작동 응력의 영향 하에 방사상 탄성을 가지며, 적층 소자의 굽힘은 모멘트를 상기 부착 수단에 전달한다. 게다가, 베어링 구조체는 지지 소자(적층 소자)들 사이에 상호 연결 수단을 구비하며, 인접한 적층 소자 사이의 변위의 차이를 허용하면서, 지지 소자의 방사상 응력의 일부가 원주 방향으로 인접한 적층 소자에 전달되도록 배치된다. 상기 상호 연결 수단은 특히 트레드 하부에 연결 수단의 전체 길이에 걸쳐 또는 연결 수단의 일부에 걸쳐 지지 소자를 포함할 수 있다. 상기 베어링 구조체는 비공기식 타이어의 방사상 처짐이 있을 때, 베어링 구조체의 방사상 외부를 림(고정성)에 대한 부착 구역에 가져오도록 배치되며, 지지 소자의 굽힘에 의해 발생하는 응력은 파괴점 미만이다(또한 파괴점 보다 작은 탄성 한계를 갖는 재료가 베이스 부분의 조성물에 포함되면, 상기 응력은 탄성 한계 미만이다).

Claims (34)

1. 회전축선과, 트레드의 내부에 방사상으로 위치된 탄성 베어링 구조체(11I,11E)에 의해 지지되는 트레드(11)를 포함하며, 내부 회전 공동을 적어도 부분적으로 형성하는 탄성의 비공기식 타이어에 있어서,

   상기 베어링 구조체는,

   강성 조립체를 형성하도록 설계된 허브에의 연결 수단에 상기 베어링 구조체를 록킹하기 위해 회전축선의 측면에 방사상으로 위치되며, 상기 베어링 구조체의 측방향 단부들 사이에 축방향으로 배치되며, 허브에의 연결수단과 접촉하도록 설계된 부착 구역(110)과,

   횡단 방식으로 연장되며 상기 부착 구역과 트레드 사이에 배치되며, 원주 방향으로 병렬 배치되며, 원주 주위에 모두다 분포되며, 상기 부착 구역에 끼워맞추어지며, 중첩된 탄성 베이스 부분(13,23)의 번들을 각각 포함하는 다수의 지지 소자(12) 및,

   상기 지지 소자들 사이에 배치된 상호 연결 구조체(165)를 포함하고,

   각각의 번들에 중첩된 탄성 베이스 부분(13,23)은 굽힘 응력을 견딜 수 있는 보를 형성하기 위해 각각의 베이스 부분에 점착하는 탄성체의 층(15,25)에 의해 분리되며, 지지 소자(12)들 사이의 상호 연결 구조체(165)는 인접한 지지 소자들 사이의 변위차를 허용하면서, 지지 소자의 방사상 응력의 일부가 원주방향으로 인접한 지지 소자에 전달되도록 배치되는 탄성의 비공기식 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부착 구역은 상기 측방향 단부를 축방향으로 이격하는 거리의 50% 이만에 해당하는 비율로 위치되는 탄성의 비공기식 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 소자는 상기 트레드의 하부에 연속적으로 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베이스 부분은 복합 재료로 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 소자는 상기 부착 구역 너머에서 상기 회전축선에 평행한 방향으로 배향되는 탄성의 비공기식 타이어.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부착 구역은 상기 타이어의 축방향 경계들 사이에 중심을 갖는 탄성의 비공기식 타이어.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부착 구역은 단일 부품으로 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베어링 구조체는 제 1 방사상 내부 베어링 구조부(11I) 및 제 2 방사상 외부 베어링 구조부(11E)를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 베어링 구조부는 작은 굽힘 강도 구역(17)에 의해 서로 일체화되며, 각각의 제 1 및 제 2 베어링 구조부는 상기 지지 소자를 포함하며, 상기 제 1 방사상 내부 베어링 구조부의 각각의 지지 소자는 하나의 측방향 단부로부터 상기 부착 구역까지 연장되어 상기 제 1 및 제 2 베어링 구조부 사이의 작은 굽힘 강도 구역이 작동 응력의 영향 하에, 상기 부착 구역에 대해 방사상으로 이동할 수 있게 되어 있는 탄성의 비공기식 타이어.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 방사상 외부 베어링 구조부의 각각의 지지 소자는 상기 제 2 베어링 구조부의 한 측방향 단부로부터 다른 측방향 단부로 연장되는 탄성의 비공기식 타이어.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 방사상 내부 베어링 구조부의 각각의 지지 소자는 한 측방향 단부로부터 다른 측방향 단부로 연장되는 탄성의 비공기식 타이어.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 방사상 내부 베어링 구조부의 자오면은 활 형상을 가지며, 상기 자오면의 오목한 부분은 방사상 외향으로 배향되는 탄성의 비공기식 타이어.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 방사상 외부 베어링 구조부의 자오면은 활 형상을 가지며, 상기 자오면의 오목한 부분은 방사상 내향으로 배향되는 탄성의 비공기식 타이어.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 베어링 구조부의 각각의 단부는 상기 베어링 구조체의 측방향 단부들에 배치되는 탄성의 비공기식 타이어.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 작은 굽힘 강도 구역은 고무 매트릭스에 매설된 비확장성 방사상 와이어(170)를 포함하는 탄성의 비공기식 타이어.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 각각의 방사상 와이어는 상기 하나의 베어링 구조부(11I)의 내부 공동 측부에 있는 지지 소자와 상기 다른 베어링 구조부(11E)의 외부에 있는 지지 소자에 대해 배치되며, 상기 제 1 방사상 내부 베어링 구조부 상의 연속적인 와이어(170b,170d)의 일부는 외부에 배치되며, 나머지 와이어(170a, 170c)는 상기 내부 공동의 내부에 배치되는 탄성의 비공기식 타이어.
16. 제 8 항에 있어서, 상기 지지 소자에서 횡좌표 곡선 내의 베이스 부분의 길이를 고려할 때, 상기 각각의 베이스 부분의 길이는 상기 공동으로부터 외향으로 상기 지지 소자의 두께만큼 이동됨에 따라 감소되는 탄성의 비공기식 타이어.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부착 구역은 원주 방향으로 길다란 홈이 형성되어 있어서 상기 타이어가 서로에 대해 축방향으로 변위 가능한 두 개의 연결 리브(320)를 구비하게 되는 탄성의 비공기식 타이어.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 트레드 하부에 위치된 지지 소자의 부분에서 횡좌표 곡선 내의 베이스 부분의 길이를 고려할 때, 상기 각각의 베이스 부분의 길이는 상기 공동으로부터 외향으로 상기 지지 요소의 두께만큼 이동되며 증가되는 탄성의 비공기식 타이어.
19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 베이스 부분은 탄성 시트로 형성되어 있어서, 상기 각각의 지지 소자가 상기 탄성 시트의 스택을 포함하는 적층 소자를 형성하는 탄성의 비공기식 타이어.
20. 제 19 항에 있어서, 적층 소자에서 원주 방향을 따라가며 시트를 따라 이동되는 시트의 폭 "l"은 일정한 탄성의 비공기식 타이어.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 각각의 시트는 서로에 대해 부착된 밴드(14)의 중첩에 의해 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 시트는 각각의 시트에서 주로 종방향으로 배치된 섬유들에 의해 보강된 열가소성 또는 열경화성 수지 매트릭스로써 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 지지 소자가 원주 방향으로 이동되는 지지 소자의 폭 "ls"는 전체 원주 내의 상기 지지 소자의 수가 적어도 80개가 되도록 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 지지 소자가 원주 방향으로 이동되는 지지 소자의 폭 "ls"는 전체 원주 내의 상기 지지 소자의 수가 적어도 200개가 되도록 형성되는 탄성의 비공기식 타이어.
25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호 연결 구조체는 상기 트레드의 하부에 적어도 원주형 보강재(16)를 구비하는 탄성의 비공기식 타이어.
26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호 연결 구조체는 상기 지지 소자를 원주 방향으로 분리하는 고무 매트릭스(165)를 포함하는 탄성의 비공기식 타이어.
27. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 소자는 방사상으로 배치되는 탄성의 비공기식 타이어.
28. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부착 구역은 원주 방향으로 비확장성인 하나 이상의 보강재(18)를 포함하는 탄성의 비공기식 타이어.
29. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성체로 고무가 사용되는 탄성의 비공기식 타이어.
30. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 비공기식 타이어용 림에 있어서, 상기 타이어의 부착 구역을 수용 및 록킹하기 위한 장착 수단 및, 상기 타이어의 부착 구역에 평행하게 연장되는 수용부를 하나 이상의 축방향 측부에서 포함하며, 상기 타이어와 접촉하는 축방향 최외부 지점(284, 384)의 축방향 위치는 조정 가능한 비공기식 타이어용 림.
31. 회전축선 및, 트레드의 내부에 방사상으로 배치된 탄성 베어링 구조체에 의해 지지되는 트레드를 포함하며, 적어도 부분적으로는 내부 회전 공동을 형성하는 탄성의 비공기식 타이어를 수용 및 록킹하기 위한 장착 수단을 구비하고,

    상기 베어링 구조체는 허브에 대한 연결 수단에 상기 베어링 구조체의 록킹을 위해 회전축의 측부에 방사상으로 부착 구역을 포함하며, 상기 허브에 대한 연결 수단은 강성 조립체를 형성하며, 상기 부착 구역은 상기 베어링 구조체의 측방향 단부들 사이에 축방향으로 배치되어 있는 림에 있어서,

    상기 부착 구역이 원주 방향으로 길다란 홈을 형성하고 있어서, 서로에 대해 축방향으로 변위될 수 있는 두 개의 연결 리브(320)를 가지며,

    상기 림은,

    두 개의 리브(320) 중 하나를 위한 수용부로서 각각 작용하는 두 개의 플랜지(380,381) 및,

    윤곽부(profiled shape:321)와 플랜지(380,381)가 비공기식 타이어를 지탱하도록 비공기식 타이어의 연결 리브에 접촉하여 마주보도록 설계된 형상을 갖는 윤곽부(321)를 포함하는 림.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 림 상의 비공기식 타이어의 지지 표면을 확장시키는 보충 링(383)을 포함하는 림.
33. 회전축선 및, 상기 회전축선에 대해 수직하는 자오면을 가지며 내부 회전 공동을 형성하는 베어링 구조체를 구비하며, 상기 베어링 구조체는 원주 주위에 모두다 분포된 다수의 지지 소자를 포함하며, 상기 각각의 지지 소자는 방사상으로 중첩된 탄성 시트의 스택을 포함하는 적층 소자로 되어 있는 비공기식 타이어를 제조하는데 필요한 구성품을 굽힘가능한 지지체 상에 배치하는 탄성의 비공기식 타이어의 제조 방법에 있어서,

    밴드의 한 부분을 지지체 상에 가져오는 단계와,

    상기 지지체의 형상을 정확히 따라가도록 상기 밴드의 한 부분을 만곡시키는 단계와,

    상기 밴드의 한 부분의 단부를 록킹시키는 단계 및,

    소정의 적층을 얻을 때까지 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 탄성의 비공기식 타이어 제조 방법.
34. 삭제

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