KR20070083445A

KR20070083445A - 휠 림 및 고무 타이어를 포함하는 차량 휠

Info

Publication number: KR20070083445A
Application number: KR1020077000110A
Authority: KR
Inventors: 하. 위르겐 자우어발트; 클라우스 숄츠
Original assignee: 콘티넨탈 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2007-08-24
Also published as: US20070240800A1; WO2006037353A1; BRPI0418859A; DE502004006091D1; BRPI0418859B1; US7726370B2; KR101077004B1; MXPA06013822A; EP1799469A1; JP4499790B2; CN101027194A; ATE384626T1; CN100482479C; ES2299859T3; JP2008514488A; EP1799469B1

Abstract

본 발명은 휠 림(5) 및 상기 휠 림 상에 배치된 고무 타이어(2)를 포함하는 차량 휠에 관한 것으로, 상기 휠 림(5) 상에는 여러 세그먼트(7a, 7b, 7c)로 구성되면서 외주연(outer periphery)에 쐐기 표면(wedge surface)을 갖는 환상(annular) 하부 셸(4)이 설치된다. 상기 하부 셸은 정반대편에 형성된 쐐기 표면을 갖는 환상 상부 셸(3)에 대하여 조여지며, 상기 상부 셸은 고무 타이어(2)와 단단하게 연결된다. 본 발명에 따른 차량 휠은 상부 셸(3)이 적어도 2개의 세그먼트(6a, 6b, 6c)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

휠 림 및 고무 타이어를 포함하는 차량 휠{VEHICLE WHEEL COMPRISING A WHEEL RIM AND A RUBBER TYRE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 휠 림 및 상기 휠 림 상에 배치된 고무 타이어를 구비한 차량 휠에 관한 것이다.

이러한 유형의 차량 휠이 EP 1 312 489 A2로부터 공지되어 있다. 이러한 차량 휠에서 중요한 점은, 휠 림 상에 여러 세그먼트로 구성되면서 외주연(outer periphery)에 쐐기 표면(wedge surface)을 갖는 환상(annular) 하부 셸이 설치되고, 상기 하부 셸은 정반대편에 형성된 쐐기 표면을 갖는 환상 상부 셸에 대하여 조여지며, 상기 상부 셸은 고무 타이어와 단단하게 연결된다는 것이다.

이러한 차량 휠의 장점은, 상부 셸에 배치된 고무 타이어가 매우 간단한 수단에 의해 하부 셸 및 휠 림에 설치될 수 있다는 점이다. 이러한 타이어를 휠 림에 설치하기 위해서는 간단한 토크 렌치를 사용하는 것으로 충분하지만, 공지된 모든 산업용 고무 타이어의 경우 휠 림으로 직접 고무 타이어를 압착하기 위해 매우 무거운 프레스가 사용된다. 그러나 휠 림에 고무 타이어를 압착하는데 적합한 프레스는 무겁고 고가인데다 손쉽게 구할 수 없으며, 그러한 프레스를 갖추고 있는 공장까지 가기 위해 종종 먼 거리를 이동해야 하므로, 필요한 경우에 새로운 고무 타이어를 휠 림에 설치하기가 쉽지 않다.

EP 1 312 489 A2로부터 공지된 구조에서는, 세그먼트형 하부 셸 및 가황된 타이어를 구비한 일체형 상부 셸로 이루어진 구성에 의해 실제로 어디에서나 실행될 수 있는 매우 간단한 조립이 가능하기 때문에, 이미 전술한 단점들이 극복될 수 있다.

그러나 EP 1 312 489 A2에 따른 구조에서도 본 발명에 의해 제거되어야 하는 확실한 단점이 밝혀졌다.

특히 문제가 되는 것은, 예컨대 고온에서 외부 또는 내부의 온도 상승으로 인해 상부 셸이 열팽창 경향을 보임으로써 상부 셸과 하부 셸 사이의 마찰 결합이 언제든지 보증되는 것이 아니기 때문에, 하부 셸/상부 셸의 구조에 열의 영향이 미친다는 사실이다.

이러한 문제는 놀랍게도 본원 청구항 1에 따른 차량 타이어를 사용함으로써 매우 간단하게 해결된다. 본 발명에 따르면, 상부 셸이 적어도 2개의 세그먼트로 구성되도록 EP 1 312 489 A2로부터 공지된 차량 휠을 형성하는 것이 제안된다.

특히 열팽창 문제는, 상부 셸을 하부 셸과 마찬가지로 여러 세그먼트로, 더 정확히 말해 적어도 2개의 세그먼트로, 바람직하게는 3개 내지 5개의 세그먼트로 형성함으로써 해결될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그 결과, 특히 상부 셸의 세그먼트들의 구성에 있어서 상기 세그먼트들 사이에 열팽창을 보상할 수 있는 팽창 이음쇠(expansion joint)가 형성되도록 함으로써 상기 열 문제가 억제될 수 있다.

상부 셸을 세그먼트형 상부 셸로 형성하면 추가의 구조적 장점 및 형상 가능성이 획득된다는 사실이 밝혀졌다. 예를 들면, 세그먼트형 상부 셸 및 세그먼트형 하부 셸이 형상 결합 방식으로, 더 정확히 말하면 바람직하게 상부 셸과 하부 셸의 윤곽이 다각형 또는 이 맞물림(toothing)에 의해 반경방향으로 합동이 되도록 연결될 수 있다.

간단한 조립 및 분해 때문에 쐐기형 셸들(상부 셸 및 하부 셸)의 마찰면의 마찰 계수는 매우 작아야 하면서도, 제동 및 가속시 접선력과 관련하여 높은 힘이 전달되어야 하기 때문에, 상기 시스템의 형상 결합이 특히 바람직하다. 형상 결합은 x각형, 이 맞물림, 슬롯-스프링 시스템 또는 베이어닛 연결에 의해 달성된다.

상부 셸이 세그먼트 형태로 형성됨으로써 제공되는 또 다른 장점은, 상기 상부 셸에 예컨대 슬롯-스프링 형태의 축방향 체결 및 반경방향 체결이 구현된다는 것이며, 이로써 부적절한 나사 조임에 의해 상부 셸에 배치된 고무 타이어의 벨트가 해체되는 일이 발생하지 않는 특별한 장점이 얻어진다.

또한, 상부 셸의 반경방향 외측 윤곽에 축방향 외부로 볼록한 쇼울더가 제공됨에 따라 상부 셸의 반경방향 외측 윤곽이 전체적으로 안장(saddle)의 형태를 갖게 된다. 그러한 형상은, 축 하중이 높을 때 고무 타이어의 하단부(bottom area)에서 발생하는 응력 균열(stress crack)을 저지하기 때문에 바람직한 것으로 밝혀졌다.

또한, 본 발명의 실제 형상에서는 상부 셸과 하부 셸에 각각 정반대편에 쇼울더가 제공될 수 있다. 상기 쇼울더가 소정의 스토퍼로서 사용됨에 따라 상부 셸과 하부 셸의 나사 결합이 정해진 지점까지만 조여질 수 있으며, 이는 EP 1 312 489 A2에 따른 순수한 원추형 면들에서는 나타나지 않는다. 그 대안으로, 역시 소 정의 스토퍼의 목적을 가진 1개 또는 2개의 스페이서 슬리브(spacer sleeve) 내에서 나사가 안내되도록 할 수도 있다. 물론 공지된 다른 스토퍼 방식도 고려될 수 있다.

상부 셸과 하부 셸을 가능한 만큼만 간단하게 조립하기 위해, 하부 셸 및 하부 셸 각각의 세그먼트들의 정면 에지에 로킹(locking) 연결 시스템이 제공되거나 캐치(catch) 시스템도 제공될 수 있다. 이 경우, 예컨대 정면 에지에 후크형 핀이 제공될 수 있고, 상기 후크형 핀은 다른 세그먼트의 단부면에 있는 대응 리세스에 맞물려 그곳에 고정된다. 이 경우 휠 림으로 하부 셸을 조립하는 작업은 매우 간단하게 이루어질 수 있는데, 이 단계에서 세그먼트들이 간단하게 휠 림의 압착 고무 위로 놓여 로킹 연결에 의해 다른 세그먼트들과 연결됨에 따라 시간이 오래 걸리는 복잡한 핸들링이 방지된다.

한 실시예에서는 상부 셸 및 하부 셸의 세그먼트들 내에 금속 재료로 된 압착 바디를 장착할 수 있고, 상기 압착 바디는 표면 압력을 감소시키는 한편 바람직하게 플라스틱으로 형성된 세그먼트들 및 나사 헤드의 충돌 방지(collision protection) 작용을 한다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 차량 휠에 정전기 방지 기능이 구비될 수 있다. 그 이유는, 특히 상부 셸과 하부 셸이 플라스틱으로 만들어진 경우 휠의 정전하(static charge)를 유도하기가 쉽지 않다는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 이 경우, 고무 타이어의 금속 벨트가 상부 셸 및 하부 셸을 연결하는 적어도 1개의 나사와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이때 상기 나사는 차량의 휠 림과 전기적으로 연결된다. 이와 같이 나사를 통한 벨트와 흴 림의 연결은 예컨대 와이어가 나사의 금속 압착 헤드 및 벨트와 연결됨으로써 매우 간단하게 이루어질 수 있으며, 이때 나사는 받침판 또는 추가의 와이어를 통해 휠 림과 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 세그먼트들로 형성된 상부 셸에 고무 타이어가 가황 처리될 수 있다. 그 대안으로, 고무 타이어가 상부 셸을 하부 셸과 조여서 연결하는 별도의 부품일 수 있으며, 이 경우 상부 셸과 하부 셸이 조여진 상태에서 하부 셸의 축방향 외측 및 상부 에지가 상부 셸의 축방향 외측 및 상부 에지와 일직선으로 정렬된다.

본 발명의 또 다른 장점 및 실시예를 도면 및 청구항을 참고로 더 상세히 설명한다. 도면은 각각 축척에 맞게 도시되었다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 휠의 한 실시예의 사시도이다.

도 2는 도 1의 상세 사시도이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 차량 휠의 상부 셸의 측면도이다.

도 4a 내지 도4g는 도 3의 상부 셸의 압착 바디의 여러 모습을 도시한 것이다.

도 5a 및 5b는 도 1의 차량 휠의 상부 셸의 두 세그먼트의 사시도이다.

도 6a 및 6b는 대안 실시예에서 하부 셸의 두 세그먼트의 사시도이다.

도 7은 차량 휠의 또 다른 구현형의 부분 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 차량 휠의 또 다른 구현형의 방사 단면(radial section)이다.

도 9는 본 발명에 따른 차량 휠의 또 다른 구현형의 방사 단면이다.

도 1에는 본 발명에 따른 차량 휠(1)의 제 1 실시예의 사시도가 도시되어 있다. 바람직하게는 지게차, 굴착기, 중량 화물차 또는 그와 유사한, 축하중이 높은 서행 차량에 사용되는 차량 휠(1)은 상부 셸(3)과 하부 셸(4)을 통해 휠 림(5)과 연결되는 고무 타이어(2)로 형성된다.

상부 셸(3)과 하부 셸(3)의 결합체는 도 2에 사시도로써 더 상세히 도시되어 있다. 상부 셸(3)은 3개의 세그먼트(6a, 6b 및 6c)로 형성되고, 하부 셸(4)도 마찬가지로 3개의 세그먼트(7a, 7b 및 7c)로 형성된다. 상부 셸(3)의 반경방향 내부 윤곽(8)과 하부 셸(4)의 반경방향 외부 윤곽(9)이 모두 다각형 형태를 가짐으로써, 상부 셸(3)의 세그먼트들(6a 내지 6c)이 하부 셸(3)의 세그먼트들(7a 내지 7c)과 형상 결합 방식으로 결합한다. 상부 셸(3)의 세그먼트 6a 및 6b는 이 맞물림부(10)를 가지며, 상기 이 맞물림부는 상기 세그먼트들(6a 및 6b)의 축방향 체결에 이용된다. 이러한 체결은 특히 상부 셸(3)과 하부 셸(4)이 서로 교차되는 방식으로 조여지지 않는 경우에 실용적인 것으로 밝혀졌다. 여기서 상기 이 맞물림은 세그먼트들이 서로 밀릴 수 없도록 하는데 도움이 되고, 그러한 경우 가황 처리된 고무 타이어(2)가 상부 셸로부터 분리될 위험이 없어질 것이다.

세그먼트들 사이에는 팽창 이음쇠(expansion joint)(11)가 형성되며(이는 특히 세그먼트 6c와 6a 사이에서 잘 볼 수 있음), 그에 상응하게 하부 셸(4)의 세그먼트 7c와 7a 사이에도 역시 팽창 이음쇠(12)가 형성된다. 상기 팽창 이음쇠들(11 및 12)은 운행중 및 외부 온도가 높을시 차량 휠이 예열되는 경우 열팽창을 보상하는데 사용된다. 도 1 및 도 2에 도시된 구조의 팽창 이음쇠(11, 12)의 형상에 의해 매우 상이한 온도 조건 하에서 하부 셸(4)과 상부 셸(3)의 결합이 보증된다.

도 3에는 도 2의 상부 셸(3)의 측면도가 도시되어 있다. 여기서는 특히 다각형 형상의 내부 윤곽(8), 팽창 이음쇠(11) 및 보어들(13)을 볼 수 있으며, 상기 보어들에는 하부 셸(4)로 조여지기 위한 나사들이 삽입될 수 있다. 도 4a 내지 도 4g에는 압착 바디(15)를 밑에서 본 모습, 위에서 본 모습, 위에서 바라본 사시도와 밑에서 바라본 사시도 그리고 단면도가 자명하게 도시되어 있다. 압착 바디(15)는 특히 알루미늄 압력 다이캐스팅 주물이나 아연 압력 다이캐스팅 주물과 같은 금속 재료 또는 유리섬유 강화 플라스틱으로 형성될 수 있는 반면, 상부 셸(3)과 하부 셸(4)은 각각 플라스틱, 특히 폴리아미드로 형성될 수 있다. 압착 바디는 나사에 의해 가해진 압력이 상부 셸(3) 및 하부 셸(4)에 더 잘 분포될 수 있게 하는데 사용된다.

도 5a 및 도 5b에는 상부 셸의 2개의 세그먼트(6a 및 6b)의 사시도가 도시되어 있다. 여기서는 특히 이 맞물림부(10) 및 집진 에지(dust-collecting edges)(16)를 볼 수 있다. 집진 에지(16)는 열팽창시 세그먼트 접합 시임 내에 침투한 먼지가 압착되어 다시 배출될 수 있는 경우에 한해 자기정화(self-purification)의 목적으로 사용된다. 도 5b에는 또한 스톱 에지(17)가 도시되어 있으며, 상기 스톱 에지에 대해서는 추가로 설명할 것이다.

도 6a 및 도 6b에는 하부 셸(4)의 세그먼트(7a 및 7b)가 도시되어 있으며, 상기 세그먼트는 도 5a 및 도 5b에 도시된 상부 셸(3)의 세그먼트들(6a 및 6c)에 합동인 짝결합 면을 갖는다. 세그먼트 7b는 로킹 부재(18)를 포함하며, 상기 로킹 부재는 상응하게 형성된 세그먼트 7a의 로킹 부재(19)와 상호 작용한다. 이로써 휠 림 상에 세그먼트 6a와 6b 그리고 6c가 간단하게 조성될 수 있고, 이때 각각의 세그먼트(6a 내지 6c)는 휠 림(5) 상의 압착 고무 위에 놓여 서로 체결된다.

도 7에는 하부 셸(4)의 세그먼트(7a)와 하부 셸(3)의 세그먼트(6a)가 부착된 휠 림(5)이 도시되어 있으며, 여기서는 추가로 고무 타이어(2)의 일부분도 볼 수 있다. 도 6a 및 6b에 도시된 하부 셸과 마찬가지로, 상부 셸(3)의 세그먼트(6a)도 로킹 부재들(20, 21)을 포함하며, 상기 로킹 부재들은 세그먼트들의 간단한 결합에 이용될 뿐만 아니라, 반경방향 체결 및 축방향 체결에도 사용된다.

도 8에는 본 발명에 따른 차량 휠(1)의 또 다른 실시예의 방사 단면이 도시되어 있다. 하부 셸(4)과 상부 셸(3)은 나사(22)에 의해 서로 조여지는데, 이때 나사(22)는 압착 바디들(15) 내에 장착되고, 너트(23)는 하부 셸(4)의 압착 부재(15) 내에 장착된다. 금속 벨트는 "24"로 표시되어 있다. 상부 셸(3)의 스톱 에지(17)가 하부 셸(3)의 대응 스톱 에지(25)에 부딪친다. 반경방향 상부 및 축방향 외부의 면(26)은 같은 높이에서 하부 셸(4)의 축방향 내부면과 일직선으로 정렬되는 방식으로 형성된다. 이러한 형상은, 상부 셸(3)과 가황 처리를 통해 결합되지 않고 별도의 부품으로서 상부 셸(3) 및 하부 셸(4)을 통해 휠 림에 조여져서 고정되는 고무 타이어(2)의 사용을 가능하게 한다. 이로써 고무 타이어(2)의 교환시 상부 셸(3)에 다시 가황 처리를 할 필요 없이, 상부 셸(3)을 별도의 부품으로서 사 용할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 차량 휠의 또 다른 실시예의 방사 단면이다. 도 9에 도시된 차량 휠(1)은 전반적으로 도 8에 도시된 실시예와 유사하나, 도 8에 도시된 실시예에서와 달리 고무 타이어(2)가 상부 셸(3)과 가황 처리를 통해 단단하게 연결된다. 높은 하중에서의 응력 균열을 저지하기 위해, 상부 셸(3)의 반경방향 상부 및 축방향 외부 영역에 볼록한 쇼울더(28)가 제공되고, 상기 쇼울더에 의해 상부 셸(3)의 반경방향 외부 윤곽이 전체적으로 안장(29)의 형태를 취하게 된다. 이는 축하중이 높을 때 발생할 수 있는 응력 균열을 저지한다.

또한, 벨트(24)는 나사(22)로의 연결부(30)를 가지는데, 이때 상기 나사(22)로의 연결부(30)는 휠 림(5)을 통한 정전기 유도체의 유도(저항<10^6 옴)에 사용된다. 나사가 압축 부재(15)를 통한 휠 림으로의 연결부를 갖지 않는 경우, 나사로부터 휠 림(5)으로의 적절한 연결부가 제공될 수도 있다. 상부 셸(3)과 하부 셸(4)이 폴리아미드와 같은 플라스틱으로 형성된 경우에는, 상기 플라스틱에 전도성 카본 블랙이 첨가됨으로써 정전하 유도가 이루어질 수 있다.

도 9에는 하부 셸(4)을 휠 림(5)과 바람직하게 마찰 결합 방식으로 연결하는데 사용되는 공지된 압착 고무(31)가 간단하게 도시되어 있다.

*도면 부호 목록*

1: 차량 휠

2: 고무 타이어

3: 상부 셸

4: 하부 셸

5: 휠 림

6a, 6b, 6c: 세그먼트

7a, 7b, 7c: 세그먼트

8: 반경방향 내부 윤곽

9: 반경방향 외부 윤곽

10: 이 맞물림부

11, 12: 팽창 이음쇠

13: 보어

14: 리세스

15: 압착 바디

16: 집진 에지

17, 25: 스톱 에지

18, 19, 20, 21: 로킹 부재

22: 나사

23: 너트

24: 벨트

26, 27: 면

28: 쇼울더

29: 안장

30: 연결부

31: 압착 고무

Claims

휠 림(wheel rim)(5) 및 상기 휠 림(5) 상에 배치된 고무 타이어(2)를 포함하는 차량 휠로서, 상기 휠 림(5) 상에 여러 세그먼트(7a, 7b, 7c)로 구성되면서 외주연(outer periphery)에 쐐기 표면(wedge surface)을 갖는 환상(annular) 하부 셸(4)이 설치되고, 상기 하부 셸은 정반대편에 형성된 쐐기 표면을 갖는 환상 상부 셸(3)에 대하여 조여지는, 차량 휠에 있어서,

상기 상부 셸(3)이 적어도 2개의, 특히 3개 내지 5개의 세그먼트(6a, 6b, 6c)로 구성되는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항에 있어서,

상기 상부 셸(3) 및 상기 하부 셸(4)이 스톱 에지(17, 25)를 갖는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항에 있어서,

상기 상부 셸(3)과 하부 셸(4) 사이의 정해진 스토퍼에 적어도 1개의 스페이서 슬리브(spacer sleeve)가 형성되는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 셸(3)의 적어도 1개의 세그먼트(6a, 6b, 6c)가 이 맞물림부(toothing system)(10)를 갖는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 셸(3)과 상기 하부 셸(4)의 세그먼트들(6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c) 사이에 각각 팽창 이음쇠(expansion joint)(11; 12)가 형성되는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 셸의 세그먼트들(6a, 6b, 6c)의 이 맞물림 영역(10)에 적어도 1개의 집진 에지(dust-collecting edges)(16)가 배치되는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 세그먼트들(6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c)의 단부면이 로킹 부재(18, 19, 20, 21)를 포함하고, 상기 로킹 부재에 의해 상기 상부 셸(3) 및 상기 하부 셸(4) 의 세그먼트들이 각각 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 셸(3)의 반경방향 외부 윤곽이 2개의 볼록한 쇼울더(28)를 가진 안장(saddle)(29)의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 셸(3)과 상기 하부 셸(4)은, 상기 하부 셸(4)의 반경방향 외부 윤곽과 상기 상부 셸(3)의 반경방향 내부 윤곽이 함께 다각형을 형성함으로써 서로 형상 결합 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 하부 셸(4)과 상부 셸(3)은 이 맞물림을 통해 서로 형상 결합 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.
제 1항 내지 제 10항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 고무 타이어(2)의 적어도 1개의 벨트(24)가 상기 휠 림(5)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,

휠 림 및 고무 타이어를 포함한 차량 휠.