KR20060096059A - 개선된 강도를 갖는 안전 지지부 - Google Patents

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에르베 샤르뎅
미셀 꼰느
노엘 모렐
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소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린
미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
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Abstract

차량에 설치된 타이어 내측의 림상에 장착되도록 이루어지고, 팽창압의 소실시, 상기 타이어의 트레드를 지지하도록 이루어지며, 림에 합치되도록 이루어진 실질적인 원통형 베이스, 타이어의 정격 동작 압력에서 타이어의 내벽에 대하여 간격을 남겨두고, 압력 소실시, 타이어의 크라운의 내벽과 접촉하게 되도록 이루어진 반경방향 외벽을 구비한 크라운, 및 크라운과 베이스를 연결하는 환형 본체를 포함하며, 지지부가 그 동작 림상에 장착될 때, 축(X)으로부터 가장 먼 지지부의 크라운의 상기 외벽의 지점의 반경과 그 반경이 같은 원에 의해, 비공압 상태 주행시 타이어와 지지부 사이의 접촉 영역을 통과하는 임의의 축방향 평면 내에서 형성된 지지부와 공통 축(X)의 회전면인 E에 관하여, f가 상기 타이어의 정격 부하인 부하(Z)하에서의 그 동작 림상에 장착된 상기 지지부가 받는 편향이고, 상기 표면(E)이 반경 Rmax와 Rmin의 두 개의 회전 실린더 사이에 형성될 때,
Figure 112006028536846-PCT00014
의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 안전 지지부.
타이어, 트레드, 베이스, 환형 본체, 안전 지지부

Description

개선된 강도를 갖는 안전 지지부{SAFETY SUPPORT WITH IMPROVED STRENGTH}
본 발명은 타이어 파손 또는 비정상적으로 낮은 팽창압의 경우에 부하를 지지하기 위해 타이어 내측에서 그 림상에 장착되는 차량 타이어를 위한 안전 지지부에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 일반적으로 엘라스토머성 재료로 이루어진, "구조적" 안전 지지부에 관한 것으로, 이는
- 림에 합치하도록 이루어진 실질적인 원통형 베이스,
- 타이어의 정격 동작 압력에서, 타이어의 크라운의 내벽에 대해 간격을 남겨두면서, 압력 소실시, 타이어의 크라운의 내벽과 접촉하도록 이루어진 반경방향 외벽을 구비하는 크라운, 및
- 크라운과 베이스를 연결하는 환형 본체를 포함한다.
문서 EP 0 796 747호는 크라운이 실질적인 회전 실린더 형태를 취하는 외벽을 구비하며, 종방향 홈을 포함하는 이런 안전 지지부를 개시한다. 출원 WO 00/76791호도 이런 안전 지지부를 개시한다.
비공압 상태(flat) 또는 감소된 팽창압에서 주행시, 안전 지지부 및 타이어 조립체의 내구성을 향상시키기 위해, 일반적으로 윤활 조성물 또는 겔이 타이어 내 부면상에 합체된다. 이들 겔은 지지부를 둘러싸는 타이어의 내부면과 지지부 사이의 마찰을 감소시키기 위한 것이다.
이런 겔은 일반적으로, 실리카 같은 증점제(thickener) 및 글리세롤 같은 윤활제를 포함한다.
본 발명은 비공압 상태 주행시, 그 내구성 성능이 종래의 지지부에 비해 개선된 안전 지지부를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이런 안전 지지부는 비공압 상태 주행시, 타이어와 지지부 사이의 접촉 영역을 통과하는 임의의 축방향 평면내에서 그 반경이 축(X)으로부터 가장 먼 지지부의 크라운의 상기 외벽의 지점의 반경과 같은 원에 의해 형성되는, 지지부와 공통 축(X)의 회전면인 E에 관하여, 그 동작 림 상에 지지부가 장착될 때, 그리고, f가 상기 타이어의 정격 부하인 부하(Z)하에서, 그리고, 그 동작 림상에 장착된 상기 지지부가 받는 편향일 때, 상기 표면(E)은
Figure 112006028536846-PCT00001
의 관계를 충족시키는 반경(Rmax 및 Rmin)의 두 개의 회전 실린더 사이에 한정되며, 바람직하게는, 이 편차는
Figure 112006028536846-PCT00002
를 충족시키는 것을 특징으로 한다.
회전면(E)은 비공압 상태 주행시, 타이어의 크라운의 내벽과 접촉하도록 이루어진 크라운의 외벽의 영역에만 형성된다는 것을 주의하여야 한다. 즉, 비공압 상태 주행시, 타이어의 크라운의 내벽과 실제로 접촉하는 상기 벽의 부분만이 고려된다. 특히, 상기 크라운을 따라 배치된 홈의 저면의 반경은 고려되지 않는다. 이들 홈 저면은 비공압상태 주행시 타이어의 크라운의 내벽과 접촉하지 않는다.
이 회전면(E)은 그 동작 림상에 장착된 지지부의 형상적 측정에 의해 실제로 결정될 수 있다. 또한, E는 지지부의 크라운의 외벽의 인벨로프(envelope)의 이론적 프로파일(E')에 매우 근접하다. 이하에서, 회전면(E)은 지지부의 크라운의 외벽의 인벨로프라 지칭된다. 두 개의 회전면(E 및 E') 사이의 편차는 특히, 지지부 제조시의 다수의 불특정성, 성형 이후의 재료의 수축, 그 가교 결합 또는 가황, 동작 림의 비표준 원형도와 연계되어 있다.
크라운의 외벽의 인벨로프(envelope)인 표면(E)의 최소 반경의 영역을 지지부의 크라운의 적어도 하나의 측방향 단부에 축방향으로 배열하는 것이 유리하다.
최소 반경(Rmin)의 영역은 차량 외부상에 배치되도록 이루어진 지지부의 측부상에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안전 지지부의 크라운의 외벽의 인벨로프(E)는 또한 반경(Rmin)의 영역으로부터 원주방향 중간 평면(P)의 다른 측부상에 축방향으로 배치된 Rmin과 같거나 그 보다 큰 반경(R'min)의 제2 영역을 포함할 수 있으며, 이는
Figure 112006028536846-PCT00003
그리고, 바람직하게는
Figure 112006028536846-PCT00004
의 관계를 충족시킨다.
지지부의 크라운의 적어도 하나의 측방향 단부에 배치된 보다 작은 반경의 이들 영역의 존재는 비공압 상태 주행시, 지지부의 크라운 및 타이어의 내벽에 대한 손상을 제한할 수 있게 하며, 따라서, 이런 비공압 상태 주행 조건하에서 타이어/지지부 조립체의 내구성을 현저히 증가시킨다.
이제, 첨부 도면을 참조로, 본 발명에 따른 안전 지지부의 다수의 실시예를 설명한다.
도 1은 안전 지지부의 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 안전 지지부의 환형 본체의 일 예의 도 1에 도시된 바와 같은 단면 AA를 도시하는 도면.
도 3은 타이어와, 휠 림상에 장착된 본 발명에 따른 안전 지지부로 이루어진 조립체의 축방향 단면도.
도 4는 부하(Z)를 받는 조립체의, 휠 림상에 장착된 안전 지지부의 개략적인 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 안전 지지부의 제2 실시예의 축방향 단면을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 안전 지지부의 제3 실시예의 축방향 단면을 도시하는 도면.
도 1은 출원 WO 00/76791호의 것들에 대응하는 안전 지지부의 측면도를 도시한다. 이 지지부는 실질적으로, 세 개의 부분을 포함한다.
- 실질적인 환형 형상의 베이스(2),
- 그 반경방향 외벽상에 종방향 홈(5)을 가지는 실질적인 환형 크라운(3), 및
- 베이스(2)와 크라운(3)을 연결하는 환형 본체(4).
도 1은 또한 본 출원에 사용되는 형상적 관례를 특정한다.
Figure 112006028536846-PCT00005
를 통과하는 축(X)은 지지부의 회전축이다. 림 둘레에서, 타이어의 캐비티내에 지지부를 장착한 이후, 축(X)은 또한 지지부, 타이어 및 림의 공통 회전축이다. 방향 T는 반경 방향이며, 즉, 축(X)을 통과하면서, 그에 수직이다. 방향 C는 원주 방향이며, 지지부, 타이어 또는 림의 임의의 지점에서, 이 원주 방향은 축 X 및 이 지점을 통과하는 반경 방향에 수직이다.
도 2는 본 발명에 따른 안전 지지부의 환형 본체의 일 예의 도 1에 표시된 바와 같은 단면 AA이다. 본 예는 WO 00/76791호에 설명되어 있다. 이 환형 본체(4)는 원주방향 중간 평면인 평면(P)의 각 측부상에서 축방향으로 연장하면서, 지지부의 원주 위로 분포되어 있는 복수의 반경방향 격벽(partitions)(42)과, 두 개의 인접 격벽(42)에 그 각 단부에서 연결되고, 실질적으로 원주방향으로 연장하는 반경 방향 접합부(43, 44)로 구성된다. 도시된 예에서, 접합부(43, 44)는 서로 다른 원주방향 길이를 갖는다. 보다 긴 원주방향 접합부(44)는 차량의 내측을 향해 배치되도록 설계된 지지부의 측부상에 배치되는 것이 바람직하다. 접합부는 환형 본체(예 43)의 측방향 에지를 따라 배치되거나, 그로부터 셋 백(set back)될 수 있다(예 44). 이 도 2의 형상은 단지 예로서 도시된 것이며, 환형 본체의 매우 많은 수의 다른 형상이 본 발명에 따른 안전 지지부를 위해 사용될 수 있다.
도 3은 타이어와, 휠상에 장착된 본 발명에 따른 안전 지지부로 이루어진 조립체의 축방향 단면도이다. 이 도면은 조립체의 "외부"(EXT) 및 "내부"(INT) 측부, 즉, 차량의 내측을 향해 또는 차량의 외부를 향해 배치되도록 이루어진 것들을 도시한다.
상술된 바와 같이, 안전 지지부(10)는 베이스(2), 환형 본체(4) 및 크라운(30)을 포함한다.
휠 림(6)은 특히, 문서 WO 00/05083호에 기술되어 있으며, 비균등 직경의, 각각 외부 및 내부의 두 개의 림 시트(61, 61')를 포함하며, 그 모면(generatice)은 외측을 향해 경사져있다. 내부 측부에 배치된 내부 시트(61')는 외부 시트(61) 보다 큰 직경을 갖는다. 두 개의 시트는 돌출부 또는 험프(humps)(62, 62')에 의해 외부적으로 연장된다. 외부 시트(61)는 제2 베어링면(63') 및 원주방향 채널(64)이 이어지는 제1 베어링면(63)에 의해 내측을 향해 축방향으로 연장된다. 제2 베어링면(63')은 위치설정 정지부(65)를 구비한 차량의 내측을 향한 그 단부에 제공된다. 도면에 도시된 바와 같이, 안전 지지부(10)는 두 개의 베어링면(63, 63')상에서 반 경방향으로 , 그리고, 정지부(65)에 대하여 축방향으로 지지된다. 원주방향 접합 요소(44)가 베어링면(63')에 축방향으로 대향하여 배치되어, 지지부와 림 사이의 힘의 양호한 전달을 보증한다는 것을 주의하여야 한다. 유사하게, 접합 요소(43)가 베어링면(63)에 대향하여 배치되는 것이 바람직하다. 내부 시트(61')는 림 플랜지(66)에 의해 차량의 외부를 향해 축방향으로 연장되며, 상기 플랜지는 위치설정 정지부(65)와 함께 장착 채널(67)을 형성한다. 또한, 림(6)은 원주방향 채널(64)의 외부 측벽에 배치된 밸브 구멍(68)을 포함한다. 밸브 및 팽창압 측정 디바이스(69)는 이 밸브 구멍에 고정된다.
타이어(7)는 림(6)상에 장착된다. 특히, 이 타이어(7)는 림 시트(61, 61')를 둘러싸는 두 개의 비드(71, 71')와, 그 내벽(73)이 현저한 팽창압 소실 또는 비공압 상태 주행의 경우에 지지부의 크라운(30)에 대하여 안치되도록 설계되어 있는 크라운(72)을 포함한다.
지지부(10)는 본 발명에 따른 지지부이다. 그 크라운(30)은 세 개의 부분, 즉, 그 외부 인벨로프가 최대 반경(Rmax)에 도달하는 중앙부(31)와, 그 외부 인벨로프가 반경 Rmin을 가지는 외부 측방향 부분(32) 및 그 외부 인벨로프가 반경 R'min을 가지는 내부 측방향 부분(33)을 포함한다. 외부 및 내부 측방향 부분(32, 33)은 각각 실질적인 회전 실린더의 형상을 갖는다. 중앙 부분(32)은, 차량의 외부를 향해 내측으로부터 축방향으로 그 반경이 R'min으로부터 Rmax로 변하는 실질적인 원추형 영역(310)과, 그 외부 인벨로프가 반경 Rmax의 회전 실린더인 영역(311) 및 그후, 외 부 영역(32)으로의 전이부(transition)를 형성하는 제2 전이 영역(312)을 포함한다. 상기 영역(311 및 312)은 원주방향 홈(grooves)을 포함한다. 이런 홈은 또한 측방향 상기 영역(33, 32)에 배치될 수 있다.
따라서, 지지부(10)의 크라운은 중앙부의 최대 반경 보다 작은 반경의 영역을 그 두 개의 측방향 단부에 포함한다.
Rmax와 Rmin과 R'min 사이의 이들 편차의 값을 도 4를 참조로 설명하며, 도 4는 평탄한 표면(S)상에 지지되는 안전 지지부(10)와 휠(디스크(9) 및 림(6)으로 구성됨)의 조립체의 개략도이다.
휠/안전 지지부 조립체(10)는
Figure 112006028536846-PCT00006
를 통과하는 축(X)을 갖는 상태로 척(chuck)(미도시)상에 장착된다. 비부하 상태에서, 조립체의 외부 반경(R)은 지지부(10)의 크라운(30)의 중앙 부분(31)의 반경(Rmax)에 대응한다. 다른 한편, 휠/안전 지지부 조립체와 표면(S) 사이의 접촉 영역의 중심은,
Figure 112006028536846-PCT00007
에서 부하(Z)가 적용될 때, 반경이 최소화하고, R0이 된다. R과 R0 사이의 편차의 값은 편향(deflection)(f)으로서 알려져 있으며, 동작시 타이어가 지지할 수 있는 최대 부하인 타이어의 정격 부하가 부하(Z)로서 선택된다. 이 값은 ETRTO 표준에 의해 규정된다.
f는 상기 동작 모드에 따라 경험적으로 쉽게 결정된다. 이는 20℃에서 이루어진다.
물론, 안전 지지부 동작 휠 및 림, 즉, 이를 위해 안전 지지부가 설계되어 있는 휠 및 림이 휠 및 림으로서 선택되어야 한다.
본 출원인은 놀랍게도, 하기의 관계를 충족시키는 값을 Rmax, Rmin 및 R'min 값을 위해 선택하는 것이 타이어의 내부 캐비티(cavity)(8)내로 도입된 주어진 양의 윤활제에 대하여 비공압 상태 주행 동안 내구성 성능을 현저히 향상시킨다는 것을 알게 되었다.
Figure 112006028536846-PCT00008
그리고, 바람직하게는
Figure 112006028536846-PCT00009
안전 지지부의 주 구성 재료는 매우 광범위하게 변할 수 있다는 것을 주의하여야 한다. 이들 지지부의 기계적 특성 및 주어진 림 형상 및, 특히, 주어진 부하 하에서의 편향(f)도 광범위하게 변한다. 예로서, 고무 혼합물의 탄성 계수는 8과 40MPa 사이에서 변할 수 있는 반면, 폴리우레탄 엘라스토머 또는 열가소성 엘라스토머의 탄성 계수는 20과 150MPa 사이에서 변할 수 있다. 예로서, 20℃, 10% 변형에서 신장 계수를 취한다.
고무 재료의 120 x 440 - 40 안전 지지부를 사용하여 테스트가 수행되었으며, 여기서, 120은 지지부의 mm 단위 폭에 대응하고, 440은 mm 단위의 그 직경에 대응하며, 40은 그 높이에 대응하고, 역시 mm 단위이다.
지지부 및 동작 림 조립체가 정격 부하 Z=450kg하에서 받는 편향의 값은 6mm라는 것을 알게 되었다. 값 Rmax 와 Rmin 또는 R'min 사이의 편차는 본 발명의 지지부 에 대하여 2mm 이고, 대조예(실질적으로 회전 실린더의 크라운 형상)에 대하여서는 0이었다.
지지부/림/타이어 조립체는 글리세롤 및 실리카를 주 성분으로 하여 구성된 90g의 윤활제를 도입한 이후, 100km/h에서 테스트되었다. 테스트 차량은 르노 세닉 2(Renault Scenic 2)였으며, 비공압상태 주행 동안 테스트된 타이어/휠/지지부 조립체는 차량의 후방에 배치되었다. 테스트 서킷은 고속도로형 서킷이었다.
대조예 조립체는 특히, 지지부의 크라운의 외부 단부에 대향한 타이어의 내벽(73)에 손상이 발생되기 이전에, 비공압상태, 즉, 주변 공기와 타이어의 캐비티 사이에 0의 상대 팽창압을 갖는 상태에서의 주행시 70km의 거리를 이동하였다. 이러한 두개의 대향한 표면 사이의 마모에 의해 정지가 유발되었다. 이 마모는 이들 표면 사이의 윤활제의 결여로 인한 것으로 간주된다.
본 발명에 따른 지지부(10)를 포함하는 조립체는 정지 이전에 180km의 거리를 이동하였다.
이 결과는 안전 지지부/휠/타이어 조립체의 비공압상태 주행 내구성 성능을 최적화하기 위해 지지부의 크라운의 외부 형상을 변경하는 이득을 매우 명백히 보여준다.
도 5는 안전 지지부의 제2 실시예를 도시한다. 크라운(35)은 지지부의 외부 반경이 크라운의 중심에서 Rmax이고, 두 측방향 단부에서 Rmin이도록 축방향으로 굴곡된 외벽을 포함한다. 상술한 바와 같이, 그 동작 림상에서의 비공압상태 주행 동작 조건하에서 이 지지부가 받는 편향의 크기의 정도는 6mm 정도이며, 2mm 정도의 반경의 변화를 갖는다.
도 6은 안전 지지부의 제3 실시예를 도시한다. 크라운(37)은 외측으로부터 내측을 향해 축방향으로 반경이 Rmin인 회전 실린더 형태의 제1 영역(373)과, 원추형 영역(372) 및, 그후 크라운의 내부 단부에서, 반경 Rmin과 매우 근접한 반경 R'min이 존재하도록 실질적으로 일정하게 굴곡된 영역(371)을 구비하는 외벽을 포함한다.
본 발명에 따른 안전 지지부의 3개 예시된 실시예를 도시하는 도면에서, 표면 E 및 E'는 합쳐진다.
본 출원인은 또한, 내구성 테스트 및 지지부의 제조시 고유한 변화가 주어지면, 반경의 변화가 0.2f 미만일 때, 성능에 관한 결과가 현저하지 않다는 것을 알게 되었다. 다른 한편, 이 반경의 변화가 2f를 초과하여 증가되면, 원하는 바와 역효과가 관찰되었다.
설명된 3개 크라운 형상은 단지 예로서 설명된 것이며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고, 다양한 다른 가능성을 안출할 수 있다.

Claims (10)

  1. 차량에 설치된 타이어 내측의 림상에 장착되고, 팽창압의 소실시, 상기 타이어의 트레드(tread)를 지지하도록 이루어지며,
    - 상기 림에 합치되도록 이루어진 실질적인 원통형 베이스와,
    - 타이어의 정격 동작 압력에서 타이어의 내벽에 대하여 간격을 남겨두고, 압력 소실시, 타이어의 크라운의 내벽과 접촉하게 되도록 이루어진 반경방향 외벽을 구비한 크라운, 및
    - 상기 크라운과 베이스를 연결하는 환형 본체를 포함하는 안전 지지부(safety support)에 있어서,
    상기 지지부가 그 동작 림상에 장착될 때, 축(X)으로부터 가장 먼 상기 지지부의 크라운의 상기 외벽 지점의 반경과 그 반경이 같은 원에 의해, 비공압 상태 주행시 타이어와 지지부 사이의 접촉 영역을 통과하는 임의의 축방향 평면 내에서 형성된 지지부와 공통 축(X)의 회전면인 E에 관하여, f가 상기 타이어의 정격 부하인 부하(Z)하에서의 그 동작 림상에 장착된 상기 지지부가 받는 편향(deflection)이고, 상기 표면(E)이 반경 Rmax와 Rmin의 두 개의 회전 실린더 사이에 형성될 때,
    Figure 112006028536846-PCT00010
    의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 안전 지지부.
  2. 제 1 항에 있어서, Rmax - Rmin은
    Figure 112006028536846-PCT00011
    의 관계를 충족하는 안전 지지부.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, E의 반경 Rmin의 영역은, 상기 지지부의 크라운의 반경방향 외벽의 인벨로프(envelope)가 상기 지지부의 크라운의 적어도 하나의 측방향 단부에서 축방향으로 배치되는 안전 지지부.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반경 Rmin의 영역은 차량의 외부에 배치되도록 이루어진 상기 지지부의 측부상에 배치되는 안전 지지부.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 지지부의 크라운의 외벽의 인벨로프인 E는, 반경 Rmin의 영역으로부터 원주방향 중간 평면(P)의 다른 측부상에 축방향으로 배치된, Rmin과 같거나 그 보다 큰 반경 R'min의 제2 영역을 포함하며,
    Figure 112006028536846-PCT00012
    그리고, 바람직하게는
    Figure 112006028536846-PCT00013
    의 관계를 충족시키는 안전 지지부.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부의 크라운은 종방향 홈(grooves)을 포함하는 안전 지지부.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크라운의 외벽의 인벨로프는 축방향 단면에서, 적어도 하나의 실질적으로 일정한 곡률의 영역을 나타내는 안전 지지부.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 크라운의 외벽의 인벨로프인 E 모두는 축방향 단면에서, 실질적으로 일정한 곡률의 영역을 나타내는 안전 지지부.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, E의 적어도 하나의 측방향 단부는 실질적으로 최소 반경(Rmin, R'min)의 회전 실린더의 형태를 취하는 영역을 포함하는 안전 지지부.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부의 환형 본체(annular body)는 복수의 반경방향 격벽(partitions) 및 반경방향 접합부를 포함하고,
    상기 복수의 반경방향 격벽은 원주위로 분포되며, 원주방향 중간 평면(P)의 각 측부를 축방향으로 연장하며, 상기 반경방향 접합부는 실질적으로 원주방향으로 연장하며, 그 각 단부에서 두 개의 인접 격벽에 연결되는 안전 지지부.
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