KR101725229B1 - 비 공기압 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비 공기압 타이어에 관한 것으로서, 링 형상의 트레드 베이스; 지면과 접지되도록 상기 트레드 베이스의 외경면에 형성되는 트레드 부; 상기 트레드 베이스의 내경면에 형성되고, 상기 트레드 베이스를 지지하는 적어도 하나의 밴드 부; 차제와 연결되도록 상기 밴드 부에 설치되는 휠 부; 및 상기 밴드 부에 설치되어 상기 밴드 부의 변형 발생시 전력을 생산하는 발전 소자;를 포함할 수 있다.

Description

비 공기압 타이어{Non-pneumatic tire}

본 발명은 비 공기압 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 생산이 가능하여 여분의 전력을 다른 곳에 활용할 수 있을 뿐만 아니라 타이어의 측면으로 공기를 배출하여 열 방출 및 오물 방지를 가능하게 하는 비 공기압 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 비 공기압 타이어는, 현재 사용되는 공기압 타이어와는 달리 압축공기를 주입하지 않기 때문에 펑크와 같은 사고위험에 유리하고, 또 사용되는 재료의 개수가 적고 구조적인 설계가 단순하다는 이점을 갖는다

이러한 비 공기압 타이어의 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 대한민국 특허공개 제2004-0027984호와 같은 비 공기압 타이어가 있다. 이 비 공기압 타이어는 트레드 부(1)를 지지하는 구조물, 즉 휠 부(5)와 트레드 베이스(3)를 연결하는 밴드 부(4)의 변형이 주행 시 충격을 흡수하는 것에만 그치고 그 변형 에너지를 이용하지 않고 있다. 그리고 오물 등이 구조물에 유입되면 타이어의 성능에 직접적인 영향을 줄 수 있으나 이에 대한 방안이 없어 개선책이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 비 공기압 타이어의 장점을 갖는 동시에 하중의 지지 시 발생하는 변형 에너지를 이용하여 발전 소자를 통해 전력을 생산하여 필요한 곳에 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 타이어가 회전할 시 측면에서 유동을 배출하여 열 방출을 빠르게 하고 오물의 유입을 방지할 수 있게 하는 비 공기압 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비 공기압 타이어는, 링 형상의 트레드 베이스; 지면과 접지되도록 상기 트레드 베이스의 외경면에 형성되는 트레드 부; 상기 트레드 베이스의 내경면에 형성되고, 상기 트레드 베이스를 지지하는 적어도 하나의 밴드 부; 차제와 연결되도록 상기 밴드 부에 설치되는 휠 부; 및 상기 밴드 부에 설치되어 상기 밴드 부의 변형 발생시 전력을 생산하는 발전 소자;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 휠 부는 내부 공간에 영상 출력 장치가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밴드 부는 회전함에 따라 공기의 유동을 형성하여 공기를 배출할 수 있도록 적어도 일부에 경사면이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밴드 부는 휠 부의 외면으로부터 상기 트레드 베이스까지 연장 형성되어 있고 암모나이트의 형상을 모방하여 압축힘을 고루 분배 할 수 있도록 나선 형태로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 타이어가 회전하는 중에서도 지속적인 충전이 가능하도록 상기 발전 소자에서 발생된 전력을 축전기로 옮기기 위하여 상기 발전 소자에 단자를 연결하고, 상기 단자를 차축에 전기적으로 접촉시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비 공기압 타이어는, 차량의 주행 또는 급정거 시 발생할 수 있는 전후 진동을 방지하고자 상기 발전 소자 각각에 기전력을 인가하여 발생되는 변위로 인하여 차량의 진동을 제어할 수 있는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 발전 소자에 식별자를 부여하고 임베디드 시스템에 연결한 뒤 각각의 전력 발생량을 확인하며, 만약 그 발생량이 일정량 이상 변하여 측정된다면 상기 임베디드 시스템에서 알람 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비 공기압 타이어는, 유동의 와류를 방지하고 상기 트레드 부의 다운 포스를 유도하기 위하여 상기 트레드 부, 상기 휠 부, 상기 밴드 부의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 차폐막;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 파손된 상기 발전 소자 또는 상기 밴드 부를 개별적으로 교체할 수 있도록 상기 발전 소자 또는 상기 밴드 부는 고정구를 이용하여 착탈 가능하게 고정될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 타이어가 회전함에 따라 경사면에 의해 공기의 유동이 형성되는 상기 밴드 부가 복수 개로 배열되어 감속 장치의 냉각 속도를 향상시키며 상기 타이어로의 오물 유입을 막을 수 있다. 그리고 상기 타이어의 압축 시 발생하는 변형 에너지를 상기 발전 소자를 통해 전기 에너지로 전환시켜 활용할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 기존의 비 공기압 타이어가 지면에 접촉된 상태를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 암모나이트의 형상을 가진 비 공기압 타이어의 사시도이다.
도 4는 도 2의 비 공기압 타이어의 작동 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 2의 비 공기압 타이어의 발전 소자로부터 생산된 전력을 저장하는 축전기를 나타내는 측면도이다.
도 6은 도 2의 비 공기압 타이어의 회전에 따른 공기 배출 상태를 나타내는 사용 상태 사시도이다.
도 7은 도 2의 비 공기압 타이어에 영상 출력 장치가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 2의 비 공기압 타이어에 기전력을 인가하는 상태를 나타내는 개념도이다.
도 9는 도 2의 비 공기압 타이어의 이상 유무를 확인하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 2의 비 공기압 타이어에 차폐막을 설치한 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 2의 비 공기압 타이어의 부품 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어(100)의 사시도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어(100)는, 크게 트레드 베이스(3)와, 트레드 부(1)와, 밴드 부(4)와, 휠 부(5) 및 발전 소자(2)를 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 트레드 베이스(3)는, 원형 링 형상인 것으로서, 상기 트레드 부(1)를 고정시키는 일종의 틀의 역할을 할 수 있다.

이러한, 상기 트레드 베이스(3)는 차제의 무게를 지지할 수 있고, 지면으로부터 인가되는 하중과 충격량을 견딜 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 매우 다양한 형태 및 재질의 단일 또는 복합 구조체일 수 있다.

또한, 상기 트레드 부(1)는, 지면과 접지되도록 상기 트레드 베이스(3)의 외경면에 형성되는 고무나 실리콘 등 탄성 소재로 이루어지는 링 형상의 구조체일 수 있다. 이러한 상기 트레드 부(1)는 지면과 접촉되어 마모될 수 있고, 접지력을 향상시키고, 빗물 배출을 용이하게 하도록 지그재그나 사선 등 다양한 형상의 홈들이 외경면을 따라 형성될 수 있다.

이러한, 상기 트레드 부(1)는 지면과의 접촉을 통하여 차량을 구동하거나 제동을 가하여 정지시킬 수 있도록 하고, 상기 밴드 부(4)는 지면 또는 외부로부터의 충격이나 진동을 흡수하고 완화하는 기능을 갖는다.

또한, 상기 밴드 부(4)는, 상기 트레드 베이스(3)의 내경면에 형성되고, 상기 트레드 베이스(3)를 지지할 수 있도록 방사선 상에 복수개가 마치 바퀴살 형상으로 형성되는 구조체일 수 있다. 특히, 상기 밴드 부(4)는 차량의 중량에 따른 하중을 지지하면서, 상기 타이어(100)의 좌굴을 방지하는 역할을 할 수 있다.

예컨대, 상기 밴드 부(4)는 상기 휠 부(5)의 외면으로부터 상기 트레드 베이스(3)까지 연장 형성되고, 곡률을 갖도록 둥글게 형성될 수 있다.

그러나, 상기 밴드 부(4)의 형상은 반드시 도면에 국한되지 않고, 직선형이나, 곡선형이나, 지그재그형 등 매우 다양한 형태 및 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 휠 부(5)는 차체와 연결되도록 상기 밴드 부(4)들의 중심에 설치되는 샤프트 형상의 구조체일 수 있다. 이러한 상기 휠 부(5)는 차체의 바퀴축과 연결되어 동력을 전달받아 회전될 수 있다.

또한, 상기 발전 소자(2)는, 상기 밴드 부(4)에 설치되어 상기 밴드 부(4)의 변형 발생시 전력을 생산하는 것으로서, 예컨대, 압력 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 압전 소자가 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 암모나이트의 형상을 가진 비 공기압 타이어(200)의 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 암모나이트의 형상을 가진 비 공기압 타이어(200)의 밴드 부(4)는 상기 휠 부(5)의 외면으로부터 상기 트레드 베이스(3)까지 직선으로 연장되는 직선 부(41) 및 암모나이트의 형상을 모방하여 압축힘을 고루 분배 할 수 있도록 상기 직선 부(41)들을 통과하여 나선 형태로 형성되는 암모나이트 형상 부(42)를 포함할 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 것 처럼, 상기 밴드 부(4)의 직선 부(41)는 상기 휠 부(5)의 외면에서 소정 간격으로 방사선상에 직선으로 연장 형성되어 있고, 상기 암모나티트 형상 부(42)가 암모나이트의 형상을 모방하여 압축힘을 고루 분배 할 수 있다.

도 4는 도 2의 비 공기압 타이어(100)의 작동 상태를 나타내는 정면도이고, 도 5는 도 2의 비 공기압 타이어(100)의 발전 소자(2)로부터 생산된 전력을 저장하는 축전기(30)를 나타내는 측면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 지속적인 충전이 가능하도록 상기 발전 소자에서 발생된 전력을 축전기(30)로 옮기기 위하여 상기 발전 소자(2)에 단자를 연결하고, 상기 단자를 차축에 전기적으로 접촉시키도록 전선(6)이 도체(21)로 이루어진 차축(20)과 연결될 수 있다.

그러므로, 이러한 본 발명이 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지면으로부터 받는 하중 발생 시, 지면과 접촉되는 상기 트레드 부(1)와 대응되는 상기 밴드 부(4)들이 압축력을 받아서 변형이 되면 상기 밴드 부(4)의 변형에 따라 함께 상기 발전 소자(2)가 변형되고, 상기 발전 소자(2)가 이러한 변형 에너지를 전기 에너지로 변형할 수 있다.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 지면 방향의 밴드 부(4)가 변형됨에 따라 밴드 부에 부착된 발전 소자(2)에도 변형이 발생된다. 이에 상기 발전 소자(2)에서 전력이 발생하며 파손된 발전 소자는 개별적으로 교체가 가능할 수 있다.

이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 전기 에너지를 각각의 상기 발전 소자(2)와 연결된 전선을 통해서 도체(21)로 이루어진 차축(20)을 통해 상기 축전기(30)에 저장할 수 있다.

이 때, 상기 도체(21)는 회전체이고, 상기 차축(20)은 고정축일 수 있거나, 상기 차축(20)은 회전체이고, 상기 축전기(30)는 고정체일 수 있다. 이러한 회전체와 고정체 사이에는 서로 전기적으로 연결되는 브러쉬나, 회전축 단자들이 설치되어 전기를 전송할 수 있다. 이외에도 도시하지 않았지만, 무선 방식으로 전기를 전송하거나, 자체적으로 디스플레이 전원 등으로 전기 에너지를 소모하는 것도 가능하다.

그러므로, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어(100)는, 압축 공기를 사용하지 않는 구조로써 상기 밴드 부(4)는 탄성에 의해 상기 타이어(100)에 인가되는 하중을 분산시켜 변형을 수반하며 지지하고 파손 시 개별적으로 교체 가능하다.

아울러, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 발전 소자(2)에서 발생된 전력을 축전기(30)로 옮기기 위하여 상기 발전 소자(2)에 전선(6)을 연결하고, 도체로 이루어진 차축(20)에 접촉시켜 상기 타이어(100)가 회전하는 중에서도 지속적인 충전이 가능하다.

도 6은 도 2의 비 공기압 타이어(100)의 회전에 따른 공기 배출 상태를 나타내는 사용 상태 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 밴드 부(4)는 회전함에 따라 공기의 유동을 형성하여 공기를 배출할 수 있도록 적어도 일부에 경사면이 형성될 수 있다.

따라서, 상기 밴드 부(4)는 상기 휠 부(5)의 외면에서 시작하여 상기 트레드 베이스(3)의 내면과 접합되어 지지하며 선풍기 날개와 같은 경사면이 형성되어 본 발명의 타이어(100)가 회전할 시 상기 밴드 부(4)의 형상을 이용하여 별도의 송풍기가 없이도 상기 타이어(100) 내측 공기를 배출할 수 있고 이에 따라 공기 순환에 도움을 줄 수 있다. 상기 밴드 부(4)는 곡률을 변화시켜 배출량을 조절할 수 있게 하여 사용자의 의도에 맞게 설정할 수 있다.

도 7은 도 2의 비 공기압 타이어(100)에 영상 출력 장치(7)가 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 2의 비 공기압 타이어(100)에 기전력을 인가하는 상태를 나타내는 개념도이고, 도 9는 도 2의 비 공기압 타이어(100)의 이상 유무를 확인하는 방법을 나타내는 블록도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 휠 부(5)는 내부 공간에 영상 출력 장치(7)가 설치될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 휠 부(5) 내부에 라즈베리 파이, 아두이노 등과 같은 임베디드 시스템(8)을 설치하고, 그 외부에는 영상 출력 장치(7)를 설치하여 영상을 출력할 수 있다.

여기서, 상기 임베디드 시스템(8) 및 상기 영상 출력 장치(7)의 전원은 상기 축전기(30) 뿐만 아니라 설치된 상기 발전 소자(2)에서 발생된 자체 전력을 활용할 수 있다. 또한 영상 출력 장치(7)는 상기 타이어(100)가 회전하더라도 영상이 회전하지 않고 계속 유지할 수 있다. 이로 인해 상기 타이어(100)를 광고판으로써의 기능으로 활용할 수 있어 상업적 이득을 기대할 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 차량의 이동 또는 급정거 시 발생할 수 있는 전후 진동을 방지하고자 상기 발전 소자(2) 각각에 기전력을 인가하여 역으로 변위를 발생시킨다. 이 효과로 인하여 차체의 진동을 제어할 수 있다.

즉, 상기 발전 소자(2)는 상술된 바와 같이, 변위 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 것은 물론이고, 반대로 전기 에너지를 변위 에너지로 변환하여 차체의 진동을 제어하는 것도 가능하다.

이를 위하여, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비 공기압 타이어(100)는, 차량의 주행 또는 급정거 시 발생할 수 있는 전후 진동을 방지하고자 상기 발전 소자(2) 각각에 기전력을 인가하여 발생되는 변위로 인하여 차량의 진동을 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 타이어(100)의 이상 유무를 확인할 수 있다. 즉, 상기 발전 소자(2)에 식별자를 부여하고 상기 임베디드 시스템(8)에 연결한 뒤 각각의 전력 발생량을 확인한다. 만약 그 발생량이 일정량 이상 변하여 측정된다면 상기 임베디드 시스템(8)에서 사용자에게 그 이상을 알릴 수 있다.

따라서, 사용자는 타이어의 이상이나 상기 발전 소자(2)에 이상이 발생되면 이를 정비하거나 교체하는 등 사고를 사전에 예방할 수 있다.

도 10은 도 2의 비 공기압 타이어(100)에 차폐막(9)을 설치한 상태를 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 도 2의 비 공기압 타이어(100)는, 유동의 와류를 방지하고 상기 트레드 부(1)의 다운 포스를 유도하기 위하여 상기 트레드 부(1), 상기 휠 부(5), 상기 밴드 부(4)의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 차폐막(9)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 상기 차폐막(9)을 이용하여 에어로다이나믹한 효과를 얻을 수도 있고, 미관을 우수하게 하는 이점도 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 타이어(100)에서 배출되는 공기를 이용하고 차폐막(9)으로 인해 유동의 와류를 방지할 뿐만 아니라 상기 차폐막(9)에 위치한 구멍으로 다운 포스를 유도할 수 있어 차량의 안정성 및 추력을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 타이어(100)의 구조 및 전력 해석을 실시한 결과, 상기 밴드 부(4) 각각에서 전력 생산이 가능한 것을 확인하였다.

도 11은 도 2의 비 공기압 타이어(100)의 부품 분해 사시도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 파손된 상기 발전 소자(2) 또는 상기 밴드 부(4)를 개별적으로 교체할 수 있도록 상기 발전 소자(2) 또는 상기 밴드 부(4)는 나사, 볼트, 너트, 리벳 등 각종 고정구를 이용하여 착탈 가능하게 고정될 수 있다. 따라서, 필요시 타이어 전체를 교체할 필요 없이 문제가 되는 부품만 교체하여 수명을 연장하고 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 트레드 부
2: 발전 소자
3: 트레드 베이스
4: 밴드 부
5: 휠 부
6: 전선
7: 영상 출력 장치
8: 임베디드 시스템
9: 차폐막
20: 도체로 이루어진 차축
21: 도체
30: 축전기
100, 200 : 비 공기압 타이어

Claims (9)

1. 링 형상의 트레드 베이스;
   지면과 접지되도록 상기 트레드 베이스의 외경면에 형성되는 트레드 부;
   상기 트레드 베이스의 내경면에 형성되고, 상기 트레드 베이스를 지지하는 적어도 하나의 밴드 부;
   차제와 연결되도록 상기 밴드 부에 설치되는 휠 부; 및
   상기 밴드 부에 설치되어 상기 밴드 부의 변형 발생시 전력을 생산하는 발전 소자;를 포함하고,
   상기 밴드 부는 상기 휠 부의 외면으로부터 상기 트레드 베이스까지 연장 형성되어 있고 암모나이트의 형상을 모방하여 압축힘을 고루 분배 할 수 있도록 나선 형태로 형성되는, 비 공기압 타이어.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 휠 부는 내부 공간에 영상 출력 장치가 설치되는, 비 공기압 타이어.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 밴드 부는 회전함에 따라 공기의 유동을 형성하여 공기를 배출할 수 있도록 적어도 일부에 경사면이 형성되는, 비 공기압 타이어.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   지속적인 충전이 가능하도록 상기 발전 소자에서 발생된 전력을 축전기로 옮기기 위하여 상기 발전 소자에 단자를 연결하고, 상기 단자를 차축에 전기적으로 접촉시키는, 비 공기압 타이어.
6. 제 1 항에 있어서,
   차량의 주행 또는 급정거 시 발생할 수 있는 전후 진동을 방지하고자 상기 발전 소자 각각에 기전력을 인가하여 발생되는 변위로 인하여 차량의 진동을 제어할 수 있는 제어부;
   를 더 포함하는, 비 공기압 타이어.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 발전 소자에 식별자를 부여하고 임베디드 시스템에 연결한 뒤 각각의 전력 발생량을 확인하며, 만약 그 발생량이 일정량 이상 변하여 측정된다면 상기 임베디드 시스템에서 알람 신호를 발생시키는, 비 공기압 타이어.
8. 제 1 항에 있어서,
   유동의 와류를 방지하고 상기 트레드 부의 다운 포스를 유도하기 위하여 상기 트레드 부, 상기 휠 부, 상기 밴드 부의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 차폐막;
   을 더 포함하는, 비 공기압 타이어.
9. 제 1항에 있어서,
   파손된 상기 발전 소자 또는 상기 밴드 부를 개별적으로 교체할 수 있도록 상기 발전 소자 또는 상기 밴드 부는 고정구를 이용하여 착탈 가능하게 고정되는, 비 공기압 타이어.

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