KR19980016488A - 공기입 타이어의 진원성 향상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

종래의 진원성 측정장치에서 측정만 하는 것이 아니라, 진원성 측정결과에 따라 타이어를 그라인딩하여 줌으로써 진원성을 향상시키기 위하여, 진원성 측정 결과 얻은 힘의 불균형에 대한 데이터를 질량으로 환산하여 불균형 위치를 그 질량만큼 그라인딩하여 줌으로써 타이어의 전체적인 질량 균일 및 힘의 발생분포를 균일화하도록 한 공기입 타이어의 진원성 향상 장치 및 방법

Description

공기입 타이어의 진원성 향상 장치 및 방법

제1도는 종래의 진원성 측정 방법을 나타내는 개략도,

제2도는 원추형 타이어에서 발생되는 코니시티를 보여주는 개략도,

제3도는 횡력 발생 분포도,

제4도는 오실로스코프에 나타나는 횡력을 보여주는 도면,

제5도는 본 발명의 진원성 향상 장치의 개략도,

제6도는 본 발명에 적용된 그라인딩 작업도,

제7도는 본 발명의 진원성 향상 방법의 일 실시예의 흐름도,

제8도는 본 발명의 진원성 향상 방법의 다른 실시예의 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 .... 타이어,2 .... 진원성 측정부,

3 .... 로드 롤,4 .... 오실로스코프,

5 .... A/D 변환기,6 .... 연산장치,

7 .... 그라인더 제어장치,8 .... 그라인더

본 발명은 자동차용 공기입 타이어의 진원성 향상 방법 및 그 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 자동차용 타이어의 진원성을 측정한 후 횡방향의 힘의 불균형을 질량으로 환산하여 불균형 위치를 그라인딩하여 줌으로써 타이어의 전체적인 질량 및 힘의 발생 분포를 균일화하여 진원성을 향상시키는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

자동차가 고성능화되면서 자동차용 타이어도 고품질의 제품을 요구한다. 타이어는 자동차에서 노면과 접촉하는 유일한 부분으로서 노면에서 올라오는 충격 및 힘을 차량으로 전달하는 전달 매체이므로 이른바 노면과 자동차 사이에서 매개체 역할을 하고 있다. 그러기 때문에 타이어의 기본적인 품질 척도로서 내구력 이외의 진원성(眞圓性)이 중요시 되고 있다.

타이어의 진원성이 좋지 않으면 차량의 주행중에 발생하는 횡력의 불균형으로 인하여 조정 안정서을 해칠 뿐만 아니라, 동경 방향 및 횡방향의 힘의 분포가 달라져서 승차감도 현저하게 저하시킬 수 있다. 또한 이러한 불균형으로 인하여 타이어가 노면과 촉할 때 이상 소음을 발생시키는 등, 타이어의 진원성은 조정 안정성, 승차감, 마모, ,소음 등 타이어의 전반적인 성능을 결정짓는 중요한 요소라 할 수 있다.

따라서, 자동차용 공기입 타이어의 진원성에 관한 연구는 오래전부터 이루어져 왔으며, 타이어 제조업체마다 진원성 측정장치를 사용하여 타이어의 진원성을 추정한 후 진원성이 좋지 않은 타이어를 선별하여 불량처리하고 있다.

진원성에 영향을 미치는 중요한 요소로서 횡력이 있다. 횡력은 플라이스티어(Ply Steer)와 코니시티(Conicity)의 두 힘이 합성되어 나타나는 것으로 알려져 왔는데, 플라이스티어는 타이어의 회전방향에 영향을 받으며, 코니시티는 타이어의 회전방향에 영향을 받지 않는 성분이다. 제3도에 도시된 것처럼 타이어를 시계방향으로 회전시킬 때(제 3도(a))발생하는 횡력 F1은 Fc와 Fp의 합성성분이며, 타이어를 반시계방향으로 회전시킬 때(제 3도(b)) 발생하는 횡력F1도 Fc와 Fp의 합성성분이다. 이때 타이어의 회전방향에 영향을 받지 않는 성분 Fc가 코니시티이며, 타이어의 회전방향에 따라 변하는 성분 Fp가 플라이스티어이다. 플라이스티어는 복합 재료인 패키지에서 화이버가 휠 단면과 이루는 각도에 의하여 발생하는 것으로 알려져 있다. 미국 특허 3945422호에서는 여러장의 라미네이트로 이루어진 벨트 층을 두게로 중심선을 중심으로 서로 대칭이 되도록 배열함으로써 플라이스티어 값을 궁극적으로 제거하였다.

또 다른 횡력 성분인 코니시티는 차량의 직진 주행성에 영향을 미치는 주된 인자로 알려져 왔는데, 차량의 직진 주행성이 저하되면 차량 주행시 차가 직진 방향으로부터 이탈하려는 경향을 나타내게 된다. 이러한 현상은 주행자들의 직진 주행중이라도 항상 차량의 핸들에 일정한 힘을 가하여야 하므로 운전중 피로감을 가중시키게 되어 사용자 불만사항으로 제기되기도 한다. 이와 같은 이유로 해서 타이어에 대한 코니시티 값의 범위가 지정되어 이 값을 벗어나는 타이어는 불합격품 처리된다.

제1도를 참조하여 종래의 타이어 진원성 측정 방법에 대하여 설명한다. 제1도는 종래의 진원성 측정 방법을 나타내는 개략도이다. 종래에는 타이어(1)를 로드 롤(3)상에서 회전시켜 이때 발생하는 힘을 도시하지 아니한 트랜스듀서 및 증폭기를 거쳐 오실로스코프(4)로 보낸다. 처음에는 타이어를 시계방향으로 회전시키고 일정시간후에 반시계방향로 회전시킨다. 그러면, 오실로스코프 상에는 제4도에 도시한 것과 같은 파형이 나타난다. 이때 타이어의 회전방향에 영향을 받지 않는 성분, 즉, 시계방향 및 반시계방향 회전시의 각각의 파형의 진폭의 평균값이 타이어의 코니시티가 된다. 따라서, 종래에는 타이어를 시계방향 및 반시계방향으로 회전시킨 후 오실로스코프(4)상에 나타나는 파형의 평균값을 읽어 코니시티에 관련된 타이어의 양부를 판단하였다.

그러나, 이러한 장치들은 단지 진원성을 측정하는 데에만 그치고 있어, 진원성이 좋지 않은 타이어는 불량처리되어 버리므로 전체적인 양품율이 낮아질 수밖에 없었다.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 종래의 진원성 측정장치에서 측정만 하는 것이 아니라, 진원성 측정결과에 따라 타이어를 그라인딩하여 줌으로써 진원성을 향상시켜 전체적인 양품율을 향상시킬 수 있는 공기입 타이어의 진원성 향상 방법 및 그에 사용되는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 진원성 측정 결과 얻은 힘의 불균형에 대한 데이터를 질량으로 환산하여 불균형 위치를 그 질량만큼 그라인딩하여 줌으로써 타이어의 전체적인 질량 균일 및 힘의 발생분포를 균일화하도록 한 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은 진원성 측정 결과 얻은 힘의 불균형 위치에 따라 그 위치를 그라인딩한 후 다시 진원성을 측정하여 원하는 값 이하로 되지 않은 경우에는 다시 그 위치를 그라인딩한 후 다시 진원성을 측정하고 하는 것을 반복하여 원하는 값 이하로 될 때까지 상기 과정을 되풀이하도록 한 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 타이어 횡력 측정 장치와, 측정된 횡력 데이터를 연산장치에 입력하기 위한 A/D 변환기와, 입력된 횡력 데이터로부터 그라인딩하여야 할 타이어의 부위와 그라인딩하여야 할 타이어의 질량을 계산하기 위한 연산장치와, 상기 연상장치의 계산 결과에 따라 그라인더를 제어하기 위한 그라인더 제어 장치와, 상기 그라인더 제어장치의 제어하에 타이어를 그라인딩하기 위하여 타이어의 내측상부 및 외측상부에 각각 하나 이상씩 마련되어 있는 그라인더를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 원리에 대해서 설명하면 다음과 같다. 횡력은 전술한 것처럼 코니시티와 플라이스티어로 구분된다. 이중 코니시티는 타이어가 좌우가 대칭이 되지 않아 원추(cone)형상의 일부를 이루고 있는 것과 같은 형상으로 되어있을 때 발생한다. 즉, 제2도에 도시한 것처럼, 타이어의 좌우 대칭이 이루어지지 않아 타이어가 원추기둥의 형상을 하고 있을 때에는 타이어가 회전함에 따라 타이어의 회전방향에 상관없이 지름이 큰 쪽에서 지름이 작은 쪽으로 힘을 받게 되며 이것이 바로 코니시티이다. 따라서, 코니시티를 줄이기 위해서는 지름이 큰 쪽을 그라인딩하여 지름이 작은 쪽의 지름에 가깝게 하여야 한다. 따라서, 본 발명에서는 코니시티를 종래의 방식과 같이 측정하되, 측정된 코니시티 값을 가지고 지름이 큰 쪽을 자동으로 그라인딩하여 줌으로써 결과적인 코니시티 값을 낮추도록 구성하고 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 제5도는 본 발명의 진원성 향상 장치의 개략도, 제6도는 본 발명에 적용된 그라인딩 작업도, 제7도는 본 발명의 진원성 향상 방법의 일 실시예의 흐름도, 제8도는 본 발명의 진원성 향상 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.

본 발명의 진원성 향상 장치는, 제5도에 도시한 것처럼, 진원성 측정 장치(2)와, 상기 진원성 측정 장치에서 출력되는 진원성 측정 결과파형을 디지털 데이터로 변환하여 주는 A/D 변환기(5)와, 상기 A/D 변환기(5)로부터 출력되는 디지털 데이터에 근거하여 타이어의 그라인드 부위와 그라인드 양 등을 계산하기 위한 연산장치(6)와, 타이어를 그라인딩하기 위한 복수개의 그라인더(8)와, 상기 연산장치(6)의 연산결과에 따라 상기 그라인더(8)를 제어하기 위한 그라인더 제어장치(7)를 구비하여 이루어진다.

이러한 장치를 사용하여 진원성을 향상시키는 방법에 대해서 제7도 및 제8도를 참조하여 설명한다.

먼저, 제7도를 참조하여 본 발명에 의한 제1의 진원성 향상 방법을 설명한다. 본 발명에 의한 제1의 방법에서는 먼저, 타이어(1)를 시계방향으로 회전시키면서 진원성 측정장치(2)를 사용하여 측정된 횡력을 A/D 변환기(5)를 거쳐 연산장치(6)에서 읽어들임으로써 이때의 횡력 F1을 측정한다(스텝 100). 그후 타이어(1)를 반시계방향으로 회전시키면서 전술한 것과 같은 방법으로 이때의 횡력 F2를 측정한다(스텝 101). 이렇게 하여 측정된 F1과 F2로부터 연산장치(6)에서 Fc와 m을 계산한다(스텝 102). 이때 Fc는 (F1+F2)/2이며, 제6도(a)의 F1의 방향을 양(+)로 놓은 경우, Fc의 값이 양일 때에는 코니시티의 방향이 F1의 방향과 같은 것을 나타내며, 반대로 음일 때에는 코니시티의 방향이 F2의 방향과 같은 것을 나타낸다. 이때 상기 스텝 102에서 계산한 Fc의 값이 미리 정해놓은 허용치보다 높은지를 판단하고(스텝 103), 허용치보다 낮은 경우에는 합격품이므로 처리를 종료하며, 허용치보다 높은 경우에는 불합격품이므로 Fc의 부호에 따라 그라인더(8)를 선택하여 m에 해당하는 만큼 그라인딩한다(스텝 104).

이상과 같은 과정을 거치면 합격품은 그대로 통과되지만, 불합격품에 대해서는 불량을 일으킨 부분을 그라인딩함으로써 다시 합격품으로 판정받을 수 있을 수 있으므로, 양품율을 높여 생산단가를 줄일 수 있게 된다.

다음으로 제8도를 참조하여 본 발명에 의한 제2의 진원성 향상 방법을 설명한다. 본 발명에 의한 제2의 방법에서는 먼저, 타이어(1)를 시계방향으로 회전시키면서 진원성 측정장치(2)를 사용하여 측정된 횡력을 A/D 변환기(5)를 거쳐 연산장치(6)에서 읽어들임으로써 이때의 횡력 F1을 측정한다(스텝 110). 그후 타이어(1)를 반시계방향으로 회전시키면서 전술한 것과 같은 방법으로 이때의 횡력 F2를 측정한다(스텝 111). 이렇게 하여 측정된 F1과 F2로부터 연산장치(6)에서 Fc를 계산한다(스텝 112). 이때 Fc는 (F1+F2)/2이며, 제6도(a)의 F1 방향을 양(+)로 놓은 경우, Fc의 값이 양일 때에는 코니시티의 방향이 F1의 방향과 같은 것을 나타내며, 반대로 음일 때에는 코니시티의 방향이 F2의 방향과 같은 것을 나타낸다. 이때 상기 스텝 112에서 계산한 Fc의 값이 미리 정해놓은 헝요치보다 높은지를 판단하고(스텝 113), 허용치보다 낮은 경우에는 합격품이므로 처리를 종료하며, 허용치보다 높은 경우에는 불합격품이므로 Fc의 부호에 따라 그라인더(8)를 선택하여 미리 지정된 양만큼 그라인딩한다(스텝 114). 이렇게 그라인딩한 타이어에 대해서는 다시 스텝 110에서 스텝 113까지의 과정을 되풀이하여 합격 여부를 판단하고, 불합격인 타이어에 대해서는 상기 스텝 114 및 스텝 110에서 스텝 113까지를 합격이 될 때까지 또는 일정 횟수만큼 반복한다.

이상과 같은 과정을 거치면 합격품은 그대로 통과되지만, 불합격품에 대해서는 불량을 일으킨 부분을 그라인딩함으로써 다시 합격품으로 판정받을 수 있을 것이므로, 양품율을 높여 생산원가를 줄일 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 진원성 향상장치와 진원성 향상방법은 공기입 타이어의 진원성을 측정할 뿐만 아니라 그 측정된 결과에 따라 타이어에 그라인딩 처리를 함으로써 타이어의 진원성을 향상시켜 전체적인 양품율을 높이게 되어 생산단가를 줄일 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 공기입 타이어의 진원성 측정장치를 구비하고 있는 타이어의 진원성 향상 장치에 있어서, 상기 장치는

   상기 진원성 측정 장치에서 출력되는 진원성 측정결과 파형을 디지털 데이터로 변환하여 주는 A/D 변환기(5)와, 상기 A/D 변환기(5)로부터 출력되는 디지털 데이터에 근거하여 타이어의 그라인드 부위와 그라인드 양 등을 계산하기 위한 연산장치(6)와, 타이어를 그라인딩하기 위한 복수개의 그라인더(8)와, 상기 연상장치(6)의 연산결과에 따라 상기 그라인더(8)를 제어하기 위한 그라인더 제어장치(7)를 구비하여 이루어진 것을 특지응로 하는 공기입 타이어의 진원성 향상 장치.
2. 타이어(1)를 시계방향으로 회전시키면서 진원성 측정장치(2)를 사용하여 측정된 횡력을 A/D 변환기(5)를 거쳐 연산장치(6)에서 읽어들임으로써 이때의 횡력 F1을 측정하는 제 1의 단계와,

   상기 제1의 단계이후 타이어(1)를 반시계방향으로 회전시키면서 제1의 단계에서와 같은 방법으로 이때의 횡력 F2를 측정하는 제2의 단계와,

   상기 제1의 단계 및 제2의 단계에서 측정된 F1과 F2로부터 연산장치(6)에서 코니시티 Fc와 그라인드하여야 할 질량 m을 계산하는 제3의 단계와,

   상기 제 3의 단계에서 계산된 Fc의 값이 미리 정해놓은 허용치보다 높은지를 판단하는 제4의 단계와,

   상기 제 4의 단계에서 Fc가 허용치보다 낮은 것으로 판단된 경우에는 처리를 종료하며, 허용치보다 높은 경우에는 Fc의 부호에 따라 그라인더(8)를 선택하여 m에 해당하는 만큼 그라인딩하는 제5의 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 진원성 향상 방법.
3. 타이어(1)를 시계방향으로 회전시키면서 진원성 측정장치(2)를 사용하여 측정된 횡력을 A/D 변환기(5)를 거쳐 연산장치(6)에서 읽어들임으로써 이때의 횡력 F1을 측정하는 제1의 단계와,

   상기 제1의 단계이후 타이어(1)를 반시계방향으로 회전시키면서 제1의 단계에서와 같은 방법으로 이때의 횡력 F2를 측정하는 제2의 단계와,

   상기 제1의 단계 및 제2의 단계에서 측정된 F1과 F2로부터 연산장치(6)에서 Fc를 계산하는 제3의 단계와,

   상기 제3의 단계에서 계산한 Fc의 값이 미리 정해놓은 허용치보다 높은지를 판단하는 제4의 단계와,

   상기 제4의 단계에서 Fc가 허용치보다 낮은 것으로 판단된 경우에는 처리를 종료하며, 허용치보다 높은 경우에는 Fc의 부호에 따라 그라인더(8)를 선택하여 미리 정해진 양에 해당하는 만큼 그라인딩하는 제5의 단계를 포함하며,

   상기 제 5의 단계뒤에 상기 제1의 단계에서 상기 제4의 단계까지를 반복하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 진원성 향상 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제5의 단계뒤에 상기 제 1의 단계에서 상기 제4의 단계까지를 반복하는 횟수가 미리 정해놓은 횟수를 넘어서는 경우에는 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 진원성 향상 방법.