KR100767801B1 - 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 내부에 지지대를 구비하여 타이어가 런플랫 상태에 있을 때에도 주행이 가능한 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어에 관한 것인데, 본 발명에 따른 타이어는 도 6에 도시된 바와 같이 런플랫용 지지체를 갖는 비상용 런플렛 타이어로써, 이는 림(R)에 조립된 공기 주입 타이어(100)의 내부 공동부(空洞部) 내측에 연속지지대(200)를 장착하는데, 상기 연속지지대(20)에 의해서 펑크가 난 타이어를 지지함으로써 런플랫 주행을 가능하게 한 것인데, 상기 런플랫용 연속지지대(200)는 타이어 내부 공동부에서 타이어(100)가 림(R)에 장착될 때 비드부(110)의 내주면과 내주면에 양단부가 밀착되면서 탄성적으로 받치는 것으로, 상기 두 환상의 밀착부재(210)는 매트릭스(Matrix, 211)를 고무질 탄성재로 구성하되 내부에 다수의 미세한 크기의 구상으로 된 팽창캡슐(212)를 균분하여 매립하여 보강시킨 것을 특징으로 한다.

Description

런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어 {Continuous supporting ring for Run flat tire}

도 1은 공지된 미국특허 제5,194,104호에 따른 내부지지대를 갖는 공기입 타이어 단면도

도 2는 공지된 미국특허 제5,891,279호에 따른 내부지지대를 갖는 공기입 타이어 단면도

도 3은 공지된 미국특허 제6,463,976호에 따른 내부지지대를 갖는 공기입 타이어 단면도

도 4는 도 3에 따른 종래의 연속지지대를 갖는 공기입 타이어의 내부에 공기압이 제거된 상태로 이행하는 과정을 설명하는 타이어의 단면도

도 5는 본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어의 부분 단면도

도 6는 본 발명에 따른 연속지지대를 구성하는 밀착부재를 확대한 도면으로 팽창캡슐이 열팽창되는 거동을 설명하는 설명도

***도면의 주요부호에 대한 설명***

1, 10, 100: 타이어 2, 30: 림

3, 4: 내부지지대 20, 200: 연속지지대

21: 환상 부재 22, 220: 탄성 링

210: 밀착부재 211: 매트릭스

212: 팽창캡슐 212-1: 캡슐몸체

212-2: 가스 11, 110: 비드부

본 발명은 공기입 타이어의 내부에 지지대를 구비하여 타이어가 런플랫 상태에 있을 때에도 주행이 가능한 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는 타이어의 내부에 충전되는 공기압에 의하여 차량의 무게를 지탱하는 것으로 펑크로 인하여 타이어의 내부에 공기압이 존재하지 않게 되면 타이어의 내부 안쪽면이 림에 밀착되어 차량의 주행을 매우 어렵게 한다.

이와 같이 공기가 빠진 타이어는 비드(Bead)부가 림 플랜지(Rim Flange)에서 이탈하고 더 이상의 주행이 불가능하게 된다.

타이어의 펑크를 대비하여 스페어(Spare) 타이어가 차량에 상시 구비되어 있어 타이어 펑크시 스페어 타이어의 교체를 통해 수리를 해야하는데, 스페어 타이어 교체작업은 무경험자가 하기에는 곤란하고 특히 여성운전자에게는 스페어타이어 교체가 지극히 곤란하다 할 것으로 스페어타이어 교체작업은 운전자가 어느 정도 공구를 다루는 기술을 갖추어야 가능한 일이다.

따라서 펑크난 타이어로 차량을 타이어의 교체 없이 차량 정비소까지 이동할 수 있는 방안이 검토되어 왔으며 종래 기술은 크게 두 가지 분류로 나누어지며, 그 첫 번째가 타이어의 사이드월 구조를 개량하여 타이어 펑크시 강성이 강화된 사이드월부가 차량의 무게를 지탱하게 설계되는 것이고,

두 번째는 기존의 일반 타이어를 그대로 사용하면서 펑크가 났을 시 타이어가 휠에서 빠지지 않도록 타이어의 내부에 지지대를 삽입함으로써 타이어 내부의 공기가 빠져나가더라도 타이어 내부의 상기 지지대가 차량하중을 어느 정도는 지지할 수 있도록 한 타이어(보통 내부 지지대를 갖는 타이어, 또는 Safety Support Tire라고 흔히 말하고 있다)로 분류할 수 있다.

상기 첫 번째의 사이드월(Side Wall) 보강법은 사이드 월 내면에 보강 고무를 배치하여 타이어의 변형을 억제하여 공기압이 없는 조건에서 주행이 가능하도록 하였다.

이것과 관련된 종래기술로써 더 굿이어 타이어 앤드 러버사(The goodyer tire and rubber company)가 출원하여 출원공개된 국내특허공개번호제2001-0013040호는 2개의 사이드 월 충전물로 보강된 카카스(Carcass)와 적어도 탄성계수가 서로 다른 2개 이상의 보강 플라이(Ply)를 구비한 런플랫 타이어가 제안되어 있으며 이외에도 다양한 형태의 런플랫 타이어가 개발되어 있어 기술적으로 많은 진전이 있었다.

상기 선행 사이드월 보강법은 사이드월부의 강성을 증대시키기 위하여 카카스를 다수 겹으로 형성시키고 카카스의 사이사이에 보강 고무를 삽입시키는 기술은 그 제조에 많은 어려움이 있고 많은 공정이 요구되어 제품의 생산 원가가 크게 상승하게 되는 결점이 있는 것이다.

또한 사이드월부의 두께가 필요 이상으로 증가되어 타이어의 전체 중량을 상승시켜 연비성능을 저하시킴은 물론 승차감도 현저하게 저하시키는 문제점이 있는 것이다.

그러나 상기 두 번째의 내부지지대를 갖는 타이어는 일반 공기입상태에서 주행하면 사이드월이 보강된 타이어와는 달리 일반 타이어와 비교하여도 거의 동일한 승차감을 느낄 수 있기 때문에 차량 제작업자들이 관심을 많이 갖고 있다.

이제, 이러한 런 플랫 타이어, 그 중에서도 내부 지지대를 갖는 타이어의 종래 기술에 대하여 실시한 예를 들면서 상세히 설명하고자 한다.

내부 지지대를 갖는 런 플랫 타이어는 두 가지 형태로 나뉘어져 구분되고 있는데, 첫째는 종래의 일반 림을 그대로 사용하여 그 내부에 내부 지지대를 설치한 타이어, 두 번째는 원하는 크기의 내부 지지대를 편리하게 타이어 내부에 장착하고 고정하기 위하여 특수 림을 사용하는 타이어로 구분된다.

상기 첫 번째의 일반 림을 사용하는 경우의 대표적인 타이어로서는 도 1에 도시한 바와 같은 미국특허 제5,194,104호의 런 플랫 타이어가 있는데, 이는 내부 지지대(3)가 원환체(圓環體)의 형상으로 되어 있기 때문에 다음과 같은 문제점이 있게 된다.

첫째, 일반 림(3)에 원환체의 내부 지지대를 장착하기 위해서는 상기 내부 지지대를 2조각 이상으로 분리해야 되며, 이렇게 되면 아무래도 분리된 부분을 타이어(1) 내부에서 다시 조립해야 하는데, 조립된 부위가 약하기 때문에 차량이 고속 주행할 때 원심력에 의하여 림(3)과 내부 지지대(3) 사이가 벌어져 상기 내부 지지대(3)가 움직일 우려가있다.

둘째, 차량이 주행할 때 내부 지지대의 이러한 분리 및 조립된 부분은 타이어 유니포머티를 저하시키는 원인이 될 수 있다.

셋째, 장착상의 이유 및 일반 림의 형상 때문에 폭이 넓은 내부 지지대를 사용할 수 없게 되고, 따라서, 폭이 좁은 내부 지지대를 사용할 수밖에 없기 때문에 타이어 내부에 공기압이 빠져 상기 지지대가 차량하중을 지지할 경우에, 타이어가 지면과 닿는 적은 접지면적 때문에 상기 지면과의 접지압력이 켜져서 차량의 고속주행을 불가능하게 한다.

상기 두 번째의 특수 림을 사용하는 경우의 대표적인 타이어로서는 도 2에 도시한 바와 같은 미국특허 제5,891,279호 런 플랫 타이어가 있는데, 이 경우에는 내부 지지대(4)를 타이어(1)와 림(2)의 안쪽에 넣기 편리하도록 종래 일반 림에서 림 플랜지를 없앤 특수 형식의 림을 고안하였고, 이와 같은 림을 사용하면 내부 지지대(4)를 분리할 필요가 없으며, 도 4에 도시한 바와 같이, 비교적 폭이 넓은 내 부 지지대(4)를 사용할 수 있으므로 공기압이 없을 때에도

타이어(1)가 지면과 닿는 접지면적이 넓기 때문에 차량의 고속주행이 가능하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이, 분리되지 않은 내부 지지대를 그대로 장착할 수 있도록 림 플랜지가 없는 특수한 림을 사용하기 때문에, 타이어를 림에 고정시키기 위해서는 타이어 비드부 형상을 특수한 형태로 고안하여야 하므로, 아무래도 종래 일반 림에서 림 플랜지에 의해 비드부가 고정되는 것에 비하면 장착성 등에 있어서 유리하지 못한 단점이 있었다.

내부지지대를 구비한 런플랫 타이어에 관한 또다른 방안으로 도 3에 도시된 바와 같이 미국특허 6,463,967(우선일 1997년 10월 15일)의 런플랫용 지지체를 갖는 비상용 런플렛 타이어가 있는데, 이는 림(rim) 조립된 공기 주입 타이어(10)의 내부 공동부(空洞部) 내측에 연속지지대(20)를 장착하고, 그 연속지지대(20)에 의해서 펑크가 난 타이어를 지지함으로써 런플랫 주행을 가능하게 한 것인데, 상기 런플랫용 연속지지대(20)는 외주측을 지지면으로 하는 동시에 내주측을 두 갈래로 개각(開脚)한 래그부(leg parts)에 형성한 환상(環狀) 부재(21)에 탄성 링(22)을 장착한 구성으로 이루어지고, 그 탄성 링(22)을 개재하여 두 환상부재(21)가 타이어(10) 내부 비드부(11)의 양측 내주면에 탄성적으로 밀착되어 지지되도록 되어 있다. 이 런플랫용 연속지지대(20)에 의하면, 기존의 휠/림에 전혀 특별한 개조를 가하지 않고, 그대로 사용할 수 있기 때문에, 종래의 공기입 타이어의 제조, 가공, 설치 설비를 그대로 이용할 수 있다는 이점을 갖고 있을 뿐아니라 연속지지대(20) 가 타이어의 런플랫 상태에서 비교적 넓은 영역의 지면을 받치므로 차량의 주행안정성을 확보할 수 있어 가장 주목받고 있는 런플랫 타이어이다.

도 4는 상기 런플랫용 연속지지대(20)가 구비된 타이어의 펑크로 인하여 타이어의 내부에 공기압이 제거된 상태로 이행하는 과정을 설명하는 타이어의 단면도이고, 도 5는 도 4와 같은 상태에서 타이어가 접지면에 분포된 압력분포 상태를 도시한 도면이다.

종래의 런플랫용 연속지지대(20)의 형상를 구성하는 탄성 링(22)은 도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이 예로써 금속과 같은 판상체가 3자 형태로 절곡되어 탄성이 부가된 것이다.

따라서 타이어(10)가 펑크 등으로 인하여 내부에 공기압이 없을 때 연속지지대(20)의 탄성 링(22)이 타이어의 내측 중앙부위를 압박하면서 차량의 하중을 지탱하므로 탄성 링(22)에 가해진 차량의 중량은 탄성 링(22)의 양단부에 결합된 환상의 밀착부재(21)에 미치게 되므로 타이어가 런플렛 상태에서 주행하게 되면 대부분의 하중이 환상의 밀착부재(21)에 집중되므로 환상의 밀착부재(21)의 물리적 성질이 중요하다.

따라서 환상의 밀착부재(21)는 고무질 탄성재(Rubber elastic material)로 되어 상당한 강탄성 성질을 갖는다.

그러나 런플랫 상태로 주행 중에 종래의 고무질 탄성재로 된 환상의 밀착부재(21)는 다종의 물질이 컴파운드되어 만들어 낸 단상(單相) 물질이므로 그 기계적 강도에 한계가 있다.

그러므로 타이어가 런플랫 타이어 상태에서 주행을 하게 되면 반복되는 차량의 하중이 환상 밀착부재(21)에 가해져 변형이 발생되어 파단에 이르게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 차량주행중 타이어의 펑크등으로 인한 긴급상황시 차량을 지지하는 연속지지대를 구성하는 환상 밀착부재를 보강수단으로 보강(補强)하여 내구성을 향상시키고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어는 런플랫용 지지체인 연속지지대를 타이어 내부에 형성시키어 타이어 펑크 등과 같은 비상시에 연속지지대에 의하여 타이어가 런플랫 상태에서 주행이 가능하도록 한 것으로, 외주측이 타이어의 내측 비드부에 밀착되어 지지면으로 하는 두 개의 환상(環狀)의 밀착부재와 두 환상의 밀착부재에 양단부가 삽입된 탄성판이 절곡되어 원통을 이룬 탄성 링으로 구성된 연속지지대를 갖는 공기입 타이어에 있어서, 링상의 밀착부재 내부에 다수의 소형 팽창(膨脹)캡슐을 균분(均分) 매설(埋設)하여 보강한 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어에 대하여 이하 첨부도면과 함께 상세하게 설명하기로 한다.

단, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 본 발명을 설명하기 위한 최선의 방법으로 선택한 개념으로 간주하고 본 발명의 기술적 내용을 파악함에 있어서 본 발명의 기술적 사상에 부합한 의미와 개념으로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어의 부분 단면도이다.

본 발명에 따른 연속지지대를 구비한 공기입 타이어는 도 5에 도시된 바와 같이 런플랫용 지지체를 갖는 비상용 런플렛 타이어로써, 이는 림(R)에 조립된 공기 주입 타이어(100)의 내부 공동부(空洞部) 내측에 연속지지대(200)를 장착하는데, 상기 연속지지대(200)에 의해서 펑크가 난 타이어를 지지함으로써 런플랫 주행을 가능하게 한 것인데, 상기 런플랫용 연속지지대(200)는 타이어 내부 공동부에서 타이어(100)가 림(30)에 장착될 때 비드부(110)의 내주면과 내주면에 양단부가 밀착되면서 탄성적으로 받치는 것으로, 타이어 비드부(110)의 양 측 내측 원주면에 각각 밀착되는 지지면을 갖는 두 개의 환상의 밀착부재(210)와 탄성판재가 둥글게 절곡되어 원통형을 이루되 양단부가 상기 두 밀착부재(210)의 내측 원주(圓柱)면에 삽입되어 조립되는 탄성 링(220)으로 구성되는데, 상기 두 환상의 밀착부재(210)는 매트릭스(Matrix, 211)를 고무질 탄성재로 구성하되 내부에 다수의 미세한 크기의 구상으로 된 팽창캡슐(212)를 균분하여 매립하여 보강시킨 것을 특징으로 한다.

상기 팽창 캡슐(212)은 도 6에 도시된 바와 같이 신축이 가능하고 밀봉된 캡슐체(212-1)와 캡슐체 내부에 충진되어 열팽창되는 충진물(212-2)로 구성된다.

상기 캡슐체(212-1)는 열경화성 플라스틱재틱(Thermosetting plastic)이고, 내부에 중공부를 갖는 밀봉된 구형 캡슐이다.

상기 충진물(212-2)은 열팽창이 가능한 열팽창계수가 특히 높은 성질은 갖는 분말상, 가스상 또는 액상이다.

상기 팽창캡슐(212)이 매트릭스(211)내에서 차지하는 공간점유율을 부피 분율로 상온에서 표시하면 10~50 volume percentage(vol %)이고, 팽창캡슐(212)의 직경 즉 구형인 캡슐체(212-1)의 가장 긴 지름은 팽창되지 않았을 경우 즉 상온에서 5~100㎛정도이며, 특정 온도(80~200℃ 온도 범위에서 그 직경은 2~4배까지 팽창된다)하에서 그 직경은 2~4배 까지 팽창된다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어는 차량에 탑재된 타이어에 공기압이 없어져 연속지지대(200)가 차량을 지탱함에 있어서 타이어를 받치는 탄성 링(220)의 양단부에 조립된 환상의 밀착부재(210)가 런플랫 상태에서 차량이 주행하게 되면 탄성 링(220)에 가해진 차량의 하중이 두 밀착부재(210)에 집중되고 이같이 집중된 반복하중으로 인하여 두 밀착부재(210)의 매트릭스(211)에 열이 발생되어 팽창캡슐(212)에 충진된 가스를 열팽창시켜 팽창캡슐(212)이 팽창한다.(도 6참조)

이렇게 팽창캡슐(212)이 매트릭스(211)내에서 열팽창되어 밀착부재(210) 자체의 기계적 강성이 강화되어 탄성 링(220)의 반복 하중에 대한 저항력이 증대된다.

본 발명에 따른 런플랫용 연속지지대를 구비한 공기입 타이어는 차양의 주행 중 발생 가능한 타이어의 파스 또는 펑크로 인하여 타이어가 지면과 접함에 있어서 공기압이 없이도 주행이 가능하도록 연속지지대를 구비함에 있어서 연속지지대를 구성하는 밀착부재의 매트릭스에 열팽창되는 성질을 갖는 평창캡슐이 매립됨에 따라 주행중인 차량의 타이어가 런플랫 상태에서 발생되는 열이 팽창캡슐을 팽창시켜 밀착부재의 기계적 강성을 강화시키므로 밀착부재에 결합된 탄성 링과의 결합을 보다 안정화하여 전체적으로 연속지지대의 기계적 성질을 향상시킨다.

Claims (7)

1. 타이어 비드부의 내주면에 각각 밀착 지지되는 두 개의 환상의 밀착부재와 탄성판재가 링상으로 절곡되어 원통형을 이루고, 상기 두 밀착부재의 내측에 삽입되는 탄성 링으로 구성된 연속지지대가 타이어 내부 공동부의 타이어 림 상부측에 조립되어 런플랫상태에서 주행이 가능한 공기입 타이어에 있어서,

   상기 밀착부재는 고무질 탄성재로 된 매트릭스로 이루어지고, 상기 매트릭스의 내부에 다수의 미세한 크기의 팽창캡슐을 균분 매립하여 구성하되,

   상기 팽창캡슐은, 신축이 가능하고 밀폐된 캡슐체 및 상기 캡슐체 내부에 충진된 것으로 열팽창계수가 높은 성질을 갖는 충진물을 포함하는 것을 특징으로 한 연속지지대를 구비한 공기입 타이어.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 충진물은 분말 또는 가스 또는 액체인 것을 특징으로 한 연속지지대를 구비한 공기입 타이어.
4. 제 1항에 있어서, 상기 캡슐체는 열경화성 플라스틱인 것을 특징으로 한 연속지지대를 구비한 공기입 타이어.
5. 제 1항에 있어서, 상기 캡슐체의 형태는 구형인 것을 특징으로 한 연속지지대를 구비한 공기입 타이어.
6. 제 5항에 있어서, 구형 캡슐체의 가장 긴 지름은 상온에서 5~100㎛인 것을 특징으로 한 연속지지대를 구비한 공기입 타이어.
7. 삭제

Images