KR20210114149A - 타이어 소음 진동 가진 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 중량이 로딩(loading)된 상태, 즉 접지(接地)상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달 특성을 측정하기 위한 타이어 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치에 관한 것으로, 상부 내측에는 가이드 홈이 형성되며, 상하부에 다수개의 결합공을 갖는 다수개의 지지축으로 이루어진 지지틀; 상기 지지틀의 내부 하단에 설치되고, 스팅거(stinger)가 상부에 장착된 가진기(加振機)가 탑재되는 하부판; 상기 하부판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 가속도계가 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되는 타이어가 탑재될 수 있는 스팅거 홀을 중앙에 구비한 고정판 및 상기 고정판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 그 하면에는 상기 타이어의 림 측부에 연결되는 진동전달축이 부착되고, 그 상면과 하면 중앙에는 소정무게의 중량추와 가속도계를 각각 구비한 상부판을 포함하여 구성되어, 타이어 고유진동모드 및 진동전달특성의 측정이 용이할 뿐만 아니라, 차량의 서스펜션부의 영향을 제외한 순수한 차량 중량의 로딩 상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

타이어 소음 진동 가진 시험장치{Apparatus for exiting force of tire}

본 발명은 타이어 소음 진동 가진 시험장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 차량 중량이 로딩(loading)된 상태, 즉 접지(接地)상태에서의 타이어의 소음 진동 성능 평가를 간편하게 측정할 수 있도록 하는 타이어 소음 진동 가진 시험장치에 관한 것이다.

지면으로부터 타이어에 전달되는 힘, 즉 진동력은 서스펜션부를 거쳐 차량의 탑승자에게 전달된다. 차량의 쾌적하고 안락한 승차감은 이러한 진동력을 보다 적게 차량의 탑승자에게 전달되도록 하는 타이어를 장착함으로써 달성된다.

이러한 타이어를 생산하기 위해서는 우선, 타이어의 고유진동모드와 진동전달특성(진동가속도)을 측정하고 이를 분석하여 타이어의 바람직한 고유진동수 범위를 도출할 필요가 있다. 타이어의 고유진동모드는 타이어의 트래드 표면에 설치된 진동가속도계(이하, 가속도계라 함)로부터 측정된 진동가속도를 소정의 컴퓨터 소프트웨어로 환산하여 구할 수 있고, 타이어의 진동전달특성(즉, 접지면으로터 전달되어 차체로 전달되는 진동가속도)은 차량의 서스펜션부에 설치된 가속도계를 이용하여 측정할 수 있다. 이러한 측정값들을 소정의 진동특성방정식에 대입하여 쾌적한 승차감과 소음성능이 우수한 타이어의 고유진동수범위를 파악할 수 있게 된다.

도 1은, 종래의 타이어 소음 진동 가진 시험장치를 도시한 개략도이다. 상기 측정장치는, 사방면이 개방되어 있는 육면체 형상의 틀(1) 내부에 탑재된 가진기(加振機;2)와, 타이어(7)의 원주방향을 따라 일정간격으로 부착된 진동가속도계(3;이하, 가속도계라 한다) 및 차량의 서스펜션부에 부착된 가속도계(4)로 구성되어 있으며, 이러한 가속도계들은 신호증폭기(5)를 거쳐 고유진동모드 및 진동전달특성 환산 및 출력장치(6)에 연결되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 타이어 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치는, 요구되는 변수의 측정을 위해서 차량의 차체를 들어 올려서 셋팅을 해야 하므로 그 작업과정이 무척 번거롭고, 차량의 종류에 따라 달라지는 진동의 영향 때문에 타이어의 고유진동모드 측정이 곤란하다는 단점이 있다.

또한, 서스펜션부에 설치된 가속도계를 이용하여 진동전달특성을 측정하므로, 서스펜션의 종류나 특성(즉, 차량의 종류와 특성)에 따라 그 측정값들이 달라지고, 이 때문에 서스펜션의 영향을 제외한 로딩 상태에서의 타이어의 고유한 진동전달 특성을 측정하기 위해서는 이러한 변수들을 고려한 복잡한 환산작업이 필요하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 간편하고 용이하게 측정할 수 있을 뿐 아니라, 서스펜션부의 영향을 제외한 로딩 상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 측정할 수 있는 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 접지 상태에 있는 타이어의 접지면에 대한 가진력을 정확하게 측정할 수 있기 때문에 접지면적에 따른 오차 없이 가진을 측정할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 타이어의 접지면에 대한 가진 측정을 직접할 수 있기 때문에 정확한 주파수 응답 함수 그래프와 가속도 및 반력 그래프를 얻을 있어 가진 측정에 대한 신뢰성을 높일 수 있도록 하는데 있다.

본 발명에 따른 타이어 소음 진동 가진 시험장치는 상부 내측에는 가이드 홈(63)이 형성되며, 상하부에 다수개의 결합공(61)을 갖는 다수개의 지지축으로 이루어진 지지틀(60); 상기 지지틀의 내부 하단에 설치되고, 스팅거(stinger;12)가 상부에 장착된 가진기(加振機;11)가 탑재되는 하부판(10); 상기 하부판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 가속도계(50)가 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되는 타이어(40)가 탑재될 수 있는 스팅거 홀(21)을 중앙에 구비한 고정판(20) 및 상기 고정판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 그 하면에는 상기 타이어의 림(41) 측부에 연결되는 진동전달축(32)이 부착되고, 그 상면과 하면 중앙에는 소정무게의 중량추(31)와 가속도계(50)를 각각 구비한 상부판(30)을 포함한다.

또한, 상기 상부판(30) 및 하부판(10)은 상기 지지틀(60)을 따라서 승강 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부판(30)의 각 모서리부가 상기 지지축의 상부 내측에 형성된 가이 드 홈(63) 내에서, 요동가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 소음 진동 가진 시험장치는, 차량의 차체를 직접 들어올리거나 차량에 타이어를 반드시 장착하지 않고도 진동전달특성 값 등을 측정할 수 있어 측정장치의 셋팅작업이 간단하고 변수값들의 측정이 용이할 뿐만 아니라, 차량의 서스펜션부의 영향을 제외한 순수한 차량 중량의 로딩 상태에서의 타이어의 고유진동모드 및 진동전달특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 접지 상태의 타이어 접지면에 대한 직접적인 가진 측정을 통해 응답 그래프에 대한 노이즈 반영,

즉 노이즈를 현저히 줄일 수 있게 됨에 따라 응답 그래프에 대한 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 타이어가 접지된 상태에서 접지부위에 대한 가진력 측정을 직접적으로 정확히 할 수 있기 때문에 신뢰성이 높은 주파수 응답 함수 그래프를 용이하게 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 타이어의 접지면에 대한 접지 중심을 가진 할 수 있기 때문에 노이즈가 최소화한 시험결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 접지 상태에 있는 타이어의 접지 면을 직접 가진하여 측정하기 때문에 주파수 응답 함수 계산을 위한 가진력 측정을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 2는 종래의 타이어 소음 진동 가진 시험장치 및 그 설치상태를 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 타이어 소음 진동 가진 시험장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치의 정면도 및 측면도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 타이어 소음 진동 가진 시험장치는,

상부 내측에는 가이드 홈이 형성되며, 상하부에 다수개의 결합공을 갖는 다수개의 지지축으로 이루어진 지지틀; 상기 지지틀의 내부 하단에 설치되고, 스팅거(stinger)가 상부에 장착된 가진기(加振機)가 탑재되는 하부판; 상기 하부판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 가속도계가 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되는 타이어가 탑재될 수 있는 스팅거 홀을 중앙에 구비한 고정판 및 상기 고정판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 그 하면에는 상기 타이어의 림 측부에 연결되는 진동전달축이 부착되고, 그 상면과 하면 중앙에는 소정무게의 중량추와 가속도계를 각각 구비한 상부판을 포함하여 구성된다.

상기 상부판 및 하부판은 승강 가능하며, 상기 상부판의 각 모서리부가 상기 지지축의 상부 내측에 형성된 가이드 홈내에서, 요동가능하게 지지되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 상부판에 탑재되는 가속도계는 상기 진동전달축의 상단에 장착될 수도 있다.

상기 상부판에는 차량 중량의 1/4에 해당하는 중량추가 탑재되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 타이어 소음 진동 가진 시험장치(100)의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고유진동모드 및 진동전달특성 측정장치(100)의 정면도 및 측면도이다.

각종 장비가 탑재되는 지지틀(60)은 타이어(40)의 탑재 및 설비 셋팅의 편의를 위하여 사방면이 개방되어 있는 직육면체 형상의 틀 구조를 가지며, 장비들을 지지하는 네 개의 지지축으로 이루어져 있다. 장치 셋팅의 편의를 위해서 상기 지지틀(60)은 전후 또는 좌우의 2면 만이 개방된 형상으로 만들 수도 있다. 상기 지지틀(60)의 지지축의 상부와 하부에는 걸림부재(62)가 끼워질 수 있는 결합공(61)이 다수개 형성되어 있으며, 상부의 결합공 형성부분의 지지축 내측에는 가이드홈(63)이 형성되어 있다.

상기 지지틀(60)의 내측 하단에는 하부판(10)이 설치되어 있다. 상기 하부판(10)은 상기 지지축의 결합공(61)에 끼워지는 걸림부재(62)에 의해 지지되며, 상기 걸림부재(62)를 상하의 결합공(61)에 바꿔 끼울 수 있으므로 상기 하부판(10)의 높이조절이 가능하게 된다. 하부판(10)의 상부 중앙에는 타이어(40)에 진동을 가하는 가진기(11)가 탑재된다.

가진기(11)는 그 상부에 설치된 얇은 두께의 스팅거(12)를 진동시켜 타이어(40)에 접지면의 진동에 해당하는 진동력을 가하는 기계이다. 상기 스팅거(12)의 끝단에는 전달되는 진동력(즉, 입력값)의 값을 측정해서 힘의 단위인 뉴턴으로 환산하여 정확하게 나타내기 위한 센서(미도시)가 설치되어 있다.

상기 하부판(10)의 상단에는 중앙에 상기 스팅거(12)가 삽입되는 스팅거 홀(21)을 구비한 고정판(20)이 설치된다. 스팅거 홀(21)은 스팅거(12)의 진동 시 스팅거(12)가 상기 스팅거 홀(21)의 테두리 부에 접하지 않도록 스팅거(12)의 두께보다 충분히 큰 폭의 직경을 가지고 있다. 상기 고정판(20)의 스팅거 홀(21) 위에는 타이어(40)가 탑재되며, 상기 스팅거 홀(21)의 면적은 고정판(20)에 대한 타이어(40)의 전체 접지면적(A)의 1/3 정도의 면적을 가지는 것이 좋다.

고정판(20)의 양변 또는 모서리부는 상기 지지틀(60)의 지지축 또는 양 측면에 형성된 조인트(64)에 끼워져 움직일수 없도록 단단히 고정된다. 경우에 따라서는 지지틀(60)의 양 측면이나 지지축에 체결부재로 고정될 수도 있다.

상기 지지틀(60)의 상단에는 지지틀(60)의 지지축 내측에 형성된 가이드 홈(63)를 따라 승강가능한 상부판(30)이 설치된다. 상기 가이드 홈(63)에서 가이드되어 상하 이동할 수 있도록 상기 상부판(30)의 각 모서리부에는 가이드 홈(63)의 형상에 대응하는 돌출부가 구비되어 있다. 즉, 상기 상부판(30)은 걸림부재(62)에 의하여 지지되어 있을 뿐, 상기 네 지지축의 가이드 홈(63)을 따라 요동가능한 상태로 상기 지지틀(60)에 설치되는 것이다. 상부판(30)의 하단에 는 진동전달축(32)이 한 쌍 연결되어 있고, 상기 진동전달축(32)의 타단은 타이어 림(41)의 측부에 체결부재에 의하여 연결되어 있다. 상부판(30)의 상면 중앙에는 소정무게의 중량추(31)가 놓여지며, 가속도계(50)가 상부판(30) 하면 중앙에 부착된다. 상기 가속도계(50)는 상기 진동전달축(32)의 상단에 설치될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 작용을 설명한다.

를 조절한뒤, 상기 스팅거(12) 끝단이 상기 고정판(20)의 스팅거 홀(21) 부분에 탑재되는 타이어(40)의 하면에 닿도록 상기 스팅거(12)를 스팅거 홀(21)에 삽입한다. 이 때, 상기 스팅거(12)가 스팅거 홀(21) 상부로 너무 돌출되지 않도록 하고, 정해진 스팅거(12)의 길이에 따라 하부판(10)을 승강조절하여 상기 걸림부재 위에 지지되도록 한다.

타이어(40)를 용이하게 고정판(20)에 탑재 및 교체할 수 있도록 상기 상부판(30)을 승강조절한 뒤 고정판(20)에 타이어(40)를 탑재하고, 타이어(40)의 측부 림(41) 부분에 상부판(30)과 연결되는 진동전달축(32)을 체결부재에 의하여 연결한다. 타이어(40)의 트래드 표면에는 원주방향을 따라 일정간격으로 가속도계(50)를 설치하고, 상부판(30)의 하단 또는 진동전달축(32)의 상단에 또 다른 가속도계(50)를 부착한다. 이 때, 상기 가속도계(50)들은 신호증폭기(미도시)를 거쳐 고유진동모드 및 진동전달특성 환산 및 출력장치(미도시)에 연결되어 있다.

상기 상부판(30)의 위에는 차량 중량의 1/4에 해당하는 중량추(31)를 탑재하여 타이어(40)가 실제 차량에 장착되어 지면에 접지한 상태와 같은 부하를 타이어(40)에 가하고 있다.

타이어(40)의 셋팅 작업이 완료된 뒤, 가진기(11)를 작동시키면 스팅거(12)의 진동이 타이어(40)로 전달되고, 이 타이어(40)의 진동은 상부판(30)의 하단 또는 진동전달축(32)의 상단에 부착되어 있는 가속도계(50)에 전달된다. 또한, 타이어 자체의 진동은 타이어(40)의 트래드 표면에 설치된 가속도계(50)에 전달된다. 가속도계(50)에서 측정된 진동가속도 값들은 타이어가 실제 접지한 상태에서의 주 행 중의 진동가속도에 해당하는 값이 된다.

상기 가속도계에서 측정된 진동가속도 값들은 가속도계와 연결된 출력장치에 현출되며, 이는 다시 소정의 컴퓨터 소프트웨어에 의하여 고유진동수 값으로 환산된다.

10하부판, 11가진기,
12스팅거, 20고정판,
21스팅거 홀, 30상부판,
31중량추, 32진동전달축,
40타이어, 41타이어 림,
50가속도계, 60지지틀,
61결합공, 63가이드 홈

Claims (3)

1. 상부 내측에는 가이드 홈(63)이 형성되며, 상하부에 다수개의 결합공(61)을 갖는 다수개의 지지축으로 이루어진 지지틀(60);
   상기 지지틀의 내부 하단에 설치되고, 스팅거(stinger;12)가 상부에 장착된 가진기(加振機;11)가 탑재되는 하부판(10);
   상기 하부판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 가속도계(50)가 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되는 타이어(40)가 탑재될 수 있는 스팅거 홀(21)을 중앙에 구비한 고정판(20) 및
   상기 고정판 상부의 지지틀 내부에 설치되며, 그 하면에는 상기 타이어의 림(41) 측부에 연결되는 진동전달축(32)이 부착되고, 그 상면과 하면 중앙에는 소정무게의 중량추(31)와 가속도계(50)를 각각 구비한 상부판(30)을 포함하여 구성되는 타이어 소음 진동 가진 시험장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부판(30) 및 하부판(10)은 상기 지지틀(60)을 따라서 승강 가능한 것을 특징으로 하는 타이어 소음 진동 가진 시험장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상부판(30)의 각 모서리부가 상기 지지축의 상부 내측에 형성된 가이 드 홈(63) 내에서, 요동가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 타이어 소음 진동 가진 시험장치.

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