KR20180063446A - 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노펑크 타이어의 외피 표면층에 반원 형상의 트레드를 서로 어긋나게 지그재그 형태로 배치하고 림(rim)과 노펑크 타이어의 사이에 충격흡수공간을 형성함으로써 도로면을 주행할 때에 충격흡수력과 탄성력을 발생시켜 운전자에게 승차감과 운전의 편리성을 제공하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조에 관한 것이다.
본 발명에서는 합성수지층 재질의 몸체와 상기 몸체를 감싸는 외피 표면층의 트레드부로 구성되어 자전거 바퀴의 림에 끼워지는 자전거용 노펑크 타이어에 있어서, 상기 노펑크 타이어의 몸체는 합성수지층의 합성고무 또는 천연고무 재질로서 림(rim)에 끼워질 수 있도록 굴곡진 형상의 트레드 걸림턱이 형성되고, 하부에는 반타원형 구조의 완충홈이 형성되며, 외피 표면층에는 엠보싱 형상의 트레드가 서로 어긋나서 형성된 구조로서 지그재그로 배열된 트레드 패턴구조를 이루어 형성됨을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공한다.

Description

자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조{No-punk tire structure that improves the buffer power of bicycles}

본 발명은 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조에 관한 것으로서 , 더욱 상세하게는 노펑크 타이어의 몸체 구조와 외피 표면층의 트레드 구조에 의해 충격흡수력과 탄성력에 의한 자전거의 완충력을 향상시킴으로써 운전자에게 우수한 승차감을 제공하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자전거용 노펑크 타이어는 타이어 내부를 전체적으로 채우는 형태로서, 자전거 바퀴의 림(rim)에 끼워져 삽입되어 타이어 펑크를 방지함으로써 운전자의 안전과 불편을 해소하여 최근에 널리 사용되고 있다.

또한, 타이어는 차량의 하중을 지탱하는 기능과, 노면의 구동력과 제동력을 전달하는 기능, 노면으로부터 받는 충격을 완충하는 기능, 그리고 주행방향을 변경 또는 유지하는 기능을 구비하고 있다.

이러한 타이어 성능을 발현하기 위한 타이어의 구성요소 중 하나인 트레드는 노면에 직접 맞닿아 있는 부분으로서, 요구성능에 따라 다양한 구조로 이루어진다. 또한, 트레드는 타이어 내부의 구조층들을 보호하고 절상 및 충격 등에 의해 변형되는 것을 방지하고 수명을 늘리기 위하여 내마모성 고무로 형성되어 있으며, 구동력이나 제동력 등의 기본적인 성능유지를 위하여 다양한 패턴을 갖도록 형성되며, 특히 노면이 고르지 못한 도로나 비포장 도로를 주행할 때에는 진동이나 충격을 흡수하는 기능을 하기도 한다.

한편 노펑크 타이어는 공기튜브를 사용하지 않기 때문에 펑크가 발생하지 않는다는 장점은 있으나 주행도로의 노면 상태가 불량하거나 혹은 레저용으로 사용될 경우 타이어의 탄성력이 부족하여 충격흡수력이 떨어짐으로써, 승차감이 떨어져 운전자에게 불편을 끼치는 문제가 발생하였다.

이와 같은 문제를 해결하고자 공개특허공보 공개번호 10-2013-0107467 (발명의 명칭 : 완충용 비공기식 타이어)는 무발포 또는 저발포이면서 저비중, 고경도의 재질로서, 폴리우레탄, 폴리우레탄 엘라스토모(Polyurethane elastomer), 천연고부, 합성고무 중 하나 또는 그 이상의 혼합물로 제조되고, 내부 전체의 둘레를 따라 공간부가 형성되도록 상기 타이어의 외곽을 형성하는 외곽부와; 고발포이면서 저비중, 고탄성의 재질고서, 폴리우레단, 폴리우레탄 엘라스토머, EVA(Ethylene vinyl acetate), 실리콘, 천연고무, 합성고무, PE(Polyethylene) 중 적어도 하나로 제조되고, 공간부에 충지되는 충진부;를 포함하는 완충용 비공기식 타이어를 개시함으로써, 자전거용 타이어에서 바람이 빠졌을 경우 공기를 채워야 하는 등의 문제가 없이 사용이 가능하고, 무발포 또는 저발포이면서 저비중, 고경도의 재질로 타이어의 외곽을 형성함으로써 수명이 길고, 중량을 줄이 수 있으며, 고발포이면서 저비중, 고탄성의 재질이 타이어의 내부 둘레 전면에 고르게 충진됨으로써 탄성 및 내구성이 향상되어 차량의 진동을 감소시키고, 승차감을 향상시키는 효과를 개시한다.

그러나 상기 천연고무, 합성고무, 실리콘 또는 그 이상의 화합물로 제조되는 고탄성재질은 탄성 및 내구성이 뛰어나 주행중에 운전자에게 향상된 승차감을 제공하는 장점은 있지만 주행중인 자전거 타이어의 충격흡수력은 타이어의 재질뿐만 아니라 타이어를 누르는 하중 즉 운전자의 몸무게와 도로면의 상태에 따라 승차감이 다를 수밖에 없으며, 특히 주행도로면이 고르지 못하거나 혹은 도로면에 돌이나 유리조각등의 파편이 있을 경우에는 진동이 심해 충격흡수력이 떨어짐으로써 운전자에게 끼치는 불편은 더욱 가중되는 문제를 초래하였다.

또한 운전자가 느끼는 승차감은 자전거 타이어 재질의 탄성력뿐만 아니라 타이어의 트레드가 가지는 패턴이나 이의 구조에도 밀접하게 연관이 있으며, 특히 트레드는 지면과 직접 맞닿는 부분이어서 산악이나 불규칙적인 도로면에서는 타이어의 재질 못지않게 승차감, 충격흡수력이, 내마모성에 직접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있어 이에 대한 개발은 미미한 실정이었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노펑크 타이어의 외피 표면층에 반원 형상의 트레드를 서로 어긋나게 지그재그 형태로 배치하고 림(rim)과 노펑크 타이어의 사이에 충격흡수공간을 형성함으로써 도로면을 주행할 때에 충격흡수력과 탄성력에 의한 완충작용으로 운전자에게 우수한 승차감과 운전의 편리성을 제공하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공하는 데 있다.

또한 노펑크 타이어 외피 표면층의 트레드는 지그재그 형상으로 어긋난 구조로 형성됨으로써 타이어가 회전할 때 순차적으로 지면과 접촉되어 타이어의 마모가 한쪽으로 편중되어 발생하지 않게 함으로써 운전중에 미끄럼 현상을 방지하여 안전성을 높인 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, 합성수지층 재질의 몸체와 상기 몸체를 감싸는 외피 표면층의 트레드부로 구성되어 자전거 바퀴의 림에 끼워지는 자전거용 노펑크 타이어에 있어서, 상기 노펑크 타이어의 몸체는 합성수지층의 합성고무 또는 천연고무 재질로서 림(rim)에 끼워질 수 있도록 굴곡진 형상의 트레드 걸림턱이 형성되고, 하부에는 반타원형 구조의 완충홈이 형성되며, 외피 표면층의 트레드는 서로 어긋나서 형성된 엠보싱 형상의 구조로서 지그재그로 형태로 배열된 트레드 패턴구조를 이루어 형성됨을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공한다.

트레드 걸림턱은 노펑크 타이어의 몸체 상부에 양 측면에서 볼록하게 튀어나온 형상이고 하부는 림에 끼워질 수 있도록 폭이 좁아지는 구조로서 상기 몸체를 림에 끼울 때 림의 양측단에 걸릴 수 있는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공한다.

완충홈은 노펑크 타이어의 몸체 아래의 바닥면에 형성되어 반타원형의 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공한다.

노펑크 타이어의 완충홈과 림 내부 안쪽에는 진동과 충격에 의한 변형을 흡수할 수 있는 충격흡수공간이 형성됨을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조를 제공한다.

이와 같은 본 발명은 노펑크 타이어의 완충홈과 상기 완충홈과 림 사이의 충격흡수공간과 타이어 외피 표면층의 트레드 구조에 의해 형성되는 노펑크 타이어의 탄성력과 복원력에 의한 완충작용으로 운전자에게 우수한 승차감을 제공하는 효과가 있다.

또한 노펑크 타이어 외피 표면층의 트레드는 지그재그 형상으로 어긋난 구조로 형성됨으로써 타이어가 회전할 때 순차적으로 지면과 접촉되어 타이어의 마모는 한쪽으로 편중되어 발생하지 않게 된다. 따라서 운전중에 미끄럼 현상이 방지되므로 안전성을 높이고, 노면과의 마찰저항이 감소 됨으로써 운전자는 작은 힘으로도 수월하게 운전을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 노펑크 타이어의 분해 사시도
도 2는 도 1의 가-가' 단면 사시도
도 3은 통구조 노펑크 타이어의 평면도
도 4는 도 3의 나-나'의 단면도
도 5는 조립식 노펑크 타이어의 분해 사시도
도 6은 조립식 노펑크 타이어의 체결상태를 도시한 일부 단면도
도 7은 조립식 노펑크 타이어의 체결상태 평면도
도 8은 도 7의 A 부분 확대도

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시 예 1]

합성수지층 재질의 몸체(11)와 상기 몸체를 감싸는 외피 표면층의 트레드부 (7)로 구성되어 자전거 바퀴의 림(2)에 끼워지는 자전거용 노펑크 타이어(1)에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노펑크 타이어(1)의 몸체(11)는 합성수지층의 합성고무 또는 천연고무 재질로서 림(2)(rim)에 끼워질 수 있도록 굴곡진 형상의 트레드 걸림턱(8)이 형성되고, 하부에는 반타원형 구조의 완충홈(9)이 형성되며, 외피 표면층의 트레드(3)는 서로 어긋나서 형성된 엠보싱 형상의 구조로서 지그재그로 형태로 배열된 트레드 패턴(6) 구조를 이루어 형성됨을 특징으로 한다.

상기 트레드 걸림턱(8)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 노펑크 타이어의 몸체(11) 상부에 양 측면에서 볼록하게 튀어나온 형상이고 하부는 림에 끼워질 수 있도록 폭이 좁아지는 구조로서 상기 몸체(11)를 림(2)에 끼울 때 림의 양측단에 걸릴 수 있는 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 완충홈(9)은 노펑크 타이어(1)의 몸체(11) 아래의 바닥면에 형성되어 반타원형의 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 트레드 걸림턱(8)과 반타원형의 완충홈(9) 구조는 상기 노펑크 타이어(1)가 림(2)에 끼워질 때 타이어의 몸체(11)가 림(2)의 내부 바닥면까지 완전히 밀착되지 않게 함으로써 자연적으로 완충홈과 림 사이에 충격흡수공간 C(10)와 C'(10')가 형성됨을 특징으로 한다.

상기 외피 표면층의 트레드(3)는 일정 직경의 반원형의 형상으로서, 트레드 A(4)와 B(5)가 서로 어긋난 엠보싱 구조를 이루고, 그 최상단에는 노면과 접촉되는 접촉 포인트 A'(12)와 B'(12')가 형성된다.

이하 본 발명에 따른 노펑크 타이어의 작용을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 도 3의 나-나'의 단면도를 도시한 것으로서, 노펑크 타이어(1)의 트레드 A(4), B(5)가 서로 어긋난 지그재그 패턴으로 형성되어 있으므로 운전자가 도로 혹은 비포장 도로를 주행하게 되면 트레드 A(4)의 접촉 포인트 A'(12)와 트레드 B(5)의 접촉 포인트 B'(12')는 지면과 순차적으로 맞닿아 접촉되면서 회전하게 되고, 이에 따라 운전자의 하중과 노면의 충격은 트레드의 접촉 포인트 A'(12)와 B'(12')의 순서를 따라 순차적으로 전달된다.

도 4의 (a),(b)에서 도시된 바와 같이, 먼저 트레드 A(4)가 지면과 접촉하게 되면, 트레드 A(4)의 접촉 포인트 A'(12)는 하중을 받게 되어 거리 D(17)만큼 변형이 발생하게 되므로 트레드 A(4)의 높이는 트레드 B(5)보다 낮아진다. 이와 동시에 상기 노펑크 타이어의 몸체(11) 하부의 완충홈(9)은 운전자의 하중에 따라 D'의 거리(17')만큼 변형이 발생하게 되며, 노펑크 타이어의 완충홈과 림(2)의 내부 안쪽 공간에는 충격흡수공간 C(10), C'(10')가 형성되어 있으므로 상기 D(17)와 D'(17')의 변형을 흡수하게 된다.

또한 노펑크 타이어(1)가 회전하여 운전자의 하중이 트레드 B(5)로 이동하게 되면 탄성력으로 인해 상기 D와 D'의 변형은 복원됨과 동시에 다시 트레드 B(5)에 작용하는 하중에 의해 D와 D'의 변형이 발생하게 되며 이에 따라 충격흡수공간 C(10)와 C'(10)는 상기 D(17)와 D'(17')의 변형을 흡수함으로써 노면상태와 운전자의 하중에 의한 충격과 진동을 흡수하게 된다.

이와 같은 방법으로 운전자의 하중 또는 지면에 의한 진동과 충격은 트레드 A(4)와 B(5)를 통해 순차적으로 전달되고 이에 따라 발생하는 노펑크 타이어(1)의 변형 D(17)와 D'(17')는 충격흡수공간에 흡수됨과 동시에 탄성력에 의한 복원을 반복함으로써 충격과 진동을 흡수하여 연속적으로 완충작용을 하게 된다.

이어서 노펑크 타이어(1)가 회전을 함에 따라 운전자의 하중과 지면의 충격과 진동은 순차적으로 트레드 A(4)에서 트레드 B(5)로 전달된다. 트레드 B(5)에 전달된 운전자의 하중과 지면의 충격은 상기 트레드 A(4)에서와 동일한 방법으로 트레드 B(5)에 변형을 발생시키며, 이에 따른 변형은 림(2)과 노펑크 타이어의 완충홈 사이의 충격흡수공간(C, C')에 흡수됨으로써 충격을 완충시킴과 동시에 탄성력에 의한 복원을 하게 된다.

또한 트레드 A(4)와 B(5)의 접촉 포인트 A'(12)와 B'(12')는 순차적으로 지면과 접촉됨으로써 타이어의 마모가 한쪽으로 편중되어 발생하지 않게 된다. 따라서 타이어 전체에 마모가 균일하게 발생 됨으로써 타이어의 불균일한 마모에 의해 야기되는 운전중의 미끄럼 현상이 방지되어 안전성을 높이고, 이에 따라 타이어의 수명도 향상되는 효과가 있다.

또한 트레드 접촉 포인트 A'(12)와 B'(12')는 순차적으로 지면과 접촉하게 됨으로써 노면과의 마찰저항이 감소되어 운전자는 작은 힘으로도 수월하게 운전을 할 수가 있는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명은 압축공기나 타이어 재질의 탄성력에 의한 방법을 이용하지 않고 노펑크 타이어의 완충홈과 상기 완충홈과 림(2) 내부 안쪽 공간의 충격흡수공간 C(10), C'(10')와 지그재그 배열형태의 어긋난 트레드 구조를 형성함으로써 운전자의 하중과 노면의 충격과 진동에 의한 변형을 흡수하고 탄성력으로 복원되는 완충작용으로 승차감은 향상된다.

[실시 예 2]

본 발명의 노펑크 타이어는 조립식으로 구성될 수 있다. 도 5는 조립식 노펑크 타이어의 분해 사시도를 도시한 것으로서, 조립식은 노펑크 타이어(1)를 여러 부분으로 분할한 구조로서 다수개의 분할된 노펑크 타이어(16)와 이를 체결하여 조립하기 위한 체결볼트(13) 및 너트(14)를 포함하여 구성된다.

상기 림(2)과 노펑크 타이어(20)는 체결볼트(13)와 너트(14)를 끼워서 조립할 수 있도록 그 중앙에는 일정간격으로 다수개의 체결홀(15,15')이 형성되며, 상기 체결홀을 통해 림(2)과 노펑크 타이어(20)를 대응시키고, 체결볼트(13)를 끼워 삽입하여 너트(14)를 나사체결 함으로써 조립식 노펑크 타이어(1)가 완성된다.

또한 상기 체결볼트(13)는 도 5에 도시된 바와 같이, " ㄷ " 형상의 구조로서 각 분할된 노펑크 타이어(16)와 림의 양측단의 체결홀(15,15')에 끼워서 나사체결 함으로써 2개의 조립 타이어를 연결할 수 있도록 구성된다.

부연하여 설명하면 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 조립식 노펑크 타이어의 체결 구조는 트레드 A(4)와 B(5) 사이의 함몰된 부위에 체결홀(15)이 형성되고 이와 대응되게 림(2)의 안쪽 중앙에 체결홀(15')이 형성되어 있으므로 양쪽의 조립식 노펑크 타이어의 Part E(18)와 Part F(18')는 하나의 체결볼트(13)에 의해 동시에 양측면에서 체결된다.

도 7은 다수개의 분할된 노펑크 타이어(16)가 림(2)에 체결되어 완성된 상태의 평면도를 도시하며, 노펑크 타이어의 트레드 A(4), B(5)가 순차적으로 지면과 접촉하면서 이동을 하게 되며, 먼저 트레드 A(4)가 운전자의 하중과 도로면의 충격에 의해 압축 변형되고 이어서 노펑크 타이어의 몸체(11)가 변형되면서 완충홈(9)이 변형된다. 이와 동시에 림(2)과 완충홈(9) 사이의 충격흡수공간(10,10')이 상기 변형을 흡수하게 되고, 노펑크 타이어가 회전함에 따라 트레드 B(5)가 순차적으로 하중을 받고 변형되며, 이때 트레드 A(4)는 상기 노펑크 타이어의 탄성력에 의해 원래 형태로 복원된다. 즉 하중과 진동에 의한 노펑크 타이어의 변형은 충격흡수공간(10,10')과 완충홈(9)으로 구성되는 완충구조에 의해 복원되어 하중과 진동을 흡수하는 완충작용을 함으로써 운전자는 우수한 승차감과 운전의 편리성을 얻게 된다.

1 : 노펑크 타이어 2 : 림 3 : 트레드 4 : 트레드 A 5 :트레드 B 6 : 트레드 패턴 7 : 트레드부 8 : 트레드 걸림턱 9 : 완충홈 10, 10' : 충격흡수공간 C, C' 11 : 노펑크 타이어 몸체 12, 12' : 트레드 접촉 포인트 A', B' 13 : 체결볼트 14 : 너트 15, 15' : 체결홀 16 : 분할된 노펑크 타이어 17, 17' : 변형거리 D, D' 18, 18' : 분할된 노펑크 타이어 Part E, Part F

Claims (4)

1. 합성수지층 재질의 몸체(11)와 상기 몸체를 감싸는 외피 표면층의 트레드부 (7)로 구성되어 자전거 바퀴의 림(2)에 끼워지는 자전거용 노펑크 타이어(1)에 있어서, 상기 노펑크 타이어(1)의 몸체(11)는 합성수지층의 합성고무 또는 천연고무 재질로서 림(2)(rim)에 끼워질 수 있도록 굴곡진 형상의 트레드 걸림턱(8)이 형성되고, 하부에는 반타원형 구조의 완충홈(9)이 형성되며, 외피 표면층의 트레드(3)는 서로 어긋나서 형성된 엠보싱 형상의 구조로서 지그재그로 형태로 배열된 트레드 패턴(6) 구조를 이루어 형성됨을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조.
2. 제 1항에 있어서, 트레드 걸림턱(8)은 타이어의 몸체(11) 상부에 양 측면에서 볼록하게 튀어나온 형상이고 하부는 림에 끼워질 수 있도록 폭이 좁아지는 구조로서 상기 몸체(11)를 림(2)에 끼울 때 림의 양측단에 걸릴 수 있는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조.
3. 제 1항에 있어서, 완충홈(9)은 노펑크 타이어(1)의 몸체(11) 아래의 바닥면에 형성되어 반타원형의 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조.
4. 제 1항에 있어서, 노펑크 타이어의 완충홈과 림 내부 안쪽에는 진동과 충격에 의한 변형을 흡수할 수 있는 충격흡수공간 C(10)와 C'(10')가 형성됨을 특징으로 하는 자전거의 완충력을 향상시킨 노펑크 타이어 구조.

Images