KR20060117490A

KR20060117490A - 타이어의 밸런스 측정장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060117490A
Application number: KR1020050039292A
Authority: KR
Inventors: 최영일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-17
Also published as: KR100680398B1

Abstract

본 발명은 타이어의 밸런스 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 타이어스핀들(51)을 매개로 타이어(53)가 회전 가능하게 결합된 타이어가동블록(55)과, 상기 타이어가동블록(55)으로부터 인접한 위치에 고정 설치되어 콘트롤러(57)의 제어에 따라 구동하는 스텝모터(59)와, 상기 스텝모터(59)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 모터축(61)에 결합되면서 상기 타이어(53)의 외주면과 접하도록 설치되는 구동롤러(63)와, 상기 타이어가동블록(55)으로부터 이격 설치된 다수개의 타이어고정블록(65)과, 상기 타이어가동블록(55)과 상기 타이어고정블록(65)을 연결하도록 그 사이에 설치되는 압력센서(67)와, 상기 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 크기를 디스플레이 하는 디스플레이수단(69)으로 구성되어져,실제로 차량에 장착되어 주행하고 있는 상태의 타이어와 가장 유사한 상황을 구현하여 실험를 할 수 있게 됨으로써, 타이어의 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 발생하는 모든 밸런스의 불평형을 올바르게 측정 및 보정할 수 있도록 된 것이다.

Description

타이어의 밸런스 측정장치 및 방법{apparatus and method for detecting balance of tire}

도 1은 종래 구조에 따른 타이어의 밸런스 측정장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 2는 종래의 장치를 이용하여 타이어의 밸런스를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 타이어의 밸런스 측정장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 4와 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 부분단면도,

도 6과 도 7은 본 발명의 장치를 이용하여 타이어의 밸런스를 측정하는 방법을 설명하기 위한 블록도 및 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

51 - 타이어스핀들 53 - 타이어

55 - 타이어가동블록 57 - 콘트롤러

59 - 스텝모터 61 - 모터축

63 - 구동롤러 65 - 타이어고정블록

67 - 압력센서 69 - 디스플레이수단

본 발명은 휠과 조립된 타이어의 밸런스를 측정하고 이를 올바르게 보정토록 하여 실제 주행 상태에서 발생할 수 있는 차량의 쏠림 및 시미(shimmy) 현상등을 예방할 수 있도록 하는 타이어의 밸런스 측정장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 휠과 타이어의 조립체로 이루어진 바퀴는 통상적으로 차체에 장착되기 전에 타이어의 밸런스(balance)를 측정하여 이의 불평형 상태를 보정하게 되고, 이와 같이 타이어의 밸런스 보정이 완료된 바퀴만을 차량에 장착함으로써 주행안정성을 확보하도록 되어 있다.

한편, 도 1에는 타이어의 밸런스를 측정하기 위한 종래의 장치가 도시되어 있다.

즉, 콘트롤러(1)의 제어에 따라 구동하는 스텝모터(3)와, 상기 스텝모터(3)를 포함하여 구성되는 가동블록(5)과, 상기 스텝모터(3)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 스핀들(7)을 매개로 연결되는 타이어(9)와, 상기 가동블록(5)의 일측면으로부터 이격된 위치에서 고정 설치되는 고정블록(11)과, 상기 가동블록(5)과 고정블록(11)을 연결하도록 그 사이에 설치되는 다수개의 압력센서(13)로 구성된다.

여기서, 상기 타이어(9)는 통상적으로 일컫는 바퀴를 총칭하는 명칭이다.

다시 말해서, 차량의 바퀴는 휠과 타이어의 조립체로 구성되어 상기 스핀들 (7)을 매개로 스텝모터(3)와 연결되는 부품은 휠에 해당하고, 상기 휠에 조립되는 부품이 타이어에 해당하지만, 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해 휠과 타이어를 따로 분리하여 기재하지 않고, 타이어란 통합된 명칭으로서 사용하도록 한다.

그리고, 상기 압력센서(13)는 디스플레이수단(15)과 전기적으로 연결된 구조로서, 상기 디스플레이수단(15)은 압력센서(13)로부터 발생한 전류의 크기를 디지털 또는 아날로그방식으로 디스플레이 하는 역할을 수행한다.

한편, 종래의 장치를 이용한 타이어의 밸런스 보정방법은 도 2를 참고하여 설명하기로 한다.

콘트롤러(1)의 제어신호에 의해 스텝모터(3)가 구동하고 이의 동력을 전달받아 타이어(9)가 회전하게 되면, 타이어(9)의 원심력에 의해 가동블록(5)이 유동하면서 압력센서(13)를 가압하게 된다.

이때, 상기 압력센서(13)는 가압력에 해당하는 크기만큼의 전류를 발생시키게 되고, 이 전류의 크기는 디스플레이수단(15)을 통해 표시되어지게 된다.(단계 S1)

따라서, 작업자는 디스플레이수단(15)에 표시된 전류의 크기를 참고하여 웨이트(weight)를 이용해 타이어(9)의 밸런스를 보정한 후(단계 S2), 재차 타이어(9)의 밸런스를 측정하게 된다.(단계 S3)

한편, 타이어(9)의 밸런스를 2차 측정할 때 사용하는 장비는 1차 측정시 사용한 장비(도1에 도시된 장비)나 또는 별도의 측정장비를 사용할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 작업자는 2차 측정까지 완료된 타이어(9)를 살펴본 후 교체를 할 것인지 또는 차량에 조립을 할 것인지를 판단하여, 다음의 작업공정을 수행하게 된다.(단계 S4)

그러나, 상기와 같은 종래의 장치는 실제 차량의 타이어에서 발생하는 밸런스의 불평형을 미리 보정하여 주지 못한다는 문제점이 있었다.

즉, 차량에 장착되어 주행을 하는 타이어는 노면과의 접촉부위가 하중에 의해 찌그러진 상태를 유지하면서 회전을 하게 된다.

이때, 실차에 장착되어 회전을 하는 타이어에는 그 특성에 따라 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 밸런스의 불평형이 발생하게 된다.

따라서, 실차에 장착되기 전 타이어의 밸런스를 측정할 때에는 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로의 불평형 밸런스를 보정해주어야만, 이후 주행상태의 차량은 쏠림 및 시미현상이 발생하지 않게 된다.

그런데, 도 1에 도시된 종래의 장치로는 타이어의 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 발생하는 밸런스의 불평형을 측정할 수 없는 단점이 있어 밸런스의 불평형을 보정해주지 못하는 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 실차에 장착되기 전 타이어의 밸런스를 측정할 때 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 발생하는 밸런스의 불평형을 측정할 수 있도록 함으로써, 불평형 밸런스의 보정을 통해 주행상태의 차량에서 쏠림 및 시미현상이 발생하지 않도록 하는 타이어의 밸런스 측정장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 밸런스 측정장치는, 타이어스핀들을 매개로 타이어가 회전 가능하게 결합된 타이어가동블록과, 상기 타이어가동블록으로부터 인접한 위치에 고정 설치되어 콘트롤러의 제어에 따라 구동하는 스텝모터와, 상기 스텝모터의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 모터축에 결합되면서 상기 타이어의 외주면과 접하도록 설치되는 구동롤러와, 상기 타이어가동블록으로부터 이격 설치된 다수개의 타이어고정블록과, 상기 타이어가동블록과 상기 타이어고정블록을 연결하도록 그 사이에 설치되는 압력센서와, 상기 압력센서로부터 발생한 전류의 크기를 디스플레이 하는 디스플레이수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 타이어의 밸런스 측정방법은, 스텝모터의 구동력을 전달받은 구동롤러가 타이어와 접촉한 상태를 유지하면서 일방향으로 회전하는 동력발생단계와, 상기 동력발생단계에서 회전하는 타이어에 구동롤러의 하중이 전달되는 하중전달단계와, 상기 구동롤러로부터 하중을 전달받은 타이어의 특성에 따라 타이어가동블록이 유동하면서 압력센서를 가압하는 압력발생단계와, 상기 압력센서로부터 발생한 전류의 특성에 따라 타이어에서 발생하는 밸런스의 불평형 상태가 디스플레이수단을 통해 표시되는 밸런스측정단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 타이어의 밸런스 측정장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 4와 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 부분단면도이다.

본 발명은 실차에 장착되기 전 타이어의 밸런스를 올바르게 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 기술로서, 본 발명에 따른 타이어의 밸런스 측정장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 타이어스핀들(51)을 매개로 타이어(53)가 회전 가능하게 결합된 타이어가동블록(55)과, 상기 타이어가동블록(55)으로부터 인접한 위치에 고정 설치되어 콘트롤러(57)의 제어에 따라 구동하는 스텝모터(59)와, 상기 스텝모터(59)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 모터축(61)에 결합되면서 상기 타이어(53)의 외주면과 접하도록 설치되는 구동롤러(63)와, 상기 타이어가동블록(55)으로부터 이격 설치된 다수개의 타이어고정블록(65)과, 상기 타이어가동블록(55)과 상기 타이어고정블록(65)을 연결하도록 그 사이에 설치되는 압력센서(67)와, 상기 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 크기를 디스플레이 하는 디스플레이수단(69)으로 구성된다.

여기서, 상기 타이어(53)는 통상적으로 일컫는 바퀴를 총칭하는 명칭이다.

엄밀히 말해서, 차량의 바퀴는 휠과 타이어의 조립체로 구성되는데, 상기 휠은 타이어스핀들(51)을 매개로 타이어가동블록(55)에 대해 회전 가능하게 결합되는 부품에 해당하고, 상기 타이어는 휠에 조립되는 부품에 해당하지만, 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해 휠과 타이어를 따로 분리하여 기재하지 않고, 이하 타이어란 통합된 명칭으로서 사용하도록 한다.

그리고, 상기 압력센서(67)는 디스플레이수단(69)과 전기적으로 연결된 구조로서, 상기 디스플레이수단(69)은 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 크기를 디지 털 또는 아날로그방식으로 디스플레이 하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 타이어고정블록(65)은 도시된 바와 같이, 상기 타이어스핀들(51)의 축방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도록 설치되는 축방향고정블록(65a)과, 상기 타이어(53)의 회전방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도록 설치되는 회전방향고정블록(65c)과, 상기 축방향고정블록(65a) 및 상기 회전방향고정블록(65c)과 각각 직교되는 방향이면서 상기 타이어(53)의 하중분배가 이루어지는 방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도록 설치되는 하중방향고정블록(65e)으로 구성된다.

또한, 상기 압력센서(67)는 도시된 바와 같이, 상기 타이어가동블록(55)과 상기 축방향고정블록(65a)을 연결하도록 설치되어 타이어스핀들(51)의 축방향으로 작용하는 압력을 측정하는 축방향센서(67a)와, 상기 타이어가동블록(55)과 상기 회전방향고정블록(65c)을 연결하도록 설치되어 타이어(53)의 진행방향으로 작용하는 압력을 측정하는 회전방향센서(67c)와, 상기 타이어가동블록(55)과 상기 하중방향고정블록(65e)을 연결하도록 설치되어 타이어(53)의 상하방향으로 작용하는 압력 및 타이어(53)의 시미방향으로 작용하는 압력을 측정하는 상하방향센서(67e)로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 장치를 이용한 타이어의 밸런스 보정방법은 도 6에 도시된 바와 같다.

즉, 본 발명에 따른 밸런스 보정방법은 도시된 바와 같이, 스텝모터(59)의 구동력을 전달받은 구동롤러(63)가 타이어(53)와 접촉한 상태를 유지하면서 일방향 으로 회전하는 동력발생단계와, 상기 동력발생단계에서 회전하는 타이어(53)에 구동롤러(63)의 하중이 전달되는 하중전달단계와, 상기 구동롤러(63)로부터 하중을 전달받은 타이어(53)의 특성에 따라 타이어가동블록(55)이 유동하면서 압력센서(67)를 가압하는 압력발생단계와, 상기 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 특성에 따라 타이어(53)에서 발생하는 밸런스의 불평형 상태가 디스플레이수단(69)을 통해 표시되는 밸런스측정단계로 구성된다.

여기서, 상기 밸런스측정단계에서는, 상기 타이어(53)의 축방향으로 작용하는 압력, 상기 타이어(53)의 진행방향으로 작용하는 압력, 상기 타이어(53)의 상하방향으로 작용하는 압력 및 상기 타이어(53)의 시미방향으로 작용하는 압력을 상기 압력센서(67)를 통해 동시에 측정하도록 되어 있다.

이하, 본 발명의 장치를 이용해 타이어의 밸런스를 측정하는 과정을 도 7을 참고하여 설명하기로 한다.

먼저, 콘트롤러(57)의 제어신호에 의해 스텝모터(59)가 구동하고(단계 S11) 이의 동력을 모터축(61)을 통해 전달받은 구동롤러(63)가 일방향으로 회전을 하게 되면(단계 S12), 상기 구동롤러(63)와 접촉하고 있던 타이어(53)도 타이어스핀들(51)을 중심으로 회전을 하게 된다.(단계 S13)

이때, 구동롤러(63)에 의해 회전하고 있는 타이어(53)는 외주면의 일부구간이 상기 구동롤러(63)에 의해 하중을 가압을 받고 있는 상태이다.

이와 같이, 구동롤러(63)에 의해 하중을 가압을 받고 있는 타이어(53)의 상태는, 실차 주행시 노면으로부터 하중을 전달받고 있는 타이어와 동일한 상태라 할 수 있다.

그리고, 구동롤러(63)로부터 하중을 전달받으면서 회전하고 있는 타이어(53)는 그 특성에 따라 타이어(53)의 축방향, 타이어(53)의 진행방향, 타이어(53)의 상하방향, 타이어(53)의 시미방향 등으로 힘과 모멘트의 변동이 발생하게 된다.

이와 같은, 타이어(53)의 힘과 모멘트의 변동은 타이어가동블록(55)으로 전달되고 타이어가동블록(55)을 유동시키게 되고(단계 S14), 상기 타이어가동블록(55)은 결국 압력센서(67)를 가압하게 된다.

이때, 상기 압력센서(67)는 가압력에 해당하는 크기만큼의 전류를 발생시키게 되고(단계 S15), 이 전류의 크기는 디스플레이수단(69)을 통해 표시되어지게 된다.(단계 S16)

따라서, 작업자는 각 압력센서(67)에서 디스플레이수단(69)으로 표시된 전류의 크기를 참고하여 웨이트(weight)를 이용해 타이어(53)의 불평형한 밸런스를 보정(단계 S17)한 후 차량에 조립라인으로 공급하게 된다.

한편, 타이어(53)의 밸런스 보정 후 별도의 측정장비를 이용하여 재차 밸런스를 측정 및 보정할 수도 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 밸런스 측정장치는, 실제로 차량에 장착되어 주행하고 있는 상태의 타이어와 가장 유사한 상황을 구현시킬 수가 있게 됨으로써, 타이어의 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 발생하는 모든 밸런스의 불평형을 올바르게 측정할 수 있는 장점이 있게 된다.

이에 따라, 불평형한 모든 밸런스가 보정된 후 차량에 장착된 타이어는 주행 상태의 차량에서 쏠림 및 시미현상이 발생하지 않도록 함으로써, 차량은 주행안정성이 대폭 증대되는 잇점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 타이어 밸런스 측정장치는, 실제로 차량에 장착되어 주행하고 있는 상태의 타이어와 가장 유사한 상황을 구현하여 실험를 할 수 있게 됨으로써, 타이어의 차축방향과 진행방향과 상하방향 및 시미방향으로 발생하는 모든 밸런스의 불평형을 올바르게 측정 및 보정할 수 있게 되고, 이 결과 보정이 완료된 타이어를 장착한 차량은 주행상태에서 쏠림이나 시미현상이 발생하지 않는 효과가 있게 된다.

Claims

타이어스핀들(51)을 매개로 타이어(53)가 회전 가능하게 결합된 타이어가동블록(55)과,

상기 타이어가동블록(55)으로부터 인접한 위치에 고정 설치되어 콘트롤러(57)의 제어에 따라 구동하는 스텝모터(59)와,

상기 스텝모터(59)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 모터축(61)에 결합되면서 상기 타이어(53)의 외주면과 접하도록 설치되는 구동롤러(63)와,

상기 타이어가동블록(55)으로부터 이격 설치된 다수개의 타이어고정블록(65)과,

상기 타이어가동블록(55)과 상기 타이어고정블록(65)을 연결하도록 그 사이에 설치되는 압력센서(67)와,

상기 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 크기를 디스플레이 하는 디스플레이수단(69)

으로 구성되는 타이어의 밸런스 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 타이어고정블록(65)은,

상기 타이어스핀들(51)의 축방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도록 설치되는 축방향고정블록(65a)과,

상기 타이어(53)의 회전방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도 록 설치되는 회전방향고정블록(65c)과,

상기 축방향고정블록(65a) 및 상기 회전방향고정블록(65c)과 각각 직교되는 방향이면서 상기 타이어(53)의 하중분배가 이루어지는 방향을 따라서 상기 타이어가동블록(55)과 대향되도록 설치되는 하중방향고정블록(65e)

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어의 밸런스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 압력센서(67)는,

상기 타이어가동블록(55)과 상기 축방향고정블록(65a)을 연결하도록 설치되어 타이어스핀들(51)의 축방향으로 작용하는 압력을 측정하는 축방향센서(67a)와,

상기 타이어가동블록(55)과 상기 회전방향고정블록(65c)을 연결하도록 설치되어 타이어(53)의 진행방향으로 작용하는 압력을 측정하는 회전방향센서(67c)와,

상기 타이어가동블록(55)과 상기 하중방향고정블록(65e)을 연결하도록 설치되어 타이어(53)의 상하방향으로 작용하는 압력 및 타이어(53)의 시미방향으로 작용하는 압력을 측정하는 상하방향센서(67e)

로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어의 밸런스 측정장치.
스텝모터(59)의 구동력을 전달받은 구동롤러(63)가 타이어(53)와 접촉한 상태를 유지하면서 일방향으로 회전하는 동력발생단계와,

상기 동력발생단계에서 회전하는 타이어(53)에 구동롤러(63)의 하중이 전달되는 하중전달단계와,

상기 구동롤러(63)로부터 하중을 전달받은 타이어(53)의 특성에 따라 타이어가동블록(55)이 유동하면서 압력센서(67)를 가압하는 압력발생단계와,

상기 압력센서(67)로부터 발생한 전류의 특성에 따라 타이어(53)에서 발생하는 밸런스의 불평형 상태가 디스플레이수단(69)을 통해 표시되는 밸런스측정단계

로 구성되는 타이어의 밸런스 측정방법.
제 4항에 있어서, 상기 밸런스측정단계에서는,

상기 타이어(53)의 축방향으로 작용하는 압력, 상기 타이어(53)의 진행방향으로 작용하는 압력, 상기 타이어(53)의 상하방향으로 작용하는 압력 및 상기 타이어(53)의 시미방향으로 작용하는 압력을 상기 압력센서(67)를 통해 동시에 측정하도록 된 것을 특징으로 하는 타이어의 밸런스 측정방법.