KR101649926B1

KR101649926B1 - 에어리스 타이어

Info

Publication number: KR101649926B1
Application number: KR1020150000448A
Authority: KR
Inventors: 장민수; 강승구; 최윤진; 송충기
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2016-09-05
Also published as: CN105751817A; US20160193877A1; EP3040209A1; JP6347774B2; JP2016124539A; KR20160084040A

Abstract

본 발명에 따른 에어리스 타이어는 원둘레를 따라 배열되는 복수의 트레드 블록(tread block), 각각의 트레드 블록에 원둘레의 내측 방향으로 연결되는 복수의 스포크(spoke), 및 원둘레의 중심에 배치되어 복수의 스포크에 연결되고, 스포크를 통해 트레드 블록 간의 간격이 조절되도록 그 길이가 가변되는 허브축을 포함한다.

Description

에어리스 타이어{AIRLESS TIRE}

본 발명은 에어리스 타이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 타이어와 스노타이어(snow tire)의 기능을 동시에 구현할 수 있는 에어리스 타이어에 관한 것이다.

타이어는 자동차를 구성하는 부품중의 하나로 노면에 직접 접촉한다. 타이어 내부의 공기는 스프링과 같은 완충작용을 하여 노면의 요철에 의해 생기는 충격을 흡수함으로써 승차감을 한층 높여준다.

차량의 조종성을 구현시킬 수 있는 타이어는 구조에 따라 래디얼 타이어, 에어리스 타이어, 그리고 솔리드 타이어 등으로 분류할 수 있다. 그 중에서 승용차 및 특수목적을 제외한 자동차에는 대부분 래디얼 타이어(radial tire)가 사용되고 있다. 래디얼 타이어는 그 제조공정이 복잡하고, 공기압을 수시로 점검해야 해야 하는 불편한 점이 있다. 또한, 주행 중 외부물질에 의한 찔림과 충격으로 타이어가 파손될 수 있는 안전성의 문제가 있다.

에어리스 타이어는, 이러한 공기압 타이어와는 달리, 소재와 공정의 단순화를 통해 생산비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 사용량 및 유해물질 발생량을 현저히 절감할 수 있는 새로운 개념의 공정과 구조로 이루어진 타이어이다. 또한 에어리스 타이어는 공기압의 부족 등으로 인해 발생할 수 있는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 에어리스 타이어는 래디얼 타이어에서 발생 되는 스탠딩 웨이브 (standing wave) 형상을 방지할 수 있으며 회전저항을 크게 개선할 수 있는 이점을 가지고 있다.

이와 같은 에어리스 타이어는 래디얼 타이어와는 완전히 다른 구조로 이루어져 있다. 그리고 에어리스 타이어는 래디얼 타이어와 달리 압축공기를 전혀 이용하지 않는 설계방식이기 때문에 공기압 손실 또는 부족함 (flat tire)으로 인하여 주행 중에 발생될 수 있는 사고의 위험으로부터 자유롭다. 또한, 에어리스 타이어는 상기 래디얼 타이어와 달리 소재와 공정의 단순화를 통해 생산비용을 크게 절감할 수 있다.

한편, 타이어는 사용되는 노면 상태에 따라 일반 타이어와 스노타이어로 구분할 수 있다. 일반 타이어와 스노우 타이어는 특정 노면조건에 맞추어 개발된 것으로서, 사용자가 운행조건과 환경에 따라 교체하여 차량의 안정성을 유지하도록 설계되었다. 그러나 겨울철 갑작스런 강설로 인한 스노우 노면에서는 일반 타이어 장착차량은 접지력을 잃어 구동, 제동, 코너링이 어려운 상황에 직면하게 되고, 스노타이어로 교체하거나 스노우 체인 등의 별도 장비를 장착해야 하는 번거로움이 있다.

또한, 스노타이어의 경우 건조 노면이나 젖은 노면에서 일반 타이어 대비 접지력이 저하되어 위험한 상황발생 시 차량의 안전에 문제가 발행할 수 있다.

미국특허등록 4784201(등록: 1988 11월 15) 미국특허등록 5676900(등록: 1997 10월 14일) 미국특허공개 20090283185(공개: 2009 11월 19일) 미국특허공개 20100132858(공개: 2010 6월 3일)

본 발명은 급격한 기상변화와 그에 따른 노면 변화에 편리하고 효과적으로 대처가 가능하고 안전성을 향상시킬 수 있는 에어리스 타이어를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 에어리스 타이어는 원둘레를 따라 배열되는 복수의 트레드 블록(tread block), 각각의 트레드 블록에 원둘레의 내측 방향으로 연결되는 복수의 스포크(spoke), 및 원둘레의 중심에 배치되어 복수의 스포크에 연결되고, 복수의 스포크를 통해 트레드 블록 간의 간격이 조절되도록 그 길이가 가변되도록 구동되는 허브축을 포함한다.

허브축은 트레드 블록이 서로 밀착된 일반모드를 구현하기 위한 제1 길이와 트레드 블록이 서로 소정의 간격으로 이격되는 스노우 모드를 구현하기 위한 제1 길이보다 작은 제2 길이로 가변될 수 있다.

본 발명에 따른 에어리스 타이어는 일반보드에서 제1 직경을 가지고, 스노우 모드에서 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가질 수 있다. 이때, 제2 직경은 제1 직경의 1.5배 이하일 수 있다.

본 발명에 따른 에어리스 타이어는 원둘레를 따라 배열되는 4 내지 50개의 트레드 블록을 포함할 수 있다.

트레드 블록은 허브축의 길이 방향을 따라 반복 형성되는 돌출부와 홈부를 포함할 수 있다. 트레드 블록은 그 돌출부에 형성되는 스터드(stud)를 더 포함할 수 있다.

트레드 블록은 폴리우레탄(polyurethane) 재질로 이루어지는 내면부와 타이어 컴파운드 재질로 이루어지는 표면부를 포함할 수 있다.

내면부는 에어리스 타이어의 회전 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 표면부에 수직하게 배열되는 다수의 플레이트를 포함할 수 있다.

스포크는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 트레드 블록과 스포크는 힌지(hinge)로 연결될 수 있고, 또는 허브축과 스포크가 힌지로 연결될 수 있다.

허브축은 유압시스템 또는 전기시스템의 제어를 통해 그 길이가 가변될 수 있다.

한 쌍의 상기 스포크가 하나의 상기 트레드 블록의 양단 및 허브축에 연결될 수 있다.

허브축은 그 일 측에 차량의 구동축에 결합하도록 구성되는 연결부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 에어리스 타이어는 급격한 기상변화와 그에 따른 노면변화에 별도의 타이어 교체 또는 스노우 체인과 같은 추가 장비의 장착 없이도 편리하고 효율적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 에어리스 타이어는 스노우 노면에서의 접지력을 가지면서도 건조한 노면 또는 젖은 노면 상태에서도 일반 타이어와 동일한 접지력을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어의 사시도이다.
도 2는 도 1의 트레드 블록을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어의 일반모드에서의 모습을 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어의 일반모드에서의 모습을 나타낸 일부절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어의 스노우 모드에서의 모습을 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어의 스노우 모드에서의 모습을 나타낸 일부절개 사시도이다.
도 7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어리스 타이어의 트레드 블록을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7의 트레드 블록에 구비되는 스터드를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어리스 타이어의 일반모드에서의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어리스 타이어의 스노우 모드에서의 모습을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에어리스 타이어를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어(100)를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어리스 타이어(100)는 원둘레를 따라 배열되는 복수의 트레드 블록(tread block, 110)과 이에 대응하여 연결되는 스포크(spoke, 120) 및 허브축(hub axis,130)을 포함한다.

도 2는 본 실시예의 에어리스 타이어(100)에 구비되는 트레드 블록(110)을 나타낸 사시도 이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 트레드 불록(110)은 에어리스 타이어(100) 원둘레 내측으로 위치하는 내면부(112)와 노면에 직접 닿는 부분인 표면부(114)를 포함한다. 내면부(112)는 강성을 유지하며 하중을 지지하는 부분으로, 일례로, 폴리우레탄(polyurethane) 재질로 이루질 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 내면부(112)는 타이어가 회전하는 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 표면부(114)에 수직으로 배열되는 다수의 폴리우레탄 플레이트(113)를 포함한다. 표면부(114)는 타이어 고유의 성질을 발휘하도록 타이어 컴파운드 재질로 이루어져 에어리스 타이어(100)의 접지력을 높일 수 있다.

본 실시예에 따른 에어리스 타이어(100)는 차량의 종류와 타이어의 규격의 변화에 따라 4 내지 50개의 트레드 블록(110)으로 구성될 수 있다.

스포크(120)는 각각의 트레드 블록(110)에 원둘레의 내측 방향으로 연결되며, 차량의 하중지지와 제구동력 전달을 위해 충분한 강성을 가지는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따른 에어리스 타이어(100)에서 한 쌍의 스포크(120)가 하나의 트레드 블록(110)의 허브축(130) 방향의 양단에 연결되도록 구성되나, 필요에 따라 두 개 이상의 스포크(120)가 하나의 트레드 블록(110)에 연결되거나, 하나의 스포크(120)가 하나의 트레드 블록(110)의 일단에만 연결되도록 구성될 수도 있으며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

또한, 스포크(120)는 트레드 블록(110)과 힌지(140b, hinge)로 연결될 수 있으며, 이에 따라 도 1에 도시한 바와 같이, 에어리스 타이어(100)와 휠의 형태로써 차량에 부착 가능한 형상을 구현할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 스포크(120)는 트레드 블록(110)에 연결되는 부분의 길이가 허브축(130)에 연결되는 부분의 길이보다 큰 대략 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다.

허브축(130)은 원둘레의 중심에 배치되어 복수의 스포크(120)에 연결된다. 도시한 바와 같이, 허브축(130)은 연결부(132)를 구비하여 타이어와 휠이 결합된 형태의 에어리스 타이어(100)가 차량의 구동축(미도시)에 직접 장착될 수 있도록 할 수 있다. 허브축(130)은 스포크(120)와 힌지(140b, hinge)로 연결될 수 있으며, 스포크(120)가 허브축(130) 및 트레드 블록(110)과 힌지(140a, 140b)로 연결됨으로써 타이어의 안팎으로 원활히 회동할 수 있다.

허브축(130)은 그 길이가 가변되어 스포크(120)를 통해 트레드 블록(110) 간의 간격을 조절한다. 허브축(130)은 일례로, 유압시스템 또는 전기시스템의 제어를 통해 그 길이가 가변될 수 있다. 이에 대하여는 도 3 및 도 4을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3과 도 4는 각각 본 실시예에 따른 에어리스 타이어(100a)의 일반모드(normal mode)를 나타낸 정면도와 부분 절개 사시도이며, 도 5와 도 6은 각각 스노우 모드(snow mode)를 나타낸 정면도와 부분 절개 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 일반모드에서 허브축(130a)은 제1 길이(L1)를 가지며, 허브축(130a)의 길이(L1)에 대응하여 에어리스 타이어(100)는 제1 직경(D1)을 갖는다. 이때, 인접하는 트레드 블록(110)들은 서로 밀착되거나 상대적으로 작은 간격을 가지도록 배치된다.

일반모드에서의 제1 직경(D1)은 건조 노면 또는 젖은 노면 조건에서 차량조건에 최적화되도록 설정될 수 있다. 이에 따라 각 트레드 블록(110)들이 록킹(locking)되어 건조한 노면 또는 젖은 노면에서의 접지력을 발휘하여 우수한 조정안정성과 구동 및 제동 성능을 발휘할 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 스노우 모드에서 허브축(130b)은 일반모드에서의 제1 길이(L1)보다 작은 제2 길이(L2)를 가지도록 구동되며, 이에 연동하여 허브축(130b)에 연결된 다수의 스포크(120)가 트레드 블록(110)들을 원둘레 외측으로 밀어내고, 에어리스 타이어(100b)는 제1 직경(D1)보다 큰 제2 직경(D2)을 가지게 된다. 에어리스 타이어(100b)의 직경이 커짐에 따라 인접하는 트레드 블록(110)은 일반모드에서의 간격보다 큰 소정의 간격으로 이격되어 인접한 트레드 블록들(110) 사이로 허브축(130b) 방향을 따라 그루브(150)가 형성된다. 이와 같이 형성된 그루브(150)에 의해 스노우 트랙션(snow traction) 또는 스노우 그립(snow grip)이 발휘될 수 있다.

이때, 스노우 모드에서의 에어리스 타이어(100b)의 제2 직경(D2)은 일반 모드에서의 제1 직경(D1)보다 크다. 그러나 차량 운행 시 안정성 등을 고려할 때 제1 직경(D1)의 1.5배 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서 강설량 등 노면의 상태에 따라 허브축(130)을 구동하여, 에어리스 타이어(100)의 직경 및 그에 따른 트레드 블록들(110) 간의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 많은 강설량 및 노면이 매우 미끄러운 상태의 경우, 허브축(130)의 길이를 최대한 작게 하여, 트레드 불록(110)의 간격에 의한 그루브(150)의 폭을 최대로 함으로써 스노우 트랙션 수준을 최대화할 수 있다. 이때, 그루브(150)의 폭은 강설량, 기온 및 수분감지 등의 데이터에 근거하여 자동으로 설정될 수 있으며, 운전자의 조작에 의해 그루브(150)의 폭이 조절되도록 할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어리스 타이어(200a, 200b)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명하는 구성 외에 본 실시예의 에어리스 타이어(200a, 200b)의 다른 나머지 구성은 전술한 제1 실시예의 구성과 동일하며, 이하에서는 이에 대한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어리스 타이어(200a, 200b)의 트레드 블록(210)을 나타낸 사시도이며, 도 8은 도 7의 트레드 블록(210)에 구비되는 스터드(218, stud)를 확대하여 나타낸 사시도이다. 도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 각각 일반모드와 스노우 모드에서의 에어리스 타이어(200a, 200b)를 나타낸 사시도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 트레드 블록(210)은 그 양단에 허브축(230)의 길이 방향(X)을 따라 반복 형성되는 돌출부(212)와 돌출부(212)의 형상에 대응하는 형상을 가지는 홈부(214)를 포함한다. 트레드 블록(210)에 형성된 돌출부(212)는 인접하는 트레드 블록(210)에 형성된 홈부(214)에 삽입된다. 또한, 트레드 블록(210)의 표면부(211)에는 그 가운데 부분에 에어리스 타이어(200)의 원둘레를 따라 센터 그루브(216)가 형성된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 트레드 블록(210)의 돌출부(212)에 스터드(218)가 형성됨으로써, 스노우 모드에서 형성되는 그루브(250)에 의한 스노우 그립 효과가 더욱 향상될 수 있다. 스터드(218)는 일례로, 금속재질로 형성될 수 있다.

이와 같은 구조를 가지는 트레드 블록(210)의 구성에 따라 도 9에 도시한 바와 같이, 일반모드에서 에어리스 타이어(200a)는 인접하는 트레드 블록들(210)이 서로 그 돌출부가 홈부에 삽입되어 맞물리도록 상대적으로 작은 직경을 갖는다. 이에 따라 건조한 노면 또는 젖은 노면 상태에서 노면 접지력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 원둘레 방향을 따라 연결되어 형성되는 센터 그루브(216)에 의해 젖은 노면에서의 접지력을 극대화 할 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 스노우 모드에서 본 실시예에 따른 에어리스 타이어(200)는 스노우 모드에서 허브축(230)의 길이가 짧아지도록 구동된다. 이에 따라 허브축(230)에 연결된 스포크(220)가 트레드 블록(210)을 원둘레 외측 방향으로 밀어내고, 에어리스 타이어(200)의 직경은 커져 허브축(230) 방향으로 돌출부(212)와 홈부(218)의 형상의 패턴에 따라 지그재그 형상의 그루브(250)가 형성된다. 지그재그 형상의 그루브(250)가 형성됨에 따라 직선형 그루브가 형성된 경우에 비해 스노우 그립은 더욱 향상할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에어리스 타이어는 타이어의 교체 또는 스노우 체인과 같은 별도 장비의 장착 없이도 급격한 기상변화와 그에 따른 노면 상태의 변화에 편리하고 효율적으로 대응할 수 있어 운행 안전성과 편리성을 극대화할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100, 200: 에어리스 타이어 110, 210: 트레드 블록
112: 내측부 113: 플레이트
114: 표면부 120, 220: 스포크
130, 230: 허브축 132: 연결부
140: 힌지 150: 그루브
212: 돌출부 214: 홈부
216: 센터 그루브 218: 스터드

Claims

원둘레를 따라 배열되는 복수의 트레드 블록(tread block),
상기 각각의 트레드 블록에 상기 원둘레의 내측 방향으로 연결되는 복수의 스포크(spoke), 및
상기 원둘레의 중심에 배치되어 상기 복수의 스포크에 연결되고, 상기 스포크를 통해 상기 트레드 블록 간의 간격이 조절되도록 그 길이가 가변되는 허브축을 포함하고,
상기 허브축과 상기 스포크는 힌지로 연결되는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 허브축은 상기 트레드 블록이 서로 밀착된 일반모드를 구현하기 위한 제1 길이와 상기 트레드 블록이 서로 소정의 간격으로 이격되는 스노우 모드를 구현하기 위한 상기 제1 길이보다 작은 제2 길이로 가변되는 에어리스 타이어.
제2 항에 있어서,
상기 일반모드에서 제1 직경을 가지고, 상기 스노우 모드에서 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지는 에어리스 타이어.
제3 항에 있어서,
상기 제2 직경은 상기 제1 직경의 1.5배 이하인 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 원둘레를 따라 배열되는 4 내지 50개의 상기 트레드 블록을 포함하는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 트레드 블록은 상기 허브축 방향을 따라 반복 형성되는 돌출부와 상기 돌출부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 홈부를 포함하는 에어리스 타이어.
제6 항에 있어서,
상기 트레드 블록은 상기 돌출부에 형성되는 스터드(stud)를 포함하는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 트레드 블록은 폴리우레탄(polyurethane) 재질로 이루어지는 내면부와 타이어 컴파운드 재질로 이루어지는 표면부를 포함하는 에어리스 타이어.
제8 항에 있어서,
상기 내면부는 에어리스 타이어의 회전 방향을 따라 서로 일정한 간격을 두고 상기 표면부에 수직하게 배열되는 다수의 플레이트를 포함하는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 스포크는 금속 재질로 이루어지는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 트레드 블록과 상기 스포크는 힌지(hinge)로 연결되는 에어리스 타이어.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 허브축은 유압시스템 또는 전기시스템의 제어를 통해 그 길이가 가변되는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
한 쌍의 상기 스포크가 하나의 상기 트레드 블록의 양단 및 허브축에 연결되는 에어리스 타이어.
제1 항에 있어서,
상기 허브축은 그 일 측에 차량의 구동축에 결합하도록 구성되는 연결부를 포함하는 에어리스 타이어.