KR20140018784A - 타이어의 벤치 테스트 장치 및 이것을 이용한 타이어 성능 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 옥외에서 행하는 타이어의 성능 시험 결과와 상관이 높은 시험 결과를 실내에서 얻어진다.
본 발명에 따른 타이어의 벤치 테스트 장치는, 타이어(T)를 접촉시켜 주행시키는 회전 가능한 드럼(2)과, 림(J)에 장착된 상기 타이어(T)를 회전 가능하게 캔틸레버식으로 유지하는 지지축(3)과, 상기 드럼(2) 또는 상기 지지축(3)을 회전 구동시키는 구동 수단을 포함하는, 실내에서 타이어의 성능 시험을 행하는 타이어의 벤치 테스트 장치(1)이다. 상기 드럼(2)은, 타이어(T)가 주행하는 의사 노면(7)을 구비한 내주면(2G)을 갖는다. 상기 내주면(2G)은, 드럼 회전축심(2c)을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면(2M)을 갖는다.

Description

타이어의 벤치 테스트 장치 및 이것을 이용한 타이어 성능 시험 방법{TIRE BENCH TESTING APPARATUS AND TIRE PERFORMANCE TESTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은, 옥외에서 행하는 타이어의 성능 시험 결과와 상관(相關)이 높은 시험 결과를 실내에서 얻을 수 있는 타이어의 벤치 테스트 장치 및 이것을 이용한 타이어 성능 시험 방법에 관한 것이다.

타이어의 주행 성능을 평가하는 타이어 주행 시험 방법은, 실제 차량에 의한 실차 주행 시험 방법 및 드럼을 이용하여 주행 성능을 평가하는 벤치 테스트 방법이 알려져 있다.

실차 주행 시험 방법은 옥외에서 행해지는 것으로, 테스트 코스를 차량으로 주행하여, 예컨대 소음 성능, 선회 성능, 하이드로 플레이닝 성능 및 마모 성능 등의 타이어 주행 성능이 평가된다.

한편, 벤치 테스트 방법은 실내에서 행해지는 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 드럼(d)의 내주면(da)에 타이어(t)의 주행면(ta)이 설치된 벤치 테스트 장치(s)를 이용하여, 예컨대 타이어(t)에 부하하는 하중, 드럼(d) 또는 타이어(t)의 주행 속도, 타이어(t)의 회전 방향 등을 규정하고, 상기 내주면(da) 상에 타이어(t)를 접촉 주행시켜, 전술한 각종 타이어 주행 성능이 평가된다.

그러나, 종래의 벤치 테스트에 의해 얻어지는 결과는, 실차 주행 시험 결과와의 상관이 그다지 좋지 않다고 하는 문제가 있었다. 발명자들은 여러 실험을 행한 결과, 이와 같이 상관이 낮은 것은, 드럼의 내주면을 주행하는 타이어의 접지 형상과 노면을 실차 주행하는 타이어의 접지 형상이 크게 다르고, 이 때문에 접지면에 작용하는 하중이 크게 다른 것 등이 원인인 것을 알아내었다. 벤치 테스트 장치에 관련된 기술로서, 하기 특허문헌이 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-82709호 공보

본 발명은, 이상과 같은 문제를 감안하여 안출된 것으로, 실내에서 행하는 타이어의 벤치 테스트 장치의 드럼의 내주면을, 드럼 회전축심을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면으로 하는 것을 기본으로 하여, 벤치 테스트에서의 타이어의 접지 형상을, 실제 차량에 의한 주행 시험시의 타이어의 접지 형상에 근사시킴으로써, 실제 차량에서 행하는 타이어의 성능 시험 결과와 상관이 높은 시험 결과를 얻을 수 있는 타이어의 벤치 테스트 장치 및 이것을 이용한 타이어 성능 시험 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.

본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 타이어를 접촉시켜 주행시키는 회전 가능한 드럼과, 림에 장착된 상기 타이어를 회전 가능하게 캔틸레버식으로 유지하는 지지축과, 상기 드럼 또는 상기 지지축을 회전 구동시키는 구동 수단을 포함하고, 실내에서 타이어의 성능 시험을 행하는 타이어의 벤치 테스트 장치로서, 상기 드럼은, 타이어가 주행하는 의사(擬似) 노면을 구비한 내주면을 가지며, 상기 내주면은, 드럼 회전축심을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 단면에 있어서, 상기 원호형면의 곡률 반경 Ra는, 드럼 회전축심으로부터 상기 원호형면의 드럼 반경 방향의 최외점까지의 반경인 드럼 반경 Rb의 1.70배~2.40배인 것인 청구항 1에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 의사 노면은, 아스팔트길, 콘크리트길 및 자갈길 중 어느 하나인 것인 청구항 1 또는 2에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 의사 노면은, ISO 10844로 정의되는 텍스쳐 깊이가 0.40 ㎜~0.80 ㎜인 것인 청구항 1 또는 2에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 의사 노면은, 드럼 둘레 방향으로 분할되어 교환 가능하게 접착되는 복수의 분할체로 이루어지는 것인 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 분할체는, 드럼 둘레 방향의 길이가 상이한 것인 청구항 5에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 구동 수단은 흡음재로 덮이는 것인 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 8에 기재된 발명은, 상기 의사 노면에 살수하는 살수 장치와, 상기 의사 노면 상의 물을 유지하는 유지 수단을 갖는 것인 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 9에 기재된 발명은, 타이어의 성능을 측정하는 측정 수단을 더 포함하고, 상기 측정 수단은, 상기 지지축을 회전 가능하게 지지하는 베어링의 내주면에 부착된 하중 측정용의 로드 셀을 포함하는 것인 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 구동 수단의 회전 속도를 제어하는 회전 속도 제어 장치와, 상기 드럼에 부하하는 하중을 제어하는 하중 제어 장치와, 상기 타이어의 회전 방향을 제어하는 회전 방향 제어 장치를 더 갖는 것인 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 타이어의 벤치 테스트 장치이다.

또한 청구항 11에 기재된 발명은, 타이어의 벤치 테스트 장치를 이용하여 실내에서 타이어의 성능 시험을 행하는 타이어 성능 시험 방법으로서, 의사 노면을 내주면에 구비한 회전 가능한 드럼의 상기 내주면 상에, 림에 장착된 타이어를 접촉시켜 주행시키는 주행 공정과, 상기 타이어의 주행중의 성능을 측정하는 측정 공정을 포함하고, 상기 내주면은, 드럼 회전축을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 12에 기재된 발명은, 상기 원호형면의 곡률 반경 Ra는, 드럼 회전축의 중심으로부터 상기 원호형면의 드럼 반경 방향의 최외점까지의 반경인 드럼 반경 Rb의 1.70배~2.40배인 것인 청구항 11에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 13에 기재된 발명은, 상기 주행 공정은, 상기 드럼을 회전시키고, 상기 드럼의 회전 속도와 상이한 속도로 상기 타이어를 주행시키는 공정을 포함하며, 상기 측정 공정은, 상기 드럼과 상기 타이어의 속도차로부터 생기는 마찰 계수를 측정하는 마찰 계수 측정 공정인 것인 청구항 11 또는 12에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 14에 기재된 발명은, 상기 주행 공정은, 상기 타이어에 하중을 부하하면서, 상기 타이어의 회전 방향을 상기 드럼의 회전 방향에 대하여 상이한 방향으로 주행시키는 공정을 포함하고, 상기 측정 공정은, 상기 타이어에 생기는 횡력(橫力)을 측정하는 횡력 측정 공정인 것인 청구항 11 또는 12에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 15에 기재된 발명은, 상기 의사 노면에 살수하는 살수 공정을 더 포함하고, 상기 주행 공정은, 살수된 의사 노면 상에, 상기 타이어에 하중을 부하하면서, 상기 타이어의 회전 방향을 상기 드럼의 회전 방향에 대하여 상이한 방향으로 주행시키는 공정을 포함하고, 상기 측정 공정은, 상기 타이어에 생기는 횡력을 측정하는 횡력 측정 공정인 것인 청구항 11 또는 12에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 16에 기재된 발명은, 상기 측정 공정은, 주행 공정의 전후의 타이어의 질량의 차를 측정하는 질량 측정 공정인 것인 청구항 11 또는 12에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

또한 청구항 17에 기재된 발명은, 상기 측정 공정은, 소음을 측정하는 소음 측정 공정인 것인 청구항 11 또는 12에 기재된 타이어 성능 시험 방법이다.

본 발명의 타이어의 벤치 테스트 장치는, 타이어를 접촉시켜 주행시키는 회전 가능한 드럼과, 림에 장착된 상기 타이어를 회전 가능하게 캔틸레버식으로 유지하는 지지축과, 상기 드럼 또는 상기 지지축을 회전 구동시키는 구동 수단을 포함하고, 실내에서 타이어의 성능 시험을 행한다. 상기 드럼은, 타이어가 주행하는 의사 노면을 구비한 내주면을 갖고, 상기 내주면은, 드럼 회전축심을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면을 갖는다. 이러한 벤치 테스트 장치를 이용한 벤치 테스트에서는, 드럼 상을 주행하는 타이어의 접지 형상이, 실차 주행 시험에서의 노면을 주행하는 타이어의 접지 형상에 근사하기 때문에, 벤치 테스트의 주행 성능과 실차 주행 시험에서의 주행 성능이 근사하다. 따라서, 본 발명의 타이어의 벤치 테스트 장치에서는, 옥외에서 행하는 타이어의 시험 결과와 상관이 높은 시험 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태의 타이어의 벤치 테스트 장치를 개념적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 사시도이다.
도 3의 (a)는 드럼의 확대 단면도이고, (b)는 분할체의 사시도이다.
도 4는 실차 주행 시험에서의 타이어의 접지 형상을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 원호형면의 곡률 반경 Ra가 드럼 반경 Rb의 1.0배인 경우의 접지 형상을 나타내는 도면, (b)는 원호형면의 곡률 반경 Ra가 드럼 반경 Rb의 3.0배인 경우의 접지 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 로드 셀의 부착 상태를 나타내는 베어링의 단면도이다.
도 7의 (a)는 벤치 테스트 장치에 따른 소음 측정 기구의 배치 위치를 나타내는 측면도이고, (b)는 그 정면 단면도이며, (c)는 실차 주행 시험에서의 소음 측정 기구의 배치 위치를 나타내는 평면도이다.
도 8은 종래의 벤치 테스트 장치를 설명하는 측면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 타이어의 벤치 테스트 장치(이하, 간단히 「장치」라고 하는 경우가 있음)(1)는, 실내에서 승용차용, 자동 이륜차용 및 SUV(Sports Utility Vehicle) 등으로 칭해지는 다목적 자동차에 사용되는 사륜 구동용 등의 각종 타이어(이하, 간단히 「타이어」라고 하는 경우가 있음)(T)의 주행 성능, 예컨대 소음 성능, 선회 성능, 하이드로 플레이닝 성능, 마모 성능 등을 시험하기 위한 장치이다.

본 실시형태의 장치(1)는, 예컨대 둘레 방향으로 회전 가능한 드럼(2), 림(J)에 장착된 타이어(T)의 트레드면(T1)을 드럼(2)의 내주면(2G) 상에 접촉시켜 회전 가능하면서 캔틸레버식으로 타이어(T)를 유지하는 지지축(3), 상기 지지축(3)을 구동시키는 타이어 구동 수단(4), 상기 드럼(2)을 회전 가능하게 캔틸레버식으로 유지하는 드럼 회전축(5), 상기 드럼 회전축(5)을 회전 구동시키는 드럼 구동 수단(6)을 포함하여 구성된다. 이와 같이, 본 실시형태의 장치(1)는, 타이어(T)가 드럼(2)의 내주면(2G) 상을 주행하는 인사이드 드럼식의 측정 장치이다.

본 실시형태의 드럼(2)은, 실차 주행 시험에서 사용되는 노면을 모방한 의사 노면(7)을 구비한 내주면(2G)과, 상기 드럼 회전축(5)이 부착되는 한쪽 측면(2A)과, 타이어(T)를 출납하기 위한 개구(O)를 갖는 다른쪽 측면(2B)을 포함한다. 또한, 상기 개구(O)의 둘레 가장자리에는 약간 높은 플랜지부(Of)가 마련되어 있다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 내주면(2G)은, 드럼 회전축심(2c)을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면(2M)을 갖는다. 발명자들의 실험의 결과, 이러한 원호형면(2M)을 주행하는 타이어의 접지 형상이, 도 4에 나타낸 바와 같이, 실차 주행 시험에서의 노면을 주행하는 타이어의 접지 형상과 근사한 것으로 판명되었다. 따라서, 원호형면(2M) 상을 주행하는 타이어의 접지면에 작용하는 하중은, 실차 주행 시험의 접지면에 작용하는 하중 분포와 근사하다. 따라서, 본 발명의 타이어의 벤치 테스트 장치에서는, 옥외에서 행하는 실제 차량에 의한 타이어의 주행 성능 시험 결과와 상관이 높은 시험 결과를 얻을 수 있다.

상기 원호형면(2M)은, 본 실시형태에서는, 내주면(2G)의 적도(Ca) 상에 드럼 반경 방향의 최외점(P)이 실질적으로 마련되고, 의사 노면(7)의 전폭에 걸쳐 형성된다. 상기 「실질적으로」란, 상기 최외점(P)이, 내주면(2G)의 적도(Ca) 상에 마련되는 경우는 물론, 내주면(2G)의 적도(Ca)로부터, 드럼 축방향 양측으로, 내주면(2G)의 드럼 축방향 길이 Wd의 5%의 범위에 마련되는 경우를 포함하는 것을 의미한다.

이러한 원호형면(2M)의 곡률 반경 Ra는, 드럼 회전축심(2c)으로부터 상기 최외점(P)까지의 반경인 드럼 반경 Rb의 1.70배~2.40배인 것이 바람직하다. 즉, 발명자들의 실험의 결과, 상기 곡률 반경 Ra가 드럼 반경 Rb의 1.70배 미만인 경우, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 접지면의 형상이, 실차 주행 시험에서의 상기 접지 형상(도 4에 도시)에 비하여, 타이어 축방향에 걸쳐 타이어 둘레 방향의 길이가 같으면서 작은 대략 직사각형이 되는 경향이 있는 것으로 판명되었다. 반대로, 상기 곡률 반경 Ra가 드럼 반경 Rb의 2.40배를 넘은 경우, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 접지면의 형상이, 실차 주행 시험에서의 접지 형상에 비하여, 타이어 적도(C)측의 타이어 둘레 방향의 길이가 타이어 축방향 양단측의 타이어 둘레 방향의 길이보다 과도하게 크면서 타이어 축방향에 걸쳐 타이어 둘레 방향의 길이가 큰 대략 원형이 되는 경향이 있다. 따라서, 어느 경우도, 원호형면(2M) 상에서의 접지면의 형상이, 실차 주행 시험에서의 접지 형상과 크게 상이하므로, 접지면에 작용하는 하중 분포가 크게 상이하여, 실차 주행 시험과 벤치 테스트의 주행 성능의 시험 결과의 상관이 작아질 우려가 있다. 이러한 관점에서, 상기 곡률 반경 Ra는, 드럼 반경 Rb의 바람직하게는 1.90배 이상이고, 또한 바람직하게는 2.20배 미만이다.

또한, 의사 노면(7)은 아스팔트길, 콘크리트길 및 자갈길 중의 어느 것으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 원하는 노면 상태에 따른 주행 성능 시험을 행할 수 있다.

또한, 상기 의사 노면(7)은, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, ISO 노면 규격의 입도 곡선(ISO 10844의 부속서 C 설계의 가이드라인에 기재된 아스팔트 혼합물의 입도 곡선 허용 범위 참조)에 맞춘 골재(7a)와, 상기 골재(7a)를 결합하는 수지로 이루어진 결합재(7b)를 조합하는 것에 의해 형성되어도 좋다.

이 경우, 의사 노면(7)은, ISO 10844의 「체적법에 의한 포장면의 거시적 텍스쳐 깊이의 측정」으로 정의되는 텍스쳐 깊이가 0.40 ㎜~0.80 ㎜인 것이 바람직하다. 즉, 소음 시험의 경우, 텍스쳐 깊이가 0.4 ㎜ 미만이 되면, 세로홈 기주 공명음의 가진력이 작아져, 실제 차량에 의한 소음 시험 결과와 상관성이 낮아질 우려가 있다. 반대로, 텍스쳐 깊이가 0.8 ㎜를 넘으면, 세로홈 기주 공명음의 주파수가 여기되지 않아, 마찬가지로 실제 차량에 의한 소음 시험 결과와 상관성이 낮아지는 경향이 있다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 의사 노면(7)은, 드럼 둘레 방향으로 분할되어, 상기 원하는 노면으로 교환 가능한 복수의 분할체(8)로 구성된다. 또한, 상기 분할체(8)는, 드럼 둘레 방향의 길이 L가 상이한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 예컨대 분할체(8)의 이음매에 의해, 가변 피치법 등에 기초한 소음 시험을 정밀하게 행할 수 있다. 한편, 상기 길이 L은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각종 주행 성능의 상관을 밸런스 좋게 확보하기 위해, 드럼 반경 Rb의 50%∼80%인 것이 바람직하다. 또한, 전술한 작용을 효과적으로 발휘시키기 위해, 최소의 분할체(8a)의 둘레 방향 길이 La와 최대의 분할체(8b)의 둘레 방향 길이 Lb의 비 Lb/La는, 125%∼105%인 것이 바람직하다. 한편, 분할체(8)는, 예컨대 볼트 등의 주지의 체결 기구(18)를 이용하여 드럼 본체에 견고하게 고착된다.

또한, 장치(1)는, 도 2의 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 흡음재(Z)로 덮여 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 타이어 구동 수단(4)을 흡음재(Z)로 둘러싸는 타이어측 슈라우드부(Z1)와, 드럼 구동 수단(6)을 흡음재(Z)로 둘러싸는 드럼측 슈라우드부(Z2)가 마련된다. 상기 타이어측 슈라우드부(Z1)는, 지지축(3)이 관통하는 부분에 개구(도시하지 않음)를 형성한 측면을 포함하는 직방체형으로 형성된다. 또한, 상기 드럼측 슈라우드부(Z2)는, 드럼 회전축(5)이 관통하는 부분에 개구(도시하지 않음)가 형성된 측면을 포함하는 직방체형으로 형성된다. 이에 따라, 타이어(T)로부터의 소음의 반사, 및 타이어 구동 수단(4), 드럼 구동 수단(6)이 발하는 구동음을 저감할 수 있기 때문에, 정밀하게 타이어의 소음을 측정할 수 있다.

전술한 작용을 더욱 발휘시키기 위해, 도 1 또는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 드럼(2)의 상기 한쪽 측면(2A)의 내측에 흡음재(Z)를 접착하는 것이 바람직하다.

이러한 흡음재(Z)로는, 예컨대 펠트, 글라스울, 암면(岩綿) 및 발포 우레탄 등이 비용 삭감과 흡음 효과를 양립시키는 점에서 바람직하다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 타이어 구동 수단(4)은, 본 실시형태에서는, 베이스(10)와, 이 베이스(10) 상에 드럼 축방향으로 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 지지대(11)와, 상기 지지대(11)에 실린더(12)를 통해 승강 가능하게 신축되면서 단부에 지지축(3)을 회전 가능하게 유지하는 베어링(14)을 갖는 지지 아암(13)을 구비한다. 이 타이어 구동 수단(4)은, 실린더(12)에 의해 지지 아암(13)을 상하 이동시킴으로써, 지지축(3)에 회전 가능하게 유지되는 타이어(T)를, 내주면(2G)에 대하여 소정의 하중으로 압박할 수 있다.

또한, 타이어 구동 수단(4)은, 본 실시형태에서는, 실린더(12)의 압박력을 제어함으로써, 드럼(2)에 대한 하중을 제어하는, 예컨대 하중 센서 등을 포함하는 주지의 하중 제어 장치(도시 생략), 및 지지축(3)의 드럼 회전축심(2c)에 대한 배치 각도를 제어하는, 예컨대 서보 모터 등을 포함하는 주지의 회전 방향 제어 장치(도시 생략)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 지지축(3)은, 한쪽 단부에 상기 지지축(3)을 회전시키는, 예컨대 전동기(15)가 부착된다. 또한, 본 실시형태에서는, 이 전동기(15)의 회전 속도, 나아가서는 타이어(T)의 주행 속도를 자유롭게 컨트롤할 수 있는, 예컨대 인버터 등의 타이어 회전 속도 제어 수단(도시 생략)이 부착된다.

상기 드럼 회전축(5)은, 드럼(2)의 한쪽 측면(2A)에, 드럼 회전축심(2c)과 동심으로 고정된다.

상기 드럼 구동 수단(6)은, 드럼 회전축(5)을 유지하는 드럼측 베이스(16), 상기 드럼측 베이스(16)에 배치되어 드럼 회전축(5)을 회전 가능하게 지지하는 드럼측 베어링(23), 및 드럼 회전축(5)을 회전시키는, 예컨대 전동기(17)를 포함하여 구성된다. 또한, 드럼 구동 수단(6)은, 이 전동기(17)의 회전 속도, 나아가서는 드럼(2)의 회전 속도를 제어하는, 예컨대 인버터 등의 드럼 회전 속도 제어 수단(도시 생략)이 부착된다.

이러한 장치(1)에는, 주행 성능의 시험에 따라, 각종 측정 수단(도시하지 않음)이 이용된다.

상기 측정 수단은, 예컨대 주행 시험이 소음 측정인 경우, JASO 규격에 규정된 JIS C 1505(정밀 소음계)에 따른 소음계, 또는 이것에 준하는 소음계로 이루어진 소음 측정 기구(9)[도 7의 (a), (b)에 그 배치 위치를 나타냄]가 이용된다.

또한, 주행 시험이 타이어의 상하 방향의 하중(수직 하중)이나 타이어의 제동력이나 구동력(수평 하중)을 측정하는 것인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정 수단은 하중 측정용의 로드 셀(20)이 이용된다. 상기 로드 셀(20)은, 지지축(3)을 회전 가능하게 지지하는 상기 베어링(14)의 내주면(14a)에 부착된다. 본 실시형태의 로드 셀(20)은, 예컨대 베어링(14)의 상하좌우에 부착되고, 예컨대 상하에 부착된 로드 셀(20a)은 타이어 상하 방향의 하중을 측정하며, 좌우에 부착된 로드 셀(20b)은 타이어 전후 방향의 하중을 측정하는 것으로서 이용된다. 로드 셀(20)로 측정한 계측 데이터는, 연산 처리 장치(24)에서 처리되어, 마찰 계수나 횡력, 하중 등으로서 산출된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 장치(1)에는, 의사 노면(7)에 살수하는 예컨대 주지의 구조인 살수 노즐과, 상기 살수 노즐의 수량을 조절하는 기지의 수량 조절기를 포함하는 살수 장치(도시 생략), 및 예컨대 물받이 커버(22)로 이루어지는 의사 노면(7) 상의 물을 유지하는 유지 수단(21)이 마련되어도 좋다.

상기 물받이 커버(22)는, 플랜지부(Of)의 내측 단부보다 드럼 반경 방향의 내측에 배치되고, 드럼 축방향 및 드럼 둘레 방향으로 연장되는 내측벽(22a)과, 플랜지부(Of)의 외측에 배치되고, 내측벽(22a)의 외측 단부에 접속되는 외측벽(22b)을 포함하여 구성된다. 이러한 물받이 커버(22)는, 드럼(2)의 회전시, 원심력에 의해 드럼(2)의 상부로 들어 올려진 물이, 드럼(2)의 하부에 직접 떨어지는 것을 억제하고, 타이어 주행면 상의 수심을 일정하게 유지하는 데 기여한다. 본 실시형태의 물받이 커버(22)는, 예컨대 베이스(10)에 고정되고(도시하지 않음), 드럼(2)은 회전 가능한 상태로 유지된다.

또한, 장치(1)는, 드럼(2) 또는 의사 노면(7)에 부설(付設)한 예컨대, 주지의 히터 장치로 이루어진 온도 제어 수단(도시 생략)을 구비해도 좋다. 이에 따라, 기온, 노면 온도를 고려한 타이어 성능 평가를 행할 수 있다.

이와 같이 구성된 장치(1)를 이용하여, 타이어의 주행 성능을 측정하는 방법을 설명한다. 본 실시형태의 측정 방법은, 의사 노면(7)을 내주면(2G)에 구비한 회전 가능한 드럼(2)의 상기 내주면(2G) 상에, 림(J)에 장착된 타이어(T)를 접촉시켜 주행시키는 주행 공정과, 상기 타이어(T)의 주행중의 성능을 측정하는 소음 측정 공정을 포함한다.

그리고, 소음 성능을 시험하는 경우에는, 드럼(2)의 내주면(2G)의 형상을 제외하고, JASO C 606-8에 규정되는 단체(單體) 벤치 테스트 방법에 준거하여 행해진다.

상기 주행 공정에서는, 지지축(3)에 부착된 전동기(15)를 구동시켜, 타이어(T)를 회전 구동시킨다. 그리고, 실린더(12)에 의해 지지축(3)을 강하시키고, 하중 제어 장치에 의해 하중을 제어하며, 예컨대 정규 하중 부하 상태로 타이어(T)를 드럼(2)의 내주면(2G)의 적도(Ca) 상에 접지시킨다. 한편, 이 주행 공정에서는, 상기 물받이 커버(22)의 반사음을 계측하지 않도록 장치(1)로부터 제거되는 것이 바람직하다.

상기 「정규 하중 부하 상태」란, 정규 림에 림 조립하고 정규 내압을 충전한 타이어에, 정규 하중을 부하한 상태를 의미한다. 또한 상기 「정규 림」이란, 타이어가 기초하고 있는 규격을 포함하는 규격 체계에 있어서, 상기 규격이 타이어마다 정하고 있는 림이며, 예컨대 JATMA이면 표준 림, TRA이면 "Design Rim", 또는 ETRTO이면 "Measuring Rim"을 의미한다. 상기 「정규 내압」이란, 상기 규격이 타이어마다 정하고 있는 공기압이며, JATMA이면 최고 공기압, TRA이면 표 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"에 기재된 최대치, ETRTO이면 "INFLATION PRESSURE"를 의미하지만, 승용차용 타이어의 경우에는 200 ㎪로 한다. 상기 「정규 하중」이란, 상기 규격이 타이어마다 정하고 있는 하중이며, JATMA이면 최대 부하 능력, TRA이면 표 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"에 기재된 최대치, ETRTO이면 "LOAD CAPACITY"이다.

다음으로, 측정 공정에서, 주행중인 타이어(T)의 드럼(2) 상의 소음을, 소음 측정 기구(9)로 측정한다. 소음 측정 기구(9)는, JASO 규격에 정해진 위치에 배치된다. 즉, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 지지축(3)의 중심(3c)을 통과하는 수직면(n) 상에 있어서 타이어 적도(C)의 측방에 1 m의 거리 L1을 두고 마련되며, 또한 드럼(2)의 내주면(2G)의 상기 최외점(P)의 상부에 0.25 m의 거리 H1을 두고 마련된다.

이러한 타이어의 소음 시험 방법에 의한 소음 테스트 결과는, 실차 주행 시험에서 행하는 소음 테스트 결과와 상관이 매우 높아지는 것으로 발명자들의 검증에 의해 판명되었다(이 점에 관해서는, 이하의 실시예에서 상세히 설명한다). 따라서, 옥외의 실차 타행(惰行) 시험을 행하지 않고서, 타이어(T)의 소음 시험을 정확하게 평가할 수 있다.

다른 실시형태로서, 타이어(T)의 마모 성능을 측정하는 방법이 있다. 이 경우, 상기 주행 공정에서는, 지지축(3)에 부착된 전동기(15) 또는 드럼 회전축(5)에 부착된 전동기(17)를 구동시켜, 타이어(T)를 드럼(2)의 내주면(2G)에 접촉 회전시킨다. 그리고, 측정 공정에서는, 이 주행 공정의 전후의 타이어(T)의 질량차를 측정한다. 측정 공정에서는, 주행 전후의 타이어(T)의 질량을 측정하여 구하는 방법 외에, 주행중에 발생하는 타이어 마모분을 집적하여 그 질량을 측정하는 방법 등이 있다. 질량의 측정에는, 주지의 질량계가 이용된다.

또 다른 실시형태로서, 타이어의 마찰 성능을 측정하는 방법이 있다. 상기 마찰 성능은, 예컨대 드럼(2)의 회전 속도 V(㎞/h)와 타이어(T)의 회전 속도 v(㎞/h)를 상이하게 하여, 타이어 슬립시의 마찰 계수 μ와 슬립율 S의 관계(이하, 「μ-S 특성」이라고 함)를 계측함으로써 평가할 수 있다. 타이어(T)와 의사 노면(7) 사이의 마찰 계수 μ의 값은, 하기 식 1로 나타내어지는 제동ㆍ구동시의 슬립율 S에 따라 변화된다.

(수 1)

제동시 : 슬립율 S(%)={(V-v)/V}×100

구동시 : 슬립율 S(%)={(V-v)/v}×100

구체적으로, 주행 공정에서는, 드럼(2) 및 타이어(T)를 동일한 회전 속도로 회전시키고, 그 후, 드럼(2)의 속도를 유지하면서, 상기 회전 속도 제어 장치에 의해 타이어(T)의 회전 속도를 점차 감속하여 제동한다. 그리고, 측정 공정에서는, 이 제동 상태에서의 마찰력을 로드 셀(20)에 의해 출력함으로써 마찰 계수 μ를 산출하여 제동시의 타이어 슬립율-마찰 계수 특성을 평가한다. 또한, 타이어(T)의 회전 속도를 급격히 낮춰 풀록(full-lock) 상태로 하고, 이 상태에서의 마찰 계수 μ를 산출하여 타이어 성능을 평가할 수도 있다.

또한, 전술한 제동시의 평가 방법과는 반대로, 타이어(T)의 회전 속도를 점차 가속하여 구동 상태로 하고, 구동시의 타이어 슬립율-마찰 계수 특성을 평가해도 좋다. 또한, 타이어(T)의 회전 속도를 급격히 높여 휠 스핀 상태로 하고, 이 상태에서의 타이어 성능을 평가할 수도 있다.

또한, 다른 실시형태로서, 선회 성능을 측정하는 방법이 있다. 이 경우, 주행 공정에서는, 전동기(15)에 의해 타이어(T)를 의사 노면(7) 상에 접촉 회전시키고, 실린더(12)에 의해 지지축(3)을 통하여 타이어(T)에 하중이 부하된다. 그리고, 회전 방향 제어 장치에 의해, 타이어(T)의 회전 방향을 드럼(2)의 회전 방향에 대하여 상이한 방향으로 배치하고, 타이어(T)를 선회 상태로 한다. 그리고, 측정 공정에서는, 이 선회 주행 상태의 타이어(T)에 생기는 횡력을 상기 로드 셀(20)로 측정한다.

또한, 다른 실시형태로서, 하이드로 플레이닝 성능을 측정하는 방법이 있다. 이 측정 방법에서는, 주행 공정 전에, 의사 노면(7)에 필요한 양을 살수하는 살수 공정이 행해진다. 다음으로, 전술한 선회 성능을 측정하는 방법과 동일한 주행 공정 및 측정 공정이 행해져, 하이드로 플레이닝 성능이 측정된다.

이상, 각종 타이어의 주행 성능을 측정하는 방법을 기술했지만, 이러한 방법에 한정되는 것은 아니고, 본 실시형태의 장치(1)에 의해, 내구 성능이나 진동 성능 등의 다른 주행 성능의 시험을 실시할 수 있다. 또한, 이때, 상기 회전 속도 제어 장치, 하중 제어 장치 및 회전 방향 제어 장치를 이용하여, 선회 주행, 또는 타이어 및 드럼의 회전 속도나 타이어(T)에 부하되는 하중을 각각 변화시켜 주행하여, 이들 주행 상태에서의 주행 성능의 측정을 행할 수 있다. 또한, 아스팔트길, 콘크리트길, 자갈길 중의 어느 하나로 형성한 의사 노면(7), 또는 ISO 노면 규격의 입도 곡선(ISO 10844의 부속서 C 설계의 가이드라인에 기재된 아스팔트 혼합물의 입도 곡선 허용 범위 참조)에 맞춘 골재(7a)와, 상기 골재(7a)를 결합하는 수지로 이루어진 결합재(7b)를 조합한 의사 노면(7)의 각각에 관해 전술한 주행 성능이 테스트된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 상세히 설명했지만, 본 발명은 도시한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 양태로 변형하여 실시할 수 있다.

실시예

본 발명의 효과를 확인하기 위해, JASO 규격에 준거하여 본원 발명의 벤치 테스트 장치를 이용하여 타이어의 소음의 오버올값, 피치음(1차) 및 이에 의한 접지 형상을 구하고, 이에 대한 실차 주행에서의 결과와 비교하는 테스트를 행했다. 표 1과 표 2에는, 상이한 타이어 사이즈의 테스트 결과가 나타내어져 있다. 공통 사양은 이하와 같다.

<벤치 테스트 장치>

소음 측정 기구의 위치 : 타이어 회전축을 포함하는 수직면 상에 있어서, 타이어 적도로부터는 드럼 축방향으로 1.0 m의 간격을 두고, 드럼 내주면의 최하단으로부터 0.25 m 상측의 위치[도 7의 (a), (b) 참조]

소음 측정 기구의 사양 : JIS C 1505(정밀 소음계)에 의한 소음계

의사 노면의 사양 : 골재와 결합재의 조합(종래예, 비교예 및 실시예 모두 공통)

의사 노면의 텍스쳐 깊이 : 0.44 ㎜

<실차 소음 시험(타행 통과 소음)>

도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, ECE R117에 준거하여, 소음 측정 기구가 차량 주행 중심 C-C로부터 7.5±0.05 m의 간격을 두고서 지상 높이 1.2±0.02 m의 위치에 부착된다. 그리고, 차량을 진행시켜, A-A보다 앞에서 엔진을 정지시킨 후, 차량의 선단이 소음 측정 기구(b, b) 사이에 도달했을 때의 속도를 하기에 나타내는 속도 범위로 조정하고, 하기 회귀식에 의해 각각의 소음 레벨을 산출한다. 표 1에서는 80 ㎞/h의 소음 레벨, 표 2에서는 40 ㎞/h의 소음 레벨이 구해진다.

속도 : 70 ㎞/h~90 ㎞/h(승용차용 타이어)

속도 : 30 ㎞/h~50 ㎞/h(중하중용 타이어)

회귀식 : 소음 레벨=A+B×Log(속도)

<표 1>

승용차용 타이어

타이어 사이즈 : 235/45R18

림 : 8.0 J×18

내압 : 176 ㎪(4륜 평균)

250×(Qt/Qr)×1.25≤타이어 1륜의 내압≤1.1×250×(Qt/Qr)×1.25

하중 : 4.60 kN(4륜 평균)

타이어 1륜의 하중 Qt는, JIS에 규정된 최대 하중 Qr의 50%~90%의 범위에 있고, 4륜의 평균 하중이 최대 하중 Qr의 75±5%에 있는 것

드럼 반경 Rb : 1.5 m

실차 소음 시험에 의한 오버올값의 타이어간 서열 : (좋음) A<B<C<D<E (나쁨)

실차 소음 시험에 의한 피치음(1차)의 타이어간 서열 : (좋음) A≒B<C≒E<D (나쁨)

<표 2>

중하중용 타이어

타이어 사이즈 : 275/80R22.5

림 : 7.50×22.5

내압 : 900 ㎪

하중 : 23.7 kN

드럼 반경 Rb : 1.5 m

실차 소음 시험에 의한 오버올값의 타이어간 서열 : (좋음) F<G<H<I<J (나쁨)

실차 소음 시험에 의한 피치음(1차)의 타이어간 서열 : (좋음) F≒G<H<I<J (나쁨)

<오버올값의 상관계수>

본원 발명의 소음 벤치 테스트에 의한 오버올값의 각 타이어간의 서열과, JASO 규격의 실차 소음 시험에 의한 오버올값의 타이어간의 서열과의 상관성을 비교하고, 소음 벤치 테스트와 실차 소음 시험에 의한 오버올값의 상관계수를 산출하여 비교했다.

<피치음(1차)의 상관계수>

본원 발명의 소음 벤치 테스트에 의한 피치음(1차)의 각 타이어간의 서열과, JASO 규격의 실차 소음 시험에 의한 피치음(1차)의 타이어간의 서열과의 상관성을 비교하고, 소음 벤치 테스트와 실차 소음 시험에 의한 피치음(1차)의 상관계수를 산출하여 비교했다.

<접지 형상비>

표 1의 A 타이어 및 표 2의 F 타이어에 대해, 드럼에 접지시켰을 때의 접지 형상치 Sa와, 노면을 주행시켰을 때의 접지 형상치 Sb의 비 Sa/Sb를 산출했다. 또한, 접지 형상치 Sa, Sb는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가장 타이어 적도에 근접한 크라운 랜드부의 타이어 축방향의 중간 위치에서의 타이어 둘레 방향 길이 Lc와, 가장 타이어 적도로부터 이격된 숄더 랜드부의 타이어 축방향의 중간 위치에서의 타이어 둘레 방향 길이 Ls의 비 Ls/Lc로 표현된다.

테스트의 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

테스트의 결과, 실시예에 의한 소음 시험 결과는, 종래예 및 비교예에 비교해서, 실차 소음 시험에 의한 시험 결과와 상관이 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 비 Sa/Sb가 95%~105%인 것(즉, 드럼에 접지시켰을 때의 접지 형상과 노면을 주행시켰을 때의 접지 형상이 근사하다고 할 수 있음)이, 소음 벤치 테스트와 실차 소음 시험의 오버올값이나, 특히 피치음과의 상관이 높아져, 양호하다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 속도, 타이어 사이즈, 텍스쳐 깊이를 0.6 ㎜ 또는 0.8 ㎜로 변화시켜 소음 시험을 했지만, 본 발명의 장치는, 종래예 및 비교예의 장치에 의한 시험 결과보다 상관이 높았다. 또한, 하이드로 플레이닝 성능, 마모 성능, 선회 성능 등의 테스트도 행했지만, 실시예의 상관은 비교예의 상관보다 좋았다.

T : 공기 타이어 1 : 벤치 테스트 장치
2 : 드럼 2c : 드럼 회전축심
2G : 내주면 2M : 원호형면
3 : 지지축 7 : 의사 노면
J : 림 T : 타이어

Claims (17)

1. 타이어를 접촉시켜 주행시키는 회전 가능한 드럼과, 림에 장착된 상기 타이어를 회전 가능하게 캔틸레버식으로 유지하는 지지축과, 상기 드럼 또는 상기 지지축을 회전 구동시키는 구동 수단을 포함하고, 실내에서 타이어의 성능 시험을 행하는 타이어의 벤치 테스트 장치로서,
   상기 드럼은, 타이어가 주행하는 의사(擬似) 노면을 구비한 내주면을 가지며,
   상기 내주면은, 드럼 회전축심을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어의 벤치 테스트 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 원호형면의 곡률 반경 Ra는, 드럼 회전축심으로부터 상기 원호형면의 드럼 반경 방향의 최외점까지의 반경인 드럼 반경 Rb의 1.70배~2.40배인 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 의사 노면은, 아스팔트길, 콘크리트길 및 자갈길 중 어느 하나인 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 의사 노면은, ISO 10844로 정의되는 텍스쳐 깊이가 0.40 ㎜~0.80 ㎜인 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 의사 노면은, 드럼 둘레 방향으로 분할되어 교환 가능하게 접착되는 복수의 분할체를 포함하는 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 분할체는, 드럼 둘레 방향의 길이가 상이한 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 수단은, 흡음재로 덮이는 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 의사 노면에 살수하는 살수 장치와, 상기 의사 노면 상의 물을 유지하는 유지 수단을 갖는 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 타이어의 성능을 측정하는 측정 수단을 더 포함하고,
   상기 측정 수단은, 상기 지지축을 회전 가능하게 지지하는 베어링의 내주면에 부착된 하중 측정용의 로드 셀을 포함하는 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 수단의 회전 속도를 제어하는 회전 속도 제어 장치와, 상기 드럼에 부하하는 하중을 제어하는 하중 제어 장치, 그리고 상기 타이어의 회전 방향을 제어하는 회전 방향 제어 장치를 더 갖는 것인 타이어의 벤치 테스트 장치.
11. 타이어의 벤치 테스트 장치를 이용하여 실내에서 타이어의 성능 시험을 행하는 타이어 성능 시험 방법으로서,
    의사 노면을 내주면에 구비한 회전 가능한 드럼의 상기 내주면 상에, 림에 장착된 타이어를 접촉시켜 주행시키는 주행 공정과,
    상기 타이어의 주행중의 성능을 측정하는 측정 공정
    을 포함하고,
    상기 내주면은, 드럼 회전축을 포함하는 단면에 있어서, 드럼 반경 방향 외측으로 볼록하게 되는 매끄러운 원호형면을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 시험 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 원호형면의 곡률 반경 Ra는, 드럼 회전축의 중심으로부터 상기 원호형면의 드럼 반경 방향의 최외점까지의 반경인 드럼 반경 Rb의 1.70배~2.40배인 것인 타이어 성능 시험 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 주행 공정은, 상기 드럼을 회전시키고, 상기 드럼의 회전 속도와 상이한 속도로 상기 타이어를 주행시키는 공정을 포함하며,
    상기 측정 공정은, 상기 드럼과 상기 타이어의 속도차로부터 생기는 마찰 계수를 측정하는 마찰 계수 측정 공정인 것인 타이어 성능 시험 방법.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 주행 공정은, 상기 타이어에 하중을 부하하면서, 상기 타이어의 회전 방향을 상기 드럼의 회전 방향에 대하여 상이한 방향으로 주행시키는 공정을 포함하고,
    상기 측정 공정은, 상기 타이어에 생기는 횡력을 측정하는 횡력 측정 공정인 것인 타이어 성능 시험 방법.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 의사 노면에 살수하는 살수 공정을 더 포함하고,
    상기 주행 공정은, 살수된 의사 노면 상에, 상기 타이어에 하중을 부하하면서, 상기 타이어의 회전 방향을 상기 드럼의 회전 방향에 대하여 상이한 방향으로 주행시키는 공정을 포함하며,
    상기 측정 공정은, 상기 타이어에 생기는 횡력을 측정하는 횡력 측정 공정인 것인 타이어 성능 시험 방법.
16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 측정 공정은, 주행 공정의 전후의 타이어의 질량의 차를 측정하는 질량 측정 공정인 것인 타이어 성능 시험 방법.
17. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 측정 공정은, 소음을 측정하는 소음 측정 공정인 것인 타이어 성능 시험 방법.

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