KR101332650B1

KR101332650B1 - 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치

Info

Publication number: KR101332650B1
Application number: KR1020110119982A
Authority: KR
Inventors: 임청빈
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-11-26
Also published as: KR20130054547A

Abstract

본 발명은 타이어 트레드의 변형량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 타이어의 수막현상, 제동성능, 마모성능, 핸들링(Handling) 성능 및, 원더링(Wondering) 성능 등 다양한 타이어의 성능향상을 위한 타이어 트레드의 패턴이나 구조설계에 필요로 하는 트레드의 동적 변형량을 제공하는 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 시험노면(1)의 지하실(2) 개방 상부면을 덮고 있는 강화유리 접지판(3) 위로 차량(100)의 타이어(101)가 주행할 때 이 타이어(101)의 트레드 변형량을 고속 카메라(4)로 연속 촬영하여 트레드의 변형량을 측정하도록 이루어진 타이어 트레드의 변형량 측정장치에 있어서, 상기 강화유리 접지판(3)은 지하실(2)에 설치된 하중 지지 프레임(5)으로 보유 지지되어 시험노면(1)과 동일면 높이로 유지되고, 이 강화유리 접지판(3)의 상부 표면에는 동일한 크기의 원형홈(6)이 연속 형성되면서 이 원형홈(6) 내에 유동하는 여러 개의 색구슬(7)이 담겨져 있고, 상기 강화유리 접지판(3)의 상부 표면을 연신율이 높은 검은색 고무시트(8)가 덮어 씌워지되, 이 검은색 고무시트(8)의 양쪽 테두리가 강화유리 접지판(3)에 고정용 록킹부(9)에 의해 고정되는 구조로 되어 있다.

Description

타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치{Dynamic displacement measuring apparatus of tire tread}

본 발명은 타이어 트레드의 변형량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 타이어의 수막현상, 제동성능, 마모성능, 핸들링(Handling) 성능 및, 원더링(Wondering) 성능 등 다양한 타이어의 성능향상을 위한 타이어 트레드의 패턴이나 구조설계에 필요로 하는 트레드의 동적 변형량을 제공하는 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 타이어의 트레드는 노면과 접촉하여 맞닿아 회전하는 고무층으로, 이 트레드의 변형의 타이어의 여러 성능에 큰 영향을 끼치는 인자이다.

즉, 타이어의 수막현상, 제동성능, 마모성능, 핸들링 성능 등 다양한 성능이 타이어의 트레드 변형량과 밀접한 관계를 가지기 때문에 타이어 설계에서 트레드 변형에 대한 관찰이 요구된다.

통상적으로 수직하중을 받는 타이어의 트레드 블록(Block)은 수직방향의 압축 변형과 함께 폭방향으로 볼록해지는 변형(이를 Bulge 현상이라 함)이 발생하고, 또한, 수직하중과 전단하중을 받는 트레드 블록은 전단변형에 의해 리딩 엣지(Leading edge)가 말려드는 변형(Roll-over 현상)이 발생한다.

타이어의 트레드는 수많은 고무블록의 집합체이고, 이들 블록의 형상이나 구조가 각기 다르기 때문에 실제 타이어에서 이들 트레드 블록이 어떤 변형으로 얼마만큼 발생하는지를 관찰하기가 쉽지 않았다.

한편, 종래의 타이어 트레드의 변형량 측정은 대부분 시험실 내에서 시험하는 것으로, 실제 차량에 취부된 타이어가 주행하면서 제동이나 선회 운동할 때의 타이어 트레드의 변형량을 측정하기가 어려운 문제점이 있었다.

즉 종래에는 실내 시험실에서 드럼이나 평판에 침이나 핀형태의 변위센서를 부착하여 타이어의 트레드 변형량을 측정하였는데, 이런 경우 변위센서의 측정범위가 ±1㎜ 정도로 작아서 타이어의 급격한 선회운동이나 제동운동이 발생할 때, 이 변위센서들의 측정범위를 벗어나므로 정확한 트레드 변형량을 측정하는 것이 불가능하였다.

또한, 접지영역의 한 점만 측정하게 되고 여러 위치를 동시에 측정하기 위해 많은 변위 센서들을 설치함에 따른 소요 비용이 클 뿐만 아니라, 측정하고자 하는 트레드의 위치에 따라 변위센서들의 위치를 변경하면서 반복 측정을 해야 하므로 측정시간이 많이 걸리는 문제점도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 타이어 트레드의 동적 변형량 측정시 실차 주행에서 선회 또는 제동과 같이 차량 거동의 변화에 따른 타이어가 접지되어 회전하는 동안 발생하는 트레드의 변형을 고속 촬영한 이미지를 이용한 화상처리를 통해 트레드의 변화량을 측정할 수 있는 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시험노면의 지하실 개방 상부면을 덮고 있는 강화유리 접지판 위로 차량의 타이어가 주행할 때 이 타이어의 트레드 변형량을 고속 카메라로 연속 촬영하여 트레드의 변형량을 측정하는 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치에 있어서, 상기 강화유리 접지판은 지하실에 설치된 하중 지지 프레임으로 보유 지지되어 시험노면과 동일면 높이로 유지되고, 이 강화유리 접지판의 상부 표면에는 동일한 크기의 원형 홈이 연속 형성되며, 이 각각의 원형홈 내에는 여러 개의 색구슬이 담겨져 있고, 상기 강화유리 접지판의 상부 표면을 연신율이 높은 검은색 고무시트가 덮어 씌워지되, 이 검은색 고무시트의 양쪽 테두리를 강화유리 접지판에 고정용 록킹부로 고정되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 타이어 트레드의 변형량 측정장치는 타이어가 취부된 차량이 주행할 때 이 타이어의 선회운동, 제동, 또는 가속 운동시 트레드의 각 고무블록에서 발생하는 변형량을 고속 카메라에 의해 연속 촬영하여 이들 이미지에 대한 화상처리를 통해 트레드 변형량을 섬세하게 얻을 수 있도록 되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치를 보여주는 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 요부인 강화유리 접지판의 부분 평면도,
도 3 (A)는 타이어가 접지하게 직선 기준좌표 영상이고, (B)는 타이어가 접지하는 동안 변형좌표 영상,
도 4 (C)와 (D)는 트레드 변형량의 변화궤도를 X축 방향과 Y축 방향으로 보여준 그래프이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 타이어 트레드의 변형량 측정장치 전체를 보여주는 구성 단면도이다.

본 발명은 시험노면(1)의 지하실(2) 개방 상부면을 덮고 있는 강화유리 접지판(3) 위로 차량(100)의 타이어(101)가 주행할 때 이 타이어(101)의 트레드 변형량을 고속 카메라(4)로 연속 촬영하여 트레드의 변형량을 측정하도록 이루어진 타이어 트레드의 변형량 측정장치에 있어서, 상기 강화유리 접지판(3)은 지하실(2)에 설치된 하중 지지 프레임(5)으로 보유 지지되어 시험노면(1)과 동일면 높이로 유지되고, 이 강화유리 접지판(3)의 상부 표면에는 동일한 크기의 원형홈(6)이 연속 형성되면서 이 원형홈(6) 내에 유동하는 여러 개의 색구슬(7)이 담겨져 있고, 상기 강화유리 접지판(3)의 상부 표면을 연신율이 높은 검은색 고무시트(8)가 덮어 씌워지되, 이 검은색 고무시트(8)의 양쪽 테두리가 강화유리 접지판(3)에 고정용 록킹부(9)에 의해 고정되는 구조로 되어 있다.

여기서 측정면적이 800 × 600㎜인 상기 강화유리 접지판(3)의 상부 표면에 형성된 각각의 원형홈(6)은 직경 20㎜ ~ 50㎜, 깊이 1㎜로 가공되어 있으며, 상기 강화유리 접지판(3)을 덮고 있는 검은색 고무시트(8)는 밑면에 흰색의 격자선(10)이 그어져 있다.

그리고 상기 지하실(2)에 설치되어 강화유리 접지판(3)을 보유 지지하는 하중 지지 프레임(5)들은 4개의 동일 구조물이 되면서 10톤 이상의 하중을 지지할 수 있도록 설계되고, 상기 강화유리 접지판(3)에 접촉하여 이동하는 타이어(101)의 변형량을 고속 카메라(4)로 연속 촬영시 촬영의 선명도를 위해 조명등(11)이 지하실(2) 내에 여러 개 설치되어 있다.

그리고 차량(100)이 타이어(101)가 강화유리 접지판(3)을 진입 전과 통과 후에 고속 카메라(4)에서 측정시작과 끝을 알리는 트리거 역할과 속도 산출을 위한 거리와 시간을 제공하기 위해 강화유리 접지판(3)의 전후로 시험노면(1)에는 포토센서(12)가 설치되어 있다.

한편, 상기 타이어(101)가 강화유리 접지판(3)을 통과하는 동안 지하실(2) 아래에 설치된 고속 카메라(4)는 1초에 1000장 이상의 사진 촬영을 할 수 있으면서 해상도가 1600 × 1200일 경우 측정면적을 400 × 300으로 설정하면 0.25㎜ 간격의 섬세한 트레드 변형량과 접지형상을 얻을 수 있도록 되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 타이어 트레드의 변형량 측정장치는 도 3 (A)와 같이 타이어(101)의 트레드가 강화유리 접지판(3)의 접지되기 직전의 촬영 영상에서 얻어진 검은색 고무시트(8)의 밑면에 그어진 흰색의 격자선(10)과 이 강화유리 접지판(3)의 원형홈(6)에 담겨 있는 색구슬(7)의 위치를 기준좌표로 설정하고, 도 3 (B)와 같이 타이어(101)가 선회운동이나 제동운동을 하면서 변화되는 흰색의 격자선(10)과 색구슬(7)의 위치변화와 접지형상을 고속 카메라(4)로 연속 촬영하여 이미지를 50 ~ 2000장을 얻게 되고, 이미지에 대한 화상처리를 통해 트레드의 변형량을 측정할 수 있다.

또한, 도 4 (C)와 (D)와 같이 고속 촬영에서 얻어진 촬영영상에서 특정위치의 흰색의 격자선(10)과 색구슬(7)의 좌표값 변화를 산출하면 임의의 트레드 블록에 대한 트레드 변형량의 변화궤도를 X축 방향과 Y축 방향의 그래프로 얻을 수 있다.

1 : 시험노면, 2 : 지하실,
3 : 강화유리 접지판, 4 : 고속 카메라,
5 : 하중 지지 프레임, 6 : 원형홈,
7 : 색구슬, 8 : 검은색 고무시트,
9 : 록킹부, 10 : 흰색의 격자선,
11 : 조명등, 12 : 트리거 및 포토센서.

Claims

시험노면(1)의 지하실(2) 개방 상부면을 덮고 있는 강화유리 접지판(3) 위로 차량(100)의 타이어(101)가 주행할 때, 상기 타이어(101)의 트레드 변형량을 고속 카메라(4)로 연속 촬영하여 트레드의 변형량을 측정하도록 이루어진 타이어 트레드의 변형량 측정장치에 있어서,
상기 지하실(2)에 설치되어 강화유리 접지판(3)을 보유 지지하는 하중 지지 프레임(5);
타이어(101)가 강화유리 접지판(3)을 진입 전과 통과 후에 고속 카메라(4)에서 측정시작과 끝을 검출하여 속도 산출을 위해 강화유리 접지판(3)의 전후로 시험노면(1)에 설치된 포토센서(12);
하중 지지 프레임(5)에 설치된 상기 강화유리 접지판(3)의 상부 표면에는 타이어 주행시 색구슬의 좌표 변화를 고속카메라로 촬영할 수 있도록 동일한 크기의 원형홈(6)을 연속 형성하고, 형성된 원형홈(6)에는 유동하는 다수의 색구슬(7)이 담겨져 있고,
다수의 색구슬(7)이 담겨져 있는 상기 강화유리 접지판(3)의 상부 표면은 검은색 고무시트(8)가 덮어 씌워지며,
카메라로 촬영시 타이어(101) 트레드의 좌표 변화량을 얻기 위하여 검은색 고무시트(8) 하부에는 흰색의 격자선이 그어져 있고,
검은색 고무시트(8)의 양쪽 테두리는 강화유리 접지판(3)을 지지하는 지지 프레임(5)에 설치된 고정용 록킹부(9)에 의해 고정되며,
카메라로 촬영하여 얻은 상기 흰색의 격자선(10)과 색구슬(7)의 좌표값 변화를 산출하여 측정 대상 타이어 트레드 블록에 대한 X축 및 Y축 방향의 그래프로 타이어 트레드 변형량의 변화궤도를 얻을 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 트레드의 동적 변형량 측정장치.
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