KR101378768B1 - 자기부상형 비공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기부상형 비공기입 타이어에 관한 것으로, 지면과 접촉하는 트레드 부, 상기 트레드 부와 연결되어 있는 쉐어밴드 부, 상기 쉐어밴드 부에서 허브 방향으로 연결되어 있고 전자석이 구비된 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부, 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 마주하고 있으며 자기력에 따라서 척력과 인력을 나타내는 전자석이 구비된 스포크 마그네틱 하우징 부, 휠과 연결되는 스포크 부로 구성한다.

Description

자기부상형 비공기입 타이어{Magnetic leviational non-pneumatic tire}

본 발명은 자기부상형 비공기입 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 타이어들은 구조에 따라 래디얼 타이어, 바이어스 타이어, 그리고 솔리드 타이어 등으로 분류할 수 있는데 그 중에서 승용차 및 특수목적을 제외한 자동차에는 대부분 래디얼 타이어 즉, 공기압 (또는 공기입) 타이어가 사용되고 있다.

그러나 상기 공기압 타이어는 구조가 복잡한데다 제조공정이 정련 - 압연 / 압출 / 비드 - 재단 - 성형 - 가류 - 검사 등 8단계로 구성되어 있으며 또한 이에 따른 유해물질 배출량이 무시되지 못할 정도일 뿐더러 공기압 타이어의 성능발휘 및 안전성에 절대적으로 중요한 공기압을 수시로 점검해야 하는 관리의 불편함과 주행 중 외부물질에 의한 찔림과 충격으로 타이어가 파손될 수 있는 안전성의 문제점이 있었다.

하지만 비공기입 타이어는 이러한 공기압 타이어와 달리, 타이어의 기능에 공기압이 필요 없으며, 소재와 공정의 단순화를 통해 생산비용을 크게 절감할 수 있을뿐더러 에너지 사용량 및 유해물질 발생량을 현저히 절감할 수 있는 새로운 개념의 공정과 구조로 이루어진 타이어로 공기압의 부족 등으로 인해 야기될 수 있는 문제점으로부터 벗어날 수 있는 큰 이점이 있다.

뿐만 아니라 공기압 타이어에서 발생되는 스탠딩 웨이브 (standing wave) 형상을 방지할 수있으며 회전저항을 크게 개선할 수 있는 이점이 있다.

그리고 상기 비공기입식 타이어는 종래의 공기압식 타이어와는 개념이 다른 구조로 이루어져 있으며, 공기압식과 달리 압축공기를 전혀 이용하지 않는 설계방식이기 때문에 공기압 손실 또는 부족함 (flat tire)으로 인하여 주행 중에 발생될 수 있는 사고의 위험으로부터 자유롭다.

다음으로 종래의 비공기압식 타이어에 관한 기술로 대한민국 특허출원 제2006-051513호(타이어의 부하를 여러 겹의 스테이플을 포함한 다수의 지지부재로 지지하는 기술)와, 대한민국 특허출원 제2008-038274호(탄성 재료로 제조되는 본체 및 접지면으로 기능하는 원주방향 연장형 크라운 부분과 그에 접합되는 연장형 사이드월로 구성된 기술)와, 대한민국 특허출원 제2004-027984호(타이어의 부하를 지지하는 보강된 환형밴드와, 휠 또는 허브간의 부하력을 인장된 상태에서 전달하는 다수의 웹 스포크를 포함하는 비공기압식 타이어)와, 대한민국 특허출원 제2010-090015호(허니컴 형태의 완충부를 통해 완충작용을 하고 타이어에 가해지는 압력을 받쳐주도록 된 에어리스 타이어)가 출원되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 공기압 타이어와 유사한 조종성 및 향상된 승차감이 없을 뿐만 아니라 차량의 하중을 지탱하는데 있어서 어려움이 있었다.

공개특허 제2011-0056874호 (자기 부상 원리를 이용한 무공기 타이어) 2011.05.31

본 발명은 자기부상 방식으로 공기압을 사용하지 않으면서 공기압 타이어와 유사한 조종성 및 향상된 승차감을 가지며 차량의 하중을 지탱하는 기술을 제공한다.

또한 자기력 변화를 통한 주차모드로 변화됨으로써 안전한 주차기능 기술을 제공한다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 지면과 접촉하는 트레드 부, 상기 트레드 부와 연결되어 있는 쉐어밴드 부, 상기 쉐어밴드 부에서 허브 방향으로 연결되어 있고 전자석이 구비된 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부, 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 마주하고 있으며 자기력에 따라서 척력과 인력을 나타내는 전자석이 구비된 스포크 마그네틱 하우징 부, 휠과 연결되는 스포크 부로 구성한다.

상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부는 허브 방향을 향해 돌출형성되어 있고, 상기 스포크 마그네틱 하우징 부는 함몰형성될 수 있다.

상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부가 맞닿는 어느 일 측에는 간격을 두고 요철이 형성될 수 있다.

상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부에는 상호 매치되는 프로파일이 구비될 수 있다.

상기 스포크 부에는 상기 휠과 연결되는 스포크 피봇이 대칭장착될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 반발력 및 흡입력을 각각 활용하는 자기부상 원리를 이용하여 공기압 타이어와 유사한 조종성 및 향상된 승차감을 가진다. 반발력 및 흡입력을 각각 활용하는 자기부상 원리를 이용하여 소음과 진동 등을 개선할 수 있다. 대칭형의 프로파일로 인하여 이탈방지 금속체의 끼임을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 외관에 있어서 향상된 기대를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상형 비공기입 타이어를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 따른 요부를 나타낸 확대도.
도 3은 도 1에 따른 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부를 나타낸 확대도.
도 4는 도 3에 따른 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부의 다른 실시 예를 나타낸 도면.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 자기부상형 비공기입 타이어의 사용상태를 나타낸 정면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 한 실시 예에 따른 자기부상형 비공기입 타이어에 대하여 도 1 내지 7을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상형 비공기입 타이어를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 요부를 나타낸 확대도이며, 도 3은 도 1에 따른 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부를 나타낸 확대도이고, 도 4는 도 3에 따른 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부의 다른 실시 예를 나타낸 도면이며, 도 5 내지 7은 본 발명에 따른 자기부상형 비공기입 타이어의 사용상태를 나타낸 정면도이다.

본원발명인 자기부상형 비공기입 타이어(10)는 지면과 접촉하여 동력을 전달하고 조종성을 발휘하는 트레드 부(20)와, 상기 트레드 부(20)와 연결되고 차량의 하중을 전달하며 공기압의 역할을 수행하는 쉐어밴드 부(30)와, 상기 쉐어밴드 부(30)에서 휠(90)의 허브 방향으로 연결되고 전자석(42)이 구비된 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와, 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 마주하고 있으며 자기력에 따라서 척력과 인력을 나타내는 전자석(52)이 구비된 스포크 마그네틱 하우징 부(50)와, 상기 스포크 마그네틱 하우징 부(50)와 연결되는 스포크 부(60)와, 상기 스포크 부(60)를 휠(90)에 연결해주는 스포크 피봇(70)으로 구성된다.

그리고 본원발명에서 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)는 휠(90) 허브 방향을 향해 돌출형성되고 상기 스포크 마그네틱 하우징 부(50)는 휠(90) 허브방향으로 함몰형성된다.

즉 상기 쉐어밴드 부(30)에 돌출형성되는 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 스포크 부(60)에 함몰형성되는 스포크 마그네틱 하우징 부(50)를 통해 자기력을 변화시키고 자기 부상의 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 스포크 마그네틱 하우징 부(50)에는 상호 매치되는 프로파일이 구비될 수 있을 뿐만 아니라 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 스포크 마그네틱 하우징 부(50)가 맞닿는 일 측에는 물리적으로 체결될 수 있게끔 간격을 두고 요철(80)이 형성될 수 있다.

다음으로 본원발명인 자기부상형 비공기입 타이어(10)에 적용되는 자기부상에 대해서 설명하면 하기와 같다.

자석은 같은 극끼리는 밀어내는 척력과 서로 다른 극끼리는 끌어당기는 인력을 가지고 있으며 이에 대한 우리 주변에서의 사례를 들면 자기부상 열차를 들 수 있다.

자기부상열차가 뜨는 원리는 자석의 성질 그 자체를 이용한 것으로 자석의 N(S)극과 N(S)극이 반발하는 것을 이용한 것이다. 열차 아래에 N(S)극의 자석을 달고 선로에 N(S)극이 위로 오도록 자석을 깔아서 열차가 공중에 뜨게 만드는 것인데 천연자석으로는 열차를 뜨게 할 만큼의 자력을 낼 수 없어 전자석을 활용한다.

이때 전자석에 저항이 있는 전선을 사용하면 저항 때문에 충분히 강한 전류를 흘릴 수도 없고 열에너지로 바뀌는 전기에너지를 계속 보충해야 하는 불편함이 생기므로 전자석의 전선을 초전도체로 만들어 사용한다. 이는 초전도체는 저항이 없기 때문에 한번 전류를 흘려주면 전류가 계속 흐르게 되고 강한 전류를 쉽게 흘릴 수 있기 때문이다.

그래서 자기부상열차의 경우 열차 밑부분에 N극이 있고 그 아래의 선로 역시 N극일 때에 그 앞 부분의 선로가 S극이면 열차의 N극과 선로의 S극이 서로 끌어당겨 열차가 앞으로 나아가게 된다.

이때 S극을 재빨리 N극으로 바꾸고 선로의 앞부분을 S극으로 만들면 열차는 계속 앞으로 나아가게 되는 원리이다. 이러한 장치의 원리는 전기모터의 원리와 같이 때문에 이런 장치를 직선으로 편모터라는 뜻에서 리니어 모터 (linear motor)라고 부른다.

그리고 자기부상의 종류로서는 상기에서 언급한 서로 다른 극을 주면 밀어내는 척력이 작용하여 열차가 선로에서 뜨고 주행하는 반발식의 경우와 서로 다른 극에서는 서로 붙으려고 하는 성질 즉, 척력을 이용하는 흡인식의 경우가 있다. 흡인식 자기부상열차의 경우, S극을 띄는 선로의 아래 부분에 N극을 띄는 열차의 밑부분이 철로를 감싸듯 위치하여 이들끼리의 잡아당기는 힘을 이용하여 열차가 띄어지는 원리이다.

한편 본원발명인 자기부상형 비공기입 타이어(10)는 상기의 원리에 의하여 본원발명에서 도시된 도 3과 같이 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)에 장착되는 전자석(42)은 스포크 마그네틱 하우징 부(50)에 장착되는 전자석(52)이 반대 극으로 바뀌면서 화살표와 같은 시계방향으로 회전하게 된다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 자기부상형 비공기입 타이어의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

먼저 지면과 접촉하여 동력을 전달하고 조종성을 발휘하는 트레드 부(20)와, 상기 트레드 부(20)와 연결되고 차량의 하중을 전달하며 공기압의 역할을 수행하는 쉐어밴드 부(30)와, 상기 쉐어밴드 부(30)에서 휠(90)의 허브 방향으로 연결되고 전자석(42)이 구비된 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와, 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 마주하고 있으며 자기력에 따라서 척력과 인력을 나타내는 전자석(52)이 구비된 스포크 마그네틱 하우징 부(50)와, 상기 스포크 마그네틱 하우징 부(50)와 연결되는 스포크 부(60)를 구성한다.

그리고 상기 스포크 부(60)에 장착되는 스포크 피봇(70)을 휠(90)에 결합하면 자기부상형 비공기입 타이어(10)의 조립은 완료되는 것이다.

다음으로 상기와 같은 상태에서 자기부상형 비공기입 타이어(10)를 주행모드로 작동할 경우에는, 도시된 도 5와 같이 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 스포크 마그네틱 하우징 부(50)는 같은 극을 가지는 전자석을 통해서 서로 일정한 거리로 부상된 후 상기 트레드 부(20)와 쉐어밴드 부(30) 및 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)는 회전작동하고 상기 스포크 마그네틱 하우징 부(50)와 스포크 부(60) 및 휠(90)은 제자리에 작동하게 된다.

그리고 상기와 같은 상태에서 자기부상형 비공기입 타이어(10)를 주차모드로 작동할 경우에는, 도시된 도 6과 같이 상기 트레드 부(20), 쉐어밴드 부(30), 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40), 스포크 마그네틱 하우징 부(50), 스포크 부(60) 그리고 휠(90)이 모두 연결되어 있는 한 몸체의 형태를 유지한 채 작동하게 된다.

이때 상기 스포크 부(60)는 쉐어밴드 부(30)에 연결되는 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)의 요철(80) 부분(notch)에 자기적 및 물리적으로 고정되는 것이 효과적이다.

다음으로 상기와 같은 상태에서 자기부상형 비공기입 타이어(10)를 과격한 조종성능이 절실히 요구되는 스포츠 모드로 작동할 경우에는, 도시된 도 7과 같이 상기 휠(90)과 스포크 부(60) 그리고 스포크 마그네틱 하우징 부(50)는 한 몸체가 되어 상기 트레드 부(20), 쉐어밴드 부(30), 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부(40)와 강한 자기부상력을 바탕으로 센서 갭(sensor gap)이 잘 제어되고 작동하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 자기부상형 비공기입 타이어
20 : 트레드 부
30 : 쉐어밴드 부
40 : 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부
50 : 스포크 마그네틱 하우징 부
60 : 스포크 부
70 : 스포크 피봇
80 : 요철
90 : 휠

Claims (5)

1. 지면과 접촉하는 트레드 부, 상기 트레드 부와 연결되어 있는 쉐어밴드 부, 상기 쉐어밴드 부에서 허브 방향으로 연결되어 있고 전자석이 구비된 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부, 상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 마주하고 있으며 자기력에 따라서 척력과 인력을 나타내는 전자석이 구비된 스포크 마그네틱 하우징 부, 휠과 연결되는 스포크 부로 구성되고,
   상기 스포크 부에는 상기 휠과 연결되는 스포크 피봇이 대칭장착된 자기부상형 비공기입 타이어.
2. 제 1항에서,
   상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부는 허브 방향을 향해 돌출형성되어 있고, 상기 스포크 마그네틱 하우징 부는 함몰형성된 자기부상형 비공기입 타이어.
3. 제 1 또는 2항에서,
   상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부가 맞닿는 어느 일 측에는 간격을 두고 요철이 형성된 자기부상형 비공기입 타이어.
4. 제 1항 또는 2항에서,
   상기 쉐어밴드 마그네틱 하우징 부와 스포크 마그네틱 하우징 부에는 상호 매치되는 프로파일이 구비된 자기부상형 비공기입 타이어.
5. 삭제

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