KR20190045151A

KR20190045151A - 카빙 모션을 허용하는 타이어를 가지는 단일 휠 셀프-밸런싱 차량(single wheel self-balancing vehicle with tire permitting carving motion)

Info

Publication number: KR20190045151A
Application number: KR1020197002360A
Authority: KR
Inventors: 마 온디송치
Original assignee: 쿠피 이노베이션 리미티드
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-05-02
Also published as: CN107539035B; CN107539035A; RU2019101961A; CA3029079A1; US20180369684A1; US10350479B2; SG11201811557PA; US10525326B2; WO2017220035A1; US20180169506A1; JP2019518659A; EP3475104A1; EP3475104A4; US10065103B2; CN207825844U; US20190336846A1; AU2017280440A1

Abstract

일 양상에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량(single wheel, self-balancing vehicle)과 함께 사용하기 위한 타이어가 제공된다. 상기 타이어는 지면과 접촉하도록 구성되는 트레드(tread)를 가지는 타이어 바디(tire body)를 가진다. 상기 트레드는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되는(tapering) 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 2 측방 영역, 및 중앙 영역을 가지는 측방 프로파일(lateral profile)을 가진다. 상기 측방 프로파일은 실질적으로 불연속성이 없다. 상기 트레드는 상기 타이어의 중앙 원주선(central circumference line)에 대해 비대칭적인 비-지향성 트레드 그루브 어레인지먼트(tread groove arrangement)를 가진다. 상기 타이어는 라이더에 의한 라이딩(riding) 중에 상기 제 1 프로파일 및 상기 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가진다.

Description

카빙 모션을 허용하는 타이어를 가지는 단일 휠 셀프-밸런싱 차량(SINGLE WHEEL SELF-BALANCING VEHICLE WITH TIRE PERMITTING CARVING MOTION)

본 발명은 일반적으로 타이어에 관한 것으로, 특히, 단일 휠 셀프-밸런싱 차량(single wheel self-balancing vehicle)을 위한 타이어에 관한 것이다.

단일 휠, 셀프-밸런싱 보드들은 공지되어 있다. 이러한 차량들은 일반적으로 평평한 표면들을 가로질러 주행하기 위해 라이더가 그 위에 서도록 허용한다. 도 1은 이러한 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (20)를 도시한다. 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (20)은 플랫폼 (24)의 측방면들을 따라 연장하는 한 쌍의 측방 프레임 부재들 (32)에 의해 가교되는(bridged) 그 종방향 단부들에서 한 쌍의 발판 표면들을 포함하는 플랫폼 (24)을 가진다. 발판 표면들 (28) 및 측방 프레임 부재들 (32)은 그들 사이에 휠 개구 (36)를 정의한다. 휠 어셈블리 (40)는 휠 개구 (36)에 위치하고 그리고 차축을 통해 측방 프레임 부재들 (32)에 고정된다. 휠 어셈블리 (40)의 모터는 차축에 결합되고 그리고 차축 둘레로 시계방향 또는 반-시계방향으로 회전하도록 타이어 (44)를 구동한다. 제어기는 센서들로부터의 데이터에 응답하여 플랫폼 (24)을 일반적으로 수평으로 평평하게 유지하도록 모터를 제어한다.

타이어 (44)는 충격력들을 감쇠시키기 위한 에어 쿠션을 제공하는, 공압식(pneumatic)이고, 그리고 그루브들이 없는 균일하고, 일반적으로 매끄러운 트레드를 가지는 중앙 원주 표면 (48)을 가진다. 일반적으로 매끄러운 원주 표면 (48)은 원주 엣지들 (56)에서 두 개의 경사진(beveled) 측방 원주 부분들 (52)을 만나도록 측방으로 연장한다. 경사진 측방 원주 표면들 (52)은 타이어 (44)의 측면벽들 (60)까지 연장한다.

도 2a는 라이더의 무게가 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (20)의 플랫폼 (24)에 걸쳐 측방으로 균일하게 분산되는 경우 일반적으로 평평한 주행 표면 (64)과 접촉하는 타이어 (44)를 도시한다. 라이더의 측방으로 균일하게 분산되는 무게로 인해, 타이어 (44)의 변형이 그 측방면 쪽으로 균일하여(even), 중앙 원주 표면 (48)의 측방 너비에 걸쳐지는 주행 표면 (64)을 가지는 접촉 패치 (68)를 생성한다. 타이어 (44) 및 주행 표면 (64) 사이의 정지 마찰력은 타이어 (44)의 중앙 원주 표면 (48)에 이들의 직교하는 방향 이외의 방향으로 단일 휠, 셀프 밸런싱 보드 (20)의 주행에 저항을 제공한다.

플랫폼 상에 서있는 라이더는 단일 휠, 셀프 밸런싱 보드 (20)로 하여금 플랫폼 (24)의 측방면으로 이들의 무게를 이동시킴으로써 주행 방향을 변경하도록 할 수 있어, 대응하는 타이어 (44)의 측방면으로 하여금 압축되도록 한다.

도 2b는 단일 휠, 셀프 밸런싱 보드 (20)의 플랫폼 (24)의 측방면으로 이동되는 라이더의 무게로 일반적으로 평평한 주행 표면 (64)과 접촉하는 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (20)의 타이어 (44)를 도시한다. 공압식 타이어 (44)는 압축되고 그리고 무게가 이동되는 측방면 상에 변형되어, 주행 표면 (64) 및 중앙 원주 표면 (48)의 측방 부분 사이의 접촉 패치 (68)의 크기의 감소를 일으킨다. 또한, 변형은 공압식 타이어 (44)의 효과적인 프로파일에서의 감소를 야기하여 이것이 그 측방면들을 향해 효과적으로 테이퍼링되도록 하고(즉, 절두 원추형(frustoconical)), 따라서 공압식 타이어 (44)의 회전축에 직교하지 않는 방향으로 주행을 가능하게 한다.

무게가 이동되는 타이어 (44)의 측방면 상의 측면벽들 (60)은 변형되지만 타이어 (44)의 측면 벽에서의 복원력으로 인해 도 2a에 도시되는 바와 같이 그 원래의 형상으로 복원되는 자연스러운 경향을 가진다. 결과적으로, 라이더가 이들이 스노우보드 또는 서핑보드 상에서 하는 것처럼 '카빙(carving)' 모션을 경험하는 것을 원하는 경우, 이들은 플랫폼 (24)의 한 측방면으로 기울이는 동안 이러한 복원력 (F)에 지속적으로 대응해야 한다(counter). 이해될 수 있듯이, 측방 중심력 (F)에 대응하기 위해 플랫폼 (24)의 일 측방면으로 이동되는 무게를 유지하기위한 라이더의 노력은 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (2)의 방향에서의 매끄러운 변화들을 어렵게 만든다.

라이더에 의한 플랫폼 (24)의 일 측방면으로 무게를 추가적으로 이동시키는 것은 무게가 이동되는 플랫폼 (24)의 측방면 상의 원주 엣지 (56)에 인접하는 타이어 (44)의 중앙 원주 표면 (48)의 영역으로 주행 표면 (64) 및 타이어 (44) 사이의 접촉 패치 (68)의 크기를 더 감소시킨다. 주행 표면 (64) 및 타이어 (44) 사이의 접촉 패치 (68)이 감소됨에 따라, 라이더는 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드 (20)로 하여금 상이한 방향으로 플랫폼을 재배향하도록(reorient) 발판 표면들 (28a, 28b) 상에 있는 이들 발들 중 하나의 상대적인 이동에 의해 또는 플랫폼 (24)의 측방면으로 이들의 무게의 지속되는 이동에 의해 보다 쉽게 방향들을 변경하도록 한다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 무게 이동이 증가함에 따라 중심력 (F)이 증가한다.

일 양상에 따라, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량과 함께 사용하기 위한 타이어가 제공되며, 상기 타이어는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링(tapering)되고 그리고 불연속성들이 없는 제 1 프로파일을 가지는 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 불연속성들이 없이 테이퍼링되는 제 2 프로파일을 가지는 제 2 측방 영역, 및 상기 타이어의 중앙 원주선에 대해 비대칭적인 비-지향성 트레드 그루브 어레인지먼트(tread groove arrangement)를 가지고, 상기 타이어는 상기 제 1 프로파일 및 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가진다.

상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 일 측면 상의 제 1 패턴의 그루브들 및 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 다른 측면 상의 제 2 패턴의 그루브들을 포함한다. 브레이크(brake)들은 상기 중앙 원주선으로부터 일반적으로 측방으로 연장하는 그루브들을 포함한다.

상기 타이어는 타이어의 원주 주위로 연속적으로 연장하는 릿지(ridge)들이 없을 수 있다.

상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 적어도 하나의 원주 그루브를 포함할 수 있다.

상기 타이어는 일반적으로 평평한 프로파일을 가지는 상기 제 1 측방 영역 및 상기 제 2 측방 영역 사이에 중앙 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 중앙 영역은 상기 타이어의 측방 너비의 적어도 25퍼센트의 너비를 가질 수 있다.

상기 타이어는 단단(solid)할 수 있다.

상기 타이어는 고무로 구성될 수 있다.

상기 타이어는 고무 듀로미터 스케일 하에 적어도 약 쇼어(Shore) 58A의 경도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 타이어는 최소한 쇼어 56A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 타이어는 쇼어 60A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다.

또 다른 양상에 따라, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량과 함께 사용하기 위한 타이어가 제공될 수 있고, 상기 타이어는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되고 그리고 불연속성들이 없는 제 1 프로파일을 가지는 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 불연속성들이 없이 테이퍼링되는 제 2 프로파일을 가지는 제 2 측방 영역, 및 상기 타이어의 중앙 원주선에 대해 비대칭적인 비-지향성 트레드 그루브 어레인지먼트를 포함한다.

상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 일 측면 상의 제 1 패턴의 그루브들 및 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 다른 측면 상의 제 2 패턴의 그루브들을 포함한다. 브레이크들은 상기 중앙 원주선으로부터 일반적으로 측방으로 연장하는 그루브들을 포함한다.

상기 타이어는 상기 타이어의 원주 주위로 연속적으로 연장하는 릿지들이 없을 수 있다.

상기 타이어는 일반적으로 평평한 프로파일을 가지는 제 1 측방 영역 및 제 2 측방 영역 사이에 중앙 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 타이어는 단단할 수 있다.

상기 타이어는 고무로 구성될 수 있다.

상기 타이어는 고무 듀로미터 스케일 하에 적어도 약 쇼어 58A의 경도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 타이어는 최소한 쇼어 56A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 타이어는 쇼어 60A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다.

또 다른 양상에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량과 함께 사용하기 위한 타이어가 제공된다. 상기 타이어는 지면과 접하도록 구성되는 트레드를 가지는 타이어 바디를 가진다. 상기 트레드는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 2 측방 영역 및 중앙 영역을 가지는 측방 프로파일을 가지고, 상기 측방 프로파일은 실질적으로 불연속성이 없다. 상기 트레드는 상기 타이어의 중앙 원주선에 대해 비대칭적인 비-지향성 트레드 그루브 어레인지먼트를 가진다. 상기 타이어는 라이더에 의한 라이딩 중에 상기 제 1 프로파일 및 상기 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가진다.

또 다른 양상에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량이 제공되고 그리고 상기 차량은 서있는 라이더를 지지하기 위한 플랫폼 및 지면을 따라 상기 플랫폼 상에 서있는 라이더를 이송하기 전원공급되고 그리고 상기 플랫폼과 회전가능하게 결합되는 모터구동 휠 어셈블리를 포함한다. 상기 모터구동 휠 어셈블리는 상기 지면과 접하도록 구성되는 트레드를 가지는 타이어 바디를 가지는 타이어를 포함한다.

상기 트레드는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 2 측방 영역, 및 중앙 영역을 가지는 측방 프로파일을 가진다. 상기 측방 프로파일은 실질적으로 불연속성을 가지지 않는다. 상기 트레드는 상기 타이어의 중앙 원주선에 대해 비대칭적인 비-지향성 트레드 그루브 어레인지먼트를 가진다. 상기 타이어는 라이더에 의한 라이딩 중에 상기 제 1 프로파일 및 상기 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가진다.

첨부되는 도면들을 참조하여, 단지 예시적인 방식으로, 실시예들이 이제 기술될 것이다.
도 1은 종래 기술의 타이어를 사용하는 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 측면 사시도이다.
도 2a는 도 1의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 플랫폼의 측방면들 사이에 균일하게 분산되는 라이더의 무게로 주행 표면과 접촉하는 도 1의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 타이어의 정면 단면도이다.
도 2b는 도 1의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 플랫폼의 측방면으로 이동되는 라이더의 무게로 주행 표면과 접촉하는 도 1의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 타이어의 정면 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따라 타이어를 사용하는 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 측면도이다.
도 4는 도 3a의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드로부터의 단일 휠의 트레드의 측방 프로파일이다.
도 5는 도 3a의 타이어의 단면도이다.
도 6a는 도 5의 선 6a-6a에 따른 단면도이다.
도 6b는 도 5의 선 6b-6b에 따른 단면도이다.
도 6c는 도 5의 선 6a-6a에 따른 단면도이다.
도 7은 도 3a의 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 주행 경로의 평면도이다.
도 8a는 도 7에서의 선 8A-8A에 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 측방 배향을 도시한다.
도 8b는 도 7에서의 선 8B-8B에 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 측방 배향을 도시한다.
도 8c는 도 7에서의 선 8C-8C에 단일 휠, 셀프-밸런싱 보드의 측방 배향을 도시한다.

도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시예에 따르는 타이어를 사용하는 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)를 도시한다. 차량 (100)은 서핑보드 또는 스노우보드 상에서 수행되는 것과 유사한, 도 7에 도시되는 바와 같은 카빙 모션(carving motion)으로 라이딩을 용이하게 한다. 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 한 쌍의 측방 프레임 부재들 (112)에 의해 가교되는 한 쌍의 발판 표면들 (28)을 가지는 플랫폼 (104)를 가진다. 발판 표면들 (108) 및 측방 프레임 부재들 (112)는 휠 개구 (116)를 정의한다. 모터구동 휠 어셈블리 (120)는 지면을 따라 플랫폼 상에 서있는 라이더를 이송하기 위해 전원공급되고 그리고 플랫폼 (104)에 회전가능하게 결합된다. 휠 어셈블리 (120)는 휠 개구 (116)에 위치하고 그리고 측방 프레임 부재 (112)에 걸쳐지는 차축 (124)에 의해 측방 프레임 부재들 (112)에 고정된다. 휠 어셈블리 (120)는 모터구동 허브 (132) 상에 장착되는 타이어 (128)를 가진다. 차축 (124)은 타이어 (128)에 대한 회전축 (136)을 정의한다.

측방으로 연장하는 원통형 관통 홀들(cylindrical through hole) (140)의 셋(set)은 타이어 (128)를 통해 대향하는 측방면들 (144a, 144b)(집합적으로, 측방면들 (144)) 사이의 타이어 (128)의 너비를 통해 측방으로 직접적으로 연장한다. 원통형 관통 홀들 (140)은 변형에 대한 그 저항성을 현저하게 손상시키지 않고 타이어 (128)의 무게를 감소시킨다.

타이어 (128)는 거기에 형성되는 트레드 그루브 어레인지먼트(tread groove arrangement) (152)를 가지는 트레드 (148)를 가진다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 트레드 (148)은 일반적으로 평평한 측방 프로파일을 가질 수 있는 중앙 영역 (153)을 가진다; 즉, 모든 중앙 영역 (153)의 측방 지점들은 회전축 (136)으로부터 일반적으로 반경방향으로 등거리이다. 이것이 위치하는 주행 표면 및 플랫폼이 수평으로 평평한 경우, 타이어 (124) 및 주행 표면 (64) 사이의 접촉 패치(contac patch)는 중앙 영역 (153)의 너비로 연장시킨다.

트레드 (148)의 두 개의 측방 영역들 (154)은 연장하고 그리고 타이어 (128)의 측방면들 (144)을 향해 중앙 영역(153)으로부터 매끄럽게 테이퍼링된다.

위의 결과로서, 트레드 (148)는 중앙 영역 (302)과 제 1 및 제 2 측방 영역들 (304 및 306)을 포함하는, 도 4의 300에 도시되는 측방 프로파일을 가진다. 제 1 측방영역은 타이어 (128)의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되고, 그리고 제 2 측방 영역 (306)은 타이어 (128)의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링된다. 측방 프로파일 (300)은 실질적으로 불연속성이 없다. 이는, 측방 프로파일을 따라, 불연속한 기울기 변화의 지점들이 없다는 것을 의미한다. 이러한 설명에 대한 당연한 결과는 두개의 측방 영역들 (304 및 306)의 각각 및 측방 프로파일의 중앙 영역 (302) 사이의 전이에 불연속성이 없다는 것이다.

중앙 영역 (153)의 너비는 타이어 (128)의 측방 너비(도 6a의 W에 도시됨)의 약 46 퍼센트일 수 있고, 그리고 측방 영역들 (154)의 각각의 너비는 타이어 (128)의 측방 너비의 약 32 퍼센트이다. 트레드 (148)의 중앙 영역 (153)의 너비는 측방 프로파일 (300)의 중앙 영역 (302)의 너비에 대응한다. 유사하게, 트레드 (148)의 측방 영역들 (154)의 너비는 측방 프로파일 (300)의 측방 영역들 (304 및 306)의 너비에 대응한다. 중앙 영역들의 너비는(즉, 영역들 (153, 302)), 측방 영역들의 너비(즉, 영역들 (154, 304, 306))에 대해 상대적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 중앙 영역 (153)의 너비가 몇몇의 실시예들에서 타이어의 약 25퍼센트이거나 또는 그 이상이 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

일반적으로 평평한 중앙 영역 (153)은 무게가 라이더에 의해 플랫폼 (104)의 측방면들 사이에 일반적으로 균일하게 분산되는 경우 타이어 (128)의 직선주행을 용이하게 하여, 도 3b에 도시되는 바와 같이 플랫폼 (104)의 일반적으로 수평한(level) 측방 배향을 유지하게 한다.

불연속성들이 없는 측방 프로파일을 제공하는 것은 라이더로 하여금 차량 (100)의 측방 각도에서의 급격한 변화없이 측방 영역들 (154) 및 중앙 영역 (153) 상의 주행 간에 부드럽게 전이하도록 허용한다. 종래 기술의 몇몇 보드들의 이러한 급격한 변화들은 보드들을 제어하는 것을 어렵게하고 그리고 특히 도 7에 도시되는 바와 같은 카빙 모션으로 라이딩하는 것이 어려웠다.

도 5 및 도 6a 내지 6c에 도시되는 바와 같이, 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)는 타이어 (128)의 측방면들 (144)로부터 등거리인 중앙 원주선 (160)으로부터 이격되는 4개의 연속적인 원주 그루브들 (156a, 156b, 156c, 및 156d)(집합적으로 원주 그루브들 (156)로 지칭됨)의 셋(set)을 가진다.

또한, 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)는 중앙 원주선 (160)에 대해 비대칭적이다. 즉, 중앙 원주선 (160)의 일 측면 상의 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)는 중앙 원주선 (160)의 대향하는 측면 상의 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)를 미러링(mirror)하지 않는다. 특히, 중앙 원주선 (160)의 일 측면 상의 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)는 중앙 원주선 (160)의 대향하는 측면 상의 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)에서의 중앙 원주선 (160)에 인접한 제 2 패턴의 그루브들과 정렬되지 않는 중앙 원주선 (160)에 인접한 제 1 패턴 그루브들을 가진다. 결과적으로, 타이어 (128)는 중앙 릿지를 가지지 않는다.

도시되는 예시에서, 제 1 패턴의 그루브들은 원주 그루브들 (156a 및 156b)과 함께 측방면 (144a)을 향해 중앙 원주선 (160)으로부터 연장하고 그리고 타이어 (128)의 원주 주위로 이격되는 제 1 셋의 측방 그루브들 (164a)로 구성된다. 도 5에서 도시되는 예시적인 실시예에서, 제 1 셋의 측방 그루브들 (164a)는 회전축 (136)에 대해 타이어 (128)의 원주 주위로 14.4도 간격들로 이격된다.

도시되는 예시에서, 제 2 패턴의 그루브들은 원주 그루브들 (156a 및 156b)과 함께 다른 측방면 (144b)을 향해 중앙 원주선 (160)으로부터 연장하고 그리고 타이어 (128)의 원주 주위로 이격되는 제 2 셋의 측방 그루브들 (164b)들로 구성된다. 제 2 셋의 측방 그루브들 (164b)은 또한 회전축 (136)에 대해 타이어 (128)의 원주 주위로 14.4도 간격들로 이격되나, 제 1 셋의 측방 그루브들 (164a)에 대해 타이어 (128)의 원주 주위로 위상이 어긋나 있을 수 있다. 결과적으로 측방 그루브들 (164a, 164b)는 타이어 (128)의 원주 주위로 중앙 원주선 (160)의 교대하는 측면들 상에 타이어 (128)의 중앙 원주선 (160)에 인접한 브레이크들을 제공한다.

도시되는 예시적인 실시예에서, 측방 그루브들 (164a 및 164b)은 단지 측방으로 연장한다. 그러나, 차량 (100)의 의도되는 성능 특성을 제공하는 다른 그루브들의 배치들이 존재한다.

도 6a는 도 5의 선 6a-6a에 따른 타이어 (128)의 일부분의 단면도를 도시한다. 선 6a-6a는 측방면 (144a)을 향해 중앙 원주선 (160)으로부터 연장하는 측방 그루브들 (164a) 중 하나와 일치하고, 그리고 측방면 (144b)을 향해 중앙 원주선(160)으로부터 연장하는 측방 그루브들 (164b) 중 하나와 일치하지 않는다.

도 6b는 도 5의 선 6b-6b에 따른 타이어 (128)의 일부분의 단면도를 도시한다. 선 6b-6b는 임의의 측방 그루브들 (164a) 또는 측방 그루브들 (164b)와 일치하지 않는다.

도 6c는 도 5의 선 6c-6c에 따른 타이어 (128)의 일부분의 단면도를 도시한다. 선 6c-6c는 측방면 (144b)을 향해 중앙 원주선 (160)으로부터 연장하는 측방 그루브들 (164b) 중 하나와 일치하고, 그리고 측방면 (144b)을 향해 중앙 원주선 (160)으로부터 연장하는 측방 그루브들 (164a)의 하나와 일치하지 않는다.

중앙 원주선 (160)에 대한 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)의 비대칭은 직선 운동에서 타이어 (128)의 일반적으로 안정한 운동을 허용하고, 그러나 트레드 (148)의 측방 영역 (154) 중 하나로 기울어지고 그리고 트레드 (148)의 중앙 영역 (153)으로부터 들어 올려지도록 타이어 (128)를 기울이는 것을 용이하게 한다. 결과적으로, 라이더의 무게가 플랫폼 (104)의 하나의 측방면으로 이동되고 그리고 대응하는 측방 영역 (154)이 일반적으로 평평한 주행 표면과 접촉하는 경우, 플랫폼 (104)의 대향하는 측방면 (104)으로의 라이더의 무게의 이동은 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)으로 하여금 이것이 일 측면으로 기울어지는 방향으로부터 이것이 일반적으로 수평인 방향을 거쳐서 이것이 다른 측면으로 기울어지는 방향으로 부드럽게 전이되도록 한다.

또한, 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)는 비-방향성인; 즉, 트레드 그루브 어레인지먼트 (152)가 방향성 트레드 그루브 어레인지먼트가 아니라는 점을 알 수 있다.

방향성 트레드 그루브 어레인지먼트들은 1-륜 차량 (100)의 동작 중에 '카빙' 모션을 생성하기 위해 시도하는 경우 이들이 일반적으로 의도하지않는 터닝(turning) 특성을 가지는 것으로 알려졌기 때문에 의도되지 않을 수 있다.

또한, 타이어 (128)은 압축에 견딜 수 있어 타이어 (128)의 프로파일의 변형이 주어진 라이더의 무게에 대해 실질적으로 방지된다. 도시되는 예시적인 실시예에서, 타이어 (128)는 적합한 고무와 같은 임의의 적합한 물질로 제조되는, 단단한(비-공압식) 타이어일 수 있다. 타이어 (128)는 측방 영역들 (154)의 프로파일들의 변형을 라이더가 이들 중 하나에 타고 있는 경우에 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가진다. 변형을 실질적으로 방지하는 전술한 특징은 차량 (100)이 적어도 110 파운드가 나가는 라이더에 의해 탑승되는 경우 변형이 실질적으로 방지된다는 것을 의미하도록 특이적으로 정의될 수 있다. 실질적으로 변형을 방지하는 것은, 적어도 몇몇 실시예들에서, 타이어 (128)와 관련된 임의의 전체 치수(예를 들어, 전체 너비, 전체 측면벽 높이)가 보드가 전술한 적어도 110 파운드의 라이더에 의해 탑승되어 있는 경우 10 퍼센트 이상 변하지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 적용에 따라 실질적으로 변형을 방지하는 것은 타이어 (128)와 관련된 임의의 치수가 5 퍼센트 이상 변하지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 적용에 따라 실질적으로 변형을 방지하는 것은 전술한 라이더에 의해 탑승되어 있는 경우 5 퍼센트 이상 변하지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 다른 실시예들에서, 10 퍼센트 보다 크거나 또는 5 퍼센트 보다 작은 상이한 변형의 퍼센테이지가 허용될 수 있다.

원통형 관통 홀들 (140)은 타이어 (128)의 압축성/변형에 큰 영향을 미치지 않는다. 하나의 시나리오에서, 고무 듀로미터 스케일 하에 적어도 약 쇼어 58A의 경도를 가지는 적합한 고무 또는 고무 복합체는 약 155 파운드까지의 라이더들에 대한 타이어 (128)에 대한 변형에 바람직한 저항성을 제공한다. 다른 실시예들에서, 타이어 (128)의 경도는 예를 들어, 적어도 110 파운드의 라이더에 대한 변형을 실질적으로 방지하기에 충분하도록 선택될 수 있다. 적합한 타이어의 고무의 경도는 휠의 디자인 및 치수들, 라이더의 무게, 및 다른 파라미터들에 기초하여 변할 수 있고, 그리고 실험을 통해 결정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 타이어는 최소한 쇼어 56A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 타이어는 쇼어 60A 듀로미터의 경도를 가질 수 있다.

타이어 (128)은 차량 (100)으로 하여금 카빙 모션으로 라이딩될 수 있도록 허용하여 라이더를 위한 서핑- 또는 스노우보딩과 같은 경험을 제공한다. 도 7에 도시되는 경로에 의해 도시되는 모션은 그 종축이 라이더에 의해 직접적으로 측방으로 당겨지거나 또는 밀려지도록 차량 (100)의 전방을 조정함으로써 단순하게 달성되는 것이 아니다. 도 7에서 도시되는 예시적인 주행 경로 (200)는 라이더가 일반적으로 기울어져 있지만 이들의 시상면이 단일 휠, 셀프 밸런싱 차량 (100)의 도 7에서의 D에 도시되는 일반적인 주행 방향에 평행하도록 일반적으로 배향되는 동안에 달성된다.

도 8a는 도 7의 선 8A-8A에서 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)의 측방 배향을 도시한다. 주행 경로 (200)을 따르는 이 지점에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 라이더의 질량 중심 (204)의 좌측에 있다. 즉, 라이더의 무게는 플랫폼 (104)의 우측면으로 이동된다. 결과적으로, 플랫폼 (104)은 측방으로 틸팅되어(titled) 타이어가 라이더의 질량 중심 (204)에 가장 가까운 측방 영역 (154)의 일부분을 따라 주행 표면과 접촉하도록 한다. 측방 영역 (154)이 다소 절두 원추형이므로, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 오른쪽으로 방향을 변경한다.

도 8b는 도 7의 선 8B-8B에 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)의 측방 배향을 도시한다. 주행 경로 (200)을 따르는 이 지점에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 라이더의 질량 중심 (204)의 아래에 있다. 여기서, 라이더는 플랫폼 (104)에 걸쳐 일반적으로 균일하게 측방으로 무게를 분산시킨다. 결과적으로, 플랫폼 (104)은 수평으로 평평하여 중앙 영역 (153)이 주행 표면과 접촉하도록 한다. 그러나, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 라이더의 질량 중심이 주행하는 방향과 다른 방향으로 주행한다.

도 8c는 도 7의 선 8C-8C에 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)의 측방 배향을 도시한다. 주행 경로 (200)을 따르는 이 지점에서, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 라이더의 질량 중심 (204)의 우측에 있다. 즉, 라이더의 무게는 플랫폼 (104)의 좌측면으로 이동된다. 결과적으로, 플랫폼 (104)는 측방으로 틸팅되어 타이어가 라이더의 질량 중심 (2040)에 가장 가까운 측방 영역 (154)의 일부분을 따라 주행 표면과 접촉하도록 한다. 측방 영역 (154)은 약간 절두 원추형이므로, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 왼쪽으로 방향을 변경한다.

이해되는 바와 같이, 단일 휠, 셀프-밸런싱 차량 (100)은 부드러운 방향 변경들을 통해 전이한다. 타이어가, 상술한 실시예에서, 중앙 영역을 가지는 반면에, 타이어가 중앙 원주선을 따라 서로 접하는 측방 영역들을 가지는, 다른 실시예들에서 중앙 영역이 없이 제조될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

본 기술 분야의 통상의 기술자는 더 많은 가능한 대안적인 구현들 및 수정들이 존재하고, 그리고 이상의 예시들이 하나 이상의 구현들의 예에 불과하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 권리범위는 여기에 첨부되는 청구항들에 의해서만 제한된다.

Claims

플랫폼(platform)을 가지는 단일 휠, 셀프 밸런싱(self-balancing) 차량과 함께 사용하기 위한 타이어로서,
상기 타이어는 지면과 접하도록 구성되는 트레드(tread)를 가지는 타이어 바디(tire body)를 가지고,
상기 트레드는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되는(tapering) 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 2 측방 영역, 및 중앙 영역을 가지는 측방 프로파일(lateral profile)을 가지고, 상기 측방 프로파일은 실질적으로 불연속성이 없고, 상기 플랫폼 및 상기 지면이 수평으로 평평한 경우, 상기 타이어 및 상기 주행 표면 사이의 접촉 패치(cantact patch)는 상기 중앙 영역의 너비를 따라 연장하고,
상기 트레드는 상기 타이어의 중앙 원주선(central circumference line)에 대해 비대칭적인 트레드 그루브 어레인지먼트(tread groove arrangement)를 가지고,
상기 타이어는 라이더(rider)에 의한 라이딩 중에 제 1 프로파일 및 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도(hardness)를 가지고,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 제 1 측면 상의 제 1 패턴의 그루브들 및 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 제 2 측면 상의 제 2 패턴의 그루브들을 포함하고,
상기 제 1 패턴의 그루브들은 이들의 각각이 상기 중앙 원주선으로부터 연속적으로 측방으로 상기 중앙 영역을 통해 상기 제 1 측방 영역으로 연장하는 복수의 제 1 측방 그루브들을 포함하고,
상기 제 2 패턴의 그루브들은 이들의 각각이 상기 중앙 원주선으로부터 연속적으로 측방으로 상기 중앙 영역을 통해 상기 제 1 측방 영역으로 연장하는 복수의 제 2 측방 그루브들을 포함하고, 그리고
상기 제 1 측방 그루브들은 상기 제 2 측방 그루브들로부터 원주방향으로 위상이 어긋나(off-phase) 있는,
타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 적어도 하나의 원주 그루브를 포함하는,
타이어.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 측방 그루브들, 상기 제 2 측방 그루브들, 및 상기 적어도 하나의 원주 그루브는 상기 트레드 그루브 어레인지먼트의 전체를 구성하는,
타이어.
제 3 항에 있어서,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트에서의 상기 적어도 하나의 원주 그루브의 각각은 상기 중앙 원주선으로부터 이격되는,
타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 측방 프로파일의 상기 중앙 영역은 일반적으로 평평한,
타이어.
제 5 항에 있어서,
상기 중앙 영역은 상기 트레드의 측방 너비의 적어도 25퍼센트의 너비를 가지는,
타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 타이어는 단단한(solid),
타이어.
제 7 항에 있어서,
상기 타이어는 고무로 구성되는,
타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 타이어는 적어도 약 쇼어 (56A)의 경도를 가지는,
타이어.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 영역은 상기 트레드의 측방 너비의 최대 50%의 너비를 가지는,
타이어
단일 휠, 셀프-밸런싱 차량으로서, 상기 차량은:
서있는 라이더를 지지하기 위한 플랫폼; 및
지면을 따라 상기 플랫폼 상에 서있는 라이더를 이송하기 위해 전원공급되고 그리고 플랫폼과 회전가능하게 결합되는 모터구동 휠 어셈블리(motorized wheel assembly)-상기 모터구동 휠 어셈블리는 상기 지면과 접촉하도록 구성되는 트레드를 가지는 타이어 바디를 가지는 타이어를 포함함-;
를 포함하고,
상기 트레드는 상기 타이어의 제 1 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 1 측방 영역, 상기 타이어의 제 2 측방면을 향해 테이퍼링되는 제 2 측방 영역, 및 중앙 영역을 가지는 측방 프로파일을 가지고, 상기 측방 프로파일은 실질적으로 불연속성이 없고, 상기 플랫폼 및 상기 지면이 수평으로 평평한 경우, 상기 타이어 및 상기 주행 표면 사이의 접촉 패치는 상기 중앙 영역의 너비를 따라 연장하고,
상기 트레드는 상기 타이어의 중앙 원주선에 대해 비대칭적인 트레드 그루브 어레인지먼트를 가지고,
상기 타이어는 라이더의 라이딩 중에 상기 제 1 프로파일 및 상기 제 2 프로파일의 변형을 실질적으로 방지하도록 선택되는 경도를 가지고,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 제 1 측면 상의 제 1 패턴의 그루브들 및 상기 중앙 원주선에 인접한 이의 제 2 측면 상의 제 2 패턴의 그루브들을 포함하고,
상기 제 1 패턴의 그루브들은 이들의 각각이 상기 중앙 원주선으로부터 연속적으로 측방으로 상기 중앙 영역을 통해 상기 제 1 측방 영역으로 연장하는 복수의 제 1 측방 그루브들을 포함하고,
상기 제 2 패턴의 그루브들은 이들의 각각이 상기 중앙 원주선으로부터 연속적으로 측방으로 상기 중앙 영역을 통해 상기 제 1 측방 영역으로 연장하는 복수의 제 1 측방 그루브들을 포함하고, 그리고
상기 제 1 측방 그루브들은 상기 제 2 측방 그루브들로부터 원주방향으로 위상이 어긋나 있는,
차량.
제 11 항에 있어서,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트는 적어도 하나의 원주 그루브를 포함하는,
차량.
제 12 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 측방 그루브들, 상기 제 2 측방 그루브들, 및 상기 적어도 하나의 원주 그루브는 상기 트레드 그루브 어레인지먼트의 전체를 구성하는,
차량.
제 13 항에 있어서,
상기 트레드 그루브 어레인지먼트에서의 상기 적어도 하나의 원주 그루브의 각각은 상기 중앙 원주선으로부터 이격되는,
차량.
제 11 항에 있어서,
상기 측방 프로파일의 중앙 영역은 일반적으로 평평한,
차량.
제 15 항에 있어서,
상기 중앙 영역은 상기 트레드의 측방 너비의 적어도 25퍼센트의 너비를 가지는,
차량.
제 11 항에 있어서,
상기 타이어는 단단한,
차량
제 17 항에 있어서,
상기 타이어는 고무로 구성되는,
차량.
제 11 항에 있어서,
상기 타이어는 적어도 약 쇼어 (56A)의 경도를 가지는,
차량
제 11 항에 있어서,
상기 중앙 영역은 상기 트레드의 측방 너비의 최대 50퍼센트의 너비를 가지는,
차량.