KR101881504B1 - 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법 - Google Patents

타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 이를 이용한 관성 모멘트 측정방법을 개시한다. 본 발명은 제1 방향으로 연장된 베이스부와, 일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터와, 상기 커넥터의 타단에 연결되고, 타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 상기 타이어의 사이드월을 지지하는 장착 유닛 및 상기 트레드와 마주보도록 상기 장착 유닛의 하부에 설치되며, 상기 타이어의 회전각을 설정하는 앵글 플레이트를 포함한다.

Description

타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring moment of inertia measuring of tire }
본 발명의 실시예들은 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 이를 이용하여 타이어의 관성 모멘트 측정 방법에 관한 것이다.
사용자들이 운행하는 차량은 많은 부품들로 이루어져 있고, 그 중 타이어는 실질적으로 차량의 구동에 큰 영향을 주고, 특히 사용자의 안전 확보를 위한 핵심 부품 중 하나라 할 수 있다.
타이어는 원주 방향에 대한 관성 모멘트와 트레드의 좌우 방향에 대한 관성 모멘트를 가진다. 특히 좌우 방향에 대한 관성 모멘트는 차량의 조향성능에 직접적인 영향을 미치는 요소이므로, 타이어의 조향 성능을 향상시키기 위해서 좌우 방향에 대한 관성 모멘트의 확인 및 조정하는 것은 중요하다.
종래의 타이어의 관성 모멘트 측정 방법은 림에 복수개의 로프를 연결하여 타이어의 평형을 설정한 후에 측정 할 수 있다. 이러한 방법은 측정을 위해 많은 시간이 소요되고, 타이어의 비평형으로 인해 산출된 오차가 크다.
또한, 종래의 관성 모멘트 측정 방법은 타이어의 원주 방향에 대한 관성 모멘트는 산출 할 수 있으나, 좌우 방향에 대한 관성 모멘트는 산출 할 수 없는 한계가 있다. 따라서, 정확하고 신속하게 관성 모멘트를 산출할 수 있으며, 좌우 방향의 관성 모멘트를 산출할 수 있는 장치가 필요하다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 타이어의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있으며, 신속하고 정확하게 관성 모멘트를 측정할 있는 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 제1 방향으로 연장된 베이스부와, 일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터와, 상기 커넥터의 타단에 연결되고, 타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 상기 타이어의 사이드월을 지지하는 장착 유닛 및 상기 트레드와 마주보도록 상기 장착 유닛의 하부에 설치되며, 상기 타이어의 회전각을 설정하는 앵글 플레이트를 포함하는 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 장착 유닛은 상기 커넥터와 연결되는 몸체와, 상기 몸체의 양단에서 절곡되어 상기 사이드월의 적어도 일부를 감싸는 측벽 및 상기 측벽에 삽입되어 상기 사이드월을 지지하는 조인트바를 포함할 수 있다.
또한, 상기 장착 유닛은 상기 측벽 사이를 연결하고, 상기 측벽 사이의 거리를 조절할 수 있는 굽힘 방지 모듈을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 조인트바의 일단과 상기 사이드월 사이에 설치되고, 일측이 상기 사이드월을 향하여 절곡된 접촉판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 장착 유닛에서 측정된 상기 타이어의 회전 주기를 이용하여 상기 타이어의 관성 모멘트를 산출하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 시험체의 제1 회전 주기에 따른 제1 관성 모멘트를 저장하는 데이터 베이스부와, 림 및 상기 림에 결합된 상기 타이어의 조립체의 회전 주기인 제2 회전 주기와 상기 제1 회전 주기를 비교하여 상기 조립체의 제2 관성 모멘트를 산출하고, 상기 림의 회전 주기인 제3 회전 주기와 상기 제1 회전 주기를 비교하여 상기 림의 제3 관성 모멘트를 추정하는 관성 모멘트 추정부와, 상기 제2 관성 모멘트 및 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 상기 타이어의 관성 모멘트로 산출하는 관성 모멘트 산출부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 단수개로 구비되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 비틀어 질수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 제1 방향으로 연장된 베이스부와, 일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터와, 상기 커넥터의 타단에 연결되고, 타이어의 회전축이 상기 제1 방향과 나란하도록 상기 타이어의 사이드월이 지면과 마주보도록 배치되고, 상기 타이어에 장착된 림에 결합하는 장착 유닛 및 상기 사이드월과 마주보도록 상기 장착 유닛의 하부에 설치되며, 상기 타이어의 회전각을 설정하는 앵글 플레이트를 포함하는 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 커넥터는 단수개로 구비되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 비틀어 질수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 시험체를 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하고 기 설정된 제1 각도로 회전시켜 상기 시험체의 제1 회전 주기로부터 상기 시험체의 제1 관성 모멘트를 산출하는 단계와, 타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 림 및 상기 림에 결합된 타이어의 조립체를 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계와, 상기 조립체를 상기 제1 각도로 회전시켜 제2 회전 주기를 산출하는 단계와, 상기 림을 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하고 상기 제1 각도로 회전시켜 제3 회전 주기를 산출하는 단계와, 상기 제1 회전 주기와 상기 제2 회전 주기로부터 상기 조립체의 제2 관성 모멘트를 산출하고, 상기 제1 회전 주기와 상기 제3 회전 주기로부터 상기 림의 제3 관성 모멘트를 산출하는 단계 및 상기 제2 관성 모멘트 및 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 상기 타이어의 관성 모멘트로 산출하는 단계를 포함하는 타이어의 관성 모멘트 산출 방법을 제공한다.
또한, 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치는 제1 방향으로 연장된 베이스부와, 일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터와, 상기 커넥터의 타단에 연결되고, 상기 타이어의 사이드월을 지지하는 장착 유닛 및 상기 트레드와 마주보도록 상기 장착 유닛의 하부에 설치되며, 상기 타이어가 상기 제1 방향에 대해서 상기 제1 각도로 회전되도록 회전 각도를 설정하는 앵글 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 조립체를 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계는 장착 유닛이 상기 타이어의 사이드월을 가력하는 방향과 반대 방향으로 복원력을 설정하여 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치의 변형을 방지할 수 있다.
타이어 관성 모멘트 측정 장치.전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법은 타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 장착 유닛에 설치되어, 타이어 트레드의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 관한 타이어의 관성 모멘트 측정 장치 및 방법은 측정을 위한 준비 시간이 짧아 효율이 향상되고, 오차를 최소화 할 수 있어 관성 모멘트 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 타이어의 관성 모멘트 측정 장치의 제어부를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 앵글 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 타이어의 관성 모멘트 측정 장치를 이용하여 타이어의 관성 모멘트 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)를 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)의 제어부(150)를 도시한 블록도이며, 도 3은 도 1의 앵글 플레이트(140)를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)는 베이스부(110), 커넥터(120), 장착 유닛(130), 앵글 플레이트(140) 및 제어부(150)를 구비할 수 있다.
베이스부(110)는 커넥터(120), 장착 유닛(130), 앵글 플레이트(140), 제어부(150)를 지지할 수 있으며, 높이 방향인 제1 방향으로 연장될 수 있다. 베이스부(110)는 지면과 마주보도록 설치되고 앵글 플레이트(140)를 지지하는 베이스 플레이트(111)와, 베이스 플레이트(111)에서 제1 방향으로 연장되는 서포트 바(112)와, 서포트 바(112)에서 베이스 플레이트(111)를 마주보도록 연장되는 지지 프레임(113)을 구비할 수 있다.
커넥터(120)는 일단이 지지 프레임(113)에 연결되고, 타단이 장착 유닛(130)에 연결될 수 있다. 커넥터(120)는 상기 제1 방향으로 연장되고, 단수개로 구비될 수 있다. 즉, 오직 하나의 커넥터(120)가 지지 프레임(113)에서 장착 유닛(130)으로 연장될 수 있다. 커넥터(120)는 소정의 유연성을 가지는 장치로 특정 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 커넥터(120)는 복수개의 와이어, 탄소 섬유, 체인, 로프 등으로 구비될 수 있다.
커넥터(120)는 제1 방향을 중심축으로 비틀어 질 수 있다. 커넥터(120)는 제1 방향을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 비틀어질 수 있고, 이후 제1 방향을 중심으로 풀려지거나 비틀어지면서 제1 방향을 중심으로 반복 운동할 수 있다.
장착 유닛(130)은 림(R) 및 타이어(T)의 조립체가 장착 될 수 있다. 장착 유닛(130)은 타이어(T)가 상기 제1 방향으로 세워지도록 설치할 수 있다. 즉, 타이어(T)는 트레드가 지면과 마주보도록 배치되고, 사이드월은 상기 제1 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 타이어(T)가 상기 제1 방향으로 세워지도록 장착되므로, 타이어의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정 할 수 있다.
장착 유닛(130)은 커넥터(120)의 타단과 연결되는 몸체(131)와, 몸체(131)의 양단에서 연결되는 측벽(132)과, 측벽에 삽입되는 조인트바(133)를 구비할 수 있다. 몸체(131)는 타이어(T)의 트레드의 적어도 일부를 두께방향으로 감싸도록 연장되고, 몸체의 중심에는 커넥터(120)가 연결되어 커넥터(120)의 비틀림에 따라 장착 유닛(130)도 회전 할 수 있다.
측벽(132)은 몸체(131)의 양측에서 제1 방향으로 절곡될 수 있다. 측벽(132)은 사이드 월을 감싸도록 설치될 수 있다,
조인트바(133)는 측벽(132)을 관통하여 타이어(T)의 사이드월을 지지할 수 있다. 조인트바(133)는 측벽(132)의 양 측에서 마주보도록 배치되어 타이어(T)를 장착 유닛(130)에 고정할 수 있다.
조인트바(133)는 사이드월의 접촉 면적을 넓히기 위해서 접촉부를 구비할 수 있다. 접촉부의 형상은 특정 형상에 한정되지 않으나, 설명의 편의를 위해서 반구형의 접촉부를 구비한 경우를 중심으로 설명하기로 한다. 반구형의 접촉부는 플랙서블한 재질로 형성되어 접촉부와 사이드월이 형성하는 내부공간에 공기를 제거하여 흡착력을 향상시킬 수 있다.
조인트바(133)는 타이어(T)의 회전 중심축 방향으로 선형운동 할 수 있다. 조인트바(133)는 핸드 볼트 형태의 노브(knob)를 구비하여 사용자가 마주보는 조인트바(133) 사이의 거리를 조절 할 수 있다. 또한, 조인트바(133)는 리니어 모터(미도시) 및 리니어 샤프트(미도시)를 구비하여 마주보는 조인트바(133) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
앵글 플레이트(140)는 베이스 플레이트(111)의 상부에 설치될 수 있다. 앵글 플레이트(140)는 회전각이 표시되어 타이어(T)의 회전각도를 설정할 수 있다. 도 3을 보면, 장착 유닛(130)은 90도와 270도로 표시된 부분에 배치될 수 있으며, 회전 주기를 측정하기 위해 장착 유닛(130)을 약 20도 비틀어서 장착 유닛(130')은 주기 측정을 위한 위치에 배치 될 수 있다.
제어부(150)는 장착 유닛(130)에서 측정된 타이어(T)의 회전 주기를 이용하여 타이어의 관성 모멘트를 산출 할 수 있다. 제어부(150)는 데이터 베이스(151), 관성 모멘트 추정부(152) 및 관성 모멘트 산출부(153)를 구비할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 회전 주기를 측정하는 센서(161)와 연결될 수 있으며, 산출된 관성 모멘트나 측정된 회전 주기를 표시하는 표시부(162)와 연결될 수 있다.
데이터 베이스(151)는 측정된 시험체의 제1 회전 주기나 시험체의 제1 관성 모멘트를 저장할 수 있다. 또한, 데이터 베이스(151)는 장착 유닛(130)에 의해 측정된 림(R) 및 타이어(T)의 조립체의 제2 회전 주기나 림(R)의 제3 회전 주기를 저장할 수 있다.
시험체의 상기 제1 회전 주기는 시험체를 장착 유닛(130)에 장착하여 기설정된 제1 각도로 비틀린 후에 일정 횟수의 왕복운동이 걸리는 시간으로 정의될 수 있으며, 측정된 제1 회전 주기는 데이터 베이스(151)에 저장될 수 있다.
시험체의 제1 관성 모멘트는 상기 제1 회전 주기와 공지된 관성 모멘트 산출식을 통해서 제어부(150)에서 계산될 수 있다. 시험체는 공지된 관성 모멘트 산출식을 적용할 수 있는 형상을 가지는 것으로 선택되므로, 관성 모멘트 계산 속도가 향상될 수 있다. 산출된 제1 관성 모멘트는 데이터 베이스(151)에 저장될 수 있다.
예를 들어, 시험체가 사각바 형상이라면, 제1 관성 모멘트는 하기 수학식1을 통해서 산출될 수 있다.
Figure 112016068241642-pat00001
m:시험체의 질량 r:시험체의 반지름 l:시험체의 길이
제2 회전 주기는 림(R) 및 타이어(T)의 조립체를 장착 유닛(130)에 장착하고, 장착 유닛(130)을 상기 제1 각도로 비틀린 후 일정 횟수의 왕복운동이 걸리는 시간으로 정의되고, 측정된 상기 제2 회전 주기는 데이터 베이스(151)에 저장될 수 있다.
제3 회전 주기는 림(R)을 장착 유닛(130)에 장착하고, 장착 유닛(130)을 상기 제1 각도로 비틀린 후 일정 횟수의 왕복운동이 걸리는 시간으로 정의되고, 측정된 상기 제3 회전 주기는 데이터 베이스(151)에 저장될 수 있다
관성 모멘트 추정부(152)는 시험체()의 상기 제1 회전 주기와 림(R) 및 타이어(T)의 조립체의 상기 제2 회전 주기()를 비교하여, 림(R) 및 타이어(T)의 조립체의 제2 관성 모멘트를 추정할 수 있다.
림(R) 및 타이어(T)의 조립체는 형상이 일정하지 않으므로, 정확한 관성 모멘트의 산출에 계산시간이 오래 걸리고, 정확하게 산출할 수 없다. 그러나, 하기 수학식2와 같이 시험체의 상기 제1 회전 주기와 상기 조립체의 상기 제2 회전 주기를 비교하여, 상기 제1 관성 모멘트로부터 제2 관성 모멘트를 추정할 수 있다.
Figure 112016068241642-pat00002
IRT는 림(R) 및 타이어(T)의 조립체의 제2 관성 모멘트이고, IC는 시험체의 제1 관성모멘트이며, TRT는 조립체의 제2 회전 주기이며, TC는 시험체의 제1 회전 주기이다.
또한, 하기 수학식 3과 같이 시험체의 상기 제1 회전 주기와 상기 림(R)의 상기 제3 회전 주기를 비교하여, 상기 제1 관성 모멘트로부터 제3 관성 모멘트를 추정할 수 있다.
Figure 112016068241642-pat00003
IR는 림(R)의 제3 관성 모멘트이고, IC는 시험체의 제1 관성모멘트이며, TR는 조립체의 제3 회전 주기이며, TC는 시험체의 제1 회전 주기이다.
관성 모멘트 추정부(152)는 형상이 복잡하여 산출이 어려운 림(R) 및 타이어(T) 조립체 또는 림(R)의 관성 모멘트를 시험체의 관성 모멘트로부터 추정할 수 있는바, 계산 효율을 향상 시킬 수 있다.
관성 모멘트 산출부(153)는 림(R) 및 타이어(T) 조립체의 상기 제2 관성 모멘트와 제1 림(R)의 상기 제3 관성 모멘트로부터 타이어(T)의 관성 모멘트를 산출할 수 있다. 상기 제2 관성 모멘트는 림(R)의 관성 모멘트와 타이어(T)의 관성 모멘트의 합으로 정의되므로, 하기 수학식 4와 같이 상기 제2 관성 모멘트와 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 타이어(T)C의 관성 모멘트로 산출 될 수 있다.
Figure 112016068241642-pat00004
단위:S
T1 T2 T3 T/cycle T^2
시험체 63.07 63.12 63.07 6.31 39.82
Tire A Rim 58.85 58.76 58.91 5.88 34.62
Tire+ Rim 169.51 169.39 169.76 16.96 287.48
Tire B Rim 58.85 58.76 58.91 5.88 34.62
Tire+ Rim 169.76 169.88 169.58 16.974 288.12
Izz Tire(Izz)
Tire A Rim 0.5038 0.9480
Tire+ Rim 1.4519
Tire B Rim 0.5038 0.9496
Tire+ Rim 1.4535
표1 및 표2를 참조하면, 시험체를 20도로 비틀어 20회 왕복운동 소요시간을 제1 회전 주기로 계산하고, 제1 회전 주기와 상기 수학식1을 이용하면 제1 관성 모멘트는 0.540069로 산출된다. 타이어A와 림 조립체의 회전 주기로부터 타이어A와 림 조립체의 관성 모멘트를 산출하고, 같은 방법으로 타이어B와 림 조립체의 회전 주기로부터 타이어B와 림 조립체의 관성 모멘트를 산출할 수 있다 이후, 조립체의 관성 모멘트와 림의 관성 모멘트의 차이를 타이어A 와 타이어B의 관성 모멘트로 산출할 수 있다.
종래의 타이어의 관성 모멘트를 산출하기 위해서 타이어의 림에 복수개의 로프를 연결하고, 로프를 비틀어서 회전 주기를 산출하여 관성 모멘트를 측정하였다. 즉, 종래의 방법은 타이어의 림이 지면과 마주보도록 배치된 상태에서 회전 주기를 측정하므로, 타이어의 반경방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있으며, 타이어 트레드의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정할 수 없다.
타이어 트레드의 좌우 방향의 관성 모멘트는 주행시의 쏠림 또는 관성력과 관련된다. 즉, 타이어 트레드의 좌우 방향의 관성 모멘트는 차량의 조향성능을 결정하는 요소로 중요하다. 본 발명의 일 실시예인 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)는 타이어(T)의 트레드가 지면과 마주보도록 설치될 수 있는바, 타이어(T) 트레드의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있다.
종래의 타이어의 관성 모멘트 측정방법은 복수개의 로프를 림에 연결하고 림을 비틀어서 회전 주기를 측정하였다. 이때, 림과 타이어는 지면에 대해서 평행한 상태를 유지해야하므로, 이를 설정하기 위해서 상당한 준비시간이 소요되고, 타이어의 설정 상태에 따라서 결과값은 큰 오차 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예인 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)는 타이어(T)의 하나의 커넥터(120)가 장착 유닛(130)에 연결되어 타이어(T)가 지면에 대해서 평행한 상태 또는 균형 상태를 쉽게 유지할 수 있다. 따라서, 일 실시예인 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)는 측정을 위한 준비 시간이 짧아 효율이 향상되고, 오차를 최소화 할 수 있어 관성 모멘트 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(200)를 도시한 측면도이다.
도 4를 참조하면, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(200)는 베이스부(110), 커넥터(120), 앵글 플레이트(140) 및 장착 유닛(230)을 구비할 수 있다.
장착 유닛(230)은 관성 모멘트가 측정되는 림(R) 및 타이어(T)의 조립체가 장착 될 수 있다. 장착 유닛(230)은 몸체(231), 측벽(232), 조인트바(233), 굽힘 방지부(234), 이동 블록(235), 접촉판(236), 지지바(237)를 구비할 수 있다. 장착 유닛(230)은 타이어(T)가 상기 제1 방향으로 세워지도록 설치할 수 있다. 즉, 타이어(T)는 트레드가 지면과 마주보도록 배치되고, 사이드월은 상기 제1 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 타이어(T)가 상기 제1 방향으로 세워지도록 장착되므로, 타이어의 좌우 방향의 관성 모멘트를 측정 할 수 있다.
장착 유닛(230)은 커넥터(120)의 타단과 연결되는 몸체(231)와, 몸체(231)의 양단에서 연결되는 측벽(232)과, 측벽(232)에 삽입되는 조인트바(233)를 구비할 수 있다. 몸체(231)는 타이어(T)의 트레드의 적어도 일부를 두께방향으로 감싸도록 연장되고, 몸체의 중심에는 커넥터(120)가 연결되어 커넥터(120)의 비틀림에 따라 장착 유닛(230)도 회전 할 수 있다.
측벽(232)은 몸체(231)의 양측에서 제1 방향으로 절곡될 수 있다. 측벽(232)은 사이드월을 감싸도록 설치될 수 있다,
조인트바(233)는 측벽(232)을 관통하여 타이어(T)의 사이드월을 지지할 수 있다. 조인트바(233)는 측벽(232)의 양 측에서 마주보도록 배치되어 타이어(T)를 장착 유닛(230)에 고정할 수 있다.
조인트바(233)는 타이어(T)의 회전 중심축 방향으로 선형운동 할 수 있다. 조인트바(233)는 핸드 볼트 형태의 노브(knob)를 구비하여 사용자가 마주보는 조인트바(233) 사이의 거리를 조절 할 수 있다. 또한, 조인트바(233)는 리니어 모터(미도시) 및 리니어 샤프트(미도시)를 구비하여 마주보는 조인트바(233) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
굽힘 방지부(234)는 측벽(232) 사이를 연결하고, 측벽(232) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 즉, 굽힘 방지부(234)는 측벽(232) 사이의 거리를 조절할 수 있어, 조인트바(233)가 가력하는 힘을 분산시켜 장착 유닛(230)의 변형을 방지할 수 있다. 조인트바(233)가 사이드월을 향하여 가력하면 타이어(T)는 복원력을 형성하여 다시 복원력을 장착 유닛(230)에 전달할 수 있다. 굽힘 방지부(234)는 전달되는 복원력에 의해서 측벽이 벤딩되지 않도록 양 측벽(232) 사이의 거리를 조절하고, 양 측벽(232)을 지지할 수 있다.
이동 블록(235)은 굽힘 방지부(234)의 길이방향을 따라 선형이동할 수 있다. 이동 블록은 접촉판(236)의 일측을 지지하는바, 조인트바(233)가 전달하는 외력을 접촉판(236)에 분산시켜서 접촉판(236)이 사이드월을 지지하는 접지력을 향상시킬 수 있다. 조인트바(233)가 접촉판(236)을 지지하기 위해서 이동하면, 이동 블록(235)은 굽힘 방지부(234)를 따라 이동할 수 있다.
접촉판(236)은 조인트바(233)의 일단과 사이드월 사이에 설치될 수 있다. 접촉판(236)은 조인트바(233)에 의해 전달되는 외력을 분산시켜 사이드월의 접촉면적을 향상시키고, 외력을 분산시켜서 접지력을 향상시킬 수 있다.
접촉판(236)의 일측(236a)은 타이어(T)의 사이드월을 향하여 절곡되도록 형성될 수 있다. 타이어(T)의 사이드월의 하측 부분, 즉 림(R)과 접촉하는 부분은 내측으로 함몰된 형상을 가진다. 절곡된 접촉판(236)의 일측(236a)은 림(R)과 인접한 영역에 접촉하므로, 사이드월과 접촉판(236)의 접지력을 향상시켜, 타이어(T)가 장착 유닛(230)에 견고하게 장착될 수 있다.
지지바(237)는 측벽(232) 사이를 연결하고, 굽힘 방지부(234)와 나란하게 설치될 수 있다. 지지바(237)는 조인트바(233)가 타이어(T)의 사이드월을 가력시에 발생할 수 있는 측벽(232)의 변형을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(300)를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(300)는 베이스부(110), 커넥터(120), 앵글 플레이트(140) 및 장착 유닛(330)을 구비할 수 있다.
장착 유닛(330)은 관성 모멘트가 측정되는 림(R) 및 타이어(T)의 조립체가 장착 될 수 있다. 장착 유닛(330)은 타이어(T)의 사이드월이 지면과 마주보도록 설치될 수 있다. 장착 유닛(330)은 타이어(T)의 반경 방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있다.
장착 유닛(330)은 림(R)과 마주보도록 결합되는 몸체(331), 몸체(331)와 림(R)을 고정하기 위해 결합부재가 삽입되는 결합홈(332), 커넥터(120)와 연결되는 중심핀(333)을 구비할 수 있다.
장착 유닛(330)에 타이어(T)가 장착되고 상기 제1 방향을 중심축으로 시계방향이나 반시계 방향으로 비틀어서 타이어(T)의 반경방향의 관성 모멘트를 측정할 수 있다.
일 실시예인 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(300)는 타이어(T)의 단수개의 커넥터(120)가 장착 유닛(330)에 연결되어 타이어(T)가 지면에 대해서 평행한 상태 또는 균형 상태를 쉽게 유지할 수 있다. 따라서, 일 실시예인 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(300)는 측정을 위한 준비 시간이 짧아 효율이 향상되고, 오차를 최소화 할 수 있어 관성 모멘트 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)를 이용하여 타이어의 관성 모멘트 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 타이어의 관성 모멘트 측정 방법은 시험체의 제1 관성 모멘트를 측정하는 단계(S10), 림 및 타이어 조립체를 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계(S20), 림 및 타이어 조립체의 회전 주기를 산출하는 단계(S30), 림의 회전 주기를 산출하는 단계(S40), 림 및 타이어 조립체의 제2 관성 모멘트와 림의 제3 관성 모멘트를 산출하는 단계(S50) 및 타이어의 관성 모멘트를 산출하는 단계(S60)를 구비할 수 있다.
시험체의 제1 관성 모멘트를 측정하는 단계(S10)는 시험체를 타이어의 관성 모멘트 측정 장치(100)에 장착하고, 제1 각도로 비틀어서 일정 횟수의 왕복운동에 걸리는 시간로부터 제1 회전 주기를 측정하고, 이를 이용하여 시험체의 제1 관성 모멘트를 계산할 수 있다.
림 및 타이어 조립체를 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계(S20)는 타이어(T)의 트레드가 지면과 마주보도록 림 및 타이어 조립체를 장착 유닛(130)에 장착 한다. 이때, 이동 블록(235)은 장착 유닛(130)이 타이어(T)의 사이드월을 가력하는 방향과 반대 방향으로 복원력을 설정하여 장착 유닛(230)의 변형을 방지할 수 있다. 즉, 이동 블록은 조인트바(233)의 이동방향으로 굽힘 방지부(234)에 선형 운동하여 접촉판(236)을 지지하고 측벽(232)의 변형을 방지 할 수 있다.(도 4 참조)
림 및 타이어 조립체의 회전 주기를 산출하는 단계(S30)는 림 및 타이어 조립체가 장착된 장착 유닛(130)을 상기 제1 각도로 비틀어서 일정 횟수의 왕복운동에 걸리는 시간을 제2 회전 주기로 측정할 수 있다.
림의 회전 주기를 산출하는 단계(S40)는 림(R)을 장착 유닛(130)에 장착하고, 장착 유닛(130)은 제1 각도로 비틀어서 일정 횟수의 왕복운동에 걸리는 시간을 제3 회전 주기로 측정할 수 있다.
림 및 타이어 조립체의 제2 관성 모멘트와 림의 제3 관성 모멘트를 산출하는 단계(S50)는 상기 제1 회전 주기와 상기 제2 회전 주기를 비교하여, 상기 제1 관성 모멘트로부터 림 및 타이어 조립체의 제2 관성 모멘트를 추정할 수 있다. 또한, 상기 제1 회전 주기와 상기 제3 회전 주기를 비교하여, 상기 제1 관성 모멘트로부터 림의 제3 관성 모멘트를 추정할 수 있다.
타이어의 관성 모멘트를 산출하는 단계(S60)는 상기 제2 관성 모멘트와 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 산출하여 타이어(T)의 관성 모멘트로 산출할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 타이어의 관성 모멘트 측정 장치
110: 베이스부
120: 커넥터
130: 장착 유닛
140: 앵글 플레이트
150: 제어부

Claims (12)

  1. 제1 방향으로 연장된 베이스부;
    일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터;
    상기 커넥터의 타단에 연결되고, 타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 상기 타이어의 사이드월을 지지하는 장착 유닛; 및
    상기 트레드와 마주보고 상기 장착 유닛을 대향하도록 설치되고, 상기 타이어의 회전각을 설정하는 앵글 플레이트;를 포함하고,
    상기 타이어는 상기 앵글 플레이트와 상기 커넥터의 사이의 영역에 배치되는 것을 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 장착 유닛은
    상기 커넥터와 연결되는 몸체;
    상기 몸체의 양단에서 절곡되어 상기 사이드월의 적어도 일부를 감싸는 측벽; 및
    상기 측벽에 삽입되어 상기 사이드월을 지지하는 조인트바;를 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 장착 유닛은
    상기 측벽 사이를 연결하고, 상기 측벽 사이의 거리를 조절할 수 있는 굽힘 방지부;을 더 구비하는, 타이어 관성 모멘트 측정 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 조인트바의 일단과 상기 사이드월 사이에 설치되고, 일측이 상기 사이드월을 향하여 절곡된 접촉판;을 더 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 장착 유닛에서 측정된 상기 타이어의 회전 주기를 이용하여 상기 타이어의 관성 모멘트를 산출하는 제어부;를 더 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    시험체의 제1 회전 주기에 따른 제1 관성 모멘트를 저장하는 데이터 베이스;
    림 및 상기 림에 결합된 상기 타이어의 조립체의 회전 주기인 제2 회전 주기와 상기 제1 회전 주기를 비교하여 상기 조립체의 제2 관성 모멘트를 산출하고, 상기 림의 회전 주기인 제3 회전 주기와 상기 제1 회전 주기를 비교하여 상기 림의 제3 관성 모멘트를 추정하는 관성 모멘트 추정부; 및
    상기 제2 관성 모멘트 및 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 상기 타이어의 관성 모멘트로 산출하는 관성 모멘트 산출부;를 구비하는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 커넥터는 단수개로 구비되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 비틀어 질수 있는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  8. 제1 방향으로 연장된 베이스부;
    일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터;
    상기 커넥터의 타단에 연결되고, 타이어의 회전축이 상기 제1 방향과 나란하도록 상기 타이어의 사이드월이 지면과 마주보도록 상기 타이어에 장착된 림에 결합하는 장착 유닛; 및
    상기 사이드월과 마주보고 상기 장착 유닛을 대향하도록 설치되고, 상기 타이어의 회전각을 설정하는 앵글 플레이트;를 포함하고,
    상기 타이어는 상기 앵글 플레이트와 상기 커넥터의 사이의 영역에 배치되는 것을 포함하는 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 커넥터는 단수개로 구비되고, 상기 제1 방향을 중심축으로 비틀어 질수 있는, 타이어의 관성 모멘트 측정 장치.
  10. 시험체를 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하고 기 설정된 제1 각도로 회전시켜 상기 시험체의 제1 회전 주기로부터 상기 시험체의 제1 관성 모멘트를 산출하는 단계;
    타이어의 트레드가 지면과 마주보도록 림 및 상기 림에 결합된 타이어의 조립체를 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계;
    상기 조립체를 상기 제1 각도로 회전시켜 제2 회전 주기를 산출하는 단계;
    상기 림을 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하고 상기 제1 각도로 회전시켜 제3 회전 주기를 산출하는 단계;
    상기 제1 회전 주기와 상기 제2 회전 주기로부터 상기 조립체의 제2 관성 모멘트를 산출하고, 상기 제1 회전 주기와 상기 제3 회전 주기로부터 상기 림의 제3 관성 모멘트를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 관성 모멘트 및 상기 제3 관성 모멘트의 차이를 상기 타이어의 관성 모멘트로 산출하는 단계;를 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 산출 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치는,
    제1 방향으로 연장된 베이스부;
    일단이 상기 베이스부에 연결되고, 상기 제1 방향으로 연장되는 커넥터;
    상기 커넥터의 타단에 연결되고, 상기 타이어의 사이드월을 지지하는 장착 유닛; 및
    상기 트레드와 마주보도록 상기 장착 유닛의 하부에 설치되며, 상기 타이어가 상기 제1 방향에 대해서 상기 제1 각도로 회전되도록 회전 각도를 설정하는 앵글 플레이트;를 포함하는, 타이어의 관성 모멘트 산출 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 조립체를 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치에 장착하는 단계는,
    장착 유닛이 상기 타이어의 사이드월을 가력하는 방향과 반대 방향으로 복원력을 설정하여 상기 타이어의 관성 모멘트 측정 장치의 변형을 방지하는, 타이어 관성 모멘트 산출 방법.
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