KR20210138256A

KR20210138256A - 승용차용 타이어 제동력 시험장치

Info

Publication number: KR20210138256A
Application number: KR1020200056369A
Authority: KR
Inventors: 유영석
Original assignee: (주)스케일트론
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-19
Also published as: KR102385452B1

Abstract

본 발명은 승용차용 타이어 제동력 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시험타이어의 노면 제동력 측정을 위한 측정휠의 회전력을 정확하게 측정하여 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 승용차용 타이어 제동력 시험장치에 관한 것이다.
본 발명은 견인차량의 후미에 견인되게 설치되고, 상면 선택부위에는 하중을 부여해주기 위한 중량물(11)이 적재된 트레일러 본체(10); 상기 트레일러 본체(10)에 밸런스로드(22)로 연결되는 휠프레임(21)이 구비되고, 휠프레임(21)의 양측에는 시험타이어의 장착 및 성능측정을 위해 브레이크수단이 장착된 측정휠(23)이 회전되게 결합된 타이어 장착부(20); 상기 트레일러 본체(10)와 휠프레임(21)간에 설치되어 타이어 장착부(20)를 일정 압력으로 지지하여 텐션을 유지하여 주는 텐션부재(30); 상기 휠프레임(21)에 설치되어 시험타이어에 걸리는 장력을 측정하기 위한 로드셀(40); 상기 견인차량의 적재공간에 설치되는 물탱크(51)와, 이 물탱크(51)의 물을 펌핑하기 위한 펌프(53)를 포함하는 물공급부(50); 상기 트레일러 본체(10)에 설치되어 펌프(53)의 작동으로 펌핑된 물을 공급받아 상기 측정휠(23)의 전방 노면으로 분사하는 물분사노즐(60); 상기 측정휠(23)의 내부에 휠축과 연결되게 설치되어 측정휠(23)의 회전량만큼 펄스출력신호를 발생하여 제어부(80)로 전달하는 엔코더(70); 상기 로드셀(40)과 엔코더(70)로부터 정보를 전달받고, 상기 브레이크수단과 펌프(53)를 제어하기 위한 제어부(80);로 이루어진다.

Description

승용차용 타이어 제동력 시험장치{Braking force testing device of tire}

본 발명은 승용차용 타이어 제동력 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시험타이어의 노면 제동력 측정을 위한 측정휠의 회전력을 정확하게 측정하여 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 승용차용 타이어 제동력 시험장치에 관한 것이다.

타이어 효율등급제는 타이어의 회전저항과 젖은 노면 제동력을 측정하여 이를 등급화하고, 소비자가 고효율 타이어를 선택할 수 있도록 규정한 제도로서, 현재 타이어의 제작시 타이어의 표면에 부착 또는 포장면에 인쇄하여 표시하고 있다.

여기서, 상기 회전저항은 마찰력 측정을 통해 등급화한 것이고, 젖은 노면 제동력은 타이어를 임의로 제동시켜 제동거리의 측정을 통해 타이어의 효율을 등급화한 것이다.

젖은 노면 제동력을 측정하는 기술로서, 제조사 및 최종 사용자(End-User)에 따라 조금씩 다르긴 하지만 일반적으로는 트레일러(Trailer) 타입이나 버스 모양의 차량에 내장되는 차량 내장형 타입으로 이루어진 측정장치를 이용하며, 이 측정장치에 시험용 타이어를 장착(Locking)한 상태로 차량 주행을 하면서 타이어의 트랙션 성능을 측정하는 방식을 이용하고 있다.

타이어의 트랙션 측정장치에 대한 기술로서, 일본 특허등록 제5855424호가 개시되어 있다.

상기 일본 특허는 시험타이어를 장착하기 위한 측정휠이 설치되고, 그 측정휠에 하중을 부여하기 위한 하중부여수단이 설치되며, 시험타이어의 전방에는 물을 분사하기 위한 물분사부가 설치되어 있으며, 트레일러 본체의 후방 상면에는 물탱크가 설치된 구조이다.

그러나 상기 특허는 수직프레임만으로 측정휠을 지지하고 있음에 따라 급정거시 발생되는 압력을 효과적으로 분산시키지 못함은 물론, 안정적인 지지가 어려움에 따라 측정휠을 포함한 측정부품(측정휠, 수직프레임, 하중부여수단 등)의 파손가능성이 있고, 또한 트레일러 본체에 물탱크가 설치되어 있음에 따라 제동력 시험을 위해 급정지하는 경우에 물탱크내에 수용된 물의 출렁거림 등으로 인해 트레일러 본체가 흔들리거나 무게중심이 바뀌면서 정확도 높은 제동력 시험이 어려웠다.

또한, 단순하게 수직프레임만으로 지지하는 구조임에 따라 측정휠의 수평도가 정확하지 못함에 따라 정확한 측정결과값을 달성하기에는 무리가 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 본 출원인은 대한민국 특허등록 제10-1896670호에서와 같이 밸런스를 유지해주면서도 측정부품의 파손없이 정확하게 측정하도록 한 타이어의 제동력 시험장치를 출원하여 등록받은 바 있다.

그러나 상기 특허는 하중부여는 물론 밸런스유지를 통한 정확도 높은 측정값을 얻을 수는 있으나, 트레일러 본체에 물탱크가 설치됨에 따라 급정거시 여전히 흔들림이 발생되어 정확한 측정값을 얻는데 한계가 있다.

또한, 종래 기술은 측정휠과 휠프레임이 허브축으로 연결되어 있고, 휠프레임의 내부에 허브축과 연결되게 엔코더가 구비된 구조로 이루어져 있는데, 이 구조는 중량물에 의해 하중이 부여된 상태에서 측정시험을 장시간 하게 되면 허브축에 부하가 걸리면서 손상되어 휘어지거나 절단되는 등의 문제가 발생되어 엔코더에서 정확한 회전값을 감지하지 못하게 되어 계측 정밀도가 낮아지게 되는 문제가 있었다.

또한, 제동력 측정을 위한 모든 수단이 트레일러 본체에 구비됨에 따라 운전석에서 견인차량을 운전하거나 조수석에 앉은 시험자가 시험도중에 제동력 시험조건을 변경하지 못하게 되는 등 한정된 조건에서만 시험이 가능하였으며, 또한 노면에 분사되는 유량도 정확하게 인지하지 못함은 물론 분사량 조절도 하지 못함에 따라 보다 정확한 조건하에서 제동력시험을 시행하지 못하였다.

등록특허공보 제10-1896670호(2018.09.03., 타이어의 제동력 시험장치) 공개특허공보 제10-2018-0029347호(2018.03.21., 다양한 각도로 수정이 가능한 마찰계수 측정 트레일러) 등록특허공보 제10-1728683호(2017.04.14., 타이어의 젖은 노면 제동 성능 시험 장치) 공개실용신안공보 제20-2012-0002031호(2012.03.20., 타이어의 스노우 트랙션 측정장치)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 시험타이어가 결합되는 측정휠의 내부에 엔코더가 수용되게 구성하고 측정휠을 휠프레임에 회전되게 결합함으로써 엔코더의 파손없이 측정휠의 회전력을 정확하게 측정하여 타이어의 제동력 시험시 계측 정밀도를 향상시켜 주도록 한 승용차용 타이어 제동력 시험장치를 제공함에 있다.

본 발명은 펌프의 직접제어를 통해 정차상태에서도 물분사가 가능하는 등 환경이나 차량의 속도에 구애받지 않고도 제동력 시험조건에 충분한 물을 분사하여 제동력 시험을 할 수 있는 등 제동력 시험조건을 더욱 확대시켜 줄 수 있으며, 유량계의 설치로 실시간 유량 측정이 가능하여 보다 정확도 높은 시험조건을 부여해줄 수 있는 승용차용 타이어 제동력 시험장치를 제공함에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은, 견인차량의 후미에 견인되게 설치되고, 상면 선택부위에는 하중을 부여해주기 위한 중량물(11)이 적재된 트레일러 본체(10); 상기 트레일러 본체(10)에 밸런스로드(22)로 연결되는 휠프레임(21)이 구비되고, 휠프레임(21)의 양측에는 시험타이어의 장착 및 성능측정을 위해 브레이크수단이 장착된 측정휠(23)이 회전되게 결합된 타이어 장착부(20); 상기 트레일러 본체(10)와 휠프레임(21)간에 설치되어 타이어 장착부(20)를 일정 압력으로 지지하여 텐션을 유지하여 주는 텐션부재(30); 상기 휠프레임(21)에 설치되어 시험타이어에 걸리는 장력을 측정하기 위한 로드셀(40); 상기 견인차량의 적재공간에 설치되는 물탱크(51)와, 이 물탱크(51)의 물을 펌핑하기 위한 펌프(53)를 포함하는 물공급부(50); 상기 트레일러 본체(10)에 설치되어 펌프(53)의 작동으로 펌핑된 물을 공급받아 상기 측정휠(23)의 전방 노면으로 분사하는 물분사노즐(60); 상기 측정휠(23)의 내부에 휠축과 연결되게 설치되어 측정휠(23)의 회전량만큼 펄스출력신호를 발생하여 제어부(80)로 전달하는 엔코더(70); 상기 로드셀(40)과 엔코더(70)로부터 정보를 전달받고, 상기 브레이크수단과 펌프(53)를 제어하기 위한 제어부(80);로 이루어진다.

이때, 상기 견인차량의 운전석에는 제어부(80)와 유무선 통신연결되어 정보를 수신받고 제어부(80)에 제어신호를 전달하기 위한 시험자단말기(85)가 설치되고, 운전석에서 상기 시험자단말기(85)의 조작을 통해 상기 펌프(53)를 온오프(on/off)동작시켜 상기 물분사노즐(60)로의 물공급을 제어하게 된다.

여기서, 상기 펌프(53)에는 펌핑되는 물의 량을 계측하도록 유량계(55)가 설치되고, 상기 유량계(55)는 제어부(80)와 연결되도록 구비되어 상기 시험자단말기(85)에서 실시간으로 유량을 확인하도록 된 것이 바람직하다.

상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 승용차용 타이어 제동력 시험장치에 따르면, 측정휠의 내부에 휠축과 연결되게 엔코더를 설치함으로써 측정휠의 회전력을 정확하게 측정할 수 있어 계측 정밀도 향상효과를 제공할 수 있게 되며, 펌프의 직접제어를 통해 정차상태에서도 물분사가 가능함에 따라 환경에 구애받지 않게 되는 등 제동력 시험조건을 확대시켜 줄 수 있으며, 유량계의 설치로 실시간 유량 측정이 가능하여 보다 정확도 높은 시험조건을 부여해줄 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 승용차용 타이어 제동력 시험장치의 측면상태도,
도 2는 본 발명에 따른 승용차용 타이어 제동력 시험장치의 평면상태도,
도 3은 본 발명에 따른 트레일러 본체와 타이어 장착부의 연결상태도,
도 4는 본 발명에 따른 측정휠 내부에 설치된 엔코더를 보인 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 펌프 및 유량계를 보인 발췌도,
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 개략적인 연결구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승용차용 타이어 제동력 시험장치를 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어의 제동력 시험장치는 견인차량의 후미에 견인되게 설치되고 상면 선택부위에는 하중을 부여해주기 위한 중량물(11)이 적재된 트레일러 본체(10)와, 상기 트레일러 본체(10)의 하부에 시험타이어를 장착하여 성능을 측정하기 위해 마련되는 타이어 장착부(20)와, 상기 타이어 장착부(20)를 일정 압력을 지지하여 텐션을 유지하여 주는 텐션부재(30)와, 상기 휠프레임(21)에 설치되어 시험타이어에 걸리는 장력을 측정하기 위한 로드셀(40)과, 상기 견인차량의 적재공간에 설치되는 물공급부(50)와, 물공급부(50)를 통해 물을 공급받아 측정휠(23)의 전방 노면으로 분사하는 물분사노즐(60)과, 상기 측정휠(23)의 내부에 휠축과 연결되게 설치되는 엔코더(70)와, 상기 로드셀(40)과 엔코더(70)로부터 정보를 전달받는 제어부(80)를 포함한다.

상기 트레일러 본체(10)는 견인차량에 걸어 견인되는 것임에 따라 통상의 트레일러 형태로 구성되어 있으며, 첨부 도면과 같이 같이 큰 트레일러가 아닌 상대적으로 작은 구조로 형성되어 있다.

트레일러 본체(10)의 후방측 상면에 무게를 높여주여 시험타이어에 하중을 부여해주기 위해 중량물(11)이 적재되는데, 이 중량물은 트레일러 본체(10)의 중량을 넘지 않도록 적재되는 것이 바람직하다.

그 이유는 중량물이 트레일러 본체(10)보다 더 무겁게 되면 급정거시 자칫 중량물의 무게를 트레일러 본체가 감당하지 못하여 파손가능성이 있음은 물론 트레일러 본체가 좌우측방향으로 슬립될 수 있고, 또한 견인차량과 트레일러 본체의 연결부위가 파손될 가능성이 있기 때문이다.

상기 타이어 장착부(20)는 트레일러 본체(10)에 밸런스로드(22)로 연결되는 휠프레임(21)이 구비되고, 상기 휠프레임(21)의 양측단부에는 브레이크수단이 장착된 측정휠(23)이 회전되게 결합되어 있다.

상기 측정홀(23)에 시험타이어가 장착되는 것이며, 브레이크수단의 제어를 통해 측정휠의 구동을 제어하여 시험타이어의 성능을 측정하게 되는 것이다.

상기 브레이크수단은 통상의 자동차 휠에 장착된 브레이크장치와 동일한 구조로 이루어져 있다.

상기 밸런스로드(22)는 적어도 2개 이상(첨부 도면에서는 4개의 밸런스로드가 구비되게 도시하였음)복수개 구비되어 서로 나란하게 설치되며, 양단부는 힌지축에 의해 각각 상하방향으로 회동되게 설치된다.

상기 밸런스로드를 회동되게 설치하는 이유는, 측정휠(23)에 장착되는 시험타이어의 구경에 차이가 발생한 경우에 타이어 장착부(20)의 높이를 조절하여 시험할 수 있도록 함은 물론, 타이어 장착부(20)를 안정적으로 연결해주기 위함이다.

특히 상기 밸런스로드가 구비됨에 따라, 상기 타이어 장착부(20)가 상하 수평이동됨으로써 트레일러 본체와 중량물에 의한 수직하중을 시험타이어에 정확하게 부여할 수 있게 되는 것이며, 그에 따라 측정정확도를 높일 수 있게 된다.

또한, 상기 밸런스로드에 의해 타이어 장착부(20)가 지지된 상태임에 따라 견인차량 급정거시 타이어 장착부(20)의 파손을 방지함은 물론 타이어 장착부를 이루는 부품의 파손을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 트레일러 본체(10)와 타이어 장착부(20) 간, 정확하게는 트레일러 본체(10)와 휠프레임(21) 간에는 일정 압력으로 지지하도록 텐션부재(30)가 구비된다.

텐션부재(30)는 타이어 장착부(20)를 트레일러 본체(10)에 연결해주면서도 타이어 장착부(20)에 텐션을 부여하여 완충효과를 주기 위한 것으로, 노면이 불규칙하거나 이물질이 존재하는 경우에도 정확한 시험이 이루어질 수 있도록 하기 위해 구비된 구성이다.

상기 텐션부재(30)의 예로서, 에어쇼바나 에어스프링 실린더를 사용할 수 있다.

상기 물공급부(50)는 상기 견인차량의 적재공간에 설치되는 물탱크(51)와 이 물탱크(51)의 물을 펌핑하기 위한 펌프(53)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서는 트레일러 본체(10)에 설치되는 것이 아니라 견인차량에 설치되어 있음으로써, 제동력 시험을 위해 브레이크동작으로 트레일러 본체(10)를 급정지시키는 경우에 물탱크에 수용된 물의 출렁거림 등으로 인해 트레일러 본체가 흔들리거나 무게중심이 바뀌면서 발생될 수 있는 사고를 사전에 원전 차단할 수 있음은 물론, 물의 출렁거림으로 인해 시험타이어에 가해지는 하중 변화로 부정확하게 계측되는 것을 방지하여 계측정밀도를 높여줄 수 있게 된다.

물분사노즐(60)은 상기 트레일러 본체(10)에 측정휠의 전방에 위치되게 설치되어 있으며, 펌프(53)의 작동으로 펌핑된 물을 공급받아 상기 측정휠(23)의 전방 노면으로 분사하게 된다.

펌핑된 물을 공급받기 위해, 물분사노즐(60)은 펌프(53)와 공급호스로 연결되어 있다.

이때, 상기 물분사노즐(60)은 트레일러 본체(10)에 일단부가 힌지축으로 회동가능하게 결합되어 있고, 이 물분사노즐의 각도조절을 위해 물분사노즐(60)의 일측과 트레일러 본체(10)의 사이에는 각도조절실린더(61)가 설치된다.

따라서, 상기 각도조절실린더(61)의 동작으로 분사노즐의 각도를 조절하여 노면으로 분사되는 위치를 결정할 수 있는 것이다. 이러한 분사노즐의 각도조절은 노면상태나 시험조건에 따라 제어부에서 제어하게 된다.

상기 엔코더(70)는 상기 측정휠(23)의 내부에 휠축과 연결되게 설치되어 있으며, 측정휠(23)의 회전량만큼 펄스출력신호를 발생하여 제어부(80)로 전달하게 된다.

본 발명에서 엔코더(70)는 휠프레임에 구비되는 것이 아니라 측정휠(23)의 내부에 수용된 상태에 있음으로써 하중에 영향을 받지 않기 때문에 측정휠의 회전량을 정확하게 측정할 수 있어 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래에는 엔코더가 휠프레임에 구비됨에 따라 엔코더와의 연결을 위해 긴 길이의 허브축이 필수적으로 구비되는데, 이러한 허브축의 손상으로 유지보수비용을 상승시키는 요인으로 작용하였으나, 본 발명에서는 측정휠의 내부에 구비됨에 따라 종래 필수적으로 구비되는 허브축을 구비할 필요가 없을 뿐만 아니라 손상된 허브축의 교체에 따른 유지보수비용도 전혀 발생하지 않게 되는 장점이 있다.

상기 제어부(80)는 본 발명의 승용차용 타이어 제동력 시험장치를 전체적으로 제어하기 위해 구비되는 것이며, 상기 트레일러 본체(10)에 설치될 수 있다.

이러한 제어부(80)는 상기 로드셀(40)과 엔코더(70)로부터 정보를 전달받게 되며, 상기 브레이크수단과 펌프(53)를 제어하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 상기 견인차량의 운전석에는 제어부(80)와 유무선 통신연결되어 정보를 수신받고 제어부(80)에 제어신호를 전달하기 위한 시험자단말기(85)가 설치된다.

상기 시험자단말기(85)가 설치됨으로써, 시험자가 운전석에서 상기 시험자단말기(85)의 조작을 통해 제어신호를 발생시켜 제어부로 전달함으로써 펌프를 제어할 수 있게 된다.

특히, 운전석에서 상기 펌프(53)를 온오프(on/off)동작시켜 상기 물분사노즐(60)로의 물공급을 제어할 수 있음으로써 종래 차량의 주행에 따른 속도에 비례하여 작동되도록 구성된 펌프의 동작방식에 비해 정차상태 또는 저속주행에서도 정확한 량의 물분사가 가능하게 됨에 따라 시험조건을 확대시켜 줄수 있는 장점이 있다.

이때, 상기 펌프(53)에는 펌핑되는 물의 량을 계측하도록 유량계(55)가 설치되는 것이 바람직하다. 예로서 상기 유량계(55)는 디지털 유량계가 사용되며, 제어부와 연결되도록 구비되어 있다.

따라서, 상기 유량계(55)에서 계측된 유량수치는 제어부(80)로 전달되고, 시험자는 제어부(80)와 통신연결되어 있는 상기 시험자단말기(85)를 통해 실시간으로 유량을 확인할 수 있게 되어 다양한 조건하에서 제동력시험을 할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 측정휠의 내부에 엔코더가 수용되게 설치됨으로써 종래 하중부여시 발생되는 허브축의 손상을 원천적으로 없애도록 해줌은 물론 허브축의 손상으로 인해 측정휠의 회전속도가 엔코더에 부정확하게 전달됨에 따라 발생되는 계측 정밀도가 저하되는 문제를 해소시켜 줄 수 있게 된다.

또한, 시험자가 주행도중은 물론 정자중에서 제어부를 제어할 수 있으며, 특히 펌프 제어를 통해 물분사량을 조절할 수 있음으로써 환경이나 차량의 속도에 구애받지 않고도 제동력 시험조건에 충분한 물을 분사하여 제동력 시험을 할 수 있는 등 제동력 시험조건을 더욱 확대시켜 줄 수 있으며, 실시간으로 유량을 측정하여 보다 정확하게 시험조건을 부여하여 계측정밀도를 높여줌으로써 신뢰성있는 시험결과를 제공할 수 있게 되는 매우 유용한 발명이다.

10: 트레일러 본체 11: 중량물
20: 타이어 장착부 21: 휠프레임
22: 밸런스로드 23: 측정휠
30: 텐션부재 40: 로드셀
50: 물공급부 51: 물탱크
53: 펌프 55: 유량계
60: 물분사노즐 61: 각도조절실린더
70: 엔코더 80: 제어부
85: 시험자단말기

Claims

견인차량의 후미에 견인되게 설치되고, 상면 선택부위에는 하중을 부여해주기 위한 중량물(11)이 적재된 트레일러 본체(10);
상기 트레일러 본체(10)에 밸런스로드(22)로 연결되는 휠프레임(21)이 구비되고, 휠프레임(21)의 양측에는 시험타이어의 장착 및 성능측정을 위해 브레이크수단이 장착된 측정휠(23)이 회전되게 결합된 타이어 장착부(20);
상기 트레일러 본체(10)와 휠프레임(21)간에 설치되어 타이어 장착부(20)를 일정 압력으로 지지하여 텐션을 유지하여 주는 텐션부재(30);
상기 휠프레임(21)에 설치되어 시험타이어에 걸리는 장력을 측정하기 위한 로드셀(40);
상기 견인차량의 적재공간에 설치되는 물탱크(51)와, 이 물탱크(51)의 물을 펌핑하기 위한 펌프(53)를 포함하는 물공급부(50);
상기 트레일러 본체(10)에 설치되어 펌프(53)의 작동으로 펌핑된 물을 공급호스로 공급받아 상기 측정휠(23)의 전방 노면으로 분사하는 물분사노즐(60);
상기 측정휠(23)의 내부에 휠축과 연결되게 설치되어 측정휠(23)의 회전량만큼 펄스출력신호를 발생하여 제어부(80)로 전달하는 엔코더(70);
상기 로드셀(40)과 엔코더(70)로부터 정보를 전달받고, 상기 브레이크수단과 펌프(53)를 제어하기 위한 제어부(80);
로 이루어진 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 제동력 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 견인차량의 운전석에는 제어부(80)와 유무선 통신연결되어 정보를 수신받고 제어부(80)에 제어신호를 전달하기 위한 시험자단말기(85)가 설치되고,
운전석에서 상기 시험자단말기(85)의 조작을 통해 상기 펌프(53)를 온오프(on/off)동작시켜 상기 물분사노즐(60)로의 물공급을 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 제동력 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 펌프(53)에는 펌핑되는 물의 량을 계측하도록 유량계(55)가 설치되고, 상기 유량계(55)는 제어부(80)와 연결되도록 구비되어 상기 시험자단말기(85)에서 실시간으로 유량을 확인하도록 된 것을 특징으로 하는 승용차용 타이어 제동력 시험장치.