KR100411797B1 - 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전하는 타이어 비드부의 접촉압력을 측정하는 장치에 관한 것으로, 타이어가 노면에서 주행하는 상태를 재현하기 위한 원통형드럼과, 이 원통형드럼을 구동제어하는 드럼구동수단, 상기 원통형드럼과 접촉하여 이 원통형드럼의 회전 반대방향으로 회전하는 휠부재에 장착된 타이어, 이 타이어 비드부와 휠부재 플랜지 사이의 접촉부위에서 휠부재의 원주방향으로 다수개 설치되어 타이어 비드부의 접촉부위에 접촉압력을 감지하는 접촉압력 측정수단, 이 접촉압력 측정수단으로부터 전기적인 접촉압력신호를 인가받는 데이타 수집 및 처리수단, 상기 휠부재가 회전 가능하게 고정되는 이송 부재, 이 이송부재에 설치되어 휠부재에 슬립각과 캠버각을 부여하는 슬립/캠버각 부가수단, 상기 이송부재에 설치되어 이 이송부재의 축방향으로 가해지는 하중을 감지하는 하중측정수단, 상기 이송부재를 전후진 이동시키면서 이에 가해지는 하중을 제어하는 이송부재 구동수단, 상기 데이타 수집 및 처리수단으로부터 인가되는 출력신호를 받아 이를 출력하는 출력수단 및, 상기 각 구성요소들의 작동을 제어하는 제어수단으로 이루어져 있다.

Description

타이어 비드부의 접촉압력 측정장치{Contact Pressure Measuring Apparatus of Tire Bead}

본 발명은 타이어가 휠에 끼워져서 회전할 때 동적인 타이어의 상태에서 이 타이어의 비드부와 휠플랜지의 접촉부위에 휠중심방향으로의 접촉압력을 실시간으로 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 타이어의 슬립각 변화와 캠버각 변화, 하중변화 및, 공기압 변화등의 다양한 시험조건들을 부여하여 신뢰성 있는 비드부의 접촉압력을 측정할 수 있는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 타이어는 휠에 장착되고, 이 타이어에 작용하는 하중은 휠플랜지부와 타이어 비드부의 접촉에 의해 보유 지지되는바, 따라서 타이어 비드부와 휠플랜지의 접촉은 타이어 내부의 공기가 외기로 누출되지 않도록 완전히 밀착되어야할 뿐만 아니라 미끌림이 없어야 한다.

통상적으로 타이어 비드부의 접촉압력이 기준치의 적정수준압보다 작게 되면 타이어 내부의 공기가 외기로 유출될 수 있으며, 또한 차량 구동시 내지는 제동시 타이어를 장착한 차량의 축에 작용하는 회전력에 의하여 타이어 비드부가 휠플랜지로부터 미끌어져 휠의 원주방향으로 회전하게 되는 결과를 나타내는데, 이러한 경우 타이어가 장착된 휠이 원주방향으로 균등한 무게를 가지도록 무게추등을 이용하여 보정하게 되면, 타이어의 회전에 의하여 불균등한 무게의 상태로 바뀌게 되어 이는 차량핸들의 떨림 내지는 쏠림현상과 타이어의 소음발생 및 이상마모등과 같은악영향을 끼치게 된다.

더욱이 타이어 내부 공기압이 차량 하중을 충분히 지지하지 못하여 조종안정성이 나빠지는 문제점도 있었다.

한편, 타이어 비드부의 접촉압력이 적정수준보다 필요이상 크게 되면, 휠에 타이어를 장착하거나 탈착하기가 어려운 단점이 있었다.

최근까지 주행중 타이어의 비드부와 휠플랜지 사이의 접촉압력을 측정하는 장치는 공개되지 않았으나, 종래 타이어가 휠에 끼워져 장착되어진 상태에서 타이어 비드부와 휠플랜지 사이의 접촉압력을 측정하는 장치는 널리 공지되어 있는 바, 즉 회전하지 않은 정적상태의 타이어에 대하여 휠플랜지와 타이어비드부 사이의 압력을 측정하는 장치로서, 그 압력상태에 따라 감압지의 색깔이 변화하는 것을 측정하는 감압지 측정방식과, 전기적 신호를 발생시키는 시트형 압력측정수단을 이용하여 접촉압력을 전자식으로 판독하여 측정하는 시트형 압력측정 방식등으로 구별되어 있었다.

여기서 전자인 감압지 측정방식은 1회측정시 마다 한가지 공기압에 대한 접촉압력 측정만이 가능함에 따라 매회 시험시마다 타이어 내부의 공기를 제거하고 타이어의 비드부를 휠플랜지로부터 이탈시킨 후 새로운 감압지를 위치시켜 사용해야 하므로 접촉압력측정을 위해 비용과 인력 및 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

또한 휠플랜지에 타이어 비드부를 장착하는 조건에 따라 불확실한 시험결과를 얻게되어 시험반복 재현성이 매우 낮았다.

그리고 후자인 시트형 압력측정방식의 경우, 곡률을 가진 휠플랜지의 영향으로 2~3회 사용후 상기 시트가 변형되기 때문에 이 또한 전자와 비슷한 문제점을 지니게 되었다.

한편 일본국 공개특허 평 9-145,501호와 같은 타이어의 감압측정장치는 타이어를 휠에 끼워 장착할때 발생하는 충격음을 음검출기로 검출하여 타이어의 내압을 측정하도록 되어 있으나, 이러한 종래 방식들은 모두 정적인 타이어 상태에서 타이어 내부의 압력을 측정하는 것으로 타이어 회전시 동적인 타이어 상태에서 타이어 비드부와 휠플랜지 사이의 접촉압력을 측정하지는 못하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 타이어 비드부가 휠플랜지에 장착되어 동적인 상태, 즉 타이어가 회전하는 상태에서 타이어에 슬립각 변화와, 캠버각 변화, 하중변화 및 공기압 변화등의 다양한 시험조건들을 부여하여 이 타이어 비드부와 휠플랜지 사이에 발생하는 접촉압력을 반복적으로 측정함에 따라 시험 반복 재현성을 향상시키고 시간과 인력 및 비용등을 저감 시킬 뿐만 아니라, 이상적인 각종 시험 조건하에서 정확한 타이어 비드부의 접촉압력을 측정할 수 있는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치의 전체 개략도,

도 2는 본 발명의 휠부재를 나타낸 확개 평면도,

도 3은 본 발명의 휠부재를 나타낸 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 타이어 1a : 타이어 비드부

2 : 원통형드럼 3 : 드럼구동수단

4 : 휠부재 4a : 플랜지

5a~5e : 접촉압력 측정수단 6 : 데이타 수집 및 처리수단

7 : 이송부재 8 : 슬립/캠버각 부가수단

9 : 하중측정수단 10 : 이송부재 구동수단

11 : 출력수단 12 : 제어수단

13 : 구조기대 14 : 수평축

15 : 중심축 16 : 피동기어

17 : 구동기어 18 : 체인

19 : 위치감지수단 20 : 슬립링

21 : 중심축 L1~L6 : 전선

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어가 노면에서 주행하는 상태를 재현하기 위한 원통형드럼과, 이 원통형드럼을 구동제어하는 드럼구동수단,상기 원통형드럼과 접촉하여 이 원통형드럼의 회전 반대방향으로 회전하는 휠부재에 장착된 타이어, 이 타이어 비드부와 휠부재 플랜지 사이의 접촉부위에서 휠부재의 원주방향으로 다수개 설치되어 타이어 비드부의 접촉부위에 접촉압력을 감지하는 접촉압력 측정수단, 이 접촉압력 측정수단으로부터 전기적인 접촉압력신호를 인가받는 데이타 수집 및 처리수단, 상기 휠부재가 회전 가능하게 고정되는 이송 부재, 이 이송부재에 설치되어 휠부재에 슬립각과 캠버각을 부여하는 슬립/캠버각 부가수단, 상기 이송부재에 설치되어 이 이송부재의 축방향으로 가해지는 하중을 감지하는 하중측정수단, 상기 이송부재를 전후진 이동시키면서 이에 가해지는 하중을 제어하는 이송부재 구동수단, 상기 데이타 수집 및 처리수단으로부터 인가되는 출력신호를 받아 이를 출력하는 출력수단 및, 상기 각 구성요소들의 작동을 제어하는 제어수단으로 이루어져 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치 전체를 나타낸 구성도이고, 도 2는 휠부재의 확대 평면도이다.

본 발명은 노면에서 타이어(1)가 주행하는 상태를 구현하기 위한 원통형드럼(2)과, 이 원통형드럼(2)을 구동 제어하는 드럼구동수단(3), 상기 원통형드럼(2)과 접촉하여 이 원통형드럼(2)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 휠부재(4)에 장착된 타이어(1), 상기 타이어 비드부(1a)와 휠부재(4)의 플랜지(4a)사이의 접촉부위에서 휠부재(4)의 원주방향으로 다수개 설치되어 타이어 비드부(1a)의 접촉부위에 접촉압력을 감지하는 접촉압력 측정수단(5a~5e), 이 접촉압력측정수단(5a~5e)으로부터 전기적인 접촉압력 신호를 인가받는 데이타 수집 및 처리수단(6), 상기 휠부재(4)가 회전가능하게 고정되는 이송부재(7), 이 이송부재(7)에 설치되어 휠부재(4)에 슬립각과 캠버각을 부여하는 슬립/캠버각 부가수단(8), 상기 이송부재(7)에 설치되어 이 이송부재(7)의 축방향으로 가해지는 하중을 감지하는 하중측정수단(9), 상기 이송부재(7)를 전후진 이동시키면서 이에 가해지는 하중을 제어하는 이송부재 구동수단(10), 상기 데이타 수집 및 처리수단(6)으로부터 인가되는 출력신호를 받아 이를 출력하는 출력수단(11)및, 상기 각 구성 요소들의 작동을 제어하는 제어수단(12)으로 이루어져 있다.

여기서 상기 원통형드럼(2)은 구조기대(13)와 수평축(14)을 매개로 보유지지되어 있으며, 이 원통형드럼(2)의 중심축(15)에 설치된 피동기어(16)는 드럼구동수단(3)의 구동기어(17)와 체인(18)과 같은 구동수단으로 연결되는데, 이 구동수단은 체인(18) 뿐만 아니라, 필요에 따라 벨트등을 이용할 수 있다.

상기 원통형드럼(2)에 접촉하여 이 원통형드럼(2)의 반대방향으로 회전하는 휠부재(4)에 장착된 타이어(1)는 이송부재 구동수단(10)의 이송부재(7)에 의하여 전후진 직선 왕복 이동되되, 상기 이송부재(7)에 설치된 슬립/캠버각 부가수단(8)이 타이어(1)의 휠부재(4)에 연결되어 상기 타이어(1)를 일정각도로 회동시키도록 되어 있다.

그리고 상기 이송부재(7)의 자유단에 설치되는 휠부재(4)는 회동가능하게 설치되고, 이 이송부재(7)는 전동식 볼스크류장치 내지는 유압식 스크류잭과 같은 장치를 이용하여 제어수단(12)과 전선(L1)으로 연결되는 이송부재 구동수단(10)에 의하여 전후진 왕복이동되어진다.

또한 이 이송부재(7)에는 이송부재 구동수단(10)으로부터의 하중을 감지하는하중측정수단(9)이 설치되어 있는데, 이 하중측정수단(9)은 전선 (L2,L3)을 매개로 제어 수단(12)과 연결되어 있다.

여기서 상기 하중측정수단(9)과 이송부재 구동수단(10)은 개별전선(L1,L2)들을 매개로 제어 수단(12)에 각각 연결되는 한편, 이 제어수단(12)으로부터의 출력신호를 인가받아서 이를 가시적으로 출력하는 출력수단(11)이 다른전선(L3)을 매개로 제어수단(12)에 연결되어 있다.

따라서 상기 제어 수단(12)에는 드럼구동수단(3)과 하중측정수단(9)및 이송부재 구동수단(10)들이 개별적으로 각각 연결되어 있다.

본 발명에서는 제어수단(12)에 전선(L6)로 연결되어 지시를 받는 드럼구동수단(3)은 DC모터를 이용하여, 상기 원통형드럼(2)이 드럼구동수단(3)에 의하여 회전하면 타이어(1)도 이 원통형드럼(2)과 연동되어 반대방향으로 회전할 뿐만 아니라, 이 원통형드럼(2)의 속도조절에 따라 타이어(1)의 회전속도도 조절된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 타이어 비드부(1a)의 접촉압 측정을 위한 휠부재(4)를 확대하여 도시한 평면도로서, 타이어(1)가 바깥 원주둘레인 플랜지(4a)에 장착되는 휠부재(4)에는 타이어 비드부(1a)가 접촉하는 플랜지(4a)부분에 원주방향을 따라 휠부재(4)의 중심방향으로 각각 서로 다른 위치에 다수개의 접촉압력 측정수단(5a~5e)이 설치되어 있는 바, 본 실시예에서는 상기 접촉 압력측정수단(5a~5e)으로 로드셀들을 이용하였으며, 휠부재(4)의 원주방향을 따라 등각도로, 휠부재(4)의 중심방향으로 각각 서로 다른 위치에 5개소 설치되어 있으나, 이 로드셀의 개수 및 설치위치 필요에 따라 적절하게 조절가능하며, 타이어 비드부(1a)가 접촉되는 휠부재(4)에 수직으로 관통되어 설치되어 있다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 타이어 비드부(1a)의 접촉압력 측정을 위한 휠부재(4)의 플랜지를 확대하여 도시한 단면도이다.

그리고 상기 휠부재(4)의 중심에는 로드셀의 위치를 감지하는 위치 감지수단(19)이 설치되어 있는바, 본 발명에서는 위치측정이 용이한 로터리 엔코더를 로드셀의 위치감지수단(19)으로 이용하였으며, 상기 위치감지수단(19)은 전선(L4)을 매개로 데이타 수집 및 처리수단(6)에 연결되어 있다.

그리고 상기 접촉압력 측정수단(5a~5e)들은 전선(L4)을 매개로 데이타 수집 및 처리수단(6)에 연결되어 있는데, 이들 전선(L4)들은 휠부재(4)의 중심축(21)에 설치된 슬립링(20)을 관통하여 이 데이타 수집 및 처리 수단(6)에 연결되어 있다.

이어 본 발명에 따른 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치의 작동을 설명하면, 우선 휠부재(4)에 타이어(1)를 장착하고, 슬립/캠버각 부가수단(8)으로 이 타이어(1)에 소정의 슬립각과 캠버각을 부여한 후, 본 발명의 측정장치를 작동시키면, 이송부재 구동수단(10)에 의하여 이송부재(7)가 전진하게 되어, 타이어(1)가 원통형드럼(2)의 외주면에 접하면서 일정하중으로 눌려진 압착상태를 유지하게 된다.

그런 다음, 상기 드럼구동수단(3)에 의해 원통형드럼(2)이 회전하게 되는데, 이 원통형드럼(2)의 외주면 각속도가 원하는 실험속도에 도달할 때까지 연속적으로가속되다가, 상기 원통형드럼(2)의 외주면 각속도가 실험속도가 도달하게 되면, 일정한 회전속도로 유지시킨다.

이러한 원통형드럼(2)의 원하는 회전속도 하에서 휠부재(4)에 부착된 접촉압력 측정수단(5a~5e)인 로드셀들로부터 전기적 접촉압력 측정신호가 전선(L4)을 통하여 데이타 수집 및 처리수단(6)으로 연속적으로 인가되며, 이와 동시에 휠부재(4)에 부착된 위치감지수단(19)으로부터 원통형드럼(2)상에서의 위치에 대한 신호도 이 데이타 수집 및 처리수단(6)에 연속적으로 전달된다.

그러면 상기 데이타 수집 및 처리수단(6)은 로드셀들로 이루어진 접촉압력측정수단(5a~5e)으로부터 전달된 신호를 위치감지수단(19)에서 인가된 위치측정신호데이타와 함께 처리하게 되고, 이 데이타 수집 및 처리수단(6)에서 처리완료된 데이타는 전선(L5)을 매개로 출력수단(11)으로 인가되어 측정결과 값을 알 수 있도록 가시적으로 출력된다.

상기와 같이 본 발명은 원통형드럼(2)에 소정의 하중으로 접하면서 연동 회전되는 타이어 비드부(1a)와 휠부재(4)의 플랜지(4a)부분에 작용하는 접촉압력을 접촉압력 측정수단(5a~5e)을 매개로 연속적으로 측정함에 따라 반복적인 측정데이타를 신속하고 손쉽게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 측정된 데이타의 신뢰성도 향상된다.

다음 표 1은 본 발명에 따른 측정장치를 이용하여 측정한 데이타들의 일예를 나타낸 것으로, 타이어 회전중 휠플랜지 중심방향의 타이어 비드부 접촉위치별 접촉압력의 변화를 나타낸다.

각 도	접촉압력측정수단(5a~5e)	접촉압력(kgf/㎠)
원통형드럼 수직위치	제 1로드셀(5a)	27.1
72°	제 2로드셀(5e)	29.1
144°	제 3로드셀(5c)	19.5
216°	제 4로드셀(5d)	17.9
288°	제 5로드셀(5e)	29.9

여기서 타이어: 11R 22.5, 하중:2,844kgf, 타이어 공기압;5.5kgf/㎠, 휠부재;8.25×22.5, 그리고 타이어 회전속도 ;100km/H로 하였을때 접촉압력 측정수단(5a~5e)인 각각의 로드셀의 측정압력을 표시한 것이다.

상기 표에 측정 기재된 타이어 비드부의 접촉압력은 타이어의 비드부 내구성, 주행시 타이어의 조종안정성, 승차감 및 제동특성 등을 결정하는데 중요한 자료로 제공되는 것이다.

이상 상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 일정속도로 회전하는 드럼(2)의 외주면에 타이어(1)가 슬립각,캠버각이 부가되고 일정하중으로 눌려져서, 드럼(2)과 타이어(1)가 상호 연동되는 상태에서, 휠플랜지에 구비된 접촉압력 측정수단을 이용하여 측정하는 방식으로 되어, 작은 실험공간내에서 회전중인 타이어 비드부의 접촉압력을 측정할 수 있고, 비드부 접촉압력측정을 반복 수행할 수 있으므로 실험데이타의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 보다 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (9)

1. 노면에서 타이어(1)가 주행하는 상태를 구현하기 위한 원통형드럼(2)과, 이 원통형드럼(2)을 구동제어하는 드럼구동수단(3), 상기 원통형드럼(2)과 접촉하여 이 원통형드럼(2)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 휠부재(4)에 장착된 타이어(1), 상기 타이어 비드부(1a)와 휠부재(4)의 플랜지(4a)사이의 접촉부위에서 휠부재(4)의 원주방향으로 다수개 설치되어 타이어 비드부(1a)의 접촉부위에 접촉압력을 감지하는 접촉압력 측정수단(5a~5e), 이 접촉압력 측정수단(5a~5e)으로부터 전기적인 접촉압력 신호를 인가받는 데이타 수집 및 처리수단(6), 상기 휠부재(4)가 회전가능하게 고정되는 이송부재(7),이 이송부재(7)에 설치되어 휠부재(4)에 슬립각과 캠버각을 부여하는 슬립/캠버각 부가수단(8), 상기 이송부재(7)에 설치되어 이 이송부재(7)의 축방향으로 가해지는 하중을 감지하는 하중측정수단(9), 상기 이송부재(7)를 전후진 이동시키면서 이에 가해지는 하중을 제어하는 이송부재 구동수단(10), 상기 데이타 수집 및 처리수단(6)으로부터 인가되는 출력신호를 받아 이를 출력하는 출력수단(11)및, 상기 드럼구동수단(3), 하중측정수단(9) 및 이송부재 구동수단(10)들과 개별적으로 연결되어 이들의 작동을 자동으로 제어하고, 상기 데이타 수집 및 처리수단(6)과 연결되어 상기 접촉압력 측정수단(5a∼5e)으로부터 측정되는 접촉압력측정 데이타를 처리하여 상기 출력수단(11)으로 출력시키는 제어수단(12)으로 이루어진 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원통형드럼(2)은 구조기대(13)와 수평축(14)을 매개로 보유지지되어 있으며, 이 원통형드럼(2)의 중심축(15)에 설치된 피동기어(16)는 드럼구동수단(3)의 구동기어(17)와 체인(18)과 같은 구동수단으로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 이송부재(7)의 자유단에 설치되는 휠부재(4)는 회동가능하게 설치되고, 이 이송부재(7)는 전동식 볼스크류장치 내지는 유압식 스크류잭과 같은 장치를 이용하여 제어수단(12)과 전선(L1)으로 연결되는 이송부재 구동수단(10)에 의하여 전후진 왕복이동되어지는 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 타이어 비드부(1a)가 접촉되는 휠부재(4)의 플랜지(4a)에 휠부재(4)의 원주방향을 따라 휠부재(4)의 중심방향으로 각각 서로 다른 위치에, 다수개의 접촉압력 측정수단(5a~5e)들이 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 접촉압력 측정수단(5a~5e)들은 로드셀들로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 휠부재(4)의 중심에는 로드셀의 위치를 감지하는 위치감지수단(19)이 전선(L4)을 매개로 데이타 수집 및 처리수단(6)에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 위치감지수단(19)에 연결되는 전선(L4)들은 휠부재(4)의 중심축에 설치된 슬립링(20)을 관통하여 데이타 수집 및 처리수단(6)에 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 이송부재(7)에 설치된 슬립/ 캡버각 부가수단(8)이 타이어(1)의 휠부재(4)에 연결되어 상기 타이어(1)를 일정각도를 회동시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 비드부의 접촉압력 측정장치.