KR20020041014A - 용이한 설치작업을 위한 센터링 수단을 포함하는 타이어용안전 지지체 및 지지 림 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 림 베어링 주위에서 병진 동작에 의하여 삽입되는 안전 지지체에 관한 것이며, 여기서 지지체 베이스의 반경방향의 내면은 반경방향의 내부로 배열된 복수의 돌기부를 포함한다.

Description

용이한 설치작업을 위한 센터링 수단을 포함하는 타이어용 안전 지지체 및 지지 림 조립체{Safety support and support and rim assembly for tyre comprising centring means for easy mounting}

안전 지지체의 주요 기능은 타이어의 팽창 압력이 크게 손실된 경우에 하중을 지탱하는 것이다. 타이어가 정상적으로 팽창될 때, 안전 지지체는 타이어의 동적 특성(dynamic properties)을 가능한 작게 방해해야 한다. 특히, 안전 지지체들은 지지체의 온도와 차량의 주행 속도가 어떠할지라도, 어떤 불균형한 영향을 피하기 위해서 림 주위에서 잘 센터링되어야 한다. 또한, 안전 지지체는 차량 휠의 림을 용이하게 설치하고 분리할 수 있어야 한다.

미국 특허 제 5,690,762호에는 일반적인 승용차의 양호한-베이스 림 상에 설치되도록 설계된 탄성 재료로 제조된 안전 지지체에 대해서 기재되어 있다. 상기 지지체는 몸체와 림과 접촉하도록 설계된 베이스를 수용한다. 지지체는 또한 원주방향으로 배향되고 상당히 비연장성인 환형 보강물을 포함하고, 상기 보강물의 직경은 지지체가 제공되는 림 후크의 직경 보다 약간 크다. 베이스는 두 환형 영역으로 구성되며, 그 환형 영역의 자유 상태의 내경은 환형 영역이 지탱해야 하는 림의 부분의 내경 보다 작다; 상기 환형 영역을 압축하면 림에서의 지지체의 양호한 센터링을 보장한다. 환형 보강물의 기능은 고속의 원심력의 이유에 의해서 림과 접촉하지 않을 때까지 환형 영역이 신장되는 것을 방지한다.

안전 지지체가 림을 두 부분으로 설치하거나 또는 지지체를 위한 베어링을 소유하는 림을 설치하도록 설계되고, 그 직경이 도 1에 도시된 바와 같이, 림 후크들 중 하나의 직경 보다 클 때, 안전 지지체는 대응하는 림 베어링 상에서 지지체를 삽입함으로써 설치된다. 타이어 및 트래드 지지체로 구성되는 조립체를 상기 휠 림 베어링 상에 설치하는 방법을 공개하는 미국 특허 제 5,836,366호를 참조할 수 있다. 지지체는 만족할만한 내구성 뿐 아니라 용이한 설치작업 및 분리작업을 유지하면서, 림 베어링 상에서 양호하게 센터링되는 것이 중요하다.

한편, 환형 보강물이 원심력을 견디어 내는 것이 필요할 때, 환형 보강물을 베이스에 배치할 수 있다. 이것은 출원번호 EP 0,796,747 A1호에 공개된 지지체의 경우이다. 환형 보강물을 그와 같이 배치하면 지지체의 제조공정을 촉진시킨다.

이러한 지지체에 대해서, 림과 지지체의 제조 허용오차를 고려한다면, 그 압축력이 속도가 어떠할지라도, 용이한 설치작업 및 분리작업을 보장하면서, 림 상에서의 양호한 센터링을 보장하는 반경방향의 내부 환형 영역을 더 이상 사용할 수 없다.

안전 지지체의 "적도면(equatorial plane)"은 지지체의 중간부에 배치된 적도면으로 이해될 수 있다.

지지체 또는 휠의 "축방향면"은 지지체 또는 휠의 회전 축선을 통과하는 어떤 평면으로 이해할 수 있다.

본 발명은 타이어의 기능이 손상된 경우에 하중을 지탱하기 위하여 타이어의 내부에서 림 상에 설치되는 차량의 타이어 안전 지지체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 안전 지지체와 이 안전 지지체가 설치되는 림 사이의 연결부에 관한 것이다.

도 1은 안전 베어링을 구비한 설치 조립체의 부분 축방향 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 지지체의 축방향 단면도.

도 3은 도 2의 지지체를 도시한 측면도.

도 4는 림 베어링이 설치된 도 3의 지지체를 도시한 도면.

도 5는 원심력의 작용으로 림 베어링 상에서 도 2 및 도 3의 지지체의 돌기의 베어링 압력의 진전 상황을 도시한 도면.

도 6은 제 2 실시예의 지지체의 축방향 단면을 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 지지체의 측면도.

도 8은 본 발명에 따른 다른 지지체의 축방향 단면도.

도 9a와 도 9b는 다른 두 축방향면에 따른 본 발명의 다른 지지체의 두 축방향 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 림의 축방향 단면도.

도 11은 도 10의 림의 적도면의 단면도.

본 발명의 제 1 형태에 따라서, 본 발명은 림(rim) 베어링 상에서의 상대 병진 동작(relative translation)에 의해 끼워지도록 되어있는 안전 지지체의 실시를 목적으로 하되, 상기 지지체는 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스(base)와 상기 베이스에 연결된 몸체(body)를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하는 것으로, 상기 지지체의 반경방향의 내면에 원주 방향으로 분산된 복수의 센터링 돌기부가 있으며, 상기의 센터링 돌기부 각각은 축 평면에 의한 분할로 적어도 하나의 반경방향의 내부 프로파일을 보유하되, 지지체 축선에 대한 거리가 상기 지지체의 앞쪽에 있는 림 베어링의 결합 에지의 반경보다 큰 값과 상기 지지체의 뒤쪽으로 향한 상기 반경보다 작은 값 사이에서 축 방향으로 점차 감소함으로써 상기 림과 지지체 사이의 마찰 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.

센터링 돌기부들을 제공하면 림 베어링 주위에서 삽일할 때, 지지체의 연장부를 압축시킬 수 있다. 이것은 림에 대한 지지체의 양호한 센터링을 보장한다. 상기 돌기부들의 특수한 형상으로 인하여 돌기부들을 지지체의 실질적인 가이드로 더욱 변형시킬 수 있으며, 이것은 특히 돌기부의 두께로 인하여 설치할 때 지지체를 압축시키는 지지체의 영역에서 베어링 상의 설치작업을 현저하게 촉진시킨다.

본 발명의 제 2 형태에 따라서, 상기 센터링 돌기부는 섹션에서 축방향 평면을 통하여 반경방향의 내부 프로파일의 적어도 일부를 각각 소유하고, 상기 반경방향의 내부 프로파일과 지지체의 축선과의 거리는 지지체의 후면 상의 베어링 림의 결합 에지의 반경을 초과하는 값과 지지체의 전면을 향하는 반경 보다 작은 값 사이에서 축방향으로 점차 감소한다.

상기 제 2 형태는 특히 유리하다. 그것은 돌기부가 통과해야 하는 림의 어떤 부분에 대해서 돌기부들의 에지들이 정지하는 것을 방지함으로써, 지지체의 분리작업을 현저하게 촉진시킨다.

본 발명은 또한, 림 베어링 주위에서의 상대 병진 이동에 의해 끼워지도록 되어있는 유사 안전 지지체의 실시를 목적으로 하되, 상기 지지체가 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 몸체는 지지체의 반경방향의 외부와 베이스의 경계가 되는 캐비티를 한정하는 것으로 상기 지지체 주위에 배치된 영역(zones)들을 포함하고 있는데, 상기 지지체 베이스의 반경방향의 내면에 원주 방향으로 분산된 복수의 센터링 돌기부가 있으며, 적어도 상기 돌기부 중 몇 개는 내부에서 방사상으로 상기 몸체의 대응 캐비티에 대해 수직 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성은 방위(azimuth)의 기능으로서 지지체의 반경방향의 강도 변화를 제한하고, 그 결과로 지지체에서 작동할 때, 돌기부에 의해서 발생된 진동 뿐 아니라 지지체에 의해서 유지된 힘의 변화를 감소시키는 장점을 가진다. 이것은 결과적으로 동작에서 상기 지지체의 내구성을 상당히 개선한다.

아울러 본 발명의 목적은, 원주 방향으로 확실히 신장되지는 않지만 유연성이 있는 것으로, 그 반경방향의 내경이 림 베어링과 림에 대한 지지체 안내 수단 등의 직경보다 약간 더 큰 저항 영역(resistance zone)이 베이스에 포함되어 있는 일반적인 유형의 안전 지지체를 실시하는 것이다. 특히 상기 지지체는, 원주 방향으로 분산되어 베이스의 저항 영역에 대해 내부에서 방사상으로 배열된 것으로 그 반경방향의 내벽이 림의 베어링 보다 작은 직경 위에 자유로이 새겨지게 되는 복수의 돌기부가 안내 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

저항 영역에 대해서 반경방향의 내부로 배열된 돌기부들은 그 반경방향의 압축력에 의해서 지지체를 설치할 때 조임 응력을 발생시키지만, 가요성이면서 거의 연장성이 없는 저항 영역의 다각형 형성을 가능하게 하는 장점을 가진다. 상기 다각형이 형성되면, 림 지지베어링 또는 저항 영역의 직경의 어떤 변화도 흡수할 수 있고 그에 따라서 원심력에 대해서 우수한 내구성을 유지하면서, 지지체의 용이한 설치작업을 보장한다.

돌기부는 양호하게는 지지체의 회전 축선에 대해서 대칭으로 배열된다.

상기 돌기부의 축방향 폭은 지지체의 베이스의 축방향 폭의 10 내지 50% 사이에 있을 수 있다.

양호한 실시예에 따른, 돌기부는 지지체의 축방향의 후면의 측부 상에 축방향으로 배열된다.

이것은 베이스의 연장부를 요구하지 않음으로써 설치작업을 촉진시킬 수 있으며, 또는 그 경우에, 림에서 지지체의 설치부의 단부에서 베이스의 저항 영역의 다각형이 형성될 수 있다.

돌기부는 지지체의 축방향의 후면의 측부 상에 축방향으로 제공되고, 지지체의 회전 축선에 대한 측면의 평균 경사도는 15 도와 55 도 사이에 있다. 상기 측면은 림 베어링을 먼저 떠나는 지지체의 측부가 림의 외부 플랜지에 대해서 정지되지 않게 함으로써 지지체의 분리작업을 용이하게 한다.

양호하게는, 돌기부의 높이(h)는 하기 수학식 1을 만족하며, 여기서 α는 중심에서 두 인접 돌기부들을 분리하는 절반 각도이고, R은 림 지지베어링의 반경이다.

상기 관계식이 만족될 때, 림 지지베어링 주위에서 베이스의 다각형 형성 시에 두 인접 돌기부 사이의 지지 베어링과 베이스 사이의 접촉 영역이 항상 존재 한다. 돌기부들의 높이의 제한값은 돌기부들의 최대 효율과 일치한다.

돌기부의 반경방향의 높이는 2와 10mm 사이에 있고 양호하게는 3과 5mm 사이에 있다.

돌출부들의 반경방향의 높이는 지지체 상에서 작동될 때, 지지체의 내구성에 해로운 진동이 발생하지 않도록, 너무 올라가지 말아야 한다.

그러나, 만약 이러한 진동이 드라이버에게 상당한 정도로 인식된다면, 그것이 운영 조건이 주행 속도의 감속을 더 이상 필요로 하지 않는다는 사실을 표시하기 위하여 유리할 수 있다. 3 내지 5mm 차수의 반경방향의 높이가 양호한 절충 방안으로 사료된다. 돌기부들의 주어진 반경방향의 높이에 대한 저항 영역의 다각형 형성에 연결된 동작을 테이크업(take-up)하는 효율성은 그 수에 따라서 직접 좌우된다. 3 내지 5mm의 반경방향의 높이에 대해서, 3과 15 사이에 있는 돌기부들의 수는 제조 공정으로 인하여 모든 필요한 베이스 직경 변화를 충족시킬 수 있다.

지지체의 베이스가 대향 측부로부터 제 1 설치 측부로 축방향으로 신장되는 복수의 연장부를 포함할 때, 돌기부는 상기 연장부와 동일한 방위로 배열될 수 있다.

상기 베이스의 반경방향의 내면은 적어도 주어진 직경의 두 원주방향의 영역 사이에서 더 큰 직경의 원주방향의 영역을 수용한다.

베어링의 베이스의 상기 중심 리세스는 림 지지베어링에 대한 마찰을 제한함으로써 그 설치작업 및 분리작업을 용이하게 한다.

돌기부는 두 조립체에서 축방향으로 분포되고 서로로부터 원주방향으로 오프셋될 수 있다.

이것은 지지체 상에서 작동될 때, 캠버 운동(camber movement)과 비교될 수 있는 운동을 야기시키는 장점을 가진다. 그로부터 발생되는 진동은 적당한 장치에의해서 검출되거나 또는 차량의 드라이버에 의해서 직접 감지될 수 있다.

본 발명은 또한, 림의 베어링 주위에서 상대 병진 동작에 의해서 삽입되도록 설계되고 축방향의 전면과 축방향의 후면을 구비하며 베이스에 연결된 몸체 뿐 아니라 상기 베어링 주위에 설치되도록 고안된 상기 베이스를 수용하는 안전 지지체와, 림을 수용하며, 상기 베어링이 결합 에지를 구비하고 상기 병진 동작이 지지체의 상기 축방향 전면의 베어링 림의 결합 에지를 상기 축방향의 후면을 향하여 이동시키는 단계로 구성되는 휠 조립체에 관한 것이며, 상기 휠 조립체는 상기 지지체와 상기 베어링 사이에서 적당한 기계식 조임력(tightening)을 생성하고 상기 베어링 상에서 상기 지지체의 센터링을 보장하기 위하여, 상기 림 베어링과 상기 지지체의 베이스 사이에서 반경방향으로 압축된, 복수의 원주방향으로 분포된 돌기부를 수용하는 것을 특징으로 한다.

상기 휠 조립체는 돌기부들이 림 베어링의 반경방향의 외면 상에 배열되도록 구성될 수 있다. 그 경우에 있어서, 상기 센터링 돌기부는 섹션에서 축방향 평면을 통하여 적어도 하나의 반경방향의 외부 프로파일을 각각 소유하고, 상기 반경방향의 외부 프로파일과 림의 베어링의 축선과의 거리는 지지체의 베이스와 림 사이의 마찰결합을 허용하기 위하여, 베어링의 결합 에지의 측부로부터 반경을 초과하는 값과 상기 지지체의 베이스의 내경 이하의 값으로부터 대향 측부로 축방향으로 점차 증가한다.

본 발명의 여러 실시예에 대해서는 첨부된 도면을 참고하여 하기에 설명한다.

도 1은 타이어(1), 휠 림(2) 및 이 림(2)의 베어링(4) 주위에 배열된 안전 지지체(3)를 포함하는 설치된 조립체를 도시한다. 상기 림(2)의 특수한 기하학적인 형태는 미국 특허 제 5,634,993호에 기재되어 있다. 도 1에는 결합 에지(41)와스톱부(stop;42)를 갖는 베어링(4)과, 다른 직경을 가지는 외부 비드 시트(5) 및 내부 비드 시트(5')와, 외부 림 플랜지(50) 및 내부 림 플랜지(50')가 도시되어 있다. 상기 림은 안전 지지체(3)의 용이한 배치를 위해서 특히 적합하다. 상기 조립체는 타이어(1)의 상당한 압력 강하에도 불구하고 롤링(rolling)이 가능하게 한다. 안전 지지체(3)는 축방향의 전면(I)과 축방향의 후면(Ⅱ)을 가진다. 지지체는 두 주요 부품과, 림(2)의 베어링(4) 주위에 오도록 설계된 베이스(8)와 이 베이스(8)에 연결된 몸체(9)로 구성된다. 몸체(9)는 도 1에 도시된 바와 같이, 팽창압력이 작거나 또는 팽창압력이 없는 경우에 타이어의 트래드(7)와 접촉하도록 고안된 크라운(6)을 수용한다. 몸체(9)는 매우 변형된 형태를 가질 수 있다.

림(2)의 기하학적인 형태는 베어링(4) 주위에 후자를 삽입함으로써 안전 지지체(3)의 용이한 설치작업에 특히 적합하다. 이러한 삽입동작은 지지체와 베어링 사이의 상대 축방향 병진 운동에 의해서 실행된다. 병진 운동은 지지체(3)의 축방향의 전면(I)의 베어링(4)의 결합 에지(41)를 축방향의 후면(Ⅱ)의 스톱부(42)까지 이동시키는 것으로 구성된다.

도 2는 도 1의 것과 유사한 지지체(10)의 부분적인 축방향 단면의 개략적인 도면을 도시하고, 여기서 고속의 롤링 동작 시의 원심력으로 인한 응력을 흡수하도록 고안된 보강 구조물이 선택적으로 합체되었다. 상기 보강 구조물은 상기 보기에서 이해할 수 있게 원주방향으로 비연장성으로 베이스(8)에 배치된 보강 플라이(11)를 포함한다. 구조물은 베이스(8)의 "저항 영역(zone of resistance)" 즉, 이해하기 쉽게는 원주방향으로 비연장성의 베이스 영역을 구성한다. 이 구조물은 와이어와, 코드와, 예를 들어, 아라미드(aramid) 또는 나일론으로 제조된 조립체 등과 같은 보강물로 구성될 수 있다. 보강 구조물은 또한 보강물을 하나 이상의 층으로 원주방향으로 감는 단계로 구성될 수 있다; 보강 구조물은 보강물들이 고속으로 운행하는 지지체의 원심력에 대하여 양호한 내구성을 보장하기 위해서, 원주방향에 대해서 10 내지 40 도의 차수(order)에서 각도 ±α;α로 배향되는 교차된 이중 플라이에 의해서 구성될 수도 있다.

상기 지지체(10)는 베이스(8)에 대해서 반경방향의 내부로 배열된 한 세트의 돌기부(12)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부는 베이스(8)의 내주 원주부 주위에 모두 규칙적으로 분포되어 있다. 상기 갯수는 본원에서 6이다. 상기 돌기부는 3 내지 5mm의 두께와 3 내지 5cm의 차수의 원주방향 길이를 가진다. 돌기부들은 본원에서 중간-적도면(P)의 측부(Ⅱ) 상에서 지지체의 단지 한쪽 상에만 배열되어 있다. 측부(I)는 림(2)의 지지 베어링(4) 주위에 먼저 삽입된 것이다. 측부(Ⅱ) 상에 배열된 돌기부들은 단지 설치 동작의 끝에서만 지지베어링(4)과 접촉한다. 상기 돌기부의 직선 구간은 양호하게는 사다리꼴 형태이다. 상기 돌기부들은 측부(I)를 향하여 배열된 제 1 측면 또는 바이어스(bias;14)를 수용한다. 제 1 바이어스(14)는 지지체의 회전 각도의 방향과 15 내지 20 도의 차수로 좁은 각도를 형성한다. 바이어스(14)는 림 주위에서 지지체의 점진적인 배치를 용이하게 한다. 제 2 바이어스(13)는 외부 측부(Ⅱ) 상에 배열되어서 지지체의 분리작업을 용이하게 한다. 상기 제 2 바이어스(13)는 45 도의 차수에서 평균 경사도를 가진다. 도 2에 도시된 보기에서, 베이스(8)는 타이어(1)의 외부 비드에 대해서 지지되고 지지체(10)를 축방향으로 차단하도록 고안된 한 세트의 원주방향의 불연속 연장부(15)를 제공한다. 상기 연장부(15)는 타이어(1)를 그 림(2)으로부터 용이하게 해체할 수 있게 허용하기 위해서 원주방향으로 불연속이다. 연장부와 돌기부들은 도 2의 섹션에 도시된 바와 같이, 동일한 방위(azimuths)로 배열되고 서로에 대해서 유지된다.

지지체의 양 측부 상에는 상기 돌기부들을 배치할 수 있다.

돌기부들의 역할은 그 베이스에서 보강 구조물을 수용하는 지지체의 경우에 대해서 기술한다.

돌기부(12)의 상기 역할은 이중 요소로 되어 있다. 그 제 1 기능은 림(2)의 지지베어링(4) 상에서 지지체(10)를 설치할 때, 반경방향의 죄임 응력 및 센터링 응력을 발생시키는 것이다. 보강 구조물(11)의 주어진 반경(R_A)에 대해서, 지지체(10)는 반경(R)이 대략 R_A와 R_A- h 사이에 놓여지는 어떤 지지베어링(4) 상에 설치될 수 있으며[반경(R_A)은 베이스(8)의 내경과 실용적으로 병합될 수 있다], 여기서 h는 돌기부들의 반경방향의 높이이다. R≥R_A에 대해서, 지지체는 설치될 수 없고, R_A- h에 대해서는 동작이 이루어질 수 없다. 림(2)의 지지베어링(4) 주위에 지지체(10)를 설치할 때와 연장부에서의 보강 구조물(11)의 큰 강도와 그 약한 벤딩 강도의 이유에 의해서, 보강 구조물(11)은 베어링(4) 주위에서 다각형 형태로 되어 간다(도 4 참조). 지지체의 베이스(8)는 6개의 돌기부(12)에 의해서 림(2)의 베어링(4)과 간접으로 접촉하고 두 돌기부(12) 사이에서 원주방향으로 배열된 영역과 직접으로 접촉한다. 베이스(8)의 유효 내경[실제로는 2R_A와 동일하다]은 베어링(4)의 직경과 압축된 돌기부(12)의 두배의 반경방향의 높이를 더한 직경 사이에서 변화된다. 베어링(4) 주위에 지지체(11)를 설치하는 작업은 다각형 형태가 되기 위해서 지지체의 베이스(8)의 굽힘(bending)과 돌기부(12)의 압축 및 베어링의 돌기부들의 마찰로 인하여 매우 제한된 응력이 가능하다. 상기 설치작업은 보강 구조물(11)을 원주방향으로 연장할 필요가 없이 실용적으로 실행된다. 이러한 연장부는 가능한 것 보다 매우 큰 응력을 필요로 한다.

돌기부들의 제 2 역할은 117mm의 폭과, 50mm의 높이 및 220mm의 내경을 갖는 고무 지지체에 대해서 제조된 디지털 시뮬레이션으로 설명된다. 상기 지지체의 베이스는 원주방향의 길이가 20mm이고 지지체의 전체폭에 대해서 배열된 높이가 3mm인 돌기부를 수용한다. 도 5의 곡선은 10mm의 축방향 폭의 지지구간에 대한 원심력(daN 단위로 F)의 작용으로 림(2)의 베어링(4)에 대한 돌기부(12)의 지지압력(bar 단위로 P)의 진전 상황(evolution)을 나타낸다. 지지체의 전체 하중은 4kg이다.

시뮬레이션은 주어진 보강물 반경(11 R_A)에 대해서 림(2)의 지지베어링의 여러 반경을 고려한다:

보강 구조물(11)의 전개동작(development)이 도 4에 도시된 다각형의 전개동작과 정확하게 일치하는 경우에

-R = R_A- 1.35mm-곡선 1;

-R = R_A- 1mm-곡선 2;

-R = R_A- 0.5mm-곡선 3;

-R = R_A- 1.5mm-곡선 4;

-R = R_A- 2mm-곡선 5.

0 속도에서 설치한 후에, 베어링(4)의 돌기부(12)의 지지압력은 베어링(4)의 반경에 직접 연결된다. 곡선 1, 4 및 5에 대해서, 돌기부들의 압축 응력과, 다각형 형성 시에 베이스(8)의 굽힘현상과 연관된 밸런스 응력(balancing the stresses)과, 돌기부의 압축응력의 결과로 초기 압력이 고려될 수 있다. 곡선 2와 3에 대해서, 응력은 돌기부(12)의 큰 압축에 대한 필요성의 이유로 상당히 증가한다.

원심력이 증가할 때, 곡선 1, 4 및 5에서 베어링(4) 상의 돌기부(12)의 지지압력이 최대까지 상당히 증가한다는 사실을 관찰할 수 있다. 지지압력이 그때 0 값까지 하락한다. 상기 진전 상황은 구조물의 기하학적 형태의 변형 뿐 아니라 구조물의 신장을 발생시켜서 다시 원형이 되게 하는 지지체의 원심력으로 인하여 보강 구조물(11)에 적용된 응력들의 증가와 연관된다. 다각형 형태 구조물의 응력의 증가는 돌기부의 압축응력의 증가를 의미하고 구조물이 점진적으로 신장하다는 것은 압축력이 감소한다는 것을 의미한다. 최대값이 나타난다는 것은 상기 두 현상의 조합과 연관된다. 보강 구조물(11)이 원형이 되고 R + h와 대략 동일한 전개부를 가질 때, 돌기부들의 압축 응력은 0이 된다. 그 상태에 대응하는 회전속도는 고려된 모든 경우에서, 보강 구조물(11)을 포함하는 지지체가 400 km/h 보다 큰 아라미드 원주방향의 보강물의 플라이의 3개의 와인딩으로 구성된다는 것을 주의해야 한다. 230 daN과 동일한 원심력의 값은 170 km/h의 차수의 속도에 대응한다.

곡선 2와 3의 경우에, 상기 기술한 진전 상황 이후에 돌기부의 초기 압력감소가 나타난다.

상기 곡선들은 돌기부들이 설치작업 시에 야기되는 다각형으로 형성된 구조물로 인하여 돌기부들이 지지체를 용이하게 설치하면서, 불균형없이 지지체의 양호한 센터링을 유지하기 위하여, 매우 넓은 범위의 속도에서 충분한 센터링 응력을 얻을 수 있다는 것을 설명한다.

이러한 돌기부를 사용하는 것은 지지체의 베이스(8)의 굽힘 강도가 연장 강도 밑에 있는 동안 가능한다. 이것은 전체적으로 그 베이스에 상당히 비연장성의 보강물을 배치한 상태에서 엘라스토머 재료로 제조된 지지체를 갖는 경우이다. 지지체(10)는 양호하게는 1과 50MPa 사이의 범위에 있는, 10% 변형율과 섭씨 20 도의 온도에 있는 탄성율의 엘라스토머 재료로 제조된다. 이러한 재료는 자연 고무 또는 합성 고무 또는 폴리우레탄 엘라스토머와 같은 디엔(diene) 엘라스토머로 제조된다.

지지체가 그 베이스에 보강 구조물을 수용하지 않을 때, 림 베어링 상에서 지지체를 삽일 할 때의 돌기부의 역할은 유사하지만, 당연히 속도 작용으로 돌기부의 압축 응력들의 진전 상황은 사용된 재료의 탄성율에 따라서 변화될 수 있다.

도 4는 최대 효율을 얻기 위해서 돌기부의 높이가 만족되어야 한다는 사실의 관계를 명시할 수 있다. 두 인접 돌기부들의 사이에서 림의 지지베어링 주위에서 다각형 형태의 베이스를 형성할 때, 베이스는 지지베어링과 직접 접촉하는 영역을 유지하여야 한다.

그 상태는 다음 관계에 일치한다: 여기서, α는 두 인접 돌기부들을 분리하는 중심의 절반 각도이고, R은 림(2)의 지지베어링(4)의 반경이며, 돌기부의 높이는 하기 수학식 2를 만족시킨다.

돌기부들이 베이스(8)의 원주 상에 규칙적으로 분포될 때, β는 중심에서 돌기부에 대응하는 각도이고 돌기부들의 수(N)가 하기 수학식 3에서 얻어진다.

상술한 두 수학식은 주어진 동작을 취하기 위하여 돌기부들의 수와 높이가 동시에 변화될 수 있다는 사실을 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 지지체(20)의 다른 실시예를 도시한다. 제공된 섹션은 돌기부들과 다른 방위에 위치한다. 상기 지지체는 상술한 바와 같이, 베이스(21)와 크라운(6)을 갖는 몸체(9)를 포함한다. 베이스(21)는 원주방향의 리세스(22)를 포함하며, 상기 리세스(22)의 직경(Φ₂)은 상기 리세스(22)에 인접한 영역(23,24)의 직경(Φ₁) 보다 크다.

이것은 설치작업과 해체작업 시에 지지체의 베이스와 지지베어링(4) 사이의 마찰 응력을 매우 상당히 제한할 수 있다.

도 7은 도 2의 지지체(10)의 측면도를 도시한다. 지지체의 몸체(9)는 크라운(6)과 베이스(8)를 결합하는 접합부(junctions;16)를 포함한다. 상기 접합부는 그 사이에서 캐비티(17)를 한정한다. 도 7은 몸체(9)의 캐비티(17)에 대향하는 돌기부(12)의 양호한 구성을 도시한다.

상기 구성은 돌기부들과 반대방향으로 증가되지 않을 수 있으며, 응력 변화를 제한하는 지지체의 반경방향의 강도는 지지체 상에서 작동할 때 지지체에 의해서 단련되므로 그 내구성이 개선된다. 사실, 돌기부들이 접합부(16)에 대향하게 배치된다면, 지지체의 동작에서의 손상부가 그 지점에서 전개된다.

도 8은 본 발명에 따른 지지체(30)의 축방향 단면을 도시하고, 상기 지지체(30)의 몸체(31)는 폐쇄된 셀(cell)을 갖는 다공성 고무 롤로 구성된다. 상기 지지체는 환형 보강물(33)의 제 1 구조물과 원주방향으로 수직으롤 배향된 보강물(34)의 제 2 구조물을 수용하는 베이스(32)와, 몸체(31)를 포함한다. 베이스(32)는 날개부(36)에 의해서 양 측부 상에서 축방향으로 연장된다. 상기 날개부는 30도와 50도 사이의 범위에 있는 축방향에 대해서 경사도(γ)를 가진다. 날개부(36)는 단지 보강 구조물(34)만 수용할 수 있다. 상기 날개부(36)는 몸체(31)에 접착되고 고속으로 팽창된 운동에서 그 측방향의 고정력을 보조한다. 상기 베이스(32)와 몸체(31)는 일반적인 접착제로 접착된다. 베이스(32)는 이 베이스(32)의 표면 상에서 반경방향의 내향으로 배열된 한 세트의 돌기부(35)를 포함한다. 상기 돌기부들의 동작은 상기 기술한 것과 동일하다.

도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 지지체(70)의 두 개의 다른 축방향 평면에 대응하는 두 축방향 섹션을 도시하고, 상기 섹션은 두 세트의 센터링 돌기부(12,71)를 포함한다. 두 세트의 돌기부는 축방향으로 오프셋되고, 제 1 세트의 돌기부는 상기 기술한 바와 같이, 림 지지베어링(4)과 접촉하는 제 1 측부에 대항하는 측부 상에 배치된다. 제 2 세트의 돌기부(71)는 중간-적도면의 다른 측부 상에 배치된다. 제 2 세트의 돌기부(71)는 제 1 세트의 돌기부(12)에 대해서 원주방향으로 오프셋된다. 이것은 지지체 상에서 작동할 때 중간-적도면의 양 측부 상에 교차 접촉(alternate contact)을 발생시키도록 고안되고, 상기 교차 접촉은 드라이버 또는 적당한 장치에 의해서 용이하게 검출될 수 있는 캠버 운동(camber movement)과 유사한 진동을 발생시킨다. 돌기부(12,17)는 림의 베어링(4) 주위에서 지지체의 삽입 동작을 용이하게 하도록 설계된 제 1 바이어스(14,73)와 지지체의 분리작업을 용이하게 하도록 설계된 제 2 바이어스(13,72)와 동일한 섹션들을 구비한다.

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 림(60)을 도시한다. 상기 림은 림의 베어링(4)이 원주방향으로 규칙적으로 분포된 돌기부(61)를 포함한다는 사실을 제외하고는, 도 1과 매우 유사한 기하학적인 형태를 가진다. 제시된 보기에서, 상기 돌기부들은 부호 "3"과 같은 안전 베어링과 마지막으로 접촉하는 베어링(4)의 영역에 놓여진다. 상기 돌기부들의 기능은 상기 돌기부(61)가 비압축성인 것을 제외하고는, 지지체의 베이스 아래에 배열된 것과 동일하다. 상기 돌기부들은 양호하게는 지지체(3)의 삽입을 촉진시키기 위하여 바이어스(62)를 포함한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 돌기부(61)는 상기 기술된 바와 같이, 베어링(4)의 원주부에 대해서 규칙적으로 분포된다. 도 11은 돌기부(61)와 교차하는 림(60)의 적도 섹션을 도시한다.

Claims (23)

1. 림 베어링 상에서의 상대 병진 동작에 의해 끼워지도록 되어있는 안전 지지체로서, 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하는 것으로, 상기 지지체의 반경방향의 내면에 원주 방향으로 분산된 복수의 센터링 돌기부가 있으며, 상기의 센터링 돌기부 각각은 축선 평면에 의한 분할로 적어도 하나의 반경방향의 내부 프로파일을 보유하되, 지지체 축선에 대한 거리가 상기 지지체의 앞쪽에 있는 림 베어링의 결합 에지의 반경보다 큰 값과 상기 지지체의 뒤쪽으로 향한 이 반경보다 작은 값 사이에서 축 방향으로 점차 감소함으로써 상기 림과 지지체 사이의 마찰 결합이 가능한 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
2. 림 베어링 주위에서의 상대 병진 동작에 의해 끼워지도록 되어있는 안전 지지체로서, 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하는 것으로, 상기 지지체의 반경방향의 내면에 원주 방향으로 분산된 복수의 센터링 돌기부가 있으며, 상기의 센터링 돌기부 각각은 축 평면에 의한 분할로 적어도 하나의 반경방향의 내부 프로파일을 보유하되, 지지체 축선에 대한 거리가 상기 지지체의 뒤쪽에 있는 림 베어링의 결합 에지의 반경보다 큰 값과 상기 지지체의 앞쪽으로 향한 이 반경보다 작은 값 사이에서 축 방향으로 점차 감소한 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
3. 림 베어링 주위에서의 상대 병진 이동에 의해 끼워지도록 되어있는 안전 지지체로서, 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 상기 몸체는 지지체의 반경방향의 외부와 베이스의 경계가 되는 캐비티를 한정하는 것으로 상기 지지체 주위에 배치된 영역들을 포함하고 있는데, 상기 지지체 베이스의 반경방향의 내면에 원주 방향으로 분산된 복수의 센터링 돌기부가 있으며, 적어도 상기 돌기부 중 몇 개는 내부에서 방사상으로 상기 몸체의 대응 캐비티에 대해 수직 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
4. 림 베어링 주위에서의 상대 병진 이동에 의해 끼워지도록 되어있는 안전 지지체로서, 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 원주 방향으로 확실히 신장되지는 않지만 유연성이 있는 것으로, 그의 반경방향의 내경이 림 베어링과 안내 수단 등의 직경보다 약간 더 큰 저항 영역이 상기 베이스에 포함되어 있으며, 원주 방향으로 분산되어 베이스의 저항 영역에 대해 내부에서 방사상으로 배열된 것으로 그의 반경방향의 내벽이 림의 베어링 보다 작은 직경 위에 자유로이 새겨지게 되는 복수의 돌기부가 안내 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부가 지지체의 회전축선에 대해 대칭으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부의 축선 폭이 상기 베이스의 축선 폭의 10∼50%인 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부가 지지체의 축 방향 후면 쪽에 축 방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부의 경우 지지체의 축 방향 전면 쪽에 축 방향으로 지지체 회전축선에 대한 평균 경사가 15∼55°인 측면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부의 경우 지지체의 축 방향 후면 쪽에 축 방향으로 지지체의 회전축선에 대한 평균 경사가 15∼55°인 측면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 축선 평면 내에 상기 돌기부의 수직단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 두 돌기부간 중심의 반각 α와 림 베어링의 반경 R, 그리고 돌기부의 높이 h 등이 다음 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.

    [수학식1]
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부의 반경방향 높이가 2∼10㎜인 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부의 반경방향 높이가 3∼5㎜인 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 돌기부의 수가 3∼15개인 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
15. 제 1항, 제 2항 및 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체가 캐비티를 한정하는 영역들을 포함하고 있으며, 상기의 돌기부 각각은 상기 몸체의 캐비티에 대해 내부에서 방사상으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스가 제 1변의 반대쪽으로 축 방향 신장되는 복수의 연장부를 포함하고 있으며, 상기 돌기부가 이들 연장부와 동일한 방위에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스의 반경방향의 내면이 일정 직경을 가진 두 개의 원주방향의 영역 사이에 적어도 하나의 보다 큰 직경을 가진 원주방향의 영역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부가 축 방향과 원주 방향으로 서로 오프셋되어 있는 두 부분으로 나뉘어져 있는 것을 특징으로 하는 안전 지지체.
19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체가 폐쇄된 셀(closed cell)의 다공성 고무로 실시된 뚜렷한 환형 롤(roll)로 구성되었음을 특징으로 하는 안전 지지체.
20. 제 19항에 있어서, 축 방향에 대해 30∼50°의 각도(γ)로 바깥쪽을 향해 반경방향으로 신장되는 날개부에 의해 베이스가 양쪽으로 축 방향 연장됨을 특징으로 하는 안전 지지체.
21. 림과 안전 지지체를 포함하는 휠(wheel) 장치로서, 상기 지지체가 상기 림 베어링 주위에서의 상대 병진 이동에 의해 끼워지도록 되어있고 축 방향 전면과 축 방향 후면을 가질 뿐만 아니라 상기 베어링 주위에 꼭 맞도록 만들어진 베이스와 상기 베이스에 연결된 몸체를 포함하고 있으며, 상기 베어링은 결합 에지를 갖는 한편, 상기 병진 운동의 경우 상기 지지체의 상기 축 방향 전면에 위치한 림 베어링의 결합 에지를 상기 축 방향 후면 쪽으로 이동시키는 과정을 포함하는 것으로, 상기 장치가 원주 방향으로 분산되어 상기 지지체 베이스와 상기 림 베어링 사이에 반경방향의으로 압착되어 있는 복수의 돌기부를 포함함으로써 상기 지지체와 상기 베어링사이의 적절한 기계적 체결을 보장함은 물론 상기 지지체를 상기 베어링으로정확히 안내하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제 21항에 있어서, 상기 돌기부가 상기 림 베어링의 반경방향의 외면 상에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제 22항에 있어서, 상기의 센터링 돌기부 각각은 축 평면에 의한 분할로 적어도 하나의 반경방향의 외부 프로파일을 보유하되, 상기 베어링의 결합 에지 쪽에서 그 반대쪽으로 진행함에 따라 상기 림의 축선에 대한 거리가 상기 지지체 베이스의 내부 반경보다 작은 값과 이 반경보다 큰 값 사이에서 점차 증가함으로써 림과 지지체 베이스 사이의 마찰 결합이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.