KR101375495B1 - 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 공기압에 따라 비드부가 유동하여 사이드월부의 반경이 변화되도록 함으로써 타이어의 성능을 최적화하여 주행 안정성과 승차감을 향상시키고 진동 및 소음을 저감시킬 수 있도록 한 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림에 관한 것으로서,
타이어의 비드부(20)가 조립되어 타이어 내부의 공기압을 밀봉하는 림(10)에 있어서, 타이어의 내부 공기압에 따라 상기 비드부(20)의 체결각도가 변화될 수 있도록 상기 비드부(20)가 접촉되는 외측면에 상기 비드부(20)가 유동 가능한 댐퍼(15)가 설치된 것을 특징으로 한다.
이에 따라 주행환경이 변화되더라도 타이어 접지면적의 변화는 최소화하게 되고, 비드부와 림의 장착 각도가 변화되어 타이어 성능이 최적화된다.

Description

타이어 성능 최적화를 위한 가변 림{Variable rim for optimizing tire performance}

본 발명은 타이어의 비드부와 접촉되어 타이어를 지지하는 림에 관한 것으로서, 특히 타이어의 공기압에 따라 비드부가 유동하여 사이드월부의 반경이 변화되도록 함으로써 타이어의 성능을 최적화하여 주행 안정성과 승차감을 향상시키고 진동 및 소음을 저감시킬 수 있도록 한, 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림에 관한 것이다.

일반적인 타이어는, 도 1에 도시된 바와 같이, 노면과 접촉하는 트레드(Tread, 4)와, 타이어의 골격을 이루는 카카스(Carcass, 5)와, 상기 트레드(4)와 카카스(5) 사이에 설치된 다수의 벨트(belt, 11)와, 공기의 누출을 방지하도록 상기 카카스(5)의 안쪽에 위치되는 인너라이너(Inner Liner, 6)와, 상기 트레드(4)에 이어지도록 형성되어 유연한 굴신운동이 이루어지도록 하는 사이드월(Side Wall, 3)과, 상기 사이드월(3)에 이어지도록 형성되어 타이어를 림(Rim, 2)에 장착시키는 비드(Bead)부(8), 및 상기 카카스(5)와 림(2)의 집적접촉을 피함과 아울러 상기 카카스를 보호하고 비드부 강도를 보강하기 위한 스틸체파(Steel Chafer, 7)로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 타이어는 다음과 같은 특성을 지니고 있다.

통상적으로 압력(Pa)은 단위면적당 작용하는 힘(F/A, [N/㎡])을 의미하므로, 타이어의 접지면적은 차량에 작용하는 하중과 타이어 내부의 공기 압력에 의해 결정된다. 따라서, 타이어가 적정한 접지면적을 확보할 수 있도록 타이어의 공기압을 조절해야 한다.

그리고, 타이어는 지면에 접촉할 때 그 형상이 지면과 직각을 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이는 타이어가 지면에 직각으로 접촉될 경우에 가장 큰 하중을 지지할 수 있기 때문이다.

또, 상기 사이드월은 측면 내부의 반경을 크게 할수록 굴신 운동시 파손의 위험이 적다. 따라서, 타이어의 내부 공기압을 일정 이상으로 유지하여 사이드월의 측면 반경을 크게 하는 것이 더 유리하다.

그리고, 타이어에 결합되는 휠 조립체는 차량에 회전 가능하게 결합되는 휠 디스크(도시 생략) 및 이와 일체로 형성되는 림(2)으로 구성되어, 도 1에 도시된 바와 같이 차량과 타이어를 연결하게 되며, 상기 림(2)은 상기 타이어의 비드부(8)를 지탱하고 타이어 내부의 공기압을 밀봉하는 역할을 하게 된다.

그런데, 상기한 종래의 휠 조립체는 타이어가 림에 장착될 경우 타이어의 비드부가 고정되어 유기적으로 움직이지 않게 되므로 주행환경의 변화에 민감하게 대응할 수 없고, 그로 인하여 타이어의 최적화된 성능을 유지하기가 어려운 문제점이 있다.

다시 말해서, 휠 조립체의 림은 스틸 또는 알루미늄 재질의 주물로 이루어지며 변하지 않는 성질을 지니고 있는 반면, 타이어는 고무 재질로 이루어지며 내부 또는 외부 환경의 변화에 따라 그 성질이 심하게 변화하기 때문에 타이어의 성능을 최적화하기 위해서는 어느 정도의 유동이 필요하다. 그러나, 림과 타이어의 재질 차이로 인하여 림에 장착된 타이어의 비드부는 유동할 수 없게 되고, 그로 인하여 타이어의 최적화된 성능을 유지하지 못하게 되는 것이다.

한편, 일본 공개특허 특개2000-335213호에는 타이어의 비드부에 휠의 림에 결합되는 결합부 및 댐퍼부재로 이루어진 연설부를 연결한, 타이어가 부착된 휠 및 타이어가 개시되어 있으나, 이는 진동 감쇠를 위한 것에 불과하다.

또, 국내 공개특허 10-2003-0061905호에는 휠의 림 부분에 접촉되는 비드부의 끝단에 고무층을 형성한 공기입 타이어가 개시되어 있으나, 이는 고무층을 이용하여 진동 소음을 줄이고자 한 것에 불과하다.

또한, 국내 공개특허 10-2008-0069577호에는 림에 댐퍼부재가 설치된 탄성 휠이 개시되어 있으나, 승차감과 소음 성능을 향상시키기 위하여 타이어의 비드부에 접촉되는 림과 차축에 설치되어 상기 림을 지지하는 휠 디스크 사이에 댐퍼 부재를 개재한 것에 불과하다.

JP 2000-335213 A KR 10-2003-0061905 A KR 10-2008-0069577 A

상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 타이어의 내부 공기압 변화에 따라 타이어의 비드부가 림과의 접촉면 상에서 유동할 수 있도록 함으로써 타이어의 내부 및 외부 환경의 변화에 관계없이 주행 안정성과 승차감, 진동 및 소음 등과 관련한 타이어 성능을 최적으로 유지할 수 있도록 하는, 타이어의 성능 최적화를 위한 가변 림을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 타이어의 비드부가 조립되어 타이어 내부의 공기압을 밀봉하는 림에 있어서, 타이어의 내부 공기압에 따라 상기 비드부의 체결각도가 변화될 수 있도록 상기 비드부가 접촉되는 외측면에 상기 비드부가 유동 가능한 댐퍼가 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림에 따르면, 상기 댐퍼는 상기 비드부가 접촉되어 유동하는 부위의 120% 범위에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림에 따르면, 상기 댐퍼는 상기 비드부가 접촉되는 외측면 전체에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림에 따르면, 상기 비드부가 림에 장착될 때 수평면에 대한 상기 비드부의 외면 경사각인 장착 각도는 55~65도이고, 타이어의 내부 공기압이 증가할수록 장착 각도가 커지도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림은, 타이어의 내부 공기압 변화에 따라 노면에 접하는 부분의 댐퍼 두께가 변화되면서 비드부와 림의 접지각도가 변화하도록 함으로써, 주행환경이 변화되더라도 타이어 접지면적의 변화는 최소화하게 되고, 더불어 비드부와 림의 접지각도 변화를 통해 타이어 성능을 최적화하는 효과가 있다.

이에 따라 차량의 주행 안정성과 승차감 ,진동 및 소음 저감 향상에 크게 기여한다.

도 1은 통상적인 타이어와 림의 결합 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 가변 림에 타이어가 결합된 모습을 나타낸 단면도.
도 4는 적정 내압 상태에서의 비드부와 가변 림의 결합부 단면도.
도 5는 중간 내압 상태에서의 비드부와 가변 림의 결합부 단면도.
도 6은 최대 내압 상태에서의 비드부와 가변 림의 결합부 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림은, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 타이어의 비드부(20)가 조립되어 인너라이너(21)와 함께 타이어 내부의 공기압을 밀봉하는 림(10)에 있어서, 타이어의 내부 공기압에 따라 상기 비드부(20)의 체결각도가 변화될 수 있도록 상기 비드부(20)가 접촉되는 외측면에 상기 비드부(20)가 유동 가능한 댐퍼(15)가 설치된 구조를 갖는다.

여기서, 상기 댐퍼(15)는 도 2의 (a)와 같이 상기 비드부(20)가 접촉되어 유동하는 부위의 120% 범위에 설치될 수도 있고, 상기 비드부(20)가 접촉되는 림(10)의 외측면 전체에 설치될 수도 있다. 그리고, 상기 댐퍼(15)는 타이어의 원주방향을 따라 전체적으로 설치되어야 함은 당연하다.

그리고, 상기 비드부(20)가 림(10)에 장착될 때 수평면에 대한 상기 비드부(20)의 외면 경사각인 장착 각도는 55~65도이고, 타이어의 내부 공기압이 증가할수록 상기 비드부(20)가 상기 림(10)의 외측으로 이동하여 장착 각도가 커지도록 구성한다. 이에 따라 타이어의 내부 공기압이 증가할수록 사이드월(25)의 측면 반경이 커지게 된다.

미설명 부호 23은 노면에 직접 접촉되는 트레드(Tread)이고, 30은 타이어의 골격을 형성하는 카카스(Carcass)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림은 주행환경의 변화에 따라 노면에 접하는 부분의 댐퍼 두께가 변화하여 비드부의 움직임을 허용함으로써 비드부와 림의 장착 각도가 변화되어 사이드의 굴신 운동을 최적화하게 된다.

차량의 주행 환경의 변화에 따라 타이어의 내부 압력이 변화하게 되면, 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도가 변화한다.

즉, 타이어의 내부 압력이 적정할 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 노면에 접촉된 부분에서도 댐퍼(15)가 원형을 유지하여 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도가 60도를 유지하게 된다.

하지만, 도 5에 도시된 바와 같이 노면에 접촉된 부분에서의 타이어 내부 압력이 증가하게 되면 상기 댐퍼(15)의 두께가 얇아지게 된다. 이에 따라 타이어의 내부 압력이 적정 압력과 최대 내압의 중간 정도까지 상승할 경우에는 상기 댐퍼(15)의 두께가 절반 정도로 감소하게 되고, 그로 인해 상기 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도가 62도 정도로 커지게 된다.

또, 타이어의 내부 압력이 최대 내압까지 증가하면 도 6에 도시된 바와 같이, 노면에 접촉된 부분에서의 댐퍼(15)는 타이어의 내부 압력에 의해 그 두께가 극단적으로 얇아진다. 이에 따라 상기 비드부(20)가 림(10)에 직접 접촉된 상태와 유사하게 변화하게 되고, 상기 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도는 64도 정도까지 커지게 된다.

상기 댐퍼(15)의 작용을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 댐퍼(15)는 타이어의 내부 압력 변화에 따라 두께가 변화하면서 상기 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도를 변화시키는 역할을 한다. 보통 타이어의 내부 압력의 변화는 차량의 적재 하중과 온도 변화에 비례하여 증가하게 되는데, 적재하중이 큰 트럭이나 버스에서는 내부 압력의 변화가 크게 나타난다.

그리고, 타이어는 노면에 직접적인 접촉이 있는 부분에서 차량의 적재 하중 대부분을 지지하게 되므로, 노면 상태의 급격한 변화에 따라 내부 압력이 커지게 된다. 이와 같이 내부 압력이 커지게 되면 댐퍼(15)가 수축되어 그 두께가 얇아지게 되므로, 상기 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도가 커지면서 사이드월(25)의 측면 반경 또한 커지게 된다. 따라서, 타이어의 굴신운동에 따른 파손을 막을 수 있게 된다.

상기 댐퍼(15)는 타이어의 원주방향 전체로 설치되어 있으므로, 지면과 접지되는 부위에서는 내부 압력이 증가함에 따라 수축하여 그 두께가 얇아지지만 그외의 부위에서 보완작용을 하게 되어 완전히 끊어지는 일은 발생하지 않게 된다.

여기서, 상기 비드부(20)와 림(10)의 장착 각도는 타이어 규정 공기압을 기준으로 최대 20 psi의 압력이 증가할 때 설치된 각도에서 최대 5도~10도까지 커지게 되지만, 상기 댐퍼(15)의 설치 높이에 따라 각도의 변화량은 달라질 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10...림
15...댐퍼
20...비드부
21...인너라이너
23....트레드
25...사이드월
27...스틸 체파
30...카카스

Claims (4)

1. 타이어의 비드부(20)가 조립되어 타이어 내부의 공기압을 밀봉하는 림(10)에 있어서,
   타이어의 내부 공기압에 따라 상기 비드부(20)의 체결각도가 변화될 수 있도록 상기 비드부(20)가 접촉되는 외측면에 상기 비드부(20)가 유동 가능한 댐퍼(15)가 설치됨과 아울러,
   상기 비드부(20)가 림(10)에 장착될 때 수평면에 대한 상기 비드부(20)의 외면 경사각인 장착 각도는 55~65도이고,
   타이어의 내부 공기압이 증가할수록 장착 각도가 커지도록 한 것을 특징으로 하는 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림.
2. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼(15)는 상기 비드부(20)가 접촉되어 유동하는 부위의 120% 범위에 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 댐퍼(15)는 상기 비드부(20)가 접촉되는 외측면 전체에 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 최적화를 위한 가변 림.
   
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