KR0150776B1

KR0150776B1 - 지지 및 완충용 부재를 가지는 사다리꼴 비공압 타이어

Info

Publication number: KR0150776B1
Application number: KR1019900007318A
Authority: KR
Inventors: 엘. 파린카스 리차드; 알. 파자타스 스코트
Original assignee: 알렌 에이. 슨터스; 더 유니로얄 굳리치 타이어 컴패니
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1998-10-01
Also published as: DK0399383T3; EP0399383A2; GR3015562T3; EP0399383B1; ATE118736T1; MX164423B; CN1047476A; KR900017810A; AU632970B2; CN1022614C; CA2011473A1; AU5121090A; JPH02310102A; DE69017079D1; JP2589399B2; DE69017079T2; ES2068280T3; CA2011473C; EP0399383A3

Abstract

내용없음

Description

지지 및 완충용 부재를 가지는 사다리꼴 비공압 타이어

제1도는 그 위로 그라인딩 벨트가 구동되는 바퀴로서, 중앙금속부(차량바퀴의 림에 해당함), 및 바퀴 전체를 통하여 방사상 평면으로부터 비스듬히 동일 방향으로 경사진 리브요소들을 가지는 탄성 중합체 몸체부분(타이어에 해당함)을 포함하여서, 바퀴 회전시 생기는 원심력으로 인하여 그 직경이 늘어나는, 종래기술에 따른 바퀴의 측면도.

제2도는 사다리꼴-공압 타이어(TNPT)로서 작용하도록 단일 구조의 상호 작용 결합에서, 내부 외주변과 외부 원통형 부재들(후프) 사이의 중간 부분에 있는 평면 웨브 부재로서 일체로 형성된 서로 마주보는 평면 리브를 보여주고, 제1도에 상응하는 제2도의 요소들에는 프라임 표시가 되어있는 바퀴 림에 설치된 본 발명에 따른 비팽창성 TNPT의 환형 몸체 부분의 부분 단면도.

제3도는 양측면을 따라 계속되고 상·하에 위치한 내·외부 후프들을 연결하는 리브들 때문에 일체로 된 중앙 평면 웨브를 가진 TNPT를 보여주는, 제2도의 선 3-3을 따라서 취한 정단면도.

제4도는 한면위에 있는 모든 리브들이 동일하게 경사진 평면에 놓여있는 벌려진 부분들을 포함하여서, 내부 후프에 인접한 벌려지지 않은 리브 부분이 정면도에서 수직 단부로서 보이므로, 각 리브의 벌려지지 않은 부분의 루트(root:리브와 내부 후프의 연결부)에서의 응력이 제3도에서 보여준 실시예에 있는 내부 후프에 인접한 리브의 루트에서 발생되는 응력과 비교하여 작게되는, 각이진 리브들이 외부 후프의 내부 원주에 각 θ로 벌려지기 시작하고, 내부 후프의 내부 지름보다 큰 지름에 있는 점에서 끝나는 것을 보여주는 설치되지 않은 TNPT의 다른 실시예의 부분 측단면도.

제5도는 외부 후프에 인접한 벌려지지 않은 리브가 정면도에서 수직 단부로 보이므로 외부 후프에 있는 루트에서의 응력은 제3도에서 보여준 실시예에 있는 루트(외부후프에 있는)에서 발생된 응력과 비교하여 작게되는, 각이진 리브들은 내부 후프의 외부 원주에 있는 각 θ에서 벌려지기 시작하며, 외부 후프의 지름보다 작은 지름에서 끝나는 것을 보여주는 설치되지 않은 TNPT의 다른 실시예의 부분 측단면도.

제6도는 후프들에 인접한 벌려지지 않은 리브들이 정면도에서 수직 단부로서 보여지므로 각 리브의 벌려지지 않은 부분들의 루트에서의 응력은 제3도에서 보여준 실시예에서 각 리브의 루트에서 발생된 응력과 비교하여 작게 되는, 각이진 리브들은 내부 후프의 지름보다 큰 지름에 있는 점에서 각 θ로 벌려지기 시작하며, 외부 후프의 내부 지름보다 작은 지름에 있는 점에서 끝나는 것을 보여주는 설치되지 않은 TNPT의 다른 실시예의 부분 측단면도.

제7도는 완충-정지부(bump-stops), 리브, 웨브 및 내·외부 후프들 모두가 일체로 형성된 것으로 각각 서로 반대방향의 평면 리브의 중간 길이에서 돌출된 완충-정지부가, TNPT가 노면에서 반복충돌하므로써 TNPT가 단단하게 조여질 때 평면으로부터 아래쪽으로 경사진 다음에 인접 리브에 밀착되는 것을 보여주는, 설치되지 않은 TNPT의 다른 실시예의 환형 몸체부 부분 측단면도.

제8도는 TNPT가 TNPT의 노면 접촉부에 있는 다음 인접 리브들에 대하여 완충-정지부가 충돌하기에 충분히 단단하게 조여진 다음의 제7도에서 보여준 TNPT의 부분 측단면도.

제9도는 TNPT의 환형 몸체 부분이 상대적으로 매끄러운 표면위에서 정상적으로 운전되는 자동차에서 TNPT의 노면 접촉부의 정지작동을 개략적으로 도시하는 TNPT의 환형 몸체부의 부분 측단면도.

제10도는 바퀴 진행 방향이 앞으로 직진하는 것이 간략적으로 도시된 위에서 본 이동시 TNPT의 사시도.

제11도는 우측 정면 바퀴가, 바퀴가 진행하는 각으로부터 측면 가속중에 외부 후프가 안쪽을 향하여 수축하기에(수축은 Δ로 표시) 충분히 큰 각 α까지의 차이가 있는 바퀴의 구동방향 때문에 왼쪽으로 향하게 만드는, 상부가 절단되고 개략적으로 도시된 위에서 본 RNPT 정지-작동의 사시도.

제12도는 자동차의 우측정면 바퀴가 제11도에서 도시된 것과 동일하게 왼쪽으로 향하게 하고, 외부 후프가 동일한 측면 가속중에 보다 작은 크기로 안쪽으로 향하여 수축되는 것을 보여주는 동일한 조건에서 상부가 절단되고 개략적으로 도시된 위에서 본 TNPT의 정지-작동의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 림 14 : 축선

16 : 환형 몸체 16' : TNPT

18 : 외부 후프 21 : 슬리이브

22 : 내부 후프 26 : 리브

30 : 후면 리브 32 : 웨브

본 발명은 사다리꼴 단면과 각이지게 배치되고 마주보도록 방향을 가진 평면 리브 부재들(엇갈린 리브들로서 언급되는)이 늘어나지 않은 비공압 타이어(NPT) 웨브 부재들에 의하여 일체로 연결된 것을 가지는 하중-지지 비공압 타이어에 관한 것이다. 비팽창성에 의하여, 우리는 작동중에 발생되는 원심력을 유발하는 바퀴의 회전시, 지름이 커지지 않는 NPT가 끼워진 바퀴의 지름에 대해 설명한다.

사다리꼴 비공압 타이어(간결하게 TNPT)는, 주어진 수지재의 부피 때문에 최적의 핸드링, 코너링 및 하중 지지 특성을 제공하도록 간단하고 바람직한 성질들을 가지는 탄성중합체 수지재로 구성된다. 핸드링이라는 말은 운전자의 기대에 차량의 일반적 감응을 규정하는데에 사용되어지나, 보다 특별하게 차량 타이어의 역학과 측면 가속을 유발하는 차량자체를 언급한다. 탄성중합체 수지재 또는 탄성체에 의하여, 우리는 다음에 규정된 특별한 특징들을 가지는 강하고 탄력있는 재료를 설명한다. 천연 또는 합성의(특별하게 스티렌-부타디엔 고무, SBR), 및 이것들의 혼합재 이던간에 아니면 혼합 또는 경화고무던간에 고무는 다음에 설명하는 기준들과 합치되지 못하여서 여기에 규정된 탄성체는 아니다.

실시에 있어서, TNPT는 기본적으로 공개된 사각 비공압 타이어보다 바람직한 핸드링 및 코너링을 제공한다. 두 NPT(RNPT-TNPT중의 하나, 또는 둘의 약자 NPT로 여기서는 사용)는 전형적으로 자동차 또는 오토바이의 바퀴림에 부착되는 타이어로서, 압축에 유발되는 변형을 허용하고, 전달된 하중을 분산하는 동안, 원래 이것의 원통형 모양으로 복원된다. 그러한 하중시의 변형역학은 핸드링이 안전하지 아니한지를 결정하고, 그러한 판단은 종래의 공압 타이어에 관계해서 일반적으로 결정이 된다. 물론, 공압 타이어는 타이어의 접지면이 계속 매끈하게 타이어 측면 가장자리 속으로 조화되는 측벽들을 가진다.

공압 타이어는 내측의 방향에서 측면으로 변형되었을 때, 접지면에 가장 가까운 측벽 부분이 도로와 접촉된다. 내측 방향에 의해, 우리는 차량 방향이 바뀌는 것으로 설명한다. 고속시에 방향을 바짝 바꾸는 것에서, 보다 큰 변형을 가지는 측벽의 많은 부분이 도로에 밀착한다. 가장 격심한 조건시에 측벽 위에 동일한 레터링(lettering)은 노면에 대한 마찰에 의하여 마모 될 것이다. 측면 가속아래 RNPT가 최적의 핸드링 제공을 정당하게 수행될지라도, 전체적인 지지부가 사각의 형상에 의하여 제공되기 때문에, 타이어가 높은 측면 가속이 발생하는 조건아래 사용되어질 때에 RNPT는 기껏 만족한 핸드링을 보인다. 그러한 역학 조건 아래에서 도로와 접촉하는 RNPT의 완전한 환형 부분은 측벽에 의한 어떠한 제동력의 혜택없이 측면으로 변형이 되기 때문에 RNPT는 어떠한 제동력도 가지지 못한다. 이는 NPT의 접지면이 타이어의 각 어깨부에 있는 돌출부로 있는 것을 인식할 것이다. 격심한 코너링 조건 아래, RNPT의 접지면 가장자리들을 심하게 마모된다.

타이어의 사다리꼴 형상이 유발하는 힘 배분의 장점에 의하여, TNPT의 구조적 요소들의 독특한 상호 작용은 동일한 부피를 가지는 RNPT의 그것들 보다 실질적으로 같거나 더 좋은 변형 및 하중 지지특성들을 가진 TNPT를 제공한다. 탄성중합체 재료의 강성 및 안에 채워진 전체적인 공기의 부족을 각각 어기는 것에 의하여 승차가 제공되어 질지라도 이것의 사다리꼴 형상 단면은 공압 타이어에 의해 제공되는 높은 정도의 승차감이 실질적으로 손실이 없이 자동차 탑승자에게 RNPT 및 공압 타이어 이상의 독특한 핸드링 잇점을 제공한다.

RNPT에서와 같이, TNPT의 독특한 개방 구조는 작동중 운전에서의 교번압축과 신장력 사이의 계속적인 순환동안에 발생하는 열을 분산한다. RNPT와 같이, TNPT는, (ⅰ) NPT에 의하여 발생되는 상대적으로 작은 공간이 바람직하고, (ⅱ) 펑크가 나는 민감성이 제거되고, 그리고 (ⅲ) 돌발적인 것보다는 오히려 실탄과 같은 사람의 수송과 같은 특수목적 차량들에서의 NPT의 결점에 기인하는 돌발적이고 심각한 손상에 대하여 진전되어서, 그러한 손상의 영향이 최소화된 차량 바퀴의 광범위성을 위하여 이상적이다.

지금까지 우리가 알고 있는 한, 공압 타이어의 가장 중요한 잇점은 NPT가 효과적으로 모방할 수 없었던 완충기능(cushioning)을 제공하는 것이다. 공압 타이어의 결점은 펑크에 민감한 것이다. RNPT 또는 TNPT와는 다른 것을 자동차의 바퀴에 설치했을 때, 정상 작동의 강성에 저항하기에 충분한, 확실하고 엄격한 탄성중합체로 되어진 NPT를 위한 구조를 우리는 알지 못했다.

실시중인 것으로서, NPT는 포크 리프트, 트럭, 수레, 손수레, 세발 자전거 같은 핸드링도 아니고, 큐숀도 아닌 하중이 최우선으로 고려되어야 할 차량에서 일반적으로 사용될 수 있었다. 설혹 그렇다라도, 종래의 NPT 기술은 바람직하지 않은 핸드링 특성들을 가지기 때문에, 그러한 적용에서 NPT의 사용은 만족스럽지 않았다.

덧붙여서, 어떠한 NPT는 이것의 디자인, 즉, 이것의 구조적 형태와 이것의 구조재중 어느 하나의 변화가 없는 종래 기술의 NPT에 있어서, 다양한 스프링율을 제공하지 못한다. 경화된 고무에서 만들어지는 그것들의 실시에 있어서, 고형의 타이어들은 엄격하게 제한된 기간에 단지 압축 용법이 끝난후에 고온 조성 및 후속의 강성을 받기쉽다. 국부적으로 변형이 될 수 있는 중앙 웨브 및 엇갈린 리브들을 가지는 일체로 된 NPT의 암시로 우리가 알고 있는 종래 기술의 NPT는 아직 공압 타이어가 그러한 기능을 이행하는 것에 유사한 방법으로, 타이어의 구동표면 위에 있는 NPT 접촉점 가까이에 하중지지 및 쿠숀기능을 이행하는 것은 없다.

출원인이 코스모스(Cosmos)인 미합중국 특허 제3,188,775에 고무 바퀴가 게시되어서 연마용 벨트가 구동되는 위에서, 팽창성 슬리이브 홀더를 설명한다. 바퀴는, 바퀴의 회전축을 지나 통과하도록 각이진 평면에 있는 원주상으로 간격-분리된 웨브들 통상의 방향으로 방사상 연장된 웨브들을 가지는 팽창할 수 있는 구조를 가진다. 코스모스의 바퀴에서, 각이진 웨브들은 리브 부재로서 보여지는 도면(특허번호 제3,188,775호의 제2도)에 도시된 평면의 중앙웨브에 의하여 연결되는 웨브는, 바퀴가 성형이 되는 방법과 동일하기 때문에 그밖의 다른것과는 관계가 없다. 리브는 일반적으로 바퀴 요면(凹面)의 (오목한) 원주 표면이 원통형 표면으로 되는 동안 원심력으로 인한 바퀴의 외주림 팽창을 허용하는 특수한 기능을 가진다.

본 TNPT의 개방구조는 작동중에 이것을 냉각하는 기능을 도울뿐만 아니라, 고부가 가치의 탄소중합체 경제성을 가진다. 물론, 아우스틴과 데이스터에 각각 출원된 미합중국 특허 제1,441,654 및 1,493,923호에 게재된 다수의 종래 기술 구성은 본 TNPT의 높은 측면 가속동안의 제공되는 작동 특성이 없는 재료의 경제화를 추구하였다.

독일연방 공개공보 제24 60 051호에 게재되었던, 고형의 고무 타이어에 제공된 웨브의 개념은 또한 낡은 것이다. 강성을 추가하기 위해서, Ⅰ-빔 같은 부재의 상·하부 플랜지는 타이어의 내부를 따라 지간(指間)의 사인곡선 부채 모양과 함께 연결된다. 이러한 구조 강화 방법은 NPT 양측면의 웨브위에서의 서로 엇갈린 리브들과는 아주 다르다. 이 참조문헌 및 모든 종래 기술의 참조 문헌은 굽힘을 대신하여, 굽힘에 영향을 받지 않도록 하부가 파여져서, 임계 하중이 초과되었을 때, 리브들이 조여지는 평면에 서로 엇갈린 방향으로 각이진 리브의 고유한 기능을 인식하지 못하였다. 이는, 임계하중이 초과되었을 때 리브의 조임이 연결된 TNPT의 정상적인 사용에 있어서의 압축변형의 고유한 특징이며, 종래의 공압 타이어와 유사한 승차 특징을 TNPT에 주는 유효한 것이고, TNPT를 개선한 핸드링 특징이다.

특수한 사다리꼴 단면의 TNPT는 사다리꼴의 각으로 외부를 향하여 벌려진 서로 엇갈린 방향의 리브 구성을 가진 것을 형성하고, TNPT의 양측면 상에 있는 단일 원주면상의 웨브에 연결되는 것을 알 수 있다. 그리고, TNPT는 동일한 부피를 가진 RNPT보다 나은 핸드링 특성을 가진다. TNPT의 웨브는, TNPT의 상대적으로 좁은 내부 원통부재(내부 후프)와 상대적으로 넓은 외부 원통부재(외부 후프)에 각각 연결되고, 후프들의 가장자리 중간에 있는 내·외부 주변을 가진다. 사다리꼴의 각에 의하여, 우리는 리브가 후프의 원주의 중심선으로부터 외부 방향으로 벌려진 각 θ를 참조한다. 이 각 θ는

tan^-1θ=[(t_o-t_i)/2]/T

에 의하여 정의되어진다. 여기에서 to는 외부 후프(축의 방향)의 폭(너비)이고, t_i는 내부 후프의 폭, 그리고 T는 t_o및 t_i는 기재된 내부 및 외부 후프 각들의 최소 거리이다. 그러므로, 리브들은 수직에 대하여 약 1°에서 약 40°의 범위에 있는 각 θ를 가지고 외부를 향하여 벌려지고, 리브들은 리브의 내부단에서 리브를 교차하는 방사 평면에 대하여, 15°에서 75°까지의 각으로 연장된다. 그러나, 리브들은 서로 반대 방향으로 각이 지게된다. 내·외부 후프들 웨브 및 리브들은 작동시 늘어나지 않는 독특한 하중-전달 구조를 형성하는 경화 탄력이 있는 탄성중합체 재료로 1개의 구조로서 모두 일체로 형성된다. 그러나, 측면 가속중에는 공압 타이어의 결점은 없으나 공압타이어에 의해 제공되는 것과 놀랄만하게 같은 훌륭한 핸드링 및 낮은 정도의 도로 소음을 제공하도록, TNPT가 회전함으로써 도로에 접촉하는 점에서 계속적으로 변형을 한다.

본 발명의 일반적 목적은, 내부 및 외부 후프 사이에 있는 양측면의 웨브로부터 각 θ로 외부로 계속해서 향하고 내부판 및 외부판 가장자리의 중간에 있는 서로 엇갈린 방향으로 된 리브들의 독특한 배치를 가지는 TNPT를 제공하는 것이다. 웨브는 후프의 원주 상·하부 표면에 수직이다. 그러한 배열은 앞서의 특징을 가진 TNPT를 따르게 하고, 마모의 단점이 없이 1000마일(miles)동안 128kg/hr의 속도로 달리는 차량의 바퀴에 부착되었을 때 적어도 226kg(500lbs)의 하중을 전달할 수 있다.

본 발명의 특수한 목적은, 수평에서 약 10°내지 30°의 범위내에 있는 각 θ로, 바람직한 경사면에 사다리꼴 단면을 가진 개방 또는 무격실을 가지는 TNPT를 제공하는 것이다. TNPT는 정상적으로 쿠숀기능을 제공하는 주입공기를 이용할 수 없고, TNPT가 작동하는 동안 구조물의 냉각을 유지하려고 구조물의 공기는 자유롭게 순환하여 통과한다. 그리고 TNPT는 RNPT와 비교하여 본질적으로 같거나 또는 더나은 승차감 및 하중-전달 능력을 제공하나, TNPT가 설치된 바퀴를 가진 차량의 동일조건시의 작동에서는 대체적으로 보다나은 핸드링 및 낮은 정도의 노면 소음을 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

TNPT의 구조적 상세함은 작동중의 TNPT 기능의 특징들이 필수적으로 묶여지고, 이 기능들은 재료의 선택으로부터 유도된다는 것을 증명할 것이다. 비록, 탄성중합체 재료보다 다른 재료에서 일치되는 구조의 제공이 이론적으로 가능할지라도, 우리는 그렇게 수행하는 방법을 모르고 있다. 탄소중합체 재료들만이 오직 명세서에 기입한 특징들을 가질 수 있고, 정의된 구조물은 마음에 드는 결과를 가지도록 의도된 기능을 제공할 것이라는 것을 발견하였다. 지금까지 공지된 그러한 탄성중합체 재료중에는, 유니로얄 케미컬 주식회사(Uniroyal Chemical Corp.)에서 제조되어 상업적으로 시판하고 있는 아디프렌(Adiprene)과 같은 폴리우레탄, 듀퐁(DuPont)에서 제조된 하이트렐(Hytrel)과 같은 분열 공중합체, 및 몬센토 케미컬 주식회사(Monsanto Chemical CO.)에서 제조된 나이림(Nyrim)과 같은 나일론의 블록 공중합체 등이다.

본 발명의 최선의 형태에서는, TNPT의 환형 탄성 몸체가 형성되는 것으로부터 탄성중합체는 다음과 같은 특징들을 가진다. 약 45 내지 60의 쇼어경도 D등급(ASTM-D224), 보다 바람직하게는 45-55의 경도, 약 3000psi에서 20,000psi 범위내에 있는 압축율(0.5의 형성인자 및 10%의 압축에 있는), 보다 바람직하게는 약 5,000psi에서 15,000psi의 범위내에 있는 압축율, 이러한 특징들은 20℃에서 70℃의 온도범위에서 ±30% 이상 변화하지 않고(ASTM-D695), 60%보다 적게 압축을 셋팅하고, 0.25보다 적은 히스테리시스(tanδ)는 용융화 기계(Rheometrics machine)를 가지고 70℃로 나타내어지고(ASTM-D2236), 그리고 정상적인 작동조건 아래에서는 최대변형의 20%에 있는 10,000 사이클보다 많은 굴곡 피로를 가진다(텍서스(Texus) 굴곡 시험, ASTM-D3629-78). 그러한 재료들은 폴리우레탄 또는 폴리테트라메틸렌-에테르 글리콜 및 과량의 1,4-부탄디올의 에테르 교환에 의해 준비되는 것으로 믿어지는 분열 공중합체 또는 고무를 가진 나일론의 블록 공중합체 등이다.

전형적으로, 외부후프는 후프의 후프의 외부 표면상에 고무 접지부가 제공되어진다. 내부 후프는 동축(同軸) 선상에 있으나, 외부 후프와 같은 넓이로 퍼지지 않아서 즉, 내부 후프의 폭(또는 축방향으로 측정된 길이)은 외부 후프의 폭보다 작다. 망상 조직의 결과는 리브들이 내부 후프에서 외부 후프까지 계속적으로 외부로 향하여 각이 지기(웨브를 통한 수직 중앙 평면에 대하여) 때문에, 제3도에 도시된 것처럼, 리브들이 외부를 향하여 벌려지게 될 것이다. 제4 내지 6도에 도시된 것처럼, 비록, 리브들이 1개 또는 그 이상의 짧은 수직 단편에서 끝날지라도, 즉 외부를 향하여 벌려진 리브들의 동일한 결과는 모가난 평면에서 각 θ를 외부로 향하여 벌려진 리브들과 함께 만들어지게 된다.

후프들의 원형 곡부는 그것들의 두께(방사상의 방향에서 측정된)보다 크다(즉, 축방향에서는 보다 길다). 내부 후프의 내부 면은 바퀴의 림위에 견고하게 설치되어서, 접지부를 가지는 TNPR는 RNPT 또는 종래의 공압 타이어 보다 동일 방법에서 많이 사용되어진다. 가장 바람직하게 내부 후프는 폴리우레탄의 점착성의 강도나 추가되는 점착을 가지는 것중 어느 하나에 의하여 림에 부착되어서, 림에 TNPT의 기계적 체결이 불필요하다.

준비된 한 실시예에서 외부 후프는 다수의 원주상으로 거리를 둔 평면 리브들 및 단일 중앙 평면 웨브에 의하여 내부 후프로부터 떨어져 분리되어 있다. 그것들 모두는 한개의 구조물로서 형성되어진다. 즉, 단일 웨브는 TNPT의 원주상 중심선을 따라 웨브의 내부 끝단에 있는 내·외부 후프들에 연결되어서, 만일 리브들이 없다면, 그 형상은 외부 플랜지 보다 좁은 내부 플랜지의 원형 안으로 형성된 Ⅰ-빔의 형상과 같게 된다.

리브들은 단일 웨브의 양면위에서 리브들의 앞· 뒤 모양으로서 연장되고, 앞모양은 한쪽 방향에서 리브들이 교차하는 방사 평면에 약 15°에서 75°의 범위안에서 각이지고, 뒷모양은 동일 범위에서 각이 지나 서로 엇갈린 방향으로 각이진다. 바람직하게, 리브들이 약 30°에서 60° 범위에서 서로 엇갈려 향하여 있는 것이다.

TNPT가 1개의 구조로 구성되어서, 웨브 및 리브 부재는 작동중에 TNPT가 회전함으로써 TNPT의 압축에 기인하는 계속적인 변형을 가지는 하중-전달 구조를 가진다. 웨브, 리브 및 후프의 두께는 본질적으로 작동중에 감지될 수 있는 타이어의 팽창이 없는 것이나, 정상적인 작동중에 압축에 기인하는 조여짐이 없는 변형을 추가한다. TNPT가 노면에 있는 돌발적 돌출부 위를 통과할 때, TNPT는 개별적 또는 여러개중 어느 하나에 의하여 리브들의 조여짐이 허용되도록 구성되어진다. 여기에 사용된 조여짐이라는 말은 특정 임계 하중값을 초과하는 압축 하중의 결과로서 상대적 돌발 및 급진적 변형으로 규정된다(다음에 P_cr로서 참조). 제1도에 간략적으로 도시된 종래 기술인 코스모스(Cosmos)의 팽창성 슬리이브 홀더를 참조하면, 대체로 참조번호 10으로 지시되고, 단지 코스모스에 의하여 명세서에 기입된 재료인 경화고무의 환형 몸체(16)를 보여주고, 축선(14) 주위에서 회전하게 되는 축의 설치를 위하여 통과 통로(13)를 가지게 된다. 내부 후프(22)는 림(12)의 외부면(24)에 내부 후프의 내부면에 의하여 고정된다. 환형 몸체의 외부 후프(18)는 얇은 막의 웨브(32) 및 각이진 평면 리브(26)의 가는 부분에 의하여 내부 후프로부터 거리 D만큼 떨어져 분리되어 있고, 각각의 각이 진 면 리브들은 리브들의 축의 길이(축방향을 따라 측정된)를 위하여 후프(18) 및 (22) 사이에 축선상으로 연장한다.

각 A인 리브들의 각의 모양은 방사 평면 R에 대하여 15°에서 75°의 사이에 있고, 모든 리브들은 동일 방향으로 각이 진다. 리브(26)는 리브의 길이(축을 따라 측정된)에 수직 방향에서 측정된 두께 d_s및 각이 진 방향으로 측정된 끝간 길이 L을 가진다. 리브 및 후프는 바퀴가 주형된 주형이 부분선에 형성된 웨브(32)에 의하여 연결되고, 그러므로 내부 및 외부 후프의 축의 끝 사이에 위치하게 된다. 웨브(32)는 주형의 부분선에서 주조 핀(flash)으로 형성이 되기 때문에 웨브는 얇은 팽창성 고무막이다. 그리고, 리브들이 한 방향으로 각이지기 때문에 바퀴의 지름 및 이것의 외부 반지름 r_o는 회전시에 연장하고, 환형 몸체의 내부 반지름 r_i각 늘어나지 않을지라도, 이것은 바퀴 림에 고정되기 때문이다. 환형 몸체 재료가 경화 고무이고 리브(26)는 통상의 방향으로 각이 지기 때문에 바퀴는 본질적으로 바퀴 림이 볼트로 조여진 축위에서 지지되는 하중을 전달하는 능력이 없다. 그러나, 바퀴가 높은 속도로 회전이 될 때 원심력이 발생하기 때문에 이것은 미끄러지지 않는 이것의 원통형 연마용 슬리이브 또는 벨트(21) 위에서 지지 및 잡도록 특히 훌륭하게 적합하다. 즉, 외부 후프(18)의 내부면과 내부 후프(22)의 외부면 사이에 거리인 후프 간격은 D이다. 바퀴가 팽창될 때, 벨트를 균등하게 지지하기에 충분한 평형의 원통형 표면 폭을 제공하는 것은 이 오목한 면이 보이지 않을지라도, 바퀴가 정지했을 때 외부 후프(18)의 외부면(19)은 오목해진다.

제2도를 참조하면, 절단된 부분을 가지고, 폴리우레탄으로 성형되고 바퀴 림(12) 위에 설치된 본 발명의 TNPT(16')를 포함하는 대체로 10'으로 지시되는 바퀴의 정면도를 보여준다. 추가해서, 제1리브(앞모양으로 참조된)는 뒷모양을 구성하는 제2리브(30)를 추가하므로, 리브의 앞· 뒤 모양이 두께 d_w를 가지는 웨브(32')에 의하여 일체로 연결되기 때문에, 제1도에 도시된 바와같이 웨브는 또한 내부(18') 및 외부 후프(22')에 연결한다. TNPT에 언급된 일체의(integral)란 말은 전체로서 형성되는 것이고, 1개의(unitary)라는 말은 단위로서 성분 구조 요소의 상호작용을 설명한다. 그 말들은 중합체를 단일 구조 및 이 말들의 지시된 기능들을 이행하는 TNPT의 구조적 요소들의 공동작용으로서, 내부 및 외부 후프, 웨브 및 리브의 성형 및 구조에 함께 강조된다.

서로 엇갈리어 향하고 있는 동안은 길이 L과 리브의 각 둘다는 이들이 차이가 있을지라도, TNPT의 성형 편리를 위해서, 리브(30)는 (무형의 윤곽으로 보여지는) 길이 L 및 각은 같으나 서로 엇갈리어 향하고 있는 리브(26)와 동등하다. 서로 엇갈리어 향하고 있을 때, 정면 리브(26')는 최적의 강성 및 하중전달 능력을 위한 엇갈린(crossed)의 결과로 적어도 1개의 후면 리브(30)와 엇갈린다. 리브의 길이(축선을 따라 측정된) 및 각이진 방향에 있는 끝간 거리 L에 수직방향으로 측정된 두께 d_s를 가지는 리브(26')는 연결부의 유동능력이 걸리도록 내부(22) 및 외부 후프(18)와 각각 만나는 리브의 끝단(34)이 바람직하게 파여지게 되므로, TNPT가 설치된 차량이 도로를 달리는 동안 TNPT의 원주면 각 부분이 땅에 접촉하므로써 굽힘이 없이 리브들의(26' 및 30) 압축이 용이해진다.

제3도를 참조하면, 웨브(32')는 내부(18') 및 외부 후프(22')의 축의 끝사이에 중간에 위치되어지고, 웨브의 내부주변(32c)에 있는 내부 후프(22) 및 웨브의 외부 주면(32d)에 있는 외부 후프(18)에 연결되어서, 리브(26')의 가장자리는 웨브의 한 측면(32a)을 따라 놓여진다. 제1리브(26', 앞모양) 모두는 유사하게 연결되어서, 모든 리브들은 동일방향의 각 A로 각이 진다. 유사한 방법으로, 제2리브(30, 뒷모양) 모두는 그것들에 상응하는 내부 및 외부 끝에 있는 내부 및 외부 후프에 연결되고, 웨브의 가장자리는 다른 면(32b)를 따라 놓여져서, 리브(26', 30)는 대체적으로 동일한 각 A로 각이지는 제1리브가 제2리브에 방향이 엇갈리어 향하게 된다.

TNPT가 자동차 또는 트럭에 사용되게 되었을 때, TNPT는 외부 후프(18)의 외부 원주상 표면에 고정되는 고무 접지부(20)를 가지게 된다. 웨브(32)의 엇갈린 리브들과 공동으로 강화하는 기능은 제3도에서 보다 명백하게 증명한다. 웨브는 길이 L을 따라 굽어지는 것에 의하여, 변형으로부터 방지하려는 경향이 있으나, 땅에 접촉하는 점 주위 영역에서 TNPT의 압축 변형을 허용한다. 리브는 P_cr에 도달될 때까지 축방향에 있는 조여짐으로부터 웨브를 방지하여서, 웨브 및 엇갈린 리브들은 하중을 전달하도록 협력한다. 리브 각(A)의 변화는 TNPT 구조성분의 차원 또는 주형된 TNPT로부터 중합체 성분의 변화없이 효과적으로 스프링 율을 변화시킨다.

압축 및 하중의 돌발적 변이하에서 이것의 원래의 원통형 형상으로 즉시 돌아오도록 변형이 되는 TNPT의 능력은 돌출물의 돌발적 충돌 또는 노면의 불규칙성을 흡수하도록, 국부적으로 즉시 조여져서 정상적으로 수천 마일을 작동하는 동안 TNPT가 최대응력의 20%에 저항하도록 요구한다. 이 기대치 않은 능력은 종래의 공압 타이어에서 기본으로 간주된 핸드링 및 승차 특징들을 TNPT에 주는 탄성중합체로 된 TNPT의 독특한 구조에서 유래된다.

종래의 공압 타이어의 승차 및 핸드링 특징들을 모방하는 능력을 가지도록 불어넣어진 TNPT의 변형 능력 및 조임특징들의 특별한 설계는 리브 및 웨브의 차원의 변화, 그리고 리브의 재배치 차원 및 상대성에 의할뿐만 아니라, 바람직하게 내·외부 후프를 가지는 리브의 예각 접합점 상에 있는 0.3175cm 내지 1.27cm(0.25inch-0.5inch) 범위 및 둔각 접합점 상에 있는 0.635cm 내지 2.54cm(0.25inch-1inch) 범위에 있는 언더컷(34)의 반지름에 의하여 다양화된다. 제2도에서 리브들이 또한 둔각에서 언더컷(34)과 함께 도시되었을 지라도, 그 리브들이 내·외부 후프와 연결하는 단지 예각에서 각 리브의 오직 한 끝에 하부를 도려낸 것이 가장 바람직하다.

짐받이 수레, 포크 리프트, 자동차 타이어 또는 예비용 타이어, 또는 구동-평부 작동을 가지도록 설계된 공압 타이어용 인서어트(insert) 타이어를 위한 TNPT의 환형 몸체는 다음의 도표에 있는 바람직한 범위안에서 생기는 차원, 차원과의 관계 및 각의 관계를 가지고 형성된다.

제3도는 TNPT가 설치된 것의 정단면도를 도시한다. 그리고, 제4도 내지 6도는 내부 및 외부 후프를 각각의 외부 가장자리들 사이의 중간에 위치한 각각의 웨브에서 설치되지 않은 TNPT의 정면도를 도시하여서, 리브들이 후프의 통상 원형 중심선 주위에 대략적으로 배치되었으나, 한면 상에 있는 리브는 다른 면상에 있는 리브들에 관하여 서로 엇갈려 있다. 중앙 웨브는 정상적이고, 그것은 내부 및 외부 후프를 둘다에 수직이다.

제3도는 내부 후프에서 시작하여 외부 후프에서 끝나는 연속적으로 외부로 향하여 벌려진 리브들을 도시한다. 제4 내지 6도는 다른 국부에서 벌려지기 시작하는, 외부로 벌려진 리브들을 도시한다. 각각의 그들 실시예에서 리브들의 벌려짐은 TNPT의 내부 및 외부 후프에서 시작과 끝나지 않는다. 리브의 정확한 도형은 바람직한 조임, 큐숀, 그중에서도 특히 TNPT의 승차 및 핸드링 특징들을 제공하도록 재단되어진다. 바람직하다면, 리브는 언더컷이 되어지고, 언더컷부는 각 리브 위에서 1개 이상 제공되어서, 언더컷부는 리브가 조여지는 곳에서 결정한다.

제7도 내지 제8도는 리브의 하부 표면상에 완충-정지부가 제공되어진 리브들에 TNPT의 실시예가 도시되어서, 정상적 작동에서, 완충-정지부는 공급힘에 따라 다음에 인접한 리브에 받쳐지거나 그렇지 않게 된다. 제8도에 도시된 바와같이, 힘이 다음 리브에 대하여 눌려지는 1개의 리브의 완충 정지를 일으키기에 충분하게 높은 곳에서 조임 조건들이 제공시, 리브의 수축이 작게 된다.

제9도를 참조하면, TNPT의 한 부분이 매끄러운 노면 위에 차량의 구동시 정상 압축 변형을 하는 것으로써 보여주게 된다. TNPT의 하중 힘은 대략 363kg(800lbs)이다. 리브(26') 및 리브(26') 뒤에 직접적으로 엇갈린 리브는 하중의 주요부를 직접 지지하고, 리브들의 전체적인 길이를 줄이도록 하는 충분한 압력 아래에 있다. 전형적인 실시예에서 무하중의 리브는 각각 5.83cm(2.12inch)의 길이이고, 하중의 리브는 5.05cm(1.99inch)의 길이이다.

리브(26') 및 (30)은 작동중에 지면-접촉 영역에서 압축되는 동안에 이 영역에서 리브에 연결하는 웨브(32')는 압축 및 전단력을 받기쉽고 심지어 인장력도 받기도 한다. 그러므로, 웨브(32') 및 리브(26'),(30)은 하중력을 분산하도록 상호 작용한다.

하중이 타이어 단면 높이(SH=+r-r)의 6%와 12% 사이에서 NPT가 수축을 하게 유발하는 전체 하중을 초과할 때, 리브들을 p에 도달하도록 구조되어진다면, TNPT는 공압 타이어가 압축전 특징에 가장 접근하여 다가갈 것이다. 이것은 타이어가 압축전 D의 6% 이상 압축하도록 D에 유발되는 하중을 받을때를 의미한다. 그리고나서, 타이어는 p에 도달하고 조여진다. 이것은 다음과 같이 설명될 수 있다.

여기에서, 0.06=6% 수축,

0.12=12% 수축,

p_cr=임계 조입 하중,

K=NPT의 스프링 율, 및

SH=단면 높이.

TNPT 중량은 비교되는 종래의 벌려지지 않은 공압 예비용 타이어보다 가볍고 보다 작은 공간에서 저장될 수 있다. 만일, 돌출되어진 전체의 용량(외부 후프의 외부 표면과 내부 후프의 내부 표면 사이의 공간)에 의해 분할된 재료 전체의 용량(TNPT의 재료에 의해 발생되는 공간)이 20%와 60% 사이에 있다면, 밀집한 예비용 타이어용 공간 및 목적은 가장 좋게 된다.

바람직한 어떠한 타이어의 또다른 특징은, 하중이 걸린 타이어에 대한 표면의 형태에 따라 변화하는 전체적인 스프링율이다. 특히, 스프링율이 전체 평판 표면보다 전체적인 완충에 걸리는 스프링율이 작게 되거나 또는 방해물이 작은 것이 바람직하다. TNPT에 있어서, 타이어의 폭에 걸리는 1.27cm(0.5) 두께의 보강재 전체면의 스프링율에 의하여 분할된 전체 평판 표면위에 있는 스프링율의 추구하는 비율은 1.4에서 6.0 사이이고, 바람직하게는 2에서 4이다.

환형 몸체(16')는 사용된 탄성중합체를 공지된 방법으로 수용 및 잠그는 것이 준비된 외부 표면부(24)와 함께, 종래의 액상성형 공정에서 거기에 직접 성형되는 것에 의하여 바퀴 림(12)의 외부 표면(24)에 부착되어지게 된다. 바람직하게 바퀴 림(12)은 외부 표면(24) 위에 있는 환형 몸체(1') 형태로 하는 성형기에 일치하는 플랜지(36) 및 (38)를 가지게 된다. 성형하는 폴리우레탄을 위한 어느 종래의 방법은 미합중국 특허 번호 제190,299호에 설명되어진 TNPT를 형성하는 것이 사용되기도 한다.

다음에 설명된 실시예는 성형에 있어서 사전 위치 및 TNPT 접착으로 잡궈지는 접지부가 있는 성형된 폴리우레탄 TNPT의 상세함을 제공한다.

[실시예]

TNPT의 환형 몸체를 성형하고나서, 이것을 바퀴 림에 점착으로 고정하고, 접지면을 TNPT의 외부 표면에 점착으로 고정한다.

TNPT는 (a) 이소시안 에이트(NCO) 번호 6.5를 가지는 톨루엔 디 이소시안에이트-폴리(테트라 메틸렌 에테르 글리콜)(분자량(M.W) 약 2000)(TDI-PTMEG) 프레폴리머 및 (b) 메틸렌 비스 오르토클르로 아닐린(MBOCA) 경화제의 반응 혼합물과 함께 성형기에 채워지는 내부 성형기 링을 가지는 성형기로 종래대로 성형이 되어서, (a/b)의 질량비율이 1/0.21로 된다. 전기한 성분들이 혼합에 우선하여, TDI-PTMEG는 70℃로 가열되고, MBOCA는 120℃로 가열한다. 또한 성형기는 주입되는 반응 혼합물에 앞서 100℃로 가열된다.

액상의 반응 혼합물은 성형기내의 모든 공기가 액상의 반응 혼합물로 채워지는 것을 확실히 하는 것을 취하는데 주의를 가지고 성형기내에 붓게 된다.

성형기에 한번 채워지면, 이것은 폴리우레탄을 경화하도록 110℃로 놓여진 오븐에서 약 15분동안 있게 된다. 계속해서, 성형기는 개방되고, 환형 몸체는 제거 및 100℃의 온도에서 약 16시간동안 후경화된다. TNPT는 내부 후프에 예각으로 파여있고 리브와 외부 후프와 만나는 곳에서 리브의 다른쪽 위에서 상응하는 둔각으로 파여진 리브를 가지고 형성된다.

그리고나서, 약 1.84cm(0.6inch)의 두께를 가지는 고무 타이어 접지면은 메틸 2-시아노 아크릴산 접착제를 사용하여 외부 후프(18')의 외부표면에 부착하고, 그 결과로서 생기는 타이어는 끼워지고, 유기 이소시안네이트 경화제와 함께 경화된 폴리우레탄 접착제를 사용하여 스틸(steel) 림(12)에 부착된다. 이러한 타이어 및 바퀴 조립체는 종래의 승객용 차 타이어 및 바퀴 조립체를 대체하도록 사용되어진다. 차는 이 타이어를 설치하고, 바퀴 조립체는 차의 제어에 해로운 영향 및 TNPT의 손상없이 64km/hr(40miles/hr)의 속도로 구동된다.

TNPT는 다음의 차원을 가진다.

다수의 미 연방 자동차 안전 표준성 109 시험들은(Federal Motor Vehicle Safety Standard 109 tests) 다수의 106-리브 TNPT 각각 및 하나의 RNPT를 처리하게 되고, 평균의 시험들이 뒤따른다. TNPT들은 다양한 접지면 폭을 가지어서, 내부 후프의 그것에 있는 접지면 폭의 비율은 1.0(RNPT용)에서 1.61까지의 범위에 있다. 모든 타이어들은 동일한 내부 내경을 가지고, 결과적으로 동일한 부피를 가진다.

코너링 계수는 핸드링의 분량에 관하여 측정하는 것이다. 코너링 계수는 1°나 4°중에 어느 하나를 표시하는 공전각(公輾角)에서 방사상 힘에 측면힘의 정도로서 측정된다.

상승속도(SUS) 측정법은 엄격한 열경화의 조건 아래에서 고속 내구성의 측정이다. SUS 조건아래에서 타이어의 실행은 타이어의 부하등급이 100%중 92%인 일정한 부하에서 계속적으로 측정된다. 이 시험은 2시간동안 시속 50마일에서 시작하는 것에 의하여 집행된다. 2시간후에 그 속도는 시속 75마일로 상승되고, 그것으로 0.5시간의 증가에 속도가 시속 5마일의 증가로 상승하여서, 5시간의 증가에 속도는 시속 100마일이다.

상승 하중(SUL) 측정법은 장기간 내구성을 위한 하중 전달 용량의 측정이다. SUL 조건아래에서 실행은 다음의 단계에서 측정된다. 85% 하중에서 4시간동안, 90% 하중에서 6시간동안, 100% 하중에서 24시간동안 계속해서 시속 50마일의 일정속도로 측정하고, 그때 그것으로 동일한 8시간의 증가 동안에 동일한 10%의 증가로 증가한다.

이것은 공전각이 1° 또는 4°이던지, 코너링 계수가(접지면 폭/내부 후프의 폭)의 비율이 증가하므로서 증가한다는 것이 분명하다. 증가 비율을 가지는 코너링 계수의 기대치않은 증가는 접지면에 전달하는 외부 후프의 안정성에 원인으로 돌릴 수 있다. RNPT가 코너를 통과하므로서, 외부 후프는 리브 내측의 수축 경과로서 내측 측면으로 수축된다. 그리고나서, 내부 리브는 노면에서 떨어진 접지표면의 내측부를 들어올리고, 내측 가속으로서 감소된 도로 점유 결과로 도로와 접촉한 감소된 접지 표면부를 떠난다. TNPT가 가지는 이러한 현상의 발생은 RNPT에서 발생하는 것보다 높은 측면 가속에 늦게 일어난다. TNPT가 가지는 보다 좋은 핸들링 경험의 결과는 외부 스포크(spoke)의 외부 가장자리가 수직 축을 지나 수축하도록 원인이 되는 필요한 증가된 수축에 따른 결과이다. 이 현상은 0.5인치 VHS 비디오카메라의 기록으로부터 취해진 정지-작동 사진들을 복사한 일련의 설명에서 간략적으로 설명하였다. 이 사진은 자동차에 설치된 비디오카메라를 가지고 만들어지고, 자동차를 시속 60 내지 70마일에서 격렬한 좌회전을 하므로서, 우측 앞바퀴를 목표로 하였다.

제10도는 6.81cm의 접지면 폭, 시험용 자동차에 사용 및 동일한 자동차에 설치된 공압 타이어 외경의 85%의 외경, 그리고 앞으로 곧게 구동되는 즉, 앞으로 향한 바퀴의 방향을 갖는 TNPT를 보여준다.

앞 방향으로 곧게 구동되는 종래의 방사 강띠를 감은 공압 타이어 또는 RNPT는 제10도에서 보여준 바와같이 대체로 동일한 시각을 나타낸다. 그러나, 격렬한 코너링 조건 아래에서 공압 타이어는 측면으로 충분하게 수축되어서, 측벽이 노면에 접촉한다. 측벽에서의 과도한 팽창에 따른 이 결과는 동일 시간에 수축이 발생하는 증가천이 하중을 유발한다.

제11도는 측면으로 충분하게 수축된 공압 타이어(한번 사용되어 졌던)를 가지도록 충분한 격렬 코너링 상황에서 6.81cm의 접지면 폭을 RNPT가 가지어서, 이것의 측벽이 노면에 접촉하는 것을 보여준다. 얻어지는 수축은 Δ이고, 이것은 바퀴가 향하는 방향의 선으로부터 변형된 TNPT의 호정점까지의 거리이고, 이 수축은 상대적으로 크고, 접지면이 방향을 바꾸는 바퀴의 아래 및 내측에서 흡수되는 것을 나타낸다.

제12도는 제11도에 보여준 하나와 같이 동일한 부피를 가지는 TNPT를 보여주어서, 내부 후프의 접지면 폭 비율은 제11도에서 묘사된 조건들을 위하여 사용되는 것과 같이 동일한 속도로 노면에서 동일한 회전을 통한 동력공급을 하는 것의 1.5배이다. 사진의 재 인화에서 시각적으로 증명되는 것과 같이 측면 수축 Δ는 동일한 부피의 RNPT로 얻어지는 것과 비교하여 상대적으로 작다.

사다리꼴의 각은 약 15°에서 약 25°의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. TNPT의 내구성에 최소 유해(有害) 각은 20°에서 22°이다.

RNPT로 얻어지는 것보다 바람직한 핸드링을 추가하면, TNPT의 또다른 잇점은 RNPT와 동일한 부피의 TNPT는 보다 낮은 구동저항, 개선된 착용, 끼워진 바퀴가 미끄러지는 동안 접지면 중앙의 감소된 마모등을 가지는 것이다. 이러한 잇점들을 동일한 부피의 RNPT의 잇점들과 비교하여 보다 넓은 TNPT의 바퀴 궤적의 감소된 밀착력에 기인한다 할 수 있다.

그러나, TNPT의 다른 예기치않은 잇점을 보다나은 오프-로드-리커버리(off-road-recovery) 및 니블링(nibbling) 수행이다. 오프-로드 리커버리는 타이어가 도로 어깨부 위에 있는 노면과 노면보다 약간 낮은 높이에 있는 어깨부 면에서 구동이 꺼질 때 경험하게 된다. 흔들리는 타이어가 노면에 복귀도는 것에 대하여 안정성 및 용이성은 이것의 오프-로드 리커버리의 한 방법이다. 가장 외부의 접지면 모서리는 모서리 위에서 직접 보다 작은 수직력의 반응을 가지기 때문에, TNPT는 RNPT가 보여주는 것과 비교하여 개선된 오프-로드 리커버리를 보여주고, 표면에서 스텝-오프(step-off)를 개산하도록 보다 적은 스티어링 입력(steering input)(또는 영각)을 유발한다.

니블링(Nibbling)은 스티어링 입력이 없이 타이어가 운전 방향에 평행한 경계선 또는 홈을 따르는 경향이 있을때 경험하는 현상이고, 그밖에 다른 매끄러운 노면에서 있는 물리적 특징(결합)이다. TNPT는 동등한 부피의 RNPT에 의해 보여주는 것과 비교하여 개선된 니블링 수행을 보여준다. 접지면 외부 모서리의 보다 큰 유연성에 기인하는 TNPT는 RNPT가 행하는 것과 같은 동일한 측정치를 가지는 평행한 경계선 또는 홈에 적합치 않는다. 오히려, TNPT는 이것의 경로를 유지하도록 최소의 차량 재방향을 가지는 경계선 또는 홈위를 탄다.

앞서 설명한 것으로부터, 본 발명의 TNPT 구조는 종래의 공압 타이어와 유사한 근본적인 특징을 제공하는 상술된 조건아래에서 조이도록 신중히 설계된 독특한 것이다. 이 독특한 구조물은 부하중에 굽힙보다 오히려, 리브가 각이지고 이것들이 압축하는 것을 요구한다. 결과된 개방 구조물은 본질적 승차 및 핸들링 특징들을 제공할뿐만 아니라 작동중에 열을 발산하도록 TNPT를 허용한다. 앞서의 특징들은 종래 기술 참조의 교습된 특정부분의 조합에 있어서 부족하고, 이러한 것들의 각각은 그것들의 교습이 그것들의 개념적 차이 뿐만 아니라 그것들을 만드는 구조적 요소의 상호 작용을 단순히 확대하는 개념적으로 그런 차이이다.

본 발명에서 이야기하고 해결된 문제점의 제공된 일반적 논쟁, NPT의 최선 형태에 대한 특별한 설명, 및 종래 기술 바퀴의 평형을 가지는 본 TNPT의 설명적 비교를 가지는 어울리지 않은 구속들이 다음의 청구범위에 의해 준비됨으로서 기대하는 그것들의 이유로 부과되어지는 것이 없는 것을 이해하게 된다.

기호의 정의는 다음과 같다.

A는 리브각, θ는 사다리꼴(벌려진)각,

α(알파)는 바퀴 전진 방향의 변화,

Δ(델타)는 접지면의 수축,

ro 및 ri는 내부 및 외부 후프의 반지름,

D는 ro와 ri 사이의 차이,

di 및 do는 내부 및 외부 후프의 두께,

dw는 웨브의 두께, ds는 리브의 두께,

L은 리브의 길이(후프사이) 및

ti 및 to는 림의 폭 및 접지면 폭.

Claims

탄력이 있은 탄성재이고, 이것의 외부원에 있는 대체로 원통형 외부 부재로 본래 구성된 환형 몸체, 상기 외부 부재로부터 내부로 방사상 간격이 있고 상기 외부 부재와 공축이며 대체로 원통인 내부 부재, 내부 및 원통형 부재들에 그것들의 내부 및 외부단들이 일치 연결되어 원주상으로 간격이 지어 떨어져 있는 제1 및 제2리브 부재들, 상기 리브 부재들은 그것들의 리브단들에 리브들을 끼우는 방사상 평면에 대체로 15°에서 75°까지의 각으로 경사지고, 제1리브 부재는 상기 방사상 평면에 대하여 상기 제2리브 부재에 방향이 반대이고, 웨브 부재와 상기 내부 및 외부 원통형 부재와 함께 형성되고, 조임에 적합하도록 부재들에 하중이 고루 분포되도록 제공하는 하중 전달 구조인 상기 리브 부재들 및 상기 제1리브에 한면 및 상기 제1리브에 다른 면상으로 연결되고 상기 방사상 평면에 마주하는 면을 가지는 상기 웨브 부재로 구성되는 축주위에서 회전할 수 있는 비공압 타이어에 있어서, 상기 리브가 내부 및 외부 원통형 부재의 원주 중심선으로부터 벌려진 사다리꼴의 단면을 가지고, tan^-1θ=[(t_o-t_i)/2]/T로 정의되고, 여기에서 t_o는 상기 외부 원통형 부재의 폭이고, t_i는 상기 내부 원통형 부재의 폭이며, T는 상기 내부 원통형 부재의 외부 표면과 상기 외부 원통형 부재의 내부 표면 사이의 거리이고, 상기 각 θ의 범위는 상기 원통형 부재의 원주 중심선을 지나서 수직평면에 관계해서 약 1°에서 약 40°까지의 범위안에 있도록 개선된 구조로 구성된 축 주위에서 회전하는 바공압 타이어.
제1항에 있어서, 상기 웨브 부재가 평면이고, 타이어의 회전축에 수직이며, 상기 원통형 부재의 축단부들 중간에 있는 중간부 주위에 위치되며, 상기 리브 부재의 각각은 상기 웨브 부재의 마주하는 측면으로부터 축선으로 연장되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2리브 부재들이 축선의 면에서 대체로 사다리꼴 단면이 나타나도록 상기 내부 원통형 부재로부터 상기 외부 원통형 부재까지 외부로 연속해서 벌려지고, 상기 리브들은 상기 리브들이 상기 내부 및 외부 원통형 부재들이 연결되는 곳에서 적어도 정확한 각으로 각 리브의 각 단부에 언더컷을 가지도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 리브들이 각이 지어서 상기 각 θ가 외부 원통형 부재의 내부 원주에서 벌려지도록 시작되고, 반지름 상에 있는 단부들이 내부 원통형 부재의 내부 반지름과 상기 웨브 부재의 한 면상에 있는 모든 리브들보다 크고 리브들의 벌려진 부분들을 포함하고 동일 경사면에 놓여있어서 내부 부재로부터 외부 부재까지 연속해서 벌려지는 리브의 내부 부재에 인접한 뿌리에서 발생하는 응력과 비교하여 각 리브의 벌려지지 않은 부분의 뿌리에서 응력이 감소되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 리브들은 각이 지어서, 상기 각 θ가 내부 원통형 부재의 외부 원주에서 벌려지기 시작하고, 반지름 상에 있는 단부들이 외부 원통형 부재의 내부 반지름과 상기 웨브 부재의 한 면상에 있는 모든 리브들보다 작고 리브들의 벌려진 부분을 포함하고 동일 경사면에 놓여있어서 내부 부재로부터 외부 부재까지 연속해서 벌려진 리브의 외부 부재에 인접한 뿌리에서 발생하는 응력과 비교하여 각 리브의 벌려지지 않은 부분의 뿌리에서 응력이 감소되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 리브들이 각이 지어서 상기 각 θ는 내부 원통형 부재의 반지름보다 큰 지점에서 시작하고, 외부 원통형 부재의 내부 반지름과 상기 웨브 부재의 한 면상에 있는 모든 리브들보다 작고 리브들의 벌려진 부분을 포함하고 동일 경사면에 놓여있어서 내부 부재로부터 외부 부재까지 연속해서 벌려지는 리브의 내부 및 외부 부재들에 인접한 뿌리에서 발생되는 응력과 비교하여 각 리브의 벌려지지 않은 부분의 뿌리에서 발생되는 응력이 감소되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 리브들이 서로 마주보도록 방향을 가진 각각의 평면 리브들의 길이 중간 지점으로부터 돌출된 완충-정지부 부재를 가지어서, 상기 완충-정지부 부재들은 수평으로부터 아래로 경사지고, 상기 타이어가 단단하게 조여졌을 때 이웃에 인접한 리브에 밀착되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 각들이 대체로 동일하고 20°에서 60°의 범위에 있도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 외부 원통형 부재가 타이어의 외부 표면, 원주상의 접지면에 고정되고, 상기 내부 원통형 부재는 타이어의 내부 원주상의 표면, 바퀴림에 고정되도록 구성된 비공압 타이어.
제2항에 있어서, 상기 탄성재는 약 40 내지 65범위의 쇼어 D경도(ASTM-D224), 약 3000psi에서 20,000psi까지 범위에 있는 압축 계수(형상계수 0.5 및 10% 압축에서) 상기 계수가 약 20℃에서 70℃까지의 온도에서 ±30%를 유지하고(ASTM-D695), 60%보다 작게 압축을 세팅하고, (ASTM-D395B), 약 0.05에서 0.15범위에서 용융화(Rheo-metrics) 기계를 가지고 70℃에서 측정된 히스테리시스(tanδ)(ASTM-D2236), 그리고 정상적인 작동시 최대 인장의 20%에 있는 10,000 사이클보다 큰 굴곡 피로(텍서스 굴곡 시험, ASTM-D3629-78)의 특징을 가지도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제8항에 있어서, 상기 접지면, 상기 환형 몸체 및 상기 바퀴림의 일체 바퀴 구조로 형성되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제10항에 있어서, 상기 탄성재가 폴리우레탄으로 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제12항에 있어서, 상기 폴리우레탄이 (a) 약 5에서 7까지의 이소시안에이트(NCO) 번호를 가지는 톨루엔디이소시안-에이트-폴리(테트라메틸렌에테르 글리콜)(분자량 1500에서 약 2000)(TDI-PTMEGO 프레폴리머 및 (b) 상기 프레폴리머의 바람직한 경화를 제공하도록 충분한 양에 있는 경화제의 혼합 반응기로부터 추출되도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.
제13항에 있어서, 상기 경화제가 메틸렌디아닐린-염화나트륨(NaCl) 혼합(MDA-NaCl) 경화제(디옥틸-페탈레이트에 있어서 질량의 50%까지) 및 메틸렌-비스-오르토클로로아닐린(MBOCA)으로 구성된 집합체로부터 선별되어지고, 질량비율(a/b)인 1/0.05에서 약 1/0.3의 범위에서 있도록 구성된 축 주위에서 회전하는 비공압 타이어.