KR20160101768A - 공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법 - Google Patents

공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법 Download PDF

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김기현
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Abstract

공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치는, 전동 회전되고 속도 제어가 가능하도록 마련되는 드럼유닛; 타이어가 드럼유닛의 표면에 접촉 가능하도록 장착되며, 타이어를 회전시킬 수 있는 스핀들부를 구비하며, 드럼유닛에 대한 타이어의 접촉 하중, 캠버 앵글 및 슬립 앵글 중 하나 이상을 발생시킬 수 있도록 마련되는 모의 조향유닛; 및 타이어의 표면의 온도를 측정할 수 있도록 스핀들부로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 열화상 측정유닛을 포함한다.

Description

공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법{INDOOR TEST APPARATUS OF AIR PRESSURE TIRE, AND TEST MEASUREMENT METHOD THEREOF}
본 발명은 공기압 타이어의 실내주행 시험에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기압 타이어의 실내 주행시험 중 초기 손상 부위를 확인할 수 있는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기압 타이어의 초기 손상 평가는, 타이어 주행시험 중 그 손상이 어디에서부터 시작이 되어 타 부위로 전파가 되는지에 대한 평가가 중요하며, 그 결과를 통해 타이어의 설계 변경을 하게 된다.
여러 조건에 의해 손상 부위가 가변적인 타이어의 초기 손상 부위를 주행시험 후 터진 타이어의 외관 및 구조 단면을 육안으로 확인하여 판정을 하기는 쉽지 않다.
즉 초기 손상이 어느 부위에서 시작이 되었는지 찾아야만 육안관찰로 타이어의 초기 손상 부위의 판정이 가능하므로, 타이어가 주행시험 후 터진 타이어 외관을 보고 이를 판정하기는 어렵다.
대한민국 특허출원 제10-2010-67436 호 (2010.06.21)
본 발명의 일 실시 예는, 열화상 측정을 통한 타이어 초기 손상 발생 부위를 타이어 표면에 대한 열화상 측정을 이용하여 확인 및 평가하여 초기 손상 부위를 예측 및 확인할 수 있는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전동 회전되고 속도 제어가 가능하도록 마련되는 드럼유닛; 타이어가 상기 드럼유닛의 표면에 접촉 가능하도록 장착되며, 상기 타이어를 회전시킬 수 있는 스핀들부를 구비하며, 상기 드럼유닛에 대한 상기 타이어의 접촉 하중, 캠버 앵글 및 슬립 앵글 중 하나 이상을 발생시킬 수 있도록 마련되는 모의 조향유닛; 및 상기 타이어의 표면의 온도를 측정할 수 있도록 상기 스핀들부로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 열화상 측정유닛을 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치가 제공될 수 있다.
상기 모의 조향유닛은, 모의 조향본체; 상기 모의 조향본체 상에서 승강 작동되도록 상기 모의 조향본체에 탑재되는 상하이동 구동부; 상기 상하이동 구동부에 대해 수평 방향 작동되도록 상기 상하이동 구동부에 탑재되며, 상기 스핀들부가 연결되는 수평이동 구동부; 및 상기 수평이동 구동부에 배치되며, 상기 스핀들부를 회전 작동시키도록 마련되는 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 주행 시험에서 상기 타이어 회전 중 상기 타이어의 트레드부, 숄더부, 사이드월부, 및 비드부가 측정되도록 상기 열화상 측정유닛이 배치될 수 있다.
상기 타이어의 회전중심라인 상에 배치되는 열화상 측정유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 드럼유닛에 타이어를 장착하고 상기 타이어의 주행시험을 시작하는 단계; 상기 타이어의 주변에 하나 이상의 열화상 측정유닛을 배치하며, 상기 열화상 측정유닛에 의해 상기 타이어 표면을 촬영하고 촬영 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 타이어의 주행시험 후 저장된 상기 촬영 데이터를 이용하여 상기 타이어의 각 부위별 온도 변화 추세를 확인함으로써, 상기 타이어 전체 부위에 대한 온도 변화 추세를 파악하고 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계를 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험측정 방법이 제공될 수 있다.
상기 주행시험에서는 상기 타이어를 동일 속도 혹은 단계적인 가변 속도로 회전시킬 수 있으며, 상기 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계에서는, 상기 타이어의 회전 중 상기 타이어 외관의 국부적 온도 변화를 확인하며, 상기 타이어의 회전 중 각 부위별 표면온도 변화를 비교하며 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 열화상 측정을 통한 타이어 초기 손상 발생 부위를 타이어 표면에 대한 열화상 측정을 이용하여 확인 및 평가하여 초기 손상 부위를 예측 및 확인할 수 있는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치 및 그 시험측정 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험과 관련되는 타이어의 캠버 앵글에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험과 관련되는 타이어의 캠버 및 슬립 앵글에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치의 시험측정방법에 따른 타이어 표면의 열화상 촬영사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치의 시험측정방법에 따른 비드, 숄더, 사이드 월, 트레트 센터의 온도 변화 추이를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치는, 전동 회전되고 속도 제어가 가능하도록 마련되는 드럼유닛(110)과, 타이어(100)가 드럼유닛(110)의 표면에 접촉 가능하도록 장착되며 타이어(100)를 회전시킬 수 있는 스핀들부(125)를 구비하며, 드럼유닛(110)에 대한 타이어(100)의 접촉 하중, 캠버 앵글(camber angle) 및 슬립 앵글(slip angle) 중 하나 이상을 발생시킬 수 있도록 마련되는 모의 조향유닛(120)과, 타이어(100)의 표면의 온도를 측정할 수 있도록 스핀들부(125)로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 열화상 측정유닛(140)을 포함한다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치에 따르면 모의 조향유닛(120)에 장착되는 타이어(100)의 표면을 열화상 측정유닛(140)에 의해 촬영할 수 있으며, 열화상 측정을 통한 타이어(100) 표면의 온도 변화 추세에 따른 데이터를 확보할 수 있으며, 타이어(100) 표면에 대한 열화상 측정을 이용하여 타이어(100) 초기 손상 발생 부위를 확인 및 평가하여 초기 손상 부위를 예측 및 확인할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어(100)의 실내주행 시험장치는, 일반적으로 실시되고 있는 공기압 타이어(100)의 실내주행시험 후 손상 부위 평가를 하는데 있어 타이어(100)의 터진 외관 및 단면을 육안으로 확인하여 초기 손상 부위를 판정하는데 있어 정확한 판정이 어려우며 판정을 하기까지 진행되는 타이어(100) 단면 컷 샘플(cut sample) 제작에 소요되는 시간 및 위험성을 제거할 수 있는 판정방법을 제공할 수 있는 것으로서, 모든 공기압 타이어(100)에 적용이 가능하다
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어(100)의 실내주행 시험장치의 구성요소들에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면 모의 조향유닛(120)은, 모의 조향본체(130)와, 모의 조향본체(130) 상에서 승강 작동되도록 모의 조향본체(130)에 탑재되는 상하이동 구동부(131)와, 상하이동 구동부(131)에 대해 수평 방향 작동되도록 상하이동 구동부(131)에 탑재되며 스핀들부(125)가 연결되는 수평이동 구동부(132)와, 수평이동 구동부(132)에 배치되며 스핀들부(125)를 회전 작동시키도록 마련되는 회전 구동부(135)를 포함할 수 있다.
이러한 모의 조향유닛(120)의 상하이동 구동부(131)는 스핀들부(125)를 상하로 이동시킬 수 있도록 구성되며, 수평이동 구동부(132)는 스핀들부(125)를 드럼유닛(110)에 대해 이동시킬 수 있도록 구성되며, 회전 구동부(135)는 스핀들부(125)를 회전 이동시킬 수 있도록 구성된다.
이에 따라 스핀들부(125)에 장착되어 회전되는 타이어(100)는 배치양상이 변화되어 드럼유닛(110)에 대해 접촉하중, 캠버 앵글, 그리고 슬림 앵글이 변화되면서 회전될 수 있다.
접촉하중은 횡방향 하중에 해당된다. 횡방향 하중은 타이어(100)의 외주면에서 타이어(100)의 폭방향으로 가해지는 하중을 말한다. 스핀들부(125)는, 타이어(100)가 장착되고, 장착된 타이어(100)를 회전시킬 수 있도록 구성된다.
상하이동 구동부(131), 수평이동 구동부(132), 그리고 회전 구동부(135)는 스핀들부(125)에 장착된 타이어(100)에 횡방향 하중과, 캠버앵글 및 슬립앵글을 발생시킬 수 있도록 상호 연동되는 구조를 가진다.
모의 조향유닛(120)은 드럼유닛(110)에 대한 타이어(100)의 배치양상를 변화시킬 수 있으며, 타이어(100)가 지면에 접촉되어 조향될 때의 환경을 제공할 수 있다.
이러한 모의 조향유닛(120)은, 실제 자동차 바퀴의 구조와 동일한 구조로 모터 또는 엔진으로부터 전달받은 회전력으로 타이어(100)를 회전시키고, 타이어(100)가 주행 중 스티어링 휠의 조향에 의해 발생되는 횡방향 하중과, 캠버앵글 및 슬립앵글을 발생시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 실제 자동차 바퀴의 조향장치의 구조와 동일 혹은 유사한 구조로 실현 가능한 구조이므로, 자세한 구조의 설명은 생략하도록 한다.
이때 주행 시험에서 타이어(100) 회전 중 타이어(100)의 트레드부, 숄더부, 사이드월부, 및 비드부가 측정되도록 열화상 측정유닛(140)이 배치될 수 있다.
즉 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 열화상 측정유닛(140)은 타이어(100)의 전반적인 표면을 촬영할 수 있는 위치에 배치되어 타이어(100) 표면의 온도 변화 추세에 대한 데이터를 수집할 수 있도록 마련된다. 이때 촬영 데이터는 온도 분포 그래프로 표시되며, 온도가 높은 영역일수록 빨간색으로, 낮은 영역일수록 파란색에서 검정색으로 표시된다.
타이어(100) 표면의 온도 분포에서 빨간색으로 표시된 영역은 열이 집중되어 높게 발생되는 부위로서, 스트레스에 의해 손상이 발생될 가능성이 높은 영역이다.
열화상 측정유닛(140)은 좀더 타이어(100) 표면에 대한 전반적인 관찰을 위해서 하나 이상 배치될 수 있다. 일 예로 열화상 측정유닛(140)은 타이어(100)의 회전 중심라인에 대해 교차하는 라인 상에 하나가 배치되며, 타이어(100)의 회전중심라인 상에 다른 하나가 배치될 수 있다. 이러한 두 대의 열화상 측정유닛(140)은 상호 교차하는 방향에서 타이어(100)를 촬영할 수 있다. 도면에는 하나의 열화상 측정유닛(140)만이 도시되어 있으나, 지면에 수직하는 방향 측에 열화상 측정유닛이 더 배치될 수 있다.
열화상 측정유닛(140)은 타이어(100)가 드럼유닛(110)에 의해 접촉되어 회전될 때, 타이어(100)에 표면의 열 분포를 관찰할 수 있는 적외선 카메라와 적외선 카메라로부터 측정된 촬영 데이터를 수집하여 타이어(100) 표면의 온도 변화 추세에 따른 온도 분포를 컬러로 표현할 수 있는 컴퓨터를 포함할 수 있다.
열화상 측정유닛(140)은 타이어(100) 회전 중 일정거리 이상 떨어진 지점에서 움직이지 않도록 고정되며, 주행시험 시작부터 종료까지 영상 저장이 가능하며, 온도 측정 범위가 상온에서 200도까지 측정 가능하도록 구성된다.
열화상 측정유닛(140)은 피사체인 타이어(100)의 열 발산 정도를 고려하여 정확한 표면온도 측정을 위해 타이어(100)와 측정장치간 거리에 대해 보정(calibration)을 진행하여야 하며, 드럼유닛(110)의 회전 시 진동에 의해 흔들리지 않도록 고정되어야 하며, 타이어(100)의 고속 회전인 300km/h 이상에서도 정확한 표면 온도 측정이 가능하도록 상온에서 200도까지 측정이 가능하며, 측정 영상이 저장이 되어 평가 종료 후 결과를 확인이 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전술한 공기압 타이어(100)의 실내주행 시험장치를 이용하여 공기압 타이어(100)의 실내주행 시험측정 방법이 진행될 수 있다.
한편 후술되는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어(100)의 열화상 측정을 이용한 주행시험 방법은 실험실과 같은 실내에서 타이어(100)의 주행시험 중 초기 손상부위 평가 방법임을 밝혀둔다.
이러한 타이어(100) 주행시험은 동일 속도 주행 및 단계별 가변적 속도 주행 측정 어느 것을 시행하거나 복합적으로 시행하여도 열화상 측정을 통한 초기 손상 판정법에는 무관함을 밝혀둔다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험측정 방법은, 드럼유닛(110)에 타이어(100)를 장착하고 타이어(100)의 주행시험을 시작하는 단계, 타이어(100)의 주변에 하나 이상의 열화상 측정유닛(140)을 배치하며 열화상 측정유닛(140)에 의해 타이어(100) 표면을 촬영하고 촬영 데이터를 저장하는 단계, 그리고 타이어(100)의 주행시험 후 저장된 촬영 데이터를 이용하여 타이어(100)의 각 부위별 온도 변화 추세를 확인함으로써 타이어(100) 전체 부위에 대한 온도 변화 추세를 파악하고 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
이때의 주행시험에서는 타이어(100)를 동일 속도 혹은 단계적인 가변 속도로 회전시킬 수 있다.
타이어(100) 전체 부위에 대한 온도 변화 추세를 파악하고 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계에서는, 타이어(100)의 회전 중 타이어(100) 외관의 국부적 온도 변화를 확인하며, 타이어(100)의 회전 중 각 부위별 표면온도 변화 비교 및 확인하게 된다.
도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어의 실내주행 시험장치의 시험측정 방법에서는 드럼유닛(110)에 닿아 회전하고 있는 타이어(100)에서 초기 손상 발생 위치는 그 형상 변화를 통해 확인이 가능하다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 타이어(100)의 초기 손상은 타이어(100) 트래드부의 국부적 고발열에 의해 발생된 초기 손상임을 확인할 수 있으며, 각 부위별 온도 편차는 온도 확인 막대 그래프로 변화 추이로 확인할 수 있다.
즉 시험 후 저장된 데이터를 이용하여 각 부위별 그래프를 이용하여 온도 변화 추세를 확인함으로써, 타이어(100) 전체 부위에 대한 온도 변화 추세를 간단하게 파악하고 이에 따른 초기 손상 발생 부위를 예측할 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압 타이어(100)의 실내주행 시험장치의 시험측정 방법에 따르면 다양한 조건으로 제조된 타이어(100)의 실내주행시험 중 초기 손상 부위를 기존의 터진 부위 육안 및 단면 확인을 통한 평가방법에 비해 보다 정확히 타이어의 초기 손상에 대해 판단하고, 이에 타이어(100) 내구성 평가를 예측할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 타이어
110: 드럼유닛
120: 모의 조향유닛
125: 스핀들부
130: 모의 조향본체
131: 상하이동 구동부
132: 수평이동 구동부
135: 회전 구동부
140: 열화상 측정유닛

Claims (6)

  1. 전동 회전되고 속도 제어가 가능하도록 마련되는 드럼유닛;
    타이어가 상기 드럼유닛의 표면에 접촉 가능하도록 장착되며, 상기 타이어를 회전시킬 수 있는 스핀들부를 구비하며, 상기 드럼유닛에 대한 상기 타이어의 접촉 하중, 캠버 앵글 및 슬립 앵글 중 하나 이상을 발생시킬 수 있도록 마련되는 모의 조향유닛; 및
    상기 타이어의 표면의 온도를 측정할 수 있도록 상기 스핀들부로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 열화상 측정유닛을 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 모의 조향유닛은,
    모의 조향본체;
    상기 모의 조향본체 상에서 승강 작동되도록 상기 모의 조향본체에 탑재되는 상하이동 구동부;
    상기 상하이동 구동부에 대해 수평 방향 작동되도록 상기 상하이동 구동부에 탑재되며, 상기 스핀들부가 연결되는 수평이동 구동부; 및
    상기 수평이동 구동부에 배치되며, 상기 스핀들부를 회전 작동시키도록 마련되는 회전 구동부를 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주행 시험에서 상기 타이어 회전 중 상기 타이어의 트레드부, 숄더부, 사이드월부, 및 비드부가 측정되도록 상기 열화상 측정유닛이 배치되는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 타이어의 회전중심라인 상에 배치되는 열화상 측정유닛을 더 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험장치.
  5. 드럼유닛에 타이어를 장착하고 상기 타이어의 주행시험을 시작하는 단계;
    상기 타이어의 주변에 하나 이상의 열화상 측정유닛을 배치하며, 상기 열화상 측정유닛에 의해 상기 타이어 표면을 촬영하고 촬영 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 타이어의 주행시험 후 저장된 상기 촬영 데이터를 이용하여 상기 타이어의 각 부위별 온도 변화 추세를 확인함으로써, 상기 타이어 전체 부위에 대한 온도 변화 추세를 파악하고 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계를 포함하는 공기압 타이어의 실내주행 시험측정 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주행시험에서는 상기 타이어를 동일 속도 혹은 단계적인 가변 속도로 회전시키며,
    상기 초기 손상 발생 부위를 예측하는 단계에서는, 상기 타이어의 회전 중 상기 타이어 외관의 국부적 온도 변화를 확인하며, 상기 타이어의 회전 중 각 부위별 표면온도 변화를 비교하며 확인하는 공기압 타이어의 실내주행 시험측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190057481A (ko) * 2017-11-20 2019-05-29 금호타이어 주식회사 열화상 카메라를 이용한 실차 타이어 불규칙 마모 및 내구 예측 방법

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KR20100067436A (ko) 2008-12-11 2010-06-21 금호타이어 주식회사 런플랫 타이어 실험장치

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