KR100511500B1 - Degradation test apparatus by part of tire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실내에서 타이어의 주행상태와 유사한 환경을 조성하여 타이어 주행시에 각 부위별로 타이어 자체의 발열 또는 햇빛이나 기온에 의한 온도상승 그리고 타이어 취부 후 제동 등에 의해 휠 부위에서 전달되는 열 등으로 각기 상이한 수준으로 받게 되는 열 이력 정도를 실제상황과 가장 유사하게 시뮬레이션 하여 각 데이터를 측정할 수 있는 타이어 부위별 독립 노화 시험장치에 관한 것으로, 타이어의 주행 상태와 유사한 환경을 조성하여 타이어 각 부위별에서 받게 되는 열 이력 정도를 구현하여 데이터를 측정하는 타이어 부위별 노화측정 장치에 있어서, DC 모터(1)의 회전축(2)에 장착되는 타이어 고정판(3)을 갖춘 고정대(4)와, 이 고정대(4)에 설치되는 타이어 내부온도 측정부(5)와 온풍 가열부(6)를 갖춘 타이어 장착용 고정림부(7), 상기 회전축(2)과 베어링(8)을 매개로 연결되는 전선(9)이 내장된 상하부 고정관(10), 이 고정관(10)의 한쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 타이어(11)의 트레드(12)와 상하 사이드 월부(13)를 가열하는 가열부(14), 상기 고정관(10)의 다른 쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 트레드(12)와 상하 사이드 월부(13)의 온도를 측정하는 온도 측정부(15), 상기 각각 측정부들에 전력을 공급하는 전력 공급원(16), 각각의 가열부에 전력을 공급하는 전열 전력 공급원(17) 및, 이들을 제어하는 PID 제어기(18)로 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention creates an environment similar to the running state of the tire indoors, and the tire is different from each other due to heat generated from the tire itself, temperature rise due to sunlight or temperature, and heat transferred from the wheel part by braking after tire mounting. This is an independent aging test device for each tire part that can measure each data by simulating the degree of heat history received at the level most similar to the actual situation.It creates an environment similar to the driving condition of the tire and receives it at each tire part. In the tire region-specific aging measurement device for measuring the data by implementing the degree of heat history to be, a stator (4) having a tire fixing plate (3) mounted on the rotating shaft (2) of the DC motor (1), and the stator (4) The tire mounting fixed portion (7) having a tire internal temperature measuring unit (5) and a warm air heating unit (6) installed at Upper and lower fixing pipes 10, each having a wire 9 connected through the shaft 2 and the bearings 8, are installed at one end of the upper and lower branches of the fixing pipe 10, and the tread 12 of the tire 11 Heating unit 14 for heating the upper and lower side wall portion 13, and a temperature measuring unit 15 which is installed at the other upper and lower branch ends of the fixing tube 10 to measure the temperature of the tread 12 and the upper and lower side wall portion 13 ), A power supply source 16 for supplying power to each of the measurement units, an electrothermal power supply source 17 for supplying power to each heating unit, and a PID controller 18 for controlling them.
Description
본 발명은 실내에서 타이어의 주행상태와 유사한 환경을 조성하여 타이어 주행시에 각 부위별로 타이어 자체의 발열 또는 햇빛이나 기온에 의한 온도상승 그리고 타이어 취부 후 제동 등에 의해 휠 부위에서 전달되는 열 등으로 각기 상이한 수준으로 받게 되는 열 이력 정도를 실제상황과 가장 유사하게 시뮬레이션 하여 각 데이터를 측정할 수 있는 타이어 부위별 독립 노화 시험장치에 관한 것이다.The present invention creates an environment similar to the running state of the tire indoors, and the tire is different from each other due to heat generated from the tire itself, temperature rise due to sunlight or temperature, and heat transferred from the wheel part by braking after tire mounting. It relates to an independent aging test device for each tire part that can measure each data by simulating the degree of heat history received at the level most similar to the actual situation.
공지된 바와 같이 타이어는 고무, 및 기타 고무용 배합제로 사용되는 충진제, 연화제, 가황제, 가황 촉진제 등을 첨가하여 적정하게 혼합한 고무로 압출, 압연, 성형, 가류 등의 공정을 거쳐 제조되어지는바, 이러한 타이어에는 각 부위별 특성에 따라 10∼15종 정도의 서로 상이한 고무 배합물을 사용하는데, 이러한 각각의 고무 배합물은 해당 부위의 성능 개선의 향상을 위해 끊임없이 연구 개발되어지고 이렇게 개발되어진 고무 배합물은 실제 시험용 타이어를 제조하여 그 성능을 확인하게 된다.As is well known, tires are rubbers and rubbers and other rubber compounding agents, softeners, vulcanizing agents, vulcanizing accelerators, etc., which are properly mixed with rubber, and are manufactured through extrusion, rolling, molding and vulcanization. Bars of these tires use about 10 to 15 different rubber blends depending on the characteristics of each part, and each of these rubber blends is constantly researched and developed to improve the performance of the parts. Manufactures the actual test tire and checks its performance.
타이어의 품도를 측정함에 있어서 타이어의 안정성 및 내구성 등을 미리 확인하기 위하여 각종 실내 내구 시험 및 실차 시험 등을 실시하게 된다.In measuring tire quality, various interior durability tests and actual vehicle tests are performed to confirm the tire's stability and durability in advance.
실제 타이어는 차량에 장착되어 사용하는 중에 높은 하중과 변형을 받게 되는데, 이때 타이어를 구성하고 있는 일반적인 고무 배합물은 점탄성 물질이므로 외부에서 이러한 변형이 가해지면 고무의 비전도성 때문에 외부로 쉽게 전달되지 못하고 타이어의 내부에 축적되게 된다.Actual tires are subjected to high loads and deformations while being used in a vehicle.In this case, the general rubber compound that constitutes the tire is a viscoelastic material.If such deformation is applied externally, the tires are not easily transferred to the outside due to the non-conductivity of the rubber. Will accumulate inside.
이와 같이 축적된 열은 가류 고무의 가교결합 및 고무 주쇄의 고리를 절단하게 되고, 이로 인하여 생성된 활성 라디칼은 또 다른 고무의 주쇄 또는 가교된 황의 결합을 공격하여 고무 주쇄의 길이를 감소시키고, 가교 구조를 변화시켜 결과적으로 초기의 물성과 차이가 나타나게 된다.The heat accumulated in this way causes the crosslinking of the vulcanized rubber and the ring of the rubber backbone to be broken, so that the active radicals attack the backbone of another rubber or the bond of the crosslinked sulfur to reduce the length of the rubber backbone, and By changing the structure, the difference between the initial physical properties is shown.
따라서, 이러한 타이어의 사용 중 노화 과정이 타이어의 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위해서 타이어 개발 또는 정기 품도 확인 과정에서 신품 타이어에 대한 평가뿐 아니라, 타이어가 취부되어 장시간 주행되는 과정에서 생기는 발열이나 피로 등에 의한 노화정도 및 내구성의 변화 정도를 예측하기 위하여 타이어에 인위적으로 열등을 가하여 주행 성능 및 물성 변화를 고찰하는 노화 후 특성 평가 시험을 거치게 된다.Therefore, in order to examine the effects of the aging process on the tire performance during use of the tire, not only the evaluation of new tires in the process of tire development or regular product check, but also the heat and fatigue caused by the tire being mounted and running for a long time In order to predict the degree of aging and the change of durability due to the back, the tire is subjected to the post-aging characteristic evaluation test that considers the change in driving performance and physical properties by artificially inferior to the tire.
이와 같이 타이어에 열에너지를 가하여 주행 중 발열에 의한 노화를 시뮬레이션 함에 있어서, 종래에는 큰 대류오븐 내에 타이어를 투입하고 일정 고온(통상, 70∼100℃)에서 일정시간 경과 후 타이어의 성능 정도를 측정하는 방법이 주로 쓰인다. In this way, by applying heat energy to the tire to simulate aging due to heat generation while driving, conventionally, the tire is placed in a large convection oven, and the tire's performance is measured after a predetermined time at a predetermined temperature (typically 70 to 100 ° C.). The method is mainly used.
하지만, 이러한 종래 방법은 트럭, 버스 타이어와 같이 큰 사이즈의 경우 대류오븐의 구입 및 고온을 유지하기 위한 전력비 등의 유지 보수비가 많이 들 뿐만 아니라, 화재 등으로 인한 안전 사고의 위험도 크게 내포하고 있다. However, such a conventional method has a large maintenance cost such as the purchase of a convection oven and a power cost for maintaining a high temperature in a large size such as a truck and a bus tire, and also includes a risk of a safety accident due to a fire.
또한 실제 타이어는 주행 중에 비드부나 사이드 월부, 트레드 부, 인너라이너 부등 각 부위가 겪는 열 이력 정도 즉, 열을 받게 되는 정도가 각각 상이함에도 불구하고 기존의 대류 오븐내 가열 방식은 타이어 모든 부위가 동일한 설정 온도로 밖에 가열됨으로 인해 정확한 노화 시뮬레이션이 불가능한 한계를 지니고 있었다.In addition, despite the fact that the tires undergo different heat hysteresis, i.e., heat, experienced by each part such as the bead part, side wall part, tread part, and inner liner part while driving, the conventional heating method in the convection oven is the same for all tire parts. Heating outside to a set temperature limits the inability to accurately simulate aging.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 타이어 주행시에 각 부위별로 타이어 자체의 발열 또는 햇빛이나 기온에 의한 온도 상승 그리고 취부 후 제동 등에 의해 휠 부에서 전달되는 열 등으로 각각 다른 수준으로 받게 되는 열 이력 정도를 실제 상황과 유사하게 시뮬레이션으로 구현하여 데이터들을 측정할 수 있는 타이어 부위별 독립 노화 시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is invented to solve the above conventional problems, each of the tires by heat generated by the tire itself or heat transferred from the wheel part by braking after mounting, etc. The purpose of this study is to provide an independent aging test device for each tire part that can measure data by implementing simulation similarly to the actual situation, which is received at different levels.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 DC 모터의 회전축에 장착되는 타이어 고정판을 갖춘 고정대와, 이 고정대에 설치되는 타이어 내부온도 측정부와 온풍 가열부를 갖춘 타이어 장착용 고정림부, 상기 회전축과 베어링을 매개로 연결되는 전선이 내장된 상하부 고정관, 이 고정관의 한쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 트레드와 상하부 사이드 월을 가열하는 가열부, 상기 고정관의 다른 쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 이 트레드와 상하부 사이드 월의 온도를 측정하는 온도 측정부, 상기 각각의 측정부들에 전력을 공급하는 전력 공급원, 각각의 가열부에 전력을 공급하는 전열 전력 공급원 및, 이들을 제어하는 PID 제어기(Proportional Integral Derivative Controller)로 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention for achieving the above object is a fixed stand having a tire fixing plate mounted to the rotating shaft of the DC motor, a fixed tire mounting portion for mounting the tire having a tire internal temperature measuring unit and a warm air heating unit is installed on the fixed shaft, the rotating shaft and the bearing Upper and lower fixing pipes with wires connected through them, a heating part installed at one end of the upper and lower branches of the fixing pipe to heat the tread and the upper and lower sidewalls, and installed at the other upper and lower basin ends of the fixing pipe, A structure consisting of a temperature measuring unit for measuring the temperature of the power, a power supply for supplying power to each of the measuring units, an electrothermal power supply for supplying power to each heating unit, and a PID controller (Proportional Integral Derivative Controller) for controlling them It is.
이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 부위별 독립 노화장치에 관한 전체 구성도 이고, 도 2는 본 발명의 온도제어 블럭도이다.1 is an overall configuration diagram of an independent aging device for each tire part according to the present invention, and FIG. 2 is a temperature control block diagram of the present invention.
본 발명은 실내에서 타이어의 주행 상태와 유사한 환경을 조성하여 타이어 각 부위별에서 받게 되는 열 이력 정도를 구현하여 데이터를 측정하는 타이어 부위별 노화 측정장치에 있어서, DC 모터(1)의 회전축(2)에 장착되는 타이어 고정판(3)을 갖춘 고정대(4)와, 이 고정대(4)에 설치되는 타이어 내부온도 측정부(5)와 온풍 가열부(6)를 갖춘 타이어 장착용 고정림부(7), 상기 회전축(2)과 베어링(8)을 매개로 연결되는 전선(9)이 내장된 상하부 고정관(10), 이 고정관(10)의 한쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 타이어(11)의 트레드(12)와 상하 사이드 월부(13)를 가열하는 가열부(14), 상기 고정관(10)의 다른 쪽 상하부 분지 끝단에 설치되어 트레드(12)와 상하 사이드 월부(13)의 온도를 측정하는 온도 측정부(15), 상기 각각 측정부들에 전력을 공급하는 전력 공급원(16), 각각의 가열부에 전력을 공급하는 전열 전력 공급원(17) 및, 이들을 제어하는 PID 제어기(18)로 이루어져 있다.The present invention provides an environment similar to the running state of the tire indoors to implement the degree of heat history received from each part of the tire in the aging measuring device for each tire part to measure the data, the rotation axis of the DC motor (1) (2) A tire mounting plate (4) having a tire fixing plate (3) to be mounted thereon, and a tire mounting fixing member (7) equipped with a tire internal temperature measuring part (5) and a hot air heater (6) installed in the holder (4). The upper and lower fixing pipes 10 having the electric wires 9 connected through the rotating shaft 2 and the bearings 8 embedded therein are installed at one end of the upper and lower branches of the fixing pipes 10, and the tread 12 of the tire 11 is mounted. ) And a heating part 14 for heating the upper and lower side wall parts 13, and a temperature measuring part installed at the other upper and lower branch ends of the fixing tube 10 to measure the temperature of the tread 12 and the upper and lower side wall parts 13. 15, a power supply source 16 for supplying power to the respective measuring units, each Heat transfer power supply 17 for supplying electric power to the heating element and of, consists of a PID controller 18 for controlling them.
그리고 상기 고정림부(7)의 상, 하단에는 림 플랜지 가열부(19)가 설치되어 이 림 플랜지와 접하는 타이어(11)의 림 쿠션부를 가온할 수 있도록 되어 있다.And the upper and lower ends of the fixed rim portion 7 is provided with a rim flange heating portion 19 to heat the rim cushion portion of the tire 11 in contact with the rim flange.
상기와 같은 본 발명은 타이어(11)의 트레드(12)와 상하 사이드 월부(13)를 각각 독립적으로 가열할 수 있도록 구부릴 수 있는 적외선 램프와 같은 가열부(14)가 설치되어 있는데, 상기 가열부(14)는 타이어(11)의 외부에서 일정거리를 유지하여 골고루 열이 가해질 수 있도록 일정속도로 회전하는 DC 모터(1)에 전선(9)을 매개로 연결되어 있다.The present invention as described above is provided with a heating unit 14 such as an infrared lamp that can be bent to heat each of the tread 12 and the upper and lower side wall portion 13 of the tire 11 independently, the heating portion 14 is connected to the DC motor 1, which is rotated at a constant speed, so as to maintain a constant distance from the outside of the tire 11, so that heat is evenly applied, via a wire 9.
또한, 상기 다른 쪽 고정관(10)의 분지 끝단에는 타이어(11)의 해당 부위의 온도를 측정할 수 있도록 적외선 온도 측정부(15)가 설치되고, 이 온도 측정부(15) 각각은 독립적으로 PID 제어기(18)에 연결되되, 각각의 PID 제어기(18)는 가열부의 전열 전력 공급부(17)와 전선을 매개로 연결되어 있으며, 이 온도 측정부(15)에서 측정된 실측 온도에 따라 미리 입력되어진 온도수준으로 유지할 수 있도록 PID 제어기(18)가 전류의 양을 조절함으로서 이 가열부(14)의 온도를 가감하여 타이어(11)의 해당부위에 가해지는 열을 제어하도록 되어 있다.In addition, an infrared temperature measuring unit 15 is installed at the end of the branch of the other fixed tube 10 so as to measure the temperature of the corresponding portion of the tire 11, and each of the temperature measuring units 15 is independently PID. It is connected to the controller 18, each PID controller 18 is connected to the electric heating power supply unit 17 and the electric wire of the heating unit via a medium, which is input in advance according to the measured temperature measured in the temperature measuring unit 15 The PID controller 18 adjusts the amount of current so as to maintain the temperature level, thereby controlling the heat applied to the corresponding portion of the tire 11 by adjusting the temperature of the heating unit 14.
또한, 측정하는 타이어(11)는 고정을 위해 일반 타이어를 취부하는 림과 유사한 형태의 고정림부(7)에 취부 고정되어지며, 필요에 따라 타이어(11) 내부에 일반 주행 타이어와 동일하게 공기압을 채워서 차량 취부시 타이어와 유사한 조건을 설정할 수 있도록 되어 있다.In addition, the tire 11 to be measured is fixed to the fixed rim portion 7 having a shape similar to that of a rim for mounting a general tire for fixing, and if necessary, the air pressure is applied to the inside of the tire 11 in the same manner as a general driving tire. By filling it up, it is possible to set conditions similar to tires when mounting a vehicle.
특히 타이어(11)의 림 쿠션부를 가온할 수 있는 림 플랜지 가온부(19)도 상기 가열부(14)와 마찬가지로 PID 제어기(18)에 연결되어 온도 제어되고, 더욱이 이 타이어(11) 림 쿠션부의 노화조건만을 별도 설정하여 측정할 수 있음은 물론이다.In particular, the rim flange heating portion 19 capable of warming the rim cushion portion of the tire 11 is also connected to the PID controller 18 and temperature controlled like the heating portion 14, and furthermore, the tire 11 rim cushion portion Of course, only the aging conditions can be set separately.
그리고 측정하는 상기 타이어(11) 내부에는 PID 제어기(18)에 의해 조정되는 별도의 온풍 가열부(6)가 고정림 부(7)에 설치되어 있어서 타이어(11)내부 온도를 일정수준으로 유지할 수 있도록 되어 있다.And the inside of the tire 11 to be measured is provided with a separate hot air heating unit (6) adjusted by the PID controller 18 in the fixed rim (7) to maintain the temperature inside the tire 11 at a constant level. It is supposed to be.
또한 본 발명은 타이어(11)를 취부하는 고정림부(7)는 타이어 크기에 따라 변경 설치가 가능한 뿐만 아니라, 타이어(11)의 크기에 따라 가열부(14)와 온도 측정부(15)의 범위를 추가적으로 연장 및 단축할 수 있으며, 화살표 방향으로 회전하는 상기 회전축(2)에 고정되는 고정대(4)는 이 회전축(2)의 회전에 의한 영향이 최소화되도록 타이어 고정판(3)과 고정볼트(20)로 체결되어 있다.In addition, according to the present invention, the fixed rim portion 7 for mounting the tire 11 can be installed according to the size of the tire, as well as the range of the heating portion 14 and the temperature measuring portion 15 depending on the size of the tire 11. It can be further extended and shortened, the fixed base 4 is fixed to the rotating shaft 2 that rotates in the direction of the arrow, the tire fixing plate 3 and the fixing bolt 20 to minimize the effect of the rotation of the rotating shaft (2) ) Is fastened.
한편, 도 2는 본 발명의 온도제어 블록도로서, 상기 PID 제어기(18)는 전력 공급부(16, 17)와 가열부(14) 및 적외선 온도 측정부(15)들을 모두 제어할 수 있도록 되어 있고, 모든 제어장치는 공지의 타이머 기능이 설치된 중앙 CPU(21,도 1에 표시)로 연결되어 일반 주행중인 타이어와 같이 주행과 정차 중 혹은, 계절적 차이에 의한 가열과 냉각과정을 반복할 수 있으며, 화재 등의 예방을 위하여 일정 비상온도 도달시 전원을 차단할 수 있음을 물론이다.On the other hand, Figure 2 is a temperature control block diagram of the present invention, the PID controller 18 is to control both the power supply unit 16, 17, the heating unit 14 and the infrared temperature measuring unit 15 All the control devices are connected to the central CPU (21, shown in Fig. 1), which is equipped with a known timer function, so that the heating and cooling process can be repeated during driving and stopping, or due to seasonal differences, like a normal tire. Of course, the power can be cut off when a certain emergency temperature is reached to prevent fire.
상기와 같은 본 발명은 기존 노화방법의 단점을 극복하고 실제 타이어 주행시에 각 부위별로 타이어 자체의 발열 또는 햇빛이나 기온에 의한 온도 상승, 그리고 취부 후 제동 등에 의해 휠 부에서 전달되는 열등에 의해 각기 상이한 수준으로 받게 되는 열 이력 정도를 가장 유사하게 시뮬레이션으로 구현하여 데이터를 측정할 수 있도록 구성되어 있다.As described above, the present invention overcomes the disadvantages of the existing aging method and is different due to inferior heat delivered from the wheel part by heat generation of the tire itself or temperature increase due to sunlight or air temperature, and braking after installation. It is designed to measure the data by implementing the simulation most similarly to the level of heat history received in the level.
또한 필요에 따라서는 사이드 월 상 및 하 부위에도 상이한 온도 조건을 적용하여 취부시 햇볕을 접촉하는 외향부와 차량 안쪽을 향하고 있는 내향부 사이의 차이를 규명할 수 있다.Also, if necessary, different temperature conditions may be applied to the upper and lower sidewalls to identify the difference between the outward parts that contact the sun during mounting and the inward parts that face the inside of the vehicle.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 부위별 독립 노화장치에 관한 전체 구성도,1 is an overall configuration of the independent aging device for each tire part according to the present invention,
도 2는 본 발명의 온도제어 블럭도이다.2 is a temperature control block diagram of the present invention.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
1 : DC 모터, 2 : 회전축,1: DC motor, 2: rotating shaft,
3 : 고정판, 4 : 고정대,3: fixed plate, 4: fixed stand,
5 : 내부온도 측정부, 6 : 온풍 가열부,5: internal temperature measuring unit, 6: warm air heating unit,
7 : 고정림부, 8 : 베어링,7: fixed rim, 8: bearing,
9 : 전선, 10 : 고정관,9: wire, 10: fixed tube,
11 : 타이어, 12 : 트레드,11: tires, 12: tread,
13 : 사이드 월부, 14 : 가열부,13: side wall portion, 14: heating portion,
15 : 온도 측정부, 16 : 전력 공급원,15: temperature measuring unit, 16: power supply,
17 : 전열 전력 공급원, 18 : PID 제어기,17: electrothermal power supply, 18: PID controller,
19 : 림 플랜지 가열부, 20 : 고정볼트.19: Rim flange heating part, 20: Fixing bolt.
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