KR101746858B1 - 자가 팽창 타이어 조립체 - Google Patents

Abstract

자가 팽창 타이어 조립체는 타이어 측벽 그루브내에 장착된 공기 튜브를 포함한다. 공기 튜브는 공기 튜브를 둘러싸는 대향 각진 그루브 표면과 접촉 맞물림되어 있다. 공기 튜브의 세그먼트는 튜브 공기 통로를 따라 평탄화된 세그먼트로부터 배기된 공기를 강제하도록 롤링 타이어 풋프린트내의 그루브의 굽힘 및 압축에 의해 팽창된 직경으로부터 평탄한 직경으로 평탄화된다. 측벽 그루브는 림과 비접촉 관계로 위치된 타이어 체이퍼 돌출부의 축방향으로 배향된 표면과 같은 환형의 축방향으로 연장되는 측벽 표면내로 연장된다.

Description

자가 팽창 타이어 조립체{SELF-INFLATING TIRE ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 자가 팽창 타이어에 관한 것이며, 보다 상세하게 펌프 기구를 합체한 타이어 조립체에 관한 것이다.

통상의 공기 확산은 시간이 지남에 따라 타이어 압력을 감소시킨다. 타이어의 자연적인 상태는 비팽창하에 있다. 따라서, 운전자는 타이어 압력을 유지하도록 반복적으로 실행해야 하거나, 운전자들은 감소된 연료 경제성, 타이어 수명 및 감소된 차량 제동 및 핸들링 성능을 관찰해야 한다. 타이어 압력 모니터링 시스템은 타이어 압력이 상당히 낮아진 경우 운전자에게 알려주는 것으로 제안되었다. 그러나, 이러한 시스템은 권장된 압력으로 타이어를 재팽창시키도록 경고될 때 운전자가 교정 작용을 취하는 것에 따라 유지된다.

따라서, 운전자의 간섭이 요구됨이 없이 시간이 경과함에 따른 타이어 압력의 어떠한 감소도 보상하기 위해서 타이어를 자가 팽창시키는 자가 팽창 특징부를 타이어내에 합체하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 자가 팽창 타이어 조립체는 제 1 림 플랜지와 제 2 림 플랜지 사이에서 연장되는 타이어 장착 표면을 갖는 림과; 림 타이어 장착 표면에 장착된 타이어로서, 타이어 캐비티와, 제 1 및 제 2 타이어 비드 영역으로부터 타이어 트레드 영역까지 각각 연장되는 제 1 및 제 2 측벽을 구비하는, 타이어를 구비한다. 제 1 측벽은 굽힘 변형(bending strain)에 응답하는 롤링 타이어 풋프린트내에서 작동식으로 굽혀지는 굽힘 영역을 구비한다. 측벽 그루브는 굽힘 영역의 중립 축의 압축 측면내에 위치되며, 공기 튜브는 대향 그루브 표면과 접촉 맞물린 상태로 측벽 그루브내에 위치되며, 대향 그루브 표면은 공기 튜브를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 측벽 그루브는, 팽창된 직경으로부터 롤링 타이어 풋프린트에 인접한 편평한 직경까지 공기 튜브를 압축시키기 위해서, 롤링 타이어 풋프린트내의 굽힘 변형에 응답하여 굽힘 영역내에서 작동식으로 굽혀지며, 이에 의해 평탄화된 공기 튜브 세그먼트로부터 공기 통로를 따라 배기된 공기를 강제시킨다.

다른 실시형태에서, 측벽 그루브는 굽힘 영역의 압축 측면내에서 중립 축으로부터 최대 거리에 위치된다.

다른 실시형태에서, 제 1 및 제 2 각진 그루브 표면은 측벽 그루브의 대향 측면을 형성한다. 표면을 형성하는 각 각진 그루브는 각진 교차부에서 인접한 제 1 및 제 2 튜브 접촉 표면을 포함한다. 제 1 및 제 2 각진 그루브 표면의 튜브 접촉 표면은 공기 튜브를 둘러싸고 그리고 실질적으로 에워싸는 이격된 간격에서 공기 튜브와 작동식으로 접촉한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서, 제 1 및 제 2 각진 그루브 표면은 내측 말단 그루브 단부에서 수렴 및 접합되며, 측벽 그루브를 제한하도록 그리고 그루브내의 공기 튜브의 풋프린트 세그먼트를 평탄화하기 위해서 말단 그루브 단부를 중심으로 내측으로 굽혀진다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 측벽 그루브는 림과 비접촉 관계로 위치된 타이어 체이퍼 돌출부의 축방향으로 배향된 표면과 같은 환형의 축방향으로 연장되는 측벽 표면내로 연장된다.

도 1은 연동 펌프 및 입구 밸브를 갖는 타이어, 림 및 튜브의 등각도,
도 2는 튜브 및 밸브의 위치를 도시하고, 사용자 세트 밸브 위치를 도시하는 타이어의 측면도,
도 3a는 타이어 캐비티로의 출구에 대한 펌프의 부분 확대도,
도 3b는 입구 및 필터의 부분 확대도,
도 3c는 배출 모드에서의 입구 및 필터의 부분 확대도,
도 4a는 타이어가 회전될 때 캐비티 유동에 대한 펌프의 작동을 도시하는 타이어, 림, 튜브 및 밸브의 측면도,
도 4b는 타이어가 회전될 때 필터(클리닝)의 역류의 작동을 도시하는 타이어, 림, 튜브 및 밸브의 측면도,
도 5는 종래 기술의 평탄화된 공기 튜브 및 림 위치의 확대 단면도,
도 5a는 공기 튜브가 복원된 본래 직경 상태에 있는 종래 기술의 공기 튜브 및 림 위치의 확대 단면도,
도 6은 공기 튜브가 본 발명에 따라 구성된 측벽 부분내에 위치되어 있는 공기 튜브, 타이어 및 림 조립체의 단면도,
도 6a는 타이어가 언-플랫(un-flat) 상태에 있는 도 6의 구성 그루브내의 공기 튜브의 확대 단면도,
도 6b는 튜브가 평탄화된 상태에 있는 도 6의 구성 그루브내의 공기 튜브의 확대 단면도,
도 7a는 공기 튜브가 비-평탄화된 상태에 있는 변형 구성 측벽 그루브내에 위치된 공기 튜브의 확대 단면도,
도 7b는 도 6의 변형 구성 그루브내의 평탄화된 상태에서의 공기 튜브의 확대 단면도,
도 8은 공기 튜브에 대한 타이어 풋프린트의 위치를 도시하는 공기 튜브, 롤링 타이어 및 림 조립체의 단면도,
도 8a는 타이어 측벽내의 평탄화된 공기 튜브 및 측벽 그루브를 도시하는 도 8의 확인된 영역의 확대도,
도 9a는 롤링 타이어 풋프린트에 인접한 타이어 측벽의 벤딩 영역의 개략도,
도 9b는 본래 구성으로부터 롤링 타이어 풋프린트에 인접한 벤딩 구성으로 변형되어, 다중 벤딩 영역을 형성하는 타이어의 개략도.

정의

"종횡비(aspect ratio)"는 단면 높이(SH) 대 단면 폭(SW)의 비를 퍼센트로 표현하기 위해 100%를 곱한 것을 의미한다.

"비대칭 트레드(asymmetric tread)"는 타이어의 중심 평면 또는 적도 평면(EP)을 중심으로 대칭이 아닌 트레드 부분을 갖는 트레드를 의미한다.

"축방향(axial)" 및 "축방향으로(axially)"는 타이어의 회전축에 평행한 선 또는 방향을 가리키는데 사용된다.

"체이퍼(chafer)"는 코드 플라이를 림에 대해 마모 및 절단으로부터 보호하고 림 위로 연성을 제공하도록 타이어 비드의 외부 둘레에 배치되는 소폭의 스트립 재료를 의미한다.

"원주방향(circumferential)"은 축방향에 수직한 환형 트레드의 표면의 외주를 따라 연장되는 라인 또는 방향을 의미한다.

"적도 평면(equatorial plane : EP)"은 타이어의 회전축에 수직하며 트레드의 중심을 관통하는 평면을 의미한다.

"풋프린트(footprint)"는 제로 속도와 통상의 부하 및 압력 하에서의 플랫 표면을 갖는 타이어 트레드의 접촉 패치 또는 접촉 영역을 의미한다.

"그루브(groove)"는 직선, 곡선 또는 지그재그 방식으로 트레드를 중심으로 원주방향으로 또는 측방향으로 연장될 수 있는 트레드내의 길다란 보이드 영역을 의미한다. 원주방향으로 그리고 측방향으로 연장되는 그루브는 때로는 공통 부분을 갖고 있다. "그루브 폭(groove width)"은 그루브 또는 그루브 부분이 차지하는 트레드 표면에 동일하며, 당해의 그 폭은 이러한 그루브 또는 그루브 부분의 길이로 나눠지며; 그에 따라 그루브 폭은 그 길이에 걸친 그 평균 폭이다. 그루브는 타이어내의 깊이를 변화시킬 수 있다. 그루브의 깊이는 트레드의 원주를 중심으로 변화될 수 있거나, 하나의 그루브의 깊이는 일정하지만 타이어의 다른 그루브의 깊이로부터 변화될 수 있다. 이러한 좁거나 또는 넓은 그루브가 상호연결되는 넓은 원주방향 그루브와 비교할 때 실질적으로 감소된 깊이라면, 이들은 포함되어 있는 트레드 영역내의 리브형 문자를 유지하는 경향이 있는 "타이-바아(tie-bars)"를 형성하는 것으로 간주된다.

"안쪽 측(inboard side)"은 타이어가 휠에 장착될 때 그리고 휠이 자동차에 장착될 경우 차량에 가장 근접하는 타이어의 측면을 의미한다.

"측방향(lateral)"은 축방향을 의미한다.

"측방향 에지(lateral edges)"는 통상의 부하 및 타이어 팽창하에서 측정될 때 축방향으로 최외측 트레드 접촉 패치 또는 풋프린트에 접하는 라인을 의미하며, 이 라인들은 적도 평면에 평행하다.

"순 접촉 영역(net contact area)"은 트레드의 전체 원주를 중심으로 측방향 에지 사이의 지면 접촉 트레드 요소를 측방향 에지 사이의 전체 트레드의 총 영역으로 나눈 전체 영역을 의미한다.

"비-방향성 트레드(non-directional tread)"는, 바람직한 전방 이동 방향이 아니며, 트레드 패턴이 바람직한 이동 방향으로 정렬되는 것을 보장하도록 특정 휠 위치 또는 위치들에서 차량상에 위치되는 것이 필요하지 않은 트레드를 의미한다. 반대로, 방향성 트레드 패턴은 특정 휠 위치설정이 요구되는 바람직한 이동 방향을 갖고 있다.

"바깥쪽 측(outboard side)"은, 타이어가 휠상에 장착될 때 그리고 휠이 자동차에 장착되는 경우 차량으로부터 가장 멀리 있는 타이어의 측면을 의미한다.

"연동(peristaltic)"은 공기와 같은 물질을 관형 경로를 따라 추진하는 파형 수축에 의한 작동을 의미한다.

"반경방향(radial)" 또는 "반경방향으로(radially)"는 타이어의 회전축을 반경방향으로 향하거나 회전축으로부터 멀어지는 방향을 의미한다.

"리브(rib)"는 적어도 하나의 원주방향 그루브 그리고 제 2 이러한 그루브 또는 측방향 에지에 의해 형성된 트레드상의 고무의 원주방향으로 연장되는 스트립을 의미하며, 스트립은 전체-깊이 그루브에 의해 측방향으로 나눠지지 않는다.

"사이프(sipe)"는 트레드 표면을 소분할하고 견인을 개선하는 타이어의 트레드 요소로 성형된 작은 슬롯을 의미하며, 사이프는 타이어 풋프린트에서 개방되어 유지되는 그루브에 대향될 때 대체로 좁은 폭이며 타이어 풋프린트에 근접해 있다.

"트레드 요소(tread element)" 또는 "견인 요소(traction element)"는 그루브에 인접한 형상을 구비함으로써 형성된 리브 또는 블록 요소를 의미한다.

"트레드 아크 폭(Tread Arc Width)"은 트레드의 측방향 에지 사이에서 측정될 때 트레드의 아크 길이를 의미한다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예의 방식으로 설명된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 타이어 조립체(10)는 타이어(12), 연동 펌프 조립체(14) 및 타이어 림(16)을 포함한다. 타이어는 외부 림 플랜지(22, 24)에 인접한 한쌍의 림 장착 표면(18, 20)에 종래의 방식으로 장착된다. 림 플랜지(22, 24) 각각은 반경방향 외측을 향한 표면(26)을 갖고 있다. 림 본체(28)는 도시된 바와 같이 타이어 조립체를 지지한다. 타이어는 종래의 구조이며, 대향 비드 영역(34, 36)으로부터 크라운 또는 타이어 트레드 영역(38)까지 연장되는 한쌍의 측벽(30, 32)을 갖고 있다. 타이어 및 림은 타이어 캐비티(40)를 둘러싼다.

도 2 및 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 연동 펌프 조립체(14)는 환형 통로(43)를 둘러싸는 환형 공기 튜브(42)를 포함한다. 튜브(42)는 플라스틱 또는 고무 성분과 같은 탄성의 가요성 재료로 형성되며, 이들 재료는 튜브가 외부 힘이 가해져서 평탄화된 상태로 변형되고 그리고 이러한 힘이 제거될 시에 단면이 대체로 원형인 본래 상태로 리턴되는 반복되는 변형 사이클에 견딜 수 있다. 튜브는 설명한 목적을 위해 충분한 공기의 체적을 작동식으로 통과시키기에 충분하고 그리고 설명한 바와 같이 타이어 조립체내의 작동 위치에 튜브를 위치설정할 수 있는 충분한 직경으로 되어 있다.

연동 펌프 조립체(14)는 공기 튜브(42)내의 각 위치에서 대략 180° 이격된 입구 장치(44) 및 출구 장치(46)를 더 포함한다. 출구 장치(46)는 T자 형상 구성을 가지며, T자 슬리브(48, 50)는 일 단부가 출구 슬리브(52)에 접합되어 있다. 내부 출구 통로(54)는 출구 슬리브(52)를 통해 연장되고, 타이어 캐비티(40)와 공기 흐름 연통되어 있다. T자 슬리브(48, 50)의 각각의 축방향 챔버내에는 밸브 유닛(56)이 위치되어 있으며, 이 밸브 유닛(56)은 출구 슬리브(42)의 출구 통로(54)와 대향 위치되고 그리고 공기 흐름 연통되어 있다. 밸브 유닛(56)은 시중에서 입수 가능한 종래의 형태이며, 한쌍의 일방 볼 밸브(60, 62)를 포함하며, 각 밸브는 각 볼 밸브 챔버(64)내에 위치되어 있다. 볼 밸브(60, 62)는 출구 통로(54)를 폐쇄하는 통상 폐쇄 구성으로 종래의 방식으로 스프링 바이어스된다(도시하지 않음). 통로(43)로부터의 공기가 타이어 캐비티 바이어싱 압력을 극복하기에 충분한 압력으로 볼 밸브(60, 62)상에 충돌할 경우, 볼 밸브는 후방으로 이동되고 그리고 T자 출구는 출구 통로(54)를 벗어나서 통로(43)로부터 공기의 통로로 개방된다. 통로(43)로부터의 공기를 극복하기 위해 필요한 바이어스의 크기는, 각 볼 밸브(60, 62)에 대해서 바이어싱 스프링(도시하지 않음)을 합체하고 타이어 캐비티 압력에 의해 볼 밸브를 폐쇄 위치로 바이어스시킴으로써 출구 장치(46)를 벗어나는 공기의 흐름을 조절하도록 설정될 수 있다. 튜브 통로(43)로부터의 공기는 볼 밸브를 개방 위치로 이동시키기 위해서 타이어 캐비티 압력 및 바이어싱 스프링 압력을 극복하기에 충분한 압력이어야 하며, 이에 의해 타이어 캐비티(40)내로의 공기 흐름을 개시한다.

입구 장치(44)는 입구 유입 슬리브(74)와 공동 정렬된 한쌍의 공동 축방향 입구 슬리브(70, 72)를 갖는 T자 형상 구성과 유사하다. 공기 통로(76)는 입구 유입 슬리브(74)를 통해 연장되고, 튜브(42)의 공기 통로 내외로 공기의 흐름을 허용한다. 필터(80)는 입구 유입 슬리브(74)내에 위치될 수 있다. 필터(80)는 입수가능한 종래의 형태의 다공성 필터링제로 구성되어 있다. 슬리브(74)내에 위치되면, 필터(80)는 도 3b에서 "외측 공기(outside air)"로 표시된 바와 같이 튜브 통로(43)에 들어가는 공기를 정화한다. 슬리브(74)내의 필터(80)를 통해 통로(43)를 벗어나는 공기의 역류는 다공성 필터링 매체내에 포획된 문제의 입자를 가압함으로써 필터를 자체-정화하도록 작동된다. 인서트 T자 본체(82)는 입구 장치(44)내에 잔류하며, 슬리브(70, 72)를 정렬하는 작용을 한다.

도 3a 내지 도 3c 및 도 4a로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 입구 장치(44) 및 출구 장치(46)는 대체로 180° 이격되어 원형 공기 튜브(42)내에 위치되어 있다. 타이어는 회전 방향(88)으로 회전되어, 풋프린트(100)가 지표면(98)에 대해 형성되게 한다. 압축력(104)은 풋프린트(100)로부터 타이어내로 배향되며, 도면부호 106으로 표시된 바와 같이 공기 튜브 통로(43)의 세그먼트(110)를 편평하게 하도록 작용한다. 통로(43)의 세그먼트(110)의 평탄화는 화살표(84)로 표시된 방향으로 튜브 통로(43)를 따라 세그먼트로부터 출구 장치(46)를 향해 공기를 가압한다.

타이어가 지표면(98)을 따라 방향(88)으로 계속 회전하는 경우, 튜브(42)는 타이어 회전 방향(88)의 반대의 방향으로 세그먼트마다의 타이어 풋프린트에 대향하여 순차적인 평탄화 또는 압착될 것이다. 세그먼트마다의 튜브 통로(43)의 순차적인 평탄화는 평탄화 세그먼트로부터의 배기된 공기가 튜브 통로(43)내의 방향(84)으로 출구 장치(46)로 펌핑되게 한다. 볼 밸브(60)에 대해서 공기 흐름이 충분할 경우, 밸브는 개방되고, 출구 장치(46)를 통해 도면부호 86으로 표시된 바와 같이 타이어 캐비티로 공기가 흐르는 것을 허용할 것이다. 화살표(86)로 표시된 바와 같이, 출구 장치 슬리브(52)를 빠져나가는 공기는 타이어 캐비티(40)로 안내되며, 소망의 압력 레벨로 타이어를 재팽창시키도록 작용한다. 타이어 캐비티 압력은 볼 밸브를 개방시키기 위해서 튜브 통로(43)내의 공기 압력에 의해 극복되어야 하는 임의의 보조 바이어싱 스프링(도시하지 않음)과 조합되어 볼 밸브(60, 62)에 대항하여 작용한다.

타이어가 방향(88)으로 회전되면, 평탄화 튜브 세그먼트는 도 3b 및 도 4a에 도시된 바와 같이 방향(90)으로 통로(43)를 따라 입구 장치(44)내로 유동하는 공기(92)에 의해 순차적으로 재보충된다. 방향(90)으로 입구 장치(44)로부터의 공기의 유입은, 타이어 회전(88)으로 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회전될 때 출구 장치(46)가 풋프린트(100)를 통과할 때까지 계속된다. 도 3c 및 도 4b는 이러한 위치에서 연동 펌프 조립체(14)의 배향을 도시한 것이다. 도시된 위치에서, 튜브(42)는 도면부호 106으로 표시된 바와 같이 압축력(104)에 의해 타이어 풋프린트에 대향된 세그먼트마다 순차로 평탄화가 계속된다. 공기는, 공기가 통로(43)로부터 배기 또는 배출되는 입구 장치(44)로 시계방향(94)으로 펌핑된다. 입구 장치(44)로부터의 배출 공기(96)의 통로는 다공성 매체내의 축적된 부스러기 또는 입자의 필터를 자체-정화하는 작용을 하는 필터(80)를 통과한다. 입구 장치(44)를 벗어나는 펌핑된 공기의 배기에 따라, 출구 장치는 폐쇄 위치에 있으며, 공기는 타이어 캐비티로 유동하지 않는다. 입구 장치(44)가 타이어 풋프린트(100)(도 3a, 도 3b 및 도 4a)를 통과할 때까지 타이어가 반시계방향(88)으로 더 회전되는 경우, 공기 흐름은 출구 장치(46)로 다시 시작되고, 출구 장치(46)내의 볼 밸브를 개방시키고, 펌핑된 공기가 타이어 캐비티(40)로 유출(86)되게 한다.

도 4b는 타이어가 방향(88)으로 회전될 때 세그먼트마다 평탄화된다(102). 평탄화 세그먼트(111)는 인접한 세그먼트(112)가 타이어 풋프린트에 반대로 이동될 때 타이어와 함께 방향(88)으로 반시계방향으로 이동된다. 따라서, 압착된 또는 평탄화 튜브 세그먼트의 진행은 타이어 회전 방향(88)과 반대로 시계방향으로 이동되는 것을 알 수 있다. 세그먼트(111)가 풋프린트(100)로부터 멀리 이동될 때, 풋프린트 영역으로부터 타이어내의 압축력은 제거되며, 세그먼트(111)는, 세그먼트(111)가 통로(43)로부터의 공기로 재충전될 때 비평탄화된 상태로 탄성적으로 재구성되기에 자유롭다. 본래의 비평탄화된 구성에서, 튜브(42)의 세그먼트는 대체로 원형 단면이다.

다음에, 상술한 사이클은 각 타이어 선회, 타이어 캐비티로 가는 펌핑된 공기에서 야기되는 각 회전의 절반 그리고 회전의 절반에 대해서 반복되며, 펌핑된 공기는 필터를 자체-정화하도록 입구 장치 필터(80)를 역류하도록 배향된다. 타이어(12)의 회전 방향(88)이 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 되는 동안에, 당해 타이어 조립체 및 그 연동 펌프 조립체(14)는 유사한 방식으로 도면부호 88로 도시된 것의 역회전 방향(시계방향)으로 작동할 것이다. 따라서, 연동 펌프는 타이어 조립체가 정회전 방향 또는 역회전 방향으로 이동하는 2방향성 및 동일 기능이다.

타이어 조립체(10)내의 연동 펌프 조립체의 하나의 위치는 도 5 및 도 5a로부터 이해될 것이다. 도시된 바와 같이, 연동 펌프 조립체(14)는 림 플랜지 표면(26)과 타이어(12)의 하부 비드 영역(34) 사이에 위치되어 있다. 이렇게 위치되면, 공기 튜브(42)는 타이어 풋프린트(100)로부터 반경방향 내측에 있으며, 그에 따라 상술한 바와 같이 타이어 풋프린트로부터 배향된 힘에 의해 평탄화되도록 위치되어 있다. 롤링 타이어의 풋프린트에 대향된 세그먼트 또는 튜브(42)는 풋프린트로부터 배향된 압축력으로부터 평탄화될 것이며, 이에 의해 림 플랜지 표면(26)에 대해서 튜브 세그먼트를 가압한다. 튜브(42)의 위치설정은 비드 영역(34)에서 타이어의 체이퍼(120)와 림 표면(26) 사이에서 도시된 바와 같이 특정된다. 연동 펌프 공기 튜브(42)의 직경 사이즈는 림 플랜지 표면(26)의 원주에 걸치도록 선택된다.

튜브(42)는 타이어와 림 표면(26) 사이에 접촉에 의해 밀폐된다. 이러한 위치는 실행 가능하며, 튜브(42)의 정확한 위치가 요구된다. 또한, 가능한 체이핑(chafing)이 림 표면(26)과의 마찰로부터 튜브(42)에 야기될 수 있다. 이러한 체이핑은 시간이 지남에 따라 튜브(42)의 악화 또는 고장을 야기시킨다. 또한, 이러한 위치는 튜브(42)의 상술한 정확한 위치설정에 문제를 야기할 수 있는 림 변형에 민감한 것으로 알 수 있다. 또한, 림 표면(26)에 대해서 튜브(42)를 위치시키는 것은 접속이 타이어 밸브 스템을 가격하게 되는 위험을 야기시킬 수 있다.

공기 튜브 조립체(14)의 바람직한 위치는 도 6, 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 8a에 도시되어 있다. 튜브(42)는 타이어(12)의 측벽(30)내의 그루브(126)내에 위치되어 있다. 설명한 바와 같이 튜브(42)는 롤링 타이어 풋프린트내의 측벽 그루브(126)를 굽히는 압축 스트레인에 의해 폐쇄되어 있다. 측벽(30)내의 튜브(42)의 위치는 사용자의 배치 자유도를 제공하며, 튜브(42)와 림(16) 사이의 접촉을 회피한다. 측벽 그루브(126)내의 튜브(42)의 보다 높은 위치도는, 도 5 및 도 5a에 도시된 바와 같이 튜브를 압박하기 보다는 튜브를 폐쇄하고 펌핑 작용을 제공하도록 타이어 풋프린트를 통해 통과될 때의 측벽의 변형을 이용한다.

튜브(42)를 평탄화하기 위한 그루브(126)의 구성 및 작동은 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다. 그루브(126)는 공칭 폭(W1)을 갖는 그루브 입구통로 개구(132)에서 평행한 입구통로 측벽(128, 130)에 의해 형성된다. 폭(W1)은 튜브(42)를 통해 연장되는 공기 통로(43)를 간섭하지만 제한함이 없이 튜브(42)에 밀접하게 들어가기에 충분하다. 대체로 삼각형 형상의 내부 그루브 부분(134)은 수렴하는 그루브 측벽(136, 138) 사이에 형성되어 있다. 측벽(136, 138)은 각각 둔각에서 입구통로 측벽(130, 128)에 교차한다. 측벽(136, 138)은 대략 90°의 각도(α)로 내측으로 수렴하며, 도 6a에 도시된 위치에서 튜브(42)의 측면과 접촉한다. 다음에, 측벽(136, 138)은 측벽(162, 164) 사이에 형성된 보다 좁은 폭(W2)의 내측으로 휘어진 U자형 그루브 영역(140)으로 수렴된다. 측벽(162, 164)은 각각 도면부호 166, 168로 표시된 둔각 접합에서 측벽(136, 138)에 교차한다. 측벽(162, 166)은 휘어진 U자형 그루브 영역(140)의 내측 반경 단부(142)로 연장된다. 도 6a의 튜브 팽창된 상태에서, 튜브(42)에 대한 표면(136, 138 및 128, 130)의 접촉은 튜브 펌프 조립체(14)를 그루브(126)내에 보지하기에 충분하다.

타이어 측벽내의 펌프 조립체(14)의 위치는 도시된 바와 같이 림(16)으로부터 이격되어 있다. 펌프 조립체 튜브(42)의 바람직한 위치는 대체로 축방향으로 연장되는 체이퍼 표면(144)에 위치된 그루브(126)내에 있다. 체이퍼(120)는 림(16)으로부터 연장되고, 표면(144)내의 그루브(126)의 위치는 림으로부터 튜브(42)의 분리를 허용하는 반면에 측벽 변형으로부터 튜브(42)로 튜브 폐쇄 힘을 효율적으로 전달한다. 도 4b, 도 6b, 도 8 및 도 8a의 조합된 상태로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 그루브(126)내에 위치된 튜브(42)는 타이어 풋프린트(100)에서 휘어지는 타이어 측벽(30)으로 인해서 압축에 의해 폐쇄 또는 평탄화된다. 풋프린트로부터의 힘(F)은 도 6a의 개방 구성으로부터 도 6b의 폐쇄 구성까지 그루브(126)를 폐쇄하도록 작용하는 측벽(30)내로 축방향으로 배향된 힘(F1)을 부여한다. 그 결과, 그루브(126)의 입구통로 개구(132)는 폭 치수(W2)로 제한되며, 그루브 측벽(128, 130, 136, 138)은 내측으로 강제된다. 튜브(42)에 대한 측벽(128, 130, 136, 138)으로부터의 내측 압력은 튜브(42)의 영향받은 세그먼트가 평탄화되게 하며, 이에 의해 공기 통로(43)의 영향받지 않은 세그먼트를 따라 공기 통로로부터 배기된 공기를 펌핑한다. 표면(128, 130, 136, 138)은 그루브 부분(134)을 형성하는 보다 좁은 내측 그루브 표면(162, 164)으로부터 연장된다. 압축력(F2)은, 표면(162, 164) 및 이 표면으로부터 연장되는 각 표면(128, 130, 136, 138)이 그루브 부분(140)의 반경 단부(142)를 중심으로 내측으로 피봇될 때, 그루브(126)를 폐쇄하도록 작동한다. 내측의 U자형 그루브 부분(134)으로부터 연장되는 각 대응부(136, 138, 162, 164)에 대한 표면(128, 130)의 각진 관계 및 프로파일은 그루브(126)내에서 튜브(42)의 원주를 중심으로 내측으로 균일하게 이들 표면을 폐쇄하도록 작동한다. 따라서, 표면(128, 130, 136, 138)에 의해 튜브(42)내로 전달된 압축력(F2)은 튜브의 원주를 중심으로 분산되어, 튜브(42)의 균일하고 대칭의 평탄화가 이뤄지게 한다. 영향받은 튜브 세그먼트로부터의 배기된 공기의 균일하고 효율적인 펌핑이 이뤄진다. 평탄화된 튜브(42)의 영향받은 세그먼트는 타이어 풋프린트(100)내의 세그먼트만이다. 타이어가 계속 회전될 때, 상술한 바와 같이, 각 평탄화된 세그먼트는, 타이어 풋프린트내의 인접한 세그먼트가 평탄화될 때 도 6a에 도시된 바와 같이 그 본래 구성을 회복한다.

도 6a 및 도 6b로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 표면 쌍(128/136, 130/138)은 그루브(126)의 각 측면을 따라 연속적인 둔각 표면을 형성하며, 각 측면에서 각진 표면은 그루브의 중심으로부터 각을 이룬다. 그루브의 각 측면을 따르는 각진 표면은 U자형의 좁은 내부 그루브 부분의 측벽(162, 164)과 교차부(166, 168)에서 연속적으로 접합된다. 그루브(126)의 압축력(F2)은 표면 쌍(128/136, 130/138)에 의해 형성된 각진 표면이 U자형의 좁은 그루브 부분(140)의 말단 단부(170) 둘레에서 그루브 중심을 향해 내측으로 휘어지게 한다. 말단 단부(170) 둘레의 각진 표면의 스프링 휘어짐은 튜브(42)의 세그먼트의 원주 둘레에 표면 쌍을 고정시키고, 세그먼트를 내측으로 평탄화되게 한다. 평탄화된 그루브 세그먼트상의 각진 표면에 의해 가해진 스프링력은, 압축력(F2)이 그루브(126)로부터 제거될 때 해제된다. 이 때에, 튜브 세그먼트(128/136, 130/138)에 의해 인접한 표면에 의해 형성된 그루브 표면은 그루브(126)의 측면을 따라 본래 배향으로 외측으로 휘어져서, 평탄화된 튜브 세그먼트를 비평탄 구성으로 재구성하는 것을 허용한다.

도 7a 및 도 7b는 각진 인접한 표면(150/160, 152/158) 사이에 형성된 선택적으로 구성된 그루브(148)를 도시한 것이다. 그루브(148)의 각진 측면은 그루브(148)의 반경 내측 부분의 말단 단부(172)로 연장된다. 표면(150, 152)은 튜브의 중간 단면에 대해 대략 60°의 각도(β)로 발산하고, 말단 단부(172)에 대해 유사한 각도(α)로 수렴한다. 도 7a는 비압축된 구성에서의 그루브 또는 채널(148)을 도시한 것이다. 그루브 입구통로 개구(154)는 튜브(42)의 공칭 팽창 직경보다 작은 상대적으로 넓은 폭 치수(W1)를 갖고 있다. 따라서, 튜브(42)는 개구(154)를 통해 가압 삽입될 수 있으며, 그 결과 그루브(148)내에 포획되어 있다.

도 7b는 압축력(F3)이 가해지는 압축된 구성에서의 그루브(148)를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이 그루브(126)와 같이, 그루브(148)가 휘어지면 표면(150/160, 152/158)이 공기 튜브(42)의 원주에 대해서 내측으로 가압되게 하며, 타이어 풋프린트내의 공기 튜브(42)의 세그먼트가 제어된 상태로 균일하게 평탄하게 되게 한다. 표면(150/160, 152/158)은 튜브(42)의 원주에 대해서 압축력을 분산시키도록 각을 이루고 있다. 압축된 상태에서, 개구는 도시된 바와 같이 보다 좁은 폭 치수(W2)로 감소된다. 도 6a 및 도 6b의 그루브 구성과 도 7a 및 도 7b의 구성에서 표시된 각도(α, β) 뿐만 아니라 그루브 치수(W1, W2)는 선택된 튜브(42)의 직경으로 적절하게 교정될 것이다. 그루브 측벽이 그루브내의 튜브(42)에 결합되게 하기에 기능적으로 충분한 각도 및 그루브는 이용된 튜브(42)의 직경의 함수로서 쉽게 결정될 수 있다.

이상 설명으로부터, 본 발명은, 원형 공기 튜브(42)가 세그먼트마다 평탄화되고 타이어 풋프린트(100)에서 폐쇄되는 자가 팽창 타이어용의 2방향성 연동 펌프를 제공하는 것을 이해할 수 있다. 공기 입구 T자 장치(44)는 필터(80)를 포함하며, 자체-정화형이다. 출구 T자 장치(46)는 이것으로 제한되지 않지만 볼 밸브(60, 62)와 같은 2개의 일방 밸브로서 구성될 수 있는 밸브 유닛을 이용한다. 연동 펌프 조립체(14)는 타이어 캐비티(40)로 공기를 펌핑하는 선회의 반부 및 입구 장치(44)(필터(80))의 역류 공기를 펌핑하는 선회의 다른 반부의 양 방향으로 타이어의 회전하에서 공기를 펌핑한다. 연동 펌프 조립체(14)는 시스템 고장 검출기로서 작용하는 종래의 구성의 제 2 타이어 압력 검출 시스템(TPMS)(도시하지 않음)과 함께 사용될 수도 있다. TPMS는 타이어 조립체의 자가 팽창 시스템의 모든 고장을 검출하고 그리고 이러한 상태를 사용자에게 알려주는데 사용될 수 있다.

상기 설명으로부터, 본 발명은 타이어 측벽 그루브(126)내에 위치된 림(16), 타이어(12) 및 타이어 튜브 조립체(14)를 포함하는 자가 팽창 타이어 조립체(10)를 성취할 수 있는 것을 이해할 것이다. 공기 튜브(42)는 이 공기 튜브(42)를 둘러싸는 반대로 각진 그루브 표면(128/136, 130/138)과 접촉 맞물림되어 있다. 공기 튜브(42)의 풋프린트 세그먼트의 공기 통로(43)는 공기 통로(43)를 따라 평탄화된 세그먼트로부터 배기된 공기를 강제하도록 롤링 타이어 풋프린트에서 그루브의 압축에 의해 팽창된 직경으로부터 편평한 직경으로 평탄화된다.

또한, 각진 그루브의 표면(128, 130, 136, 138)의 각각은 각진 교차부에서 인접한 표면(128/136, 130/138)을 형성하며, 공기 튜브(42)를 둘러싸고 그리고 실질적으로 에워싸는 이격된 간격에서 공기 튜브(42)에 작동식으로 접촉하는 것을 이해할 것이다. 이에 의해, 접촉 표면의 수렴에 의한 공기 튜브(42)의 풋프린트 세그먼트의 효율적이고 그리고 균일한 붕괴는 용이해진다. 제 1 및 제 2 각진 그루브 표면(128/136, 130/138)은 내측 말단 그루브 단부(170)에서 수렴 및 접합되고, 측벽 그루브(126)를 제한하도록 그리고 그루브(126)내의 공기 튜브(42)의 풋프린트 세그먼트를 평탄화하도록 말단 그루브 단부(170)를 중심으로 내측으로 작동 가능하게 휘어진다.

측벽 그루브(126)는 타이어 체이퍼 돌출부(120)의 축방향으로 배향된 표면(144)과 같은 환형의 축방향으로 연장되는 측벽 표면내로 반경방향(도 6)(바람직하지만 반드시는 아님)으로 연장된다. 이렇게 위치되면, 튜브는 림(16)과 비접촉의 분리된 관계로 되며, 체이퍼 돌출부(120)를 개재시킴으로써 림과의 잠재적인 접촉 손상으로부터 보호된다. 튜브(42)를 보호하는 동안에 이러한 위치는 타이어 풋프린트내의 적당한 압축력에 그루브(126)를 노출시킨다. 타이어 풋프린트내에서 발생된 압축력은 그루브내의 풋프린트 튜브 세그먼트에서 그루브(126)를 폐쇄하도록 작동한다. 풋프린트 튜브 세그먼트의 평탄화는 공기 통로(43)를 따라서 배기된 공기를 타이어 캐비티로 또는 출구 입구로 펌핑한다.

도 9a 및 도 9b는 타이어내의 그루브 및 공기 튜브의 위치를 개략적으로 도시한 것이다. 이해할 수 있는 바와 같이, 롤링 타이어의 측벽은, 타이어가 지표면에 대해서 구를 때 측벽내로 도입된 굽힘 변형으로부터의 기하학적 변형에 대체로 휘어지고 견딘다. 타이어 풋프린트에 인접한 측벽 영역내의 굽힘 변형은 측벽의 이러한 특정 측벽 영역내의 곡률 반경이 보다 큰 범위로 굽혀지게 한다. 측벽의 굽힘 영역(174)에서, 영역은 도면부호 176에서 비응력 구성으로부터 도면부호 178에서의 굽힘 구성까지 변형한다. 굽힘 상태에서, 영역(174)은 응력하에 있지 않은 중립 축(180)과, 압축하에 있는 영역(174)의 중립 축(180)의 압축 측면(182)과, 연신하에 있는 영역(174)의 중립 축(180)의 연신 측면을 가질 것이다. 그루브 및 공기 튜브의 위치에 있어서, 측벽의 굽힘 영역은, 이 영역이 타이어 풋프린트에 인접해 있을 때, 굽힘 변형을 경험하게 되는 것으로 선택된다. 영역(174)의 압축 측면(182)은 그루브 및 튜브 조립체(188)의 위치에 있어서 만족스러운데, 그 이유는 영역(174)의 압축은 그루브가 공기 튜브 둘레를 폐쇄시키게 하기 때문이다. 반대로, 영역(174)의 연신 측면(184)은 연신 응력하에서 이러한 측면에 대해서 만족스럽지 않고, 그루브가 폐쇄되게 하기보다는 넓혀지게 하며, 튜브의 평탄화를 야기시키지 않는다. 그루브 및 튜브 조립체(188)의 위치는 중립 축(180)으로부터 가장 멀리 제거된 위치에서 영역(178)의 압축 측면(182)내에 위치되어야 하면, 이러한 위치는 가장 큰 압축 응력을 경험하게 될 것이다. 선택된 굽힘 영역(174)의 중립 축(180)으로부터 가장 멀리 그루브 및 튜브(188)를 위치시키면, 그루브를 둘러싸는 타이어 영역상에 부여된 최대 압축력 및 굽힘으로 인해 최대 폐쇄로 그루브를 노출시킬 것이다. 결과적으로, 그루브의 효율적이고 완벽한 폐쇄 및 붕괴가 실행되어, 그루브내의 공기 튜브의 동일하게 효율적이고 완벽한 평탄화가 야기된다.

도 9b는 타이어 풋프린트에 인접할 때 만곡 굽힘 변형을 겪게 되는 측벽의 3개 측벽 영역을 개략적인 형태로 도시한 것이다. 본래 타이어 형상(190)이 도시되어 있으며, 구성(192)은 타이어 풋프린트에 인접한 타이어 변형을 도시하도록 중첩된다. 3개의 굽힘 영역(194, 196, 198)(설명의 목적을 위해)이 표시되며, 롤링 타이어 풋프린트에 인접한 만곡 변형의 응력-유도 반경을 견딘다. 다른 영역이 가능하며, 필요하다면 그루브 및 공기 튜브 위치를 위해 선택될 수 있다. 도시된 바와 같이, 구성(178)으로 타이어가 팽창함으로써 영역(194, 196, 198)이 본래 구성(176)내보다는 큰 범위(즉, 감소된 반경)로 굽혀지게 한다. 각 영역(194, 196, 198)은 도 9a를 참조하여 설명한 바와 같이 중립의 비응력 축, 축의 압축 측면 및 축의 연신 측면을 가질 것이다. 그루브 및 튜브 조립체(200, 202, 204)는 선택된 영역의 압축 측면(182)에 위치될 것이며, 그 결과 압축 측면(182)의 압축은 타이어 풋프린트에 인접한 그루브의 세그먼트를 휘어지게 그리고 제한하도록 작용할 것이다. 타이어 풋프린트에 인접한 그루브 세그먼트의 굽힘 및 제한은 굽힘 그루브 세그먼트내의 공기 튜브 세그먼트의 굽힘 및 평탄화를 동량으로 야기시키며, 이에 의해 공기 튜브 통로를 따른 평탄화 공기 튜브 세그먼트로부터 배기된 공기를 펌핑한다. 따라서, 측벽의 굽힘 영역내에 그루브 및 공기 튜브를 위치시키면, 굽힘 영역내의 그루브 세그먼트의 굽힘 및 붕괴를 실행하기 위해서 영역내의 굽힘 압축 응력을 이용하도록 작동할 것이다.

측벽의 굽힘 영역내의 굽힘 변형을 이용하면 타이어 조립체 림과 같은 상대적으로 단단한 배리어에 대해서 공기 튜브를 압착함으로써 공기 튜브를 압축할 필요성을 회피한다. 따라서, 림과의 접촉으로부터의 공기 튜브의 잠재적인 손상은 회피되며, 공기 튜브의 구조적 일체성은 타이어의 수명 사이클에 걸쳐서 유지된다.

본 발명의 변형은 제공된 설명에 비추어서 가능하다. 특정 실시예 및 상세한 설명이 본 발명을 설명할 목적으로 제공되었지만, 당 업자들에 의해 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위에 규정된 본 발명의 전체 영역내에 있는 특정 실시예의 변경이 이뤄질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

10 : 타이어 조립체 12 : 타이어
14 : 연동 펌프 조립체 22, 24 : 림 플랜지
40 : 타이어 캐비티 42 : 공기 튜브
54 : 출구 통로 60, 62 : 볼 밸브
80 : 필터 100 : 풋프린트
120 : 체이퍼 126 : 그루브
162, 164 : 측벽 172 : 말단 단부
174 : 굽힘 영역 180 : 중립 축

Claims (5)

1. 공기입 타이어에 있어서,
   타이어 캐비티(40)와;
   제 1 및 제 2 타이어 비드 영역(34, 36)으로부터 타이어 트레드 영역(38)까지 각각 연장되는 제 1 및 제 2 측벽(30, 32)으로서, 상기 제 1 측벽(30)은 굽힘 변형에 응답하는 롤링 타이어 풋프린트(100) 내에서 작동식으로 굽혀지는 적어도 하나의 굽힘 영역(196, 198)을 구비하며, 이에 의해, 상기 롤링 타이어 풋프린트(100) 내의 굽힘 상태에서 상기 굽힘 영역(196, 198)은 굽힘 변형 중립 축(180), 상기 중립 축(180)의 일측면 상의 압축 측면(182) 및 상기 중립 축(180)의 타측면 상의 연신 측면(184)을 구비하는, 상기 제 1 및 제 2 측벽(30, 32)과;
   상기 제 1 측벽(30)의 상기 굽힘 영역(196, 198)의 압축 측면(182) 내에 위치된 측벽 그루브(126)와;
   대향 그루브 표면(128, 130)과 접촉 맞물린 상태로 상기 측벽 그루브(126) 내에 위치된 공기 튜브(42)로서, 상기 대향 그루브 표면(128, 130)은 상기 공기 튜브(42)를 적어도 부분적으로 둘러싸며, 상기 측벽 그루브(126)는, 팽창된 직경으로부터 롤링 타이어 풋프린트(100)에 인접한 편평한 직경까지 상기 공기 튜브(42)를 압축시키기 위해서, 상기 롤링 타이어 풋프린트(100) 내의 굽힘 변형에 응답하여 상기 굽힘 영역(196, 198) 내에서 작동식으로 굽혀지며, 이에 의해 평탄화된 공기 튜브 세그먼트(102)로부터 공기 통로(43)를 따라 배기된 공기를 강제시키는, 상기 공기 튜브(42)를 포함하고,
   타이어(10)가 상기 타이어(10)에 끼워 맞춤 되는 림(16)에 장착될 때, 상기 측벽 그루브(126)는 상기 림(16)과 비접촉 관계로 위치된 타이어 체이퍼 돌출부(120)의, 축방향으로 연장되는, 환형 측벽 표면(144) 안으로 연장되는
   공기입 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기 튜브 및 측벽 그루브는 상기 림의 상부 경계 위에서 제 1 측벽의 측벽 영역 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는
   공기입 타이어.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 그루브 표면은 상기 공기 튜브에 접촉하며, 회전하는 타이어의 풋프린트내에서 굽혀져서 상기 타이어 풋프린트내의 공기 튜브 세그먼트를 작동식으로 폐쇄하는 것을 특징으로 하는
   공기입 타이어.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공기 튜브는 실질적으로 상기 제 1 측벽의 원주에서 연장되는 환형 본체를 포함하며, 상기 측벽 그루브는 환형이며, 상기 림의 상부 경계 위에서 기부에 위치되는 것을 특징으로 하는
   공기입 타이어.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 측벽 그루브(126)는 적어도 실질적으로 반경방향으로 상기 환형 측벽 표면(144) 내로 연장되는 것을 특징으로 하는
   공기입 타이어.

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