KR20160061860A

KR20160061860A - 비공기압 바퀴

Info

Publication number: KR20160061860A
Application number: KR1020150094108A
Authority: KR
Inventors: 유화열
Original assignee: 주식회사 코휠
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2016-06-01

Abstract

본 발명은 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비공기압 바퀴를 구성하는 외륜을 2단 구조로 형성하여 구조적 강도를 향상시키면서도 하중의 분산효과를 극대화 시킬 수 있도록 함과 동시에 외륜과 내륜 사이의 미끄럼을 방지할 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것이다.
본 발명은 비공기압 바퀴용 외륜에 있어서, 상기 외륜은 지면에 접촉되는 지면접촉부와, 상기 지면접촉부의 내측에 동심원 형상으로 형성되는 내륜결합부 및 상기 지면접촉부와 내륜결합부 사이를 연결하는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴{Outer wheel with two stage structure and Non-pneumatic wheels with two stage outer wheels}

본 발명은 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비공기압 바퀴를 구성하는 외륜을 2단 구조로 형성하여 구조적 강도를 향상시키면서도 하중의 분산효과를 극대화 시킬 수 있도록 함과 동시에 외륜과 내륜 사이의 미끄럼을 방지할 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 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 등록특허공보 제10-1032001호에는 에어리스 타이어가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 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 복잡한 형상의 비공기압 바퀴가 일체로 형성되어 있어, 제조비용 및 유지보수 비용이 많이 소요되고, 제조시 불량이 발생할 확률이 높다는 문제점이 있다.

또한, 상기 구성은 외륜의 역할을 하는 지면접촉부(10)와 내륜의 역할을 하는 회전축고정부(20)의 구성이 단일 링 형상으로 이루어져 있어 구조적 강성이 약하므로 그 사용이 제한적인 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비공기압 바퀴를 구성하는 외륜을 2단 트러스 구조로 제조하여 재료비를 절감시키면서도 구조적 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 외륜과 내륜 사이의 결합부에 형성되는 톱니에 의해 바퀴의 구동 또는 정지시 외륜과 내륜의 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외륜의 내측에 결합되는 내륜에 의해 외륜의 팽창을 제한함으로써 바퀴의 구동시 발생되는 하중을 바퀴의 원주 방향으로 고르게 분산시킬 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외륜과 내륜사이의 결합부에 2중의 공간부를 형성시킴으로써 바퀴의 구동시 지면으로부터 발생되는 구동저항을 흡수할 수 있도록 하여 바퀴의 진동을 줄이고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외륜과 내륜을 분리 구성함으로써 조립 및 분해가 가능하도록 하여 제조가 보다 용이하도록 함과 동시에 제품의 불량률을 낮추고, 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

비공기압 바퀴용 외륜에 있어서, 상기 외륜은 지면에 접촉되는 지면접촉부와, 상기 지면접촉부의 내측에 동심원 형상으로 형성되는 내륜결합부 및 상기 지면접촉부와 내륜결합부 사이를 연결하는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연결부는 서로 일정거리 이격되도록 형성되는 다수의 스포크로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 외륜과 내륜을 포함하여 구성되는 비공기압 바퀴에 있어서, 상기 외륜과 내륜의 결합부에는 서로 맞물리도록 결합되는 제1 및 제2톱니가 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 비공기압 바퀴를 구성하는 외륜을 2단 트러스 구조로 제조하여 재료비를 절감시키면서도 구조적 강성을 향상시킬 수 있도록 하여 다양한 용도로 활용할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 외륜과 내륜 사이의 결합부에 형성되는 톱니에 의해 바퀴의 구동 또는 정지시 외륜과 내륜의 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 함과 동시에 외륜과 내륜사이의 결합부에 2중의 공간부를 형성시킴으로써 바퀴의 구동시 지면으로부터 발생되는 구동저항을 흡수할 수 있도록 하여 바퀴의 진동을 줄이고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.

또한, 본 발명은 외륜과 내륜을 분리 구성함으로써 조립 및 분해가 가능하도록 하여 제조가 보다 용이하도록 함과 동시에 제품의 불량률을 낮추고, 유지 보수 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 내륜에 의해 외륜의 팽창을 제한함으로써 바퀴의 구동시 발생되는 하중을 바퀴의 원주 방향으로 고르게 분산시킬 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 종래의 에어리스 타이어를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜과 종래의 단층 구조로 이루어진 외륜에 가해지는 외력에 따른 변형 정도를 비교하여 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 분리 사시도.
도 7은 도 5에 나타낸 본 발명의 정면도.
도 8은 도 5에 나타낸 본 발명의 측단면도.
도 9는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴의 다른 실시예를 나타낸 분리 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 비공기압 바퀴에 가해지는 하중에 따른 응력 분포에 대한 테스트 결과를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜 및 그를 이용한 비공기압 바퀴의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜과 종래의 단층 구조로 이루어진 외륜에 가해지는 외력에 따른 변형 정도를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴의 일실시예를 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 분리 사시도이고, 도 7은 도 5에 나타낸 본 발명의 정면도이며, 도 8은 도 5에 나타낸 본 발명의 측단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 비공기압 바퀴의 다른 실시예를 나타낸 분리 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 비공기압 바퀴에 가해지는 하중에 따른 응력 분포에 대한 테스트 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명은 비공기압 바퀴(1)를 구성하는 외륜을 2단 구조로 형성하여 구조적 강도를 향상시키면서도 하중의 분산효과를 극대화 시킬 수 있도록 함과 동시에 외륜과 내륜 사이의 미끄럼을 방지할 수 있도록 하는 2단 구조를 갖는 외륜(100) 및 이를 이용한 비공기압 바퀴(1)에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜(100)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 2단 구조로 이루어진 것에 그 특징이 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 외륜(100)은 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120) 및 연결부(130)를 포함하여 구성되는데, 상기 지면접촉부(110)는 바퀴(1)의 구동시 지면에 접촉되는 부분으로 소정의 두께와 폭을 갖는 중공의 링 형상으로 이루어진다.

다음, 상기 내륜결합부(120)는 지면접촉부(110)의 내측으로 일정 거리 이격되도록 하여 지면접촉부(110)와 동심원을 이루는 링 형상으로 이루어지는 것으로, 외륜(100)의 내측으로 내륜(200)이 결합될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 연결부(130)는 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)의 사이에 형성되는 것으로, 본 발명에 따른 외륜(100)이 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)의 2단 구조로 이루어질 수 있도록 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)를 연결하는 역할을 하는 것이다.

즉, 바퀴(1)에 하중이 가해질 경우 바퀴(1) 전체로 힘이 분산되도록 하는 비공기압 바퀴(1)의 기능이 제대로 구현될 수 있도록 하기 위해서는 바퀴(1)의 구조가 튼튼하여야 하므로 외륜(100)의 두께를 두껍게 하거나, 외륜(100)을 구성하는 재질의 경도를 높게 하거나, 외륜(100)의 내측에 별도의 보강부재를 삽입하는 등의 방법을 사용하여야 하지만, 상기와 같은 방법들은 바퀴(1)의 쿠션기능을 저하시키고, 비공기압 바퀴(1)의 생산을 위한 재료비가 많이 소요되는 등의 단점을 갖는 것임에 비해, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 외륜(100)을 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)로 분리 구성되는 2단 구조로 형성함으로써 추가적인 구성 없이도 비공기압 바퀴(1)의 구조적 강성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 연결부(130)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 서로 일정거리 이격되도록 하여 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)의 사이에 연결되도록 형성되는 다수의 스포크(132)로 구성될 수도 있는데, 상기와 같이 연결부(130)를 다수의 스포크(132)로 구성하는 경우, 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)의 사이에 다수의 공간부가 형성되어 외륜(100)의 구조적 강성을 향상시키면서도 바퀴(1)의 쿠션기능을 향상시키고 재료비를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 4의 (a) ~ (c)는 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜(100)과 종래의 단층 구조로 이루어진 외륜(100)에 가해지는 외력에 따른 변형 정도를 비교하여 나타낸 것으로, 도 4의 (c)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜(100)의 경우 종래의 단층 구조로 이루어진 외륜에 비해, 하중을 견디는 힘이 두 배 이상으로 커지게 되고, 그에 따른 변형 정도는 절반 이하로 떨어지게 되므로 추가적인 보강구조나 보강부재 없이도 외륜(100)의 구조적 강성을 현저히 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

*한편, 본 발명에 따른 2단 구조로 이루어진 외륜을 이용한 비공기압 바퀴(1)(이하, '비공기압 바퀴(1)'라 함)는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 2단 구조로 이루어진 외륜(100)과, 상기 외륜(100)의 내측으로 착탈 가능하도록 결합되는 내륜(200)을 포함하여 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 내륜(200)은 외륜(100)의 내측에 착탈 가능하도록 결합되어 외륜(100)을 지지함과 동시에 내측으로 바퀴축이 결합될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 외륜(100)의 내측에 동심원 상으로 설치된다.

이때, 후술하겠지만, 상기 내륜(200)은 외륜(100)의 내륜결합부(120) 외측면을 감싸도록 결합되어 바퀴(1)의 구동과정에서 외륜(100)의 팽창을 제한함으로써 바퀴(1)에 가해지는 하중을 원주 방향으로 분산시킬 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 상기 내륜(200)은 외륜(100)의 양 측면으로부터 각각 결합되는 제1내륜(200a)과 제2내륜(200b)으로 분리 구성될 수 있는데, 이는 내륜(200)과 외륜(100)의 결합 및 분리가 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

이때, 상기 제1 및 제2내륜(200a,200b)은 각각 바퀴축 결합부(210), 내륜체결부(220), 삽입홈(230) 및 외륜결합부(240)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1 및 제2내륜(200a,200b)은 후술할 내륜체결부(220)의 체결구(222)가 서로 엇갈리도록 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구조를 갖도록 구성되어 있으므로 이하에서는 도 6에 도시된 제2내륜(200b)의 구성을 기준으로 설명하기로 한다.

먼저, 상기 바퀴축 결합부(210)는 내측으로 바퀴(1)를 구동시키는 바퀴축이 삽입 결합될 수 있도록 하는 것으로 제2내륜(200b)의 중심부에 관통 형성된다.

다음, 상기 내륜체결부(220)는 바퀴축 결합부(210)의 외측에 돌출 형성되어 제1 및 제2내륜(200a,200b)이 서로 결합될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)에는 서로 맞물리도록 체결되는 'ㄱ'자 형상의 체결구(222)가 돌출 형성된다.

즉, 상기 체결구(222)는 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)에 각각 돌출 형성되어 도 8에 나타낸 바와 같이, 서로 맞물리도록 체결됨으로써 제1 및 제2내륜(200a,200b)이 결합될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)에 방사상으로 다수 개가 형성되어 제1 및 제2내륜(200a,200b)이 서로 견고히 결합될 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 체결구(222)는 이웃하는 체결구(222)끼리 서로 엇갈리도록 하여 상,하 방향으로 대칭을 이루는 형상으로 형성되는데, 이는 제1 및 제2내륜(200a,200b) 사이의 결합력을 강화시킬 수 있도록 하기 위함이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 체결구(222)가 동일한 방향으로 형성되는 경우, 예를 들면 제1내륜(200a)에 형성되는 체결구(222)의 결합부가 위쪽을 향하도록 하고, 제2내륜(200b)에 형성되는 체결구(222)의 결합부가 아래쪽을 향하도록 하여 서로 맞물리도록 결합되는 경우에는 바퀴(1)의 구동시 가해지는 하중에 의한 변형, 즉 상,하 방향으로의 변형에 의해 체결구(222) 사이의 결합이 풀리게 될 우려가 있는 것임에 비해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이웃하는 체결구(222) 사이의 결합부 방향이 서로 반대가 되도록 하여 서로 엇갈리도록 상,하로 형성시키는 경우 바퀴(1)의 구동시 가해지는 하중에 의한 변형에도 체결구(222) 사이의 맞물림 결합이 풀리지 않게 되어 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 견고한 결합 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 체결구(222)의 전단부에는 경사면(222a)이 형성되는데, 상기 경사면(222a)은 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 각각 형성된 체결구(222)끼리의 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)에는 비틀림방지돌기(224)와, 비틀림방지돌기(224)가 삽입 설치되는 비틀림방지홈(226)이 형성되는데, 상기 비틀림방지돌기(224)와 비틀림방지홈(226)은 제1 및 제2내륜(200a,200b) 사이의 비틀림을 방지하는 역할을 하는 것이다.

즉, 전술한 체결구(222)에 의한 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 결합은 바퀴(1)의 구동시 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 가해지는 횡방향 압력과 종방향 압력을 지지할 수는 있으나, 제1 및 제2내륜(200a,200b) 사이의 비틀림이 발생될 경우 체결구(222)에 의한 결합이 풀리게 될 우려가 있으므로, 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 형성되는 내륜체결부(220)의 서로 대응되는 위치에 비틀림방지돌기(224)와 상기 비틀림방지돌기(224)가 삽입 결합되는 비틀림방지홈(226)을 형성시킴으로써 바퀴(1)의 구동시 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 가해지는 비틀림을 최소화시킬 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 전술한 체결구(222)와 마찬가지로 상기 비틀림방지돌기(224)와 비틀림방지홈(226)은 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)에 방사상으로 다수 개가 형성되는데, 서로 번갈아 교호(交互)로 형성시킴으로써 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 가해지는 비틀림에 의한 영향을 균형적으로 해소할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 상기 내륜체결부(220)에는 원형 또는 다각 형상을 이루는 관통홀(228) 및 요입홈(229)이 다수 형성될 수 있는데, 상기 관통홀(228)과 요입홈(229)은 비공기압 바퀴(1)의 복원력을 향상시켜 쿠션기능을 강화시킬 수 있도록 함과 동시에 비공기압 바퀴(1)의 전체적인 무게를 줄임으로써 구동저항을 줄이고 재료비용을 저감시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 전술한 체결구(222)는 상기 관통홀(228)의 내측으로부터 형성되어 관통홀(228)의 측벽에 의해 체결구(222)가 지지될 수 있도록 구성되어 있다.

다음, 상기 삽입홈(230)은 내륜체결부(220)의 외측에 형성되어 그 내측으로 외륜(100)의 내륜결합부(120)가 삽입될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 외륜결합부(240)는 삽입홈(230)이 외측에 돌출 형성되어 외륜(100)의 지면접촉부(110)와 내륜결합부(120)의 사이에 결합됨으로써 외륜(100)의 팽창을 제한하는 역할을 하는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 삽입홈(230)과 외륜결합부(240)는 제1 및 제2내륜(200a,200b)이 외륜(100)에 결합될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 각각 형성된 삽입홈(230)에 의해 형성되는 공간부에 외륜(100)의 내륜결합부(120)가 삽입되고, 제1 및 제2내륜(200a,200b)에 각각 형성된 외륜결합부(240)는 외륜(100)의 내륜결합부(120) 외측면에 밀착되도록 하여 그 단부가 외륜(100)의 연결부(130) 또는 스포크(132)에 밀착되도록 결합되어 외륜(100)의 팽창을 제한하게 된다.

즉, 상기 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 외륜결합부(240)는 외륜(100)의 내륜결합부(120) 외측면에 밀착되도록 결합되어 바퀴(1)의 구동시 가해지는 하중에 의한 외륜(100)의 팽창을 제한함으로써 바퀴(1)의 쿠션 기능을 향상시킴과 동시에 바퀴(1)에 가해지는 하중을 원주방향으로 분산시킬 수 있도록 구성되어 있다.

예를 들어, 바퀴(1)에 지면과 수직한 방향으로의 힘이 작용할 경우 바퀴(1)에 압축력이 작용하게 되어 바퀴(1)의 높이는 줄어들게 되고, 그에 따라 바퀴(1)의 폭은 증가하는 방향으로 변형이 일어나게 되는데, 외륜(100)의 내륜결합부(120) 외측에 결합된 내륜(200)의 외륜결합부(240)에 의해 바퀴(1)의 폭이 증가하는 방향으로의 외륜(100)의 변형이 제한되고, 그에 따라 외륜(100)을 변형시키려는 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 외륜결합부(240)와 외륜(100)의 내륜결합부(120) 및 스포크(132)를 통해 원주 방향으로 분산됨과 동시에 바퀴(1)의 탄성력으로 작용하게 되어 바퀴(1)의 쿠션기능을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이는 도 10에 나타낸 본 발명에 따른 비공기압 바퀴(1)에 가해지는 하중에 따른 응력 분포에 대한 테스트 결과를 통해서도 확인될 수 있는 것으로, 바퀴(1)에 가해지는 하중이 증가할수록 원주 방향으로 분산되는 응력의 크기가 커지게 되어 바퀴(1)의 특정 부분에 집중 하중이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 바퀴(1)의 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 외륜(100)의 지면접촉부(110) 내측면과 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 외륜결합부(240) 외측면의 사이에는 제1공간부(160)가 형성되고, 상기 외륜(100)의 내륜결합부(120) 내측면과 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220) 외측면 사이에는 제2공간부(260)가 형성되는데, 상기 제1공간부(160)와 제2공간부(260)는 바퀴(1)의 구동시 발생되는 하중에 의한 외륜(100)의 수축을 어느 정도 허용함으로써 바퀴(1)의 쿠션 기능을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 바퀴(1)의 구동시 지면으로부터 발생되는 구동저항을 흡수할 수 있도록 하여 바퀴(1)의 진동을 줄이고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2내륜(200a,200b)의 내륜체결부(220)가 서로 맞닿도록 체결됨으로써 내륜체결부(220)의 외측면에 의해 바퀴(1)의 구동시 발생되는 하중에 의한 외륜(100)의 수축이 제한되는데, 그에 따라 바퀴(1)에 장시간 동안 가해지는 하중에 의한 외륜(100)의 소성변형이 어느 정도 제한될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 비공기압 바퀴(1)의 다른 실시예에 따르면 도 9에 나타낸 바와 같이, 외륜(100)과 상기 외륜(100)의 내측으로 착탈 가능하도록 결합되는 내륜(200) 사이의 결합부에는 서로 맞물리도록 결합되는 제1톱니(140)와 제2톱니(250)가 각각 형성될 수 있는데, 상기 제1톱니(140)와 제2톱니(250)는 바퀴(1)의 구동시 또는 구동 정지시 외륜(100)과 내륜(200) 사이에 발생되는 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 외륜(100)과 내륜(200)의 서로 결합되는 내륜결합부(120) 외측면과, 외륜결합부(240)의 내측면에 각각 제1톱니(140)와 제2톱니(250)를 형성하여 서로 맞물리도록 결합시켜 바퀴(1)의 구동 또는 정지시 발생되는 외륜(100)과 내륜(200) 사이의 미끄러짐 현상을 방지함으로써 바퀴(1)의 오작동을 줄이고 제동력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이때, 도시하지는 않았지만, 외륜(100)이 1단 구조로 이루어진 경우나 내륜(200)이 일체로 형성된 경우에도 외륜(100)과 내륜(200) 사이의 결합부에 제1 및 제2톱니(140,250)를 형성시킬 수도 있음은 물론이다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 2단 구조를 갖는 외륜 및 이를 이용한 비공기압 바퀴(1)에 의하면, 비공기압 바퀴(1)를 구성하는 외륜(100)을 2단 트러스 구조로 제조하여 재료비를 절감시키면서도 구조적 강성을 향상시킬 수 있도록 하여 다양한 용도로 활용할 수 있도록 하고, 외륜(100)과 내륜(200) 사이의 결합부에 형성되는 톱니에 의해 바퀴(1)의 구동 또는 정지시 외륜(100)과 내륜(200)의 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 하며, 외륜(100)과 내륜(200)사이의 결합부에 2중의 공간부를 형성시킴으로써 바퀴(1)의 구동시 지면으로부터 발생되는 구동저항을 흡수할 수 있도록 하여 바퀴(1)의 진동을 줄이고 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외륜(100)과 내륜(200)을 분리 구성함으로써 조립 및 분해가 가능하도록 하여 제조가 보다 용이하도록 함과 동시에 제품의 불량률을 낮추고, 유지 보수 비용을 줄일 수 있으며, 내륜(200)에 의해 외륜(100)의 팽창을 제한함으로써 바퀴(1)의 구동시 발생되는 하중을 바퀴(1)의 원주 방향으로 고르게 분산시킬 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 비공기압 바퀴(1)를 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.

1 : (비공기압) 바퀴 100 : 외륜
110 : 지면접촉부 120 : 내륜결합부
130 : 연결부 132 : 스포크
140 : 제1톱니 160 : 제1공간부
200 : 내륜 200a : 제1내륜
200b : 제2내륜 210 : 바퀴축 결합부
220 : 내륜체결부 222 : 체결구
222a : 경사면 224 : 비틀림 방지돌기
226 : 비틀림 방지홈 228 : 관통홀
229 : 요입홈 230 : 삽입홈
240 : 외륜결합부 250 : 제2톱니
260 : 제2공간부

Claims

비공기압 바퀴용 외륜에 있어서,
상기 외륜은 지면에 접촉되는 지면접촉부와, 상기 지면접촉부의 내측에 동심원 형상으로 형성되는 내륜결합부 및 상기 지면접촉부와 내륜결합부 사이를 연결하는 연결부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 구조를 갖는 외륜.
제 1항에 있어서,
상기 연결부는 서로 일정거리 이격되도록 형성되는 다수의 스포크로 이루어진 것을 특징으로 하는 2단 구조를 갖는 외륜.
외륜과 내륜을 포함하여 구성되는 비공기압 바퀴에 있어서,
상기 외륜과 내륜의 결합부에는 서로 맞물리도록 결합되는 제1 및 제2톱니가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 비공기압 바퀴.