KR101325171B1 - 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법 - Google Patents

자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법 Download PDF

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Abstract

자동차에 전체적인 균형과 균일성을 부여하는 것이 가능하도록, 타이어 균일성 측정장치를 사용하여 자동차에 타이어가 장착되는 경우 각 위치의 타이어에 배분되는 자동차의 무게를 가하면서 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정하고, 측정된 데이터를 분석하여 수직방향 강성 불균일(RFV)을 나타내는 고조파 파형에서 최고점이 나타나는 지점을 그라인딩 위치로 표시하고, 측정된 동하중 반경 데이터를 비교하여 적정한 공기압을 표시하고, 표시된 그라인딩 위치에 대한 그라인딩을 행하고, 표시된 공기압으로 타이어의 공기압을 보정하고, 모든 타이어에 대해서 상기한 단계를 반복하여 행하는 과정을 포함하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법을 제공한다.

Description

자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법 {Balance Control Method of Both Sides Tire for Vehicle}
본 발명은 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어에 주입된 공기압과 동하중 반경을 측정하여 좌우의 타이어를 동일한 상태로 조절하여 정렬하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법에 관한 것이다.
자동차의 타이어는 승차자의 안전 및 자동차의 성능과 직결되는 것이어서, 다양한 방법으로 타이어의 성능을 측정하고 평가하고 있다.
최근에는 자동차의 정적인 성능뿐만 아니라 동적인 성능도 측정하기 위한 장치와 기술이 많이 개발되어 제공되고 있다.
대한민국 특허공보 제10-0569221호, 제10-0581474호, 제10-0784882호, 제10-0876690호 등에는 자동차 타이어의 다양한 성능을 측정하는 기술이 공개되어 있다.
종래 타이어 성능 측정장치의 경우에는 하나의 타이어에 대한 밸런스(balance), 얼라이먼트(alignment), 치수(run out), 강성(force), 동하중 반경(DLR;Dynamic Load Radius), 공기압 등을 측정하고 이를 유지보수하도록 안내한다.
그런데 각각의 타이어가 개별적으로 밸런스나 공기압 등이 적절하게 조정되어 있는 경우에도, 자동차에 장착된 경우 좌우 타이어 사이의 밸런스가 맞지 않게 되면, 자동차가 한쪽으로 쏠리거나 소음, 진동 등의 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 타이어에 실제 도로주행시에 받는 하중을 가하고 일정 속도로 회전시키면서 동하중 반경(DLR) 및 강성을 측정하고 타이어의 공기압과 그라인딩 위치를 표시하여 이를 보정하는 것에 의하여 자동차에 전체적인 균형과 균일성을 부여하는 것이 가능한 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법은 타이어 균일성(uniformity) 측정장치를 사용하여 자동차에 타이어가 장착되는 경우 각 위치의 타이어에 배분되는 자동차의 무게를 가하면서 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정하고, 측정된 데이터를 분석하여 수직방향 강성 불균일(RFV;Radial Force Variation)을 나타내는 고조파 파형에서 최고점이 나타나는 지점을 그라인딩 위치로 표시하고, 측정된 동하중 반경 데이터를 비교하여 적정한 공기압을 표시하고, 표시된 그라인딩 위치에 대한 그라인딩을 행하고, 표시된 공기압으로 타이어의 공기압을 보정하고, 모든 타이어에 대해서 상기한 단계를 반복하여 행하는 과정을 포함하여 이루어진다.
상기 타이어 균일성 측정장치는 타이어 회전 모터가 내장되는 본체와, 상기 본체의 회전축에 장착되는 타이어의 원주면에 하중을 가하는 로더를 포함하여 이루어진다.
상기 로더는 베이스와, 상기 베이스에 상하이동이 가능하게 설치되는 이동대와, 상기 이동대에 회전가능하게 설치되는 롤러와, 상기 이동대에 설치되는 엔코더와 로드셀을 포함하여 이루어진다.
상기 본체에는 측정되는 데이터와 특성을 표시하기 위한 표시장치가 연결 설치된다.
상기 본체에는 측정되는 데이터를 분석하여 그라인딩 위치와 적정한 공기압을 산출하여 상기 표시장치를 통하여 안내하도록 이루어지는 제어부가 설치된다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법에 의하면, 타이어 자체의 치수 불균일에 의하여 필연적으로 발생하는 불균일성을 수직방향 강성 불균일(RFV)에 대한 고조파의 파형분석에 의하여 불균일을 초래하는 지점을 그라인딩하여 균일성을 크게 개선하는 것이 가능하다. 이는 종래 휠에 납조각 등을 박아 균형을 맞추거나 단순히 휠과 타이어의 수직방향 강성 불균일(RFV)에 대한 고조파의 최고점을 반대로 조립하여 균형을 맞추는 것에 비하여 보다 효과적으로 횡방향과 종방향의 떨림을 보정하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸러스 정렬방법에 의하면, 자동차의 전후좌우에 장착되는 각 타이어의 장착위치와 좌우 타이어의 동하중 반경(DLR) 및 공기압을 하중이 가해진 상태에서 동일한 원주길이가 나오도록 정렬하여 보정하는 것이 가능하므로, 자동차의 쏠림이나 소음, 진동 등의 발생을 효과적으로 최소화하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법에 있어서, 타이어의 성능을 측정하기 위한 타이어 균일성 측정장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법에 있어서, 타이어의 성능을 측정하기 위한 타이어 균일성 측정장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 타이어 균일성 측정장치를 통하여 측정할 때에 타이어에 작용하는 힘을 설명하기 위한 개념이미지이다.
도 5는 타이어 균일성 측정장치를 통하여 측정된 수직방향 강성 불균일(RFV)에 대한 고조파 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 타이어 균일성 측정장치를 통하여 측정되는 수직방향 강성 불균일(RFV)과 치수의 관계를 개념적으로 설명하는 이미지이다.
다음으로 본 발명에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정하는 단계(S10)와, 그라인딩 위치를 표시하는 단계(S20)와, 공기압을 표시하는 단계(S30)와, 그라인딩을 행하는 단계(S40)와, 공기압을 보정하는 단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
상기 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정하는 단계(S10)에서는 타이어 균일성 측정장치를 사용하여 자동차에 타이어가 장착되는 경우 각 위치의 타이어에 배분되는 자동차의 무게를 가하면서 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정한다.
상기 타이어 균일성 측정장치는 종래 시중에서 판매되는 다양한 장치를 사용하는 것도 가능하고, 본 발명의 실시예에 적합하도록 새롭게 제작하여 사용하는 것도 가능하다.
상기 타이어 균일성 측정장치는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 타이어 회전 모터(12)가 내장되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 회전축(14)에 장착되는 타이어(2)의 원주면에 하중을 가하는 로더(20)를 포함하여 이루어진다.
상기 로더(20)는 베이스(22)와, 상기 베이스(22)에 상하이동이 가능하게 설치되는 이동대(24)와, 상기 이동대(24)에 회전가능하게 설치되는 롤러(26)와, 상기 이동대(26)에 설치되는 엔코더(28)와 로드셀(27)을 포함하여 이루어진다.
상기 이동대(24)는 유압실린더나 공압실린더, 볼스크류 등을 이용하여 상기 베이스(22)로부터 상하로 이동가능하게 설치된다.
상기 엔코더(28)는 상기 롤러(26)의 회전수 및 회전각을 측정할 수 있도록 설치된다. 또, 상기 타이어 회전 모터(12)에도 엔코더를 설치하여 타이어의 회전수 및 회전각으로 측정할 수 있도록 구성한다.
상기에서 롤러(26)의 회전수 및 회전각에 따라 상기 회전축(14)에 장착된 타이어(2)의 회전수 및 회전각을 산출하는 것이 가능하다. 그리고, 상기에서 회전축(14)에 장착된 타이어(2)를 복수회 반복하여 동하중 반경을 측정할 때에, 동일한 타이어 회전량 대비 롤러(26)의 회전수 및 회전각의 측정이 가능하다.
상기 로드셀(27)은 상기 회전축(14)에 장착된 타이어(2)와 상기 롤러(26)를 밀착시킴에 따라 가해지는 하중과 타이어(2)와 롤러(26)가 밀착된 상태에서 타이어(2)가 회전시 변화되는 타이어(2) 접촉면에 수직, 수평의 힘을 측정하도도록 설치된다.
상기에서 로드셀(27)을 통하여 측정되는 하중을 이용하면, 측정하고자 하는 타이어(2)가 자동차에 장착되어 사용될 때에 배분되는 자동차의 무게와 회전상태에 대응(실제 주행상황 연출)하여 상기 회전축(14)에 장착된 타이어(2)에 가해지는 상기 로더(20)의 하중을 동일하게 유지하는 것이 가능하며, 이 때 나타나는 타이어(2)의 지름방향인 수직방향 강성 불균일(RFV), 타이어(2)의 폭방향인 수평방향 강성 불균일(LFV;Lateral Force Variation)에 대한 강성 계측이 가능하다.
상기 본체(10)에는 측정되는 데이터와 특성을 표시하기 위한 표시장치(18)가 연결 설치된다.
상기 본체(10)에는 측정되는 데이터를 분석하여 그라인딩 위치와 적정한 공기압을 산출하여 상기 표시장치(18)를 통하여 안내하도록 이루어지는 제어부(30)가 설치된다. 또, 상기 제어부(30)에서는 로더의 엔코더와 로드셀, 타이어 회전모터의 회전량 등의 측정 데이터를 계측한다.
상기 타이어 균일성 측정장치를 사용하여 측정되는 강성은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 타이어(2)의 지름방향인 수직방향 강성 불균일(RFV), 타이어(2)의 폭방향인 수평방향 강성 불균일(LFV;Lateral Force Variation) 등으로 얻어지고, 이들 측정값은 고조파(harmonic) 파형으로 나타낼 수 있다.
도 5에는 타이어 균일성 측정장치를 통하여 측정되는 수직방향 강성 불균일(RFV)에 대한 고조파 파형을 나타낸다.
도 6은 수직방향 강성 불균일(RFV)이 존재할 때에 타이어의 치수에 미치는 영향을 설명하는 이미지이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 수직방향 강성 불균일(RFV)이 있는 지점이 지면과 접할 때(도 6에서 3번째 타이어 그림)에 타이어의 치수가 최대로 된다.
상기 그라인딩 위치를 표시하는 단계(S20)에서는 측정된 데이터를 분석하여 수직방향 강성 불균일(RFV)을 나타내는 고조파 파형에서 최고점이 나타나는 지점을 그라인딩 위치로 표시한다.
상기에서 수직방향 강성 불균일(RFV)의 고조파 파형에서 최고점이 나타나는 지점이 지면과 접하는 경우는 도 6에서 나타내는 3번째 타이어의 상태에 대응되며, 일시적으로 타이어의 치수에 변화가 발생되며, 자동차에 진동이나 소음이 발생하는 원인이 된다.
상기 제어부(30)에서는 상기 로드셀(27)과 엔코더(28)를 통하여 전송되는 타이어(2)에 대한 측정 데이터를 분석하여, 도 5에 나타낸 바와 같이, 수직방향 강성 불균일(RFV)의 고조파 파형이 최고점이 되는 지점을 그라인딩 위치로 상기 표시부(18)를 통하여 안내한다.
그리고 상기 제어부(30)에서는 타이어(2)의 회전축(14) 방향으로 좌우방향으로 작용하는 힘변화인 수평방향 강성 불균일(LFV)을 분석하여, 일정하게 작용하는 콘니시티 스티어(conicity steer)가 존재하는 경우에는 해당되는 타이어의 한쪽면에 그라인딩 위치를 표시하여 상기 표시부(18)를 통하여 안내한다.
상기 그라인딩을 행하는 단계(S40)에서는 표시된 그라인딩 위치에 대한 그라인딩을 행한다.
상기 표시부(18)를 통하여 안내되는 측정된 타이어(2)에 대하여 표시된 위치를 참조하여, 측정된 타이어(2) 표면을 그라인딩한다.
상기와 같이 수직방향 강성 불균일(RFV)이 최고로 나타나는 지점에 대한 그라인딩을 행하면, 불균일을 어느 정도 해소하게 된다.
또한 콘니시티 스티어가 존재하는 타이어의 한쪽면을 그라인딩하게 되면, 수평방향의 불균일도 해소하게 된다.
따라서 상기한 과정을 일정 횟수 반복하게 되면, 수직방향 강성 및 수평방향 강성이 충분한 균일성을 갖는 타이어를 제공하는 것이 가능하다.
상기 공기압을 표시하는 단계(S30)에서는 측정된 동하중 반경 데이터를 비교하여 적정한 공기압을 표시한다.
상기 제어부(30)에서는 타이어(2)의 일정 회전량 대비 로더의 롤러 회전량을 계측하여 얻어진 동하중 반경 데이터를 분석하여 적정한 공기압을 상기 표시부(18)를 통하여 안내한다.
예를 들면, 측정된 동하중 반경(DLR)이 설정된 치수보다 작은 경우에는 설정된 치수와의 차이만큼 현재 공기압을 증가시켜 표시하고, 측정된 동하중 반경이 설정된 치수보다 큰 경우에는 설정된 치수와의 차이만큼 현재 공기압을 감소시켜 표시한다.
상기에서 공기압의 증가 및 감소량은 타이어의 폭과 동하중 반경으로부터 추가로 필요한 공기의 부피를 연산하여 산출하는 것이 가능하다.
또한, 필요할 경우에는 현재 공기압보다 일정 비율(예를 들면, 5%, 10% 등)로 증가 또는 감소된 공기압을 적정한 공기압으로 표시하도록 설정하는 것도 가능하다.
상기 동하중 반경(DLR)은 하중이 가해진 타이어(2)의 회전당 하중의 변화량을 평균하여 측정하는 것이 가능하다.
상기 공기압을 보정하는 단계(S50)에서는 표시된 공기압으로 타이어의 공기압을 보정한다.
상기와 같이 동하중 반경을 측정하고 공기압을 보정하는 과정을 수차례 반복하게 되면, 타이어의 동하중 반경을 설정된 값에 맞추어 조정하는 것이 가능하다.
상기와 같이 타이어의 동하중 반경을 설정된 값으로 조정하면, 차량의 쏠림 현상을 최소화하는 것이 가능하다.
상기한 동하중 반경 및 강성을 측정하고 그라인딩을 행하고 공기압을 보정하는 과정을 동일한 자동차에 장착될 모든 타이어에 대해서 반복하여 행하면, 자동차에 장착된 경우 전체적으로 밸런스가 정렬되어 안정된 승차감을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 자동차의 쏠림이나 진동, 소음의 발생을 최소화하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 - 본체, 12 - 타이어 회전 모터, 14 - 회전축, 18 - 표시부
20 - 로더, 22 - 베이스, 24 - 이동대, 26 - 롤러, 27 - 로드셀
28 - 엔코더, 30 - 제어부

Claims (6)

  1. 타이어 균일성 측정장치를 사용하여 자동차에 타이어가 장착되는 경우 각 위치의 타이어에 배분되는 자동차의 무게를 가하면서 타이어의 동하중 반경(DLR)과 강성을 측정하고,
    측정된 데이터를 분석하여 수직방향 강성 불균일(RFV)을 나타내는 고조파 파형에서 최고점이 나타나는 지점을 그라인딩 위치로 표시하고,
    측정된 동하중 반경 데이터를 비교하여 적정한 공기압을 표시하고,
    표시된 그라인딩 위치에 대한 그라인딩을 행하고,
    표시된 공기압으로 타이어의 공기압을 보정하고,
    동일 자동차에 장착되는 모든 타이어에 대해서 상기한 단계를 반복하여 행하는 과정을 포함하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 그라인딩 위치를 표시하는 단계에서는 타이어의 회전축 방향으로 좌우방향으로 작용하는 힘변화인 수평방향 강성 불균일(LFV)을 분석하여, 일정하게 작용하는 콘니시티 스티어가 존재하는 경우 해당되는 타이어의 한쪽면에 그라인딩 위치를 표시하는 과정을 더 포함하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적정한 공기압을 표시하는 단계에서는 측정된 동하중 반경(DLR)이 설정된 치수보다 작은 경우에는 설정된 치수와의 차이만큼 현재 공기압을 증가시켜 표시하고, 측정된 동하중 반경이 설정된 치수보다 큰 경우에는 설정된 치수와의 차이만큼 현재 공기압을 감소시켜 표시하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 동하중 반경과 강성을 측정하고 그랑인딩 및 공기압을 보정하는 과정을 복수회 반복하여 행하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한항에 있어서,
    상기 타이어 균일성 측정장치는 타이어 회전 모터가 내장되는 본체와, 상기 본체의 회전축에 장착되는 타이어의 원주면에 하중을 가하는 로더를 포함하고,
    상기 로더는 베이스와, 상기 베이스에 상하이동이 가능하게 설치되는 이동대와, 상기 이동대에 회전가능하게 설치되는 롤러와, 상기 이동대에 설치되는 엔코더와 로드셀을 포함하고,
    상기 본체에는 측정되는 데이터와 특성을 표시하기 위한 표시장치가 연결 설치되고,
    상기 본체에는 측정되는 데이터를 분석하여 그라인딩 위치와 적정한 공기압을 산출하여 상기 표시장치를 통하여 안내하도록 이루어지는 제어부가 설치되는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 로드셀과 엔코더를 통하여 전송되는 타이어에 대한 측정 데이터를 분석하여, 수직방향 강성 불균일(RFV)의 고조파 파형이 최고점이 되는 지점을 그라인딩 위치로 상기 표시부를 통하여 안내하고,
    상기 제어부에서는 상기 로드셀과 엔코더를 통하여 전송되는 측정 데이터를 분석하여, 수평방향 강성 불균일(LFV)에 해당하는 일정하게 작용하는 콘니시티 스티어가 존재하는 경우에는 해당되는 타이어의 한쪽면에 그라인딩 위치를 표시하여 상기 표시부를 통하여 안내하는 자동차의 좌우 타이어 밸런스 정렬방법.
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