KR101411103B1 - 비공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레드부, 내외측 환형밴드부, 스포크 부재 및 림부로 구성된 비공기입식 타이어에 관한 것으로, 스포크 부재의 개구부들을 이물질의 침투로부터 보호하는 보호막을 구비하여, 이물질이 침투에 의한 타이어의 파손을 방지하여 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 비공기입 타이어에 관한 것이다.

Description

비공기입 타이어{NON-PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 비공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기압을 사용하지 않으면서, 공기입 타이어와 유사한 조종성을 갖고, 이물질의 끼임을 방지할 수 있는 비공기입 타이어에 관한 것이다.

현재 대부분의 자동차는 공기입 타이어(pneumatic tire)가 주류를 이루고 있다. 그러나 이러한 공기입 타이어는 구조가 복잡한데다 제조 공정 수가 8 단계 이상으로 많고 또한 이에 따른 유해물질 배출량이 많을 뿐만 아니라 공기압 타이어의 성능발휘 및 안전성에 절대적으로 중요한 공기압을 수시로 점검해야 하는 관리의 불편함과 주행 중 외부물질에 의한 찔림과 충격으로 타이어가 파손되어 교통 사고 등으로 이어지는 안전성의 문제가 항상 내재되어 있는 것이 사실이다.

공기입 타이어의 문제점을 해소하기 위해 에어리스 타이어(Airless tire)의 개발이 진행 중에 있으며, 다양한 형태의 비공기입 타이어가 다양하게 제안되어 왔다.

공기입 타이어를 대체할 수 있는 비공기입 타이어로서, 국내특허공개 제2006-0051513호는 타이어의 부하를 여러 겹의 스테이플을 포함한 다수의 지지부재로 지지하는 비공기입 가요성 타이어를 개시하고 있고, 국내 특허공개 제2008-0038274호는 탄성 재료로 제조되는 본체 및 접지면으로 기능하는 원주방향 연장형 크라운 부분과 그에 접합되는 연장형 사이드월로 구성된 비공기입 타이어를 개시하고 있다. 또한, 국내 특허공개 제2004-0027984호는 타이어의 부하를 지지하는 보강된 환형 밴드, 휠 또는 허브간의 부하력을 인장된 상태에서 전달하는 다수의 웹 스포크를 포함하는 비공기입식 타이어를 개시하고 있다. 국내특허등록 제1043001호는 허니컴 형태의 완충부를 통해 완충작용을 하고 타이어에 가해지는 압력을 받쳐주도록 구성된 에어리스 타이어를 개시하고 있다.

다수의 웹 스포크를 포함하는 비공기입 타이어에서는 웹 스포크와 지면과 접촉하는 트레드 사이에 구조 보강물이 포함되어 차량의 하중을 지탱하며 공기압 타이어에서의 공기압과 같은 기능을 할 수 있도록 구성된다. 그러나, 웹 스포크 사이 사이의 공간은 개방되어 있어, 이러한 틈새를 통해서 외부로부터 모래, 자갈 등의 이물질이 들어갈 경우, 스포크의 크랙을 유발하여, 타이어의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 스포크부에 있어서 스포크 부재의 지지체들 사이의 개구부를 차폐하는 보호막을 구비하여 스포크 부재의 지지체들 사이에서 발생될 수 있는 이물질 끼임 현상을 방지하여 내구성과 수명 성능이 향상된 비공기입 타이어를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 노면과 접촉하는 트레드부; 차축과 연결되는 림부; 상기 트레드와 상기 림부 사이에 동축적으로 이격되게 배치된 내측 환형 밴드부와 외측 환형 밴드부; 상기 내측 환형 밴드부와 외측 환형 밴드부를 연결하는 소정 패턴으로 형성된 지지체들과 상기 지지체들에 의해 한정되는 개구부들을 포함하는 스포크 부재; 및 상기 스포크 부재의 상기 개구부로 이물질이 침투하는 것을 차단하는 타이어의 폭 방향 양단에 형성된 한 쌍의 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어에 관한 것이다.

본 발명의 비공기입 타이어는 스포크 부재의 지지체들 사이의 개구부에 이물질이 침투되지 않도록 차단하는 보호막을 포함하여, 이물질 침투로 인한 스포크 표면의 결함, 또는 크랙의 발생을 방지함으로써 타이어의 내구성과 수명을 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 스포크 부재에 박혀 있던 이물질이 차량 주행에 따라서 보행자에게 튀는 사고를 예방할 수 있고, 타이어의 회전에 따라서 스포크에서 발생하는 소음도 저감시켜 비공기입 타이어의 승차감을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비공기입 타이어의 개략사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 비공기입 타이어의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 비공기입 타이어의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 비공기입 타이어의 보호막을 제외한 부분의 개략사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 타이어의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 비공기입 타이어의 비공기입 타이어의 분해사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 도면 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 붙여 표시한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예의 비공기입 타이어를 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예의 비공기입 타이어는 노면과 접촉하는 트레드부(1); 차축과 연결되는 림부(3); 상기 트레드와 상기 림부 사이에 동축적으로 이격되어 배치된 내측 환형 밴드부(4)와 외측 환형 밴드부(5); 및 상기 내측 환형 밴드부(4)와 상기 외측 환형 밴드부(5)를 연결하는 소정 패턴으로 형성된 지지체들(21, 22, 23)과 상기 지지체들에 의해 한정되는 개구부들(20)을 포함하는 스포크 부재(2) 및 상기 스포크 부재(2)의 상기 개구부(20)로 이물질이 침투하는 것을 차단하는 타이어의 폭 방향 양단에 형성된 한 쌍의 보호막(7, 7')을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(7, 7')은 상기 스포크 부재(2)에 대해서 타이어의 폭 방향 내측으로 상기 내측 및 외측 환형밴드(4, 5)의 양 끝단에 형성되거나 상기 스포크 부재의 끝단에 폭방향 외측으로 형성될 수 있다, 또한 보호막 7, 7'는 타이어의 폭 방향으로 서로 대향하여 형성되고, 상기 내측 및 외측 환형 밴드부(4, 5)와 일체로 형성될 수 있다.

상기 보호막(7. 7')은 스포크 부재의(2)의 지지체들 사이 사이에 독립적으로 형성되거나, 스포크 부재(2)를 전체적으로 커버하도록 형성될 수 있다.

이와 같이 보호막(7, 7')은 스포크 부재(2)의 폭 좌우 끝부분에 설치되어, 본 발명의 비공기입 타이어가 주행 중에 타이어 외부에 있는 노면 등으로부터 흙, 모래, 자갈 및 눈 등이 스포크 부재(2)의 지지체들(21, 22, 23) 사이의 개구부(20)로 침투하는 것을 차단하는 기능을 한다.

상기 스포크 부재(2)는 소정 패턴으로 형성된 지지체들(21, 22, 23)과 상기 지지체들에 의해 한정되는 개구부들(20)을 포함하여 구성된다. 바람직한 예에 있어서, 상기 스포크 부재(2)의 패턴은 상기 외측 환형 밴드(5)에 접하는 외측 반원형 지지체(21); 상기 내측 환형 밴드(4)에 접하는 내측 반원형 지지체(23); 및 상기 외측 반원형 지지체(21)와 상기 내측 반원형 지지체(23)에 의해 교차 형성된 중앙 지지체(23)를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 보호막(7, 7')은 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 이들의 혼합 수지로 구성될 수 있고, 본 발명에서 이러한 보호막은 스포크 부재와 동일한 재료로 만들어지거나 복합 재료로 구성될 수 있다. 상기 보호막(7, 7')은 예컨대 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아세탈 또는 폴리아미드를 사용하여 제조될 수 있다. 보호막(7, 7')을 형성하기 위한 수지는 기계적 강도를 개선하기 위해 강화 재료, 예컨대 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유를 함유할 수 있다.

상기 스포크 부재(2)는 소정의 패턴이 반복되도록, 상기 내측 환형 밴드부(4)와 외측 환형 밴드부(5) 사이에 반복적으로 등각도로 다수 개 설치될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이웃하는 내측 반원형 지지체들(22)은 내측 환형밴드부(4)와 접하는 하단 끝부분들이 일정한 간격을 두고 이격되도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이웃하는 내측 반원형 지지체들(22)은 내측 환형밴드부(4)와 접하는 하단 끝부분들이 서로 접하도록 구성될 수 있다. 이때 상기 이웃하는 외측 반원형 지지체들(21)은 외측 환형 밴드부(5)와 접하는 끝부분들이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

도시하지 않은 또 다른 실시예에서, 내측 반원형 지지체들(22)은 내측 환형밴드부(4)와 접하는 하단 끝부분들이 서로 접하도록 구성되고, 이웃하는 외측 반원형 지지체들(21)도 외측 환형 밴드부(5)와 접하는 끝부분들이 서로 접하도록 구성될 수 있다.

도 3은 도 1의 본 발명의 일 실시예의 비공기입 타이어의 주행 방향 개략측단면도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 공기입 타이어는 지면과 접촉하는 트레드부(1)와 하중을 지지하는 스포크 부재(2)를 포함하고, 점선으로 표시된 바와 같이, 상기 스포크 부재(2)에는 외측 반원형 지지체(21)와 내측 반원형 지지체(22)에 의해 형성된 중앙 지지체(23)가 포함된다. 도 4에서 스포크 부재 중 외측 반원형 지지체(21)와 내측 반원형 지지체(22)가 서로 교차하는 접점을 가운데 점선으로 표시하였다.

본 발명에서 트레드부(1)는 고무 또는 플라스틱 재료로 구성되어 지면과 직접 접촉하는 점탄성재료부(11)와 상기 점탄성재료부(11)의 내측에 형성되고, 구조적 보강재(12)를 포함하는 보강부(14)로 구성되어 있으며, 상기 보강재(12)의 예로써는 강선(steel wire), 스틸벨트(steel belt), 스틸 링(steel ring) 또는 코드 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다. 트레드(1)는 응용에 따라 폴리에스테르 탄성중합체, 수지, 예컨대 폴리우레탄 또는 고무와 같은 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 비공기입 타이어는 지면과 접촉하는 표면에 트레드(tread) 패턴을 가질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 스포크 부재(2)는 타이어의 원주 방향으로 형성되어, 이웃하는 중앙 지지체들(23)을 연결하는 연결부(24)를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같이 서로 이웃한 중앙 지지체(23)들과 연결부(24)를 매개로 서로 연결되는 경우에 더욱 더 견고한 구조체를 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 비공기입 타이어의 보호막을 제외한 부분의 개략사시도이다. 본 발명의 또 다른 실시예의 비공기입 타이어에서는 보호막(7, 7')가 스포크 부재의 좌우 끝부분 외측에 형성될 수 있다. 이 경우 보호막(7, 7')는 투명하거나 반투명이거나 불투명한 박막으로 구성될 수 있다.

실시예

스포크 부재의 좌우 양단에 보호막을 구비하는 본 발명의 비공기입 타이어와 보호막을 구비하지 않는 기존의 타이어의 정특성 성능 및 소음 성능을 비교 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

	비교예	실시예
실제 접촉면적(㎠)	103	100
변형(mm)	35	34
소음 SPL(dBA)	50	42

[물성 평가 방법]

실제접촉면적: 트레드부에 잉크를 묻히고 종이 위로 타이어를 수직으로 내려 눌러 접지면적을 측정하였다.

*변형: 변형은 타이어의 정특성 시험 방법에 따라서 타이어 트레드가 지면 또는 평평한 면에 하중 없이 닿아 있을 때의 지면과 타이어 허브축과의 거리를 기준으로 하고, 하중을 주어 수직방향으로 내려 누를 때 하중에 따라 허브축이 지면 쪽으로 이동한 거리를 측정하여 변형으로 표시하였다.

소음 SPL: JASO C606-81 시험법에 근거하여 평가하였다.

상기 표 1의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 보호막을 구비하는 본 발명의 비공기입 타이어는 실제접촉면적 및 변형에서는 유사한 수준을 유지하면서 오히려 소음이 저감됨을 확인할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 트레드부 2 : 스포크 부재
3 : 림부 7, 7': 보호막
21 : 외측 반원형 지지체 22 : 내측 반원형 지지체
23 : 중앙 지지체 24 : 연결부

Claims (12)

1. 노면과 접촉하는 트레드부; 차축과 연결되는 림부; 상기 트레드와 상기 림부 사이에 동축적으로 이격되도록 배치된 내측 환형 밴드부와 외측 환형 밴드부; 상기 내측 환형 밴드부와 상기 외측 환형 밴드부를 연결하는 소정 패턴으로 형성된 지지체들과 상기 지지체들에 의해 한정되는 개구부들(openings)을 포함하는 스포크 부재; 및 상기 스포크 부재의 상기 개구부로 이물질이 침투하는 것을 차단하는 타이어의 폭 방향 양단에 형성된 한 쌍의 보호막을 포함하고,
   상기 보호막은 스포크 부재와 동일한 재료로 일체로 형성되고,
   상기 보호막은 상기 스포크 부재에 대해서 타이어의 폭 방향 내측으로 상기 내측 및 외측 환형밴드의 양 끝단에 형성되거나 상기 스포크 부재에 대해서 타이어의 폭 방향 외측으로 상기 내측 및 외측 환형밴드의 양 끝단에 형성되며,
   상기 보호막은 유리 섬유, 탄소 섬유, 또는 아라미드 섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 스포크 부재는
   상기 외측 환형 밴드부에 접하는 외측 반원형 지지체;
   상기 내측 환형 밴드부에 접하는 내측 반원형 지지체;
   상기 외측 반원형 지지체와 상기 내측 반원형 지지체에 의해 교차 형성된 중앙 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 스포크 부재는 상기 내측 환형 밴드부와 외측 환형 밴드부 사이에 반복적으로 등각도로 다수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 스포크 부재의 이웃하는 내측 반원형 지지체들은 내측 환형 밴드부와 접하는 하단 끝부분들이 일정한 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 스포크 부재의 이웃하는 내측 반원형 지지체들은 내측 환형 밴드부와 접하는 하단 끝부분들이 서로 접하도록 형성되고, 상기 이웃하는 외측 반원형 지지체들은 외측 환형 밴드부와 접하는 끝부분들이 서로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
7. 제4항에 있어서, 상기 이웃하는 내측 반원형 지지체들은 내측 환형 밴드부와 접하는 하단 끝부분들이 서로 접하도록 형성되고, 상기 이웃하는 외측 반원형 지지체들은 외측 환형 밴드부와 접하는 끝부분들이 서로 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 보호막은 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 이들의 혼합 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
9. 제 1항에 있어서, 상기 트레드부는 고무 또는 플라스틱 재료로 구성된 점탄성재료부와 상기 점탄성재료부의 내측으로 형성되고 보강 구조를 포함하는 보강부로 구성된 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
10. 제1항에 있어서, 상기 스포크 부재는 타이어의 원주 방향으로 형성되어, 이웃하는 중앙 지지체들을 연결하는 연결부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 보호막은 상기 내측 및 외측 환형 밴드부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
    

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