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KR101191923B1 - 비공기압 타이어의 스포크 설계방법 - Google Patents

비공기압 타이어의 스포크 설계방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 관한 것으로, 특히 스포크의 원주상 배열을 랜덤(Random)하게 배치하여 소음분산을 최적화할 수 있는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 지면과 접촉하는 트레드(1) 아래에서 이 트레드(1)를 보유 지지하는 다수 개의 스포크(2)들이 스포크 지지원형대(3)를 기준으로 원주방향을 따라 방사형으로 설치되는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 있어서, 상기 스포크(2)들은 가상의 스포크 지지원형대(3)에서 3개 각도로 원주상에 배치 설계되되, 이 스포크(2)들의 3개 각도는 소각(a), 중각(b), 대각(c)으로 구분되며, 상기 소각(a)을 기준으로 중각(b)/소각(a) = 비율값(p) 보다 대각(c)/소각(a) = 비율값(q)이 더 크게 설정되면서 스포크(2)들이 불규칙한 각도로 배열되도록 설계되는 것을 특징으로 한다.

Description

비공기압 타이어의 스포크 설계방법{Spoke design method of non pneumatic tire}
본 발명은 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 관한 것으로, 특히 스포크의 원주상 배열을 랜덤(Random)하게 배치하여 소음분산을 최적화할 수 있는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 관한 것이다.
일반적으로 비공기압 타이어는 내외부 원통부재 사이에 일정간격을 유지하면서 일정각도 범위를 갖도록 배치된 스포크 부재를 가지고 있는바, 이러한 비공기압 타이어는 스포크 부재와 스포크 부재 사이의 빈 지지공간이 존재하고 스포크 부재에 의한 지지공간이 불연속적으로 이루어져 차량 주행시 소음이 심하게 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 비공기압 타이어의 스포크 부재 형상은 차량을 지지하는 면에서 매우 중요한 역할을 하지만, 하중을 지지하는 스포크의 부분이 좁기 때문에 타이어가 회전할 때 노면과 접촉하면서 발생하는 충격력을 그대로 차축에 전달하는 단점이 있었다.
종래에도 상기와 같은 단점을 극복하고자 도 3과 도 4에 도시된 바와 같은 비공기압 타이어가 제안되었는바, 이중 도 3에 도시된 비공기압 타이어는 스포크(102)의 형상을 2단계로 설계하면서 트레드(101)와 닿는 부분인 외측 스포크 지지원형대(103a) 스포크(102)의 개수를 그 안쪽에 위치한 내측 스포크 지지원형대(103b) 스포크의 개수보다 2배 정도로 많게 설계하는 것인데, 이 경우 트레드(101)를 통해 들어오는 힘의 크기를 반으로 저감하면서 타이어의 회전으로 발생하는 가진 주파수를 2배로 증가시킬 수 있도록 되어 있다.
그리고 도 4에 도시된 비공기압 타이어도 스포크(102)의 형상을 2단계로 설계한 것으로, 즉 외측 및 내측 스포크 지지원형대(103a,103b)의 스포크(102) 개수는 동일하지만 상기 외측 스포크 지지원형대(103a)의 스포크(102)를 횡방향으로 3단계 나누어 설계하여 지면과 닿는 힘을 주파수 측면에서 분산시킬 수 있도록 되어 있다.
이 같은 종래 비공기압 타이어들은 지면과 접지하는 스포크의 개수를 변화시키어 충격량을 분산하는 개념이다.
그러나 본 발명에서는 스포크의 개수는 유지한 상태에서 원주상의 배열 각도를 불규칙하게 설계하여 지면과 닿을 때의 충격량을 분산하도록 이루어진 비공기압 타이어의 스포크 설계방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지면과 접촉하는 트레드 아래에서 가상의 스포크 지지원형대를 기준으로 원주방향을 따라 방사형으로 설치되는 다수 개의 스포크를 갖도록 설계되는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 있어서, 상기 스포크들은 스포크 지지원형대에서 3개 각도로 원주상에 배치 설계되되, 스포크의 3개의 각도는 소각(a), 중각(b), 대각(c)으로 구분되며, 상기 소각(a)을 기준으로 중간(b)/소각(a) = 비율값(p) 보다 대각(c)/소각(a) = 비율값(q)이 더 크게 설정되어 스포크들이 불규칙한 각도로 배열되도록 설계되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 비공기압 타이어의 스포크 설계방법은 비공기압 타이어의 소음저감을 위해 스포크의 원주배열을 3개 각도를 기준으로 불규칙하게 배열하여 소음분산을 목적으로 최적화시킬 수 있도록 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비공기압 타이어의 스포크 설계방법을 설명하기 위한 개략적 타이어 단면 도면,
도 2는 본 발명과 종래 동일한 각도로 이루어진 스포크 배열의 소음분산 관계를 보여주는 그래프,
도 3과 도 4는 종래 스포크 부재를 갖춘 비공기압 타이어의 단면도들이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 도면은 본 발명에 따른 비공기압 타이어의 스포크 설계방법을 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 지면과 접촉하는 트레드(1) 아래에서 이 트레드(1)를 보유 지지하는 다수 개의 스포크(2)들이 가상의 스포크 지지원형대(3)를 기준으로 원주방향을 따라 방사형으로 설치되는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 있어서, 상기 스포크(2)들은 스포크 지지원형대(3)에서 3개 각도로 원주상에 배치 설계되되, 이 스포크(2)들의 3개 각도는 소각(a), 중각(b), 대각(c)으로 구분되며, 상기 소각(a)을 기준으로 중각(b)/소각(a) = 비율값(p) 보다 대각(c)/소각(a) = 비율값(q)이 더 크게 설정되면서 스포크(2)들이 불규칙한 각도로 배열되도록 설계되어 있다.
즉, 본 발명은 스포크(2)의 각도는 소각(a), 중각(b), 대각(c) 만을 이용하여 스포크 지지원형대(3)와 트레드(1) 사이의 원주상에 적절히 배열하여 최적의 소음분산을 얻을 수 있게 배열한다.
이는 타이어 트레드(1) 상의 피치 시컨스(Pitch sequence)를 사용하여 패턴(Pattern) 소음을 최적화하는 것과 같은 원리로 효과가 나타나는데, 스포크(2)의 소각(a), 중각(b), 대각(c)을 적절하게 원주상으로 배열하여 얻을 수 있다.
실시예
스포크(2)의 소각(a)의 각도가 4.388도를 "1"이라 설정하고, 스포크(2)의 중각(b)의 각도가 5.524도를 "2"라 설정, 그리고 스포크(2)의 대각(c)의 각도가 6.588도를 "3"이라 설정한 상태에서, 원주상으로 총 69개의 스포크(2)들로 설계할 경우, 소음분산을 고려할 때 최적의 스포크 배열은 아래와 같으며, 그 효과는 도 2의 그래프와 같은 효과를 볼 수 있다.
총 69개의 스포크(2)의 각도 배열은,
"2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 3 2 2 2 3 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 3 3 3 2 1 1 1 2 3 3 2 2 3 2 1 1 1 1 2 2 2 1 1 2 3 2 1 2 3 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1"로 원주상으로 배열 설계한다.
1 : 트레드, 2 : 스포크(Spoke),
3 : 스포크 지지원형대.

Claims (1)

  1. 지면과 접촉하는 트레드(1) 아래에서 이 트레드(1)를 보유 지지하는 다수 개의 스포크(2)들이 가상의 스포크 지지원형대(3)를 기준으로 원주방향을 따라 방사형으로 설치되는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법에 있어서,
    상기 스포크(2)들은 스포크 지지원형대(3)에서 타이어 중심을 기준으로 3개 각도로 원주 상에 배치 설계되고, 스포크(2)들의 3개 각도는 소각(a), 중각(b), 대각(c)으로 구분되며, 상기 소각(a)을 기준으로 중각(b)/소각(a) = 비율값(p) 보다 대각(c)/소각(a) = 비율값(q)이 더 크게 설정되면서 스포크(2)들이 불규칙한 각도로 배열 설계되되,
    소음분산을 위한 스포크 배열은 스포크(2)의 소각(a)의 각도가 4.388도를 '1'이라 설정하고, 스포크(2)의 중각(b)의 각도가 5.524도를 '2'라 설정하며, 스포크(2)의 대각(c)의 각도가 6.588도를 '3'이라 설정한 상태에서,
    총 69개의 스포크(2)의 각도 배열이,
    "2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 3 2 2 2 3 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 3 3 3 2 1 1 1 2 3 3 2 2 3 2 1 1 1 1 2 2 2 1 1 2 3 2 1 2 3 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1"로 원주 상에 배열 설계되는 것을 특징으로 하는 비공기압 타이어의 스포크 설계방법.
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