KR20000009700A - 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치 - Google Patents

비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20000009700A
KR20000009700A KR1019980030292A KR19980030292A KR20000009700A KR 20000009700 A KR20000009700 A KR 20000009700A KR 1019980030292 A KR1019980030292 A KR 1019980030292A KR 19980030292 A KR19980030292 A KR 19980030292A KR 20000009700 A KR20000009700 A KR 20000009700A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tire
uniformity
measuring device
light
wheel
Prior art date
Application number
KR1019980030292A
Other languages
English (en)
Inventor
박병구
송태석
이주완
박영민
노국희
Original Assignee
신형인
금호산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신형인, 금호산업 주식회사 filed Critical 신형인
Priority to KR1019980030292A priority Critical patent/KR20000009700A/ko
Publication of KR20000009700A publication Critical patent/KR20000009700A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/022—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

타이어/휠의 제원 균일도를 비접촉식으로 간단하게 측정하기 위한 장치로서, 광을 방사하는 투광부(L)와, 피측정 타이어(T)에서 반사되어 오는 광을 받아들여서 전기적 신호로 변환하는 수광부(R)를 구비하는 변위측정장치(10)와, 상기 변위측정장치(10)의 수광부(R)로부터의 전기신호를 증폭하는 증폭기(11)와, 상기 증폭기(11)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(12)와, A/D 변환기(12)로부터의 상기 디지털 신호로부터 하모닉 성분을 추출하여 피측정 타이어의 제원균일도를 판별하는 CPU(15)와, 측정결과를 표시하기 위한 출력부(16)를 구비한다.

Description

비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치
본 발명은 타이어와 휠베이스의 제원 균일도를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저를 사용하여 타이어와 휠베이스의 편심, 경사짐 등의 제원의 균일도를 측정하는 장치에 관한 것이다.
타이어와 휠베이스의 기본적인 요구조건으로서 각 단품의 중량, 힘, 제원 등의 균일성 유지를 들 수 있다. 타이어와 휠베이스는 결합된 상태로 차량에 장착되어 기능을 발휘하므로 결합상태의 균일도도 또한 문제가 된다. 결합상태의 균일도를 결정하는 것은 결합면, 즉 타이어 비드가 안착되는 림(도 2 참조) 베이스의 제원 균일도이다.
제원의 균일도는 편심, 경사짐 등으로 평가되며, 동경방향과 측면방향에서 정도를 평가하여야 한다. 편심은 타이어의 중심위치가 한쪽으로 치우쳐 있는 현상을 나타내며, 이러한 현상은 상하방향에서 주기적인 움직임을 차량에 전달하게 되어 운전자가 차체의 떨림이나 조종 휠에서의 떨림을 감지하게 하는 기본적인 요인중의 하나이다. 측면방향에서의 편심은 타이어의 단면축이 한쪽으로 비켜져 있는 현상으로, 이는 축방향으로 힘을 유발시켜 차량을 한쪽방향으로 움직이게 하는 요인 중의 하나이다.
일련의 제원균일도 중에서 요즈음에 차량업체외 관련업체(타이어 제조업체)들의 관심을 모으고 있는 타이어의 동적 불균일성 문제에 지대한 영향을 미치는 인자로 타이어 제원의 불평형(도 3)에 의한 경사짐의 발생을 들 수 있다. 정상적인 타이어는 도 2에 도시된 바와 같이 휠 베이스(B)가 수평으로 되어 있다. 그런데, 도 3은 베이스(B)가 기준면에 대하여 δ만큼 기울진 것을 보여주고 있다. 이러한 제원의 불평형에 의한 경사는 휠 베이스의 중심축을 중심으로 불규칙적인 또는 규칙적인 좌/우 움직임을 유발시켜 동적 불균일을 일으킨다.
이와 같이, 휠 베이스의 균일한 정도는 승차감에 지대한 영향을 미치므로 각 휠 베이스의 균일도를 측정하여야 한다.
휠 베이스의 균일도를 평가하는 기준은 휠 베이스의 런아웃(runout)이 '0'인 경우가 가장 이상적이라 할 수 있다. 그러나, 현실적으로는 이러한 결과를 얻기 어렵기 때문에, 가능한 한계를 정하여 관리하여야 한다. 아울러서, 휠 베이스의 균일도를 평가하는 기준으로 양쪽 휠베이스의 런아웃의 방향성을 고려하여야 한다. 휠 베이스의 런아웃 방향성에 관하여 다음 두가지 경우를 생각할 수 있다.
즉, 도 4에서와 같이 휠 런아웃 방향이 서로 달라서 한쪽 방향으로 틀어짐이 발생한 경우와, 도 5에서와 같이 휠 런아웃 방향이 서로 같은 경우이다. 상기 두 경우에서 동일한 크기의 런아웃이 발생하였다고 가정하면, 두번째 경우가 첫번째 경우보다 동적 불균일성에 더 악영향을 줄 수 있다.
종래의 타이어 균일도 측정방법으로는 다이얼 게이지 측정법과 초음파 측정법이 있다.
도 1은 종래의 다이얼 게이지 측정법을 설명하기 위한 개략도로서, (a)는 휠(W)의 균일도를 측정하는 형태를 보여주며, (b)는 타이어(T)의 균일도를 측정하는 형태를 보여주고 있다. 다이얼 게이지 측정법은 다이얼 게이지(D)를 휠(W)과 타이어(T)에 직접 접촉시켜서 측정하는 것이다. 따라서, 측정시에 고무로 구성되어 있는 타이어가 변형되어 정확한 측정을 할 수 없으며, 다이얼 게이지의 접촉 부분의 크기에 따라서 측정가능한 최소 제원이 결정되게 된다. 또한, 접촉식 측정장치는 타이어 트레드의 동심도를 측정하고자 할 때 트레드 무늬의 요철에 측정 탐침이 끼게 되므로 측정상에 어려움이 있다.
이러한 접촉식 측정법의 단점을 해결하기 위하여, 초음파를 사용하여 비접촉식으로 측정하는 방법이 제안되어 있다. 초음파를 이용한 비접촉식 측정방법의 예로서는, 미국특허 제4,936,138호, 미국특허 제5,095,744호 등이 있다.
초음파 측정방법은, 표면의 거칠기를 측정하기 위해서는 초음파의 반사를 돕기 위하여 표면에 물질을 바르거나 수조에 담가야 한다는 불편함이 있다.
본 발명은, 타이어/휠의 제원 균일도를 비접촉식으로 측정하면서도, 표면에 물질을 바르거나 수조에 담그는 등의 불편함이 없는 타이어/휠 제원 균일도 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 다이얼 게이지 측정법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 림의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 림의 제원 불평형에 의한 림 베이스의 경사를 보여주는 단면도이다.
도 4는 휠 런아웃 방향이 서로 다른 경우를 보여주는 단면도이다.
도 5는 휠 런아웃 방향이 서로 같은 경우를 보여주는 단면도이다.
도 6는 비접촉식 변위측정장치에 의한 측정을 보여주는 개략 모식도이다.
도 7는 본 발명의 제원 균일도 측정장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제원 균일도 측정장치에서의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제원 균일도 측정장치에 의한 측정결과 및 분석결과를 보여주는 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 변위측정장치, 11 증폭기,
12 A/D 변환기, 13 ROM,
14 RAM, 15 CPU,
16 출력부, B 베이스,
L 레이저 투광기, R 레이저 수광기,
T 타이어, W 휠.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은, 광을 방사하는 투광부와, 피측정 타이어에서 반사되어 오는 광을 받아들여서 전기적 신호로 변환하는 수광부를 구비하는 변위측정장치와, 상기 변위측정장치의 수광부로부터의 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와, A/D 변환기로부터의 상기 디지털 신호로부터 하모닉 성분을 추출하여 피측정 타이어의 제원균일도를 판별하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 예로 들어 본 발명을 상세히 설명한다. 도 6는 비접촉식 변위측정장치에 의한 측정을 보여주는 개략 모식도이고, 도 7은 본 발명의 제원 균일도 측정장치의 구성을 보여주는 개략 블록도이다.
본 발명의 제원 균일도 측정장치는 광을 방사하는 투광부(L)와, 피측정 타이어(T)에서 반사되어 오는 광을 받아들여서 전기적 신호로 변환하는 수광부(R)를 구비하는 변위측정장치(10)와, 상기 변위측정장치(10)의 수광부(R)로부터의 전기신호를 증폭하는 증폭기(11)와, 상기 증폭기(11)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(12)와, A/D 변환기(12)로부터의 상기 디지털 신호로부터 하모닉 성분을 추출하여 피측정 타이어의 제원균일도를 판별하는 CPU(15)와, 측정결과를 표시하기 위한 출력부(16)를 구비한다.
변위측정장치(10)는 레이저를 쏘아서 반사되어 오는 것을 받아들이도록 되어 있는 것중에서 사용하기에 적당한 것을 선택하면 되는데, 본 발명의 실시예에서는 키옌스(Keyence)사의 LB-1000 시리즈를 사용하였다.
측정시에는 변위측정장치(10)를 도 4에 도시한 것처럼 타이어(T)로부터 일정거리 이격시킨 상태에서 타이어를 1회전시키면서 레이저를 방사하여 타이어에서 반사되어 오는 빛을 수신한다.
증폭기(11)는, 변위측정장치(10)로부터의 신호가 A/D 변환을 하기에 충분한 경우에는 생략하여도 되며, 또는 A/D 변환기(12)에서 자체적으로 필요한 레벨로 증폭을 하여 변환을 하도록 구성하여도 된다.
CPU(15)는 ROM(14)에 격납되어 있는 프로그램을 읽어들여서 프로그램의 지시대로 변위측정장치(10)의 투광기(L)로 하여금 광을 방사하도록 하고, 이어서 변위측정장치(10)의 수광기(R)에서 받아들여져서 A/D 변환기(12)에서 디지털 데이터로 변환되어 들어온 데이터를 분석함으로써 피측정 타이어(T)의 제원의 균일도를 판정한다. RAM(13)은 CPU(15)가 동작하는 동안 데이터를 저장하고 판독하는데 사용된다.
CPU(15)는 측정된 균일도의 신호를 다음의 수치분석 절차로 신호(fj)의 하모닉 성분(Fk)을 추출할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 CPU(15)에서의 동작을 설명한다. 도 8은 본 발명의 제원 균일도 측정장치에서의 동작을 보여주는 흐름도이다.
먼저, 단계 100에서 CPU(15)는 각종 시험조건을 설정한다. 시험조건의 예로서는 데이터 세트의 수와, 각 데이터 세트에서의 데이터 포인트의 수 등을 들 수 있다. 다음에 단계 101에서 CPU(15)는 시험위치를 설정하고 시험을 시작하여 변위측정장치(10)를 트리거링하면서 데이터 포인트를 취득한다(단계 102). 그리고는, 단계 103에서 이 데이터 포인트들의 잡음을 줄이기 위해서 평균화한다. 단계 102 내지 단계 103까지의 작업을 설정된 모든 데이터 포인트에 대해서 처리하고 나서, 다시 단계 101에서 시험위치를 설정한 다음, 다음 데이터 세트에 대해서 단계 102 내지 단계 103까지의 작업을 다시 반복한다. 이러한 식으로 설정된 모든 데이터 세트에 대해서 작업이 완료되면, 단계 105에서 단계 106으로 넘어가서, 데이터 중의 에러부분을 표시하여 오차를 줄이도록 한다.
이렇게 오차를 줄인 데이터를 가지고 단계 107에서 런아웃 분포를 계산한다. 타이어의 런아웃이란 타이어 원주상의 치수(dimension)의 불균일성을 나타내는 것이므로 원주상의 치수를 측정하여 초기 치수를 빼주면 구할 수 있다. 즉, 식으로 표현하면 다음과 같다.
R(i) = X(i) - X(0)
여기서, i는 각각의 측정위치(예를 들면 0∼1024 데이터 포인트), R(i)는 데이터 포인트 i에서의 런아웃, X(i)는 데이터 포인트 i에서의 측정결과, X(0)는 최초 포인트에서의 측정결과이다.
이렇게 구한 런아웃 분포 데이터를 단계 108에서 FFT(Fast Fourier Transform) 처리를 하여, 이 런아웃 분포의 하모닉 성분을 계산한다. 그리고는 이렇게 하여 얻어진 결과를 단계 109에서 출력부(16)에 디스플레이한다. 설정된 모든 데이터 세트에 대해서 전술한 단계 107 내지 단계 109까지의 작업을 반복함으로써 본 발명의 처리는 완료되게 된다.
타이어와 휠의 k차 성분의 제원 불균일성은 차축에 동 성분의 움직임을 전달시켜 차량의 고유진동수가 상기의 움직임과 일치하는 경우에 상승의 효과를 일으켜 차량의 떨림을 유발시킨다. 도 9은 측정된 휠의 동심도를 나타내는 신호이며, 이의 4차 하모닉 성분을 추출한 결과이다. 타이어의 런아웃(runout) 분포는 여러 차수의 성분들과 관계되어 있으나, 본 예에서는 4차 성분이 가장 큰 관련이 있어서 이를 표시하였다. 가장 관련이 있는 차수는 측정한 휠의 상태에 따라서 정해진다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명에 따르면 타이어/휠의 제원 균일도를 비접촉식으로 측정하면서도, 표면에 물질을 바르거나 수조에 담그는 등의 불편함이 없이 타이어/휠 제원 균일도 측정할 수 있다.

Claims (1)

  1. 광을 방사하는 투광부와, 피측정 타이어에서 반사되어 오는 광을 받아들여서 전기적 신호로 변환하는 수광부를 구비하는 변위측정장치와,
    상기 변위측정장치의 수광부로부터의 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와,
    A/D 변환기로부터의 상기 디지털 신호로부터 하모닉 성분을 추출하여 피측정 타이어의 제원균일도를 판별하는 제어부와,
    측정결과를 표시하기 위한 출력부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치.
KR1019980030292A 1998-07-28 1998-07-28 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치 KR20000009700A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980030292A KR20000009700A (ko) 1998-07-28 1998-07-28 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980030292A KR20000009700A (ko) 1998-07-28 1998-07-28 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000009700A true KR20000009700A (ko) 2000-02-15

Family

ID=19545365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980030292A KR20000009700A (ko) 1998-07-28 1998-07-28 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20000009700A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5245867A (en) Method and apparatus for measuring tire parameters
CN101620031B (zh) 用于确定车轮的轮胎胎面的状况的设备
JP4091083B2 (ja) タイヤ内部故障検知装置およびタイヤ内部故障検知方法
KR940006815A (ko) 공기타이어의 플라이에서 결함을 찾아내는 방법과 장치
JP6006321B2 (ja) 装着シミュレートによる装着ホイールの挙動の測定
KR20000023566A (ko) 타이어 상태 평가 장치 및 방법
WO1997040991A2 (en) Method for analyzing a separation in a deformable structure
US20100083745A1 (en) Method of Dynamically Measuring Stiffness of a Wheel and Tire Assembly
US4434652A (en) Automated tire measurement techniques
US20090043517A1 (en) Method and device for calculating magnitude of cornering force generated in wheel
US4934184A (en) Method of detecting defects in pneumatic tire in non-destructive manner
JP2001264219A (ja) タイヤ一様性測定による機械寄与を識別し除去する方法
Sakai Measurement and visualization of the contact pressure distribution of rubber disks and tires
US6750957B1 (en) Method and device for analysing a highly dynamic wavefront
JPH06129954A (ja) ドラム試験装置
CN101163941B (zh) 用于检测胎侧部的外形异常的方法和设备
JP2007010405A (ja) タイヤ動的接地形状測定方法及び装置
JPH07174528A (ja) タイヤ断面形状測定方法
US4955229A (en) Method and apparatus for determining the uniformity of pneumatic tires
KR20000009700A (ko) 비접촉식 타이어/휠 제원 균일도 측정장치
US4702103A (en) Method of quality grading in uniformity tests of rotors, in particular of automobile tires
CN104296926A (zh) 用于表征轮胎匀度机的系统和使用该表征的方法
US20040163455A1 (en) Tire testing machine and process
JPH10160453A (ja) タイヤの外形状判定方法及び装置
KR100336192B1 (ko) 타이어의 안착성 측정장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application