KR20150117963A - 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비공기압 바퀴에 구비되는 스포크(spoke)의 사이에 착탈 가능하도록 끼움 결합되어 스포크의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함으로써 쿠션 기능 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것이다.
본 발명은 비공기압 바퀴의 스포크부 사이를 지지하는 제1 및 제2헤드부와, 상기 제1 및 제2헤드부의 사이에 연결 설치되는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴{Anti-expansion members for a non-pneumatic wheels and the non-pneumatic wheels using the same}

본 발명은 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비공기압 바퀴에 구비되는 스포크(spoke)의 사이에 착탈 가능하도록 끼움 결합되어 스포크의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함과 동시에 스포크의 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것이다.

일반적으로, 비공기압 바퀴는 기존의 공기압 바퀴 또는 타이어와는 다르게 스포크(spoke)를 이용하여 공기압의 역할을 대체할 수 있도록 하는 새로운 형식의 바퀴로, 압축공기를 사용하지 않으므로 주행 중 펑크 또는 공기압 저하로 인한 사고의 발생을 예방할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 비공기압 바퀴는 보통 사용되는 재료의 개수가 더 적고, 그 구조적인 설계가 단순할 뿐만 아니라, 공기가 존재하지 않는 우주에서도 사용이 가능하므로 최근 들어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

이와 같은 비공기압 바퀴의 일실시예로 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0063616호에는 비공기압 타이어가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 지면에 접지되는 트레드부(11)와; 이 트레드부(11)를 지지하는 환형 밴드부(12); 이 환형 밴드부(12)와 반경방향으로 이격되어 차량 허브(13)에 장착되는 휠 부(14)와; 이 휠 부(14)와 환형밴드부(12) 사이에 구비된 다수의 스포크부(15)를 포함하는 비공기압 타이어에 있어서, 상기 스포크부(15)가 휠 부(14)의 외주면에서 소정 곡률로 겹쳐서 연장형성된 복수의 아치형 스포크부(15a)와, 이 아치형 스포크부(15a)의 외주면과 환형 밴드부(12)의 내주면 사이에서 반경방향으로 연결된 직선형 스포크부(15b)로 이루어진 것에 그 특징이 있다.

즉, 상기 구성은 아치형 스포크부(15a)가 원주상으로 복수개로 배열되어 하중 지지력을 향상시켜, 타이어의 압축시 좌굴을 방지할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있으나, 타이어가 압력 또는 충격을 받는 경우 변형의 정도가 심해 주행안정성이 저하되고, 타이어가 원상태로 복귀되기 까지 소요되는 시간도 오래 걸리게 되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로 대한민국 등록특허공보 제10-1032001호에는 에어리스 타이어가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 스포크 완충부(30)가, 지면접촉부(10)에서 회전축고정부(20)를 향해 연장되어 있고 복수 개의 돌출부(31a, 31b, 32a, 32b)를 가지며 방사형으로 배열되어 있는 복수 개의 방사형격벽(31, 32) 및 상기 배열된 방사형격벽(31, 32) 사이에 위치되어 복수 개의 방사형격벽(31, 32)을 연결하되, 각각의 방사형격벽(31, 32)에 형성된 돌출부(31a, 31b, 32a, 32b)가 서로 반대 방향을 향하고 있는 지점간을 연결하는 복수 개의 연결격벽(33, 34)을 통해 복수 개의 공간을 갖는 오제틱 구조를 이루면서 상기 지면접촉부(10)와 회전축고정부(20)를 연결하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성은 돌출부(31a, 31b, 32a, 32b) 사이에 연결격벽(33, 34)을 일체로 형성하여 타이어가 압력이나 충격 등으로 인해 변형됨에 있어 타이어로서의 기능을 온전히 수행할 수 있을 정도로만 변형되고, 압력이나 충격이 제거되었을 때 원래의 형태로 복원되는 복원력이 향상될 수 있도록 구성된 것에 특징이 있으나, 연결격벽(33,34)이 방사형격벽(31,32)에 일체로 형성되어 있어 타이어가 압력 또는 충격을 받는 경우 연결격벽(33,34)에서는 반복교대응력(repeated alternating stress)을 받게 되어 피로(fatigue)에 의해 내구성이 떨어지게 되고, 반복하중에 의해 소성변형이 발생될 우려가 있는 등의 문제점이 있다.

또한, 상기 구성은 바퀴의 표면에 수직방향으로 작용하는 하중에 대한 지지력이 약하므로 상대적으로 큰 수직하중을 받는 제품에는 사용이 어렵게 되어 사용이 제한적인 문제점이 있다.

또한, 종래의 비공기압 바퀴들은 모두 일체로 형성되어 있어 스포크부가 횡방향 팽창과 수축을 반복하게 되므로 내구성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비공기압 바퀴를 구성하는 스포크부의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함으로써 바퀴의 쿠션 기능과 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 스포크부에 구조적 강성을 더하고, 바퀴의 구동방향으로 발생되는 하중을 수직방향, 즉 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 하여 구동저항을 줄임과 동시에 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

비공기압 바퀴의 스포크부 사이를 지지하는 제1 및 제2헤드부와, 상기 제1 및 제2헤드부의 사이에 연결 설치되는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 및 제2헤드부는 서로 대칭형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2헤드부와 연결부의 양 측면 중앙에는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 및 제2헤드부와 연결부는 이웃하는 스포크부의 사이에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 비공기압 바퀴는 외륜, 내륜 및 외륜과 내륜의 사이에 형성되는 스포크부를 포함하는 비공기압 바퀴에 있어서, 팽창방지부재가 스포크부의 사이에 삽입 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 비공기압 바퀴를 구성하는 스포크부의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함으로써 바퀴의 쿠션 기능과 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 스포크부와 접촉되는 면적이 넓으므로 스포크부의 구조적 강성을 향상시킬 수 있고, 바퀴의 구동방향으로 발생되는 하중을 수직방향, 즉 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 하여 구동저항을 줄임과 동시에 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 종래의 비공기압 타이어를 나타낸 정면도.
도 2는 종래의 에어리스 타이어를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재와 비공기압 바퀴를 나타낸 분리 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재와 비공기압 바퀴가 결합된 모습을 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재와 비공기압 바퀴를 나타낸 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창제한부재와 비공기압 바퀴가 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.

본 발명은 비공기압 바퀴(200)에 구비되는 스포크(spoke)부(230)의 사이에 착탈 가능하도록 끼움 결합되어 스포크부의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴(200)에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함과 동시에 스포크부(230)의 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재(100) 및 그를 이용한 비공기압 바퀴(200)에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창방지부재(100)(이하, '팽창방지부재(100)'라 한다.)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120) 및 연결부(130)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1 및 제2헤드부(110,120)는 비공기압 바퀴(200)의 스포크부(230) 사이에 삽입 설치되는 것으로, 후술할 제2헤드부(120) 및 연결부(130)와 함께 스포크부(230)의 횡방향, 즉 하중이 가해지는 방향으로부터 수직방향으로의 팽창을 제한하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 제1헤드부(110)의 하부면(114)은 'S'자 형상으로 절곡 형성된 스포크부(230)의 상부면에 밀착되고, 상기 제2헤드부(120)의 상부면(122)은 스포크부(230)의 하부면에 밀착되어, 제1 및 제2헤드부(110,120)가 스포크부(230)를 감싸는 형상으로 결합됨으로써 바퀴(200)에 하중이 가해지는 경우에도 스포크부(230)의 횡방향 팽창이 이루어지지 않도록 제한하는 것이다.

또한, 상기 제1 및 제2헤드부(110,120)는 이웃하는 스포크부(230)의 사이에 접촉되도록 형성되어 스포크부(230)의 구조적 강성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

다음, 상기 연결부(130)는 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)의 사이에 연결 설치되는 것으로, 연결부(130) 또한 이웃하는 스포크부(230)의 사이에 접촉되도록 형성되어 스포크부(230)의 횡방향 팽창을 제한하게 된다.

한편, 상기 팽창방지부재(100)의 형상은 스포크부(230)의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있으나, 스포크부(230)와의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 하기 위하여 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)가 서로 대칭을 이루는 "I"자 형상으로 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2헤드부(110,120)와 연결부(130)의 양 측면 중앙부에는 결합홈(140)이 형성되는데, 상기 결합홈(140)은 후술할 스포크부(230)에 형성되는 결합돌부(230a)와 결합되어 비공기압 바퀴(200)의 구동시 팽창방지부재(100)가 흔들리지 않도록 고정시키는 역할을 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 비공기압 바퀴(200)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 외륜, 내륜 및 스포크부(230)를 포함하여 구성되는데, 상기 스포크부(230)의 사이에 전술한 팽창방지부재(100)가 삽입 결합된 것을 특징으로 한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 외륜(210)은 지면에 접촉되는 것으로 일정한 두께와 폭을 갖는 원통 형상으로 이루어진다.

다음, 상기 내륜(220)은 외륜(210)의 내측에 동심원 상으로 설치되는 것으로, 외륜(210)과 마찬가지로 일정한 두께와 폭을 갖는 원통 형상으로 이루어져 그 내측으로 바퀴(200)를 회전시킬 수 있도록 하는 회전축(미도시)이 삽입 결합된다.

다음, 상기 스포크부(230)는 외륜(210)과 내륜(220)의 사이에 형성되어 바퀴(200)의 구동시 가해지는 충격을 완화시키는 역할을 하는 것으로, 외륜(210)의 내주면과 내륜(220)의 외주면 사이에 연결 설치되는 다수 개의 부재들로 이루어진다.

이때, 상기 스포크부(230)는 하중전달부와 탄성변형부로 구성되는데, 상기 하중전달부는 내륜(220)의 외주면에 수직방향으로 연결 설치되어 바퀴(200)의 구동시 외륜(210)으로부터 전해져 오는 하중을 중심축 방향, 즉 내륜(220) 방향으로 전달하는 역할을 하는 것이고, 상기 탄성변형부는 하중전달부와 외륜(210)의 내주면 사이에 연결 설치되어 외륜(210)으로부터 전달되는 하중을 수평방향 및 하중전달부 방향으로 전달함과 동시에 하중이 제거되었을 때 바퀴(200)의 형상이 원상태로 복귀될 수 있도록 탄성을 제공하는 역할을 하는 것이다.

즉, 상기 탄성변형부는 하중전달부와 외륜(210)의 내주면 사이에 다양한 형상으로 절곡 형성되어 외륜(210)에 하중이 가해지는 경우 압축되면서 하중을 경감시킴과 동시에 수평방향과 수직방향으로 하중을 분산하여 전달함으로써 바퀴(200)에 작용하는 응력분포가 고르게 나타나도록 하여 내구성을 향상시키고, 진동 및 소음발생을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 팽창방지부재(100)는 이웃하는 탄성변형부의 사이에 삽입 설치되는 것으로, 탄성변형부를 외측에서 감싸는 형태로 결합되어 탄성변형부의 횡방향 팽창을 제한하게 된다.

또한, 상기 탄성변형부의 중앙 부분에는 팽창방지부재(100)의 결합홈(140)에 끼움 결합되는 결합돌부(230a)가 돌출 형성되어 팽창방지부재(100)를 탄성변형부의 사이로 억지끼움 등의 방식에 의해 슬라이드 결합시키는 경우 결합돌부(230a)가 결합홈(140)에 삽입 결합될 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 비공기압 바퀴용 팽창방지부재(100) 및 그를 이용한 비공기압 바퀴(200)에 의하면, 비공기압 바퀴(200)를 구성하는 스포크부(230)의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴(200)에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함으로써 바퀴(200)의 쿠션 기능과 내구성을 향상시킬 수 있고, 스포크부(230)와 접촉되는 면적이 넓으므로 스포크부(230)의 구조적 강성을 향상시킬 수 있으며, 바퀴(200)의 구동방향으로 발생되는 하중을 수직방향, 즉 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 하여 구동저항을 줄임과 동시에 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 팽창방지부재(100) 및 비공기압 바퀴를 캐스터용 바퀴, 자동차용 타이어 및 철도 차륜 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 발명은 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비공기압 바퀴에 구비되는 스포크(spoke)의 사이에 착탈 가능하도록 끼움 결합되어 스포크의 횡방향 팽창을 제한하여 바퀴에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 함으로써 쿠션 기능 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재 및 그를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것이다.

100 : 팽창방지부재 110 : 제1헤드부
112, 122 : 상부면 114, 124 : 하부면
120 : 제2헤드부 130 : 연결부
140 : 결합홈 200 : 비공기압 바퀴
210 : 외륜 220 : 내륜
230 : 스포크부 230a : 결합돌부

Claims (5)

1. 비공기압 바퀴의 스포크부 사이를 지지하는 제1 및 제2헤드부와,
   상기 제1 및 제2헤드부의 사이에 연결 설치되는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2헤드부는 서로 대칭형으로 형성된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2헤드부와 연결부의 양 측면 중앙에는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2헤드부와 연결부는 이웃하는 스포크부의 사이에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴용 팽창방지부재.
   
5. 외륜, 내륜 및 외륜과 내륜의 사이에 형성되는 스포크부를 포함하는 비공기압 바퀴에 있어서,
   제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 해당하는 팽창방지부재가 스포크부의 사이에 삽입 결합된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴.
   

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