KR101855373B1 - 비공기압식 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비공기압식 타이어에 관한 것으로써, 외륜과 중륜 사이에 형성되어 외부 충격 발생시 압축 변형하여 진동 발생을 최소화 하는 완충스포크 및 인장복원력이 작용하는 상태에서 중륜과 내륜을 연결하는 지지스포크에 의한 이중 지지구조를 통하여 상기 비공기압식 타이어 전체의 내구도를 향상시키고 외부 충격시 발생할 수 있는 진동을 최소화 하는 것을 특징으로 한다.

Description

비공기압식 타이어{An Airless Tire}

본 발명은 공기 주입을 필요로 하지 않는 타이어에 관한 것으로서, 내륜과 외륜을 연결시키고 충격을 상쇄하기 위한 스포크와, 스포크와 내외륜을 연결하기 위한 돌출형의 접속부재를 포함하는 비공기압식 타이어에 관한 것이다.

타이어는 자동차, 오토바이, 자전거 등과 같은 운송수단의 하중을 지지하고, 이에 구동력 및 제동력을 제공하며 노면으로부터의 충격을 완화해주는 역할을 한다.

이러한 타이어의 전체적인 구조는 지면에 맞닿는 외륜, 외륜의 내측에 마련되어 구동축과 상호 연결되어 있는 내륜 및 외륜과 내륜사이에 설치되어 내륜의 회전력을 외륜에 전달하고 외륜에 작용하는 충격을 완화하는 스포크와 같은 완충부재로 구성되어 있다.

또한, 타이어의 외륜에는 내부에 공기가 주입되기 위한 공기 튜브 등이 내설되어 있고, 상기 튜브에 공기압을 완충시킴으로써 타이어가 운송수단의 하중을 견디고 노면으로부터의 충격을 흡수하도록 하는 것이 종래의 통상적인 타이어 설계 방안이었다.

그러나, 상술한 공기압식 타이어에는 일정 수준 이상의 충격이 누적될 시 내부 공기압이 급격히 저하될 수 있어 주기적인 점검을 요하고, 특히 예리한 물체 위를 통과할 시 펑크가 발생할 수 있어 안전사고의 위험성을 내재하고 있는 단점이 존재하였다.

또한, 공기압식 타이어는 외륜의 내부에 외륜과 상이한 소재로 제작된 튜브등을 내설해야 하므로, 설계 및 제작시 고려 변수가 증가하게 되어 가격 경쟁력의 측면에서도 상당한 단점이 존재하였다.

따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 외륜에 별도의 공기 튜브를 내설하지 않되, 전체적으로 탄성력이 강화된 소재로 제작하고 스포크를 일종의 트러스 형태로 형성하여 외력 분산 효율을 증대시킨 비공기압식 타이어에 대한 연구개발이 대두되있다.

이러한 과제 해결의 일환으로, 선행하는 공개특허 제 10-2012-0094409 호에서는, 외륜의 내부에 튜브 대신 별도의 내장재를 내설하여 외륜의 완충력을 높이고자 하는 구성에 대하여 기술한 바 있다.

그러나, 상기 선행문헌에 의하면 소정의 형상으로 제작된 내장재를 외륜의 내부에 구성해야 하므로, 종래의 공기압식 타이어의 튜브와 마찬가지로 설계 및 제작공정이 복잡할 수 밖에 없는 문제점이 여전히 존재하였다.

또한, 상기 선행문헌에는 외륜과 내륜 사이에 이음부재인 스포크 등에 대한 기술적 내용이 설시되어 있지 않아, 외부 충격등에 의하여 타이어에 진동이 발생할 시 외륜과 내륜간의 결합력이 급격히 약화될 수 있는 문제점이 존재하였다.

공개번호 제 10-2012-0094409 호 (출원일자 2011년 09월 22일)

본 발명에 의한 비공기압식 타이어는, 공기 주입을 필요로 하지 않는 타이어에 있어서 내륜과 외륜 사이의 체결력이 강화되어 외부 충격에 의한 진동 발생시 외륜과 내륜의 이탈이 방지될 수 있는 타이어를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비공기압식 타이어는, 원통형의 외륜, 소정의 패턴을 갖고 상기 외륜의 내주면으로부터 연장형성되는 완충 스포크, 상기 완충 스포크의 단부로부터 연장형성되는 중륜, 상기 중륜의 내측에 마련되는 내륜, 상기 중륜의 내주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성되는 제 1 함몰홈, 상기 내륜의 외주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성되는 제 2 함몰홈 및 일단이 상기 제 1 함몰홈에 삽입되고, 타단이 상기 제 2 함몰홈에 삽입되는 지지스포크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지스포크는, 소정의 길이를 갖는 스포크 축 및 소정의 크기를 갖고 상기 스포크 축의 양단에 돌출형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지스포크는, 강성소재로 제작되어 상기 걸림부의 내측에 수용되는 결속부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지스포크는, 상기 제 1 함몰홈과 상기 제 2 함몰홈 간의 거리에 대응되도록 소정 길이 이상 인장처리된 후 일단이 상기 제 1 함몰홈에 삽입되고, 타단이 상기 제 2 함몰홈에 삽입되어, 인장 복원력이 작용하는 상태에서 상기 중륜과 내륜을 상호 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지스포크는, 고 인성소재로 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 외부 충격으로부터 자연스럽게 압축 변형됨으로써 진동 등을 방지하는 완충스포크 및 그 내측에 중륜과 내륜을 지지하는 지지스포크간의 이중 지지구조에 의하여, 비공기압식 타이어 전체의 내구도가 향상되고 진동이 최소화되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 지지스포크는 일단과 타단에 돌출 구조로 형성되는 걸림부를 포함함으로써, 상기 걸림부가 상기 각 함몰홈의 내측에 내부 걸림되도록 하여 지지스포크의 이탈이 방지되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 지지스포크는 강성소재로 제작되어 상기 걸림부의 내측에 수용되는 결속부재를 포함함으로써, 상기 걸림부 및 상기 결속부재에 의한 이중 이탈 방지 구조가 형성되도록 하여 지지스포크의 이탈을 더욱 방지하는 효과가 발생한다.

또한, 상기 지지스포크는 인장 복원력이 작용하는 상태에서 상기 내륜과 중륜을 연결하는 것을 특징으로 하며, 이에 의할 시 이러한 인장 복원력이 중륜과 내륜을 지지스포크 내측으로 끌어당기게 되어 이를 통해 중륜과 내륜은 상기 인장 복원력이 작용하는 반대방향인 외측으로 이탈하지 않게 되어 전체적인 구조 안정성이 향상되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 지지스포크는 고 인성소재로 제작되는 것을 특징으로 하며, 이에 의할 시 지지스포크를 중륜 및 내륜에 삽입하기 전 인장복원력을 발생시키기 위하여 미리 인장시킬 때, 향상된 인장강도에 의하여 지지스포크의 인장력에 대한 내구도가 상승하는 것 뿐만 아니라, 이에 의해 인장 복원력 또한 상승하게 되므로 이러한 인장 복원력에 의해 연결되는 중륜 및 내륜간의 체결 안정도 또한 향상되는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 의한 비공기압식 타이어의 정면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 완충스포크의 타 실시 예들을 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 A-A 부분의 단면도이다.
도 4는 지지스포크를 나타내는 사시도이다.
도 5는 타 실시 예에 의한 지지스포크를 나타내는 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 타 실시 예에 의한 걸림부, 제 1 함몰홈 및 제 2 함몰홈을 나타내는 단면도이다.
도 7은 지지스포크와 각 함몰홈간의 결합을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면에 포함되어 있고, 명세서 전체에 걸쳐 기재된 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 비공기압식 타이어를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 의한 비공기압식 타이어의 정면도인 도 1과 부분 단면도인 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 비공기압식 타이어는 개략적으로 지면접촉재(2), 외륜(10), 중륜(11), 완충스포크(12), 내륜(20), 제 1 함몰홈(31), 제 2 함몰홈(32) 및 지지스포크(50)를 포함한다.

먼저, 상기 지면접촉재(2)는 본 발명의 구성들 중 최외측에 구성되어 지면과 접촉하는 부위로, 탄성복원력이 증대된 모든 종류의 고무 소재 또는 고분자 소재로 제작된 것을 포함한다.

덧붙여, 상기 지면접촉재(2)의 외주면에는 소정의 패턴을 갖는 트레드(미도시)가 함몰형성됨으로써, 상기 트레드(미도시)의 함몰형상을 통해 외륜(10)이 지면과 접촉할 때 발생하는 응력, 수분이나 열 등과 같은 힘의 작용 또는 유체 유동 등이 균일하게 분포되도록 하여 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다.

두번째로, 상기 지면접촉재(2)의 내주면에 외륜(10), 완충스포크(12) 및 중륜(11)이 마련된다.

상기 외륜(10), 완충스포크(12) 및 중륜(11)은 폴리프로필렌, 플라스틱 등과 같은 합성수지 소재로 제작되고 세가지 전체가 일체로써 성형되는 것을 특징으로 한다.

즉, 외륜(10)의 내주면을 따라 완충스포크(12)가 연장형성되고, 상기 완충스포크(12)의 단부를 따라 중륜(11)이 연장형성되는 것이다.

이 중 상기 완충스포크(12)는 중심부를 향해 압축 가능한 구조로 형성되어, 주행 중 노면의 요철, 돌, 과속방지턱 등과 같은 돌출된 지형을 지나가는 경우, 이러한 압축 작용에 의해 하중, 외력 등에 의한 충격 및 진동을 최소화 하는 효과를 발생시킨다.

이때, 도 1 에는 상기 완충스포크(12)의 패턴이 수평축으로 대칭하는 2개의 사다리꼴과 같은 구조인 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명을 위한 일 예일 뿐, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 예시들처럼 일측으로 뾰족한 패턴, 빗살무늬 패턴, 지그재그 패턴 등 충격시 압축 변형 가능한 다양한 형태의 패턴들로 형성될 수 있다 할 것이다.

세번째로, 상기 중륜(11)의 내주면에 내륜(20)이 마련되며, 이는 차량의 구동축(미도시)과 연결됨으로써, 상기 구동축(미도시)으로부터의 회전력을 전달받는 것이다.

이때, 상기 내륜(20)은 지지스포크(50)에 의해 상기 중륜(11)과 연결됨으로써, 상기 구동축(미도시)로부터 전달받은 회전력이 상기 비공기압식 타이어 전체를 회전하도록 하는 바, 상기 내륜(20)과 중륜(11)간의 연결에 대해 후술하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 1에 도시된 A-A의 단면도인 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 함몰홈(31)이 중륜(11)의 내주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성되고, 제 2 함몰홈(32)이 내륜(20)의 외주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성된다.

그리고, 소정의 길이를 갖는 지지스포크(50)의 일단이 상기 제 1 함몰홈(31)에 삽입되고, 타단이 상기 제 2 함몰홈(32)에 삽입됨으로써 상기 중륜(11)과 내륜(20)은 상호 연결되는 것이다.

이에 의할 시, 상기 비공기압식 타이어는 상기 완충스포크(12) 뿐만 아니라, 상기 지지스포크(50)와 함께 이중의 스포크 구조를 갖게되어 외부 충격 흡수율이 더욱 증진되므로, 이를 통해 외부 충격에 의한 상기 비공기압식 타이어 전체의 손상 및 차량의 진동을 더욱 저감시키는 효과가 발생하게 된다.

네번째로, 상기 지지스포크(50)는 소정의 길이를 갖는 스포크 축(53) 및 소정의 크기를 갖고 상기 스포크 축(53)의 양단에 돌출형성되는 걸림부(51)를 포함하여 구성된다.

이에 의할 시, 상기 걸림부(51)의 돌출 구조가 상기 각 함몰홈(31, 32)의 내측에 걸리게 되어, 이러한 내부 걸림 구조에 의해 지지스포크(50), 중륜(11) 및 내륜(20)간 체결 안정도가 향상되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 지지스포크(50)는 강성 소재로 제작되어 상기 걸림부(51)의 내측에 수용되는 결속부재(52)를 포함한다.

이에 의할 시 강성 소재로 제작된 상기 결속부재(52)가 상기 걸림부(51) 내측에서 이중 이탈 방지 구조를 형성하게 되므로, 지지스포크(50), 중륜(11) 및 내륜(20)간 체결 안정도가 더욱 향상되는 효과가 발생한다.

바람직하게는, 상기 결속부재(52)의 직경은 상기 각 함몰홈(31, 32)의 개구부 직경보다 소정 크기 이상 크도록 형성하여 이탈 방지 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 도 3에는 상기 걸림부(51)가 일종의 타원구조로 형성된 것을 도시하고 있으나, 이는 상술한 내부 걸림 구조를 설명하기 위한 일 례에 불과하며, 상기 걸림부(51)는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 타 실시 예들과 같이 구형, 사다리꼴형, 직사각형 등 내부 걸림을 위한 모든 형태의 구조들로 형성될 수 있다 할 것이다.

덧붙여, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 각 함몰홈(31, 32)의 구조 또한, 다양한 상기 걸림부(51)의 구조에 대응되도록 형성된다.

다섯째로, 지지스포크(50)의 사시도인 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 지지스포크(50)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스포크축(53)은 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖고 형성되며, 이러한 상기 스포크축(53)의 각 단부에 상기 걸림부(51)가 연장형성 되는 것이다.

이때, 도 4에는 상기 스포크축(53)이 평면 구조로 형성된 것만 도시하고 있으나, 이는 설명을 위한 일 례일 뿐, 도 5에 도시된 바와 같이 일종의 사다리 구조처럼 폭을 따라 소정의 간격(S)을 두고 복수 형성되는 것과 같은 구조로 형성될 수 있다.

즉, 본 발명은 각 구성들에 대해 다양한 실시 형태를 포함하며, 도면에 도시된 구조, 형상 등에 의해 한정되지 않는다 할 것이다.

마지막으로, 지지스포크(50)와 각 함몰홈간의 결합을 나타내는 단면도인 도 7을 참조하여, 지지스포크(50)의 바람직한 실시 예에 대해 설명하도록 한다.

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일반적으로, 상기 지지스포크(50)와 같은 연결부재들은 본원발명의 각 함몰홈(31, 32)과 같이 연결하고자 하는 대상간의 거리에 대응되도록 성형 또는 가공된다.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 상기 지지스포크(50)는, 각 함몰홈(31, 32)간의 거리에 대응되도록 성형 또는 가공되는 것이 아니라, 각 함몰홈(31, 32)간의 거리보다 소정 길이 이하 작도록 성형 또는 가공된 후 인장처리 되어 각 함몰홈(31, 32)에 삽입되는 것이다.

상세하게는, 상기 지지스포크(50)는 각 함몰홈(31, 32) 간의 거리에 대응되도록 지지스포크(50)를 인장하기 위한 인장외력(F1)에 의해 소정 길이 이상 인장 처리된 후 일단이 상기 제 1 함몰홈(31)에 삽입되고, 타단이 상기 제 2 함몰홈(32)에 삽입되어, 인장 복원력(F2)이 작용하는 상태에서 상기 중륜과 내륜을 상호 연결하는 것을 특징으로 한다.

이에 의할 시, 상기 지지스포크(50)는 양 단이 각 함몰홈(31, 32)에 고정되므로 원래의 길이로 축소되지 못하나, 길이 중심축 방향으로 작용하는 인장 복원력(F2)은 지속적으로 작용하는 상태이므로, 이러한 인장복원력(F2)은 중륜(11)과 내륜(20)을 지지스포크(50)의 길이 중심축 방향으로 끌어 당기게 된다.

즉, 중륜(11)과 내륜(20)은 인장복원력(F2)에 의해 지지스포크(50)의 내측 방향으로 끌어당겨지게 되어, 충격 등에 의한 외력이 작용하더라도 상기 인장 복원력(F2)이 작용하는 방향의 반대방향인 외측으로 상호 이탈하지 않게 되므로, 이를 통해 중륜(11)과 내륜(20)간의 이탈방지를 최소화하고 전체적인 구조 안정성을 향상시키는 효과가 발생한다.

이때, 상기 지지스포크(50)는 고 인성소재로 제작되는 것을 특징으로 하며, 이에 의할 시 각 함몰홈(31, 32)에 삽입하기 전 인장 처리를 할 때 향상된 인장강도에 의해 상기 지지스포크(50)가 절단되는 것을 방지할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 이에 의해 상기 인장복원력(F2) 또한 이에 비례하여 증가하므로 중륜(11)과 내륜(20)을 연결하는 결속력 또한 증가하게 되어, 중륜(11)과 내륜(20)간의 이탈방지를 더욱 최소화하고 전체적인 구조 안정성을 더욱 향상시키는 효과가 발생한다.

상술한 사항들을 종합하자면, 본 발명에 의한 비공기압식 타이어는, 외력이 가해질 시 압축 변형됨으로써 충격을 흡수하는 완충스포크(12) 및 인장복원력을 통해 의해 중륜(11)과 내륜(20)을 상호 연결 및 지지하는 지지스포크(50) 간의 이중 지지 연결 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 이러한 비공기압식 타이어는 이에 외력이 가해지는 경우 완충스포크(12)의 압축 변형에 의해 상쇄되고, 이에 의해 상쇄되지 못한 잔여 외력은 지지스포크(50)의 인장복원력(F2)에 의해 상쇄되도록 하여, 잔여 외력이 발생하더라도 내륜(11)과 중륜(20)이 상호 이탈하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 비공기압식 타이어는 비포장 도로, 산악 도로, 적의 습격, 도로 상에 존재하는 다수의 파편 등 다양한 장애 요소와 직면하는 군용차량, 특수차량 등에 사용될 시, 최소한의 보수 또는 보급만으로도 장시간 사용할 수 있으므로 차량 탑승자의 안전을 최대한 보장할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비공기압식 타이어를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하며, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허청구범위를 기준으로 하고, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시 예에도 미친다 할 것이다.

1 : 비공기압식 타이어
2 : 지면 접촉재
10 : 외륜
11 : 중륜
12 : 완충스포크
20 : 내륜
31 : 제 1 함몰홈
32 : 제 2 함몰홈
50 : 지지스포크
51 : 걸림부
52 : 결속부재
53 : 스포크 축

Claims (5)

1. 원통형의 외륜;
   소정의 패턴을 갖고 상기 외륜의 내주면으로부터 연장형성되는 완충 스포크;
   상기 완충 스포크의 단부로부터 연장형성되는 중륜;
   상기 중륜의 내측에 마련되는 내륜;
   상기 중륜의 내주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성되는 제 1 함몰홈;
   상기 내륜의 외주면을 따라 일정 간격으로 함몰형성되는 제 2 함몰홈; 및
   상기 제 1 함몰홈과 상기 제 2 함몰홈 간의 거리에 대응되도록 소정 길이 이상 인장처리된 후 일단이 상기 제 1 함몰홈에 삽입되고 타단이 상기 제 2 함몰홈에 삽입되어 인장 복원력이 작용하는 상태에서 상기 중륜과 내륜을 상호 연결하는 지지스포크; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기압식 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지스포크는,
   소정의 길이를 갖는 스포크 축 및
   소정의 크기를 갖고 상기 스포크 축의 양단에 돌출형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기압식 타이어.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지스포크는,
   강성소재로 제작되어 상기 걸림부의 내측에 수용되는 결속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기압식 타이어.
   
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