KR101217641B1 - 타이어파열시험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행하는 차량에 설치되어 타이어가 파열된 상태와 동일한 조건에서 타이어가 휠로부터 분리되는 지 여부를 시험할 수 있는 타이어파열시험기에 호스한 것이다.
이러한 본 발명은 (A) 림에 다수의 호스연결구가 형성되어 있는 바퀴 휠과, (B) 상기 바퀴 휠의 회전축과 동축상에 설치되어 바퀴와 같이 회전하며, 림의 호스연결구에 연결된 호스를 통해 타이어 내부와 밀폐연통되는 중공부가 형성된 하우징과, (C) 일측말단은 휠의 회전축과 동축상에서 상기 하우징과 회전가능하게 연결되고, 타측말단은 하기 개폐모듈이 결합되어 상기 [타이어 내부]-[중공부]-[개폐모듈 내부]를 밀폐연통시키는 연결구와, (D) 밀폐연통된 내부의 공기의 배출을 단속하는 개폐모듈과; (E) 상기 개폐모듈을 제어하는 제어기;를 포함하는 타이어파열시험기에 관한 것이다.

Description

타이어파열시험기{Blowout Testing Machine of a Tire}

본 발명은 타이어 파열시험기에 관한 것으로 보다 상세하게는 주행하는 차량에 설치되어 타이어가 파열된 상태와 동일한 조건에서 타이어가 휠로부터 분리되는 지 여부를 시험할 수 있는 타이어파열시험기에 관한 것이다.

바퀴는 차량의 안정적인 주행을 위한 중요한 요소 중 하나로서, 외곽을 이루는 타이어와, 타이어와 차축 사이의 부재인 휠(wheel)로 구성되며, 휠은 다시 차축과 결합되는 허브와, 타이어의 휠과 결합되는 림(rim)과, 허브와 림을 연결하는 방사상의 스포크(spoke)로 이루어져 있다.

타이어는 차량이 노면과 유일하게 접하는 부분으로 차량의 하중을 지지하고 주행 중 발생되는 충격을 완화함과 동시에 노면과의 마찰에 의해 자동차 엔진의 동력, 제동력, 조타력 등이 정확하게 작동되도록 한다. 그러므로 타이어는 높은 하중과 충격을 견디기 위한 높은 압력의 공기압을 유지할 수 있어야 하고, 외상이나 충격에 대한 충분한 강도를 가진 탄력성이 있어야 한다.

따라서 새로운 타이어를 개발하는 과정에서 타이어가 적당한 탄성과 내마모성 및 노면과의 마찰 특성 등의 다양한 조건을 만족할 수 있는지를 면밀히 검토해야 하며, 종래 이러한 특성들을 간편하게 측정할 수 있는 장치들이 많이 개발되어 사용되고 있다.

한편, 차량의 주행 중 타이어가 파열되었을 때, 소정의 시간(운전자가 타이어의 파열을 인지하고 차량을 안전속도 이하로 제어하는데 까지 소요되는 시간) 이내에 타이어의 비드부 일부 또는 전체가 림으로부터 이탈되면 차량의 균형이 급격하게 깨지고, 림이 노면을 파고들게 되어 차량이 회전하거나 전복되어 대형사고가 초래될 수 있다. 따라서 타이어 개발하는 과정에서 주행중 타이어가 파열되었을 때 타이어의 비드부 일부 또는 전체가 림으로부터 소정시간동안 이탈되지 않는지를 반드시 검증(타이어파열시험)해야 한다.

그러나 종래 타이어 파열시험은, 타이어가 장착된 차량이 일정한 두께와 길이의 날카로운 펀칭도구가 설치되어 있는 노면을 통과하여 타이어를 파열시키는 방식으로 이루어지기 때문에 펀칭도구의 크기에 따라 반복적으로 타이어를 교체하여 테스트할 수밖에 없어 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 편리하게 통제된 상태에서 다양한 파열규모에 따른 타이어의 림 이탈 특성을 테스트할 수 있는 타이어파열시험기를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 림에 다수의 호스연결구가 형성되어 있는 바퀴 휠과, (B) 상기 바퀴 휠의 회전축과 동축상에 설치되어 바퀴와 같이 회전하며, 림의 호스연결구에 연결된 호스를 통해 타이어 내부와 밀폐연통되는 중공부가 형성된 하우징과, (C) 일측말단은 휠의 회전축과 동축상에서 상기 하우징과 회전가능하게 연결되고, 타측말단은 하기 개폐모듈이 결합되어 상기 [타이어 내부]-[중공부]-[개폐모듈 내부]를 밀폐연통시키는 연결구와, (D) 밀폐연통된 내부의 공기의 배출을 단속하는 개폐모듈과; (E) 상기 개폐모듈을 제어하는 제어기;를 포함하는 타이어파열시험기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 장치를 작동시킬 때, 상기 타이어-휠-하우징은 고속으로 회전하는 반면 연결구-개폐모듈은 회전하지 않는 구조가 되어야 한다. 이렇게 상대적으로 고속 회전하는 하우징과 연결구를 편리하게 조립하기 위해 본 발명에서 상기 하우징은 ① 중공부가 형성되어 있고, 중공부의 측벽에는 상기 호스와 연결되는 호스연결홀이 형성되어 있으며, 밀폐된 일측말단이 상기 휠에 결합되어 있고 타측말단이 개방되어 있는 하우징본체와, ② 상기 중공부와 동축방향으로 유로가 형성되어 있으며, 일측말단이 상기 하우징본체의 개방된 말단에 탈착 가능하게 결합되고, 타측 말단은 상기 연결구와 동축상에서 결합되는 하우징커버로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의한 장치를 작동시킬 때, [타이어 내부]-[하우징의 중공부]-[개폐모듈 내부]은 최대한 밀폐되어 있어야 한다. 이를 위하여 상기 하우징본체에 형성된 중공부와 연결구의 단부 사이에 공기누출방지수단을 설치하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 공기누출방지수단은 (a) 상기 연결구의 단부를 하우징커버의 단부에 이탈불가능하게 내삽되도록 매개하는 베어링 및 고정구 (b) 휠측 말단의 일부가 상기 하우징의 중공부에 내삽되고, 타측 말단면이 상기 연결구의 단면부와 동축상에서 면접되는 누출방지관 및 (c) 상기 누출방지관을 윤활링 측으로 밀어주는 스프링을 포함하여 제작될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 차량의 주행 중에 개폐모듈을 적절하게 작동시켜 다양한 손상규모로 타이어가 파열되었을 때와 같이 공기를 순간적으로 배출시킬 수 있으므로 인위적으로 타이어가 파열된 상태와 같은 조건을 만들어 타이어파열시험을 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어파열시험기의 일예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 타이어파열시험기에서 연결구와 하우징커버의 연결구조의 예를 보여주는 단면도,
도 3은 도 2에 도시한 연결구와 하우징커버의 연결구조의 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 타이어파열시험기에 타이어가 장착된 일예의 사시도,
도 5는 도 4의 단면도.

이하 첨부된 도면과 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

하기 도면 및 실시예에서는 개폐모듈에 내부의 공기압을 감지하는 압력센서가 추가로 설치되어 있는 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 발명에서 "타이어 내부"란 타이어가 휠에 장착된 상태에서 타이어와 림에 의해 형성되는 공간을 의미한다. 한편, 본 발명에 의한 시험기에 타이어가 장착되면, 타이어 내부는 하우징의 중공부 및 개폐모듈의 내부와 하나의 공간을 이룬다. 그러나 타이어 내부의 용적에 비해 하우징의 중공부 및 개폐모듈의 내부의 용적이 매우 작으므로 이하에서는 설명의 편의를 위해 "[타이어 내부]-[중공부]-[개폐모듈 내부]"를 단순히 "타이어 내부"로 표현하기로 한다.

본 발명은 타이어 내부의 공기를 순간적으로 배출시켜 타이어가 파열된 것과 같은 상황이 되게 하고, 이 상태에서 타이어의 비드부 일부 또는 전체가 림으로부터 이탈되는 지 여부를 확인할 수 있게 하기 위한 것이다.

즉, 본 발명의 타이어파열시험기는 타이어 내부의 공기압을 감지하고, 공기를 순간적으로 배출시키며, 파열의 규모에 따라 타이어 내부의 공기가 거의 모두 배출되는 시간을 측정하고, 파열시에 타이어가 림으로부터 분리되는지 여부와, 얼마나 달렸을 때 분리되는지를 확인하기 위한 장치이다.

이러한 본 발명의 타이어파열시험기는 타이어 내부의 공기압을 감지하고, 공기의 흐름을 단속하는 개폐모듈(10)과, 상기 개폐모듈(10)을 회전하는 바퀴에 연결시키는 연결구(2), 연결구가 결합되는 하우징(1) 및 상기 개폐모듈(10)을 제어하는 제어기(30)를 포함한다. 본 발명에 의한 (타이어가 장착된) 타이어파열시험기를 시험차량에 장착하고 주행하면, 타이어-휠-하우징은 일체로 회전하며 연결구-개폐모듈-제어기는 회전하지 않는다. 즉, 하우징과 연결구가 상대적으로 회전하게 된다. 따라서 하우징과 연결구의 회전연결부분의 연결축은 휠의 회전축과 동축상에 형성되어야 한다. 이하에서는 간결한 설명을 위해 "동축상"이란 표현을 생략한다.

상기 개폐모듈(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 타이어의 공기압을 감지하는 압력센서(10a)와, 공기의 흐름을 단속하는 솔레노이드밸브(10b)를 포함하고 있으며, 연결구(2)의 일측 말단에 형성된 모듈고정날개(2b)에 설치된다.

압력센서(10a)는 타이어에 정상적으로 공기가 주입된 상태의 공기압은 물론, 시험이 시작되어 타이어 내부로부터 공기가 배출되는 과정에서도 공기압을 감지하여 상기 제어기(30)에 전달한다. 이에 따라 상기 제어기(30)는 공기압이 타이어가 파열되었을 때와 같은 상태에 도달하기까지의 공기압의 변화와, 공기 배출시간을 측정할 수 있다. 시험의 목적에 따라, 배출시간이 소정의 정해진 시간(타이어의 파열에 의해 공기가 배출되는 시간)을 넘으면 파열시험에 오류가 있는 것으로 판단할 수도 있다.

상기 솔레노이드밸브(10b)는 타이어 내부의 공기를 통제하여 배출시키기 위한 수단으로서, 제어기(30)의 제어에 의해 개폐된다.

도면에서는, 상기 제어기(30)가 개폐모듈(10)에 유선으로 연결된 것을 일예로 도시하였으나, 무선으로 연결할 수도 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 시험장치에서는 타이어의 내부와 연통되는 중공부(1a)가 형성된 하우징(1)과, 상기 하우징(1)과 상기 개폐모듈(10)을 연결하는 연결구(2)가 상대적으로 회전되도록 결합되어 있다.

상기 하우징(1)의 내부에는 중공부(1a)가 형성되어 있고, 측벽에는 호스(5)가 연결되는 호스연결홀(11a)이 형성되어 있다.

상기 하우징(1)은 일체형으로 제작할 수도 있으나, 연결구(2)를 용이하게 조립할 수 있게 하기 위하여, 도 1내지 도 3에 도시한 바와 같이 하우징본체(11)와 하우징커버(12)로 분리하여 조립 가능하게 제작하는 것이 바람직하다.

상기 하우징본체(11)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 휠을 향한 면이 막혀있고 중앙에는 중공부(1a)가 형성되며, 측벽에는 상기 중공부(1a)와 연결되는 호스연결홀(11a)이 형성되어 있다. 상기 하우징본체(11)는 폐쇄된 말단이 바퀴의 휠(200)에 고정된다. 상기 하우징본체(11)의 개방된 말단에 상기 하우징커버(12)가 볼트 등에 의해 탈착 가능하게 결합된 있다.

상기 하우징커버(12)는 상기 연결구(2)의 원통형 말단이 내삽되는 원통형 중공부(12a)가 형성되어 있고, 연결구(2)측 말단에는 안쪽을 향해 걸림턱(12b)이 형성되어 있다. 걸림턱(12b)은 후술하듯이 베어링(3)이 하우징커버(12)로부터 이탈되지 않게 베어링(3)의 외륜을 잡아주는 고정구의 기능을 한다.

상기 연결구(2)는 하우징커버(12)의 중공부(12a)에 그 원통형 말단의 일부가 내삽된 상태에서 회전될 수 있어야하므로 상기 하우징커버(12)와의 사이에 회전가능하게 지지하는 베어링(3)이 설치된다. 이때 연결구(2)가 빠지지 않도록 연결구(2)의 말단에는 베어링의 내륜을 잡아주는 스냅링(21)이 끼워진다.

한편, 하우징(1)과 연결구(2) 사이로 공기가 누출되지 않아야 하므로, 상기 하우징본체(11)에 형성된 중공부(1a)와 연결구(2)의 단부 사이에는 공기누출방지수단(4)이 설치되어 있다.

공기누출방지수단(4)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 상기 연결구(2)의 단부에 고정된 윤활링(41)과; 일측 말단이 상기 윤활링(41)에 면접되고, 일부가 상기 하우징(1)의 중공부(1a)에 끼워진 누출방지관(42)과; 상기 누출방지관(42)을 윤활링(41) 측으로 밀어주는 스프링(43);을 포함한다. 상기 윤활링(41)은 상기 하우징(1)에 일부가 끼워진 누출방지관(42)과 면 접촉되어 누출방지관(42)을 통과하여 연결구(2)측으로 흐르는 공기가 누출되지 않게 하는 것으로서 반드시 있어야 하는 것은 아니다.

상기 윤활링(41)은 누출방지관(42)이 회전하는 상태에서 면 접촉되므로 누출방지관(42)과의 사이에는 마찰에 의해 열이 발생됨은 물론 마모가 발생된다. 따라서, 상기 윤활링(41)과 누출방지관(42)은 내마모성 및 내열성이 우수한 카본과 같은 재질로 만드는 것이 바람직하다.

상기 누출방지관(42)은 도 2에 도시한 바와 같이, 긴 원통형으로 외주면이 상기 중공부(1a)의 내벽과 면 접촉되어 있어 중공부의 내벽과 누출방지관(42) 외벽 사이로 공기가 통과하지 못하게 하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 시험기를 장시간 사용시 누출방지관(42)과 중공부 내벽 사이에 틈이 생길 수 있으므로 이 틈으로 공기가 새는 것을 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

공기누출 방지를 위하여 상기 누출방지관(42)의 스프링(43)을 향한 단부의 외주면에 경사면(42a)을 형성하여 중공부(1a)의 내벽과의 사이에 홈을 형성되게 하고, 상기 홈에는 O링(44)을 설치하였다. 상기 누출방지관(42)은 스프링(43)에 의해 연결구(2)측으로 밀리는 상태로 설치되어 있으므로 상기 홈에 설치된 O링(44)도 연결구(2)측으로 밀려야 누출방지관(42)과 중공부 내벽 사이가 밀폐될 수 있다. 이에 따라, 상기 O링(44)이 스프링(43)에 의해 고르게 압박되도록 와셔(45)를 설치하였다. 상기 와셔(45)는 도 2에 도시한 바와 같이, 스프링(43)에 의해 밀려 O링(44)을 가압하고, O링(44)이 눌려지면서 누출방지관(42)과 중공부 내벽 사이를 밀폐하는 것이다.

도 2 및 그의 설명에서는 누출방지관(42)의 말단에 경사면을 두는 것을 예로 들었으나, 누출방지관(42)과 중공부 내벽 사이에 원형 홈이 만들어지는 어떠한 구조도 가능하며, 심지어는 경사면이 없어도 O링(44)이 충분히 누출방지관(42)과 중공부 내벽 사이를 밀폐시킬 수 있을 것이다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 타이어파열시험기의 작동에 대해 설명한다.

본 발명에 의한 타이어파열시험기는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 시험대상이 되는 타이어가 림에 장착되고 공기가 주입된 상태에서 시험차량에 장착된다. 이때 제어기(30)는 차량 내부에 탑재될 수 있다. 이 상태에서 압축공기는 [타이어 내부]-[호스]-[하우징의 중공부]-[개폐모듈 내부]에 걸쳐 존재하게 되고, 상기 개폐모듈(10)의 압력센서(10a)는 공기압을 감지하여 제어기(30)에 전달한다.

시험차량을 일정속도(예를 들면 시속 100Km) 이상으로 주행하면서 제어기(30)를 통해 개폐모듈(10)의 솔레노이드밸브(10b)를 작동시키면, 내부 공기가 순간적으로 타이어(100) 내부로부터 배출되면서 타이어가 파열된 것과 같은 상황이 연출된다.

이때 배출되는 과정에서 내부 공기압의 변화와 공기 배출시간을 측정할 수 있다. 예를 들면, 공기가 배출된 후 타이어는 파열되었을 때와 같은 상태가 되어야 하므로 압력센서(10a)에서 감지된 압력은 대기압에 근접하여야 하고, 이와 같은 상태까지 공기가 배출되는 시간은 수초(0.5내지 2초) 이내여야 한다.

타이어에서 공기가 배출된 상태(파열상태)에서도 차량은 주행하고, 이때 타이어의 비드부가 소정의 시간 또는 소정의 운전 거리까지 바퀴의 림(210)으로부터 분리되지 않아야 타이어 자체의 탄성에 의해 차량에 가해지는 충격이 완화될 수 있는 것이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미치는 것으로 이해하여야 한다.

10 : 개폐모듈
10a : 압력센서 10b : 솔레노이드밸브
1 : 하우징
1a : 중공부
11 : 하우징본체 11a : 호스연결홀
12 : 하우징커버 12a : 중공부 12b : 걸림턱
2 : 연결구
2a : 유로 2b : 모듈고정날개
21 : 스냅링
3 : 베어링
4 : 공기누출방지수단
41 : 윤활링 42 : 누출방지관 42a : 경사면
43 : 스프링 44 : O링 45 : 와셔
5 : 호스
30 : 제어기
100 : 타이어
200 : 휠
210 : 림

Claims (7)

1. (A) 림에 다수의 호스연결구가 형성되어 있는 바퀴 휠과,
   (B) 상기 바퀴 휠의 회전축과 동축상에 설치되어 바퀴와 같이 회전하며, 림의 호스연결구에 연결된 호스를 통해 타이어 내부(타이어와 림에 의해 형성되는 공간을 의미)와 밀폐연통되는 중공부가 형성된 하우징과,
   (C) 일측말단은 바퀴 휠의 회전축과 동축상에서 상기 하우징과 회전가능하게 연결되고, 타측말단은 개폐모듈이 결합되어 타이어 내부-중공부-개폐모듈 내부를 밀폐연통시키는 연결구와,
   (D) 밀폐연통된 내부의 공기의 배출을 단속하는 개폐모듈과;
   (E) 상기 개폐모듈을 제어하는 제어기;를 포함하고,
   상기 하우징은,
   상기 중공부가 형성되어 있고, 중공부의 측벽에는 상기 호스와 연결되는 호스연결홀이 형성되어 있으며, 밀폐된 일측말단이 상기 바퀴 휠에 결합되어 있고 타측말단이 개방되어 있는 하우징본체와,
   상기 중공부와 동축방향으로 유로가 형성되어 있으며, 일측말단이 상기 하우징본체의 개방된 말단에 탈착 가능하게 결합되고, 타측 말단은 상기 연결구와 동축상에서 결합되는 하우징커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상대적으로 회전하는 상기 하우징커버와 연결구 사이에는 공기누출방지수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공기누출방지수단은,
   (a) 상기 연결구의 단부를 하우징커버의 단부에 이탈불가능하게 내삽되도록 매개하는 베어링 및 고정구;
   (b) 휠측 말단의 일부가 상기 하우징의 중공부에 내삽되고, 타측 말단면이 상기 연결구의 단면부와 동축상에서 면접되는 누출방지관; 및
   (c) 상기 누출방지관을 윤활링 측으로 밀어주는 스프링;을
   포함하는 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 고정구는,
   연결구와 연결되는 하우징커버의 말단에 내측으로 형성되어 상기 베어링의 외륜과 밀착되는 걸림턱 및 내삽된 연결구 말단에 끼움고정되어 상기 베어링의 내륜과 밀착되는 스냅링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   면접되는 연결구의 단면부와 누출방지관의 단면부 사이에 윤활링이 개재되는 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 개폐모듈에는
   내부의 공기압을 감지하는 압력센서가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어파열시험기.

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