KR20240043614A - 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 공기입 타이어는 본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 공기입 타이어에 있어서, 트레드부의 하부로 탄성 변형이 가능한 복수의 공기방을 구비하고, 상기 공기방은 타이어 중심방향으로 복수열로 구비되며 공기방의 상부에 상부공기유동홀, 공기방의 하부에 하부공기유동홀을 배열한 것이며, 최하부에 구비되어 타이어의 회전속도에 따라 공기유동을 조절하는 내압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 주행성능, 핸들링 성능과 승차감을 개선하고, 트레드 고무만 교체하고 사용할 수 있어 폐타이어 발생을 저감시키므로 환경문제도 개선할 수 있으며, 차량의 고속주행시 타이어 내부공기의 유동을 차단하여 고속주행성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

Description

공기입 타이어{Pneumatic tire}

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로 더욱 상세하게는 주행성능, 핸들링 성능과 승차감을 개선하고, 트레드 고무만 교체하고 사용할 수 있어 폐타이어 발생을 저감시키므로 환경문제도 개선할 수 있으며, 차량의 고속주행시 타이어 내부공기의 유동을 차단하여 고속주행성을 향상시킬 수 있는 공기입 타이어에 관한 것이다.

기존의 공기입타이어의 경우 많은 반제품들이 적용되며 각 반제품들마다 많은 공정을 통해 완제품 타이어 구성을 위해 사용되며 반제품들마다 수명이 있기에 오래 사용할 수 없는 문제가 있다.

또한 폐타이어들을 처분하면서 발생되는 환경문제도 사회적으로 심각한 수준이어서 기존 공기입타이어의 구조와 다르게 에어리스 타이어가 개발되고 있으나 공기입타이어 만큼 성능을 육성하기에 어려움이 많아서 차량용 에어리스 타이어는 현재도 많은 곳에서 연구중이다.

공기라는 매개체는 무한하게 이용가능하며 공기입 타이어의 장점인 승차감을 담당하고 공기가 타이어를 지탱해주는 보강제 역할을 하기 때문에 공기입 타이어만큼 에어리스 타이어를 개발하기에 많은 어려움이 있다.

예를 들어, 일본국 특허공보 제6638164호의 도 12를 참고하여 보면, 반공기입 타이어 10은 트레드부 100과 비공기입부 200과 공기입부 300과 접착층 400을 포함하고, 반공기입 타이어 10에 있어서 내측밴드 211에는 삽입돌기 211 a가 반경 방향의 내측으로 돌출되어서 구비되고, 이러한 삽입 돌기 211 a는 폭방향으로 이격되어서 구비되며, 상기 삽입 돌기 211 a에 대응해 고무층 350에는 상기 삽입 돌기 211 a가 삽입되는 삽입 홈 360이 구비되고, 삽입 홈 360은 삽입 돌기 211 a와 동일하게 고무층 350의 외주면에 폭방향을 따라 이격되도록 구비될 수 있으며, 삽입 돌기 211 a는 밴드부 210의 사출 성형 시에 동시에 제작될 수 있어서, 삽입 돌기 211 a와 내측밴드 211은 동일한 재료로 일체로 형성될 수 있고, 이러한 삽입 돌기 211 a는 내측밴드의 내주면에서 돌출 연장된 기둥부 211b와 기둥부 211 b가 연장된 단부에서 외측으로 연장되어 단면적이 확장되는 확장부 211 c를 포함할 수 있는데, 이 때 삽입 돌기 211 a의 외부 형상과 삽입 홈 360의 내부 형상과는 서로 대응하도록 구비될 수 있어서, 삽입 돌기211 a의 외면은 삽입 홈 360의 내면에 밀착할 수 있는 구조를 개시하고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 주행성능, 핸들링 성능과 승차감을 개선하고, 트레드 고무만 교체하고 사용할 수 있어 폐타이어 발생을 저감시키므로 환경문제도 개선할 수 있으며, 차량의 고속주행시 타이어 내부공기의 유동을 차단하여 고속주행성을 향상시킬 수 있는 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 공기입 타이어에 있어서, 트레드부의 하부로 탄성 변형이 가능한 복수의 공기방을 구비하고, 상기 공기방은 타이어 중심방향으로 복수열로 구비되며 공기방의 상부에 상부공기유동홀, 공기방의 하부에 하부공기유동홀을 배열한 것이며, 최하부에 구비되어 타이어의 회전속도에 따라 공기유동을 조절하는 내압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내압조절부에는 하부공기유동홀로 유동하는 공기의 흐름을 제한할 수 있는 차단댐퍼부를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 차단댐퍼부는 차량주행시 타이어의 원심력에 의하여 차단댐퍼부가 하부공기유동홀을 차단하기 위하여 상승하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 차단댐퍼부는 탄성가이드부에 의한 탄성력에 의하여 하부공기유동홀로 부터 이격된 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 공기입 타이어에 의하면, 주행성능, 핸들링 성능과 승차감을 개선하고, 트레드 고무만 교체하고 사용할 수 있어 폐타이어 발생을 저감시키므로 환경문제도 개선할 수 있으며, 차량의 고속주행시 타이어 내부공기의 유동을 차단하여 고속주행성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명에 따르는 공기입타이어의 사시적으로 보여주는 그림이고,
도 2는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 사시적으로 보여주는 그림이며,
도 3은 도 2의 일부를 확대하여 나타낸 그림이고,
도 4는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 보여주는 그림이며,
도 5는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 내압조절부를 중심으로 보여주는 그림이고,
도 6은 본 발명에 따르는 내압조절부의 차단댐퍼부를 보여주는 단면도이며,
도 7은 본 발명의 차단댐퍼부가 하강하여 유동홀이 열린 형상을 보여주는 도면이고,
도 8은 본 발명의 차단댐퍼부가 상승하여 유동홀을 막은 형상을 보여주는 도면이며,
도 9는 본 발명의 내압조절부를 절취한 좌측반단면도로서, 타이어 중심에서 소정 반경을 갖도록 연장된 림부를 볼 수 있고,
도 10은 도 9의 내압조절부를 방향을 돌려 사시적으로 나타낸 그림이며,
도 11은 본 발명의 내압조절부에서 덮개부를 분리하여 나타낸 그림이고,
도 12는 종래 타이어의 일부 단면을 보여주는 그림이다.

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

또한, 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 것이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 첨부된 도면은 본 발명을 이해하기 위하여 과장되거나 축소하여 또는 개념적으로 제공되는 것일 뿐이므로, 이에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아님에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따르는 공기입타이어의 사시적으로 보여주는 그림이고, 도 2는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 사시적으로 보여주는 그림이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대하여 나타낸 그림이고, 도 4는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 보여주는 그림이며, 도 5는 본 발명에 따르는 공기입타이어의 일부 단면을 내압조절부를 중심으로 보여주는 그림이고, 도 6은 본 발명에 따르는 내압조절부의 차단댐퍼부를 보여주는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 차단댐퍼부가 하강하여 유동홀이 열린 형상을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 차단댐퍼부가 상승하여 유동홀을 막은 형상을 보여주는 도면이며, 도 9는 본 발명의 내압조절부를 절취한 좌측반단면도로서, 타이어 중심에서 소정 반경을 갖도록 연장된 림부를 볼 수 있고, 도 10은 도 9의 내압조절부를 방향을 돌려 사시적으로 나타낸 그림이며, 도 11은 본 발명의 내압조절부에서 덮개부를 분리하여 나타낸 그림인데 이를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따르는 공기입 타이어(500)는 공기입 타이어에 있어서, 트레드부(600)의 하부로 탄성 변형이 가능한 복수의 공기방(700)을 구비하고, 상기 공기방은 타이어 중심(C)방향으로 복수열로 구비되며 공기방의 상부에 상부공기유동홀(710), 공기방의 하부에 하부공기유동홀(720)을 배열한 것이고, 최하부에 구비되어 타이어의 회전속도에 따라 공기유동을 조절하는 내압조절부(800)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기방(700)은 복수개로 구비되며 트레드부(600)의 하부에 구비되며, 타이어 중심방향으로 복수열(n개)로 구비될 수 있는데, 즉 타이어중심(CT)을 향하여 복수개의 공기방들이 타이어 원주방향으로 배열된 하나의 공기방그룹이 복수개의 열(n개)로 배열되는 것이며, 도면에서 볼 수 있듯이 타이어 중심의 내부공간(IA)을 감싸는 제1열(1)부터 트레드부(600)로 갈 수록 증가하여 제n-1열(n-1), 제n열(n) 순으로 트레드부에 부착되도록 적층될 수 있다.

여기서 상기 제n열(n)과 트레드부(600)와의 사이에 부착부(610)을 두어 트레드부 고무 마모시 새 트레드부 고무를 부착부에 교체하여 부착할 수 있으므로 반영구적으로 사용가능하기에 폐타이어에 의한 환경문제도 개선할 수 있다.

또한, 상기 공기방(700)은 상부에 상부공기유동홀(710), 하부공기유동홀(720)을 구비하여, 차량주행시 타이어에 가해지는 외력을 유동홀(710, 720)을 통해 공기를 유동시킴으로써 공기방의 형상이 탄성적으로 변형되어 외력을 완충적으로 흡수하게 되므로 주행성 및 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 유동홀들로 공기가 유동하며 공기방(700)들의 변형이 용이하도록 하여 내구성을 확보하기 위하여 공기방을 이루는 격벽(wall)은 격벽이 이루는 가상면(격벽 평면)과 타이어중심 방향을 향하는 중심면(중심 평면)이 엇갈리도록 배열되는 것이 바람직하며, 만일 격벽이 이루는 평면과 타이어중심 방향을 향하는 중심면이 겹치도록 배열되는 경우라면 외력이 가해지는 방향에 따라 격벽이 뒤틀림이나 꺽임과 같이 손상이 발생될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 공기입타이어는 사출 성형 혹은 3D 스캔으로 제조될 수 있고, 열가소성 엘라스토머(Thermo Plastic Elastomer,TPE)를 이용하여 성형될 수 있는데, 예를 들어 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermo Plastic Polyester Elastomer,TPEE), 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(Thermo Plastic Polyurethane Elastomer,TPU), 열가소성 올레핀 엘라스토머(Thermo Plastic Olefinic Elastomer,TPO), 열가소성 폴리아미드 엘라스토머(Thermo Plastic Polyamide Elastomer, TPAE) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

아울러, 차량 주행시 타이어에 가해지는 외력은 주행 속도나 빠를 수록 커지고, 트레드부에서 직접 발생하므로 트레드부에 인접한 제n열(n) 공기방들은 탄성 변형이 즉각적일 필요가 있으므로 제n열(n)의 하부공기유동홀, 제n-1열(n-1)의 상부공기유동홀과 하부공기유동홀은 다른 유동홀들보다 클 필요가 있으며, 반대로 타이어 중심의 내부공간(IA)을 감싸는 제1열(1)의 상부공기유동홀과 하부공기유동홀의 크기(직경)이 클 경우에는 타이어의 강성에 악영향을 미칠 수 있으므로, 상기 유동홀들은 타이어중심(CT) 방향으로 갈수록 작아지는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 따르는 공기입타이어가 차량에 취부되어 차량 주행시 구름운동이나 요철 등을 지나면 타이어 내부의 공기들이 유동홀을 따라 이동을 하게 되며 유동홀 크기(직경)에 따라 공기방의 변형량이 달라지는데, 유동홀이 크면 외력에 의하여 공기방의 공기가 빠르고 많이 유출되며 유동홀이 작은 공기방에 비하여 상대적으로 강성이 낮아지고 탄성이나 변형성이 커진다.

또 한편, 본 발명은 타이어 강성의 확보를 위하여 제1열(1)의 하부, 즉 최하부에 타이어의 회전속도에 따라 공기유동을 조절하는 내압조절부(800)를 포함할 수 있다.

상기 내압조절부(800)는 타이어중심의 내부공간(IA)이 갖는 공기압보다 높게 형성시킬 수 있고, 주행시 발생하는 외력을 흡수하여 주행성을 확보하도록 유동홀을 따라 유동하는 공기의 압력을 일정 범위로 유지시키는 동시에 내부공간의 공기압보다 크게 제한할 수 있어서 타이어의 강성을 확보할 수 있다.

따라서 상기 내압조절부(800)는 바닥부(810)을 두어 타이어중심의 내부공간(IA)과 물리적으로 분리시켜 공기압력을 제한할 수 있는 공간을 확보하고, 내부공간에서 유입되는 공기통로(820)을 바닥부를 관통하도록 구비하며, 제1열(1)의 하부에 마련된 하부공기유동홀(830)로 유입되는 공기가 제1열 내벽의 측벽에 마련된 완충홀(840)로 유동할 수 있도록 측벽 완충홀(840)을 구비할 수 있다.

즉, 내압조절부로 유입되는 공기는 공기통로(820)를 통하여 초기 타이어 공기압이 내부공간(IA)이나 내압조절부나 같은 공기압을 가지고 있으나, 주행시 타이어에 가해지는 압력으로 타이어 형상이 변하는 부분이 급격하게 압력이 높아지면서 내압조절부에 까지 압력이 증가하나, 내부공간으로 이어진 공기통로(820)는 유동홀들 보다 갯수가 적은 경우에는 공기유동 속도가 느린관계상 내압조절부의 압력이 내부공간 압력보다 높게 유지될 수 있으며, 이렇게 내압조절부의 압력이 급격히 증가하는 것을 완충해주는 완충열을 제1열(1)이 수행하도록 측벽 완충홀(840)을 구비할 수 있다.

아울러, 상기 내압조절부(800)에는 하부공기유동홀(830)로 유동하는 공기의 흐름을 제한할 수 있는 차단댐퍼부(900)를 포함할 수 있는데, 상기 차단댐퍼부는 하부공기유동홀을 차폐하도록 탄성가이드부(910)에 의하여 지지될 수 있다.

상기 탄성가이드부(910)는 차단댐퍼부의 하부에 고정되어 고속으로 회전하는 타이어의 원심력에 의하여 차단댐퍼부가 하부공기유동홀을 차단하기 위하여 상승하도록 안내하고, 속도가 감소하여 저속인 경우에는 원심력이 감소하므로 탄성력에 의하여 차단댐퍼부가 하부공기유동홀을 개방하며 하강하도록 탄성안내할 수 있다.

여기서 상기탄성가이드부(910)는 내측가이드(920)를 함입하는 외측가이드(930)를 지지부(940)에 고정시켜 차단댐퍼부의 상승이나 하강하도록 안내할 수 있으며, 내측가이드와 외측가이드와의 사이에 스프링과 같은 탄성부재(미도시)를 결합시켜 탄성적으로 차단댐퍼부를 안내할 수 있다.

즉, 상기 탄성부재는 내측가이드와 외측가이드를 당기고 있으므로 내측가이드에 고정된 차단댐퍼부(900)은 하부공기유동홀(830)로 공기가 유동하도록 하고 있고, 고속 주행으로 타이어의 회전이 빠른 경우에는 원심력으로 인하여 차단댐퍼부가 내측가이드를 당기며 하부공기유동홀(830)을 막아 공기 유동을 차단하게 되며, 차량 속도가 감소하며 원심력이 감소되면 탄성부재의 탄성력이 원심력보다 커지게 되어 내측가이드을 당기고 차담댐퍼부는 원상복귀하며 하부공기유동홀로 공기가 유동할 수 있게 된다.

또한, 상기 지지부(940)는 외측가이드(930)을 고정하며 상기 제1열(1)의 하부에서 연장된 한쌍의 브라켓(950, 650')에 의하여 지지고정될 수 있는데, 하나의 차단댐퍼부(900)에 의하여 개폐되는 하부공기유동홀(830)은 적어도 하나로서 하나는 물론 복수개의 유동홀의 공기유동을 한번에 조절할 수 있다.

또 한편, 상기 내압조절부(800)는 차단댐퍼부(900)를 설치하고 긴밀하게 조립될 필요가 있는데, 타이어 중심(C)에서 소정 반경(R)을 갖는 림부(rim, 802)가 하부가 개방된 형상(즉, 바닥부(810)이 제외된 형상)으로 측벽(804)을 갖도록 연장되어 구비되고, 상기 개방된 하부를 덮는 덮개부(806, 즉 바닥부에 대응되는 요소)가 하부에 대응되는 형상으로 구비되며, 상기 덮개부의 단부는 대향되는 측벽(804)에 밀착되도록 연장구비된 대향측벽(807)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 측벽(804)과 대향측벽(807)과의 사이에 가스켓(미도시)의 개재시켜 공기의 누설을 방지하도록 긴밀성을 높일 수 있고, 또한 이러한 가스켓은 상기 림부(802)에도 구비될 수 있는데, 상기 덮개부(806)의 타단부는 림부와 맞닿도록 림대향측벽(808)을 더 구비할 수 있으며, 가스켓은 림부(802)와 림대향측벽(808)과의 사이에 개재되어 공기 누설을 방지할 수 있고, 볼트홀(B)에는 볼트와 같은 체결수단을 삽입하여 체결고정할 수 있다.

공기입 타이어 500, 트레드부 600, 부착부 610, 공기방 700, 상부공기유동홀 710, 하부공기유동홀 720, 내압조절부 800, 바닥부 810, 림부 802, 측벽 804, 덮개부 806, 대향측벽 807, 림대향측벽 808, 공기통로 820, 하부공기유동홀 830, 완충홀 840, 차단댐퍼부 900, 탄성가이드부 910, 내측가이드 920, 외측가이드 930, 지지부 940, 브라켓 950.

Claims (4)

1. 공기입 타이어에 있어서,
   트레드부의 하부로 탄성 변형이 가능한 복수의 공기방을 구비하고, 상기 공기방은 타이어 중심방향으로 복수열로 구비되며 공기방의 상부에 상부공기유동홀, 공기방의 하부에 하부공기유동홀을 배열한 것이며,
   최하부에 구비되어 타이어의 회전속도에 따라 공기유동을 조절하는 내압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내압조절부에는 하부공기유동홀로 유동하는 공기의 흐름을 제한할 수 있는 차단댐퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 차단댐퍼부는 차량주행시 타이어의 원심력에 의하여 차단댐퍼부가 하부공기유동홀을 차단하기 위하여 상승하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 차단댐퍼부는 탄성가이드부에 의한 탄성력에 의하여 하부공기유동홀로 부터 이격되는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어.