KR950011838B1 - 타이어의 내부볼륨 공진주파수의 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

타이어의 내부볼륨 공진주파수의 측정방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의한 타이어의 내부 볼륨 공진주파수 측정장치의 블록도.

제2도는 타이어 내부볼륨 공진주파수 모드를 도시한 도면.

제3도는 본 발명에 의한 타이어 내부볼륨 공진주파수를 측정하는 플로워차트.

제4도는 본 발명에 의해 측정된 185/60R14규격 타이어의 3차 공진 모드를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어 및 분석용 컴퓨터 2 : 음원 발생장치

3 : 증폭기 4 : 스피커

4 : X-Y 마이크로폰 스캐너 6 : 마이크로폰

7 : 출력장치 8 : 타이어

본 발명은 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 타이어에 손상을 줌이 없이 마이크로폰을 사용하여 그의 내부볼륨 공진주파수 및 그 공진주파수모드를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

타이어 내부볼륨에 의한 음향학적 모드는 차량의 노면소음(road noise)과 깊은 관련이 있다. 타이어는 원환체(torus)형상을 하고 있으며, 그의 내부는 일정공기압으로 채워져 있다. 이러한 내부볼륨은 특정 주파수에서 공진을 이르키게 되며, 승용차 타이어의 경우 1차 공진주파수가 200~300Hz내에 있게되어 노면 소음의 중요한 인자가 되고 있다. 따라서 타이어의 노면소음을 효과적으로 감소시키기 위하여 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하는 것이 필요하다.

종래에는 이러한 공진주파수를 측정하는 방법은 타이어 둘레에 구멍을 뚫고, 여기에 마이크로폰을 삽입한 후, 전기가전기나, 충격햄머를 이용하여 타이어를 가진기키어서 공진주파수를 측정하였다.

그러나 이와같은 측정방법은 타이어에 손상을 주게되고 뚫어진 구멍을 통한 소리의 누출을 없어야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 전기가전기나 충격햄머를 사용하여 타이어를 가진시키기 때문에 주파수의 누락(leakage) 현상이 발생할 수 있고, 원하는 전주파수 대역에 걸쳐 고른 힘으로 가진을 하는데 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 타이어에 손상을 주지않음과 동시에 소리의 누출이 없고 원하는 전주파수대역에서 고른힘으로 타이어를 가진시켜 타이어내부 볼륨의 공진주파수를 정확하게 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 타이어의 음향학적 매핑(mapping)을 측정하여 타이어의 전체적 음향모드를 측정하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 장치는 타이어의 내부볼륨 공진 주파수 및 그 모드를 측정하는 장치에 있어서, 제어 및 분석용 컴퓨터에 200-1000HZ 구간내의 정현파를 랜덤하게 발생하는 음원발생기와 상기 음원 발생기의 출력을 증폭하는 증폭기 및 스피커를 접속하여 타이어의 내부를 가진시키기 위한 가진부와, 가진된 타이어의 음압을 수신하는 마이크로폰과 상기 제어 및 분석용 컴퓨터의 제어에 의하여 상기 마이크로폰을 타이어의 소정 측면위치에 형성된 X-Y 평면상의 소정의 측정점으로 이동시키기 위한 X-Y 마이크로폰 스캐너 및 출력장치를 구비한 측정부로 구비되어, 타이어의 내부볼륨 공진주파수 및 그 모드를 측정함을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명의 다른 양태에 의하면 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하기 위한 방법에 있어서, 타이어의 내부에 넣어지고 200-1000HZ 구간내의 랜덤한 정현파로 구동되는 스피커를 통하여 타이어를 가진 시키는 단계와, 타이어에서 소정거리 떨어져서 X-Y 평면을 설정하고 이 X-Y평면상에 소정개수의 측정점을 형성시키는 단계와, 상기 각 측정점으로 마이크로폰을 이동시킨 후 음압의 세기를 측정하는 단계와를 구비하여 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하는 방법이 제공된다.

이와같은 본 발명에 의한 방법 및 장치에 의하면 타이어의 손상없이 원하는 전주파수 대역에 걸쳐 타이어의 내부볼륨 공진주파수 및 그의 모드를 측정할 수 있게 되고 이를 활용하여 타이어의 노면 소음을 효과적으로 대치하는데 활용할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 바와같이, 본 발명에 대한 타이어내부 볼륨의 공진주파수 측정장치는 제어 및 분석용 컴퓨터(control and anlysis computer)(1)에 음원발생기(2), 증폭기(3) 및 스피커(4)를 접속하여 가진부를 형성하고, 상기 제어 및 분석용 컴퓨터(1)에 마이크로폰(6)을 X-Y 평면상에 이동시키기 위한 X-Y 마이크로 스캐너(5) 및 마이크로폰(6)을 접속함과 동시에 출력회로(7)(예 모니터)를 접속하여 측정부를 형성하여 구성한 것이다.

상기 음원발생기(2)는 200~1000Hz 구간의 랜덤한 정현파 신호를 발생하는 통상의 발진기이고, 상기 X-Y 마이크로폰 스캐너(5)는 2개의 써보모티(도시생략)을 이용하여 2축을 컴퓨터(1)로 제어하여 마이크로폰(6)을 X-Y 평면에 따라 이동하도록구성되어 있다. 그리고, X-Y 마이크로폰 스캐너(5)는 측정중 소음을 제거하기 위해 측정위치로 모터를 이동한 후에는 일단 정지시켜 그 위치에서의 소음을 측정한 후 다른 측정위치로 이동하도록 컴퓨터(1)에 의하여 제어되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 장치에 의하여 공진주파수를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저 상기 스피커(4)를 타이어(8) 내부에 고정시키고 타이어의 림을 장착한다. 상기 컴퓨터(1)의 제어에 의해 음원발생기(2)는 200-1000HZ 구간의 랜덤한 정현파신호를 발생시켜서 이를 증폭기(3)로 증폭시킨 다음 스피커(4)를 통하여 소리를 발생시킨다. 스피커(4)에서 발생한 소리는 타이어(8)를 가진시키게 되고, 타이어(8)의 내부볼륨의 공진주파수와 일치하는 주파수에서 공진되어 소리가 커지게 된다. 이때 스피커(4)를 통하여 가진된 타이어(8) 내부볼륨 공진주파수는 타이어 형상을 원환체(torus)로 본다면 다음과 같이 계산되어진다.

단, n은 상수, R은 림의 반경, r'는 타이어 단면 높이의 반, C는 음속(m/sec)을 나타낸 것이다.

상기 식에 의거하면 185/60R14 규격의 타이어의 1차 내부볼륨 공진주파수는 대략 250Hz 에서 나타난다.

그리고 1차모드는 스피커(4)의 가진 지점에서 음압이 가장 크게 나타나고 원주상의 반대점에서 음압이 가잔 낮게 나타나는 모드이고, 2차 모드는 1차모드의 2배가 되는 주파수가 되며 타이어 원주상 음압의 높은 지점과 낮은 지점이 번갈아가며 2번씩 나타나게 되는 모드로서, 이러한 타이어 내부볼륨 공진모드를 나타내면 제2도와 같다.

한편, 이와같이 스피커를 통하여 가진된 타이어의 내부볼륨 공진 주파수를 측정하기 위하여는 제3도에 도시된 바와같이, 시험타이어가 준비되어 전술한 바와같이 타이어(8) 내부에 스피커(4)를 삽입한 후에, 타이어(4)로부터 소정거리 떨어진 위치에 타이어를 중심으로 하는 마이크로폰(6)의 이동면을 설정한다. 즉 X-Y 마이크로폰 스캐너(5)를 이용하여 타이어(8)의 중심을 감지한 후 타이어의 제원을 입력하여 측정면을 설정한다. 이 설정된 측정면 상의 X-Y축 상에 단위 거리로 분할하여 X.Y축이 교차되는 점을 측정점으로 설정하고, X-Y 마이크로폰 스캐너(5)를 통하여 제어하여 측정하고자 하는 측정점으로 마이크로폰(6)를 이동시킨 후 이들 점에서 타이어(8)의 음압을 측정한다. 이렇게 측정된 음압을 측정면상에 2차원으로 재구성하면 타이어의 내부볼륨 공진주파수의 모드를 해석할 수 있는 도표가 얻어진다. 그리고 측정모드는 X-Y 평면상의 모든점을 측정하는 방법과 임의의 몇 개점만을 발췌하여 측정하는 방법을 필요에 따라 선택할 수 있다.

제4도는 본 발명에 의한 장치 및 방법에 의하여 측정한 185/60R14 타이어의 3차 내부볼륨 공진 모드를 나타낸 것으로써, 타이어 원주상 6곳에서 음압이 높게 나타나고 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 타이어의 내부볼륨 공진주파수 측정방법 및 장치에 의하면, 타이어 노면 소음의 측정 및 해석에 활용할 수 있도록, 타이어에 손상을 주지않음과 동시에 소리의 누출이 없이 원하는 전주파수 대역에서 고른힘으로 타이어를 가진시켜 공진주파수나 공진주파수모드를 정확하게 측정할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 타이어의 내부볼륨 공진주파수 및 그 모드를 측정하는 장치에 있어서, 제어 및 분석용 컴퓨터(11)에 200-1000HZ 구간내의 정현파를 랜덤하게 발생하는 음원발생기(2)와 상기 음원 발생기(2)의 출력을 증폭하는 증폭기(3) 및 스피커(4)를 접속하여 형성된 타이어의 내부를 가진시키기 위한 가진부와, 가진된 타이어(8)의 음압을 수신하는 마이크로폰(6)과 상기 제어 및 분석용 컴퓨터(1)에 제어에 의하여 상기 마이크로폰(6)을 타이어(8)의 소정 측면위치에 형성된 X-Y 평면상의 소정의 측정점으로 이동시키기 위한 X-Y 마이크로폰 스캐너(5) 및 출력장치(7)을 구비한 측정부로 구비되어 , 타이어의 내부볼륨 공진주파수 및 그 모드를 측정하기 위한 장치.
2. 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하기 위한 방법에 있어서, 타이어의 내부에 넣어지고 200-1000HZ 구간내의 랜덤한 정현파로 구동되는 스피커를 통하여 타이어를 가진 시키는 단계와, 타이어에서 소정거리 측방으로 떨어져서 X-Y평면을 설정하고 이 X-Y 평면상에 소정개수의 측정점을 형성시키는 단계와, 상기 각 측정점으로 마이크로폰을 이동시킨후 음압의 세기를 측정하는 단계와를 구비하여 타이어의 내부볼륨 공진주파수를 측정하는 방법.