KR100665270B1

KR100665270B1 - 타이어 승차감 성능분석장치

Info

Publication number: KR100665270B1
Application number: KR1020050065226A
Authority: KR
Inventors: 김태형
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-01-04

Abstract

본 발명은 타이어가 차량의 승차감 성능에 미치는 영향을 평가하기 위한 타이어 승차감 성능분석장치에 관한 것으로, 특히 타이어 개발이나 차량 개발 분야에서 주관적 평가만을 근거로 수행되고 있는 승차감 성능 관련업무를 객관적으로 평가 측정할 수 있는 타이어 승차감 성능분석장치에 관한 것이다.

즉 본 발명은 주행중인 차량의 타이어 휠축(11)에 전달되는 힘을 획득하는 데이터 획득부(1)와, 이 데이터 획득부(1)에서 얻어진 데이터를 이용하여 타이어(10)에 의한 차량의 승차감 성능을 객관적인 측정 데이터로 평가하는 알고리즘이 구축된 데이터 처리부(2)로 구성되되, 상기 데이터 획득부(1)는 계측기(3)와 신호 조절기(4) 및 AD 변환기(5)로 이루어지고, 상기 데이터 처리부(2)는 휠축(11)에 작용하는 힘 신호로부터 진동 평가 인자를 산출하고 평가지수를 계산 및 계산된 진동 평가지수를 출력하기 위해 디지털 필터링(6)과, 진동평가 인자 계산부(7), 진동 평가지수 계산부(8) 및 결과 파일 생성부(9)로 이루어져 있다.

Description

타이어 승차감 성능분석장치{Tire ride performance analysis apparatus}

도 1은 본 발명이 주행중인 차량에 적용되는 상태를 보여주는 블럭도,

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따라 인자들은 추출하여 타이어의 승차감 관련 성능들을 나타낸 그래프들이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 테이터 획득부, 2 : 테이터 처리부,

3 : 계측기, 4 : 신호 조절기,

5 : AD(Analog to Digital)변환기, 6 : 디지털 필터링,

7 : 인자 계산부, 8 : 지수 계산부,

9 : 결과파일 생성부, 10 : 타이어,

11 : 휠축.

본 발명은 타이어가 차량의 승차감 성능에 미치는 영향을 평가하기 위한 타이어 승차감 성능분석장치에 관한 것으로, 특히 타이어 개발이나 차량 개발 분야에서 주관적 평가만을 근거로 수행되고 있는 승차감 성능 관련업무를 객관적으로 평 가 측정할 수 있는 타이어 승차감 성능분석장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 타이어는 단순히 내구성만이 요구되는 것이 아니고 조종성, 안정성과 같이 승차감 성능도 좋은 것이 요구되고 있으며, 통상 차량의 승차감은 좌석시트의 안락성, 차체의 기계적 진동, 운전의 용이성, 주행도로 조건 등 다양하게 포함하고 있을 뿐만 아니라, 운전자 및 탑승자의 심리적 조건에도 크게 좌우되는 실정이다.

한편, 타이어 승차감 평가 중 주관적인 승차감 평가는 차량의 동적 승차감을 평가할 목적으로 오래전부터 수행되어 왔으나, 앞서 설명한 바와 같이 다자간 변동 및 개인적 변동으로 인하여 신뢰성 있는 평가가 이루어지기 어렵기 때문에 동적 승차감과 관련된 자동차 및 타이어 개발을 수행하는데 어려움이 있으며, 많은 시간과 인력이 소모되었다.

따라서 차량의 동적 승차감을 객관적 지수로 표현하려는 연구가 활발하게 수행되고 있는바, 이중 ISO 2631과 같은 차량 승차감 평가를 위한 계측방법이 제시되기도 하였다.

또한 이를 근거로 하여 대한민국 특허출원 제2005-14605호가 제안되었으나, 이와 같은 차량의 승차감을 평가하는 방법은 타이어가 차량 전체의 승차감 성능에 영향을 주는 정도의 평가에는 적합하지 않다.

즉 이는 노면으로부터 타이어를 통과한 진동이 차량의 현가장치와 시트 등에 의해 영향이 감쇄됨으로써 타이어의 차량 승차감에 미치는 영향을 판단하기가 곤란하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 차량 주행시 차량의 진동을 유발하는 인자는 노면의 불균일성이 타이어를 통하여 차량의 휠축에 가해지는 힘과, 이 휠축에 가해지는 힘의 합을 수학적으로 나타내어, 타이어를 통해 차량의 휠로 전달되는 힘을 계측하고 각 노면에 따라 적합한 승차감 인자를 도출하여 타이어가 차량의 승차감 성능에 미치는 영향을 평가하기 위한 타이어 승차감 성능분석장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량이 주행하는 상태에서 노면에 의해 휠축에 전달되는 힘을 획득하는 데이터 획득부와, 이 데이터 획득부에서 얻어진 데이터를 이용하여 타이어의 승차감 성능을 객관적인 인자로 평가할 수 있는 알고리즘이 구축된 데이터 처리부로 이루어져 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 주행중인 차량에 적용된 상태를 나타낸 블럭도이다.

본 발명은 주행중인 차량의 타이어 휠축(11)에 전달되는 힘을 획득하는 데이터 획득부(1)와, 이 데이터 획득부(1)에서 얻어진 데이터를 이용하여 타이어(10)에 의한 차량의 승차감 성능을 객관적인 측정 데이터로 평가하는 알고리즘이 구축된 데이터 처리부(2)로 구성되되, 상기 데이터 획득부(1)는 계측기(3) 신호 조절기(4) 및 AD 변환기(5)로 이루어지고, 상기 데이터 처리부(2)는 휠축(11)에 작용하는 힘 신호로부터 진동 평가 인자를 산출하고 평가지수를 계산 및 계산된 진동 평가지수 를 출력하기 위해 디지털 필터링(6)과, 진동평가 인자 계산부(7), 진동 평가지수 계산부(8) 및, 결과 파일 생성부(9)로 이루어져 있다.

상기 데이터 획득부(1)에서는 차량의 진동을 유발하는 인자가 노면의 불균일성이 타이어(10)를 통하여 차량의 휠축(11)에 가해지는 힘이고, 또한 이 휠축(11)에 가해지는 힘의 합은 다음 수학식 ①과 같이 차량의 각 질량과 가속도의 곱의 합의 의미를 가질 수 있으며, 따라서 차량 전체의 진동량을 나타낸다.

수학식 ①

여기서

은 전륜 좌측 휠에 작용하는 힘벡터.

은 전륜 우측 휠에 작용하는 힘벡터.

은 후륜 좌측 휠에 작용하는 힘벡터.

은 후륜 우측 휠에 작용하는 힘벡터.

와

는 차량 각 부분의 무게와 가속도 벡터이다.

그리고 상기 계측기(3)는 적절한 신호 조절기(4)를 통하여 전압신호로 변환되고 전압신호는 AD 변환기(5)로 통하여 데이터 처리부(2)로 인가된다.

상기 데이터 처리부(2)는 데이터 획득부(1)에서 얻어진 데이터를 기반으로 하여 객관적인 타이어(10)의 승차감을 평가할 수 있는 지수를 제공한다.

우선 데이터는 원하는 대역의 신호를 얻기 위해 디지털 필터링(6)을 통하고, 필터링된 데이터는 타이어 진동특성을 파악하기 위한 인자(VI)로 특성화 되는데, 여기서 인자는 다음 수학식 ②로 표현되는 RMS, RMQ, VDV, Peak-to-Peak등 다양하게 나타날 수 있으며, 이러한 특성 인자는 노면의 특성에 따라 실험시 적절하게 선택되어질 수가 있다.

수학식 ②

RMS (root mean square)

RMQ (root mean quad)

VDV (vibration dose value)

PTP (Peak-to-Peak )

여기서 F는 휠에서 계측된 힘,

T_t는 측정시간,

N은 데이터 획득수이다.

선택되어진 인자(VI)에 대해 각 인자는 얻어진 데이터의 위치(전륜, 후륜) 내지는 방향(전후방향, 수직방향, 횡방향)에 따라 적정한 가중치(ω)가 곱해져 타이어의 승차감 성능을 평가하기 위한 지수(RI)가 계산되는데, 이 지수(RI)는 다음 수학식 ③과 같이 계산되며 계산된 지수는 출력파일로 저장된다.

수학식 ③

여기서 VI는 타이어 승차감 평가 인자.
ω는 각 성능인자에 곱해지는 가중치.

FX는 전륜 전후방향 힘의 인자.

FY는 전륜 횡방향 힘의 인자.

FZ는 전륜 수직방향 힘의 인자.

RX는 후륜 전후방향 힘의 인자.

RY는 후륜 횡방향 힘의 인자.

RZ는 후륜 수직방향 힘의 인자이다.

이와 같은 방식으로 타이어 승차감을 분석할 수 있는데, 도 2 내지 도 5는 인자들을 추출하여 타이어의 승차감 관련성능을 나타낸 그래프들로서, 도 2, 3은 돌기를 지나는 때의 휠축에 작용하는 전후방향 힘으로 돌기 통과시 전달되는 힘의 Peak to Peak 값으로 타이어의 힘 전달 특성 즉 승차감 성능을 평가할 수 있다.

또한 도 4, 5는 일반 도로를 주행중의 휠에 작용하는 전후 방향 및 수직방향 힘을 계측한 것으로 힘의 RMS값 등을 이용하여 타이어 승차감 성능을 평가할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 타이어 승차감 성능분석장치는 휠에 작용하는 힘을 계측하여 타이어의 승차감 성능을 평가하는 장치를 이용하면 기존의 주관적인 평가에 의존하던 타이어 승차감 성능 평가를 객관적인 계측 데이터로서 평가함으로써 더욱 향상된 타이어를 개발할 수 있고, 아울러 타이어 및 차량 개발기간을 단축할 수 있다.

Claims

주행중인 차량의 타이어 휠축(11)에 전달되는 힘을 획득하는 데이터 획득부(1)와, 이 데이터 획득부(1)에서 얻어진 데이터를 이용하여 타이어(10)에 의한 차량의 승차감 성능을 객관적인 측정 데이터로 평가하는 알고리즘이 구축된 데이터 처리부(2)로 구성되되, 상기 데이터 획득부(1)는 계측기(3) 신호 조절기(4) 및 AD 변환기(5)로 이루어지고, 상기 데이터 처리부(2)는 휠축(11)에 작용하는 힘 신호로부터 진동 평가 인자를 산출하고 평가지수를 계산 및 계산된 진동 평가지수를 출력하기 위해 디지털 필터링(6)과, 진동평가 인자 계산부(7), 진동 평가지수 계산부(8) 및, 결과 파일 생성부(9)로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 승차감 성능분석장치.