KR100794738B1 - 타이어의 압력 및 진동 측정장치 - Google Patents

타이어의 압력 및 진동 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 압력 및 진동 측정장치로서, 타이어의 벨트와 트레드 사이에 원주방향으로 삽입되는 저항성 전도체; 저항성 전도체와 연결되고 측정된 저항값과 타이어 압력 및 진동의 상관관계를 통해 타이어 이상 유무를 판단하는 제어부; 제어부로부터 받은 신호값을 표시하는 경고 표시부를 포함하는 장치이다.
본 발명을 통하여 타이어 공기압에 이상이 발생될 때와 벨트와 트레드의 분리로 인하여 주행 안정성에 있어 문제가 생길 경우, 이를 경고함으로써 운전자가 사전에 인식하고 운전사고에 대비할 수 있는 효과가 있다.
타이어, 공기압, 진동, 진단

Description

타이어의 압력 및 진동 측정장치{Pressure and vibration measuring device for tire}
도 1은 본 발명을 적용한 차량 전체 사시도.
도 2는 본 발명을 적용한 타이어 부분 절개도.
도 3은 본 발명을 적용한 타이어에서 벨트와 트레드의 분리시 타이어 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 타이어 101: 벨트
102: 트레드 103: 숄더부
110: 저항성 전도체 200: 제어부
300: 경고 표시부
본 발명은 타이어의 압력 및 진동 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어에 삽입된 저항성 전도체의 저항값 변화를 통해 타이어의 압력 및 진동을 측정하는 장치에 관한 것이다.
타이어의 동적특성을 나타내는 대표적인 요소는 압력과 진동이며, 차량 주행시 안전과 밀접한 관계를 갖고 있다.
타이어의 압력은 적정 기준치에서 벗어나게 되면, 자동차 연료소비의 증가, 타이어의 이상마모, 차량의 구동력 및 제동력 약화, 승차감 감소를 가져올 수 있다.
그리고, 심한 경우 타이어의 압력은 타이어 파열시 주행 안정성에 직접적인 영향을 미칠 정도로 중요한 요소이기 때문에 타이어 공기압을 감시하는 장치가 다양하게 제안되어 이용되고 있다.
종래에는 압전소자, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자를 이용한 압력센서를 활용한 기술이 사용되고 있다.
일예로 타이어와 림(Rim) 사이에 압력센서와 송·수신장치를 장착하여 타이어의 압력을 점검하는 방식과, 림(Rim)의 공기 주입부에 압력센서와 송·수신장치를 장착하여 타이어의 압력을 점검하는 방식 등이 개발되었다.
그러나, 상기 종래의 기술은 타이어와 림(Rim) 주변에 설치된 센서와 송·수신장치를 구동하기 위한 주변장치가 복잡해지고, 부품 가격의 고가로 인하여 실제로 사용되기에는 부적합한 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 간단한 구조를 갖고 저가의 센서를 사용하여 벨트와 트레드 사이에 삽입된 저항성 전도체의 저항치 변화를 통해 타이어 내부 압력과 진동을 측정하는 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 저항성 전도체가 단선되는 것을 체크하여 타이어에 스텐딩 웨이브가 발생하는지를 감지하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 타이어의 벨트(101)와 트레드(102) 사이에 삽입되는 저항성 전도체(110); 상기 저항성 전도체(110)와 연결되어 저항값을 측정하고 이를 전기적 신호로 변환하여 타이어의 압력 및 진동을 측정하는 제어부(200); 상기 제어부(200)로부터 받은 신호값을 표시하는 경고 표시부(300)를 포함하는 타이어 압력 및 진동 측정장치이다.
상기 제어부(200)는 측정값을 기준값, 허용값과 비교하여 타이어 이상 유무를 판단한다.
상기 제어부(200)는 정상 품질의 타이어를 차량에 장착하고, 노면이 평평한 곳에서 초기 시동시 측정되는 타이어의 압력에 관련된 전기적 신호값을 기준값으로 정한다.
그리고, 상기 저항성 전도체(110)에 전압을 인가하여 발생하는 저항값 변화를 측정하고, 측정된 저항값을 전기적 신호로 변환한다.
또한, 상기 제어부(200)는 타이어 벨트(101)와 트레드(102)가 분리되는 경우에 있어서, 상기 저항성 전도체(110)의 저항값 변화치에 안전계수를 고려한 값을 허용값으로 정한다.
진동의 경우에 있어서도 마찬가지로, 타이어 벨트(101)와 트레드(102)가 분리되는 경우에 있어서, 상기 저항성 전도체(110)의 저항값 변화폭에 안전계수를 고려한 값을 허용 진동폭으로 정한다.
상기 제어부(200)는 상기 측정값을 기준값과 비교, 판단하는 자가진단 시스템을 통하여 타이어 압력 및 진동의 이상 유무를 파악할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 타이어 벨트(101)와 트레드(102) 사이에 원주방향으로 상기 저항성 전도체(110)가 적어도 하나 이상 삽입된다.
상기 저항성 전도체(110)는 스트레인게이지와 같이 연신율 측정을 하는 소자를 사용할 수 있다.
상기 저항성 전도체(110)는 길이가 늘어날수록, 작은 타이어 압력 및 진동변화도 쉽게 감지할 수 있으므로, 가능한 긴 길이를 갖도록 형성되는 것이 측정에 유리하다.
본 발명에는 상기한 바와 같이, 사행형상(Zigzag)을 포함한 여러 형상들이 적용될 수 있다.
상기 저항성 전도체(110)는 타이어 비드부를 통해서 림(Rim)부에 전기적으로 연결이 되고 림(Rim)부를 통해 제어부(200)와 연결이 된다. 상기 제어부(200)는 타이어 압력 및 진동에 있어서 이상 유무를 판단하여 상기 경고 표시부(300)에 신호를 전달한다.
본 발명을 통한 타이어의 압력 및 진동 측정에 대해 구분하여 설명하기로 한다.
본 발명의 타이어 압력 및 진동 측정장치에 있어서, 압력 측정에 대한 부분을 먼저 설명하기로 한다.
타이어에 공기를 주입하여 타이어 내부압이 상승하면 팽창을 하게 되고, 상기 벨트(101)와 상기 트레드(102) 사이에 삽입된 상기 저항성 전도체(110)는 원주방향으로 늘어나게 된다.
저항의 경우, 옴의 법칙에 따라 저항체 길이와 저항값은 비례하고 저항체 단면적과 저항값은 반비례하는 특성이 있지만, 본 발명은 저항체 단면적은 동일한 상태라고 가정하에, 저항체 길이 변화를 통한 저항값 변화를 파악한다.
측정한 저항값을 통해 상기 저항성 전도체(110)의 변화된 길이를 알 수 있고, 계산된 상기 저항성 전도체(110)의 길이 변화를 통해서 타이어 내부 공기압 변화를 알 수 있다.
본 발명은 타이어가 팽창할 경우, 폭 방향의 팽창은 없다는 가정하에서 타이어의 팽창 전과 팽창 후의 부피비는 타이어 원주 길이의 제곱에 비례하는 것을 이용하여 계산한다.
상기 제어부(200)는 상기 저항성 전도체(110)의 저항값 변화를 측정하여 프 로그램되어 있는 상기 기준값과 비교를 한다. 그리고, 측정값과 상기 기준값의 차이에 따라 타이어 압력 변화를 알 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 비교된 값을 통해 타이어 내부압에 있어서 타이어 이상 유무를 판단하여 경고 표시부(300)에 경고 신호를 전달한다.
또한, 상기 측정값이 상기 허용값 범위 밖에 있을 경우에는 상기 경고 이상의 신호를 전달하여 타이어 교체 및 수리에 주의를 더욱 기울이게 한다.
본 발명의 타이어 압력 및 진동 측정장치에 있어서, 진동 측정에 대한 부분을 설명하기로 한다.
상기 저항성 전도체(110)의 연신율 변화가 기록되는 파동의 변화를 보고, 최대치와 최소치, 곡선파 진행의 균일한 정도 비교를 통해 타이어의 진동상태를 알 수 있다.
주행시에는 타이어의 진동이 항상 발생하므로, 진동시에 상기 저항성 전도체(110)의 연신율 변화는 파동을 갖게 된다.
만약, 비포장 길을 가게 되면 저항값이 크게 변화되는 진동을 갖게 되고, 노면상태가 좋은 도로 주행시에는 낮은 저항값으로 진동을 갖게 된다.
상기의 압력 측정하는 부분과 마찬가지로, 상기 제어부(200)는 상기 저항성 전도체(110)의 저항값이 변화하는 파동을 측정하고, 상기 허용값과 비교를 해서 타이어의 진동 변화를 감지한다.
또, 본 발명은 상기 저항성 전도체(110)가 단선되는 것을 체크하여 스텐딩 웨이브 발생여부를 감지할 수 있다.
보통, 저압으로 고속주행하는 소형승용차의 타이어에는 스텐딩 웨이브와 같은 위험한 상황이 발생하게 된다. 스텐딩 웨이브가 발생하면 타이어 내부에 고열이 발생하며, 벨트와 트레드가 분리되어 상기 저항성 전도체(110)는 단선이 된다.(도 3 참조)
상기 제어부(200)는 주기적으로 상기 저항성 전도체(110)의 저항값 변화를 파악함으로써, 상기 저항성 전도체(110)가 단선되는 것을 체크할 수 있으며, 경고 표시부(300)에 경고 신호를 전달한다.
본 발명을 통하여 타이어 압력 및 진동상태의 변화를 알 수 있고, 저항성 전도체가 단선되는 것을 체크하여 스텐딩 웨이브 발생 여부를 감지할 수 있다.
또한, 운전시 안전을 중요하게 인식함에 따라 차량의 타이어 압력 및 진동 감지기능이 점차 필수화되고 있는 상황에서 기존 개발품보다 상대적으로 낮은 가격대로 압력 감지기능을 적용 가능할 수 있게 되므로 비용 측면에서도 효과가 발생한다.

Claims (2)

  1. 타이어의 벨트(101)와 트레드(102) 사이에 원주방향으로 삽입되는 1개 이상의 저항성 전도체(110);
    상기 저항성 전도체(110)와 림을 통해 전기적으로 연결되어 저항값을 측정하고, 타이어의 압력 및 진동을 계산하여 이상 유무를 판단하는 제어부(200); 및
    상기 제어부(200)와 연결되어 제어부(200)로부터 받은 타이어 압력 및 진동 정보를 표시하는 경고 표시부(300);
    를 포함하는 타이어 압력 및 진동 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저항성 전도체(110)는 사행형상(Zigzag)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 및 진동 측정장치.
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