KR20040101402A - 타이어 균일성 테스트에서의 개선 사항 - Google Patents

Abstract

타이어를 테스트하기 위한 방법 및 장치. 단계(110)에서, 방사상 힘 변동은 현재 회전 방향에서 측정된다. 이러한 힘 변동의 제1 조화 운동은 단계(120)에서 결정되고 상기 제1 조화 운동의 제로 교차에 일치하는 타이어 위치는 단계(130)에서 결정된다. 단계(140)에서, 상기 타이어 위치는 제로 교차가 도달할 때까지 모니터링된다. 상기 회전 방향은 단계(150)내의 적절한 위치에서 전환되고 상기 테스트는 계속된다.

Description

타이어 균일성 테스트에서의 개선 사항{IMPROVEMENTS IN TIRE UNIFORMITY TEST}

타이어의 균일성 테스트는 타이어 제조에 있어서 확립된 부분이다. 타이어가 제조된 후에, 타이어는 균일성 측정 기계로 향한다. 타이어 균일성 테스트 기계에 대한 하나의 예는 미국 특허 제 6,016,695호, "타이어 균일성 테스트 시스템"에 개시되고, 이는 본 명세서에서 참고자료서 병합된다. 전형적인 균일성 테스트 기계는 타이어를 상기 기계로 자동적으로 이송하고, 두개의 절반-림(half-rim) 사이에 상기 타이어를 끼우고, 상기 타이어에 바람을 넣고, 상기 타이어를 차량의 중량을 가정한 드럼에 대항하여 하중을 받게 하고, 상기 타이어를 테스트하는 단계들을 거쳐서, 상기 타이어에 표시하고 상기 타이어를 몇 개의 출력 컨베이어 중 하나에 분류할 것이다. 현재 사용되고 있는 균일성 테스트 기계에서 발견되는 하중 휠 조립체는 미국 특허 제 5,979,231호, "원추형 지지 플레이트를 가지는 타이어 테스트 시스템용 하중 휠 조립체", 및 제 4,704,900호, "타이어에 바람직한 평균 방사상 힘을 가하기 위한 장치 및 방법"에 기재되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에서 참고자료로서 병합된다. 일부 균일성 기계는 타이어의 특성을 개선하기 위하여 타이어를 연마하는 것 그리고 타이어의 기하학적인 매개 변수를 측정하는 것과 같은 추가적인 단계를 수행한다.

전형적인 균일성 테스트 기계에 대한 테스트 단계는, 하중을 받고 있는 공기가 주입된 타이어를 회전시키는 단계, 타이어의 회전 위치의 함수로서 드럼 상에 타이어에 의해 가해지는 힘을 측정하는 단계, 타이어의 특성에 대한 측정값을 얻기 위하여 그러한 측정값에 대한 계산을 수행하는 단계, 타이어의 회전 방향을 바꾸는 단계(테스트 동안에 타이어를 장착하고 회전시키기 위하여 사용되는 스핀들 조립체에 대한 설명은 미국 특허 제 5,992,227호 "타이어 테스트 시스템용 자동 조절 가능한 너비 척 장치"에 나와 있고, 상기 문헌은 본 명세서에서 참고자료로 병합된다), 측정 프로세스를 반복하는 단계, 타이어의 균일성에 대한 등급을 얻기 위한 한계를 설정하기 위하여 일 또는 양 방향으로 상기 특성에 대한 측정값을 비교하고 추가적인 처리를 위한 출력 컨베이어를 결정하는 단계, 이러한 등급 및 분류 결과를 표시 및 분류에서 나중에 사용하기 위하여 메모리에 위치시키는 단계, 대체로 방사상 힘 변화의 제1 조화 진동(harmonic)의 고점에 일치하는 타이어 상의 요구되는 각 위치에 표시가 이루어질 수 있도록 정확한 방향에서 회전을 멈추는 단계를 포함한다.

균일성 기계의 품질에 대해 일반적인 측정사항 중 하나는 상기 기계의 반복성, 즉 타이어가 반복적으로 테스트될 때 타이어 특성에 대한 측정값들이 얼마나 양호하게 반복되느냐이다. 하중 및 공기 주입의 시험 조건에 대한 제어 불량, 테스트 림 또는 하중 드럼의 과도한 마모, 전기 노이즈, 기계적 진동 등은 반복성이 결여되는 결과를 초래할 수 있다. 반복성은 기계의 품질에 대한 매우 중요한 측정 사항이기에, 많은 관심이 양호한 반복성을 획득하는 데에 여러 해 동안 집중되어 왔었다.

특정한 타입의 타이어 구조는, 그런 타입의 타이어가 균일성 기계의 반복성 측정에 사용될 때, 불량한 반복성을 나타내게 하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 예를 들어, 타이어에 강화제로서 나일론을 사용하는 것은 종종 불량한 반복성을 나타내게 한다. 불행히도, 최근에, 많은 타이어들은 벨트 가장자리 오버레이와 같은 부품의 사용을 통한 타이어의 신뢰성에 대한 강조의 증가, 및 아주 종종 나일론 캡 플라이를 사용하는 고속 등급 타이어의 증가된 중요성 때문에, 불량한 반복성을 가져오는 디자인으로 만들어지고 있다. 이러한 어려운 타이어들의 날로 만연은 타이어 균일성 측정 기계의 제조자에게 문제점을 안겨주었다. 상기 기계는 과거와 동일한 높은 품질(심지어는 보다 개선된 품질)을 계속 유지하지만, 테스트 타이어에 대한 그들의 반복성에 대한 측정은 상기 기계의 품질이 표준에 못 미친다는 점을 나타낸다.

나아가, 이러한 어려운 타이어에 대한 측정은 타이어 제조자에게도 문제를 안겨주고 있다. 타이어 특성의 측정에 있어서의 큰 불확실성이 있다면(적어도 상업적으로 적합한 횟수의 사이클로 측정될 때), 타이어 제조자는 그 타이어를 정확한 카테고리로 신뢰성있게 등급을 부여할 수 없어서, 불필요하게 타이어를 저 평가함에 따라서 고객이 불만족하게 하거나 세금의 손실을 초래할 수 있다.

본 발명은 타이어 균일성 테스트 기계 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 균일성 테스트 기계의 반복성을 개선하기 위한 테크닉에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 균일성 테스트 기계를 작동하는 방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다; 그리고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 균일성 테스트 기계를 작동하는 방법에대한 흐름도를 도시하고 있다.

측정되는 타이어 특성에 대한 충격을 최소화하는 방식으로 테스트 단계를 수행할수록 타이어 테스트의 반복성은 높아진다. 본 발명은 반복적인 방식으로 타이어를 테스트하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 타이어는 회전 스핀들 상에 장착되어 회전한다. 회전 중에, 하나 이상의 타이어 매개 변수가 타이어의 회전 위치의 함수로서 측정된다. 뒤이은 테스트 단계를 수행하기 위한 타이어 위치는 측정된 매개 변수에 근거하여 결정된다. 그러면 뒤이은 테스트 단계는 상기 결정된 위치에서 수행된다.

본 발명의 일 양상에 있어서, 타이어 전환은 전환 중에 타이어에 의해 취해진 셋(set)을 최소화할 타이어 위치에서 이루어진다. 테스트 동안에 하중 운반체 상에 가해지는 방사상 힘이 측정되고 그 힘의 변동이 기록된다. 방사상 힘 변동의 제1 조화 진동은 계산되고 상기 전환은 제1 조화 진동의 제로 교차(zero crossing)에서 이루어진다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 하중 운반체로부터의 하중은 제동되는 타이어 회전에 앞서 또는 그에 동시에 제거된다. 타이어에 하중을 제거하기 위하여 하중 운반체에 의해 이동될 바람직한 타이어 제동 위치 및 후퇴 간격은 결정된다. 하중 운반체가 후퇴 시간 동안에 발생할 회전 각도뿐만 아니라 후퇴 간격을 이동하기 위하여 필요한 후퇴 시간이 계산된다. 이러한 정보로부터, 하중 운반체가 원하는 타이어 제동 위치에서 후퇴를 완료하도록 후퇴가 시작되어야만 하는 타이어 후퇴 위치가 추론된다. 그러면, 하중 운반체 후퇴는 상기 타이어 후퇴 위치에서 시작된다.

본 발명의 다른 특징, 이익 및 이점은 다음의 도면과 함께 뒤이은 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 참조하면 명확해질 것이다.

균일성 테스트 기계에 있어서 반복성이 감하는 하나의 원인은, 타이어의 회전 방향이 하중 하에서 전환될 때, 상기 타이어가 이러한 전환 중에 "셋(set)"을 가지고, 이러한 "셋"은 제2 회전 방향에서 얻어진 측정값, 특히 방사상 힘 변동에 대한 측정에 영향을 미친다는 것이다. 이러한 영향은, 작은 변화를 통한, 방사상 힘 변동의 증가에서부터 방사상 힘 변동의 감소에 이르기까지의 전환이 일어나는 타이어의 방사상 각도 위치에 근거하여 예측할 수 있다. 양방향 회전에 있어서의 방사상 힘은 높은 정도의 유사성을 가지기 때문에, 제2 방향에서 방사상 힘의 변화가 거의 발생하지 않도록 제1 방향에서 이루어진 측정에 근거하여 전환을 제어하는 것이 가능하다. 이는 상기 기계가, 매우 반복할 수 있는 기준으로, 제2 방향에서 방사상 힘의 참 측정을 제공할 수 있게 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 균일성 기계는 도 1의 큰 틀에 따라 작동한다. 단계(110)에서, 방사상 힘 변동은 현재 회전 방향에서 측정된다. 이러한 방사상 힘 변동의 제1 조화 진동은 단계(120)에서 계산되고 제1 조화 진동의 제로 교차에 일치하는 타이어 위치는 단계(130)에서 결정된다. 단계(140)에서, 타이어 위치는 제로 교차에 이를 때까지 모니터링된다. 회전 방향은 단계(150)의 적절한 위치에서 전환되고 테스트는 계속된다.

이러한 테크닉은 전환을 지연시켜서 사이클 시간이 약간 증가되는 결과를 가져올 것이지만, 이러한 증가는 제2 방향에서의 "웜업"이 감소되게 함으로써 상당 부분 벌충된다.

타이어에 관련된 비 반복성의 다른 원인은 테스트 구역 내부, 또는 특히, 상기 기계의 뒤이은 스테이션 안 중의 하나에서, 표시를 가능케 하도록 타이어의 회전을 정지시키는 일반적인 방식이다. 이는 역시 타이어가 "셋"을 취하도록 하는데, 심지어 타이어가 반복성 테스트의 일부로서 다시 테스트되기 위하여 상기 기계의 입구로 되돌려 보내진 후에도 남아 있게 될 것이다. 많은 경우에 있어서, 모든 등급 결정이 이미 이 과정에서 이루어졌기 때문에, 이러한 것이 타이어 제조업자가 타이어를 처리함에 있어서 별 문제가 되지 않는 다고 보일 수 있지만, 처리 공정은 타이어가 균형 측정 기계[아이티더블유 라이드 퀄리티 프로덕츠(ITW Ride Quality Products)에 의해 제조된 에이아이티(AIT)-238과 같은] 옆으로 진행되도록 하고, 여기서 타이어의 "셋"은 부정확한 균형 측정 및 그에 따라 이루어지는 등급 결정을 가져올 수 있다.

이러한 원인은 타이어에 대한 하중이 타이어가 정지된 때에 제거되도록 타이어의 하중을 미리 제거함으로써 극복될 수 있다. 균일성 기계를 제어하는 기술 분야에서 숙련된 자는 이러한 제어를 실행하기 위한 몇 가지 방법을 이해할 것이다. 이러한 기술된 실시예에서, 타이어 균일성 기계는 도 2에서 큰 틀이 잡힌 단계들로 이루어딘 방법에 따라 작동한다. 바람직한 제동 위치는 단계(210)에서 식별된다. 하중 바퀴가 타이어를 제거하기 위하여 후퇴할 필요가 있을 간격은, 타이어가 하중을 받았을 때 이루어진 타이어의 외부 반경의 측정에 근거하여, 단계(220)에서 결정된다. 이러한 간격 및 하중 바퀴 운반체의 운동에 대한 알려진 비율로부터, 이러한 간격을 후퇴하기 위해 필요한 시간은 단계(230)에서 결정된다. 후퇴 시간 동안에 발생할 타이어의 회전각은 단계(240)에서 결정되고 후퇴가 시작되어야 하는 위치는 단계(250)에서 추론된다. 타이어가, 타이어가앞선 단계에서 결정된 시간에 제동될 수 있고 타이어가 원하는 위치에서 제동될 수 있게 하는 방향에 있을 때, 하중 휠 후퇴 및 타이어 스핀들의 제동은 동시에 시작된다. 이는 하중 힐이 스핀들 제동{단계(260-290)}과 같이 타이어와의 접촉에서 벗어날 수 있게 한다.

앞서의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 테스트 동안에 타이어 균일성 특성에 대한 테스트 장치의 영향을 최소화하는 방식으로 타이어를 다룸으로써, 보다 반복성을 가지는 균일성 테스트가 이루어질 수 있다. 비록 본 발명은 일정 부분만 설명되었지만, 본 발명은 첨부된 청구항의 사상 또는 범위 내에서 속하는 공개된 디자인으로부터의 모든 변경 및 대체도 포함하는 것으로 본다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 타이어 균일성 테스트 기계 분야에 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (10)

1. 타이어를 테스트하기 위한 방법으로서,

   회전 스핀들 상에 상기 타이어를 장착하는 단계;

   상기 타이어를 제1 방향으로 회전시키고 상기 타이어의 회전 위치의 함수로서 하나 이상의 타이어 매개 변수를 측정하는 단계;

   상기 측정된 매개 변수에 근거하여 상기 타이어의 회전을 전환시킬 타이어 위치를 결정하는 단계; 및

   상기 타이어가 상기 결정된 위치에 도달할 때 상기 회전 방향을 전환하는 단계를 포함하여 이루어지는, 타이어 테스트 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정된 매개 변수는 방사상 힘 변동을 포함하는, 타이어 테스트 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 방사상 힘 변동의 제1 조화 진동을 계산하는 단계를 포함하고,

   여기서 상기 타이어 회전 방향을 전환하는 단계는 상기 계산된 제1 조화 진동에 근거하여 이루어지는, 타이어 테스트 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 타이어 회전 방향을 전환하는 단계는 방사상 힘 변동의상기 제1 조화 진동의 양-진행 제로(positive-going zero) 교차에서 수행되는, 타이어 테스트 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 타이어 회전 방향을 전환하는 단계는 방사상 힘 변동의 상기 제1 조화 진동의 음-진행 제로(negative-going zero) 교차에서 수행되는, 타이어 테스트 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 타이어 회전 방향을 전환하는 단계는 방사상 힘 변동의 상기 제1 조화 진동의 첫 번째로 대하는 제로 교차에서 수행되는, 타이어 테스트 방법.
7. 타이어를 테스트하기 위한 방법으로서,

   회전 스핀들 상에 상기 타이어를 장착하는 단계;

   하중 운반체를 상기 타이어 둘레와 접촉하도록 이동시킴으로써 상기 이동성 하중 운반체를 갖는 상기 타이어 둘레에 하중을 가하는 단계;

   상기 타이어를 회전시키고 상기 타이어의 회전 위치의 함수로서 하나 이상의 타이어 매개 변수를 측정하는 단계;

   원하는 타이어 제동 위치를 결정하는 단계;

   상기 타이어에서 하중을 제거하기 위하여 상기 하중 운반체에 의해 이동될 후퇴 간격을 결정하는 단계;

   상기 하중 운반체가 상기 후퇴 간격을 이동하는데 필요한 후퇴 시간을 결정하는단계;

   상기 후퇴 시간 동안에 발생할 회전각을 결정하는 단계;

   상기 하중 운반체가 상기 원하는 타이어 제동 위치에서 후퇴를 완료하도록 후퇴가 시작되어야 하는 타이어 후퇴 위치를 추론하는 단계; 그리고

   상기 타이어 후퇴 위치에서 하중 운반체 후퇴를 개시하는 단계를 포함하여 이루어지는, 타이어 테스트 방법.
8. 타이어를 테스트하기 위한 장치로서,

   테스트될 타이어를 제1 방향으로 회전시키기 위한 회전 스핀들;

   테스트되는 상기 타이어를 접촉시키고, 상기 타이어에 하중을 가하며, 타이어 매개 변수를 측정하기 위하여 상기 스핀들에 수직한 후퇴 축을 따라서 이동 가능한 하중 운반체;

   상기 타이어에 의해 상기 하중 운반체 상에 가해진 방사상 힘을 측정하기 위하여 상기 하중 운반체 상에 장착된 하중 셀(cell); 및

   상기 측정된 타이어 매개 변수를 타이어 회전 위치의 함수로서 기록하고, 방사상 힘 변동의 제1 조화 진동을 타이어 회전 위치의 함수로서 계산하고, 상기 계산된 제1 조화 진동에 근거하여 상기 회전 방향을 전환하기 위한 타이어 위치를 결정하기 위한 제어기를 포함하여 이루어지는, 타이어 테스트 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어기는 타이어 회전 전환이 방사상 힘의 상기 제1 조화진동의 제로 교차에서 일어나게 하는, 타이어 테스트 장치.
10. 타이어를 테스트하기 위한 장치로서,

    테스트될 타이어를 제1 방향으로 회전시키기 위한 회전 스핀들;

    테스트되는 상기 타이어를 접촉시키고, 상기 타이어에 하중을 가하며, 타이어 매개 변수를 측정하기 위하여 상기 스핀들에 수직한 후퇴 축을 따라서 이동 가능한 하중 운반체;

    상기 타이어에 의해 상기 하중 운반체 상에 가해진 방사상 힘을 측정하기 위하여 상기 하중 운반체 상에 장착된 하중 셀(cell); 및

    상기 측정된 타이어 매개 변수를 타이어 회전 위치의 함수로서 기록하기 위한 제어기를 포함하고,

    여기서 상기 제어기는 상기 타이어 회전이 정지됨과 동시에 상기 하중 운반체가 후퇴하게 하는, 타이어 테스트 장치.