KR20030043366A - The measurement device for the natural vibration mode and the vibration transmit character - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 중량이 로딩(loading)된 상태, 즉 접지(接地)상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달 특성을 측정하기 위한 타이어 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tire intrinsic vibration mode and vibration transmission characteristic measuring apparatus for measuring the natural vibration mode and vibration transmission characteristics of a tire in a state in which a vehicle weight is loaded, that is, a ground state.
지면으로부터 타이어에 전달되는 힘, 즉 진동력은 서스펜션부를 거쳐 차량의 탑승자에게 전달된다. 차량의 쾌적하고 안락한 승차감은 이러한 진동력을 보다 적게 차량의 탑승자에게 전달되도록 하는 타이어를 장착함으로써 달성된다. 이러한 타이어를 생산하기 위해서는 우선, 타이어의 고유진동모드와 진동전달특성(진동가속도)을 측정하고 이를 분석하여 타이어의 바람직한 고유진동수 범위를 도출할 필요가 있다. 타이어의 고유진동모드는 타이어의 트래드 표면에 설치된 진동가속도계(이하, 가속도계라 함)로부터 측정된 진동가속도를 소정의 컴퓨터 소프트웨어로 환산하여 구할 수 있고, 타이어의 진동전달특성(즉, 접지면으로터 전달되어 차체로 전달되는 진동가속도)은 차량의 서스펜션부에 설치된 가속도계를 이용하여 측정할 수 있다. 이러한 측정값들을 소정의 진동특성방정식에 대입하여 쾌적한 승차감과 소음성능이 우수한 타이어의 고유진동수범위를 파악할 수 있게 된다.The force transmitted from the ground to the tire, that is, the vibration force, is transmitted to the occupant of the vehicle via the suspension part. The comfort and comfort of the vehicle is achieved by mounting tires that allow this vibration force to be transmitted to the occupant of the vehicle. In order to produce such a tire, first, it is necessary to measure the natural vibration mode and vibration transmission characteristic (vibration acceleration) of the tire and analyze the same to derive a desirable natural frequency range of the tire. The natural vibration mode of the tire can be obtained by converting the vibration acceleration measured from the vibration accelerometer (hereinafter referred to as accelerometer) installed on the tread surface of the tire into a predetermined computer software. Vibration acceleration delivered to the vehicle body can be measured using an accelerometer installed in the suspension portion of the vehicle. By substituting these measured values into a predetermined vibration characteristic equation, it is possible to grasp the natural frequency range of the tire with excellent comfort and noise performance.
도 1은, 종래의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치를 도시한 개략도이다. 상기 측정장치는, 사방면이 개방되어 있는 육면체 형상의 틀(1) 내부에 탑재된 가진기(加振機;2)와, 타이어(7)의 원주방향을 따라 일정간격으로 부착된 진동가속도계(3;이하, 가속도계라 한다) 및 차량의 서스펜션부에 부착된가속도계(4)로 구성되어 있으며, 이러한 가속도계들은 신호증폭기(5)를 거쳐 고유진동모드 및 진동전달특성 환산 및 출력장치(6)에 연결되어 있다.1 is a schematic diagram showing an apparatus for measuring the natural vibration mode and vibration transmission characteristic of a conventional tire. The measuring device includes an exciter (2) mounted inside a hexahedral-shaped mold (1) with open four sides, and a vibration accelerometer attached at regular intervals along the circumferential direction of the tire (7). 3; hereinafter referred to as an accelerometer) and an accelerometer (4) attached to the suspension portion of the vehicle, these accelerometers are converted into the natural vibration mode and vibration transfer characteristics conversion and output device (6) via the signal amplifier (5) It is connected.
그러나, 상기와 같은 종래의 타이어 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치는, 요구되는 변수의 측정을 위해서 차량의 차체를 들어 올려서 셋팅을 해야 하므로 그 작업과정이 무척 번거롭고, 차량의 종류에 따라 달라지는 진동의 영향 때문에 타이어의 고유진동모드 측정이 곤란하다는 단점이 있다.However, the conventional tire intrinsic vibration mode and vibration transmission characteristic measurement apparatus as described above, because the vehicle body of the vehicle must be set up to set the required parameters to measure the vibration is very cumbersome, depending on the type of vehicle vibration Due to this, it is difficult to measure the natural vibration mode of the tire.
또한, 서스펜션부에 설치된 가속도계를 이용하여 진동전달특성을 측정하므로, 서스펜션의 종류나 특성(즉, 차량의 종류와 특성)에 따라 그 측정값들이 달라지고, 이 때문에 서스펜션의 영향을 제외한 로딩 상태에서의 타이어의 고유한 진동전달 특성을 측정하기 위해서는 이러한 변수들을 고려한 복잡한 환산작업이 필요하다는 단점이 있다.In addition, since the vibration transmission characteristics are measured using an accelerometer installed in the suspension unit, the measured values vary according to the type or characteristics of the suspension (that is, the type and characteristics of the vehicle), and therefore, in the loading state except the influence of the suspension. In order to measure the inherent vibration propagation characteristics of tires, it is necessary to make complicated conversion work considering these variables.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 간편하고 용이하게 측정할 수 있을 뿐 아니라, 서스펜션부의 영향을 제외한 로딩 상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 측정할 수 있는 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to easily and easily measure the natural vibration mode and vibration transmission characteristics of the tire, as well as the natural vibration mode and vibration transmission of the tire in the loading state excluding the influence of the suspension It is an object of the present invention to provide a device for measuring the natural vibration mode and vibration transmission characteristics of a tire capable of measuring characteristics.
도 1은 종래의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치 및 그 설치상태를 나타내는 개략도,1 is a schematic diagram showing a natural vibration mode and vibration transmission characteristic measuring apparatus and its installation state of a conventional tire,
도 2는 본 발명에 따른 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치의 사시도,2 is a perspective view of a natural vibration mode and vibration transmission characteristics measurement apparatus of a tire according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치의 정면도 및 측면도이다.3 is a front view and a side view of the natural vibration mode and vibration transmission characteristic measurement apparatus according to the present invention.
<도면의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>
10...하부판, 11...가진기,10 bottom plate, 11 ...
12...스팅거, 20...고정판,12 ... Stinger, 20 ... Fixed Edition,
21...스팅거 홀, 30...상부판,21.Stinger Hall, 30.Top plate,
31...중량추, 32...진동전달축,31 weight, 32 vibration transmission shaft,
40...타이어, 41...타이어 림,40 tires, 41 tire rims,
50...가속도계, 60...지지틀,50 ... accelerometer, 60 ... support frame,
61...결합공, 63...가이드 홈61 mating holes, 63 guide groove
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치는,In order to achieve the above object, the natural vibration mode and vibration transmission characteristic measuring apparatus of the tire of the present invention,
상부 내측에는 가이드 홈이 형성되며, 상하부에 다수개의 결합공을 갖는 다수개의 지지축으로 이루어진 지지틀;A guide groove is formed in the upper inner side, the support frame consisting of a plurality of support shafts having a plurality of coupling holes in the upper and lower parts;
상기 지지틀의 내부 하단에 설치되고, 스팅거(stinger)가 상부에 장착된 가진기(加振機)가 탑재되는 하부판;A lower plate installed at an inner lower end of the support frame and on which an exciter having a stinger mounted thereon is mounted;
상기 하부판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 가속도계가 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되는 타이어가 탑재될 수 있는 스팅거 홀을 중앙에 구비한 고정판It is installed inside the support frame of the upper upper plate, the fixing plate having a stinger hole in the center where the accelerometer may be mounted at regular intervals along the circumferential direction
및And
상기 고정판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 그 하면에는 상기 타이어의 림 측부에 연결되는 진동전달축이 부착되고, 그 상면과 하면 중앙에는 소정무게의 중량추와 가속도계를 각각 구비한 상부판을 포함하여 구성된다.It is installed in the support frame of the upper portion of the fixing plate, the lower surface is attached to the vibration transmission shaft connected to the rim side of the tire, the upper surface and the lower surface includes a top plate having a weight and accelerometer of a predetermined weight, respectively It is configured by.
상기 상부판 및 하부판은 승강 가능하며, 상기 상부판의 각 모서리부가 상기 지지축의 상부 내측에 형성된 가이드 홈 내에서, 요동가능하게 지지되는 것이 바람직하다.It is preferable that the upper plate and the lower plate are liftable, and each corner of the upper plate is swingably supported in a guide groove formed in the upper inside of the support shaft.
한편, 상기 상부판에 탑재되는 가속도계는 상기 진동전달축의 상단에 장착될 수도 있다.On the other hand, the accelerometer mounted on the top plate may be mounted on the upper end of the vibration transmission shaft.
상기 상부판에는 차량 중량의 1/4에 해당하는 중량추가 탑재되는 것이 바람직하다.The weight plate corresponding to 1/4 of the vehicle weight is preferably mounted on the top plate.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치(100)의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치(100)의 정면도 및 측면도이다.2 is a perspective view of the natural vibration mode and vibration transmission characteristic measurement apparatus 100 of the tire according to the present invention, Figure 3 is a front view and a side view of the natural vibration mode and vibration transmission characteristic measurement apparatus 100 according to the present invention. .
각종 장비가 탑재되는 지지틀(60)은 타이어(40)의 탑재 및 설비 셋팅의 편의를 위하여 사방면이 개방되어 있는 직육면체 형상의 틀 구조를 가지며, 장비들을 지지하는 네 개의 지지축으로 이루어져 있다. 장치 셋팅의 편의를 위해서 상기 지지틀(60)은 전후 또는 좌우의 2면 만이 개방된 형상으로 만들 수도 있다. 상기 지지틀(60)의 지지축의 상부와 하부에는 걸림부재(62)가 끼워질 수 있는 결합공(61)이 다수개 형성되어 있으며, 상부의 결합공 형성부분의 지지축 내측에는 가이드홈(63)이 형성되어 있다.The support frame 60 on which the various equipments are mounted has a rectangular parallelepiped frame structure in which all sides are open for the convenience of mounting the tire 40 and equipment setting, and includes four support shafts for supporting the equipment. For the convenience of device setting, the support frame 60 may be made into a shape in which only two surfaces of the front and rear or left and right sides are opened. The upper and lower portions of the support shaft of the support frame 60 is formed with a plurality of coupling holes 61 into which the locking member 62 can be fitted, and guide grooves 63 inside the support shaft of the coupling hole forming portion of the upper portion. ) Is formed.
상기 지지틀(60)의 내측 하단에는 하부판(10)이 설치되어 있다. 상기 하부판(10)은 상기 지지축의 결합공(61)에 끼워지는 걸림부재(62)에 의해 지지되며, 상기 걸림부재(62)를 상하의 결합공(61)에 바꿔 끼울 수 있으므로 상기 하부판(10)의 높이조절이 가능하게 된다. 하부판(10)의 상부 중앙에는 타이어(40)에 진동을 가하는 가진기(11)가 탑재된다. 가진기(11)는 그 상부에 설치된 얇은 두께의 스팅거(12)를 진동시켜 타이어(40)에 접지면의 진동에 해당하는 진동력을 가하는 기계이다. 상기 스팅거(12)의 끝단에는 전달되는 진동력(즉, 입력값)의 값을 측정해서 힘의 단위인 뉴턴으로 환산하여 정확하게 나타내기 위한 센서(미도시)가 설치되어 있다.The lower plate 10 is installed at the inner lower end of the support frame 60. The lower plate 10 is supported by a locking member 62 fitted into the coupling hole 61 of the support shaft, and the lower plate 10 may be replaced by upper and lower coupling holes 61. Height can be adjusted. In the upper center of the lower plate 10, the exciter 11 for applying vibration to the tire 40 is mounted. The vibrator 11 is a machine that vibrates the thinner stinger 12 installed on the upper part to apply a vibration force corresponding to the vibration of the ground plane to the tire 40. At the end of the stinger 12, a sensor (not shown) for measuring the value of the transmitted vibration force (that is, the input value) and accurately converting it to Newton, which is a unit of force, is installed.
상기 하부판(10)의 상단에는 중앙에 상기 스팅거(12)가 삽입되는 스팅거홀(21)을 구비한 고정판(20)이 설치된다. 스팅거 홀(21)은 스팅거(12)의 진동 시 스팅거(12)가 상기 스팅거 홀(21)의 테두리 부에 접하지 않도록 스팅거(12)의 두께보다 충분히 큰 폭의 직경을 가지고 있다. 상기 고정판(20)의 스팅거 홀(21) 위에는 타이어(40)가 탑재되며, 상기 스팅거 홀(21)의 면적은 고정판(20)에 대한 타이어(40)의 전체 접지면적(A)의 1/3 정도의 면적을 가지는 것이 좋다. 고정판(20)의 양변 또는 모서리부는 상기 지지틀(60)의 지지축 또는 양 측면에 형성된 조인트(64)에 끼워져 움직일 수 없도록 단단히 고정된다. 경우에 따라서는 지지틀(60)의 양 측면이나 지지축에 체결부재로 고정될 수도 있다.A fixing plate 20 having a stinger hole 21 into which the stinger 12 is inserted is installed at an upper end of the lower plate 10. The stinger hole 21 has a diameter wide enough than the thickness of the stinger 12 so that the stinger 12 does not contact the edge of the stinger hole 21 when the stinger 12 vibrates. The tire 40 is mounted on the stinger hole 21 of the fixing plate 20, and the area of the stinger hole 21 is 1/3 of the total ground area A of the tire 40 with respect to the fixing plate 20. It is good to have an area of degree. Both sides or corners of the fixing plate 20 are fixed to the joint 64 formed on the support shaft or both sides of the support frame 60 so as not to be moved. In some cases, it may be fixed to both sides or the support shaft of the support frame 60 by a fastening member.
상기 지지틀(60)의 상단에는 지지틀(60)의 지지축 내측에 형성된 가이드 홈(63)를 따라 승강가능한 상부판(30)이 설치된다. 상기 가이드 홈(63)에서 가이드되어 상하 이동할 수 있도록 상기 상부판(30)의 각 모서리부에는 가이드 홈(63)의 형상에 대응하는 돌출부가 구비되어 있다. 즉, 상기 상부판(30)은 걸림부재(62)에 의하여 지지되어 있을 뿐, 상기 네 지지축의 가이드 홈(63)을 따라 요동가능한 상태로 상기 지지틀(60)에 설치되는 것이다. 상부판(30)의 하단에는 진동전달축(32)이 한 쌍 연결되어 있고, 상기 진동전달축(32)의 타단은 타이어 림(41)의 측부에 체결부재에 의하여 연결되어 있다. 상부판(30)의 상면 중앙에는 소정무게의 중량추(31)가 놓여지며, 가속도계(50)가 상부판(30) 하면 중앙에 부착된다. 상기 가속도계(50)는 상기 진동전달축(32)의 상단에 설치될 수도 있다.At the upper end of the support frame 60, the upper plate 30 which can be elevated along the guide groove 63 formed inside the support shaft of the support frame 60 is installed. Each corner portion of the upper plate 30 is provided with a protrusion corresponding to the shape of the guide groove 63 so as to be guided by the guide groove 63 and move up and down. That is, the upper plate 30 is only supported by the locking member 62, it is installed on the support frame 60 in a swingable state along the guide grooves 63 of the four support shafts. The lower end of the upper plate 30 is connected to a pair of vibration transmission shaft 32, the other end of the vibration transmission shaft 32 is connected to the side of the tire rim 41 by a fastening member. The weight 31 of a predetermined weight is placed at the center of the upper surface of the upper plate 30, and the accelerometer 50 is attached to the center of the lower surface of the upper plate 30. The accelerometer 50 may be installed on the upper end of the vibration transmission shaft (32).
이하에서는, 본 발명에 따른 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation according to the present invention will be described.
하부판(10)에 가진기(11)를 탑재하고 원하고자 하는 측정조건에 따라 상기가진기(11)에 설치된 스팅거(12)의 길이를 조절한뒤, 상기 스팅거(12) 끝단이 상기 고정판(20)의 스팅거 홀(21) 부분에 탑재되는 타이어(40)의 하면에 닿도록 상기 스팅거(12)를 스팅거 홀(21)에 삽입한다. 이 때, 상기 스팅거(12)가 스팅거 홀(21) 상부로 너무 돌출되지 않도록 하고, 정해진 스팅거(12)의 길이에 따라 하부판(10)을 승강조절하여 상기 걸림부재 위에 지지되도록 한다.Mount the vibrator 11 on the lower plate 10 and adjust the length of the stinger 12 installed in the vibrator 11 in accordance with the desired measurement conditions, the end of the stinger 12 is fixed to the fixing plate 20 The stinger 12 is inserted into the stinger hole 21 so as to contact the bottom surface of the tire 40 mounted on the stinger hole 21 portion of the). At this time, the stinger 12 does not protrude too much above the stinger hole 21, and adjusts the lower plate 10 according to the length of the determined stinger 12 to be supported on the locking member.
타이어(40)를 용이하게 고정판(20)에 탑재 및 교체할 수 있도록 상기 상부판(30)을 승강조절한 뒤 고정판(20)에 타이어(40)를 탑재하고, 타이어(40)의 측부 림(41) 부분에 상부판(30)과 연결되는 진동전달축(32)을 체결부재에 의하여 연결한다. 타이어(40)의 트래드 표면에는 원주방향을 따라 일정간격으로 가속도계(50)를 설치하고, 상부판(30)의 하단 또는 진동전달축(32)의 상단에 또 다른 가속도계(50)를 부착한다. 이 때, 상기 가속도계(50)들은 신호증폭기(미도시)를 거쳐 고유진동모드 및 진동전달특성 환산 및 출력장치(미도시)에 연결되어 있다.Lifting and adjusting the upper plate 30 so that the tire 40 can be easily mounted and replaced on the fixed plate 20, the tire 40 is mounted on the fixed plate 20, and the side rims of the tire 40 ( 41) the vibration transmission shaft 32 is connected to the upper plate 30 by a fastening member. The accelerometer 50 is installed on the tread surface of the tire 40 at regular intervals along the circumferential direction, and another accelerometer 50 is attached to the lower end of the upper plate 30 or the upper end of the vibration transmission shaft 32. At this time, the accelerometers 50 are connected to a natural vibration mode and vibration transmission characteristic conversion and output device (not shown) through a signal amplifier (not shown).
상기 상부판(30)의 위에는 차량 중량의 1/4에 해당하는 중량추(31)를 탑재하여 타이어(40)가 실제 차량에 장착되어 지면에 접지한 상태와 같은 부하를 타이어(40)에 가하고 있다.On the top plate 30 is mounted a weight 31 corresponding to a quarter of the weight of the vehicle, the tire 40 is mounted on the actual vehicle, the load is applied to the tire 40 such as the grounded state on the ground have.
타이어(40)의 셋팅 작업이 완료된 뒤, 가진기(11)를 작동시키면 스팅거(12)의 진동이 타이어(40)로 전달되고, 이 타이어(40)의 진동은 상부판(30)의 하단 또는 진동전달축(32)의 상단에 부착되어 있는 가속도계(50)에 전달된다. 또한, 타이어 자체의 진동은 타이어(40)의 트래드 표면에 설치된 가속도계(50)에 전달된다. 가속도계(50)에서 측정된 진동가속도 값들은 타이어가 실제 접지한 상태에서의 주행 중의 진동가속도에 해당하는 값이 된다.After the setting operation of the tire 40 is completed, when the exciter 11 is operated, the vibration of the stinger 12 is transmitted to the tire 40, and the vibration of the tire 40 is lowered or lower than the upper plate 30. It is transmitted to the accelerometer 50 attached to the top of the vibration transmission shaft (32). In addition, vibration of the tire itself is transmitted to the accelerometer 50 installed on the tread surface of the tire 40. The vibration acceleration values measured by the accelerometer 50 are values corresponding to the vibration acceleration while the tire is actually grounded.
상기 가속도계에서 측정된 진동가속도 값들은 가속도계와 연결된 출력장치에 현출되며, 이는 다시 소정의 컴퓨터 소프트웨어에 의하여 고유진동수 값으로 환산된다.The vibration acceleration values measured in the accelerometer are displayed on an output device connected to the accelerometer, which are converted into natural frequency values by predetermined computer software.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치는, 차량의 차체를 직접 들어올리거나 차량에 타이어를 반드시 장착하지 않고도 진동전달특성 값 등을 측정할 수 있어 측정장치의 셋팅작업이 간단하고 변수값들의 측정이 용이할 뿐만 아니라, 차량의 서스펜션부의 영향을 제외한 순수한 차량 중량의 로딩 상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, the intrinsic vibration mode and vibration transmission characteristic measuring apparatus of the tire of the present invention can measure vibration transmission characteristic values without directly lifting the vehicle body or necessarily attaching the tire to the vehicle. In addition to the simple setting and easy measurement of variable values, there is an effect of measuring the natural vibration mode and vibration transfer characteristics of the tire in a state of loading of pure vehicle weight excluding the influence of the suspension portion of the vehicle.
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