KR101784490B1 - 타이어 특성 시험장치 - Google Patents

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Abstract

온도 및 습도가 조절 가능하게 마련된 챔버 내에 설치되어 타이어의 특성을 시험하기 위한 장치에 있어서, 상기 챔버의 바닥면에 지지되도록 설치되고, 상부 중앙에 타이어가 접지되는 투명재질의 접지판이 구비된 테이블, 타이어의 양측에 돌출되도록 삽입되어 타이어를 지지하고, 그 삽입된 타이어의 양측을 결속하여 고정하며, 상기 테이블의 상부 양측에 서로 마주하게 설치된 승강유닛에 양 단부가 결합되어, 상기 승강유닛을 통해 상기 접지판의 상면에 타이어가 접촉되도록 승하강되는 지지축, 상기 테이블의 내부에 설치되어 상기 접지판에 접촉된 타이어의 접지면을 촬영하는 촬영수단, 상기 접지판의 하부에 설치되어 상기 접지판에 접촉된 타이어의 하중을 측정하는 하중측정수단, 상기 접지판의 하부에 하나 이상 설치되어 접지판에 접촉된 타이어 측으로 조명을 제공하는 조명수단, 상기 승강유닛과 조명수단을 제어하고, 상기 촬영수단에서 촬영된 영상정보와 상기 하중측정수단에서 측정된 하중정보를 전달받아 저장하며, 이를 판독하여 수치 또는 그래프로 화면에 디스플레이하는 제어부를 포함하여, 타이어의 접지압과 변형량을 측정하여 마모성능, 주행안정성, 제동성능, 회전저항 등을 예측하고 분석할 수 있는 타이어 특성 시험장치에 관한 것이다.

Description

타이어 특성 시험장치{Tire characteristics testing equipment}
본 발명은 차량에 장착되는 타이어의 특성을 시험하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어의 접지압과 변형량을 측정하여 마모성능, 주행안정성, 제동성능, 회전저항 등을 예측하고 분석할 수 있는 타이어 특성 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 타이어는 접지형상 및 접지압 분포에 따라 타이어의 마모성능이나 차량의 연비, 주행안정성 등이 결정되는 것으로, 이러한 타이어의 접지압 분포는 타이어의 형상 및 특성을 결정하는 중요한 기준이 된다.
이에, 타이어의 접지압 분포를 이상적으로 측정할 수 있는 방안이 다방면으로 연구되어 일부 적용되고 있다.
종래에는 한국등록특허 제10-1311868호와 같이 주행중인 타이어의 접지압과 접지형상을 측정하기 위해, 지하실(1)의 상부 개방면에 시험노면(2)의 접지판(3) 을 설치하고, 주행하는 차량(100)의 타이어(101)가 이 접지판(3) 위에 접지할 때 지하실(1)에 장착된 고속 카메라(4)로 접지형상을 촬영함과 동시에 접지판(3)의 하단면에 접하는 3분력 로드셀(7)과 같은 압력측정수단을 통해 접지압을 측정할 수 있는 장치가 제안되었다.
이러한 측정방법의 경우 접지판(3)에 접지된 상태를 촬영하여 촬영한 사진을 통해 타이어의 접지압 분포상태를 및 타이어 접지면 각 부분에 가해지는 개별적인 접지압력을 구별할 수 있다는 장점이 있었다.
하지만, 접지압 및 접지형상을 측정하기 위해서는 타이어(101)가 장착된 차량(100)이 직접 접지판(3) 위를 주행하여야 함에 따라 측정장치의 부피가 커질 수밖에 없었고, 접지판(3)이 차량의 무게를 버틸 수 있도록 그 두께를 두껍게 형성해야 함에 따라 설치비용이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 타이어(101)에 작용하는 다양한 하중 별로 접지압 및 접지형상을 측정하기 위해서는, 각기 다른 차량을 준비하여 그 준비된 차량에 타이어를 설치하거나 한 대의 차량에 무게를 늘릴 수 있는 별도의 부재를 준비해야 하므로, 측정시험을 위한 준비절차가 번거로워질뿐만 아니라, 측정을 위한 준비비용이 증대되는 문제점이 있었다.
상기한 종래의 문제점을 개선하고자 종래 한국등록특허 제10-1305258호에는 수용공간이 마련된 챔버(10) 내에 하우징(1)의 상면에 설치되어 타이어와 접하는 투명 재질의 접지판(2)과, 접지판의 저면에 설치되어 타이어에 발생하는 x,y,z축 방향에 각각 작용하는 힘을 측정하는 3축로드셀(3)과, 하우징 내부에 설치되어 접지판에 접촉된 타이어의 접지면을 촬영하는 촬영수단(4)과, 하우징의 상부 일측에 설치되어 타이어를 회전시키는 구동수단(5)과, 타이어와 접지판 사이의 수평 및 수직 각도를 조절하는 각도조절수단(6)과, 접지판이 전후, 좌우로 이동될 때의 이동량을 계측하는 이동량계측수단(22)과, 3축로드셀 및 촬영수단에 의해 감지된 신호로부터 타이어의 동 접지압, 접지형상, 변형량을 산출하는 컴퓨터(7)와, 접지판 일측에 설치되어 접지된 타이어 표면에 빛을 조사하여 음영이 생성되게 하는 조명장치(8)를 설치함으로써, 타이어의 강성과 마찰력 및 접지압 분포와 접지형상을 시험할 수 있는 타이어 시험장치가 제안되었으며, 이를 통해 좁은 면적에도 설치가 가능하고, 다양한 도로 상황에 맞는 시험을 할 수 있도록 할 수 있도록 하였다.
하지만, 타이어와 접지판 사이의 각도를 조절하는 각도조절수단(6) 및 승강수단(51)이 하우징(1)의 일측에만 설치되어 있어, 타이어에 결합된 장치가 타이어 하중에 의해 오동작을 일으키거나 파손될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 타이어의 승강된 높이는 타이어가 접지판(2)에 접촉된 힘을 측정하는 3축로드셀(3)에 의존할 뿐이어서, 승강수단(51)의 오동작이나 잘못된 조작으로 인해 타이어에 의해 접지판(2)에 가해지는 힘이 설정된 기준을 초과하는 경우에는 접지판(2)이 파손될 우려가 있었다.
더불어, 접지판(2)에 접촉된 타이어의 접촉면을 측정하기 위해 조명장치(8)를 구비하고 있으나, 일반적인 조명장치는 사용 정도에 따라 차이는 있으나 그 밝기가 점차 감소하게 되는 것이므로, 접촉면을 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1311868호(2013.09.27.공고, 타이어의 동적 접지압과 접지형상 측정장치) 한국등록특허 제10-1305258호(2013.09.17.공고, 타이어 특성 시험장치)
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좁은 면적에 설치 가능하고, 타이어를 지지하는 지지축이 양측에서 지지되도록 결합하되 그 결합된 지지축의 양측 승강 높이를 각각 제어하여 실제 주행상황에 맞게 조절 가능하며, 접지판에 접촉된 타이어의 접지압, 접지형상 및 측면 변형율을 일시에 용이하게 측정할 수 있도록 함으로써, 특성 시험에 소요되는 시간을 단축시켜 사용자의 편리성과 효율성이 증대되도록 함과 동시에, 타이어의 마모성능, 조종안정성, 제동성능, 회전저항, 정전기 발생율 등을 정확하게 예측하고 분석할 수 있는 타이어 특성 시험장치를 제공함에 있다.
또한, 타이어를 지지하는 지지축이 설정된 범위 내에서 승강되도록 하고, 접지판 측으로 이동하는 타이어가 설정된 범위를 벗어나 동작하더라도 지지축의 이동을 제한하여 접지판이 파손되는 것을 방지하며, 타이어와 접지판의 접촉면 측으로 제공되는 조명의 밝기를 균일하게 조절하여 정확한 특성 시험이 이루어지도록 할 수 있는 타이어 특성 시험장치를 제공함에 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 온도 및 습도가 조절 가능하게 마련된 챔버 내에 설치되어 타이어의 특성을 시험하기 위한 장치에 있어서, 상기 챔버의 바닥면에 지지되도록 설치되고, 상부 중앙에 타이어가 접지되는 투명재질의 접지판이 구비된 테이블, 타이어의 양측에 돌출되도록 삽입되어 타이어를 지지하고, 그 삽입된 타이어의 양측을 결속하여 고정하며, 상기 테이블의 상부 양측에 서로 마주하게 설치된 승강유닛에 양 단부가 결합되어, 상기 승강유닛을 통해 상기 접지판의 상면에 타이어가 접촉되도록 승하강되는 지지축, 상기 테이블의 내부에 설치되어 상기 접지판에 접촉된 타이어의 접지면을 촬영하는 촬영수단, 상기 접지판의 하부에 설치되어 상기 접지판에 접촉된 타이어의 하중을 측정하는 하중측정수단, 상기 접지판의 하부에 하나 이상 설치되어 접지판에 접촉된 타이어 측으로 조명을 제공하는 조명수단, 상기 승강유닛과 조명수단을 제어하고, 상기 촬영수단에서 촬영된 영상정보와 상기 하중측정수단에서 측정된 하중정보를 전달받아 저장하며, 이를 판독하여 수치 또는 그래프로 화면에 디스플레이하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 접지판의 하부에는 상기 조명수단에서 조사된 조명의 밝기를 감지하여 상기 제어부로 그 정보를 전달하는 밝기감지센서가 하나 이상 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 승강유닛은, 상기 지지축이 일측면에 자유 회전되게 결합되고 타측면에 각각 회전축관통홀과 레일안내블럭이 형성된 승강판과, 상기 승강판의 회전축관통홀에 관통되어 나선결합되고 회전을 통해 상기 승강판을 승하강 동작시키도록 수직설치되는 회전축과, 상기 회전축의 단부에 결합되어 구동력을 전달하고 상기 제어부에 의해 제어되는 서보모터와, 상기 레일안내블럭이 끼워져 상기 승강판의 승하강 이동을 안내하도록 수직설치되는 안내레일로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 테이블의 상면 양측에는 상기 접지판에 접지된 타이어의 림부를 향해 레이저를 조사하는 레이저조사기가 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 안내레일의 일측면 또는 상기 테이블의 상면 양측에 수직하게 설치된 지지수단 중 어느 하나의 상부와 하부에는 상기 승강판이 기 설정된 위치에서 이동되도록 승강높이를 제한하는 리미트스위치가 각각 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 테이블의 상면 양측에는 상기 리미트스위치의 파손 또는 고장으로 상기 승강판이 기 설정된 위치를 벗어나 하강되는 경우에, 상기 승강판의 하부에 접촉되어 상기 승강판의 하강을 강제로 제한하기 위한 안전블럭이 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 테이블에는 그 후면에서 상기 접지판측으로 슬라이딩 이동되어 타이어와 접촉되고, 타이어가 접촉된 상태에서 타이어의 전기저항 값을 측정하여 이 측정된 값을 상기 제어부에 전달하는 저항측정수단이 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 승강판에는 상기 지지축의 단부가 끼워지거나 또는 분해되도록 일측면이 개구된 지지부재가 결합되고, 상기 지지부재에는 상기 지지축의 단부가 결합된 상태에서 이탈되지 않도록 그 개구된 일측면에 고정부재가 결합되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 타이어 특성 시험장치는 좁은 면적에 설치 가능하고, 타이어를 지지하는 지지축이 양측에서 지지되도록 결합하되 그 결합된 지지축의 양측 승강 높이를 각각 제어하여 실제 주행상황에 맞게 조절 가능하며, 접지판에 접촉된 타이어의 마모성능, 조종안정성, 제동성능, 회전저항, 정전기 발생율 등을 정확하게 예측하고 분석 가능함은 물론, 제어부를 통해 안정적으로 동작되도록 제어되도록 한 상태에서 특성 시험에 소요되는 시간을 단축시켜, 사용자의 편리성과 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 타이어를 지지하는 지지축이 설정된 범위 내에서 승강되도록 하고, 접지판 측으로 이동하는 타이어가 설정된 범위를 벗어나 동작하더라도 지지축의 이동을 제한하여 접지판이 파손되는 것을 방지하며, 타이어와 접지판의 접촉면 측으로 제공되는 조명의 밝기를 균일하게 조절하여 정확한 특성 시험이 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 타이어의 동적 접지압과 접지형상 측정장치를 나타낸 전체 구성도,
도 2는 종래 타이어 시험장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치의 전체 구성도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치의 요부를 발췌하여 나타낸 저면사시도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛을 발췌하여 나타낸 사시도,
도 7은 도 6에 대한 분해사시도,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 지지수단 및 리미트스위치가 설치된 상태를 발췌하여 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저조사기 및 안전블럭이 설치된 상태를 발췌하여 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저조사기를 통해 타이어의 측면부가 촬영되는 상태를 나타낸 개략도,
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어가 지지축에 고정되어 승강판에 결합된 상태를 발췌하여 나타낸 사시도,
도 12는 도 11에 대한 측단면도,
도 13a 및 13b는 본 발명의 제1실시예에 따른 저항측정수단이 설치된 상태를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치는 온도 및 습도가 조절 가능하게 마련된 챔버(10) 내에 설치되는 것으로, 크게 테이블(100), 승강유닛(200), 지지축(300), 촬영수단(410), 하중측정수단(420), 조명수단(430) 및 제어부(500)를 포함하여 구성된다.
테이블(100)은 챔버(10)의 바닥면에 지지되도록 설치되고, 그 상부 중앙에는 타이어(T)가 접지되는 투명재질의 접지판(110)이 구비되며, 그 내부에는 후술할 촬영수단(410), 조명수단(430) 등이 설치될 수 있도록 별도별도의 수용공간이 마련된다.
여기서, 테이블(100)의 상면에는 접지판(110)과 결합되는 면에 단턱부를 두어, 접지판(110)이 삽입된 상태로 지지될 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.
지지축(300)은 타이어(T)에 결합된 휠(W)의 중심부에 삽입되어 타이어(T)를 지지할 수 있도록 형성되는 것으로, 타이어(T)가 지지되도록 삽입된 양측 단부는 테이블(100)의 상부 양측에 서로 마주보게 설치되는 승강유닛(200)에 각각 결합되며, 이 승강유닛(200)을 통해 승하강되도록 마련된다.
또한, 지지축(300)에는 보다 정확한 특성 시험이 이루어질 수 있도록 타이어(T)에 결합된 휠(W)이 양측에서 고정 지지되도록 하는 결속수단(310)이 구비되는 것이 바람직하며, 이러한 결속수단(310)은 타이어(T)가 결합된 휠(W)의 일측면이 지지되도록 지지축(300)의 일측 외면에 고정 설치되는 가압부재(311)와, 가압부재(311)의 반대측에서 가압부재(311)와 함께 타이어(T)에 결합된 휠(W)이 나선 결합방식으로 지지되도록 마련된 결속부재(312)로 이루어진다.
여기서, 승강유닛(200)은 지지축(300)이 일측면에 자유 회전되게 결합되고 타측면에 회전축관통홀(211)과 레일안내블럭(212)이 각각 형성된 승강판(210)과, 승강판(210)의 회전축관통홀(211)에 관통된 상태로 나선결합되고 회전을 통해 승강판(210)이 승하강 동작되도록 수직 설치되는 회전축(220)과, 회전축(220)의 단부에 결합되어 정·역방향으로 구동력을 전달하는 서보모터(230)와, 레일안내블럭(212)이 끼워져 승강판(210)의 승하강 이동을 안내하도록 수직 설치되는 안내레일(240)로 구성된다.
상기한 회전축관통홀(211)과 레일안내블럭(212)은 승강판(210)과 일체로 형성되거나, 첨부한 도면에 도시한 바와 같이 승강판(210)에 별도의 브라켓을 매개로 결합될 수 있으며, 특히 회전축관통홀(211)은 그 내주면에 회전축(220) 외면의 나사산과 대응되는 나사홈이 형성되거나, 회전축(220)과 나사방식으로 결합되도록 마련된 삽입편이 회전축관통홀(211)에 끼워진 상태로 볼트 및 너트와 같은 체결부재를 통해 결합될 수 있다.
이때, 승강판(210)의 상측으로는 상하로 길이가 늘어나거나 줄어들도록 주름지게 형성된 주름커버(250)의 양측이 안내레일(240)에 지지되도록 설치될 수 있으며, 이를 통해 승강유닛(200)의 내측 설치면을 마감하여 이물질의 유입 등이 방지되도록 할 수 있다.
또한, 승강판(210)에는 지지축(300)이 결합되는 측에 지지축(300)의 단부가 끼워지거나 분해되도록 일측면이 개구된 지지부재(320)가 결합되고, 이러한 지지부재(320)에는 지지축(300)의 단부가 결합된 상태에서 임의로 이탈되지 않도록 지지부재(320)의 개구된 일측면에 분해 결합 가능하게 마련된 고정부재(330)가 결합된다.
더불어, 승강판(210)의 하부에는 후술할 레이저조사기(600)와 상호 간섭되지 않도록 하기 위해 레이저조사기(600)의 설치 위치와 대응되는 부분이 절개된 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
상기한 촬영수단(410)은 테이블(100)의 내부에 설치되어 접지판(110)에 접촉된 타이어(T)의 접지면을 촬영하도록 마련되는 것이고, 하중측정수단(420)은 접지판(110)의 하부와 이 접지판(110)이 결합되는 테이블(100)의 상면 사이에 설치되어 접지판(110)에 접촉된 타이어(T)의 하중을 측정하도록 마련되는 것이며, 조명수단(430)은 접지판(110)의 하부에 하나 이상 설치되어 접지판(110)에 접촉된 타이어(T) 측으로 조명을 제공하도록 마련되는 것이다.
여기서, 하중측정수단(420)은 촬영수단(410)이 접지판(110)에 지지된 타이어(T)를 촬영하는데 방해되지 않으면서도 각 위치별 하중을 정확하게 측정하기 위해서, 복수개가 구비되어 접지판(110)의 하면 테두리부분에 지지되도록 설치되는 것이 바람직하다.
이때, 접지판(110)의 하부에는 조명수단(430)에서 조사된 조명의 밝기를 감지하여 감지된 정보를 제어부(500)로 전달하는 밝기감지센서(440)가 하나 이상 설치될 수 있으며, 이는 밝기감지센서(440)를 통해 타이어(T)와 접지판(110)의 접촉면에 균일한 밝기의 조명이 제공되도록 하기 위함이다.
또한, 본 제1실시에에 따른 조명수단(430)은 하중측정수단(420)의 일측면에서 접지판(110) 측으로 조명을 제공할 수 있도록 설치된 것으로 설명하나, 이와는 달리 테이블(100) 내부의 상면에 설치되거나 테이블(100) 내부의 양 측면에 설치될 수도 있다.
이때, 상기한 승강유닛(200), 촬영수단(410), 하중측정수단(420) 및 조명수단(430)은 제어부(500)를 통해 제어되는 것으로, 이러한 제어부(500)는 촬영수단(410)에서 촬영된 영상정보와 하중측정수단(420)에서 측정된 하중정보를 전달받아 저장하고, 이를 판독하여 이미지, 수치 또는 그래프 등이 액정표시장치(510)를 통해 디스플레이되도록 설치된다.
한편, 테이블(100)의 상면 양측에는 레이저조사기(600), 리미트스위치(810) 및 안전블럭(820)이 설치될 수 있다.
먼저, 레이저조사기(600)는 접지판(110)에 접지된 타이어(T)의 측면부를 향해 레이저를 조사하도록 설치되는 것으로, 이는 하중에 의한 타이어(T)의 측면 변형율을 측정하기 위함이다.
이때, 레이저조사기(600)는 테이블(100)의 하측으로 연장되어 일측에 승강블럭(611)이 형성된 승강바(610)에 고정 설치되고, 이 승강바(610)는 승강블럭(611)을 매개로 테이블(100)에 고정 설치된 승강레일(620)을 통해 승하강되도록 설치되는 것이 바람직하며, 이처럼 레이저조사기(600)가 승하강되도록 함으로써 타이어(T)의 측면 변형율을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 승강레일(610)의 일측에는 승강블럭(611)의 위치를 감지하여 레이저조사기(600)의 승하강되는 범위가 제한되도록 하는 위치제어센서(630)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 리미트스위치(810)는 레일안내블럭(212)이 설치되지 않은 안내레일(240)의 일측면에 설치되거나, 본 제1실시예와 같이 테이블(100)의 상면 양측에 승강판(210)과 인접되게 수직 설치되는 지지수단(700)을 별도로 마련하여, 이들 안내레일(240) 또는 지지수단(700) 중 어느 하나의 상부와 하부에 각각 설치될 수 있는 것으로, 이러한 리미트스위치(810)를 통해 기 설정된 위치에서 승강판(210)이 이동되도록 승강높이를 제한함으로써, 접지판(110)이 하강된 타이어(T)에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 위치제어센서(630)와 리미트스위치(810)는 각각의 설치되는 위치와 승강높이를 제어하는 대상이 다르기 때문에 그 구성의 명칭을 달리한 것일 뿐, 대상을 감지하였을 때 위치가 제한되도록 하는 기능은 동일한 것이다.
여기서, 지지수단(700)은 리미트스위치(810)가 설치되지 않더라도 승강유닛(200)이 외부에 노출되지 않도록 하는 마감커버(710)를 지지수단(700)의 외면에 용이하게 분해 결합할 수 있도록 하기 위해 별도 설치될 수 있는 것이며, 단순 기둥 형상으로 마련되거나, 본 제1실시예와 같이 별도의 프레임 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 이러한 마감커버(710)를 통해 지지수단(700)에 결합된 리미트스위치(810)가 외부 요인에 의해 오작동 되는 것을 방지함과 동시에, 승강유닛(200)으로의 이물질 유입을 방지하여 고장 및 오작동을 방지할 수 있다.
이때, 상기한 마감커버(710)는 지지수단(700)뿐만 아니라 테이블(100)의 상면에도 고정되는 것이 설치 상태를 보다 견고하게 유지할 수 있어 바람직하며, 결합된 상태에서는 이를 분해하지 않고서도 승강유닛(200)과 리미트스위치(810)의 작동 상태를 간편하게 점검할 수 있도록 개폐가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
그 다음으로 안전블럭(820)은 리미트스위치(810)의 파손 또는 고장으로 인해 기 설정된 위치를 벗어나 하강된 승강판(210)의 하부가 안전블럭(820)의 상면에 접촉될 수 있도록 설치되는 것으로, 이는 리미트스위치(810)를 통해 타이어(T)의 하강이 제한되지 않는 경우에도 승강판(210)의 하강을 강제로 제한함으로써 접지판(110)은 물론 승강유닛(200)을 포함한 전체 장치가 파손되는 것을 방지하기 위함이다.
이에 더해, 테이블(100)의 후방측에는 접지판(110) 측으로 슬라이딩 이동되어 타이어(T)의 하면에 접촉되도록 함으로써, 접촉된 타이어(T)의 전기저항 값을 측정하는 저항측정수단(900)이 설치될 수 있다.
이러한 저항측정수단(900)은 테이블(100)의 후방 측 상면에 슬라이드레일을 통해 이동되는 슬라이딩판(910)과, 슬라이딩판(910)의 상면에 설치되는 절연판(920)과, 타이어(T)가 접촉되었을 때 접속단자를 통해 전류가 흐르도록 절연판(920)의 상면에 설치되는 금속판(930)과, 슬라이딩판(910)의 후방측에 결합되어 유압 또는 공압에 의해 로드의 길이가 가변됨에 따라 슬라이딩판(910)이 테이블(100)의 전방 또는 후방측으로 이동되도록 마련된 실린더(940)와, 슬라이딩판(910)이 안착 지지된 상태로 실린더(940)의 양측에 설치된 안내블럭(960)에 의해 이동이 안내되도록 설치되는 가이드바(950)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 실린더(940) 및 안내블럭(960)은 테이블(100)의 후면에 결합되는 지지브라켓(970)에 의해 고정 지지되도록 설치되거나, 저항측정수단(900)이 설치되는 위치만큼 테이블(100)을 연장 형성하여 그 연장된 상면에 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 타이어 특성 시험장치에 대한 작용을 살펴보면 다음과 같다.
타이어 특성 시험장치가 설치되는 챔버(10)는 특성시험에 맞게 온도 및 습도가 조절된 상태이며, 조명수단(430) 및 촬영수단(410)을 통한 타이어(T)의 접지형상을 보다 정확하게 측정하기 위해 챔버(10) 내부가 암실로 이루어질 수 있다.
먼저, 타이어(T)의 특성을 시험하기 위해서는 타이어(T)가 결합된 휠(W)의 중심축에 지지축(300)을 삽입하고, 이 지지축(300)의 양측 끝단을 승강판(210)에 결합된 지지부재(320) 내로 끼워 넣는다. 이때, 지지축(300)을 지지부재(320)에 끼워넣기 전 고정부재(330)는 지지부재(320)로부터 분해된 상태여야 할 것이며, 지지축(300)을 끼워 넣은 이후에는 지지부재(320)에 고정부재(330)를 결합하여 특성 시험 중 지지축(300)이 임의로 이탈되지 않도록 한다.
이후, 제어부(500)에 이동거리 값 또는 최대하중 값 등을 입력하면, 제어부(500)는 서보모터(230)를 동작시키게 되고, 서보모터(230)의 동작에 의해 회전축(220)이 회전함에 따라 이 회전축(220)의 외면에 회전축관통홀(211)을 통해 나선결합된 승강판(210)이 승하강 이동된다.
즉, 회전축(220)은 서보모터(230)와 함께 고정된 상태이나, 승강판(210)은 상하 이동가능한 상태이고, 회전축(220)은 승강판(210)의 회전축관통홀(211)을 통해 나사 방식으로 결합되어 있으므로, 회전축(220)이 회전하게 되면 그 나선방향을 따라 승강판(210)이 승하강 될 수 있는 것이다.
여기서, 승강판(210)이 승하강되는 동안 승강판(210)의 양측(전후면측)에 마련된 레일안내블럭(212)이 안내레일(240)에 끼워져 지지된 상태로 승하강되므로 승강판(210)의 안정적인 이동이 가능하다.
다음으로, 제어부(500)에 입력된 설정 값에 따라 승강유닛(200)이 동작되어 타이어(T)가 이동되어 접지판(110)에 밀착되면, 하중측정수단(420)은 타이어(T)가 접지판(110)을 누르는 하중을 측정하여 제어부(500)로 전송하고, 촬영수단(410)은 접지판(110)에 눌린 타이어(T)의 변형 상태를 촬영하여 제어부(500)에 전송하게 된다.
여기서, 조명수단(430)을 통해 타이어(T)와 접지판(110) 측으로 제공되는 조명은 제어부(500)에 의해 제어되는 밝기감지수단을 통해 균일한 밝기가 제공되도록 하여 동일한 시험조건을 마련함으로써, 접지판(110)에 눌린 타이어(T)의 형상을 정확하게 측정 및 분석하는 것이 가능하다.
이처럼, 하중정보 및 영상정보가 제어부(500)에 전송되면, 제어부(500)는 이들 정보를 저장하고 판독하여, 액정표시장치(510)를 통해 이미지로 출력하고 이와 함께 수치 또는 그래프로 화면에 디스플레이하게 된다.
또한, 타이어(T)가 접지판(110)에 가압되었을 때 접지압 및 접지형상을 측정하는 것 뿐만 아니라, 테이블(100)의 상면 양측에 설치된 레이저조사기(600)를 통해 타어의 측면부의 변형율을 측정할 수 있으며, 타이어(T)의 접지압, 접지형상, 측면변형율은 제어부(500)를 통해 일시에 측정하는 것이 가능하므로, 정확한 시험 데이터를 편리하고 신속하게 확인할 수 있는 이점이 있다.
이때, 양측의 서보모터(230)는 제어부(500)를 통해 각각 회전량과 회전방향이 제어되는 것이므로, 타이어(T)가 접지판(110)에 접촉되는 면을 용이하게 조절하여 특성 시험하는 것이 가능하다.
다시말해, 타이어(T)와 접지판(110)이 수직으로 접하도록 하여 접지압 및 접지형상을 측정할 수 있음은 물론, 실제 주행상황 및 차량 장착 상황에 맞게끔 지지축(300)의 양측 높이를 서로 다르게 함으로써 타이어(T)가 기울어진 상태로 접지판(110)에 접촉되도록 하여 시험할 수 있다.
또한, 지지축(300)의 서로 다른 높이에 의해 타이어(T)가 기울어진 상태로 가압되더라도, 지지축(300)의 양측이 테이블(100)의 상부 양측에 구비된 승강유닛(200)을 통해 각각 지지된 상태이므로, 승강유닛(200)이나 테이블(100)에 무리한 하중이 작용하는 것을 방지할 수 있어 제품의 내구성이 증대됨은 물론 지지축(300)의 처짐이나 구부러짐 또는 휨 등의 요소를 배제한 상태로 타이어(T)의 특성을 시험함으로써 보다 정확하게 타이어(T)의 특성을 측정할 수 있다.
더불어, 서보모터(230) 및 회전축(220)을 통해 승하강되는 승강판(210)은 지지수단(700)에 설치된 리미트스위치(810)를 통해 설정된 범위 내에서만 이동되도록 제한됨에 따라, 제어부(500)에 승하강 이동 값을 잘못 입력하는 등의 문제로 인해 타이어(T)가 승강유닛(200)을 이탈하여 상승하거나 하강 이동된 타이어(T)에 의해 접지판(110)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더해, 리미트스위치(810)의 파손 또는 고장으로 인해 승강판(210)이 리미트스위치(810)의 설정범위를 벗어나 동작되더라도, 특히 설정된 위치를 벗어나 하강되는 경우에 안전블럭(820)을 통해 승강판(210)의 하강이 강제로 제한됨에 따라, 접지판(110)을 포함한 전체 시험장치의 파손을 방지할 수 있다.
그 다음으로, 저항측정수단(900)을 통해 차량 주행 중 공기와 차체와의 마찰, 그리고 차량 내부의 각종 전자제어 장치 및 발전기로 인해 발생하는 정전기가 타이어(T)를 통해 배출될 수 있는 정도를 측정하여 확인함으로써, 인체 충격, 전자장치 손상, 급발진 사고 및 정전기에 의한 화재발생을 예방함은 물론, 타이어(T)의 설계 제작에 반영함으로써 정전기 방지를 억제할 수 있는 재료 선정에 도움을 줄 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 특성 시험장치는 밝기감지센서(440)를 통해 균일한 밝기의 조명을 제공한 상태에서 촬영수단(410)을 통해 타이어(T)의 접지형상을 측정하고, 접지판(110)의 하부에 구비된 다수의 하중측정수단(420)을 통해 타이어(T)의 접지압을 측정하며, 테이블(100)의 상면 양측에 각각 설치된 레이저조사기(600)를 통해 타이어(T)의 측면 변형율을 측정할 수 있다.
이를 통해, 타이어(T)의 마모성능, 조종안정성, 제동성능, 회전저항, 정전기 발생율 등을 정확하게 예측하고 분석 가능함은 물론, 제어부(500)를 통해 안정적으로 동작되도록 제어되도록 한 상태에서 특성 시험에 소요되는 시간을 단축시켜, 사용자의 편리성과 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.
T : 타이어 10 : 챔버
100 : 테이블 110 : 접지판
200 : 승강유닛 210 : 승강판
211 : 회전축관통홀 212 : 레일안내블럭
220 : 회전축 230 : 서보모터
240 : 안내레일 250 : 주름커버
300 : 지지축 310 : 결속수단
311 : 가압부재 312 : 결속부재
320 : 지지부재 330 : 고정부재
410 : 촬영수단 420 : 하중측정수단
430 : 조명수단 440 : 밝기감지센서
500 : 제어부 600 : 레이저조사기
610 : 승강바 611 : 승강블럭
620 : 승강레일 630 : 위치제어센서
700 : 지지수단 710 : 마감커버
810 : 리미트스위치 820 : 안전블럭
900 : 저항측정수단 910 : 슬라이딩판
920 : 절연판 930 : 금속판
940 : 실린더 950 : 가이드바
960 : 안내블럭 970 : 지지브라켓

Claims (8)

  1. 온도 및 습도가 조절 가능하게 마련된 챔버(10) 내에 설치되어 타이어(T)의 특성을 시험하기 위한 장치에 있어서,
    상기 챔버(10)의 바닥면에 지지되도록 설치되고, 상부 중앙에 타이어(T)가 접지되는 투명재질의 접지판(110)이 구비된 테이블(100);
    타이어(T)의 양측에 돌출되도록 삽입되어 타이어(T)를 지지하고, 그 삽입된 타이어(T)의 양측을 결속하여 고정하며, 상기 테이블(100)의 상부 양측에 서로 마주하게 설치된 승강유닛(200)에 양 단부가 결합되어, 상기 승강유닛(200)을 통해 상기 접지판(110)의 상면에 타이어(T)가 접촉되도록 승하강되는 지지축(300);
    상기 테이블(100)의 내부에 설치되어 상기 접지판(110)에 접촉된 타이어(T)의 접지면을 촬영하는 촬영수단(410);
    상기 접지판(110)의 하부에 설치되어 상기 접지판(110)에 접촉된 타이어(T)의 하중을 측정하는 하중측정수단(420);
    상기 접지판(110)의 하부에 하나 이상 설치되어 접지판(110)에 접촉된 타이어(T) 측으로 조명을 제공하는 조명수단(430);
    상기 승강유닛(200)과 조명수단(430)을 제어하고, 상기 촬영수단(410)에서 촬영된 영상정보와 상기 하중측정수단(420)에서 측정된 하중정보를 전달받아 저장하며, 이를 판독하여 수치 또는 그래프로 화면에 디스플레이하는 제어부(500);를 포함하며,
    상기 승강유닛(200)의 상부와 하부에는 타이어(T) 및 지지축(300)이 설정된 범위 내에서 상하로 이동되도록 제한하는 리미트스위치(810)가 설치되고, 상기 승강유닛(200)의 하부에는 승강유닛(200)이 하부에 설치된 상기 리미트스위치(810)를 벗어나 하향 이동하는 것을 강제로 제한하는 안전블럭(820)이 설치되며,
    상기 테이블(100)에는 타이어(T)의 전기저항값을 측정하여 상기 제어부(500)에 전달하는 저항측정수단(900)이 설치되되,
    상기 저항측정수단(900)은 상기 테이블(100)의 후방에 설치된 실린더(940)에 의해 테이블(100)의 전후방향으로 슬라이딩 이동되어 상기 접지판(110)의 상측에 위치하거나 상기 테이블(100)의 후방에 위치되는 슬라이딩판(910)과, 그 슬라이딩판(910)의 상면에 설치된 절연판(920)과, 그 절연판(920)의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩판(910)이 상기 접지판(110)의 상측에 위치시 타이어(T)의 하면이 접촉되어 전류가 흐르도록 하는 금속판(930)과, 상기 테이블(100)의 후방측에 설치된 안내블럭(960)에 의해 상기 슬라이딩판(910)의 슬라이딩 이동이 안내되도록 하는 가이드바(950)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 타이어 특성 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지판(110)의 하부에는 상기 조명수단(430)에서 조사된 조명의 밝기를 감지하여 상기 제어부(500)로 그 정보를 전달하는 밝기감지센서(440)가 하나 이상 설치된 것을 특징으로 하는 타이어 특성 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승강유닛(200)은, 상기 지지축(300)이 일측면에 자유 회전되게 결합되고 타측면에 각각 회전축관통홀(211)과 레일안내블럭(212)이 형성된 승강판(210)과, 상기 승강판(210)의 회전축관통홀(211)에 관통되어 나선결합되고 회전을 통해 상기 승강판(210)을 승하강 동작시키도록 수직설치되는 회전축(220)과, 상기 회전축(220)의 단부에 결합되어 구동력을 전달하고 상기 제어부(500)에 의해 양측의 동작이 각각 제어되는 서보모터(230)와, 상기 레일안내블럭(212)이 끼워져 상기 승강판(210)의 승하강 이동을 안내하도록 수직설치되는 안내레일(240)로 구성된 것을 특징으로 하는 타이어 특성 시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테이블(100)의 상면 양측에는 상기 접지판(110)에 접지된 타이어(T)의 측면부를 향해 레이저를 조사하는 레이저조사기(600)가 설치된 것을 특징으로 하는 타이어 특성 시험장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 승강판(210)에는 상기 지지축(300)의 단부가 끼워지거나 또는 분해되도록 일측면이 개구된 지지부재(320)가 결합되고, 상기 지지부재(320)에는 상기 지지축(300)의 단부가 결합된 상태에서 이탈되지 않도록 그 개구된 일측면에 고정부재(330)가 결합되는 것을 특징으로 하는 타이어 특성 시험장치.
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