KR20170065931A - 발포 공간을 포함하는 타이어 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기압력에 의한 공간이 존재하지 않으므로 펑크 등으로 인한 사용자의 불편함을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 차량의 승차감을 유지시킬 수 있는 발포 공간을 포함하는 타이어 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 특징에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어는, 타이어 내부에 발포제의 발포 효과로 인한 소정의 발포 공간이 형성되고, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 공기압에 의해 유지되는 타이어와 비교하여 차량 운행 측면에서 안정성을 유지하면서도 펑크 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

발포 공간을 포함하는 타이어 및 이의 제조방법{Tire Comprising Foam Space And Method Thereof}
본 발명은 발포 공간을 포함하는 타이어 및 이의 제조방법으로, 타이어 내부에 발포 공간이 형성되도록 타이어 성형시 기체(gas) 등을 주입하거나 발포제를 첨가하여 제조한 타이어 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로를 주행하는 차량의 차축에는 엔진 구동시 발생되는 구동력을 전달받아 회전되는 차륜을 구비한다. 그리고 차륜에는 차량의 하중을 지지하고, 노면에서 발생하는 충격을 완화하고, 엔진의 동력, 제동력 및 조타력 등을 노면에 전달하여 차량의 운동을 유지하는 타이어를 구비하게 되며, 이러한 타이어는 공기압을 유지하기 위하여 튜브를 내장한 튜브 내장식 타이어와 튜브를 내장하지 않은 튜브리스 타이어로 대별된다.
한편, 상기와 같은 타이어는 차량 주행시 발생하는 펑크 또는 찢어짐 등이 발생하였을 때, 갑작스럽게 균형과 조향 능력을 잃게 되며, 이로 인해 추돌사고를 일으키거나 전복되어 대형 사고를 유발하게 된다. 즉, 펑크가 발생하면, 그 펑크가 발생한 부위로 차량이 갑자기 쏠리게 되고, 타이어 후방이 파도 치듯이 흔들리는 스탠딩 웨이브 현상을 유발시켜 차량의 승차감을 저해할 뿐만 아니라 타이어의 마찰열이 커져 마침내 타이어는 파열하게 되며, 이로 인해 제2차, 제3차 이상의 추가 사고를 유발하는 등 운전자의 안전 운행을 방해하게 되는 것이다.
따라서, 이를 방지하기 위하여 타이어 속에 액체 접착제인 실리카를 주입한 타이어가 개발된 바 있으나, 이는 직경이 7mm 이하의 못이나 파편 등에는 펑크가 방지될 수 있지만 직경이 7mm 이상의 큰못이나 철근 등에는 효과가 없으며, 또한 티어와 지면이 맞닿는 면에만 적용됨에 따라 타이어의 측면에는 여전히 펑크의 위험이 그대로 존재하게 되는 문제점이 있었다.
또한 못과 같이 원기둥 형태가 아닌 철판이나 칼과 같이 평판형의 물체가 타이어에 박히게 되면 실리카가 새어나와 타이어를 매번 교체를 해야하는 문제점이 있었다. 한편, 벌집모양의 육각형으로 구성된 공기가 없는 타이어가 개발된 바 있으나, 이는 고속 주행시 소음과 진동이 심하여 실용성이 없는 문제점이 있었다. 따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 계속적인 연구개발이 진행되고 있으며, 관련 선행기술로는 아래와 같은 기술이 개시되어 있다.
첫 번째 선행기술은, 차체의 하방에 설치되어 차량의 동력을 전달하는 차축의 양단에 타이어를 설치함에 있어서, 상기 타이어의 중앙에 림을 설치하고 이 림의 외주에는 실리콘재로 형성되어 자체의 탄력을 지니는 탄력부를 형성하며, 이 탄력부의 외주에는 주행력과 제동력이 발휘되도록 하는 생고무재 등의 트레드부를 형성하여 구성되되, 상기 탄력부의 외주에는 다수의 돌기부를 형성하여 이에 대응되는 요부를 내측면에 형성한 트레드부를 결합 설치할 수 있도록 구성하고, 또한 상기 탄력부는 각각 독립적인 상태로 공기가 함유되는 기포를 형성하도록 성형하고 이의 외주에 상기 트레드부를 결합시켜 구성됨을 특징으로 한다.
하지만, 상기 선행기술의 경우, 못이나 철근 또는 철판 등이 박히게 되면, 해당 부분의 기포의 공기가 빠져나가게 되고, 이로 인해 타이어의 트레드 부분이 땅에 접지될 때, 압력이 약해 요철이 생기므로 자동차가 흔들리거나 튀어서 고속주행이 불가능하게 되는 문제점이 있었으며, 상기와 같이 못, 철근, 철판 등이 박힐 때마다 타이어를 매번 교체해야 하는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2002-0031991호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공기압력에 의한 공간이 존재하지 않으므로 펑크 등으로 인한 사용자의 불편함을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 차량의 승차감을 유지시킬 수 있는 발포 공간을 포함하는 타이어 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어는, 타이어 내부에 발포제의 발포 효과로 인한 소정의 발포 공간이 형성되고, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발포 공간 내에는 소정의 기체(gas) 또는 기포가 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발포 공간을 포함하는 제1 레이어(layer)와 휠 사이에 형성되는 제2 레이어(layer)를 더 포함하고, 상기 제2 레이어는 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 타이어 외주면과 내주면 사이에 설치되고, 상기 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 상기 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하고 탄성력을 가지는 충격 흡수 장치를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법은, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계; 상기 재료에 발포제를 첨가하고 용융시키는 단계 및 상기 용융된 재료를 사출 성형하여 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법은, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계; 상기 재료를 용융시키면서 소정의 기체를 주입하는 단계 및 상기 용융된 재료를 사출 성형하여 발포 공간을 포함하는 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법은, 상기 발포 공간을 포함하는 타이어 형상의 제1 레이어(layer)와 휠 사이에 제2 레이어(layer)를 형성시키는 단계와 상기 제1 레이어의 외주면과 내주면 사이에, 상기 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 상기 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하는 탄성력을 가지는 충격 흡수 장치를 하나 이상 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 레이어는 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 의하여, 공기압에 의해 유지되는 타이어와 비교하여 차량 운행 측면에서 안정성을 유지하면서도 펑크 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 추가적으로 타이어 내부에 소정의 지지 구조체를 설치하여 타이어의 안정성 및 승차감 향상을 도모할 수 있다.
또한, 추가적으로 공기층을 타이어 내부에 형성시켜 보다 높은 충격 흡수력을 가질 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 형성된 소정의 발포 공간을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 형성된 소정의 발포 공간을 도시한 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어의 구성을 도시한 개략도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 형성된 소정의 발포 공간을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 형성된 소정의 발포 공간을 도시한 단면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어의 구성을 도시한 개략도이다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 대해 도 1 및 도 2를 기초로 이하에서 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어는, 휠을 감싸는 형상으로 이루어지며, 타이어 내부에는 소정의 발포 공간을 포함할 수 있다.
상기 소정의 발포 공간은 타이어 제조 과정에서 발포제의 효과로 인한 것으로서, 발포제로는 타이어 재료에 첨가되는 화학 물질이 될 수 있고, 또한 발포제는 소정 기체(gas)의 주입으로 대체될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 타이어(10) 내부에는 다수 개의 발포 공간(20)이 형성될 수 있는데, 발포 공간에는 소정의 기체가 들어가거나 진공 상태가 될 수 있다. 이러한 발포 공간의 기체 존재 유무는 무작위적인 발포 효과로 인한 것이다.
이러한 발포 공간(20)은, 차량 주행시에 완충 작용을 수행하며, 또한 타이어에 펑크가 나는 경우(못이나 유리 등으로 인한 타이어 손상)에 기존 공기 튜브 방식에 비해서 타이어 손상 정도가 경미한 것이 특징이다. 즉, 못이나 유리 등으로 인해 타이어 내부가 손상되더라도 타이어 전체의 부피가 감소되지 않고 안정적으로 차량 운행이 가능하므로 기존 튜브 방식 타이어에 비해 상당한 장점을 가진다고 할 것이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어의 일 단면을 보면, 다수 개의 발포 공간(20)이 형성된 것을 확인할 수 있다.
또한, 타이어 내부에 형성된 발포 공간은 타이어 제조 시에 첨가되는 발포제 또는 주입 기체로 인해서 형성된 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어(10)는, 내주면이 바퀴 휠(30)에 결합하는 구조를 채택하였다. 즉, 발포 공간이 형성되는 타이어(10)를 제조하는데, 이러한 타이어(10)는 바퀴 휠(30)에 결합이 되도록 타이어(10) 내주면이 휠(30)과 결합 가능한 구조를 가지도록 한다.
또한, 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어(10)는 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer), 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane), 가교 발포성의 EVA(ethylene vinyl acetate) 및 PE(polyethylene) 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 재료들 중 우레탄 계열 및 EVA는 기본적으로 발포 성능을 가지고 있다. 이러한 발포 성능으로 인해서 타이어 제조시에 발포가 일어나며 타이어(10)의 내부에 발포 공간이 형성되게 된다.
만약 위와 같이 발포 성능이 있는 재료가 아닌, 천연고무 등만을 재료로 사용하는 경우에는 별도의 발포제를 첨가한다. 즉, 소정의 비율로 발포가 발생할 수 있도록 하는 발포제를 첨가할 수 있다. 발포제에 대한 내용은 공지의 기술로서 이하에서는 설명을 생략한다.
다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어에 대해 도 3을 기초로 이하에서 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어는, 상기 기본 실시예에서 추가적으로 기체층(40) 또는 충격 흡수 장치(50)를 더 포함할 수 있다.
즉, 발포 공간을 포함하는 타이어의 부분을 제1 레이어(layer)라고 할 경우, 상기 제1 레이어 부분과 휠(30) 사이에 추가적으로 제2 레이어가 설치될 수 있다. 이러한 제2 레이어는 그 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층 형태가 될 수 있다.
이러한 제2 레이어의 역할은, 타이어(10) 전체적인 탄성도를 안정적으로 유지하기 위한 것이다. 즉, 제1 레이어 부분을 형성하는 과정에서 발포가 균일하게 일어나지 않을 수 있기 때문에, 발포가 효과적으로 일어나지 않았을 경우의 보완책으로 제2 레이어를 제1 레이어와 휠(30) 사이에 형성시킬 수 있다.
상기 제2 레이어는, 하나 또는 복수 개의 기체층으로 형성될 수 있다. 만약 제2 레이어가 복수 개의 기체층으로 형성되는 경우에는 아래와 같은 방식으로 기체층이 형성 및 배치될 수 있다. 즉, 바퀴 중심으로 갈수록 형성되는 기체층의 배치는, 완충도가 낮도록 배치될 수 있다. 기체층의 압력이 낮은 것은 바퀴 중심에서 먼 곳에 배치되며, 기체층의 압력이 높은 것은 바퀴 중심인 휠(30)쪽에 배치될 수 있다.
상기와 같은 배치를 통해서, 타이어(10) 외부에서 발생하는 충격이 차량에 직접적으로 전달되지 않도록 할 수 있고, 크기가 큰 못이나 유리 등이 타이어(10)의 내부에 들어오더라도 그로 인해 타이어(10)가 손상을 적게 받도록 할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어(10) 내부에는 충격 흡수 장치(50)가 추가적으로 구비될 수 있다.
상기 충격 흡수 장치(50)는, 타이어(10) 외주면과 내주면 사이에 설치되고, 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하도록 탄성력을 가지는 구조를 가질 수 있다.
여기서 충격 흡수 장치(50)는 탄성력을 가지는 타입이면 모두 적용 가능하다. 즉, 탄성력을 가지는 스프링 구조체 또는 고무 재질의 탄성체 등으로 형성될 수 있다.
또한, 구체적으로 충격 흡수 장치(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(bellows) 타입으로 설치될 수 있는데, 이러한 구조는 타이어(10) 내부에 설치가 용이하고 파손의 위험이 적어서 본 발명의 실시예에 최적으로 적용될 수 있다고 할 것이다.
또한, 도 3에서는 충격 흡수 장치(50) 하나가 설치된 것을 도시하고 있으나, 필요에 따라 다수 개가 설치될 수 있다. 또한, 충격 흡수 장치(50)가 복수 개 설치되는 경우에는 원 형상인 타이어(10)의 특성(충격 완화를 타이어 전체에 고르게 할 필요가 있음)을 고려하여 360도를 충격 흡수 장치(50)의 개수로 나누어 일정한 각도의 차이를 두고 설치하는 것이 바람직하다.
일 예로, 네 개의 충격 흡수 장치(50)가 타이어(10)의 내부에 설치되는 경우에는, 90도 간격으로 네 개의 충격 흡수 장치(50)가 배치되어 설치될 수 있다.
마지막으로 본 발명의 실시예에 따라 발포 공간을 포함하는 타이어의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법은, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계, 상기 재료에 발포제를 첨가하고 용융시키는 단계 및 상기 용융된 재료를 사출 성형하여 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법은, 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계, 상기 재료를 용융시키면서 소정의 기체를 주입하는 단계 및 상기 용융된 재료를 사출 성형하여 발포 공간을 포함하는 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 두 실시예에서 아래의 두 단계가 추가적으로 실시될 수 있다.
즉, 발포 공간을 포함하는 타이어 형상의 제1 레이어(layer)와 휠 사이에 제2 레이어(layer)를 형성시키는 단계와 상기 제1 레이어의 외주면과 내주면 사이에, 상기 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 상기 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하는 탄성력을 가지는 충격 흡수 장치를 하나 이상 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제2 레이어는 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층으로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 타이어 20: 발포 공간
30: 휠 40: 기체층
50: 충격 흡수 장치

Claims (7)

  1. 타이어 내부에 발포제의 발포 효과로 인한 소정의 발포 공간이 형성되고,
    실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포 공간 내에는 소정의 기체(gas) 또는 기포가 포함된 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발포 공간을 포함하는 제1 레이어(layer)와 휠 사이에 형성되는 제2 레이어(layer)를 더 포함하고,
    상기 제2 레이어는 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어.
  4. 제3항에 있어서,
    타이어 외주면과 내주면 사이에 설치되고, 상기 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 상기 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하고 탄성력을 가지는 충격 흡수 장치를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어.
  5. 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계;
    상기 재료에 발포제를 첨가하고 용융시키는 단계 및
    상기 용융된 재료를 사출 성형하여 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법.
  6. 실리콘, 천연고무, 합성고무, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 엘라스토머(Polyurethane Elastomer) 및 열가소성 폴리우레탄(Polyurethane) 중 하나 이상을 재료로 준비하는 단계;
    상기 재료를 용융시키면서 소정의 기체를 주입하는 단계 및
    상기 용융된 재료를 사출 성형하여 발포 공간을 포함하는 타이어 형상으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법.
  7. 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포 공간을 포함하는 타이어 형상의 제1 레이어(layer)와 휠 사이에 제2 레이어(layer)를 형성시키는 단계와
    상기 제1 레이어의 외주면과 내주면 사이에, 상기 타이어 외주면과 내주면을 지지하며, 상기 외주면에 가해지는 압력 및 충격을 흡수하는 탄성력을 가지는 충격 흡수 장치를 하나 이상 설치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 레이어는 내부에 공기 또는 소정 기체를 포함하는 기체층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포 공간을 포함하는 타이어 제조방법.
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