KR20220099183A - 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치 - Google Patents

비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치에 관한 것이다.
보다 자세하게는, 본 발명은 스포크부의 구부러짐을 조절함으로써 스포크부의 강성을 조절할 수 있는 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비공기입 타이어는 지면에 대응되는 부분을 포함하는 트레드부(Tread Part), 차축과 연결되는 부분을 포함하는 휠부(Wheel Part), 상기 휠부와 상기 트레드부의 사이에 배치되는 스포크부(Spoke Part) 및 상기 휠부와 상기 트레드부의 사이에 배치되며 상기 스포크부의 강성을 조절하는 강성 조절부(Strength Control Part)를 포함할 수 있다.

Description

비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치{NON-PNEUMATIC TIRE AND STRENGTH CONTROL APPARATUS THEREOF}
본 발명은 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치에 관한 것이다.
보다 자세하게는, 본 발명은 스포크부의 구부러짐을 조절함으로써 스포크부의 강성을 조절할 수 있는 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 타이어는 소형 차량부터 중장비 차량까지 다양한 차량의 휠에 장착될 수 있다.
이러한 타이어는 차량의 하중을 지지하는 기능, 차량의 동력을 지면에 전달하는 동력전달 기능 및 차량 주행 시 발생되는 진동, 충격 등을 완충하는 기능을 수행할 수 있다.
종래에는 대부분의 차량에 공기입 타이어를 사용하였다.
공기입 타이어의 경우 내부에 공기압이 구비되어 충돌, 굴신에 대한 완충 작용이 우수한 효과가 있으나, 외부 물질에 의한 찔림이나 충격 등으로 타이어가 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
타이어가 파손되는 경우에는 내부 공기압이 유지되기 어려워서 차량의 핸들링, 제동능력을 저하시켜 안전 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 내부의 공기 충진을 필요로 하지 않는 비공기입 타이어가 개발되었다.
비공기입 타이어에 대한 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0047166호[문헌1, 발명이 명칭 : 에어리스 타이어]에서는 트레드 링에 고정된 외단과 허브부에 고정된 내단을 포함하고 외단과 내단은 타이어 축 방향에 대해 비스듬한 방향을 갖는 스포크부에 대한 기술적 구성을 게시하고 있다.
이러한 문헌 1에 따른 기술에서는 스포크부의 소재 열화 현상으로 인한 재료 특성 변화에 의해 스포크부의 강성이 변할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 승차감 및 구조적 안정성이 저하될 수 있다.
비공기입 타이어에 대한 또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0088939호[문헌 2, 발명의 명칭 : 가변 강도를 갖는 무공기 타이어 구조체]에서는 서로 다른 강성을 갖는 다수의 링을 통해 축방향을 따라 강도가 변하는 기술적 구성을 게시하고 있다.
그러나 문헌 2에 따른 기술에서도 최초의 강성을 유지하기 어려우며, 소재 열화 등의 원인으로 인해 강성이 변하는 문제점이 있다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0047166호 [문헌 2] 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0088939호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스포크부의 구부러짐을 조절하여 스포크부의 강성을 조절하는 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 비공기입 타이어는 지면에 대응되는 부분을 포함하는 트레드부(Tread Part), 차축과 연결되는 부분을 포함하는 휠부(Wheel Part), 상기 휠부와 상기 트레드부의 사이에 배치되는 스포크부(Spoke Part) 및 상기 휠부와 상기 트레드부의 사이에 배치되며 상기 스포크부의 강성을 조절하는 강성 조절부(Strength Control Part)를 포함할 수 있다.
또한, 강성 조절부는 구부러짐 조절부(Bending Level Control Part)라고 할 수 있다.
또한, 트레드부의 내측에는 쉐어밴드부(Shear Band Part)가 더 배치될 수 있다.
또한, 상기 강성 조절부는 복수의 내측 톱니바퀴부(Inner Toothed Wheel Part), 상기 스포크부와 상기 휠부의 사이에 배치되며, 상기 내측 톱니바퀴부에 맞물리는 내측 톱니부(Inner Sawtooth Part)를 포함하는 내측 베이스부(Inner Base Part), 복수의 외측 톱니바퀴부(Outer Toothed Wheel Part) 및 상기 스포크부와 상기 트레드부의 사이에 배치되며, 상기 외측 톱니바퀴부에 맞물리는 외측 톱니부(Outer Sawtooth Part)를 포함하는 외측 베이스부(Outer Base Part)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외측 톱니바퀴부의 직경과 상기 내측 톱니바퀴부의 직경은 서로 다를 수 있다.
자세하게는, 외측 톱니바퀴부의 직경은 내측 톱니바퀴부의 직경보다 더 클 수 있다.
또한, 상기 스포크부는 일측은 상기 휠부를 향하고 타측은 상기 트레드부를 향하는 띠(Belt) 또는 판(Plate) 형태를 갖고, 상기 스포크부의 일측은 상기 내측 톱니바퀴부에 연결되고, 상기 스포크부의 타측은 상기 외측 톱니바퀴부에 연결될 수 있다.
또한, 내측 톱니바퀴와 외측 톱니바퀴가 서로 반대 방향으로 회전이 가능할 수 있다.
또한, 상기 내측 베이스부의 탄성은 상기 내측 톱니바퀴부의 탄성보다 더 크고, 상기 외측 베이스부의 탄성은 상기 외측 톱니바퀴부의 탄성보다 더 클 수 있다.
또한, 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 원주방향(Circular Direction)으로 회전시키는 제 1 회전부(First Rotating Part)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 스포크부가 가하는 하중을 측정하는 센서부(Sensor Part)를 더 포함하고, 상기 제 1 회전부는 상기 센서부가 측정한 정보를 근거로 하여 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나의 최저 회전 각도는 0(도, degree) 초과 1.5(도, degree) 미만일 수 있다.
또한, 상기 제 1 회전부는 상기 스포크부가 가하는 하중이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 해당 스포크부에 대응하는 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 스포크부는 제 1 스포크부(First Spoke Part), 상기 차축과 나란한 수직방향(Vertical Direction)으로 인접하는 제 2 스포크부(Second Spoke Part) 및 상기 수직방향으로 상기 제 2 스포크부와 인접하는 제 3 스포크부(Third Spoke Part)를 포함하고, 상기 제 1 스포크부의 일측, 상기 제 2 스포크부의 일측 및 상기 제 3 스포크부의 일측은 복수의 내측 톱니바퀴부 중 제 1 내측 톱니바퀴부에 연결되고, 상기 제 1 스포크부의 타측, 상기 제 2 스포크부의 타측 및 상기 제 3 스포크부의 타측은 복수의 외측 톱니바퀴부 중 제 1 외측 톱니바퀴부에 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 스포크부의 강성을 조절함으로써 사용시간이 증가함에 따라 스포크부의 소재 열화가 발생하더라도 스포크부의 강성을 대략 일정하게 유지할 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 스포크부의 강성을 타이어의 사용시간에 관계없이 대략 일정하게 유지함으로써 사용자의 승차감 및 구조적 안정성의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 비공기입 타이어의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 5는 톱니바퀴부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 11은 톱니바퀴부와 스포크부의 연결방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 톱니바퀴부와 베이스부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 20은 비공기입 타이어의 강성 조절 장치 및 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 도 22는 중앙 톱니바퀴부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비공기입 타이어 및 그의 강성 조절 장치에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 본 문서에 개시된 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 문서에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
본 문서에서 설명되는 다양한 실시예들은 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 본 발명의 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
한편, 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 발명에서 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 비공기입 타이어에 대해 설명하기 이전에 방향(Direction)에 대해 먼저 정리하면 아래와 같다.
먼저, 도시하지 않은 차축과 나란한 방향(혹은 평행한 방향)을 수직방향(Vertical Direction, DRV)이라고 할 수 있다.
아울러, 차축과 교차하는 방향(혹은 수직한 방향)을 수평방향(Horizontal Direction, DRH)이라고 할 수 있다.
이러한 수평방향(DRH)을 비공기입 타이어의 중심으로부터 차축과 교차(수직)하여 방사되는 방향, 즉 방사 방향(Radiation Direction)이라고 할 수 있다.
아울러, 비공기입 타이어의 중심을 기준으로 원둘레를 따르는 방향을 원주 방향(Circular Direction, DRC)이라고 할 수 있다. 여기서, 원둘레를 따르는 방향은 트레드부의 둘레를 따르는 방향 등을 예로 들 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 비공기입 타이어의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 비공기입 타이어(1A)는 트레드부(Tread Part, 40), 휠부(Wheel Part, 50), 스포크부(Spoke Part, 30) 및 강성 조절부(Strength Control Part, 2A)를 포함할 수 있다.
트레드부(40)는 지면에 대응되는 부분을 포함할 수 있다.
이러한 트레드부(40)는 지면과의 마찰에 대응하기 위해 내마모성이 우수한 고무 조성물을 포함할 수 있다.
아울러, 트레드부(40)의 외측면(Outer Side Surface), 즉 접지면에는 웨트(Wet) 성능을 부여하기 위한, 트레드 홈(도시하지 않음)이 하나 이상의 패턴 형상으로 형성될 수 있다.
휠부(50)는 도시하지 않은 차축과 연결되는 부분을 포함할 수 있다.
자세하게는, 휠부(50)는 차량의 엔진(미도시) 혹은 모터(미도시)가 제공하는 회전력을 비공기입 타이어(1A)에 전달하기 위한 차축과 연결될 수 있다.
이에 따라, 휠부(50)는 차축의 회전에 대응하여 회전할 수 있다.
차축의 회전에 대응하여 휠부(50)가 회전한다는 조건 하에서는 차축과 휠부(50)의 연결방법은 다양하게 변경되는 것이 가능하다.
이러한 휠부(50)는 스틸, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등의 금속 재질을 포함할 수 있다.
스포크부(30)는 본 발명에 따른 비공기입 타이어(1A)에 가해지는 충격을 분산 및 흡수함으로써 완충재 역할을 할 수 있으며, 차량의 하중을 지지하는 역할을 포함할 수 있다.
이를 위해, 스포크부(30)는 다양한 패턴의 충격흡수 구조를 갖는 것이 가능할 수 있다.
이러한 스포크부(30)는 효과적으로 충격을 흡수하고 차량의 하중을 지지하기 위해 수지 재질, 예컨대 열가소성 수지 및/또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 안전성의 관점에서 스포크부(30)는 열경화성 수지, 예컨대 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 및/또는 멜라민계 수지 중 선택된 하나 이상의 재질을 포함할 수 있다.
또는, 스포크부(30)의 재질은 위에서 설명한 수지 재질, 고무(Rubber), 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP), 유리섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastic, GFRP), 강철(Steel) 및 스프링강(Spring Steel) 중 선택된 어느 하나의 재질 혹은 선택된 2개 이상의 재질을 포함할 수 있다.
또는, 스포크부(30)의 재질은 충분한 변형에도 원래의 형상으로 돌아갈 수 있도록 큰 인성을 갖는 폴리우레탄이나 고무 소재가 포함된 복합체로 제작될 수 있다.
도 2에서는 이해를 돕기 위해 스포크부(30)가 6개인 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다.
이러한 스포크부(30)는, 도 3의 (A) 내지 (B)에 나타나 있는 바와 같이, 띠(Belt) 또는 판(Plate) 형태를 갖는 것이 가능하다.
도 3의 (A)와 같은 경우를 판 형태라고 할 수 있고, 도 3의 (B)와 같은 경우를 띠 형태라고 할 수 있다.
여기서는, 도 3의 (A)의 판 형태, 도 3의 (B)를 띠 형태라고 구분하였지만, 본 발명은 이에 한정될 수 있다. 예를 들면, 도 3의 (A) 및 (B)를 판 형태라고 통칭하거나 띠 형태로 통칭하는 것도 가능할 수 있다.
이러한 판 및/또는 띠 형태의 스포크부(30)는 효과적인 충격 흡수를 위해 휘어지거나 구부러지는 것이 가능할 수 있다.
스포크부(30)는 휠부(50)와 트레드부(40)의 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 도시하지는 않았지만, 스포크부(30)의 일측(First End, E1)은 휠부(50)를 향하고, 스포크부(30)의 타측(Second End, E2)은 트레드부(40)를 향할 수 있다.
강성 조절부(2A)는 휠부(50)와 트레드부(40)의 사이에 배치되는 부분을 포함할 수 있다.
이러한 강성 조절부(2A)는 스포크부(30)의 강성을 조절할 수 있다. 예를 들면, 강성 조절부(2A)는 스포크부(30)의 구부러짐을 조절함으로써 스포크부(30)의 강성을 조절하는 것이 가능하다. 이를 고려하면, 강성 조절부(2A)를 구부러짐 조절부(Bending Level Control Part)라고 칭하는 것이 가능하다.
여기서, 스포크부(30)의 강성을 조절한다는 것은 스포크부(30)의 응력을 조절하는 것이라고 해석할 수 있다. 또는, 스포크부(30)의 강성을 조절한다는 것은 스포크부(30)가 가하는 하중을 조절하는 것이라고 볼 수 있다.
강성 조절부(2A)는 복수의 톱니바퀴부(Toothed Wheel Part, 10)와 베이스부(Base Part, 20)를 포함할 수 있다.
베이스부(20)는 톱니바퀴부(10)를 지지할 수 있다.
톱니바퀴부(10)는 베이스부(20) 상에서 회전할 수 있다.
톱니바퀴부(10)는 복수의 내측 톱니바퀴부(Inner Toothed Wheel Part, 10A)와 복수의 외측 톱니바퀴부(Outer Toothed Wheel Part, 10B)를 포함할 수 있다.
베이스부(20)는 내측 베이스부(Inner Base Part, 20A) 및 외측 베이스부(Outer Base Part, 20B)를 포함할 수 있다.
내측 베이스부(20A)는 스포크부(30)와 휠부(50)의 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 내측 베이스부(20A)는 내측 톱니바퀴부(10A)와 맞물리는 부분을 포함할 수 있다. 자세하게는, 내측 베이스부(20A)는 내측 톱니바퀴부(10A)에 맞물리는 내측 톱니부(Inner Sawtooth Part, 미도시)를 포함할 수 있다. 내측 톱니부에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
외측 베이스부(20B)는 스포크부(30)와 트레드부(40)의 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 외측 베이스부(20B)는 외측 톱니바퀴부(10B)와 맞물리는 부분을 포함할 수 있다. 자세하게는, 외측 베이스부(20B)는 외측 톱니바퀴부(10B)에 맞물리는 외측 톱니부(Outer Sawtooth Part, 미도시)를 포함할 수 있다. 외측 톱니부에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
이러한 구성의 강성 조절부(2A)의 기능 및 동작에 대해서는 이하의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.
트레드부(40)와 외측 베이스부(20B)의 사이에는 쉐어밴드부(Shear band Part, 60)가 더 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 5는 톱니바퀴부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 4의 (A)를 살펴보면, 톱니바퀴부(10(10A, 10B))는 바퀴 형태를 갖고, 외측면에 다수의 톱니(Sawtooth)가 형성될 수 있다.
톱니바퀴부(10(10A, 10B))는 외측면에서 수평방향(DRH)으로 회전축(110(110A, 110B)을 향해 함몰되어 형성되는 홈(100(100A, 100B))을 포함할 수 있다.
이러한 홈(100(100A, 100B))을 통해 톱니바퀴부(10(10A, 10B))와 스포크부(30)가 연결될 수 있다.
홈(100(100A, 100B))의 최대 깊이는 톱니바퀴부(10(10A, 10B))의 반지름보다는 작을 수 있다.
본 발명에 따른 비공기입 타이어(1A)는 제 1 회전부(First Rotating Part, 70A)를 더 포함할 수 있다.
제 1 회전부(70A)는 소정의 각도로 소정 방향으로 톱니바퀴부(10(10A, 10B))를 회전시킬 수 있다.
도 4의 (B)에 나타나 있는 바와 같이, 톱니바퀴부(10(10A, 10B))의 홈(100(100A, 100B))에는 센서부(Sensor Part, SR)가 배치될 수 있다.
이러한 센서부(SR)는 스포크부(30)가 가하는 하중에 대한 정보를 센싱할 수 있다.
이러한 센서부(SR)가 스포크부(30)가 가하는 하중에 대한 정보를 센싱하면, 제 1 회전부(70A)는 센서부(SR)가 센싱한 정보를 근거로 하여 톱니바퀴부(10(10A, 10B))를 회전시킬 수 있다.
한편, 센서부(SR)는 톱니바퀴부(10(10A, 10B)) 중 내측 톱니바퀴부(10A) 및 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나에 설치되며, 스포크부(30)가 가하는 하중을 측정할 수 있다.
예를 들면, 센서부(SR)는 내측 톱니바퀴부(10A)와 스포크부(30)의 일측(E1)의 사이에 배치될 수 있다.
또는, 센서부(SR)는 외측 톱니바퀴부(10B)와 스포크부(30)의 타측(E2)의 사이에 배치될 수 있다.
또는, 센서부(SR)는 내측 톱니바퀴부(10A)와 스포크부(30)의 일측(E1)의 사이 및 외측 톱니바퀴부(10B)와 스포크부(30)의 타측(E2)의 사이에 각각 배치될 수 있다.
회전의 용이성 및 전기적 연결의 용이성을 고려하면, 센서부(SR)는 적어도 내측 톱니바퀴부(10A)와 스포크부(30)의 일측(E1)의 사이에 배치될 수 있다.
도 5를 살펴보면, 외측 톱니바퀴부(10B)의 직경(R2)과 내측 톱니바퀴부(10A)의 직경(R1)은 서로 다를 수 있다.
바람직하게는, 내측 베이스부(20A)에 비해 공간적인 여유가 있는 외측 베이스부(20B)에 배치되는 외측 톱니바퀴부(10B)의 직경(R2)은 내측 베이스부(20A)에 배치되는 내측 톱니바퀴부(10A)의 직경(R1)보다 더 클 수 있다.
내측 톱니바퀴부(10A)에 형성되는 홈(100A)을 내측 홈이라 하고 외측 톱니바퀴부(10B)에 형성되는 홈(100B)을 외측 홈이라고 가정하면, 내측 홈 및 외측 홈 중 적어도 하나에 센서부(SR)가 배치될 수 있다.
내측 톱니바퀴부(10A)의 직경(R1)과 외측 톱니바퀴부(10B)의 직경(R2)이 서로 다르기 때문에 내측 톱니바퀴부(10A)의 회전과 외측 톱니바퀴부(10B)의 회전에 따른 스포크부(30)의 강성 조절의 정도가 다를 수 있다.
예를 들면, 외측 톱니바퀴부(10B)의 회전에 따른 스포크부(30)의 강성의 변화 정도는 내측 톱니바퀴부(10A)의 회전에 따른 스포크부(30)의 강성의 변화 정도에 비해 더 클 수 있다.
이러한 톱니바퀴부(10(10A, 10B))와 스포크부(30)의 연결방법에 대해 살펴보면 아래와 같다.
도 6 내지 도 11은 톱니바퀴부와 스포크부의 연결방법에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 6을 살펴보면, 스포크부(30)의 일측(E1)은 내측 톱니바퀴부(10A)에 연결되고, 스포크부(30)의 타측(E2)은 외측 톱니바퀴부(10B)에 연결될 수 있다.
스포크부(30)가 내측 톱니바퀴부(10A)와 외측 톱니바퀴부(10B)에 연결된 상태에서는 스포크부(30)는 소정 방향으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
스포크부(30)는 비공기입 타이어(1A)의 제작 초기부터 휘어진 상태로 내측 톱니바퀴부(10A)와 외측 톱니바퀴부(10B)의 사이에 배치될 수 있다.
이와 같이, 제작 초기부터 스포크부(30)가 응력이 가해진 상태(Prestressed)이기 때문에 스포크부(30)가 충분한 탄성을 갖는 것이 가능하다.
또는 스포크부(30)는 사전응력(Prestressed)가 가해지지 않은 상태에서도 배치가 가능하다.
도 7을 살펴보면, 내측 톱니바퀴부(10A)에 형성되는 홈(100A)의 깊이(H1)는 외측 톱니바퀴부(10B)에 형성되는 홈(100B)의 깊이(H2)와 다를 수 있다.
바람직하게는, 내측 톱니바퀴부(10A)에 형성되는 홈(100A)의 깊이(H1)는 외측 톱니바퀴부(10B)에 형성되는 홈(100B)의 깊이(H2)보다 더 작을 수 있다.
아울러, 스포크부(30)에서 외측 톱니바퀴부(10B)에 형성되는 홈(100B)에 삽입되는 부분의 길이는 스포크부(30)에서 내측 톱니바퀴부(10A)에 형성되는 홈(100A)에 삽입되는 부분의 길이보다 더 길 수 있다.
이러한 경우, 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 하나의 톱니바퀴부(10(10A, 10B))에는 복수의 홈(100(100A, 100B))이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 톱니바퀴부(10(10A, 10B))는 수직방향(DRV)으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 도 8에서는 톱니바퀴부(10(10A, 10B))가 원통형태인 것으로 도시하고 있지만, 이는 이해를 돕기 위해 톱니바퀴부(10(10A, 10B))에서 톱니의 표시를 생략한 것이다.
아울러, 하나의 톱니바퀴부(10(10A, 10B))에는 복수개, 예컨대, 3개의 홈(100)이 형성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 3개의 홈을 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba)), 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb)), 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc))이라고 가정할 수 있다.
아울러, 각각의 홈(100)에는 스포크부(30)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba))에는 제 1 스포크부(30a)가 연결되고, 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb))에는 제 2 스포크부(30b)가 연결되고, 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc))에는 제 3 스포크부(30c)가 연결될 수 있다. 여기서, 제 1, 2, 3 스포크부(30a, 30b, 30c)는 수직방향(DRV)으로 서로 인접할 수 있다.
자세하게는, 제 1 스포크부(30a)의 일측, 제 2 스포크부(30b)의 일측 및 제 3 스포크부(30c)의 일측은 내측 톱니바퀴(10A)에 형성된 제 1 홈(100Aa), 제 2 홈(100Ab), 제 3 홈(100Ac) 차례로 연결될 수 있다.
아울러, 제 1 스포크부(30a)의 타측, 제 2 스포크부(30b)의 타측 및 제 3 스포크부(30c)의 타측은 외측 톱니바퀴(10B)에 형성된 제 1 홈(100Ba), 제 2 홈(100Bb), 제 3 홈(100Bc) 차례로 연결될 수 있다.
제 1 스포크부(30a), 제 2 스포크부(30b) 및 제 3 스포크부(30c) 중 적어도 하나는 폭이 상이할 수 있다.
예를 들면, 수직방향(DRV)으로 제 2 스포크부(30b)의 폭은 제 1 스포크부(30a)의 폭 및 제 3 스포크부(30c)의 폭보다 더 클 수 있다.
여기서, 하나의 톱니바퀴부(10(10A, 10B))에 연결되는 복수의 스포크부(10)의 구부러지는 방향은 서로 다를 수 있다.
예를 들면, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 스포크부(30a)와 제 3 스포크부(30b)는 제 1 회전방향(First Rotating Direction, DR1)으로 볼록한 형태로 구부러지고, 제 2 스포크부(30b)는 제 1 회전방향(DR1)과 반대인 제 2 회전방향(Second Rotating Direction, DR2)으로 볼록한 형태로 구부러질 수 있다.
여기서, 제 1 회전방향을 원주방향(DRC) 중 타이어의 전진방향이라고 가정하면, 제 2 회전방향은 원주방향(DRC) 중 타이어의 후진방향이라고 할 수 있다. 물론, 이와 반대의 경우도 가능할 수 있다.
또는, 제 1 회전방향을 원주방향(DRC) 중 반시계방향(Counterclockwise)이라 하고, 제 2 회전방향을 원주방향(DRC) 중 시계방향(Clockwise)이라고 할 수 있다.
이처럼, 제 1, 2, 3 스포크부(30a, 30b, 30c) 중 제 1 스포크부(30a)와 제 3 스포크부(30c)의 사이에 위치한 제 2 스포크부(30b)의 구부러지는 방향을 제 1 스포크부(30a) 및 제 3 스포크부(30c)의 구부러지는 방향과 반대로 설정하면, 비공기입 타이어(1A)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 완충 효과를 더 증대 시킬 수 있다.
아울러, 폭이 상대적으로 큰 제 2 스포크부(30b)의 구부러지는 방향을 상대적으로 폭이 작은 제 1 스포크부(30a) 및 제 3 스포크부(30c)의 구부러지는 방향과 반대로 하면 구조적 안정성이 더욱 향상될 수 있다.
이러한 스포크부(30)에 대응하여 하나의 톱니바퀴부(10, (10A, 10B))에 형성된 복수의 홈(100) 중에서 적어도 하나의 홈이 향하는 방향을 다르게 하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 톱니바퀴부(10, (10A, 10B))에 형성된 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba)), 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb)), 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc)) 중에서 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb))의 방향을 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba)) 및 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc))의 방향과 다를 수 있다.
이러한 상황에서 제 1 스포크부(30a)는 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba))에 연결되고, 제 2 스포크부(30b)는 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb))에 연결되고, 제 3 스포크부(30c)는 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc))에 연결될 수 있다.
그러면, 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 스포크부(30a) 및 제 3 스포크부(30c)와 제 2 스포크부(30b)의 사이가 더욱 벌어질 수 있다.
여기서, 제 1 홈(100a(100Aa, 100Ba)) 및 제 3 홈(100c(100Ac, 100Bc))의 연장방향과 제 2 홈(100b(100Ab, 100Bb))의 연장방향의 사이에는 소정의 제 1 각도(θ1)가 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 각도(θ1)는 예각인 것이 바람직할 수 있다.
이상에서 설명한 톱니바퀴부(10(10A, 10B))는 베이스부(20(20A, 20B))에 배치될 수 있다. 톱니바퀴부(10(10A, 10B))와 베이스부(20(20A, 20B))에 대해 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 12 내지 도 15는 톱니바퀴부와 베이스부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 12를 살펴보면, 내측 베이스부(20A)는 내측 톱니바퀴부(10A)가 배치되는 부분에서 내측 톱니부(Inner Sawtooth Part, 200A)를 포함할 수 있다.
이러한 내측 톱니부(200A)는 내측 톱니바퀴부(10A)에 맞물릴 수 있다. 이에 따라, 내측 톱니바퀴부(10A)가 내측 베이스부(20A)에 안정적으로 배치될 수 있다.
내측 톱니바퀴부(10A)가 내측 베이스부(20A)에 배치된 상태에서, 내측 톱니바퀴부(10A)는 제 1 회전부(70A)에 의해 회전할 수 있다.
예를 들면, 도 13의 (A)와 같은 상태에서 제 1 회전부(70A)가 내측 톱니바퀴부(10A)를 제 2 회전방향(DR2), 예컨대 시계방향으로 회전시킬 수 있다.
그러면, 도 13의 (B)와 같이 내측 톱니바퀴부(10A)가 회전할 수 있다.
여기서, 제 1 회전부(70A)가 제 2 회전방향(DR2)으로 충분한 힘을 내측 톱니바퀴부(10A)에 가하게 되면, 탄성을 갖는 스포크부(30)가 구부러지면서 내측 톱니바퀴부(10A)의 톱니가 내측 톱니부(200A)의 톱니를 타고 넘어가면서 회전할 수 있다.
이러한 상태에서 내측 톱니바퀴부(10A)에 가하는 힘을 제거하면 내측 톱니바퀴부(10A)가 내측 톱니부(200A)에 맞물린 상태에서 결합 및 고정될 수 있다.
여기서, 내측 베이스부(20A)의 탄성은 내측 톱니바퀴부(10A)의 탄성보다 더 클 수 있다. 이러한 경우, 내측 톱니바퀴부(10A)가 내측 톱니부(200A)를 보다 용이하게 타고 넘을 수 있다.
도 14를 살펴보면, 외측 베이스부(20B)는 외측 톱니바퀴부(10B)가 배치되는 부분에서 외측 톱니부(Outer Sawtooth Part, 200B)를 포함할 수 있다.
이러한 외측 톱니부(200B)는 외측 톱니바퀴부(10B)에 맞물릴 수 있다. 이에 따라, 외측 톱니바퀴부(10B)가 외측 베이스부(20B)에 안정적으로 배치될 수 있다.
외측 톱니바퀴부(10B)가 외측 베이스부(20B)에 배치된 상태에서, 외측 톱니바퀴부(10B)는 제 1 회전부(70A)에 의해 회전할 수 있다.
외측 톱니바퀴부(10B)의 회전은 앞서 설명한 내측 톱니바퀴부(10A)의 회전에 대한 설명을 통해 충분히 이해될 수 있을 것이다.
여기서, 외측 베이스부(20B)의 탄성은 외측 톱니바퀴부(10B)의 탄성보다 더 클 수 있다. 이러한 경우, 외측 톱니바퀴부(10B)가 외측 톱니부(200B)를 보다 용이하게 타고 넘을 수 있다.
여기서는, 내측 톱니바퀴부(10A)와 외측 톱니바퀴부(20A)가 각각 제 2 방향(DR2)으로 회전하는 경우만을 설명하고 있지만, 이와는 다르게 내측 톱니바퀴부(10A)와 외측 톱니바퀴부(10B)가 서로 다른 방향으로 회전하는 것도 가능할 수 있다.
이와 같이, 내측 톱니바퀴부(10A) 및 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나가 회전하게 되면 스포크부(30)의 구부러지는 정도가 변할 수 있다.
이러한 성질을 이용하여 본 발명에 따른 비공기입 타이어(1A)의 강성을 조절하는 것이 가능하다. 이에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 16 내지 도 20은 비공기입 타이어의 강성 조절 장치 및 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 16을 살펴보면, 비공기입 타이어의 강성 조절 장치(80, 이하 '강성 조절 장치'라 칭할 수 있다)는 제어부(800), 메모리부(810), 인터페이스부(820) 및 통신부(830)를 포함할 수 있다.
도 16에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 강성 조절 장치(80)를 구현하는 것도 가능하다.
메모리부(810)는 강성 조절 장치(80)의 동작에 필요한 다양한 정보, 데이터, 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리부(810)는 비공기입 타이어(1A)의 초기의 하중에 대한 정보, 최적 하중에 대한 정보, 하중에 대한 기준 범위에 대한 정보 등의 다양한 정보를 저장할 수 있다.
인터페이스부(820)는 스마트폰, 외부 저장매체 등의 다양한 외부 기기와 연결할 수 있는 통로를 마련할 수 있다.
통신부(830)는 무선 및/또는 유선 방식으로 다른 기기와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신부(830)는 스마트 폰과 같은 외부 기기와 통신을 수행하거나, 제 1 회전부(70A), 제 2 회전부(70B) 및/또는 센서부(SR)와 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 제 2 회전부(70B)는 이후에 설명될 중앙 톱니바퀴부(Central Toothed Wheel Part)를 회전시킬 수 있다. 이러한 제 2 회전부(70B)와 중앙 톱니바퀴부에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
제어부(800)는 강성 조절 장치(80)의 강성 조절 기능을 제어할 수 있다.
예들 들면, 제어부(800)는 통신부(830)를 제어하여 센서부(SR)로부터 센서부(SR)가 센싱한 정보, 예컨대 스포크부(30)의 하중에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또는, 제어부(800)는 통신부(830)를 제어하여 제 1 회전부(70A)로 내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부를 회전시키기 위한 회전 제어신호를 공급할 수 있다.
이러한 제어부(800)는, 이상 판단부(801), 위치 검출부(802), 회전 조절부(803) 및 최적화부(804)를 포함할 수 있다.
이상 판단부(801)는 센싱부(SR)로부터 전송받은 센싱 데이터를 기반으로 이상이 발생하는지의 여부를 판단할 수 있다.
위치 검출부(802)는 이상 판단부(801)가 이상이 발생했음을 판단한 경우, 이상이 발생한 스포크부(30) 상의 위치를 검출할 수 있다.
아울러, 위치 검출부(802)는 이상이 발생한 스포크부(30) 상의 위치에 대응하는 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 검출할 수 있다.
회전 조절부(803)는 제 1 회전부(70A) 및/또는 제 2 회전부(70B)로 내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시키기 위한 회전 제어신호를 공급할 수 있다.
최적화부(804)는 내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부의 회전에 따라 변하는 스포크부(30)의 하중에 대한 정보를 근거로 하여 내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부의 최적의 회전 각도에 대한 정보를 획득할 수 있다.
아울러, 제어부(800)는 최적화부(804)가 획득한 최적의 회전 각도에 대한 정보를 근거로 하여 제 1 회전부(70A) 및/또는 제 2 회전부(70B)로 내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부를 회전시키기 위한 회전 제어신호를 공급할 수 있다.
이러한 강성 조절 장치(80)를 이용한 강성 조절 방법에 대해 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도 17에 나타나 있는 바와 같이, 먼저 센싱부(SR)가 스포크부(30)가 가하는 하중을 센싱(S100)할 수 있다.
예를 들면, 제어부(800)는 검사 모드(Examination Mode)가 발동하면 모든 센싱부(SR)로부터 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
이후, 수신한 센싱 데이터를 분석하여 이상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 센싱부(SR)가 센싱한 스포크부(30)의 하중 데이터를 분석하여, 해당 스포크부(30)가 가하는 하중이 미리 설정된 기준 범위 이내에 포함되는지의 여부를 판단(S110)할 수 있다.
제 S110 단계에서 판단결과, 모든 센싱부(SR)가 센싱하여 분석한 스포크부(30)의 하중이 기준 범위 이내에 포함되는 경우에는 제어부(800)는 정산 판정(S200)을 내릴 수 있다.
이후, 검사 모드를 종료할지의 여부를 판단(S120)하여, 판단 결과에 따라 검사 모드를 종료(S130)할 수 있다.
반면에, 적어도 하나의 센싱부(SR)가 센싱하여 분석한 스포크부(30)의 하중이 기준 범위를 벗어나는 경우에는 제어부(800)는 이상이 발생한 것으로 판정(S210)할 수 있다. 자세하게는, 제어부(800)의 이상 판단부(801)가 스포크부(30)의 하중에 이상이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
이후, 제어부(800)의 위치 검출부(802)는 이상이 발생한 위치를 검출(S140)할 수 있다. 다르게 표현하면, 위치 검출부(802)는 하중 이상이 발생한 스포크부(30)에 대응하는 센싱부(SR)가 위치하는 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 판별할 수 있다.
이후, 회전 조절부(803)가 제 1 회전부(70A) 및/또는 제 2 회전부(70B)로 회전 제어신호를 전송하여 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 1 회전방향(DR1)으로 회전(S150)시킬 수 있다.
자세하게는, 이상이 발생한 위치에 대응하는 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 1 회전방향(DR1)으로 회전(S150)시킬 수 있다.
이처럼, 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 1 회전방향(DR1)으로 회전시키면서 스포크부(30)의 하중 변화를 관찰할 수 있다.
스포크부(30)의 하중 변화를 관찰하면서 스포크부(30)의 하중이 최적화되는지의 여부를 판단(S160)할 수 있다. 예를 들면, 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 1 회전방향(DR1)으로의 회전에 대응하여 스포크부(30)의 하중이 미리 설정된 기준 범위 이내로 조정되는지의 여부를 판단할 수 있다.
제 S160 단계에서의 판단결과, 스포크부(30)의 하중에 최적화되는 경우에는 제 S120 단계로 진행할 수 있다.
반면에, 제 S160 단계에서의 판단결과, 스포크부(30)의 하중에 최적화되지 않는 경우에는 회전 조절부(803)가 제 1 회전부(70A) 및/또는 제 2 회전부(70B)로 회전 제어신호를 전송하여 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 2 회전방향(DR2)으로 회전(S170)시킬 수 있다.
자세하게는, 이상이 발생한 위치에 대응하는 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 2 회전방향(DR2)으로 회전시킬 수 있다.
이처럼, 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 2 회전방향(DR2)으로 회전시키면서 스포크부(30)의 하중 변화를 관찰할 수 있다.
스포크부(30)의 하중 변화를 관찰하면서 스포크부(30)의 하중이 최적화되는지의 여부를 판단(S180)할 수 있다. 예를 들면, 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)를 제 2 회전방향(DR2)으로의 회전에 대응하여 스포크부(30)의 하중이 미리 설정된 기준 범위 이내로 조정되는지의 여부를 판단할 수 있다.
제 S180 단계에서의 판단결과, 스포크부(30)의 하중에 최적화되는 경우에는 제 S120 단계로 진행할 수 있다.
반면에, 제 S180 단계에서의 판단결과, 스포크부(30)의 하중에 최적화되지 않는 경우에는 미리 설정된 기능(Default)을 수행(S190)할 수 있다.
예를 들면, 스포크부(30)의 강성을 조절하더라도 하중을 기준 범위 이내로 진입시키기 어렵다는 정보를 사용자에게 알리는 것이 가능하다.
혹은 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)의 회전 각도의 범위 혹은 단위 회전 각도를 변경하여 다시 제 S150 단계로 진행할 수 있다.
내측 톱니바퀴부(10A), 외측 톱니바퀴부(10B) 및/또는 중앙 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시키면 스포크부(30)의 구부러짐이 변경될 수 있다.
예를 들면, 비공기입 타이어(1A)의 초기 상태, 예컨대 비공기입 타이어(1A)를 차량의 주행을 위해 사용하기 이전 상태에서는 스포크부(30)는 도 18의 (A)에 나타나 있는 바와 같은 상태를 가질 수 있다.
도 19의 (A)에는 도 18의 (A)와 같은 상태에서의 스포크부(30)의 응력 상태가 나타나 있다.
도 18의 (A)를 살펴보면, 스포크부(30)는 초기 상태에서도 구부러진 상태(휘어진 상태)로 내측 톱니바퀴부(10A)와 외측 톱니바퀴부(10B)의 사이에 설치되기 때문에 스포크부(30)가 충분한 탄력성과 충격흡수 성능을 가질 수 있다.
이러한 상태에서, 도 18의 (B)에 나타나 있는 바와 같이, 내측 톱니바퀴부(10A)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시킬 수 있다.
이러한 경우에는, 스포크부(30)에서 응력이 도 19의 (B)에 나타나 있는 바와 같은 상태가 될 수 있다. 이러한 스포크부(30)의 응력 상태를 고려하면 도 18의 (B) 및 도 19의 (B)와 같은 경우를 스포크부(30)를 조이는 상태라고 할 수 있다.
또는, 이와는 반대로 도 18의 (C)에 나타나 있는 바와 같이 내측 톱니바퀴부(10A)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시킬 수 있다.
이러한 경우에는, 스포크부(30)에서 응력이 도 19의 (C)에 나타나 있는 바와 같은 상태가 될 수 있다. 이러한 스포크부(30)의 응력 상태를 고려하면 도 18의 (C) 및 도 19의 (C)와 같은 경우를 스포크부(30)의 조임을 완화(혹은 해제)하는 상태라고 할 수 있다.
이러한 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B)의 회전에 따른 스포크부(30)의 하중의 변화를 도 20을 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 20을 살펴보면, 앞선 도 18의 (A) 및 도 19의 (A)와 같은 상태에서는 (A)와 같이 스포크부(30)가 가하는 하중은 대략 503N일 수 있다.
이러한 상태에서 내측 톱니바퀴부(10A)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시키게 되면, (B)와 같이 스포크부(30)가 가하는 하중은 대략 575N으로 대략 14%증가할 수 있다.
반면에, 내측 톱니바퀴부(10A)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시키게 되면, (C)와 같이 스포크부(30)가 가하는 하중은 대략 447N으로 대략 11%감소할 수 있다.
이처럼, 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시키는 경우에 스포크부(30)가 가하는 하중을 변화시킬 수 있다.
비공기입 타이어(1A)의 사용기간이 증가하면 스포크부(30)의 소재 열화 현상으로 인해 재료 특성이 변화될 수 있다.
스포크부(30)의 재료 특성이 변하는 경우 스포크부(30)의 강성(하중 특성)이 변할 수 있다.
본 발명에서는 스포크부(30)의 강성이 변하는 경우, 자세하게는 비공기입 타이어(1A)의 스포크부(30)가 가하는 하중이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우에 내측 톱니바퀴부(10A) 및/또는 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시켜 스포크부(30)의 하중을 변화시켜 재료 특성의 변화에 따른 강성 변화에 대응할 수 있다.
예를 들어, 초기 상태에서 앞선 도 18의 (A) 및 도 19의 (A)와 같은 상태이고, 스포크부(30)의 하중의 기준 범위가 대략 480N~520N라고 가정하여 보자.
여기서, 비공기입 타이어(1A)의 사용 기간이 증가함에 따라 스포크부(30)의 재료 특성의 변화 등의 원인으로 스포크부(30)의 하중이 450N으로 감소할 수 있다.
이러한 경우에는, 앞선 도 18의 (B)의 경우와 같이, 내측 톱니바퀴부(10A)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시켜 스포크부(30)가 가하는 하중을 기준 범위에 포함되도록 증가시킬 수 있다.
반면에, 비공기입 타이어(1A)의 사용 기간이 증가함에 따라 스포크부(30)의 재료 특성의 변화 등의 원인으로 스포크부(30)의 하중이 550N으로 증가하는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우에는, 앞선 도 18의 (C)의 경우와 같이, 내측 톱니바퀴부(10A)를 시계방향(제 2 회전방향(DR2))으로 회전시키고 외측 톱니바퀴부(10B)를 반시계방향(제 1 회전방향(DR1))으로 회전시켜 스포크부(30)가 가하는 하중을 기준 범위에 포함되도록 감소시킬 수 있다.
이처럼, 스포크부(30)의 재료 특성 변화에 따른 강성 변화에 대응하여 스포크부(30)의 강성을 물리적으로 변화시킴으로써 스포크부(30)가 대략 일정한 강성을 유지하도록 도와줄 수 있다.
스포크부(30)의 강성이 대략 일정하게 유지됨에 따라 단일 강성을 갖는 비공기입 타이어(1A)의 한계성을 극복할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 비공기입 타이어(1A)는 외부 환경의 변화, 사용자(운전자)의 변화 등의 조건 변화에 대해 적절히 대응할 수 있다.
이에 따라, 비공기입 타이어(1A)의 사용기간에 따른 승차감의 저하를 억제 또는 방지할 수 있으며, 구조적 안정성의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
한편, 스포크부(30)의 하중의 변화를 보다 정밀하게 조절하기 위해, 내측 톱니바퀴부(10A) 및 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나의 최저 회전 각도는 0(도, degree) 초과 1.5(도, degree) 미만으로 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 내측 톱니바퀴부(10A) 및 외측 톱니바퀴부(10B) 중 적어도 하나의 최저 회전 각도는 1(도, degree)일 수 있다.
한편, 이상에서는 내측 톱니바퀴부(10A) 및 외측 톱니바퀴부(10B)를 개별적으로 회전시키는 경우를 설명하였지만, 본 발명에서는 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)를 함께 회전시키는 것이 가능할 수 있다. 이에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 21 내지 도 22는 중앙 톱니바퀴부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 21을 살펴보면, 본 발명에 따른 강성 조절부(2A)는 중앙 톱니바퀴부(Central Toothed Wheel Part, 90)를 더 포함할 수 있다.
중앙 톱니바퀴부(90)는 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)와 공통으로 맞물리는 것이 가능하다.
이에 따라, 중앙 톱니바퀴부(90)가 회전하면 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)도 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 중앙 톱니바퀴부(90)의 회전방향과 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)의 회전방향은 반대일 수 있다. 중앙 톱니바퀴부(90)의 회전방향과 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)의 회전방향을 도면에 화살표로 표시하였다.
이러한 중앙 톱니바퀴부(90)는, 도 22의 (A) 및 (B)에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 내측 톱니바퀴부(10A)에 맞물린 상태에서 제 2 회전부(70B)에 의해 회전할 수 있다.
이러한 경우, 스포크부(30)의 하중을 전체적으로 조절할 수 있어서 스포크부(30)의 하중 조절 방법이 단순해질 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 지면에 대응되는 부분을 포함하는 트레드부(Tread Part);
    차축과 연결되는 부분을 포함하는 휠부(Wheel Part);
    상기 휠부와 상기 트레드부의 사이에 배치되는 스포크부(Spoke Part); 및
    상기 스포크부의 강성을 조절하는 강성 조절부(Strength Control Part);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 조절부는,
    복수의 내측 톱니바퀴부(Inner Toothed Wheel Part);
    상기 스포크부와 상기 휠부의 사이에 배치되며, 상기 내측 톱니바퀴부에 맞물리는 내측 톱니부(Inner Sawtooth Part)를 포함하는 내측 베이스부(Inner Base Part);
    복수의 외측 톱니바퀴부(Outer Toothed Wheel Part); 및
    상기 스포크부와 상기 트레드부의 사이에 배치되며, 상기 외측 톱니바퀴부에 맞물리는 외측 톱니부(Outer Sawtooth Part)를 포함하는 외측 베이스부(Outer Base Part);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 톱니바퀴부의 직경과 상기 내측 톱니바퀴부의 직경은 서로 다른 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스포크부는,
    일측은 상기 휠부를 향하고 타측은 상기 트레드부를 향하는 띠(Belt) 또는 판(Plate) 형태를 갖고,
    상기 스포크부의 일측은 상기 내측 톱니바퀴부에 연결되고, 상기 스포크부의 타측은 상기 외측 톱니바퀴부에 연결되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측 베이스부의 탄성은 상기 내측 톱니바퀴부의 탄성보다 더 크고,
    상기 외측 베이스부의 탄성은 상기 외측 톱니바퀴부의 탄성보다 더 큰 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 원주방향(Circular Direction)으로 회전시키는 제 1 회전부(First Rotating Part)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 스포크부가 가하는 하중을 측정하는 센서부(Sensor Part)를 더 포함하고,
    상기 제 1 회전부는 상기 센서부가 측정한 정보를 근거로 하여 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시키는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나의 최저 회전 각도는 0(도, degree) 초과 1.5(도, degree) 미만인 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 회전부는 상기 스포크부가 가하는 하중이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우 해당 스포크부에 대응하는 상기 내측 톱니바퀴부 및 상기 외측 톱니바퀴부 중 적어도 하나를 회전시키는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 스포크부는,
    제 1 스포크부(First Spoke Part);
    상기 차축과 나란한 수직방향(Vertical Direction)으로 인접하는 제 2 스포크부(Second Spoke Part); 및
    상기 수직방향으로 상기 제 2 스포크부와 인접하는 제 3 스포크부(Third Spoke Part);
    를 포함하고,
    상기 제 1 스포크부의 일측, 상기 제 2 스포크부의 일측 및 상기 제 3 스포크부의 일측은 복수의 내측 톱니바퀴부 중 제 1 내측 톱니바퀴부에 연결되고,
    상기 제 1 스포크부의 타측, 상기 제 2 스포크부의 타측 및 상기 제 3 스포크부의 타측은 복수의 외측 톱니바퀴부 중 제 1 외측 톱니바퀴부에 연결되는 것을 특징으로 하는 비공기입 타이어.
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