KR101808238B1 - 공기압 유지 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 캐비티로의 공기 공급 효율을 보다 향상할 수 있도록 (1) 타이어의 굴신이 가장 크게 발생하는 사이드 부에 튜브를 삽입하며 (2) 주행방향으로 압축된 공기가 타이어 캐비티로 주입되며, 주행 반대방향에 위치한 튜브에 형성된 부압에 의해 외부의 공기를 타이어 캐비티로 공급하는 공기압 유지 타이어에 관한 것이다.

Description

공기압 유지 타이어{Tire with self-inflation device}

본 발명은 운행중 누설되는 공기압을 스스로 유지하는 공기압 유지 타이어에 관한 것이다.

타이어와 림의 조립체는 시간의 경과에 따라 자연적으로 미소량의 공기가 누설된다.

만약 타이어가 적정 공기압보다 낮을 경우 차량의 핸들링 성능, 제동, 구동 성능의 저하가 초래된다.

타이어의 적정 공기압 유지를 위해 기존에 제안된 타이어 압력 감지 시스템은 휠에 장착된 타이어 압력 감지하는 센서가 타이어 내부의 압력 또는 온도를 측정해 이 정보를 무선으로 제어부에 보낸다.

하지만 종래의 타이어 압력 감지 시스템은, 타이어 압력이 소정 압력 이하로 낮아질 경우 단순히 운전자에게 경고만 해주는데 그치므로, 정비소까지 주행 중 여전히 주행 사고의 위험이 상존하고, 운전자의 개입이 필요하다는 문제점이 있었다.

타이어 압력 감시 시스템(TPMS)으로부터 더 나아가 타이어 압력 감소시 운전자의 개입을 요하지 않는 적극적인 타이어 안전장치의 개발 필요성이 제기된 바 있다.

먼저 유럽등록특허 1,648,721(이하 종래기술 1)은 튜브(4)가 타이어와 림 플랜지(1a) 사이에 설치되고, 튜브의 양단부에는 밸브(7) 및 필터(6)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

타이어 내부로 공기를 공급하는 튜브(4)는 고무와 같은 가요성 소재로, 금속재질을 갖는 림 플랜지(1a)에 비해 약한 소재로 이루어지는 것이 일반적이다.

따라서 종래기술 1은 튜브(4)가 림 플랜지(1a)에 지속적으로 접촉함에 따라, 튜브(4)의 내구성이 저하될 수 있다는 단점이 존재한다.

또한, 림 플랜지(1a)와 가까운 비드 부는 변형이 잘 발생하지 않으므로, 타이어 내부로 공기를 공급하는 튜브의 압축 및 팽창이 원활히 이루어지지 않는다는 단점이 있다.

다만, 휠, 즉 림 플랜지(1a)와의 접촉을 통해 튜브의 압축은 발생할 수 있으나 이와 같은 경우 전술한 바와 튜브(4)의 내구성이 저하된다.

미국등록특허 8,042,586(이하 종래기술 2)는 롤링 타이어의 풋프린트 내의 굽힘 영역이 중립 축, 압축 측면, 연신 측면을 구비하되, 튜브가 설치되는 그루브가 압축 측면 내에 위치되고 튜브는 대향 그루브 표면과 접촉 맞물림으로 튜브에 위치하는 것을 특징으로 한다.

특히 종래기술 2의 경우 타이어 롤링시 튜브의 압축이 발생하는 압축 측면은 타이어 하부는 외면의 200, 중앙부는 내면의 202, 상부는 외면의 204를 튜브의 위치로 예시한 바 있다.

종래기술 2는 타이어 롤링시 튜브의 압축에 의해 공기를 강제시키는 기술을 제안하나, 실제 타이어의 거동은 노면과의 접촉에 의해 접지면에서 눌려 접혔다가 펴졌다가 하는 상하 방향 운동, 즉 굴신 운동이 활발히 이루어진다.

따라서, 타이어 캐비티 내로 공기를 주입하기 위해서는 굴신 운동이 가장 활발히 이루어지는 곳에 튜브를 위치시킴이 바람직하다.

또한, 타이어 적정 공기압을 유지하는 장치는 최대한 가볍게 만들어져야 하며, 이는 타이어 무게가 차량의 성능과도 밀접한 관계가 있기 때문이다.

유럽등록특허 1,648,721 미국등록특허 8,042,586

본 발명은 타이어 캐비티로의 공기 공급 효율을 보다 향상할 수 있도록 (1) 타이어의 굴신이 가장 크게 발생하는 사이드 부에 튜브를 삽입하며 (2) 주행방향으로 압축된 공기가 타이어 캐비티로 주입되며, 주행 반대방향에 위치한 튜브에 형성된 부압에 의해 타이어 외부의 공기가 충전되는 공기압 유지 타이어를 제공하는 것을 그 목표로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 노면과 접하며 접지면을 형성하는 트레드 부; 상기 트레드 부의 하부에 위치하는 바디플라이; 상기 트레드 부와 상기 바다플라이 사이에 위치하는 벨트부; 타이어를 림에 장착시키는 비드 부; 상기 트레드 부와 상기 비드 부를 연결하는 사이드 부; 상기 트레드 부의 내면과 상기 사이드 부의 내면과 림의 외면에 의해 형성되는 타이어 캐비티를 포함하여 이루어지되, 상기 사이드 부의 외측에 원주방향으로 배치되어 타이어의 회전시 사이드 부의 굴신 운동에 의해 공기 압축 작용을 하는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 상기 튜브는 상기 벨트부의 끝단과 에이펙스(apex) 끝단 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 상기 튜브에는 레귤레이터가 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 상기 레귤레이터는 외기와 연통되는 제1포트; 하우징 캐비티와 연통되며, 상부에 상기 튜브의 일단이 연결되는 제2포트; 상기 타이어 캐비티와 연통되며, 상부에 상기 튜브의 타단이 연결되는 제3포트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 상기 제1포트에는 체크밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 상기 튜브가 위치하는 홈은 타이어 내측 부위와 동일 선상에 위치하는 타이어 최외곽부에서 상기 바디플라이를 포함하는 두께를 제외한 나머지 구간의 최소 50% 내지 최대 90% 사이에 해당하는 깊이를 가지며,

상기 튜브는 그 중심점이 타이어 최외곽부에서의 접선을 넘지 않는 위치에 존재하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 다음과 같은 장점이 있다.

(1) 타이어의 굴신이 가장 크게 발생하는 사이드 부에 튜브를 삽입함으로써 주행중 타이어 캐비티로의 공기 공급 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

(2) 주행방향으로 압축된 공기가 타이어 캐비티로 주입되며, 주행 반대방향에 위치한 튜브에 형성된 부압에 의해 타이어 외부의 공기가 충전된다.

(3) 튜브를 타이어의 주요 파손 부위인 벨트의 끝단과 에이펙스(apex) 끝단 사이에 위치시킴으로써, 튜브의 파손 가능성을 상당히 감소시킬 수 있다.

(4) 사이드 부 외부로 살짝 돌출된 홈의 하부는 휠을 보호하는 림 프로텍터로 작용할 수 있다.

(5) 사이드 부에 추가된 홈의 상부 및 홈의 하부는 주 굴신 영역인 사이드의 댐핑 증가로 타이어의 소음 성능이 향상되고 승차감에도 유리하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시례의 공기압 유지 타이어 개념도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시례의 공기압 유지 타이어 평면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시례에서 레귤레이터의 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시례의 레귤레이터의 단면도
도 5는 본 발명인 바람직한 실시례의 공기압 유지 타이어의 단면도
도 6은 튜브 위치에 따른 공기압 증가 성능 비교도
도 7과 도 8은 도 5의 일부 확대 단면도
도 9는 사이드 부의 두께 증가에 따른 소음 성능 비교도
도 10은 종래기술의 타이어의 단면도

이하 도면을 참고하여 설명한다.

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먼저 타이어(10)의 일반적인 구조에 대해 도 5를 참고하여 설명한다.

도 5는 사이드부(15)를 보강한 본 발명의 타이어(10)의 단면도를 도시한 것이다.

반면에, 도 10은 사이드부(15)를 보강하지 않은 종래기술에 의한 타이어의 단면도를 도시한 것이다.

이하의 설명에서 사용하는 용어는 다음과 같다.

트레드(Tread)부(11)는 타이어(10)가 노면과 직접 접촉하며, 접지면을 형성하는 부분을 의미한다.

트레드부(11)의 하부에는 타이어(10)의 골격을 이루는 바디플라이(Body Fly)(12)가 위치한다.

바디플라이(12)는 타이어(10) 내부의 공기압, 하중 및 충격에 견디는 중요한 부분으로서, 타이어(10)의 성형시 나일론, 폴리에스터, 스틸와이어 등으로 이루어진 코드(cord)에 고무를 토핑하여 구성된다.

트레드부(11)와 바디플라이(12) 사이에는 다수 개의 벨트층을 적층하여 이루어진 벨트부(13)가 위치한다.

벨트부의 끝단(13a)에는 캡플라이(17)가 위치한다.

캡플라이(17)는 벨트부의 끝단(13a)을 덮는 구조로 되어 있으며, 다층 구조를 갖는 벨트의 분리 이탈을 방지하는 역할을 한다.

한편, 바디플라이(12) 내측에는 공기의 누출을 방지하는 인너라이너(Inner Liner)(14)가 위치한다.

한편, 타이어(10)의 골격을 이루는 바디플라이(12)를 보호하며 유연한 굴신운동을 하도록 하는 사이드부(15)가 타이어(10)의 측면에 위치한다.

이러한 사이드부(15)는 트레드부(11)와 비드부(16)를 연결한다.

비드부(16)는 타이어(10)를 림에 장착시키는 부분을 말한다.

타이어 캐비티(19)는 트레드부(11)의 내면과 사이드부(15)의 내면과 림(Rim, 미도시)의 외면에 의해 형성된 공간을 말한다.

한편, 본 발명의 굴신 운동이란 타이어(10)가 노면과의 접촉에 의해 접지면에서 눌려 접혔다가 펴졌다가 하는 상하 방향 운동을 의미한다.

타이어(10)는 림(Rim, 미도시)에 장착되며, 림과 타이어(10)의 조립은 비드(Bead)부(16)에 의해 이루어진다.

주행시 비드부(16)는 림(Rim, 미도시)에 의한 충격을 많이 받는 부분이므로, 비드부(16)가 받는 충격을 완화시키기 위해 비드부(16)를 감싸는 에이펙스(Apex)(18)가 형성된다.

한편, 림프로텍터(20)는 림(Rim, 미도시)과 체결되는 부위로 림(Rim, 미도시)에 인접하여 주행 중 발열 또는 브레이크 디스크에서 발생한 고온의 열이 전달되므로, 열에 의한 고무의 인장강도 및 강성의 변화가 적도록 내열성이 우수해야 하고 림의 외부 물리적 충격에 의한 파손, 스크래치 등을 줄여주는 역할을 한다.

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본 발명의 공기압 유지 타이어의 바람직한 실시례는 다음과 같다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 주행시 타이어의 굴신이 가장 크게 발생하는 사이드부(15)의 외측(15a)에 튜브(40)가 위치한다.

보다 구체적으로 설명하면, 트레드 부(11)의 내면과 사이드부(15)의 내면과 림의 외면에 의해 형성된 공간인 타이어 캐비티(19)의 반대편에 튜브(40)가 위치한다.

도면 6은 튜브(40) 위치에 따른 공기압 증가 성능을 비교한 것으로 사이드부(15)에 위치한 경우가 공기압 증가에 유리하다는 것을 나타낸다.

즉, 튜브 재질과 관계없이 비드 부(16)에 튜브(40)가 위치하는 것보다 사이드 부(15), 더욱 구체적으로 사이드부(15)의 외측(15a)에 튜브(40)가 위치할 때 타이어 캐비티(19)로의 공기 주입 성능이 우수함을 알 수 있다.

한편 튜브(40)가 삽입되는 홈(35)에 의한 내구성 저하를 방지하기 위해 사이드부(15)의 두께를 증가시킬 필요가 있다.

이와 같이 사이드부(15)의 두께를 증가시킬 경우, 주 굴신 영역이라고 할 수 있는 사이드부(15)의 댐핑 증가로 타이어의 소음 성능이 향상될 뿐만 아니라, 승차감도 향상되는 장점을 도모할 수 있다.

도 9는 사이드부(15) 두께 증가로 인한 소음성능이 향상된 시험결과를 보여주고 있으며 사이드부(15) 댐핑 증가로 인해 부밍 영역의 소음이 약 2dB가 저감됨을 나타낸다.

한편, 사이드부(15)에 튜브(40)를 삽입 하기위해 사이드부(15)의 외측(15a)에 형성된 홈(35)은 다음과 같은 작용도 한다.

(1) 사이드 부(15)의 외측(15a) 방향으로 살짝 돌출된 홈의 하부(35b)는 휠(미도시)을 보호하는 프로텍터의 역할을 할 수 있다.

(2) 사이드부(15)의 외측(15a)에 튜브(40)를 삽입하기 위해 형성된 홈(35)의 상부(35a) 및 홈의 하부(35b)는 종래 대비 사이드부(15)의 외측(15a)으로 돌출되며, 주 굴신 영역인 사이드 부(15)의 댐핑 증가로 타이어의 소음 성능이 향상되고 승차감에도 유리한 작용을 한다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 타이어가 회전시 사이드 부(15)의 굴신 운동에 의해 공기 압축 작용을 하는 튜브(40)가 포함되며, 후술할 레귤레이터(50)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

사이드 부(15)의 외측(15a)에 원주방향으로 배치된 튜브(40)는 타이어(10)가 회전하는 경우 사이드 부(15)의 굴신 운동에 의해 공기 압축 작용을 한다.

사이드 부(15)의 굴신 운동에 따라 튜브(40)의 반경 방향으로 힘이 가해진다.

타이어(10)는 노면 접촉하며 주행중일 때 주행방향으로 튜브(40) 내의 공기가 압축된다.(도 1의 실선 화살표)

한편 타이어(10)가 노면 접촉하며 주행중일 때 주행방향의 반대편에 위치하는 튜브(40)에는 순간 진공이 되어 부압이 발생하며, 외기가 튜브(40)로 들어간다.(도 1의 점선 화살표)

한편 바람직한 실시례에서는 타이어(10)의 원주 방향으로 튜브(40)가 삽입되는 홈(35)이 사이드부(15)의 외측(15a)에 형성한다.

구체적으로 사이드부 외측(15a)의 일부를 파서 홈(35)을 형성한다.

사이드부(15)에 형성되는 홈(35)의 원주 길이는 사이드부(15)의 원주보다 작게 형성함이 바람직하며, 이는 후술할 레귤레이터(50)의 장착을 위함이다.

사이드부(15)에 형성되는 홈(35)에 대해 구체적으로 도 5인 단면도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

튜브(40)는 벨트부의 끝단(13a)과 에이펙스(apex)의 끝단(18a) 사이에 위치함이 바람직하다.

참고로 에이펙스(18)는 비드부(16)를 감싸며 비드부(16)가 받는 충격을 완화시키는 부분을 말하며, 일반적으로 에이펙스(18)의 끝단(18a)과 벨트부의 끝단(13a)은 타이어의 주요 파손 부위이다.

즉, 벨트부의 끝단(13a) 접합 부위는 타이어의 사이드부(15) 고무와 이종 재료간 접합이 되어 있는 부위이다.

따라서 벨트부의 끝단(13a)은 벨트부(13)와 사이드부(15)간의 접합부에 대한 응력이 집중되고 온도가 증가하여 타이어 파손에 대한 취약부위가 된다.

한편 에이펙스(18)는 비드부(16)를 보호하고 타이어의 사이드부(15)를 지탱하기 바디플라이(12)에 감싸져 있으며 고무재료 중 고강성의 특징을 갖는다.

즉, 에이펙스(18)의 끝단(18a)도 마찬가지로 바디플라이(12)와의 이종재료 간 접합 및 고강성 재료 특성에 따라 에이펙스(apex)의 끝단(18a)의 유동이 열에너지로 변환되어 열이 집중하게 됨에 따라 파손에 취약한 부위가 된다.

따라서, 본 발명에서는 튜브(40)의 내구성 확보를 위해 타이어의 주요 파손 부위(즉, 에이펙스의 끝단(18a)과 벨트부의 끝단(13a))를 회피하여 벨트부의 끝단(13a)과 에이펙스(apex)(18)의 사이에 튜브(40)를 위치한다.

본 발명에서는 튜브(40)의 압축, 팽창이 가장 우수하며 타이어 주요 파손 부위를 회피하는 위치로 실험타이어(265/35R20) 기준으로 에이펙스의 끝단(18a)과 벨트부의 끝단(13a) 사이에 튜브(40)를 삽입하여 실험을 행하였다.

본 발명과 같이 튜브(40)가 삽입되는 홈(35)을 형성할 경우, 홈(35)의 형성에 따른 사이드부(15)의 내구성 저하를 방지하기 위해 사이드부(15) 전체 또는 일부에 대해 두께의 증가가 필요하다.

따라서, 본 발명에서는 다음과 같이 2가지로 구성한다.

(1) 홈(35)의 직경은 6mm로 형성되며, 개구부가 형성된 홈(35)의 입구는 3mm로 형성한다.

홈(35)의 위치는 림프로텍터(20)로부터 홈(35)의 센터까지 9mm의 거리를 갖도록 이루어진다.

본 발명의 경우, 종래의 타이어에서 최외곽부라 할 수 있는 림프로텍터(20)보다 홈(35)의 상부(35a) 및 홈의 하부(35b)가 사이드부(15)의 외측(15a)으로 더 돌출된다.

이때 사이드 부(15)의 두께 증가는 기존 두께보다 6 mm 증가시킨다.

(2) 홈(35)의 깊이를 8mm로 형성하며, 이때 홈(35)의 높이는 4mm, 개구부가 형성된 홈(35)의 입구는 2mm로 형성한다.

이때 사이드부(15)의 두께 증가는 기존 두께보다 8 mm 증가시킨다.

홈(35)의 위치는 구체적으로 에이펙스의 끝단(18a)과 벨트부 끝단(13a) 사이에 위치한다.

또한 홈(35)의 깊이는 타이어 내측 부위와 동일 선상에 있는 타이어 최외곽부에서 바디플라이(12)를 포함하는 두께를 제외한 나머지 구간(도 5의 화살표로 도시된 거리)에 최소 50%~최대 90% 사이에 해당하는 깊이를 가진다.

여기서 타이어 최외곽부는 종래 대비 사이드부(15)의 외측(15a)으로 돌출한 (35)의 상부(35a) 및 홈의 하부(35b)를 의미한다.

본 발명의 실시례와 같이 홈(35)의 깊이를 타이어 내측 부위와 동일 선상에 있는 타이어 최외곽부에서 바디플라이(12)를 포함하는 두께(도 5의 점선)를 제외한 나머지 구간(도 5의 화살표로 도시된 거리)의 최소 50% 이상으로 형성할 경우 튜브(40)의 중심점이 타이어의 외곽으로 벗어나지 않아 튜브(40)의 압축 성능에 영향을 미치지 않는다.

또한, 홈(35)의 깊이를 타이어 내측 부위와 동일 선상에 있는 타이어 최외곽부에서 바디플라이(12)를 포함하는 두께(도 5의 점선)를 제외한 나머지 구간(도 5의 화살표로 도시된 거리)의 최대 90%로 형성할 경우, 코드 노출에 의한 타이어 파손을 방지할 수 있다.

튜브(40)의 압축 성능을 위해 튜브(40)의 중심점은 타이어 최외곽부에서의 접선(도 5의 실선)을 넘지 않는 위치에 존재한다.

본 발명의 실시례에서 홈(35)의 형성 가능한 구간(도 5의 화살표로 도시된 거리)은 도 5의 실선과 도 5의 점선 사이로 볼 수 있다.

한편, 종래기술의 타이어의 단면도를 도시한 도 10의 경우, 타이어의 최외곽부는 림프로텍터(20)가 된다.

따라서, 홈(35)의 형성 가능한 구간(도 10의 화살표로 도시된 거리)은 림프로텍터(20)의 접선인 도 10의 실선과 바디플라이(12)의 최외곽부의 접선인 5의 점선 사이로 볼 수 있다.

사이드부(15)를 보강하지 않은 경우, 홈(35)의 형성이 가능한 구간이 본 발명 대비하여 작게 형성됨을 알 수 있다.

본 발명에서의 타이어 공기압 유지는 다음과 같이 이루어진다.

먼저 사이드부(15)에 형성된 홈(35)에 튜브(40)가 삽입된다.

타이어의 원주방향에 형성된 홈(35)에 삽입된 튜브(40)는 타이어(10)가 노면에 접촉시 사이드부(15)는 굴신이 발생한다.

이에 따라 튜브(40)도 굴신이 일어나며 압축된다.

튜브(40) 내에 있던 공기가 회전하는 타이어(10)의 사이드부(15) 굴신운동에 의해 계속 압축된다.

튜브(40) 내의 압축된 공기는 차량의 주행방향으로 계속 압축되어 이동하며, 튜브의 타단(42)을 통해 타이어 캐비티(19)로 이동한다.

한편, 타이어(10)가 노면 접촉시 차량의 주행방향의 반대에 위치하는 튜브(40)는 순간 진공이 되어 부압(=대기의 압력보다 낮은 압력)이 발생하므로, 외기가 충전될 수 있다.

이와 같은 작동원리를 구체적으로 상술하면 다음과 같다.

튜브(40)는 타이어(10)가 주행할 경우 사이드부(15)의 굴신 운동에 의해 공기 압축 작용을 한다.

튜브의 타단(42)은 타이어 캐비티(19)와 연통된다.

즉, 홈(35)에 삽입된 튜브의 타단(42)은 후술할 레귤레이터의 제3포트(130)를 통해 타이어 캐비티(19)와 연통된다.

한편 차량의 주행방향에 위치하는 튜브의 일단(41)은 외기와 연통한다.

즉. 튜브의 일단(41)은 레귤레이터의 제2포트(120)와 하우징 캐비티(53)와 레귤레이터의 제1포트(110)를 통해 외기에 연통된다.

튜브의 일단(41)은 전술한 바와 같이, 순간 진공이 되어 부압(=대기의 압력보다 낮은 압력)이 발생하므로 하므로, 외기가 튜브(40) 내로, 보다 구체적으로는 레귤레이터의 하우징 캐비디(53) 내로 충전할 수 있다..

제1포트(110)에는 체크 밸브(140)가 더 포함되며, 체크 밸브(140)는 충전된 외기가 다시 제1포트(110)를 통해 외부로 역류되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 6은 튜브(40)를 비드 부(16)에 삽입한 경우와 본 발명의 실시례와 같이 사이드부(15)에 형성한 경우 양측을 비교한 실험 결과이다.

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이하에서는 레귤레이터(50)에 대해 상술한다.

레귤레이터(50)는 전술한 튜브(40)와 연결된다.

이하에서는 레귤레이터(50)에 대해 도3과 도4를 기준으로 설명한다.

본 발명에서 레귤레이터(50)는 다음과 같이 이루어진다.

하우징(51)과 복수 개의 포트(110, 120, 130)가 형성된다.

하우징(51)은 그 대략적인 형상은 직육면체와 유사하며, 내부에는 공간, 즉 하우징 캐비티(53)이 형성되어 있다.

하우징(51)의 일측에는 개구부가 형성되며, 이러한 개구부는 레귤레이터 공기 배출로(80)를 구성한다.

레귤레이터(50)는 그 일부가 타이어 캐비티(19)에 위치하며, 일부는 사이드부(15)를 관통하여 노출된다.

보다 구체적으로 하우징(51)이 타이어 캐비티(19)에 위치하며, 포트(110, 120, 130)의 일부, 즉 포트의 하부(110b,120b,130b)도 타이어(10) 내부에 포함된다.

포트의 상부(110a,120a,130a)는 사이드부(15)를 관통하여 타이어 외부로 돌출된다.

포트(110b,120b,130b)는 하우징의 상면(52)으로부터 소정 길이를 가지며 돌출 형성된다.

단면도(도4)를 기준으로 3개의 포트 가운데 중앙에 위치한 포트를 제1포트(110)라 한다.

제1포트(110)의 우측에 위치한 포트를 제2포트(120)라 하며, 제1포트(110)의 좌측에 위치한 포트를 제3포트(130)라 한다.

제1포트(110)와 제2포트(120)는 하우징 캐비티(53)와 연통된다.

제3포트(130)는 레귤레이터 공기 배출로(80)를 통해 타이어 캐비티(19)와 연통된다.

한편, 피스톤(55)이 위치하는 하우징 캐비티(53)는 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 하우징 캐비티 제1부(54)와 제2부(55)를 포함하여 이루어지며, 하우징 캐비티 제1부와 제2부의 사이에는 하우징 캐비티 제1부(54)와 제2부의 내경 차이에 따라 형성된 단차(56)가 위치한다.

즉, 하우징 캐비티 제1부(54)는 하우징 캐비티 제2부(55)에 비하여 큰 내경을 갖는다.

하우징 캐비티(53)에 위치하는 피스톤(60)의 형상을 그 단면을 기준으로 설명한다.

먼저 피스톤(60)은 크게 제1부(61)와 제2부(66)로 이루어진다.

먼저 제3포트(130)에 근접한 곳에 피스톤 제1부(61)가 위치하며, 피스톤 제1부(61)와 일체로 형성된 피스톤 제2부(66)가 제1포트(110)를 지나 제2포트(120)에 근접한 곳까지 위치한다.

피스톤 제1부(61)는 피스톤 제2부(66)에 대비하여 큰 반경을 갖는다.

피스톤 제1부(61)의 형상은 다음과 같다.

전반적으로 원기둥과 유사하며, 피스톤 제1부의 일측(62)과 타측(63) 사이에는 오목하게 파인 오목부(64)가 형성된다.

즉, 오목부(64)는 피스톤 제1부(61)의 둘레를 오목하게 도려냄으로써 이루어진다.

피스톤 제1부의 오목부(64)에는 제1오링(65)이 삽입된다.

피스톤 제2부(66)의 형상은 다음과 같다.

피스톤 제2부(66)는 피스톤 제1부(61)에 비해 작은 반경을 갖는 반면, 그 길이는 피스톤 제1부(61)에 비하여 길다.

한편, 피스톤 제2부(66)의 외면의 일부에 걸쳐 스프링(70)이 위치한다.

구체적으로 스프링(70)은 피스톤 제2부(66)의 길이의 대부분에 걸쳐 피스톤 제2부의 외면(67)을 감싸며 위치한다.

따라서, 스프링(70)은 피스톤(60)과 하우징 캐비티(53)의 사이에 개재된다고 할 수 있다.

스프링의 일단(71)은 피스톤 제1부의 타측(63)에 의해 지지된다.

스프링의 타단(72)은 후술할 피스톤 제2부의 지지부(75)의 일측(76)에 지지된다.

즉, 스프링(70)은 피스톤 제2부의 지지부(75)와 피스톤 제1부(61)의 사이에 개재된다고 할 수 있다.

레귤레이터(50)가 작동하지 않는 경우 피스톤 제2부의 지지부(75)와 피스톤 제1부(61)의 사이에 개재된 스프링(70)은 피스톤(60)을 좌측 방향(즉 제3포트(130))으로 미는 식으로 그 장력이 작용한다.

한편, 피스톤 제2부의 타측(69)은 하우징 캐비티(53)에 구비된 피스톤 제2부의 지지부(75)에 의해 지지된다.

피스톤 제2부의 지지부(75)의 형상은 다음과 같다.

대략적인 형상은 가운데에 중공부가 형성된 원형 기둥과 유사하다.

피스톤 제2부의 지지부(75)의 중공부는 피스톤 제2부(66)와 약간의 유격을 갖도록 형성된다.

즉, 횡방향으로 이동가능한 피스톤(60)이 원활하게 움직일 수 있을 정도의 내경을 갖는 중공부가 형성된다.

피스톤 제2부의 지지부(75)의 외경은 하우징 캐비티 제2부(55)의 내경과 같도록 형성함이 바람직하다.

이하에서는 포트(110, 120, 130)에 대해 설명한다.

외기와 연통되는 제1포트(110)는 하우징 캐비티(53)와 연통된다.

보다 구체적으로 제1포트(110)의 종방향으로 형성되는 제1포트 공기 통로(111)가 하우징 캐비티(53)와 연통됨에 따라 이루어진다.

제2포트(120)에는 밸브(122)가 형성된다.

구체적으로 제2포트 하부(120b)에 밸브(122)가 형성되며, 밸브(122)는 타이어(10) 내부에 위치한다.

참고로 타이어(10) 내부는 타이어 캐비티(19)를 포함하는 개념이다.

제2포트 밸브(122)는 다음과 같이 이루어진다.

제2포트 하부(120b)의 측면(120c)에는 오목부(123)가 형성된다.

오목부(123)에는 제3오링(125)이 삽입되며, 제1오링(65)에 비하여 작은 직경을 갖는다.

오목부(123)의 가운데에는 제2포트 밸브구멍(126)이 형성된다.

제2포트 밸브구멍(126)은 제2포트의 하부(120b)에 횡방향으로 형성되며, 제2포트의 종방향으로 형성되는 제2포트 공기 통로(121)와 연통된다.

전술한 포트(110, 120, 130)는 그 상부(110a, 120a, 130a)가 타이어(10) 외부로 노출되며, 그 하부(110b, 120b, 130b)는 타이어(10) 내부에 위치한다.

또한, 제2포트의 상부(120a)와 제3포트의 상부(130a)에 튜브(40)가 연결된다.

이하에서 본 발명의 공기압 유지 타이어에서 레귤레이터(50)의 작동원리를 설명한다.

먼저 타이어(10) 외부에 일부가 노출되며 외기와 연통되는 제1포트(110)를 통해 하우징 캐비티(53)로 공기가 유입된다.

하우징 캐비티(53)에 유입된 공기는 제2포트 밸브구멍(126)을 통해 제2포트(120)로 이동한다.

제2포트(120)로 이동한 공기는 제2포트 공기 통로(121)를 거쳐 제2포트(120)의 일단에 연결된 튜브(40)로 이동한다.

제2포트의 상부(120a)에는 튜브의 일단(41)이 연결된다.

튜브(40) 내부로 이동한 공기는 튜브(40)를 따라 이동하며, 튜브의 타단(42)이 연결된 제3포트(130)의 일단을 통해 제3포트 공기 통로(131)로 이동한다.

제3포트 공기 통로(131)를 빠져나온 공기는 레귤레이터 공기 배출로(80)를 거쳐 레귤레이터 공기 배출로(80)와 연통된 타이어 캐비티(19)로 공급된다.

(1) 본 발명에서는 타이어 캐비티(19) 내의 공기압이 적정공기압보다 낮을 경우에만 제2포트 밸브(122)가 열린다.

레귤레이터(50)가 작동하지 않는 경우 전술한 바와 같이 스프링(70)의 장력은 피스톤(60)을 좌측 방향(제3포트, 130))으로 미는 식으로 작용한다.

따라서 피스톤의 제2부의 타측(69)은 제2포트 밸브구멍(126)과 이격되게 된다.

즉, 제2포트 밸브구멍(126)이 피스톤의 제2부의 타측(69)에 의해 폐쇄되지 않고 열리게 되므로 제1포트(110)를 통해 하우징 캐비티(51)로 들어온 공기가 제2포트(120)를 거쳐 튜브(40)로 이동할 수 있다.

한편 제1포트(110)를 통해 하우징 캐비티(51)로 들어온 공기는 피스톤 제1부(61)에 삽입된 제1오링(65)에 의해 제3포트(130)로 바로 이동할 수는 없으며, 제2포트(120)를 거쳐 튜브(40)를 경유하여 제3포트(130)로 이동할 수 있다.

(2) 만약 타이어 캐비티(19) 내의 공기압이 적정공기압 또는 그 이상일 경우에는 타이어 캐비티(19) 내의 공기압은 레귤레이터 공기 배출로(80)에 접한 피스톤 제1부 일측(62)을 밀게 된다.

타이어 캐비티(19) 내의 공기압이 적정공기압 또는 그 이상으로 타이어 캐비티(19) 내의 공기압이 피스톤(60)에 작용하는 스프링(70)의 장력보다 큰 상태가 되면, 피스톤(60)은 스프링(70)의 장력을 극복하고 우측 방향(제2포트, 120))으로 이동하게 된다.

따라서, 피스톤의 제2부 타측(69)은 제2포트 밸브구멍(126)을 폐쇄한다.

제2포트 밸브구멍(126)이 피스톤(60)에 폐쇄되는 경우, 주행하는 타이어가 회전하더라도 외기가 더 이상 타이어 캐비티(19) 내로 충전되지 않는다.

제2포트의 상부(120a)에 일단(41)이 연결된 튜브(40)는 타이어 원주방향으로 한 바퀴가 안될 정도의 길이를 갖게 되며, 타단(42)은 레귤레이터의 제3포트의 상부(130a)와 연결되고 주행 중 사이드부(15)의 굴신에 따라 튜브(40)에서 압축된 공기가 이동하여 타이어 캐비티(19)로 들어간다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한 본 발명에서 개시된 여러 가지 실시예는 다양하게 조합하여 실시할 수 있다.

본 발명의 공기압 유지 타이어는 운행중 시간 경과에 따라 누설되는 공기를 운전자의 별도의 개입 없이 보충할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 향상된 공기 공급 효율을 갖는다

5:휠 10:타이어
11:트레드부 12:바디플라이
13:벨트부 15:사이드부
16:비드부 18:에이펙스
19:타이어 캐비티 20:림프로텍터
35:홈 35c :홈의 중심
40:튜브
41:튜브의 일단 42:튜브의 타단
45:튜브 체크밸브 50:레귤레이터
51:하우징 52:하우징의 상면
53:하우징 캐비티 54:하우징 캐비티 제1부
55:하우징 캐비티 제2부 56:단차
60:피스톤 61:피스톤 제1부
62:피스톤 제1부의 일측 63:피스톤 제1부의 타측
64:피스톤 제1부의 오목부 65:제1오링
66:피스톤 제2부 67:피스톤 제2부의 외면
69:피스톤 제2부의 타측 70:스프링
71:스프링의 일단 72:스프링의 타단
75:피스톤 제2부의 지지부 76:피스톤 제2부의 지지부 일측
80:레귤레이터 공기 배출로 110:제1포트
110a:제1포트의 상부 110b:제1포트의 하부
111:제1포트 공기 통로 114:제2오링 삽입부
115:제2오링 120:제2포트
120a:제2포트의 상부 120b:제2포트의 하부
120c:제2포트의 하부 측면 121:제2포트 공기 통로
122:제2포트 밸브 123:제2포트의 하부 측면 오목부
125:제3오링 126:제2포트 밸브구멍
130:제3포트 130a:제3포트의 상부
130b:제3포트의 하부 131:제3포트 공기 통로
140: 체크 밸브

Claims (6)

1. 노면과 접하며 접지면을 형성하는 트레드 부;
   상기 트레드 부의 하부에 위치하는 바디플라이;
   상기 트레드 부와 상기 바디플라이 사이에 위치하는 벨트부;
   타이어를 림에 장착시키는 비드 부;
   상기 트레드 부와 상기 비드 부를 연결하는 사이드 부;
   상기 트레드 부의 내면과 상기 사이드 부의 내면과 림의 외면에 의해 형성되는 타이어 캐비티를 포함하여 이루어지며, 상기 사이드 부의 외측에 원주방향으로 배치되어 타이어의 회전시 사이드 부의 굴신 운동에 의해 공기 압축 작용을 하는 튜브를 포함하며, 상기 튜브는 상기 사이드 부의 외측에 형성된 홈에 삽입되되,
   상기 홈의 상부 및 하부는 상기 사이드 부의 외측보다 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 튜브는 상기 벨트부의 끝단과 에이펙스(apex) 끝단 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 튜브에는 레귤레이터가 연결된 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 레귤레이터는 외기와 연통되는 제1포트;
   하우징 캐비티와 연통되며, 상부에 상기 튜브의 일단이 연결되는 제2포트;
   상기 타이어 캐비티와 연통되며, 상부에 상기 튜브의 타단이 연결되는 제3포트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1포트에는 체크밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 튜브가 위치하는 홈은 타이어 내측 부위와 동일 선상에 위치하는 타이어 최외곽부에서 상기 바디플라이를 포함하는 두께를 제외한 나머지 구간의 최소 50% 내지 최대 90% 사이에 해당하는 깊이를 가지며,
   상기 튜브는 그 중심점이 타이어 최외곽부에서의 접선을 넘지 않는 위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 공기압 유지 타이어

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