KR100581474B1 - 타이어의 균일성 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 완성된 타이어의 강성 균일성(Uniformity)을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 로드 드럼의 비진원도인 요철 변위를 측정하고 이를 보상하여 보다 정확한 타이어의 균일성을 측정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 회전하는 림(5)에 장착된 타이어(1)에 로드 압전소자(6)를 갖춘 로드 드럼(7)의 일정한 압력으로 가압하여 타이어의 균일성을 측정하는 방법에 있어서, 상기 로드 드럼(7) 변위 측정센서(9)와 위상 동기용 도그(8)를 이용하여 이 로드 드럼(7)의 요철을 측정하고, 실측된 타이어(1)의 압력값인 F.V.(Force Variation)값과 타이어(1)의 스프링 상수(K)를 얻어서 순수한 타이어(1)의 F.V.값을 다음과 같은 ① ~ ④식들을 이용하여 구하고, 이를 타이어 균일성의 측정 판단 기준으로 활용한다.

F = KX -------- ①

(여기서 F는 힘, K는 스프링 상수, X는 거리)

실측(측정)된 타이어의 F.V.값 = 순수한 타이어의 F.V.값(㎏) + 스프링 변수(㎏/㎜) × 로드 드럼의 요철값(㎜) ---- ②

스프링 변수 = 스프링 상수(K) × 순수한 타이어 F.V.값 ÷측정하중 ---- ③

Description

타이어의 균일성 측정방법{Uniformity measure method of tire}

도 1은 본 발명에 따른 로드 드럼의 요철을 측정하는 방식의 개요도,

도 2는 본 발명에서 타이어의 스프링 상수를 측정하는 그래프,

도 3은 타이어 스핀들 엔코더의 펄스와 드럼 요철 변위 샘플링 값 및 타이어의 F.V.(Force Variation) 샘플링 값 들의 비교 그래프,

도 4는 종래 타이어의 균일성 측정장치의 개요도,

도 5는 도 3에 의하여 검축된 타이어의 회전각도에 대한 F.V.(Force Variation)값을 나타낸 그래프이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 타이어, 2 : 모터,

3 : 엔코더, 4,4a : 스핀들,

5 : 림, 6 : 로드 압전소자,

7 : 로드 드럼, 8 : 위상 동기용 도그(Dog),

9 : 변위 측정센서.

본 발명은 완성된 타이어의 강성 균일성(Uniformity)을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 로드 드럼의 비진원도인 요철 변위를 측정하고 이를 보상하여 보다 정확한 타이어의 균일성을 측정하는 방법에 관한 것이다.

통상 완성된 타이어는 창고에 입고시키기 전에 외관검사를 실시하고, 기기 검사를 거친 다음 입고되는바, 이중 전자인 외관검사는 타이어 외부 및 내부를 검사원이 육안으로 정밀하게 검사하여 외부의 흠집이나 이물질 유무 및 타이어 내에 공기 유입 내부 등을 검사하고, 후자인 기기 검사는 X-검사, 정적 발란스(Static Balance) 및, 균일성(Uniformity) 검사 등이 수행된다.

여기서 기기 검사의 균일성 검사 중 RFV(Radial Force Variation) 검사가 있는데, 이 RFV 검사는 타이어에 하중을 가해져 회전시킬 경우 타이어의 종방향(중심 방향)으로 발생하는 힘의 변동차이를 측정하는 것으로, 상기 RFV가 나쁠 경우 자동차에 상, 하 진동과 차 실내 소음이 증가되어 진다.

한편, 종래 이러한 타이어의 균일성을 측정하는 장치는 도 4에 도시되어 타이어(1)가 회전할 때 발생하는 진동편차를 측정하기 위해 모터(2)와 연결된 엔코더(3)를 갖춘 스핀들(4)에는 림(5)이 장착되고, 이 림(5)에 측정할 타이어(1)가 장착되어 모터(2) 구동에 의해 상기 타이어(1)는 회전하게 된다.

그리고 상기 타이어(1)에는 로드 압전소자(6)를 갖춘 로드 드럼(7)이 다른 스핀들(4a)에 의해 회전하면서 화살표 방향으로 이동하여 접촉하게 되는데, 이 타이어(1)에 일정 압력으로 로드 드럼(7)을 접촉시킨 후, 상기 림(5)을 회전시키게 되면 이 로드 드럼(7)의 로드 압력소자(6)를 통해 실측 압력값인 F.V.(Force Variation)값을 얻을 수 있다.

그리고 실측 타이어(1)의 F.V.값인 타이어 압력값은 타이어의 회전각도에 대하여 도 5에 도시된 바와 같이 1 바퀴 주기를 갖는 파형이 연속적으로 나타나게 된다.

즉 도 5의 그래프에서 압력값의 최대값과 최소값의 차이를 F.V.라 칭하며, 이 실측된 F.V.값이 클수록 타이어는 균일성이 나쁜 타이어로 평가받기 때문에 이 F.V.값에 따라 타이어의 등급이 결정됨에 따라 완성 타이어의 균일성을 측정하는 이유가 이에 있는 것이다.

그러나 종래 상기와 같은 타이어의 균일성 측정방식은 장비의 기계적 오차(예를 들어 가공오차, 베어링 오차 등)와, 전기적 노이즈 및 F.V. 산출시스템 오차 등에 의하여 상기 도 5의 측정 파형이 정확한 1 바퀴의 주기성을 갖지 못하기 때문에 여러 번 값을 샘플링 한 후 평균값을 구하여 이를 한 바퀴 파형으로 다시 구한 다음, 압력값의 최대값과 최소값의 차이인 F.V.로 채택함에 따라 자연히 타이어 균일성의 정확한 값을 얻기가 곤란할 뿐만 아니라, 반복 측정하게되는 측정작업의 반복성 등이 문제점으로 제기되어 왔다.

한편, 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 종래에도 본 출원인이 대한민국 특허출원 제2002-42,923호로 타이어 균일성 측정방법을 제시하였는데, 이 기술은 균일성의 여러 조건 중 림 진원도의 진동편차를 부가 적용하여 타이어의 균일성을 측정하였으나, 이 또한 보다 정확한 타이어의 균일성을 얻기에는 한정이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점들을 감안하여 제안된 것으로, 타이어 균일성 검사시 로드 드럼의 런아웃(Run-Out)에 의해 발생되는 진동편차를 보정하여 타이어의 순수한 압력값인 순수 F.V.를 얻을 수 있으며, 이를 균일성 정도에 활용함으로서, 균일성 측정 방법의 향상이 이루어지는 타이어의 균일성 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 타이어의 스프링 상수(K)를 측정하고 로드 드럼의 요철을 측정 보상하여 순수한 타이어의 F.V.값을 얻도록 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 4와 같이 종래 측정장치를 이용하면서 도 1과 같은 로드 드럼의 요철 측정을 추가시킨 것이며, 종래 측정장치와 동일한 부분에서 동일 참조부호를 부여한다.

먼저 본 발명에서 타이어(1)의 스프링 상수(K) 측정은 로드 드럼(7)의 비진원도에 의한 영향력을 산출하는데 이용되는데, 타이어(1)의 스프링 상수(K)는 다음 ①식에 의해 구해진다.

F = KX -------- ①

(여기서 F는 힘, K는 힘, X는 거리이다)

도 4의 측정장치에서 타이어(1)의 균일성 측정을 위해 로드 드럼(7)으로 300Kg의 정해진 측정하중을 가하기 위해 이 로드 드럼 (7)을 타이어(1) 쪽으로 전진시키면 도 2와 같은 그래프를 얻는바, 이 그래프에서 1 바퀴 동안 변화된 로드 드럼(7)의 전진 거리와 로드 드럼(7)의 로드 압전소자(6)에서 부여한 하중을 이용하면, 타이어(1)의 스프링 상수(k)를 ①식을 이용하여 다음과 같이 얻어진다.

한편, 도 4와 같은 측정장치의 기계구조를 고려하여 타이어(1)와 로드 드럼(7)의 접촉면과 약 90˚ 각도로 떨어진 곳에 도 1과 같은 이 로드 드럼(7)의 진원도를 측정하는 장치를 부착할 수 있는바, 상기 로드 드럼(7)에는 위상 동기용 도그(8, Dog)가 변위 측정센서(9) 각도 위치를 지나갈 때부터 샘플링을 시작하고, 타이어(1)의 압력값인 F.V.값은 상기 위상 동기용 도그(8)가 타이어(1)와 로드 드럼(7)의 접촉 각도 위치를 지나갈 때 샘플링을 시작한다.

그리고 도 4에 도시된 타이어(1)를 회전시키는 스핀들(4)의 엔코드(3)를 펄스(Pulse) 기준으로 로드 드럼(7)의 요철과 타이어의 F.V.값을 샘플링하여 두 값의 위치를 동기화 한다.

이러한 값들의 비교는 도 3에 도시된 그래프에서 자세히 도시되어 있다.

그러면 본 발명의 요지인 로드 드럼(7)의 요철을 실측한 F.V.값에 대한 보상방법은 다음과 같다.

먼저 타이어(1)의 스프링 상수(K)를 ①식을 통해 구한 다음, 실시간으로 로드 드럼(7)의 요철을 측정한다(도 3 그래프 참조). 그런 다음 실측된 타이어(1)의 F.V.값과 타이어의 스프링 상수를 이용하여 순수한 타이어의 F.V.값을 다음식 들에 의해 계산하여 얻어지는데, 이를 타이어 균일성의 측정판단 기준으로 이용할 수 있다.

실측(측정)된 타이어의 F.V.값 = 순수한 타이어의 F.V.값(㎏) + 스프링 변수(㎏/㎜) × 로드 드럼의 요철값(㎜) ------ ②

여기서 스프링 변수 = 스프링 상수(K) × 순수한 타이어 F.V.값 ÷측정하중 ----- ③

상기 식들에서 스프링 변수가 측정되는 타이어의 F.V.값의 특성이 반영됨을 알 수 있다.

따라서 ②식과 ③식을 이용하면,

실측된 타이어의 F.V.값 = 순수한 타이어의 F.V.값(㎏) ＋ 스프링 상수(K) × 순수한 타이어의 F.V.값(㎏) ÷ 측정하중 × 드럼의 요철값(㎜)

= 순수한 타이어 F.V.값{1 ＋ 스프링 상수(K) ÷ 측정하중 × 드럼의 요철값}

여기서 측정하중으로 나눈 이유는 스프링 상수(K)를 1로 보았을 때 F.V.값 특성을 수치화하기 위함이며, 상기 순수한 타이어의 F.V.값은 타이어 균일성 중 한가지 항목이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 타이어의 균일성 측정방법은 로드 드럼의 요철 변위를 보상하여 보다 정확한 타이어의 균일성을 얻을 수 있으면서 측정의 반복을 개선한 잇점 등을 갖는다.

Claims (1)

1. 회전하는 림(5)에 장착된 타이어(1)에 로드 압전소자(6)를 갖춘 로드 드럼(7)의 일정한 압력으로 가압하여 타이어의 균일성을 측정하는 방법에 있어서,

   상기 로드 드럼(7) 변위 측정센서(9)와 위상 동기용 도그(8)를 이용하여 이 로드 드럼(7)의 요철을 측정하고, 실측된 타이어(1)의 압력값인 F.V.값과 타이어(1)의 스프링 상수(K)를 얻어서 순수한 타이어(1)의 F.V.값을 다음과 같은 ① ~ ④식들을 이용하여 구하고, 이를 타이어 균일성의 측정 판단 기준으로 활용하는 것을 특징으로 하는 타이어의 균일성 측정방법.

   F = KX -------- ①

   (여기서 F는 힘, K는 스프링 상수, X는 거리)

   실측(측정)된 타이어의 F.V.값 = 순수한 타이어의 F.V.값(㎏) + 스프링 변수(㎏/㎜) × 로드 드럼의 요철값(㎜) ------ ②

   스프링 변수 = 스프링 상수(K) × 순수한 타이어 F.V.값 ÷측정하중 ---- ③

   

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