KR100788528B1 - 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 패턴을 설계하기 위하여 캐드 시스템(CAD System)을 이용하여 타이어 설계자가 반복적으로 설계하던 작업을 자동으로 실행할 수 있도록 한 타이어 패턴 자동 설계 방법에 관한 것으로서, 패턴 형상을 CAD 프로그램으로 불러 들이는 단계와; 불러들인 패턴 형상을 확장 조건을 입력하기 편한 형태로 변형하는 단계와; 변형된 패턴 형상에 확장 조건을 부여하는 단계와; 확장 조건에 따라 패턴 형상을 확장하고, 확장된 패턴 형상의 기준 피치를 가변화 피치로 변경하는 단계와; 가변화 피치를 구비한 복수의 패턴 형상들을 적절하게 배치하여 타이어 트래드 패턴을 완성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 복잡하고 반복적인 작업으로 이루어지는 타이어의 트래드 패턴 설계의 피치 길이 확장 및 너비 확장 작업을 자동으로 수행하여 설계 시간 단축 및 패턴 설계의 정확도 향상에 따른 패턴 설계의 생산성 및 효율성을 높일 수 있게 된다.

타이어, 트래드패턴, 자동설계, 패턴형상, 피치, 길이확장, 너비확장, 확장조건

Description

타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법{The Automatic Design Method of Tire Tread Pattern}

도 1은, 타이어의 트래드 패턴이 도시된 참고도.

도 2는, 본 발명에 의한 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법이 도시된 순서도.

도 3a과 도 3b은, 본 발명에 따른 패턴 형상의 확장 형태가 도시된 참고도.

본 발명은 자동차 타이어의 트래드 패턴을 설계하는 방법에 관한 것으로서, 특히 기존 패턴 형상의 길이 및 너비의 확장을 통해 패턴 형상의 조합 설계가 자동으로 이루어지도록 한 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 트래드 패턴은, 도 1에 도시된 바와 같이 특정한 패턴 형상이 연속적으로 배열된 구조로 되어 있으나, 주행방향을 따라 동일한 형상이 아닌 길이가 다른 형상이 특정한 순서로 배열이 되어 있다. 이렇게 주행방향을 따라 길이가 다른 패턴 형상을 배치한 이유는 타이어의 패턴 소음을 줄이기 위한 것이다.

자동차가 주행중에 타이어에서 소음이 발생하는데 이러한 소음은 트래드 패턴의 블록들이 도로 면에 접촉할 때 발생한다. 그런데, 동일 구조의 패턴 형상 또는 단일 피치의 패턴 형상으로 이루어진 트래드 패턴은 바람직하지 못한 패턴 소음을 발생하게 한다. 따라서, 타이어 설계자들은 이러한 단일 피치 구조의 트래드 패턴으로 인한 패턴 소음을 피하기 위해 트래드 패턴의 구조를 변경하고 있다. 즉, 타이어의 원주 방향을 따라 배치되는 패턴 형상의 피치 크기를 변화시킴으로써 트래드 패턴을 형성하는 각 패턴 형상의 피치 크기가 달라지도록 하고 있다. 이와 같이 트래드 패턴을 형성하는 각 패턴 형상의 피치 크기를 변경하게 되면, 소음 스펙트럼의 주파수 영역을 넓어져 단일 피치로 인한 타이어의 패턴 소음이 감소하게 된다.

결과적으로 타이어의 패턴 소음을 줄이기 위해서 타이어 설계자들은 형상이 같고 피치 길이가 다른 패턴 형상을 어떤 순서에 맞게 배치하게 되는데, 이를 위해서는 반복적인 작업을 수행해야 한다. 또한, 같은 패턴을 가진 계열화 타이어의 트래드 패턴 설계시에도 반복적인 작업을 필요로 한다.

일반적으로 타이어에서는 기본 피치의 패턴 형상이 전체 타이어의 원주 상에 60개 이상이 배치되고 있으므로, 트래드 패턴을 설계할 때 패턴 소음의 방지를 위하여 해당 패턴 형상의 기본 피치를 변화시키기 위해서는 반복적인 작업이 필수적이다. 특히, 계열화 타이어의 규격에 대한 것을 고려한다면 기하급수적으로 반복 회수가 늘어난다. 이러한 반복적인 작업을 줄이고 설계를 자동화함으로써 패턴 설계 시간을 단축하고 설계 오류를 방지할 수 있다. 이러한 설계 방법은 패턴 개발자 가 원하는 다양한 형태의 패턴에 대한 설계를 지원가능 해야 한다.

한편, 대한민국공개특허 KR 2005-0096452는 타이어의 금형을 설계하기 위하여 3차원 캐드 시스템(CAD System)을 이용하여 금형 설계자가 반복적으로 데이터를 입력하고 형상을 모델링하는 과정을 자동으로 실행하는 타이어 금형의 자동설계 장치 및 방법를 개시하고 있다. 이 방법을 사용할 경우 금형설계의 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있으나, 3차원의 금형 설계시에는 2D 도면 설계시와는 달리 트래드 패턴에 포함된 복잡한 형태의 그루브나 사이프는 설계에 고려할 수 없다.

즉, 종래 타이어의 트래드 패턴 설계방법은 트래드 패턴을 완성하기 위하여 많은 반복작업이 요구되고 트래드 패턴 설계를 완료할 때까지의 시간이 많이 걸려 생산성이 낮은 문제점이 있다.

또, 종래 타이어의 트래드 패턴 설계시 특정한 패턴 형상을 피치를 가변시켜 가면서 배치하게 되므로, 패턴 설계의 정확도가 떨어지고 그로 인하여 설계된 트래드 패턴의 효율성 역시 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복잡하고 반복적인 타이어 패턴 설계 작업에서 특정한 확장 조건을 입력하는 것에 따라 타이어 패턴 형상의 조합 설계가 자동으로 용이하게 이루어지도록 하여 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 타이어의 트래드 패턴 패턴 자동 설계방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 타이어의 트래드 형상을 자동으로 설계함으로써 복잡한 패턴 형상의 설계 작업을 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 설계 과정에서 발생할 수 있는 오류를 사전에 방지하도록 시스템화함으로써 타이어 패턴 설계의 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 패턴 형상의 기준 피치 경계선에 먼저 확장 조건을 부여하고 그 후에 패턴 형상 전체에 대하여 확장 조건을 부여함으로써 패턴 형상의 확장 과정에서 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있도록 한 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 따르면, 패턴 형상을 CAD 프로그램으로 불러 들이는 단계와; 불러들인 패턴 형상을 확장 조건을 입력하기 편한 형태로 변형하는 단계와; 변형된 패턴 형상에 확장 조건을 부여하는 단계와; 확장 조건에 따라 패턴 형상을 확장하고, 확장된 패턴 형상의 기준 피치를 가변화 피치로 변경하는 단계와; 가변화 피치를 구비한 복수의 패턴 형상들을 적절하게 배치하여 타이어 트래드 패턴을 완성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 따르면, 상기 확장 조건을 부여하는 단계는, 패턴 형상의 기준 피치 경계선에 먼저 확장 조건을 부여하는 단계와; 상기 기준 피치 경계선을 기준으로 패턴 형상 전체에 확장 조건을 부여하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 따르면, 상기 확장 조건은, 상기 패턴 형상의 기준 피치와 그 패턴 형상을 구성하는 선분과 커브의 길이에 대한 비율인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법이 도시된 순서도이고, 도 3a은 본 발명에 따른 패턴 형상의 길이 확장 형태가 도시된 참고도이며, 도 3b은 본 발명에 따른 패턴 형상의 너비 확장 형태가 도시된 참고도이다.

본 발명에 의한 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법은, 패턴 형상을 CAD 프로그램으로 불러 들이는 단계와; 불러들인 패턴 형상을 확장 조건을 입력하기 편한 형태로 변형하는 단계와; 변형된 패턴 형상에 확장 조건을 부여하는 단계와; 확장 조건에 따라 패턴 형상을 확장하고, 확장된 패턴 형상의 기준 피치를 가변화 피치로 변경하는 단계와; 가변화 피치를 구비한 복수의 패턴 형상들을 적절하게 배치하여 타이어 트래드 패턴을 완성하는 단계;로 이루어진다.

여기서, 상기 확장 조건을 부여하는 단계는, 패턴 형상의 기준 피치 경계선에 먼저 확장 조건을 부여하는 단계와; 상기 기준 피치 경계선을 기준으로 패턴 형상 전체에 확장 조건을 부여하는 단계;로 구분된다. 그리고, 상기 확장 조건은 상기 패턴 형상의 기준 피치와 그 패턴 형상을 구성하는 선분과 커브의 길이에 대한 비율로 정해지며, 상기 확장 조건에 따라 패턴 형상을 구성하는 라인의 양 끝점 위치 및 커브의 중심점과 반지름값이 정의되어 결정된다.

이에 따라 타이어 원주 방향과 그 수직 방향으로의 확장 조건을 부여한 패턴 형상은 타이어의 계열화 및 가변화 피치로 변경시 자동으로 설계자의 확장 조건에 따른 패턴 형상을 변경시켜 준다. 즉, 상기 패턴 형상의 확장시 패턴 형상의 길이 또는 너비가 자동으로 확장된다. 다만, 이러한 패턴 형상의 변경은 타이어의 패턴이 놓여져 있는 둥근 단면 형상인 프로파일의 길이에 맞게 변경이 되어야 한다.

상기와 같이 구성된 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법은 트래드 패턴을 구성하는 그루브 및 사이프가 복잡한 형상에 대해서도 설계가 가능하며 타이어의 크기 종류가 많을수록 타이어 패턴 설계에 대한 효율이 증가하게 된다.

CAD 프로그램을 이용하여 타이어의 트래드 패턴을 설계할 때, CAD 프로그램 자체에서 패턴 형상을 스케치하거나 다른 프로그램에서 생성된 패턴 형상을 불러온 후, 이 패턴 형상을 확장 조건을 입력하기 편한 형태로 변형을 한다. 예를 들어 짧은 직선으로 이루어진 형상을 최대한 손실 없이 하나의 라인이나 커브로 변경한다.

이렇게 정리된 패턴 형상에 맞게 정의된 패턴 경계선은 원점을 기준으로 패턴의 길이 및 너비의 자동 확장이 가능한데, 패턴 형상을 확장하고자 하는 경우 이러한 패턴 경계선을 기준으로 확장 조건을 정의한다. 이러한 패턴 형상을 구성하는 라인은 양 끝점의 위치, 커브는 중심점과 커브의 반지름값을 확장 조건으로 정의하는 것으로서, 전체 패턴 형상에 대한 확장 조건을 입력 완료하게 된다.

이런 확장 조건은 형상의 정의에 따른 다른 확장 조건과의 관계나 타이어 단면 프로파일의 길이인 입력 변수와의 수식의 함수 관계가 있으므로, 확장 조건의 정의가 완료된 패턴 형상은 패턴 경계선의 확장에 따른 패턴 형상의 길이 및 너비 의 자동 확장이 가능하다. 패턴 형상의 확장 조건은 현재 기준 피치와 패턴 형상의 구성 선분과 커브의 길이에 대한 비율 값으로 정의하므로, 기준 피치의 길이가 커지면 패턴 형상을 구성하는 선분 및 커브도 커지고 작아지면 선분 및 커브의 작아서져 패턴 형상이 변경된다.

따라서, 타이어의 트래드 패턴을 설계할 때 설계자의 의도를 충분히 반영하여 설계가 가능하게 되고, 다양한 패턴 형상에 대해서도 적용이 가능하다. 또한 점점 복잡해지고 다양해지는 추세인 트래드 패턴 형상들을 설계하기 위해서 필요한 기능 중에 그루브나 사이프가 피치 순서에 맞지 않고 기준 피치의 앞뒤에 오는 피치에 따라 다르게 생성되는 형상에 대해서도 지원을 할 수 있다. 따라서, 다양한 형태의 트래드 패턴을 신속 정확하게 설계할 수 있다.

또, 패턴 형상이 목적하는 타이어의 치수인 변수와 확장 조건이 함수 관계에 있으므로, 변수 값의 변경으로 인한 패턴 형상의 자동 변경이 가능하며, 패턴 형상의 함수 관계를 통하여 패턴 설계자의 패턴 의도를 파악할 수 있다.

기준 피치의 확장 조건이 완료된 후에 기준 피치의 패턴 형상의 길이를 변화시킨 여러 가변화 피치들을 확장 조건에 맞게 자동 생성하게 되며, 이러한 가변화 피치를 구비한 패턴 형상들을 적절하게 배치하여 트래드 패턴을 완성하게 된다. 물론, 트래드 패턴이 완성된 후 설계된 트래드 패턴이 설계자의 설계 의도를 제대로 반영이 되었는지를 판단하는 것은 당연하다.

만약, 설계된 트래드 패턴이 설계 의도를 벗어난 경우 설계 변경을 하게 되는데, 설계 변경시 처음에 설계한 기준 피치를 변경하는 것만으로도 다른 가변 피 치들에 대해서도 자동으로 변경이 가능하다.

결과적으로 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법을 이용하면, 복잡하고 반복적인 작업으로 이루어지는 타이어의 트래드 패턴 설계의 피치 길이 확장 및 너비 확장 작업을 자동으로 수행하게 되므로 트래드 패턴 설계에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 실제로 이 방법을 이용하여 트래드 패턴을 설계한 결과, 기존 패턴 도면 생성시간에서 40%의 단축 효과를 얻을 수 있었다. 따라서, 타이어의 계열화 규격을 고려한다면 60%이상의 설계 시간 단축 효과를 기대할 수 있으며, 같은 패턴을 가지고 계열화 규격이 많을수록 설계 효율이 증대된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 따르면, 복잡하고 반복적인 작업으로 이루어지는 타이어의 트래드 패턴 설계의 피치 길이 확장 및 너비 확장 작업을 자동으로 수행하여 설계 시간 단축 및 패턴 설계의 정확도 향상에 따른 패턴 설계의 생산성 및 효율성을 높일 수 있다.

또, 본 발명의 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법에 따르면, 패턴 형상의 기준 피치 경계선에 먼저 확장 조건을 부여하고 그 후에 패턴 형상 전체에 대하여 확장 조건을 부여하게 되므로, 패턴 형상의 확장 과정에서 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 패턴 형상을 CAD 프로그램으로 불러 들이는 단계와;

   불러들인 패턴 형상을 확장 조건을 입력하기 편한 형태로 변형하는 단계와;

   변형된 패턴 형상에 확장 조건을 부여하는 단계와;

   확장 조건에 따라 패턴 형상을 확장하고, 확장된 패턴 형상의 기준 피치를 가변화 피치로 변경하는 단계와;

   가변화 피치를 구비한 복수의 패턴 형상들을 적절하게 배치하여 타이어 트래드 패턴을 완성하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 확장 조건을 부여하는 단계는, 패턴 형상의 기준 피치 경계선에 먼저 확장 조건을 부여하는 단계와; 상기 기준 피치 경계선을 기준으로 패턴 형상 전체에 확장 조건을 부여하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 확장 조건은, 상기 패턴 형상의 기준 피치와 그 패턴 형상을 구성하는 선분과 커브의 길이에 대한 비율인 것을 특징으로 하는 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 패턴 형상의 확장시 패턴 형상의 길이 및 너비가 자동으로 확장되도록 하는 것을 특징으로 하는 타이어의 트래드 패턴 자동 설계방법.

Images