KR960007023B1

KR960007023B1 - 진동을 감소시키는 특징이 있는 비공기식 타이어

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Publication number: KR960007023B1
Application number: KR1019870004696A
Authority: KR
Inventors: 루이스 파린카스 리차드; 로버트 파즈타스 스코트; 함린 니바켄 죠오지
Original assignee: 더 유니로얄 굳리치 라이센싱 서어비시스 인코포레이티드; 알렌에이, 쏜토스
Priority date: 1986-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1996-05-27
Also published as: JPS62295704A; EP0245789B1; EP0245789A3; KR870010970A; US4784201A; EP0245789A2; DE3774485D1

Abstract

내용 없음.

Description

진동을 감소시키는 특징이 있는 비공기식 타이어

제1도는 통상의 비공기식 타이어 및 자동차의 휘일림부재를 도시한 측면도이다.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어 및 휘일림부재를 도시한 측면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 비공기식 타이어의 접지면을 부분적으로 도시한 정면도이다.

제4도는 제2도의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라서 절단하여 도시된 본 발명의 비공기식 타이어의 횡단면도이다.

제5도는 제2도의 선 ⅴ-ⅴ를 따라서 절단하여 도시된 휘일림부재의 부분횡단면도이다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘일림부재의 제5도와 유사한 부분횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 비공기식 타이어 12 : (타이어의)중심축

14 : (환형의)몸체 20 : (몸체의)외부 원통부재

22 : (외부원통부재의)외부면 30 : (몸체의)내부 원통부재

40,41,43 : 리브부재 44 : (리브부재의)외단부

50 : 웨브부재 56 : (웨브부재의 한쪽)측면

57 : (웨브부재의 다른쪽)측면 60 : (타이어의)접지면

61 : 접지면 블록 62 : (접지면의 원주방향)그루우브

64 : (접지면의 측방향)그루우브 66 : (측방향 그루우브의)외부 경계부

80 : 휘일림부재 82 : (휘일림부재의)외부 원통면

83 : (휘일림부재의)내부지역 84 : (휘일림부재의)후우프

본 발명은 비공기식 타이어에 관한 것이며, 특히 진동을 감소시키는 특징이 있는 리브(rib)나 스포우크(spoke)를 갖추고 있는 비공기식 타이어에 관한 것이다.

최근에, 차량의 중량을 감소시켜서 연료소비를 줄이기 위한 목적으로 차량의 연료효율에 대한 연구가 강조되고 있다. 그 중에서 특별히 관심을 끌고 있는 차량설계의 한가지 형태는, 기존의 편평하고 결함이 잦은 공기식 타이어를 대신하여 비상용으로 차량에 비치하고 다니는 통상의 예비타이어 크기 및 중량에 관한 것이다.

소형의 예비타이어의 출현으로 인하여 대부분의 차량에 비치되어 있는 통상의 예비타이어(spare tire)의 크기 및 중량이 감소되기는 하였지만, 비공기식 타이어에 의해서 예비타이어의 중량 및 체적을 보다 감소시킬 수가 있다. 비공기식 타이어는 산업용 타이어, 비포장도로용 타이어, 자전거용 타이어, 또는 손수레용 타이어로서 사용되고 있었다. 그러나, 이와같이 여러 분야에서 사용되고 있는 종래기술의 비공기식 타이어는 적절한 완충작용이나 취급상의 특성을 갖추고 있지 않으며, 따라서 완전한 만족성을 제공하지는 못한다. 또한, 종래기술의 비공기식 타이어는 중공형(hollow)이 아니고 중실형(soild)을 구성되기 때문에, 타이어의 몸체를 포함한 중합체 재료의 가열식 조립(heat buildup) 및 이에 따른 재료의 질적 저하로 인하여 그 사용이 제한된다는 문제가 있었다.

리브(rib) 또는 스포우크(spoke)가 제공된 구조의 비공기식 타이어의 개발은 이와 같은 문제점을 상당히 완화시킨다. "유니로얄 인코포레이티드(Uniroyal, Inc)"에서 최근에 개발된 비공기식 타이어는 탄성중합체 재료로 제조되어 동축으로 함께 연장하여 있는 외부의 원통부재 및 내부의 원통부재로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있다. 외부의 원통부재는 원주방향으로 서로 이격되고 있는 리브부재 및 하나 이상의 웨브 부재에 의해서 지지되어 탄성작용을 받도록 구성되어 있다. 각각의 리브부재는 웨브부재를 따라서 축선방향으로 연장하여 있다. 웨브부재는 타이어의 회전축에 대해서 수직한 평면상으로 놓여져 있다. 이들 내부 및 외부의 원통부재와 리브부재 그리고 웨브부재는 모두가 일체식으로 구성되어 있다.

웨브부재 및 리브부재는 타이어가 도로면상에서 작동하는 중에 충격을 흡수하는 부하지지구조를 제공하기 위한 것이다.

이와 같이 리브 또는 스포우크가 제공되어 있는 종래기술의 비공기식 타이어에서의 한가지 문제점은, 대부분의 비공기식 타이어에서 수용한계 이상의 소음 및 진동이 발생되고 있다는 점이다. 예비타이어를 기존의 공기식 타이어로 교체해야만 한다는 것을 운전자에게 상기시킬 목적으로 비교적 높은 소음을 발생시키는 것은 예비타이어에 있어서 어느 정도 바람직하기는 하지만, 그러한 소음 및 진동의 크기는 차량의 탑승자를 괴롭히지는 않을 정도의 적절한 크기로 유지되어야만 한다.

따라서, 본 발명의 주목적은 차량의 운행 중에 허용가능한 정도의 소음 및 진동만을 발생시키는 부하지지 및 완충작용의 구조를 갖는 비공기식 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 운행 중에 비공기식 타이어에 의해서 발생되는 소음 및 진동을 감소시키는 여러가지 구조적 특징을 포함하고 있는 바깥쪽의 접지면(tread surface)을 지지하기 위한 반경방향 리브를 갖춘 비공기식 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 적절한 견인력을 발생시키는 동시에 차량의 운행 중에 진동을 감소시키도록 구성되어 있는 전리면을 갖춘 비공기식 타이어를 제공하는 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

요약하여 설명하자면, 본 발명의 일실시예에 따른 비공기식 타이어는 다음에 상세히 설명되는 바와 같은 4가지 구조적 특징을 리브 또는 스포우크가 제공된 비공기식 타이어에 포함시켜서, 진동을 허용가능한 크기로 감소시키는 동시에 내구성과 적절한 사준의 견인력 및 코너링을 유지시키기 위한 것이다. 첫째로 바깥 쪽의 접지면이 평면이 아닌 크라운 형태의 곡면으로 제공되어 있다. 둘째로, 바깥쪽의 접지면이 불규칙한 접촉 압력 및 그에 따른 진동을 감소시키는 동시에 과잉의 전단력을 방지하도록 특수하게 측방향으로 소정의 각도를 이루고 배열되어 있는 다수의 그루우브(grooves)를 갖추도록 구성되어 있다. 셋째로, 진동의 주파수을 넓히고 허용범위 이상의 최대 진동을 감소시키기 위해서, 각각의 반경방향 리브부재 사이의 간격이 타이어의 원주방향을 따라서 변하도록 구성되어 있다. 이와 같은 간격의 변화는 균일한 간격의 20% 이상까지도 가능하다. 이러한 간격의 변화가 리브부재의 두께의 변화와 조합되면, 내구성의 측면에서 이러한 간격의 변화로 인한 충격이 감소된다. 넷째로, 원주방향으로 제공된 원통부재를 지지하는 휘일림부재에는 이러한 휘일림부재의 안쪽으로 구조적으로 형성된 후우프(hoop) 형태의 보강부가 제공되어 있다. 이와 같은 구조적인 보강은 휘일림의 굽힘을 감소시키고 타이어에 대하여 보다 균일한 지지부를 제공하기 위한 것인데, 이는 실제로 휘일림의 굽힘이 리브부재로 인한 진동력을 증폭시켜서 차량의 운행 중에 타이어에 의해서 발생되는 진동을 증가시키기 때문이다.

먼저 제1도를 참조하면, 비공기식 타이어(10)는 타이어의 작동 중에 접지면(60)의 둘레로 크거나 작은 접촉압력을 받는 접촉부를 발생시키도록 설계된 것임을 알 수가 있다. 이와 같은 압력의 변화는, 부하를 지지하는 스포우크 또는 리브부재(40)에 의해서 직접적으로 발생하는 고압과, 그리고 각각의 리브부재(40) 사이에서 발생되는 저압으로 인한 것이다. 이러한 압력의 변화는 차량의 탑승자가 견디기가 어려울 정도의 심한 진동 및 소음을 발생시킨다. 이러한 진동 및 소음을 현재 시판되고 있는 차량의 운행에 적합한 정도의 크기로 감소시키기 위해서, 본 발명의 발명자에 의하여 다음과 같은 구조적 특징의 조합이 제시된 것이다. 즉, 이러한 조합은 (1) 타이어의 외부면에 대해서 평면 대신에 채택된 크라운 형태의 곡면부, (2) 진동을 감소시키도록 크고 작은 압력과 상호작용하는 접지면의 패턴, (3) 타이어의 원주방향을 따라서 각각의 리브부재의 불균일한 간격, 그리고 (4) 차량의 운행중에 타이어의 구조를 안정화시키도록 휘일림부재내에 채택된 일체식의 후우프 형태의 구조를 포함하는 것이다.

이들 4가지 특징들은 각각 소음과 진동을 감소시키는 작용을 한다. 리브가 보강된 비공기식 타이어에 허용가능한 정도의 진동 및 소음을 제공하기 위해서, 4가지 특징의 조합을 함께 적용시킬 수가 있다.

제2도 및 제4도를 참조하면, 이와 같은 본 발명의 4가지 특징을 모두 포함하고 있는 비공기식 타이어(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 제1도에 도시되어 있는 비공기식 타이어(10)는 앞에서 언급된 4가지 구조적 특징을 용이하게 수용할 수 있는 구조라고 하겠으나, 이는 본 발명에 따른 4가지 특징에 의해서 적절히 변형되기 전의 상태라는 점에 주의해야 한다. 물론, 스포우크 또는 리브와 같은 별도의 부하지지부재를 갖추고 있는 제1도에 도시된 것과 유사한 여러가지 다른 형태의 비공기식 타이어들도 진동을 감소시키기 위하여 본 발명에 따른 4가지 특징을 수용할 수가 있다.

제1도 및 제2도에 도시된 비공기식 타이어(10)는 타이어의 중심축(12)의 둘레로부터 반경방향으로 연장한 휘일림부재(80)와 함께 중심축(12)의 원주방향을 따라서 상호작용하도록 설계되어 있다. 휘일림부재(80)의 외부 원통면(82)상으로 타이어의 환형의 몸체(14)가 장착되어 있다. 이러한 환형의 몸체(14)는 바람직하게 탄성중합체 제료로 제조되며 외부 원동부재(20)를 갖추고 있는데, 이러한 외부 원통부재(20)의 외주부상에는 접지면(60)이 장착되거나 구조적으로 형성된다. 또한, 환형의 몸체(14)에는 내부 원통부재(30)가 제공되어 있는데, 이러한 내부 원통부재(30)의 내주부가 휘일림부재(80)의 외부원통면(82)과 접착되거나 혹은 그밖의 다른 방식으로 고정된다. 몸체(14)의 내부 원통부재(30)와 외부 원통부재(20)는 서로 동축을 이루며 함께 연장하여 있다.

다시 제4도를 참조하면, 외부 원통부재(20)는 원주방향으로 서로 이격된 다수의 리브부재(40)에 의해서 지지되어 완충작용을 받는데, 이러한 리브부재(40)는 중앙으로 형성되어 있는 웨브부재(50)의 양측으로 제공된 것이다. 중앙의 웨브부재(50)는 대략적으로 편평하며, 그 한쪽 측면(56)은 제1그룹의 리브부재(41)와 연결되어 있고, 다른쪽 측면(57)은 제2그룹의 리브부재(43)와 연결되어 있다.

중앙의 웨브부제(50)는 외부 원통부재(20)의 축선방향 단부와 내부 원통부재(30)의 축선방향 단부의 중앙으로 위치되어 있다. 웨브부재(50)의 내주부는 내부 원통부재(30)와 연결되어 있고, 웨브부재(50)의 외주부는 외부 원통부재(20)와 연결되어 있다. 마찬가지로, 각각의 리브부재(40)의 반경방향 안쪽의 내단부(42)는 내부 원통부재(30)와 연결되어 있고, 각각의 리브부재(40)의 반경방향 바깥쪽의 외단부(44)는 외부 원통부재(20)와 연결되어 있다. 각각의 리브부재(40)의 연결부에서의 유연성을 향상시키는 동시에 정상적인 작동부하에서 리브부재(40)의 굽힘을 감소시키기 위하여, 리브부재(40)의 외단부(44) 및 내단부(42)가 각각 외부 원통부재(20) 및 내부 원통부재(30)와 연결되어 있는 지점에서 리브부재(40)를 잘라내어 언더컷형상부(undercut)를 제공할 수가 있다.

다시 제1도 및 제2도를 참조하면, 리브부재(40)는 내부 원통부재(30) 및 외부 원통부재(20)를 따라서 축선방향으로 연장하여 있으면, 리브부재(40)와 내부 원통부재(30)의 연결부분에서 리브부재(40)와 교차하는 반경방향의 평면에 대하여 15도 내지 75도의 각도를 이루고 있다. 다른 실시예에서, 리브부재(40)가 반경향방향으로 어떠한 각도를 이루지 않거나 또는 0도 내지 15도의 각도를 이루며 연장하도록 구성될 수도 있다. 제2도에 도시된 실시예에서, 웨브부재(50)는 비공기식 타이어(10)의 중심축(12)에 대해서 수직한 평면내에 놓여져 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 제1도 및 제2도에 도시되어 있는 비공식 타이어의 구조는 본 발명에 따른 진동감소의 4가지 구조적 특징을 모두 수용할 수가 있는 바람직한 형태를 도시한 것이다. 또한, 이와는 다른 형태의 스포우크 또는 리브를 갖춘 여러가지 형태의 비공기식 타이어들도 본 발명에 따른 4가지 구조적 특징을 모두 혹은 부분적으로 용이하게 수용할 수도 있음은 물론이다. 이와 같이 다른 형태의 구조에 대한 예로서는, 다수의 웨브부재(50), 경사진 웨브부재(50)축선방향으로 경사진 리브부재(40), 또는 그밖의 다른 형태의 구성을 포함하는 것이다.

이제, 본 발명에 따른 4가지 구조적 특징에 대해서 하나씩 보다 상세히 설명하기로 한다.

[크라운 형태의 반경부]

제4도를 참조하면, 본 발명에 따른 비공기식 타이어(10)의 환형의 몸체(14) 및 이러한 몸체(14)에 부착되어 있는 타이어의 접지면(60)이 횡단면 도로 도시되어 있다. 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 비공기식 타이어(10)의 외부 원통부재(20)는 축선방향으로 편평한 외부면(22)을 갖추고 있다. 또한, 외부 원통부재(20)는 일정한 곡률반경을 갖는 곡선형 외부면(22)을 가지도록 구성될 수도 있다. 타이어의 접지면(60)이 편평한 외부면(22)에 아교식으로 접착되거나 혹은 다른 방법으로 부착될 수도 있으며, 또는 이러한 접지면(60)을 외부 원통부재(20)의 일부로서 외부 원통부재(20)내에 일체식으로 성형시킬 수도 있다. 제4도로부터 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 접지면(60)의 표면은 반경방향 바깥쪽으로 곡선을 이루고 있는데, 다시 말해서 본 발명의 발명자의 표현에 따르자면 크라운 형태의 반경부로 형성되어 있다고 하겠다. 이와같은 크라운 형태의 반경부를 구성한 의도는, 리브부재(40)와 반경방향으로 마주하고 있는 접지면(60)의 표면적내에서의 고압의 접촉압력을 감소시키려는 것이다. 각각의 리브부재(40)는 중앙의 웨브부재(50)의 양측에서 축선방향 바깥쪽으로 연장하여 있으며, 크라운 형상의 반경부가 제공되지 않을 경우에는 접지면(60)의 접촉지역의 축선방향 바깥쪽 외연부에서 리브부재(40)가 외부 원통부재(20)와 교차하는 지역에 상당히 큰 접촉압력이 발생될 것이다.

크라운 형태의 반경부의 곡률이 크면 클수록, 즉 곡률반경이 작으면 작을수록, 축선방향 외연부에서의 고도의 접촉압력을 감소시킬 수가 있겠으나, 곡률이 너무 클 경우에는 유효 접촉면적이 작아져서 비공기식 타이어의 코너링능력을 감소시킬 수가 있다. 본 발명의 발명자에 따르면, 접지면(60)의 곡률반경을 접지면(60)의 곡률 반경을 접리면(60)의 횡단면상의 폭(74)으로 나누어 100을 곱한 값을 크라운 반경부의 백분율(percentage crown radius)이라 할 때, 허용가능한 크라운 반경부의 곡률의 범위는 400%내지 600% 정도라고 밝혀졌다. 접지면(60)의 곡률반경은 제4도에 도시된 바와 같이 반경방향의 높이차(72)이다.

또한 본 발명의 발명자에 따르면, 크라운 반경부의 곡률이 300%인 경우에, 타이어의 코너링능력은 약 12%정도 떨어진다는 것이 밝혀졌다. 이러한 감소는 만족할만한 코너링능력의 한계에 접근하는 것이다. 크라운 반경부의 곡률이 500%일 때 코너링능력의 감소는 단지 2% 내지 3%인 반면에, 타이어의 접촉압력의 비, 즉 도로면상에서 리브부재(40)가 설치된 부분에 의하여 접지면(60)이 받는 압력과 각각의 리브부재(40) 사이의 부분에 의해서 접지면에 가해지는 압력과는 비는 약 30%정도 감소된다. 이와 같은 접촉압력의 감소는 비공기식 타이어(10)에 의해서 발생되는 진동 및 그로 인한 소음을 감소시키는 매우 바람직한 결과를 제공한다.

[접지면의 형상]

도로가 비나 눈으로 덮여진 상태에서 견인력을 제공하기 위해서 타이어의 외부면상으로 접지면에는 소정의 형상이 제공될 필요가 있다. 제3도 및 제4도를 참조하면, 접지면(60)은 견인력을 제공하는 동시에 구조적으로 제3도에 점선으로 도시되어 있는 리브부재(40) 및 제4도에 도시되어 있는 웨브부재(50)의 잇점을 살릴 수 있도록 구성되어 있다. 보다 상세히 설명하면, 접지면(60)의 형상은 접지면(60)의 표면을 따라서 진동을 감소시키도록 리브부재(40) 및 웨브부재(50)에 의해서 발생되는 힘의 방향으로 이러한 힘과 상호작용하도록 구성되어 있다. 스포우크가 제공된 비공기식 타이어의 경우에, 접지면의 형상은 접촉력에 영향을 줄 뿐만 아니라 스포우크 및 그루우브와 상호작용하여 진동 및 내구성에 각각 영향을 준다. 리브부재(40)의 반경방향 바깥쪽으로 접지면(60)상에 형성되어 있는 다수의 그루우브는, 리브부재(40)의 반경방향 바깥쪽으로 접지면(60)상에 가해지는 접촉압력을 감소시키는 반면에 접지면(60)내에서의 전단력을 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 발명자는 접지면(60)의 그루우브가 리브부재(40)의 반경방향 바깥쪽으로 평행하게 형성되지 않아야 한다는 결론을 내렸다.

즉, 제4도에 도시된 바와 같이 중앙의 웨브부재(50)의 반경방향 바깥쪽으로 설치되어 있는 중앙의 얇은 원주방향 그루우브(62)가 임계지역에서의 열적 강화(heat buildup)를 감소시키는 동시에 전단력을 허용가능한 수준 이상으로 증가하지 못하도록 억제한다는 사실을 밝혀냈다. 과잉의 전단력을 방지하기 위해서 중앙으로 제공되는 하나의 원주방향 그루우브(62)의 축선방향의 폭은 상응하는 웨브부재(50)의 축선방향의 폭보다 작게 형성되는데, 만일 2개 이상의 그루우브가 축선방향으로 서로 일정한 간격을 이루며 웨브부재(50)의 반경방향 바깥쪽으로 원주방향을 따라서 형성될 경우에는 각각의 그루우브의 폭이 보다 넓게 형성될 수가 있다. 이와 같이, 중앙으로 제공되는 하나 이상의 원주방향 그루우브(62)는 접지면(60)의 전체 원주의 둘레로 배열될 수가 있다.

견인력의 증가시키기 위해서, 바로 앞에서 설명된 하나 이상의 원주방향 그루우브(62)외에도 측방향으로 다수의 그루우브(64)가 제공되어야만 한다. 이들 측방향 그루우브(64)는, 그 각각의 축선방향 안쪽의 내단부(65)가 중앙으로 제공된 원주방향 그루우브(62)과 교차하여 측방향으로 접지면(60)의 외부면을 가로질러서 축선방향의 경계부(66)까지 연장하여 있다. 본 발명자에 따르면, 측방향 그루우브(64)가 접지면(60)상에서 리브부재(40)의 반경방향 연장부에 대하여 일정한 각도를 이루도록 배열함으로써, 내구성을 해치는 어떠한 영향도 주지 않는 동시에 바람직하게 접지면(60)상에서의 진동을 감소시킬 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 관계를 이용하기 위해서, 반경방향으로 경사지게 형성된 측방향 그루우브(64)는 리브부재(40)에 보다 인접하게 크라운 반경부의 중심(75) 부근으로 설치되는 동시에 축선방향 외부 경계부(66)에서 리브부재(40)와 일절한 각도를 이루도록 배열될 수가 있다. 제3도에 도시되어 있는 접지면(60)의 패턴은 이와 같은 본 발명의 원리를 그대로 보여준다. 경사진 측방향 그루우브(64)가 양측으로 쌍을 이루면서 배열되어서, 상응하는 리브부재(40)의 반경방향 바깥쪽으로 삼각형의 접지면 블록(61)을 형성하고 있다. 각각의 접지면 블록(61)은, 각각의 리브부재(40)로부터 반경방향으로 작용하는 힘이 상응하는 접지면 블록(61)상의 거의 중앙으로 가해지도록 위치되는 것이다.

접지상에서의 진동을 바람직하게 감소시킬 수 있는 다른 실시예(도시 안됨)는, 접지면상에서 리브부재의 반경방향 연장부를 가로지르며 측방향으로 경사진 다수의 그루우브의 패턴을 제공하는 것이다. 측방향으로 경사진 그루우브가 리브부재의 연장부를 가로지르도록 위치시킴으로써, 리브부재로부터 발생되는 반경방향의 힘이 보다 균일하게 접지면상으로 분포되며, 접지면내에서 발생되는 진단력을 허용가능한 수준을 초과하지 않는다.

구조적으로는 상이하지만 축선방향 외단부 보다는 내단부가 상응하는 리브부재에 보다 근접하게 위치되어 있는 측방향 그루우브를 포함하고 있거나, 또는 리브부재의 반경방향 연장부와 일정한 각도를 이루면서 이러한 반경방향 연장부를 가로지르는 측방향 그루우브를 포함하고 있는 경우에도, 본 발명에 따른 새로운 접지면의 형상을 적용시킬 수가 있음을 물론이다.

[리브부재의 간격]

다시 제1도 및 제2도를 참조하면, 각각 서로 다른 구조의 비공기식 타이어(10)가 도시되어 있다. 제2도에 도시된 비공기식 타이어(10)는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 각각의 리브부재(4)의 간격이 불균일하게 구성되어 있음을 알 수가 있다. 반면에, 제1도에 도시되어 있는 비공기식 타이어(10)에서는 각각의 리브부재(40)가 타이어의 원주방향으로 일정한 간격을 이루며 배열되고 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 리브부재의 간격의 변화, 즉 타이어의 원주방향으로의 접지면의 형상의 변화는 진동 스펙트럼의 폭을 넓혀주며, 이에 따라서 허용한계 이상의 최대 진동을 감소시킬 수가 있다. 본 발명의 발명자는, 내구성에 별다른 영향을 주지 않고서 각각의 리브부재들 사이의 간격을 리브부재의 일정한 간격의 약 20%까지 변화시킬 수가 있다는 점을 밝혀냈다. 또한, 보다 넓은 범위의 변화가 가능할 수도 있을 것이다. 더욱이, 리브부재의 두께를 상응하게 변화시킴으로써 내구성에 대한 어떠한 영향도 감소시킬 수가 있다.

이러한 리브부재의 두께 및 간격의 변화는, 먼저 균일한 간격을 갖는 제1도에 도시된 바와 같은 비공기식 타이어(1)내에서의 리브부재의 적절한 두께 및 간격을 정의하고 이를 실험적으로 계산하는 것으로부터 시작된다. 제1도에 도시되어 있는 비공기식 타이어(1)의 외경은 21인치(53.34㎝)이며, 타이어의 원주방향으로 30개의 리브부재가 균일하게 간격을 두고 배열되어 있다고 하자. 하나의 리브부재의 중심선으로부터 다음하나의 리브부재의 중심선까지 이들 리브부재 사이의 거리는 타이어의 원주방향의 거리를 리브부재의 수로 나눈 것이며, 이 경우에는 21인치 곱하기 π/30-2.20인치(5.59㎝)이다.

이러한 2.20인치(5,59㎝)의 값은 균일한 간격을 갖는 비공기식 타이어에 대한 리브부재의 간격에 있어서의 중간값으로 결정한다. 제2도의 비공기식 타이어(10)에 있어서, 리브부재의 간격은 균일한 간격으로부터±20%의 범위내에서 임의로 변화될 수 있고, 또한 각각의 리브부재를 사이의 간격은 리브부재를 사이의 균일한 간격으로부터 ±10%의 범위내에서 임의로 변화될 수가 있다. 이는 5가지의 피치로 이루어진 간격의 배열을 제공하는데 즉 이러한 5가지 피치로 이루어진 간격의 배열을 제공하는데, 즉 이러한 5가지 피치의 간격은 1.76인치, 1.98인치, 2.20인치, 2.42인치 그리고 2.64인치(4,47㎝, 5.03㎝, 5.59㎝, 6.15㎝, 그리고 6.71㎝)이다. 각각의 상응하는 피치번호를 1,2,3,4,5,라고 한다. 바람직한 접지면 블록의 간격에 사용될 주파수분석에 의해서 다음과 같이 불규칙적으로 반복되는 연속적인 배열이 결정되었다.

1, 2, 3, 4, 2,5, 4, 3, 5, 1, 3, 4, 2, 5, 4, 3, 5, 1, 1, 2, 2, 5, 4, 3, 5, 1, 1, 2, 3, 4

최고의 길이를 갖는 피치번호 5는 2개가 연속적으로 인접해서 배열되지 않았으며, 이는 그 아랫쪽으로 놓여진 리브부재들에 의해서 지지되지 많을 수도 있는 주기적으로 가장 긴 타이어의 접지면을 발생시키지 않도록 하기 위한 것이다.

타이어의 외주부 둘레로 균일한 타이어의 탄성율을 유지시키기 위해서 리브부재의 두께가 변화될 수도 있다. 다시 제 1도를 참조하면, 리브부재가 균일한 간격을 이루고 있는 경우에 리브부재의 두께는 0.3인치(0.76㎝)이다. 각각의 리브부재는 웨브부재(50)의 중심에 가해지는 부하를 무시할 때 타이어의 접촉부내의 부하의 약 절반까지를 지지한다. 이와 같은 상황은 부하가 리브부재(40)의 중심으로 가해지는 경우에 발생하는데, 그 이유는 비공기식 타이어(10)의 동일한 측면으로부터 어떠한 다른 리브부재도 지면과 접촉하지 않기 때문이다.

리브부재의 두께를 한정하는 다음의 관계식,

리브부재의 중간두께/지지된 접지면의 길이

＝0.3인치/2(2.20인치)＝T/L

에 있어서, T는 특정위치에서의 리브부재의 두께이고, L은 인접한 2개의 피치 사이의 전체 원주방향의 길이이다. 앞의 관계식으로부터, 예를 들면 피치번호 1과 2에 상응하는 인접한 간격을 가지는 리브부재의 두께를 다음과 같이 계산할 수가 있다.

0.3/4.4＝0.068＝T/L이고,

따라서 T＝0.068L이며,

T＝0.68(1.76+1.98)=0.254이다.

그러므로, 이러한 특정의 리브부재의 두께는 0.254인치(0.645㎝)이다. 다른 리브부재들의 두께도 이와 유사한 방법으로 계산될 수가 있다.

[휘일림부재상에서의 일체식 구조]

다시 제1도 및 제2도를 참조하면, 환형의 몸체(14)를 지지하는 일체식 휘일림부재(80)가 도시되어 있다. 이러한 휘일림부재(80)는 강, 알루미늄, 섬유보강 플라스틱, 및 그밖의 다른 재료를 포함하는 여러가지 재료들로 제조될 수가 있다. 휘일림부재(80)의 형상은 내구성뿐만 아니라 진동의 발생에도 영향을 준다. 이러한 휘일림부재를 구성하는 한가지 목적은 휘임의 작동 중에 몸체(14)의 폭을 가로지르는 최대의 견고성을 제공하기 위한 것이다.

휘일림부재를 구성하는데 있어서 한가지 문제점은 현존하는 전륜구동식 차량은 통상적으로 큰 축간거리(offset)를 필요로 한다는 것이다. 이러한 축간거리는 외팔보 형태의 형상을 필요로 한다.

이제 제5도 및 제6도를 참조하면, 통상의 휘일림부재(80)의 외팔보 형태의 배열이 도시되어 있다. 이러한 외팔보 형태의 한가지 배열이 제5도에 도시되어 있는데, 이러한 형태의 외팔보는 비교적 제조가 용이하며, 따라서 저렴한 비용으로 부품을 생산할 수가 있다. 제5도에 도시된 바와 같은 휘일림부재의 모델은 설계부하에서 0.6인치(0.1524㎝)까지 굽혀질 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 이와 같은 크기의 굽힘상태에서는 주기적인 부하가 휘일림부재의 내구성을 해칠 수가 있을 뿐만 아니라, 타이어의 축선방향 바깥쪽의 외측면상의 리브부재에 보다 큰 부하를 가하는 동시에 안쪽의 내측면상의 리브부재에는 작은 부하를 가함으로써 리브부재로 인한 진동을 증폭시킨다.

휘일림부재(80)의 축선방향 안쪽의 지역(83)에서의 휘일림부재(80)의 굽힘을 감소시키기 위해서, 제6도에 도시된 바와 같은 형상이 개발되었다. 제6도를 참조하면, 휘일림부재(80)의 반경방향 안쪽으로 원주방향의 후우프(82)가 포함시킴으로써, 휘일림부재의 강도가 향상되는 동시에 타이어에 대한 보다 균일한 지지부가 제공된다. 이와 같은 원주방향 후우프(82)를 제공하기 위해서는 휘일림부재(80)의 제조과정에서 추가의 공정이 이루어져야 하지만, 이는 큰 부담을 줄 정도는 아니다. 현재의 개발단계에서는, 원주방향 후우프(82)에 따른 바람직한 효과가 제조과정에서 추가의 공정을 수월하게 상쇄시킬 것으로 확신한다.

이와 같은 원주방향 후우프는 휘일림부재(80)상의 여러 다른 위치에 위치될 수도 있으며, 아랫쪽 혹은 윗쪽으로 굽혀지도록 구성될 수도 있고 또는 완전히 로올 형태로 말리어지도록 구성될 수도 있음은 물론이다.

지금까지 설명된 본 발명의 몇몇 실시예들은 단지 본 발명에 대한 바람직한 실시예로서 제시된 것이며, 결코 본 발명을 이들 실시예로만 국한시키려는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술분야에서 숙련된 당업자들에 의해 앞에서 제시된 실시예들로부터 다양한 변경 및 수정이 용이하게 이루어질 수 있음은 당연하다.

Claims

탄성재료로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있으며 하나의 중심축을 중심으로 회전가능한 비공기식 타이어로서, 상기 몸전체가, 상기 몸전체의 외주부에 형성되어 있는 원통부재와, 상기 외부 원통부재를 구조적으로 지지하도록 상기 외부 원통부재에 연결된 각각의 외단부를 갖추고 있고 원주방향으로 서로 이격된 상태로 축선방향으로 각각 연장하여 있는 다수의 리브부재와, 그리고 상기 외부 원통부재의 외부면상에 제공되어 있는 접지면을 포함하고 있으며, 상기 접지면이 각각 축선방향 안쪽 및 바깥쪽의 내단부 및 외단부를 갖추고 있는 다수의 측방향 그루우브를 갖추고 있고, 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 내단부 및 외단부가 각각 상기 접지면의 중앙의 원주부에 원주부에 인접하게 혹은 상기 원주부에 위치되어 있으며, 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 외단부가 상기 접지면의 축선방향 바깥쪽 경계부와 교차하고, 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 외단부에 비해서 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 내단부와 상응하는 상기 리브부재에 더 근접하게 위치되어 있는 비공기식 타이어.
탄성재료로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있으며 하나의 중심축을 중심으로 회전가능한 비공기식 타이어로서, 상기 몸체가, 상기 몸체의 외주부에 형성되어 있는 외부 원통부재와, 상기 외부 원통부재로부터 반경방향 안쪽으로 일정한 간격을 두고서 상기 외부 원통부재와 동축을 이루며 연장하여 있는 내부 원통부재와, 상기 내부 원통부재 및 상기 외부 원통부재에 각각 연결된 상응하는 각각의 내단부 및 외단부를 갖추고 있고 원주방향으로 서로 이격된 상태로 축선방향으로 각각 연장하여 있는 다수의 리브부재와, 상기 내부 원통부재 및 상기 외부 원통부재에 각각 연결되어 있는 내주부 및 외주부를 갖추고 있고 상기 리브부재에 연결되어 있는 측면을 갖추고 있는 중앙의 웨브부재와, 그리고 상기 외부 원통부재의 외부면상에 제공되어 있는 접지면을 포함하고 있으며, 상기 접지면은, 상기 웨브부재의 반경방향 바깥쪽으로 위치되어 있는 다수의 원주방향 그루우브와, 그리고 각각 축선방향 안쪽 및 바깥쪽의 내단부 및 외단부를 갖추고 있는 다수의 측방향 그루우브를 포함하고 있으며, 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 내단부가 상기 원주방향 그루우브와 교차하고, 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 외단부에 비해서 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 내단부가 상응하는 상기 리브부재에 더 근접하게 위치되어 있는 비공기식 타이어.
제2항에 있어서, 각각의 상기 측방향 그루우브가 각각의 상기 측방향 그루우브의 상기 내단부에서 상기 원주방향 그루우브와 교차하면서 상기 외부 원통부재를 가로질러서 상기 측방향 그루우브의 외부 경계부까지 연장하여 있는 비공기식 타이어.
제1항에 있어서, 각각의 상기 축방향 그루우브가 상기 타이어의 상기 중심축에 대해서 일정한 각도를 이루면서 쌍으로 배열되어서, 상응하는 상기 리브부재의 반경방향 바깥쪽으로 위치한 삼각형 접지면 블록을 형성하고 있는 비공기식 타이어.
제4항에 있어서, 상기 리브부재에 상응하는 상기 삼각형 접지면 블록이 상응하는 상기 리브부재로부터 상기 삼각형 접지면 블록상에 중앙으로 작용하는 반경방향의 힘을 지지하도록 위치되어 있는 비공기식 타이어.
제5항에 있어서, 각각의 상기 지지부재가 상기 타이어의 작동 중에 진동을 감소시키기 위해서 각각의 상기 지지부재 사이의 원주방향의 길이가 서로 다르게 일련의 형상을 이루면서 원주방향으로 배열되어 있는 비공기식 타이어.
제2항에 있어서, 상기 접지면이 크라운 형태의 반경부를 갖는 외부면을 갖추고 있는 비공기식 타이어.
제7항에 있어서, 상기 접지면의 곡률반경을 상기 접지면의 횡단면의 폭으로 나누어서 100을 곱한 값을 크라운 반경이 백분율이라고 할 때 상기 크라운 형태의 반경부의 범위가 400%내지 600%인 비공기식 타이어.
제1항에 있어서, 상기 몸체가 휘일림부재의 외부 원통면상에 장착되어 있고, 상기 휘일림부재의 구조적인 강성을 증가시키기 위해서 상기 휘일림부재가 원주방향으로 형성된 후우프를 갖추고 있는 비공기식 타이어.
탄성재료로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있으며 하나의 중심축을 중심으로 회전가능한 비공기식 타이어로서, 상기 몸체가, 상기 몸체의 외주부에 형성되어 있는 외부 원통부재와, 상기 외부 원통부재로부터 반경방향 안쪽으로 일정한 간격을 두고서 상기 외부 원통부재와 동축을 이루며 연장하여 있는 내부 원통부재와, 그리고 상기 내부 원통부재 및 상기 외부 원통부재에 각각 연결된 상응하는 각각의 내단부 및 외단부를 갖추고 있고 원주방향으로 서로 이격된 상태로 축방향으로 각각 연장하여 있는 다수의 리브부재를 포함하고 있으며, 각각의 상기 리브부재가 상기 타이어의 작동 중에 진동을 감소시키기 위해서 불균일한 형상으로 배열되어 있는 비공기식 타이어.
제10항에 있어서, 각각의 상기 리브부재가 상기 타이어의 원주부의 둘레로 불규칙한 형상으로 배열되어 있고, 각각의 상기 리브부재 사이의 거리가 각각의 상기 리브부재 사이의 거리의 중간값으로부터 20%이내에서 변화하는 비공기식 타이어.
탄성재료로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있으며 하나의 중심축을 중심으로 회전가능한 비공기식 타이어로서, 상기 몸체가, 상기 몸체의 외주부에 형성되어 있는 외부 원통부재와, 상기 외부 원통부재로부터 반경방향 안쪽으로 일정한 간격을 두고서 상기 외부 원통부재와 동축을 이루며 연장하여 있는 내부 원통부재와, 상기 내부 원통부재 및 상기 내부 원통부재에 각각 연결된 상응하는 각각의 내단부 및 외단부를 갖추고 있고 원주 방향으로 서로 이격된 상태로 축선방향으로 각각 연장하여 있는 다수의 리브부재와, 상기 내부 원통 부재 및 상기 외부 원통부재에 각각 연결되어 있는 내주부 및 외주부를 갖추고 있고 상기 리브부재에 연결되어 있는 측면을 갖추고 있는 중앙의 웨브부재와, 그리고 크라운 형태의 반경부를 갖추고 있고 상기 외부 원통부재의 외부면상에 제공되어 있는 접지면을 포함하고 있는 비공기식 타이어.
탄성재료로 이루어진 환형의 몸체를 포함하고 있으며 하나의 중심축을 중심으로 회전가능한 비공기식 타이어로서, 상기 몸체가, 상기 몸체의 외주부에 형성되어 있는 외부 원통부재와, 상기 외부 원통부재로부터 반경방향 안쪽으로 일정한 간격을 두고서 상기 외부 원통부재와 동축을 이루며 연장하여 있는 내부 원통부재와, 그리고 상기 내부 원통부재 및 상기 외부 원통부재에 각각 연결된 상응하는 각각의 내단부 및 외단부를 갖추고 있고 원주방향으로 서로 이격된 상태로 축선방향으로 각각 연장하여서 상기 외부 원통부재를 지지하고 상기 원통부재에 완충을 제공하는 다수의 리브부재를 포함하고 있는, 비공기식 타이어내에서 발생되는 소음 및 진동을 감소시키는 방법으로서, 상기 외부 원통부재의 외부면상에 크라운 형태의 반경부를 제공하는 단계와, 진동을 감소시키기 위해서 크고 작은 접촉압력의 지역들과 상호작용하는 접지면의 형상을 형성하는단계와, 상기 타이어의 원주부 둘레로 상기 리브부재를 불균일한 형태의 간격으로 배열하는 단계와, 그리고 상기 타이어의 최대의 강성을 강화시키기 위해서 단단한 후우프제공하여 상기 타이어를 안정화시키는 단계를 포함하고 있는 방법.