KR101499577B1 - 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들어, 노면상태에 따른 타이어의 마찰특성을 측정하기 위한 고무재료 마찰 특성기에 눈길 재현을 위해 장착되는 스노우 노면을 제작할 수 있는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치에 관한 것이다.
이를 위해 고무재료의 마찰 특성을 시험하기 위해 마찰 특성기에 장착된 스노우 노면을 제조하기 위한 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치에 있어서, 스노우 생성장치에서 만들어진 눈을 담아주는 시험용 스노우 노면 케이스(1)와, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 눈이 뿌려질 때 뿌려지는 눈이 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 골고루 뿌려지도록 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부에서 전후진 실린더(2)에 의해 왕복 이동하는 스노우 거름망(3), 상기 스노우 거름망(3)에 의해 골고루 뿌려진 시험용 스노우 노면 케이스(1)에 차 있는 눈을 상부에서 다지는 스노우 노면 다짐 실린더(4)에 연결된 스노우 노면 다짐판(5) 및, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내에서 다져진 눈의 평탄성 확보를 위해 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 한쪽 선단에 설치되어 높낮이 조절이 이루어지면서 가이드 레일(6)을 따라 왕복 이동하는 노면 레벨기(7)를 갖춘 구조로 되어 있다.

Description

고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치{Snow road production equipment for rubber material friction tester}

본 발명은 예를 들어, 노면상태에 따른 타이어의 마찰특성을 측정하기 위한 고무재료 마찰 특성기에 눈길 재현을 위해 장착되는 스노우 노면을 제작할 수 있는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로 타이어 재료인 고무재료의 마찰 특성은 온도와 하중 조건뿐만 아니라, 마찰 계면의 상태(표면 거칠기, 산화, 오염 등)와 마찰방법(미끄러짐, 구름) 등에 따라서 크게 좌우된다.

이 때문에 고무의 특성이나 거동을 예측하기 위해 필요한 마찰 계수를 결정하기가 어렵고 해석이 곤란하다. 고무의 특성이나 마찰력에 관련된 타이어 산업에서는 차량의 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실제 타이어 평가와 유사한 조건 하에서의 고무의 마찰과 변형에 대한 정확한 이해가 필수적이다.

지금까지 개발된 고무시편 마찰 시험기를 살펴보면, 원운동을 할 때 마찰력을 측정할 수 있는 시험기와 직선운동에서 마찰력을 시험할 수 있는 두 가지 형태의 시험기가 있다.

그중 전자인 원운동 만에서 마찰력을 측정하는 시험기의 경우에는 회전형 노면으로 이루어진 회전판을 이용하여 고정된 고무시편에 이 회전판을 회전시키고 고무시편이 직선으로 이동하면서 마찰특성을 측정한다.

하지만, 실제고무는 하중에 의해 압축과 전단, 슬립을 반복하고 있으며, 특히 차량에 장착되는 타이어의 고무시편 마찰 평가시 스티어링(Steering), 스터블(Stable), 브레이킹(Braking)에 관한 연구를 위해 고무시편을 직선이동하며 측정되어야 한다.

따라서 노면이 회전하면서 마찰특성을 평가하는 방법은 고무시편의 접촉면이 원형을 이루기에 직선 구동시험이라고 보기가 어렵다. 직선운동을 하는 고무시편 마찰측정 시험기를 분석한 결과, 헤리돈형 마찰 측정기의 경우 고무시편이 한 종류의 노면 상에 일정한 속도로 접촉이동 하면서 고무시편에 가해지는 수직력과 마찰력을 측정할 수 있었다.

또 다른 종래 마찰 측정 시험기의 경우, 고무시편을 고정하고 시편의 반대편에 웨이트를 설치하여 수직력을 측정하면서 고정된 노면에 고무시편을 접촉하여 이동하도록 고안되었다.

이러한 마찰 시험기는 측정되는 힘에 고무시편의 운동에 의한 관성력이 포함되므로 마찰력이 다르게 나타나게 되어 정확한 데이터를 얻기 어려웠다. 이에 따라, 국외의 많은 대학에서는 직선운동을 하는 고무시편 마찰 시험기에 많은 연구를 진행중에 있다.

대표적인 종래 시험기를 분석한 결과, 노면의 상태에 따른 타이어의 마찰특성을 측정하기 위한 연구는 미흡한 상황이다. 예를 들어 오스트리아에 위치한 Vienna 대학과 Altracon사의 고속 마찰특성 평가 시험기의 경우 마른 노면, 젖은 노면, 빙판(Ice)노면, 눈길(Snow)노면 등 다양한 노면에서 고무시편의 마찰력을 측정할 수 있는 장비를 개발하였으나, 노면의 길이가 짧고 한 종류의 노면에 대하여 마찰력을 측정한 후, 다른 노면에 대하여 마찰력을 측정할 경우에는 교체해야 한다는 단점이 있다.

종래 선행 연구기관에 따르면, 마른 노면이나 젖은 노면에 대해서는 활발하게 연구를 진행 중에 있으나, 빙판길이나 눈길에 대한 고무재료의 마찰 특성에 관한 연구는 미흡한 실정이었다.

이에 따라, 사계절의 변화에 대응하기 위해 눈길 및 빙판길에 대한 타이어에 사용되는 고무재료의 마찰특성에 대한 연구도 진행되어야 한다.

이에 본 발명은 종래 고무재료 마찰 특성기에 장착되어 눈길을 재현할 수 있도록 스노우 노면 제조장치로서, 시험용 눈길 재현시 노면의 평탄성을 확보하면서 작업의 자동화로 스노우 노면의 제작시간 단축, 눈길 재현으로 고무재료의 마찰특성의 시험 데이터 신뢰성 향상에 도움을 주는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스노우 생성장치에서 만들어진 눈을 시험용 스노우 노면 케이스에 뿌려질 때 상기 눈을 시험용 스노우 노면 케이스 안에 골고루 뿌려지도록 시험용 스노우 노면 케이스의 개방 상면에서 전후진 실린더에 의해 왕복 이동하는 스노우 거름망과, 상기 스노우 거름망에 의해 골고루 뿌려진 시험용 스노우 노면 케이스 내부에 차 있는 눈을 상부에서 다지는 스노우 노면 다짐 실린더에 연결된 스노우 노면 다짐판 및, 상기 시험용 스노우 노면 케이스 내에서 다져진 눈의 평탄성을 확보하기 위해 시험용 스노우 노면 케이스의 한쪽 선단에 설치되어 높낮이 조절이 이루어지면서 가이드 레일을 따라 왕복 이동하는 노면 레벨기를 갖추고 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치는 아래와 같은 효과를 지니게 된다.

1) 스노우 생성장치에서 생성된 눈을 이용하여 눈길 재현이 가능한 노면 제작가능,

2) 인력으로 수행되어진 작업을 자동화하여 제작시간 단축 및 자동화 가능,

3) 스노우 제작장치 상부에 실린더를 이용하여 스노우 다짐 효과 가능,

4) 기구의 구성이 간단하여 제작의 용이성으로 적용 가능함,

5) 실제 눈길을 재현하여 마찰 특성을 측정할 수 있어 시험 데이터의 신뢰성이 높을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 고무재료 마찰특성기용 스노우 노면을 제조하는 장치의 전체 구성 사시도,
도 2 (A) ~ (D)는 본 발명에서 스노우 노면을 제작하는 과정을 보여주는 흐름도들이다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 보여주는 사시도로서, 본 발명은 타이어 재료인 고무재료의 마찰특성을 실내에서 시험할 때 눈길을 재현하여 스노우 노면에서 고무재료의 마찰특성을 시험하기 위해 스노우 노면을 제조하는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이 공지의 스노우 생성장치에서 만들어진 눈을 담아주는 시험용 스노우 노면 케이스(1)와, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 눈이 뿌려질 때 뿌려지는 눈이 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 골고루 뿌려지도록 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부에서 전후진 실린더(2)에 의해 왕복 이동하는 스노우 거름망(3), 상기 스노우 거름망(3)에 의해 골고루 뿌려진 시험용 스노우 노면 케이스(1)에 차 있는 눈을 상부에서 다지는 스노우 노면 다짐 실린더(4)에 연결된 스노우 노면 다짐판(5) 및, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내에서 다져진 눈의 평탄성 확보를 위해 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 한쪽 선단에 설치되어 높낮이 조절이 이루어지면서 가이드 레일(6)을 따라 왕복 이동하는 노면 레벨기(7)를 갖추고 있다.

여기서 상기 노면 레벨기(7)는 높이 맞춤용 전동 실린더(8)가 설치되어 시험용 스노우 노면 케이스(1)에서 높낮이가 자유롭게 제어되고, 좌우 이동형 서보모터(9)에 의해 좌우조절이 가능하면서 가이드 레일(6)을 따라 왕복동 이동하도록 되어 있다.

그리고 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1)는 밑면과 양쪽 측면을 폐쇄되고 양쪽 끝단면과 상부는 개방된 형태로 되어 있으며, 상기 노면 레벨기(7)는 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방된 한쪽 끝단면에 설치되어 가이드 레일(6)을 따라 왕복동 이동한다.

또한, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부쪽에 설치되는 스노우 노면 다짐판(5)은 지지 프레임(10)의 상단에서 스노우 단면 다짐 실린더(4)들에 의해 상하로 작동하도록 되어 있으며, 상기 스노우 거름망(3)은 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부면을 덮어씌우기 위해 지지 프레임(10)에 고정 장착된 전후진 실린더(2)에 의해 작동하도록 되어 있다.

이러한 본 발명을 도 2 (A) ~ (D)를 참고로 작동설명한다.

먼저, 고무재료 마찰 특성기에 스노우 노면을 재현하기 위해 필요로 하는 스노우 노면을 본 발명의 장치로 제조할 때, 도 2 (A)와 같이 상기 스노우 거름망(3)은 전진하여 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부면을 덮게 되도록 이동한다.

그런 다음, 공지의 스노우 생성장치에서 만들어진 눈을 상기 스노우 거름망(3)에 뿌려지면 스노우 거름망(3)은 전동모터(11)에 의해 진동이 야기되면서 눈을 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 골고루 뿌려지도록 작용하게 된다.

이어 일정량의 눈이 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 뿌려지면, 도 2 (B)와 같이 상기 스노우 거름망(3)은 후퇴하고 지지 프레임(10)의 상부쪽에 있는 스노우 노면 다짐판(5)이 하강하여 눈을 다지게 된다.

이와 같이 눈을 다진 다음, 도 2 (C)와 같이 앞의 작업을 반복하여 시험용 스노우 노면 케이스(1)에 눈을 쌓아 올려 원하는 눈길 높이까지 스노우 노면 다짐판(5)으로 다지면서 작업을 반복 한 후, 도 2 (D)와 같이 노면 레벨기(7)를 이용하여 스노우 노면의 평탄작업을 수행하게 되는데, 상기 노면 레벨기(7)는 높이 맞춤용 전동 실린더(8)에 의해 작업자가 원하는 높이로 세팅이 가능하고, 좌우 이동형 서보모터(9)에 의해 스노우 노면의 좌우측으로 이동하며 가이드 레일(6)을 따라 왕복 이동하면서 노면의 평탄성을 확보한다.

그리고 상기 노면 레벨기(7)의 끝부분은 칼날 형태로 제작되어 이동하면서 다져진 스노우 노면을 균일하게 깎아낼 수 있도록 되어 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명에서는 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내에 눈 대신 얼음을 사용하여 빙판 노면을 제조하는데에도 활용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명은 눈길 및 빙판길에 대한 마찰 특성 측정이 가능한 시험기에서 겨울철용 타이어 개발에 관한 연구를 진행할 수 있을 것으로 기대되며, 여러 종류의 노면에 대해 시험이 가능할 것으로 판단되고, 타이어와 차량의 성능을 효과적으로 예측하기 위해서는 실제 타이어 평가와 유사한 조건하에서의 고무의 마찰과 변형에 대한 정확한 이해가 필수적인 타이어 산업에 중요한 기술이 될 것으로 사료되며, 고정밀도를 갖는 고속마찰 시험장치를 개발하여 데이터를 추출, 특성 정량화에 활용할 수 있다.

1 : 시험용 스노우 노면 케이스, 2 : 전후진 실린더,
3 : 스노우 거름망, 4 : 스노우 노면 다짐 실린더,
5 : 스노우 노면 다짐판, 6 : 가이드 레일,
7 : 노면 레벨기, 8 : 높이 맞춤용 전동 실린더,
9 : 서보모터, 10 : 지지 프레임,
11 : 전동모터

Claims (5)

1. 고무재료의 마찰 특성을 시험하기 위해 마찰 특성기에 장착된 스노우 노면을 제조하기 위한 스노우 생성장치에서 만들어진 눈을 담아주는 시험용 스노우 노면 케이스(1)와, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 눈이 뿌려질 때 뿌려지는 눈이 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 골고루 뿌려지도록 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방 상부에서 전후진 실린더(2)에 의해 왕복 이동하는 스노우 거름망(3), 상기 스노우 거름망(3)에 의해 골고루 뿌려진 시험용 스노우 노면 케이스(1)에 차 있는 눈을 상부에서 다지는 스노우 노면 다짐 실린더(4)에 연결된 스노우 노면 다짐판(5) 및, 상기 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내에서 다져진 눈의 평탄성 확보를 위해 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 한쪽 선단에 설치되어 높낮이 조절이 이루어지면서 가이드 레일(6)을 따라 왕복 이동하는 노면 레벨기(7)를 구비하여 이루어진 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치에 있어서,
   상기 노면 레벨기(7)는 높이 맞춤용 전동 실린더(8)가 설치되어 시험용 스노우 노면 케이스(1)에서 높낮이가 자유롭게 제어되고, 좌우 이동형 서보모터(9)에 의해 좌우조절이 가능하면서 가이드 레일(6)을 따라 왕복동 이동하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 시험용 스노우 노면 케이스(1)는 밑면과 양쪽 측면을 폐쇄되고 양쪽 끝단면과 상부는 개방된 형태로 되어 있으며, 상기 노면 레벨기(7)는 시험용 스노우 노면 케이스(1)의 개방된 한쪽 끝단면에 설치되어 가이드 레일(6)을 따라 왕복동 이동하는 것을 특징으로 하는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스노우 거름망(3)은 전동모터(11)에 의해 진동이 야기되면서 눈을 시험용 스노우 노면 케이스(1) 내로 골고루 뿌려지도록 작용하는 것을 특징으로 하는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 노면 레벨기(7)의 끝부분은 칼날 형태로 제작되어 이동하면서 다져진 스노우 노면을 균일하게 깎아내는 것을 특징으로 하는 고무재료 마찰 특성기용 스노우 노면 제조장치.
   

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