KR102630242B1 - Electrical energy harvesting tire using stud pin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것으로, 지면과 접하는 영역을 가지며, 그루브가 구비된 트레드; 상기 트레드 내부에 설치되는 스터드 핀; 상기 트레드 내부와 상기 스터드 핀 사이에 형성된 내부 공간에 설치되면서, 상기 스터드 핀에 의해 가압되는 압전소자;를 포함하며, 상기 압전소자는, 상기 스터드 핀의 움직임에 의해 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다. The present invention relates to an electric energy harvesting tire using stud pins, comprising: a tread having an area in contact with the ground and provided with a groove; Stud pins installed inside the tread; A piezoelectric element installed in the internal space formed between the inside of the tread and the stud pin and pressed by the stud pin, wherein the piezoelectric element generates electrical energy by movement of the stud pin. It is done.

Description

스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어 {Electrical energy harvesting tire using stud pin}Electrical energy harvesting tire using stud pin {Electrical energy harvesting tire using stud pin}

본 발명은 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스터드 핀이 고정되는 홈 하단에 압전소자를 설치하여, 스터드 핀의 움직임을 통해 압전소자로 전기 에너지를 생성할 수 있는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것이다. The present invention relates to an electric energy harvesting tire using stud pins. More specifically, a piezoelectric element is installed at the bottom of the groove where the stud pin is fixed, and electrical energy can be generated by the piezoelectric element through the movement of the stud pin. This relates to an electric energy harvesting tire using stud pins.

일반적으로, 타이어는 그 목적으로 하는 승차감, 소음, 조종성, 배수성 등의 성능을 초기에 최대한 발휘하도록 이루어져 있다. 이러한 타이어는 기본성능인 드라이 트랙션 성능, 웨트 트랙션 성능, 소음 성능 등을 유지할 수 있도록, 트레드에는 그루브가 구비된다. In general, tires are designed to initially maximize their intended performance, such as ride comfort, noise, maneuverability, and water drainage. These tires are equipped with grooves on the tread to maintain the basic performance of dry traction performance, wet traction performance, and noise performance.

타이어는 노면 상태에 따라 일반 도로에서 사용하는 주행용 타이어와 눈길이나 빙판길에서 사용하는 스노우 타이어로 구분될 수 있다. 주행용 타이어는 일반적인 노면의 도로 주행시 노면과의 접지력이 우수하고, 운전자가 편안한 승차감을 갖도록 제작된다. Depending on the road surface conditions, tires can be divided into driving tires used on general roads and snow tires used on snowy or icy roads. Driving tires are manufactured to have excellent grip with the road surface when driving on normal road surfaces and to provide drivers with a comfortable ride.

주행용 타이어의 경우, 눈길이나 빙판길에서 접지력이 일반적인 도로에서보다 현저히 떨어지게 될 수 있다. 스노우 타이어는 주행용 타이어와 다르게 눈길이나 빙판길에서 접지력이 향상되도록 제작되는 것이다. In the case of driving tires, traction on snowy or icy roads may be significantly lower than on normal roads. Unlike driving tires, snow tires are manufactured to improve traction on snowy or icy roads.

스노우 타이어는 트레드에 스터드 핀을 설치하여 노면과의 접지력을 향상시키는 것이다. 구체적으로, 스터드 핀은 외면에 돌출부가 형성되는 것으로, 스터드 핀의 외면에 형성된 돌출부를 노면에 접촉시키면서 주행함에 따라 접지력이 향상될 수 있다. Snow tires have stud pins installed on the tread to improve grip with the road surface. Specifically, a stud pin has a protrusion formed on its outer surface, and traction can be improved by driving while the protrusion formed on the outer surface of the stud pin is in contact with the road surface.

종래의 스노우 타이어에 구비된 스터드 핀은 노면의 접지력만을 향상시키는 용로만 사용되었다. 따라서 스터드 핀을 다른 방법으로 활용할 수 있는 방안에 대한 개발이 필요한 실정이다.The stud pins provided in conventional snow tires were used only to improve road grip. Therefore, there is a need to develop a way to utilize stud pins in other ways.

한편, 화석 에너지 자원이 고갈되어 가면서, 대체 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 자동차 산업 분야에서도 내연기관 자동차를 대신하는 전기 자동차가 개발되고 있다. 전기 자동차에는 다양한 전자기기가 구비되어 있으며, 전기 자동차에 구비된 전자기기를 운용하기 위한 전력 발생 장치의 개발이 필요한 실정이다. Meanwhile, as fossil energy resources are being depleted, research on alternative energy is actively underway, and in the automobile industry, electric vehicles are being developed to replace internal combustion engine vehicles. Electric vehicles are equipped with various electronic devices, and there is a need to develop power generation devices to operate the electronic devices installed in electric vehicles.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 스터드 핀이 고정되는 홈 하단에 압전소자를 설치하여, 스터드 핀의 움직임을 통해 압전소자로 전기 에너지를 생성할 수 있는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것이다. The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and more specifically, by installing a piezoelectric element at the bottom of the groove where the stud pin is fixed, using a stud pin that can generate electrical energy with the piezoelectric element through the movement of the stud pin. It is about electric energy harvesting tires.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는, 타이어의 트레드에 스터드 핀이 설치되는 타이어로서, 지면과 접하는 영역을 가지며, 그루브가 구비된 트레드; 상기 트레드 내부에 설치되는 스터드 핀; 상기 트레드 내부와 상기 스터드 핀 사이에 형성된 내부 공간에 설치되면서, 상기 스터드 핀에 의해 가압되는 압전소자;를 포함하며, 상기 압전소자는, 상기 스터드 핀의 움직임에 의해 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다. The electric energy harvesting tire using stud pins of the present invention to solve the above-mentioned problems is a tire in which stud pins are installed on the tread of the tire, and includes a tread having an area in contact with the ground and provided with a groove; Stud pins installed inside the tread; A piezoelectric element installed in the internal space formed between the inside of the tread and the stud pin and pressed by the stud pin, wherein the piezoelectric element generates electrical energy by movement of the stud pin. It is done.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 압전소자는 상기 스터드 핀의 움직임에 의해 가압되면서 전기 에너지를 생성할 수 있다. The piezoelectric element of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem can generate electric energy while being pressed by the movement of the stud pin.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 트레드에는 복수 개의 상기 스터드 핀과 상기 압전소자가 구비되며, 복수 개의 상기 압전소자를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다. The tread of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-mentioned problem is provided with a plurality of stud pins and the piezoelectric element, and may further include a connection part connecting the plurality of the piezoelectric element. there is.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 연결부는, 도선 형상으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자를 연결할 수 있다. The connection part of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-mentioned problem is formed in the shape of a conductor wire and can connect a plurality of the piezoelectric elements.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 연결부는, 시트 형상으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자를 연결할 수 있다. The connection part of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem is formed in a sheet shape and can connect a plurality of the piezoelectric elements.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는, 상기 연결부와 연결되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. The electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem may include a storage part that is connected to the connection part and stores the electric energy generated by the piezoelectric element.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 타이어 내부의 온도 또는 압력을 감지하는 센서가 구비되며, 타이어의 공기압을 모니터링 하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다. The electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-mentioned problems is equipped with a sensor that detects the temperature or pressure inside the tire, and may further include a monitoring unit that monitors the air pressure of the tire.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 모니터링부는 상기 연결부와 연결되면서, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 공급받을 수 있다. The monitoring unit of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem can be connected to the connection unit and receive electric energy generated by the piezoelectric element.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 압전소자는 상기 연결부를 통해 타이어 휠에 연결되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지는 상기 타이어 휠을 통해 이동될 수 있다. The piezoelectric element of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem is connected to the tire wheel through the connection part, and the electric energy generated by the piezoelectric element is moved through the tire wheel. You can.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어의 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지는 차량의 전자기기로 공급될 수 있다. The electric energy generated by the piezoelectric element of the electric energy harvesting tire using the stud pin of the present invention to solve the above-described problem can be supplied to the electronic devices of the vehicle.

본 발명은 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것으로, 트레드에 설치되는 스터드 핀을 통해 노면과의 접지력을 향상시키면서, 스터드 핀이 고정되는 홈 하단에 압전소자를 설치하여, 스터드 핀의 움직임을 통해 압전소자로 전기 에너지를 확보할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to an electric energy harvesting tire using stud pins. It improves grip with the road surface through stud pins installed on the tread, and installs a piezoelectric element at the bottom of the groove where the stud pins are fixed to improve the movement of the stud pins. There is an advantage in securing electrical energy through piezoelectric elements.

본 발명은 스터드 핀의 움직임을 통해 전기 에너지를 생성 및 축전할 수 있으며, 축전된 전기 에너지를 통해 타이어의 공기압을 모니터링 하는 모니터링부 및 차량의 전자기기를 운용할 수 있는 장점이 있다. The present invention has the advantage of being able to generate and store electric energy through the movement of stud pins, and to operate the monitoring unit that monitors tire air pressure and the vehicle's electronic devices through the stored electric energy.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트레드에 스터드 핀이 설치된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 트레드 내부와 스터드 핀 사이에 형성된 내부 공간에 압전소자가 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 도선 형상으로 이루어진 연결부를 통해 복수 개의 압전소자를 연결하여 전기 에너지를 모니터링부에 공급하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 시트 형상으로 이루어진 연결부를 통해 복수 개의 압전소자를 연결하여 전기 에너지를 모니터링부에 공급하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 이너 라이너에 모니터링부가 설치된 것을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing a stud pin installed on a tread according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing that a piezoelectric element is provided in the internal space formed between the inside of the tread and the stud pin according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating supplying electrical energy to a monitoring unit by connecting a plurality of piezoelectric elements through a connection part made of a conductive wire according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating supplying electrical energy to a monitoring unit by connecting a plurality of piezoelectric elements through a connection part formed in a sheet shape according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a monitoring unit installed on the inner liner according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, singular terms include plural terms unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have mean that the features or components described in the specification exist, and do not exclude in advance the possibility of adding one or more other features or components.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown.

본 발명은 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것으로, 스터드 핀이 고정되는 홈 하단에 압전소자를 설치하여, 스터드 핀의 움직임을 통해 압전소자로 전기 에너지를 생성할 수 있는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. The present invention relates to an electric energy harvesting tire using a stud pin. A piezoelectric element is installed at the bottom of the groove where the stud pin is fixed, and the stud pin can generate electrical energy with the piezoelectric element through the movement of the stud pin. It is about electric energy harvesting tires. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 트레드(110), 스터드 핀(120), 압전소자(130)를 포함한다. An electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention includes a tread 110, a stud pin 120, and a piezoelectric element 130.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 트레드(110)는 타이어에서 지면과 접하는 영역을 가지는 것으로, 상기 트레드(110)는 두꺼운 고무층으로 이루어질 수 있다. 상기 트레드(110)는 지면으로부터의 충격을 흡수하고, 내부의 카카스를 보호하여 타이어의 수명을 연장하는 역할을 수 있는 것이다. Referring to Figures 1 and 2, the tread 110 has an area of the tire that is in contact with the ground, and the tread 110 may be made of a thick rubber layer. The tread 110 can absorb shock from the ground and protect the internal carcass to extend the life of the tire.

상기 트레드(110)에는 타이어가 연장되는 원주 방향을 따라 그루브가 구비될 수 있다. 상기 트레드(110)에 구비된 상기 그루브를 통해 물의 배수성을 향상시키면서 제동력, 구동력의 기능을 발휘할 수 있게 된다.The tread 110 may be provided with a groove along the circumferential direction along which the tire extends. Through the groove provided in the tread 110, it is possible to improve water drainage and exercise the functions of braking force and driving force.

상기 트레드(110) 내측에는 타이어 휠이 구비될 수 있다. 상기 타이어 휠은 타이어의 내측에 구비되는 것으로, 상기 타이어 휠은 상기 트레드(110)의 내측에 구비되면서 상기 트레드(110)의 내측에 결합될 수 있는 것이다. A tire wheel may be provided inside the tread 110. The tire wheel is provided on the inside of the tire, and the tire wheel is provided on the inside of the tread 110 and can be coupled to the inside of the tread 110.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 타이어 휠은 전류가 통하는 재질로 이루어질 수 있으며, 후술할 상기 압전소자(130)에서 발생한 전기 에너지는 상기 타이어 휠에 전달될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the tire wheel may be made of a material that conducts current, and electrical energy generated from the piezoelectric element 130, which will be described later, may be transmitted to the tire wheel.

상기 스터드 핀(120)은 상기 트레드(110) 내부에 설치되는 것이다. 구체적으로, 상기 스터드 핀(120)은 상기 트레드(110)의 블록 내부에 설치되는 것으로, 상기 스터드 핀(120)은 상기 트레드(110) 블록에 구비된 스터드 홀(111)에 설치될 수 있다. The stud pin 120 is installed inside the tread 110. Specifically, the stud pin 120 is installed inside the block of the tread 110, and the stud pin 120 may be installed in the stud hole 111 provided in the block of the tread 110.

상기 트레드(110)에는 타이어의 원주 방향을 따라 복수 개의 상기 스터드 홀(111)이 구비될 수 있으며, 복수 개의 상기 스터드 홀(111) 각각에 상기 스터드 핀(120)이 설치될 수 있다. The tread 110 may be provided with a plurality of stud holes 111 along the circumferential direction of the tire, and the stud pin 120 may be installed in each of the plurality of stud holes 111.

상기 스터드 핀(120)의 일측에는 상기 트레드(110)의 외측으로 돌출되는 돌출부(121)가 구비될 수 있다. 상기 돌출부(121)는 상기 스터드 핀(120)의 외면에 형성되는 것으로, 상기 스터드 핀(120)의 외면에 형성된 상기 돌출부(121)를 노면에 접촉시키면서 주행함에 따라 타이어의 접지력을 향상시킬 수 있게 된다. One side of the stud pin 120 may be provided with a protrusion 121 that protrudes outward from the tread 110. The protrusion 121 is formed on the outer surface of the stud pin 120, and the protrusion 121 formed on the outer surface of the stud pin 120 can improve the grip of the tire as the tire drives in contact with the road surface. do.

도 1을 참조하면, 상기 트레드(110) 내부와 상기 스터드 핀(120) 사이에는 내부 공간(112)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 스터드 홀(111)에 상기 스터드 핀(120)이 삽입되면, 상기 스터드 핀(120)의 하단과 상기 트레드(110) 내부 사이에 상기 내부 공간(112)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 1, an internal space 112 may be formed between the inside of the tread 110 and the stud pin 120. Specifically, when the stud pin 120 is inserted into the stud hole 111, the internal space 112 may be formed between the lower end of the stud pin 120 and the inside of the tread 110.

상기 스터드 핀(120)의 상기 돌출부(121)는 상기 트레드(110)의 외측으로 돌출되는 것으로, 타이어 주행시 상기 돌출부(121)가 지면과 접촉하게 된다. 상기 돌출부(121)가 지면과 접촉하게 되면, 지면의 압력에 의해 상기 스터드 핀(120)이 상기 트레드(110) 내측으로 삽입될 수 있다. The protrusion 121 of the stud pin 120 protrudes outward from the tread 110, and when the tire runs, the protrusion 121 comes into contact with the ground. When the protrusion 121 comes into contact with the ground, the stud pin 120 may be inserted into the tread 110 due to pressure from the ground.

여기서, 상기 스터드 핀(120)의 하단과 상기 트레드(110) 내부 사이에 상기 내부 공간(112)이 형성되어 있기 때문에, 지면의 압력에 의해 상기 스터드 핀(120)이 상기 트레드(110) 내측으로 삽입될 수 있다. 이와 같이 상기 스터드 핀(120)과 상기 돌출부(121)는 타이어 주행에 의해 위, 아래로 움직일 수 있는 것이다. Here, since the internal space 112 is formed between the lower end of the stud pin 120 and the inside of the tread 110, the stud pin 120 is moved inside the tread 110 by the pressure of the ground. can be inserted. In this way, the stud pin 120 and the protrusion 121 can move up and down as the tire moves.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 타이어 주행 중 발생하는 상기 스터드 핀(120)의 움직임을 통해 전기 에너지를 축전할 수 있는 것이다. The electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention can store electric energy through the movement of the stud pins 120 that occur while the tire is running.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어에는 상기 압전소자(130)가 구비될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 트레드(110) 내부와 상기 스터드 핀(120) 사이에 형성된 상기 내부 공간(112)에는 상기 스터드 핀(120)에 의해 가압되는 상기 압전소자(130)가 설치될 수 있다. To this end, the piezoelectric element 130 may be provided in an electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the piezoelectric element 130 pressed by the stud pin 120 may be installed in the internal space 112 formed between the inside of the tread 110 and the stud pin 120. .

상기 압전소자(130)는 상기 스터드 핀(120)의 움직임에 의해 전기 에너지를 생성할 수 있는 것으로, 타이어 주행에 의해 상기 스터드 핀(120)이 위, 아래로 움직이면서 상기 압전소자(130)를 가압함에 따라 전기 에너지를 생성할 수 있게 된다. The piezoelectric element 130 can generate electrical energy by the movement of the stud pin 120, and the stud pin 120 moves up and down as the tire travels, pressurizing the piezoelectric element 130. As a result, electrical energy can be generated.

조금 더 구체적으로, 상기 압전소자(130)는 일정한 방향에서 압력차를 주어 기계적인 외력을 가하면 내부에 응력이 발생하고, 외력에 비례하여 양전하와 음전하가 나타나면서 기전력을 발생시킬 수 있는 것이다. More specifically, when a mechanical external force is applied to the piezoelectric element 130 by providing a pressure difference in a certain direction, stress is generated inside the piezoelectric element 130, and positive and negative charges appear in proportion to the external force, thereby generating electromotive force.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는, 타이어 주행에 의해 상기 스터드 핀(120)이 위, 아래로 움직임에 따라 상기 압전소자(130)에 압력차를 주면서 기계적인 외력을 가할 수 있게 된다. The electric energy harvesting tire using a stud pin according to an embodiment of the present invention provides a pressure difference to the piezoelectric element 130 as the stud pin 120 moves up and down as the tire travels, generating mechanical external force. can be applied.

상기 스터드 핀(120)의 움직임에 의해 상기 압전소자(130)에 기계적인 외력이 가해지면, 상기 압전소자(130)에서 기전력이 발생하면서 전기 에너지를 생성할 수 있게 된다. 이와 같이 상기 압전소자(130)는 상기 스터드 핀(120)의 움직임에 의해 가압되면서 전기 에너지를 생성할 수 있는 것이다. When a mechanical external force is applied to the piezoelectric element 130 by the movement of the stud pin 120, electromotive force is generated in the piezoelectric element 130, thereby generating electrical energy. In this way, the piezoelectric element 130 can generate electrical energy while being pressed by the movement of the stud pin 120.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 트레드(110)에는 복수 개의 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)가 구비될 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 트레드(110)에는 타이어의 원주 방향을 따라 복수 개의 상기 스터드 홀(111)이 구비될 수 있으며, 복수 개의 상기 스터드 홀(111) 각각에 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)가 설치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the tread 110 may be provided with a plurality of stud pins 120 and the piezoelectric element 130. Referring to FIG. 3, the tread 110 may be provided with a plurality of stud holes 111 along the circumferential direction of the tire, and the stud pin 120 and the stud hole 111 may be provided in each of the plurality of stud holes 111. A piezoelectric element 130 may be installed.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 복수 개의 상기 압전소자(130)를 연결하는 연결부(140)를 더 포함한다. The electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention further includes a connection portion 140 connecting the plurality of piezoelectric elements 130.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 연결부(140)는 도선 형상으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자(130)를 연결할 수 있다. 상기 연결부(140)는 도선(141)으로 이루어지면서, 복수 개의 상기 압전소자(130)를 연결할 수 있는 것이다. Referring to FIG. 3, the connection portion 140 according to an embodiment of the present invention is formed in the shape of a conductive wire and can connect a plurality of the piezoelectric elements 130. The connecting portion 140 is made of a conductive wire 141 and can connect a plurality of the piezoelectric elements 130.

도선(141)으로 이루어진 상기 연결부(140)를 통해 복수 개의 상기 압전소자(130)를 연결함에 따라, 복수 개의 상기 압전소자(130)에서 발생한 전기 에너지를 상기 연결부(140)를 통해 이동시킬 수 있게 된다. By connecting the plurality of piezoelectric elements 130 through the connection part 140 made of conductive wire 141, the electric energy generated from the plurality of piezoelectric elements 130 can be moved through the connection part 140. do.

도선 형상으로 이루어진 상기 연결부(140)는 도전성이 높은 카본블랙 기반 컴파운드로 이루어질 수 있으며, 상기 트레드(110)를 압출할 때 도선 형상으로 이루어진 상기 연결부(140)가 배치되는 공간을 형성할 수 있게 된다. The connecting portion 140, which is shaped like a conductive wire, may be made of a highly conductive carbon black-based compound, and when the tread 110 is extruded, a space in which the connecting portion 140, which is shaped like a conducting wire, is placed can be formed. .

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 연결부(140)는 시트 형상(Sheet)으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자(130)를 연결할 수 있다. 상기 연결부(140)는 트레드 시트(142)로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자(130)와 접촉될 수 있으며, 이를 통해 복수 개의 상기 압전소자(130)에서 발생한 전기 에너지를 상기 연결부(140)를 통해 이동시킬 수 있게 된다. Referring to FIG. 4, the connection portion 140 according to another embodiment of the present invention is formed in a sheet shape and can connect a plurality of the piezoelectric elements 130. The connection part 140 is made of a tread sheet 142 and can be in contact with the plurality of piezoelectric elements 130, through which electrical energy generated from the plurality of piezoelectric elements 130 is transmitted through the connection part 140. It becomes possible to move.

도 3과 같이 상기 연결부(140)가 도선 형상으로 이루어지면, 상기 트레드(110) 내부에 상기 연결부(140)가 배치되는 공간을 형성하기 위해, 압출시 별도의 장비가 필요할 수 있다. If the connection part 140 is formed in the shape of a conductive wire as shown in FIG. 3, separate equipment may be required during extrusion to form a space in which the connection part 140 is placed inside the tread 110.

그러나 도 4와 같이 상기 연결부(140)가 상기 트레드 시트(142)로 이루어지면, 압출시 추가 장비 없이 얇은 트레드 시트로 상기 연결부(140)를 제작할 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 시트 형상으로 이루어진 상기 연결부(140)는 도전성이 높은 카본블랙 기반 컴파운드로 이루어질 수 있다. However, if the connection portion 140 is made of the tread sheet 142 as shown in FIG. 4, the connection portion 140 can be manufactured with a thin tread sheet without additional equipment during extrusion. According to an embodiment of the present invention, the connection portion 140, which has a sheet shape, may be made of a highly conductive carbon black-based compound.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 타이어 내부의 온도 또는 압력을 감지하는 센서가 구비되며, 타이어의 공기압을 모니터링 하는 모니터링부(150)를 더 포함할 수 있다. The electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention is equipped with a sensor that detects the temperature or pressure inside the tire, and may further include a monitoring unit 150 that monitors the air pressure of the tire.

도 5를 참조하면, 상기 모니터링부(150)는 상기 트레드(110)의 이너 라이너(113)에 구비될 수 있는 것으로, 상기 모니터링부(150)는 차량의 안전 운행을 위하여 타이어의 공기압을 모니터링하는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)일 수 있다. Referring to FIG. 5, the monitoring unit 150 may be provided on the inner liner 113 of the tread 110. The monitoring unit 150 monitors the air pressure of the tire for safe operation of the vehicle. It may be a Tire Pressure Monitoring System (TPMS).

TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 차량의 안전 운행을 위하여 타이어의 공기압을 모니터링하는 전자장치로서, 타이어 내부에 센서를 장착하여 타이어 내부의 온도 및 압력을 감지하고, 운전자에게 안전 운행 및 경제적 운행을 위한 정보를 제공할 수 있는 것이다. TPMS (Tire Pressure Monitoring System) is an electronic device that monitors the air pressure of tires for the safe operation of vehicles. A sensor is installed inside the tire to detect the temperature and pressure inside the tire, and provides guidance to the driver for safe and economical operation. It is possible to provide information.

그러나 TPMS는 센서의 작동과 신호 송신을 위한 전력이 배터리에 의존하고 있어, 주기적인 배터리 교체가 필요한 번거로움이 있으며, TPMS가 상기 트레드(110)의 이너 라이너(113)에 설치됨에 따라 배터리 교체가 어려운 문제점이 있다. However, TPMS relies on the battery for power for sensor operation and signal transmission, which is inconvenient in requiring periodic battery replacement. As the TPMS is installed on the inner liner 113 of the tread 110, battery replacement is difficult. There is a difficult problem.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 모니터링부(150)는 상기 연결부(140)와 연결되면서, 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지를 공급받을 수 있다. 구체적으로, 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지는 상기 연결부(140)를 통해 TPMS로 이루어진 상기 모니터링부(150)에 공급될 수 있다. The monitoring unit 150 according to an embodiment of the present invention is connected to the connection unit 140 and can receive electrical energy generated by the piezoelectric element 130. Specifically, the electrical energy generated by the stud pin 120 and the piezoelectric element 130 may be supplied to the monitoring unit 150 made of TPMS through the connection unit 140.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지를 상기 연결부(140)를 통해 TPMS로 공급함에 따라, TPMS의 배터리를 주기적으로 교체하지 않으면서 TPMS를 운용할 수 있는 장점이 있다. The electric energy harvesting tire using a stud pin according to an embodiment of the present invention supplies the electric energy generated by the stud pin 120 and the piezoelectric element 130 to the TPMS through the connection part 140, so that the TPMS There is an advantage in that TPMS can be operated without periodically replacing the batteries.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 모니터링부(150)는 차량의 안전 운행을 위하여 타이어의 공기압을 모니터링하는 전자장치 TPMS일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 모니터링부(150)는 타이어의 공기압을 모니터링하는 다양한 전자기기일 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the monitoring unit 150 may be an electronic device TPMS that monitors the air pressure of the tire for safe operation of the vehicle, but is not limited thereto. The monitoring unit 150 monitors the air pressure of the tire. It may be various electronic devices that monitor .

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지는 차량의 전자기기로 공급될 수 있다. 즉, 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지는 상기 모니터링부(150) 이외에 차량의 다른 전자기기로 전기 에너지를 공급할 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the electrical energy generated by the piezoelectric element 130 can be supplied to the electronic devices of the vehicle. That is, the electrical energy generated by the stud pin 120 and the piezoelectric element 130 may supply electrical energy to other electronic devices of the vehicle in addition to the monitoring unit 150.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 상기 연결부(140)와 연결되며, 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. To this end, the electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention is connected to the connection part 140 and may include a storage part that stores the electric energy generated by the piezoelectric element 130.

상기 저장부는 상기 연결부(140) 연결되면서, 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지는 축전할 수 있는 장치일 수 있으며, 배터리일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 저장부를 통해 전기 에너지를 축전한 이후, 차량의 다양한 전자기기에 전기 에너지를 공급할 수도 있다. The storage unit may be a device capable of storing electrical energy generated by the stud pin 120 and the piezoelectric element 130 while being connected to the connection unit 140, or may be a battery. According to an embodiment of the present invention, after storing electrical energy through the storage unit, the electrical energy may be supplied to various electronic devices of the vehicle.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 압전소자(130)는 상기 연결부(140)를 통해 타이어 휠에 연결될 수 있으며, 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지는 상기 타이어 휠을 통해 이동될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the piezoelectric element 130 may be connected to a tire wheel through the connection portion 140, and the electrical energy generated by the piezoelectric element 130 may be moved through the tire wheel. .

상기 타이어 휠은 상기 트레드(110)의 내측에 구비되는 것으로, 상기 타이어 휠은 전류가 통하는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 타이어 휠이 전류가 통하는 재질로 이루어짐에 따라 상기 스터드 핀(120)과 상기 압전소자(130)에서 생성된 전기 에너지가 상기 타이어 휠을 통해 이동될 수 있다. The tire wheel is provided inside the tread 110, and the tire wheel may be made of a material that conducts current. As the tire wheel is made of a material that conducts current, the electrical energy generated by the stud pin 120 and the piezoelectric element 130 can move through the tire wheel.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 다음과 같은 효과가 있다. The electric energy harvesting tire using stud pins according to the above-described embodiment of the present invention has the following effects.

본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 트레드에 설치되는 스터드 핀을 통해 노면과의 접지력을 향상시키면서, 스터드 핀이 고정되는 홈 하단에 압전소자를 설치하여, 스터드 핀의 움직임을 통해 압전소자로 전기 에너지를 확보할 수 있는 장점이 있다. The electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention improves the grip with the road surface through the stud pins installed on the tread, and installs a piezoelectric element at the bottom of the groove where the stud pins are fixed, so that the stud pins It has the advantage of being able to secure electrical energy using piezoelectric elements through movement.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 스터드 핀의 움직임을 통해 전기 에너지를 생성 및 축전할 수 있으며, 축전된 전기 에너지를 통해 타이어의 공기압을 모니터링 하는 모니터링부를 운용할 수 있는 장점이 있다. In addition, the electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention can generate and store electric energy through the movement of the stud pins, and operates a monitoring unit that monitors the air pressure of the tire through the stored electric energy. There are advantages to doing this.

상기 모니터링부는 차량의 안전 운행을 위하여 타이어의 공기압을 모니터링하는 TPMS로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 스터드 핀과 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 연결부를 통해 TPMS로 공급함에 따라, TPMS의 배터리를 주기적으로 교체하지 않으면서 TPMS를 운용할 수 있는 장점이 있다. The monitoring unit may be composed of a TPMS that monitors the air pressure of the tire for safe operation of the vehicle. The electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention uses electrical energy generated from the stud pin and the piezoelectric element to be connected to the connection unit. As it is supplied to the TPMS through , there is an advantage of being able to operate the TPMS without periodically replacing the batteries of the TPMS.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어는 스터드 핀의 움직임을 통해 전기 에너지를 생성 및 축전할 수 있으며, 축전된 전기 에너지를 통해 차량에 구비되는 전자기기를 운용할 수 있는 장점이 있다. In addition, the electric energy harvesting tire using stud pins according to an embodiment of the present invention can generate and store electric energy through the movement of the stud pins, and can operate electronic devices installed in the vehicle through the stored electric energy. There are advantages to this.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is merely an example, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiment are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

110...트레드
111...스터드 홀
112...내부 공간
113...이너 라이너
120...스터드 핀
121...돌출부
130...압전소자
140...연결부
141...도선
142...트레드 시트
150...모니터링부110...tread
111...Stud hole
112...inner space
113...inner liner
120...stud pin
121...Protrusion
130...Piezoelectric element
140...connection
141...Doseon
142...Tread sheet
150...Monitoring Department

Claims (10)

타이어의 트레드에 스터드 핀이 설치되는 타이어에 있어서,
지면과 접하는 영역을 가지며, 그루브가 구비된 트레드;
상기 트레드 내부에 설치되는 스터드 핀;
상기 트레드 내부와 상기 스터드 핀 사이에 형성된 내부 공간에 설치되면서, 상기 스터드 핀에 의해 가압되는 압전소자;를 포함하며,
상기 압전소자는, 상기 스터드 핀의 움직임에 의해 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.In a tire in which stud pins are installed on the tread of the tire,
A tread having an area in contact with the ground and provided with a groove;
Stud pins installed inside the tread;
It includes a piezoelectric element installed in the internal space formed between the inside of the tread and the stud pin and pressed by the stud pin,
The piezoelectric element is an electric energy harvesting tire using a stud pin, characterized in that it generates electric energy by movement of the stud pin. 제1항에 있어서,
상기 압전소자는 상기 스터드 핀의 움직임에 의해 가압되면서 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 1,
An electric energy harvesting tire using a stud pin, wherein the piezoelectric element generates electrical energy while being pressurized by the movement of the stud pin. 제1항에 있어서,
상기 트레드에는 복수 개의 상기 스터드 핀과 상기 압전소자가 구비되며,
복수 개의 상기 압전소자를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 1,
The tread is provided with a plurality of stud pins and the piezoelectric element,
An electric energy harvesting tire using stud pins, further comprising a connection part connecting a plurality of the piezoelectric elements. 제3항에 있어서,
상기 연결부는,
도선 형상으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자를 연결하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
The connection part is,
An electric energy harvesting tire using a stud pin, which is formed in the shape of a conductor and connects a plurality of the piezoelectric elements. 제3항에 있어서,
상기 연결부는,
시트 형상으로 이루어지면서 복수 개의 상기 압전소자를 연결하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
The connection part is,
An electric energy harvesting tire using stud pins, which is formed in a sheet shape and connects a plurality of the piezoelectric elements. 제3항에 있어서,
상기 연결부와 연결되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
An electric energy harvesting tire using a stud pin, characterized in that it is connected to the connection part and includes a storage part that stores the electric energy generated by the piezoelectric element. 제3항에 있어서,
타이어 내부의 온도 또는 압력을 감지하는 센서가 구비되며, 타이어의 공기압을 모니터링 하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
An electric energy harvesting tire using stud pins, which is equipped with a sensor that detects the temperature or pressure inside the tire, and further includes a monitoring unit that monitors the air pressure of the tire. 제7항에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 연결부와 연결되면서, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 공급받는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.In clause 7,
An electric energy harvesting tire using a stud pin, wherein the monitoring part is connected to the connection part and receives electric energy generated by the piezoelectric element. 제3항에 있어서,
상기 압전소자는 상기 연결부를 통해 타이어 휠에 연결되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지는 상기 타이어 휠을 통해 이동되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
The piezoelectric element is connected to the tire wheel through the connection part, and the electric energy generated by the piezoelectric element is moved through the tire wheel. 제3항에 있어서,
상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지는 차량의 전자기기로 공급되는 것을 특징으로 하는 스터드 핀을 이용한 전기 에너지 하베스팅 타이어.According to paragraph 3,
An electric energy harvesting tire using stud pins, wherein the electric energy generated by the piezoelectric element is supplied to the electronic devices of the vehicle.
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