KR101520280B1 - 타이어의 동적 전기저항 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 타이어가 회전하는 동적 상태에서 전기저항을 측정할 수 있도록 된 타이어의 동적 전기저항 측정장치에 관한 것으로, 타이어와 결합된 휠이 장착되도록 형성된 휠구동축과, 상기 휠구동축을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 회전구동부와; 드럼축에 회전 가능하게 설치되며, 상기 휠구동축과 함께 회전하는 타이어의 외주면과 접촉하는 드럼본체와, 상기 드럼본체의 외주면에 형성되며 전류가 흐르는 도체로 형성된 도체층을 포함하는 회전드럼과; 일측이 상기 휠구동축에 연결되고, 타측이 상기 회전드럼의 도체층과 연결되며 상기 휠구동축으로 전기을 인가한 후, 상기 타이어를 거쳐 상기 회전드럼을 통해 유입되는 전기를 통해 상기 타이어의 전기저항을 측정하는 저항측정기를 포함하며, 상기 회전드럼은 상기 도체층과 상기 드럼본체 사이에 마련되며, 상기 도체층으로 유입되는 전기가 상기 드럼본체로 흐르는 것을 차단함으로써 상기 저항측정기 측으로 유동하도록 안내하는 부도체층;을 더 포함한다.

Description

타이어의 동적 전기저항 측정장치 {Electrical resistance measurement device of tire}

본 발명은 타이어의 동적 전기저항 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 타이어가 회전하는 동적 상태에서 전기저항을 측정할 수 있도록 된 타이어의 동적 전기저항 측정장치에 관한 것이다.

종래에는 차량 주행 중에 공기와 차체와의 마찰과 차량 내부의 각종 전자제어 장치 및 발전기로 인해 정전기가 발생하고, 이렇게 발생된 정전기는 인체충격, 전자장치 손상, 급발진 사고, 화재발생 등의 위험사고를 일으키는 요인이 된다. 따라서 차량의 주행 중 정전기의 배출이 매우 중요한데, 차량이 도로 상에서 주행하고 있을 때, 지면과 접촉하는 유일한 부재가 바로 타이어 이기 때문에 타이어의 전기 전도성이 우수할 필요가 있다.

종래 타이어 제조 업체들은 전기 전도성이 좋은 카본 고무를 이용하여 정전기를 배출하는 방식으로 타이어를 제조하여 왔었다. 하지만 최근 타이어 업계 동향은 저연비 타이어의 개발이 중요 이슈(issue)로 대두되면서 연비와 WET 제동성이 우수한 실리카의 사용량이 증가되고 있다.

하지만 실리카는 부도체이기 때문에 타이어의 주요 기능 중 하나인 정전기의 방지 성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 실리카 타이어의 경우 정전기를 방지할 수 있는 기능을 더 구비한 타이어 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이러한 타이어의 전기저항 측정이 매우 중요한 검사 항목이 되었다.

종래에 대부분의 타이어 제조 업체 및 자동차 제조사들의 경우 타이어의 전기저항을 측정하는 시험법으로 국제 시험법인 ASTMF1971-05 시험법을 활용하였다. 그런데 상기 시험법은 정적인 상태에서 원형 타이어의 특정 부위만 전기저항을 측정하고 있기 때문에 타이어의 트레드 전 구간에서 전기저항이 요구되는 일정 수준 이상이 되어야 한다.

하지만 타이어는 원형이기 때문에 전체 원주 구간 중 일부 구간에서만 전기전도도가 높으면 해당 부분을 통해서 정전기의 배출이 이루어질 수 있으므로 타이어의 개발시 다양한 설계가 가능하다.

따라서 종래의 정적 타이어의 전기저항 측정방식이 아닌 동적 상태에서의 타이어의 전기저항을 용이하게 측정할 수 있는 장치의 개발이 필요하였다.

대한민국 등록특허 제10-1168727호 : 타이어 전기저항 측정장치

본 발명의 타이어의 동적 전기저항 측정장치는 타이어가 실제 주행조건에서와 같이 회전하는 상황에서 타이어를 통한 정전기의 배출 성능을 측정할 수 있도록 타이어의 동적 상태에서의 전기저항 측정이 가능한 타이어의 동적 전기저항 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 타이어의 동적 전기저항 측정장치는 회전하는 타이어의 전기저항을 측정하기 위한 것으로, 타이어와 결합된 휠이 장착되도록 형성된 휠구동축과, 상기 휠구동축을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 회전구동부와; 드럼축에 회전 가능하게 설치되며, 상기 휠구동축과 함께 회전하는 타이어의 외주면과 접촉하는 드럼본체와, 상기 드럼본체의 외주면에 형성되며 전류가 흐르는 도체로 형성된 도체층을 포함하는 회전드럼과; 일측이 상기 휠구동축에 연결되고, 타측이 상기 회전드럼의 도체층과 연결되며 상기 휠구동축으로 전기을 인가한 후, 상기 타이어를 거쳐 상기 회전드럼을 통해 유입되는 전기를 통해 상기 타이어의 전기저항을 측정하는 저항측정기를 포함하며, 상기 회전드럼은 상기 도체층과 상기 드럼본체 사이에 마련되며, 상기 도체층으로 유입되는 전기가 상기 드럼본체로 흐르는 것을 차단함으로써 상기 저항측정기 측으로 유동하도록 안내하는 부도체층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 부도체층은 저항이 10¹² Ω 이상인 것이 바람직하다.

상기 휠구동축의 단부에는 상기 저항측정기와 연결되어 전기가 인가되는 전기연결부가 마련되되, 상기 전기 연결부는 상기 휠구동축이 회전하더라도 전선이 꼬이는 것을 방지하도록 로터리조인트 형태로 형성되고, 다양한 사이즈의 타이어에 대하여 저항 측정 실험이 가능하도록 상기 휠구동축과 상기 드럼축 사이의 이격거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 타이어의 동적 전기저항 측정장치는 타이어가 실제 주행상황에서와 같이 회전하는 상태에서 전기저항을 측정할 수 있게 되므로 타이어의 전체 구간 중 일부 구간에서만 전기전도도가 좋은 재료를 사용하여 전기저항을 요구 수준으로 설계할 수 있으므로 다양한 형태의 타이어 설계가 가능하며, 타이어의 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어의 동적 전기저항 측정장치의 개략적인 형태를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 타이어의 동적 전기저항 측정장치의 측면도,
도 3은 휠구동축과 드럼축 사이의 거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 더 구비하는 타이어의 동적 전기저항 측정장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 타이어의 동적 전기저항 측정장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 타이어의 동적 전기저항 측정장치(100)는 타이어(10)가 장착되며, 타이어(10)를 회전시키는 회전구동부(110)와, 상기 회전구동부(110)에 장착되어 회전하는 타이어(10)의 표면에 접촉하여 회전하는 회전드럼(120)과, 상기 타이어(10) 및 드럼에 각각 연결되며, 타이어(10)로 전기를 인가하여 상기 타이어(10)의 전기저항을 측정하는 저항측정기(130)를 포함한다.

상기 회전구동부(110)는 타이어(10)를 지면으로부터 상방으로 이격된 상태로 지지할 수 있도록 지지면에 하단이 고정되어 있는 서포트부재(111)와, 서포트부재(111)에 설치된 모터(112)와, 상기 모터(112)에 의해 회전하며 타이어(10)가 장착된 휠(20)이 결합되는 휠구동축(113)을 포함한다.

상기 휠구동축(113)은 수평방향을 따라 연장되어 있으며, 차량의 구동축과 동일하게 형성되어 있어서 휠(20)이 장착가능하도록 형성되어 있다. 타이어(10)는 휠(20)에 설치되며, 상기 휠(20)이 휠구동축(113)에 연결되어 있으므로 타이어(10)는 상기 휠구동축(113)을 중심으로 회전하게 된다.

아울러 휠구동축(113)의 단부에는 후술하는 저항측정기(130)와 연결되는 전기연결부(114)가 마련되어 있는데, 전기연결부(114)는 저항측정기(130)로부터 인가되는 전기를 상기 휠(20) 및 타이어(10)로 전달하기 위한 것이며, 휠구동축(113)의 회전이 가능하도록 로터리 조인트 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회전드럼(120)은 휠구동축(113)에 장착된 타이어(10)와 접촉하여 타이어(10)의 전기저항을 감지하기 위한 것이며, 타이어(10)를 통해 배출되는 전기의 배출통로 역할을 하게 된다.

회전드럼(120)은 지지면에 고정되어 있으며 상방으로 연장된 두 개의 지지기둥(121) 사이에 회전 가능하게 설치되는 드럼본체(122)와, 드럼본체(122)의 외주면에 형성되어 있는 부도체층(124)과, 부도체층(124)의 외주면에 형성되어 있는 도체층(125)으로 이루어져 있다.

드럼본체(122)는 원통형이며, 중심이 상기 지지기둥(121)과 드럼축(123)을 통해 회전 가능하도록 연결되어 있다. 드럼본체(122)는 금속재로 형성될 수도 있고, 플라스틱과 같은 소재로 형성될 수도 있다.

상기 드럼본체(122)의 외주면에 형성되어 있는 부도체층(124)은 후술하는 타이어(10)와 도체층(125) 사이에서 흐르는 전기가 드럼본체(122)로 흐르는 것을 차단하기 위한 것이다. 이는 보다 정확한 타이어(10)의 전기저항을 측정하기 위한 것으로서, 타이어(10)를 통해 흐르는 전기가 드럼본체(122)로 흐르지 않고 도체층(125)을 통해 저항측정기(130)로 모두 이동하게 함으로써 저항측정기(130)에서 타이어(10)의 정확한 전기저항을 측정하는 것이 가능하게 된다.

상기 부도체층(124)은 다양한 절연재로 형성될 수 있는데, 전기저항이 10¹² Ω 이상인 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 도체층(125)은 부도체층(124)의 외주면에 형성되는 것으로, 타이어(10)와 접촉하여 접지면이 된다. 도체층(125)은 저항이 1Ω 이하인 재질로 형성되는데, 은이나, 스틸, 알루미늄 등의 금속재로 형성할 수 있다.

상기 저항측정기(130)는 상술한 것처럼 일측이 상기 전기연결부(114), 타측이 도체층(125)과 연결되어 있으며, 일정 전압의 전류를 전기연결부(114)로 인가한 뒤, 상기 전기연결부(114)와 타이어(10)를 거쳐 상기 도체층(125)을 통해 저항측정기(130)로 전류가 되돌아 오는 과정에서 저항측정기(130)로 유입되는 전기의 전압을 통해 타이어(10)의 전기저항을 측정한다.

이상에서 설명한 본 발명의 타이어의 동적 전기저항 측정장치(100)는 타이어(10)를 회전시키는 상태에서 전기저항을 측정할 수 있기 때문에 동적 전기저항을 측정할 수 있다.

이와 같은 전기저항 측정방식을 통해서 타이어(10)의 전 구간이 아닌 일부 구간에서만 전류가 잘 흐르도록 타이어(10)를 설계하더라도 충분한 정전기 배출이 가능한지 여부를 확인할 수 있으므로 다양한 형태의 타이어(10)를 설계하는데 도움이 된다.

아울러 본 실시예에서는 도시되지 않았으나, 다양한 타이어(10)의 사이즈에 따라서도 동적 전기저항 측정이 가능하도록 상기 휠구동축(113)과 드럼축(123) 사이의 이격거리를 조절하기 위한 거리조절수단(140)이 더 구비될 수 있다.

예를 들어 도 3에 도시되어 있는 것처럼 회전구동부(110)의 하단을 지지하는 슬라이딩지지부를 더 구비할 수 있다.

슬라이딩지지부는 서포트부재(111)를 지지하는 슬라이딩판(141)과, 슬라이딩판(141)을 지지하는 지지판(142)으로 이루어지며, 지지판(142)의 상면에 슬라이딩판(141)이 이송되는 방향을 따라 연장되어 있는 가이드레일(143)이 마련되어 있어서 슬라이딩판(141)이 이 가이드레일(143)을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 형성할 수 있다. 이 때, 상기 가이드레일(143)은 휠구동축(113)과 드럼축(123)을 연결하는 방향을 따라 연장되어 있어서 슬라이딩판(141)이 전진하면 휠구동축(113)과 드럼축(123) 사이의 이격거리가 가까워지고, 반대로 슬라이딩판(141)이 후퇴하면 휠구동축(113)과 드럼축(123) 사이의 이격거리가 멀어지게 한다. 이를 통해 작은 사이즈의 타이어(10)나 큰 사이즈의 타이어(10) 모두 실험이 가능하도록 할 수 있다.

본 실시예의 경우 상기 슬라이딩판(141)을 지지판(142)에 대하여 진퇴 구동하는 구동수단으로 유압실린더(144)가 적용되었으나, 이와는 달리 상기 슬라이딩판(141)의 하면에 나사산이 형성되어 있는 스크류결합부재를 설치하고, 상기 지지판(142)의 상부 일측에 디씨모터를 설치하며, 상기 디씨모터에 의해 정역회전되고, 가이드레일(143)의 연장방향과 나란하도록 연장되는 스크류가 상기 스크류결합부재와 나사결합되도록 함으로써 스크류부재의 정역회전에 따라 슬라이딩판(141)이 진퇴 구동하도록 형성할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 타이어
20; 휠
100; 타이어의 동적 전기저항 측정장치
110; 회전구동부
111; 서포트부재 112; 모터
113; 휠구동축 114; 전기연결부
120; 회전드럼
121; 지지기둥 122; 드럼본체
123; 드럼축 124; 부도체층
125; 도체층
130; 저항측정기
140; 거리조절수단
141; 슬라이딩판 142; 지지판
143; 가이드레일 144; 실린더

Claims (4)

1. 회전하는 타이어의 전기저항을 측정하기 위한 것으로,
   타이어와 결합된 휠이 장착되도록 형성된 휠구동축과, 상기 휠구동축을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 회전구동부와;
   드럼축에 회전 가능하게 설치되며, 상기 휠구동축과 함께 회전하는 타이어의 외주면과 접촉하는 드럼본체와, 상기 드럼본체의 외주면에 형성되며 전류가 흐르는 도체로 형성된 도체층을 포함하는 회전드럼과;
   일측이 상기 휠구동축에 연결되고, 타측이 상기 회전드럼의 도체층과 연결되며 상기 휠구동축으로 전기을 인가한 후, 상기 타이어를 거쳐 상기 회전드럼을 통해 유입되는 전기를 통해 상기 타이어의 전기저항을 측정하는 저항측정기를 포함하며,
   상기 회전드럼은 상기 도체층과 상기 드럼본체 사이에 마련되며, 상기 도체층으로 유입되는 전기가 상기 드럼본체로 흐르는 것을 차단함으로써 상기 저항측정기 측으로 유동하도록 안내하는 부도체층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 동적 전기저항 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부도체층은 저항이 10¹² Ω 이상인 것을 특징으로 하는 타이어의 동적 전기저항 측정장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 휠구동축의 단부에는 상기 저항측정기와 연결되어 전기가 인가되는 전기연결부가 마련되되, 상기 전기 연결부는 상기 휠구동축이 회전하더라도 전선이 꼬이는 것을 방지하도록 로터리조인트 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 타이어의 동적 전기저항 측정장치.
4. 제 2항에 있어서,
   다양한 사이즈의 타이어에 대하여 저항 측정 실험이 가능하도록 상기 휠구동축과 상기 드럼축 사이의 이격거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어의 동적 전기저항 측정장치.
   

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