KR102250746B1 - 타이어 탄성계수 측정 장치 - Google Patents

타이어 탄성계수 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 탄성계수 측정 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어를 지지할 수 있으며, 회전 및 이동 가능하게 구성되는 측정 판; 상기 타이어와 연결될 수 있는 고정 축; 상기 고정 축과 다른 방향에서 상기 타이어와 연결될 수 있으며, 탄성 계수 및 댐핑 계수를 조절할 수 있는 서스펜션; 및 상기 타이어가 상기 고정 축과 연결되었을 때, 상기 타이어의 제1 탄성계수를 측정하며, 상기 타이어가 상기 서스펜션과 연결되었을 때, 제2 탄성계수를 측정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 타이어를 상기 고정 축 및 상기 서스펜션 중 어느 하나와 연결시키기 위하여 상기 측정 판을 회전시킴으로써, 상기 측정 판에 지지된 타이어를 회전시킬 수 있는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.

Description

타이어 탄성계수 측정 장치{APPARATUS MEASURING MODULUS OF ELASTICITY OF TIRE}
본 발명은 타이어 탄성계수 측정 장치에 대한 발명이다.
일반적으로, 타이어는 노면에 접촉하여 차체의 하중을 지지하고, 엔진의 구동력을 노면에 전달할 수 있다. 또한, 타이어는 브레이크의 제동력을 노면에 전달하여 차량의 속도를 감속하고 차량을 정지시키는 기능을 할 수 있다. 게다가, 타이어는 차량이 주행중일 때, 노면으로부터 차체에 가해지는 충격을 완화하여 승차감을 좋게 할 수도 있다. 이와 같이, 타이어는 차량에서 여러 기능을 수행하는 부분이다.
이러한 타이어는 차체의 하중을 지지할 수 있어야 하며, 결함이 발생하면 운전자의 생존과 직결되므로, 타이어의 성능은 차량에 장착되기 전에 점검될 필요가 있다. 이때, 타이어의 성능 측정을 위한 타이어의 스프링 계수는 타이어에 시험기를 통하여 하중을 인가하고, 하중 변화에 따른 타이어 변형량을 측정함으로써 얻어질 수 있다.
그러나, 기존에 사용하던 타이어에 하중을 인가할 수 있는 시험기는 타이어 단품에 대한 강성 특성을 평가할 수 있으며, 이는 타이어가 차량에 적용되었을 때 타이어의 강성과 관련성이 낮거나, 관련성이 없는 경우가 발생하였다. 이에 타이어 단품에 하중을 인가할 수 있는 시험기는 타이어가 차량에 적용되었을 때 타이어의 강성 특성을 평가할 수 있는 서스펜션과 함께 사용될 필요성이 있다.
한편, 서스펜션의 경우 차량마다 탄성계수 및 댐핑 능력이 다르기 때문에, 차량마다 kit를 교체해 주어야 한다. 이처럼 다양한 차량의 타이어 강성 특성을 평가하기 위해서는 kit구입 비용이 과도하게 들며, 시험 대상이 되는 차량이 바뀔 때 마다 kit를 교체하여야 하는 번거로움이 있다.
따라서, kit 교체없이 타이어의 강성 특성을 평가할 수 있는 서스펜션이 구비되며, 타이어에 하중을 인가할 수 있는 시험기의 필요성이 발생하고 있다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 서스펜션에 연결된 타이어의 강성 특성 평가 및 타이어 자체의 강성 특성을 평가할 수 있는 타이어 탄성계수 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 서스펜션의 kit 교체없이 타이어의 강성 특성을 평가할 수 있는 타이어 탄성계수 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 타이어를 지지할 수 있으며, 회전 및 이동 가능하게 구성되는 측정 판; 상기 타이어와 연결될 수 있는 고정 축; 상기 고정 축과 다른 방향에서 상기 타이어와 연결될 수 있으며, 탄성 계수 및 댐핑 계수를 조절할 수 있는 서스펜션; 및 상기 타이어가 상기 고정 축과 연결되었을 때, 상기 타이어의 제1 탄성계수를 측정하며, 상기 타이어가 상기 서스펜션과 연결되었을 때, 제2 탄성계수를 측정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 타이어를 상기 고정 축 및 상기 서스펜션 중 어느 하나와 연결시키기 위하여 상기 측정 판을 회전시킴으로써, 상기 측정 판에 지지된 타이어를 회전시킬 수 있는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 측정 판을 이동시켜 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 측정하는 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있으며, 상기 탄성계수 측정 방법은, 상기 측정 판을 상기 타이어를 향하여 상승시켜 상기 타이어에 하중을 가함으로써 VSR을 획득하는 단계; 상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 축 방향으로 이동시킴으로써 LSR을 획득하는 단계; 상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 진행 방향으로 이동시킴으로써 RSR을 획득하는 단계; 상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어에 대하여 회전시킴으로써 TSR을 획득하는 단계를 포함하는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 탄성계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 획득하고, 상기 측정 판을 회전시킨 후 상기 탄성 계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 나머지 하나를 획득할 수 있는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 서스펜션은 상기 고정 축이 연장되는 방향과 수직인 방향으로 연장되는 가상선상에 위치할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 탄성계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 획득하고, 상기 측정 판을 90°회전시킨 후 상기 탄성 계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 나머지 하나를 획득할 수 있는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 서스펜션을 지지하는 레일부를 더 포함하고, 상기 서스펜션은 상기 레일부를 따라 슬라이드 이동함으로써, 상기 타이어에 선택적으로 연결될 수 있는, 타이어 탄성계수 측정 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 서스펜션에 연결된 타이어의 강성 특성 평가 및 타이어 별도의 강성 특성을 평가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 서스펜션의 kit 교체없이 타이어의 강성 특성을 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 탄성계수 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 서스펜션이 타이어와 연결된 사시도이다.
도 3은 도 1의 서스펜션 및 레일부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 탄성계수 측정 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '유입', '공급', '유동', '결합'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 유입, 공급, 유동, 결합될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
한편 본 명세서의, 타이어(2)의 축 방향은 도 1의 y축, 도 2의 x축 방향일 수 있으며, 타이어(2)의 진행 방향은 도 1의 x축, 도 2의 y축 일 수 있다. 이는 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 따라서, 타이어(2)의 축 방향은 타이어(2) 중심부의 축이 연장되는 방향이며, 타이어(2)의 진행 방향은 타이어(2)가 지면과 접촉하는 부분의 접선 방향일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 탄성계수 측정 장치(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
이하, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 탄성계수 측정 장치(1)는 타이어(2)의 탄성계수를 측정할 수 있다. 이러한 타이어 탄성계수 측정 장치(1)는 타이어(2)에 하중을 가하고, 타이어가 변형된 정도를 측정함으로써, 타이어(2)의 탄성계수를 측정할 수 있다. 본 명세서에서 타이어 탄성계수 측정 장치(1)가 측정할 수 있는 타이어(2)의 탄성계수는 제1 탄성계수 및 제2 탄성계수로 구분될 수 있다.
제1 탄성계수는 타이어(2) 단독으로 측정된 탄성계수를 의미한다. 즉, 타이어(2)가 단독으로 후술할 고정 축(200)에 연결되었을 때, 타이어(2)에 가해지는 하중에 따른 탄성계수를 의미한다.
제2 탄성계수는 타이어(2)가 후술할 서스펜션(400)에 연결되었을 때, 측정된 탄성 계수를 의미한다. 이러한 제2 탄성계수는 타이어(2)가 서스펜션(500)과 연결되지 않고 단독으로 있을 때, 측정된 제1 탄성계수와 상이할 수 있다.
타이어 탄성계수 측정 장치(1)는 축 지지체(100), 고정 축(200), 측정 판(300), 서스펜션(400), 레일부(500) 및 제어부(600)를 포함할 수 있다.
축 지지체(100)는 타이어(2)에 연결될 수 있는 고정 축(200)을 지지할 수 있다. 이러한 축 지지체(100) 사이에는 탄성계수가 측정될 타이어(2)가 배치될 수 있으며, 후술할 측정 판(300)이 배치될 수 있다. 이러한 축 지지체(100)에는 고정 축(200)이 연결될 수 있다.
고정 축(200)은 타이어(2)의 제1 탄성계수를 측정하기 위하여 타이어(2)를 고정시킬 수 있다. 이러한 고정 축(200)은 타이어(2)의 중심부의 양측과 연결될 수 있으며, 타이어(2)를 양측에서 고정할 수 있다. 한편, 고정 축(200)은 도 1의 y축을 따라서 연장 형성될 수 있다.
측정 판(300)은 타이어(2)를 지지할 수 있으며, 타이어(2)에 외력을 가할 수 있다. 또한, 측정 판(300)은 회전 및 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이러한 측정 판(300)은 축 지지체(100) 사이에 위치할 수 있으며, 타이어(2)를 지지할 수 있다. 측정 판(300)은 타이어(2)가 고정 축(200)에 연결되기 위하여, 타이어(2)의 중심축이 고정 축(200)을 향하도록 회전할 수 있으며, 타이어(2)가 서스펜션(400)에 연결되기 위하여, 타이어(2)의 중심축이 서스펜션(400)을 향하도록 회전할 수 있다.
한편, 측정 판(300)은 타이어(2)의 탄성계수를 측정하기 위하여 회전 또는 이동할 수 있다. 측정 판(300)은 타이어(2)를 향해 상승(도 1 및 도 2의 z축 방향)함으로써, 타이어(2)에 수직하중을 가할 수 있다. 또한, 측정 판(300)은 타이어(2)에 수직하중이 가해졌을 때, 타이어(2)의 축 방향으로 이동함으로써 타이어(2)에 축 방향으로 인장력을 가할 수 있다. 측정 판(300)은 타이어(2)에 수직하중이 가해졌을 때, 타이어(2)의 진행 방향으로 이동함으로써 타이어(2)에 진행 방향으로 인장력을 가할 수 있다. 또한, 측정 판(300)은 타이어(2)에 수직 하중이 가해졌을 때, 회전함으로써 타이어(2)에 토크를 가할 수 있다.
이러한 측정 판(300)이 타이어(2)를 향해 상승하거나, 축 방향 및 진행 방향으로 이동하는 것은 제어부(600)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 측정 판(300)이 타이어(2)가 고정 축(200) 및 서스펜션(400) 중 어느 하나를 향하도록 회전하는 것은 제어부(600)에 의해 제어될 수 있다.
측정 판(300)에는 타이어(2)에 가해진 하중을 측정할 수 있는 감지 유닛(310)이 마련될 수 있다. 이러한 감지 유닛(310)은 측정 판(300)이 타이어(2)를 향해 상승하여, 타이어(2)에 수직하중을 가할 때, 타이어(2)에 가해지는 수직하중을 측정할 수 있다. 예를 들어, 감지 유닛(310)은 로드셀(Load Cell)과 같은 하중을 측정할 수 있는 하중 센서일 수 있다. 또한, 감지 유닛(310)은 측정 판(300)이 타이어(2)의 축 방향 또는 진행 방향으로 이동할 때, 타이어(2)의 축 방향 또는 진행 방향의 인장력과 변위량을 측정할 수 있다. 또한, 감지 유닛(310)은 측정 판(300)이 회전할 때, 타이어(2)에 가해지는 토크 및 비틀림 각을 측정할 수 있다. 이처럼, 감지 유닛(310)은 타이어(2)에 가해지는 수직하중 및 수직 변위, 타이어(2) 축 방향의 인장력 및 축 방향 변위, 타이어(2)의 진행 방향의 인장력 및 진행 방향 변위, 타이어(2)에 가해지는 토크 및 비틀림 각을 측정하여 제어부(600)로 전달할 수 있다.
도 2를 참조하면, 서스펜션(400)은 타이어(2)에서 발생하는 충격을 흡수할 수 있다. 이러한 서스펜션(400)은 제2 탄성계수를 측정하기 위하여 타이어(2)와 연결될 수 있다. 한편, 제1 탄성계수 측정과 별도로 제2 탄성계수를 측정하기 위하여 서스펜션(400)을 타이어(2)에 연결하는 이유에 대하여 설명하면, 일반적인 타이어(2)는 그 자체로서 사용되지 않고, 차량에 연결되어 사용될 수 있다. 이러한 차량에 연결된 타이어(2)의 탄성 계수는 타이어(2) 자체의 탄성 계수와 상이할 수 있다. 따라서, 서스펜션(400)은 타이어(2)와 연결됨으로써, 타이어(2)가 차량과 연결된 것과 같은 특성(예를 들어, 차량과 연결된 타이어(2)의 탄성 계수)을 가지게 할 수 있다.
한편, 서스펜션(400)은 차량의 특성에 따라 탄성 계수 및 댐핑 계수를 조절할 수 있다. 또한, 서스펜션(400)에는 서스펜션(400)에 가해지는 진동이나 충격력을 감쇠시킬 수 있는 댐퍼 장치(미도시)가 마련될 수 있다. 따라서, 본 발명의 서스펜션(400)은 서로 다른 탄성 계수 및 댐핑 계수를 가지는 차량에 맞춰서 교체될 필요 없이, 제어부(600)에 의해 차량에 따라 탄성 계수 및 댐핑 계수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼 장치는 댐퍼에 전류를 인가하여 유도자기장의 세기에 따라 자기 유동성(MR, Magneto Rheological) 유체의 겉보기 점도를 순간적으로 변화시켜 감쇠 성능을 조절하는 MR 댐퍼일 수 있다.
서스펜션(400)은 고정 축(200)이 연장되는 방향(도 1의 y축)과 어긋나는 방향으로 연장되는 가상선상에 위치할 수 있으며, 고정 축(200)과 다른 방향에서 타이어(2)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 서스펜션(400)은 고정 축(200)이 연장되는 방향과 수직인 방향(도 1의 x축)으로 연장되는 가상선상에 위치할 수 있다. 더 자세한 예시로, 고정 축(200)에 연결된 타이어(2)의 축 방향(도 1의 y축 방향)은 서스펜션(400)에 연결된 타이어(2)의 진행 방향과 동일하고, 고정 축(200)에 연결된 타이어(2)의 진행 방향(도 1의 x축)은 서스펜션(400)에 연결된 타이어(2)의 축 방향과 동일하다. 이처럼, 측정 판(300)으로부터 고정 축(200)을 향하는 방향과 측정 판(300)으로부터 서스펜션(400)을 향하는 방향이 수직을 이룸으로써, 제어부(600)는 두 방향(타이어(2)의 축 방향 및 진행 방향)으로의 측정 판(300)의 이동만으로 제1 탄성계수와 제2 탄성계수를 측정할 수 있다.
서스펜션(400)은 도 3에 나타난 것과 같이 레일부(500)를 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 제어부(600)가 타이어(2)의 제1 탄성계수를 측정할 때, 서스펜션(400)은 고정 축(200)에 연결된 타이어(2)와의 간섭을 방지하기 위하여 측정 판(300)으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이드 이동할 수 있다. 또한, 서스펜션(400)은 제어부(600)가 타이어(2)의 제2 탄성계수를 측정하기 위하여, 측정 판(300)을 향하여 슬라이드 이동할 수 있으며, 타이어(2)의 중심부와 연결될 수 있다.
한편, 서스펜션(400)의 저면에는 휠(미도시)이 구비될 수 있으며, 이러한 서스펜션(400)의 휠은 후술할 레일부(500)에 마련된 가이드부재(510)의 홈에서 슬라이드 이동할 수 있다. 또한, 서스펜션(400)의 휠은 모터와 같은 별도의 동력원(미도시)에 의해 구동될 수 있으며, 서스펜션(400)의 이동은 제어부(600)에 의해 제어될 수 있다.
레일부(500)는 서스펜션(400)을 지지할 수 있다. 또한, 레일부(500)에는 서스펜션(400)의 이동을 안내할 수 있는 가이드부재(510)가 마련될 수 있다. 가이드부재(510)에는 홈이 형성될 수 있으며, 이러한 홈에서 서스펜션(400)의 휠 슬라이드 이동함으로써, 서스펜션(400)은 이동할 수 있다.
제어부(600)는 측정 판(300)의 회전을 제어할 수 있다. 제어부(600)는 고정 축(200)에 연결된 타이어(2)의 제1 탄성계수를 측정한 후, 측정 판(300)을 시계 또는 반시계 방향으로 90°회전시켜서, 타이어(2)의 중심부가 서스펜션(400)을 향하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 서스펜션(400)에 연결된 타이어(2)의 제2 탄성계수를 측정한 후, 측정 판(300)을 시계 또는 반시계 방향으로 90°회전시켜서, 타이어(2)의 중심부가 고정 축(200)을 향하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 측정 판(300)의 타이어(2)의 축 방향 및 진행 방향으로 이동을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 서스펜션(400)에 구비된 댐퍼 장치를 제어하여, 댐퍼 장치의 탄성계수 및 댐핑 능력을 조절할 수 있다. 다시 말해, 제어부(600)는 다양한 차량에 요구되는 댐퍼 장치의 탄성계수 및 댐핑 능력과 같은 특성에 맞춰서, 서스펜션(400)에 구비된 댐퍼 장치의 탄성계수 및 댐핑 능력을 조절할 수 있다.
이러한 제어부(600)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 센서 등의 측정장치 및 메모리에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
한편, 제어부(600)는 측정 판(300)을 이용하여 제1 탄성계수 및 제2 탄성계수 중 어느 하나를 측정하는 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있다. 이하에서는 제어부(600)가 수행하는 탄성계수 측정 방법을 구체적으로 설명한다.
탄성계수 측정 방법은 VSR을 획득하는 단계(S100), LSR을 획득하는 단계(S200), RSR을 획득하는 단계(S300), 및 TSR을 획득하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
VSR을 획득하는 단계(S100)에서 제어부(600)는 측정 판(300)을 타이어(2)를 향하여 상승시킬 수 있다. 이러한 측정 판(300)이 타이어(2)를 향하여 상승하면, 타이어(2)에는 수직하중이 가해질 수 있다. 이처럼, VSR을 획득하는 단계(S100)에서 제어부(600)는 감지 유닛(310)을 통하여 타이어(2)의 수직하중과 타이어(2)의 수직 변위를 측정하여, VSR(Vertical Sring Rate)를 산출할 수 있다. VSR을 획득하는 단계(S100)에서 타이어(2)가 고정 축(200)과 연결되어 있으면, 제1 VSR이 산출될 수 있고, 타이어(2)가 서스펜션(400)과 연결되어 있으면, 제2 VSR이 산출될 수 있다. VSR을 구하는 식은 다음과 같다.
VSR = (L100% - L60%) / (D100% - D60%)
여기서, L100%는 평가 하중 100%인가 후 측정된 수직하중(kgf), L60%는 평가 하중 60%인가 후 측정된 수직하중(kgf), D100%는 L100%시 타이어 변형량(mm), D60%는 L60%시 타이어 변형량(mm)을 의미한다.
LSR을 획득하는 단계(S200)에서 제어부(600)는 측정 판(300)을 타이어(2)를 향하여 상승시킨 후, 측정 판(300)을 타이어(2)의 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 타이어(2)에는 수직하중과 함께, 축 방향의 인장력이 가해질 수 있다. 이처럼 LSR을 획득하는 단계(S200)에서 제어부(600)는 감지 유닛(310)을 통하여 타이어(2)의 축 방향의 인장력과 축 방향의 변위를 측정할 수 있으며, LSR(Lateral Spring Rate)을 산출할 수 있다. LSR을 획득하는 단계(S200)에서 타이어(2)가 고정 축(200)과 연결되어 있으면, 제1 LSR이 산출될 수 있고, 타이어(2)가 서스펜션(400)과 연결되어 있으면, 제2 LSR이 산출될 수 있다. LSR을 구하는 식은 다음과 같다.
LSR = (L10mm - L5mm) / (10mm - 5mm)
여기서, L10mm은 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 측 방향(Lateral direction)으로 10mm 이동 시 측정된 축 방향 인장력(kgf)을 의미하고, L5mm은 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 측 방향(Lateral direction)으로 5mm 이동 시 측정된 축 방향 인장력(kgf)을 의미한다.
RSR을 획득하는 단계(S300)에서 제어부(600)는 측정 판(300)을 타이어(2)를 향하여 상승시킨 후, 측정 판(300)을 타이어(2)의 진행 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 타이어(2)에는 수직하중과 함께, 진행 방향의 인장력이 가해질 수 있다. 이처럼 RSR을 획득하는 단계(S300)에서 제어부(600)는 감지 유닛(310)을 통하여 타이어(2)의 진행 방향의 인장력과 진행 방향의 변위를 측정할 수 있으며, RSR(Rotational Spring Rate)을 산출할 수 있다. RSR을 획득하는 단계(S300)에서 타이어(2)가 고정 축(300)과 연결되어 있으면, 제1 RSR이 산출될 수 있고, 타이어(2)가 서스펜션(400)과 연결되어 있으면, 제2 RSR이 산출될 수 있다. RSR을 구하는 식은 다음과 같다.
RSR = (R10mm - R5mm) / (10mm - 5mm)
여기서, R10mm는 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 회전 방향(Rotational direction)으로 10mm 이동 시 측정된 회전 방향 인장력(kgf)을 의미하고, R5mm는 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 회전 방향(Rotational direction)으로 5mm 이동 시 측정된 회전 방향 인장력(kgf)을 의미한다.
TSR을 획득하는 단계(S400)에서 제어부(600)는 측정 판(300)을 타이어(2)를 향하여 상승시킨 후, 측정 판(300)을 회전시킬 수 있다. 이러한 타이어(2)에는 수직하중과 함께, 토크가 가해질 수 있다. 이처럼 TSR을 획득하는 단계(S400)에서 제어부(600)는 감지 유닛(310)을 통하여 타이어(2)의 토크와 비틀림 각을 측정할 수 있으며, TSR(Torsional Spring Rate)를 산출할 수 있다. TSR을 획득하는 단계(S400)에서 타이어(2)가 고정 축(300)과 연결되어 있으면, 제1 TSR이 산출될 수 있고, 타이어(2)가 서스펜션(400)과 연결되어 있으면, 제2 TSR이 산출될 수 있다. TSR을 구하는 식은 다음과 같다.
TSR = (T1.5° - T0.5°) / (1.5° - 0.5°)
여기서, T1.5°는 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 뒤틀림 각도(Torsional Angle) 1.5° 회전 시 측정된 토크값(kgf·m)을 의미하고, T0.5°는 평가 하중 100%인가 후 타이어(2)가 뒤틀림 각도(Torsional Angle) 1.5° 회전 시 측정된 토크값(kgf·m)을 의미한다.
상기 구술된 VSR, LSR, TSR, RSR의 수식은 타이어를 개발하는 회사마다 고유의 기울기 값이 있을 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 타이어 탄성계수 측정 장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
사용자는 타이어 탄성계수 측정 장치(1)를 이용하여 타이어(2)의 탄성계수 및 서스펜션(400)과 연결된 타이어(2)의 탄성계수를 측정할 수 있다. 사용자는 타이어(2)를 고정 축(200)에 연결시키고, 측정 판(300)을 상승시킬 수 있다. 측정 판(200)이 타이어(2)에 수직하중을 가하면, 타이어(2)의 축 방향 및 진행 방향으로 측정 판(300)을 이동시키거나 측정 판(300)을 회전시킬 수 있다. 이처럼 측정 판(300)의 이동 또는 회전에 의해서 감지 유닛(310)은 타이어(2)에 가해지는 수직하중 및 수직 변위, 타이어(2) 축 방향의 인장력 및 축 방향 변위, 타이어(2)의 진행 방향의 인장력 및 진행 방향 변위, 타이어(2)에 가해지는 토크 및 비틀림 각을 측정할 수 있다.
제어부(600)는 감지 유닛(310)의 측정값으로부터 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있다. 제어부(600)는 VSR을 획득하는 단계(S100), LSR을 획득하는 단계(S200), RSR을 획득하는 단계(S300), 및 TSR을 획득하는 단계(S400)를 실시함으로써, 타이어(2)의 제1 VSR, 제1 LSR, 제1 RSR, 제1 TSR을 산출할 수 있다.
타이어(2) 자체의 탄성계수 측정이 완료되면, 사용자는 타이어(2)와 고정 축(200)의 연결을 해제시킨 후, 측정 판(300)을 90°회전시켜서 타이어(2)가 서스펜션(400)을 향하도록 할 수 있다. 서스펜션(400)은 레일부(500)를 따라 슬라이드 이동하여, 타이어(2)의 중심부와 연결될 수 있다. 타이어(2)의 중심부와 서스펜션(400)이 연결되면 앞서 설명한 바와 같이, 측정 판(300)은 이동 및 회전을 할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 감지 유닛(310)의 측정값으로부터 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 VSR을 획득하는 단계(S100), LSR을 획득하는 단계(S200), RSR을 획득하는 단계(S300), 및 TSR을 획득하는 단계(S400)를 실시함으로써, 서스펜션(400)과 연결된 타이어(2)의 제2 VSR, 제2 LSR, 제2 RSR, 제2 TSR을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 탄성계수 측정 장치(1)는 별도의 다른 장치 없이 타이어(2) 자체의 탄성계수와 서스펜션(400)과 연결된 타이어(2)의 탄성계수를 측정할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 타이어 탄성계수 측정 장치 2: 타이어
100: 축 지지체 200: 고정 축
300: 측정 판 310: 감지 유닛
400: 서스펜션 500: 레일부
510: 가이드부재 600: 제어부

Claims (5)

  1. 타이어를 지지할 수 있으며, 회전 및 이동 가능하게 구성되는 측정 판;
    상기 타이어와 연결될 수 있는 고정 축;
    상기 고정 축과 다른 방향에서 상기 타이어와 연결될 수 있으며, 탄성 계수 및 댐핑 계수를 조절할 수 있는 서스펜션;
    상기 서스펜션을 지지하는 레일부; 및
    상기 타이어가 상기 고정 축과 연결되었을 때, 상기 타이어의 제1 탄성계수를 측정하며, 상기 타이어가 상기 서스펜션과 연결되었을 때, 제2 탄성계수를 측정하는 제어부를 포함하고,
    상기 서스펜션은 상기 레일부를 따라 이동함으로써, 상기 타이어에 선택적으로 연결될 수 있으며,
    상기 제어부는 상기 타이어를 상기 고정 축 및 상기 서스펜션 중 어느 하나와 연결시키기 위하여 상기 측정 판을 회전시킴으로써, 상기 측정 판에 지지된 타이어를 회전시킬 수 있는,
    타이어 탄성계수 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정 판을 이동시켜 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 측정하는 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있으며,
    상기 탄성계수 측정 방법은,
    상기 측정 판을 상기 타이어를 향하여 상승시켜 상기 타이어에 하중을 가함으로써 VSR을 획득하는 단계;
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 축 방향으로 이동시킴으로써 LSR을 획득하는 단계;
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 진행 방향으로 이동시킴으로써 RSR을 획득하는 단계; 및
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어에 대하여 회전시킴으로써 TSR을 획득하는 단계를 포함하는,
    타이어 탄성계수 측정 장치.
  3. 타이어를 지지할 수 있으며, 회전 및 이동 가능하게 구성되는 측정 판;
    상기 타이어와 연결될 수 있는 고정 축;
    상기 고정 축과 다른 방향에서 상기 타이어와 연결될 수 있으며, 탄성 계수 및 댐핑 계수를 조절할 수 있는 서스펜션; 및
    상기 타이어가 상기 고정 축과 연결되었을 때, 상기 타이어의 제1 탄성계수를 측정하며, 상기 타이어가 상기 서스펜션과 연결되었을 때, 제2 탄성계수를 측정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 타이어를 상기 고정 축 및 상기 서스펜션 중 어느 하나와 연결시키기 위하여 상기 측정 판을 회전시킴으로써, 상기 측정 판에 지지된 타이어를 회전시킬 수 있으며, 상기 측정 판을 이동시켜 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 측정하는 탄성계수 측정 방법을 수행할 수 있고,
    상기 탄성계수 측정 방법은,
    상기 측정 판을 상기 타이어를 향하여 상승시켜 상기 타이어에 하중을 가함으로써 VSR을 획득하는 단계;
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 축 방향으로 이동시킴으로써 LSR을 획득하는 단계;
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어의 진행 방향으로 이동시킴으로써 RSR을 획득하는 단계; 및
    상기 타이어에 하중이 가해질 때, 상기 측정 판을 상기 타이어에 대하여 회전시킴으로써 TSR을 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 탄성계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 획득하고, 상기 측정 판을 회전시킨 후 상기 탄성 계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 나머지 하나를 획득할 수 있는,
    타이어 탄성계수 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서스펜션은 상기 고정 축이 연장되는 방향과 수직인 방향으로 연장되는 가상선상에 위치할 수 있으며,
    상기 제어부는 상기 탄성계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 어느 하나를 획득하고, 상기 측정 판을 90°회전시킨 후 상기 탄성 계수 측정 방법을 수행하여 상기 제1 탄성계수 및 상기 제2 탄성계수 중 나머지 하나를 획득할 수 있는,
    타이어 탄성계수 측정 장치.
  5. 삭제
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