행복남의 일상

타이어

13. 차륜의 평형 [wheel balancing, Reifenauswuchten]

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 조립시의 유의점에 이어 타이어 차륜의 평형에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

<이미지 출처: 네이버>

1) 차륜의 불평형(unbalance : Unwucht)

차륜의 불평형 즉, 휠의 언밸런스는 타이어 또는 림의 질량분포가 불균일할 때 발생된다. 예를 들면, 트레드 두께의 불균일, 공기밸브 등에 그 원인이 있다. 불평형에 의한 원심력은 차륜의 회전속도의 제곱에 비례하여 증가한다.

차륜이 정적, 동적으로 평형이 되어있지 않으면 일정속도 이상에서 불평형에 의한 차륜의 진동과 스프링 아래질량의 고유진동이 공진하여 조향핸들까지 크게 진동하는 현상이 발생되게 된다. 이 진동은 타이어와 현가장치 부품의 마멸을 촉진시킬 뿐만 아니라, 안전운전을 저해하는 요소가 된다. 이와 같은 이유에서 최고 주행속도가 50km/h 이상인 자동차의 차륜은 반드시 정적, 동적으로 평형(balancing)이 되어 있어야 한다.

① 정적 불평형(static unbalance : statische Unwucht)

정적 불평형 상태란 차륜의 어느 일부분의 무게가 다른 부분에 비해 무겁다는 의미이다. 무거운 부분만이 회전한다고 가정해 보면, 노면에서 반원형의 궤적을 그리면서 가/감속을 반복하게 된다. 그리고 무거운 부분이 노면으로 향할 때는 노면을 두들기고, 노면에서 위로 향할 때는 차륜을 들어 올리게 된다. 즉, 차륜을 상하로 진동시키게 된다. 불평형량이 크고 또 주행속도가 일정 수준에 이르면 차륜은 상하로 크게 진동하며, 그 충격은 조행핸들에까지 전달되게 된다.

정적 불평형에 의한 차륜의 상하진동 → 휠 홉(wheel hop : Springen des Rades) 또는 휠 트램핑(wheel tramping).

정적 불평형 상태를 제거하기 위해서는 무거운 부분의 정반대 위치 즉, 회전축 중심의 12시 위치에 평형추(balance weight)를 추가한다. → 정적 평형

그러나 실제로는 타이어의 원주부분에 평형추를 부착하지 않고, 휠 림에 부착한다. 따라서 실제의 불평형량(m1)보다는 큰 평형추(m2)를 1/2씩 나누어 휠 림의 내/외측에 부착하게 된다.

 차륜의 정적 불평형과 정적 평형 <이미지 출처: 네이버>

② 동적 불평형(dynamic unbalance : dynamische Unwucht)

정적 평형상태에서 축을 빠른 속도로 회전시키면 질량에 의한 원심력이 축 중심선에 직각방향으로 회전토크를 발생시킨다. 이 상태가 바로 동적 불평형 상태이다. 동적 불평형에 의해 차륜은 좌/우로 진동하게 된다. → 워블(wobble : Taumeln) 또는 시미(shimmy : Flattern)

동적 불평형과 워블(wobble) <이미지 출처: 네이버>

2) 차륜의 평형(balancing : Auswuchten)

타이어, 림, 브레이크 드럼(또는 디스크)에는 정적, 동적으로 불평형이 발생할 수 있다. 이들 정적, 동적 불평형은 반드시 제거해야 한다. 평형추의 무게와 부착위치는 휠밸런서를 이용하여 결정한다. 동적으로 평형된 차륜이라면 정적 불평형은 없다.

차륜의 밸런싱(balancing) 작업순서는 다음과 같다.

① 정치식 휠밸런서를 이용하여 타이어와 휠 즉, 차륜을 정적, 동적으로 밸런싱한다.

② 정치식 휠밸런서에서 시험한 차륜을 자동차에 부착하고, 다이내믹 휠밸런서를 이용하여 차륜과 브레이크드럼을 포함한 동적 밸런싱 상태를 점검한다.

③ 작업순서 ②에서 불평형량이 규정값(예 : 승용자동차에서는 20g)을 초과하면, 차륜과 브레이크 드럼의 볼트 체결위치를 볼트구멍 1~2개 정도 회전시켜 재조립하고, 다시 밸런싱한다. 그래도 규정값(예 : 20g) 이상의 불평형 상태이면 드럼의 런-아웃, 허브 베어링의 유격 등을 점검하여야 한다.

④ 평형추의 무게와 부착위치는 휠밸런서에 나타난 정보에 따른다. 단 이미 평형추가 부착되어 있을 경우에는 다음 방법에 의거 평형추의 위치를 수정한다.

이상으로 ‘자동차의 타이어 차륜의 평형‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 주행의 저항’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 차륜의 평형이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

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12. 신품 타이어를 조립할 때의 유의사항

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 힐밸런싱에 이어 타이어 조립에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

휠 림과 타이어를 조립, 규정공기압으로 충전한 다음, 정치식 휠밸런서에 장착하고 다음 순서로 작업한다. 이때 공기주입밸브, 튜브, 림 밴드(rim band) 등도 모두 신품으로 교환한다.

1) 타이어와 휠 림에 조립 기준점이 없을 경우

① 타이어의 진원도(원주방향 런-아웃)를 점검하고, 반경이 가장 작은 부분에 표시를 한다.

② 휠 림의 진원도를 점검하고, 반경이 가장 큰 부분에 표시를 한다.

③ 휠 림의 옆방향 런-아웃(lateral run-out)을 점검한다.

※ 한계값 →

보통의 강판 림 : 최대 1.0mm

경금속 림 : 최대 0.5mm

④ 휠 림에 이상이 없으면 휠밸런서에서 타이어를 분리시킨 다음, 공기를 배출시킨다.

앞서 ①과 ②에서 표시한 부분을 서로 일치시키고 다시 규정 공기압으로 충전한다.

이어서 휠밸런서에 다시 장착한다.

⑤ 휠 림과 타이어의 옆방향 런-아웃 합을 타이어의 사이드 월(side wall)에서 측정한다.

대부분의 승용자동차용 휠의 한계값은 최대 1.5mm이다.

⑥ 앞서 ⑤항의 점검에서 이상이 없으면 이제 휠을 밸런싱한다.

2) 타이어와 휠 림에 조립 기준점이 표시되어 있을 경우

① 제작회사에서 표시한 조립 기준점을 서로 일치시켜 조립한다.

(예 : 타이어에 표시된 녹색 점과 휠 림에 표시된 조립 기준점을 일치시킨다.)

② 조립 기준점이 표시되어 있지 않고, 단지 가벼운 점만 표시되어 있을 경우에는, 이 점과 휠 림의 공기밸브를 일치시킨다.

(예 : 타이어에 표시된 적색 점과 휠 림의 공기밸브를 일치시킨다.)

③ 휠 림과 타이어의 옆방향 런-아웃을 점검한다. → 1)항 참조.

이상이 없으면 휠을 밸런싱한다.

이상으로 ‘자동차의 타이어 조립시 유의할 점‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 타이어 차륜의 평형’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차 타이어 조립이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

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10. 휠 밸런싱의 일반 수칙

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 동력전달특성에 이어 타이어 힐밸런싱에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

1) 휠 림 관련

① 사용하는 타이어에 적합한, 규정된 림을 사용한다.

② 림에서 녹을 제거하고, 균열 및 손상을 점검한다. 균열이 있는 림은 교환한다.

③ 휠 너트(또는 볼트)는 대각선으로, 규정토크로 조인다. 상용자동차의 경우에는 50km 주행 후에 규정토크로 다시 조인다. 주행 중 부하를 가한 상태에 적합 시키기 위해서이다.

④ 분할 림을 교환할 경우에는 세트(set)로 교환한다. 일반적으로 세트별로 동일한 기호가 각인되어 있다. 단품교환은 않는다.

2) 타이어 관련

① 자동차 제작사에서 순정품으로 규정한 타이어를 사용하여야 한다.

② 레이디얼 타이어와 바이어스 타이어를 혼용해서는 안 된다.

③ 동일 차축의 좌/우에는 규격, 프로필 형상, 마모도 등이 동일한 것만을 사용해야 한다.

④ 트레드의 프로필 깊이는 트레드 전체 면적에 걸쳐서 항상 1.6mm 이상이어야 한다.

⑤ 공기압은 항상 규정값으로 또는 규정값보다 약간 높게 조정한다.

⑥ 최고 주행속도가 50km/h 이상인 자동차의 타이어는 항상 정적/동적으로 평형상태를 유지하고 있어야 한다. 주기적으로 평형(balancing) 상태를 점검하여야 한다.

⑦ 타이어의 수명은 운전습관, 정기적인 점검(공기압, 마모상태, 또는 외부손상) 등에 크게 좌우된다. 급가속 및 급제동할 때, 차륜이 헛돌거나(spin), 로크(lock)되면 타이어의 이상 마모가 촉진된다. 정기적으로 점검하고, 또 급가속이나 급제동은 가능하면 피해야 한다.

⑧ 대형 트럭용 타이어의 경우, 공기압이 규정 공기압의 150%를 초과해서는 절대로 안된다.

그리고 어떠한 경우에도 공기압이 10bar를 초과해서는 안 된다.

⑨ 복륜 타이어의 경우, 직경이 큰 타이어를 안쪽에 설치해야 한다.

이상으로 ‘자동차의 타이어 힐밸런싱‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 타이어 조립’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 힐밸런싱이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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