KR100537669B1 - 타이어의 스트레스 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 스트레스 측정장치에 관한 것으로, 특히 주행 중의 타이어의 스트레스를 측정할 수 있는 측정장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치는,

타이어와; 상기 타이어가 설치되는 림과; 측정된 신호를 처리하는 신호처리장치를 포함하는데,

측정대상이 되는 타이어트레드의 측정지점에 대향하는 림의 외주면에는 로드셀이 설치되고, 상기 측정지점과 상기 로드셀은 부하스프링으로 연결되며, 상기 로드셀에 의해 측정된 신호가 상기 신호처리장치로 입력되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치에 의하면, 타이어의 종류에 관계없이 적은 비용으로 타이어의 주행 중의 스트레스의 측정이 가능하고, 측정조건을 자유롭게 변화시킬 수 있으며, 신호케이블이 엉키는 것이 방지되고 신호케이블이 흔들리는 것을 방지하여 정확하게 타이어의 주행중의 스트레스를 측정할 수 있게 된다.

Description

타이어의 스트레스 측정장치{TIRE STRESS MEASURING DEVICE}

본 발명은 타이어의 스트레스 측정장치에 관한 것으로, 특히 주행 중의 타이어의 스트레스를 측정할 수 있는 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 타이어는 주행 중에 자동차의 수직하중 뿐만 아니라 주행조건에 따라 굽힘하중과 비틀림하중을 받게 된다.

이러한 하중에 의한 스트레스가 타이어의 취약부에 발생하여 작용하게 되면 타이어는 시간이 지나게 됨에 따라 파손되게 되는데, 이러한 파손은 타이어의 수명 뿐만 아니라 주행안전과 직결된다. 따라서, 이러한 파손을 야기하는 주행 중의 타이어의 스트레스를 측정하는 것이 필요하게 된다.

종래에는, 타이어의 주행 중의 스트레스를 측정하기 위하여 타이어의 규격별로 특수제작된 림(rim)을 사용하였는데, 상기 림에는 다수의 센서가 내장되어 있어서, 측정을 원하는 타이어를 림의 외주에 장착한 상태로 타이어를 주행하면서 스트레스를 측정하였다.

이러한 종래의 림에 있어서는, 상기 림은 각 타이어의 규격별로 특수제작된 것이기 때문에, 타이어의 종류별로 상이한 림을 사용하여야 하였고, 측정도중에 림이 파손되는 경우에는 림을 새로 구입하여야 하였으므로 고가의 측정비용이 필요하였다.

또한, 센서의 위치가 고정되어 있기 때문에, 예컨대 센서의 위치를 변경하거나 센서를 추가하기 위해서는 새로운 림을 구입하여야 하므로 측정조건을 자유롭게 변화시킬수 있는 자유도가 작았다.

또한, 타이어트레드의 인너파트(inner part)의 1측정지점에, 로드셀(load cell)과 연결된 스프링을 3개 이상 연결하여야 하였으므로 림과 타이어의 조립시 측정장치 세팅이 복잡하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 타이어 별 종류에 관계없이 적은 비용으로 타이어의 주행 중의 스트레스의 측정이 가능하고, 측정조건을 자유롭게 변화시킬 수 있으며, 측정장치 세팅이 간편한 구조의 타이어의 스트레스 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치는,

타이어와; 상기 타이어가 설치되는 림과; 측정된 신호를 처리하는 신호처리장치를 포함하는데,

측정대상이 되는 타이어트레드의 측정지점에 대향하는 림의 외주면에는 로드셀이 설치되고, 상기 측정지점과 상기 로드셀은 부하스프링으로 연결되며, 상기 로드셀에 의해 측정된 신호가 상기 신호처리장치로 입력되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 림의 일측면에는 고정단과, 상기 고정단의 일측에 상기 고정단과 독립적으로 회동가능하고, 상기 고정단과 전기적으로 연결된 회전단으로 이루어진 슬립링(slip ring)이 설치되어, 상기 로드셀과 회전단은 신호케이블로 연결되고, 상기 고정단과 상기 신호처리장치도 신호케이블로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬립링과 상기 림 사이에는, 지지판이 상기 림에 고정되고, 상기 슬립링은 상기 지지판 상에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 타이어트레드의 측정지점에는 연결고리가 삽입되는 것이 바람직하며,

상기 측정 타이어의 측면에는 수직방향으로 케이블 수용파이프가 설치되어, 상기 회전단에 연결된 신호케이블은 상기 케이블 수용파이프 내에 수용되어 신호처리장치까지 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이블 수용 파이프는 차체에 고정된 지지링 내에 수용되고, 상기 케이블 수용파이프의 외주면과 상기 지지링의 내주면 사이에는 다수의 지지스프링이 수평방향으로 연결되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치의 실시예를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치의 타이어부분의 모식도이고, 도2는 도1의 일부분의 단면도이다.

본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치는, 도1에 도시한 바와 같이, 측정대상이 되는 타이어(T)와, 상기 타이어(T)가 설치되는 림(R)과; 측정된 신호를 처리하는 신호처리장치(도4참조)를 포함한다.

상기 타이어(T)의 측정지점(P)에는, 도2에 도시한 바와 같이, 연결고리(Cr) 가 타이어트레드(Tr)에 삽입된다. 상기 연결고리(Cr)는 타이어(T)의 성형시 일체로 형성될 수도 있고, 타이어(T)의 성형 후에 타이어트레드(Tr)에 삽입될 수도 있다.

상기 연결고리(Cr)에 부하스프링(S)의 일단이 연결되고 상기 부하스프링(S)의 타단이 후술하는 로드셀(L)에 연결되는데, 상기 부하스프링(S)은 타이어(T)가 주행 중에 받는 하중을 스프링을 통해 상기 로드셀(L)에 전달하는 기능을 수행하게 된다.

이 때, 스프링탄성을 고려하여 시험전 수직입력하중에 따라 스프링으로 전달되는 하중의 비를 측정하여 실측값으로 환산할 수 있게 한다.

상기 타이어(T)의 측정지점(P)에 대향하는 림(R)의 외주면에는 측점지점(P)의 개수(도면에서는 3개)와 동일한 개수의 로드셀(L)이 설치된다(도1참조). 상기 로드셀(L)은 상용의 하중센서로서 상기 부하스프링(S)의 신축을 감지하여 그에 따른 전기적 신호를 발생시키는 기능을 수행한다.

여기에서 측정을 원하는 타이어트레드(Tr)의 측정지점(P)에 연결고리(Cr)를 설치하고, 그에 대응하여 림(R)의 외주면에 로드셀(L)을 설치하면, 측정조건을 간단하게 변화시킬 수 있게 되고, 타이어(T)의 종류에 관계없이 연결고리(Cr)를 설치하기만 하면 되므로, 종래기술과는 다르게 저렴한 비용으로 타이어(T)의 스트레스를 측정할 수 있게 되며, 측정 자유도를 자유롭게 변화시킬 수 있게 된다.

상기 로드셀(L)에 발생된 전기적 신호는, 신호케이블(C1)을 통하여 후술하는 슬립링(slip ring,Sl)에 전달된다. 즉, 상기 림(R)의 일측면에는, 도3(a)에 도시한 바와 같이, 슬립링(Sl)이 설치되는데, 상기 슬립링(Sl)은 상용의 슬립링으로서 단면적이 작은 고정단(Fp)과, 상기 고정단(Fp)의 일측면에 설치되고, 상기 고정단(Fp)과는 독립적으로 회동가능하며, 상기 고정단(Fp)과 전기적으로 연결되어 차량의 휠(W)과 함께 회전하는 회전단(Rp)을 포함한다.

상기 슬립링(Sl)과 림(R) 사이에는 슬립링(Sl)의 용이한 설치를 위하여, 금속재질의 지지판(Pl)이 림(R)에 볼트(B)로써 체결되는 것이 바람직하며, 상기 지지판(Pl)의 일측면 상에 상기 슬립링(Sl)의 회전단(Rp)이 고정된다(도3(b) 참조).

상기 슬립링(Sl)의 회전단(Rp) 및 고정단(Fp)에는, 도3(a)에 도시한 바와 같이, 각각 신호케이블(C1,C2)이 연결되는데, 상기 회전단(Rp)에는 상기 로드셀(L)에 연결되어 연장된 신호케이블(C1)이 연결되는 한편, 상기 고정단(Fp)에는 신호처리장치(미도시)에 연결되는 신호케이블(C2)이 연결된다.

이러한 구조의 슬립링(Sl)은 차량의 주행으로 인하여 림(R)이 회전하는 경우에도 회전단(Rp)에 연결된 신호케이블(C1)이 림(R)을 따라 회전하게 되므로 주행 중에도 신호케이블(C1)이 꼬이지 않으며, 고정단(Fp)에 연결된 신호케이블(C2)은 고정된 위치를 유지하므로 원활하게 타이어의 스트레스를 측정하는 것을 가능하게 한다.

상기 슬립링(Sl)의 고정단(Fp)에 연결되어 연장된 신호케이블(C2)은, 도3(a)에 도시한 바와 같이, 케이블 수용파이프(Hp) 내에 수용되어 신호처리장치(도4참조)에 연결된다.

상기 케이블 수용파이프(Hp)는, 도4에 도시한 바와 같이, 차량에 수직방향으로 설치되며, 도5에 도시한 바와 같이 차량에 고정된 지지링(Sr) 내부에 수용된다.

상기 지지링(Sr)은 흡착판(Sp)과 같은 고정수단으로써 차체에 고정되는데, 상기 지지링(Sr)의 내주면과 상기 케이블 수용파이프(Hp)의 외주면 사이에는 다수(도5에서는 4개)의 지지스프링(Ss)이 수평방향으로 연결됨으로써 상기 케이블 수용파이프(Hp)는 수직방향으로 설치된다(도5참조).

차량이 주행하는 경우에 차체는 도로상태 또는 주행상태 등의 요인에 의해 흔들리게 된다. 이러한 흔들림이 신호케이블(C2)에 전달되면, 상기 부하스프링(S)의 신축으로 발생한 미세한 전기적 신호의 정확한 전달이 곤란하게 될 수 있는데, 상기 지지링(Sr)과 케이블 수용파이프(Hp) 사이에 연결된 지지스프링(Ss)의 작용으로 차체가 흔들리는 경우에도 케이블 수용파이프(Hp)는 수직상태를 유지하게 되므로 차체의 흔들림이 신호케이블(C2)에 전달되는 것이 방지된다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 측정지점(P)과 그에 따른 로드셀(L) 및 부하스프링(S)의 개수가 3개, 지지스프링(Ss)의 개수가 4개인 경우를 도시하였지만, 그 개수는 반드시 3개 및 4개에 한정되지는 않는다.

이하에서는 상기 실시예의 작동과정을 설명한다.

상기 실시예의 타이어의 스트레스 측정장치가 탑재된 차량이 주행하게 되면, 타이어트레드(Tr)는 도로의 상태 및 주행상태에 따라 하중을 받게 되고, 그에 따라 신축하게 된다. 이러한 신축은 부하스프링(S)의 신축을 야기하게 되고, 상기 부하스프링(S)의 신축으로 하중이 로드셀(L)에 전달된다.

상기 로드셀(L)은 상기 신축에 대응하여 전기적 신호를 발생하게 되고, 상기 전기적 신호는, 상기 로드셀(L)과 슬립링(Sl)의 회전단(Rp)을 연결하는 신호케이블 (C1) 및 슬립링(Sl)의 고정단(Fp)과 신호처리장치(도5참조)를 연결하는 신호케이블 (C2)을 통하여 신호처리장치에 전달되어 측정된 스트레스를 연산하게 된다.

이 때, 상기 신호케이블(C2)은 지지링(Sr)의 내주면에 설치된 지지스프링 (Sr)에 의해 지지되는 케이블 수용파이프(Hp)의 내부를 통해 신호처리장치까지 연장되므로, 차량의 흔들림이 상기 신호케이블(C2)에 전달되는 것이 차단된다.

본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치에 의하면, 타이어의 종류에 관계없이 적은 비용으로 타이어의 주행 중의 스트레스의 측정이 가능하고, 측정조건을 자유롭게 변화시킬 수 있으며, 신호케이블이 엉키는 것이 방지되고 신호케이블이 흔들리는 것을 방지하여 정확하게 타이어의 주행중의 스트레스를 측정할 수 있게 된다.

도1은, 본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치의 타이어부분의 모식도이다.

도2는, 도1의 일부분의 단면도이다.

도3(a)는, 본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치의 슬립링을 통한 케이블 연결상태를 나타내는 모식도이고, 도3(b)는, 도3(a)의 일부분의 측면도이다.

도4는, 본 발명에 따른 타이어의 스트레스 측정장치의 케이블 수용 파이프의 케이블 연결상태를 나타내는 모식도이다.

도5는, 도4의 일부분의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

T... 타이어, Tr... 타이어트레드,

R... 림, P... 측정지점.

L... 로드셀, S... 부하스프링,

C1,C2... 신호케이블, Sl... 슬립링(slip ring),

Fp... 고정단, Rp... 회전단,

Pl... 지지판, B... 볼트,

Hp... 케이블 수용파이프, Sr... 지지링,

Ss... 지지스프링.

Claims (6)

1. 타이어(T)와; 상기 타이어(T)가 설치되는 림(R)과; 측정된 신호를 처리하는 신호처리장치를 포함하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치에 있어서,

   측정대상이 되는 타이어트레드(Tr)의 측정지점(P)에 연결고리(Cr)가 삽입되고, 상기 측정지점(P)에 대향하는 림(R)의 외주면에는 로드셀(L)이 설치되며, 상기 측정지점(P)과 상기 로드셀(L)은 부하스프링(S)으로 연결되고, 상기 로드셀(L)에 의해 측정된 신호가 상기 신호처리장치로 입력되는 것을 특징으로 하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 림(R)의 일측면에는 고정단(Fp)과, 상기 고정단(Fp)의 일측에 상기 고정단과 독립적으로 회동가능하고 상기 고정단(Fp)과 전기적으로 연결된 회전단(Rp)으로 이루어진 슬립링(slip ring,Sl)이 설치되어, 상기 로드셀(L)과 회전단(Rp)은 신호케이블(C1)로 연결되고, 상기 고정단(Fp)과 상기 신호처리장치도 신호케이블(C2)로 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 슬립링(Sl)과 상기 림(R) 사이에는, 지지판(P1)이 상기 림(R)에 고정되고, 상기 슬립링(Sl)은 상기 지지판(P1) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,

   상기 타이어(T)의 측면에는 수직방향으로 케이블 수용파이프(Hp)가 설치되고, 상기 회전단(Rp)에 연결된 신호케이블(C2)은 상기 케이블 수용파이프(Hp) 내에 수용되어 신호처리장치까지 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 케이블 수용 파이프(Hp)는 차체에 고정된 지지링(Sr) 내에 수용되고, 상기 케이블 수용파이프(Hp)의 외주면과 상기 지지링(Sr)의 내주면 사이에는 다수의 지지스프링(Ss)이 수평방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어(T)의 스트레스 측정장치.