KR930007211B1 - 비 공기 타이어(non-pneumatic tire) - Google Patents

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제이 페이지 질레스
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유니로이알 인코포레이팃드
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Abstract

내용 없음.

Description

비 공기 타이어(non-pneumatic tire)
제1도는 본 발명에 따른 비 공기 타이어-바퀴테 조립체의 측면도.
제2도는 제1도의 타이어-바퀴테 조립체의 일부분의 확대도로서, 하중 지지 및 완충 구조를 더 상세히 보여주기 위한 확대도.
제3도는 본 발명의 타이어의 단일 웨브 부재의 일형태를 나타내는, 제2도의 3-3선에 따른 단면도.
제4도는 제1도의 4-4선에 단면도로서, 타이어-바퀴테 조립체가 아직 금형속에 있으나 트레드가 부착되기 전의 제작단계중에 있는 타이어-바퀴테 조립체를 나타내는 도면.
제5도는 리브 부재를 형성하기 위해 삽입체가 금형속에 설치되는 방식을 나타내는, 제4도의 5-5선에 따른 단면도.
제6도는 제1도에 나타낸 타이어-바퀴테 조립체의 다른 실시예를 나타내는, 제2도와 유사한 도면.
제7도는 단일 웨브 부재의 다른 형태를 나타내는, 제6도의 7-7선에 따른 단면도.
제8도는 제1도의 타이어-바퀴테 조립체의 또 다른 실시예를 나타내는, 제2도 및 제6도와 유사한 도면.
제9도는 2중 웨브 부재의 일 형태를 나타내는, 제8도의 9-9선에 따른 단면도.
제10도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는, 제2도, 제6도 및 제8도와 유사한 도면.
제11도는 2중 웨브 부재의 다른 형태를 나타내는, 제10도의 11-11선에 따른 단면도.
제12도는 3중 웨브 부재의 다른 형태를 나타내는 제3, 7, 9 및 11도와 유사한 도면.
제13도는 3중 웨브 부재의 다른 형태를 나타내는, 제3, 7, 9, 11 및 12도와 유사한 도면.
제14도는 제7도의 타이어-바퀴테 조립체와 유사한 도면으로, 타이어를 바퀴테에 고정시키는 다른 구조를 나타내는 단면도.
제15도는 타이어를 바퀴테에 고정시키는 또 다른 구조를 나타내는, 제14도와 유사한 단면도.
제16도는 타이어를 바퀴테에 상대적으로 회전하지 못하게 고정시키는 구조를 나타내는, 제15도의 16-16선에 따른 단면도.
제17도 및 제18도는 2중 웨브 부재의 또 다른 형태들을 나타내는, 제11도와 유사한 단면도.
제19도는 단일 웨브 부재의 또 다른 형태를 나타내는, 제7도와 유사한 단면도.
제20도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는, 제6도와 유사한 도면.
제21도는 본 발명의 다중 웨브 부재의 일 형태를 나타내는, 제20도의 21-21선에 따른 단면도.
제22도는 다른 형태의 다중 웨브 부재를 나타내는, 제21도와 유사한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 타이어 12 : 바퀴테
14 : 회전축선 16 : 몸체
18 : 외측 원통형 부재 20 : 트레드
22 : 내측 원통형 부재 24 : 외측 원통형 표면
26 : 리브 부재 28 : 제1축방향 부분
30, 30a : 제2축방향 부분 32, 64, 66, 70, 104, 106 : 웨브 부재
34 : 절제부 36, 38, 38a : 플랜지
40 : 금형 74, 80 : 홈
76, 78 : 돌출부
84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102 : 웨브 부재 부분
본 발명은 비 공기 타이어(non-pneumatic tire)에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 공기 타이어의 것과 유사한 타이어의 변형 및 하중 지탱 특성을 제공하기 위해 각도를 가지고 배치된 리브(rib)부재들과 하나 이상의 웨브(web) 부재가 이용되는 비 공기 타이어와, 그러한 타이어와 바퀴테의 조립체에 관한 것이다.
소망의 완충을 제공하도록 공기 타이어가 있는 대부분의 차량의 바퀴에 사용하기 위해 여러가지 타이어 구조가 제안되었다. 공기 타이어가 가진 문제점은 펑크가 나기쉽고 바람이 빠진 상태에서 상당한 거리를 주행할 수 없다는 것이다. 바람이 빠진 상태에서 타이어를 지지하기 위해 공기 타이어 내부에 완충장치를 설치하여, "펑크가 나도 달릴수 있는" 능력을 제공하도록 한 기술이 제안되었으나, 이 경우, 그러한 주행중에 발생하는 열로 인해, 이런 타이어가 바람이 빠진 상태로 주행할 수 있는 거리가 제한된다.
또한, 예를들면 자동차의 예비 타이어, 산업용 타이오, 비도로용 타이어, 자전거 타이어, 손수레 타이어, 등과 같은 차량 바퀴에 비 공기 타이어가 지금까지 사용되어 왔다. 그러나, 비 공기 타이어는 지금까지 적당한 완충 및 조종 특성을 갖추고 있지 못하였기 때문에 상기한 분야에 적용하는데 완전히 만족스러운 것은 아니었다. 또한, 과거에는 이러한 타이어에 사용되는 재료의 종류를 바꾸지 않고서는 가변 탄성율(spring rate)을 제공하는 것이 어려웠다. 또한, 비 공기 타이어가 속이 차 있는 타이어(solid tire)일 때에는 타이어를 구성하는 탄성 중합체 물질의 열축적 및 그에 따른 성능저하로 인하여 이러한 타이어의 용도가 심각한 제한을 받았다. 다양한 형태의 지지 및 완충 벽 구조가 비 공기 타이어에 사용되어 왔으나, 이러한 구조는 타이어가 국부적으로 변형될 수 없고 공기 타이어에서와 거의 유사한 방식으로 하중 지탱 능력을 달성할 수가 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 고속 및 저속에서 장시간 작동할 수 있는 독특한 하중 지지 및 완충 구조를 가진 비 공기 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄성 중합체 물질로 일체의 구조로 만들어져 하중 지지 및 완충 작용을 하는 리브 부재와 웨브 부재를 가지고 있어 승차감 및 조종 특성이 공기 타이어와 더욱 가까운 비 공기 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동심의 내외측 원통형 부재들 사이에 위치하여 하중 지지 및 완충 구조물로 작용하고 각도를 가지고 배치되고 축방향으로 연장하는 리브 부재 및 그 리브 부재와 일체인 하나 이상의 웨브 부재를 가진 비 공기 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작동 중 비 공기 타이어를 냉각시키기 위해 대기로 개방된 중간의 하중 지지 및 완충 구조물을 가진 비 공기 타이어를 제공하는 것이다.
간단히 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 트레드를 지탱할 수 있는 바깥쪽 둘레의 외측 원통형 부재와 바퀴테에 설치되는 안쪽 둘레의 내측 원통형 부재를 포함하고 탄성 중합체 물질로된 탄력성의 환형 몸체를 가진 비 공기 타이어가 제공된다. 외측 원통형 부재는 원주를 따라 떨어져 있는 다수의 리브(rib)부재와 하나 이상의 웨브(web)부재에 의해 지탱되고 완충된다. 각 리브 부재는 내외측 원통형 부재들의 축방향으로 그 원통형 부재들을 따라 연장되어 있고, 그의 반경방향 내측 단부에서 그 리브 부재와 교차하는 반경 방향 면에 대해 약 15°-75°각도로 경사져 있으며, 각 웨브 부재는 타이어의 회전축선에 수직한 면에 있거나, 또 다르게는 타이어의 회전축선을 주축으로하는 직원추대 형태나, 또는 그러한 회전축선을 중심으로한 부분 나선형태일 수 있다. 내외측 원통형 부재들과 리브 부재 및 웨브 부재는 서로 일체이거나 다른 방식으로 서로 결합될 수 있다. 웨브 부재는 내외측 원통형 부재들의 축방향 단부들 사이에 배치되거나, 혹은 그 원통형 부재들의 축방향 단부들 각각에 배치되거나 또는 한 원통형 부재의 축방향 단부로부터 다른 원통형 부재의 다른 축방향 위치로 연장할 수도 있다. 리브 부재의 축방향 길이의 절단부는 반경방향 교차면들의 한쪽으로 경사지고, 나머지 절반부는 그 교차면의 반대쪽으로 경사질 수 있다. 이러한 타이어를 만들고 그 타이어를 바퀴테(rim)에 상대적으로 회전하지 못하게 결합하여 고정시키는 방법이 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술된 하기 설명으로부터 더욱 상세하게 이해될 것이다.
여기서 사용된 "탄성 중합체" 및 "탄성 중합체 물질"이란 용어는 비 공기 타이어를 제조하는데 유용한 재료로서 다음과 같은 특성을 갖는 재료를 말한다. 즉, 쇼어 경도(Shore hardness)가 60A-75D이고, 압축 탄성율(0.5의 형상 계수(shape factor)와 10% 압축에서)이 6.9×103-344×103kPa(1,000-50,000psi)이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 비 공기 타이어를 만드는데 유용한 재료는 쇼어 경도가 70A-60D이고 압축 탄성율이 8.2×103-172×103kPa(1,200-25,000psi)이다. 가장 바람직하게는, 쇼어 경도가 80A-50D이고, 압축 탄성율이 20.7×103-62.1×103kPa(3,000-9,000psi)이다. 본 발명의 비 공기 타이어를 만드는데 유용한 재료의 예로서는 폴리우레탄, 천연고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌 프로필렌-비공액디엔 터폴리머, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체, 메타크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체, 스티렌, 아크릴레이트가 있다. 본 발명에 사용되는 가장 바람직한 탄성 중합체는 폴리우레탄이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 나타난 제1도, 제2도 및 제3도를 참조하면, 비 공기 타이어(10)가 축선(14)을 중심으로 회전하도록 바퀴테(12)에 장착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이 타이어(10)는 트레드(20)가 장착될 외측 원통형 부재(18)를 외측 둘레에 가진 탄성 중합체 물질의 탄력성 환형 몸체(16)를 포함한다. 이 환형 몸체(16)는 또한, 바퀴테(12)의 외측 원통형 표면(24)에 부착되거나 다른 방식으로 고정되는 내측 원통형 부재(22)를 내측 둘레에 가지고 있다. 이 내측 원통형 부재(22)는 외측 원통형 부재(18)와 길이가 같고 동축이며 같은 넓이 이다.
외측 원통형 부재(18)는 원주 방향으로 떨어진 다수의 리브 부재들(26)과 하나의 웨브 부재(32)에 의해 지지되며 완충되는데, 각 리브 부재는 제1축방향 부분(28)과 제2축방향 부분(30)을 포함하고(제3도), 웨브 부재(32)는 이 실시예에서는 평면 형상하고 그의 한 측면(32a)에서 리브 부재(26)의 제1축방향 부분(28)과 연결되어 있고 반대측 측면(32b)에서는 리브 부재(26)의 제2축방향(30)에 연결되어 있다(제3도 참조).
편평한 웨브 부재(32)는 내외측 원통형 부재들(22, 18)의 축방향 단부들 사이의 중간에 위치되어 있다. 그 웨브 부재는 그의 내측 가장자리(32c)에서 내측 원통형 부재(22)에 연결되어 있고, 그의 외측 가장자리(32d)에서는 외측 원통형 부재(18)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 리브 부재(26) (제2도)는 그의 반경방향 내측 단부에서 내측 원통형 부재(22)에 연결되어 있으며, 그의 반경방향 외측 단부에서 외측 원통형 부재(18)에 연결되어 있다. 제1 및 2도에 도시된 바와같이, 리브 부재(26)는 연결부의 유연성을 높이기 위해, 그의 단부들이 내외측 원통형 부재들(22, 18)에 연결되는 곳에 절제부(34)를 가지는 것이 바람직하다.
리브 부재(26)는 내외측 원통형 부재들(22, 18)을 따라 대체로 축방향으로 연장하고(제3도), 리브 부재와 내측 원통형 부재(22)와의 접속부에서 리브 부재와 교차하는 반경방향 면(R)에 대해 15°-75°의 각도(A)를 이루도록 경사져 있다(제1도). 이 실시예에서 웨브 부재(32)는 타이어(10)의 회전축선(14)에 수직한 면에 놓여져 있다.
제1도 내지 제3도의 바람직한 실시예에서, 리브 부재(26)의 제1축방향 부분(28)과 제2축방향 부분(30)은 그들의 반경방향 내측 단부들에서 그 부분들에 교차하는 반경방향 면(R)에 대해 같은 각도로 각각 경사져 있지만, 제1축방향 부분(28)의 경사방향은 반경방향 면(R)에 대해 제 2 축방향 부분(30)과 반대방향인 것이 바람직하다. 그래서, 제2도에서 보듯이, 리브 부재(26)의 제1축방향 부분(28)과 제2축방향 부분(30)은 서로 교차하는 방식으로 배치된다.
타이어(10)의 환형 몸체(16)는 하기 표 1에 나타낸 넓은 범위, 바람직한 범위, 최적 범위내의 칫수, 칫수 관계 및 각도관계를 가지고 만들어지는 것이 바람직하다.
[표 1]
Figure kpo00001
상기 표 1에서, 각종 항목은 제1도-제3도에 나타낸 해당 칫수 및 각도를 나타내며, 다음과 같이 정의된다 : "ro"는 외측 원통형 부재(18)의 외측 반경이고, "A"는 리브 부재(26)의 내측 단부와 내측 원통형 부재(22)와의 접속부에서 그 리브 부재와 교차하는 반경방향 면(R)과 상기 리브 부재가 이루는 경사각, "d1"는 내측 원통형 부재(22)의 반경방향 두께, "do"는 외측 원통형 부재(18)의 반경방향 두께, "L"은 리브 부재(26)의 경사를 따라서의 그 리브 부재의 길이, "D"는 내측 원통형 부재(22)의 외측 표면에서 외측 원통형 부재(18)의 내측 표면까지의 반경방향 거리, "dw"는 웨브 부재(32)의 축방향 두께, "ds"는 리브 부재(26)의 길이(L)에 수직한 방향에서 측정한 그 리브 부재의 두께, "t1"는 내측 원통형 부재(18)의 축방향 길이, "t0"는 외측 원통형 부재(22)의 축방향 길이, "r1"는 내측 원통형 부재(22)의 내측 반경의 칫수이다.
앞의 표 1에 기재된 파라미터를 가지는 제1도 내지 제3도의 타이어에서, 리브 부재(26)는 웨브 부재(32) (리브 부재와 일체로 성형될 수 있음)의 영향에 의해 주로 압축 변형하도록 강요된다. 웨브 부재(32)는 리브 부재(26)가 굽힘 변형되는 것을 방지하며, 그 효과는 구조적 강도를 상당히 증가시킨다. 이 타이어(10)는 종래의 비 공기 타이어에 비해, 훨씬 쉽게 금형에서 성형되고 금형에서 빼내어질 수 있으며 재료를 바꾸지 않고도(리브 부재(26)이 경사각을 변화시킴으로써) 가변 탄성율을 가질 수 있다는 장점을 가지고 있다. 리브 부재의 경사각에 의한 이러한 탄성율 변화는 리브 부재의 압축 변형을 크게 증가시키지 않고도 달성될 수 있다. 리브 부재의 뿌리 부분에서 굽힘 변형이 증가할지라도, 이러한 변형은 리브 부재(26)가 내외측 원통형 부재들(22, 18)과 만나는 지점에 적당한 반경을 가지는 절제부(34)를 형성함으로써 최소화될 수 있다. 그 절제부(34)는 리브 부재(26)가 내외측 원통형 부재들(22, 18)과 예각으로 만나는 접속부에서 약 0.32-1.27cm의 반경을 가지며, 리브 부재(26)가 내외측 원통형 부재들(22, 18)과 둔각으로 만나는 접속부에서는 약 0.64-2.54cm의 반경을 가지는 것이 바람직하다.
종래의 구조에 비해 본 발명의 타이어의 중요한 장점은 그의 포위(enveloping) 성질이 종래의 구조에서 보다 훨씬 향상된다는 것이다. 리브 부재는 국부적으로 변형될 수 있고, 공기 타이어와 매우 유사하게 변형됨으로써 하중 지탱 능력을 달성할 수 있다. 종래의 구조는 대체로 매우 적게 국부적으로 편향 가능하고, 상당히 낮은 탄성율을 얻기 위해서 그 편향을 분포시켜야 한다.
환형 몸체(16)는 바퀴테(12)의 외측 원통형 표면(24)에 액체 사출성형 공정으로 직접 성형됨으로써 그 외측 원통형 표면(24)에 부착될 수 있는데, 이때 바퀴테의 외측 원통형 표면(24)은 탄성 중합체 물질로된 환형 몸체(16)를 부착시켜 수용하도록 공지의 방식으로 준비된다. 바퀴테(12)에는, 외측 원통형 표면(24)에 환형 몸체(16)를 성형시키는데 있어 금형과 협동하는 반경방향 플랜지들(36, 38) (제3도)이 제공되는 것이 바람직하다. 바퀴테(12)에 타이어의 환형 몸체(16)를 부착하는 또 다른 방법들은 뒤에 설명된다.
제4도 및 제5도를 참조하여, 금형(40)을 이용하여 타이어(10)를 제조하는 바람직한 방법을 설명한다. 금형(40)은 타이어의 외부 직경을 형성하는 외측 금형 링(ring) (42)과 환형 몸체(16)의 측연부를 형성하는 2개의 금형 판(44, 46)으로 구성되어 있다. 금형 판(44)에는 보울트(50)에 의해 그 금형판(44)에 제거 가능하게 부착되는 다수의 삽입체(48)가 제공되어 있다. 제5도에 도시된 바와같이, 그 삽입체들(48)은 대체로 장사방형(長斜方形)으로 되어 있고, 성형중 그 삽입체들 사이에 리브 부재(26)의 제1축방향 부분(28)을 성형하기 위해 서로 원주방향으로 떨어져 있다.
이와 유사하게, 금형판(46)에는 보울트(54)로 그 금형판에 부착되고 장사방형이며 리브 부재(26)의 제2축방향 부분(30)을 성형하기 위해 서로 원주방향으로 떨어진 다수의 삽입체(52)가 제공되어 있다. 환형 몸체(16)의 내부 직경은 바퀴테(12)의 외측 원통형 표면(24)에 의해 형성된다.
환형의 편평한 내측 와셔(Washer) (56)와 환형의 편평한 외측 와셔(58)가 이용되어, 상기내측 와셔(56)의 경우는 바퀴테(12)의 반경방향 플랜지들(36, 38)로부터 금형판(44, 46)을 떨어지게 하고, 외측 와셔(58)의 경우는 외측 금형 링(42)로부터 금형판(44, 46)을 떨어지게 한다. 와셔(56, 58)의 축방향 두께는 웨브 부재(32)의 축방향 두께를 결정하며, 이것은 환형 몸체(16)의 특정한 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.
이와 비슷하게, 금형판(44)의 삽입체(48)와 금형판(46)의 삽입체(52)는 원하는 설계 변경에 따라 리브부재의 제1 및 제2축방향 부분들(28, 30)의 두께나 환형 배치 방향을 변경하기를 원할때 다른 형상의 삽입체들로 대치될 수도 있다. 탕구(60)가 금형 충전 작동중에 공급원(도시되지 않음)으로부터 액체 성형 재료를 금형에 공급하기 위해 설치되어 있고, 배기관(62)은 충전 작동중 금형으로부터 공기가 제거될 수 있도록 설치되어 있다.
환형 몸체(16)를 제작하는 또 다른 방법은 바퀴테(12) 대신에 외측 금형 링(42)과 형상은 비슷하나 직경이 그 외측 금형 링 보다 적당하게 약간 작은 내측 금형 링(도시되지 않음)을 사용할 수도 있다. 이 방법에서 환형 몸체(16)가 성형되고 경화된 후, 환형 몸체(16)는 기계가공된 알루미늄 바퀴테에 폴리우레탄 접착제를 사용하여 부착된다.
아래의 실시예 1은 바람직한 예에 따라 만들어진 비 공기 타이어에 대한 세부 항목을 제시한 것이다.
[실시예 1]
제조된 비 공기 타이어는 다음과 같은 칫수를 가졌다.
ro =26.04cm
A=45°
d1, d0=각각 0.51cm
D=4.75cm
ro/D=5.5
D/dw=8.2
L=5.72cm
L/ds=6.4
t1, t0=각각 6.1cm
r1=20.45cm
또한, 제4도 및 제5도에 도시된 것과 유사하지만, 환형 몸체 제작의 또 다른 방법으로 앞에 설명된 바와같이 바퀴테(12) 대신 내측 금형 링을 사용하는 금형으로 타이어를 제작하였다. 그 금형에, (a) 톨릴렌 디이소시아네이트-폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜 (M. W.2,000) (5.45의 NCO수와 767의 아민 당량을 가지는 프리폴리머), (b) 메틸렌디아닐린-NaCl 복합체 경화제(디옥틸프탈레이트의 50 중량%)의 반응 혼합물을 채워 넣었다((a)/ (b)의 중량비는 1/ 0.27임). 상기 성분들을 혼합하기 전에, 톨릴렌디이소시아네이트-폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜을 65℃로 가열하고, 메틸렌 디아닐린-NaCl 복합체 경화제를 27℃로 가열하였다. 또한, 반응 혼합물을 넣기전에 금형을 65℃로 예열하였다.
반응 혼합물을 금형내의 모든 공기가 금형에 부가되는 액체 반응 혼합물에 의해 확실히 대치되도록 주의를 기울여 약 450kPa의 압력하에 금형내에 넣어졌다.
금형이 채워진 후, 그 금형을 폴리우레탄의 경화를 위해 오븐(oven) (121℃로 설정)내에서 약 한시간 가량 놓아둔다. 다음에, 금형을 열고, 폴리우레탄으로된 환형 몸체(16)를 제거하여, 70℃에서 약 16시간 동안후 경화시켰다.
약 0.6cm의 두께를 가진 타이어 트레드를 메틸 2-시아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 외측 원통형 부재(18)에 접착하였고, 얻어진 타이어를 유기 이소시아네이트 경화제르 경화되는 폴리우레탄 접착제를 사용하여 강철제의 바퀴테(12)에 끼워 접착시켰다. 이렇게 하여 얻어진 타이어-바퀴테 조립체를 통상적인 승용차 타이어-바퀴테 조립체 대신 사용하였다. 상기 타이어-바퀴테 조립체를 갖춘 차는 운전에 유해한 영향을 끼치지 않고 또 본 발명의 비 공기 타이어에 손상을 입히지 않고 시속 64km(40마일)까지의 속도로 운행되었다.
제6도 및 제7도에 타이어(10)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기에서, 제2도 및 제3도에 나타낸 부품과 대응하는 부품들이 같은 부호로 나타내어져 있다.
제6도 및 제7도의 실시예에서, 환형 몸체(16)의 구조는 리브 부재(26)의 제2축방향 부분(30a)의 각도 방향이 제2도 및 제3도의 리브 부재(26)의 제2축방향 부분(30)의 각도 방향과 반대로 되어 있다는 점을 제외하고는 앞의 실시예의 구조와 기본적으로 유사하다. 그래서, 제6도 및 제7도의 제2축방향 부분(30a)은 리브 부재(26)의 제1축방향 부분(28)과 같은 방향으로 경사지고 축방향으로 똑바르게 정렬된다. 이러한 구조는 제2도 및 제3도와 실시예와 약간 다른 승차감 및 조종 특성을 제공한다.
제6도 및 제7도의 환형 몸체(16)는 앞의 첫번째 실시예와 비슷한 방법으로 제조된다. 이 경우, 삽입체(52) (제4도)는 제거되고, 제4도에서의 방향과는 반대방향으로 비스듬히 배치되는 장사방형 형태의 새로운 셋트의 삽입체로 대치된다.
제8도 및 제9도에는, 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 앞의 실시예들의 중앙 웨브 부재(32)가 제거되고 한쌍의 더 얇은 웨브 부재들(64, 66)로 대치되어 있는데, 그 웨브 부재들 각각은 환형 몸체(16)의 내부 공간을 둘러싸도록 환형 몸체(16)의 축방향 단부들 각각에 위치한다. 이 실시예에서, 내측 원통형 부재(22)는 제1축방향 부분(22a)과 제2축방향 부분(22b)으로 구성되며, 외측 원통형 부재(18)는 제1축방향 부분(18a) 및 제2축방향 부분(18b)으로 구성된다. 이와 비슷하게, 리브 부재는 제1축방향 부분(28)과 제2축방향 부분(30)으로 구성되는데, 제1 및 제2축방향 부분들(28, 30)의 경사 각도방향은 서로 반대이다.
제8도 및 제9도에 도시된 실시예의 환형 몸체(16)는 두개의 동일한 몸체 절반부들(16a, 16b)로 구성되는데, 이 몸체 절반부들 각각은 독립되어 성형되고, 각각 경화된 후, 두 몸체 절반부들(16a, 16b)의 인접하는 표면들에 액체 폴리에테르 폴리우레탄을 부여하여 분리선(68)을 따라 접착 결합되고, 다음, 접착 결합된 조립체가 경화된다. 그 후, 복합 환형 몸체(16)에는 트레드(20)가 부착되고, 그 환형 몸체는 앞에서 설명된 것과 같은 방법으로 바퀴테(12)의 외측 원통형 표면(24)에 접착 결합된다.
제4도에 나타낸 금형의 절반과 비슷한 금형이 몸체 절반부들(16a, 16b) 각각을 성형하는데 쓰일 수 있으며, 제4도의 금형의 나머지 절반은 평판으로 대체된다. 이러한 금형의 내외측 링은 제4도의 외측 금형 링(42)의 축방향 길이의 약 절반이며, 와셔(56, 58)의 두께는 이 실시예의 웨브 부재(64, 66)의 원하는 두께를 얻기 위해 적당히 선택된다.
물론, 제8도 및 제9도의 실시예는 타이어의 트레드(20)의 중심에서 보다 트레드의 양 가장자리에서 더 견고한 경향이 있고, 앞서 기술한 실시예들과는 승차감 및 조종 특성이 약간 다르다.
제10도 및 제11도는 본 발명의 또 다른 실시예가 나타나 있다. 이 실시예는 리브 부재의 제2축방향 부분(30)이 제1축방향 부분(28)과 같은 방향으로 경사져 있다는 점을 제외하고는 제8도 및 제9도의 실시예와 유사하다.
이 실시예의 환형 몸체(16)는 이미 설명한 금형들과 비슷한 금형으로 제조되나, 이 경우에는, 2개의 별도의 금형이 요구되는데, 하나의 금형은 리브 부재의 제1 및 제2축방향 부분들(28, 30)의 원하는 각도 방향이 얻어질 수 있도록 몸체 절반부들(16a, 16b) 각각을 만들기 위한 것이다.
제12도에는 본 발명의 3중 웨브 부재의 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서 몸체 절반부(16a, 16b)는 제8도 및 제9도의 실시예와 비슷하나 축방향 칫수가 약간 작으며, 편평한 디스크형의 제3웨브 부재(70)와 함께 이용된다. 몸체 절반부(16a, 16b)는 제8도 및 제9도의 실시예와 같은 방법으로 제조되며, 제3웨브 부재(70)를 제조하기 위해 또 다른 금형이 추가된다. 다음, 이들 3부분은 양 축방향 단부들과 중앙면에 웨브 부재들을 가지는 경화된 환형 몸체(16)를 제공하기 위해 제8도 및 제9도의 실시예와 관련하여 설명한 것과 유사한 방식으로 서로 접착 결합된다. 이 실시예의 구조는 환형 몸체의 양 축방향 단부와 중앙면 모두에 부가적인 강성을 제공하는 것이 요구될 때 이용된다.
제8도 및 제9도의 실시예에서 처럼, 리브 부재의 제1축방향 부분(28)과 제2축방향 부분(30)은 그들에 교차하는 반경방향 면에 대해 크기가 같으나 반대방향의 경사 각도를 이룬다.
또 다른 실시예가 제13도에 도시되어 있다. 이 경우, 환형 몸체(16)에 3중 웨브 부재가 이용되는데, 여기서 리브 부재의 제1 및 제2축방향 부분들(28, 30)이 그들과 교차하는 반경방향 면에 대해 크기가 같고 동일한 방향의 경사 각도를 이룬다. 앞에서와 같이, 두 몸체 절반부(16a, 16b)는 일체의 복합 환형 몸체(16)를 제공하기 위해 중앙의 제3웨브 부재(70)의 양 측면에 접착 고정된다.
제14도에는 제1축방향 테 부분(12a)과 제2축방향 테 부분(12b)으로 이루어진 분할식 바퀴테의 사용과 관련하여 제6 및 제7도의 실시예와 유사한 실시예가 도시되어 있다. 바퀴테의 두개의 절반부들은 보울트(72)로 서로 죄어져 결합되고 각각은 바퀴테(12)상의 축방향 위치에 환형 몸체(16)를 보유하는 것을 도와 주기 위해 반경방향 플랜지(36, 38)를 구비하고 있다. 제14도의 분할식 바퀴테 구조는 환형 몸체가 바퀴테와 별도로 성형되었을때 바퀴테(12)상에 환형 몸체(16)를 부착하는 것을 용이하게 한다.
제15조 및 제16도에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서는 타이어-바퀴테 조립체가 가속 및 감속중 바퀴테와 내측 원통형 부재(22) 사이의 상대적인 미끄럼을 방지하기 위해 추가 설비가 제공되어 있다. 이 경우, 내측 원통형 부재(22)의 내측 표면에는 축방향으로 연장되고 원주방향으로 떨어진 홈들(74)과 돌출부들(76)이 교대로 형성되어 있으며, 바퀴테(12)의 외측 원통형 표면(24)에는 바퀴테와 내측 원통형 부재 사이의 상대적인 회전을 방지하기 위해 내측 원통형 부재의 홈들 및 돌출부들과 결합하는 돌출부들(78) 및 홈들(80)이 형성되어 있다. 앞에서와 마찬가지로, 바퀴테(12)의 외측 부분의 잎 단부에는 내측 원통형 부재(22)와 접하는 돌출된 환형 플랜지(36)가 있고, 바퀴테(12)의 외측 부분의 타단부에는 제거 가능한 돌출 플랜지(38a)가 보울트(82)에 의해 죄어져 있다.
바퀴테(12)상에 타이어(10)를 설치하기 위해서는, 제거 가능한 돌출 플랜지(38a)는 풀려지고 바퀴테로 부터 제거된다. 그 다음, 내측 원통형 부재(22)와 바퀴테의 외측 표면(24)에 있는 여러 돌출부들 및 홈들이 접착제로 피복되고 정렬된 다음, 타이어(10)가 바퀴테(12)에 미끄러져 끼워진다. 그 다음, 제거 가능한 돌출 플랜지(38a)가 다시 바퀴테(12)에 죄어지고, 접착제를 사용전에 경화시킨다. 그 경화는 사용된 접착제에 따라 적당한 시간동안 적당한 온도로 적절한 오븐내에 그 조립체를 놓아 두면 쉽게 달성될 수 있다.
제17도에는, 제11도와 유사하지만 한쌍의 교차는 웨브 부재들을 이용하는 실시예가 도시되어 있다. 즉, 이 실시예는, 몸체 절반부들(16a, 16b)이 제9도의 실시예에서와 같이 분리선(68)을 따라 서로 함께 접착 결합되어 환형 몸체(16)를 형성한때, 하나의 웨브 부재가 외측 원통형 부재의 일 단부(즉, 외측 원통형 부재의 제1부분(18a)의 외측 단부)에서 내측 원통형 부재의 반대측 단부(즉, 내측 원통형 부재의 제2부분(22b)의 외측 단부)까지 대각선으로 연장하고, 다른 하나의 웨브 부재가 내측 원통형 부재의 일단부(즉, 내측 원통형 부재의 제1부분(22a)의 외측 단부)에서 외측 원통형 부재의 반대측 단부(즉, 외측 원통형 부재의 제2부분(18b)의 외측 단부)까지 대각선으로 연장하여, 그 웨브 부재들이 서로 교차하는 방식으로 배치되는 것이다. 이 경우, 상기 하나의 웨브 부재는 웨브 부재 부분들(84, 90)로 이루어져 있고, 상기 다른 하나의 웨브 부재는 웨브 부재 부분들(86, 88)로 이루어져 있다. 몸체 절반부들(16a, 16b) 각각에서 볼 때, 하나의 몸체 절반부(16a)에서 웨브 부재 부분들(84, 86)은 그들의 일 단부가 리브 부재의 제1축방향 부분(28)의 안쪽 단부에 연결되어 원추형태를 이루도록 배치되고, 다른 하나의 몸체 절반부(16b)에서 웨브 부재 부분들(88, 90)은 그들의 일 단부가 리브 부재의 제2축방향 부분(30)의 안쪽 단부에 연결되어 원추 형태를 이루도록 배치된다. 따라서, 타이어 전체로 볼때는, 웨브 부재 부분들(84, 90)로 이루어진 상기 하나의 웨브 부재와 웨브 부재 부분들(86, 88)로 이루어진 상기 다른 하나의 웨브 부재는 각각 타이어의 회전축선을 주축으로 하고 정상부의 방향이 서로 반대이면서 서로 교차하는 직원추대(직원추의 상부를 밑면에 평행하게 잘라낸 것) 형태들을 이룬다.
제18도에는 제17도와 비슷한 실시예가 도시되어 있으나, 이 실시예에서는, 웨브 부재 부분들(92, 94)로 이루어진 하나의 웨브 부재와 웨브 부재 부분들(96, 98)로 이루어진 다른 하나의 웨브 부재가 서로 교차하지 않고 그들의 반경방향 내측 단부들이 각각 내측 원통형 부재의 제1 및 제2부분들(22a, 22b)의 안쪽 단부들에 연결되어, 환형 몸체(16)를 구성하는 몸체 절반부(16a, 16b)의 분리선(68)에 인접한 점에서 끝나도록 되어 있다. 즉, 이 실시예에서는, 웨브 부재 부분들(92, 94)로 이루어진 상기 하나의 웨브 부재는 한쪽 몸체 절반부(16a)에서 외측 원통형 부재의 제1부분(18a)의 외측 단부와 내측 원통형 부재의 제1부분(22a)의 내측 단부 사이에서 대각선으로 연장하고, 웨브 부재 부분들(96, 98)로 이루어진 상기 다른 하나의 웨브 부재는 다른 한쪽 몸체 절반부(16b)에서 외측 원통형 부재의 제2부분(18b)의 외측 단부와 내측 원통형 부재의 제2부분(22b)의 내측 단부 사이에서 대각선으로 연장한다. 따라서, 타이어 전체로의 내측일때, 웨브 부재 부분들(92, 94)로 이루어진 상기 하나의 웨브 부재와 웨브 부재 부분들(96, 98)로 이루어진 상기 다른 하나의 웨브 부재는 각각 타이어의 회전축선을 주축으로 하고 정상부가 서로 인접하는 직원추대 형태들을 이룬다.
제19도의 실시예는 제7도 실시예의 변형예인데, 여기서 제7도의 편평한 웨브 부재(32)가 웨브 부재 부분들(100, 102)로 이루어진 대각선의 웨브 부재로 대치되었다. 이 실시예는 본 발명의 비 공기 타이어의 비대칭 타이어 특성을 부여하기를 원할때 사용된다.
제20도 및 제21도의 실시예는, 다수의 웨브 부재들(104, 104a, 104b, 104c…)이 앞에서 기술한 웨브 부재대신 이용된다. 이 경우, 각 웨브 부재는 하나의 리브 부재(26)의 일 축방향 단부, 즉, 앞쪽 단부로부터 인접한 리브 부재(26)의 반대쪽 단부, 즉, 뒤쪽 단부까지 축방향으로 비스듬히 연장하는 경사면을 이룬다. 따라서, 타이어의 환형 몸체를 그의 곡면을 따라 수평으로 자른 단면에서 볼때 그 웨브 부재들은 부분 나선 형태들을 이룬다. 이렇게 형성된 나선들은 서로 겹치는 상태로 되어 있으나 그들의 연장선들을 서로 교차하지는 않는다.
제22도에는, 웨브 부재들(106, 106a, 106b, 106c,…)이 지그재그 형상으로 배치되어, 인접한 웨브 부재들이 쌍(예를들면, (106)과 (106a)의 쌍, (106a)와 (106b)의 쌍, (106b)와 (106c)의 쌍)을 형성하는 제20도 및 제21도의 실시예의 변형예가 도시되어 있다. 여기서, 한쌍의 각 웨브 부재가 하나의 리브 부재의 공통 단부의 양측면으로부터 인접한 리브 부재(26)의 반대측 단부까지 대각선으로 연장되어 있다. 따라서, 타이어의 환형 몸체를 그의 곡면을 따라 수평으로 자른 단면에서 볼때, 그 웨브 부재들은 부분 나선 형태들을 이루며, 그 나선들의 연장선들이 서로 교차한다.

Claims (10)

  1. 탄성 중합체 물질의 환형 몸체(16)로 이루어지고 자신의 축선(14)을 중심으로회전가능한 비 공기 타이어에 있어서, 상기 환형 몸체가, 그 몸체의 외측 둘레에 있는 외측 원통형 부재(18)와, 그 외측 원통형 부재와 동축이고 그로부터 반경방향 내측으로 떨어져 있는 내측 원통형 부재(22)와, 반경방향으로 내외측의 단부들에서 상기 내외측 원통형 부재들(22, 18)에 연결되고 축방향으로 연장하며, 반경방향 내측 단부에서 이 리브 부재와 교차하는 반경방향 면(R)에 대해 15°-75°의 동일 각도로 각각 경사져 있고, 원주방향으로 서로 떨어져 있는 다수의 제1 및 제2리브 부재들(26) 및, 양 측면(32a,32b)을 가지고 반경방향으로 내외측의 가장자리(32c, 32d)에서 상기 내외측 원통형 부재들(22, 18)에 각각 연결되며, 상기 측면들중 한 측면에서 상기 제1리브 부재들에 연결되고 다른 측면에서는 상기 제2리브 부재들에 연결되는 단일체의 원주방향 웨브 부재(32)로 구성되고, 상기 제1리브 부재들과 상기 제2리브 부재들이 상기 반경방향 면(R)에 대해 서로 반대로 경사져 있어, 상기 내외측 원통형 부재들(22, 19) 및 상기 웨브 부재(32)와 함께, 하중 지탱 및 완충 구조물을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 비 공기 타이어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨브 부재(32)는 편평한 형상이고 타이어의 회전축선(14)에 수직이며 상기 내외측 원통형 부재들(22, 18)의 축방향 단부들 사이의 중간에 위치되고, 상기 제1 및 제2리브 부재들(26) 각각은 상기 웨브 부재(32)의 상기 양 측면들(32a, 32b) 각각으로부터 축방향으로 연장하는 비 공기 타이어.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2리브 부재들(26)이, 각 리브 부재가 상기 내외측 원통형 부재(22, 18)와 접속되는 각 리브 부재의 각 단부에 예각의 절제부들(34)을 가지는 비 공기 타이어.
  4. 제3항에 있어서, 상기 외측 원통형 부재(18)의 외측 표면상에 원주방향의 트레드(20)가 부착되고, 상기 내측 원통형 부재(22)의 내측 원주방향 표면에는 바퀴테(12)가 결합되는 비 공기 타이어.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄성 중합체가 다음과 같은 특성들, 즉 70A-60D(ASTM-D 224) 범위의 쇼어 경도와, 8.2×103-172×103kPa[1200-25000psi (ASTM-D 695)] 범위의 압축 탄성율(0.5의 형상 계수와 10% 압축에서)을 가지는 비 공기 타이어.
  6. 제5항에 있어서, 상기 트레드(20), 환형 몸체(16) 및 상기 바퀴테(12)가 일체의 바퀴 구조물을 형성하는 비 공기 타이어.
  7. 제6항에 있어서, 상기 환형 몸체를 이루는 상기 탄성 중합체가 폴리우레탄인 비 공기 타이어.
  8. 제7항에 있어서, 상기 쇼어 경도가 80A-50D 범위이고, 상기 압축 탄성율이 20.7×103-62.1×103kPa(3000-9000psi) 범위이며, 상기 폴리우레탄이, (a) 5의 NCO수와 767의 아민 당량을 가지는 톨루엔디이소시아네이트-폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(M. W. 2000) (TDI-PTMEG)프리폴리머와, (b) 상기 프리폴리머를 소망하는 정도로 경화시키는데 충분한 양의 경화제와의 반응 혼합물로부터 유도된 비 공기 타이어.
  9. 제8항에 있어서, 상기 동일 각도가 20°-60°의 범위내인 비 공기 타이어.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경화제가 메틸렌디아닐린-NaCl 복합체(MDA-NaCl) 경화제(디옥틸프탈레이트의 50 중량%)이고, 상기 (a)와 (b)의 중량비가 1 : 0.3인 비 공기 타이어.
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