KR100658302B1 - 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의소음저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 설계 단계에서 저소음 타이어 생산을 위한 소음예측 성능을 개선하는 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법에 관한 것으로, 타이어의 접지길이를 측정하는 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 측정된 타이어의 접지길이를 해닝 창함수로 변환 생성하는 단계(S2)와; 타이어의 기본 피치 배열을 생성하는 단계(S3)와; 상기 단계(S2)에서 생성된 창함수와 상기 단계(S3)에서 생성된 타이어의 기본 피치 배열치를 곱하여 가중치화 된 피치 배열을 생성하는 단계(S4)와; 상기 단계(S4)에서 생성된 피치 배열치를 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하는 단계(S5)와; 상기 단계(S5)에서 변환된 주파수 값으로 소음의 크기를 평가하는 단계(S6)와; 상기 단계(S6)에서 평가된 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 피치 배열을 완성(S7)하고, 최적치가 아니면 타이어의 기본 피치 배열을 다시 생성(S3)하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 접지된 타이어의 횡그루브들이 노면과 접지면에 동시에 음압을 발생하는 것을 분산시키기 위해서 윈도우 창 함수를 이용하여 실시간으로 접지압이 지나갈 때 집중되는 음압을 분산시켜 소음을 저감하여 설계하는 것이다.

Description

순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법{Tire pattern noise reduction method using instantaneous loaded patch's fourier transform}

도1은 본 발명의 플로우 챠트,

도2는 타이어의 원주상에 배열된 피치를 도시한 도면,

도3은 타이어의 그루브 들이 노면에 접지된 접지압의 길이를 도시한 측면도,

도4는 해닝 윈도우창을 도시한 그래프,

도5는 타이어 접지압의 길이를 고려하여 원도우 창함수를 가중치로 한 전체 배열도,

도6은 도5의 첫 번째 접지면(A)을 윈도우 창함수로 가중치 된 후의 주파수 파형을 도시한 그래프,

도7은 도5의 두 번째 접지면(B)을 윈도우 창함수로 가중치 된 후의 주파수 파형을 도시한 그래프,

도8은 도5의 세 번째 접지면(C)을 윈도우 창함수로 가중치 된 후의 주파수 파형을 도시한 그래프,

도9는 도5의 각 접지면의 주파수 파형을 평균화한 최종 주파수 파형을 도시한 그래프이다.

본 발명은 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실제 주행 차량 타이어의 순간 접지면의 주파수 파형을 고려하여 타이어의 피치 배열을 찾아 타이어 소음레벨을 낮추는 저소음 타이어를 설계하도록 한 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법에 관한 것이다.

종래의 저소음 패턴 설계 기법은 원주방향으로 나열된 피치들을 어떻게 배열하느 냐에 따라서 소음의 저감정도를 결정짓는 방법이다. 타이어 트레드 원주상에 나열된 피치들은 주기적으로 노면을 가진하여 특정 주파수 성분대에 소음 에너지를 증폭시켜 수음자의 귀를 거슬리게 한다. 이러한 주기적인 피치들을 서로 길이를 다르게 하고 무질서하게 배열함으로써, 전체 소음 에너지가 같더라도 특정 주파수 대역에 밀집하는 것을 억제하여 실제 수음자 입장에서 청감되는 소음을 저감시키는 피치 시컨싱 기술이 널리 알려져 있다. 이러한 피치 시컨싱 기술은 미국 특허등록번호 제5,753,057호, 제4,327,792호, 제5,759,311호, 제5,314,551호에 개시되어 있다.

그리고, 상기한 바와 같은 피치 시퀀스 배열에 영향을 많이 주는 그루브는 원주방향에 거의 직각을 이루고 있는 그루브를 횡그루브라 하며, 이러한 횡그루브가 접지 선단부를 가격하는 힘에 접지압을 고려한 패턴 소음 시뮬레이션의 기술들이 대한 민국 특허 등록 제10-306,731호, 제10-288,051호에 개시되어 있다.

패턴 형상에 있어서, 도2에 도시된 바와 같이, 타이어 진행방향에 거의 직각을 이루고 있는 횡그루브들이 노면을 가격하고 공기 펌핑을 일으켜서 소음을 발생시킨다. 횡그루브들의 소단위는 피치로 이루어져 서로 크기가 다르게, 즉, 3 내지 5가지의 크기로 타이어 트레드 원주 상에 배열되어 있다. 이렇게 서로 간격을 다르게 함으로 한 주기에 에너지가 집중되는 것을 막을 수 있다. 종래의 기법은 한 원주 상에 배열되어 있는 피치들을 한꺼번에 그루브를 델타 함수로 가정하여 음파를 생성하였다. 하지만 이렇게 한 바퀴 전체로 생성된 음파를 주파수 분석하는 것은 실제 노면에서 주행하는 타이어를 정확하게 묘사하기에 문제점이 많다. 왜냐하면 타이어는 일정 면적이 노면에 접지하여 주행하기 때문이다. 그러므로 원주 전체를 고려하는 기법은 실제 접지면에서 발생하는 소음을 나타내기에는 많은 한계를 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 실제 주행 상황을 고려하여 소음을 저감할 수 있는 최적의 피치배열을 제시하고자 한다. 접지면을 고려하여 단위 피치들이 실시간 노면과의 접지면 위를 주행할 때 최적의 단위 피치 배열을 찾도록 한 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법을 제공하는 데 있다.

따라서, 상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법은, 타이어의 접지길이를 측정하는 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 측정된 타이어의 접지길이를 해닝 창함수로 변환 생 성하는 단계(S2)와; 타이어의 기본 피치 배열을 생성하는 단계(S3)와; 상기 단계(S2)에서 생성된 창함수와 상기 단계(S3)에서 생성된 타이어의 기본 피치 배열치를 곱하여 가중치화 된 피치 배열을 생성하는 단계(S4)와; 상기 단계(S4)에서 생성된 피치 배열치를 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하는 단계(S5)와; 상기 단계(S5)에서 변환된 주파수 값으로 소음의 크기를 평가하는 단계(S6)와; 상기 단계(S6)에서 평가된 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 피치 배열을 완성(S7)하고, 최적치가 아니면 타이어의 기본 피치 배열을 다시 생성(S3)하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 발명은 타이어 그루브의 충격과 공기방출에 의해서 기인되는 소음을 저감하는 최적의 피치배열을 찾는 방법을 제시하는 데 있는 것으로, 본 발명에 의한 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법은 도1에 도시된 바와 같이, 타이어의 접지길이를 측정하는 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 측정된 타이어의 접지길이를 해닝 창함수로 변환 생성하는 단계(S2)와; 타이어의 기본 피치 배열을 생성하는 단계(S3)와; 상기 단계(S2)에서 생성된 창함수와 상기 단계(S3)에서 생성된 타이어의 기본 피치 배열치를 곱하여 가중치화 된 피치 배열을 생성하는 단계(S4)와; 상기 단계(S4)에서 생성된 피치 배열치를 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하는 단계(S5)와; 상기 단계(S5)에서 변환된 주파수 값으로 소음의 크기를 평가하는 단계(S6)와; 상기 단계(S6)에서 평가된 소음의 크기가 최적치이면 최적화 된 피치 배열을 완성(S7)하고, 최적치가 아니면 타이어의 기본 피치 배열을 다시 생성(S3)하는 것으로 이루어진다.

상기한 단계를 상세히 설명하면, 타이어는 실제 주행시 노면에 일정 면적을 접지하고 있다. 접지면적 위를 그루브들이 지나가면서 음파를 발생시킨다. 따라서 본 발명은 접지된 면적당 배열된 그루브들을 타이어 회전 속도에 따라 옮기면서 해당 접지면에 윈도우 창을 씌운다. 바로 이러한 윈도우 창이 접지할 동안에 빠른 속도로 방사되는 음파를 잘 묘사할 수 있고 실제 소음을 줄이기 위해서는 접지된 배열들을 불규칙화해야 한다. 접지면에 가중치를 주는 윈도우 창은 아래와 같은 해닝 윈두우 창인 수학식1로 정의된다.

수학식 1.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 음파 성분을 잘 추출하기 위한 해닝 윈도우 창을 이용하여 접지면 길이만큼 크기를 조정하여 타이어 원주 위를 단위 시간당 가중치를 주며 읽어 나간다.

도6 내지 도8에 도시된 바와 같이, 각 단위 길이당 읽혀진 음압 레벨을 주파수 변환하여 각 접지면 A, B, C마다 주파수 파형을 얻는다. 마지막으로 각 접지면마다 주파수 변환한 것을 평균화하여 도9와 같은 최종 주파수 파형을 만든다. 이렇게 생성된 파형은 원주 전체의 주파수 변환보다 더욱 더 실제적이며, 잡음성분이 많은 실제 노면에서 시간에 따른 실시간 주파수 분포가 넓게 분포할 수 있어 소음 에너지가 더욱 더 잘 분산시킬 수 있다.

수학식 2

위의 수학식2는 주파수 분산에 대한 관계식이다. 피치 개수에 따른 중심 주파수가 주위로 얼마나 많이 흩어져 있는지 나타내는 관계식이다. 이 식이 크면 클수록 분산이 잘되었고 소음 저감 효과를 가져 올 수 있다.

상기 주파수 분산도를 이용하여 최종 주파수 파형 합산에 넣어서 최종 소음 저감 피치 배열의 분산도를 추정한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법에 의하면, 제품 생산 이전의 설계 단계에서 저소음 패턴의 타이어를 설계함에 있어서, 접지 상태의 횡그루브의 순간 소음을 특정 주파수에 집중하지 않게 하여 실제 주행 소음을 저감할 수 있는 설계 방향을 제시할 수 있다.

Claims (1)

1. 타이어의 접지길이를 측정하는 단계(S1)와;

   상기 단계(S1)에서 측정된 타이어의 접지길이를 해닝 창함수로 변환 생성하는 단계(S2)와;

   타이어의 기본 피치 배열을 생성하는 단계(S3)와;

   상기 단계(S2)에서 생성된 창함수와 상기 단계(S3)에서 생성된 타이어의 기본 피치 배열치를 곱하여 가중치화 된 피치 배열을 생성하는 단계(S4)와;

   상기 단계(S4)에서 생성된 피치 배열치를 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하는 단계(S5)와;

   상기 단계(S5)에서 변환된 주파수 값으로 소음의 크기를 평가하는 단계(S6)와;

   상기 단계(S6)에서 평가된 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 피치 배열을 완성(S7)하고, 최적치가 아니면 타이어의 기본 피치 배열을 다시 생성(S3)하는 것을 특징으로 하는 순간 접지면의 주파수 파형을 고려한 타이어의 소음저감방법

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