KR20240018156A - 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어는 노면과 접하는 트레드부와, 상기 트레드부의 내측에 배치되는 외측밴드부와, 상기 외측밴드부의 내측에 배치되는 내측밴드부 및 상기 외측밴드부와 내측밴드부와 사이에 개재되는 스포크부를 포함하고, 상기 스포크부는 타이어 강성의 조절을 위하여 착탈되는 교체스포크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 비공기입 타이어의 사이드월 역할을 하는 스포크를 고정형, 교체형으로 구분함으로써 교체형 스포크를 통해 사이드월 강성을 용이하게 조절할 수 있다.

Description

교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어{Airless tire with changable spoke}

본 발명은 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비공기입 타이어의 사이드월 역할을 하는 스포크를 고정형, 교체형으로 구분함으로써 교체형 스포크를 통해 사이드월 강성을 용이하게 조절할 수 있는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어에 관한 것이다.

현재 차량에 사용되는 타이어는 바이어스, 래이디얼 타이어로 크게 분류되고 있으며 이 중 일반적으로 승용차에는 래이디얼 타이어가 통용되고 있다.

이러한 래이디얼 타이어는 차량의 차축에 연결된 차량 휠에 장착되어 일정 공기압을 주입하여 이용되며, 만일 공기압이 부족해지면 차량의 하중을 지지하기 어렵게 되고 불안정한 승차감을 보이며, 충격 흡수에 취약해진다.

이러한 이유로 공기입 래이디얼 타이어는 주기적인 공기압 점검이 요구된다.

그러나 최근 공기압을 넣는 방식을 벗어나 사이드월을 고강성 합성 고무재질로 이루어진 스포크(spoke)구조로 대체하여 차량 하중을 지지하는 비공기입 타이어에 대한 개발이 이루어지고 있다.

비공기입 타이어는 공기압 저하에 따른 위험성이 제거되므로 타이어 유지보수에 따른 손실이 발생하지 않고, 타이어 파괴를 고려해 차에 구비하는 예비용 타이어(Spare tire)를 불요하게 함으로써 차량 전체 무게를 줄일 수 있다.

이러한 비공기입 타이어는 종래의 공기입 타이어 대비 사이드월이 다수의 스포크로 이루어져 있어 스포크의 형상과 재질에 따라 핸들링, 제동 성능에 큰 영향을 받는다.

그렇지만 비공기입 타이어에 구비된 다수의 스포크 형상은 기존 공기입 타이어와 마찬가지로 고정형으로 사출되어 있어 소비자 니즈에 따른 사이드월 강성 조정이 불가능하다는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제 2021-0079622 호(공개일자 2021년06월30일)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비공기입 타이어의 사이드월 역할을 하는 스포크를 고정형, 교체형으로 구분함으로써 교체형 스포크를 통해 사이드월 강성을 용이하게 조절할 수 있는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 노면과 접하는 트레드부와, 상기 트레드부의 내측에 배치되는 외측밴드부와, 상기 외측밴드부의 내측에 배치되는 내측밴드부 및 상기 외측밴드부와 내측밴드부와 사이에 개재되는 스포크부를 포함하고, 상기 스포크부는 타이어 강성의 조절을 위하여 착탈되는 교체스포크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 교체스포크는 스포크부의 고정스포크들 사이에 일정 간격으로 배치된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 교체스포크는 교체모듈에 포함되어 일거에 착탈되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 교체모듈은 고정몸체에 일정 간격으로 고정된 교체스포크를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어에 의하면, 비공기입 타이어의 사이드월 역할을 하는 스포크를 고정형, 교체형으로 구분함으로써 교체형 스포크를 통해 사이드월 강성을 용이하게 조절할 수 있는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 사시도로서, 트레드부, 외측밴드부, 스포크부, 내측밴드부를 보여주고,
도 2는 도 1에서 교체스포크를 탈거한 도면이며,
도 3은 도 2의 타이어를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따르는 교체스포크를 사시적으로 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명에 따르는 고정슬롯을 사시적으로 보여는 그림이고,
도 6은 본 발명의 교체스포크가 고정슬롯으로 진입하거나 탈거되는 형상을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

다만, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이며, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 하고, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 본 발명에서, '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따르는 타이어의 사시도로서, 트레드부, 외측밴드부, 스포크부, 내측밴드부를 보여주고, 도 2는 도 1에서 교체스포크를 탈거한 도면이며, 도 3은 도 2의 타이어를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따르는 교체스포크를 사시적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따르는 고정슬롯을 사시적으로 보여는 그림이고, 도 6은 본 발명의 교체스포크가 고정슬롯으로 진입하거나 탈거되는 형상을 나타낸 도면인데, 이를 참고한다.

본 발명에 따르는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어(100)는 노면과 접하는 트레드부(110)와 상기 트레드부의 내측에 배치되는 외측밴드부(120)와 상기 외측밴드부의 내측에 배치되는 내측밴드부(130) 및 상기 외측밴드부와 내측밴드부와 사이에 개재되는 스포크부(140)를 포함하고, 상기 스포크부(140)는 타이어 강성의 조절을 위하여 착탈되는 교체스포크(200)를 더 포함하는 특징이 있다.

여기서, 상기 드레드부(110)는 도로면과 직접 접하는 타이어의 최외각면으로, 통상적으로 차량이 도로 주행중 받는 외력에 의한 충격을 흡수하거나 완화하도록 탄성을 구비할 수 있다.

또한, 상기 외측밴드부(120)는 상기 트레드부의 내측에 배치되어 차량으로 부터 전달되는 하중을 트레드부로 균일하게 분산시키는 역할을 하고, 스포크를 통하여 전달되는 차량 하중이나 외력에 의한 충격을 스포크를 통하여 수발할 수 있다.

여기서, 상기 외측밴드부와 트레드부와의 사이에는 쉬어밴드(shear band)가 더 포함될 수 있는데, 즉 외측밴드부의 외주면에 쉬어밴드가 외측밴드부에 대응하는 형상으로 외측밴드부의 원주방향을 따라 배치될 수 있다.

이러한 쉬어밴드는 비공기입 타이어에 작용하는 초기 응력을 1차적으로 완화시키는 역할 및 응력을 비공기입타이어 상부까지 분산시키는 역할을 할 수 있으며, 스틸벨트층이나 탄소섬유를 포함하는 복합재를 사용하여 제작될 수 있다.

아울러, 상기 내측밴드부(130)는 외측밴드부의 내측에 배치되어 차량휠에 체결되는데, 내측밴드부의 내주면에는 차량휠의 림(rim)이 결합될 수 있어서 내측밴드부의 형상은 챠량휠의 림 형상에 대응하도록 구비될 수 있다.

한편, 상기 외측밴드부(120)는 내측밴드부(130)와 소정거리 이격되어 내측밴드부를 둘러싸는 형상으로 구비되도록 외측밴드부의 내주면과 내측밴드부의 외주면이 상호 대향하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 스포크부(140)는 외측밴드부(120)와 내측밴드부(130)를 연결하여 차량 하중이나 노면을 통해 전달되는 외력을 전달하는 역할을 하고, 이러한 스포크부는 타이어 강성의 조절을 위하여 착탈되는 교체스포크(200)를 더 포함할 수 있다.

상기 교체스포크(200)는 스포크부의 고정스포크(142)들 사이에 일정 간격으로 배치될 수 있는데, 고정스포크(142)는 일정 개수(n)와 일정 간격(P)으로 배치되어 타이어의 강성을 정할 수 있으며, 그 사이에 삽입 간격(P')으로 교체스포크(200)를 배치함으로써 강성을 증가시킬 수 있고, 타이어 전체적으로 균일한 차량 하중이나 외력의 분산을 위하여 삽입 간격을 일정하게 할 필요가 있으며, 만일 일정하지 아니한 간격으로 교체스포크를 배치하면 힘의 분산이 원활하지 않아 타이어 특정부위에 응력이 발생하여 내구성이 열화될 수 있을 뿐만 아니라 차량의 주행성이나 안정성을 저하시킬 수 있다.

상기 고정스포크(142)의 개수(n)는 스포크 재질이나 타이어의 용도, 사양에 따라 다양하게 정할 수 있으며, 고정스포크(142)의 간격(P)은 타이어에 인가되는 하중이나 외력의 균일한 분산을 위하여 일정한 거리를 유지하는 것이 바람직한데, 예를 들어, 타이어의 중심(C, 즉 차량 휠의 회전축 중심에 대응되는 위치)에서 인접한 고정스포크의 간격은 일정 각도(β)를 이루는 원주상 거리(P)로 정할 수 있다.

이를 식으로 나타내면 아래 식 1과 같이 나타낼 수 있다.

<식 1>

360°= n × β

(n은 고정스포크의 갯수, β는 인접한 고정스포크가 이루는 각도)

또 한편, 상기 교체스포크(200)도 역시 일정 개수(n')와 일정 간격(P')으로 배치되도록 하여, 타이어의 용도, 사양에 따라 다양한 강성을 조절할 수 있다.

상기 교체스포크(200)의 개수(n')는 스포크 재질이나 타이어의 용도, 사양에 따라 다양하게 정할 수 있으며, 교체스포크(200)의 간격(P')은 타이어에 인가되는 하중이나 외력의 균일한 분산을 위하여 일정한 거리를 유지하는 것이 바람직한데, 예를 들어, 타이어의 중심(C, 즉 차량 휠의 회전축 중심에 대응되는 위치)에서 인접한 교체스포크들의 간격은 일정 각도(α)를 이루는 원주상 거리(P')로 정할 수 있다.

이를 식으로 나타내면 아래 식 2와 같이 나타낼 수 있다.

<식 2>

360°= n' × α

(n'는 교체스포크의 갯수, α는 인접한 교체스포크가 이루는 각도)

고정스포크의 갯수(n)가 교체스포크의 갯수(n') 보다 많은 경우 (n>n') 교체스포크들의 간격(P')는 고정스포크의 간격(P)보다 넓어야 한다. (P<P')

반면에, 교체스포크의 갯수(n')가 고정스포크의 갯수(n)보다 많은 경우 (n<n'), 서로 인접한 고정스포크 사이에 m개의 교체스포크를 배치하며(m: 교체스포크 중 인접한 고정스포크 사이에 배치되는 갯수), m개의 교체스포크의 간격(p')은 고정스포크의 간격(P)보다 좁아야 한다. (P>p')

인접한 고정스포크 사이에 배치되는 교체스포크의 갯수(m)와 고정스포크의 갯수(n), 교체스포크의 갯수(n') 간 관계는 아래와 같다.

<식 3>

n'=m×n

고정스포크 사이에 배치되는 m개의 교체스포크 간 간격(p')은 고정스포크 간 간격(P)과 아래와 같은 식으로 표현할 수 있다.

<식 4>

p'=P/(m+1)

또한, 고정스포크 사이에 배치되는 교체스포크 묶음 중심과 다음 교체스포크 묶음 중심 간 간격(P'')은 고정스포크 간 간격(P)과 동일할 필요가 있다.

아울러, 상기 고정스포크(142)의 갯수(n)와 교체스포크(200)의 갯수(n')가 같은 경우에는 그 사잇각들(β, α) 역시 같을 필요가 있는데, 이는 원주상 균일한 사이드월 강성을 유지하여 트레드부(110)와 노면이 닿는 접지면적 및 압력을 원주 상 균일하도록 유지함으로써 불균일한 승차감 및 불균일 마모현상을 억제하기 위함이다.

또한, 상기 교체스포크(200)는 고정스포크(142)들 사이에 배치될 때 고정스포크(142)의 사잇각의 반(β/2)에 해당하는 원주상 위치, 즉 고정스포크들의 중간지점에 배열되는 것이 바람직한데, 이 또한 원주상 균일한 사이드월 강성을 유지하여 불균일한 승차감 및 불균일 마모현상을 억제하기 위함이다.

한편, 상기 교체스포크(200)는 여러 개(n') 구비되므로, 하나 하나 착탈하는 경우에 시간상 작업효율이 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로, 복수의 교체스포크들을 일거에 착탈할 수 있는 교체모듈을 구비할 수 있다.

상기 교체모듈(300)은 본 발명에 따르는 타이어(100)의 측면에서 교체스포크(200)를 일거에 삽입하거나 탈거하도록 스포크부(140)의 삽탈위치에 대응하도록 일정 간격(P')으로 배열된 교체스포크(200)와 상기 교체스포크의 단부를 고정한 고정몸체(310)를 포함한다.

즉, 상기 고정몸체(310)에 일정 간격으로 고정된 교체스포크(200)를 스포크부의 삽탈위치에 마련된 고정슬롯(400)으로 슬라이딩하며 체결될 수 있다.

상기 고정슬롯(400)은 교체스포크의 슬라이딩돌기(210)에 대응되는 형상의 슬라이딩홈(410)을 갖고 있으며, 외측밴드부(120)의 내측과 내측밴드부(130)의 외측에 구비되어, 교체스포크(200)를 내입함으로써 타이어의 강성을 증가시킬 수 있고 반대로 탈거함으로써 강성을 감소시킬 수 있다.

여기서, 상기 슬라이딩돌기(210)는 슬라이딩(sliding, 미끄러짐)이 용이해야 하는 동시에 차량 진동에 의한 극악한 환경에서도 안정적으로 고정슬롯(400)에 체결된 상태를 유지하는 것이 바람직하므로, 교체스포크(200)의 단부(220)와 엇갈리는 방향으로 연장된 연장부(210)를 구비하여 이탈의 우려를 근본적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩돌기(210)는 슬라이딩홈(410)에 슬라이딩하여 삽입된 이후에 고정될 필요가 있으므로, 슬라이딩돌기(210)가 진입하는 종단에 대응하는 슬라이딩홈(410)에 걸림부(420)를 구비하여 슬라이딩돌기의 진행을 막을 수 있다.

더 나아가, 차량운행으로 인한 진동시 슬라이딩돌기(210)가 진입하는 종단에 대응하는 슬라이딩홈(410)에 걸림부(420)를 구비하여 슬라이딩돌기(210)가 임의로 탈거될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 걸림부(420)와 걸림부에 대응되는 위치의 슬라이딩돌기(210)에 고정홀(420', 220')을 구비하여 볼트와 같은 조임수단으로 고정홀을 막아 슬라이딩돌기의 임의의 유동을 방지할 수 있다.

비공기입 타이어 100, 트레드부 110, 외측밴드부 120, 내측밴드부 130, 스포크부 140, 고정스포크 142, 교체스포크 200, 교체모듈 300, 고정슬롯 400.

Claims (4)

1. 노면과 접하는 트레드부;
   상기 트레드부의 내측에 배치되는 외측밴드부;
   상기 외측밴드부의 내측에 배치되는 내측밴드부; 및
   상기 외측밴드부와 내측밴드부와 사이에 개재되는 스포크부;를 포함하고,
   상기 스포크부는 타이어 강성의 조절을 위하여 착탈되는 교체스포크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 교체스포크는 스포크부의 고정스포크들 사이에 일정 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 교체스포크는 교체모듈에 포함되어 일거에 착탈되는 것을 특징으로 하는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 교체모듈은 고정몸체에 일정 간격으로 고정된 교체스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 교체형 스포크가 구비된 비공기입 타이어.