KR102377299B1

KR102377299B1 - 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠

Info

Publication number: KR102377299B1
Application number: KR1020190117384A
Authority: KR
Inventors: 김정헌
Original assignee: 한국타이어앤테크놀로지 주식회사
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2022-03-23
Also published as: KR20210035944A

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠은 차체와 결합되는 차축허브부; 차축허브와 결합되어 제동 기능을 수행하는 브레이크디스크부; 브레이크디스크부 결합되어 제동 기능을 수행하는 캘리퍼부; 차축허브와 볼트로 결합되는 휠허브부; 휠허브에 볼트로 결합되어 하중지지 및 충격흡수 기능을 수행하는 복수의 플렉시블휠부; 플렉시블휠부에 볼트로 결합되어 구동 기능과 제동 기능을 수행하는 트레드부; 및 플렉시블휠과 휠허브를 결합하는 볼트의 이탈을 방지하는 볼트덮개부;를 구비한다.

Description

분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠 {Assemblable Flexible Automotive Wheel}

본 발명은 자동차 휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠에 관한 것이다.

현재 주로 사용되고 있는 타이어는 공기를 주입하는 타입으로, 하중지지와 충격흡수 측면에서 유리하여 우수한 승차감을 제공한다. 더불어 100년이 넘는 공기입 타이어 역사는 충분한 기술 성숙을 가능하게 하여 편리하고 안전한 드라이빙을 제공함으로써, 일반인들로 하여금 타이어 하면 당연히 공기입 타이어를 연상하게끔 만들었다. 하지만, C.A.S.E. 로 대변되는 미래 모빌리티 추세에 맞춰 최근 자동차 기술이 더욱 발달하면서 타이어에도 부가적인 기능과 역할이 요구되고 있는 상황에서, 형태적 제약이 많은 공기입 타이어는 이러한 미래 기술 추세에 부응하기 어려운 측면이 있다. 특히, 차량공유와 자율주행 시대에는 최소한의 정비 혹은 무정비가 요구된다는 점에서 공기압 관리가 불필요하고 펑크가 나지 않는 비공기입 타이어의 개발과 상용화 필요성이 대두되고 있다. 더불어, 공기입 타이어는 복잡하고 어려운 공정과 소재를 필요로 한다는 점에서 환경적인 측면에서도 비공기입 타이어의 필요성이 커지고 있는 실정이다.

비공기입 타이어는 공기 주입 없이 소재와 구조에서 비롯되는 강성과 탄성을 활용하여 차량운행 중의 하중지지와 충격흡수의 역할을 수행하게끔 설계된다. 최근 국내외 유수의 타이어 업체들이 대부분 비공기입 타이어를 개발하고 있으며, 또한 시제품으로 제시하고 있으나, 아직 기술의 미성숙으로 인해 상용화는 초기단계라 할 수 있다.

특히 충격흡수 특성이 공기입 타이어에 비해 낮아 아직 승용차용으로서의 승차감은 제공하고 있지 못하며, 건설, 국방, 작업용 등 일부 특수용도에서의 상용화가 시도되고 있는 실정이다. 따라서, 미래 모빌리티 시대의 필수 제품이 될 것으로 전망되는 비공기입 타이어의 상용화를 위해서는, 최신의 소재와 설계기술을 접목한 새로운 개념의 제품 개발을 위한 노력이 필요한 상황이다.

대한민국 등록특허 제 10-2011-0114635호에서는, 웹스포크부와 보강환형부재를 구비한 비공기입 타이어에 대해 언급하고 있다. 웹스포크부 또는 트레드부의 파손이 발생 시, 타이어 전체를 수리해야 한다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제 10-2011-0114635호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 복수 개의 유연한 휠을 휠허브부에 볼트로 결합해 하중지지력과 충격흡수력을 부여하며, 탈부착을 용이하게 함으로써, 파손 등의 문제 발생 시 교체를 용이하도록 하는 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, 차체와 결합되는 차축허브부; 차축허브와 결합되어 제동 기능을 수행하는 브레이크디스크부; 브레이크디스크부 결합되어 제동 기능을 수행하는 캘리퍼부; 차축허브와 결합되는 휠허브부; 휠허브에 볼트로 결합되어 하중지지 및 충격흡수 기능을 수행하는 플렉시블휠부; 플렉시블휠부에 볼트로 결합되어 구동 기능과 제동 기능을 수행하는 트레드부; 및 플렉시블휠과 휠허브를 결합하는 볼트의 이탈을 방지하는 볼트덮개부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 플렉시블휠부는, 상기 휠허브부로부터 분리 가능한 3내지 40개의 휠조각체;로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 지면과 닿는 상기 휠조각체의 일단은 지면과 수평한 면으로 형성되어 있고, 상기 휠허브부와 결합되는 상기 휠조각체의 타단은 볼트로 결합될 수 있도록 홈을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 휠조각체의 일단과 상기 휠조각체의 타단의 연결 부분인 몸체는 일단부터 타단까지 점차적으로 가늘어지는 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 휠조각체의 몸체는 상기 휠조각체의 일단에서 상기 휠조각체의 몸체로 이어지는 부분과 상기 휠조각체의 몸체의 양측면이 곡률을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 휠조각체는, 휠허브부에 볼트로 결합되고 타이어의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 플렉시블휠부는, 상기 휠허브부의 원주 방향을 따라 균일하게 배열될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 플렉시블휠부는 카본 복합체, 금속, 플라스틱 및 합금 중 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 트레드부는, 상기 플렉시블휠부의 외측면을 감싼 뒤 볼트로 결합되어 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 볼트덮개부는, 상기 휠허브부와 볼트로 결합될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 자동차 휠의 분할조립을 가능하게 함으로써, 타이어 파손 시 교체 또는 수리를 용이하게 하고 노면이나 계절에 따라 휠의 교체를 용이하게 하여 최적의 구제동 상태를 부여하는 것이다. 또한, 분할된 상태로 배송이 가능하여 물류 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 공기입 타이어와 비교해, 저렴하며 재활용이 용이하고 간단한 제조공정을 장점으로 한다.

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 일 실시 예에 따른 자동차 휠의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 휠의 정면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 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 실시 예를 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 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 휠의 단면도이고, 도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정면도이다. 도1에서는 볼트가 생략되어 있고, 도2에서는 볼트덮개부(700)가 생략되어 있다.

도1과 도2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 자동차 휠은 차체와 결합되는 차축허브부(100); 차축허브와 결합되어 제동 기능을 수행하는 브레이크디스크부(200); 브레이크디스크부(200) 결합되어 제동 기능을 수행하는 캘리퍼부(300); 차축허브와 볼트로 결합되는 휠허브부(400); 휠허브에 결합되어 하중지지 및 충격흡수 기능을 수행하는 복수의 플렉시블휠부; 플렉시블휠부에 볼트(1000)로 결합되어 구동 기능과 제동 기능을 수행하는 트레드부(600); 및 플렉시블휠과 휠허브를 결합하는 볼트의 이탈을 방지하는 볼트덮개부(700);를 구비할 수 있다.

차축허브부(100)는 금속으로 형성될 수 있으며, 원통 형상으로 형성될 수 있다. 또한 휠허브부(400)와 볼트로 결합될 수 있도록 홈(800)을 구비할 수 있다.

브레이크디스크부(200)는 금속 또는 탄소-세라믹 중 어느 하나의 소재로 형성될 수 있으며, 차축허브부(100)에 결합될 수 있도록 속이 빈 원통의 몸체 그리고 캘리퍼부(300)와 마찰하여 제동 기능을 수행하는 디스크체(210)를 구비할 수 있다. 또한 캘리퍼와 마찰 시 발생하는 열을 방출하기 위해 디스크체(210)는 복수 개의 홀(hole)을 구비할 수 있다. 본 발명의 자동차 휠은 종래의 공기입 타이어 또는 비공기입 타이어와 비교해 상대적으로 개방된 형상으로 형성되어 있기 때문에, 종래의 발명들보다 브레이크디스크부(200)의 열 방출에 대해 이점을 지닐 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 자동차 휠에서 브레이크디스크부(200)의 수명은 종래의 발명보다 연장될 수 있다.

캘리퍼부(300)는 금속으로 형성될 수 있다. 캘리퍼부(300)는 현가장치에 고정되어 있는 동시에 브레이크디스크부(200)를 감싸고 있다. 브레이크 작동 시 발생된 유압이 캘리퍼부(300)내의 피스톤에 힘을 작용하여 2내지4개의 피스톤이 양측에서 동시에 디스크를 압착할 수 있다.

휠허브부(400)는 금속으로 형성될 수 있다. 휠허브부(400)의 일단은 차축 허브부와 볼트 결합되어 있고, 휠허브부(400) 타단의 중심은 볼트덮개부(700)와 볼트 결합되어 있고 휠허브부(400) 타단과 볼트덮개부(700) 사이에 플렉시블휠부가 볼트 결합되어 있다. 휠허브부(400)는 원통 형상으로 형성될 수 있다.

도2에서 보는 바와 같이, 플렉시블휠부는 휠허브부(400)에 원주 방향을 따라 균일하게 배열되어 있는 형상으로 볼트 결합됨으로써, 타이어에 파손 등의 문제가 발생 시, 교체를 용이하도록 할 수 있다. 도2에서는 플렉시블휠부가 8개의 동일한 휠조각체(500)로 구성되어 있고 플렉시블휠부는 3내지40개의 동일한 휠조각체(500)로 구성될 수 있다. 휠조각체(500)의 개수가 3개 미만일 시, 충격 흡수력이 저하돼 승차감이 저하될 수 있다. 휠조각체(500)의 개수가 40개를 초과할 시, 공정의 복잡함이 발생할 수 있다.

트레드부(600)와 결합하는 휠조각체(500)의 일단은 제동력과 구동력을 구비하기 위해 지면과 수평한 면으로 형성될 수 있고, 휠허브부(400)와 결합되는 휠조각체(500)의 타단은 복수 개의 볼트로 결합될 수 있도록 복수 개의 홈(800)을 구비할 수 있으며, 도2에서 보는 바와 같이, 타이어의 정면에서 보는 경우 휠조각체(500)의 일단과 휠조각체(500)의 타단의 연결 부분인 몸체는 지면과 차체로부터 발생하는 하중에 의한 응력을 분산시키기 위해 휠조각체(500)의 일단부터 휠조각체(500)의 타단까지 점차적으로 가늘어지는 형상으로 형성될 수 있다. 또한 휠조각체(500)의 일단에서 휠조각체(500)의 몸체로 이어지는 부분과 휠조각체(500)의 양측면이 곡률을 구비함으로써 응력을 분산시킬 수 있다. 그리고 휠조각체(500)는 몸체가 뚫린 형상으로 더 큰 곡률을 구비할 수 있다. 휠조각체(500)의 몸체의 폭과 곡률을 조절함으로써 각 휠조각체(500) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 휠조각체(500)의 형태와 수는 차량별 요구 수준에 맞춰 하중지지력과 충격흡수력이 배분되게 FEM(유한요소해석) 등의 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 최적 설계할 수 있다.

플렉시블휠부는 카본 복합체, 금속, 플라스틱 또는 합금 중 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 플렉시블휠부가 상기와 같은 소재로 형성된다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

트레드부(600)는 휠조각체(500)의 외측면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 트레드부의 플렉시블휠부 외측면에 맞닿은 일단은 너트(900)를 구비할 수 있고 트레드부의 플렉시블휠부 내측면에 맞닿은 타단은 홀(hole)을 구비할 수 있다. 볼트(1000)는 트레드부의 플렉시블 휠부 내측면에 맞닿은 타단, 플렉시블휠부의 지면과 닿는 상단 그리고 트레드부의 플렉시블휠부 외측면에 맞닿은 상단의 너트(900)를 관통하며 결합할 수 있다. 트레드부와 플렉시블휠부가 서로 볼트(1000) 결합되어 교체가 용이하도록 형성됨과 동시에 구동력과 제동력을 부여하는 기능을 수행할 수 있다. 트레드부(600)의 교체가 용이함으로써, 파손이나 마모 등의 문제가 발생할 시, 교체하여 수선이 용이할 수 있다. 또한, 계절이나 노면 상태에 따라 최적의 트레드부(600)의 교체를 용이하게 할 수 있다.

트레드부(600)는 합성 고무 소재로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 트레드부(600)가 상기와 같은 소재로 형성된다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

볼트덮개부(700)는 중심 부분이 휠허브부(400)와 볼트로 결합될 수 있고, 휠허브부(400)와 플렉시블휠부를 결합하는 볼트로 인하여 생긴 홈(800)을 덮음으로써, 볼트의 이탈을 방지할 수 있다. 본 발명의 자동차 휠에 있어서, 휠허브부(400)와 플렉시블휠부는 볼트 결합되어 있기 때문에 주행 시 볼트의 이탈이 발생할 수 있다. 따라서 휠허브부(400)에 볼트덮개부(700)를 결합함으로써 볼트의 이탈을 방지할 수 있다. 더 나아가, 휠허브부와 볼트덮개부는 휠조각체(500)의 타단에서 발생하는 응력 집중과 주행 시 플렉시블휠부의 흔들림을 감소하기 위한 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 자동차 휠에 있어서, 휠조각체(500)의 형상과 개수를 조절하여 하중지지력과 충격흡수력을 조절할 수 있다. 구체적으로 도1 및 도2에서 보는 바와 같이, 타이어의 중심부에 인접한 휠조각체의 일부위는 상대적으로 두께가 더 크게 형성될 수 있고, 표면적은 감소하여 탄성은 감소할 수 있고 강도가 증대될 수 있다. 반면에, 트레드부에 인접한 휠조각체의 타부위는 상대적으로 두께가 더 작게 형성될 수 있고, 표면적은 증가하여, 탄성은 증가할 수 있고 강도가 감소할 수 있다. 타이어의 중심부에 인접한 휠조각체의 일부위는 상대적으로 높은 강도로 하중 지지의 기능을 수행할 수 있고, 트레드부에 인접한 휠조각체의 타부위는 상대적으로 높은 강성으로 충격 흡수의 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 자동차 휠에 있어서, 트레드부(600)의 형상을 조절하여 노면 또는 계절의 상태에 따라 최적의 구동성능과 제동성능을 구비할 수 있다. 구체적으로는, 고속도로나 포장도로를 주행할 시, 트레드부(600)의 형상을 휠의 원주 방향으로 긴 홈을 구비해 승차감과 안정성을 향상시킬 수 있다. 그리고 비포장도로를 주행 시, 휠의 폭 방향으로 긴 홈을 구비해 구동력과 제동력을 향상시킬 수 있다. 겨울에 주행 시, 트레드부(600)가 블록 패턴의 형상을 구비함으로써 차량이 미끄러운 노면에서 안정적으로 주행할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 자동차 휠에서는 트레드부(600)가 플렉시블휠부에 볼트(1000)로 결합되어 있기 때문에 주행 환경에 따라 교체가 용이할 수 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 실시 예들은 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 : 차축허브부
200 : 브레이크디스크부
300 : 캘리퍼부
400 : 휠허브부
500 : 휠조각체
600 : 트레드부
700 : 볼트덮개부
800 : 홈
900 : 너트
1000 : 볼트

Claims

차체와 결합되는 차축허브부;
차축허브와 결합되어 제동 기능을 수행하는 브레이크디스크부;
브레이크디스크부 결합되어 제동 기능을 수행하는 캘리퍼부;
차축허브와 결합되는 휠허브부;
복수 개의 동일한 휠조각체로 구성되고 휠허브에 볼트로 결합되어 하중지지 및 충격흡수 기능을 수행하는 플렉시블휠부;
플렉시블휠부에 볼트로 결합되어 구동 기능과 제동 기능을 수행하는 트레드부; 및
플렉시블휠과 휠허브를 결합하는 볼트의 이탈을 방지하는 볼트덮개부;를 구비하고,
타이어의 중심부에 인접한 상기 휠조각체의 일부위는 트레드부에 인접한 상기 휠조각체의 타부위보다 두께가 더 두껍게 형성됨에 따라 상기 휠조각체의 타부위보다 높은 강도를 가짐으로써 하중지지의 기능을 수행하고,
상기 트레드부에 인접한 휠조각체의 타부위는 상기 휠조각체의 일부위보다 두께가 더 얇게 형성됨에 따라 상기 휠조각체의 일부위보다 낮은 강도를 가짐으로써 충격 흡수의 기능을 수행하며,
상기 브레이크디스크부는 상기 캘리퍼부와 마찰하여 제동 기능을 수행하는 디스크체를 구비하며,
상기 디스크체는 복수 개의 홀(hole)을 구비함에 따라 상기 캘리퍼와 마찰 시 발생하는 열을 방출함으로써 상기 브레이크디스크부의 수명을 연장시키는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 플렉시블휠부는, 상기 휠허브부로부터 분리 가능한 3내지 40개의 휠조각체;로 구성되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 2에 있어서,
지면과 닿는 상기 휠조각체의 일단은 지면과 수평한 면으로 형성되어 있고, 상기 휠허브부와 결합되는 상기 휠조각체의 타단은 볼트로 결합될 수 있도록 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 휠조각체의 일단과 상기 휠조각체의 타단의 연결 부분인 몸체는 일단부터 타단까지 점차적으로 가늘어지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 휠조각체의 몸체는 상기 휠조각체의 일단에서 상기 휠조각체의 몸체로 이어지는 부분과 상기 휠조각체의 몸체의 양측면이 곡률을 구비하는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 휠조각체는, 휠허브부에 볼트로 결합되고 타이어의 원주 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 플렉시블휠부는, 상기 휠허브부의 원주 방향을 따라 균일하게 배열되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 플렉시블휠부는 카본 복합체, 금속, 플라스틱 및 합금 중 어느 하나의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 트레드부는, 상기 플렉시블휠부의 외측면을 감싼 뒤 볼트로 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 볼트덮개부는, 상기 휠허브부와 볼트로 결합되는 것을 특징으로 하는 분할조립이 가능하고 유연한 자동차 휠.