KR20110056874A - 자기 부상 원리를 이용한 무공기 타이어 - Google Patents

자기 부상 원리를 이용한 무공기 타이어 Download PDF

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Abstract

타이어에 주입되는 공기 상태를 개선하여 타이어의 성능을 개선하기 위한 무공기 타이어가 개시된다. 본 발명에 따르면, 자기 부상 원리를 이용하여 타이어 벨트 부분과 타이어 휠 부분을 서로 반발력이 있는 자성을 띄게금 하되, 상기 휠의 각 부분을 다른 자성을 띄게금 하여 상기 타이어 벨트와 타이어 휠 사이를 띄우는 무공기 타이어가 제공된다.
이에, 본 발명은 타이어와 휠 사이에 자성이 크게 유지됨으로, 타이어의 불균형, 노면 접촉, 차량에 의한 NVH 성능과 R&H 성능을 대폭 개선하는 효과가 달성된다.
타이어, 휠, 벨트, 자기 부상, 코일, 반발력, 무공기

Description

자기 부상 원리를 이용한 무공기 타이어{NON-PNEUMATIC TIRE USING MAGNETIC LEVITATION PRINCIPLE}
본 발명은 타이어에 주입되는 공기 상태를 개선하여 타이어의 성능을 개선하기 위한 무공기 타이어에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어의 제조 공정은 크게 원재료인 고무에 약품을 섞어 배합하는 정련공정, 배합된 고무를 반제품으로 제조하는 압연/압출공정, 반제품을 일정한 크기로 자르는 재단공정에서 제조된 반제품을 정해진 크기로 조립 하는 성형공정, 성형공정으로 만들어진 그린케이스(Green Case)에 열과 압력을 가하여 탄성을 부여하는 가류공정으로 구분하고 있다.
이들 공정 중 성형공정은 타이어에 사용되는 모든 구성 재료를 성형기에서 순차적으로 붙여 원통형의 그린케이스를 만드는 공정으로, 타이어의 품질을 좌우한다. 승용차에 쓰이는 래디얼 타이어는 인너라이너, 카카스코드, 비드, 사이드월을 부착한 후 벨트, 캡 플라이와 트레드를 붙여서 그린케이스를 완성한다.
이어서, 가류공정은 완성된 그린케이스를 해당 규격의 몰드에 넣고 내부와 외부에서 열과 압력을 가하며 유황과 다른 화학약품이 고무와 반응을 일으켜, 타이 어마다 특색 있는 트레드 디자인과 고무의 탄성을 부여하여 타이어의 형태를 갖추게 된다.
이렇게 제조된 타이어는 타이어 내부로 휠(wheel)을 취부후 공기를 주입하여 차량에 장착하게 되는데, 공기 주입으로 인하여 타이어와 차량간에 불합리하게 매칭되는 결과로 소음과 진동이 발생되고, R&H 성능이 떨어지는 등, 다양한 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 타이어 내부에 공기 주입을 하지 않는 방편으로, 자기 부상의 원리를 이용하여 타이어 벨트와 휠에 서로 다른 자기력을 생성시켜 타이와 휠 사이를 뛰움으로써 공기 주입이 필요없는 Non-pneumatic과 Side Wall이 없는 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 부상 원리를 이용하여 타이어 벨트 부분과 타이어 휠 부분을 서로 반발력이 있는 자성을 띄게금 하되, 상기 휠의 각 부분을 다른 자성을 띄게금 하여 상기 타이어 벨트와 타이어 휠 사이를 띄우는 것을 특징으로 하는 무공기 타이어가 제공된다.
여기서, 상기 무공기 타이어는, 타이어와 휠이 회전할 때 생성되는 에너지를 이용하여 엔진에서 전달되는 구동력을 갖는 상기 휠의 허브측에 전기를 발생시키는 코일을 삽입함으로써, 타이어와 휠에 자장을 크게 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 무공기 타이어는, 상기 타이어 벨트와 타이어 트레드가 사이드 방향으로 이탈되는 것을 방지하지 하도록, 상기 타이어 휠의 사이드 부분을 카복실산 금속염 재료로 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 첫째, 자기 부상 원리를 이용하여 타이어와 휠 사이를 띄움으로써, 공기 주입이 필요없는 타이어를 제조할 수 있으며, 타이어와 휠 사이에 자성이 크게 유지됨으로, 타이어의 불균형, 노면 접촉, 차량에 의한 NVH 성능과 R&H 성능을 대폭 개선하는 효과가 달성된다.
두번째, 타이어의 제조를 벨트 제작, 트레드 제작, 성형 공정과 같이 제조 공정을 기존에 비하여 크게 줄임으로써, 원가를 절감하고, 생산 효율을 향상시키는 효과가 달성된다.
세번째, 타이어와 휠의 자장을 조절하여 타이어와 휠의 간격이 조절됨으로써, 언제 어디서든 쉽게 드레스 업(dress-up) 및 드레스 다운(dress-down)이 가능한 효과가 달성된다.
네번째, 휠의 상,하에 전자석을 부착함으로써, 차량에 취부된 상태의 타이어가 사이드 측으로 이탈되는 것을 방지하는 효과가 달성된다.
다섯번째, 타이어와 휠에 일정한 자장이 생성되기 때문에 그 사이에 구슬이나 형광 특성이 있는 물질을 집어 넣어 타이어와 휠이 다양한 튜닝이 가능한 효과가 달성된다.
여섯번째, 타이어와 휠의 자기장을 조절하여 차량 운행시 돌기에 의한 충격력을 회소화하여 차량의 진동을 감소시키는 효과가 달성된다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무공기 타이어를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무공기 타이어(100)는 타이어(130)의 안쪽에 벨트(120)를 자성을 띤 물질로 제조를 하고, 그 위에 트레이드(미도시)를 부착한 것으로, 타이어의 Sidle Wall이 없는 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 무공기 타이어(100)는 타이어 휠(110)을 역시 자성을 띤 물질로 제조하여 Wheel Base부를 만들어 놓은 구조를 갖는다. 여기서, 본 발명의 타이어(100)는 타이어 벨 트(120)를 포함한 타이어 부분을 N(or S)극으로, 타이어 휠(110)도 N(or S)극의 상태로 만들어, 자기 부상 원리를 이용한 타이어 벨트 부분과 타이어 휠 부분을 서로 반발력이 있는 자성을 띄게금 하여, 타이어 벨트(120)와 타이어 휠(110) 사이를 띄울 수 있게 된다. 여기에 적용되는 자기 부상 원리는 통상적으로 흡인식 자기부상과 반발식 자기부상의 원리로 나누어지는데, 이 모든 원리를 본 실시예에서는 채용할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에서는 위의 흡인식 자기부상과 반발식 자기부상의 원리중 어느 하나를 이용하여 타이어 벨트와 휠 사이에 반발력을 작용시켜 Non-pneumatic, Sidewallless, Nude 타이어 등을 만들수 있게 되는 것이다.
한편, 본 실시예에서는 타이어의 휠과 타이어를 단지 자성을 띤 물체로 만들 수 있더라도 두 자성체의 자기력은 실제 차량에서 부족할 수 있으므로 강한 자기력을 발생시키기 위한 강한 전력 공급이 선행되어야 한다. 이러한 맥락에서 자동차에는 배터리와 얼터네이터에 의해 일어나는 1차 전기(예: 12~24V)와 1차 전기에 의해 일어나는 2차 전기(예: 5V)로 나뉠수 있으며, 배터리는 시동을 걸 때 전기가 필요하며, 얼터네이터는 엔진이 회전 할 때 생성된 에너지를 전기로 바꾸어 주고 있다. 또한, 배터리는 얼터네이터에서 생성되어 쓰고 남은 전기를 저장해 주는 역할을 한다. 이와 같이, 다양한 형태로 전기를 생성하는 원리를 이용하여 도 2와 같이 적용하려 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 내에 전력 공급을 위한 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 내에 전력 공 급을 위한 구조는 타이어(130) + 휠(110) + 차량의 Assembly(140) 상태로 엔진(150)에서 전달되는 구동력이 타이어(130)와 휠(110)의 Assembly를 회전시켜 차량을 움직이게 한다. 이럴 경우, 타이어(130)와 휠(110)이 회전을 할 때 생성되는 에너지를 이용하여 차량의 휠 허브(160, Wheel Hub) 측에 전기를 일으킬수 있는 코일(111)을 설치하여 회전으로 인해 발생되는 강한 전력을 획득할 수 있으며, 이로써 타이어의 휠(110)과 타이어(130)의 자장을 유지하게끔 할 수 있는 것이다.
그러나, 앞서 설명한 타이어(130)와 휠(110)의 회전에 의해 발생된 전기뿐만 아니라 차량의 여러 부위를 이용하여 강한 전력을 발생시켜 타이어(130)와 휠(110)을 회전시킨다 해도 차량의 엔진(150)에 의해 발생된 힘을 얼만큼이나 잘 전달할 수 있는가가 또 다른 문제로 나타날 수 있다. 즉 타이어와 휠이 자성을 가질때, 엔진(150)에서 발생한 힘은 100인데 회전 할 때 차량에 취부된 휠(110)만이 회전을 한다면 타이어까지 전달되는 힘은 0이 될 수 있다. 이러한 문제점에 대해서는 도 3을 참조하여 개선하고자 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립(slip) 및 이탈 방지를 위한 타이어 휠의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3을 살펴보면, 도 3의 슬립(slip) 및 이탈 방지를 위한 타이어 휠의 구조는 휠 슬립(slip)이 최소가 될 수 있게끔 휠(110)의 각부를 다른 자성(N->S->N->S..)을 띄우도록 제공한다. 즉, 타이어의 벨트(120)가 N or S 극의 자성을 띄고 있을 때 휠(110)의 각부가 다른 자성을 띄고 있으므로 타이어 벨트(120)의 자성과 같지 않게되어 반발력이 발생하게 되는 것이다. 따라서, 상술한 바와 같은 반발력으로 인하여 타이어(130)와 휠(110)이 회전을 할 때 타이어(130)와 휠(130)의 Slip이 억제될 수 있어 NVH 성능과 R&H 성능까지 대폭 개선할 수 있다.
다음, 도 4를 살펴보면, 본 실시예에서는 타이어 벨트(120)와 휠(110)의 자성에 의해 타이어(130)가 휠(110)로부터 이탈 되는 것을 방지 하기 위하여 휠(110)의 사이드 부분(112)을 카복실산 금속염로 제조하여 타이어의 벨트(120)와 트레이드(미도시)가 사이드 방향으로 이탈 하는 것을 방지 하며, 노면에 존재하는 금속체의 끼임을 방지 할 수 있다. 따라서, 타이어의 벨트(120)가 자성체로 될 때, 그 위에 트레드를 부착함으로써, 트레드 교체형 타이어를 만들 수 있다.
이와 같이 제조되면, 본 발명의 무공기 타이어는 휠(110)의 Inch-up, 타이어(130)의 Series Down 등과 같은 Dress-up이 많이 된다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 타이어와 휠의 자성을 이용해 띄우는 방법을 사용하게 된다면, 이러한 Dress-up은 가능하다. 즉 타이어와 휠을 자성을 조절할 수 있는 Control Unit을 차량에 장착을 하여 타이어(130)와 휠(110) 사이를 얼마든지 조절 할 수 있게 되는 것이다. 또한 차량이 주행중에 돌기나 어떠한 물질에 의해 충격을 받을 경우에도 타이어와 휠의 자성을 Monitoring하고 Control 할 수 있는 장치가 있으면 어떠한 물질을 타고 넘더라도 충격을 받지 않으며, Off-road 같은 거친 노면을 주행한다고 해도 충격감이 차량으로 전달 되지 않을 것이다. 이것은 차량 진동 측면에서도 매우 유리한 결과를 올 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무공기 타이어를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 내에 전력 공급을 위한 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립(slip) 및 이탈 방지를 위한 타이어 휠의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 무공기 타이어 110 : 타이어 휠
120 : 타이어 벨트 130 : 타이어
140 : 차량의 Assembly 150 : 엔진

Claims (3)

  1. 자기 부상 원리를 이용하여 타이어 벨트 부분과 타이어 휠 부분을 서로 반발력이 있는 자성을 띄게금 하되, 상기 휠의 각 부분을 다른 자성을 띄게금 하여 상기 타이어 벨트와 타이어 휠 사이를 띄우는 것을 특징으로 하는 무공기 타이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무공기 타이어는,
    타이어와 휠이 회전할 때 생성되는 에너지를 이용하여 엔진에서 전달되는 구동력을 갖는 상기 휠의 허브측에 전기를 발생시키는 코일을 삽입하는 것을 특징으로 하는 타이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무공기 타이어는,
    상기 타이어 벨트와 타이어 트레드가 사이드 방향으로 이탈을 방지하지 하도록, 상기 타이어 휠의 사이드 부분을 카복실산 금속염 재료로 제조하는 것을 특징으로 하는 타이어.
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