KR102066057B1 - 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시험 대상 타이어의 저온 내구성 시험시, 특정한 동일 위치에서의 스팟 테스트가 가능하여 시험 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것으로서,
타이어 저온 내구성 시험 장치는, 모터(15)에 의해 회전되며 시험 대상 타이어(T)가 밀착되는 드럼(10)과, 시험 대상 타이어(T)가 장착되며 잭 스크루 또는 유압 실린더에 의해 드럼측으로 이동되는 스핀들(20)과, 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)가 접촉되는 부분의 위치코드 값을 절대값으로 설정하도록 스핀들(20)에 장착되는 앱솔루트 인코더(25)와, 액추에이터(45)에 의해 전후 이동되며 드럼(10)에 밀착되어 드럼(10)을 정지시키는 브레이크 디스크(40)와, 앱솔루트 인코더(25)에서 전송된 위치코드 값을 분석하여 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)의 접촉 위치를 확인하고 액추에이터(45)를 통해 브레이크 디스크(40)를 드럼(10)에 밀착시켜 드럼(10)을 정지시키거나 브레이크 디스크(40)를 후퇴시켜 드럼(10)의 회전을 허용하는 제어 PC(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법{Apparatus and Method for Testing Low Temperature Endurance of Tire}

본 발명은 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것으로서, 시험 대상 타이어의 저온 내구성 시험시, 특정한 동일 위치에서 스팟 테스트(SPOT test)가 가능하여 시험 결과에 대한 신뢰성이 향상되도록 한, 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어를 자동차에 장착하여 주행하는 과정에서 다양한 사고가 발생할 수 있기 때문에, 타이어 제조시, 제품설계 및 개발과정에서 안전도 검사가 필수적이다. 이러한 타이어의 안전도를 검사하는 방법으로서는 타이어 주행 시험이 있다.

타이어 주행 시험은 실내용 타이어 주행 시험기를 이용하여 타이어의 내구성을 시험하는 인도어 테스트와, 실제 차량에 타이어를 장착한 상태에서 시험용 트랙을 주행하면서 타이어의 변화를 시험하는 실차 테스트로 구분할 수 있다.

그 중에서, 인도어 테스트는 드럼을 이용하여 타이어의 내구성을 평가함과 아울러, 실제 차량에서 발생할 수 있는 사고에 대해 예측하고, 성능이 개선된 타이어를 개발하기 위하여 수행되고 있다.

그런데 통상적인 인도어 테스트는 실온(예를 들면, 20℃)보다 높은 온도에서 수행되고 있다. 다시 말해, 일반적으로, 인도어 테스트가 대략 38℃의 온도 아래에서 수행되는 것이다.

하지만, 타이어는 항상 실온에서만 사용되는 것이 아니고, 겨울용 타이어나 스노타이어와 같이, 극저온 조건에서 사용되기도 한다. 이 경우, 극저온 조건에서 타이어의 내구성을 평가하는 것이 중요하다.

이에 따라, 극저온 조건에서 타이어의 내구성을 평가할 수 있는 실내용 타이어 저온 내구성 시험기가 개발된 바 있다.

종래의 실내용 타이어 저온 내구성 시험기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 극저온 조건이 유지되는 항온실(1)의 내부에 배치되는 드럼(5)과, 항온실(1)의 외부에 위치한 외측 지지대(3)에 지지되며 드럼(5)을 회전시키는 모터(2)와, 항온실(1)의 내측 하부에 설치된 내측 지지대(4)의 상부에 이동 가능하게 구비되어 시험 대상 타이어(T)를 드럼(5)에 밀착시키는 대차(6)와, 내측 지지대(4)의 상부 일측에 설치되어 대차(6)를 이동시킴으로써 시험 대상 타이어(T)에 부하를 부여하는 부하제공부(7)와, 대차(6)가 균형을 유지하도록 내측 지지대(4)의 일측에 구비된 중량체(8)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

종래의 실내용 타이어 저온 내구성 시험기는 항온실의 내부 온도를 0℃ 이하의 극저온 조건으로 유지한 상태에서, 모터를 이용하여 드럼을 회전 또는 정지시킴으로써, 시험 대상 타이어가 회전하는 동안 극저온 조건에서 타이어의 주행 내구성 시험을 행하고, 타이어가 정지된 상태에서 타이어에 부하를 제공하여 극저온 조건에서의 저온 내구성을 시험하는 스팟 테스트를 행한다.

그리고 스팟 테스트에서는 시험 대상 타이어가 정지하는 위치를 동일하게 할 것을 권장하고 있다.

그러나 현존하는 타이어 내구성 시험기에는 타이어의 위치를 정확하게 감지하여 정지시킬 수 있는 수단이나 방법이 존재하지 않아, 저온 상태에서의 스팟 테스트 결과에 대한 신뢰도가 높지 않은 문제점이 있다.

한편, 본 발명에 관련된 선행기술문헌을 조사한 결과, 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은 항온실 내의 온도를 0℃ 이하로 제어하고, 타이어의 주행과 정지를 반복하면서, 정지 중에 타이어에 부하를 주는 조건으로 타이어의 내구성 시험을 행하도록 하는 실내 타이어 내구 시험 방법 및 시험기를 개시하고 있다.

특허문헌 2는 타이어를 회전시키는 주행 드럼과, 타이어를 주행 드럼 방향으로 전후 이동시켜 타이어에 하중을 부여하는 하중 장치와, 주행 드럼을 회전시키는 구동력을 발생하는 구동 모터와, 구동 모터의 구동력을 주행 드럼으로 전달하는 구동축과, 구동 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 실내용 타이어 주행 시험기에 있어서, 주행 드럼에 설치되어 주행 드럼과 타이어 사이에서 평탄한 노면 조건을 구현함과 아울러, 주행 드럼의 회전력을 타이어로 전달하는 평탄화 수단을 더 포함하는 것에 의해, 주행 시험 중인 타이어에서 부분적인 열 축적이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 실제 노면과 유사한 환경 아래에서 주행 시험을 행하게 되어 주행 시험에 대한 신뢰성이 향상되도록 한, 실내용 타이어 주행 시험기를 개시하고 있다.

특허문헌 3은 타이어의 트레드와 접하는 구동 벨트가 회전할 수 있도록 설치된 벨트 회전부; 타이어의 중앙부에 연결되고, 타이어의 캠버 각도 및 슬립 각도를 조절 가능하도록 설치되는 축 이동부; 벨트 회전부, 축 이동부 및 타이어가 설치될 수 있는 내부 공간을 가지는 챔버; 및 벨트 회전부 및 축 이동부를 제어하고, 챔버 내부의 온·습도를 조절하는 온습도 조절부를 가지는 제어부를 포함하며, 실제의 필드환경을 제공할 수 있는 시험기를 통해, 다양한 환경 조건에서 타이어의 내구성을 테스트하여 타이어 완제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 필드환경을 제공한 타이어 내구 주행 시험기를 개시하고 있다.

특허문헌 1 : JP 4076380 B2 특허문헌 2 : KR 10-2010-0086245 A 특허문헌 3 : KR 20-0444513 Y1

본 발명은 통상의 타이어 내구성 시험기에서 스핀들에 설치하던 증분형 인코더(Incremental Encorder) 대신에, 앱솔루트 인코더(Absolute Encorder, 절대형 인코더)를 채용하여, 드럼과 시험 대상 타이어의 접촉 위치를 정확하게 인식하고, 시험 대상 타이어가 항상 정해진 위치에 정지되도록 함으로써, 스팟 테스트 결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한, 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법을 제공하는 데에 목적을 두고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시험 대상 타이어의 스팟 테스트를 통해 저온 내구성을 시험하는 타이어 저온 내구성 시험 장치에 있어서, 모터에 의해 회전되며 시험 대상 타이어가 밀착되는 드럼과, 시험 대상 타이어가 장착되며 잭 스크루 또는 유압 실린더에 의해 드럼측으로 이동되는 스핀들과, 드럼과 시험 대상 타이어가 접촉되는 부분의 위치코드 값을 절대값으로 설정하도록 스핀들에 장착되는 앱솔루트 인코더와, 액추에이터에 의해 전후 이동되며 드럼에 밀착되어 드럼을 정지시키는 브레이크 디스크와, 앱솔루트 인코더에서 전송된 위치코드 값을 분석하여 드럼과 시험 대상 타이어의 접촉 위치를 확인하고 액추에이터를 통해 브레이크 디스크를 드럼에 밀착시켜서 드럼을 정지시키거나 브레이크 디스크를 후퇴시켜 드럼의 회전을 허용하는 제어 PC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 장치에 따르면, 앱솔루트 인코더는 시험 대상 타이어의 위치 정보를 이진화된 위치코드 값으로서 제어 PC에 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 장치에 따르면, 앱솔루트 인코더로부터 전송된 위치코드 값이 설정 값에 도달하면, 제어 PC에서 액추에이터에 신호를 보내어 드럼을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 타이어 저온 내구성 시험 방법은 일정 온도 이하의 항온조 내에 위치한 드럼을 향하여 스핀들을 이동시켜서 스핀들에 장착된 시험 대상 타이어를 드럼에 밀착시킨 상태로 저온 내구성을 시험하는 타이어 저온 내구성 시험 방법에 있어서,

드럼과 시험 대상 타이어의 최초 접촉 위치의 위치코드 값을 앱솔루트 인코더로 감지해서 이를 설정된 위치코드 값으로 선정하여 제어 PC에 신호를 보내는 단계와, 드럼이 일정 속도로 회전되면서 시험 대상 타이어의 주행 내구성 시험을 행하고 앱솔루트 인코더는 시험 대상 타이어의 현재 접촉 위치에 대한 위치코드 값을 제어 PC로 계속 전송하는 단계와, 앱솔루트 인코더에서 전송된 위치코드 값이 설정된 위치코드 값에 해당하는 경우에 브레이크 디스크가 드럼에 밀착되어 드럼을 정지시키도록 제어 PC가 액추에이터에 작동신호를 보내어 브레이크 디스크를 전진시키는 단계와, 드럼이 정지되면 정지 상태에서 시험 대상 타이어의 내구성을 시험하는 스팟 테스트를 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 방법에 따르면, 시험 대상 타이어의 주행 내구성 시험시, 드럼이 5∼10㎞/h의 속도로 정속 회전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법은, 스핀들에 구비된 앱솔루트 인코더를 이용하여, 드럼과 시험 대상 타이어의 접촉 위치를 정확하게 인식하고, 이를 통해 시험 대상 타이어가 항상 정해진 위치에 정지하도록 하므로 시험 대상 타이어의 저온 내구성을 시험하는 스팟 테스트가 동일한 위치에서 수행될 수 있고, 이에 의해 테스트 결과에 대한 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 타이어 저온 내구성 시험 장치가 도시된 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 타이어 저온 내구성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 이진화된 위치코드를 나타낸 참고도.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 장치 및 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 타이어 저온 내구성 시험 장치는, 시험 대상 타이어(T)에 대한 스팟 테스트를 통해 저온 내구성을 시험하는 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 항온조의 내부에 위치되며 항온조 외부의 모터(15)에 의해 회전되고 시험 대상 타이어(T)가 밀착되는 드럼(10)과, 시험 대상 타이어(T)가 장착되며 잭 스크루 또는 유압 실린더에 의해 드럼측으로 이동되는 스핀들(20)과, 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)가 접촉되는 부분의 위치코드 값을 절대값으로 설정하도록 스핀들(20)에 장착되는 앱솔루트 인코더(25)와, 액추에이터(45)에 의해 전후 이동되며 드럼(10)에 밀착되어 드럼(10)을 정지시키는 브레이크 디스크(40)와, 앱솔루트 인코더(25)에서 전송된 위치코드 값을 분석하여 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)의 접촉 위치를 확인하고 액추에이터(45)를 통해 브레이크 디스크(40)를 드럼(10)에 밀착시켜 드럼(10)을 정지시키거나 브레이크 디스크(40)를 후퇴시켜 드럼(10)의 회전을 허용하는 제어 PC(30)를 포함하여 이루어진다.

앱솔루트 인코더(25)는 특정 지점을 기준으로 설정한 후 그 기준에 대한 증감을 감지하는 증분형 인코더와 달리, 측정값 전체를 그대로 출력하여 그 절대값을 감지하는 것으로서, 절대형 인코더라고도 한다. 따라서 앱솔루트 인코더(25)를 이용하게 되면, 시험 대상 타이어(T)의 위치를 정확하게 인식할 수 있게 된다.

여기서, 앱솔루트 인코더(25)는 시험 대상 타이어(T)의 위치에 대한 정보를 제어 PC(30)에 전송할 때, 이진화된 위치코드 값(0001, 0010, …, 1110)으로 전송하는 것이 바람직하며, 시험 대상 타이어(T)의 감지 위치는 12∼64개인 것이 바람직하다. 시험 대상 타이어(T)에 대한 위치 정보의 수는 많을수록 더 다양한 지점에서 스팟 테스트가 가능하여 시험결과에 대한 신뢰도가 향상되지만, 64개를 초과하게 되면, 이진화된 위치코드 값이 7자리를 넘어가게 되어 위치코드 값의 설정에 어려움이 있고, 위치 정보가 12개 미만이면 스팟 테스트를 행하는 위치가 제한되는 단점이 있다. 예를 들면, 시험 대상 타이어(T)의 위치 정보를 12개소에서 감지한다고 하면, 각 위치에서의 위치코드 값은 도 3에 도시된 바와 같이, 0001, 0010, 0011, …, 1110 등으로 나타낼 수 있다.

그리고 앱솔루트 인코더(25)로부터 전송된 위치코드 값이 설정된 값(또는 위치)에 도달하면, 제어 PC(30)에서 액추에이터(45)에 신호를 보내어 드럼(10)을 정지시키게 된다. 이때, 드럼(10)과 맞물려 회전하는 시험 대상 타이어(T) 역시 정지되므로, 정지 상태에서 시험 대상 타이어(T)의 특정 지점에 대한 스팟 테스트가 가능하게 된다.

또한, 시험 대상 타이어(T)가 항상 일정 위치에서 정지하게 되므로, 시험 대상 타이어(T)의 동일 지점에 대한 스팟 테스트를 반복적으로 행할 수 있다. 따라서 시험 대상 타이어(T)의 스팟 테스트 결과에 대한 신뢰도가 대폭 향상된다.

한편, 본 발명의 타이어 저온 내구성 시험 방법은, 일정 온도 이하의 항온조 내에 위치한 드럼(10)을 향하여 스핀들(20)을 이동시켜서 스핀들(20)에 장착된 시험 대상 타이어(T)를 드럼(10)에 밀착시킨 상태로 저온 내구성을 시험하는 방법으로서, 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)의 최초 접촉 위치의 위치코드 값을 앱솔루트 인코더(25)로 감지한 후 설정된 위치코드 값으로 선정하여 제어 PC(30)에 신호를 보내는 단계와, 드럼(10)이 일정 속도로 회전되면서 시험 대상 타이어(T)에 대한 주행 내구성 시험을 수행하고 앱솔루트 인코더(25)는 시험 대상 타이어(T)의 위치에 대한 위치코드 값을 제어 PC(30)로 계속 전송하는 단계와, 앱솔루트 인코더(25)에서 전송된 위치코드 값이 설정된 위치코드 값에 해당하는 경우에 브레이크 디스크(40)가 드럼(10)에 밀착되어 드럼(10)을 정지시키도록 제어 PC(30)가 액추에이터(45)에 작동신호를 보내어 브레이크 디스크(40)를 전진시키는 단계와, 드럼(10)이 정지되면 정지 상태에서 시험 대상 타이어(T)의 내구성을 시험하는 스팟 테스트를 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 시험 대상 타이어(T)의 주행 내구성 시험시, 드럼(10)은 5∼10㎞/h의 속도로 정속 회전되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 드럼(10)의 회전속도를 비교적 저속으로 설정한 이유는 액추에이터(45)를 통해 브레이크 디스크(40)를 드럼(10)에 밀착시킬 때 드럼(10)이 관성에 의해 회전하지 않고 곧바로 정지되도록 하기 위한 것이다.

이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자는 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...드럼
15...모터
20...스핀들
25...앱솔루트 인코더
30...제어 PC
40...브레이크 디스크
45...액추에이터

Claims (4)

1. 시험 대상 타이어(T)의 스팟 테스트를 통해 저온 내구성을 시험하는 타이어 저온 내구성 시험 장치로서,
   모터(15)에 의해 회전되며 시험 대상 타이어(T)가 밀착되는 드럼(10)과;
   시험 대상 타이어(T)가 장착되며 잭 스크루 또는 유압 실린더에 의해 드럼측으로 이동되는 스핀들(20)과;
   드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)가 접촉되는 부분의 위치코드 값을 절대값으로 설정하도록 스핀들(20)에 장착되는 앱솔루트 인코더(25)와;
   액추에이터(45)에 의해 전후 이동되며, 드럼(10)에 밀착되어 드럼(10)을 정지시키는 브레이크 디스크(40)와;
   앱솔루트 인코더(25)의 위치코드 값을 분석하여 드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)의 접촉 위치를 확인하고, 액추에이터(45)를 통해 브레이크 디스크(40)를 드럼(10)에 밀착시켜 드럼(10)을 정지시키거나 브레이크 디스크(40)를 후퇴시켜 드럼(10)의 회전을 허용하는 제어 PC(30); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 저온 내구성 시험 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   앱솔루트 인코더(25)는 시험 대상 타이어(T)의 위치 정보를 이진화된 위치코드 값으로서 제어 PC(30)에 전송하는 것을 특징으로 하는 타이어 저온 내구성 시험 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   앱솔루트 인코더(25)의 위치코드 값이 설정 값에 도달하면, 제어 PC(30)에서 액추에이터(45)에 신호를 보내어 드럼(10)을 정지시키는 것을 특징으로 하는 타이어 저온 내구성 시험 장치.
4. 일정 온도 이하의 항온조 내에 위치한 드럼(10)을 향하여 스핀들(20)을 이동시켜서 스핀들(20)에 장착된 시험 대상 타이어(T)를 드럼(10)에 밀착시킨 상태로 저온 내구성을 시험하는 타이어 저온 내구성 시험 방법에 있어서,
   드럼(10)과 시험 대상 타이어(T)의 최초 접촉 위치의 위치코드 값을 앱솔루트 인코더(25)로 감지한 후 설정된 위치코드 값으로 선정하여 제어 PC(30)에 신호를 보내는 단계;
   드럼(10)이 일정 속도로 회전되면서 시험 대상 타이어(T)에 대한 주행 내구성 시험을 행하고, 앱솔루트 인코더(25)는 시험 대상 타이어(T)의 현재 접촉 위치에 대한 위치코드 값을 제어 PC(30)로 계속 전송하는 단계와;
   앱솔루트 인코더(25)에서 전송된 위치코드 값이 설정된 위치코드 값에 해당하는 경우에 브레이크 디스크(40)가 드럼(10)에 밀착되어 드럼(10)을 정지시키도록 제어 PC(30)가 액추에이터(45)에 작동 신호를 보내어 브레이크 디스크(40)를 전진시키는 단계와;
   드럼(10)이 정지되면, 정지 상태에서 시험 대상 타이어(T)의 내구성을 시험하는 스팟 테스트를 행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 저온 내구성 시험 방법.

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