KR20130042283A - 타이어 비드의 림 안착성 평가 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 림 부분와 타이어 비드부에 센서를 부착하고 신호를 계측하고, 계측된 신호를 비교하여 림 대비한 타이어 비드부의 상대적인 거동을 측정하며, 거동의 크기로 타이어 비드부의 림 안착성을 평가하고, 센서를 이용하여 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하며, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임 량 및 미끌림 량을 분석하고, 데이터를 송신하는 데이터 송신부를 구비하며, 송신부에서 송신된 데이터를 수신하여 데이터 저장하고, 데이터를 처리 분석하는 데이터 처리 및 분석부로 구성된 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

타이어 비드의 림 안착성 평가 장치 및 방법{Device for measuring the tire bead slip or vibration relative to Rim}
본 발명은 림 부분와 타이어 비드부에 센서를 부착하고 신호를 계측하고, 계측된 신호를 비교하여 림 대비한 타이어 비드부의 상대적인 거동을 측정하며, 거동의 크기로 타이어 비드부의 림 안착성을 평가하고, 센서를 이용하여 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하며, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임 량 및 미끌림 량을 분석하고, 데이터를 송신하는 데이터 송신부를 구비하며, 송신부에서 송신된 데이터를 수신하여 데이터 저장하고, 데이터를 처리 분석하는 데이터 처리 및 분석부로 구성된 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.
타이어는 비드부가 림에 안착되어 노면에서 발생하는 힘을 림에 전달하고 이 힘이 차체에 전달된다.
따라서 타이어의 비드부가 림에 잘 안착되어 있는가는 타이어의 다양한 특성에 영향을 미친다.
특히 주행 중 조향이나 제동 및 가속 시에 타이어 비드부와 림 사이에 미끌림이 발생하면, 차량의 조종안정성이나 제동 성능의 저하를 가져오는 문제점이 있다.
따라서 이러한 비드 미끌림을 개선하기 위해 등록된 특허 제10-0833032호에 제동 및 가속 시에 타이어의 비드부와 림 사이에 미끌림을 개선하기 위한 기술적 구성이 개시되어 있다.
또한, 등록 특허 제10-0610678호에는 대형 타이어의 비드부의 성능을 시험하기 위한 장치가 고안되기도 하였다.
그러나, 이러한 기술은 미끌림을 개선하기 위한 비드부의 설계 혹은 비드부의 온도상승에 따른 성능저하를 보기 위한 것이고, 비드부의 거동을 측정하여 비드 안착성을 평가할 수 있는 기술적 구성에 대한 내용은 부족해 보인다.
실제 비드 미끌림을 보기 위해서는 타이어와 비드부에 마킹을 하고, 제동 혹은 조향 시험 후, 마킨(marking)된 선을 기준으로 미끌림이 발생한 정도를 파악하고 있다.
이러한 시험은 시험 도중에 발생되는 비드의 거동을 볼 수 없고 단지 최종적으로 발생된 슬립량만 볼 수 있다는 문제점이 있다.
특히 제동 혹은 조향 중에 타이어의 비드가 림 대비 발생하는 진동이 크면 노면에서 발생하는 힘이 차량으로 전달되는 정도에 영향을 미쳐 성능이 저하 될 수 있는데, 이러한 진동의 발생정도를 파악할 수 있는 종래의 기술의 문제점이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기기 위해 림 또는 비드부분에 센서를 부착 설치하고, 타이어의 비드부와 림의 거동을 계측하는 센서부, 센서에서 측정한 신호를 받아서 이를 송신하는 데이터 송신부 및 송신부에서 전송한 데이터를 수신하여 데이터 저장하고, 처리 분석하는 프로그램으로 연산하는 데이터 처리 및 분석부로 구성되어 타이어 비드부의 림 안착성의 과정 및 결과를 평가하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 림부분과 타이어 비드부에 가속도계를 부착하여 측정된 신호를 이용할 경우 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하고, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임량 및 미끌림량을 정확하게 분석하는데 있다
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 림대비 타이어의 강성이 현저히 약한 점을 고려하여 림을 강체로 가정하면, 림의 진동은 타이어 회전중에 센서의 위치에 무관하게 일정하게 나타나며, 비드부의 진동은 접지 순간에 크게 변화를 보이므로 비드부에 설치된 센서에서 계측되는 접지 순간의 신호만으로 림에서 비드가 움직이는 상대적인 거동을 볼 수 있으므로, 비드부의 가속도만을 측정하여 림과 비드의 상대진동을 측정하는데 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단은 림 부분 또는 타이어 비드부에 센서를 부착하여 신호를 계측하고, 계측된 신호를 증폭하고, 신호에 포함된 잡음을 제거한 후 데이터 송신부를 거쳐서 수신 및 데이터 처리부의 데이터 수신부를 거쳐서, 수신한 데이터를 처리하고 분석하는 데이터 처리 및 분석부에서 림과 타이어 비드부의 상대적인 거동을 비교 분석하며, 거동의 크기로 타이어 비드의 림 안착성을 평가하되, 구체적으로, 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하며, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임 량 및 미끌림 량을 분석하고, 송신부에서 송신된 데이터를 수신하여 데이터 및 분석된 데이터를 저장하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 센서에서 신호를 측정하는 단계를 거치고, 측정된 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하는 신호처리단계를 거치며, 처리된 신호를 데이터 송신부를 통해서 전송하는 단계를 거쳐서, 데이터 수신부에서 수신한 데이터를 저장 및/또는 처리 분석하는 단계로 이루어진 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 림부분에 센서를 부착하고, 타이어 비드부에 센서를 부착하여 타이어의 비드부와 림의 거동을 계측하는 센서부, 센서에서 측정한 신호를 받아서 이를 송신하는 데이터 송신부 및 송신부에서 전송한 데이터를 수신하여 데이터 저장하고, 처리 분석하는 프로그램으로 연산하는 데이터처리 및 분석부로 구성되어 타이어 비드부의 림 안착성을 과정 및 결과를 신속하고 정확하게 평가할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 다른 효과는 림부분과 타이어 비드부에 가속도계를 부착하여 측정된 신호를 이용할 경우 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하고, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임량 및 미끌림량을 정확하게 분석하는데 있다
본 발명의 다른 효과는 림대비 타이어의 강성이 현저히 약한 점을 고려하여 림을 강체로 가정하면, 비드부의 진동은 접지 순간에 크게 변화를 보이므로 비드부에 설치된 센서에서 계측되는 접지 순간의 신호만으로 림에서 비드가 움직이는 상대적인 거동을 볼 수 있으므로, 비드부의 가속도만을 측정하여 림과 비드의 상대진동을 측정하는데 있다.
도 1은 타이어의 형상을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 타이어의 안착성을 측정하는 흐름도를 도시한 것이다.
도 3은 가속도 센서로 타이어 1회전 시 측정한 진동신호를 도시한 것이다.
도 4는 가속도 센서로 타이어 1회전 시 측정한 진동신호를 적분한 신호를 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 신호를 적분한 신호로 변위를 나타낸 것이다.
도 6, 도 7은 연속하여 회전할 때 가속도 센서에서 계측한 신호이다.
도 8은 각각 서로 다른 타이어에 대한 비드 거동을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 9는 상기 진동신호를 FFT에 의한 주파수 특성을 도시한 것이다.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>
11; 트레드(tread) 12, 13; 림
14, 15; 센서 16, 17; 센서(또 다른 위치)
21; 계측 및 송신부 22; 센서부
23; 신호처리부 24; 데이터 송신부
25; 수신 데이터 처리부 26; 데이터 처리 및 분석부
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
본 발명에 따른 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치는 림 부분 또는 타이어 비드부에 센서를 부착하여 신호를 계측하고, 계측된 신호를 증폭하고, 신호에 포함된 잡음을 제거한 후 데이터 송신부에서 데이터를 송신하고, 송신된 데이터는 수신 및 데이터 처리부의 데이터 수신부에서 수신하며, 데이터 수신부에서 수신한 데이터를 처리하고 분석하는 데이터 처리 및 분석부에서 거동의 크기로 타이어 비드의 림 안착성을 평가하도록 구성되어 있다.
구체적으로, 상기 센서로 가속도센서를 사용할 경우에, 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동신호를 측정하고, 측정된 신호를 증폭 및/또는 잡음제거필터를 사용하여 건전한 신호로 변경하며, 측정된 건전한 신호를 한번 적분할 경우에 속도신호로 변환되며, 다시 적분할 경우에 변위로 변경되며, 변위가 클수록 거동이 크고, 안착성이 좋지 않다는 평가를 하는 것이다.
본 발명에 따른 타이어 비드부의 림 안착성 평가방법은 센서에서 신호를 측정하는 단계를 거치고, 측정된 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하는 신호처리단계를 거치며, 처리된 신호를 데이터 송신부를 통해서 전송하는 단계를 거쳐서, 데이터 수신부에서 수신한 데이터를 저장 및/또는 처리 분석하는 단계로 이루어진다. 본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명의 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 타이어의 형상을 도시한 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 타이어의 안착성을 측정하는 흐름도를 도시한 것이다.
계측 및 송신부의 센서부는 하나 이상 다수의 센서로 구성할 수 있고, 부착 설치되는 위치는 림 및/또는 타이어비드부에 센서(도1의 14내지 17)를 부착하여 신호를 계측한다.
센서는 제동 및 조향 중에 타이어에서 발생하는 거동(또는 변형)을 측정하기 위한 것으로 가속도를 측정하는 가속도 센서 또는 변형을 측정할 수 있는 스트레인 게이지 등 거동(또는 변형)을 측정할 수 있는 센서이면 족하다.
상기 센서부에서 측정한 신호를 건전한 신호로 만들기 위하여 신호증폭기를 이용하여 신호를 증폭하고, 필요할 경우에 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위하여 잡음제거필터를 거쳐서 잡음을 제거할 수 있다.
상기 신호를 증폭하고, 신호에 포함된 잡음을 제거하는 과정과 수단은 센서에서 측정한 신호가 건전할 경우에 사용하지 않을 수 있다.
센서에서 측정한 건전한 신호는 데이터 전송부에서 수신 및 데이터처리부(25)의 데이터 수신부(26)로 전송한다.
데이터 수신부(26)에서 수신한 진동신호는 데이터 처리 및 분석부에서 림과 타이어사이의 거동을 분석하게 된다.
구체적인 실시 예로 가속도 센서를 사용하여 타이어 비드의 림 안착성을 평가하는 기술적 구성에 대하여 기술한다.
도 1에서 붉은 색 부분에 가속도 센서를 부착하고, 가속도 센서에서 계측된 도 3의 진동신호를 데이터 송신부와, 데이터 수신부를 통해서 전송받은 신호를 데이터 처리 및 분석부에 처리하는 기술적 구성을 살펴본다.
가속도 센서에서 수신한 신호는 도3에서와 같은 진동신호의 형태이며, 도 3은 가속도 센서에서 받은 진동신호 중에서 타어가 1회전 할 때 발생하는 신호를 나타낸 것이다. 즉, Y 축이 가속도를 나타내고, X 축은 시간을 나타낸다.
도 4는 가속도 센서에 측정한 가속도를 적분한 신호이며, 이 신호의 진폭인 Y 축은 속도를 나타내고, X 축은 시간을 나타낸다. 즉, 시간에 대한 속도의 변화를 나타낸다.
도 5는 도 4의 속도를 적분한 신호이며, 이 신호의 진폭인 Y 축은 변위를 나타내고, X 축은 시간을 나타낸다. 즉, 시간에 대한 변위의 변화를 나타낸다.
즉, 도 5의 변위는 타이어의 거동을 나타내며, 진폭이 크면 클수록 거동이 크므로 타이어 비드부의 림 안착성이 좋지 않음을 나타낸다.
도 6과 도 7은 각각 타이어에 주행속도와 조향을 가할 때, 비드부의 가속도를 가속도 센서로 계측한 것과 두 번 적분하여 위치변화량을 계산한 것이다. 조향의 크기에 따라 비드의 가속도 크기가 조금씩 달라지며, 적분을 통한 위치변화량은 조향의 크기에 따라 그 차이를 명확히 보여주고 있다.
이러한 특성의 비교를 통해 비드 안착성 평가할 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 8은 타이어가 1 회전할 때 얻은 신호가 아니라, 연속하여 회전할 때 가속도 센서에서 계측한 신호를 나타낸 것이다.
도 8은 각각 서로 다른 타이어에 대한 비드 거동을 비교하여 나타낸 그래프이다. 비드 가속도량은 시간 축에 가속도의 진폭의 크기, Peak to peak, 또는 RMS 값으로 서로 비교하여 비드부의 림 안착성을 평가할 수 있다.
도 9는 가속도 센서로 측정한 가속도 신호를 FFT(Fast F Transform) 변환하여 주파수 해석을 통해서 타이어의 회전 속도에 해당하는 비드부의 림 안착성을 평가할 수 있다. 도 9에서 진폭이 클수록 비드부의 안착성이 좋지 않음을 나타낸다.
앞서 설명한 비드부의 림 안착성을 평가하는 본 발명의 하나의 실시 예에 지나지 않으며, 스트레인 게이지 또는 슬립링 등 변형을 측정할 수 있는 다양한 센서를 이용하여 타이어 비드부의 림 안착성을 분석할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법은 센서에서 신호를 측정하는 단계를 거치고, 측정된 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하는 신호처리단계를 거치며, 처리된 신호를 데이터 송신부를 통해서 전송하는 단계를 거쳐서, 데이터 수신부에서 수신한 데이터를 데이터 처리 및 분석부에서 저장 및/또는 처리 분석하는 단계로 이루어진다.
상기 센서는 가속도 센서, 스트레인 게이지 또는 슬립링을 사용하여 타이어 비드부의 림 안착성 평가할 수 있다.
센서로 가속도 센서를 이용하는 경우에, 가속도 센서에서 측정한 신호를 2번 적분하여 타이어 비드부의 림 안착성 평가한다.
본 발명에 따른 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치 및 방법은 데이터 처리 및 분석을 위하여 센서로부터 입력되는 신호에 기초하여 이를 처리하는 프로그램이 컴퓨터 또는 처리장치의 메모리에 프로그램을 탑재시키고, 탑재된 프로그램을 실행하는 프로세서를 장착하여 수행할 수 있다.
본 발명은 림 대비 타이어의 강성이 현저히 약한 점을 고려하여 림을 강체로 가정하면, 림의 진동은 타이어 회전 중에 센서의 위치에 무관하게 일정하게 나타나며, 비드부의 진동은 접지 순간에 크게 변화를 보이므로 비드부에 설치된 센서에서 계측되는 접지 순간의 신호만으로 림에서 비드가 움직이는 상대적인 거동을 볼 수 있으므로, 비드부의 가속도만을 측정하여 림과 비드의 상대진동을 측정하고 분석하여 보다 신속하고 데이터 처리를 용이하게 할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명은 림 부분와 타이어 비드부에 센서를 부착하고 신호를 계측하고, 계측된 신호를 비교하여 림 대비한 타이어 비드부의 상대적인 거동을 측정하며, 거동의 크기로 타이어 비드부의 림 안착성을 평가하고, 센서를 이용하여 타이어의 제동 혹은 조향 중에 비드부의 진동을 측정하여 분석하며, 측정된 신호의 적분을 이용하여 림 대비 비드부의 움직임 량 및 미끌림 량을 분석하고, 데이터를 송신하는 데이터 송신부를 구비하며, 송신부에서 송신된 데이터를 수신하여 데이터 저장하고, 데이터를 처리 분석하는 데이터 처리 및 분석부로 구성된 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치 및 방법을 제공하여 비드부의 안착성을 신속 정확하게 분석할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (9)

  1. 타이어 비드부의 림 안착성 평가장치에 있어서,
    림 또는 타이어 비드부에 부착 설치되어 변형을 측정하는 센서;
    신호처리부에서 처리한 신호를 수신 및 데이터 치리부로 전송하기 위한 데이터 송신부;
    송신된 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 및
    데이터 수신부에서 수신한 데이터를 처리하고 분석하는 데이터 처리 및 분석부로 구성된 타이어 비드부의 림 안착성 평가장치.
  2. 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법에서,
    림 또는 타이어 비드부에 부착 설치된 센서에서 신호를 측정하는 단계;
    측정된 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하여 건전한 신호로 처리단계;
    처리된 신호를 데이터 송신부를 통해서 수신 및 데이터 치리부로 전송하는 단계; 및
    데이터 수신부에서 수신한 데이터를 저장 및 처리 분석하는 단계로 이루어진 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서는 가속도 센서, 스트레인 게이지 및 슬립링 중에서 하나를 선택 채용함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 데이터 처리 및 분석부는 가속도 센서에서 측정한 신호를 적분하여 얻은 변위로 타이어 비드부의 림 안착성 평가함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 데이터 처리 및 분석부는 가속도 센서에서 측정한 신호를 FFT 변환으로 주파수 분석한 데이터로 타이어 비드부의 림 안착성 평가함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 가속도 센서, 스트레인 게이지 및 슬립링 중에서 하나를 선택 채용함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 데이터 처리 및 분석부는 가속도 센서에서 측정한 신호를 적분하여 얻은 변위로 타이어 비드부의 림 안착성 평가함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 데이터 처리 및 분석부는 가속도 센서에서 측정한 신호를 FFT 변환으로 주파수 분석한 데이터로 타이어 비드부의 림 안착성 평가함을 특징으로 하는 타이어 비드부의 림 안착성 평가 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치는 센서에서 측정한 신호를 증폭하는 신호증폭기를 구비하고,
    산호에 포함된 잡음을 제거 처리하는 신호처리부를 구비한 타이어 비드부의 림 안착성 평가 장치.

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