KR20040086693A - 차량용 타이어 - Google Patents

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KR20040086693A
KR20040086693A KR1020030021049A KR20030021049A KR20040086693A KR 20040086693 A KR20040086693 A KR 20040086693A KR 1020030021049 A KR1020030021049 A KR 1020030021049A KR 20030021049 A KR20030021049 A KR 20030021049A KR 20040086693 A KR20040086693 A KR 20040086693A
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Abstract

본 발명은 노면의 조건에 따라 충분한 접지력을 확보하여 차량의 구동력 및 주행성능을 향상시킬 수 있는 차량용 타이어에 관한 것이다.
본 발명은 노면에 직접 접지되는 타이어와, 상기 타이어가 외주에 장착 지지되고 차축에 연결되는 림을 포함하여 구성된 자동차의 휠에 있어서, 노면에 접지되는 트레드부가 외주면에 구비된 타이어 본체와, 상기 타이어 본체의 내주에 끼움되고 상기 타이어 본체의 형상을 유지하는 에어 튜브와, 상기 타이어 본체의 트레드부에 형성된 삽입홈에 돌출 가능하게 삽입되고 미끄러운 노면에 대한 접지력을 향상시키는 미끄럼 방지부재와, 상기 타이어 본체의 내부에 장착되고 상기 삽입홈의 저면을 형성하여 팽창되면서 상기 미끄럼 방지부재를 외측으로 돌출시키는 가변 튜브와, 노면의 상태에 따라 상기 가변 튜브를 팽창 및 이완시켜 상기 미끄럼 방지부재의 돌출을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

Description

차량용 타이어 {A tire of vehicle}
본 발명은 노면에 접지되어 차량의 구동력을 결정하는 차량용 타이어에 관한 것으로서, 특히 노면의 조건에 따라 충분한 접지력을 확보하여 차량의 구동력 및 주행성능을 향상시킬 수 있는 차량용 타이어에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 휠(wheel)은 림과 타이어로 이루어지는 바, 차량의 하중을 지지하고, 구동력 및 제동력을 노면에 전달하며, 노면으로부터의 충격을 흡수하고, 차량의 방향을 전환하거나 유지하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 림(rim)은 외주에 상기 타이어가 장착되고, 구동 및 제동시 발생되는 각종 외력과 충격에 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가지도록 구성된다.
상기 타이어는 림과 일체로 회전되면서 차량의 하중을 분담 지지하고, 주행중 노면에서의 충격을 흡수하며, 차량의 구동력을 최종적으로 제공하는 기능을 수행한다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 휠이 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 차량용 타이어가 도시된 구성도이다.
종래의 차량용 타이어는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 노면에 접지되는 트레드부(2a)가 외주면에 구비된 타이어 본체(4)와, 상기 타이어 본체(4)의 내주에 끼움 장착되고 압축공기가 충진되어 상기 타이어 본체(4)의 형상을 유지하는 에어 튜브(6)로 구성된다.
여기서, 상기 타이어 본체(4)의 트레드부(2)는 직접 노면과 접촉하는 부위로 내구력을 높이기 위해 두껍게 형성되고, 아울러 복수개의 그립(2a)이 일정 간격으로 형성되어 노면에 대한 타이어(1)의 접지력을 향상시키게 된다.
이러한 타이어 본체(4)는 노면의 마찰계수에 따라 차량의 구동력을 결정하게 되므로, 노면에 밀착되기 용이하면서도 마찰이 잘 일어날 수 있도록 통상적으로 고무재질로 형성된다.
그러나, 종래의 차량용 타이어는 마찰계수가 높은 일반적인 노면에서는 차량의 주행시 문제가 발생되지 않으나, 악천후의 노면조건에서는 노면의 마찰계수가 저감되어 차량의 구동력이 저하되고, 아울러 진창과 같은 오지에 빠졌을 경우에도 차량의 구동력 손실로 인해 탈출이 불가능한 문제점이 있다.
또, 눈이 쌓이거나 빙결된 구배로 등에서는 구배 저항까지 차량에 작용되어 차량의 주행이 불가능하게 되므로, 일반적으로 스노우 체인과 같은 별도의 장비를 사용하거나 스노우 타이어로 교체하여 차량의 구동력을 확보하게 된다.
허나, 상기 비마찰 노면은 일정 시간에 모든 노면에서 발생되는 것이 아니고 국부적인 경우가 대부분이므로, 상기와 같이 스노우 체인이 체결된 타이어 또는 스노우 타이어가 장착된 차량은 일반적인 마찰 노면에서 승차감이 떨어지게 되고, 오히려 차량의 구동력을 저감시켜 차량의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노면의 조건에 따라 타이어의 기능을 간편하게 변경하여 충분한 접지력을 확보하고, 특히 비마찰 노면에서 차량의 구동력 및 주행성능을 향상시킬 수 있는 차량용 타이어를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 휠이 도시된 사시도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 타이어가 도시된 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 휠이 도시된 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 타이어가 도시된 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 타이어가 마찰노면을 주행할 경우가 도시된 작동 상태도이고,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 타이어가 비마찰노면을 주행할 경우가 도시된 작동 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 트레드부(tread) 54 : 타이어 본체
56 : 에어 튜브 58 : 삽입홈
60 : 미끄럼 방지부재 62 : 가변 튜브
66 : 제 1 밸브 68 : 에어 탱크
70 : 제 2 밸브 72 : 분기관
74 : 밸브 스위치 78 : 제 1 관로
80 : 정압밸브 82 : 제 2 관로
84 : 제 2 체크밸브 86 : 제 1 체크밸브
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 타이어는 노면에 직접 접지되는 타이어와, 상기 타이어가 외주에 장착 지지되고 차축에 연결되는 림을 포함하여 구성된 자동차의 휠에 있어서, 노면에 접지되는 트레드부가 외주면에 구비된 타이어 본체와, 상기 타이어 본체의 내주에 끼움되고 상기 타이어 본체의 형상을 유지하는 에어 튜브와, 상기 타이어 본체의 트레드부에 형성된 삽입홈에 돌출 가능하게 삽입되고 미끄러운 노면에 대한 접지력을 향상시키는 미끄럼 방지부재와, 상기 타이어 본체의 내부에 장착되고 상기 삽입홈의 저면을 형성하여 팽창되면서 상기 미끄럼 방지부재를 외측으로 돌출시키는 가변 튜브와, 노면의 상태에 따라 상기 가변 튜브를 팽창 및 이완시켜 상기 미끄럼 방지부재의 돌출을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 휠이 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 타이어가 도시된 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 타이어가 마찰노면을 주행할 경우가 도시된 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 타이어가 비마찰노면을 주행할 경우가 도시된 작동 상태도이다.
본 발명에 따른 차량용 타이어는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 노면에 접지되는 트레드부(52)가 외주면에 구비된 타이어 본체(54)와, 상기 타이어 본체(54)의 내주에 끼움 장착되고 압축공기가 충진되어 상기 타이어 본체(54)의 형상을 유지하는 에어 튜브(56)와, 상기 타이어 본체(56)의 트레드부(52)에 형성된 삽입홈(58)에 돌출 가능하게 삽입되고 미끄러운 노면에 대한 타이어(50)의 접지력을 향상시키는 미끄럼 방지부재(60)와, 상기 타이어 본체(54)의 내부에 장착되고 상기 삽입홈(58)의 저면을 형성하며 팽창되면서 상기 미끄럼 방지부재(60)를 외측으로 돌출시키는 가변 튜브(62)와, 노면의 상태에 따라 상기 가변 튜브(62)를 팽창 및 이완시켜 상기 미끄럼 방지부재(60)의 돌출을 제어하는 제어수단(64)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 타이어 본체(54)의 트레드부(52)는 직접 노면과 접촉하는 부위로 내구력을 높이기 위해 다른 부위보다 두껍게 형성되고, 아울러 복수개의 그립(52a)이 일정 간격으로 형성되어 노면에 대한 타이어(50)의 접지력을 향상시키게 된다.
이런 타이어 본체(54)의 트레드부(52)에는 복수개의 삽입홈(58)이 형성되고, 상기 삽입홈(58)은 타이어 본체(54)의 무게 중심과 회전 중심이 일치할 수 있도록 상기 타이어 본체(54)의 외주 둘레를 따라 동일 각도로 이격되게 배치된다.
상기와 같이 형성된 타이어 본체(54)는 노면의 마찰계수에 따라 차량의 구동력을 결정하게 되므로, 노면에 밀착되기 용이하면서도 마찰이 잘 일어날 수 있도록 통상적으로 압축성 재질인 고무로 형성된다.
그리고, 상기 미끄럼 방지부재(60)는 비압축성 및 경화성 재질로 형성되어 일면이 상기 삽입홈(58)의 저면을 형성하는 가변 튜브(62)에 밀착 고정된다.
이런 미끄럼 방지부재(60)는 상기 가변 튜브(62)의 팽창 및 이완에 따라 상기 트레드부(52a) 외측으로 돌출되거나 내측으로 삽입되고, 상기 가변 튜브(62)에 의해 돌출된 미끄럼 방지부재(60)는 차량의 비마찰 노면 주행시 타이어(50)의 접지력을 향상시키게 된다.
즉, 일반적인 마찰 노면의 주행시 상기 미끄럼 방지부재(60)는 삽입홈(58)에 삽입되고, 악천후 및 오지와 같은 비마찰 노면의 주행시 상기 미끄럼 방지부재(60)는 삽입홈(58)에서 돌출된다.
상기 타이어 본체(54)는 압축성 재질로 형성되어 차량의 하중에 의해 변형되므로, 상기 타이어 본체(54)는 미끄럼 방지부재(60)의 돌출과 삽입에 상관없이 노면에 접지되고, 그로 인해 상기 미끄럼 방지부재(60)도 항상 노면에 접지된 상태를 유지하게 된다.
그러나, 마찰 노면의 주행시에는 상기 미끄럼 방지부재(60)가 타이어본체(54)의 내측으로 삽입되어 상기 트레드부(52)의 접지력(A)이 상대적으로 크게 작용되고, 비마찰 노면의 주행시에는 상기 미끄럼 방지부재(60)가 타이어 본체(54)의 외측으로 돌출되어 상기 트레드부(52)보다 미끄럼 방지부재(60)의 접지력(B)이 크게 작용된다.
한편, 상기 제어수단(64)은 가변 튜브(62)에 충진된 내부공기가 외부로 배출되는 것을 단속하는 제 1 밸브(66)와, 에어 탱크(68)에 저장된 고압의 공기가 상기 에어 튜브(56)로 공급되는 것을 단속하는 제 2 밸브(70)와, 상기 제 2 밸브(70)와 가변 튜브(62)를 연결하고 상기 제 1 밸브(66)와 제 2 밸브(70)가 밀폐될 경우 상기 에어 튜브(56)에 내재된 고압의 공기를 상기 가변 튜브(62)로 공급하는 분기관(72)과, 상기 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)에 연결되어 노면의 상태에 따라 밸브(66,70)의 개폐를 조절하는 밸브 스위치(74)로 구성된다.
상기 제 1 밸브(66)는 밸브 스위치(74)의 오프시 개방되어 상기 가변 튜브(62)에 충진된 공기를 외부로 배출하고, 그로 인해 상기 가변 튜브(62)가 이완되어 상기 미끄럼 방지부재(60)는 트레드부(52) 내측으로 삽입된다.
이런 제 1 밸브(66)는 가변 튜브(62)와 연결된 제 1 관로(78) 상에 설치되고, 상기 제 1 관로(78)의 일단은 타이어 본체(54)의 측부에 형성된 연결 포트(54a)를 통해 상기 가변 튜브(62)와 연결된다.
상기 제 2 밸브(70)는 밸브 스위치(74)의 오프시 개방되어 상기 에어 탱크(68)에 저장된 고압의 공기를 에어 튜브(56)에 공급하고, 그로 인해 상기 에어 튜브(56)는 팽창된다.
이때, 상기 에어 탱크(68)와 에어 튜브(56) 사이에는 정압밸브(80)가 설치되어 상기 에어 튜브(56)로 공급되는 공기의 압력을 일정한 값으로 조절하고, 상기 에어 튜브(56)에 의한 타이어 압력은 최적치를 형성하게 된다.
이런 제 2 밸브(70) 및 정압밸브(80)는 상기 에어 탱크(68)와 에어 튜브(56)를 연결하는 제 2 관로(82) 상에 설치된다.
상기 분기관(72)은 일단이 제 1 밸브(66)와 연결 포트(54a) 사이의 제 1 관로(78)에 연결되고, 타단이 제 2 밸브(70)에 연결되어 상기 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)의 밀폐시 상기 에어 튜브(56)에 충진된 공기를 상기 가변 튜브(62)에 공급하게 된다.
즉, 상기 제 2 밸브(70)는 개방시 에어 탱크(68)로부터 고압의 공기를 상기 에어 튜브(56)로 공급하고, 밀폐시 상기 에어 튜브(56)의 내부공기를 분기관(72)을 통해 상기 가변 튜브(62)로 공급하게 된다.
여기서, 상기 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)는 밸브 스위치(74)의 신호에 따라 작동되는 솔레노이드 밸브이고, 특히 상기 제 2 밸브(70)는 2 방향으로 유체 흐름을 제어할 수 있는 방향제어밸브이다.
이런 상기 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)는 림의 일측에 설치 고정되고, 상기 밸브 스위치(74)는 운전자가 조작하기 용이하도록 운전석 일측에 설치된다.
또한, 상기 제 2 밸브(70)와 정압 밸브(80) 사이의 제 2 관로(82)에는 제 2 체크밸브(84)가 설치되어 상기 밸브 스위치(74)의 오프시 에어 튜브(56)로부터 공기가 역류되는 것을 방지하고, 상기 분기관(72)에도 제 1 체크밸브(86)가 설치되어상기 제 1 관로(78)로부터 상기 제 2 밸브(70)로 공기가 역류되는 것을 방지하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 타이어의 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 차량이 마찰 노면(A)을 주행하게 되면, 운전자에 의해 밸브 스위치(74)가 조작되어 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)에 오프 신호를 전달하게 되고, 상기 제 1 밸브(66)와 상기 제 2 밸브(70)는 개방된다.
이때, 상기 제 1 밸브(66)가 개방되면 제 1 관로(78)를 통해 가변 튜브(62)에 충진된 공기가 외부로 배출되고, 상기 제 2 밸브(70)가 개방되면 에어 탱크(68)에 충진된 고압의 공기가 제 2 관로(82)를 통해 에어 튜브(56)에 공급된다.
따라서, 상기 에어 튜브(56)는 최적의 타이어 압력이 형성될 때까지 팽창되고, 상기 가변 튜브(62)는 이완되어 미끄럼 방지부재(60)를 삽입홈(58)의 내측으로 삽입시키게 된다.
이런 타이어(50)는 상기 미끄럼 방지부재(60)보다는 상기 타이어 본체(54)의 접지력(B)이 높게 작용되므로 일반적인 타이어와 유사한 기능을 수행하게 된다.
한편, 차량이 비마찰 노면(C)을 주행하게 되면, 운전자에 의해 밸브 스위치(74)가 조작되어 상기 제 1 밸브(66) 및 제 2 밸브(70)에 온 신호를 전달하게 되고, 상기 제 1 밸브(66)와 상기 제 2 밸브(70)는 밀폐된다.
상기와 같이 제 1 밸브(66)가 밀폐되면 상기 제 1 관로(78)를 통해 공기가 외부로 배출되는 것이 방지되고, 상기 제 2 밸브(70)가 밀폐되면 상기 에어탱크(68)에 충진된 고압의 공기가 상기 에어 튜브(56)로 공급되는 것이 방지된다.
여기서, 상기 에어 튜브(56)에 충진된 공기는 상기 제 2 밸브(70)에 의해 분기관(72)을 통해 상기 제 1 밸브(66)와 가변 튜브(62) 사이의 제 1 관로(78)로 유입되고, 상기 제 1 관로(78)를 통해 가변 튜브(62)로 공급된다.
따라서, 상기 에어 튜브(56)는 약간 수축되나 전체적인 타이어 압력의 변화는 미소하고, 반면에 가변 튜브(62)는 팽창되어 상기 삽입홈(58)으로부터 미끄럼 방지부재(60)를 외측으로 돌출시키게 된다.
상기 미끄럼 방지부재(60)는 노면에 대한 접지력(D)이 상기 타이어 본체(54)보다 높게 작용되고, 특히 상기 타이어(50)는 비압축성 및 경화성 재질로 형성된 미끄럼 방지부재(60)에 의해 스노우 체인이 체결된 타이어 또는 스노우 타이어와 유사한 기능을 수행하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차량용 타이어는 미끄럼 방지부재가 타이어 본체의 트레드부에 돌출 가능하게 배치되어 필요에 따라 외측으로 돌출되거나 내측으로 삽입되는 구조이므로, 상기 미끄럼 방지부재의 돌출을 조절함으로서 노면의 조건에 따라 타이어의 기능을 적절히 변경하고, 특히 상기 미끄럼 방지부재에 의해 비마찰 노면에서의 접지력이 증가되어 차량의 구동력이 향상되는 이점이 있다.
또, 상기와 같은 미끄럼 방지부재는 밸브 스위치를 온/오프시키는 간단한 조작만으로 상기 타이어 본체의 트레드부에서 돌출되거나 삽입되므로, 국부적인 비마찰 노면에 적절히 대응하여 차량의 주행성능이 향상되고, 눈길의 운행시 수시로 타이어에 스노우 체인을 장착하거나 스노우 타이어로 교체하는 불편함이 해소되는 이점이 있다.
또, 상기 미끄럼 방지부재에 의해 차량의 오지 탈출능력이 증대되어 차량의 상품성이 증대되고, 상기 미끄럼 방지부재의 돌출을 제어하는 공압회로를 통해 간편하게 타이어에 공기를 주입할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 노면에 직접 접지되는 타이어와, 상기 타이어가 외주에 장착 지지되고 차축에 연결되는 림을 포함하여 구성된 자동차의 휠에 있어서,
    노면에 접지되는 트레드부가 외주면에 구비된 타이어 본체와;
    상기 타이어 본체의 내주에 끼움되고 상기 타이어 본체의 형상을 유지하는 에어 튜브와;
    상기 타이어 본체의 트레드부에 형성된 삽입홈에 돌출 가능하게 삽입되고 미끄러운 노면에 대한 접지력을 향상시키는 미끄럼 방지부재와;
    상기 타이어 본체의 내부에 장착되고 상기 삽입홈의 저면을 형성하여 팽창되면서 상기 미끄럼 방지부재를 외측으로 돌출시키는 가변 튜브와;
    노면의 상태에 따라 상기 가변 튜브를 팽창 및 이완시켜 상기 미끄럼 방지부재의 돌출을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은 가변 튜브의 내부공기가 외부로 배출되는 것을 단속하는 제 1 밸브와;
    에어 탱크에 저장된 고압의 공기가 상기 에어 튜브로 공급되는 것을 단속하는 제 2 밸브와;
    상기 제 2 밸브와 가변 튜브를 연결하고 상기 제 1 밸브와 제 2 밸브가 밀폐될 경우 상기 에어 튜브에 내재된 고압의 공기를 상기 가변 튜브로 공급하는 분기관과;
    상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브에 연결되어 노면의 상태에 따라 밸브의 개폐를 조절하는 밸브 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타이어 본체는 트레드부에 복수개의 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 삽입홈은 타이어 본체의 무게 중심이 회전 중심과 일치하도록 상기 타이어 본체의 외주 둘레를 따라 동일 각도로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미끄럼 방지부재는 비압축성 재질인 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  6. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 미끄럼 방지부재는 경화성 재질인 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브는 림의 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  9. 제 2 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브는 개방시 에어 탱크로부터 고압의 공기를 상기 에어 튜브로공급하고, 밀폐시 에어 튜브의 내부공기를 분기관을 통해 상기 가변 튜브로 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브는 에어 탱크에서 공급되는 공기의 압력이 일정하도록 전방에 정압 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브와 분기관 사이에는 제 1 체크밸브가 설치되고, 상기 제 2 밸브와 정압 밸브 사이에는 제 2 체크밸브가 설치되어 공기의 역류가 방지되는 것을 특징으로 하는 차량용 타이어.
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