KR20020036000A - 타이어 강성 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 전후, 좌우 강성을 보다 정확하게 구할 수 있는 타이어 강성 측정장치에 관한 것이다. 본 발명은 타이어 강성 측정장치에 있어서, 베이스와; 상기 베이스로부터 상부로 신장되는 제1, 제2 기둥과, 상기 제1, 제2 기둥의 각 단부를 연결하는 로드를 갖는 고정부와; 상기 고정부의 로드 중앙에 일단이 볼 조인트 결합되어 상기 로드의 하부 방향으로 장착되는 서포터 지그와, 타이어&휠이 결합된 상태에서 상기 타이어&휠과 결합되어 상기 서포터 지그의 하부 양단에 체결되는 휠 고정부와; 소정의 입력신호에 따라 구동 제어신호를 발생하는 제어부와; 상기 베이스의 상부에 장착되어 상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되는 유압 액츄에이터와; 상기 유압 액츄에이터와 상기 서포터 지그 사이에 결합되며, 상기 유압 액츄에이터의 구동에 따라 상하방향으로 이동되는 푸싱 피스톤과; 상기 푸싱 피스톤의 상부에 결합되며, 상기 푸싱 피스톤의 상하 움직임에 연동되어 상기 휠 고정부에 결합된 타이어의 밑면에 접촉 또는 분리되는 상기 패치 플레이트를 포함하여 구성한다.

Description

타이어 강성 측정장치{TIRE VIGOROUSNESS DETERMINATION DEVICE OF VEHICLE}

본 발명은 타이어에 관한 것으로서, 특히 타이어 강성 측정장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 타이어 강성 측정장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 타이어 강성 측정장치는 제어부(10), 유압 액츄에이터(12), 패치 플레이트(Patch Plate)(14), 고정부(16), 로드셀(Load Cell)(18)을 포함하여 구성한다.

도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 타이어 강성 측정방법을 설명한다.

먼저, 고정부(16)에 타이어&휠(20)을 장착한다. 이와 같이 타이어&휠(20)이 장착된 상태에서 제어부(10)는 유압 액츄에이터(12)의 구동을 제어한다. 유압 액츄에이터(12)의 구동에 따라 패치 플레이트(14)에서 정해진 가진 변위의 크기로 가진된다. 이때 로드셀(18)에서 타이어 강성을 측정한다. 타이어 강성은 하기의 식과 같이 가진 힘을 가진 변위로 나눠 구한다.

여기서, F 는 로드셀 작용력, X 는 가진 변위를 나타낸다.

상기의 타이어 강성 측정 방법은 타이어의 전후 방향 강성을 측정한 예이며, 타이어의 좌우 방향 강성 측정도 상기와 같은 원리로 측정된다.

그러나, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 타이어 강성 측정장치는 가진 힘이 휠 센터에서 측정되므로 타이어 전후 강성 특성을 충분히 나타낼 수 없으며, 가진 변위의 정확한 제어가 곤란하였다. 따라서 시험 오차가 많이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 타이어의 전후, 좌우 강성을 보다 정확하게 구할 수 있는 타이어 강성 측정장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 타이어 강성 측정장치에 있어서, 베이스와; 상기 베이스로부터 상부로 신장되는 제1, 제2 기둥과, 상기 제1, 제2 기둥의 각 단부를 연결하는 로드를 갖는 고정부와; 상기 고정부의 로드 중앙에 일단이 볼 조인트 결합되어 상기 로드의 하부 방향으로 장착되는 서포터 지그와, 타이어&휠이 결합된 상태에서 상기 타이어&휠과 결합되어 상기 서포터 지그의 하부 양단에 체결되는 휠 고정부와; 소정의 입력신호에 따라 구동 제어신호를 발생하는 제어부와; 상기 베이스의 상부에 장착되어 상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되는 유압 액츄에이터와; 상기 유압 액츄에이터와 상기 서포터 지그 사이에 결합되며, 상기 유압 액츄에이터의 구동에 따라 상하방향으로 이동되는 푸싱 피스톤과; 상기 푸싱 피스톤의 상부에 결합되며, 상기 푸싱 피스톤의상하 움직임에 연동되어 상기 휠 고정부에 결합된 타이어의 밑면에 접촉 또는 분리되는 상기 패치 플레이트를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 타이어 강성 측정장치의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 구성을 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 서포터 지그의 구성을 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치에서 타이어를 고정하는 휠 고정부의 구성을 도시한 분리 사시도.

도 5는 도 2에 도시된 패치 플레이트의 구성을 도시한 사시도.

도 6은 서포터 지그와 휠 고정부와 패치 플레이트의 구성요소 상호간의 결합 관계를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 타이어 임팩트 해머 시험 상태를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 프리 로드(Free Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 모드 형상을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 로드(Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 모드 형상을 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 프리 로드(FreeLoaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 주파수를 도시한 파형도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 로드(Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 주파수를 도시한 파형도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 서포터 지그(Supporter Jig)(50)의 구성을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치에서 타이어를 고정하는 휠 고정부(60)의 구성을 도시한 분리 사시도이다. 도 5는 도 2에 도시된 패치 플레이트(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도 6은 서포터 지그(50)와 휠 고정부(60)와 패치 플레이트(100)의 구성요소 상호간의 결합 관계를 도시한 도면이다.

도 2내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 구성을 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치는 베이스(30), 고정부(40), 서포터 지그(50), 휠 고정부(60), 제어부(75), 유압 액츄에이터(80), 푸싱 피스톤(90), 패치 플레이트(100)를 포함하여 구성한다.

상기 고정부(40)는 상기 베이스(30)로부터 상부로 신장되는 제1, 제2 기둥(42, 44)과, 상기 제1, 제2 기둥(42, 44)의 각 단부를 연결하는 로드(46)를 갖는다.

상기 서포터 지그(50)는 상기 고정부(40)의 로드(46) 중앙에 일단이 볼 조인트(110) 결합되어 상기 로드(46)의 하부 방향으로 장착된다. 상기 서포터 지그(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 로드(52), 제2 로드(54), 제3 로드(56), 볼 조인팅부(58)로 구성된다. 상기 제1 로드(52)는 하부에 제1 고정구(51)를 갖는다. 제2 로드(54)는 하부에 제2 고정구(53)를 갖는다. 상기 제3 로드(56)는 상기 제1 로드(52)와 제2 로드(54)가 소정의 간격으로 이격된 상태에서 상기 제1 로드(52)와 제2 로드(54)의 상부를 연결한다. 상기 볼 조인팅부(58)는 상기 제3 로드(56)의 중앙 상부에 결합되어 상기 고정부(40)에 볼 조인팅 되는 구멍(57)을 갖는다.

상기 휠 고정부(60)는 타이어&휠(120)이 결합된 상태에서 상기 타이어&휠(120)과 결합되어 상기 서포터 지그(50)의 하부 양단에 체결된다. 휠 고정부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 형상을 갖는 축(61)과 휠 고정 플레이트(66)로 구성된다. 상기 축(61)의 양단에는 제1, 제2 단부(62, 63)가 각각 형성된다. 상기 제1, 제2 단부(62, 63)에는 각각 제1, 제2 나사부(64, 65)가 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이 제1, 제2 고정볼트(69, 70)는 상기 제1, 제2 나사부(64, 65)에 체결된다. 제1, 제2 와셔(71, 72)는 상기 제1, 제2 나사부(64, 65)와 상기 제1, 제2 고정볼트(69, 70) 사이에 결합되며, 상기 제1, 제2 고정볼트(69, 70)가 각각 끼워지는 제1, 제2 구멍(73, 74)을 갖는다.

상기 휠 고정 플레이트(66)는 휠에 형성된 나사부에 휠 고정볼트(68)가 체결되도록 바닥면에 형성되는 고정 구멍(67)을 가지며, 상기 축(61)의 길이방향에 형성된다.

상기 제어부(75)는 일종의 마이크로 프로세서이며, 상기 타이어 강성 즉정에 필요한 프로그램을 저장하는 롬, 데이터를 저장하는 램을 가지며, 상기 타이어 강성 측정 제어 동작을 전반적으로 제어한다. 상기 제어부(75)는 소정의 입력신호에 따라 상기 유압 액츄에이터(80)를 구동하는 제어신호를 발생한다.

상기 유압 액츄에이터(80)는 상기 베이스(30)의 상부에 장착되어 상기 제어부(75)로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동된다.

상기 푸싱 피스톤(90)은 일종의 유압 실린더이며, 상기 유압 액츄에이터(80)와 상기 서포터 지그(50) 사이에 결합되어 상기 유압 액츄에이터(80)의 구동에 따라 상하방향으로 이동된다.

상기 패치 플레이트(100)는 상기 푸싱 피스톤(90)의 상부에 결합되며, 상기 푸싱 피스톤(90)의 상하 움직임에 연동되어 상기 휠 고정부(60)에 결합된 타이어의 밑면에 접촉 또는 분리된다. 상기 패치 플레이트(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 하부에 소정의 간격을 두고 각각 형성되는 제1, 제2 브라켓(102, 104)과, 상기 제1, 제2 브라켓(102, 104)의 대향면에 제1, 제2 브라켓 구멍(101, 103)이 각각 형성된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치에서 휠 고정부(60)와 서포터 지그(50)의 결합 관계를 도시한 것이다. 도 6을 참조하여 휠 고정부(60)와서포터 지그(50)의 조립 과정을 설명한다.

먼저, 타이어&휠(120)이 결합된 상태에서 휠에 형성된 나사부와 휠 고정 플레이트(66)의 바닥면에 형성된 고정 구멍(67)을 일치시킨다. 참고적으로 휠에 형성된 나사부는 휠의 종류에 따라 통상 4개에서 5개정도 형성되나, 휠 고정 플레이트(66)의 바닥면에 형성되는 고정 구멍(67)은 2개 형성된다. 상기 고정 구멍(67)의 개수 및 형성되는 위치는 설계 변경에 따라 다양하게 실시할 수 있다. 휠에 형성된 나사부와 휠 고정 플레이트(66)의 바닥면에 형성된 고정 구멍(67)이 일치되면, 휠 고정볼트(68)를 체결하여 타이어&휠(120)을 휠 고정부(60)의 휠 고정 플레이트(66)에 고정시킨다. 이어서 휠 고정부(60)의 제1, 제2 단부(62, 63)를 서포터 지그(50)의 제1, 제2 고정구(51, 53)에 끼워 넣는다.

이와 같은 상태에서 제1, 제2 고정볼트(69, 70)를 제1, 제2 나사부(64, 65)에 체결한다. 이때 제1, 제2 와셔(71, 72)는 제1, 제2 고정볼트(69, 70)에 끼워진 상태에서 체결된다. 이와 같은 조립 순서에 따라 휠 고정부(60)는 서포터 지그(50)에 고정된다. 서포터 지그(50)는 고정부(40)의 로드(46)와 볼 조인트(Ball Joint)(110)로 연결된다. 타이어를 받치고 있는 푸싱 피스톤(Pushing Piston)(90)의 상하 구동력은 유압 액츄에이터(80)의 구동력으로부터 전달된다. 상기 유압 액츄에이터(80)는 제어부(75)로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 타이어 임팩트 해머(140) 시험 상태를 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 프리 로드(Free Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 모드 형상을 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 로드(Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 모드 형상을 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이 임팩트 해머(Impact Hammer)(140) 가진 시험은 다음 두 가지 조건으로 타이어의 전후 방향 및 좌우 방향으로 실시한다. 참조 번호 (130)는 가속도 센서이다. 이와 같이 임팩트 해머(140)를 이용한 가진 시험은 임팩트 해머(140)의 가격방향에 따라 측정되는 타이어의 전후, 좌우 강성을 가속도 센서(130)를 통해 보다 정확하게 구할 수 있다.

임팩트 해머(140)를 이용한 가진 시험의 첫 번째 조건은 도 8에 도시된 바와 같이 패치 플레이트(100)가 타이어와 떨어진 상태, 즉 프리 로드(Free Loaded) 상태에서 임팩트 해머(140)를 화살표 방향으로 가격하여 타이어 전후 방향 가진-전후 방향 가속도 측정(a)과, 타이어 좌우 방향 가진-좌우 방향 가속도 측정(b)을 한다.

두 번째 조건은 도 9에 도시된 바와 같이 패치 플레이트(100)가 타이어와 접촉된 상태에서 푸싱 피스톤(90)이 타이어를 밀어 올린 상태, 즉 로드(Loaded) 상태에서 타이어전후 방향 가진-전후 방향 가속도 측정(c)과, 타이어 좌우 방향 가진- 좌우 방향 가속도 측정(d)을 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 프리 로드(Free Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 주파수를 도시한 파형도이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 강성 측정장치의 로드(Loaded) 상태의 타이어 전후 및 좌우 방향 진동 주파수를 도시한 파형도이다.

도 10과 도 11을 참조하여 타이어 전후 좌우 강성을 계산하는 식을 설명한다. 기본적인 이론은 1차원 1자유도 진동에서 공진 주파수를 구하는 공식을 이용하여 하중 전후의 주파수 이동 변화를 이용하여 강성을 구한다.

먼저, 타이어 전후 강성을 계산하는 식을 설명한다.

여기서 K는 타이어 전후 강성,

f1은 프리 로드(Free Loaded) 상태의 타이어 전후 모드 주파수(예를 들면, 도 10에서 5.625Hz)

f2는 로드(Loaded) 상태의 타이어 전후 모드 주파수(예를 들면, 도 11에서 18.50Hz)

f2-f1은 주파수 변화량

M은 타이어&휠(120), 서포터 지그(50)의 총 질량(Total Mass)이다.

이어서, 타이어 좌우 강성을 계산하는 식을 설명한다.

여기서 K는 타이어 좌우 강성,

F1은 프리 로드(Free Loaded) 상태의 타이어 좌우 모드 주파수(예를 들면, 도 10에서 5.625Hz),

F2는 로드(Loaded) 상태의 타이어 좌우 모드 주파수(예를 들면, 도 11에서 19.88Hz),

F2-F1은 주파수 변화량,

M은 타이어&휠(120), 서포터 지그(50)의 총 질량(Total Mass)이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 타이어 강성 측정장치는 타이어 전후, 좌우 강성 특성을 충분히 나타낼 수 있으며, 가진 변위의 정확한 제어를 할 수 있어 시험 오차를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 타이어 강성 측정장치에 있어서,

   베이스와;

   상기 베이스로부터 상부로 신장되는 제1, 제2 기둥과, 상기 제1, 제2 기둥의 각 단부를 연결하는 로드를 갖는 고정부와;

   상기 고정부의 로드 중앙에 일단이 볼 조인트 결합되어 상기 로드의 하부 방향으로 장착되는 서포터 지그와,

   타이어&휠이 결합된 상태에서 상기 타이어&휠과 결합되어 상기 서포터 지그의 하부 양단에 체결되는 휠 고정부와;

   소정의 입력신호에 따라 구동 제어신호를 발생하는 제어부와;

   상기 베이스의 상부에 장착되어 상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되는 유압 액츄에이터와;

   상기 유압 액츄에이터와 상기 서포터 지그 사이에 결합되며, 상기 유압 액츄에이터의 구동에 따라 상하방향으로 이동되는 푸싱 피스톤과;

   상기 푸싱 피스톤의 상부에 결합되며, 상기 푸싱 피스톤의 상하 움직임에 연동되어 상기 휠 고정부에 결합된 타이어의 밑면에 접촉 또는 분리되는 상기 패치 플레이트를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 타이어 강성 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 서포터 지그는

   하부에 제1 고정구를 갖는 제1 로드와,

   하부에 제2 고정구를 갖는 제2 로드와,

   상기 제1 로드와 제2 로드가 소정의 간격으로 이격된 상태에서 상기 제1 로드와 제2 로드의 상부를 연결하는 제3 로드와,

   상기 제3 로드의 중앙 상부에 결합되어 상기 고정부에 볼 조인팅 되는 구멍을 갖는 볼 조인팅부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 타이어 강성 측정장치.
3. 제1항에 있어서, 휠 고정부는

   소정의 형상을 갖는 축과,

   상기 축의 양단에 각각 형성되는 제1, 제2 단부와,

   상기 제1, 제2 단부에 형성되는 제1, 제2 나사부와,

   휠에 형성된 나사부에 휠 고정볼트가 체결되도록 바닥면에 형성되는 고정 구멍을 가지며, 상기 축의 길이방향에 형성되는 휠 고정 플레이트와,

   상기 제1, 제2 나사부에 체결되는 제1, 제2 고정볼트와,

   상기 제1, 제2 나사부와 상기 제1, 제2 고정볼트 사이에 결합되며, 상기 제1, 제2 고정볼트가 각각 끼워지는 제1, 제2 구멍을 갖는 제1, 제2 와셔를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 타이어 강성 측정장치.
4. 제1항에 있어서, 패치 플레이트는

   하부에 소정의 간격을 두고 각각 형성되는 제1, 제2 브라켓과,

   상기 제1, 제2 브라켓의 대향면에 제1, 제2 브라켓 구멍이 각각 형성됨을 특징으로 하는 타이어 강성 측정장치.