KR20100008250A - 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치 - Google Patents

중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중대형 튜브리스 타이어(TBR tire; Truck and Bus Radial tubeless tire)의 내부 공기압을 유지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행도중 외력에 의해 발생하는 타이어의 내부 미소변형과 차량 하중에 따라 타이어의 내부 공기압을 능동적으로 조절할 수 있는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 트레드(101)와 사이드월(102) 및 비드(103)를 갖춘 타이어(100)의 내부에 타이어 손상시 이 타이어의 하중을 지지해 주는 하중지지 구조체(104)를 갖추면서 상기 타이어(100) 내부의 공기압을 일정치로 유지시키도록 이루어진 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 있어서, 상기 타이어(100)의 내부에는 타이어(100)의 내압을 따라 수축 및 팽창하는 적응성 에어팩(1)이 내장 설치되되, 이 적응성 에어팩의 한쪽에는 고압 에어팩(2)이, 다른 쪽에는 저압 에어팩(3)이 각각 배치되고, 상기 적응성 에어팩(1)과 고압·저압 에어팩(2,3)들이 각각의 공기통로 덕트(4a,4b)에 설치된 연결밸브(5a,5b)들을 매개로 서로 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치{Pneumatic maintenance apparatus of TBR tubeless tire}
본 발명은 중대형 튜브리스 타이어(TBR tire; Truck and Bus Radial tubeless tire)의 내부 공기압을 유지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행도중 외력에 의해 발생하는 타이어의 내부 미소변형과 차량 하중에 따라 타이어의 내부 공기압을 능동적으로 조절할 수 있는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 관한 것이다.
차량에 사용되는 타이어의 내압은 성능(연비, 승차감, 내구 등)뿐만 아니라 타이어의 성능(내구, RR, 접지형상 및 압력, 강성 등)에 큰 영향을 미치는 주요 인자이다.
차량의 하중이 크게 증가(하중 및 승차인원의 증가)하거나 비포장도로와 같이 변위가 큰 구간을 주행하는 경우(외력이 작용) 내부 공기압이 증가하거나 타이어가 변형을 해야만 한다. 현재 타이어의 경우 내부 공기압이 동일하므로 타이어가 변형을 하게 되며, 상대적으로 강성이 약한 사이드월 부위가 변형을 한다. 즉, 타이어의 공기압은 타이어 성능과 직결되는 인자이다.
타이어에서 공기압의 경우 일정시간이 지나면 누출이 되어 규정 공기압보다 낮아지게 되며, 낮은 공기압은 타이어의 하중 지지능력을 저하시켜 변형이 과대해지며 이로 인해 내구성이 저하되게 된다.
반면에 공기압이 규정 공기압에 비해 높을 경우 지면과 접지하는 영역이 감소하게 되어 접지압이 증가하며 차량의 조정 안정성에 영향을 미치게 된다.
최근 타이어의 공기압을 조절하는 기술을 적용하는 제품은 없으나 크게 타이어가 손상되는(펑크) 경우를 대비하여 런플렛(Run Flat Tire) 기술과 타이어 공기압을 모니터링 하는 TPM(Tire Pneumatic Monitoring) 기술이 있다.
상기 기술의 문제점은 초기 공기압 상태에서 특수한 상황(펑크 등)이 발생할 경우 사용되어 지거나 사용자에게 위험을 알려주는 기능을 하게 되며, 차량 주행중의 다양한 변화에 대해 능동적인 대응을 하지 못하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 중대형 튜브리스 타이어가 주행 중 받게 되는 외력을 적응성 에어팩의 변형으로 조절할 뿐만 아니라, 차량의 하중 증감을 감지하여 최적의 공기압을 유지할 수 있는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트레드와 사이드월 및 비드를 갖춘 타이어 내부에 타이어 손상시 타이어의 하중을 지지해 주는 하중지지 구조체를 갖추면서 이 타이어 내부의 공기압을 일정치로 유지시키도록 이루어진 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 있어서, 상기 타이어의 내부에는 타이어 내압에 따라 수축 및 팽창하는 적응성 에어팩이 내장되되, 이 적응성 에어팩의 한쪽에는 고압 에어팩이, 다른 쪽에는 저압 에어팩이 각각 배치되고, 이 적응성 에어팩과 고압·저압 에어팩들이 각각의 공기통로 덕트에 설치되는 연결 밸브들을 매개로 서로 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.
상기와 같은 본 발명은 타이어 내부의 공기압을 모니터링 하여 타이어 상태를 각 구역별로 조정함에 따라 타이어의 변형을 최소화시키는 잇점과, 차량 하중에 따라 타이어의 공기압을 적절하게 규정 공기압으로 유지시켜 트레드의 접지형상을 최적으로 유지하여 타이어 마모 및 변형 손실을 예방할 수 있는 잇점 등을 갖는다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기압 유지장치가 중대형 튜브리스 타이어 내부에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 중대형 튜브리스 타이어의 단면도이고, 도 2는 도 1에서 본 발명에 따른 적응성 에어팩과 타이어의 설치상태를 타이어의 원주방향에서 본 개략적인 평면도이다.
본 발명은 트레드(101)와 사이드월(102) 및 비드(103)를 갖춘 타이어(100)의 내부에 타이어 손상시 이 타이어의 하중을 지지해 주는 하중지지 구조체(104)를 갖추면서 상기 타이어(100) 내부의 공기압을 일정치로 유지시키도록 이루어진 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 있어서, 상기 타이어(100)의 내부에는 타이어(100)의 내압을 따라 수축 및 팽창하는 적응성 에어팩(1)이 내장 설치되되, 이 적응성 에어팩의 한쪽에는 고압 에어팩(2)이, 다른 쪽에는 저압 에어팩(3)이 각각 배치되고, 상기 적응성 에어팩(1)과 고압·저압 에어팩(2,3)들이 각각의 공기통로 덕트(4a,4b)에 설치된 연결밸브(5a,5b)들을 매개로 서로 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.
여기서 상기 적응성 에어팩(1)의 원주방향 둘레에는 타이어(100) 내부와 이 적응성 에어팩(1) 내부의 공기가 서로 소통되는 노즐형 공기구멍(6)들이 등각도(θ)로 배치되어 있으며, 도 2에는 이 노즐형 공기구멍(6)들이 8개 도시되어 있지만, 필요에 따라 그 개수는 설계변경이 가능하다.
상기 적응성 에어팩(1)의 원주둘레에 설치된 노즐형 공기구멍(6) 중 이 적응 성 에어팩(1)의 내부공기가 타이어(100)의 내부로 배출되는 배출 노즐형 공기구멍(6a)과 타이어(100)의 내부공기가 적응성 에어팩(1)의 내부로 유입되는 유입 노즐형 공기구멍(6b)은 서로 하나씩 건너뛰어 대칭형으로 배치되고, 이들 노즐형 공기구멍(6b)의 목 단면적(A1)과 확장 단면적(A2)의 비율은 A1/A2=1/2로 설정되어 있다.
또한, 도 3 (A)와 (B)로 도시된 바와 같이 배출 노즐형 공기구멍(6a)은 적응성 에어팩(1)으로부터 타이어(100)의 내부로 공기가 유입되는 것이고, 유입 노즐형 공기구멍(6b)은 이와 반대로 타이어(100)의 내부에서 적응성 에어팩(1)으로 공기가 유입되는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 적응성 에어팩(1)은 외부의 변형에 의해 변형이 가능한 공기주머니로서, 저공기압(6kgf/㎠) 상태에서 최소부피를 가지며, 과공기압(12kgf/㎠) 상태에서 최대부피를 가질 수 있는 플렉시블(Flexible)한 재질로 되어 있다.
한편, 상기 적응성 에어팩(1)에 고압 연결밸브(5a)를 갖춘 고압 공기통로 덕트(4a)와 연결되는 고압 에어팩(2)은 12kgf/㎠의 압력을 갖춘 에어팩으로 되어 있으며, 이 적응성 에어팩(1)에 다른 저압 연결밸브(5b)를 갖춘 저압 공기통로 덕트(4b)와 연결되는 저압 에어팩(3)은 6kgf/㎠의 압력을 갖춘 에어팩으로 되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치는 초기 차량의 하중을 감지하여 타이어의 규정 공기압의 80%~120% 수준을 유지하여 타이어의 접지형상을 항상 최적으로 유지시키고 하중에 따라 적정한 타이어의 공기압을 유지하도록 되어 있다.
이어 본 발명의 자동에 대해 설명한다.
초기 차량의 하중은 규정 공기압(100%) 상태에서 측정하며, 규정 하중을 기준으로 L0, L1, L2로 구분하며 각각의 하중 범위는 다음과 같다.
L0 : 정상하중 상태(규정 하중의 90%~110%)
L1 : 저하중 상태(규정 하중의 90% 미만)
L2 : 과하중 상태(규정 하중의 110%~150%)
측정된 하중을 기준으로 다음과 같이 타이어(100) 내부의 공기압을 제어한다.
Case 1
타이어 내부의 공기압이 정상상태인 경우
상기 적응성 에어팩(1)의 좌우측에 연결된 고압 및 저압 연결밸브(2,3)들을 모두 폐쇄시킨다.
Case 2
타이어 내부의 공기압이 저하중 상태인 경우
상기 적응성 에어팩(1)에 연결된 고압 에어팩(2)의 고압 연결밸브(5a)는 개 방시키고 저압 에어팩(3)의 저압 연결밸브(5b)는 폐쇄시키게 되면, 고압 에어팩(2)의 공기가 상기 적응성 에어팩(1)으로 공급되고, 이 적응성 에어팩(1)의 배출 노즐형 공기구멍(6a)들을 통하여 도 3 (A)에 도시된 화살표 방향으로 공기가 타이어(100) 내부로 공급되어 타이어(100) 내부의 공기압을 적정 규정압으로 유지시킨다.
Case 3
타이어 내부의 공기압이 과하중 상태인 경우
상기 적응성 에어팩(1)에 연결된 저압 에어팩(3)의 저압 연결밸브(5b)는 개방시키고 고압 에어팩(2)의 고압 연결밸브(5a)는 폐쇄시키게 되면, 이 타이어(100) 내부의 공기가 상기 적응성 에어팩(1)의 유입 노즐형 공기구멍(6b)들을 통하여 도 3 (B)에 도시된 화살표 방향으로 이 적응성 에어팩(1)으로 유입되고, 유입된 공기는 저압 연결밸브(5b)를 통하여 저압 에어팩(3)으로 공급되어 타이어(100) 내부의 공기압을 적정 규정압으로 유지시킨다.
여기서 상기 고압·저압 연결밸브(6a,6b)들의 개폐는 타이어(100) 내부의 공기압을 체크하는 공지의 센서에 의해 연동되고 공지기술로 되어 있기 때문에 더 이상의 설명을 하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 중대형 튜브리스 타이어에서 공기압 유지장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 타이어의 단면도,
도 2는 도 1에서 적응성 에어팩과 타이어의 설치관계를 타이어의 원주방향에서 본 개략적인 평면도,
도 3 (A)와 (B)는 공기구멍의 확대 단면도로서, (A)는 공기구멍으로 공기가 유입될 때, (B)는 공기구멍으로 공기가 배출될 때의 상태를 보여주는 도면이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
1 : 적응성 에어팩(adaptation air pack) 2 : 고압 에어팩,
3 : 저압 에어팩, 4a,4b : 공기통로 덕트,
5a,5b : 연결밸브, 6 : 노즐형 공기구멍,
6a : 배출 노즐형 공기구멍, 6b : 유입 노즐형 공기구멍.

Claims (6)

  1. 트레드(101)와 사이드월(102) 및 비드(103)를 갖춘 타이어(100)의 내부에 타이어 손상시 이 타이어의 하중을 지지해 주는 하중지지 구조체(104)를 갖추면서 상기 타이어(100) 내부의 공기압을 일정치로 유지시키도록 이루어진 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치에 있어서,
    상기 타이어(100)의 내부에는 타이어(100)의 내압을 따라 수축 및 팽창하는 적응성 에어팩(1)이 내장 설치되되, 이 적응성 에어팩의 한쪽에는 고압 에어팩(2)이, 다른 쪽에는 저압 에어팩(3)이 각각 배치되고, 상기 적응성 에어팩(1)과 고압·저압 에어팩(2,3)들이 각각의 공기통로 덕트(4a,4b)에 설치된 연결밸브(5a,5b)들을 매개로 서로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적응성 에어팩(1)의 원주방향 둘레에는 타이어(100) 내부와 이 적응성 에어팩(1) 내부의 공기가 서로 소통되는 노즐형 공기구멍(6)들이 등각도(θ)로 배치되어 설치된 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
  3. 제 1항 내지 제 2항에 있어서,
    상기 노즐형 공기구멍(6) 중 이 적응성 에어팩(1)의 내부공기가 타이어(100) 의 내부로 배출되는 배출 노즐형 공기구멍(6a)과 타이어(100)의 내부공기가 적응성 에어팩(1)의 내부로 유입되는 유입 노즐형 공기구멍(6b)은 서로 하나씩 건너뛰어 대칭형으로 배치된 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
  4. 제 1항 내지 제 2항에 있어서,
    상기 노즐형 공기구멍(6b)의 목 단면적(A1)과 확장 단면적(A2)의 비율은 A1/A2=1/2로 설정되어 이루어진 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적응성 에어팩(1)은 외부의 변형에 의해 변형이 가능한 공기주머니로서, 저공기압(6kgf/㎠) 상태에서 최소부피를 가지며, 과공기압(12kgf/㎠) 상태에서 최대부피를 가질 수 있는 플렉시블(Flexible)한 재질로 된 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적응성 에어팩(1)에 고압 연결밸브(5a)를 갖춘 고압 공기통로 덕트(4a)와 연결되는 고압 에어팩(2)은 12kgf/㎠의 압력을 갖춘 에어팩으로 되어 있으며, 이 적응성 에어팩(1)에 다른 저압 연결밸브(5b)를 갖춘 저압 공기통로 덕트(4b)와 연결되는 저압 에어팩(3)은 6kgf/㎠의 압력을 갖춘 에어팩으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중대형 튜브리스 타이어의 공기압 유지장치.
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