KR101933499B1 - 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로서, 간격을 두고 외면 둘레를 따라 그루브가 형성되는 트레드와 상기 트레드의 단부에서 연장되어 형성되는 사이드월 및 상기 사이드월의 단부에 형성되는 비드를 포함하는 공기입 타이어에 있어, 상기 그루브가 형성되는 트레드의 하부 또는 양측에는 타이어 회전 작동시 발생하는 전기 에너지를 저장하고, 조작부의 작동 여부에 따라 작동하여, 그루브의 홈 폭을 변경하는 패턴 변형부가 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기 에너지를 이용하는 패턴 변형부를 이용하여 날씨에 따른 트레드의 그루브의 폭을 용이하게 조절할 수 있으므로 번거로운 타이어 교체를 예방할 수 있으면서도 날씨에 따른 타이어의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

패턴 변경이 가능한 공기입 타이어{A PNEUMATIC TIRE WITH FLEXIBLE PATTERN SHAPE WHICH CAN BE ADJUSTED BY ELECTRIC ENERGY}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 전기 에너지를 이용하여 계절에 따라 패턴 형태를 변경할 수 있도록 한 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어에 관한 발명이다.

일반적으로 공기입 타이어는 차량의 전체 하중을 지탱하는 지지 기능, 차량의 구동력 및 제동력을 노면으로 전달하는 동력 전달 기능, 불규칙적인 노면으로 인해 발생하는 외부 충격을 완화하는 충격 완화 기능, 차량의 진행 방향에 따라 위치를 전환하는 위치 전환 기능 등의 역할을 수행한다.

일반적으로, 이러한 역할들을 수행하는 공기입 타이어는 설계시 계절적 요인에 따라 상이하게 설계되고 있다.

예를 들면, 여름용 타이어 경우 물 배출 능력을 고려하여 타이어 내 홈(groove)을 사계절용 타이어 설계 값보다 크게 설계하며, 반대로 사계절용 타이어 경우에는 제동력과 핸들링을 강화하면서 물 배출 성능보다 건조 성능을 고려하여 타이어 내 홈을 여름용 타이어보다 좁고 블록을 크게 설계한다.

그리고 레이스용 타이어 경우 접지 성능을 향상시키기 위해 타이어 내 홈을 완전히 없애도록 설계하고, 겨울용 타이어 경우에는 마찰성능을 향상시킬 수 있도록 블록 내 작은 홈을 만들도록 설계된다.

그러나 종래의 공기입 타이어는 계절이 변화할 때마다 또는 실시간 날씨 상황에 따라 타이어를 교체해주는 것이 차량 운전에 있어 안전하지만 이를 실제로 실행하는데는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 그에 따른 유지 보수 비용과 이를 보관하기 위한 공간 확보에 어려움이 있었다.

더욱이, 겨울에 눈이 많이 오는 경우에, 홈이 많이 난 여름 타이어를 장착하여 사용하면 운전자의 안전 운전에 상당한 위험이 따르는 문제점이 존재하였다.

(특허 문헌 1) 대한민국등록특허공보 제10-1560484호(발명의 명칭: "조정 안정성이 향상된 비대칭 공기입 타이어") (특허 문헌 2) 대한민국등록실용신안공보 제20-0341512호(고안의 명칭: "공기입 타이어의 패턴 블록")

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 전기 에너지를 이용하는 패턴 변형부를 이용하여 날씨에 따른 트레드의 그루브의 폭을 용이하게 조절할 수 있는 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어는 간격을 두고 외면 둘레를 따라 그루브가 형성되는 트레드와 상기 트레드의 단부에서 연장되어 형성되는 사이드월 및 상기 사이드월의 단부에 형성되는 비드를 포함하는 공기입 타이어에 있어서, 상기 그루브가 형성되는 트레드의 하부 또는 양측에는 타이어 회전 작동시 발생하는 전기 에너지를 저장하고, 조작부의 작동 여부에 따라 작동하여, 그루브의 홈 폭을 변경하는 패턴 변형부가 장착될 수 있다.

그리고, 상기 그루브와 그루브의 사이에 위치한 트레드의 커프에는 패턴 변형부가 선택적으로 장착될 수 있다.

여기서, 상기 패턴 변형부는 전기 에너지를 저장하는 그래핀과 상기 그래핀의 상부에 간격을 두고 장착되고 조작부의 작동에 따른 열에너지의 공급시 그루브 또는 커프가 형성된 트레드를 가압하는 다수 개의 형상기억합금으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 에너지를 이용하는 패턴 변형부를 이용하여 날씨에 따른 트레드의 그루브의 폭을 용이하게 조절할 수 있으므로 번거로운 타이어 교체를 예방할 수 있으면서도 날씨에 따른 타이어의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기 에너지를 이용하는 패턴 변형부를 활용하여 차세대 자동차인 전기 자동차에 타이어로 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어의 사용상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 도시한 요부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어이 다른 실시예를 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 구성하는 패턴 변형부의 구성을 도시한 개략도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 참고로, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 시용하였다.

이하 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 도시한 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어이 다른 실시예를 도시한 확대도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)는 트레드(110), 사이드월(120), 비드(130), 벨트(140), 캡플라이(150), 카카스(160) 및 패턴 변형부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 트레드(110)는 노면이 직접 접지되는 구성으로 두꺼운 고무층에 해당되며 타이어 내부를 보호하기 위하여 절상과 충격 그리고 내마모성이 강한 고무 재질로 형성될 수 있다.

그리고 상기 트레드(110)의 외면에는 물 배출 성능, 건조 성능, 마찰 성능 등의 향상을 위하여 그루브(112)가 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

여기서, 상기 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)에 적용되는 그루브(112)는 패턴 변형부(170)를 통해 여름철에는 물 배출 능력을 고려하여 타이어 내 그루브가 사계절용 타이어 설계 값보다 크게 형성되고, 겨울철에는 마찰성능을 향상시킬 수 있도록 여름철 타이어 그루브의 홈 폭보다 작게 형성하게 된다.

그리고 상기 트레드(110)의 양단에는 트레드(110) 및 사이드윌(120)을 연결하는 숄더(114)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 숄더(114)는 트레드(110)의 가장자리부터 사이드윌(120)의 윗부분에 위치하면서 외부의 노출과 열의 배출을 고려하여 제작된다.

그리고 상기 그루브(112)와 그루브(112)의 사이에 위치한 트레드(110)의 외면에는 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)의 제동력, 구동력, 배수성을 위하여 커프(116)가 형성된다.

즉, 상기 커프(116)는 트레드(110)의 외면에 형성되는 무수한 홈 중 가로로 새겨진 홈(116)으로써 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)에 제동력과 접지력 등을 향상시키게 되는 것이다.

상기 사이드윌(120)은 트레드(110)의 단부에 형성되는 숄더(114)에 연장되어 형성된다.

즉, 상기 사이드윌(120)은 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)의 측면으로 카카스(160)을 보호하면서 굴곡 운동을 통해 승차감을 향상시키게 된다.

더불어, 상기 사이드윌(120)에는 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)의 규격 등 각종문자가 표기된다.

상기 비드(130)는 사이드월(120)의 단부에 형성된다.

그리고 상기 비드(130)는 코드의 끝부분을 감싸주어 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)를 림에 장착하는 역할을 하게 된다.

이러한 역할을 수행하는 상기 비드(130)는 철심에 고무를 피복한 철심 묶음으로 타이어를 림에 고정시키는 비드 와이어(131)와 삼각 형태의 고무 충전재로 외부의 충격을 완화하여 비드 와이어(131)를 보호하는 에이팩스(132)로 구성된다.

상기 벨트(140)는 트레드(110)의 내측에 형성된다.

그리고 상기 벨트(140)는 스틸와이어 또는 섬유로 형성되면서 트레드(110)와 카카스(160) 사이에서 주행시 노면 충격을 감소시키고, 트레드(110)의 노면에 닿은 부위를 넓게 유지시켜 주행 안정성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

이러한 역할을 수행하는 벨트(140)는 트레드(110)의 내측에 형성되는 제1 벨트(140a) 및 제1 벨트(140a)의 내측에 형성되며, 제1 벨트(140a)의 양단부에서 더 연장되어 형성되는 제2 벨트(140b)을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 벨트(140)의 단부는 카카스(160) 및 캡플라이(150)의 사이에 형성된다.

상기 캡플라이(150)는 벨트(140)의 단부 및 카카스(160)의 단부(160a)를 고정하게 된다.

즉, 상기 캡플라이(150)는 제1 단부(150a) 및 제2 단부(150b)를 포함하여 구성되고, 상기 제1 단부(150a)는 벨트(140)의 단부의 외측을 고정되며, 제2 단부(150b)는 카카스(160)의 단부(160a)의 외측에 고정된다.

더불어 상기 캡플라이(150)는 벨트(140)뿐만 아니라 카카스(160)의 단부(160a)를 고정하기 때문에 카카스(160)의 세퍼레이션이 방지된다.

상기 카카스(160)는 벨트(140)의 내측으로 트래드(110), 사이드월(120) 및 비드(130)의 내측을 따라 연장형성된다.

그리고 상기 카카스(160)의 단부(160a)는 비드(130)를 거쳐 턴업하여 캡플라이(150)의 내측까지 연장되어 형성된다.

즉, 상기 비드(130)를 거쳐 턴업하여 캡플라이(150)의 내측까지 연장된 카카스(160)의 단부(160a)는 비드부(130)에 대한 턴업 전의 카카스(160) 및 캡플라이(150)의 사이에 형성된다.

상기 패턴 변형부(170)는 그루브(112)가 형성되는 트레드(110)의 하부 또는 양측과 그루브(112)와 그루브(112)의 사이에 위치한 커프(116)가 형성되는 트레드(110)에 장착된다.

그리고 상기 패턴 변형부(170)는 전기 에너지를 저장하는 그래핀(172)과 상기 그래핀(172)의 상부에 간격을 두고 장착되고 조작부(176)의 작동에 따른 전기 에너지의 공급시 그루브(112) 또는 커프(116)가 형성된 트레드(110)를 가압하는 다수 개의 형상기억합금(174)으로 구성된다.

여기서, 상기 패턴 변형부(170)를 구성하는 그래핀(172)은 탄소원자로 만들어진 원자크기의 벌집 형태 구조를 가진 소재로써, 흑연(graphite)을 원료로 제작된다.

더불어, 상기 그래핀(172)은 두께가 0.2nm로 얇아서 투명성이 높고 상온에서 구리보다 100배 많은 전류를 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있으며, 열전도성이 다이아몬드보다 2배 이상 높을 뿐만 아니라 기계적 강도도 강철보다 200배 이상 강하지만 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는 특성이 있다.

이와 같이, 상기 패턴 변형부(170)는 그루브(112) 또는 커프(116)가 형성되는 트레드(110)에 타이어 회전 작동시 발생하는 전기 에너지를 저장할 수 있도록 그래핀(172)을 장착하고, 상기 그래핀(172)의 상부에는 조작부(176)의 작동에 따른 그래핀(172)을 통한 열 전달시 트레드(110)를 가압하여 그루브(112)의 홈 크기 또는 커프(116)의 홈 크기를 조절할 수 있도록 형상기억합금(174)을 장착한 것이다.

부언하면, 상기 패턴 변형부(170)는 타이어 회전 작동에 따른 전기 에너지를 그래핀(172)이 저장한 상태에서, 상기 조작부(176)를 통해 형상기억합금(174)에 열전달신호가 그래핀(172)에 전달되면, 상기 그래핀(172)은 저장된 전기 에너지를 활용하여 열에너지를 형상기억합금(174)에 전달하고, 상기 형상기억합금(174)은 수직방향으로 펼쳐지면서 트레드(110)를 가압하여 그루브(112)의 홈 크기(폭) 또는 커프(116)의 홈 크기를 넓게 형성하게 되는 것이다.

반대로, 상기 조작부(176)를 통한 형상기억합금(174)에 열차단신호가 그래핀(172)에 전달되면, 상기 그래핀(172)은 형상기억합금(174)에 열공급을 차단하고, 상기 형상기억합금(174)은 트레드(110)의 가압력과 원래 성질을 통해 처음 상태로 돌아가며, 상기 그루브(112)의 홈 크기와 커프(116)의 홈 크기는 처음 상태로 돌아가게 되는 것이다.

여기서, 상기 그래핀(172)에 전기를 저장하는 구성과 상기 그래핀(172)의 전기를 이용하여 형상기억합금(174)에 열을 공급 및 차단하는 구성 및 상기 그래핀(174)에 조작부(176)의 신호를 전달하는 구성은 공지된 구성을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성되는 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어의 실시예를 참조로 설명하면 다음과 같다.

노면이 직접 접지되는 구성으로 두꺼운 고무층에 해당되며 타이어 내부를 보호하기 위하여 절상과 충격 그리고 내마모성이 강한 고무 재질로 형성되는 트레드(110)를 형성한다.

이때, 상기 트레드(110)의 외면에는 물 배출성능, 건조 성능, 마찰 성능 등의 향상을 위하여 간격을 두고 그루브(112) 및 커프(116)가 형성된다.

또한, 그루브(112)가 형성되는 트레드(110)의 하부 또는 양측과 그루브(112)와 그루브(112)의 사이에 위치한 커프(116)가 형성되는 트레드(110)에 전기 에너지를 저장하는 그래핀(172)과 상기 그래핀(172)의 상부에 간격을 두고 장착되고 조작부(176)의 작동에 따른 전기 에너지의 공급시 그루브(112) 또는 커프(116)가 형성된 트레드(110)를 가압하는 다수 개의 형상기억합금(174)으로 구성되는 패턴 변형부(170)를 장착한다.

그리고 상기 트레드(110)의 단부에 형성되는 숄더(114)에 카카스(160)를 보호하면서 굴곡 운동을 통해 승차감을 향상시키는 사이드윌(120)을 연장형성한다.

다음으로, 상기 사이드윌(120)의 단부로 철심에 고무를 피복한 철심 묶음으로 타이어를 림에 고정시키는 비드 와이어(131)와 삼각 형태의 고무 충전재로 외부의 충격을 완화하여 비드 와이어(131)를 보호하는 에이팩스(132)로 구성되는 비드(130)를 형성한다.

그리고 상기 트레드(110)의 내측으로 트레드(110)의 내측에 형성되는 제1 벨트(140a) 및 제1 벨트(140a)의 내측에 형성되며, 제1 벨트(140a)의 양단부에서 더 연장되어 형성되는 제2 벨트(140b)을 포함하여 구성되는 벨트(140)를 형성한다.

다음으로 벨트(140)의 단부 및 카카스(160)의 단부로 제1 단부(150a)는 벨트(140)의 단부의 외측을 고정되며, 제2 단부(150b)는 카카스(160)의 단부(160a)의 외측에 고정되는 캡플라이드(150)를 장착한다.

그리고 상기 벨트(140)의 내측으로 트래드(110), 사이드월(120) 및 비드(130)의 내측을 따라 연장형성되는 카카스(160)를 형성하면 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)의 조립은 완료되는 것이다.

여기사, 상기 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어의 조립과정은 상기와 다르게 구성될 수 있음을 밝힌다.

다음으로, 상기 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)를 차량에 장착한 후 차량을 주행한 상태에서, 상기 패턴 변형부(170)를 통한 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어(100)의 그루브(112)의 패턴이나 커프(116)의 패턴을 변경하고자 할 경우에는 다음과 같다.

먼저, 여름철 날씨 경우, 패턴 변형부(170)는 타이어 회전 작동에 따른 전기 에너지를 그래핀(172)이 저장하고, 상기 조작부(176)를 통해 형상기억합금(174)에 열전달신호가 그래핀(172)에 전달되면, 상기 그래핀(172)은 저장된 전기 에너지를 활용하여 열에너지로 변환시킨 후 상기 열에너지를 형상기억합금(174)에 전달하게 된다.

이후, 상기 형상기억합금(174)은 수직방향으로 펼쳐지면서 트레드(110)를 가압하여 그루브(112)와 그루브(112)의 사이의 간격 또는 커프(116)와 커프(116)의 사이 간격을 넓게 형성하게 된다.

상기와 같은 상태에서 겨울철 날씨로 전환되는 경우, 패턴 변형부(170)는 조작부(176)를 통한 형상기억합금(174)에 열차단신호가 그래핀(172)에 전달되면, 상기 그래핀(172)은 형상기억합금(174)에 열공급을 차단하게 된다.

이후, 상기 형상기억합금(174)은 트레드(110)의 가압력과 원래 성질을 통해 처음 상태로 돌아가며, 상기 그루브(112)와 그루브(112)의 사이의 간격 또는 커프(116)와 커프(116)의 사이 간격을 처음 상태 또는 날씨에 따라 좁아지는 과정을 거치게 되는 것이다.

이와 같이 본원발명인 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어는 전기 에너지를 이용하여 계절에 따라 패턴 형태를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본원발명인 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 패턴 변경이 가능한 공기입 타이어
110 : 트레드 120 : 사이드윌
130 : 비드 140 : 벨트
150 : 캡플라이 160 : 카카스
170 : 패턴 변형부 172 : 그래핀
174 : 형상기억합금 176 : 조작부

Claims (3)

1. 간격을 두고 외면 둘레를 따라 그루브가 형성되는 트레드와 상기 트레드의 단부에서 연장되어 형성되는 사이드월 및 상기 사이드월의 단부에 형성되는 비드를 포함하는 공기입 타이어에 있어서,
   상기 그루브가 형성되는 트레드의 하부 또는 양측에는, 타이어 회전 작동시 발생하는 전기 에너지를 저장하고, 조작부의 작동 여부에 따라 작동하여 그루브의 홈 폭을 변경하는 패턴 변형부가 장착되고,
   상기 패턴 변형부는,
   전기 에너지를 저장하는 그래핀, 및
   상기 그래핀의 상부에 간격을 두고 장착되고 조작부의 작동에 따른 열에너지의 공급시 그루브 또는 커프가 형성된 트레드를 가압하는 다수 개의 형상기억합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
   패턴 변경이 가능한 공기입 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 그루브와 그루브의 사이에 위치한 트레드의 커프에는 상기 패턴 변형부가 선택적으로 장착되는 것을 특징으로 하는,
   패턴 변경이 가능한 공기입 타이어.
3. 삭제

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