KR101266341B1

KR101266341B1 - 타이어 트레드의 파열 측정장치

Info

Publication number: KR101266341B1
Application number: KR1020110068491A
Authority: KR
Inventors: 최정현
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-07-05
Also published as: KR20130007874A

Abstract

본 발명은 충격 등에 의한 타이어 트레드의 파열 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 속도조절에 따른 로드(충격력)와 변위(파단시 변위)를 측정하여 이로부터 국부 변형 강성을 계산함으로써 고하중 및 거친 노면 주행시 발생하기 쉬운 트레드 파열의 특성을 하중과 변형으로 측정하여 타이어의 인지를 파악하는 타이어 트레드의 파열 측정장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 전후 선단에 타이어(2)에 접하는 힘 센서(3)와 가진 구동부(6)에 연결되는 변위센서(4)를 갖춘 플런저봉(5)이 상기 가진 구동부(6)에 의해 작동되어 휠(1)에 장착된 시험용 타이어(2)를 가진하되, 상기 플런저봉(5)은 중간에 노면특성 삽입물(7)에 의해 전후 플런저봉(5a,5b)으로 나누어져 연결되고, 상기 노면 특성 삽입물(7)을 관통한 연결 지지봉(8)이 상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)들에 끼워져서 서로 결합되어 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

타이어 트레드의 파열 측정장치{Device for tire tread burst and evaluation}

본 발명은 충격 등에 의한 타이어 트레드의 파열 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 속도조절에 따른 로드(충격력)와 변위(파단시 변위)를 측정하여 이로부터 국부 변형 강성을 계산함으로써 고하중 및 거친 노면 주행시 발생하기 쉬운 트레드 파열의 특성을 하중과 변형으로 측정하여 타이어의 인지를 파악하는 타이어 트레드의 파열 측정장치에 관한 것이다.

타이어의 파열 측정방식은 도 5에 도시된 바와 같이 플런저(Plunger) 시험방식을 주로 채택하고 있는바, 즉 종래 타이어의 파열측정은 전후 선단에 힘 센서(103)와 변위센서(104)를 갖춘 플런저(105)가 가진 구동부(106)에 의해 작동되는데, 상기 플런저(105)의 힘 센서(103)를 시험하는 타이어(102)의 트레드에 접촉시킨 상태에서 분당 1mm의 속도로 일정하게 이 플런저(105)를 가진 구동부(106)가 밀게 되고, 이에 따라 상기 플런저(105)의 힘 센서(103)와 변위센서(104)로부터 값을 추출하여 타이어(101) 트레드가 파괴되는 시점에서 상기 추출된 2개의 값을 곱하여 파괴에너지를 구함으로써 평가하고 있었다.

그러나 종래 상기와 같은 타이어 트레드의 파열 측정방식은 첫째, 실주행 조건을 충분히 고려하지 못하여 에너지 크기로 평가함으로써 타이어의 구체적인 인자의 특성이 무엇인지 평가할 수 없으며 동일한 에너지를 가진다 하더라도 타이어 상태 내지는 운전조건에 따라서 발생되는 힘이 다르거나 파괴가 일어나는 시점의 타이어 변형이 다른 상태에서도 동일한 에너지를 가질 수 있는 여러 가지 경우에 대한 가능성을 평가할 수 없는 문제점이 있었다.

종래 둘째 문제점은 노면조건이 아스팔트 등 온로드(On road) 위에 돌기물이 있을 때와 오프로드(Off road)와 같은 비포장 도로에서 돌기물이 있을 경우, 이들의 노면 특성에 따라 타이어에 가해지는 충격이 다르나 이를 평가할 수가 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 종래 플런저 시험의 단점을 보완하여 타이어 트레드의 파열을 평가하는 동시에 타이어 특성인자를 추출하여 타이어 내구성 향상에 도움을 주는 타이어 트레드의 파열 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전후 선단에 힘 센서와 변위센서를 가진 플런저봉이 가진 구동부에 의해 작동되어 휠에 장착된 시험용 타이어를 가진하여 타이어 트레드의 파열을 측정하는 장치에 있어서, 상기 플런저봉은 중간에 노면특성 삽입물에 의해 전후 플런저봉으로 나누어져 있으며, 이 노면특성 삽입물을 관통한 연결 지지봉이 상기 전후 플런저봉이 삽입홈들에 끼워져서 서로 결합되어 이루어져 있다.

이러한 본 발명에 따른 타이어 트레드의 파열 측정장치는 종래 강성에너지 평가방법이 아닌 강성 및 댐핑(Damping)의 개념으로 타이어의 파손을 평가함으로써 상대적으로 타이어 설계인자에 대한 영향을 평가하기가 용이하며 구체적인 타이어 강성 개선방향을 설정하는데 효과적으로 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 형태의 부가적인 방법이 가능함에 따라 타이어 기타성능의 평가에 대한 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 트레드의 파열 측정장치 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 요부인 플런저봉의 확대 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 확대 단면도,
도 4는 본 발명에 적용되는 측정 충격력의 그래프,
도 5는 종래 타이어 트레드의 파열 측정장치를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 전체 구성을 보여주고 있는바, 본 발명은 전후 선단에 타이어(2)에 접하는 힘 센서(3)와 가진 구동부(6)에 연결되는 변위센서(4)를 갖춘 플런저봉(5)이 상기 가진 구동부(6)에 의해 작동되어 휠(1)에 장착된 시험용 타이어(2)를 가진하되, 상기 플런저봉(5)은 중간에 노면특성 삽입물(7)에 의해 전후 플런저봉(5a,5b)으로 나누어져 연결되고, 상기 노면 특성 삽입물(7)을 관통한 연결 지지봉(8)이 상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)들에 끼워져서 서로 결합되어 이루어진 구조로 되어 있다.

그리고 상기 플런저봉(5)을 지속적으로 타이어(2)에 가진하는 가진 구동부(6)는 상기 구동부(6)를 제어하는 디스플레이를 갖춘 제어기(10)에 연결되어 상기 제어기(10)에 의해서 조절되는데, 상기 가진 구동부(6)는 5Hz ~ 100Hz의 주파수를 갖도록 되어 있다.

한편, 상기 전후 플런저봉(5a,5b) 사이에 연결되는 노면특성 삽입물(7)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 그 중심에 연결 지지봉(8)이 관통하는 관통구멍(7a)과 흙이나 콘크리트 삽입물(7b)을 감싸는 일정두께의 고무층(7c)으로 이루어져 있다.

즉, 흙이나 콘크리트 등과 같이 서로 다른 노면에 의하여 충격이 흡수되는 특성이 반영될 수 있도록 다양한 노면특성에 맞게 흙 또는 콘크리트 삽입물(7b)이 채워질 수 있으며, 필요에 따라 고무 삽입물로 일체화하여 제작할 수도 있고, 타이어(2)에 플런저봉(5)이 충돌할 때 이 노면특성 삽입물(7)의 흙 또는 콘크리트 삽입물(7b)의 유출을 방지하기 위해 삽입구는 도 2와 같이 전후 플런저봉(5a,5b)과의 접촉부에 맞추어 제작된다.

그리고 상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)에 끼워지는 연결 지지봉(8)은 단순 헐거움 끼움방식으로 삽입되어 있는데, 이때 상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)의 길이(L₁)가 상기 전후 플런저봉(5a,5b) 끼워지는 연결 지지봉(8)의 길이(L₂)보다 길게 제작하여 타이어(2)에 플런저봉(5) 충돌시 직접적인 접촉을 피하도록 되어 있다.

한편, 실제 타이어(2) 트레드의 파손이 발생하는 차량의 속도가 20Km/h ~ 30㎞/h로 매우 저속이라 하더라도 타이어(2)의 접지장이 노면을 지나가는 시간은 매우 짧아 대략 이와 같은 속도에서 50Hz 근방의 주파수를 가진다.

이에 따라 종래 방법과 같이 매우 저속으로 타이어 파괴를 시킬 경우와 50Hz 주파수의 속도로 충격을 가할 때에 매우 다른 특성으로 측정됨에 따라 실제 차량의 주행상태에 대한 실내평가를 하기 위해서는 반드시 이러한 충격의 특성을 포함되도록 시험이 이루어져야 한다.

이때 측정된 각 신호를 타이어 변형강성 = 측정된 힘/측정된 변위(파괴시점) … ①식과 같이 표현된 타이어 강성을 계산하고 파괴시점의 변위와 이때 계산된 강성의 상호 관계를 관찰할 수 있는 도표를 프로그래밍화 하여 제어기(10)에서 디스플레이되어 진다.

실제 타이어의 변형은 힘이 발생하는 시점에서 힘이 최대(Max.)값을 가지는 점에서 최대 변형을 가지며, 상기 ①식으로 표현된 변형강성은 타이어가 파괴되기 전까지의 힘에 대한 변형의 기울기 값이므로, 본 발명에서는 타이어가 완전히 파괴되지 않은 시점이라 하더라고 타이어(2) 트레드의 파손에 대한 타이어의 특성을 정확히 비교 평가할 수 있기 때문에 타이어 파손시험에 따른 비용절감을 도모할 수 있으며, 타이어 파손시까지 저속으로 진행됨으로 인한 시간을 절약할 수 있기 때문에 타이어 파괴시험에 대한 효율성 향상과 타이어 인자로 평가 가능하여 트레드 파손의 개선에 의한 유용한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 도 4의 그래프에서 Δt/2와 Δt/2에서의 변형 및 힘(F)을 측정하여 상기 ①식에 대입하여 타이어 강성 계산뿐만 아니라, 0 ~ Δt/2까지의 면적과 Δt/2 ~ Δt까지의 면적을 구하여 비교함으로써 타이어의 댐핑(Damping) 특성 영향을 평가할 수 있다.

1 : 휠, 2 : 타이어,
3 : 힘센서, 4 : 변위센서,
5 : 플런저(Plunger)봉, 5a : 전 플런저봉
5b : 후 플런저봉, 6 : 가진 구동부,
7 : 노면특성 삽입물, 8 : 연결 지지봉,
9 : 삽입홈, 10 : 제어기.

Claims

전후 선단에 타이어(2)에 접하는 힘 센서(3)와 가진 구동부(6)에 연결되는 변위센서(4)를 갖춘 플런저봉(5)이 상기 가진 구동부(6)에 의해 작동되어 휠(1)에 장착된 시험용 타이어(2)를 가진하되, 상기 플런저봉(5)은 중간에 노면특성 삽입물(7)에 의해 전후 플런저봉(5a,5b)으로 나누어져 연결되고, 상기 노면특성 삽입물(7)을 관통한 연결 지지봉(8)이 상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)들에 끼워져서 서로 결합되어 이루어진 타이어 트레드의 파열 측정장치에 있어서,
상기 플런저봉(5)을 지속적으로 타이어(2)에 가진하는 가진 구동부(6)는 상기 구동부(6)를 제어하는 디스플레이를 갖춘 제어기(10)에 연결되어 상기 제어기(10)에 의해서 조절되는데, 상기 가진 구동부(6)는 5Hz ~ 100Hz의 주파수를 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 트레드의 파열 측정장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 전후 플런저봉(5a,5b) 사이에 연결되는 노면특성 삽입물(7)은 중심에 연결 지지봉(8)이 관통하는 관통구멍(7a)과 흙이나 콘크리트 삽입물(7b)을 감싸는 일정두께의 고무층(7c)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 트레드의 파열 측정장치.
제 3항에 있어서,
상기 노면특성 삽입물(7)은 고무 삽입물로 일체화 형성된 것을 특징으로 하는 타이어 트레드의 파열 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 전후 플런저봉(5a,5b)의 삽입홈(9)의 길이(L₁)가 상기 전후 플런저봉(5a,5b)에 끼워지는 연결 지지봉(8)의 길이(L₂)보다 길게 제작된 것을 특징으로 하는 타이어 트레드의 파열 측정장치.