KR101625736B1 - 자동차 타이어를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 타이어를 위한 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 자동차 타이어의 물리적 탄성을 유지하고, 타이어의 트레드 패턴을 깨끗하게 유지하여 타이어 성능을 최대화 하는 것으로, 계절에 관계없이 적정온도를 유지하여 타이어와 노면간의 접지력을 향상시켜 연비를 높이고, 눈길이나 빗길을 주행할 때 타이어 홈의 수분을 제거하여 자동차가 수막현상으로 인한 미끄러짐을 방지하고 자동차의 안전 운행을 도모하고 승차감을 향상시키며, 4계절용 타이어로 동절기에도 윈터 타이어와 같은 성능을 발휘할 수 있는 자동차 타이어를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

자동차 타이어를 위한 장치{device for vehicle tire}

본 발명은 자동차 타이어 온도유지 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 자동차 타이어의 물리적 탄성을 유지하고, 타이어의 트레드 패턴을 깨끗하게 유지하여 타이어 성능을 최대화 하는 것으로, 계절에 관계없이 적정온도를 유지하여 타이어와 노면간의 접지력을 향상시켜 연비를 높이고, 눈길이나 빗길을 주행할 때 타이어 홈의 수분을 제거하여 자동차가 수막현상으로 인한 미끄러짐을 방지하고, 자동차의 안전 운행을 도모하고 승차감을 향상시키며, 4계절용 타이어로 동절기에도 윈터 타이어와 같은 성능을 발휘할 수 있는 자동차 타이어 온도유지 장치에 관한 것이다.

자동차의 안전 운행의 가장 중요한 기능을 담당하고 있는 것은 타이어이다. 따라서 타이어 상태에 따라 교통사고를 예방할 수도 있고 위급한 상황 속에서도 대형 사고를 막을 수 있다. 이러한 중요성 때문에 타이어는 용도별, 차종별 형태를 달리하고 있다. 이러한 타이어의 기본적인 물성은 온도와 밀접한 관계가 있고 자동차의 사용 환경에 따라 최적화하기 위한 노력을 계속하고 있다.

타이어는 온도에 따라 물성이 달라져 겨울철에 일반용 타이어는 탄성이 줄어들어 접지력과 조정 안정성이 떨어지고 승차감도 나빠진다. 이러한 점을 해결하기 위해 겨울철에 온도가 낮아져도 탄성을 유지할 수 있도록 보완한 겨울용 타이어가 있으나, 가격이 비싸고 타이어 구입을 위해 추가적인 비용이 소요되며, 계절에 따라 타이어를 탈부착하여 별도로 보관해야 하는 불편함이 있다.

이에 따라, 현재 많이 사용하고 있는 타이어는 여름용 타이어와 겨울용 타이어의 특성을 절충한 사계절용 타이어인데, 사계절용 타이어의 경우에도 영하 7도 이하에서는 급격한 성능저하가 일어나 제 성능을 발휘하기 어렵다.

여름철에 장거리 고속주행의 경우에는 계속적인 주행으로 인한 타이어 내부의 축적된 열을 식혀주기 위하여 2시간 마다 휴식을 취하는 것이 좋다고 권장하고 있으나 도로 지면으로부터 전달되는 고열로 인해 타이어가 파괴되어 차량이 전복되는 사고가 발생하고 있다. 따라서 폭염에 따른 타이어 강도가 떨어져 과도한 접촉 저항이 커지고, 이로 인해 타이어가 급속한 온도 상승을 유발되어 소음과 연비가 떨어지는 원인 된다.

또한, 우천 시 타이어의 표면에 수막현상이 발생하여 쉽게 미끄러지는 경우가 발생하여 교통사고의 원인이 되고 있다.

일반적으로, 자동차의 바퀴에 사용하는 타이어는 지면과의 마찰을 통해 바퀴를 회전시켜서 자동차가 주행 되도록 하고, 주행 중인 차량을 정지시키거나 속도를 줄일 경우에도 브레이크에 의해 제동을 할 때 타이어와 지면과의 마찰력을 이용하고 있다.

그러나 제동만을 고려하여 타이어와 지면과의 마찰 저항을 크게 설정하면 연료소비량이 커져 연비가 떨어지게 되므로 차량의 속도와 지면의 형태를 고려하여 디자인하고 있는 실정이다.

한편, 겨울철에 눈길 또는 빙판길을 주행하는 과정에서 자동차가 미끄러져 사고가 발생되지 않도록 사용하는 장비로는 직물체인, 우레탄체인, 스노타이어, 스프레이형 체인 등이 있다.

이러한 체인은 금속 또는 고무재질로 이루어져 자동차의 타이어를 감쌈으로써, 지면에 쌓인 눈이나 얼음과의 마찰계수를 증대시켜 자동차가 미끄러지지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 도표는 겨울철 제동장치별 제동거리에 대한 실험으로, 노면 온도를 영하 5도로 설정한 실험에서 스노타이어의 제동력을 실험한 결과, 눈길 위를 시속 40km로 달리던 자동차가 급제동 할 경우 일반 사계절용 타이어의 제동거리와 스노타이어를 장착한 차량의 제동거리는 20% 가까이 줄었다. 눈길이 아닌 매끈한 빙판길에서도 제동거리가 약 15% 감소했다.

상기 체인은 비교적 자동차의 제동력을 높일 수 있어서 많이 사용하고 있지만, 타이어에 장착하거나, 해체하는 작업이 번거롭고 어려워 초보 운전자 또는 점차 증가하고 있는 여성 운전자들이 사용하는데 많은 어려움이 있었다.

스프레이형 체인은 고분자 화합물로 구성되어 타이어 트레드 패턴에 얼음이 끼지 않아 타이어 트레드 패턴을 그대로 확보 할 수 있어 제동효과가 있으나 유효 시간이 30분으로 짧은 문제점이 있다. 그리고 효과적으로 사용하기 위해서는 타이어에 수분이 없는 상태인 출발 전에 사용해야 더 효과적이나 주행 중 사용할 경우에는 그 효과가 떨어지는 약점이 있다.

스노타이어는 폭설이 내리거나 지면이 아주 미끄러울 경우, 제동효과를 제대로 발휘하지 못하고 계절의 변화에 따라 타이어를 바꿔야 하는 불편이 있으며 온도가 높아지면 제동거리가 길어지고 소음 및 진동이 크게 발생되므로 승차감이 떨어지고 주행속도를 높이는데 어려움이 있다.

가. 외부온도 변화에 따른 타이어 접지면 비교

나. 외부온도 변화에 따른 계절용 타이어별 제동거리 비교

위에서 살펴본 미끄럼 방지 장치들은 노면에 눈이 있을 때를 대비한 장치들로 비교적 눈길 자동차의 제동효과를 증진시키는 관점에서는 우수함이 있지만, 장착상의 어려움이나 효과의 지속성이 짧고 계절별 성능이 낮아 타이어의 미끄럼으로부터 차량을 보호하는데 한계가 있다.

또한, 타이어 자체 기능에 부가적으로 장착되기 때문에 호환에 문제가 발생하고 임시적인 대비에 불과하였다. 또한 차량의 승차차감과 4계절 연비를 고려한 고효율 타이어와는 거리가 멀었다.

이러한 편의성, 제동효과, 승차감, 연비 등 타이어 기능을 증진시키기 위해서 관련업계에서는 새로운 방법을 개발하는데 많은 연구 개발이 필요한 실정이다.

상기한 바와 같이 자동차 타이어는 연비와도 밀접한 관련이 있는데, 일반적으로 타이어의 회전저항이 10% 감소하면 1.74% 가량 연비 개선 효과가 있다고 한다. 특히 현재 전체의 98% 가량인 일반타이어를 고효율 타이어로 바꾸면 국가 전체적으로는 연간 약 35만 TOE(Ton of Oil Equivalent, 석유환산톤)의 에너지를 절감할 수 있다. 35만 TOE는 대한민국의 서울과 부산을 약 594만회 왕복할 수 있는 양이다.

수송용 연료 절감 효과도 2,517억원에 달한다. 또 승용차 1대당 경제 효과는 12만2000원(3년)이며, 타이어 값은 같은 기간 3만2000원이 증가한 반면 연료비는 17만 4000원이 감소한다는 분석 결과도 나왔다.

예컨대 이미 국내에 출시된 모 제품의 경우 회전저항 1등급에 젖은 노면 제동력 3등급의 고효율ㅇ친환경 타이어를 연간 평균 2만㎞를 주행하는 중형차에 장착했다면, 매년 272㎏의 이산화탄소 발생을 줄일 수 있다고 한다. 물론 일반 타이어에 비해 연료비 절감도 효과도 기대할 수 있어, ℓ당 2,000원을 기준으로 1년에 연료비를 23만원 가량을 절감할 수 있다.

요즘 자동차의 연비는 운전자들의 최대 관심사다. 연비를 높이기 위해 빼놓을 수 없는 중요한 요소 중 하나가 타이어다. 주행 중 발생하는 열이나 마찰이 타이어에 전달되고, 타이어의 성능에 따라 자동차의 에너지 손실에 차이가 생기기 때문이다. 2012년 12월, 타이어의 에너지 효율을 규제하는 '타이어 (에너지 소비) 효율등급제'가 전격 시행된다. 연비는 높게, 이를 통해 이산화탄소 등 온실가스 배출은 줄이는, 타이어 효율등급제는 다음과 같다.

타이어 효율등급제란, 타이어의 회전저항(마찰력, Rolling Resistance)과 젖은 노면 제동력(Wet Grip)을 측정, 이를 등급화한 것을 말한다. 타이어의 회전저항이 적으면 적을수록 지면과의 마찰이 줄어 그만큼 연비 효율은 높아진다. 또한, 연료 소비를 줄이고 이산화탄소 배출을 낮춰 환경에도 일조하게 된다. 젖은 노면 제동력이 좋을수록 회전저항은 줄이고 제동력은 유지시켜 보다 안전한 주행을 가능케 한다. 이를 통해, 소비자가 에너지 효율이 높은 전기냉장고를 선택하듯, 고효율 타이어를 선택하도록 유도하기 위한 제도다. 적용 대상은 국내에서 생산되거나 수입돼 판매되는 교체용, 신차용 타이어들이다. 승용차용과 소형트럭용 타이어가 우선 적용되며 트럭과 버스용 타이어는 향후 적용될 예정이다. 단, 수출용이나 스노타이어, 재생용 타이어, 경주용 타이어 등은 제외된다.

전 세계적인 환경규제도 타이어 효율등급제 시행을 앞당기는 계기가 됐다. 미국ㅇEUㅇ일본 등은 제도의 자율시행을 넘어 의무시행 단계에 접어들고 있다. 우리 정부도 수출경쟁력 확보를 위해서라도 더 이상 제도 시행을 늦출 수 없게 된 것이다.

먼저 국내 타이어 수출량의 28%(1718만개, 2010년) 가량을 차지하는 EU는 이미 2009년 4월 자동차 배출 이산화탄소를 감소시키기 위해 승용차 제조업체에 배출목표 준수를 강제하는 조치를 도입했다.

이와 같이 타이어의 효율성을 높이고, 타이어를 통하여 연비를 줄이기 위한 다양한 연구개발은 꾸준히 시행되고 있으며, 앞으로도 필요한 실정이다.

등록특허 10-1315846

상기한 특허문헌에는 타이어의 내부에 추가로 열선의 삽입 또는 압전소자를 삽입하여 타이어의 온도를 조절함으로써 최적의 탄성을 유지시켜 타이어의 접지력을 향상시킬 수 있는 타이어 온도조절 장치 및 그 방법에 대한 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기한 타이어 온도조절 장치의 경우 휠과 타이어의 열선을 연결하는 부분에서 접촉이 원활하게 유지되지 못할 수 있으며, 횔에 부착된 발전장치는 고속으로 회전하는 휠의 밸런스에 영향을 미칠 수 있어 실용성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 타이어에 발열을 위한 소자나 장치를 추가하는 방법은 타이어에 추가되는 장치에 따라 타이어를 설계를 다시 해야만 하며, 추가적인 공정이 요구되므로 타이어 생산원가가 증가되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

게다가, 여름철 폭염을 대비할 수 없고, 겨울철에도 타이어의 수분제거가 원활하지 못하며, 타이어 단가를 높이고, 부수적인 장치를 추가로 설치하는 등 타이어의 경제적인 안전장치를 구현하는 근본적인 애로사항을 해결하지는 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 자동차 타이어의 물리적 탄성을 유지하고 타이어의 트레드 패턴을 깨끗하게 유지하여 타이어 성능을 최대화 하는 것으로, 계절에 관계없이 적정온도를 유지하여 타이어와 노면간의 접지력을 향상시켜 연비를 높이고, 눈길이나 빗길을 주행할 때 타이어 홈의 수분을 제거하여 자동차가 수막현상으로 인한 미끄러짐을 방지하고, 자동차의 안전 운행을 도모하고 승차감을 향상시키며, 4계절용 타이어로 동절기에도 윈터 타이어와 같은 성능을 발휘할 수 있어 경제적인 효과를 기대할 수 있게 하는 자동차 타이어 온도 유지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 자동차 각각의 타이어 상부와 일정거리 떨어져 구비되는 물분사노즐 및 공기분사노즐; 상기 공기분사노즐로 공기를 공급하는 공기 공급부; 상기 물분사노즐로 물을 공급하는 물 공급부; 상기 자동차의 차체에 구비되되, 외기의 온도 및 습도를 감지하여 상기 제어부를 제어함으로써 상기 공기 공급부 및 물 공급부를 작동시키는 센서; 상기 센서의 감지신호에 의해 공기 공급부 및 물 공급부로 물 또는 공기의 공급을 제어하는 제어부; 및 상기 공기 공급부 및 물 공급부로 공급되는 공기 또는 물의 온도를 조절하는 열교환기를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 공기공급부는, 터보압축기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물 공급부는, 상기 차체의 내측에 구비되는 물탱크로부터 물을 펌핑하여 상기 분배기를 통하여 물분사노즐로 물을 공급하는 워터펌프를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물탱크에는, 동절기에 사용되기 위한 부동액이 저장되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물분사노즐 및 공기분사노즐은, 상기 타이어의 최상부에서 주행방향으로 일정각도 하향되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물분사노즐 및 공기분사노즐은, 상기 공기분사노즐의 내측부에 물분사노즐이 구비되되, 상기 물분사노즐의 입구가 상기 공기분사노즐의 입구보다 후방에 형성되고, 상기 공기분사노즐의 일측에는 공기분사노즐의 막힘을 감지하는 압력 감지센서를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물탱크에는, 상기 물탱크의 물 또는 부동액의 남은 양을 감지하는 수위감지 센서를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 물분사노즐 및 공기분사노즐은, 상기 물분사노즐로 물이 골고루 분배되어 분사되도록 하는 물분배기; 및 상기 공기분사노즐로 공기가 골고루 분배되어 분사되도록 하는 공기분배기를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 공기분사노즐에는, 분사되는 공기압의 강약을 조절하여 균일한 온도 유지를 위해 타이어의 회전 속도를 감지하는 속도감지센서를 더 포함한다.

본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치에 의하면, 첫째, 자동차의 타이어 온도를 최적으로 유지하여 타이어 물성과 타이어 트레드 패턴의 상태를 최적으로 유지하여 안전하고 쾌적한 주행 성능을 유지할 수 있다.

둘째, 겨울철에는 타이어의 온도를 상승시켜 탄성을 유지할 수 있으므로 승차감이 향상되며, 타이어 트레드 패턴에 얼음이나 눈의 배출이 빨라 쌓이지 않게 되어 타이어 설계 시에 미끌림과 접지력 향상을 위해 디자인 된 패턴 기능이 유지됨에 따라 자동차의 미끌림이 방지되고, 일반 타이어로도 스노타이어의 기능을 대신 할 수 있으며, 제동력, 미끌림 방지, 승차감 향상, 연비향상 등 기대할 수 있게 되고, 특히, 눈길에서는 높은 온도의 풍압으로 타이어 홈 사이의 수분을 충분한 풍량으로 제거할 수 있어 안전한 주행을 보장 할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 여름철에는 도로 지면으로부터 고열이 발생하고, 그로 인해 타이어가 파괴되는 사고가 급증하여 차량이 전복되는 사고가 발생되는데, 이러한 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 특히, 타이어의 온도를 적정하게 유지하도록 타이어의 열을 낮춰서 타이어 적정 온도를 유지하고 냉각된 상태를 유지시키기 위해서 물 및 공기를 타이어에 동시에 또는 간헐적으로 분사함으로써 증발열을 통하여 효율적으로 타이어 온도를 유지 할 수 있으므로 안전한 주행을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치가 차에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 노즐의 내부구조를 개략적으로 나타내 보인 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 구성을 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 노즐의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치가 차에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 노즐의 내부구조를 개략적으로 나타내 보인 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 구성을 블록으로 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 노즐의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치는, 자동차의 차체(2)에 결합되는 타이어(1)의 상부에 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)이 구비된다. 상기 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30), 상기 타이어(1)의 최상부에서 주행방향으로 일정각도인 θ만큼 하향되도록 경사지는 것이 바람직하다. 이는 주행 중 회전하는 타이어(1)에 물 또는 공기를 분사시킬 때 타이어 면에 묻어있는 물기 또는 눈이 외측으로 쉽게 떨어져 나가도록 하기 위한 것이다. 또한, 차량의 전륜의 조향에 따라 타어어의 표면이 노즐의 외측으로 벗어나는 것을 방지하기 위하여 타이어(1)의 상부에 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)이 구비된다.

게다가 상기 공기분사노즐(30)의 내측부에 물분사노즐(10)이 구비되되, 상기 물분사노즐(10)의 입구가 상기 공기분사노즐(30)의 입구보다 후방에 형성되고, 상기 공기분사노즐(30)의 일측에는 공기분사노즐(30)의 막힘을 감지하는 압력 감지센서(51)가 별도로 구비될 수 있다.

상기 압력 감지센서(51)는, 상기 공기분사노즐(30)의 입구가 흙탕물 등이 굳어서 생성된 이물질에 의하여 막힐 수 있는데, 이 때 공기압에 이상이 있을 경우 이를 감지하여 후술할 제어부(40)로 전달하고, 제어부(40)는 운전자에게 경고등 또는 경고음 등을 통하여 전달하여 운전자가 직접 이물질을 제거하거나, 또는 운전자가 상기 물분사노즐(10)을 작동시켜 이물질을 제거할 수 있게 된다.

또한, 상기한 물분사노즐(10)은 타이어(1)의 폭에 비례하여 배출구가 직사각형상으로 형성되며, 상기 공기분사노즐(30)은 하나 이상의 배관으로 구성되어 터보압축기(110)에서 생성된 고압의 공기를 강하게 타이어(1)로 분사하게 된다.

한편, 상기 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)은, 상기 물분사노즐(10)로 물이 골고루 분배되어 분사되도록 하는 물분배기(20) 및 상기 공기분사노즐(30)로 공기가 골고루 분배되어 분사되도록 하는 공기분배기(21) 구비되며, 상기 각 분배기(20, 21)는 후술할 공기 또는 물을 상기 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)로 골고루 분배하여 분사되도록 한다.

또한, 상기한 각 분배기(20, 21)와 각각의 노즐(10, 30)간에는 배관(11, 31)으로 연결되어 각 분배기(20, 21)에서 분배되는 물 또는 공기가 상기 각 배관(11, 31)을 통하여 이동하게 된다.

한편, 상기 공기분배기(21)로 공기를 공급하는 공기 공급부(100)가 구비된다. 상기 공기 공급부(100)는 터보압축기(110)로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 공기분사노즐(30)을 통하여 풍부한 풍량과 강한 압력으로 타이어(1)의 이물질을 제거해야 하기 때문이다. 상기한 터보압축기 외에 터보팬 또는 브로워로 구성될 수 있다.

또한, 상기 공기 공급부(100)는 도면에 도시된 바와 같이 차제(2)의 일측에 구비되어 공기분배기(21)에 의해 각 타이어(1)로 분사될 수 있지만, 각 타이어(1)의 상부 일측에 터보압축기(110), 터보팬 또는 브로워가 각각 장착될 수도 있다.

한편, 상기 물분배기(20)로 물을 공급하는 물 공급부(200)가 구비된다. 상기 물 공급부(200)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 상기 물 공급부(200)는, 상기 차체(2)의 내측 또는 일측에 구비되는 물탱크(220)로부터 물을 펌핑하여 상기 물분배기(20)로 공급하는 워터펌프(210)로 구성된다.

또한, 상기 물탱크(220)는, 동절기에 사용되기 위한 부동액도 저장될 수 있다. 따라서 동절기에는 기온이 영하로 내려가면 물탱크(220)에 수용된 부동액이 공급되도록 하여 상기 물분사노즐(10)을 통하여 타이어(1)에 분사되는 것이다.

게다가 상기한 물탱크(220)에는 수위감지 센서(52)가 구비될 수 있다. 따라서 물 또는 부동액의 남은 양을 감지하여 물 또는 부동액이 부족할 경우 후술할 제어부(40)로 전달하고, 제어부(40)는 운전자에게 경고등 또는 경고음 등을 통하여 전달하게 된다.

한편, 상기 공기 공급부(100) 및 물 공급부(200)로 물 또는 공기의 공급을 제어하는 제어부(40)가 더 구비된다. 상기 제어부(40)에는 우천 시, 혹서기, 혹한기, 폭설 시의 기상수치(습도 및 온도)가 미리 세팅되어 저장됨으로서 실외의 기상조건에 따라 상기 공기공급부(100), 물 공급부(200) 및 후술할 각종 센서의 감지신호를 수신하여 작동하게 된다.

한편, 상기 자동차의 차체(2)에 구비되어 외기의 온도 및 습도를 감지하여 상기 제어부(40)를 구동시켜 상기 공기 공급부(100) 및 물 공급부(200)를 작동시키는 센서(50)가 구비된다. 상기 센서(50)는 온도, 습도를 동시에 감지할 수 있는 센서로서 외부의 온도 및 습도를 감지하고, 이 신호를 제어부(40)로 전송하여 제어부(40)를 구동시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 공기 공급부(100) 및 물 공급부(200)로 공급되는 공기 또는 물의 온도를 조절하는 열교환기(70)가 구비된다. 상기 열교환기(70)는 별도의 구성 대신에 엔진에서 발생되는 열을 이용하거나, 또는 차량에서 열이 많이 발생되는 부분 또는 냉각수단이 구비되는 위치로 공기 또는 물을 우회시켜 구성할 수도 있으며, 전기 자동차나 초 장축 트럭인 경우 전기에너지를 발열수단으로 구성할 수 있다.

한편, 상기한 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)에는, 분사되는 공기압의 강약을 조절하여 균일한 온도 유지를 위해 타이어의 회전 속도를 감지하는 속도감지센서(54)가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 속도감지센서(54)는 제어부(40)의 제어신호에 의해 공기공급부(100) 및 물공급부(200)에서 공급되는 공기 및 물의 분사량이 조절된다.

상기 속도감지센서(54)는 별도로 구비되는 것으로 설명되었지만, 속도감지센서 없이 차체에 구비되는 주행 속도계(tachometer)의 속도 신호가 제어부에 전달되도록 구성될 수도 있다.

예를 들어 타이어의 회전 속도에 따라 노즐이 접한 부위에서 타이어 면에 도달하는 토출 공기 및 분사되는 물의 밀도에 차이가 생긴다. 고속 회전 시에는 타이어 면에 접촉하는 토출 공기의 밀도가 낮아지고 저속인 경우에는 타이어 면에 접촉하는 토출 공기의 밀도가 높아진다. 물분사노즐(10) 및 공기분사노즐(30)에서 물 또는 공기의 양이 속도에 따라 비율적으로 분사되도록 하여 타이어 표면의 온도를 적절하게 유지시키는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 자동차 타이어 온도유지 장치의 구성은 작동선택 버튼(60)이 차량의 내부에 구비된다. 따라서 사용자의 의도에 따라 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치를 구동하면서 주행 또는 자동차 타이어 온도유지 장치의 구동 없이 일반주행을 선택할 수 있게 된다. 상기 작동선택 버튼(60)의 온/오프의 선택에 따라 제어부(40)는 상기한 공기 공급부(100) 또는 물 공급부(200)를 외부 환경조건에 따라 작동시킬 준비를 하게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 작동상태에 대하여 살펴보기로 한다.

우선 구체적으로 설명하기에 앞서 본 발명의 자동차용 타이어 온도유지 장치의 작동을 간략하게 살펴보면, 첫째, 우천 또는 지면이 젖어 있을 때는 터보압축기(110)만 작동하게 되고, 둘째 겨울철 저온기에는 터보압축기(110) 및 열교환기(70)가 작동하게 되며, 셋째, 겨울철 폭설 시에는 터보압축기(110) 및 열교환기(70)가 작동되어 물(부동액)이 타이어(1)에 분사되고, 넷째, 하절기 폭염 시에는 터보압축기(110)가 작동하여 물이 타이어(1)에 분사되어 타이어의 상태를 최적으로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

구체적으로 첫째, 우천 또는 지면이 젖어 있을 때는 상기 센서(50)가 수분 또는 습도를 감지하고, 이를 제어부(40)로 전송하게 된다. 이후 제어부(40)는 상기 터보압축기(110)를 작동하여 타이어(1) 표면으로 강하게 공기를 분사하여 물기를 제거시키게 되는 것이다.

예를 들어 실외 또는 도로면의 습도가 약 90% 이상이 되면, 상기 센서(50)가 이를 감지하여 제어부(40)로 전송하게 된다. 이후 상기 제어부(40)는 공기공급부(100)의 터보압축기(110)를 작동시켜 상기 공기분배기(21) 및 공기분사노즐(30)을 통하여 공기를 분사시키도록 함으로써 타이어(1) 표면의 물을 제거하게 되는 것이다.

둘째, 겨울철 저온기에는 상기 센서(50)가 외기의 저온을 감지하고, 이를 제어부(40)로 전송하게 된다. 이후 제어부(40)는 열교환기(70)를 작동시켜 온풍이 생성되고, 동시에 터보압축기(110)가 작동되어 열교환기(70)에서 발생되는 온풍을 공기분배기(21) 및 공기분사노즐(30)로 이송시켜 타이어(1)의 표면으로 분사하여 타이어(1)의 온도를 높이게 되는 것이다.

일상에서 흔히 사용되는 사계절 타이어의 경우에도 영하 7도 이하에서는 급격한 성능 저하가 일어나 제 성능을 발휘하기 힘들게 된다. 예를 들어 외기의 기온이 0도이하가 되면, 상기 제어부(40)는 열교환기(70)를 작동시키고, 동시에 터보압축기(110)가 작동되어 열교환기(70)에서 발생되는 온풍을 공기분사노즐(30)로 이송시켜 타이어(1)의 표면으로 배출시킴으로서 타이어(1)의 표면 온도를 상승시켜 상태를 최적으로 유지하게 되는 것이다.

셋째, 겨울철 폭설 시에는 상기 센서(50)가 수분 또는 습도를 감지하고, 이를 제어부(40)로 전송하게 된다. 이후 제어부(40)는 열교환기(70)를 작동시키고, 동시에 물탱크(220)의 물도 워터펌프(210)를 통하여 물분배기(20) 및 물분사노즐(10)을 통하여 타이어(1)의 표면에 분사된다. 이때 외기의 기온이 영하로 내려가게 되면 상기 물탱크(220)에 부동액을 충진하고, 상기 물탱크(220)의 부동액이 워터펌프(210)로 유입되어 타이어(1)의 표면으로 분사된다. 따라서 상기 온풍 및 온수가 동시에 또는 온풍 및 온수가 교번 또는 동시에 타이어(1)의 표면에 분사되도록 한다.

넷째, 하절기 폭염 시에는 상기 센서(50)가 고온의 기온을 감지하고, 이를 제어부(40)로 전송하게 된다. 이후 제어부(40)는 열교환기(70)의 작동을 개폐밸브(53)에 의해 차단하고, 터보압축기(110)를 작동시켜 외부공기만 흡입시키고, 동시에 물탱크(220)의 물도 워터펌프(210)를 통하여 물분배기(20) 및 물분사노즐(10)을 통하여 타이어(1)의 표면에 분사하여 기화열에 의해 타이어(1)의 온도를 냉각 시키게 되는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 자동차 타이어 온도유지 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 타이어 2 : 차체
10 : 물분사노즐 11 : 물공급배관
20 : 물분배기 21 : 공기분배기
30 : 공기분사노즐 31 : 공기공급배관
40 : 제어부 50 : 센서
51 : 압력감지 센서 52 : 수위감지 센서
53 : 개폐밸브 54 : 가속도 센서
60 : 작동선택 버튼 70 : 열교환기
100 : 공기 공급부 110 : 터보압축기
200 : 물 공급부 210 : 워터펌프
220 : 물탱크

Claims (9)

1. 자동차 타이어 방향으로 형성되어 공기를 분사하는 공기분사노즐;
   상기 공기분사노즐의 내측에 위치하고, 물 또는 부동액을 분사하는 물분사노즐; 및
   상기 물분사노즐의 입구는 상기 공기분사노즐의 입구보다 후방에 형성되어, 상기 물분사노즐을 통해 배출된 상기 물 또는 부동액이 상기 공기분사노즐의 입구로 흘러가는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기분사노즐 일측에 형성되어 공기분사노즐의 막힘을 감지하는 압력 감지센서;를 더 포함하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공기분사노즐을 통해 분사되는 공기와 상기 물분사노즐을 통해 분사되는 물 또는 부동액 중 적어도 어느 하나는 상기 타이어의 회전속도에 상응하여 조절되는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 공기분사노즐에 공기를 공급하는 공기 공급부;
   상기 공기 공급부에 공급되는 공기를 가열하는 열교환기;
   상기 자동차 외기의 온도를 감지하는 센서; 및
   상기 센서가 감지한 온도가 기준치 이하인 경우 상기 열교환기와 상기 공기 공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 공기 공급부를 상기 타이어의 회전속도에 상응하여 제어하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 공기분사노즐에 공기를 공급하는 공기 공급부;
   상기 물분사노즐에 물 또는 부동액 중 적어도 어느 하나를 공급하는 물공급부;
   상기 공기와 물 또는 부동액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 열교환기;
   상기 자동차 외기의 온도와 습도를 감지하는 센서; 및
   상기 센서에 의해 감지된 온도와 습도의 조건에 상응하여 상기 공기 공급부, 상기 물공급부 및 상기 열교환기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 공기 공급부 및 상기 물공급부의 적어도 어느 하나를 상기 타이어의 회전속도에 상응하여 제어하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 공기분사노즐에 공기를 공급하는 공기 공급부;
   상기 물분사노즐에 물 또는 부동액 중 적어도 어느 하나를 공급하는 물공급부;
   상기 자동차의 발열수단 또는 냉각수단을 활용하여 상기 공기와 물 또는 부동액 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절하는 열교환기;를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 공기 공급부와 상기 물공급부의 적어도 어느 하나는 상기 타이어의 회전속도에 상응하여 조절되는 것
   을 특징으로 하는 자동차 타이어를 위한 장치.
   

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