KR20180059100A

KR20180059100A - 동적 접촉 실험 장치

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Publication number: KR20180059100A
Application number: KR1020160158272A
Authority: KR
Inventors: 강남철; 유영빈
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-06-04
Also published as: KR101885967B1

Abstract

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치는, 실험 노면이 병진 운동 가능하도록 장착된 프레임; 및 상기 프레임 상에 배치되어, 상기 실험 노면과 접촉 가능하도록 실험 시편이 구비된 구동부;를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 실험 시편에 연결되고 외력에 의해 회전 운동하는 중량 부재;를 포함하고, 상기 중량 부재의 회전 운동에 의해 상기 실험 시편 및 상기 실험 노면이 상대 운동될 수 있다.

Description

동적 접촉 실험 장치{DYNAMIC CONTACT EXPERIMENT DEVICE}

본 발명은 동적 접촉 실험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실험 시편과 실험 노면 간의 고속 접촉을 실험할 수 있는 동적 접촉 실험 장치에 관한 것이다.

물체가 다른 물체와 접촉을 할 때, 복합적인 특성들이 나타난다. 예를 들어, 마찰특성과 충격특성이 나타난다. 이때, 물체의 변형과 진동특성 등 다양한 정보들을 센서들로 측정하여 물체의 전반적인 접촉특성을 알 수 있다.

특히, 종래 타이어의 동적 특성을 실내에서 측정하는 시험기는 크게 2가지로 구분되어 있는데, 그 중 하나는 평판식 시험기로 평탄한 10m 정도의 평판 위를 타이어가 저속으로 주행할 때 핸들링과 제동력을 부여받으면서 시험하는 장비로서 시험속도가 3㎞/h(시간) 이내로 실제 타이어의 실용속도와는 큰 차이를 보이고 있기에 타이어의 동적 특성을 측정하기에 바람직하지 않았다.

다른 종래 시험기는 2개의 드럼을 감싼 스틸벨트에 의해 형성되는 평탄한 노면을 고속으로 회전시키면서 타이어의 특성을 측정하는 고속 타이어의 특성 시험기인데, 이 시험기는 미국특허 제4344324호로 등록된 바와 같이 금속제인 스틸벨트 내부에 있는 2개의 드럼 장력을 조종하면서 평탄한 노면을 제공하고 타이어에 하중, 공기압, 속도, 슬립각, 캠버각, 제동력 및, 구동력 등을 제어하면서 타이어의 힘과 모멘트를 측정하도록 되어 있었다.

또한, 2012년 7월 23일에 출원된 KR10-2012-0080126호에는 '고속 타이어의 특성 실내시험기'에 대하여 개시되어 있으며, 고속 타이어의 특성 실내시험기 는 시험할 타이어를 고속 조건하에서 특성을 측정할 때 실내에서 여러 가지 특수 노면을 제공하여 시험할 수 있다.

일 실시예에 따른 목적은 모터 제어가 아닌 기계적인 메커니즘으로 실험 장비를 구성하여 가격이 저렴하고 정확한 속도를 구현할 수 있는 동적 접촉 실험 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 실험 시편과 실험 노면 사이의 상대 속도를 0이 되게 하여 타이어와 노면 접촉과 유사한 상황을 구현할 수 있으며, 다양한 유형의 타이어와 노면의 접촉을 모델링하여 실험할 수 있는 동적 접촉 실험 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 실험 시편에 압력을 인가하여 실험 시편의 하중을 고려할 수 있는 동적 접촉 실험 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 실험 시편과 실험 노면 간의 슬립을 조절할 수 있고, 중량 부재의 관성 모멘트 및 기어비를 이용하여 실험 시편의 회전 속도 또는 실험 노면의 이동 속도를 조절할 수 있으며 고속 동적 접촉 실험을 수행할 수 있는 동적 접촉 실험 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 유선으로 센서의 신호를 받아 소형화할 수 있고, 열 화상 카메라, 고속 카메라, 가속도 센서 등을 이용하여 시편의 변형, 열 분포, 시편의 운동 등을 측정할 수 있는 동적 접촉 실험 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치는, 실험 노면이 병진 운동 가능하도록 장착된 프레임; 및 상기 프레임 상에 배치되어, 상기 실험 노면과 접촉 가능하도록 실험 시편이 구비된 구동부;를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 실험 시편에 연결되고 외력에 의해 회전 운동하는 중량 부재;를 포함하고, 상기 중량 부재의 회전 운동에 의해 상기 실험 시편 및 상기 실험 노면이 상대 운동될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 구동부는, 상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 연결된 회전축 부재;를 더 포함하고, 상기 중량 부재의 회전 운동에 의해 상기 회전축 부재가 회전 운동될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 구동부는, 상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 배치된 속도 조절 부재;를 더 포함하고, 상기 속도 조절 부재는 서로 맞물려 회전하는 복수 개의 기어를 포함하고, 상기 복수 개의 기어의 기어비에 의해 상기 실험 시편의 회전 속도가 조절될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 구동부는, 상기 회전축 부재 상에 배치되어 회전 운동하는 피니언 기어; 및 상기 프레임 상에 배치되어 상기 피니언 기어와 맞물려 병진 운동하는 랙 기어;를 더 포함하고, 상기 랙 기어에 상기 실험 노면이 연결되어, 상기 랙 기어에 의해 상기 실험 시편이 병진 운동할 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 구동부는, 상기 중량 부재 및 상기 회전축 부재 사이에 연결된 연결 부재;를 더 포함하고, 상기 연결 부재의 길이 조절에 의해 상기 실험 시편의 회전 속도가 조절될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 실험 시편에 연결된 실린더 부재를 포함하는 하중 조절부;를 더 포함하고, 상기 실린더 부재에 공급되는 유압의 조절에 의해 상기 실험 시편에 의해 실험 노면에 가해지는 하중이 조절될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치는, 실험 시편의 일 측에 이격 배치되어 외력에 의해 회전되는 중량 부재; 상기 중량 부재 및 상기 실험 시편과 동일한 회전축 부재 상에 연결되어 회전 운동하는 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어와 맞물려 병진 운동하고 일측에 실험 시편과 연결된 랙 기어;를 포함하고, 상기 중량 부재의 관성 모멘트 조절에 의해 상기 실험 시편과 상기 실험 노면 간의 상대 속도가 조절될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 회전축 부재와 상기 실험 시편 사이에 배치된 실린더 부재;를 더 포함하고, 상기 실린더 부재 내 공급되는 유압에 의해 상기 실험 노면에 대한 상기 실험 시편의 하중이 조절될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 배치된 속도 조절 부재를 더 포함하고, 상기 속도 조절 부재는 서로 맞물려 회전하는 복수 개의 기어를 포함할 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 실험 시편의 일 측에 가속도 센서가 장착되고, 상기 실험 시편 및 상기 실험 노면의 외측에 열화상 카메라 또는 초고속 카메라가 배치될 수 있다.

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치에 의하면, 모터 제어가 아닌 기계적인 메커니즘으로 실험 장비를 구성하여 가격이 저렴하고 정확한 속도를 구현할 수 있다.

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치에 의하면, 실험 시편과 실험 노면 사이의 상대 속도를 0이 되게 하여 타이어와 노면 접촉과 유사한 상황을 구현할 수 있으며, 다양한 유형의 타이어와 노면의 접촉을 모델링하여 실험할 수 있다.

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치에 의하면, 실험 시편에 압력을 인가하여 실험 시편의 하중을 고려할 수 있다.

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치에 의하면, 실험 시편과 실험 노면 간의 슬립을 조절할 수 있고, 중량 부재의 관성 모멘트 및 기어비를 이용하여 실험 시편의 회전 속도 또는 실험 노면의 이동 속도를 조절할 수 있으며 고속 동적 접촉 실험을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치에 의하면, 유선으로 센서의 신호를 받아 소형화할 수 있고, 열 화상 카메라, 고속 카메라, 가속도 센서 등을 이용하여 시편의 변형, 열 분포, 시편의 운동 등을 측정할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치를 도시한다.
도 2(a) 및 (b)는 타이어와 노면의 접촉을 구현하는 실험 시편 및 실험 노면을 도시한다.
도 3은 하중 부가부를 개략적으로 도시한다.
도 4(a) 내지 (d)는 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치의 구동 과정을 도시한다.

이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치를 도시하고, 도 2(a) 및 (b)는 타이어와 노면의 접촉을 구현하는 실험 시편 및 실험 노면을 도시하고, 도 3은 하중 부가부를 개략적으로 도시하고, 도 4(a) 내지 (d)는 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치의 구동 과정을 도시하고,

도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치(10)는 프레임(100), 구동부(200), 하중 부가부(300) 및 측정부(400)를 포함할 수 있다.

상기 프레임(100)의 상면에는 실험 노면(A)이 장착될 수 있다.

상기 실험 노면(A)은 예를 들어 젖은 노면, 건조한 노면, 거친 노면, 매끄러운 노면 등 다양한 노면 상황을 구현할 수 있도록 마련될 수 있다.

구체적으로 도시되지는 않았으나, 프레임(100)에 레일이 구비되고, 레일 상에 실험 노면(A)이 교체 가능하게 장착될 수 있음은 당연하다.

또한, 프레임(100) 상에는 구동부(200)가 배치될 수 있다.

상기 구동부(200)에는 실험 시편(B)이 장착될 수 있으며, 구동부(200)에 의해 실험 노면(A)과 실험 시편(B)이 상대 운동될 수 있다.

이때, 실험 시편(B)은 고무 또는 트레드 블록(tread block) 등을 포함할 수 있으며, 실험 시편(B)은 구동부(200)에 교체 가능하도록 장착될 수 있다.

구체적으로, 구동부(200)는 중량 부재(210), 회전축 부재(220), 속도 조절 부재(230), 피니언 기어(240) 및 랙 기어(250)를 포함할 수 있다.

상기 중량 부재(210)는 프레임(100)의 외측에 배치될 수 있다.

또한, 중량 부재(210)는 무게 추로 마련되어, 중량 부재(210)에 가해지는 외력에 의해 회전 운동할 수 있다. 이러한 중량 부재(210)에 의해 별도의 구동 수단을 구비할 필요없이 구동부(200)를 기계적인 메커니즘에 의해 작동시킬 수 있다.

이때, 중량 부재(210)의 상부에는 회전축 부재(220)가 배치될 수 있으며, 중량 부재(210) 및 회전축 부재(220)는 제1 연결 부재(2222)에 의해 연결될 수 있다.

상기 회전축 부재(220)는 제1 회전축 부재(222) 및 제2 회전축 부재(224)를 포함할 수 있다.

상기 제1 회전축 부재(222)의 일단에 인접하게 제1 연결 부재(2222)에 연결되고, 제1 회전축 부재(222)의 타단은 속도 조절 부재(230)에 연결될 수 있으며, 이때, 제1 회전축 부재(222)는 프레임(100) 상에 배치된 제1 지지대(102)를 관통하여 연장될 수 있다.

이와 같이 중량 부재(210) 및 제1 회전축 부재(222)가 제1 연결 부재(2222)에 의해 연결됨으로써, 중량 부재(210)에 가해진 외력 또는 토크에 의한 회전 운동이 제1 회전축 부재(222)에 전달될 수 있다.

이때, 속도 조절 부재(230)는 중량 부재(210)에 의한 제1 회전축 부재(222)의 회전 속도 또는 각속도를 조절할 수 있으며, 예를 들어 속도 조절 부재(230)는 서로 맞물려 회전하는 복수 개의 기어를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 회전축 부재(222)는 복수 개의 기어 중 하나에 연결되어 복수 개의 기어 중 하나를 회전시키고, 복수 개의 기어 중 하나와 맞물려 회전하는 복수 개의 기어 중 다른 하나에는 제2 회전축 부재(224)가 연결될 수 있으며, 복수 개의 기어의 기어비에 의해서 제1 회전축 부재(222) 및 제2 회전축 부재(224)의 회전 속도가 조절될 수 있다.

또한, 속도 조절 부재(330)에서 복수 개의 기어 중 하나보다 복수 개의 기어 중 다른 하나가 상부에 배치됨으로써 제2 회전축 부재(224)는 제1 회전축 부재(222)의 상부에 나란히 이격 배치될 수 있다.

상기 제2 회전축 부재(224)는 속도 조절 부재(230)에 의해 제1 회전축 부재(222)보다 빠르거나 느린 속도 또는 동일한 속도로 회전될 수 있다.

이때, 제2 회전축 부재(224)의 일단은 프레임(100) 상에 배치된 제1 지지대(102)에 대하여 회전 가능하게 연결되고 제2 회전축 부재(224)의 타단은 제1 지지대(102)와 마주보도록 프레임(100) 상에 배치된 제2 지지대(104)에 대하여 회전 가능하게 연결될 수 있다.

이에 의해 제2 회전축 부재(224)는 속도 조절 부재(230)에 조절된 회전 속도로 회전될 수 있으며, 제2 회전축 부재(224)에 연결된 실험 시편(B) 및 피니언 기어(240)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 제2 회전축 부재(224), 실험 시편(B) 및 피니언 기어(240)가 동일한 회전 속도 또는 각속도를 가질 수 있다.

구체적으로, 제2 회전축 부재(224)에는 실험 시편(B)이 실험 노면(B)과 접촉 가능하도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 회전축 부재(224)의 일측에 제2 연결 부재(2242)가 수직 하방으로 연결되고, 제2 연결 부재(2242)의 하단에 실험 시편(B)이 장착되어 실험 시편(B)과 프레임(100) 상에 배치된 실험 노면(A)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

그러나, 실험 시편(B)의 배치는 이에 국한되지 아니하며, 실험 시편(B)이 회전 운동하면서 실험 노면(A)에 접촉할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.

또한, 피니언 기어(240)와 맞물려 병진 운동하도록 프레임(100) 상에 랙 기어(250)가 배치될 수 있다.

구체적으로, 제2 회전축 부재(224)에 의한 피니언 기어(240)의 회전 운동이 피니언 기어(240)에 의해 병진 운동으로 변환될 수 있다.

이때, 랙 기어(250)에는 실험 노면(A)이 연결될 수 있다.

이에 의해 랙 기어(250)의 병진 운동에 의해 실험 노면(A) 또한 병진 운동될 수 있다.

상기 실험 노면(A)의 병진 운동 속도는 랙 기어(250)의 병진 운동 속도와 동일하고, 랙 기어(250)의 병진 운동 속도는 피니언 기어(240)의 회전 운동 속도로부터 변환된 것이다.

또한, 피니언 기어(240) 및 랙 기어(250)의 기어비 조절에 의해 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도가 조절될 수 있다.

결과적으로, 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도는 중량 부재(210)의 관성 모멘트와 관련된 중량 부재(210)의 크기(또는 반지름) 또는 제1 연결 부재(2222)의 길이, 속도 조절 부재(230)의 기어비, 또는 피니언 기어(240) 및 랙 기어(250)의 기어비 등의 조절에 의해 조절될 수 있다.

도 2(a) 및 (b)를 참조하여, 실험 노면(A) 및 실험 시편(B)에 의해 타이어와 노면의 접촉이 구현될 수 있다.

특히, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 타이어와 노면 사이에 슬립 또는 미끄러짐이 없다는 가정 하에서, 타이어의 직경이 r이고 타이어의 각속도가 ω인 경우, 타이어의 노면에 대한 병진 운동 속도는 v(= r*ω)가 될 수 있다.

이러한 타이어와 노면의 접촉을 구현하기 위해, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 실험 노면(A) 상에서 실험 시편(B)이 ω의 각속도로 시계 방향으로 회전되고, 실험 시편(B)의 질량 중심과 회전축의 중심 사이의 거리는 r이 될 수 있다. 그리고 실험 노면(A)은 실험 시편(B)의 회전 방향을 따라 전방으로 v(= r*ω)의 속도로 병진 운동할 수 있다. 이에 의해 실험 노면(A)에 대한 실험 시편(B)의 상대 속도 또는 실험 시편(B)에 대한 실험 노면(A)의 상대 속도가 0이 되게 할 수 있다.

이와 같이 실험 노면(A)의 병진 운동 속도 또는 실험 시편(B)의 회전 속도를 다양하게 조절함으로써 실제 타이어와 노면의 접촉과 유사한 상황을 구현할 수 있다.

한편, 도 3을 참조하여, 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치(10)는 하중 부가부(300)를 더 포함할 수 있다.

상기 하중 부가부(300)는 실린더 부재(310)를 포함할 수 있고, 실린더 부재(310)의 단부에 실험 시편(B)이 장착될 수 있다.

구체적으로 도시되지는 않았으나. 실린더 부재(310)에는 유압 탱크가 연결될 수 있으며, 유압 탱크로부터 실린더 부재(310)에 가해진 유압에 의해 실험 시편(B)에 대한 압력이 조절되고, 이는 곧 실험 시편(B)이 실험 노면(A)과 접촉할 때 실험 노면(A)에 대하여 가하는 하중이 될 수 있다.

도 3에 도시된 하중 부가부(300)는 도 1에 적용될 수 있으며, 실린더 부재(310)는 제2 회전축 부재(224)와 실험 시편(B) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 연결 부재(2242)의 일부가 실린더 부재(310)로 형성될 수 있음은 당연하다.

다시 도 1을 참조하여, 프레임(100) 상에는 동적 접촉 실험 시 실험 시편(B)의 운동 상태, 실험 노면(A) 및 실험 시편(B) 사이의 마찰 특성 등을 측정하는 측정부(400)가 배치될 수 있다.

상기 측정부(400)는 가속도 센서(410), 열 화상 카메라(420) 및 초고속 카메라(430) 등을 포함할 수 있다.

상기 가속도 센서(410)는 실험 시편(B)의 일 측에 장착되어, 실험 시편(B)의 운동 상태를 측정할 수 있다.

상기 열 화상 카메라(420) 및 초고속 카메라(430)는 프레임(100) 상에서 실험 노면(A) 및 실험 시편(B)으로부터 이격 배치될 수 있으며, 실험 노면(A) 및 실험 시편(B)의 동적 접촉 실험 시 실험 시편(B)의 변형, 열 분포 등을 측정할 수 있다.

그러나, 측정부(400)의 구성은 이에 국한되지 아니하며, 실험 노면(A) 및 실험 시편(B)의 동적 접촉 실험 시 실험 시편(B)의 운동 상태, 실험 시편(B)의 변형, 열 분포 등을 측정할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.

특히, 도 4(a) 내지 (d)를 참조하여, 일 실시예에 따른 동적 접촉 실험 장치(10)는 다음과 같이 구동될 수 있다.

우선, 도 4(a)를 참조하여, 중량 부재(210)가 제1 연결 부재(2222)에 의해 제1 회전축 부재(222)에 연결될 수 있다. 이때, 제1 회전축 부재(222)의 중심과 중량 부재(210)의 질량 중심 사이의 거리는 R이 되고, 중량 부재(210)에 외력 또는 토크가 가해져 ω의 각속도가 생성된다. 따라서 중량 부재(210)의 선속도(v')는 R*ω가 될 수 있다.

이때, 중량 부재(210)에 가해진 외력 또는 토크의 크기, 중량 부재(210)의 관성 모멘트에 관련된 제1 연결 부재(2222)의 길이, 중량 부재(210)의 중량, 또는 중량 부재(210)의 크기를 조절함으로써 중량 부재(210)의 각속도가 조절될 수 있음은 당연하다.

도 4(b)를 참조하여, 제1 회전축 부재(222)에 연결된 속도 조절 부재(230)의 기어비(α)에 의해 ω의 각속도가 조절될 수 있다.

구체적으로, 속도 조절 부재(230)는 복수 개의 기어, 예를 들어 제1 기어(232) 및 제2 기어(234)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 회전축 부재(222)는 제1 기어(232)에 연결되어 제1 기어(232)를 회전 운동시키고, 제2 회전축 부재(224)는 제2 기어(234)에 연결되어 제2 기어(234)를 회전 운동시킬 수 있다.

이때, 속도 조절 부재(230)의 기어비는 제1 기어(232) 및 제2 기어(234)의 기어비가 되며, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 속도 조절 부재(230)의 기어비에 의해 제2 기어(234)의 회전 속도(각속도)가 αω가 되고, 제2 기어(234)에 연결된 제2 회전축 부재(224) 또한 회전 속도(각속도)가 αω가 될 수 있다.

이어서, 제2 회전축 부재(224)에는 제2 연결 부재(2242)에 의해 실험 시편(B)이 연결될 수 있다. 이때, 실험 시편(B)은 제2 회전축 부재(224)의 회전 운동에 의해 αω의 회전 속도로 회전 운동할 수 있다.

또한, 제2 회전축 부재(224)의 중심으로부터 실험 시편(B)의 질량 중심 사이의 거리가 r이므로, 실험 시편(B)의 선속도(v)는 r*αω가 될 수 있다.

한편, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 제2 회전축 부재(224)에 연결된 피니언 기어(240) 또한 αω의 회전 속도로 회전 운동하고, 피니언 기어(240)의 반경이 r이므로, 피니언 기어(240)의 선속도(v)는 r*αω가 될 수 있다.

이때, 피니언 기어(240)와 맞물려 랙 기어(250)가 병진 운동되므로, 랙 기어(250)의 병진 운동 속도 및 랙 기어(250)에 연결된 실험 노면(A)의 병진 운동 속도 또한 r*αω가 될 수 있다. 따라서 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도가 0이 되도록 접촉할 수 있다.

도 4(a) 내지 (d)에서는 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도가 0인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도는 이에 국한되지 아니하며, 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 상대 속도 또는 재질 등을 조절함으로써 실험 노면(A)과 실험 시편(B)의 슬립을 조절할 수 있음은 당연하다.

이와 같이 일 실시예에 따른 접촉 시험 장치는 모터 제어가 아닌 기계적인 메커니즘으로 실험 장비를 구성하여 가격이 저렴하고 정확한 속도를 구현할 수 있으며, 실험 시편과 실험 노면 사이의 상대 속도를 0이 되게 하여 타이어와 노면 접촉과 유사한 상황을 구현할 수 있으며, 다양한 유형의 타이어와 노면의 접촉을 모델링하여 실험할 수 있다. 또한, 실험 시편과 실험 노면 간의 슬립을 조절할 수 있고, 중량 부재의 관성 모멘트 및 기어비를 이용하여 실험 시편의 회전 속도 또는 실험 노면의 이동 속도를 조절할 수 있으며 고속 동적 접촉 실험을 수행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 동적 접촉 실험 장치
100: 프레임
200: 구동부
300: 하중 부가부
400: 측정부

Claims

실험 노면이 병진 운동 가능하도록 장착된 프레임; 및
상기 프레임 상에 배치되어, 상기 실험 노면과 접촉 가능하도록 실험 시편이 구비된 구동부;
를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 실험 시편에 연결되고 외력에 의해 회전 운동하는 중량 부재;
를 포함하고,
상기 중량 부재의 회전 운동에 의해 상기 실험 시편 및 상기 실험 노면이 상대 운동되는 동적 접촉 실험 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 연결된 회전축 부재;
를 더 포함하고,
상기 중량 부재의 회전 운동에 의해 상기 회전축 부재가 회전 운동되는 동적 접촉 실험 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 배치된 속도 조절 부재;
를 더 포함하고,
상기 속도 조절 부재는 서로 맞물려 회전하는 복수 개의 기어를 포함하고,
상기 복수 개의 기어의 기어비에 의해 상기 실험 시편의 회전 속도가 조절되는 동적 접촉 실험 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 회전축 부재 상에 배치되어 회전 운동하는 피니언 기어; 및
상기 프레임 상에 배치되어 상기 피니언 기어와 맞물려 병진 운동하는 랙 기어;
를 더 포함하고,
상기 랙 기어에 상기 실험 노면이 연결되어,
상기 랙 기어에 의해 상기 실험 시편이 병진 운동하는 동적 접촉 실험 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 중량 부재 및 상기 회전축 부재 사이에 연결된 연결 부재;
를 더 포함하고,
상기 연결 부재의 길이 조절에 의해 상기 실험 시편의 회전 속도가 조절되는 동적 접촉 실험 장치.
제1항에 있어서,
상기 실험 시편에 연결된 실린더 부재를 포함하는 하중 조절부;
를 더 포함하고,
상기 실린더 부재에 공급되는 유압의 조절에 의해 상기 실험 시편에 의해 실험 노면에 가해지는 하중이 조절되는 동적 접촉 실험 장치.
실험 시편의 일 측에 이격 배치되어 외력에 의해 회전되는 중량 부재;
상기 중량 부재 및 상기 실험 시편과 동일한 회전축 부재 상에 연결되어 회전 운동하는 피니언 기어; 및
상기 피니언 기어와 맞물려 병진 운동하고 일측에 실험 시편과 연결된 랙 기어;
를 포함하고,
상기 중량 부재의 관성 모멘트 조절에 의해 상기 실험 시편과 상기 실험 노면 간의 상대 속도가 조절되는 동적 접촉 실험 장치.
제7항에 있어서,
상기 회전축 부재와 상기 실험 시편 사이에 배치된 실린더 부재;
를 더 포함하고,
상기 실린더 부재 내 공급되는 유압에 의해 상기 실험 노면에 대한 상기 실험 시편의 하중이 구현되는 동적 접촉 실험 장치.
제7항에 있어서,
상기 중량 부재 및 상기 실험 시편 사이에 배치된 속도 조절 부재를 더 포함하고, 상기 속도 조절 부재는 서로 맞물려 회전하는 복수 개의 기어를 포함하는 동적 접촉 실험 장치.
제7항에 있어서,
상기 실험 시편의 일 측에 가속도 센서가 장착되고,
상기 실험 시편 및 상기 실험 노면의 외측에 열화상 카메라 또는 초고속 카메라가 배치되는 동적 접촉 실험 장치.