KR101781697B1

KR101781697B1 - 흡착판과 진공흡착공간을 구비하는 타이어 센서설치구조

Info

Publication number: KR101781697B1
Application number: KR1020150159851A
Authority: KR
Inventors: 소순홍; 김정헌
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-10-23
Also published as: KR20170056322A

Abstract

본 발명은 타이어 센서설치구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 센서모듈을 타이어 내부 표면에 부착시키는 1개 이상의 흡착판, 타이어의 내부 표면 소정의 부위에 형성되고, 입구를 덮도록 흡착판이 설치되고, 흡착판의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 기능의 흡착용홈부를 포함하여 이루어져, 센서모듈의 장착 및 탈거의 작업성이 우수하고, 다양한 센서 및 다양한 부착위치에 적용가능하며, 센서모듈의 장착 신뢰성을 증대시키는 장점을 갖는 타이어센서설치구조를 제공한다.

Description

흡착판과 진공흡착공간을 구비하는 타이어 센서설치구조{A tire sensor installing structure comprising a vaccum suction plate and chamber}

본 발명은 타이어 센서설치구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 센서모듈을 타이어 내부 표면에 부착시키는 1개 이상의 흡착판, 타이어의 내부 표면 소정의 부위에 형성되고, 입구를 덮도록 흡착판이 설치되고, 흡착판의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 기능의 흡착용홈부를 포함하여 이루어져, 센서모듈의 장착 및 탈거의 작업성이 우수하고, 다양한 센서 및 다양한 부착위치에 적용가능하며, 센서모듈의 장착 신뢰성을 증대시킨다는 장점을 갖는 타이어센서설치구조를 제공한다.

최근 타이어 내부에 공기압, 온도, 가속도 데이터를 수집할 수 있는 센서모듈을 설치하고, 이들 센서모듈로부터 수집되는 데이터들을 처리하여, 운전자에게 각종 정보를 제공하는 시스템이 상용개발되어 적용되고 있다.

타이어는 차량 운행 시에 고속으로 회전하며, 급격한 감가속을 겪게 되므로, 타이어를 위한 센서모듈을 타이어 내부에 설치하는 경우에, 센서모듈은 이러한 설치조건하에서 다양한 방향의 횡력, 회전모멘트 등에 노출되는 상황이다. 이에 타이어 내부에 센서모듈을 견고하면서도 신뢰성 있게 설치하는 구조에 대한 기술이 개발되고 있다.

타이어에 센서모듈을 부착하는 방식은 다양하게 개발되고 있는데, 예컨대 접착제를 활용하는 접착식의 경우, 주행 중에 발생하는 타이어의 발열로 인해 부착성능은 더욱 낮아질 수 밖에 없다. 또한, 비드나 트레드 겹 등 타이어 소재 내부 및 림(rim)부위에 센서류를 부착하는 구성은, 부착 신뢰성이 낮아 차량 탑승자의 안전을 위협하는 요인이 될 수 있고, 타이어 탈부착시 부품이 파손되는 등의 문제도 발생할 가능성이 크다.

미국 공개특허공보 2001-870569호(발명의 명칭 : pneumatic tire monitor)에서는, 타이어, 타이어에 설치되고 안테나를 구비하는 트랜스폰더, 차량에 고정설치되는 하나 이상의 리시버, 수신신호를 처리하는 처리부를 포함하여 이루어지고, 트랜스폰더의 회로는 인쇄회로 기판에 형성되고, 바퀴 허브축과 동축을 갖는 보호하우징 내부에 위치하며, 안테나는 부분루프안테나, 나선형안테나, 원형다이폴안테나, 무한루프안테나에 인접하는 소형커플링코일 중 하나인 공기타이어상태 모니터시스템이 개시되어 있다.

US 2001-870569 A

종래기술1은, 별도의 지지구조 및 기계적 요소를 통해 회로기판을 바퀴허브축에 고정하는데, 기계적 요소를 이용하여 결합이 이루어지는 경우, 타이어의 운행 중 발생하는 다양한 종류, 크기의 진동, 충격력 등에 의해 기계적 요소의 결합이 해제될 위험이 크다는 제1문제점, 회로기판은 바퀴허브축에 위치하는 것으로 한정됨으로써, 타이어 내부의 다양한 위치에 센서모듈을 설치하는 것은 불가능하다는 제2문제점, 이로 인해 마모감지 등의 기능을 수행하는 센서를 적용할 수 없다는 한계가 있다는 제3문제점 등을 갖는다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 센서모듈을 타이어 내부 표면에 부착시키는 기능을 각각 구비하는 1개 이상의 흡착판, 타이어의 내부 표면 소정의 부위에 형성되고, 입구를 덮도록 흡착판이 설치되는 흡착용홈부를 포함하여 이루어지고, 흡착용홈부는 흡착판의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡착용홈부는, 상부에 흡착판이 설치될 때, 내부에 진공이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 타이어의 이너라이너(inner liner) 상에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡착용홈부의 깊이는 이너라이너 두께의 20 내지 40 퍼센트 일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡착용홈부의 면적은 센서모듈 하부 면적의 80 내지 400 퍼센트일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 센서모듈은, 내부에 센서모듈을 거치하여 센서모듈을 보호하고, 흡착판의 일부위와 결합되는 커버하우징을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 커버하우징은, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들 단량체의 공중합체로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 흡착판은, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들 단량체의 공중합체로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 커버하우징과 흡착판 간의 결합은, 접착공정, 용착공정, 가류공정 중 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 커버하우징과 흡착판은 일체로 성형될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 커버하우징과 흡착판의 일체 성형은 사출공정 또는 몰딩공정의 방법으로 이루어질 수 있다.

또한, 흡착용홈부의 형상만큼을 이너라이너에 대하여 제거하여 상기 흡착용홈부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 타이어센서설치구조를 위한 흡착용홈부의 제조방법을 제공한다.

또한, 추가이너라이너를 준비하는 단계, 추가이너라이너를 타공하여, 추가이너라이너가 흡착용홈부의 형상을 반영하는 타공부위를 구비하는 단계, 타공된 추가이너라이너를 이너라이너에 접착하여 상기 흡착용홈부를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법을 제공한다.

또한, 추가이너라이너를 준비하는 단계, 추가이너라이너를 타공하여, 추가이너라이너가 흡착용홈부의 형상을 반영하는 타공부위를 구비하는 단계, 타공된 추가이너라이너를 비접착식으로 이너라이너에 덧대는 단계, 상호 덧대어진 추가이너라이너와 이너라이너 전체를 가류하여 흡착용홈부를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 추가이너라이너는, 이너라이너와 동일한 면적으로 되거나, 타공부위 면적의 120 내지 150 퍼센트의 초기면적을 갖도록 할 수 있다.

또한, 이너라이너가 구비된 그린타이어를 준비하는 단계, 그린타이어를 가류기 금형에 장착하는 단계, 소정의 형상을 갖는 돌출부를 구비하는 브라다(bladder)를 사용하여 이너라이너의 표면에 압력을 가하면서 가류하는 단계를 포함하여 이루어지고, 돌출부는 흡착용홈부의 형상의 반전(reverse)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법을 제공한다.

또한, 흡착판이 결합된 센서모듈을 준비하는 단계, 상기 흡착용홈부의 상부가 완전히 덮히도록 상기 흡착판을 위치시키는 단계, 상기 흡착용홈부 내부에 진공을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조의 사용방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 진공챔버를 사용하여 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조의 사용방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 타이어센서설치구조를 구비하는 타이어를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 타이어센서설치구조를 2개 이상 구비할 수 있다.

본 발명은, 센서모듈의 설치을 위해 이너라이너 표면을 손상시킬 필요가 없고, 타이어 제조공정 중에 센서설치구조가 형성되므로 추가적인 공정이 불필요하며, 대량생산이 가능하다는 제1효과, 센서모듈의 설치와 탈거의 작업성이 향상된다는 제2효과, 센서모듈의 설치지점과 센서모듈의 종류를 다양하게 적용할 수 있다는 제3효과, 흡착용홈부의 구성을 통해 센서모듈과 타이어 내부 표면의 결합도 및 결합신뢰성을 확보할 수 있다는 제4효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어센서설치구조의 단면 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 타이어의 이너라이너에 형성된 흡착용홈부 및 타이어센서설치구조의 단면 모식도이다.
도 3는, 본 발명의 일실시예에 따른 흡착판을 2개 구비하는 타이어센서설치구조의 단면 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 추가이너라이너를 이용한 흡착용홈부 제조방법을 설명하는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 브라다의 돌출부 형상을 이용하는 흡착용홈부 제조방법을 설명하는 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은, 타이어의 상태를 수집하는 센서모듈(10)을 상기 타이어의 내부 표면에 설치하는 센서설치구조에 관한 것으로, 센서모듈(10)을 타이어 내부 표면에 부착시키는 기능을 구비하는 흡착판, 타이어의 내부 표면 소정의 부위에 형성되고, 입구를 덮도록 흡착판(20)이 설치되며, 흡착판(20)의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 기능을 수행하는 흡착용홈부(30)를 주요 구성요소로 갖는다.

이하, 각 구성요소별로 상술하기로 한다.

본 발명은, 센서모듈(10)의 타이어 내부 표면에의 설치구조에 관한 것이지만, 후술하는 흡착판(20)이 센서모듈(10)과 결합하게 됨을 감안하고, 나아가 센서모듈(10)이 커버하우징(13)을 구비하고, 커버하우징(13)이 흡착판(20)과 결합하게 되는 일실시예를 고려할 수 있으므로, 센서모듈(10)도 본 발명의 구성요소로 간주할 수 있다.

도 1을 참조하였을 때, 본 발명에서 센서모듈(10)은, 하나 이상의 센서 소자 및 이들이 실장되는 기판 등을 포함하며, 외부에 위치하는 컨트롤러로부터의 신호를 수신하거나, 센서 소자가 수집한 타이어내부/노면 데이터 등을 송신하는 통신소자 및 안테나 등을 포함할 수 있다. 센서소자(11)가 수집하는 정보로는, 타이어의 내부압력, 내부온도, 노면상태, 타이어 각부위의 마모정도, 차량 주행상태, 각 타이어의 종/횡가속도 등의 정보를 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

센서모듈(10)은, 소정의 결합방식에 의해 후술하는 흡착판(20)과 직접 결합하는 것이 가능하며, 이때의 센서모듈(10)은 패키징되지 않고, 타이어 내부 표면에 설치되는 것을 의미한다. 그러나, 내부에 상기 센서모듈(10)을 거치하여 상기 센서모듈(10)을 보호하고, 상기 흡착판(20)의 일부위와 결합되는 커버하우징(13)을 더 포함하여 구성할 수도 있다. 도 1에 이러한 커버하우징(13)의 실시예가 도시되어 있다. 즉, 커버하우징(13)의 내부에 센서모듈(10)을 거치하고, 이렇게 커버하우징(13)과 커버하우징(13)에 결합된 센서모듈(10)의 조합을 다시 센서모듈(10)이라 칭하기로 한다.

커버하우징(13) 형상은 정함이 없다. 내부의 센서모듈(10)을 밀폐할 수도 있지만, 센서모듈(10)의 종류에 따라 소정의 공기 유로를 구비하는 등 특수한 구조를 구비하는 것을 배제하지는 않는다. 다만, 커버하우징(13) 자체의 무게가 무거워지는 경우, 센서모듈(10) 및 커버하우징(13)의 무게 중심이 높아지게 되어 타이어로부터의 충격력에 의한 회전모멘트가 커질 수 있고, 이는 커버하우징(13)과 흡착판(20)의 결합부위 또는 흡착판(20)과 타이어 내부 표면의 부착부위의 결합 또는 부착정도를 저하시킬 수 있음을 감안하여야 한다.

커버하우징(13)의 소재는 후술하는 흡착판(20)과 동일하거나 상이한 소재로 제작할 수 있다.

특히, 이너라이너와 동일 또는 유사한 소재로 제작할 수 있는데, 일례로, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들 단량체의 공중합체로 이루어질 수 있다. 물론, 그 밖의 폴리머 등을 포함하여 구성하는 것을 배제하지는 않는다.

커버하우징(13)의 목적은, 센서모듈(10)을 타이어 내부 표면에 설치하기 위한 것이므로, 커버하우징(13)은 센서모듈(10)(또는 커버하우징(13))과 일체로 제작하거나, 커버하우징(13)의 일단에는 흡착판(20)과의 결합구조가 구비되어 있어야 한다. 이하 전자에 대하여 먼저 설명하기로 한다.

커버하우징(13)과 흡착판(20)은 일체로 성형될 수 있으며, 이러한 실시예의 경우, 커버하우징(13)이 흡착판(20)에 대해 상대적인 회전운동 및 직선변위운동(진동 등)을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

커버하우징(13)과 흡착판(20)의 일체 성형은 사출공정, 몰딩공정 중 하나의 방법으로 이루어질 수 있는데, 사출공정은 사출금형 내부에 용융된 사출재료를 노즐주입한 후 냉각시켜 대상물을 조형하는 것이고, 몰딩공정은, 소정 형상의 틀(몰드)에 몰드재료를 부어 넣어 응고시켜 대상물을 조형하는 방법이다.

도1을 참조하였을 때, 커버하우징(13)의 일단과 흡착판(20)의 일단에 상호 대응하여 형성되는 결합구조를 구비하는 방식의 경우, 상기 결합구조는 흡착판(20)과 센서모듈(10)과의 견고한 결합을 가능하게 하는 것이어야 하는데, 특히 센서모듈(10)이 가속도센서, 힘센서 등 센서의 설치 방향이 중요한 경우, 상기 결합구조에서 센서모듈(10)이 흡착판(20)을 기준으로 상대운동(직선운동, 회전운동)하지 않도록 하여야 함은 물론이다.

흡착판(20)과 커버하우징(13)과의 결합구조의 일실시예로는, 흡착판(20)에 돌부/홈부를 마련하고, 센서모듈(10)의 일부위에 흡착판(20) 돌부/홈부에 대응하는 홈부/돌부를 마련한 후, 이들을 상호 결합하는 방식(특수 결합구조 이용)을 들 수 있다. 특수 결합구조 이용 방식의 경우, 홈부에 돌부를 끼워맞추어 결합하는 방법뿐만 아니라, 홈부 및 돌부 각각에 서로 대응하는 나사산을 형성하여 조립성을 높이는 것도 가능하다. 다만, 흡착판(20)과 센서모듈(10)간 상대운동이 발생하지 않도록 끼워맞춤공차를 억지끼워맞춤이 가능하도록 설정하거나, 결합을 공고히 하기 위해, 홈부 및 돌부에 접착제를 추가 적용하는 것을 고려할 수 있다. 특수 결합구조 이용 방식에 있어, 돌부 및 홈부의 형상은, 단순 원기둥 및 원형 단면 홀로 설정할 수 있다. 다만, 돌부의 소재가 탄성이 있는 경우, 돌부의 첨단부에 돌출부(91)를 추가 구비하고, 홈부의 바닥측에 추가공간을 구비하게 하여, 돌부의 홈부로의 삽입이 완료되는 시점에서 돌출부(91)가 홈부의 추가공간에 위치하게 함을 통해 삽입방향(축방향)으로의 탈거방지를 도모하는 등 다양한 실시예를 고려할 수 있다.

흡착판(20)과 커버하우징(13)과의 결합구조와 관련한 다른 실시예로서, 면대면의 접착방식을 들 수 있는데, 접착제를 사용하는 접착방식 및 요소의 일부를 용융시킨 후 상호 부착하는 용착방식 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정할 것은 아니다.

도 1을 참조하였을 때, 흡착판(20)은, 몸체가 돔 내지 그릇 내지 접시 형상으로 되고, 돔 형상의 하면 테두리 전체가 부착대상에 밀착된 후, 돔 형상이 눌리면서, 돔 형상 내부의 공기가 배출되고, 이를 통해 돔 형상 내부의 기압이 돔 형상 외부의 기압보다 낮아지게 되어 결과적으로 부착대상에 흡착판(20)의 부착이 유지되는 원리를 이용한다.

다만, 후술하는 흡착용홈부(30)의 적용 시에는, 흡착용홈부(30) 내부에 진공을 형성함으로써 흡착력을 제공받을 수 있으므로, 흡착판(20) 자체의 변형이 필요없게 되는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

흡착판(20)의 하면 테두리는, 원, 타원, (정)다각형 등 다양한 형상으로 될 수 있으나, 부착대상과 접촉하고 있는 하면 테두리 전체는, 내부 공기를 배출하기 위해 눌리는 등 변형을 겪으면서도, 계속하여 부착대상과의 접촉을 유지해야 함을 감안할 때, 원 형상으로 되는 것이 가장 바람직하다.

흡착판(20)의 크기는, 그 크기가 클수록 설치 후, 흡착판(20) 내부와 외부 사이의 압력차이가 커져, 최종적인 부착력의 크기가 커질 수 있음을 감안하여 결정한다.

흡착판(20)의 소재는, 부착대상의 소재를 고려하여 결정하여야 하는데, 부착대상의 소재와 동일한 소재로 성형할 수도 있으나, 반드시 이에 한정할 것은 아니다. 특히 흡착판(20)이 타이어 내부의 이너라이너(2)(inner liner)에 설치되는 경우, 이너라이너(2)와 동일 또는 유사한 소재로 제작할 수 있다. 일례로, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들 단량체의 공중합체로 이루어질 수 있다. 물론, 그 밖의 폴리머 등으로 구성하는 것을 배제하지는 않는다. 또한, 전술한 커버하우징(13)과 동일한 소재로 제작될 수 있다.

도 3을 참조하였을 때, 흡착판(20)은 하나의 센서모듈(10)(커버하우징(13))에 대하여 2개 이상이 형성될 수 있으며, 이를 통해 센서모듈(10)(커버하우징(13))의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시킬 수 있다. 2개 이상의 흡착판(20)의 설치간격 등은 센서모듈(10)(커버하우징(13))의 크기 등을 감안하여 결정하면 된다.

또한, 흡착판(20)의 일부위에는 흡착판(20)의 하면 테두리의 일부의 타이어 내부 표면과의 접촉상태를 해제하여 흡착판(20) 전체의 흡착을 중단하는 기능을 구현하는 구조를 추가적으로 구비할 수 있다. 이를 소위 이젝터(ejector)라고 칭할 수 있을 것이다. 이젝터는 흡착판(20)의 일부위에 소정의 형상을 갖는 돌출부(91)를 형성해 둠으로써 구현할 수 있으나 이에 한정할 것은 아니다.

도 2를 참조하였을 때, 흡착용홈부(30)는 흡착판(20)의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 목적으로 하는 구성요소이다. 일반적으로 흡착판(20)은, 그 자체의 변형을 통해 흡착판(20) 내부의 공기를 배출하고, 흡착판(20) 내부와 외부의 공기압력 차이를 이용하여 대상물체와의 부착성을 확보하는 것인데, 부착성을 증대시키기 위해서는, 흡착판(20)의 크기가 증대되어야 하고, 그 결과 센서모듈(10)의 무게 중심이 높아지게 된다. 이렇게 되면, 타이어에 작용하는 충격력 기타 외력에 의한 센서모듈(10)에 대한 회전 모멘트 등이 커지게 되고, 이는 센서모듈(10)(커버하우징(13))과 타이어 내부 표면과의 부착성이 파괴되거나 그 부착 정도가 저하될 우려가 있게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 흡착용홈부(30)를 이용한다면, 흡착판(20) 설치지점(센서설치지점)의 하부에 마련한다면, 흡착판(20)의 내부공간과 흡착용홈부(30)의 공간은 하나의 폐공간을 형성하게 되므로, 흡착용홈부(30) 내부를 진공 형성하였을 때, 흡착판(20)의 내부도 함께 진공 형성되므로, 내외부 공기압력차이에 의한 부착력을 제공받게 된다. 이렇게 되면, 흡착판(20)의 내부를 진공화하기 위해 흡착판(20)이 변형될 필요가 없어, 흡착판(20)의 변형 편차에 따른 센서모듈(10)의 설치 상태(자세)의 편차를 제거할 수 있다는 추가적인 이점을 얻게 된다.

흡착용홈부(30)는, 내부에 진공이 형성되는 공간과, 이러한 공간이 형성되는 시작 위치인 홈부입구부 및 홈부입구부에 연장되어 형성되고 흡착판(20)의 하면 테두리가 안착되는 상면(일실시예에 따르면 타이어의 이너라이너(2), 다른 실시예에 따르면 추가이너라이너의 상면에 해당됨)으로 구성된다.

흡착용홈부(30)는 센서모듈(10)의 설치지점에 형성되므로, 사이드이너면(side inner wall)에도 형성될 수 있으나, 바람직하게는 타이어 내부의 수평면(이너라이너(2)(inner liner))에 형성될 수 있다. 특히 이너라이너(2)에 흡착용홈부(30)를 형성하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

흡착용홈부(30)의 형상은 원, 타원, 다각형 등 다양한 형상으로 될 수 있으나, 상부에 설치될 흡착판(20)의 형상에 대응하여 결정하여야 함은 물론이다.

흡착용홈부(30)의 크기는, 깊이 및 면적으로 나타낼 수 있다. 흡착용홈부(30)를 이너라이너(2)에 형성하는 경우, 흡착용홈부(30)의 깊이는, 이너라이너(2) 두께의 20 내지 40 퍼센트의 범위 내로 결정할 수 있다. 일반적으로 16인치 승용타이어의 이너라이너(2)의 두께는 1.5mm로 형성됨을 감안할 때, 20퍼센트 미만으로 형성되는 경우, 흡착용홈부(30)의 깊이가 지나치게 작아지게 되어 흡착용홈부(30)를 형성하는 실익이 크지 않고, 40퍼센트를 초과하여 형성되는 경우, 해당 부위 이너라이너(2)가 너무 얇아진다든지, 후술하는 추가이너라이너(3) 부착 시 또는 부착 이후, 해당부위의 질량 증가분이 무시할 수 있는 수준을 넘어서므로, 국부적으로 균일화되지 않은 원심력이 발생하게 되고, 이는 타이어의 편마모를 야기하는 등의 문제를 발생시킬 수 있음에 유의해야 한다.

흡착용홈부(30)의 면적은 센서모듈(10)(또는 커버하우징(13)) 하부 면적의 80 내지 400 퍼센트의 범위 내에서 선택되어야 한다. 흡착용홈부(30)의 면적이 센서모듈(10) 하부 면적의 80 퍼센트 미만으로 정해지는 경우, 흡착판(20)의 하면 테두리가 흡착용홈부(30)의 입구 경계면 내부를 침범하여, 진공이 파괴되어 센서모듈(10)이 센서설치지점으로부터 이탈할 위험이 있고, 400퍼센트를 초과하여 설정되면, 흡착판(20)의 크기가 지나치게 커진다는 문제가 발생한다.

이하, 흡착용홈부(30)의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

<제1실시예 - 굴착방식>

흡착용홈부(30)의 형상만큼을 상기 이너라이너(2)에 대하여 제거하여 상기 흡착용홈부(30)를 형성하는 방식으로서, 후술하는 추가라이너가 필요없다는 장점이 존재하나, 전술한 바와 같이 흡착용홈부(30)를 이너라이너(2)에 형성하는 경우, 흡착용홈부(30)의 깊이는 이너라이너(2) 두께의 20 내지 40퍼센트로 설정하는 것을 감안할 때, 흡착용홈부(30)의 깊이에 따라 이너라이너(2)의 잔여 두께가 얇아진다는 문제가 발생할 수 있다.

<제2실시예 - 추가이너라이너 접착방식>

도 3을 참조하였을 때, 각 단계별로 설명하자면, 첫째, 추가이너라이너(3)를 준비한다. 추가이너라이너(3)는 이너라이너와 동일 또는 유사한 재질로 되는 것이 바람직하다. 추가이너라이너(3)는 그 위에 부착되는 이너라이너(2)와 동일한 면적으로 준비할 수 있지만, 후술하는 타공부위(4) 면적의 120 내지 150 퍼센트의 초기면적을 갖도록 할 수 있다. 전자의 경우, 흡착용홈부(30)의 존재로 인해 타이어 내부 표면에 국부적인 중량 불균형이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 후자의 경우, 추가이너라이너(3)의 면적을 타공부 면적의 120퍼센트 미만으로 설정하는 경우, 추가이너라이너(3)와 이너라이너(2)와의 부착 영역이 작아 운행 중 진동 등에 의해 추가라이너와 이너라이너(2) 사이의 부착이 파괴될 위험이 있고, 150퍼센트를 초과하여 설정하는 경우, 타이어 내부 표면에 국부적인 무게 불균형이 존재하여 타이어의 편마모 발생, 진동 발생 등의 문제를 야기할 수 있음을 감안하여야 한다.

둘째, 추가이너라이너(3)를 타공하여, 추가이너라이너(3)가 흡착용홈부(30)의 형상을 반영하는 타공부위(4)를 구비하도록 한다. 타공은 프레스공정 등을 적용하여 수행할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

셋째, 둘째 단계에서 타공된 추가이너라이너(3)를 이너라이너(2)에 접착하여 흡착용홈부(30)를 제조한다. 이를 통해 추가이너라이너(3)의 타공부위(4)의 내측면이 흡착용홈부(30)의 내측면이 되고, 이너라이너(2)의 표면이 흡착용홈부(30)의 바닥면이 된다. 접착은 접착제를 사용하거나 용착 기타의 방법을 고려할 수 있으나, 타이어의 운행 중 발생하는 진동에 의해 접착면이 파괴될 수 있음을 감안하여, 접착제의 종류, 사용량, 및 용착부위면적 등을 결정하여야 한다.

<제3실시예 ? 추가이너라이너 가류방식>

본 실시예는, 그린타이어(9) 제조시 추가이너라이너(3)를 부착하여 가류시키는 것을 이용하는데, 열에 의한 변형 가능성이 작고, 타이어의 기본성능에 영향을 주지 않으며, 이너라이너(2) 재질과 동일한 추가이너라이너(3)를 사용하는 경우, 접착성도 더 강하게 확보할 수 있다는 장점이 있다.

첫째, 추가이너라이너(3)를 준비한다. 추가이너라이너(3)는 이너라이너와 동일 또는 유사한 재질로 되는 것이 바람직하다. 추가이너라이너(3)는 그 위에 부착되는 이너라이너(2)와 동일한 면적으로 준비할 수 있지만, 후술하는 타공부위(4) 면적의 120 내지 150 퍼센트의 초기면적을 갖도록 할 수 있다. 전자의 경우, 흡착용홈부(30)의 존재로 인해 타이어 내부 표면에 국부적인 중량 불균형이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 후자의 경우, 추가이너라이너(3)의 면적을 타공부 면적의 120퍼센트 미만으로 설정하는 경우, 추가이너라이너(3)와 이너라이너(2)와의 부착 영역이 작아 운행 중 진동 등에 의해 추가라이너와 이너라이너(2) 사이의 부착이 파괴될 위험이 있고, 150퍼센트를 초과하여 설정하는 경우, 타이어 내부 표면에 국부적인 무게 불균형이 존재하여 타이어의 편마모 발생, 진동 발생 등의 문제를 야기할 수 있음을 감안하여야 한다.

둘째, 추가이너라이너(3)를 타공하여, 상기 추가이너라이너(3)가 상기 흡착용홈부(30)의 형상을 반영하는 타공부위(4)를 구비한다. 타공은 프레스공정 등을 적용하여 수행할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

셋째, 둘째 단계에서 타공된 추가이너라이너(3)를 비접착식으로 이너라이너(2)에 덧대어 위치시킨다. 물론 추가이너라이너(3)와 이너라이너(2)가 상호 위치를 확정할 수 있도록, 최소의 부위에 대한 가접을 수행하는 것을 배제하지는 않는다.

넷째, 셋째 단계에서 덧대어진 추가이너라이너(3)와 이너라이너(2) 전체를 가류하여 상기 흡착용홈부(30)를 제조한다. 추가이너라이너(3)는 이너라이너(2)와 동일 또는 유사한 재질로 되므로, 가류공정이 완료된 후에, 추가이너라이너(3)와 이너라이너(2)는 경계면을 형성하지 않고, 일체화 형성되므로 해당 부위의 내구성을 더욱 증대시킬 수 있다.

<제4실시예 ? 특수형상 브라다(bladder) 적용>

도 5를 참조하였을 때, 본 실시예는, 일반 타이어를 그대로 사용할 수 있으며, 추가이너라이너(3) 등 추가 구성요소가 필요하지 않다는 장점을 갖는다.

첫째, 이너라이너(2)가 구비된 그린타이어(9)를 준비하고, 둘째, 그린타이어(9)를 가류기 금형에 장착한다. 셋째, 소정의 형상을 갖는 돌출부(91)를 구비하는 브라다(90)(bladder)를 사용하여 상기 이너라이너(2)의 표면에 압력을 가하면서 가류한다. 이 때, 돌출부(91)는 흡착용홈부(30)의 형상의 반전(reverse)의 형상을 갖게 된다. 즉, 돌출부(91)는 양각되어 준비되고, 흡착용홈부(30)는 음각되어 형성된다는 것인데, 브라다(90) 자체에 흡착용홈부(30)의 형상이 반영되어 있으므로, 이너라이너(2)에 가해지는 압력의 국부적인 불균형 등을 최소화 할 수 있다는 장점도 있게 된다.

이하, 본 발명의 타이어센서설치구조의 사용방법에 대하여 설명하기로 한다.

첫째, 흡착판(20)이 결합된 센서모듈(10)을 준비한다. 전술한 대로, 센서모듈(10)은 커버하우징(13) 내부에 거치될 수 있다. 또한, 커버하우징(13)과 흡착판(20)은 별도 제조되어 결합되거나, 처음부터 일체성형될 수도 있다.

둘째, 흡착용홈부(30)의 상부가 완전히 덮히도록 흡착판(20)을 위치시킨다. 흡착용홈부(30)와 흡착판(20)의 하면 테두리는 가능하면 모든 부위에 있어 비슷한 간격을 갖고 위치할 수 있도록 한다. 이를 통해 흡착판(20)의 하면 테두리의 일부가 흡착용홈부(30)의 입구테두리를 침범하여 내부 진공이 파괴되는 가능성을 최소화할 수 있다.

셋째, 흡착용홈부(30) 내부에 진공을 형성한다. 진공 형성은 별도의 감압진공펌프 및 흡착용홈부(30) 내부 공간에 별도의 배관을 설치하여 수행할 수도 있으나, 상기 첫째 단계부터 진공챔버 내부에서 수행하는 것을 고려할 수도 있다. 또한, 흡착판(20)에 하방 압력을 가하여 흡착판(20)의 변형을 야기하고 이를 통해 흡착판(20) 내부의 공기를 유출시켜 추가적인 흡착력을 제공받을 수도 있음은 물론이지만, 어차피 흡착판(20) 내부공간과 흡착용홈부(30)는 하나의 폐공간을 형성하게 되므로, 흡착용홈부(30)에 진공이 형성되면, 흡착판(20) 내부공간에도 진공이 형성될 것이므로, 이러한 구성을 채택할 실익은 크지 않다.

본 발명의 타이어센서설치구조는 타이어에 1개만 구비될 수도 있으나, 타이어센서설치구조를 복수 개 구비하도록 할 수 있다. 일반적으로, 타이어 내부 표면에 작용하는 횡력, 가속도 등 타이어를 통해 수집되는 타이어의 상태 정보는, 타이어의 횡방향 위치에 따라 달라지므로, 타이어센서설치구조를 복수 개 만큼 구비하는 경우, 각각의 타이어센서설치구조는 하나의 횡방향 위치를 연결하는 원주상에 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정할 것은 아니다. 또한, 복수 개의 타이어센서설치구조를 구비하는 경우, 각 타이어센서설치구조는 상호간에 등각간격을 형성하도록 하는 것이 바람직할 것인데, 이는 타이어센서설치구조는 각각 타이어의 회전관성모멘트(moment of intertia)에 영향을 미치므로, 비대칭적으로 설치된 타이어설치구조는 타이어의 밸런스를 확보하지 못하게 할 수 있기 때문이다. 이에 2개의 타이어설치구조가 적용되는 경우, 서로 180도를 이루게 하고, 3개의 타이어설치구조를 적용하는 경우, 서로 120도를 이루게 할 수 있으나, 이는 어디까지나 복수개의 타이어설치구조가 상호 동일한 경우에 한정할 것이고, 심지어, 복수개의 타이어설치구조가 서로 동일한 경우라도 반드시 상호 등각간격으로 배치되어야 하는 것은 아니다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

1 : 타이어
2 : 이너라이너(inner liner)
3 : 추가이너라이너
4 : 타공부위
9 : 그린타이어
10 : 센서모듈
11 : 센서소자
12 : 기판
13 : 커버하우징
20 : 흡착판
30 : 흡착용홈부
90 : 브라다(bladder)
91 : 돌출부

Claims

타이어의 상태를 수집하는 센서모듈을 상기 타이어의 내부 표면에 설치하는 센서설치구조에 있어서,
상기 센서모듈을 타이어 내부 표면에 부착시키는 기능을 각각 구비하는 1개 이상의 흡착판;
상기 타이어의 이너라이너(inner liner) 중 내부 표면 소정의 부위에 형성되고, 입구를 덮도록 상기 흡착판이 설치되는 흡착용홈부; 및
상기 흡착용홈부의 형상을 반영하여 상기 흡착용홈부와 대응되는 위치에 타공되며, 상기 이너라이너에 접착식 또는 비접착식으로 연결되는 추가이너라이너; 를 포함하여 이루어지고,
상기 흡착용홈부는 상기 흡착판의 타이어 내부 표면에 대한 흡착력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착용홈부는, 상부에 상기 흡착판이 설치될 때, 내부에 진공이 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 흡착용홈부의 깊이는 상기 이너라이너 두께의 20 내지 40 퍼센트인 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착용홈부의 면적은 상기 센서모듈 하부 면적의 80 내지 400 퍼센트인 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 1에 있어서,
상기 센서모듈은, 내부에 상기 센서모듈을 거치하여 상기 센서모듈을 보호하고, 상기 흡착판의 일부위와 결합되는 커버하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 6에 있어서,
상기 커버하우징은, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들의 공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착판은, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 합성고무, 천연고무, 우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 호모 중합체 또는 이들의 공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 6에 있어서,
상기 커버하우징과 상기 흡착판 간의 결합은, 접착공정, 용착공정, 가류공정 중 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 6에 있어서,
상기 커버하우징과 상기 흡착판은 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 10에 있어서,
상기 커버하우징과 상기 흡착판의 일체 성형은 사출공정 또는 몰딩공정의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조.
청구항 1의 타이어센서설치구조를 위한 흡착용홈부의 제조방법에 있어서,
상기 흡착용홈부의 형상만큼을 상기 이너라이너에 대하여 제거하여 상기 흡착용홈부를 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 1의 타이어센서설치구조를 위한 흡착용홈부의 제조방법에 있어서,
(i) 추가이너라이너를 준비하는 단계;
(ii) 상기 추가이너라이너를 타공하여, 상기 추가이너라이너가 상기 흡착용홈부의 형상을 반영하는 타공부위를 구비하는 단계;
(iii) 상기 (ii)단계에서 타공된 추가이너라이너를 상기 이너라이너에 접착하여 상기 흡착용홈부를 제조하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 1의 타이어센서설치구조를 위한 흡착용홈부의 제조방법에 있어서,
(a) 추가이너라이너를 준비하는 단계;
(b) 상기 추가이너라이너를 타공하여, 상기 추가이너라이너가 상기 흡착용홈부의 형상을 반영하는 타공부위를 구비하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 타공된 추가이너라이너를 비접착식으로 상기 이너라이너에 덧대는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 상호 덧대어진 상기 추가이너라이너와 상기 이너라이너 전체를 가류하여 상기 흡착용홈부를 제조하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 추가이너라이너는, 상기 이너라이너와 동일한 면적으로 되는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 추가이너라이너는, 상기 타공부위 면적의 120 내지 150 퍼센트의 초기면적을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 1의 타이어센서설치구조를 위한 흡착용홈부의 제조방법에 있어서,
(A) 이너라이너가 구비된 그린타이어를 준비하는 단계;
(B) 상기 그린타이어를 가류기 금형에 장착하는 단계;
(C) 소정의 형상을 갖는 돌출부를 구비하는 브라다(bladder)를 사용하여 상기 이너라이너의 표면에 압력을 가하면서 가류하는 단계;
를 포함하여 이루어지고,
상기 돌출부는 상기 흡착용홈부의 형상의 반전(reverse)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조용 흡착용홈부의 제조방법.
청구항 1의 타이어센서설치구조의 사용방법에 있어서,
(I) 상기 흡착판이 결합된 센서모듈을 준비하는 단계;
(II) 상기 흡착용홈부의 상부가 완전히 덮히도록 상기 흡착판을 위치시키는 단계;
(III) 상기 흡착용홈부 내부에 진공을 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조의 사용방법.
청구항 18에 있어서,
상기 (III) 단계에서의 진공은, 진공챔버를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 타이어센서설치구조의 사용방법.
청구항 1 내지 청구항 2, 청구항 4 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항의 타이어센서설치구조를 구비하는 타이어.
청구항 20에 있어서,
상기 타이어센서설치구조를 2개 이상 구비하는 타이어.