KR100784646B1 - 다중 피치 배열을 적용한 타이어 패턴 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 패턴의 각 리브의 피치 배열을 다르게 배열함으로써 패턴소음과 마모의 성능을 향상시키는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 기준 리브의 피치 배열을 설정하고 다른 변경 리브의 피치 배열 설계를 실제 주행 차량 타이어의 순간 접지면적의 변동을 고려하여 최적의 저마모, 저소음 타이어 패턴을 설계하도록 한 기술에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 노면과 타이어 접지 선단부를 측정하는 단계(S1); 노면과 타이어의 접지면적을 측정하는 단계(S2); 기준 리브와 변동 리브를 설정하는 단계(S3); 상기 단계(S1)에서 생성된 접지 선단부와 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S4); 상기 단계(S2)에서 생성된 접지면적과 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S5); 상기 단계(S3)에서 설정된 변동 리브의 피치 개수와 배열을 생성하는 단계(S6); 상기 단계(S1)에서 측정된 접지 선단부와 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S7); 상기 단계(S2)에서 측정된 접지면적과 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S8); 상기 단계(S4)에서 산출된 기준 리브의 접지 선단부 변동량과 상기 단계(S7)에서 산출된 변동 리브의 선단부 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 산출하는 단계(S9); 상기 단계(S5)에서 산출된 기준 리브의 접지 면적 변동량과 상기 단계(S8)에서 산출된 변동 리브의 접지 면적 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 면적 변동량을 산출하는 단계(S9-1); 상기 생성된 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하고(S10), 전체 리브의 접지 면적 변동량의 표준편차를 생성하는 단계(S10-1); 상기 단계(S10)(S10-1)에서 변환된 주파수 값 및 표준편차로 마모 및 소음의 크기를 평가하는 단계(S11); 및 상기 단계(S11)에서 평가된 마모 및 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 다중 피치 배열을 완성(S12)하고, 최적치가 아니면 타이어의 변화 리브의 피치 배열을 상기 단계(S6)로 되돌아가 다시 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계 방법을 제시한다.

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Description

다중 피치 배열을 적용한 타이어 패턴 설계 방법{Tire pattern design method using multi pitch sequence }

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 피치 배열을 적용한 타이어 패턴 설계 과정을 나타낸 플로우차트,

도 3 및 도 4는 일반적인 단일 피치 배열과 단순 피치 배열의 소음 주파수 분석 그래프 및 접지 면적 변동 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 기준 리브와 변동 리브 선정,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따라 단일 피치 배열과 다중 피치 배열의 소음 주파수 분석 그래프 및 접지 면적 변동 그래프.

본 발명은 타이어 패턴의 각 리브의 피치 배열을 다르게 배열함으로써 패턴소음과 마모의 성능을 향상시키는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기준 리브의 피치 배열을 설정하고 다른 변경 리브의 피치 배열 설계를 실제 주행 차량 타이어의 순간 접지면적의 변동을 고려하여 최적의 저마모, 저소음 타이어 패턴을 설계하도록 한 기술에 관한 것이다.

종래의 가장 기본적인 저소음 패턴 설계 기법으로 원주방향으로 나열된 피치들을 불규칙하게 배열함으로써 소음 에너지를 분산시키는데 있다. 타이어 소음은 트레드 원주 상에 나열된 피치들이 주기적으로 노면을 가진하여 특정 주파수 성분대에 소음 에너지를 증폭시켜 수음자의 귀를 거슬리게 한다. 이러한 주기적인 피치들을 서로 길이를 다르게 하고 불규칙하게 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 더욱 더 개선된 기법으로 패턴 형상의 불규칙화 즉, 패턴 소음 저감을 위한 효율적인 기법으로 다중 피치 배열이 나오게 되었다.

대한민국 특허 공개번호 1993-0004115에서 다중 피치 시퀀스의 최적화라는 이름으로 토마스 에이. 윌리엄스에 의해 소개 되었다. 이는 하나의 원주 부분의 피치 시퀀스에 대해 또 다른 하나의 원주부분내의 피치 시퀀스를 선택적으로 배열함으로써 노면상의 타이어 트레드에 의해 생기는 노이즈를 감소시키는 방법에 관한 것이다.

그리고 앞서 말한 바와 같이 소음을 저감시키기 위해서 피치들의 길이를 불 규칙적으로 배열하게 되면 각 피치마다 블락 길이가 달라져서 블락 강성의 차이를 유발하게 된다. 이는 불균일한 접지운동을 야기시키게 되어 접지 성능 및 마모 성능을 떨어뜨리게 된다.

이에 대한 트레드 설계기법으로 "트레드의 소음 저감 및 접지 마모성능을 향상시킨 타이어" 라는 제목으로 공개번호 특1993-0009806에서 소개되었다. 이는 불규칙적으로 배열한 트레드패턴을 갖는 타이어의 각 피치마다의 횡그루브의 폭을 일정하게 하고 블록 내의 사이프를 조정함으로써 소음 저감 효과와 동시에 마모 특성을 향상시키는 기법이다.

그러나 상기의 방법들은 한 피치 내의 사이프를 조정하는 것으로 타이어는 실제 노면과 일정 접지면적을 가지면서 가진되어 마모를 일으키는 실제 구름 특성과는 다르기 때문에 한계를 가지고 있다. 그러므로 본 특허에서 다중 피치 배열을 이용하여 패턴 형상 불규칙화 및 접지 면적의 변동을 줄여주면서 소음과 마모 특성을 동시에 만족시키는 설계 기법을 수립하고자 한다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 실제 노면과 접지되어 마모를 일으키는 메커니즘을 고려하여 마모와 소음의 성능을 동시에 만족시키고 설계효율을 높일 수 있는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다중 피치 배열을 고려한 저마모, 저소음 패턴 설계 방법은, 노면과 타이어 접지 선단부를 측정하는 단계(S1); 노면과 타이어의 접지면적을 측정하는 단계(S2); 기준 리브와 변동 리브를 설정하는 단계(S3); 상기 단계(S1)에서 생성된 접지 선단부와 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S4); 상기 단계(S2)에서 생성된 접지면적과 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S5); 상기 단계(S3)에서 설정된 변동 리브의 피치 개수와 배열을 생성하는 단계(S6); 상기 단계(S1)에서 측정된 접지 선단부와 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S7); 상기 단계(S2)에서 측정된 접지면적과 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S8); 상기 단계(S4)에서 산출된 기준 리브의 접지 선단부 변동량과 상기 단계(S7)에서 산출된 변동 리브의 선단부 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 산출하는 단계(S9); 상기 단계(S5)에서 산출된 기준 리브의 접지 면적 변동량과 상기 단계(S8)에서 산출된 변동 리브의 접지 면적 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 면적 변동량을 산출하는 단계(S9-1); 상기 생성된 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하고(S10), 전체 리브의 접지 면적 변동량의 표준편차를 생성하는 단계(S10-1); 상기 단계(S10)(S10-1)에서 변환된 주파수 값 및 표준편차로 마모 및 소음의 크기를 평가하는 단계(S11); 및 상기 단계(S11)에서 평가된 마모 및 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 다중 피치 배열을 완성(S12)하고, 최적치가 아니면 타이어의 변화 리브의 피치 배열을 상기 단계(S6)로 되돌아가 다시 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계 방법을 제시한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 피치 배열을 적용한 타이어 패턴 설계 과정을 나타낸 플로우차트이다.

도 1 및 도 2를 살펴보면, 먼저 노면과 타이어의 접지 선단부 및 접지 면적을 각각 측정한 후(S1 ~ S2), 기준 리브와 변동 리브를 설정한다(S3).

상기 단계(S1)에서 측정된 타이어의 접지 선단부와 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 선단부 변동량을 산출한다(S4). 그리고 상기 단계(S2)에서 측정된 타이어 접지면적을 기준 리브와 결합하여 기준 리브의 접지면적 변동량을 산출한 다음(S5), 변동 리브의 피치 개수, 배열을 생성한다(S6).

상기 단계(S1)에서 측정된 타이어 접지 선단부와 상기 단계(S6)에서 측정된 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 선단부 변동량을 산출한 후(S7), 상기 단계(S2)에서 측정된 접지면적을 상기 단계(S6)에서 측정된 변동 리브와 결합시켜 변동 리브의 접지면적 변동량을 산출한다(S8).

상기 각각의 접지 선단부 변동량과 접지 면적 변동량을 전체 리브에 대하여 합산한 후(S9 혹은 S9-1), 그 생성된 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하고 전체 리브의 접지 면적 변동량의 표준편차를 생성한다(S10).

이때, 도 2에서와 같이 전체 선단부 변동량을 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하거나(S10), 전체 리브의 접지 면적 변동량의 표준편차를 생성할 수도 있다(S10-1).

상기 단계(S10)(S10-1)에서 변환된 주파수 값 및 표준편차로 마모 및 소음의 크기 여부를 평가한 다음(S11), 상기 단계(S11)에서 평가된 마모 및 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 피치 배열을 완성(S12)하고, 최적치가 아니면 변동 리브의 피치 개수 및 배열을 상기 단계(S6)로 되돌아가 다시 생성하는 단계를 구성된다.

이어서, 상기 단계에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 본 발명은 타이어 패턴 설계에 있어 소음 저감을 위하여 다중 피치 배열을 적용함과 동시에 불규칙적인 피치 배열의 영향으로 발생된 불균일적인 접지 면적의 변동을 다중 피치 배열을 이용하여 균일하게 유지하여 마모 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

소음 성능은 접지 선단부가 블락을 읽어나가면서 블락 가진음을 추출하는데 있어 기존의 방식을 유지하며 다중 피치 배열을 적용한 블락 가진을 접지 선단부의 변동량으로 계산한다. 그리고 마모 성능은 접지 면적을 적용하여 패턴 리브와 접지 면적을 결합하여 회전하고 있는 타이어의 매 시간당 접지 면적 변동량을 추출하여 계산한다.

한편, 도 3과 도 4는 한 피치 길이를 고정시킨 원 피치 시컨스와 단일 피치 배열을 적용시킨 경우의 접지 선단부 주파수 변환과 접지면적 변동에 대한 그림이 다. 도시된 바와 같이, 도 3에서 원 피치 시컨스는 음파 성분이 특정 주파수에서 크게 발생되어 소음에는 불리하지만 도 4에서 접지면적 변동 그래프는 일정하게 유지되고 있다.

반면에 단일 피치 배열에 대한 소음 그래프는 넓게 에너지가 분산되어 있지만 접지면적 변동 그래프는 변화율이 크기 때문에 마모 성능에는 불리한 피치 배열을 가지고 있다.

위와 같이 피치 배열을 적용하면 소음성능을 향상시키는 장점이 있지만 마모 성능은 접지면적 변동 그래프와 같이 불리하게 된다. 이를 개선하기 위하여 다중 피치 배열을 적용하여 소음과 마모 성능을 동시에 개선할 수 있다.

또한, 도 5와 같이 기준 리브와 변동 리브를 설정하여 기준 리브에 대한 접지 선단부 변동 그래프와 접지면적 변동 그래프를 추출한다. 그리고 변동 리브의 피치 개수와 배열을 기준 리브와 다르게 즉, 다중 피치 배열을 적용하여 전체 접지 선단부의 변동 그래프 및 접지 면적 변동 그래프를 산출한다.

도 6 및 도 7은 다중 피치 배열을 적용한 예이다. 도 6에 도시된 바와 같이 접지 선단부 변동의 주파수 변환을 살펴보면, 단일 피치 배열을 적용한 경우보다 소음 성능에 있어 효과적임을 확인 할 수 있다. 그리도 도 7에서 도시된 바와 같이 접지면적 변동 그래프를 살펴보면, 다중 피치 배열을 적용한 경우 한 피치 배열을 적용한 경우와 같이 변화율이 크지 않음을 확인할 수 있다. 이와 같이 최종적으로 구해진 변동 리브의 피치 개수와 배열, 그리고 기준 리브를 적용하여 최적화된 타이어 패턴 형상을 설계할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계방법에 의하면, 제품 생산 이전의 설계 단계에서 최적의 마모 및 소음의 타이어 패턴을 설계함에 있어서, 타이어가 노면에 접지될 때의 접지 변동량이 균일하고 특정 주파수 대역에 집중하지 않게 하여 실제 주행 중의 마모 및 소음을 저감할 수 있는 설계 방향을 제시할 수 있다.

Claims (1)

1. 노면과 타이어 접지 선단부를 측정하는 단계(S1);

   노면과 타이어의 접지면적을 측정하는 단계(S2);

   기준 리브와 변동 리브를 설정하는 단계(S3);

   상기 단계(S1)에서 생성된 접지 선단부와 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S4);

   상기 단계(S2)에서 생성된 접지면적과 기준 리브를 결합시켜 기준 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S5);

   상기 단계(S3)에서 설정된 변동 리브의 피치 개수와 배열을 생성하는 단계(S6);

   상기 단계(S1)에서 측정된 접지 선단부와 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 선단부 변동량을 산출하는 단계(S7);

   상기 단계(S2)에서 측정된 접지면적과 변동 리브를 결합시켜 변동 리브의 접지면적 변동량을 산출하는 단계(S8);

   상기 단계(S4)에서 산출된 기준 리브의 접지 선단부 변동량과 상기 단계(S7)에서 산출된 변동 리브의 선단부 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 산출하는 단계(S9);

   상기 단계(S5)에서 산출된 기준 리브의 접지 면적 변동량과 상기 단계(S8)에서 산출된 변동 리브의 접지 면적 변동량을 합하여 전체 리브의 접지 면적 변동량을 산출하는 단계(S9-1);

   상기 생성된 전체 리브의 접지 선단부 변동량을 주파수 변환하여 주파수 파형을 생성하고(S10), 전체 리브의 접지 면적 변동량의 표준편차를 생성하는 단계(S10-1);

   상기 단계(S10)(S10-1)에서 변환된 주파수 값 및 표준편차로 마모 및 소음의 크기를 평가하는 단계(S11); 및

   상기 단계(S11)에서 평가된 마모 및 소음의 크기가 최적치이면 최적화된 다중 피치 배열을 완성(S12)하고, 최적치가 아니면 타이어의 변화 리브의 피치 배열을 상기 단계(S6)로 되돌아가 다시 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 피치 배열을 적용한 타이어의 패턴 설계 방법.

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