KR950007771B1 - 타이어 균일화 장치 및 방법 및 이로 부터 제조된 타이어 - Google Patents

타이어 균일화 장치 및 방법 및 이로 부터 제조된 타이어 Download PDF

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레로이 로저스 제이알. 크리어런스
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유니로얄 굳드리치 라이센싱 서어비스 인코포레이티
알렌 에이. 쏜토스
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Abstract

내용 없음.

Description

타이어 균일화 장치 및 방법 및 이로 부터 제조된 타이어
제1도는 공기타이어의 반경방향 힘의 변동을 탐지, 측정 및 감소시키기 위한 타이어 균일화 장치를 도시한 개략도.
제2도는 본 발명에 따라 만들어진 타이어의 도면.
제3도는 연삭된 타이어의 육안검사에 대한 최대 표준으로서 사용되는 사진.
제4도는 연삭된 타이어의 리지(ridge)의 육안검사에 대한 최대 표준으로서 사용되는 사진.
제5도는 단면을 40배로 확대한 통상적인 연삭된 타이어의 연삭표면의 단면을 나타내는 종래기술의 사진.
제6도는 본 발명에 따라 연삭된 타이어의 연삭표면의 단면을 나타내는 사진.
제7도는 단면을 40배로 확대한 본 발명에 따라 연삭된 타이어의 연삭표면의 단면을 나타내는 사진.
제8도는 접지면의 성형블록에 대한 곡률반경을 도시한 도면.
제9도는 통상적으로 연삭된 타이어에 대한 블록의 곡률반경을 도시한 종래기술의 도면.
제10도는 본 발명에 따른 연삭된 타이어의 블럭의 곡률반경을 도시한 도면.
제11도는 종래기술에 의한 연삭된 블록형 접지형 접지면의 단면을 나타낸는 사진.
제12도는 본 발명에 따라서 연삭된 블록형 접지면의 단면을 나타내는 사진.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
8 : 타이어 균일화 장치 10 : 공기타이어
11 : 반경방향 힘의 변동을 탐지하고 측정하는 수단
12,13 : 로우드 셀 14 : 로우드 휘일
15 : 원통형 표면 16 : 기기 증폭기
17 : 시리즈 저항기 18 : 합산 증폭기
19 : 부하 전위차계 20 : 고부제거수단
21,22 : 연삭기 23,24 : 프레임
25,26 : 전기모터 27,28 : 유압장치
30 : 마이크로프로세서 32 : 마디점
33,34 : 서어보 증폭기 36,37 : 스킴센서
39 : 연삭 선별기 40,41 : 연삭 휘일
42 : 연삭 선별기 43 : 스크랩 선별기
44 : 스트랩한계 전위차계 45 : 연삭한계 전위차계
50 : 타이어 회전수단 52 : 스핀들
53 : 위치부호기 54 : 수동수단
55 : 기어감속기 56 : 회전속도계
58 : 모터조절기
본 발명은 공기타이어에 관한 것이며, 특히 타이어의 동적 균일성을 보장하기 위한 타이어의 가공에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 타이어의 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 장치 및 방법, 및 이로 부터 제조된 타이어에 관한 것이다.
공기타이어에서, 비이드, 내부 라이너, 접지면 및 시이트와 같은 부품 또는 카아커스(carcass) 및 벨트에 이용되는 고무화된 코오드의 플라이스가 부품별로 조립된다.
이러한 조립에 의해서, 회전타이어가 도로와 같은, 타이어가 구르는 표면에 수직방향으로 발생시키는 힘의 변동을 유발시킬 수 있는, 공기타이어에서의 구조적 불균일이 유발될 수 있다. 이러한 변동은 일반적으로 반경방향 힘의 변동으로서 언급된다. 반경방향힘의 변동은 불균일한 벽두께, 플라이 터언-업 변동(ply turn-up variations), 비이드 세트, 플라이 배열 및 다른 편차와 같은 구조적 불균일로 인해 타이어에 있어서 ˝경질˝ 및/또는 ˝연질˝ 부분으로 부터 유발되는 타이어의 비정상성이다. 반경방향 힘의 변동이 허용될 수 있는 수준을 초과할 경우, 차량의 승차감에 악영향을 주게 된다.
과도한 반경방향 힘의 변동은, 예를들면 미합중국 특허 제3,574,973호, 제3 ,725,163호 및 제4,458,451호에서 설명된 타이어 균일화 장치상에서 일반적으로 보정되며, 여기서 반경방향 힘의 변동은 한쌍의 연삭기에 의해 접지면 고무의 선택된 부분을 제거함으로써 탐지, 측정 및 보정되며, 반경방향 힘의 변동을 허용될 수 있는 수준으로 감소시키는데에 영향을 주는 타이어의 쇼울더에 한 연삭기가 놓여진다.
전형적인 타이어 균일화 장치에서, 타이어의 회전축상에 설치되고, 타이어는 팽창되고 로우드 휘일에 대해 회전하며, 여기에서 타이어는 약 2회전동안 로우드 휘일에 대해 예정된 하중을 받으며, 그 후에 4회전동안 충분한 부하상태에서 회전한다. 이 6회전은 일반적으로 ˝워엄˝시간으로 언급되며, 저장동안에 발생할 수 있는 타이어에 어떠한 ˝경화(set)˝를 완화시키기 위해 수행된다. 과도한 반경방향 힘의 변동에 대한 탐지는 그 워엄이 끝난 이후에 시작된다.
반경방향 힘의 변동은 로우드 휘일로 전달되며, 여기에서 반경방향힘의 변동이 로우드 셀과같은 변환기에 의해서 감지되고, 이로 부터 반경방향 힘의 변동의 크기를 나타내는 전기신호가 발생되어 컴퓨터에 송신된다. 반경방향 힘의 변동은 일반적으로 장치의 전기회로 설계에 의존하는, 상기에 설명된 타이어 균일화 장치에 있는 스핀들상에서 타이어를 1회전 내지 3회전시키는 동안에 측정된다. 신호들은 분류되고, 보정가능한 반경방향 힘의 변동에 대한 예정된 상한 및 하한과 비교되며, 여기에서 컴퓨터는 실제 측정된 반경방향힘의 변동을 하한 및 상한과 비교함으로써 연삭 또는 비-연삭을 결정한다.
측정된 반경방향 힘의 변동이 하한을 벗어나지 않는다면, 어떠한 연삭도 수행하지 않는다. 측정된 반경방향 힘의 변동이 상한을 초과하면, 반경방향 힘의 변동은 보정이 불가한 것으로 여기지고, 어떠한 연삭도 수행되지 않고, 타이어는 또한 장치에서 분리제거된다.
측정된 반경방향 힘의 변동이 하한을 초과하고 상한보다 작을 경우에는 연삭지시가 일어난다. 한쌍의 유압 실린더가 작동되고, 각각의 유압 실리더는 상응하는 회전연삭기를 타이어의 쇼울더로 이동시킨다. 연삭기는 쇼울더의 선택된 부분에서 고무를 제거하여 반경방향 힘의 변동을 하한 이하의 허용될 수 있는 크기로 감소시킨다.
타이어를 연삭하는데 요구되는 시간은, 바람직하지 않는 반경방향 힘의 변동을 허용될 수 있는 수준으로 감소시키기 위해서 타이어로부터 제거시키려는 고무의 양, 및 전형적으로 약 60rpm의 일정속도로 설정되는 타이어의 회전속도에 의존한다. 일반적으로 고무제거율이라 일컬어지는 주어진 시간에 제거시키려는 고무의 양은, 타이어가 가공될 때의 접지면의 형태(예를 들면, 리브형, 대형 블럭, 또는 소형 블록)에 의존한다. 소형 또는 대형 블록 접지면형 타이어에 대한 연삭은, 연삭 휘일이 그의 전방으로 고무를 밀어서 트레일링 에지(trailing edge)에서 제거되는 것보다 소형 블록의 리이딩 에지(leading edge)에서 더 많은 고무가 제거되게 하는 히일 및 토우 효과(heel and toe effect)라 불리우는 것에 의해서 제한된다. 소형 블록 접지면형 타이어에 대한 고무제거율은 60rpm에서 1회전당 반경방향 힘의 변동이 1/2파운드인 것으로 제한됨이 발견되었다. 대형 블록 접지면형 타이어에 있어서는, 60rpm에서 1회전당 약 1파운드이 반경방향 힘의 변동이 제거될 수 있고, 리브 접지면형 타이어는 60rpm에서 약 2파운드의 반경방향 힘의 변동이 제거될 수 있다.
회전역삭 휘일이 접촉하여, 접지면에 대해서 일반적으로 180°미만인 예정된 각도 위의 접지면의 표면으로 부터 고무를 제거할 때에, 접지면 고무의 선택된부분이 제거될 수 있다. 이러한 고무제거의 각각의 이러한 현상을 일반적으로 패스(pass)라 불리운다. 타이어에서 과도한 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 연삭패스의 수는 일반적으로 1 내지 약 45패스이다. 타이어의 회전속도를 증가시킴으로써 타이어의 연삭 생산성을 증가시키고자 하는 시도에 의해서, 타이어에 더 많은 연삭력이 가해지고, 따라서 1패스당 타이어로부터 제거될 수 있는 고무의 양이 감소되며, 여기에서 연삭패스의 수가 증가된다.
연삭은 바람직하지 않은 반경방향 힘의 변동이 제거되었을때, 타이어 접지면의 외관에 영향을 마치고, 흠이 있거나 또는 폐타이어로 재분류되거나, 또는 더 이상의 가공이 필요할 수 있는, 허용될 수 없는 외관을 가진 타이어가 생성된다. 타이어 접지면의 외관은 이러한 기술에 숙련된 사람에 의한 타이어의 육안검사에 의해서 정해지는 조직(texture)에 대해 평가될 수 있다. 특히, 그 숙련자는 타이어의 중앙면에 수직으로 연장하는 리지(ridges)와 같은 연삭면상의 연삭결함에 대해 타이어를 검사환다. 타이어가 검사자의 육안기준을 만족시키지 않으면, 타이어는 바람직한 조직을 얻기 위해서 더 낮은 힘 제거속도에서 더 미세한 자연 수돌을 사용하여 연삭면상에서 타이어를 연삭하는 가공이 또한 필요하다.
접지면의 연삭면에서 발견되는 이러한 리지는 에이. 쉘러머쉬(A.Schallamach)의 문헌[˝Friction and Abrasion˝ Rubber Chemistry and Technology, 4, 209 (1968)]과 같은 책자의 주제이고, 리지는 에이. 케이. 보우믹(A. K. Bhowmick)의 문헌[˝Ridge Formation During The Abrasion of Elastomers˝, Rubber Chemistry and Technology, 55, 1055(1982)]에서 설명된대로 파형 리지로서 설명되었다. 이러한 리지는 타이어를 연삭하는데에 바람직하지 않은 영향을 미치는 특성이 있고, 그것에 의해서 타이어는 홈이 있거나 또는 폐타이어로 보일 수 있다.
연삭이 연삭돌이 접속하는 블록의 최초 부분, 일반적으로 블록의 리이딩 에지부분에서 고무를 과도하게 제거할 경우에, 바람직하지 않은 반경방향 힘의 변동이 제거되는 경우에 블록 접지면형 타이어의 외관에 영향을 미치는 또다른 연삭효과가 일어나며, 여기에서 리이딩 에지의 성형반경이 더 큰 반경으로 전환된다. 이러한 둥근 리이딩 에지는 블록의 에지로부터 측정된 부분적으로 변형된 블록요소의 과도한 연삭부분의 길이로서 일반적으로 측정된다. 일반적으로, 최대 허용길이는 약 0.125인치 이하이며, 여기에서 둥근 리이딩 에지가 최대 길이를 초과한다면 타이어는 일반적으로 둥근 리이딩 에지가 허용될 수 있을 때까지 재가공을 필요로 한다. 고무블록 접지면형 타이어가 리이딩 에지를 시험하기 위해서 절삭될 경우에, 둥근 리이딩 에지는 성형에지의 곡률반경보다 더 큰 곡률반경을 갖는 특징으로 나타낼 수 있다.
또 하나의 연삭효과는 현미경을 사용하여 보았을 때 연삭부분의 흰색 부분에 의해서 입증되는 환원(reversion)이다. 환원은, 고무가 일단 완전하게 가황된 고무의 특성을 나타내는 점성이 없는 인성단계(tack free tough stage)로 경화되었을때, 연점성 단계를 나타내는 고무로서 일반적으로 정의된다. 고무가 일단 원래상태로 환원되기 시작하면, 고무의 바람직한 성질의 대부분을 잃게 된다. 환원은 상기 설명된 종래의 연삭에 의해서 연삭패치에 가해진 과도한 열 때문에 일어날 수 있다. 타이어를 연삭한 후 타이의 폴리싱(polishing)이 환원의 육안영향을 제거할 수 있다는 것이 발견되었다.
반경방향 힘의 변동중 약 30파운드를 제거하기 위한 약 1분동안 소형 블록 접지면형 타이어의 연속연삭은 외관으로 인해 타이어에 흠집이 생기게 할 가능성을 증가시킴이 발견되었다. 산업계에서는 연삭을 필요로 하는 타이어의 외관을 개선시키기 위한 방법을 계속 추구하고 있다.
타이어의 연삭은 일반적으로 타이어의 원주길이의 50% 미만인 패치내에서 일어나며, 이에 의해 실제 연삭은 타이어 균일을 위해 타이어를 가공하는 실제 시간의 50% 미만동안에 발생한다. 타이어의 외관에 영향을 미치지 않고 타이어에서 제거될 수 있는 고무의 양을 증가시키고, 비연삭 시간을 감소시키키는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 공기타이어에서 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 개선된 방법을 제공하는데에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 공기타이어에서 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 개선된 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 하나의 목적은 접지된 고무의 선택된 부분이 연삭된 부분을 가지며, 연삭된 부분의 외관이 통상적으로 연삭된 타이어의 연삭부분보다 개선된 타이어를 제공하는데에 있다.
개선된 타이어의 목적 및 다른 목적 및 장점은 본 발명의 장치 및 방법에 의해 달성될 수 있으며, 여기에서 공기타이어는 예정된 부하를 받으면서 회전하고, 이로 부터 타이어의 반경방향 힘의 변동이 변환기와 같은 수단에 의해서 탐지되고 측정된다. 측정된 반경방향 힘의 변동이 크기는 예정된 범위와 비교되며, 여기에서 측정된 반경방향 힘의 변동의 크기가 예정된 범위내에 있는 경우에, 여러 속도에서 상기 공기타이어를 회전시키기 위한 수단이 타이어의 속도를 감소시킨다. 회전타이어의 속도가 감소된 후, 고무를 제거하는 수단에 의해서 타이어의 선택된 부분에서 고무가 제거되며, 바람직하지 않은 반경방향의 힘의 변동이 감소한다.
반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 본 발명의 장치 및 방법은 실제 고무제거가 일어날 때보다 더 높은 속도에서 고무 비제거활동(rubber nonremoval activity)동안에 타이어의 회전을 가능하게 한다. 또한, 고무를 제거하는 동안의 회전속도의 감소는 타이어의 외관에 악영향을 미치지 않으면서, 증가된 양의 고무제거를 가능하게 한다.
본 발명의 타이어는 고무의 마운드(mounds)를 포함하는 연삭된 표면을 갖는 접지면을 포함하며, 고무의 각각의 마운드는 둥근 에지를 갖는다.
제1도에는 공기타이어(10)의 반경방향 힘의 변동을 감소시키도록 작동하는 타이어 균일화 장치(8)가 개략적으로 도시되어 있다. 타이어 균일화 장치(8)는 반경방향 힘의 변동을 탐지하고 측정하는 수단(11), 공기타이어(10)에서 고무를 제거하는 수단 (20), 마이크로프로세서(30), 및 공기타이어(10)를 여러속도로 회전시키기 위한 수단 (50)을 포함한다.
공기타이어(10)를 여러 속도로 회전시키기 위한 수단(50)은 단체림(solid rim) 또는 분할림과 같은 림(도시되지 않음) 또는 타이어(10)가 설치된 보통 차를 포함하며, 여기에서 가변-속도 회전구동수단(54)에 의해서 회전되는 스핀들(52)상에 림이 수반된다. 구동수단(54)은 약 1rpm 내지 약 200rpm사이에서 여러 속도로 타이어를 회전시킬 수 있다. 바람직하게는, 하기에서 연삭속도라고 불리우는 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위해서 타이어에서 고무가 제거된다. 연삭속도는 타이어의 유형에 의해 결정되며, 여기에서 소형 블록 접지면형 타이어는 약 1rpm 내지 약 5rpm사이의 타이어 회전속도로 연삭되고 ; 대형 블록 접지면형 타이어는 약 5 내지 10rpm 사이의 타이어 회전속도에서 연삭되며, 리브 접지면형 타이어는 약 10 내지 약 30rpm사이의 타이어 회전속도로 연삭된다.
그외에 구동수단(54)은, 타이어가 연삭되지 않는 시간동안에 제1속도보다 크거나, 또는 여기에서 비연삭속도로 불리우는 제2속도로 타이어를 회전시킬 수 있으며, 제2속도는 약 30rpm 내지 약 200rpm 일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 타이어는 비연삭시간 동안에는 약 100rpm으로 회전한다. 허용될 수 있는 시험 데이타를 얻기 위해 약 600rpm의 타이어 공징속도까지 타이어를 회전시킬 수 있다록 여겨진다. 타이어의 공진속도이상의 속도에서는, 타이어내의 변화로 인해 반경방향 힘의 변동을 측정하는 적절한 시험자료를 얻을 수 없다. 타이어의 공진속도에 가까운 속도(즉, 200rpm 내지 600rpm)에서는, 타이어 균일화 장치에는 일반적으로 사용되지 않는 복잡한 장치가 필요하다.
구동수단(54)의 바람직한 부가적 특징은 1초 이내에, 더욱 바람직하게는 1/4이내에, 연삭속도로 부터 비연삭속도로, 또는 비연삭속도로 부터 연삭속도로 속도를 변경시킬 수 있는 능력이다.
연삭속도 및 비연삭속도는, 적절한 기울물림 및 클러치 작용을 갖는 AC모터, 또는 유사한 장치와 같은 구동수단에의 달성될 수 있거나, 또는 DC모터에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 약 5마력을 갖는 저관성 D.C.모터 및 10 : 1 기어 감속기(55)가 약 1/4초 이내에 약 100rpm으로부터 약 1rpm으로 또는 약 1rpm으로 약 100rpm으로 회전타이어의 속도를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 여러가지 회전속도를 달성시킬 수 있음을 발견되었다. 저관성 D.C.모터는 모터 샤프트(나타내지 않음)를 포함하고, 그 모터 샤프트에 모터조정기(58)에 피이드백을 제공하여 모터의 속도를 조정하는 회전속도계(56)가 부착된다. 저관성 D.C. 모터의 정밀한 속도조정은 모터조정기(58)에 의해서 용이하게 이루어지고, 더욱 바람직하게는 Fincor
Figure kpo00001
시리즈 2200과 같은 단상조절가능한 속도재생 D.C. 모터조정기가 사용된다.
타이어(10)의 반경방향 힘의 변동을 탐지하고 측정하는 수단(11)은 로우드 셀(12,13), 및 원통형 표면(15)을 갖는 로우드 휘일(14)을 포함하며, 타이어(10)는 원통형 표면(15)상에서 회전하여 로우드 휘일(14)에 회전력을 전해주며, 로우드 휘일(14)은 타이어(10)의 회전축과 평행하게 공간이 떨어져 있는 비-회전축(나타내지 않음) 둘레를 자유 회전하도록 개조된다. 로우드휘일(14)이 회전하는 축은, 로우드 휘일(14)이 타이어(10)의 회전축에 더 가까이 위치하거나 또는 그 회전축으로 부터 더 멀리 위치하도록 조절이 가능하게 설치된다. 이러한 방식으로, 예정된 평향부하(deflecting load)가 로우드 휘일(14)의 표면(15)에 의해서 타이어(10)에 가해진다.
회전타이어에 의해서 로우드 휘일(14)에 반경방향으로 부과되는 힘을 측정하고, 반경방향 힘의 변동 측정치를, 합산 증폭기(18)에서 결합되기 전에 선 A 및 B를 통하여 기기 증폭기(16) 및 시리즈 저항기(17)를 통해 공급되는 전압수준 신호와 같은 전기신호로 전환시키는 스트레인 게이지와 같은 센서를 함유하는 두개의 로우드 셀(12,13)은 로우드 휘일(14)에 작동적으로 커플링되어 있다. 선 A 및 B로부터 입력 이외에, 합상 증폭기는 저항기(19a)를 통해 합산 증폭기(18)로 전달되는 부하 전위차계(19)로 부터 예정된 부하신호 명령를 수신한다. 합산 증폭기(18)로 부터, 출력은 하나의 선 C를 통해서 마이크로프로세서(30)로 전달된다.
마이크로프로세서(30)는 반경방향 힘의 변동신호를 수신하고, 처리하고, 판독하며, 판독된 정보를 기억장치에 저장한다. 그후에, 마이크로프로세서(30)는 반경방향 힘의 변동신호의 함수로서 타이어의 연삭을 조정하기 위한 조정신호를 발생시킨다. 마이크로프로세서는 타이어 균일화 장치의 작동에서 좀더 상세히 설명될 것이다. 마이크로프로세서가 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용될지라도, 미합중국 특허 제4,458,451호에서 설명된 것과 같은 연삭 비교기형의 출력을 결정하기 위한 다른 전자 패키지 (electronic packages)가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
마이크로프로세서(30)는 선 D상에 조정신호를 출력시키며, 여기에서 조절신호는 마디점(32)으로 전송되어, 신호가 2개의 조절신호로 분할된다. 개개의 조절신호는 서어보 증폭기(33,34)로 공급되고, 여기에서 개개의 조절신호는 역산취일(40,41)과 타이어(10)의 쇼율더 사이의 비연삭 거리를 측정하고 조절하는 스킴센서(36,37)로부터의 신호와 합산된다.
마이크로프로세서로 부터 신호는 선 H를 통해서 연삭 선별기(42) 및 스트랩 선별기(43)로 통과한다. 스크랩한게 전위차계(44)는, 마이크로프로세서 신호가 사전선택된 값을 초과한다면, 그때 어떠한 연삭도 발생하지 않고 타이어가 타이어 균일화 장치(8)로 부터 운반될 정도로 최대한계 탐지를 위한 사전선택된 값을 제공한다. 연삭 선별기(39)는 신호를 연삭한계 전위차계(45)로 부터 전압과 비교하며, 이것이 부가적 연삭이 필요한지의 여부를 결정한다. 어떠한 부가적 연삭도 필요하지 않으면, 선 K의 신호는 서어보 증폭기(33,34)에서 합산되어 연삭기의 후퇴를 수행한다. 서어보 증폭기 (33,34)에서 합산된 신호는 유압조정신호로 변환되고, 그 신호는 선 E,F를 통해서 본 발명에서 두개의 연삭기(21,22)인 고무를 제거하기 위한 수단(20)으로 통과된다. 두개의 연삭기(21,22)인 고무를 제거하기 위한 수단(20)으로 통과된다. 두개의 연삭기(21,22)는 전기모터(25,26), 유압장치(27,28) 및 연삭휘일(40,41)을 지지하는 프레이(23,24)을 포함한다. 프레임(23,24)은 핀(나타내지 않음)과 같은 적절한 장치를 갖는 장치(8)상에 선회할 수 있게 설치되어 각각의 연삭기(21,22)가 타이어(10)의 쇼율더쪽으로 또는 타이어(10)의 쇼율더로 부터 멀리 선회할 수 있다.
마이크로프로세서는 선 J를 따라서 위치부호기(53)로부터 입력신호를 가지며, 여기에서 위치부호기는 스핀들에 적절하게 부착된다. 로우드 휘일(14)과 연삭기(21 ,22) 사이의 각도차이 및 필요한 시간내의 충분한 리이드(lead)를 고려하여, 위치부호기 (53)로 부터 마이크로프로세서(30)로의 신호는 타이어의 연삭위치를 조정한다.
본 발명의 방법은 연삭속도 및 비연삭속도로 공기타이어를 회전시키며, 부하, 워엄 및 시험과 같은 조작은 약 100rpm의 비연삭속도에서 가능한 빠르게 수행되며, 이로 부터 회전타이어는 1/4초내에 연삭속도로 감소된다. 연삭속도의 실제 rpm은 타이어 설계에 기초하여 결정되며, 여기에서 소형블록 타이어는 약 1rpm 내지 약 10rpm, 바람직하게는 약 1rpm 내지 약 5rpm 범위의 연삭속도를 갖고, 대형 블록 타이어는 약 1rpm 내지 약 20rpm, 바람직하게는 약 1rpm 내지 약 10rpm 범위의 연삭속도를 가지며 ; 리브타이어는 약 1rpm 내지 약 30rpm, 바람직하게는 약 10rpm 내지 약 20rpm 범위의 연삭속도를 가진다. 연삭속도는 타이어의 생산성 및 바람직한 외관 규정에 의해서 결정된다.
타이어(10)는 분할림상에 팽창된 후, 타이어는 선택속도, 바람직하게는 약 100rpm으로 회전한다. 로우드휘일(14)은 타이어쪽으로 전진하여, 타이어는 약 2회전내에 예정된 부하를 받게 될 것이다. 그후에, 타이어는 사전결정된 부하를 받은 상태에서 부가적으로 4회전한다.
그리고, 타이어(10)는 반경방향 힘의 변동에 대해 시험되며, 여기에서 반경방향 힘의 변동의 크기는 바람직하게는 1회전 이내에 탐지 및 측정되고, 그 후에 마이크로프로세서는 반경방향 힘의 변동의 크기와 사전결정된 크기를 비교하며, 이로 부터 마이크로프로세서는 약 0.1초내에 연삭이 필요한지의 여부를 결정하며, 연삭이 필요하다면 모터조정기(58)로 출력을 보내서 타이어의 회전속도를 감소시킨다. 신호는 수단(20)으로 전송되어 타이어(10)의 선택된 부분으로 부터 고무를 제거할 것이다.
마이크로프로세서(30)에 제공되는 전기신호는 1회전당 360개의 데이타 샘플을 포함하며, 여기에서 각각의 샘플은 서로다른 각도에서 반경방향 힘의 변동의 분리측정, 특히 위치부호기(53)에 의해서 각도위치로 특별히 언급되는 타이어의 개개의 각도증가분에서 반경방향 힘의 변동의 측정을 나타낸다. 회전당 상기 기재한 360개의 샘플이 마이크로프로세서에 입력되고, 여기에서 순환함수의 푸우리에(Fourier) 분석계산이 행히지고, 이것으로부터 반경방향 첫째 조화 피이크-피이크가 계산되고, 힘의 반경방향 조화 높은 높은점이 계산된다. 반경방향 조화 피이크-피이크 힘은 시험의 단일회전동안에 얻어진 순차적인 방형방향의 힘의 측정치를 비교함으로써 계산된다.
마이크로프로세서(30)는, 시험 사이클로부터 계산된 반경방향의 조화 피이크-피이크(radial harmonic peak to peak) 및 반경방향의 합성 피이크-피이크(radial composite peak to peak)를 각각에 대한 예정된 허용될 수 있는 연삭가능 범위와 비교한다. 반경방향의 조화 피이크-피이크 및 반경방향의 합성 피이크-피이크가 허용될 수 있는 범위보다 더 작다면, 어떠한 보정도 필요없다. 타이어는 만족스럽고 사용준비가 되어 있고, 장치(8)로 부터 분리된다. 반경방향의 조화 피이크-피이크 및 반경방향의 합성 피이크-피이크중의 어느 하나 또는 둘 모두가 스크랩 선벽기(43)와 스크랩한계 전위차계(44)에 의해서 결정된 각각에 대한 허용될 수 있는 범위를 초과한다면, 타이어는 연삭에 의해 반경방향의 높은점을 예정된 허용될 수 있는 범위내에 있게 하도록 보정될 수 없는 반경방향 힘의 변동을 갖는다. 반경방향의 조화 피이크-피이크 및 합성 피이크-피이크가 둘중의 어느 하나가 제2피이크를 초과하지 않으면서, 둘중의 어느 하나 또는 둘모두의 허용될 수 있는 연삭 범위내에 있으면, 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 공정이 수행된다.
마이크로프로세서(30)는 또한 각도가 일반적으로 107°인, 연삭기의 방위와 로우드 휘일(14) 사이의 각도 차이인 연삭기 변위각을 이용한다. 연삭기 변위각 이외에, 연삭에 앞서 고정된 밀리초가 설정되어, 마이크로프로세서가 위치선정 부호기(53)로부터 선(5)을 따라서 신호를 수신하면서 회전 타이어의 속도감소를 가능하게 한다. 또한, 신호가 마이크로프로세서(30)로 부터 선 G를 따라서 모터 조절기(58)로 전송되며, 스핀들 속도가 바람직한 연삭속도로 감소할 때에 모터조절기(58)는 구동수단(54)의 속도를 감소시켜 연삭기가 바람직한 연삭패치의 리이딩 에지에 놓이게 한다.
연삭신호가 마이크로프로세서(30)로 부터 선 D를 따라서 마디점(32)으로 출력되며, 여기에서 신호는 두개의 신호로 분할된다. 각각의 신호는 서어보 증폭기(33,34)를 통과하며, 여기에서 신호는 공기신호로 바뀌고, 이 공기신호는 타이어가 예정된 속도로 감속된 후에 선 E,F를 통과하여 두개의 연삭기(21,22)를 타이어의 연삭패치의 리이딩 에지와 연삭 맞물림시킨다.
˝합성 연삭(composite grinding)˝이라 일컬어지는 연삭의 제1방식에서, 연삭패치는 타이어의 각도들에 해당하는 타이어의 모든 부분으로 구성되며, 타이어의 각도들은 일반적으로 ˝억압한계(suppressed limit)˝로 불리우는 힘 변동의 측정된 피이크-피이크 값중의 비례부분인 상수 또는 계산된 범위보다 큰 힘의 변동값을 포함한다. 반경방향 연화지점에 대한 반경방향 힘의 변동차가 억압한계보다 클 경우에 타이어는 연삭된다.
마이크로프로세서(30)는 연삭동안에 타이어의 최소 각도에 해당하는 연삭패치를 결정하도록 프로그램화된다. 최소 각도를 얻기 위해서 사용된 한 수단은 계산된 반경방향 연화지점에서 시작하여, 순차적 힘의 변동을 연화지점으로 부터의 시계방향 및 반시계방향 둘 모두에서 측정된 억압한계와 비교한다. 두 방향 모두에서 억제한계를 초과하기 전에 전체 각도는 타이어의 비-연삭부분으로 일컬어진다. 타이어의 나머지 각 부분은 보통 180°이하인 바람직한 연삭패치에 해당한다. 일반적으로, 연삭패치는 더 큰 힘의 제거가 필요할 때가 더 길다. 피이크-피이크 반경방향 힘이 단지 5파운드까지 억제한계를 초과할 때에 연삭패치는 20°만큼 작을 수 있다.
연삭패치의 연삭의 완결시에, 연삭기는 타이어로부터 분리되고, 마이크로프로세서는 신호를 모터조절기(5)에 송신하여 회전타이어를 약 100rpm까지 가속시키며, 이때에 타이어는 다시 반경방향 힘의 변동에 대해 시험되고, 추가의 연삭 여부에 대한 결정이 이루어진다. 추가의 연삭이 필요하지 않으면, 회전타이어는 정지되고, 타이어는 타이어 균일일화 장치(8)로 부터 분리된다.
일반적으로 ˝조화 연삭(harmonic grind)˝이라 일컬어지는 연삭의 대안적 방법에서, 반경방향 조화 피이크-피이크 힘의 크기에 기초하여, 어떤 스핀들 속동에서 반경방향 조화보정을 위한 연삭출력이 계산된다. 연삭출력은 반경방향의 높은 점의 두 측면 모두에서 동일한 길이인 연삭패치를 결정한다. 연삭패치는 180°이하이고, 특히 연삭패치는 타이어의 360°중에서 20°,40°,60°,80°,100°,120°,140°,160°또는 180°를 갖는다.
본 발명은 실시로 부터 결과하는 제2도에 도시된 타이어(150)는 원주의 중앙선(151) 및 타이어의 원주 중앙선의 수직선을 가로질러 연속적으로 연장하는 리지의 부재를 특징으로 하는 연삭부분(154)을 갖는 접지면(152)을 갖는다. 타이어 접지면(152)의 외관은 이 기술분야에서 숙련된 자에 의한 타이어(150)의 육안검사에 의해서 결정되는 조직에 대해 평가된다. 일반적으로, 이러한 사람은 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 나타날 수 있는 조직형의 타이어 또는 여러가지 사진을 비교할 수 있다. 특히, 숙련된 자는 결합이 있는 연삭돌 때문에 생길 수 있는 제3도에 도시된, 최대로 홈이 패인 표면 ˝a˝ 또는, 실제 연삭에 의해서 생긴 제4도 및 제5도에 도시된 부채꼴 모양의 결함(ridges) ˝b˝에 대해 검사한다. 제5도는 리지를 갖는 연삭면을 40배로 확대한 것이며, 여기에서 각각의 리지는 연삭면을 연속적으로 가로질러 연장하는 특성이 있는 상승된 립(raised lip)을 포함하며, 여기에서 리지는 타이어 원주의 중앙선(151)에 대한 주직이다. 또한, 개개의 상승된 립 ˝b˝는 일반적으로 연삭동안에 60rpm으로 회전하는 연삭된 타이어의 절삭단면을 40배확대한 사진인 제11도에 도시된 바와 같이 언더커트 ˝n˝을 갖는다. 이러한 리지 ˝b˝의 부재는 타이어에 홈이 생길 가능성을 감소시키며, 조직의 예정된 육안기준을 만족시키기 위해서 타이어를 가공할 가능성을 감소시킨다.
제6도는 본 발명에 따라 연삭된 연삭된 부분(154)을 갖는 타이어의 한 단면에 대한 사진이며, 제7도는 전자현미경을 사용하여 0°경사에서 40배로 확대한, 저속 연삭된 연삭패치의 확대부분에 대한 사진이며, 제2도는 제7도에 도시된 연삭된 타이어의 절삭단면에 대한 사진이다. 제6도와 제7도에 도시된 연삭된 패치(154)의 조직은 제7도에 도시된 고무의 마운드 ˝k˝를 포함하며, 각각의 마운드는 마운드의 적어도 한개의 측면에 있는, 일반적으로 각각의 마운드의 2 및 3개의 측면에 있는 것을 특징으로 할 수 있는 에지(edge) ˝l˝를 갖는다. 또한 대부분의 마운드는 일반적으로 ˝U˝모양을 가지는 것을 특징으로 하며, 여기에서 각각의 마운드의 리딩 에지는 한 방향이다. 일반적으로, 마운드는 다양한 모양과 폭을 가지며, 여기에서 각각의 마운드는 타이어의 연삭된 부분상에서 랜덤(random)하고 불규칙하다. 또한, 마운드는 종래의 연삭된 타이어의 리지에서 발견되는 바와 같이, 연삭패치면을 가로질러 연속적으로 연장하지 않고, 또한 제12도는 마운드 ˝k˝가 종래의 연삭된 타이어에서 발견되는 바와 같이 언더커트를 갖는 립을 포함하지 않음을 보여준다. 본 발명의 연삭패치에서 발견되는 이러한 마운드는 육안 검사 기준에 더욱 적합한 조직을 제공한다.
저속 연삭된 타이어의 또 하나의 특징은 연삭패치의 표면에서 발결되는 환원이 감소된다는 것이다. 환원의 감소는 연삭패치의 물질적 성질이 종래의 타이어의 연삭으로 발견되는 바와 같이 변하지 않는다는 것을 나타낼 수 있다. 연삭패치의 환원의 감소는 타이어 접지면의 더욱 균일한 물리적 성질을 제공한다.
본 발명의 실시에서 결과하는 타이어의 또 하나의 특징은 제10도에 도시되어 있고, 여기에서 블록형 접지면(210)의 연삭부분(209)은 제9도에 도시된 종래의 연삭된 타이어(221)의 공지기술에서 발견되는 곡률반경(222)보다 작은 곡률반경을 가지는 블록의 에지(212)를 특징으로 한다. 특히, 블록형 접지면을 갖는 저속 연삭된 타이어의 리딩 에지(212)는 제8도에 도시된 비연삭 성형 블록(231)의 에지의 곡률반경과 실질적으로 동일하다. 제9도 및 제10도에서, 가상선(phantom line)(213,223)은 블록의 원래의 배열을 나타낸다.
본원에서 설명된 바와 같이, 저속 연삭과정을 사용하고 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위해서는, 바람직한 반경방향 힘의 변동을 얻익 위해 5회 미만의 연삭패스가 필요하다는 것이 발견되었다. 더욱 상세하게는, 과도한 반경방향 힘의 변동은 2회 연삭패스에서 제거될 수 있고, 일반적으로 과도한 반경방향 힘의 변동을 한번의 연삭패스를 통해서 제거될 수 있다는 것이 발견되었다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참고하여, 더 상세히 설명되었지만, 본 설명에 대한 수정 및 개정이 특허청구 범위에 의해서 제시된 본 발명의 범위내에서 만들어질 수 있다는 것이 분명해진다.

Claims (18)

  1. 공기타이어의 반경방향 힘의 변동을 탐지하고 측정하는 수단, 공기타이어로부터 고무를 제거하여, 바람직하지 않은 반경방향 힘의 변동을 제거하는 수단, 및 타이어가 30rpm미만의 속도로 회전할 때에 바람직하지 않은 반경방향 힘의 변동을 제거시키는, 다양한 속도로 상기 공기타이어를 회전시키기 위한 수단으로 구성되는 타이어 균일화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 다양한 속도로 공기타이어를 회전시키기 위한 상기 수단이, 타이어를 1rpm 내지 타이어의 공진속도로 회전시키기 위한 구동수단을 포함하며, 30rpm미만의 회전속도에서 연삭이 수행됨을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 반경방향 힘의 변동이 30rpm 내지 200rpm의 범지위에서 탐지되고 측정됨을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 구동수단이 D.C.모터로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 구동수단이 저관성 D.C.모터로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동수단의 속도를 조절하는 조절기를 더 포함함을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  7. 제1항에 있어서, 반경방향 힘의 변동크기 및 위치를 결정하는 수단 및 반경방향 힘의 변동크기를 예정된 수준과 비교하는 수단으로 이루어진 컴퓨터를 더 포함함을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 공기타이어에서 고무를 제거하기 위한 상기 수단이 연삭기로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 연삭기가 2개의 연삭기로 이루어지며, 각각의 연삭기가 허용될 수 있는 범위를 초과하는 반경방향 힘의 변동의 위치와 크기에 따라서 상기 타이어의 쇼울더를 연삭함을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 구동수단이 타이어를 1rpm 내지 100rpm으로 회전시키며, 여기에서 30rpm미만의 속도에서 연삭이 수행되고, 30rpm 내지 100rpm에서 반경방향 힘의 변동이 탐지되고 측정되는 것을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
  11. (a) 예정된 부하를 받으면서 선택된 속도로 타이어를 회전시키는 단계 ; (b) 회전타이어의 반경방향힘의 변동에 대한 크기를 탐지하고 측정하는 단계 ; (c) 반경방향 힘의 변동의 크기를 예정된 크기와 비교하는 단계 ; (d) 타이어의 회전속도를 감소시키는 단계 ; 및 (e) 타이어의 선택된 부분으로부터 고무를 제거하는 단계로 이루어지는, 공기타이어의 반경방향 힘의 변동을 허용될 수 있는 반경방향의 변동으로 감소시키는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 타이어의 선택된 부분으로 부터의 고무의 제거가 5회 미만의 연삭패스에서 수행됨을 특징으로 하는 공기타이어의 반경방향 힘의 변동을 감소시키기 위한 방법.
  13. 연삭표면으로 구성되는 접지면 표면을 포함하는 타이어로서, 상기 연삭표면은 3개의 측면으로 이루어지고, ˝U˝형상을 이루는 고무의 마운드로 이루어지고 ; 각각의 마운드는 리딩 에지로 이루어지며, 상기 리딩 에지는 한 방향이고, 상기 마운드의 상기 에지는 상기 연삭표면을 가로질러 연속적으로 연장되지 않음을 특징으로 하는 타이어.
  14. 제14항에 있어서, 상기 연삭표면이 리브형 접지면으로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연삭표면의 블록형 접지면으로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어.
  16. 제16항에 있어서, 상기 블록이 성형 곡률반경과 동일한 곡률반경을 갖는 리딩 에지로 이루어지짐을 특징으로 하는 타이어.
  17. (a) 예정된 부하를 가하면서 선택된 속도로 타이어를 회전시키는 단계 ; (b) 회전타이어의 반경방향 힘의 변동에 대한 크기를 탐지하고 측정하는 단계 ; (c) 반경방향 힘의 변동에 대한 크기를 예정된 크기와 비교하는 단계 ; (d) 회전타이어의 속도를 감소시키는 단계 ; 및 (e) 타이어의 선택된 부분으로 부터 고무를 제거하는 단계로 이루어지는 방법에 의해, 타이어 균일화 장치로 부터 제조된 타이어.
  18. 제2항에 있어서, 상기 구동수단이 가변속도 A.C모터로 이루어짐을 특징으로 하는 타이어 균일화 장치.
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