KR20100095300A - 튜브리스 타이어 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브리스 타이어 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 튜브리스 타이어; 상기 튜브리스 타이어를 지지하는 휠; 및 상기 튜브리스 타이어의 내부에 공기를 주입시키기 위한 공기주입기를 포함하되, 상기 공기주입기가 튜브리스 타이어의 측벽부에 형성된 튜브리스 타이어 조립체를 제공한다. 본 발명에 따르면, 휠의 높이를 최소화할 수 있고, 휠의 제조단가를 줄일 수 있다.

튜브리스, 타이어, 휠, 림, 바퀴, 공기

Description

튜브리스 타이어 조립체 {TUBELESS TIRE ASSEMBLY}

본 발명은 튜브리스 타이어 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기주입기를 튜브리스 타이어의 측벽부에 형성시킴으로써, 휠 부분의 높이를 최소화할 수 있는 튜브리스 타이어 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 바퀴는 타이어(tire) 부분과 상기 타이어를 지지하는 휠(wheel) 부분으로 구분된다. 이때, 상기 휠은 타이어에 밀착되는 림(rim), 축이 삽입 장착되는 중앙의 허브(hub)를 갖는다. 또한, 휠은 림과 허브를 연결하는 림 지지대를 갖는다. 이때, 휠은 모양에 따라, 구체적으로는 상기 림 지지대의 모양에 따라 디스크 휠(disk wheel), 스포크 휠(spoke wheel) 및 스파이더 휠(spider wheel) 등으로 나눌 수 있으며, 자동차용으로는 주로 디스크 휠이나 스파이더 휠 타입이 많이 사용된다.

또한, 상기 타이어는 튜브(tube)의 유무에 따라 튜브 타이어(튜브가 있는 것)와 튜브리스(tubeless) 타이어(튜브가 없는 것)로 나뉜다. 종래, 바퀴로는 타 이어 내부에 튜브가 내장되어 있는 튜브 타이어 조립체가 많이 사용되어 왔다.

그러나 튜브 타이어는 펑크가 발생되면 공기가 급격히 새어나오는 단점으로 인하여 큰 사고를 유발하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 펑크가 나더라도 공기가 급격히 새지 않는 튜브리스 타이어가 제시되어 현재에는 튜브리스 타이어의 사용이 보편화되고 있다. 또한, 튜브리스 타이어는 주행 중 방열이 잘되는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 튜브리스 타이어 조립체를 예시한 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 튜브리스 타이어 조립체는 일반적으로 튜브리스 타이어(1), 상기 튜브리스 타이어(1)를 지지하는 휠(2); 및 상기 튜브리스 타이어(1)의 내부에 공기를 주입시키기 위한 공기주입기(3)를 포함한다. 이때, 상기 튜브리스 타이어(1)는 지면과 접촉되는 트레드부(1a, tread portion)와 양쪽 측면의 측벽부(1b, side wall portion)를 갖는다. 또한, 상기 휠(2)은 타이어(1)에 밀착된 림(2a, rim); 축이 삽입 장착되는 중앙의 허브(2c, hub); 및 상기 림(2a)과 허브(2c)를 연결하는 림 지지대(2b)를 갖는다.

이때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공기주입기(3)는 림(2a)을 관통하여, 그 일측은 타이어(1) 내부에 위치되고, 타측은 외부로 노출되어 있다. 즉, 공기주입기(3)는 'L'자형 구조로서 림(2a)을 관통하여 결합되어 있다. 상기 공기주입기(3)를 통해 타이어(1) 내부에 공기가 주입되면, 팽창에 의해 타이어(1)가 림(2a)에 밀착되어 이탈이 방지된다. 또한, 타이어(1)의 안쪽 표면에는 기밀성의 라이너(1c)가 형성되어 있다. 상기 라이너(1c)는 고무재 등으로 구성되며, 이 러한 라이너(1c)는 펑크 시 공기의 유출을 방지하여 일정 기간 공기압을 유지시킨다.

따라서 튜브리스 타이어 조립체는 휠(2)의 림(2a)과 상기 림(2a)을 둘러싼 타이어(1)에 의해 밀폐된 공간부(S)가 형성되며, 상기 기밀성의 라이너(1c)에 의해 펑크 시 일정 기간 공기압이 유지된다.

그러나 종래 기술에 따른 튜브리스 타이어 조립체는, 상기 공기주입기(3)가 림(2a)을 관통한 구조, 즉 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 'L'자형 구조로 림(2a)에 결합되어 있어, 휠(2)의 높이(H₂)가 커지는 문제점이 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 공기주입기(3)가 림(2a)과 허브(2c)의 사이에 위치되어 있어, 림(2a)에서부터 공기주입기(3)에 해당하는 데드 높이(H_D, Dead High)가 형성된다. 이러한 데드 높이(H_D)는 도 2에 도시한 바와 같이 상하에 존재하게 된다.

이에 따라, 상기 데드 높이(H_D)에 해당하는 만큼의 휠(2)의 높이(H₂)가 커지게 된다. 휠(2)은 높은 강도가 요구됨에 따라 고가의 금속 합금이 사용되는데, 이때 상기와 같은 데드 높이(H_D)의 존재로 인하여 고가의 합금 재료가 많이 사용되어 휠(2)의 가격이 비싸지는 문제점이 있다. 또한, 림(2a)에 공기주입기(3)를 결합(관통)시키기 위한 구멍을 천공해야하는데, 이러한 천공작업이 수반되어 가격이 상승된다. 아울러, 휠(2)을 구성하는 림 지지대(2b)는 공기주입기(3)를 통한 공기 주입이 가능하게끔 설계해야하는데, 이때 상기 공기주입기(3)의 설계 위치에 의해 림 지지대(2b)의 형상이 제한되는 문제점이 지적된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 데드 높이(H_D)가 형성되지 않은 개선된 구조를 갖게 함으로써, 휠의 높이를 최소화할 수 있고, 휠의 제조단가를 줄일 수 있는 튜브리스 타이어 조립체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

튜브리스 타이어; 상기 튜브리스 타이어를 지지하는 휠; 및 상기 튜브리스 타이어의 내부에 공기를 주입시키기 위한 공기주입기를 포함하는 튜브리스 타이어 조립체에 있어서,

상기 공기주입기가 튜브리스 타이어의 측벽부에 형성된 튜브리스 타이어 조립체를 제공한다.

이때, 상기 측벽부는, 공기주입기가 형성된 부분에 볼록부가 형성된 것이 좋으며, 상기 공기주입기의 주위에는 실링제가 도포된 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기주입기는 공기주입관과 상기 공기주입관에 내장된 밸브를 가지되, 상기 공기주입관에는 공기 유출공이 형성되고, 상기 공기주입관과 측벽부의 접촉 계면에는 팽창부재가 개재되어 있으며, 상기 팽창부재는 공기압에 의해 팽창 되는 팽창부와, 상기 팽창부와 공기주입관의 기밀성을 유지하는 밀폐링을 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 공기주입기가 튜브리스 타이어의 측벽부에 형성되어 데드 높이(H_D)가 형성되지 않는다. 이에 따라, 휠의 높이를 최소화할 수 있고, 휠의 제조단가를 줄일 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 휠의 형상, 즉 림 지지대의 형상이 제한되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로서, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 요부 단면도이다. 또한, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 튜브리 스 타이어 조립체의 사용 상태를 보인 사시도이다.

먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 튜브리스 타이어 조립체(이하, '조립체'로 약칭한다)는 튜브리스 타이어(10), 상기 튜브리스 타이어(10)를 지지하는 휠(20), 및 상기 튜브리스 타이어(10)의 내부에 공기를 주입시키기 위한 공기주입기(30)를 포함한다.

상기 튜브리스 타이어(10)는 지면과 접촉되는 트레드부(12, tread portion)와 양쪽 측면의 측벽부(14, side wall portion)로 구분된다. 이러한 튜브리스 타이어(10)는 통상과 같은 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 통상과 같이 튜브리스 타이어(10)의 안쪽 표면에는 펑크 시 공기의 유출을 방지하여 공기압이 유지되도록 하는 기밀성의 라이너(16)가 형성된 구조를 갖는다. 상기 라이너(16)는 고무나 실리콘 등의 기밀성의 개질로 구성될 수 있다.

또한, 상기 휠(20)은 타이어(10)에 밀착되는 림(22, rim)과 축이 삽입 장착되는 중앙의 허브(24, hub)를 적어도 포함한다. 이때, 상기 휠(20)은 선택적으로 림 지지대(26)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 도 3 및 도 4는 휠(20)이 림 지지대(26)를 포함하고 있는 모습을 예시한 것이며, 도 5는 휠(20)이 림 지지대(26)를 포함하고 있지 않는 모습을 예시한 것이다. 상기 림 지지대(26)는 림(22)과 허브(24)를 연결하여 이들을 지지한다. 상기 림 지지대(26)는 통상과 같이 그 모양에 따라 구분되는 것으로서, 디스크 휠(disk wheel), 스포크 휠(spoke wheel) 및 스파이더 휠(spider wheel) 등으로부터 선택될 수 있다. 도 3 및 도 4 는 림 지지대(26)로서 디스크 휠 타입이 적용된 모습을 예시한 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 공기주입기(30)는 타이어(10)의 측벽부(14)에 형성된다. 상기 공기주입기(30)는 타이어(10)의 성형과정에서 측벽부(14)에 내삽 결합되거나, 타이어(10) 성형 후에 측벽부(14)에 삽입 결합될 수 있다. 상기 공기주입기(30)는 타이어(10)의 측벽부(14)에 적어도 하나 이상(한개 또는 두 개 이상) 형성된다.

본 발명에 따르면, 위와 같이 공기주입기(30)가 타이어(10)의 측벽부(14)에 형성되어, 종래와 같은 데드 높이(H_D, 도 2 참조)가 형성되지 않는다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 휠(20)의 높이(H₂₀)를 최소화할 수 있고, 휠(20)의 제조단가를 줄일 수 있다. 구체적으로, 종래 기술을 도시한 도 2에서와 같이 공기주입기(3)가 'L'자형 구조로서 림(2a)에 관통 결합된 경우, 림(2a)에서부터 공기주입기(3)에 해당하는 데드 높이(H_D)가 필연적으로 존재하게 되는데, 본 발명에 따라서 공기주입기(30)가 타이어(10)의 측벽부(14)에 형성된 경우, 종래와 같은 데드 높이(H_D)가 존재하지 않게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 림 지지대(26)의 높이를 작게 하거나, 도 5에 도시한 바와 같이 림 지지대(26)를 포함하지 않는 구조로 휠(20)을 구성할 수 있어, 휠(20)의 높이(H₂₀)를 최소화할 수 있고, 또한 휠(20) 성형에 따른 고가의 금속 합금의 사용량이 작아져 휠(20)의 제조단가를 줄일 수 있다. 아울러, 종래에는 공기주입기(30)의 설계 위치에 의해 휠(20)의 형상, 즉 림 지지대(26)의 형상이 제한되었는데, 본 발명에 따르면 림 지지대(26)의 형상이 제한되지 않는다. 부가적으로, 종래 대비 조립체의 동일 높이를 기준으로, 휠(20)의 높이(H₂₀)가 작아져 타이어(10) 자체의 높이(H₁₀)를 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 타이어(10) 자체의 높이(H₁₀)를 증가되면 조립체의 탄력 및 충격 흡수성이 향상되는 이점이 있다.

상기 공기주입기(30)는 통상과 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 공기주입기(30)는 통상과 같은 구조로서, 타이어(10) 내부로의 공기 주입은 물론 외부로 뺄 수 있는 구조나, 타이어(10) 내부로의 일방향으로만 공기 주입이 가능한 체크 밸브 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 공기주입기(30)를 통해 타이어(10) 내부에 공기가 주입되면, 타이어(10)의 팽창에 의해 타이어(10)와 림(22)은 밀착되어 이탈이 방지되면서 기밀성이 도모된다. 따라서 림(22)과 상기 림(22)을 둘러싼 타이어(10)에 의해 밀폐된 공간부(S)가 형성되며, 펑크 시에는 상기 기밀성의 라이너(16)에 의해 공간부(S)의 공기압이 유지된다.

이때, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 상기 림(22)과 타이어(10)의 접촉계면에 밀봉성의 접착제(A)를 도포한 다음, 공기를 주입시켜 밀착, 부착되게 하는 것이 좋다. 이와 같이, 밀봉성의 접착제(A)가 도포된 경우, 림(22)과 타이어(10)의 접촉계면의 기밀성이 향상된다. 상기 접착제(A)는 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 접착제 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 밀봉성에서 유리 한 실리콘계 및 우레탄계 접착제로부터 선택되는 것이 좋다.

또한, 공기주입기(30)가 형성된 부분의 측벽부(14)는, 즉 공기주입기(30)와 결합된 부분은 다른 부분보다 두께가 두꺼운 것이 좋다. 구체적으로, 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 측벽부(14)는 공기주입기(30)가 형성된 부분에 볼록부(14a)가 형성된 것이 좋다. 이와 같은 볼록부(14a)가 형성된 경우, 공기주입기(30)의 유동에 따른 기밀성 저하를 방지할 수 있고, 이 부분(측벽부와 공기주입기의 결합 부분)의 강도를 보강할 수 있다.

아울러, 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 측벽부(14)와 공기주입기(30)의 접촉면, 즉 측벽부(14)와 접촉되는 공기주입기(30)의 주위에는 기밀성을 위한 실링제(40)가 도포된 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 측벽부(14)에는 공기주입기(30)가 형성된 부분에 볼록부(14a)가 형성되고, 이와 함께 상기 공기주입기(30)의 주위에는 기밀성의 실링제(40)가 도포된 것이 좋다. 즉, 상기 볼록부(14a)의 표면에는 공기주입기(30)와의 기밀성의 위한 실링제(40)가 도포된 것이 좋다. 이때, 상기 실링제(40)는 기밀성 및 접착성을 갖는 것으로서 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 접착제 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘계 및 우레탄계 접착제로부터 선택되는 것이 좋다.

또한, 상기 공기주입기(30)가 심하게 유동되더라도 상기 공기주입기(30)와 측벽부(14)의 결합 부분이 우수한 기밀성을 갖도록, 상기 공기주입기(30)와 측벽부(14)는 이하에서 설명되는 기밀 구조로 결합될 수 있다. 이를 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6을 참조하여 설명하면, 먼저 상기 공기주입기(30)는 통상과 같이 공기주입관(31)과 상기 공기주입관(31)에 내장된 밸브(32)를 갖는다. 상기 밸브(32)는 예를 들어 체크 밸브가 사용될 수 있다. 이때, 상기 공기주입관(31)에는 다수의 공기 유출공(31a)이 형성되어 있다. 그리고 상기 공기주입관(31)의 외주연에는 원통형의 팽창부재(50)가 삽입 결합되어 있다. 따라서 도 6에 보인 바와 같이, 공기주입기(30)와 측벽부(14)의 사이, 즉 공기주입관(31)과 측벽부(14)의 접촉 계면에는 팽창부재(50)가 개재되어 있다. 이때, 상기 팽창부재(50)는 공기압에 의해 팽창되는 팽창부(52)와, 상기 팽창부(52)와 공기주입관(31)의 기밀성을 유지하는 밀폐링(54)을 포함하여 구성된다.

상기 팽창부(52)는 공기압에 의해 팽창될 수 있는 것이면 여기에 포함하며, 예를 들어 상기 팽창부(52)는 고무나 실리콘 등의 신축성 재질로부터 선택된 원통형의 탄성체로 구성되거나, 또는 도 6에 예시한 바와 같은 원통형의 자바라 구조(주름진 구조)를 가질 수 있다. 아울러, 상기 밀폐링(54)은 팽창부(52)와 공기주입관(31)의 기밀성을 유지하기 위한 것, 구체적으로 팽창부(52)와 공기주입관(31)의 사이로 유출된 공기가 외측, 즉 타이어(10)의 바깥쪽으로 유출된 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 밀폐링(54)은 플라스틱재나 금속재로부터 선택되거나, 공기압에 의해 팽창, 이탈되지 않을 정도의 저신축성의 탄성체(상기 팽창부보다 신축성이 낮은 것)로 구성될 수 있다.

도 6을 참조하여 설명하면, 공기주입기(30)를 통해 공기를 주입하면, 주입된 공기는 타이어(10) 내측, 즉 밀폐된 공간부(S)에 채워지고, 주입된 공기는 또한 공 기주입관(31)에 형성된 공기 유출공(31a)을 통해 팽창부(52)와 공기주입관(31)의 사이로 유입된다. 이때, 유입된 공기의 공기압에 의해 팽창부(52)는 팽창되어 측면부(14)의 계면(14b)에 밀착된다. 또한, 팽창부(52)와 공기주입관(31)의 사이로 유입된 공기는 밀폐링(54)에 의해 외부로 유출되는 것이 차단되어 기밀성이 유지된다. 이에 따라, 팽창부(52)는 팽창에 의해 측면부(14)의 계면(14b)에 밀착되어 기밀되고, 밀폐링(54)에 의해 외부로 유출되는 것이 차단되어, 결국 공기주입기(30)가 심하게 유동되더라도 공기주입기(30)와 측벽부(14)의 결합 부분, 즉 공기주입기(30)와 측벽부(14)의 접촉 계면은 상기 팽창부재(50)에 의해 우수한 기밀성을 갖는다.

아울러, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 측벽부(14)의 계면(14b)에는, 즉 공기주입관(31)과 접촉되는 측벽부(14)의 계면(14b)에는 원통형의 삽입구(14c)가 패킹될 수 있다. 상기 삽입구(14c)는 공기주입기(30)의 삽입을 용이하게 하면서 접촉 계면(14b)의 매끄러운 표면성을 위한 것으로서, 이러한 삽입구(14c)는 별도의 공정을 통해 패킹될 수 있으나, 바람직하게는 타이어(10)의 성형 시 측벽부(14)에 공기주입기(30)가 삽입되는 구멍을 형성하는 과정에서 일체로 패킹되는 것이 좋다. 이와 같이 삽입구(14c)가 타이어(10)의 성형 시 측벽부(14)에 일체로 패킹된 경우, 기밀성 면에서 유리하다. 도 6에서 도면부호 33은 공기주입기(30)의 마개이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 조립체는 자동차의 바퀴나 짐(load) 운반용 수레 등의 바퀴로 적용될 수 있다. 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 조립체의 사용상태를 보인 사시도이다. 도 7 및 도 8에 예시한 바와 같이 본 발명에 따른 조립 체는 짐 운반용 수레(200)의 바퀴(100)로 적용될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 조립체가 짐 운반용 수레(200)의 바퀴(100)로 적용된 경우, 휠(20)의 높이(H₂₀)가 최소화됨에 따라 바퀴(100)를 보다 소형화할 수 있다. 아울러, 도 8을 참조하여 설명하면, 휠(20)의 높이(H₂₀)가 최소화됨에 따라, 바닥으로부터 짐 적재판(210)까지의 이격 높이(H210)가 낮아져 안정감을 확보할 수 있다.

또한, 휠(20)의 높이(H₂₀)는 감소시키고 타이어(10)의 높이(H₁₀)를 증가시킬 수 있어 바퀴(100)의 탄력 및 충격 흡수성을 향상시킬 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 조립체가 자동차에 적용되는 경우, 통상과 같이 타이어(10)의 공기압을 자동 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 구체적으로, 4개의 조립체(바퀴)의 각 공간부(S)의 공기압을 감지하는 통상의 센서가 설치될 수 있다. 그리고, 감지된 공기압은 자동차 내부의 데시보드의 계측기에 표시되게 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 튜브리스 타이어 조립체를 예시한 사시도이다.

도 2는 상기 도 1의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 사시도이다.

도 4는 상기 도 3의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 요부 단면도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 튜브리스 타이어 조립체의 사용 상태를 보인 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 타이어 12 : 트레드부

14 : 측벽부 20 : 휠

22 : 림 24 : 허브

26 : 림 지지대 30 : 공기주입기

31 : 공기주입관 32 : 밸브

40 : 실링제 50 : 팽창부재

52 : 팽창부 54 : 밀폐링

100 : 바퀴 200 : 수레

Claims (4)

1. 튜브리스 타이어; 상기 튜브리스 타이어를 지지하는 휠; 및 상기 튜브리스 타이어의 내부에 공기를 주입시키기 위한 공기주입기를 포함하는 튜브리스 타이어 조립체에 있어서,

   상기 공기주입기는 튜브리스 타이어의 측벽부에 형성된 것을 특징으로 하는 튜브리스 타이어 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측벽부는, 공기주입기가 형성된 부분에 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하는 튜브리스 타이어 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 공기주입기의 주위에는 실링제가 도포된 것을 특징으로 하는 튜브리스 타이어 조립체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 공기주입기는 공기주입관과 상기 공기주입관에 내장된 밸브를 가지되,

   상기 공기주입관에는 공기 유출공이 형성되고,

   상기 공기주입관과 측벽부의 접촉 계면에는 팽창부재가 개재되어 있으며,

   상기 팽창부재는 공기압에 의해 팽창되는 팽창부와, 상기 팽창부와 공기주입관의 기밀성을 유지하는 밀폐링을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브리스 타이어 조립체.

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