KR20180054473A - 비공기입 지지 구조체 - Google Patents

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Abstract

자동차용의, 본 발명에 따른 휠 및 타이어 조립체는, 내측 중앙 허브와; 상기 중앙 허브 상에 장착된 외측 전단 밴드 및 트레드 구조체와; 상기 중앙 허브와, 상기 전단 밴드 및 트레드 구조체의 사이에서 연장되는 스포크 구조체를 포함한다. 상기 스포크 구조체는 상기 중앙 허브 둘레에 동심으로 배치된 복수의 공동을 규정하며, 상기 공동은 상기 스포크 구조체가 하중 하에서 편향될 수 있게 한다.

Description

비공기입 지지 구조체{NON-PNEUMATIC SUPPORT STRUCTURE}
본 발명은 휠/타이어 조립체에 관한 것으로, 특히 비공기입 휠/타이어 조립체에 관한 것이다.
반경방향 공기입 타이어는 림과 벨트 층 사이에서 하중을 지지 및 전달하기 위해서 플라이 보강재에 의존한다. 이들 플라이 코드는 하중을 지지하기 위해 인장될 필요가 있다. 이러한 플라이 코드의 인장은 타이어의 내부 챔버 내의 가압 공기로 달성된다. 공기압이 손실되면, 공기입 타이어의 하중 지지 능력은 대폭 감소된다. 느린 또는 갑작스런 공기압의 손실을 방지하는 것은 타이어 제조업자에게 하나의 도전이었다. 하나의 제안된 해결책은 비공기입 타이어를 사용하는 것이다. 톱 로더 비공기입 타이어(top loader non-pneumatic tire)는, 그의 내구성, 속도 평정/제한(speed rating/limit) 및 적재 용량이 공기입 타이어의 수준까지 증가될 수 있으면, 공기입 타이어와 유사하게 실행될 수 있다.
많은 톱 로더 비공기입 타이어는 중합체성 스포크에 의존하여 자동차의 하중을 지지한다. 스포크는 하중을 림으로부터 전단 밴드로 전달한다. 이러한 타이어의 스포크에 사용된 중합체성 재료의 특성으로 인해, 이들 타이어의 성능이 제한된다.
US 2004/0069385 호
본 발명의 목적은 전술한 제한을 극복하고, 이들 스포크의 내구성 및 하중 지지 능력을 증가시켜서 톱 로더 비공기입 타이어의 성능을 향상시키는 것이다.
자동차용의, 본 발명에 따른 휠 및 타이어 조립체는, 내측 중앙 허브와, 상기 중앙 허브 상에 장착된 외측 전단 밴드 및 트레드 구조체와, 상기 중앙 허브와 상기 전단 밴드 및 트레드 구조체의 사이에서 연장되는 스포크 구조체를 포함한다. 상기 스포크 구조체는 상기 중앙 허브 둘레에 동심으로 배치된 복수의 공동을 규정하고, 그럼으로써 상기 공동은 상기 스포크 구조체가 하중 하에서 편향될 수 있게 한다.
상기 조립체의 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 중합체 재료를 포함한다.
상기 조립체의 또 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 동종 중합체 재료를 포함한다.
상기 조립체의 또 다른 양상에 따르면, 각각의 공동은 상기 조립체의 회전 축선을 중심으로 공통의 단면 프로파일을 갖는다.
상기 조립체의 또 다른 양상에 따르면, 각각의 공동은 상기 스포크 구조체의 균일한 축방향 두께와 동일한 공통의 축방향 길이를 갖는다.
상기 조립체의 또 다른 양상에 따르면, 상기 조립체는 상기 스포크 구조체의 가요성/강성을 추가 조정하기 위해 상기 공동 둘레에 원주방향 및 반경방향으로 얽힌 보강 멤브레인을 추가로 포함한다.
상기 조립체의 또 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 균일한 고무 재료를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 자동차를 비공기압적으로 지지한다. 이 방법은, 중앙 내측 허브를 수평 축선 둘레로 회전시키는 단계와; 상기 중앙 허브를 외측 링 구조체 상에 장착하는 단계와; 상기 중앙 허브와 상기 가요성 림 사이에서 스포크 구조체를 축방향 및 반경방향으로 연장시키는 단계와; 상기 중앙 허브 둘레에 동심으로 상기 스포크 구조체 내에 복수의 축방향 연장 공동을 규정하는 단계와; 상기 스포크 구조체의 일부가 수직으로 편향되도록 상기 스포크 구조체를 수직으로 로딩(loading)하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 중합체 재료를 포함한다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 동종 중합체 재료를 포함한다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 각각의 공동은 상기 수평 축선에 대해 공통의 단면 형상을 갖는다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 각각의 공동은 상기 스포크 구조체의 균일한 축방향 두께와 동일한 공통의 축방향 길이를 갖는다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 추가의 단계가, 상기 스포크 구조체의 가요성/강성을 추가 조정하기 위해 보강 멤브레인을 상기 공동 둘레에 원주방향 및 반경방향으로 얽는다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 추가의 단계들이 상기 스포크 구조체의 가요성/강성을 조정하고 보강 멤브레인을 상기 공동 둘레에 원주방향 및 반경방향으로 얽는다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 상기 스포크 구조체는 균일한 고무 재료를 포함한다.
상기 방법의 또 다른 양상에 따르면, 추가의 단계가 상기 스포크 구조체 상에서 샤프트를 사전결정된 부하로 좌굴시킨다.
본 발명은 하기의 첨부 도면을 참조한 일부 예의 상세한 설명에 의해 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 조립체의 개략적인 측면도,
도 2는 도 1의 예시적인 조립체의 일부의 개략적인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 다른 예시적인 조립체의 개략적인 측면도.
인용에 의해 전체 내용이 본 출원에 통합되는 특허문헌 1에 기재된 것과 같은 종래의 휠은 경량의 복합 스프링에 의해 중앙 허브에 절곡 가능하게 연결된 외측 림을 가질 수도 있다. 상기 스프링은 림 및 허브에 고정된 판재일 수도 있다. 허브는 감속 기어 유닛 및/또는 전기 모터를 수용할 수도 있고, 차량 섀시를 각각의 휠에 연결하기 위한 현가 기구를 가질 수도 있다. 림은 탄소섬유 보강 나일론 재료와 같은 가요성 복합 물질로 구성될 수도 있으며, 지면과 결합하고 개선된 견인을 제공하는 복수의 원주방향 이격 반경방향 클리트(cleat) 및 트윈 고무 타이어(twin rubber tires)를 가질 수도 있다. 허브는 또한 탄소섬유 보강된 복합 재료로 형성될 수도 있다.
다른 종래의 휠은 파지(grip)의 개선을 위해 복합 림에 접합된 성형 트레드를 갖는 고무 스트립을 가질 수도 있다. 게다가, 링과 허브를 상호연결하는 스프링이 S자 형상의 경량 복합 스프링일 수도 있다.
또 다른 종래의 휠은 복수의 S자 형상의 스프링에 의해 허브에 연결된 림을 가질 수도 있다. 각각의 스프링은 허브에 부착된 내측 단부 및 림에 부착된 외측 단부를 가질 수도 있다. 성형 트레드를 갖는 상이한 구성의 고무 스트립이 림의 외부 둘레로 연장될 수도 있다.
또 다른 종래의 휠/타이어 조립체는 탄소섬유 보강된 폴리아미드와 같은 경량의 복합 재료로 형성될 수도 있다. 상기 조립체는 원통형 중앙 허브와 원형 외측 가요성 림을 가지며, 상기 원형 외측 가요성 림은 상기 중앙 허브와 상기 원형 림 사이에서 연장되는 무한 루프형 스프링 밴드에 의해서 중앙 허브에 장착될 수도 있다. 6개의 반경방향 루프가 스프링 밴드에 의해서 규정될 수도 있다. 스프링 밴드는 접착, 점착(cohesion), 납땜, 및/또는 (볼트, 리벳 및/또는 클램프에 의한) 기계적 고정과 같은 임의의 적절한 수단에 의해서 중앙 허브 및 중앙 림에 부착될 수도 있다. 조립체는, 중앙 허브에 장착되고 중앙 허브에 동축이며 중앙 허브로부터 반경방향 외측에 배치된 제한 멈춤 디스크(limit stop disc)를 추가로 가질 수도 있다. 멈춤 디스크의 외주연부는 사전설정 거리에 의한 원형 림의 반경방향 내측 절곡시 원형 림과 결합 가능하게 원형 림의 내면으로부터 반경방향 내측으로 이격 배치될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 예시적인 휠/타이어 조립체(an example wheel/tire assembly: 140)는 예를 들면 표준 타이어 고무 화합물(120)과 같은 경량의 중합체 재료 또는 다른 중합체로 형성될 수도 있다. 조립체(140)는 돌출된 원통형 내측 프로파일(an extruded cylindrical inner profile: 141) 및 [전단 밴드와 트레드 구조체(a shear band and tread structure)를 구비할 수도 있는] 돌출된 원통형 외측 프로파일(an extruded cylindrical outer profile: 142), 또는 스포크 구조체(spoke structure)를 가질 수도 있다.
내측 및 외측 프로파일(141, 142)은 내측 프로파일(141) 둘레에 동심으로 배치된 원통형 공동(111)을 함께 추가로 규정하여, 하중 하에 편향될 수 있는 구성을 허용함으로써, 1) 조립체(140)의 풋프린트 내에서의 견인 및 승차감을 위한 가요성과, 2) 조립체(140)의 낮은 열 축적, 낮은 구름 저항 및 차량 핸들링을 위한 강성의 사이에서 적절한 균형을 유지하도록 할 수도 있다. 원통형 공동(111)이 조립체 중량을 추가로 감소시키는 한편, 공동의 원통 형상은 내측 및 외측 프로파일(141, 142) 내에서의 본질적으로 동종 및 균일한 압력 분포를 유지시킬 수도 있다. 원통형 공동(111)의 치수 및 개수는 변할 수도 있으며, 조립체(140)의 가요성/강성의 추가 조정(tuning)을 위해 균일하게 만들어질 수도 있다.
도 1의 조립체(140)는 내측 프로파일(141)을 외측 프로파일(142)에 추가로 고정하기 위해서 그리고 조립체(140)의 가요성/강성을 추가로 조정(tuning)하기 위해서 원통형 공동(111) 둘레에 반경방향 및 원주방향으로 얽힌 보강 멤브레인(115)을 추가로 구비할 수도 있다. 멤브레인(115)은 금속, 중합체, 복합물 및/또는 조립체(140)의 작동변수를 추가로 정련(refine)하기 위한 다른 적절한 재료로 구성될 수도 있다. 멤브레인(115)의 층들의 치수 및 개수는 변할 수도 있고, 조립체(140)의 가요성/강성의 추가 조정을 위해 균일하게 만들어질 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 예시적인 휠/타이어 조립체(240)는 예를 들면 표준 타이어 고무 화합물(220)과 같은 경량의 중합체 재료 또는 다른 중합체로 형성될 수도 있다. 조립체(240)는 원통형 중앙 허브(241), 및 [중앙 허브의 축방향 연장 돌출부(243)에 의해 중앙 허브(241)에 장착된] 원형 외측 가요성 림(242) 또는 스포크 구조체를 가질 수도 있다. 돌출부(243)가 림(242)의 삼각형 공동(244)을 통해 삽입될 때 다른 링 구조체(도시하지 않음)가 돌출부(243)의 외측 단부를 고정시켜서 중앙 허브(241)를 림에 고정시킬 수도 있다. 림(242)은 그의 반경방향 외측면에 전단 밴드 및 트레드 구조체(a shear band and tread structure)를 추가로 구비할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 림(242)은 중량을 추가로 감소시킴과 아울러 림 전체를 통해 응력을 분산시키기 위해 삼각형 공동(244) 및 2차 공동(246)을 구비할 수도 있다. 림(242)은 표준 타이어 화합물(220)의 압출, 수지 주입 성형(resin transfer molding), 사출 성형, 및/또는 압축 성형에 의해 형성될 수도 있다. 강도의 추가를 위해 섬유 보강재가 림(242)에 추가될 수도 있다. 트레드는 접착제 또는 다른 적절한 방법에 의해 조립체(240)에 고착될 수도 있다.
본 명세서에 제공된 본 발명의 설명에 비추어, 본 발명의 변형예가 가능하다. 본 발명을 예시할 목적으로 소정의 대표적 실시예 및 상세가 개시되었지만, 당업자라면 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이 각종 변경예 및 변형예가 만들어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서 첨부의 특허청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 전체 범주 내에서 특정 예에 대한 변경이 만들어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 추가로, 본 발명은 전술한 예로 제한되지 않으며, 그 구성 및 상세의 양자는 첨부된 특허청구범위의 전체 범주 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 자동차용의 휠 및 타이어 조립체(a wheel and tire assembly)에 있어서,
    내측 중앙 허브와;
    상기 중앙 허브 상에 장착된 외측 전단 밴드 및 트레드 구조체(an outer shear band and tread structure)와;
    상기 중앙 허브와, 상기 외측 전단 밴드 및 트레드 구조체의 사이에서 연장되는 스포크 구조체를 포함하며,
    상기 스포크 구조체는 상기 중앙 허브 둘레에 동심으로 배치된 복수의 공동을 규정하고, 상기 공동은 상기 스포크 구조체가 하중 하에서 편향될 수 있게 하는
    자동차용의 휠 및 타이어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스포크 구조체는 중합체 재료를 포함하는
    자동차용의 휠 및 타이어 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스포크 구조체는 동종 중합체 재료를 포함하는
    자동차용의 휠 및 타이어 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 공동은 상기 조립체의 회전 축선을 중심으로 공통의 단면 프로파일을 갖는
    자동차용의 휠 및 타이어 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 공동은 상기 스포크 구조체의 균일한 축방향 두께와 동일한 공통의 축방향 길이를 갖는
    자동차용의 휠 및 타이어 조립체.
KR1020170150265A 2016-11-15 2017-11-13 비공기입 지지 구조체 KR20180054473A (ko)

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