KR200461460Y1 - 타이어 횡방향 마찰력 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 타이어 횡방향 마찰력 측정장치에 관한 것으로, 타이어 사이드월의 강성을 측정하여 사이드월 상의 취약부를 특정함으로써 타이어 개발기간 단축과 타이어의 안전성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이며, 본 고안은 타이어를 회전가능하게 지지하는 타이어 장착부와, 상기 타이어 장착부의 타이어 회전축에, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 연결되어, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 상기 타이어 장착부를 수평이송시키는 가압부와, 상기 타이어 회전축 및 상기 가압부에 대해 수직으로 교차하여 길게 설치되는 연직바아와, 상기 가압부의 작용방향에 대해 수직인 방향으로 회전가능하게 장착되어 타이어 트레드과 마찰하는 면을 갖고 자체 회전력으로 타이어를 회전시키는 드럼부와, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 상기 가압부 및 상기 연직바아를 이송시키는 이송부와, 상기 연직바아의 일단에, 상기 드럼부와 상기 타이어의 마찰영역을 모니터링 가능하게 설치되는 영상기록부로 구성된다.

Description

타이어 횡방향 마찰력 측정장치{DEVICE FOR MEASURING HORIZONTAL FRICTION OF TIRE}
본 고안은 타이어 횡방향 마찰력 측정장치에 관한 것으로, 타이어 사이드월의 강성을 측정하여 사이드월 상의 취약부를 특정함으로써 타이어 개발기간 단축과 타이어의 안전성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
기존의 타이어 물성 시험장치는 타이어를 회전가능하게 설치하고 노면을 상정한 원형드럼의 면에 타이어를 가압 밀착시킨 후 원형드럼을 고속회전시켜 타이어의 내구성 및 수명을 비롯한 각종 물성을 측정하여 타이어 설계에 반영하였다.
그런데, 이러한 물성 시험장치는 타이어의 숄더부에 가해지는 외력의 영향을 파악하기에는 한계가 있어, 한국공개실용신안 제2009-0004365호에 의하면 타이어 사이드월의 반복 피로를 인위적으로 발생시키 위해 비틀림과 횡력운동을 동시에 가하는 시험장치가 소개되어 있다.
상기 한국공개실용신안 제2009-0004365호의 시험장치는 제어부의 지시를 받아 구동하는 구동모터, 회전력을 비틀림운동으로 변화시키는 변환부, 이 변환부에 연결된 회전축, 시험용 타이어 지지대, 클램프, 지지프레임 등으로 구성되며, 타이어를 회전지지하면서 가압하는 상기 회전축을 회동시킴으로써 사이드월에 반복 피로하중을 가하여 인위적으로 크랙발생을 유도하는 피로시험장치이다.
그런데, 상기 종래의 피로시험장치는 타이어에 극부적인 비틀림 환경을 조성하여 스티어링시의 타이어에 미치는 영향에 대한 시험에는 대응하고 있으나, 예를 들어 차량이 고속으로 급한 방향전환, 심한 코너링 조향시의 횡방향 마찰력에 의해 타이어의 숄더부가 크게 변형되는 경우에 대해서는 성능시험을 행할 수 없는 문제점이 있었다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 타이어 시험기에서의 시험종목에 횡방향 마찰력을 더 추가한 타이어 횡방향 마찰력 시험장치의 제공을 그 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 고안은, 타이어를 회전가능하게 지지하는 타이어 장착부와, 상기 타이어 장착부의 타이어 회전축에, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 연결되어, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 상기 타이어 장착부를 수평이송시키는 가압부와, 상기 타이어 회전축 및 상기 가압부에 대해 수직으로 교차하여 길게 설치되는 연직바아와, 상기 가압부의 작용방향에 대해 수직인 방향으로 회전가능하게 장착되어 타이어 트레드과 마찰하는 면을 갖고 자체 회전력으로 타이어를 회전시키는 드럼부와, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 상기 가압부 및 상기 연직바아를 이송시키는 이송부와, 상기 연직바아의 일단에, 상기 드럼부와 상기 타이어의 마찰영역을 모니터링 가능하게 설치되는 영상기록부로 구성된다.
본 고안의 상기 이송부는 가압부를 일체로 포함하며, 상기 이송부의 저부에 구비된 복수의 차륜과, 상기 차륜의 이동경로로서, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 지면에 식설된 레일부과, 상기 이송부의 일측 저부 및 상기 레일부 일측 사이에 고정된 유압실린더와, 상기 연직바아의 타단에 설치되어 연직바아의 지면 상에서의 전후좌우이동을 지지하는 바퀴부로 구성된다.
본 고안의 상기 이송부는 가압부를 일체로 포함하며, 상기 이송부에 내장된 구동수단으로부터 전달된 동력에 의해 구동가능하게 설치되는 치차륜과, 상기 치차륜의 이동경로로서, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 지면에 식설된 수평 랙과, 상기 연직바아의 타단에 설치되어 연직바아의 지면 상에서의 전후좌우이동을 지지하는 바퀴부로 구성된다.
본 고안이 적용된 타이어 횡방향 마찰력 시험장치는 급격한 코너링 조향시의 타이어의 변형과 응력관계를 규명하여 파악된 취약부를 중점으로 타이어의 횡강성 보강설계에 적극 활용가능한 데이터을 얻을 수 있어, 결과적으로 타이어 개발기간 단축과 타이어 완제품의 안전성 향상에 탁월한 효과가 있다.
도 1은 본 고안이 바람직하게 적용된 실시예의 타이어 횡방향 마찰력 시험장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 고안이 바람직하게 적용된 실시예의 타이어 횡방향 마찰력 시험장치를 개략적으로 나타내는 정면도로서, (a)는 횡방향 마찰력 적용전의 양상을, (b)는 횡방향 마찰력 적용후의 양상을 나타낸다.
이하, 본 고안이 바람직하게 적용된 실시예에 대해 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안이 바람직하게 적용된 실시예의 타이어 횡방향 마찰력 시험장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 고안이 바람직하게 적용된 실시예의 타이어 횡방향 마찰력 시험장치를 개략적으로 나타내는 정면도로서, (a)는 횡방향 마찰력 적용전의 양상을, (b)는 횡방향 마찰력 적용후의 양상을 나타낸다.
본 고안은 타이어 단품의 사이드월의 횡강성을 측정 및 시험하기 위한 장치(1)로서, 타이어 장착부(8), 가압부(3), 원통형의 드럼부(2), 영상기록부(5), 이송부(9) 및 제어부(도시 생략)로 구성된다.
상기 타이어 장착부(8)는 휠체(도시생략)에 결합된 완성품 타이어(10)를 착탈가능하고 또한 자전(自轉)가능하게 지지하도록 형성되는데, 여기에 추가적으로 디스크브레이크를 적용하기 위해 상기 휠체에 디스크(도시 생략)를 구비하고 외부 제어에 의해 상기 디스크에 제동마찰력을 가하는 패드가 구비될 수 있으며, 이로써 본 고안의 시험장치를 통해 급제동환경에서의 타이어의 물성시험을 수행할 수 있다.
상기 가압부(3)는 차량 하중을 재현하고, 상기 드럼부(2)와 마찰면에 타이어를 밀착하기 위해 신축하는 실린더로드가 상기 타이어 장착부의 타이어 회전축에, 회전축의 길이방향에 대해 수직되는 방향으로 회동가능하게 결합된다.
본 실시예에서, 상기 가압부(3)에는 유압식 실린더을 적용하여, 폭 넓은 범위의 하중을 타이어 시험에 활용할 수 있도록 하였다.
한편, 상기 가압부(3)에는 상기 타이어의 회전축과 상기 가압부(3)의 실린더로드에 대해 각각 수직으로 교차하도록 결합되고, 지면에 대해서도 수직인 연직바아(4)가 연결장착된다. 상기 연직바아(4)의 상단에는 영상기록부(5)가 구비되는데, 드럼부(2)와 타이어 트레드의 마찰영역을 기록하기 위해 카메라가 구비되며, 한편 상기 연직바아(4)의 하단에는 바퀴부(6)가 구비되어 상기 타이어 장착부(8)가 지면상에서 상하좌우 이동시 이동을 지지하고, 또한 회전하는 드럼부(2)와 마찰하는 타이어에 작용하는 연직방향으로의 하중을 아래에서 지지하도록 하였다.
한편, 상기 드럼부(2)는 원통형상을 갖고 외부 동력원으로부터 저속으로부터 고속에 이르기까지 다양한 속도로 제어가능한 구동동력원(도시 생략)에 의해 구동되는 드럼으로 구성되며, 상기 드럼부(2)의 외표면은 트랙션(Traction) 평가규정에 맞도록 설계된 아스팔트 표면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가압부(3)는 이송수단인 이송부(7)에 일체로 구비되며, 이 이송부(7)는 드럼부(2)에 접촉된 타이어에 횡방향 마찰력을 가할 수 있도록 상기 드럼부(2)의 회전축과 나란하게 수평이동이 가능하게 구성된다.
구체적으로, 레일부(9) 위를 유압실린더에 의해 일정 범위 내에서 수평이동가능하게 구성하든지, 상기 레일부(9)를 수평 랙(rack)으로 구성하고 상기 수평 랙과 맞물리는 회전치차가 상기 이송부(7) 저부에 설치되어, 정확한 이동량이 상기 이송부(7)에 내장된 제어수단(도시 생략)에 의해 제어되도록 한다.
상기 제어수단에는 측정부(도시 생략)가 구비되며, 상기 측정부는 타이어 장착부(8)에 연결되어 드럼부(2)와 타이어(10) 간에 작용하는 수직하중(N)과, 이송부(7)의 횡방향 이동시 작용하는 횡력(Fx), 그리고 타이어의 회전방향 힘(Fy)을 측정하는 3축 하중센서(3-Axis Force Sensor)를 구비한다.
상기 제어수단은 상기 전체 시험을 컨트롤하기 위한 제어판 및 시험결과를 확인할 수 있는 디스플레이 등으로 구성된다.
이하, 본 고안의 타이어 횡방향 마찰력 시험장치의 작용에 대해 설명한다.
먼저 시험대상 타이어를 시험용 휠에 장착하고 타이어 장착부(8)에 장착시킨다. 시험대상의 타이어(10)가 장착되면 타이어(10)의 사이드월 상에 방사형상으로 스트레인 게이지(도시 생략)를 부착한다.
이어서, 가압부(3)의 실린더를 작동시켜 타이어 장착부(8)를 드럼부(2)에 압착시키는데, 이때 시험에 필요한 시험하중으로 타이어(10)에 하중이 가해지도록 한다. 그리고, 이때의 스트레인 게이지는 드럼부(2)와의 접지면에 수직이 되는 방향으로 부착된다.
상기 드럼부(2)가 정지된 채로, 이송부(7)의 이송수단, 즉 유압실린더나 수평 랙에 맞물린 치차부의 회전에 의해 레일(9) 상을 횡방향으로 200mm 이동시킨다.
이때의 스트레인 게이지의 측정값, 그리고 도 2(b)와 같이 상기 영상기록부(5)를 통해 타이어 숄더부의 변형양상을 촬영한다.
시험 데이터는 타이어의 트레드가 움직이기 직전의 스트레인 게이지 값 및 변형전 양상을 기준으로 변형량을 산출한다.
한편, 상기 드럼부(2)를 고속 회전시킨 상태, 즉 주행중의 코너링 환경을 구현하기 위한 시험 내용으로서, 가압부(3)를 작동시켜 타이어 트레드 면에 시험하중을 가하고, 이어서 드럼부(2)를 회전시켜 시험속도까지 가속시킨다.
시험속도에 도달하면 이송부(7)를 횡방향으로 1m 이동시킨다. 이 때, 상부에 장착된 영상기록부(5)의 카메라는 타이어의 형상변화과정을 지속적으로 촬영한다.
시험 데이터는 먼저 측정한 정지상태에서 최대로 힘이 작용한 상태의 응력값, 그리고 타이어의 초기형상으로부터 드럼부(2) 구동 및 이송부(7)의 횡방향 이동에 따른 타이어의 변화량 또는 변위량을 기초로, 스트레인 게이지로 얻어진 응력값의 분포를 분석하여 보강이 필요한 사이드월의 세부위치를 특정할 수 있다.
추가 시험 혹은 다른 타이어의 시험이 필요할 경우, 타이어를 교체하고 상기 과정을 반복 실시한다.
1: 시험장치 2: 드럼부
3: 가압부 4: 연직바아
5: 영상기록부 6: 바퀴부
7: 이송부 8: 타이어 장착부
9: 레일부 10: 타이어

Claims (3)

  1. 타이어를 회전가능하게 지지하는 타이어 장착부와,
    상기 타이어 장착부의 타이어 회전축에, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 연결되어, 타이어 회전축의 길이방향에 대해 수직인 방향으로 상기 타이어 장착부를 수평이송시키는 가압부와,
    상기 타이어 회전축 및 상기 가압부에 대해 수직으로 교차하여 길게 설치되는 연직바아와,
    상기 가압부의 작용방향에 대해 수직인 방향으로 회전가능하게 장착되어 타이어 트레드과 마찰하는 면을 갖고 자체 회전력으로 타이어를 회전시키는 드럼부와,
    상기 드럼부의 회전축과 나란하게 상기 가압부 및 상기 연직바아를 이송시키는 이송부와,
    상기 연직바아의 일단에, 상기 드럼부와 상기 타이어의 마찰영역을 모니터링 가능하게 설치되는 영상기록부로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 횡방향 마찰력 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는, 이송부의 저부에 구비된 복수의 차륜과, 상기 차륜의 이동경로로서, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 지면에 식설된 레일부와, 상기 이송부의 일측 저부 및 상기 레일부 일측 사이에 고정된 유압실린더와,
    상기 연직바아의 하단에 설치되어 연직바아의 지면 상에서의 전후좌우이동을 지지하는 바퀴부로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 횡방향 마찰력 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는, 이송부에 내장된 구동수단으로부터 전달된 동력에 의해 구동가능하게 설치되는 치차륜과, 상기 치차륜의 이동경로로서, 상기 드럼부의 회전축과 나란하게 지면에 식설된 수평 랙과,
    상기 연직바아의 하단에 설치되어 연직바아의 지면 상에서의 전후좌우이동을 지지하는 바퀴부로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 횡방향 마찰력 측정장치.
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