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KR101441641B1 - 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치 - Google Patents

트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치 Download PDF

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KR101441641B1
KR101441641B1 KR1020120107831A KR20120107831A KR101441641B1 KR 101441641 B1 KR101441641 B1 KR 101441641B1 KR 1020120107831 A KR1020120107831 A KR 1020120107831A KR 20120107831 A KR20120107831 A KR 20120107831A KR 101441641 B1 KR101441641 B1 KR 101441641B1
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KR
South Korea
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signal
tread
tire
unit
driver
Prior art date
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이해동
강승구
송충기
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한국타이어 주식회사
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Abstract

개시된 내용은 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치에 관한 것으로서, 운전자의 조작을 확인하여 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 발생시키는 운전자 조작부와, 운전자 조작부로부터 입력되는 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 토대로 전기신호 또는 자기신호를 트레드에 구비된 변형물질로 공급하거나 또는 차단하도록 제어하는 제어부와, 자동차 주행중 발생하는 구동축의 회전력을 이용하여 트레드의 변화를 위한 전기신호 또는 자기신호를 발생시키는 신호 발생부와, 운전자 조작부의 온 조작을 토대로 신호 발생부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호를 타이어 트레드에 구비된 변형물질로 공급하며, 운전자 조작부의 오프 조작을 토대로 변형물질로 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 공급 차단을 알리는 피드백 신호를 제어부로 출력하는 신호 공급부와, 제어부의 제어에 따라 신호 공급부의 전기신호 또는 자기신호 출력을 유지시키는 신호 유지부, 그리고 타이어 트레드에 형성된 패턴 중 일부에 구비되며, 신호 공급부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호에 의해 분자의 조직이 변화하여 강성이 변하는 변형물질을 포함한다.
따라서, 본 발명은 변형물질로 형성된 타이어 트레드 패턴의 일부가 운전자의 조작에 의해 변형될 수 있기 때문에 계절별 특성으로 인해 노면의 상태가 변화하더라도 빠르고 유연하게 대처할 수 있다.

Description

트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치{Tire operation apparatus for vehecles capable of tread modification}
본 발명은 자동차의 성능변화 및 급작스런 환경변화로 인한 노면의 상태변화에 대응하기 위한 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 타이어는 자동차의 하중을 지지하는 기능, 구동력과 제동력을 노면에 전달하는 기능, 노면으로부터의 충격을 완화하는 기능, 자동차의 진행방향 전환을 유지하는 기능 등 크게 4가지의 기능을 지니고 있다.
이러한 타이어의 기능 발휘에 있어 가장 중요한 부분은 트레드(tread)로서, 자동차를 구성하는 전체 부품 중에서 유일하게 노면과 직접 맞닿는 부분이다. 그러므로 타이어 제조사들은 자동차의 용도 및 성능의 구분에 따라 타이어의 트레드를 지속적으로 변화시키면서 개발하고 있다.
이와 같이 노면과 직접 맞닿는 타이어의 트레드는 타이어 내부의 카카스 및 벨트층을 보호하고, 절상 및 충격 등에 변형이 되는 것을 방지하며, 타이어의 주행 수명을 늘리기 위해 내마모성이 강한 고무를 채용한다. 그리고 타이어의 트레드는 동력 전달, 제동, 배수 등의 기본적인 기능을 수행하기 위해 트레드 표면에 그루브와 블록을 가지는 패턴이 새겨지게 된다.
또한, 현재 자동차 제조사들은 주행 중에도 도로 환경 및 운전자 취향에 맞게 다양한 드라이빙 성능을 만족시키기 위해 미션과 서스펜션의 변화를 주어 소비자를 만족시키려 하고 있다.
하지만, 자동차의 여러 주행 성능을 직접 노면에 전달하는 타이어의 트레드는 자동차에 한 번 장착되면 차량을 정지하고 교체하지 않는 이상 변화를 주기 어려운 실정이다. 즉 우천으로 인한 노면의 수막 현상, 동절기 강설과 저온으로 인한 빙판 현상 등의 급작스런 환경 변화로 인한 노면의 상태 변화시 자동차의 트레드를 변경하거나 적합한 트레드를 가진 타이어로 교체하는 등 운전자가 적극적으로 대처하기에 어려움이 있는 것이다.
일본국 공개특허공보 제2011-196774호(2011.10.6)
본 발명은, 타이어 트레드 패턴의 일부를 변형물질로 형성하고, 운전자의 조작에 의해 트레드를 변형시킬 수 있는 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치를 제공한다.
본 발명은, 타이어 펑크 등의 기능변화 및 우천으로 인한 노면의 수막 현상, 강설과 저온으로 인한 빙판 현상 등의 환경변화로 인한 노면의 상태 변화에 적극적으로 대처할 수 있는 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치를 제공한다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치는, 운전자의 조작을 확인하여 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 발생시키는 운전자 조작부와, 운전자 조작부로부터 입력되는 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 토대로 전기신호 또는 자기신호를 트레드에 구비된 변형물질로 공급하거나 또는 차단하도록 제어하는 제어부와, 자동차 주행중 발생하는 구동축의 회전력을 이용하여 트레드의 변화를 위한 전기신호 또는 자기신호를 발생시키는 신호 발생부와, 운전자 조작부의 온 조작을 토대로 신호 발생부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호를 타이어 트레드에 구비된 변형물질로 공급하며, 운전자 조작부의 오프 조작을 토대로 변형물질로 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 공급 차단을 알리는 피드백 신호를 제어부로 출력하는 신호 공급부와, 제어부의 제어에 따라 신호 공급부의 전기신호 또는 자기신호 출력을 유지시키는 신호 유지부, 그리고 타이어 트레드에 형성된 패턴 중 일부에 구비되며, 신호 공급부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호에 의해 분자의 조직이 변화하여 강성이 변하는 변형물질을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치에 따르면, 변형물질로 형성된 타이어 트레드 패턴의 일부가 운전자의 조작에 의해 변형될 수 있기 때문에 계절별 특성으로 인해 노면의 상태가 변화하더라도 빠르고 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 우천으로 인한 노면의 수막 현상, 강설과 저온으로 인한 빙판 현상 등의 환경변화로 인해 타이어를 교체할 필요가 있을 경우 종래와 같이 정지상태에서 갖가지 장비를 이용하여 교체할 필요 없이 주행중 간단한 조작으로 트레드를 변형시킬 수 있으므로 상태 변화에 빠르고 적극적으로 대응할 수 있다.
또한, 타이어 교체로 인해 발생할 수 있는 운전자의 안전을 보장할 수 있으며, 이에 따라 안정적이고 효율적인 운행을 보장한다.
도 1은 본 발명의 전기신호 또는 자기신호에 의한 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제동, 구동에 대한 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 우천시 배수기능을 가지는 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 마른노면, 강설 및 빙판노면에서의 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 동절기에서의 스터드 형태, 체인 형태의 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 타이어 펑크시 런플랫 타이어로의 트레드 변형 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 8은 도 7의 구동장치의 동작설명을 위한 내부 휠의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 적용되는 전기신호 또는 자기신호에 의한 트레드 변형 예를 각각 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명은, 타이어의 트레드 표면에 전기신호 또는 자기신호를 주었을 때 강성 등의 특성을 변화시키는 변형물질로 트레드 패턴의 일부를 구성한 것으로서, 운전자의 주행 목적에 맞게 패턴을 변형시키는 기술이다. 즉 본 발명에 적용되는 자동차용 타이어는, 트레드에 형성된 패턴 중 일부를 변형물질로 형성하며, 변형물질은 전기신호 또는 자기신호에 의해 분자의 조직이 변화하여 강성이 변한다.
예를 들어, 변형물질은 도 1에 도시된 바와 같이, 트레드에 형성된 패턴의 그루브 이외 부분에 형성되어, 전기신호 또는 자기신호에 의해 강성이 변하여 그루브 이외의 트레드 표면을 블록 형태의 패턴을 가지게 한다. 즉 도 3에서와 같이 우천에 의해 노면과 트레드 사이의 수막현상 저하를 위해 그루브 이외의 부분이 돌출되어 그루브 부분이 더욱 깊고 넓게 변화하도록 함으로써, 유로를 분명하게 하여 원활한 배수를 통해 수막현상을 줄이고, 이에 따라 빗길 미끄러짐을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 트레드를 변형시켜 노면과의 마찰면을 조정하여 마찰력을 조절할 수 있는데, 자동차의 주행중 제동시 트레드의 변형을 주지 않고 트레드 전체 면을 이용하여 접지면적을 넓게 하면 노면에 닿는 면이 많아져 마찰력을 높일 수 있게 되어 제동능력을 향상할 수 있고, 주행시에는 노면과의 마찰에 의한 저항을 줄이기 위해 주행방향으로 트레드를 돌출되게 변형시켜 구동능력을 향상시킬 수 있다. 즉 도 2에서와 같이 변형물질을 트레드에 형성된 패턴의 좌우 일정 간격마다 띠 형상으로 형성하여, 전기신호 또는 자기신호에 의해 강성이 변하여 띠 형상의 돌출이 이루어져 주행시 노면과의 마찰을 줄이도록 하는 것이다. 이에 따라 현재의 마찰력이 높은 상태에서 변형물질을 돌출시켜 노면과 타이어의 마찰에 의한 저항을 줄여 구동시 주행능력을 높일 수 있다.
또한, 변형물질은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 트레드에 형성된 패턴의 상하좌우 일정 간격마다 스터드 형상으로 형성되거나, 또는 상하 일정 간격마다 체인 형상으로 형성되어, 전기신호 또는 자기신호에 의해 강성이 변하여 스터드 또는 체인 형상의 돌출이 이루어지도록 한다. 즉 강설이나 저온에 의한 눈길 또는 빙판길에서 미끄러짐을 방지하기 위해 스노우 타이어에 구비되는 스터드 또는 체인과 유사한 형상의 돌출이 이루어지도록 트레드에 형성된 패턴의 상하좌우 일정 간격마다 구비되거나, 또는 상하 일정 간격마다 구비되는 것이다.
또한, 변형물질은 도 6에 도시된 바와 같이, 트레드에 형성된 패턴의 타이어 휠의 연장 선상 부분에 형성되어, 전기신호 또는 자기신호에 의해 강성이 변하여 타이어 휠 부분의 트레드를 강화시킬 수 있도록 한다. 즉 타이어 펑크 및 파손에 의한 공기압 저하로 인해 주행이 어려운 상황에서 타이어 휠 부분의 트레드를 강화시킴으로써, 런플렛 타이어와 같이 동작할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 변형물질을 트레드에 형성된 패턴 중 러그 패턴을 이루는 부분에 형성하여, 노면 환경에 따라 전기신호 또는 자기신호에 의해 강성이 변하여 러그 패턴을 형성할 수도 있다. 즉 일반적인 상황에서는 리브 패턴을 유지하는 상태에서, 비포장도로 주행시 트래드가 러그 패턴이 되도록 하여 작업장에 따른 노면에 대한 대응이 가능하도록 하는 것이다.
이때 상술한 트레드 변형 기능의 설명에 있어서, 각각의 기능을 예로 하여 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외에 상술한 트레드 변형 기능을 혼합하여 자유롭게 적용 가능함은 물론이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어의 구동장치를 도 7과 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 구동장치의 동작설명을 위한 내부 휠의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 자동차용 타이어 구동장치는, 운전자 조작부(10), 제어부(20), 신호 발생부(30), 신호 공급부(40), 신호 유지부(50) 등으로 구성된다.
운전자 조작부(10)는 운전자가 주행 중 편리하게 조작하기 위해 운전석 부근에 버튼 형태로 구비되며, 운전자의 조작에 따른 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 발생시켜 제어부(20)로 출력한다.
제어부(20)는 운전자 조작부(10)로부터 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호가 입력되면, 해당 키신호를 토대로 신호 발생부(30)에서 발생한 전기신호 또는 자기신호가 신호 공급부(40)를 통해 트레드(160)에 구비된 변형물질(60)로 공급하여 변형이 이루어지도록 제어하거나, 또는 변형물질(60)로 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 공급을 차단하도록 제어한다.
신호 발생부(30)는 자동차 주행중 발생하는 구동축(110)의 회전력을 이용하여 트레드(160)의 변화를 위한 전기신호 또는 자기신호를 발생시켜 신호 공급부(40)로 출력한다.
신호 공급부(40)는 운전자 조작부(10)의 온 조작을 토대로 신호 발생부(30)로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호를 타이어(150)의 트레드(160)에 구비된 변형물질(60)로 공급하며, 운전자 조작부(10)의 오프 조작을 토대로 변형물질(60)로 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 공급 차단을 알리는 피드백 신호를 제어부(20)로 출력한다.
신호 유지부(50)는 제어부(20)의 제어에 따라 신호 공급부(40)의 전기신호 또는 자기신호 출력을 유지시킨다. 즉 신호 공급부(40)에서 전기신호 또는 자기신호를 공급하기 위한 스위칭 역할을 수행하는 것이다.
변형물질(60)은 타이어(150)의 트레드(160)에 형성된 패턴 중 일부에 구비되며, 신호 공급부(40)로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호에 의해 분자의 조직이 변화하여 강성이 변화한다. 변형물질(60)로는 MR 유체와 같은 전기 변형 폴리머가 사용된다.
이때 상술한 신호 발생부(30), 신호 공급부(40) 및 신호 유지부(50)는, 휠(120)과 연결된 구동축(110)의 회전력과 별개의 움직임을 가지면서 휠(120) 내부에 구동축(110)과 베어링(140)으로 연결되며 자체 하중에 의해 위치가 고정된 내부 휠(130)에 구비된다.
즉 타이어(150)가 장착되는 휠(120)은 엔진으로부터 전달되는 동력을 전달하기 위해 구동축(110)과 연결되어 회전력을 전달하기 때문에 트레드 변형을 위한 전기신호 또는 자기신호를 안정적으로 트레드(160)로 전달하기 위해서는 구동축(110)과 별개의 움직임을 가지는 내부 휠(130)을 장착해야 한다.
내부 휠(130)은 구동축(110)에 베어링(140)에 의해 장착되며, 자체 하중으로 인해 휠(120)과는 별개로 고정적이다. 고정된 내부 휠(130)에는 트레드(160)의 변형이 발생하는 부분과 맞닿는 위치에 구비되어, 신호 발생부(30)에서 발생한 전기신호 또는 자기신호를 트레드(160)로 전달하는 신호 공급부(40), 제어부(20)의 제어에 따라 신호 공급부(40)의 전기신호 또는 자기신호 출력을 유지시키는 신호 유지부(50)가 장착되어, 운전자의 조작에 의해 노면의 상태에 따른 트레드의 변형을 조정할 수 있다.
또한, 트레드(160)의 변형은 전체의 면을 일정하기 유지하기 보다는 노면과의 마찰이 있는 부분에서의 변화만을 이용하는 것이 용이하기 때문에 내부 휠(130)의 아랫부분, 즉 신호 공급부(40)와 신호 유지부(50)의 위치를 타이어(150)와 노면이 맞닿는 위치보다 앞 부분에 위치시키는 것이 바람직하다. 이는 자동차 주행 중에 트레드(160)에 구비된 변형물질(60)이 노면에 닿기 이전에 변형되도록 하기 위함이다.
또한, 내부 휠(130)과 구동축(110)을 연결하는 베어링(140) 내에 권선코일 또는 브러쉬를 포함하는 신호 발생부(30)가 구비되며, 신호 발생부(30)의 권선코일 또는 브러쉬를 통해 발생된 전기신호 또는 자기신호를 신호 공급부(40)로 출력하여 트레드(160)에 구비된 변형물질(60)의 변화를 유도한다.
즉 트레드(160)에 구비된 변형물질(60)의 변화를 위해 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 발생을 위해, 내부 휠(130)과 구동축(110)을 연결하는 베어링(140)에 전기신호 또는 자기신호를 발생시킬 수 있는 신호 발생부(30)를 장착하는 것이 바람직하다. 이 신호 발생부(30)는 구동축(110)의 회전력을 이용하기 위하여 기존의 모터 또는 알터네이터와 같이 권선코일과 브러쉬가 장착된 구조이며, 전기신호 또는 자기신호를 발생시킨다. 신호 발생부(30)를 통해 입력된 전기신호 또는 자기신호는 제어부(20)의 제어를 받는 신호 유지부(50)의 동작을 토대로 신호 공급부(40)에서 변형물질로 공급(즉 신호출력 및 강약의 조절)하며, 이 전기신호 또는 자기신호에 의해 변형물질(60)이 변화되어 최종적으로 운전자가 원하는 형태의 모양으로 트레드(160)의 패턴이 변화된다.
한편, 상술한 설명과 같이 자동차의 구동에 의한 구동축(110)의 회전력을 토대로 전기신호 또는 자기신호를 발생시키고, 이를 특정 위치(즉 타이어 트레드가 노면에 맞닿기 전의 위치)에서 출력하여 타이어(150)의 트레드(160)를 변형시키는 방식과는 다르게, 제어부(20)의 제어를 토대로 자동차 내부로부터 공급되는 전기신호 또는 자기신호를 특정 위치에서 출력하는 등의 방식으로 타이어(150)의 트레드(160)를 변형시키는 방식을 사용할 수도 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 운전자 조작부 20 : 제어부
30 : 신호 발생부 40 : 신호 공급부
50 : 신호 유지부 60 : 변형물질
110 : 구동축 120 : 휠
130 : 내부 휠 140 : 베어링
150 : 타이어 160 : 트레드

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 운전자의 조작을 확인하여 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 발생시키는 운전자 조작부,
    상기 운전자 조작부로부터 입력되는 트레드 변형을 위한 온 또는 오프신호를 토대로 전기신호 또는 자기신호를 트레드에 구비된 변형물질로 공급하거나 또는 차단하도록 제어하는 제어부,
    자동차 주행중 발생하는 구동축의 회전력을 이용하여 트레드의 변화를 위한 전기신호 또는 자기신호를 발생시키되, 구동축(110)의 회전력을 이용하기 위하여 내부 휠(130)과 구동축(110)을 연결하는 베어링(140) 내에 장착된 권선코일과 브러쉬를 포함하며, 상기 권선코일과 브러쉬에 의해 발생된 전기신호 또는 자기신호를 신호 공급부로 출력하는 신호 발생부,
    상기 운전자 조작부의 온 조작을 토대로 상기 신호 발생부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호를 타이어 트레드에 구비된 변형물질로 공급하며, 상기 운전자 조작부의 오프 조작을 토대로 상기 변형물질로 공급되는 전기신호 또는 자기신호의 공급 차단을 알리는 피드백 신호를 상기 제어부로 출력하는 신호 공급부,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 신호 공급부의 전기신호 또는 자기신호 출력을 유지시키는 신호 유지부, 그리고
    타이어 트레드에 형성된 패턴 중 일부에 구비되며, 상기 신호 공급부로부터 입력되는 전기신호 또는 자기신호에 의해 분자의 조직이 변화하여 강성이 변하는 변형물질을 포함하는 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호 발생부, 상기 신호 공급부 및 상기 신호 유지부는,
    휠과 연결된 구동축의 회전력과 별개의 움직임을 가지면서 상기 휠 내부에 상기 구동축과 베어링으로 연결되며, 자체 하중에 의해 위치가 고정된 내부 휠에 구비되는 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 휠의 하부에 상기 신호 공급부와 상기 신호 유지부가 구비되며, 타이어와 노면이 닿는 위치보다 앞 부분에 위치하여 자동차 주행 중에 트레드에 구비된 변형물질이 노면에 닿기 이전에 변형되도록 하는 트레드 변형이 가능한 자동차용 타이어 구동장치.
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