KR20210027014A - 타이어용 인서트 - Google Patents

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KR20210027014A
KR20210027014A KR1020200007422A KR20200007422A KR20210027014A KR 20210027014 A KR20210027014 A KR 20210027014A KR 1020200007422 A KR1020200007422 A KR 1020200007422A KR 20200007422 A KR20200007422 A KR 20200007422A KR 20210027014 A KR20210027014 A KR 20210027014A
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Abstract

타이어용 인서트에 관한 것이며, 림 및 타이어와 함께 체결될 수 있는 타이어용 인서트에 있어서, 상기 인서트의 상면 및 하면을 연결하는 유로를 포함할 수 있다.

Description

타이어용 인서트{INSERT FOR TIRE}
본원은 타이어용 인서트에 관한 것이다.
최근 친환경, 저탄소 운동에 대한 인식이 확대되면서 도시형 자전거(공유형 자전거)의 보급이 전세계적으로 확산되고 있다. 또한, 산악형 자전거와 같은 익스트림 스포츠를 즐기는 사람들이 늘어나면서 자전거 타이어에 대한 기술이 계속해서 개발되고 있다. 통상적으로 사용되던 튜브 내장형 공기 타이어는 운행 중 예리한 물체에 의해 타이어가 손상되는 경우, 펑크의 우려가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근 솔리드 타이어(solid tire)에 대한 수요가 증가하고 있다. 솔리드 타이어는 예를 들어, 고무로만 이루어진 타이어로서, 공기를 주입하지 않기 때문에 펑크의 위험이 없고, 장시간 사용이 가능하다.
다만, 솔리드 타이어는 공기 타이어에 비해 무게가 무겁고, 구름저항이 크다는 한계가 있다. 따라서, 펑크를 방지할 수 있는 솔리드 타이어의 장점과 가볍고 구름저항이 작은 공기 타이어의 장점을 모두 살릴 수 있는 타이어에 관한 기술 개발이 요구된다.
미국 공개 특허 US 2017/0057303A1 는 타이어용 인서트에 대해 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌은 공기 튜브와 함께 사용될 수 있는 튜브 타이어용 인서트에 관한 것으로서, 림의 공기 주입부로부터 상기 공기 튜브에 공기가 직접 주입되는 구조를 가지고 있으며, 이에 튜블레스 타이어의 구름 저항, 펑크 등에 영향을 미치는 타이어 내부에서의 유체 순환에 대해서는 전혀 인식하지 못하고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 튜블레스 타이어에 적용 가능한 타이어용 인서트를 제공하려는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 림 및 타이어에 인서트가 체결된 상태에서도 타이어 내부에서의 유체 흐름이 원활하고, 외부 충격을 흡수할 수 있으며, 승차감을 향상시킬 수 있는 타이어용 인서트를 제공하려는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 타이어 및 림과 결합 시 장착이 용이한 타이어용 인서트를 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 구현예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1측면은, 림 및 타이어와 함께 체결될 수 있는 타이어용 인서트에 있어서, 상기 인서트의 상면 및 하면을 연결하는 유로를 포함하는, 타이어 구조체를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유로는 상기 인서트의 하면과 상면을 관통하는 관통 유로, 상기 인서트의 측면에 형성된 측면 유로, 또는 상기 관통 유로와 상기 측면 유로가 연결된 결합 유로를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 림은 유체 주입부를 포함하고, 상기 관통 유로 및 상기 측면 유로와 상기 유체 주입부는 직접 또는 간접 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상기 관통 유로 및 상기 측면 유로와 상기 유체 주입부가 직접 또는 간접 연결되는 것은 상기 인서트의 하면에 형성된 하부 유로를 통해 연결되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트는 상기 유체 주입부와 연결되는 유체 수용부를 추가 포함하며, 상기 유체 수용부는 상기 관통 유로, 측면 유로, 또는 하부 유로와 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트는 상면 홈, 하면 홈, 측면 홈, 내부 중공 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 내부 중공은 상기 인서트의 하면 방향의 개구부를 포함하고, 상기 개구부의 양 끝단은 기계적 또는 화학적으로 결착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하면 홈은 돌출부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트는 슬릿 형상의 상면 홈, 하면 홈 또는 관통 홀을 포함하고, 상기 슬릿의 가로 폭은 상기 림의 양 후크 사이의 길이보다 짧을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하면 홈 또는 상기 내부 중공은 내부 주름을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어용 인서트, 상기 타이어 및 상기 림이 결합된 상태에서, 상기 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)은 0.15 이상 0.9 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어용 인서트, 상기 타이어 및 상기 림이 결합된 상태에서, 상기 타이어용 인서트는 쇼어 C 경도 20 이상 쇼어 A 경도 90 이하의 경도를 가지고, 상기 타이어의 수평 장경(wt)과 상기 인서트의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)은 0.1 이상 1.3 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어는 튜블레스 타이어일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2측면은, 상기 타이어용 인서트 및 타이어가 림에 체결된 타이어 체결 구조를 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 상기 타이어용 인서트를 포함하는 운송 수단을 제공한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 구현예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 구현예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 튜블레스 타이어 내에 본원에 따른 타이어용 인서트가 구비되어 있으며, 이에 따라 튜블레스 타이어 사용 시 외부 충격에 의한 림의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 타이어의 펑크가 발생하였을 때 상기 타이어용 인서트가 포함된 타이어는 런플랫(run flat) 타이어로서 구동할 수 있다.
본원에 따른 타이어용 인서트는 유로가 구비되어 있어, 상기 인서트가 림 및 타이어와 함께 체결된 상태에서도 상기 타이어 내부에서의 유체 흐름이 원활할 수 있다.
본원에 따른 타이어용 인서트를 포함함으로써 충격을 잘 흡수할 수 있고 승차감을 향상시킬 수 있으며, 구름저항이 우수한 장점을 달성할 수 있다.
아울러, 상기 타이어용 인서트를 타이어 및 림과 결합하는 과정에서 장착이 용이하다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 림 및 타이어와 함께 체결된 상태에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유로의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유로가 림의 유체 주입부와 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유체 수용부가 림의 유체 주입부 및 유로와 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 상면 홈, 하면 홈, 측면 홈, 내부 중공 등의 예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 내부 중공의 개구부가 개방되어 있는 상태를 나타낸 도면이고, 도 6의 (b)는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 내부 중공의 개구부가 결착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 하면 홈의 돌출부의 예를 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는 슬릿 형상의 상면 홈을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 림에 체결된 상태를 나타낸 도면이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 도시된 타이어용 인서트의 슬릿 형상의 상면 홈을 위에서 바라본 모습을 확대한 도면이다.
도 9의 (a)는 하면 홈을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 나타낸 도면이고, 도 9의 (a')는 도 9의 (a)에 도시된 타이어용 인서트의 하면 홈의 내부 주름을 나타낸 도면이다. 도 9의 (b)는 내부 중공을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 나타낸 도면이고, 도 9의 (b')는 도 9의 (b)에 도시된 타이어용 인서트의 내부 중공의 내부 내부 주름을 나타낸 도면이다.
도 10은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 측면의 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 타이어 및 림과 결합된 상태에서 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 타이어 내부의 최장 높이 및 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 인서트의 최장 높이를 나타내기 위한 도면이다.
도 12는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 타이어 및 림과 결합된 상태에서 타이어의 수평 장경과 인서트의 수평 장경을 나타내기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은, 림 및 타이어와 함께 체결될 수 있는 타이어용 인서트에 관한 것으로서, 인서트의 상면 및 하면을 연결하는 유로를 포함하는 타이어용 인서트를 제공한다.
이하에서는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면에 따른 타이어용 인서트는, 예를 들어, 링(ring) 모양 또는 도넛 (doughnut) 모양으로 형성되며 림의 원주를 따라 림에 체결(장착)될 수 있다. 본원에 따른 타이어용 인서트는, 예를 들어, 사출 발포 공법으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 압출 공법으로 제조되어 원하는 길이로 재단하여 양단을 연결시켜 사용될 수도 있다. 또한, 본원에 따른 인서트는, 예를 들어, 천연고무, 합성고무, 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 2 내지 도 10은 본래 링 형태인 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트 및 림의 일부를 절단하여 일직선으로 펼친 상태를 가정한 도면이다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 림 및 타이어와 함께 체결된 상태에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)는 상면(110) 및 하면(130)을 포함한다. 상기 인서트의 상면(110)은 상기 인서트(100)가 림(200) 및 타이어(300)에 체결된 상태에서, 지면과 상기 타이어(300)가 접촉하는 부분(트레드)을 향하는 면을 의미한다. 상기 인서트의 하면(130)은 상기 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)에 체결된 상태에서, 상기 림(200)의 중앙을 향하는 면을 의미한다.
또한, 상기 인서트(100)는 상기 인서트의 상면(110) 및 상기 인서트의 하면(130)을 연결하는 유로(120)를 포함한다.
*구체적으로 도 1을 참조하면, 상기 유로(120)는 상기 하면(130) 아래의 하부 공간으로부터 상기 상면(110) 위의 상부 공간까지 유체가 통하도록 연결된다. 따라서, 상기 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)에 체결된 상태에서도 상기 림(200)에 구비된 유체 주입부(210, 도 3 참조)를 통해 주입된 유체가 원활하게 상기 상면(110) 위의 상부 공간까지 이동할 수 있다.
반대로 유체를 빼는 경우, 상기 상면(110) 위의 상부 공간에 채워져 있던 유체가 상기 하면(130) 아래의 하부 공간으로 이동하는 과정에서 상기 상면(110)에 위에서 아래 방향으로 압력을 가하게 되고, 이에 의해 상기 인서트(100)가 상기 림(200)측으로 밀착되며 인서트의 측면(140)과 상기 타이어(300) 내면 사이의 틈이 없어져 유체가 빠져나가기 어려운 상태가 될 수 있다. 이 때, 상기 유로(120)가 구비되어 있다면, 상기 유로(120)를 통해 유체가 어려움 없이 배출될 수 있다. 따라서, 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(120)는 상기 유로(120)를 포함함으로써, 상기 타이어(300)에 유체를 주입하거나 제거하는 것이 용이하다.
또한, 상기 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 체결된 상태에서 운송 수단이 운행되는 경우, 상기 유로(120)를 통해 상기 타이어(300) 내부에서의 유체 순환이 원활하게 이루어질 수 있어, 승차감이 향상될 수 있다.
상기 유체는, 예를 들어, 공기, 질소, 또는 산소 등의 기체, 폴리프로필렌 글리콜을 포함하는 실란트 조성물, 또는 액체 고분자 등의 액체, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 공기와 같은 기체는 상기 인서트(100)가 상기 타이어(300) 및 상기 림(200)에 체결된 상태에서 상기 타이어(300) 내부에 주입되어 구름저항을 감소시키고, 승차감을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 액체는 주입되어 상기 인서트(100)가 상기 타이어(300) 및 상기 림(200)에 체결된 상태에서 상기 타이어(300) 내부에 주입되어 구름저항을 감소시키고, 제동력을 향상시키며, 타이어의 변형을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.
특히, 상기 타이어(300) 내부에서, 유체, 예를 들어 실란트 조성물 액체가 상기 인서트(100)의 상면 및 하면을 자유롭게 이동할 수 있으며, 상기 타이어(300)에 펑크가 난 경우 상기 실란트 조성물이 펑크가 난 자리로 이동하여 상기 펑크를 메꾸며 자가복원 될 수 있다.
즉, 상기 인서트(100)가 상기 타이어(300) 및 림(200)에 체결된 상태에서도 유체의 주입이 가능하며, 주입된 유체가 상기 인서트(100)의 상부공간 및 하부공간을 자유롭게 이동할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 유로(120)는, 예를 들어, 상기 하면(130)부터 상기 상면(120)까지 일직선으로 관통되게 연결될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 상기 측면(140)을 따라 연결될 수도 있다. 다양한 형태로 구현될 수 있는 상기 유로(120)의 예시는 아래에서 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 한편, 상기 유로(120)는 상기 인서트(100) 전체에 있어서 하나 이상 구비될 수 있고, 복수개 구비되는 경우, 예를 들어, 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 타이어용 인서트(100)의 상기 유로(120)는 상기 인서트(100)의 하면(130)과 상면(110)을 관통하는 관통 유로(121), 상기 인서트의 측면(140)에 형성된 측면 유로(122), 또는 상기 관통 유로(121)와 상기 측면 유로(122)가 연결된 결합 유로(123)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유로의 예를 나타낸 도면이다.
상기 관통 유로(121)는 상기 하면(130)과 상기 상면(110)을 연결하면서 상기 인서트(100) 내부를 관통하는 유로를 의미할 수 있다. 즉, 상기 관통 유로(121)는 주변이 상기 인서트(100) 물질로 둘러싸인 것을 의미할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 관통 유로(121)는 예를 들어, 수직 방향으로 형성될 수도 있고, 다른 예로, 구부러지거나 휘어져서 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 나선 형태로 형성될 수도 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 측면 유로(122)는 인서트의 측면(140)에 형성될 수 있다. 상기 측면 유로(122)는 적어도 일부가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 체결된 상태에서, 상기 타이어(300)의 내면과 접촉할 수 있다. 즉, 상기 측면 유로(122)는 상기 인서트의 측면(140)과 상기 타이어(300) 내면 사이의 틈으로 이해할 수도 있다. 또한, 상기 측면 유로(122)의 적어도 일부는 상기 인서트의 하면(130)을 따라 상기 측면(140)과 연결되도록 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 측면 유로(122)는 예를 들어, 상기 하면(130)을 따라 오른쪽으로 상기 측면(140)과 연결되게 형성되고, 상기 측면(140)을 따라 상기 상면(110)으로 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 결합 유로(123)는 상기 관통 유로(121)와 상기 측면 유로(122)가 연결된 것일 수 있다. 상기 결합 유로(123)는 적어도 일부가 상기 인서트(100) 내부를 관통하여 연결될 수 있고, 또한, 적어도 일부가 상기 인서트의 측면(140)에 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 예를 들어, 상기 결합 유로(123)는 상기 하면(130)에서 상기 상면(110) 방향으로 상기 인서트(100) 내부를 일부 관통하다가, 상기 측면(140) 방향으로 휘어져서(구부러져서) 상기 측면(140)에 연결되고, 상기 측면(140)을 따라 상기 상면(110)까지 연결되는 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 하면(130)에서 상기 측면(140)까지 연결되는 유로가 상기 관통 유로(121)에 해당될 수 있고, 상기 측면(140)을 따라 상기 상면(110)까지 연결되는 유로가 상기 측면 유로(122)에 해당될 수 있다. 다른 예로, 상기 결합 유로(123)는 상기 하면(130)과 상기 측면 유로(122)를 통해 연결되고, 상기 상면(110)과 상기 관통 유로(122)를 통해 연결될 수도 있다. 또 다른 예로, 상기 결합 유로(123)는 상기 하면(130)과 상기 관통 유로(121)를 통해 연결되고, 상기 관통 유로(121)가 상기 측면 유로(122)와 연결되고, 상기 측면 유로(122)가 상기 관통 유로(121)와는 다른 관통 유로(121)와 연결되어 상기 상면(110)과 연결될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 2에서 실선으로 표시된 상기 관통 유로(121), 측면 유로(122) 및 결합 유로(123)는 상기 인서트(100)의 단면에서의 형상을 개략적으로 도시한 것이고, 점선으로 표시된 상기 관통 유로(121), 측면 유로(122) 및 결합 유로(123)는 상기 인서트(100) 내부에 위치한 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 림(200)은 유체 주입부(210)를 포함하고, 상기 관통 유로(121) 및 상기 측면 유로(122)와 상기 유체 주입부(210)는 직접 또는 간접 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유로가 유체 주입부와 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)가 상기 유체 주입부(210)를 포함한 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결되는 경우, 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체는 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122) 중 적어도 하나로 유입될 수 있다. 한편, 상기 결합 유로(123)는 상기 관통 유로(121)와 상기 측면 유로(122)가 연결된 것이므로, 상기 유체 주입부(210)가 상기 결합 유로(123)와 연결되는 경우에도 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체는 결과적으로 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122) 중 적어도 하나로 유입될 수 있다.
도 3의 실선으로 도시된 상기 유체 주입부(210)를 참조하면, 상기 유체 주입부(210)는 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122) 중 적어도 하나와 직접 연결된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체는 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122)로 곧바로 유입될 수 있다. 도 3의 점선으로 도시된 상기 유체 주입부(210)를 참조하면, 상기 유체 주입부(210)는 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122) 중 적어도 하나와 간접 연결된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체는 상기 인서트 하면(130) 아래의 하부 공간을 따라 이동한 후에 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122) 중 적어도 하나로 유입될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 관통 유로(121) 및 상기 측면 유로(122)와 상기 유체 주입부(210)가 직접 또는 간접 연결되는 것은 상기 인서트(100)의 하면(130)에 형성된 하부 유로(124)를 통해 연결되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 상기 하부 유로(124)가 형성되어 있는 경우, 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체가 상기 하부 유로(124)를 통해 주입된 위치에서 다른 위치로 원활하게 이동할 수 있다. 특히, 상기 관통 유로(121) 및 측면 유로(122)와 상기 유체 주입부(210)가 간접 연결된 경우에 그 효과가 더욱 크게 나타날 수 있다. 또한, 유체의 흐름이 원활한 경우, 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결된 상태에서 상기 타이어(300) 내에 유체를 주입하거나 제거할 때 드는 힘과 시간을 줄일 수 있다.
*본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트(100)는 상기 유체 주입부(210)와 연결되는 유체 수용부(125)를 추가 포함하며, 상기 유체 수용부(125)는 상기 관통 유로(121), 측면 유로(122), 또는 하부 유로(124)와 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 유체 수용부가 유체 주입부 및 유로와 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
상기 관통 유로(121) 및 상기 측면 유로(122)와 상기 유체 주입부(210)가 상호 연결되는 부분이 간접 연결되는 경우, 상기 관통 유로(121) 및 상기 측면 유로(122)는 상기 유체 주입부(210)와 상기 유체 수용부(125)를 통해 연결될 수 있다.
즉, 상기 관통 유로(121), 상기 측면 유로(122), 또는 상기 하부 유로(124)는 상기 유체 주입부(210)와 상기 유체 수용부(125)에 의해 연결될 수 있다. 도 4를 참조하면, 예를 들어, 상기 유체 수용부(125)는 반구 형태로 구비되어, 그 지름이 상기 유체 주입부(210) 수평 단면의 지름보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한, 상기 유체 수용부(125)의 지름은 상기 관통 유로(121), 상기 측면 유로(122) 또는 상기 하부 유로(124)의 지름 또는 폭 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)는 상기 유체 수용부(125)를 포함함으로써, 상기 관통 유로(121) 및 상기 측면 유로(122)와 상기 유체 주입부(210)의 상호 연결되는 부분이 서로 정확하게 매칭(matching)되지 않아도, 상기 유체 주입부(210)를 통해 주입된 유체가 상기 관통 유로(121) 또는 상기 측면 유로(122)를 통해 상기 인서트(100)의 상부 공간에 용이하게 도달하도록 할 수 있다
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트(100)는 상면 홈(111), 하면 홈(131), 측면 홈(141), 내부 중공(150) 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 상면 홈, 하면 홈, 측면 홈, 내부 중공 등의 예를 나타낸 도면이다.
상기 상면홈(111), 상기 하면 홈(131), 상기 측면 홈(141) 또는 상기 내부 중공(150)은 상기 인서트(100)의 무게를 경감시킬 수 있는 동시에, 상기 인서트(100)의 탄성적 충격 흡수를 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 인서트(100)가 상기 내부 중공(150)을 포함하는 경우, 상기 인서트(100)의 상부가 외력에 의해 눌리더라도 상기 내부 중공(150)의 빈 공간으로 함몰되었다가 다시 원래 형태와 위치로 복원됨으로써 상기 인서트(100)의 하부에 전달되는 충격이 감소할 수 있다. 이로 인해, 상기 인서트(100)를 포함하는 운송수단의 운행(주행) 시, 승차감이 향상될 수 있다.
상기 상면 홈(111)은 상기 인서트의 상면(110)에 형성된 홈을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상면 홈(111)은 상기 인서트의 상면(110)에서 상기 인서트의 하면(130) 방향으로 파여진 홈을 의미할 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 상면 홈(111)은 예를 들어, 불규칙한 형태와 불규칙한 간격으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 규칙적인 형태와 규칙적인 간격으로 형성될 수도 있다. 또 다른 예로, 소정의 형태의 단면으로 연속되게 형성될 수도 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 하면 홈(131)은 상기 인서트의 하면(130)에 형성된 홈을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 하면 홈(131)은 상기 인서트의 하면(130)에서 상기 인서트의 상면(110) 방향으로 파여진 홈을 의미할 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 하면 홈(131)은 예를 들어, 소정의 형태의 단면으로 연속되게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 하면 홈(131)은 상기 하부 유로(124, 도 3 참조)로서 기능할 수 있다.
상기 측면 홈(141)은 상기 인서트의 측면(140)에 형성된 홈을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 측면 홈(141)은 상기 인서트의 측면(140)에서 상기 인서트(100)의 내부중심 파여진 홈을 의미할 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 측면 홈(141)은 예를 들어, 불균일한 깊이로 파여질 수 있다. 다른 예로, 균일한 깊이로 파여질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 5에 도시된 측면 홈(141) 중 상대적으로 오른쪽 위에 위치한 상기 측면 홈(141)은 상기 상면 홈(111)과 합쳐진 것일 수 있다. 한편, 상기 측면 홈(141)은 상기 측면 유로(122, 도 3 참조)로서 기능할 수 있다. 한편, 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)가 상기 측면 홈(141)을 포함하는 경우, 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)를 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결할 때 상기 측면 홈(141)에 도구(예를 들어, 레버(lever))를 끼울 수 있어 체결(장착)이 용이할 수 있다. 한편, 상기 상면 홈(111), 상기 하면 홈(131) 및 상기 측면 홈(141)의 깊이와 모양은 도 5에 도시된 것에 한정되지 않는다.
상기 내부 중공(150)은 상기 인서트(100) 내부에 형성된 홀(hole, 구멍)을 의미할 수 있다. 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 내부 중공(150)은, 예를 들어, 상기 인서트(100) 내부에 단면이 원형인 홀이 연속적으로 뚫려 있는 것을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기에서, 상기 내부 중공(150)의 단면과 단면의 크기는 다양한 구현예에 따라 달라질 수 있다.
본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)는 전술한 상기 상면 홈(111), 하면 홈(131), 측면 홈(141) 및 내부 중공(150) 중 하나 이상을 조합하여 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 연결된 상기 상면 홈(111), 상기 내부 중공(150) 및 상기 하면 홈(131)을 포함하는 관통 홀을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 내부 중공(150)은 상기 인서트의 하면(130) 방향의 개구부를 포함하고, 상기 개구부의 양 끝단은 기계적 또는 화학적으로 결착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6의 (a)는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 내부 중공의 개구부가 개방되어 있는 상태를 나타낸 도면이고, 도 6의 (b)는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 내부 중공의 개구부가 결착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 상기 내부 중공(150)은 상기 하면(130) 방향으로 개구될 수 있고, 상기 개구부가 개방된 상태인 경우, 상기 내부 중공(150)은 더 이상 상기 인서트(100) 내부에 형성된 홀(구멍)이 아닐 수 있다. 한편, 상기 내부 중공(150)이 개구됨으로써, 상기 인서트(100)의 하부가 양측으로 분리될 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면, 도 6의 (a)에서 분리되게 도시된 상기 인서트(100) 하부의 양측 즉, 상기 개구부의 양 끝단이 결착될 수 있다. 이 때, 상기 개구부의 양 끝단이 결착되는 방법으로는 기계적 결착, 화학적 결착 등 결착으로 인해 다시 상기 인서트(100) 내부에 홀(구멍)을 형성할 수 있는 결착방법을 넓게 포괄하는 범위로 이해할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하면 홈(131)은 돌출부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 하면 홈의 돌출부의 예를 나타낸 도면이다.
상기 인서트의 하면 홈(131)은 관점에 따라 상기 하면(130) 방향으로 개구되어 있다고 볼 수 있다. 이 때, 상기 하면 홈(131)은 상기 하면 홈(131)을 사이에 두고 마주보는 상기 인서트(100) 하부의 양측 부분의 적어도 일부가 결착될 수 있는 구조일 수 있다. 이러한 결착될 수 있는 구조의 일 예를 도 7과 함께 구체적으로설명한다.
도 7을 참조하면, 상기 돌출부(132)는 상기 하면 홈(131)의 내면으로부터 상기 하면 홈(131)의 내부 빈 공간 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 상기 돌출부(132)는, 예를 들어, 상기 하면 홈(131)을 사이에 두고 상기 인서트(100) 하부 양측에 각각 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(132)는 상기 인서트의 하면(130)을 따라 원주 방향으로 연속되게 형성될 수 있다. 이러한 상기 돌출부(132)는 서로 위아래로 엇갈려서 포개지며 결착될 수 있다.
다른 예로, 도 7의 (b)를 참조하면, 상기 돌출부(132)는 상기 하면 홈(131)을 사이에 두고 상기 인서트(100) 하부 양측에 각각 형성되되, 상기 인서트의 하면(130)을 따라 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 복수개 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(132)가 서로 위아래로 포개지며 결착될 수 있다. 이 경우, 소정의 간격을 두고 형성된 상기 복수개의 돌출부(132)간의 간격에 해당하는 부분은 여전히 개구되어 있을 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 상기 유체 주입부(210, 도 3 참조)로부터 주입된 유체가 상기 하면 홈(131)의 내부 공간을 따라 이동할 수 있게 됨으로써 상기 하면 홈(131)은 상기 하부 유로(124, 도 3 참조)로서 기능할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트(100)의 하부가 상기 하면(130) 방향으로 개구되어 있는 경우, 상기 인서트(100) 하부의 양측을 결착시킴으로써 상기 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결될 때 제자리에 고정될 수 있다. 따라서, 주행 시 상기 인서트(100)가 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 분리되며 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트(100)는 슬릿 형상의 상면 홈(111), 하면 홈(131) 또는 관통 홀을 포함하고, 상기 슬릿의 가로 폭은 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 길이보다 짧을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 관통 홀은 예를 들어, 상기 인서트(100)의 하면(130) 및 상면(110)을 관통하는 원기둥 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8의 (a)는 슬릿 형상의 상면 홈을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 림에 체결된 상태를 나타낸 도면이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 도시된 타이어용 인서트의 슬릿 형상의 상면 홈을 위에서 바라본 모습을 확대한 도면이다
도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 예를 들어, 상기 상면 홈(111)의 슬릿의 가로 폭(d)은 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 길이(l)보다 짧을 수 있다. 상기 상면 홈(111)의 슬릿의 가로 폭(d)이 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 길이(l) 이상인 경우, 주행 시 외부 충격이 가해졌을 때 상기 림(200)의 양 후크(220)의 위에서 상기 림(200)을 보호해줄 수 있는 상기 인서트(100)의 두께가 슬릿의 가로 폭(d)이 좁을 때에 비해 상대적으로 얇다. 따라서, 상기 림(200)의 양 후크(220)로 상대적으로 더 큰 충격이 가해질 수 있다.
또한, 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 슬릿 형상의 상면 홈(111)은 소정의 간격을 두고 복수개 구비될 수 있다. 상기 복수개의 슬릿 형상의 상면 홈(111) 중 하나의 슬릿 형상의 상면 홈(111)의 세로 폭(s)은 소정의 범위 이내일 수 있다. 상기 상면 홈(111)의 슬릿의 세로 폭(s)이 소정의 범위를 초과하는 경우, 상기 인서트(100)가 상기 타이어(300)를 양측면 방향으로 벌려주는 힘이 부족하여 구름저항이 증가할 수 있다.
전술한 상기 슬릿의 가로 폭(d) 및 슬릿의 세로 폭(s)에 관한 내용은 상기 슬릿 형상의 하면 홈(131) 또는 슬릿 형상의 관통 홀에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 때, 상기 슬릿의 가로 폭(d)은 상기 림(200)의 양 후크(220) 상단면 위의 폭을 의미할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하면 홈(131) 또는 상기 내부 중공(150)은 내부 주름을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 9의 (a)는 하면 홈을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 나타낸 도면이고, 도 9의 (a')는 도 9의 (a)에 도시된 타이어용 인서트의 하면 홈의 내부 주름을 나타낸 도면이다. 도 9의 (b)는 내부 중공을 구비한 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 나타낸 도면이고, 도 9의 (b')는 도 9의 (b)에 도시된 타이어용 인서트의 내부 중공의 내부 내부 주름을 나타낸 도면이다.
도 9의 (a') 및 (b')를 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 인서트의 상면(110)을 향하는 내면에 내부 주름이 형성될 수 있다. 타이어 내에 유체가 주입되는 경우, 상기 인서트(100)가 압축되면서, 상대적으로 힘을 받는 방향 즉, 상기 상면(110)에서 상기 하면(130) 방향으로 쪼그라들게(오므라들게) 된다. 따라서, 상기 하면 홈(131) 또는 상기 내부 중공(150)의 내면 중 상기 상면(110)을 향하는 내면에 내부 주름을 형성하게 되면, 이러한 쪼그라드는(오므라드는) 현상을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 현상을 방지함으로써 구름저항이 증가하는 것도 방지할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 인서트의 측면(140)은 상기 인서트(100) 내부 중심을 향해 오목한 것 또는 볼록한 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트의 측면의 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 인서트의 측면(140)은 상기 인서트(100) 내부 중심을 향해 오목한 것 또는 볼록한 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 10에 도시된 단위 길이가 상대적으로 짧은 점선을 참조하면, 상기 인서트의 측면(140)이 상기 인서트(100) 내부 중심을 향해 오목한 것은 상기 인서트(100) 내부 중심 방향으로 오목한 형상임을 의미할 수 있다. 이 경우, 상기 인서트(100)를 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결(장착)함에 있어, 상기 인서트의 측면(140)이 실선으로 도시된 형상일 때보다 용이할 수 있다. 또한, 상기 인서트(100)의 부피가 감소하는 바, 무게가 가벼워지고, 제조원가가 절감될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 단위 길이가 상대적으로 긴 점선을 참조하면, 상기 인서트의 측면(140)이 상기 인서트(100) 내부 중심을 향해 볼록한 것은 상기 인서트(100) 내부 중심에 대하여 볼록한 형상임을 의미할 수 있다. 이 경우, 상기 림(200)에 가해지는 충격을 흡수해줄 수 있는 부분의 두께가 증가하므로, 충격 흡수 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 상기 인서트(100)가 타이어 내면을 양측면 방향으로 밀어주는(벌려주는) 힘이 증가하여 구름저항을 감소시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어용 인서트(100), 상기 타이어(300) 및 상기 림(200)이 결합된 상태에서, 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)은 0.15 이상 0.9 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 11은 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 타이어 및 림과 결합된 상태에서 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 타이어 내부의 최장 높이 및 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 인서트의 최장 높이를 나타내기 위한 도면이다.
상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면은 예를 들어, 상기 후크(220)의 상단면이 연장된 수평면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht)는, 예를 들어, 상기 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300)가 지면에 접촉하는 부분 방향으로 가장 멀리 떨어진 상기 타이어(300) 내면의 높이를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)는, 예를 들어, 상기 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부 방향으로 가장 멀리 떨어진 상기 인서트 상면(110)의 높이를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 상기 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
실시예 1의 조건으로는 Maxxis - Minion DHR 2(27.5×2.3) 타이어를 사용하였고, 타이어 내 공기압은 10psi가 되도록 하였다.
실시예 1의 실험 방법으로는 상기 인서트를 결합시킨 상기 타이어를 로드셀(Load Cell)이라는 압력 측정 장비 위에 설치하고, 상기 타이어 위로 5kg의 추를 300mm높이에서 낙하시켜 로드셀에 가해지는 시간대별 힘 또는 하중량(kgf)을 측정하였고, 그 중 최대 하중점(kgf)을 충격 흡수 성능을 평가하기 위한 지표로서 선정하였다.
실시예 1의 진동은 드럼에 상기 타이어를 접촉시킨 상태에서 드럼을 회전시키고, ㎛단위로 측정할 수 있는 진동 측정기를 사용하여 측정하였다. 이 때, 상기 드럼의 속도는 20km/h이고, 무게는 45kg이다. 구동 시작 후 10분간의 진동을 측정하여 평균값을 수득하였다. 참고로, 하기 표 1의 진동 측정값은 변위 값으로서, 예를 들어, 100㎛인 경우, 1mm의 폭으로 진동이 발생한다는 것을 의미하며, 구체적으로, 좌측으로 0.5mm, 우측으로 0.5mm씩 이동함을 의미한다.
실시예 1의 반발탄성은 상기 타이어와 상기 인서트가 장착된 중앙을 낙하지점으로 하여, 500g의 추를 1m 높이에서 낙하시켜, 탄성에 의해 추가 튀어 오르는 높이를 측정하였다.
한편, 최대 하중점을 지표로 한 충격 흡수 성능은 상기 림(200) 또는 상기 타이어(300)가 재사용 불가능한 상태가 될 수 있을 정도의 충격에 관한 것이고, 진동을 지표로 한 충격 흡수 성능은 주행이 계속해서 가능한 상태에서의 보다 경미한 충격에 관한 것일 수 있다.
또한, 반발탄성은 상기 인서트(100)의 복원력을 나타낼 수 있는 지표로서, 복원력이 좋으면 즉, 반발탄성이 클수록 구름저항이 작아진다고 판단할 수 있다. 또한, 고체가 기체에 비해 반발탄성이 작은 것을 고려하면, 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)이 커지는 경우, 상기 타이어(300) 내부에서 기체(예를 들어, 공기) 대비 고체(예를 들어, 인서트)의 비율이 커지게 되므로, 반발탄성이 작아질 수 있고, 이에 따라 구름저항 값이 커질 수 있다.
상기 실험을 통해 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)에 따른 최대 하중점, 진동 및 반발탄성을 측정하였고, 그 결과를 토대로 종합적인 적합/부적합 판정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<평가 기준>
충격 흡수 성능: 최대 하중점이 50kgf 이하일 때, 충격 흡수 성능이 적정 수준을 만족하는 것으로 평가함
충격 흡수 성능 및 승차감: 진동(타이어의 진폭)이 250㎛ 이하일 때, 경미한 충격에 대한 충격 흡수 성능이 적정 수준을 만족하고, 승차감이 만족스러운 것으로 평가함
구름저항: 반발탄성이 30cm 이상일 때, 구름저항 값이 소정의 범위(적정 수준)를 만족하는 것으로 평가함
적합(O): 최대 하중점이 50kgf 이하이고, 진동이 250㎛ 이하이며, 반발탄성이 30cm 이상일 때, 적합한 것으로 평가함
부적합(X) 최대 하중점이 50kgf 초과이거나, 진동이 250㎛ 초과이거나, 반발탄성이 30cm 미만일 때, 부적합한 것으로 평가함
비율(hi/ht) 최대 하중점(kgf) 진동(㎛) 반발탄성(cm) 적합/부적합
0 85 15 56 X
0.1 72 41 55 X
0.15 49 62 54 O
0.2 37 82 53 O
0.3 34 105 52 O
0.4 30 127 51 O
0.5 28 139 47 O
0.6 24 157 44 O
0.7 19 184 42 O
0.8 13 235 36 O
0.9 10 248 31 O
1 8 250 19 X
상기 표 1에 나타난 결과에 따르면, 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)이 0.15 미만일 때는, 충격 흡수 성능이 적정 수준을 만족하지 못하고, 이 경우 상기 타이어(300) 외부에서 가해지는 충격을 흡수하는 기능이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 타이어 공기압이 낮은 상태로 돌출된 물체에 부딪히게 되거나, 상기 타이어가 공중에 떴다가 노면에 착지하게 될 때 상기 타이어(300)와 노면이 상기 림(200)에 밀착하게 되면서 핀치 플랫(pinch flat) 또는 스네이크바이트(snakebite, 뱀이 물어 뜯었을 때와 유사하게 4개의 구멍이 난 형상) 펑크가 발생할 수 있고, 상기 림(200) 또한 손상될 수 있다.
반면, 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어(300) 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림(200)의 양 후크(220) 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트(100)의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)이 0.9 초과일 때는, 구름저항 값이 소정의 범위(적정 수준)를 만족하지 못하게 된다. 이 경우, 상기 타이어(300) 내부가 고체인 상기 인서트(100)로 대부분 채워지게 되므로, 구름저항 값이 만족 기준보다 증가할 수 있다. 또한, 상기 타이어의 전체적인 무게가 증가할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어용 인서트(100), 상기 타이어(300) 및 상기 림(200)이 결합된 상태에서, 상기 타이어용 인서트(100)는 쇼어 C 경도 20 이상 쇼어 A 경도 90 이하의 경도를 가지고, 상기 타이어(300)의 수평 장경(wt)과 상기 인서트(100)의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)은 0.1 이상 1.3 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 12는 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트가 타이어 및 림과 결합된 상태에서 타이어의 수평 장경과 인서트의 수평 장경을 나타내기 위한 도면이다.
여기에서, 상기 타이어(300)의 수평 장경(wt)은 예를 들어, 상기 타이어(300)의 내면 중 양측면이 도면 기준 수평 방향으로 가장 멀리 떨어져 있는 길이를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 인서트(100)의 수평 장경(wi)은 예를 들어, 상기 인서트(100)의 양 측면(140)이 도면 기준 수평 방향으로 가장 멀리 떨어져 있는 길이를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기에서, 상기 측면(140)은 상기 타이어(300) 내면과 접촉할 수 있는 면을 의미할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상기 본원의 일 구현예에 따른 타이어용 인서트를 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 2]
실시예 2의 조건으로는 Maxxis - Minion DHR 2(27.5×2.3) 타이어를 사용하였고, 타이어 내 공기압은 10psi가 되도록 하였다. 또한, 타이어 수평 장경은 55mm로 설정하였고, 인서트의 수평 장경은 5.5mm 이상 110mm 이하의 범위로 조절하여 실험을 수행하였다. 즉, 상기 타이어의 수평 장경과 상기 인서트의 수평 장경의 비율(wi/wt)이 0.1 이상 2 이하의 범위에서 0.1씩 증가하는 인서트를 사용하였다.
실시예 2의 경도는 동일한 배합조건에서의 발포율로 조절하였다. 또한, 상기 인서트(100)의 경도는 ASTM D 2240 기준의 경도 시험 방법을 적용하여 측정하였다. 발포량에 따른 경도를 쇼어 C 경도 10 이상 쇼어 C 경도 90 이하 및 쇼어 A 경도 10 이상 쇼어 A 경도 90 이하의 범위에서 10씩 증가하는 인서트를 사용하였다.
다시 말해, 상기 타이어의 수평 장경과 상기 인서트의 수평 장경의 비율(wi/wt) 각각에 대해 쇼어 C 경도 10 이상 쇼어 A 경도 90 이하의 인서트에 대해 실험을 수행하였다. 다만, 구름저항, 진동, 반발탄성을 측정하기 위한 실험은 경도 및 수평 장경의 비율에 따른 실험에서 적합 판정 받은 경도 범위(쇼어 C 경도 20 이상 쇼어 A 경도 90 이하; 하기 표 3 참조) 내에서 통상적으로 사용되는 경도의 인서트(100)를 사용하였다.
실시예 2의 실험 방법으로는 림오프 테스트(Rim-Off Test)를 진행하였다. 림오프 테스트란, 타이어가 림 후크에 걸려 있는 상태에서 타이어 측면부에 힘을 가하여 타이어가 림 후크 부분에서 이탈하게 될 때 드는 힘을 측정하는 테스트이다.
실시예 2의 구름저항은 드럼에 상기 타이어를 접촉시킨 상태에서 드럼을 회전시키고, 토크셀(Torque Cell)을 이용하여 측정하였다. 이 때, 상기 드럼의 속도는 25km/h이고, 무게는 45kg이다. 참고로, 하기 표 2에서 구름저항 값 와트(W)는 토크값(N-m)을 소비전력(W)으로 변환한 값이며, 구름저항 값이 작을수록 타이어가 굴러가는 데 소모되는 힘이 적게 든다.
실시예 2의 진동은 드럼에 상기 타이어를 접촉시킨 상태에서 드럼을 회전시키고, ㎛단위로 측정할 수 있는 진동 측정기를 사용하여 측정하였다. 이 때, 상기 드럼의 속도는 20km/h이고, 무게는 45kg이다. 구동 시작 후 10분간의 진동을 측정하여 평균값을 수득하였다.
실시예 2의 반발탄성은 상기 타이어와 상기 인서트가 장착된 중앙을 낙하지점으로 하여, 500g의 추를 1m 높이에서 낙하시켜, 탄성에 의해 추가 튀어 오르는 높이를 측정하였다.
*<평가 기준>
구름저항: 120W 이하일 때, 구름저항 값이 적정 수준인 것으로 평가함
진동: 500㎛ 이하일 때, 진동이 적정 수준인 것으로 평가함
반발탄성: 30cm 이상 90cm 이하일 때, 반발탄성 값이 적정 수준인 것으로 평가함
적합(O): 타이어에 인서트를 체결하지 않은 채로 림오프 테스트를 실시하였을 때 탈착이 일어나는 최고 하중값보다 인서트를 체결한 후의 림오프 테스트를 실시하였을 때 탈착이 일어나는 최고 하중값이 크되, 경도가 증가함에 따른 타이어의 장착력의 증가(최고 하중값의 증가)가 있을 때 적합한 것으로 평가함
부적합(X): 타이어에 인서트를 체결하지 않은 채로 림오프 테스트를 실시하였을 때 탈착이 일어나는 최고 하중값보다 인서트를 체결한 후의 림오프 테스트를 실시하였을 때 탈착이 일어나는 최고 하중값이 같거나 작으면 부적합한 것으로 평가하며, 설령 후자가 크다 하더라도 경도가 증가함에 따른 타이어의 장착력의 증가(최고 하중값의 증가)가 없는 경우에는 부적합한 것으로 평가함
비율(wi/wt) 구름저항(W) 진동(㎛) 반발탄성(cm)
0 62 15 55
0.1 62 20 55
0.2 62 20 55
0.3 62 20 55
0.4 62 20 53
0.5 62 20 52
0.6 62 20 50
0.7 62 20 49
0.8 62 20 48
0.9 62 25 47
1 62 30 46
1.1 60 32 45
1.2 57 33 45
1.3 56 38 44
1.4 X X X
1.5 X X X
1.6 X X X
1.7 X X X
1.8 X X X
1.9 X X X
2 X X X
비율
(wi/wt)		 쇼어 C 경도 쇼어 A 경도
10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
0.1 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.2 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.3 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.4 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.5 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.6 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.7 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.8 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
0.9 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
1 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
1.1 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
1.2 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
1.3 X O O O O O O O O O O O O O O O O O
1.4 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
1.5 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
1.6 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
1.7 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
1.8 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
1.9 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
2 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
상기 표 3에 나타난 결과에 따르면, 상기 인서트(100)의 경도가 쇼어C 경도 20 미만일 때는, 상기 인서트(100)를 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결(장착)하더라도 주행 시 고정이 안 되고 상기 림(200)에서 쉽게 이탈될 수 있다. 이는 상기 타이어(300)의 장착력에 있어서, 상기 인서트(100)를 체결하지 않은 상태와 비교하여 전혀 유리한 효과가 없음을 의미한다. 또한, 이 경우, 구름저항 값이 만족 기준보다 클 수 있다. 상기 인서트(100), 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)가 체결된 상태에서 상기 인서트(100)의 경도가 소정의 수준 미만으로 작으면 상기 타이어(300)의 변형율이 증가하게 되고, 이에 따라 열 에너지로 변환되는 값이 커지면서 구름저항 값이 만족 기준보다 커질 수 있다.
반면, 상기 인서트(100)의 경도가 쇼어 A 경도 90 초과일 때는, 통상적으로 사용하는 방법으로 상기 인서트(100)를 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결(장착)하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 인서트(100)의 경도가 소정의 수준을 초과할 정도로 크면 주행 시 충격 흡수 성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 림(200)에 전달되는 충격량이 크기 때문에 상기 림(200)이 손상될 수 있다.
또한, 상기 표 2 및 3에 나타난 결과에 따르면, 상기 타이어(300)의 수평 장경(wt)과 상기 인서트(100)의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)이 1.3 초과일 때는, 통상적으로 사용하는 방법으로 상기 인서트(100)를 상기 림(200) 및 상기 타이어(300)와 함께 체결하기 어려울 수 있다.
또한, 상기 표 2에 나타난 결과에 의하면, 상기 타이어(300)의 수평 장경(wt)과 상기 인서트(100)의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)이 0.1 미만일 때는, 상기 타이어(300)의 장착력에 있어서, 상기 인서트(100)를 체결하지 않은 상태와 비교하여 전혀 유리한 효과가 없을 수 있다. 또한, 상기 인서트(100)가 외부 충격에 대해 림(200)을 보호하는 기능이 떨어질 수 있다.
한편, 표 2를 참조하면, 비율(wi/wt)이 1보다 커지기 시작(즉, 상기 인서트(100)의 수평 장경이 상기 타이어(300)의 수평 장경보다 커지기 시작)하면서 구름저항 값이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 상기 소정의 경도를 갖는 인서트(100)의 수평 장경이 상기 타이어(300)의 수평 장경보다 커지기 시작하면서, 상기 타이어(300)의 지면과 마찰이 일어나는 부분(면적)의 변화를 가져오고, 구체적으로, 상기 타이어(300)의 지면과 마찰이 일어나는 부분의 폭이 상기 타이어(300)의 진행 방향의 수직 방향으로 커지게 된다. 이는 구름저항 값을 낮추는 핵심적인 역할을 한다.
예를 들어, 폭이 60mm이고 공기압이 10psi인 타이어가 지면에 닿을 때의 폭이 65mm라면, 상기 타이어에 삽입된 인서트의 수평 장경이 상기 타이어의 수평 장경보다 커질 때, 상기 타이어가 지면에 닿을 때의 폭은 65mm보다 커지게 된다. 이는, 상기 인서트가 상기 타이어를 수평 장경 방향으로 늘려주기 때문이다.
일반적으로, 반발탄성 값이 작아지면 구름저항 값이 커진다고 볼 수 있다. 타이어 내부에서의 공기(기체)의 비중이 높아지면, 반발탄성 값이 커지며, 구름저항 값이 작아진다. 다만, 표 2를 참조하면, 상기 인서트(100)의 수평 장경이 길어질수록 반발탄성 값이 작아짐에도 불구하고, 구름저항 값이 작아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 인서트(100)의 수평 장경이 상기 타이어(300)의 수평 장경보다 커지게 되면(즉, 비율(wi/wt)이 1 보다 클 때), 상술한 바와 같이 상기 타이어(300)의 접지 면적의 변화로 인해 구름저항 값이 작아지는 효과가 반발탄성 값이 작아짐에 따라 구름저항 값이 커지는 효과보다 더 크다는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 상기 타이어(300)의 수평 장경(wt)과 상기 인서트(100)의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)이 1을 초과하는 경우, 반발탄성 값이 작아지더라도 구름저항 값이 작아지는 효과가 존재한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 타이어(300)는 튜블레스 타이어일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 인서트(100)가 상기 튜블레스 타이어에 사용됨으로써, 상기 인서트(100)를 포함하지 않는 종래의 튜블레스 타이어에 비해 충격 흡수 성능이 향상되고, 상기 림(200)이 손상될 확률이 감소할 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 상기 타이어용 인서트(100), 및 타이어(300)가 림(200)에 체결된 타이어 체결구조를 제공한다.
본원의 제 2 측면에 따른 타이어 체결구조에 대하여 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 제 3측면은 상기 타이어용 인서트(100)를 포함하는 운송 수단(vehicle)을 제공한다.
상기 운송 수단은, 예를 들어, 자전거, 자동차, 오토바이, 스쿠터, 휠체어, 유모차, 킥보드, 전동 킥보드, 전동휠, 전동스케이트, 트라이시클, 롤러스케이트, 스케이트 보드 쇼핑용 카트, 짐수레일수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 3 측면에 따른 운송 수단에 대하여 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 인서트
110: 상면 111: 상면 홈
120: 유로
121: 관통 유로 122: 측면 유로
123: 결합 유로 124: 하부 유로
125: 유체 수용부
130: 하면 131: 하면 홈
132: 돌출부
140: 측면 141: 측면 홈
150: 내부 중공
200: 림
210: 유체 주입부 220: 후크
300: 타이어

Claims (15)

  1. 림 및 타이어와 함께 체결될 수 있는 타이어용 인서트에 있어서,
    상기 인서트의 상면 및 하면을 연결하는 유로를 포함하는, 타이어용 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 유로는 상기 인서트의 하면과 상면을 관통하는 관통 유로, 상기 인서트의 측면에 형성된 측면 유로, 또는 상기 관통 유로와 상기 측면 유로가 연결된 결합 유로를 포함하는 것인, 타이어용 인서트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 림은 유체 주입부를 포함하고,
    상기 관통 유로 및 상기 측면 유로와 상기 유체 주입부는 직접 또는 간접 연결된 것인, 타이어용 인서트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상기 관통 유로 및 상기 측면 유로와 상기 유체 주입부가 직접 또는 간접 연결되는 것은 상기 인서트의 하면에 형성된 하부 유로를 통해 연결되는 것인, 타이어용 인서트.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 유체 주입부와 연결되는 유체 수용부를 추가 포함하며, 상기 유체 수용부는 상기 관통 유로, 측면 유로, 또는 하부 유로와 연결된 것인, 타이어용 인서트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 상면 홈, 하면 홈, 측면 홈, 내부 중공 또는 이들의 조합들을 포함하는 것인, 타이어용 인서트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내부 중공은 상기 인서트의 하면 방향의 개구부를 포함하고, 상기 개구부의 양 끝단은 기계적 또는 화학적으로 결착될 수 있는 것인, 타이어용 인서트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하면 홈은 돌출부를 포함하는 것인, 타이어용 인서트.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 인서트는 슬릿 형상의 상면 홈, 하면 홈 또는 관통 홀을 포함하고,
    상기 슬릿의 가로 폭은 상기 림의 양 후크 사이의 길이보다 짧은 것인, 타이어용 인서트.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하면 홈 또는 상기 내부 중공은 내부 주름을 포함하는 것인, 타이어용 인서트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어용 인서트, 상기 타이어 및 상기 림이 결합된 상태에서,
    상기 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 상기 타이어 내부의 최장 높이(ht) 및 상기 림의 양 후크 사이의 가상 수평면으로부터 상기 인서트의 최장 높이(hi)의 비율(hi/ht)은 0.15 이상 0.9 이하인 것인, 타이어용 인서트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어용 인서트, 상기 타이어 및 상기 림이 결합된 상태에서,
    상기 타이어용 인서트는 쇼어 C 경도 20 이상 쇼어 A 경도 90 이하의 경도를 가지고,
    상기 타이어의 수평 장경(wt)과 상기 인서트의 수평 장경(wi)의 비율(wi/wt)은 0.1 이상 1.3 이하인 것인, 타이어용 인서트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어는 튜블레스 타이어인 것인, 타이어용 인서트.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 타이어용 인서트 및 타이어가 림에 체결된 타이어 체결 구조.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 타이어용 인서트를 포함하는, 운송 수단.
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