KR102327707B1 - 비공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면과 접지되도록 소정의 폭을 가지는 링형상의 밴드부, 밴드부의 중심을 공유하고 밴드부보다 작은 직경을 가지면서 밴드부의 내부에 위치하여 노면으로부터 전달되는 외부 충격이나 진동을 흡수하는 지지부 및 밴드부와 지지부를 연결하여 차량의 무게를 지지하는 적어도 하나의 스포크부를 포함하고, 적어도 하나의 스포크부는 서로 소정거리 이격되면서 밴드부의 중심으로부터 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어를 제공한다.

Description

비공기입 타이어{A non-pneumatic tire}

본 발명은 비공기입 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밴드부와 지지부를 연결하는 적어도 하나의 스포크부를 하중이 분산되는 곳에 위치시킴에 따라 하중을 효과적으로 분산시킴과 동시에 감쇄시키는 비공기입 타이어에 관한 것이다.

현 시대에 일반적으로 사용되는 타이어들은 구조에 따라 래디얼 타이어, 바이어스 타이어, 그리고 솔리드 타이어 등으로 분류할 수 있는데 그 중에서 승용차 및 특수목적을 제외한 자동차에는 대부분 래디얼 타이어 즉, 공기압 (또는 공기입) 타이어가 사용되고 있다. 그러나 이러한 공기압 타이어는 구조가 복잡한데다 제조공정수가 8단계 등으로 많으며 또한 이에 따른 유해물질 배출량이 무시되지 못할 정도일 뿐더러 공기압 타이어의 성능발휘 및 안전성에 절대적으로 중요한 공기압을 수시로 점검해야 하는 관리의 불편함과 주행 중 외부물질에 의한 찔림과 충격으로 타이어가 파손될 수 있는 안전성의 문제가 항상 내재되어 있는 것이 사실이다.

하지만 비공기입 타이어는, 이러한 공기압 타이어와 달리, 소재와 공정의 단순화를 통해 생산비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 사용량 및 유해물질 발생량을 현저히 절감할 수 있는 새로운 개념의 공정과 구조로 이루어진 타이어로 공기압의 부족 등으로 인해 야기될 수 있는 문제점으로부터 벗어날 수 있는 큰 이점을 가지고 있다. 뿐만 아니라 공기압타이어에서 발생되는 스탠딩 웨이브(standing wave) 형상을 방지할 수 있으며 회전저항을 크게 개선할 수 있는 이점을 가지고 있다.

비공기입 타이어는 종래의 공기압식 타이어와는 완전히 다른 구조로 이루어져 있으며, 공기압식과 달리 압축공기를 전혀 이용하지 않는 설계방식이기 때문에 공기압 손실 또는 부족함 (flat tire)으로 인하여 주행 중에 발생될 수 있는 사고의 위험으로부터 자유롭다.

상기한 비공기입 타이어와 관련한 종래기술이 한국등록특허 제10-1866499호에 개시되어 있다.

한국등록특허 제10-1866499호에 개시된 비공기입 타이어는 내측 밴드 및 내측 밴드와 이격되며, 내측 밴드의 외주면을 감싸도록 구비되는 외측밴드를 포함하는 밴드부 및 내측 밴드와 외측 밴드 사이에 구비되어, 내측 밴드와 외측 밴드 사이를 연결하도록 복수 개가 원주방향으로 반복적으로 구비되는 스포크부를 포함하고, 스포크부는, 내측 밴드와 외측 밴드 사이에서 외측 밴드의 내주면을 향해 분지되어 분지된 단부가 외측 밴드의 내주면상에서 접촉하는 제1 스포크 및 내측 밴드와 상기 외측 밴드 사이에서 내측 밴드의 외주면을 향해 분지되어 분지된 단부가 내측 밴드의 외주면에 이격되게 접촉하는 제2 스포크를 포함할 수 있다.

한편, 다른 비공기입 타이어로서, 한국공개특허 제10-2017-0117334호가 개시되어 있다.

한국공개특허 제10-2017-0117334호는 반경 방향 외측 그라운드 맞물림 트레드, 전단 밴드 및 연결 웨브를 포함한다. 타이어 트레드는 다양한 조건에서 타이어의 성능을 향상시키기 위해 요구되는 바와 같이 리브(rib), 블록(block), 러그(lug), 그루브(groove) 및 사이프(sipe)와 같은 요소를 포함할 수 있다. 연결 웨브는 허브 상에 장착된다.

그러나, 상기한 종래기술들은 비공기입 타이어와 관련한 트랜드로 새로운 제품군이 나올 때 스포크의 구조상 나올 수 있는 디자인에 한계가 있으며, 일정한 하중에서도 안정성을 가질 수 있는 구조에는 한계가 있었다.

따라서, 상기한 디자인적 측면 및 더 많은 하중을 효과적으로 분산하여 감쇄시킬 수 있는 구조에 대한 연구가 필요한 실정이다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1866499호(2018.06.04)

(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2017-0117334호(2017.10.23)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 밴드부와 지지부를 연결하는 적어도 하나의 스포크부를 하중이 분산되는 곳에 위치시킴에 따라 하중을 효과적으로 분산시킴과 동시에 감쇄시키는 비공기입 타이어를 제공하는 것이다.

또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제1 내지 5 스포크의 길이를 조절하여 스포크부의 강성을 조절하는 비공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 노면과 접지되도록 소정의 폭을 가지는 링형상의 밴드부; 상기 밴드부의 중심을 공유하고 상기 밴드부보다 작은 직경을 가지면서 상기 밴드부의 내부에 위치하여 상기 노면으로부터 전달되는 외부 충격이나 진동을 흡수하는 지지부; 및 상기 밴드부와 상기 지지부를 연결하여 차량의 무게를 지지하는 적어도 하나의 스포크부;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 스포크부는 서로 소정거리 이격되면서 상기 밴드부의 중심으로부터 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스포크부는 트러스 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스포크부는, 상기 밴드부와 상기 지지부 사이에 위치하는 평판인 제1 스포크; 상기 밴드부와 상기 지지부를 연결하고 상기 제1 스포크와 대향하도록 위치하는 제2 스포크; 상기 지지부와 상기 제2 스포크를 경사지게 연결하는 한 쌍의 제3 스포크; 상기 제1 스포크 및 상기 제2 스포크를 연결하고 상기 제1 스포크 및 상기 제2 스포크와 수직하면서 서로 이격되도록 배치되는 적어도 하나의 제4 스포크; 및 상기 제1 스포크, 상기 제2 스포크 및 상기 제4 스포크가 이루는 내부공간에서 서로 교차되도록 형성되는 적어도 한 쌍의 제5 스포크;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 한 쌍의 제5 스포크는 상기 제1 스포크와 상기 제4 스포크가 이루는 접선 및 상기 제2 스포크와 상기 제4 스포크가 이루는 접선을 연결하도록 형성되어 서로 교차되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 스포크, 상기 제2 스포크 및 상기 한 쌍의 제3 스포크는 사다리꼴 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 밴드부와 지지부를 연결하는 적어도 하나의 스포크부를 하중이 분산되는 곳에 위치시킴에 따라 하중을 효과적으로 분산시킴과 동시에 감쇄시킬 수 있다.

또한, 상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 제1 내지 5 스포크의 길이를 조절하여 스포크부의 강성을 조절함으로써 사용자에게 요구되는 사양에 맞는 비공기입 타이어를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 측면도이다.
도 3은 도 2의 S1영역을 나타낸 부분상세도이다.
도 4는 도 3의 S2 영역을 나타낸 부분상세도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비공기입 타이어(100)는 밴드부(110), 지지부(120) 및 스포크부(130)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 밴드부(110)는 소정의 폭을 가지는 링형상을 가질 수 있다. 이러한 밴드부(110)는 노면과 접하면서 노면으로부터 전달되는 외부 충격이나 진동을 흡수하고 완화시키는 기능을 수행한다.

도 2를 참조하면, 지지부(120)는 밴드부(110)의 중심을 공유하고 밴드부(110)보다 작은 직경을 가지면서 밴드부(110)의 내부에 위치하여 노면으로부터 전달되는 외부 충격이나 진동을 흡수한다. 이를 위한 지지부(120)에는 밴드부(110)와 연결되는 스포크부(130)가 결합된다.

또한, 지지부(120)는 밴드부(110)와 동일한 중심을 가질 수 있고, 이에 따라 지지부(120)는 밴드부(110)와 동일한 간격으로 소정거리 이격된 상태로 위치할 수 있다.

도 3은 도 2의 S1영역을 나타낸 부분상세도이다. 도 4는 도 3의 S2 영역을 나타낸 부분상세도이다.

스포크부(130)는 밴드부(110)와 지지부(120)를 연결하여 차량의 무게를 지지한다. 차량의 무게로 인한 하중, 밴드부(110)로부터 전달되는 외부 충격이나 진동 등을 효과적으로 지지하기 위한 스포크부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 하나가 형성될 수 있다. 또한, 스포크부(130)는 트러스 구조를 가짐에 따라 상기한 하중, 외부 충격 및 진동을 보다 효과적으로 지지하고 감쇄시킬 수 있다.

또한, 적어도 하나의 스포크부(130)는 서로 소정거리 이격되면서 밴드부(110)의 중심으로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 상기한 구조를 가지는 적어도 하나의 스포크부(130)는 밴드부(110)와 지지부(120)를 연결하면서 밴드부(110)로부터 전달되는 하중, 외부 충격이나 진동을 효과적으로 분산시킴에 따라 응력집중을 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.

이러한 스포크부(130)는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132), 제3 스포크(133), 제4 스포크(134) 및 제5 스포크(135)를 포함한다.

제1 스포크(131)는 밴드부(110)와 지지부(120) 사이에 위치하는 평판 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 스포크(131)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나가 형성될 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 제1 스포크(131)의 양단에는 한 쌍의 제3 스포크(133)가 연결될 수 있다.

제2 스포크(132)는 밴드부(110)와 지지부(120)를 연결하고 제1 스포크(131)와 대향하도록 위치하는 평판 형상을 가질 수 있다. 구체적으로 제2 스포크(132)는 제1 스포크(131)보다 크게 형성된다. 이러한 제2 스포크(132)는 밴드부(110)와 지지부(120)를 지지함에 따라 밴드부(110)로부터 전달되는 하중, 외부 충격 및 진동을 지지부(120)로 전달함과 동시에 감쇄시키는 역할을 한다.

제3 스포크(133)는 지지부(120)와 제2 스포크(132)를 경사지게 연결하고 적어도 한 쌍이 형성된다. 구체적으로 제3 스포크(133)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 스포크(132)의 양단으로부터 지지부(120)와 제1 스포크(131)가 결합하는 접선까지 연결될 수 있다.

제4 스포크(134)는 제1 스포크(131) 및 제2 스포크(132)를 연결하고 제1 스포크(131) 및 제2 스포크(132)와 수직하면서 서로 이격되도록 배치된다. 구체적으로 도 3을 참조하면, 제4 스포크(134)는 적어도 하나가 형성되어 제1 스포크(131)와 제2 스포크(132)를 지지한다.

제5 스포크(135)는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132) 및 제4 스포크(134)가 이루는 내부공간에서 서로 교차되도록 적어도 한 쌍이 형성된다. 도 3에는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132) 및 한 쌍의 제3 스포크(133)이 이루는 내부에 총 4쌍의 제5 스포크(135)가 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

구체적으로 적어도 한 쌍의 제5 스포크(135)는 제1 스포크(131)와 제4 스포크(134)가 이루는 접선 및 제2 스포크(132)와 제4 스포크(134)가 이루는 접선을 연결하도록 형성되어 서로 교차된다.

도 3을 참조하면, 제1 스포크(131), 제2 스포크(132) 및 적어도 한 쌍의 제3 스포크(133)는 사다리꼴 형상을 가진다. 구체적으로 제1 스포크(131), 제2 스포크(132), 한 쌍의 제3 스포크(133), 5개의 제4 스포크(134) 및 4쌍의 제5 스포크(135)는 하나의 유닛이다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에서의 스포크부(130)는 다수의 유닛으로 형성될 수 있으나, 도 2에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 4의 (a)는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132), 한 쌍의 제4 스포크(134) 및 한 쌍의 제5 스포크(135)로 구성된 트러스 구조의 최소 단위를 도시하고 있고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 상태에서 하중, 외부 충격 및 진동에 의하여 변형된 트러스 구조의 최소 단위를 도시한다.

앞서 언급한 바와 같이 트러스 구조는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132), 한 쌍의 제4 스포크(134) 및 한 쌍의 제5 스포크(135)로 최소 단위를 구성할 수 있으며, 하나의 유닛에는 4개의 트러스 구조가 형성된다.

트러스 구조는 하중, 외부 충격 및 진동에 의하여 도 4의 (a)에 도시된 상태에서 도 4의 (b)에 도시된 상태로 변형될 수 있다.

본 발명에서는 허용응력을 감안하여 다양한 길이를 가지는 제1 스포크(131), 제2 스포크(132) 및 제4 스포크(134)로 구성한 트러스 구조를 적용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비공기입 타이어를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 비공기입 타이어(100)를 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 비공기입 타이어(100)는 제1 실시예의 구성요소와 비교하였을 때, 스포크부(130)만 다르게 형성된다.

스포크부(130)는 제1 스포크(131)는 밴드부(110)와 지지부(120) 사이에 위치하는 평판 형상을 가지는 제1 스포크(131), 밴드부(110)와 지지부(120)를 연결하고 제1 스포크(131)와 대향하도록 위치하는 평판 형상을 가지는 제2 스포크(132), 지지부(120)와 제2 스포크(132)를 경사지게 연결하고 적어도 한 쌍의 제3 스포크(133) 및 제1 스포크(131)와 제2 스포크(132)와 한 쌍의 제3 스포크(133)가 이루는 내부에서 'W'형상으로 연결되는 제5 스포크(135)를 포함한다.

전술한 바에 다른 본 발명은 스포크부(130)를 트러스 구조로 구성하여 외부에서 하중이 가해질 경우에도 하중을 고르게 분산시켜 구조적인 안정성을 확보함은 물론 더 많은 하중을 견딜 수 있는 장점이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 비공기입 타이어
110: 밴드부
120: 지지부
130: 스포크부
131: 제1 스포크
132: 제2 스포크
133: 제3 스포크
134: 제4 스포크
135: 제5 스포크

Claims (5)

1. 노면과 접지되도록 소정의 폭을 가지는 링형상의 밴드부;
   상기 밴드부의 중심을 공유하고 상기 밴드부보다 작은 직경을 가지면서 상기 밴드부의 내부에 위치하여 상기 노면으로부터 전달되는 외부 충격이나 진동을 흡수하는 지지부; 및
   상기 밴드부와 상기 지지부를 연결하여 차량의 무게를 지지하는 적어도 하나의 스포크부;를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 스포크부는 서로 소정거리 이격되면서 상기 밴드부의 중심으로부터 방사상으로 배치되며,
   상기 스포크부는,
   상기 밴드부와 상기 지지부 사이에 위치하는 평판인 제1 스포크;
   상기 밴드부와 상기 지지부를 연결하고 상기 제1 스포크와 대향하도록 위치하는 제2 스포크;
   상기 지지부와 상기 제2 스포크를 경사지게 연결하는 한 쌍의 제3 스포크;
   상기 제1 스포크 및 상기 제2 스포크를 연결하고 상기 제1 스포크 및 상기 제2 스포크와 수직하면서 서로 이격되도록 배치되는 적어도 하나의 제4 스포크; 및
   상기 제1 스포크, 상기 제2 스포크 및 상기 제4 스포크가 이루는 내부공간에서 서로 교차되도록 형성되는 적어도 한 쌍의 제5 스포크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 스포크부는 트러스 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 적어도 한 쌍의 제5 스포크는 상기 제1 스포크와 상기 제4 스포크가 이루는 접선 및 상기 제2 스포크와 상기 제4 스포크가 이루는 접선을 연결하도록 형성되어 서로 교차되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 스포크, 상기 제2 스포크 및 상기 한 쌍의 제3 스포크는 사다리꼴 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.

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