KR20170142433A - Test apparatus for measurement of dynamic spring rate of high speed rotating tire - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수(dynamic spring rate) 측정 시험장치에 관한 것으로, 특히 실제 주행을 하는 환경을 간단한 시험장치로 구현하여, 타이어의 동 스프링 계수를 정확하게 측정할 수 있도록 한 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring dynamic spring rate of a tire rotating at a high speed, and more particularly, to an apparatus for measuring the dynamic spring rate of a tire rotating at a high speed And a tester for measuring the dynamic spring coefficient of a rotating tire.
타이어의 스프링 특성은 하중이 가해졌을 때 어느 정도의 변형이 발생하는가를 나타내는 스프링 계수(spring rate)로 표현된다. 이것은 자동차의 승차감 등을 결정하는 요소 중 하나가 되기 때문에, 스프링 계수를 어떻게 하는가가 매우 중요하다.The spring characteristic of a tire is expressed by a spring rate which indicates how much deformation occurs when a load is applied. Since this is one of the factors determining the ride comfort of the automobile, how to make the spring coefficient is very important.
스프링의 특성은 스프링 계수로 나타내며, 이것은 스프링에 작용하는 하중(Δf)을 그 하중에 의해서 발생한 변위(Δx)로 나누어 산출할 수 있다(spring rate = Δf/Δx). 하중이 일정하면 변형이 작을수록, 변형되기 어려울수록 스프링 계수는 커진다.The characteristic of the spring is represented by the spring coefficient, which can be calculated by dividing the load (Δf) acting on the spring by the displacement (Δx) caused by the load (spring rate = Δf / Δx). If the load is constant, the smaller the deformation is, and the less the deformation is, the larger the spring coefficient becomes.
일반적으로, 타이어의 스프링 특성을 확인하기 위해, 정적인 스프링 계수인 정 스프링 계수를 측정하여, 스프링 특성을 확인한다. 정 스프링 계수 측정을 위해서, 접지면에 타이어를 위치시키고, 정적인 부하를 가하여 정 스프링 계수를 측정한다.Generally, in order to confirm the spring characteristic of the tire, the positive spring coefficient, which is a static spring coefficient, is measured to confirm the spring characteristic. For positive spring coefficient measurement, the tire is placed on the ground plane, and the static spring coefficient is measured by applying a static load.
한편, 타이어의 스프링 특성을 확인하기 위해서 스프링 계수를 측정하는 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.On the other hand, a conventional technique for measuring the spring coefficient to check the spring characteristics of a tire is disclosed in Patent Document 1 below.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 타이어를 샤프트에 장착시켜 회전시키는 피동부와 회전되는 타이어에 버티컬 하중, 래터럴 하중, 토션널 하중 또는 로테이션널 하중을 부여하는 테스트 프레이트부 및 제어부를 포함한다.The prior art disclosed in Patent Document 1 includes a test portion for imparting a vertical load, a lateral load, a torsional load or a rotation null load to a driven portion to which the tire is mounted and rotated, and a control portion.
여기서 상기 피동부는 수평상태로 설치되어 피 시험체인 일단에 타이어가 장착되고 타단에 풀리가 형성되어 동력을 전달받아 회전하는 샤프트와 샤프트를 지면과 평행하게 지지하여 설치하는 주 프레임과 상기 샤프트의 풀리에 동력을 전달하는 동력전달 밸트 및 구동모터로 이루어진다.Wherein the driven part is installed in a horizontal state and a tire is mounted on one end of the test chain and a pulley is formed on the other end to receive a power and a rotating shaft and a main frame for supporting the shaft in parallel with the ground, And a drive motor.
이러한 구성을 통해, 타이어의 버티컬(Vertical) 스프링 레이트와 레터럴(Lateral) 스프링 레이트 그리고 토션널(Tortinal) 스프링 레이트 및 로테이션널With this arrangement, the vertical spring rate, the lateral spring rate, the tortinal spring rate, and the rotation floor of the tire,
(Rotational) 스프링 레이트 변위측정을 플레이트 교환 없이 자동으로 수행하게 된다.(Rotational) The spring rate displacement measurement is performed automatically without plate exchange.
그러나 상기와 같은 일반적인 타이어 스프링 계수 측정장치 및 종래기술은 스프링 특성 확인을 위해, 정적인 스트링 계수를 측정하는 방식으로서, 실제 타이어가 사용되는 노면의 환경을 고려하지 않은 상태이므로, 정확한 스프링 계수 측정이라고는 볼 수 없다.However, since the conventional tire spring coefficient measuring apparatus and the conventional technique as described above measure the static string coefficient for checking the spring characteristic, the state of the road surface on which the actual tire is used is not considered, Can not be seen.
여기서 정적인 스프링 계수는 감쇠율에 대한 개념이 없으며, 감쇄 계수는 타이어를 가진 시킴으로써 구할 수 있다. 감쇄율은 가진 주파수가 증가함에 따라 점차 감소한다. 감쇄율은 노면연결부(road joint)를 넘어갈 때의 진동 감쇄뿐만 아니라, 로드 홀딩(Road holding), 그립 감(Grip feeling) 등에 영향을 미친다.Here, the static spring coefficient has no concept of the damping factor, and the damping coefficient can be obtained by having the tire. The attenuation rate gradually decreases as the excitation frequency increases. The attenuation factor affects the road holding, grip feeling, etc., as well as the vibration damping when going over the road joint.
이러한 영향을 전혀 고려하지 않은 정적인 스프링 계수 측정만으로는 정확하게 타이어 스프링 특성을 확인하는 것이 불가능하다.It is impossible to accurately identify the tire spring characteristics with only a static spring coefficient measurement which does not take this influence into consideration at all.
또한, 회전하지 않는 상태 즉, 정적인 타이어 스프링계수는 가진주파수 0Hz에서의 힘과 변위의 비를 의미하며, 그 이상의 가진주파수에서의 스프링계수에 대한 개념이 없다. 따라서 정적인 타이어 스프링계수는 차량의 서스펜션 하 질량(Unsprung mass) 등과의 공진해석 등에 적용할 수 없는 단점이 있다.Also, the state of no rotation, that is, the static tire spring coefficient means the ratio of the force to the displacement at the
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 실제 주행을 하는 환경을 간단한 시험장치로 구현하여, 고속회전하는 타이어의 동 스프링 계수를 정확하게 측정할 수 있도록 한 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve all of the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a tire testing apparatus, And an object of the present invention is to provide a device for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치는 노면을 제공해주는 노면부; 상기 노면부의 노면과 접촉되며, 회전을 하는 시험 타이어; 상기 시험 타이어의 축 하단에 설치되어 힘 및 변위를 검출하는 힘 센서; 상기 시험 타이어를 가진시키는 가진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, a tester for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed according to the present invention comprises: a road surface providing a road surface; A test tire in contact with the road surface of the road surface portion and rotating; A force sensor installed at a lower end of the shaft of the test tire to detect a force and a displacement; And an exciter for exciting the test tire.
상기에서 노면부는 드럼(Drum) 또는 평 벨트(Flat Belt)로 구성되며, 상기 노면부는 동 스프링계수측정 시험 시 회전하는 것을 특징으로 한다.The road surface portion is composed of a drum or a flat belt, and the road surface portion is rotated during the measurement of the dynamic spring coefficient.
상기에서 시험 타이어는 상기 노면부에 트레드 패턴이 형성된 접지부가 접촉되는 것을 특징으로 한다.The test tire is characterized in that a ground portion having a tread pattern is contacted with the road surface portion.
상기에서 힘 센서는 타이어 스핀들의 동작부 질량을 포함하는 힘 및 변위를 측정하며, 상기 동작부 질량은 휠과 센서 및 암 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the force sensor measures a force and a displacement including a mass of an operating portion of the tire spindle, and the operating portion mass includes at least one of a wheel, a sensor and an arm.
본 발명에 따르면 실제 주행을 하는 환경을 간단한 시험장치로 구현함으로써, 고속회전하는 타이어의 동 스프링 계수를 정확하게 측정할 수 있으며, 이로 인해 타이어 특성 분석에 정확성을 도모해주는 효과가 있다.According to the present invention, by realizing an actual running environment with a simple test apparatus, it is possible to accurately measure the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed, thereby realizing accurate analysis of tire characteristics.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치의 개략 구성도,
도 3은 본 발명에 동 스프링계수측정 모델링도,
도 4는 본 발명에서 동 스프링 계수의 개념 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 회전타이어 동 스프링계수 측정의 응용 예시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 회전하는 타이어의 동 스프링 계수 측정 시험장치의 다른 응용 예시도로서, 도 6a는 일정한 고정 슬립 각이 주어진 경우의 동 스프링계수측정 시험기의 응용 예시 도이고, 도 6b는 조향축 중심으로 타이어를 가진하는 경우의 동 스프링계수측정 시험장치의 응용 예시 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 are schematic block diagrams of an apparatus for measuring dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed according to the present invention;
Figure 3 is a model of dynamic spring coefficient measurement according to the present invention,
Fig. 4 is a conceptual diagram of the dynamic spring coefficient in the present invention,
5 is an application example of the measurement of the rotating spring dynamic coefficient of the tire according to the present invention,
6A and 6B are application examples of a test device for measuring the dynamic spring coefficient of a rotating tire according to the present invention, FIG. 6A is an application example of a dynamic spring coefficient measurement tester given a fixed fixed slip angle, 6b is an application example of a dynamic spring coefficient measurement test apparatus when a tire is fitted around a steering shaft.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus for measuring dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치의 개략 구성도이다.1 and 2 are schematic block diagrams of an apparatus for measuring dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치는 노면 역할을 해주는 노면부(10), 상기 노면부(10)의 노면(11)과 접촉되며, 회전을 하는 시험 타이어(20)가 마련된다.The apparatus for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed according to the present invention comprises a
여기서 노면부(10)는 드럼(Drum) 또는 평 벨트(Flat Belt)와 같은 장치를 이용하여 노면을 제공해준다. 동 스프링계수측정 시험 시 노면부(10)는 원주 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.The
아울러 상기 시험 타이어(20)는 동 스프링계수측정 시험 시 상기 노면부(10)에 트레드 패턴이 형성된 접지부가 접촉되는 것이 바람직하며, 시험 타이어(20)도 동 스프링계수측정 시험시 원주방향으로 회전하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
또한, 상기 시험 타이어(20)의 축 하단에는 힘 센서(force sensor)(30)가 설치되어, 스프링의 힘(fm) 및 변위(xm)를 검출한다. 여기서 힘 센서(30)는 타이어 스핀들의 동작부 질량(m)을 포함하여 힘(fm) 및 변위(xm)를 측정하는 것이 바람직하다. 상기 동작부 질량은 휠과 센서 및 암 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.A
또한, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치는 시험 타이어(20)의 동 스프링계수측정 시험 시 상기 시험 타이어(20)를 가진 시키는 가진부(40)를 구비하는 것이 바람직하다.The apparatus for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed according to the present invention is preferably provided with an
또한, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치는 상기 힘 센서(30)에서 측정한 타이어 스핀들의 동작부 질량을 포함하는 힘(fm) 및 변위(xm)에서 질량제거법(mass cancellation technique)을 이용하여 측정 불가능한 힘(f) 및 변위(x)를 측정 데이터로 산출하는 측정 데이터 처리부를 포함하여 구현할 수 있다. 상기 측정 데이터 처리부는 도 1 및 도 2에 도시하지 않았다. In addition, high speed dynamic spring coefficient measuring test device of the tire according to the invention by weight on the force (f m) and the displacement (x m) including an operation part by mass of a tire spindle measured by the force sensor (30) removing method (f) and a displacement (x) using the mass cancellation technique as measurement data. The measurement data processing unit is not shown in FIG. 1 and FIG.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the device for measuring and measuring the dynamic spring coefficient of the tire rotating at high speed according to the present invention will be described in detail as follows.
먼저, 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정을 위해 시험장치를 동작시킨다.First, the test apparatus is operated to measure the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed.
여기서 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치는 노면 역할을 하는 드럼(Drum) 또는 평 벨트(Flat Belt)로 구성되는 노면부와 시험 타이어의 접지부(트레드 패턴)를 접촉시킨 상태에서, 노면부와 시험 타이어를 원주 방향으로 회전시킨다. 이어 가진부를 이용하여 시험 타이어에 가진을 제공한다.Here, the device for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed is such that a road surface constituted by a drum or a flat belt serving as a road surface is in contact with a ground portion (tread pattern) of the test tire, And rotate the test tire in the circumferential direction. Provide an exciter to the test tire using the following parts.
이후, 힘 센서를 이용하여 타이어 스핀들의 동작부 질량(m)이 포함된 힘(fm) 및 변위(xm)를 측정하고, 이렇게 측정된 힘(fm) 및 변위(xm)를 이용하여, 타이어 특성을 분석하는 관계식에 적용하여 타이어 특성을 분석하도록 한다.Thereafter, the force f m and the displacement x m including the operating part mass m of the tire spindle are measured using the force sensor, and the measured force f m and displacement x m are used And analyzes the tire characteristics by applying it to a relational expression for analyzing tire characteristics.
여기서 본 발명은 기존 타이어 스프링계수 측정장치에서 측정한 정적인 스프링 계수와는 상이한 동적 스프링 계수(동 스프링 계수)를 측정한다.Here, the present invention measures a dynamic spring coefficient (dynamic spring coefficient) that is different from a static spring coefficient measured by a conventional tire spring coefficient measuring apparatus.
여기서 동 스프링 계수는 타이어가 회전을 시작하면 급격히 작아지며, 가진 주파수가 증가함에 따라 서서히 증가하는 특성이 있다. 동 스프링 계수는 감쇄 거동에 영향을 미치는 unsprung mass resonance(서스펜션 스프링 하질량 공진)에 크게 영향을 미친다.Here, the dynamic spring coefficient decreases sharply when the tire starts to rotate, and gradually increases as the excitation frequency increases. The dynamic spring coefficient greatly affects the unsprung mass resonance, which affects the damping behavior.
실제 힘 센서를 이용하여 힘(f) 및 변위(x)는 측정 불가능한 데이터이나, 도 3에 도시한 바와 같이, 측정 데이터 처리부를 이용하여, 힘 센서로 측정 가능한 데이터인 타이어 스핀들의 동작부 질량이 포함된 힘(fm) 및 변위(xm)에서 질량제거법(mass cancellation technique)으로 계산함으로써, 측정 가능해지게 되는 것이다. 여기서 x = xm 이다.The force f and the displacement x can not be measured using the actual force sensor. However, as shown in Fig. 3, the operation part mass of the tire spindle, which is data measurable by the force sensor, Can be measured by calculating the mass cancellation technique at the included force (f m ) and displacement (x m ). Where x = x m .
결과적으로, 본 발명은 힘 센서로 측정 불가능한 데이터인 힘(f) 및 변위(x)를 힘 센서를 이용하여 타이어 스핀들의 동작부 질량이 포함된 힘(fm) 및 변위(xm)를 측정하고, 여기에 질량제거법을 적용하여 힘(f) 및 변위(x)를 계산함으로써, 힘(f) 및 변위(x)를 측정할 수 있게 되는 것이다.As a result, the present invention measures the force (f m ) and the displacement (x m ) including the mass of the operating portion of the tire spindle using the force sensor, the force (f) And the force (f) and the displacement (x) can be measured by applying the mass removal method thereto.
이하, 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수를 결정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of determining the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed will be described.
동 스프링 계수를 결정하는 계산 과정은 하기의 [수학 식1]과 같다.The calculation process for determining the dynamic spring coefficient is as shown in the following equation (1).
여기서 f0는 무부하 시 타이어를 포함한 스핀들 동작부 질량이 발생하는 힘이다.Where f 0 is the force at which the mass of the spindle operating section including the tire occurs at no load.
결과적으로, 동 스프링 계수는 하기의 [수학식 2] 를 이용하여 계산된다.As a result, the spring spring coefficient is calculated using the following equation (2).
이러한 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치를 다양한 분야에 응용할 수 있다.The apparatus for measuring the dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed according to the present invention can be applied to various fields.
도 5는 회전하는 타이어의 동 스프링 계수 측정의 응용 예시도로서, 슬립 각이 없는 타이어 휠의 수직으로 흔들었을 경우의 동 스프링 계수 측정의 용용 예시이다.Fig. 5 is an application example of dynamic spring coefficient measurement of a rotating tire, which is an example of application of a dynamic spring coefficient measurement when a tire wheel without a slip angle swings vertically.
위쪽 그림이 휠 질량만이 존재할 경우 동 스프링 계수 측정 예시이고, 아래 그림은 타이어와 서스펜션이 결합된 시스템에서 동 스프링 계수 측정 예시이다.The upper figure shows the example of measuring the dynamic spring coefficient when only the wheel mass is present, and the figure below is an example of measuring the dynamic spring coefficient in the system in which the tire and the suspension are combined.
도 6a는 일정한 고정 슬립 각(α)이 주어질 때, 일정 슬립 각(α)에서 수직방향으로 타이어가 가진하는 시스템에서 서스펜션 하질량의 진동교란에 대한 힘-모멘트 안정성(F & M stability) 분석에 적용한 응용 예이다. 즉, ±15°구간을 1°간격으로 고정시켜 놓고, 타이어를 회전시키면서 동 스프링 계수를 측정하는 슬립각 고정방식이다.6A is a graph showing the force-moment stability analysis (F & M stability) of a suspension under mass in a system excited by a tire in a vertical direction at a constant slip angle? This is an applied example. In other words, it is a slip angle fixing method in which ± 15 ° sections are fixed at intervals of 1 ° and the spring spring coefficient is measured while rotating the tire.
도 6b는 조향축 중심으로 타이어를 가진 할 때, 일정 슬립 각(α)에서 조향축(Z-axis) 중심으로 가진하는 시스템에서, 조향 메커니즘의 진동교란에 대한 힘-모멘트 안정성(F & M stability) 분석에 적용할 수 있다. 즉, 자동차 운전 시 핸들을 주기적으로 좌우로 회전하면 타이어 슬립각이 주기적으로 좌우로 회전하는 점을 모사하여 동 스프링 계수를 측정하는 슬립각 변동방식이다.6B is a graph showing the force-moment stability (F & M stability) of the steering mechanism against vibration disturbance in a system exciting a tire at a constant slip angle? ) Analysis. That is, it is a slip angle variation method that measures the dynamic spring coefficient by simulating the point where the tire slip angle periodically turns to the left and right when the handle is periodically turned to the left and right when driving the automobile.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have.
본 발명은 타이어의 동적 상황에서 스프링 계수를 측정하는 시험장치에 효율적으로 적용할 수 있다.The present invention can be effectively applied to a test apparatus for measuring a spring coefficient in a dynamic situation of a tire.
Claims (7)
노면을 제공해주는 노면부;
상기 노면부의 노면과 접촉되며, 회전을 하는 시험 타이어;
상기 시험 타이어의 축 하단에 설치되어 힘 및 변위를 검출하는 힘 센서; 및
상기 시험 타이어를 가진시키는 가진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동 스프링계수측정 시험장치.
A tester for measuring a dynamic spring coefficient of a tire rotating at a high speed,
A road surface providing a road surface;
A test tire in contact with the road surface of the road surface portion and rotating;
A force sensor installed at a lower end of the shaft of the test tire to detect a force and a displacement; And
And an exciting part for exciting the test tire.
The apparatus of claim 1, wherein the road surface portion is composed of a drum or a flat belt, and the road surface portion is rotated during the measurement of the dynamic spring coefficient.
The tester according to claim 1, wherein the test tire is contacted with a ground portion having a tread pattern formed on the road surface portion, and is rotated when the dynamic spring coefficient is measured.
The tire according to claim 1, wherein the force sensor measures a force and a displacement including an operating portion mass of the tire spindle, and the operating portion mass includes at least one of a wheel, a sensor and an arm. Test device for measuring the dynamic spring coefficient.
[Claim 4] The method according to claim 4, further comprising a measurement data processing unit for calculating, as measurement data, a force and a displacement that can not be measured using the mass removal method in the force and displacement including the mass of the operating portion of the tire spindle measured by the force sensor Test apparatus for measuring dynamic spring coefficient of a tire rotating at high speed.
The force sensor of claim 4, wherein the force sensor measures forces and displacements for F & M stability analysis of the vibration disturbance of the suspension under mass in a system excited by the tire in a vertical direction at a constant slip angle (alpha) Wherein the torsion spring is mounted on the tire.
[Claim 4] The force sensor of claim 4, wherein the force sensor has a force-moment stability against vibration disturbance of the steering mechanism in a system that excites the tire from a predetermined slip angle [alpha] to the center of the Z- Wherein the force and displacement are measured for F & M stability analysis.
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