KR100802961B1

KR100802961B1 - 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치

Info

Publication number: KR100802961B1
Application number: KR1020060118480A
Authority: KR
Inventors: 이창호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-02-14

Abstract

차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치가 개시된다. 개시된 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는, 온도 감응 페인트를 혼합하여 제작되어 차량에 설치된 타이어와; 상기 각각의 타이어의 전방 휠가드부에 장착되어 온도를 측정하기 위한 CCD와, LED 유닛과; 상기 CCD와 상기 LED 유닛을 구동하고, 온도 데이터를 수집하기 위해 상기 차량에 설치된 컨트롤러와; 상기 컨트롤러로부터 신호를 받아 온도를 운전자에게 알리고 상기 타이어의 파열 위험을 방지하기 위해 상기 차량을 감속시키도록 상기 차량을 제어하기 위해 상기 차량에 설치된 ECU;를 포함하는 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 온도에 의해 빛의 강도가 바뀌는 형광물질(TSP)을 이용하여 타이어 전체의 온도를 감지하여 운전자에게 알리고, 타이어의 이상 발열에 의한 파열 위험을 막기 위해 차량을 감속시킬 수 있어, 효과적으로 타이어의 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있는 이점이 있다.

온도 감응 페인트, CCD, LED

Description

차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치{SYSTEM FOR PREVENTING HEAT SEPARATION FOR TIRES IN VEHICLE}

도 1은 타이어의 포화온도에 도달하는 상태를 나타내 보인 그래프.

도 2는 타이어에 손상을 발생하는 온도분포 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 4는 도 3의 요부 구성의 상세도.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치의 작동을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

도 6은 타이어에 핫 스팟(hot spot)이 발생된 상태를 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 차량

31. 타이어

32. CCD

32c. 반사판

32d. 유닛 보호판

33. LED 유닛

34. 컨트롤러

35. ECU

본 발명은 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어의 이상 발열에 의한 파열 위험을 막기 위해 차량을 감속시키기 위한 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치에 관한 것이다.

타이어는 주행 중 접지에 의한 변형과 복원이 주기적으로 반복되고 있지만, 타이어에 사용되고 있는 고무, 코드 등의 재료는 점탄성체이기 때문에 변형운동을 반복적으로 받으면 이력현상(Hysterisis Loss)에 의해 발열하게 된다.

또한 이들의 재료는 열의 불량도체이기 때문에 방열이 적고 타이어 내에 축적되지만, 적정 조건 하에서의 발열은 타이어 손상을 초래하지 않는다.

그러나 공기압 부족, 과적재 또는 타이어의 능력을 초과한 속도로 주행하는 따위 등을 할 경우, 타이어의 내부 온도는 더욱 높아지고, 임계온도를 넘어 가면서 타이어를 구성하는 고무, 코드 등의 재료 강도 및 구성 물질간의 접착력과 타이어의 내구력이 저하되며, 돌발적인 세퍼레이션이나 파열을 유발하는 원인이 되기도 한다.

그리고 타이어는 주행 중 발열하는 한편 외부 온도에 의해 냉각되고, 예컨대 트럭 또는 버스용 타이어의 경우 약 1시간 연속 주행을 하면 일정 온도에서 발열량 과 발열량이 같아지고, 타이어의 온도가 평행 상태에 도달하게 된다. 또한 공기압도 같은 경향을 나타내고 있어 타이어의 발열 수준을 추정하면 공기압 점검과 그 상승정도를 개략적으로 알 수 있다.

또한 타이어의 포화온도는 타이어의 구조, 트래드 고무의 두께, 코드 재질, 고무재질 등 종류에 따라 다르며, 동일 타이어라도 트래드의 마모율, 하중, 주행속도, 공기압, 외부온도 등의 요인에 따라서 변화한다. 도 1은 포화온도에 도달하는 상태를 나타낸 그래프이다.

그리고 타이어의 온도와 그에 따른 손상에 대하여 설명한다.

타이어가 발열에 의해 손상을 일으키는 빈도는 다음과 같은 분포를 나타내고 있다. 즉, 나일론 코드지 타이어의 경우 타이어의 벨트 주위 온도가 125℃ 부근부터 손상이 발생하기 시작하여 158℃에서는 50%가 손상된다.

도 2는 타이어 손상을 발생시키는 온도분포 그래프를 나타내 보인 것이다.

또한 히트 세퍼레이션(Heat Separation) 현상이란, 타이어가 발열에 견딜 수 있는 일반적인 벨트의 온도는 125℃정도이며, 그 이상 발열했을 경우에는 고무나 코드의 열화나 접착력의 저하가 심하고, 발열에 의한 세퍼레이션 손상 위험률이 높아진다.

이와 같은 이상 발열에 기인된 세퍼레이션을 히트 세퍼레이션(Heat Separation)이라 하고, 손상된 타이어의 현상을 보면 분리된 곳이 이상 발열에 의해 고무 및 코드가 용해되어 있다.

그리고 타이어의 내부 온도가 높아지면, 타이어를 구성하는 고무, 타이어 코 드 등 재료의 강력 저하나 접착력 저하를 불러 타이어의 내구력을 저하시키고, 더욱이 돌발적으로 타이어가 세퍼레이션 되거나, 과열되는 사고를 일으킬 위험이 있으므로 적정 조건에서 사용될 수 있도록 항상 관리하여야 한다.

타이어의 발열은 타이어의 공기압, 하중, 자동차의 주행속도, 연속 주행 시간, 타이어의 홈 깊이 및 타이어의 구조, 브레이크 시스템 등에 의해 영향을 받는다.

그런데, 종래에는 상기와 같은 타이어의 히트 세퍼레이션을 방지하기 위하여 여러 가지 방법이 시도되었으나, 일정 부위의 온도를 측정함으로써 전체적인 타이어의 문제부위를 찾는 것이 불가능하였고, 효과적으로 히트 세퍼레이션을 방지하지 못하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 온도에 의해 빛의 강도가 바뀌는 형광물질(Temperature-Sensitive Paint, 이하 TSP라 함)을 이용하여 타이어 전체의 온도를 감지하여 운전자에게 알리고, 타이어의 이상 발열에 의한 파열 위험을 막기 위해 차량을 감속시키도록 한 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는, 온도 감응 페인트를 혼합하여 제작되어 차량에 설치된 타이어와; 상기 각각의 타이어의 전방 휠가드부에 장착되어 온도를 측정하기 위한 CCD와, LED 유닛과; 상기 CCD와 상기 LED 유닛을 구동하고, 온도 데이터를 수집하기 위해 상기 차량에 설치된 컨트롤러와; 상기 컨트롤러로부터 신호를 받아 온도를 운전자에게 알리고 상기 타이어의 파열 위험을 방지하기 위해 상기 차량을 감속시키도록 상기 차량을 제어하기 위해 상기 차량에 설치된 ECU;를 포함하는 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 요부 구성의 상세도가 도시되어 있다.

이들 도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는, 온도 감응 페인트(TSP)를 혼합하여 제작되어 차량(30)에 설치된 타이어(31)와, 이 각각의 타이어(31)의 전방 휠가드부에 장착되어 온도를 측정하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)(32)와, LED(Light-Emitting Diode) 유닛(unit)(33)과, 이 CCD(32) 와 LED 유닛(33)을 구동하고 온도 데이터를 수집하기 위해 차량(30)에 설치된 컨트롤러(34)와, 이 컨트롤러(34)로부터 신호를 받아 온도를 운전자에게 알리고 타이어(31)의 파열 위험을 방지하기 위해 차량(30)을 감속시키도록 차량(30)을 제어하기 위해 차량(30)에 설치된 ECU(35)를 포함하여 구성된다.

또한 도면에는 도시하지는 않았지만, 후술하는 바와 같이, 타이어에 일정 온도 이상이 되면 운전자에게 알리도록 하는 경고등이 설치된다.

상기 CCD(32)와 LED 유닛(33)은 각각 4개가 설치되고, 이 CCD(32)와 LED 유닛(33)은, CCD 카메라와 블루 라이트(blue light) LED로 이루어진다.
즉, 통상 차량(30)에는 타이어(31)가 4개 구비되고, 상기 CCD(32)와 LED 유닛(33)이 타이어(31)의 전방 휠가드부에 각각 장착되므로, 결국 상기 CCD(32)와 LED 유닛(33)은 4개가 설치되게 된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 CCD 카메라 주위의 원주를 따라 블루 라이트 LED의 가장자리에는 반사판(reflector)(32c)이 설치된다.

그리고 상기 CCD카메라는, 렌즈(32b)와 중간유리(32e) 그리고 CCD소자(32a) 및 기판(32f)으로 구성되어 타이어(31)에서 방사되는 붉은색의 TSP(42) 값을 촬영하여 컨트롤러(34)로 데이터를 전송하도록 구비된다.

또한 상기 CCD(32)와 LED 유닛(33)의 전방에는 글라스(glass)로 이루어진 유닛 보호판(32d)이 설치된다.

한편, 도 4에서 도면부호 41은 블루 라이트를 나타내 보인 것이고, 도 3에서 도면부호 36은 컨트롤러(34)에 전원을 공급하기 위한 차량(30)에 설치된 배터리를 나타내 보인 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

계절에 따라 혹은 주위의 온도변화에 따라 타이어 내부의 온도는 변화하고 이러한 온도의 변화는 타이어의 공기압을 변화시킨다. 또한 타이어는 주행 중 접지에 의한 변형과 복원이 주기적으로 반복되고 있지만, 타이어에 사용되고 있는 고무, 코드 등의 재료는 점탄성체이기 때문에 변형운동을 반복적으로 받으면 이력현상(Hysterisis Loss)에 의해 발열하게 된다.

이러한 타이어 내부의 온도 및 압력의 변화는 주행 안정성과 밀접한 관련을 가지게 되고 안전과도 직결되는 문제이다.

하지만, 전술한 바와 같이, 종래에 타이어의 히트 세퍼레이션을 방지하기 위하여 여러 가지 방법이 시도되었으나, 일정 부위의 온도를 측정함으로써 전체적인 타이어의 문제 부위를 찾는 것이 불가능하였고, 효과적으로 히트 세퍼레이션을 방지하지 못하였다.

반면, 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는, TSP를 이용하여 타이어(31) 전체의 온도를 감지하여 운전자에게 알리고, 타이어(31)의 이상 발열에 의한 파열 위험을 막기 위해 차량(30)을 감속시킨다.

즉, 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는, 우선, TSP를 혼합하여 TSP 타이어(31)를 제작하고, 각각의 타이어(31) 전방 휠가드부에 온도를 측정하기 위한 4개의 CCD(32)와 LED 유닛(33)을 장착한다.

그리고 상기 CCD(32) 및 LED 유닛(33)을 구동하고 온도 데이터를 수집하기 위한 컨트롤러(34)로부터 신호를 받아 온도를 운전자에게 알리고, 타이어(31)의 파열 위험을 방지하기 위해 차량(30)을 감속시키도록 ECU(35)가 제어한다.

또한 상기 CCD와 LED 유닛은 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 CCD 카메라와 블루 라이트 LED로 이루어지는데, 상기 블루 라이트 LED는 CCD 카메라 주위의 원주를 따라 반사판(32c)과 함께 설치되어 컨트롤러(34)에서 신호를 받아 TSP 타이어(31)에 일정 광량의 블루 라이트를 조사한다.

그리고 상기 CCD 카메라는 TSP 타이어(31)에서 방사되는 붉은색의 TSP(42) 값을 촬영하여 컨트롤러(34)로 데이터를 전송하고, 상기 CCD(32)와 LED 유닛(33)의 전방에는 유닛 보호판(32d)이 설치되어 있어서 각종 칩핑(chipping)으로부터 장치 를 보호한다.

이러한 작동을 순차적으로 설명한다.

도 5에는 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치의 작동을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 컨트롤러(34)에서 타이어(31)의 온도 샘플링(sampling)을 명령하면, LED 유닛(33)을 점등하고 CCD 카메라를 이용하여 화상 촬영 및 온도를 분석한다.(단계 110,120)

이어서, 도 6과 같은 일정 온도(T0) 이상(Abnormal Temperature Region)의 핫 스팟(Hot Spot)('A') 발견 시 운전자에게 경고등 점멸한다.(단계 130,140)

그리고 이상 발열(T1)로 타이어(31) 파열이 예상되는 경우, ECU(35)에 의해 퓨얼 컷(Fuel Cut)으로 엔진 감속시킨다.(단계 150,16)

또한 상기 단계 130 및 150에서 온도가 이상이 없는 경우에는 일정 시간마다 온도 샘플링 지속한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

온도에 의해 빛의 강도가 바뀌는 형광물질(TSP)을 이용하여 타이어 전체의 온도를 감지하여 운전자에게 알리고, 타이어의 이상 발열에 의한 파열 위험을 막기 위해 차량을 감속시킬 수 있어, 효과적으로 타이어의 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

온도 감응 페인트를 혼합하여 제작되어 차량에 설치된 타이어와;

상기 각각의 타이어의 전방 휠가드부에 장착되어 온도를 측정하기 위한 CCD와, LED 유닛과;

상기 CCD와 상기 LED 유닛을 구동하고, 온도 데이터를 수집하기 위해 상기 차량에 설치된 컨트롤러와;

상기 컨트롤러로부터 신호를 받아 온도를 운전자에게 알리고 상기 타이어의 파열 위험을 방지하기 위해 상기 차량을 감속시키도록 상기 차량을 제어하기 위해 상기 차량에 설치된 ECU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 CCD와 상기 LED 유닛은, CCD 카메라와 블루 라이트 LED로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 CCD 카메라 주위의 원주를 따라 상기 블루 라이트 LED의 가장자리에는 반사판이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 CCD카메라는, 렌즈와 중간유리 그리고 CCD소자 및 기판으로 구성되어 상기 타이어에서 방사되는 붉은색의 TSP 값을 촬영하여 상기 컨트롤러로 데이터를 전송하도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 CCD와 상기 LED 유닛의 전방에는 유닛 보호판이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 타이어에 일정 온도 이상이 되면 운전자에게 알리도록 하는 경고등이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 타이어 히트 세퍼레이션 방지장치.