KR102403314B1 - 정전기로 발전을 수행하는 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 외곽에 트레드부 및 그루브가 형성된 타이어로서 트레드부의 내측에 회전방향을 따라 배치되고, 트레드부에 적어도 일부가 삽입되며 도체로 이루어지는 침니, 트레드부의 내측에 구비되고, 박판으로 이루어져 전기에너지가 저장되는 커패시터 및 침니와 커패시터를 연결하는 도전선을 포함한다.

Description

정전기로 발전을 수행하는 타이어{TIRE WITH GENERATOR USING STATIC ELECTRICITY}

본 발명은 정전기로 발전을 수행하는 타이어에 관한 것으로서, 타이어 내부에 발생한 정전기를 수집해 저장할 수 있는 타이어에 관한 것이다.

일반적으로 타이어는 회전 저항, 연비, 온도에 따른 변화, 마찰력 등의 다양한 물성을 고려해 제작된다. 따라서, 타이어를 구성하는 재료에 대해 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

타이어는 최외곽이 고무로 이루어져 지면과 접한다. 고무는 부도체로서 타이어 내부에서 정전기가 발생할 경우, 타이어와 지면이 접지되지 못하므로 타이어 내부에 전하가 축적된다. 이렇게 축전된 전하는 주변의 도체와 스파크를 일으킬 수도 있고, 예측할 수 없는 전기적 문제의 원인이 될 수도 있다.

이러한 정전기로부터 타이어 및 자체를 보호하기 위해서, 타이어 자체가 지면과 접지되어 정전기를 상쇄시키기도 하고, 타이어에 별도의 정전기를 흘려 보낼 수 있는 접지수단이 구비되기도 한다. 대체로 정전기가 발생할 경우 즉시, 이를 지면으로 흘려 보내는 방법이 널리 사용되고 있다.

구체적으로는, 타이어에 정전기가 흐를 수 있는 침니를 마련하고, 침니를 지면과 접지시킴으로써 정전기 문제를 해결하기도 한다.

하지만, 타이어가 결합되는 자체는 갈수록 전기장치의 비중이 늘어나는 추세이고, 이러한 전기장치에 전기에너지를 공급하는 배터리의 용량도 커지고 있다.

전기를 구동수단으로 사용하기도 하면서, 타이어를 포함한 차체에서 전기에너지를 절약하고, 생산하는 기술에 대한 연구가 꾸준히 요구되어 왔다.

대한민국등록특허 제10-1576884호(공고일 : 2015.12.14.)

본 발명의 일 과제는, 타이어에 발생하는 정전기를 빠르게 제거하여 스파크의 발생을 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 타이어에 발생하는 정전기를 지면으로 흘려 보내기만 했던 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 전기에너지의 소모 비중이 커짐에도 한정된 배터리에만 전기에너지 공급을 의존했던 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제나 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 외곽에 트레드부 및 그루브가 형성된 타이어로서 트레드부의 내측에 회전방향을 따라 배치되고, 트레드부에 적어도 일부가 삽입되며 도체로 이루어지는 침니, 트레드부의 내측에 구비되고, 박판으로 이루어져 전기에너지가 저장되는 커패시터 및 침니와 커패시터를 연결하는 도전선을 포함한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 트레드부 내측에 구비되는 캡플라이 및 캡플라이 내측에 구비되는 바디플라이를 더 포함하고, 커패시터는 바디플라이의 내주연에 결합된다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 바디플라이의 내측면에 이너라이너가 배치되고, 커패시터는 바디플라이 및 이너라이너 사이에 결합된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에서 도전선은 커패시터와 연결되고, 커패시터의 일측으로 연장되는 메인도선 및 메인도선에서 적어도 두 개로 분기되며 그 끝단이 침니와 연결되는 제1분선을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에서 커패시터는 트레드부의 내측 중앙에 배치되고, 메인도선은 다수 개가 커패시터의 양측에 종방향을 따라 연장된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에서 도전선은 커패시터와 일단이 연결되고, 타단은 커패시터로부터 어골(魚骨)형으로 연장된다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에서 커패시터는 TPMS와 연결되어, TPMS에 전기에너지를 공급한다.

본 발명에 의하면, 타이어에 발생하는 정전기가 즉시 제거됨으로써, 정전기로 인한 전기적인 충격을 방지하는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 타이어에 발생하는 정전기를 수집해 활용함으로써, 자체적으로 전기에너지를 생산할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 정전기를 수집해 생산한 전기로 타이어에 장착되는 전자장치에 공급할 수 있고, 별도의 충전을 필요치 않게 한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어에서 내측면에 이너라이너가 형성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어의 내측면을 간략하게 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어에서 커패시터 및 도전선의 배치를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명을 적절한 실시예와 함께 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조하면서 보다 상세하게 서술한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어(1)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'사시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어(1)에서 내측면에 이너라이너(60)가 형성된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(1)는 여러 동력수단에 결합되어 범용적으로 사용될 수 있다. 특히, 차량에 결합되어 차량의 주행을 위한 장치로 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(1)는 트레드부(10), 숄더(30) 및 사이드월을 포함한다.

타이어(1)는 도넛과 같이 중앙이 뚫린 원형으로 이루어진다. 타이어(1)의 최외곽은 지면과 접하는 면으로서 상대적으로 편평하게 이루어져 트레드 및 그루브(20)가 형성되는 트레드부(10)가 형성된다.

트레드부(10)의 양측은 사이드월에 의해 측벽이 형성되고, 트레드부(10)와 사이드월은 숄더(30)로 연결된다. 트레드부(10)는 타이어(1)의 최외곽에 배치되어 지면과 접하는 부분이고, 트레드부(10)의 내측에는 여러 겹의 소재가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 트레드부(10)의 안쪽에는 캡플라이(40), 바디플라이(50) 및 이너라이너(60)가 겹겹이 배치될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 소재 및 형태로 트레드부(10)의 안쪽이 구성될 수 있다.

트레드부(10)는 지면과 직접 접하고, 대체로 두꺼운 고무로 형성된다. 트레드부(10)를 형성하는 고무는 대체로 내마모성이 우수한 재료로 이루어진다.

사이드월은 트레드부(10)의 양측면을 형성하고, 타이어(1)의 옆면에 해당한다. 사이드월 및 트레드부(10)의 사이에 큰 곡률을 갖는 곡면인 숄더(30)가 위치한다. 숄더(30)는 사이드월 및 트레드부(10)를 연결한다.

트레드부(10) 내측에는 여러 겹의 재료가 적층될 수 있으며, 일 예로 벨트층, 카카스, 비드 등의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 트레드부(10) 내측에 캡플라이(40), 바디플라이(50) 및 이너라이너(60)가 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(1)는 트레드부(10) 및 그루브(20)를 포함한다. 그리고, 침니(100), 커패시터(300) 및 도전선(200)을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에선 타이어(1)가 지면과 접하여 회전할 때 타이어(1)가 지나는 직선방향을 '회전방향'이라 하고, 회전방향과 수직한 방향을 '종방향'이라고 정의한다.

침니(100)는 도전체로 이루어지고, 타이어(1)의 회전방향을 따라 트레드부(10)의 내측면을 따라 원형으로 배치된다. 침니(100)는 적어도 일부가 트레드부(10)를 향해 삽입되고, 나머지 부분은 트레드부(10)의 내측면을 향해 노출된다. 침니(100)에는 타이어(1) 내부에 축적되는 전하가 모인다. 즉, 타이어(1)에 발생한 정전기가 침니(100)에 대전된다.

침니(100)는 트레드부(10)의 내측면에 다수 개가 구비될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에선 트레드부(10)의 중심을 기준으로 좌우로 대치되는 위치와 개수가 구비될 수 있다.

침니(100)는 타이어(1)의 내측면에서 트레드부(10)를 향해 삽입된 형태로 이루어지고, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(1)에서 침니(100)는 타이어(1)의 트레드부(10)로는 노출되지 않는다.

타이어(1)의 내측면, 트레드부(10)의 내측면에 커패시터(300)가 결합된다. 커패시터(300)는 박판으로 이루어진다. 커패시터(300)는 얇은 필름 형태의 전극 및 절연막을 포함할 수 있다. 커패시터(300)는 트레드부(10)의 내측면에 결합되는데, 트레드부(10)의 내측면에 캡플라이(40) 또는 바디플라이(50)가 배치되면, 캡플라이(40)의 내측면 또는 바디플라이(50)의 내측면에 결합될 수 있다. 또는 이너라이너(60)가 형성될 경우 이너라이너(60)에 결합될 수 있다.

또는 도 3에 도시된 바와 같이, 바디플라이(50)와 이너라이너(60) 사이 또는 캡플라이(40)와 바디플라이(50) 사이에 위치할 수도 있다.

다만, 커패시터(300)는 종방향을 따라 트레드부(10)의 중앙에 무게중심이 위치하도록 구비된다.

커패시터(300)는 도전선(200)을 통해 전달되는 정전기를 수집해 전기에너지로 저장한다.

도전선(200)은 커패시터(300)와 침니(100)를 연결한다. 도전선(200)은 침니(100)와 접점(210)을 통해 연결된다. 접점(210)은 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 단락방법을 통해 구현될 수 있다.

도전선(200)은 메인도선(220) 및 분선으로 이루어질 수 있다. 분선은 제1분선(230) 및 제2분선(240)과 같이 분기될 수 있다.

구체적으로는 메인도선(220)은 커패시터(300)와 일단이 연결되고, 커패시터(300)의 일측으로 연장된다. 제1분선(230)은 메인도선(220)과 연결되며, 적어도 두 개의 경로로 분기된다. 제2분선(240)은 제1분선(230)과 연결되며, 적어도 두 개의 경로로 분기된다. 이와 같이, 도전선(200)은 메인도선(220)으로부터 제1분선(230), 제2분선(240)과 같이 여러개의 경로로 분기될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 도전선(200)은 메인도선(220), 제1분선(230) 및 제2분선(240)을 통해 어골형으로 연장될 수 있다.

도전선(200)은 커패시터(300)의 중심을 지나는 회전방향을 따라 그은 가상의 직선을 기준으로 좌우 대칭을 이룬다. 이는 타이어(1)의 밸런스가 흐트러지는 것을 방지하고, 효율적으로 정전기를 수집할 수 있게 한다.

메인도선(220)은 커패시터(300)의 양측에서 연장되며, 종방향을 따라 직선으로 연장된다. 그리고, 제1분선(230)은 메인도선(220)과 수직한 방향으로서 두 개로 나뉘어 대향 되게 연장될 수 있다. 제2분선(240)은 제1분선(230)과 수직한 방향으로서 두 개로 나뉘어 대향 되게 연장될 수 있다. 제1분선(230) 또는 제1분선(230)의 말단은 각각 침니(100)와 접점(210)을 통해 연결될 수 있다.

즉, 도전선(200)은 커패시터(300)를 중심으로 해서 좌우로 복잡한 형태로 연장될 수 있다. 이는 침니(100)에 대전된 전하를 보다 효율적으로 수집하기 위한 것으로서 정전기 수집 효율을 높이는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어(1)의 내측면을 간략하게 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어(1)에서 커패시터(300) 및 도전선(200)의 배치를 도시한 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 침니(100)는 회전방향을 따라 길게 형성되고, 커패시터(300)와 침니(100)는 도전선(200)으로 연결되어 정전기가 커패시터(300)로 흘러든다.

도 5에 도시된 바와 같이, 커패시터(300)의 주변에는 도전선(200)이 어골(魚骨)형으로 배치될 수 있고, 메인도선(220)으로부터 제1분선(230)이, 제1분선(230)으로부터 제2분선(240)이 각기 적어도 두 개 이상의 경로로 분기되어 복잡한 패턴을 형성할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기로 발전을 수행하는 타이어(1)의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 커패시터(300)에 저장된 전기에너지는 타이어(1)에 장착되는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System, 타이어(1) 공기압 자동 감지 시스템)와 같은 전자장비로 전기에너지를 공급할 수 있다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(1)가 장착되는 동력장치의 메인배터리 또는 보조배터리를 충전하는데 사용될 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들이 도면과 함께 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 전술한 실시예들과 도면으로 본 발명이 한정되진 않는다. 통상의 지식을 가진 자라면 개시되는 내용의 기술사상 범위 내에서 본 발명을 변형할 수 있음이 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 일 실시예를 설명하면서 구성에 따른 작용이나 효과를 명시적으로 기재하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과들까지 인정되어야 함은 당연하다.

1: 타이어
10: 트레드부 20: 그루브
30: 숄더 40: 캡플라이
50: 바디플라이 60: 이너라이너
100: 침니 200: 도전선
210: 접점 220: 메인도선
230: 제1분선 240: 제2분선
300: 커패시터

Claims (7)

1. 외곽에 트레드부 및 그루브가 형성된 타이어로서,
   상기 트레드부의 내측에 회전방향을 따라 배치되고, 상기 트레드부에 적어도 일부가 삽입되며 도체로 이루어지는 침니;
   상기 트레드부의 내측 중앙에 무게중심이 위치하도록 구비되고, 전극 및 절연막을 포함하는 필름 형태의 박판으로 이루어져 상기 트레드부의 내측면에 결합되며, 전기에너지가 저장되는 커패시터; 및
   상기 침니 및 상기 커패시터를 연결하는 도전선;을 포함하고,
   상기 도전선은,
   상기 커패시터와 일단이 연결되고, 타단은 상기 커패시터로부터 어골(魚骨)형으로 연장되며,
   상기 침니는 다수 개가 구비되며, 상기 침니 및 상기 도전선은 상기 커패시터를 중심으로 하여 좌우대칭으로 배치되는,
   정전기로 발전을 수행하는 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 트레드부 내측에 구비되는 캡플라이; 및
   상기 캡플라이 내측에 구비되는 바디플라이;를 더 포함하고,
   상기 커패시터는 상기 바디플라이의 내주연에 결합되는,
   정전기로 발전을 수행하는 타이어.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바디플라이의 내측면에는 이너라이너가 배치되고, 상기 커패시터는 상기 바디플라이 및 상기 이너라이너 사이에 결합되는,
   정전기로 발전을 수행하는 타이어.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도전선은,
   상기 커패시터와 연결되고, 상기 커패시터의 일측으로 연장되는 메인도선; 및
   상기 메인도선에서 적어도 두 개로 분기되며 그 끝단이 상기 침니와 연결되는 제1분선;을 포함하는,
   정전기로 발전을 수행하는 타이어.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 커패시터는,
   TPMS와 연결되어, 상기 TPMS에 전기에너지를 공급하는,
   정전기로 발전을 수행하는 타이어.
   
   

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