KR100944650B1

KR100944650B1 - 반경방향 런 아웃과 강성도 변화 사이의 보정을 통한개선된 타이어 균일성

Info

Publication number: KR100944650B1
Application number: KR1020050044621A
Authority: KR
Inventors: 팡 주; 줄리엔 마티유 플라멘트
Original assignee: 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.; 소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2010-03-04
Also published as: CA2504238A1; RU2379646C2; RU2005115954A; BRPI0501801A; CN1702444B; KR20060046200A; JP4990508B2; US7213451B2; MXPA05005486A; EP1600758A2; EP1600758B1; EP1600758A3; PL375340A1; CN1702444A; JP2005335688A; US20050262933A1

Abstract

고속 접선방향 힘 변화 및 저속 및 고속 반경방향 힘 변화 같은 타이어 스핀들에서의 비균일 힘을 특징짓는 방법은 고속 및/또는 저속에서 반경방향 또는 접선방향 힘 변화 및 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계를 포함한다. 이런 측정으로부터, 각 반경방향 및/또는 접선방향 힘 변화에 대한 강성도 변화의 미리선택된 유형(예로서, 반경방향, 접선방향, 신장, 굴곡)의 기여도가 결정될 수 있다. 또한, 시그니쳐(signature) 분석 통계법이 타이어 건조 프로세스의 기준 물리적 각도 및 상이한 단계를 위해 이런 타이어 비균일 힘을 특징짓기 위해 활용될 수 있다. 이런 타이어 비균일 힘의 특징화에 기초하여, 부가적인 프로세스 단계는 타이어 등급화 및/또는 분류 프로세스, 물리적 타이어 변경 프로세스 및 타이어 제조 프로세스에 추가로 대응할 수 있다. 타이어 보정 메카니즘 및/또는 타이어 제조 프로세스에서의 피드백 제어는 하나 이상의 고조파과는 위상이 다른 반경방향 런 아웃 및 강성도 변화 파라미터를 갖는 타이어를 산출하여, 타이어 스핀들(spindle)에서 접선방향 및 반경방향 힘 변화 같은 비균일 힘의 감소를 산출하는 것이 바람직하다.

타이어, 반경방향 런 아웃, 강성도 변화

Description

반경방향 런 아웃과 강성도 변화 사이의 보정을 통한 개선된 타이어 균일성{Improved tire uniformity through compensation between radial run out and stiffness variation}

도 1은 현재 발표된 기술의 분석적 양상에 따른 예시적 타이어 링 모델 및 좌표 시스템의 개략도.

도 2는 현재 발표된 기술의 분석적 양상에 따른 접촉 패치 모델 및 트레드(tread)를 구비한 예시적 타이어 링(tire ring)의 개략도.

도 3은 본 발명의 양상에 따른 접선방향 힘 변화(Fx) 발생의 메카니즘의 예시적 그래픽적 예시도.

도 4는 본 발명의 양상에 따른 반경방향 힘 변화(Fz) 발생의 메카니즘의 예시적 그래픽적 예시도.

도 5A 및 도 5B는 각각 본 발명의 양상에 따른 반경방향 런 아웃(RRO)으로부터 Fx 및 Fz로의 전달 함수(DKx 및 DKz) 대 주파수의 예시적 그래픽적 예시도.

도 6은 각각 본 발명의 양상에 따른 측정과 시뮬레이션 결과를 비교하는 예시적 그래픽적 예시도.

도 7A 및 도 7B는 각각 현재 발표된 기술의 양상에 따른 1 퍼센트 타이어 강성도 변화에 의한 다양한 고조파들을 위한 Fx 및 Fz의 발생의 예시적 그래픽적 예시도.

도 8A 및 도 8B는 각각 본 발명에 따라 반경방향 런 아웃과 반경방향 강성도 변화 사이의 보정이 실행될 때, 제1 고조파 힘 변화(Fx 및 Fz)의 상대적 예시적 개선의 그래픽적 예시도.

도 8C 및 도 8D는 각각 본 발명에 따라 반경방향 런 아웃 및 접선방향 강성도 변화 사이의 보정이 실행될 때, 제2 고조파 힘 변화(Fx 및 Fz)의 상대적 예시적 개선의 그래픽적 예시도.

도 9는 본 발명에 따른 예시적 타이어 측정 및 분석 시스템의 양상을 예시하는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 타이어 균일성의 저속 반경방향 힘 변화 양상을 특징짓기 위한 예시적 방법의 블록도.

도 11은 저속 반경방향 힘 변화의 특징화에 기초한 타이어 축조 프로세스의 예시적 양상을 최적화하기 위한 예시적 방법의 블록도.

도 12는 본 발명에 따른 타이어 균일성의 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화 양상을 특징짓기 위한 예시적 방법의 블록도.

도 13은 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 특징화에 기초한 타이어 축조 프로세스의 예시적 양상을 최적화하기 위한 예시적 방법의 블록도.

도 14는 본 발명에 따른 타이어 저속 반경방향 힘 변화의 특징화에 기초한 예시적 타이어 제조 프로세스의 블록도.

도 15는 본 발명에 따른 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 특징화에 기초한 예시적 타이어 제조 프로세스의 블록도.

본 명세서 및 첨부 도면 전반에 걸친 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사 특징부 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.

본 발명은 일반적으로 저속 및 고속 양자 모두에서 타이어 균일성에 영향을 미치는 반경방향 및 접선방향 힘 변화 같은 타이어 균일성 성능 파라미터를 특징짓기 위한 기술에 관한 것이다. 이런 타이어 파라미터 및 기타의 특징화 및 예측은 후속해서 제조된 제품을 등급화, 분류 또는 제조된 제품에 대한 보정을 제공 및/또는 그 제조 양상을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

빠르고 느린 운행 속도 양자 모두에서 차량 변화의 한가지 예시적 요인은 각 타이어 스핀들 위치에서의 힘 변화에 대응한다. 이 현상은 일반적으로 타이어 균일성이라 지칭된다. 고속 타이어 균일성(HSU)은 타이어의 잠재적 비균일 특징이 25mph를 초과하는 것들 같은 보다 빠른 고속 도로 속도에서 현저히 보다 큰 양의 변화를 발생시킬 수 있기 때문에 타이어 성능 레벨에 관련될 때 특히 관심의 대상일 수 있다.

고속 균일성(HSU)은 자동차 산업에서 관심이 높아지고 있으며, 따라서, 다수의 타이어 제조업자는 HSU 제어를 구현하는 것에 대한 압박을 받고 있다. 그러나, 타이어 HSU 측정은 어려우며, 매우 많은 비용이 들어 HSU 산업적 제어를 매우 어렵게 한다.

종래에, 이들 힘 변화 및 임의의 결과적인 바람직하지 못한 변화의 레벨을 예측 및 제어하기 위한 노력으로 다양한 타이어 파라미터의 크기가 식별되고 측정되어 왔다. 본 발명의 양상에 따라, 저속 및 고속 양자 모두에서 반경방향 및 접선방향 힘 변화를 포함하는 다수의 타이어 파라미터 측정을 타이어 균일성을 예측 또는 결정하기 위해 조합하는 것이 바람직하다.

타이어 HSU 예측시 한가지 공지된 시도가 미국 특허 제5,396,438호(Oblizajek)에 기술되어 있으며, 이는 저속 균일성 기기상에서 얻어진 바와 같은 반경방향 런 아웃(RRO), 순간 롤링 반경(IRR) 및 반경방향 힘 변화(RFV) 같은 다수의 저속 파라미터에 기초하여 HSU를 예측한다. 고속 균일성의 양상에 관련된 또 다른 예는 미국 특허 제6,065,331호(Fukasawa)에서 발견되며, 이는 저속 균일성 측정에 기초하여 고속 균일성의 고차 성분을 예측한다. 저속 균일성 기기는 잘 형성되어 있으며, 모든 타이어 제조 라인에 존재한다. 상술한 특허는 모든 목적에 대하여 참조로 본 명세서에 통합되어 있다. HUS 파라미터를 예측하기 위한 이들 이전 시도 및 HUS 레벨을 제어하는 데 대한 현 시장 초점의 견지에서, 고속 및 저속 양자 모두에서 타이어 균일성을 특징짓기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이 바람직하다.

타이어 HSU에 대해 다수의 기여 인자가 존재하며, 따라서, 타이어 균일성을 효과적으로 제어하려는 가장 큰 도전과제중 하나는 차량 변화 및 타이어 힘 변화의 대응 레벨을 제어하기 위해 이런 기여 인자를 적절히 식별하는 것에 있다. 본 발명에 따라 반경방향 런 아웃(지형 비균일성 또는 질량 비균등 분포에 의해 발생되는 것 같은) 및 타이어 강성도 변화 양자 모두가 반경방향 및 접선방향 힘 변화 양자 모두를 유발할 수 있는 방식이 결정된다. 이와 같이, 현재 제공된 기술에 따라, 다중 고조파 레벨에서 타이어 비균일성에 대한 반경방향 및 접선방향 힘 변화의 분포를 결정하기 위한 특성을 제공하는 것이 바람직하다.

비록 타이어 균일성을 특징짓고 타이어 제조의 연계된 특성에 영향을 주기 위한 공지 기술이 각각 개발되어 왔지만, 본 기술에 따라 이후 제시될 바와 같은 바람직한 특성 모두를 포괄적으로 포함하는 디자인은 출현하지 않고 있다.

종래 기술에 존재하는, 그리고, 본 발명에 의해 다루어지는 인지된 특징의 견지에서, 타이어 스핀들에서의 비균일 힘을 특징짓기 위한 개선된 기술이 제공된다. 보다 구체적으로, 고속에서의 접선방향 힘 변화 및 고속 및 저속에서의 반경방향 힘 변화를 특징짓기 위한 특징이 제공된다. 특징화는 타이어 등급화 및/또는 분류 프로세스, 물리적 타이어 변경 프로세스 및 타이어 제조 프로세스에 추가로 적용될 수 있다.

타이어 파라미터 특징화 및 대응하는 타이어 제조 양상에 관련한 본 기술의 다양한 특징 및 양상은 다수의 장점을 제공한다. 일 예시적 장점은 타이어 균일성, 특히, 최근 중요하게 인지되고 있는 타이어 파라미터인 고속 균일성(HSU)을 예측하는데 효과적이고 효율적인 기술을 제공하는 본 발명에 대응한다. 타이어 고속 균일성은 타이어 스핀들 힘 변화에 대한 각 반경방향 런 아웃 및 강성도 변화 기여도의 판정에 기초하여 예측 및 제어된다.

본 명세서에 제공된 수학적 분석은 지리적 비균일성에 의해, 또는 비교적 높은 속도에서 질량 비균등 분포에 의해 생성될 수 있는 반경방향 런 아웃(RRO)이 Fx 및 Fz(각각 X 및 Z 방향으로의 타이어 스핀들 비균일 힘)를 발생시키는 방식을 예시한다. 비교적 저속에서, RRO로부터 Fx로의 전달 함수는 타이어가 자유롭게 회전할 수 있게 하는 타이어 스핀들에서의 고정된 조건으로 인해 0에 근접한다. 전달 함수는 제1 회전 모델이 야기될 때까지 타이어 회전 속도가 증가하면서 증가한다. 따라서, 비교적 보다 높은 속도에서, Fx는 매우 커질 수 있다. RRO로부터 Fz로의 전달 함수는 타이어가 통상적으로 Z 방향으로 이동하는 것이 규제되기 때문에 다르다. Fz는 비교적 저속에서 RRO에 비례하며, 또한, 제1 수직 공진 모드가 비교적 높은 회전 속도에서 야기되는 경우 매우 커질 수도 있다.

본 명세서에 제시된 수학적 분석은 또한 타이어내의 강성도 변화에 의해 Fx 및 Fz가 발생될 수 있는 방식을 예시한다. RRO로부터의 기여도와 비교시, Fz에 대한 강성도 변화 효과는 비교적 작다. 회전 타이어 속도가 타이어의 회전 모드가 특정 고조파 강성도 변화에 의해 야기되기에 충분히 높은 경우, 그 고조파의 Fx는 매우 클 수 있다. 그러나, 강성도 변화의 위상 각도가 동일 고조파 RRO의 것과 대치되어 위치되는 경우, 그 고조파의 Fx는 극적으로 감소될 수 있다. Fz도 감소될 수 있지만, 일부 경우에, Fx 힘의 가능한 감소 보다 적은 정도이다.

본 발명의 일 예시적 실시예에서, 타이어의 저속 반경방향 힘 변화를 특징짓는 방법은 다수의 단계를 포함한다. 제1 및 제2 단계는 미리결정된 저속(약 분당 180 회전 미만 수준 같은)에서 반경방향 런 아웃(RRO) 및 반경방향 힘 변화(RFV)를 각각 측정하는 것에 대응한다. 이들 측정으로부터 반경방향 강성도 변화(RSV)(또는 다른 미리선택된 유형의 강성도 변화)에 의해 발생되는 저속 RFV의 부분이 압력 및 회전하에서의 타이어 링의 운동의 하나 이상의 방정식, 접촉 패치에서 타이어 링상에 작용하는 반경방향 힘을 위한 방정식 및 고정 좌표 표현의 반경방향 힘을 위한 방정식으로부터 계산될 수 있다. RRO 및 RSV의 RFV에 대한 결정된 기여도에 기초하여, 타이어는 상이한 범주로 분류 또는 등급화될 수 있다. 타이어가 저속 반경방향 힘 변화의 허용 불가한 수준을 갖는 것으로 판정된 경우, 이때, 타이어는 타이어의 부가적인 반경방향 런 아웃을 생성하기 위해 미리결정된 타이어 위치에 고무 질량체(rubber mass)를 추가하거나 연삭하는 것 같은 물리적 타이어 변형을 받게 된다. 이런 부가적인 반경방향 런 아웃은 최초 측정된 반경방향 런 아웃 및 부가적으로 발생된 반경방향 런 아웃의 벡터 합이 하나 이상의 고조파를 위한 타이어 반경방향 강성도 변화와 다른 위상이 되도록 특징지어지는 것이 바람직하다. 상기 예시적 단계가 반경방향 런 아웃을 보정하기 위해 사용될 수 있는 다른 유형의 강성도 변화는 접선방향 강성도 변화, 굴곡 강성도 변화, 타이어 벨트 신장 강성도 변화를 포함한다.

본 발명의 다른 예시적 실시예에서 타이어의 저속 반경방향 힘 변화가 부가적인 반경방향 런 아웃의 생성에 대치되는 부가적인 강성도 변화의 생성에 의해 보정될 수 있다. 이런 예시적 실시예에 따라서, 하나 이상의 건조된(constructed) 타이어의 반경방향 런 아웃이 획득된다. 반경방향 런 아웃 측정은 약 1.0 bar 미만 같은 비교적 낮은 압력과 약 분당 180 회전 미만 같은 미리결정된 회전 속도에서 이루어질 수 있다. 반경방향 런 아웃 측정으로부터 강성도 변화를 위한 값(예로서, 접선방향, 반경방향, 굴곡 및 신장 강성도 변화 중 하나 이상)이 결정되며, 이는 측정된 반경방향 런 아웃 값을 위한 최소화된 반경방향 힘 변화를 초래한다. 이런 결정된 강성도 변화는 타이어 축조 프로세스의 하나 이상의 단계에 피드백을 적용함으로써, 후속 생성되는 타이어 같이 추후에 생성될 수 있다.

본 기술의 부가적인 실시예는 타이어 제조 방법에 저속 반경방향 힘 변화를 특징짓기 위한 상기 방법의 양상을 조합하며, 여기서, 특징화 단계들은 각 세트가 타이어 축조 프로세스의 상이한 단계를 위한 기준 물리적 각도의 상이한 조합을 갖도록 건조되는 타이어의 복수의 세트의 각 타이어에 적용된다. 기준 물리적 각도는 다수의 각 타이어 층의 변화 또는 중첩부의 위치에 대응할 수 있다. 저속 RRO 및 RFV 측정은 각 건조된 세트의 각각의 타이어에 대해 얻어지며, 그로부터 각 RSV 기여도가 결정될 수 있다. 시그니쳐(signature) 분석 같은 통계법이 타이어 축조 프로세스의 각 단계를 위한 저속 RRO 및 RSV 시그니쳐를 추정하기 위해 적용될 수 있으며, 이로부터 상이한 타이어 축조 프로세스 단계의 상대 각도의 타이어 세트의 조합 중 어느 것이 하나 이상의 고조파에 대해 다른 위상인 저속 RRO 및 RSV 시그니쳐를 초래하고, 따라서, 저속에서 반경방향 힘 변화의 감소된 레벨을 산출하는지에 관한 판정이 이루어질 수 있다. 다시, RSV 이외의 다른 유형의 타이어 강성도 변화가 이런 예시적 방법의 초점이될 수 있다.

본 발명의 다른 예시적 실시예에서, 타이어의 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 각각 특징짓는 방법은 다수의 단계를 포함한다. 제1 및 제2 단계는 각각 미리결정된 저속(약 분당 180 회전 미만 수준 같은)에서 반경방향 런 아웃(RRO) 및 반경방향 힘 변화(RFV) 또는 접선방향 힘 변화(TFV)를 각각 측정하는 것에 대응한다. 이들 측정으로부터, 반경방향 강성도 변화(RSV)에 의해 발생되는 저속 RFV/TFV의 부분이 압력 및 회전하의 타이어 링의 운동의 하나 이상의 방정식, 접촉 패치에서 타이어 링 상에 작용하는 반경방향/접선방향 힘을 위한 방정식 및 고정 좌표 표현의 반경방향/접선방향 힘을 위한 방정식으로부터 계산될 수 있다. 반경방향 런 아웃은 또한 적어도 분당 300 회전 수준 같은 미리결정된 고속에서 측정된다. 고속 RRO 및 RSV의 RFV/TFV에 대한 결정된 기여도에 기초하여, 타이어는 상이한 범주로 분류 또는 등급화될 수 있다. 타이어가 허용불가한 수준의 고속 반경방향/접선방향 힘 변화를 갖는 것으로 판정되는 경우, 그후 타이어는 타이어에 부가적인 고속 반경방향 런 아웃을 생성하기 위해 미리결정된 타이어 위치에 대한 고무 질량체의 추가 또는 연삭 같은 물리적 타이어 변경을 받을 수 있다. 이런 부가적인 반경방향 런 아웃은 부가적으로 생성된 반경방향 런 아웃과 미리결정된 고속에서 측정된 최초 반경방향 런 아웃의 벡터 합이 하나 이상의 고조파를 위한 타이어 반경방향 강성도 변화와 다른 위상이되도록 특징지어지는 것이 바람직하다. 상기 예시적 단계가 반경방향 런 아웃을 보정하기 위해 활용될 수 있는 다른 유형의 강성도 변화는 접선방향 강성도 변화, 굴곡 강성도 변화 및 타이어 벨트 신장 강성도 변화를 포함한다.

본 발명의 또 다른 예시적 실시예에서, 타이어의 고속 반경방향/접선방향 힘 변화가 부가적인 반경방향 런 아웃의 생성에 대치되는 부가적인 강성도 변화의 생성에 의해 보정된다. 이런 예시적 실시예에 따라서, 하나 이상의 건조된 타이어의 반경방향 런 아웃이 획득된다. 반경방향 런 아웃 측정은 약 1.0bar 미만 같은 비교 적 낮은 압력에서, 약 분당 300 회전 보다 큰 것 같은 미리결정된 회전 속도에서 이루어질 수 있다. 반경방향 런 아웃 측정으로부터 강성도 변화(예로서, 반경방향, 접선방향, 굴곡 및 신장 강성도 변화)를 위한 값이 결정될 수 있으며, 이는 측정된 반경방향 런 아웃 값을 위한 최소화된 반경방향/접선방향 힘 변화를 초래한다. 이런 결정된 강성도 변화는 타이어 축조 프로세스의 하나 이상의 단계에 피드백을 적용함으로써, 후속 생성되는 타이어 같이 추후에 생성될 수 있다.

본 발명의 부가 실시예들은 타이어 제조의 고속 반경방향/접선방향 힘 변화 방법들을 특징짓기 위한 상기 방법들의 양상들을 조합하고, 여기서 상기 특징화 단계들은 각 세트가 타이어 축조 프로세스의 상이한 단계들을 위한 기준 물리적 각도들의 상이한 조합을 갖도록 건조되는 타이어들의 복수의 세트들내의 각 타이어에 적용된다. 상기 기준 물리적 각도들은 다수의 각 타이어 층들내의 오버랩 또는 변화의 위치들에 대응할 수 있다. 저속 및 고속 RRO 및 RFV/TFV 측정들은 각 건조된 세트내의 각 타이어에 대해 얻어지고, 이로부터 각 RSV 기여도들이 결정될 수 있다. 시그니쳐 분석과 같은 통계법은 타이어 축조 프로세스내의 각 단계를 위한 고속 RRO 및 RSV 시그니쳐들을 추정하기 위해 적용될 수 있고, 이로부터 어떤 타이어 세트의 상이한 타이어 축조 프로세스 단계들의 관련 각도들의 조합이 하나 이상의 고조파들과 위상이 다른 고속 RRO 및 RSV 시그니쳐를 초래하는지 결정할 수 있고, 따라서 고속에서 반경방향/접선방향 힘 변화의 감소된 레벨들을 산출한다. 다시, RSV이외의 강성도 변화의 다른 유형들은 이러한 예시적인 방법의 주안점일 수 있다.

본 발명의 부가적인 목적 및 장점은 본 명세서의 상세한 설명에 기술되어 있거나, 본 기술 분야의 숙련자가 그로부터 명백히 알 수 있다. 또한, 구체적으로 예시, 언급 및 설명된 특징 및 그 단계에 대한 변형 및 변경이 본 발명의 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 실시예 및 사용에서 실시될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 변형은 예시, 언급 또는 설명된 것들에 대한 등가의 수단, 특징부 또는 단계의 치환 및 다양한 부분 특징, 단계 등의 기능적, 동작적 또는 위치적 반전을 비제한적으로 포함한다.

또한, 본 발명의 상이한 실시예 및 상이한 현용의 양호한 실시예는 현재 발표된 특징, 단계 또는 요소나 그 등가체(도면 및 이런 도면의 상세한 설명에 명시적으로 도시 또는 기술되어 있지 않은 특징, 부분 또는 단계나 그 구성의 조합을 포함)의 다양한 조합 또는 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 요약설명의 부분에 명시적으로 언급되어 있지 않은 본 발명의 부가적인 실시예는 상기 요약설명에 언급된 특징, 구성요소 또는 단계 및/또는 본 출원에 기타의 방식으로 언급된 다른 특징, 구성요소 또는 단계의 양상의 다양한 조합을 포함 및 통합할 수 있다. 본 기술의 숙련자는 본 명세서의 나머지 부분의 고찰을 통해 이런 실시예 등의 특징 및 양상을 보다 양호하게 인지할 수 있을 것이다.

본 기술의 통상적인 지식을 가진 자를 위한, 그 최상의 모드를 포함하는, 본 발명의 완전하고 가능한 설명이 명세서에 기술되어 있으며, 이는 첨부 도면을 참조로 하고 있다.

발명이 이루고자 하는 기술적 과제 부분에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 타이어의 저속 및 고속 균일성 양상을 특징짓는 양상에 관련한다. 반경방향 및 접선방향 힘 변화에 대한 반경방향 런 아웃 및 강성도 변화(예로서, 반경방향, 접선방향, 굴곡 및 신장 강성도 변화)의 각 기여도가 결정된다. 이런 타이어 파라미터의 특징화는 예로서, 프로세스 기준 각도의 최적화 및 제어시 타이어 제조에 대한 개선 및 타이어 분류 및/또는 등급화 프로세스에 추가로 적용될 수 있다.

본 발명의 방법 및 프로세스 응용을 위한 최초 기초를 제공하는 타이어 모델링 및 수치 해석의 양상을 각각 도 1 내지 8D에 관하여 후술한다. 보다 구체적으로, 도 1 내지 도 4에 관한 설명은 각각 타이어 모델링 및 반경방향 런 아웃과 고속 스핀들 힘의 계산을 위한 방정식의 형성에 대응한다. 도 5 내지 도 8D는 각각 도 1 내지 도 4에 따라 제시된 방정식에 따른 반경방향 런 아웃 및 타이어 스핀들 힘 측정의 수치적 예의 그래픽적 표현을 제공한다. 도 1 내지 도 8D에 관하여 제시된 기초는 후속하여 본 발명에 따른 예시적 방법에 적용된다. 도 9 내지 도 13은 저속 및 고속 반경방향 및 접선방향 힘 변화 같은 타이어 고속 균일성 인자를 특징화 및/또는 보정하는 단계 및 특징의 예시적 표현을 각각 제공한다. 도 14 내지 도 15는 저속 및 고속 반경방향 및 접선방향 힘 변화 같은 타이어 균일성 속성의 분석에 기초한 타이어 제조를 위한 예시적 프로세스를 각각 예시한다.

현재 발표된 기술의 양상에 따라서, 고속 및 저속에서의 타이어 균일성의 다 양한 근원의 결정은 대표적 운동 방정식을 포함하는 타이어 및 그 다양한 파라미터의 적절한 모델링에서 시작한다.

이제 도 1을 참조하면, 타이어는 휠 림(wheel rim) 또는 다른 유형의 강체 디스크 같은 장착 고정부(12)에 연결된 일반적인 탄성 링(10)으로서 모델링된다. 휠 중심은 그 회전축(14)에서 고정된다. 타이어(10)는 분포된 반경방향(16)(또는 법선방향) 및 접선방향(18) 스프링 및 댐퍼를 통해 강체 원형 림(12)에 연결된다. 타이어 링은 휠 중심(14) 둘레에서 공칭 속도(Ω)로 회전한다. 두 개의 좌표 시스템이 도 1에 예시된 시스템을 특징짓기 위해 사용된다. 첫 번째는 고정 좌표 시스템(Ox*z*)이다. 이는 전혀 이동하지 않는 관성 좌표 시스템이다. 두 번째 좌표 시스템은 속도 Ω로 타이어 링과 함께 회전하는 Oxz에 의해 표현된다. 하기의 용어론이 회전하는 타이어의 특정 파라미터를 지시하기 위해 사용된다.

ω : 반경방향 변위

ν : 접선방향 변위

p₀ : 팽창압

R : 타이어 반경

ω_c : 반경방향으로의 접촉 패치에서의 부하 변경

ν_c : 접선방향으로의 접촉 패치에서의 부하 변경

A : 타이어 링의 단면적

b : 타이어 링의 폭

I_r : 기계 스핀들 및 림의 관성 모멘트

k_ω : 반경방향 강성도(트레드 배제)

k_ν : 접선방향 강성도(트레드 배제)

c_ω : 반경방향 댐핑(damping)(트레드 배제)

c_ν : 접선방향 댐핑(트레드 배제)

k_r : 트레드 반경방향 강성도

k_θ : 트레드 접선방향 강성도

c_r : 트레드 반경방향 댐핑

c_θ : 트레드 접선방향 댐핑

EI : 서미트(summit) 블록 굴곡 강성도

Ω : 타이어 회전 속도

θ_r : Ω에 대한 림 회전

R_r: 림 반경

q_ω : 반경방향 외력

q_ν : 접선방향 외력

여전히 도 1을 참조하면, 링(10)은 최초에 압력 및 회전 이전에 원형인 것으로 가정한다. 따라서, 회전 좌표 시스템에서, 각도 θ에 위치된 임의의 링 요소의 반경은 아래와 같이 기술될 수 있다.

(1)

여기서 n_r은 반경방향의 단위 벡터이며, R은 타이어의 최초 반경이다. 압력 및 회전 이후, 그러나 비부하 상태에서, 링 요소는 다른 위치로 이동되며, 아래와 같이 기술된다.

(2)

여기서, ωⁱ, νⁱ는 각각 반경방향 및 접선방향을 따른 링 변경이며, n_θ는 접선방향으로의 단위 벡터이다. 회전 좌표 시스템에서, 그리고, 비부하 상태하에서, 시스템은 시간의 함수가 아니라는 것을 주의하여야 한다. 이 상태는 자유 스핀 상태 또는 비부하 상태 또는 스태디 상태(steady state)라 지칭된다.

마지막으로, 크러시 반경(crush radius) R_c가 발생되도록접촉 패치가 타이어에 부여된다. 회전 좌표 시스템에 관하여, 접촉 패치는 속도 Ω로 링을 따라 회전하며, 크러시 반경은 유지된다. 이 경우, 링 요소는 아래와 같이 규정된다.

(3)

여기서, ω^f, ν^f는 각각 접촉 패치의 적용으로 인한 반경방향 및 접선방향을 따른 링 변경을 나타낸다. 접촉 패치가 이동하기 때문에, ω^f, ν^f는 시간의 함수이다. 이 상태는 부하 상태 또는 최종 상태라 지칭된다.

링 요소의 속도는 아래와 같이 유도될 수 있다.

(4)

여기서, 임의의 변수 위의 도트(dot)는 시간에 관한 도함수를 나타낸다.

링은 로드 변경을 위한 Kirchhoff 가정을 따르는 선형 탄성 로드로서 모델링된다. 부하된 조건을 위한 곡률 및 병경은 하기와 같이 주어진다.

(5)

여기서, kⁱ, εⁱ는 비부하 상태를 위한 곡률 및 변경이며, 아래에 의해 주어진다.

(6)

링이 비신장성인 경우, 변경은 0이다. 비선형 항을 무시하면 아래가 주어진다.

(7)

상기 비신장성 가정은 타이어 균일성 특징화의 현재 발표된 기초의 나머지 설명에서 사용될 것이다.

도1의 시스템을 위한 포텐셜 에너지(potential energy)는 아래와 같이 표현된다.

(8)

여기서, EA, EI, k_ω 및 k_ν는 각각 타이어 링의 신장 강성도, 굴곡 강성도, 반경방향 강성도 및 접선방향 강성도이다. R_r 및 θ_r은 각각 림 반경 및 회전 좌표 시스템에 대한 림 회전 변위이다.

도 1의 시스템을 위한 운동 에너지는 아래와 같이 주어진다.

(9)

여기서 ρA는 타이어 서미트 선형 질량 밀도이고, I_r은 림의 관성 모멘트이다.

외력, 팽창압 및 댐핑에 의해 실행된 가상 일은 아래와 같다.

(10)

여기서, c_ω, c_ν는 각각 타이어 반경방향 및 접선방향 댐핑이고, q_ω, q_ν는 각각 반경방향 및 접선방향으로 작용하는 외력이며, p₀은 팽창압이고, b는 타이어 서미트 폭이다.

해밀톤의 원리는 하기의 변화 방정식을 제공한다.

(11)

여기서 t는 시간을 나타낸다.

방정식 (8) 내지 (10)을 방정식 (11)에 치환하고, 일부 유도를 수행하면 하기의 운동 방정식이 산출된다.

(12)

여기서, k^f, ε^f, kⁱ 및 εⁱ는 방정식 (5) 및 (6)에 의해 규정된다.

경계 조건은 모든 변수가 θ=0에서 연속적이어야 한다는 것이다. 스태디 상태에서(자유 회전 상태), 타이어가 부하되지 않을 때, 모든 시간 변화 변수는 0이다. 이 경우에, 방정식 (12)는 아래와 같이 단순화된다.

(13)

여기서, q_ω ⁱ, q_ν ⁱ는 각각 반경방향 및 접선방향으로 작용하는 시간 불변 외력이다. 상기 방정식에서 단지 선형 항만이 유지된다.

방정식 (13)은 압력 및 회전하에서의 타이어 링의 운동의 방정식을 나타낸다. 방정식 (13)을 방정식 (12)에 치환하고, 보다 높은 차수의 항을 무시하면, 도로 면에 대한 부하된 타이어의 미분 방정식이 산출된다.

(14)

여기서,

(15)

방정식 (14)의 부가적인 단순화(여기에는 제시되지 않음)가 타이어 질량, 반경 및 강성도의 변화가 타이어 동적 특성, 즉, 공진 주파수, 모드 및 댐핑에 현저한 영향을 주지 않는 다는 것을 인지함으로써 이루어질 수 있다.

이제 접촉 패치 경계 조건을 유도하기 위한 타이어 모델링의 양상인 도 2를 참조하면, 트레드가 모델에 도입될 필요가 있다. 트레드(20)는 반경방향(22) 및 접 선방향(24)의 스프링으로서 모델링되며, 각각 k_r 및 k_θ의 탄성율을 갖는다. 댐퍼는 도시되어 있지 않지만, 타이어 모델링 방정식의 일부에 포함되어 있다.

회전 좌표 시스템에서, 접촉 패치에서의 트레드의 반경은 아래와 같이 표현된다.

(16)

여기서, e는 트레드의 두께이다. 접촉 패치에서의 트레드의 변경은 아래와 같이 주어진다.

(17)

접촉 패치에서의 트레드 변경의 속도는 아래와 같이 유도된다.

(18)

접촉 패치에서, 하기의 조건이 충족되어야만 한다.

(19)

여기서, -ω_c 및 -ν_c는 각각 정적 부하로 인한 반경방향 및 접선방향으로의 접촉 패치에서의 타이어 링 변위이다. 접촉 패치 변위의 속도는 무시될 수 있다. 따라서, 접촉 패치에서의 트레드의 반경방향 및 접선방향 변경은 다음과 같이 유도될 수 있다.

(20)

그리고, 변경이 속도는 아래와 같다.

(21)

이 경우, 접촉 패치에서 타이어 링상에 작용하는 반경방향 및 접선방향 힘은 아래와 같이 주어진다.

(22)

여기서, k_θ, k_r은 각각 트레드의 접선방향 및 반경방향 강성도를 나타내고, c_θ, c_r은 각각 트레드의 접선방향 및 반경방향 댐핑을 나타낸다. 댐핑이 무시가능하게 작은 경우, 상기 방정식은 아래와 같이 단순화된다.

(23)

접촉 패치가 속도 -Ω로 타이어와 함께 이동하기 때문에, 외력은 아래와 같이 특징지어진다.

(24)

여기서, φ₀은 시간 t=0에서 x 축에 대하여 접촉 패치상의 임의의 지점을 위치시키는 각도이다. δ는 Dirac 델타 함수이다.

이제, 타이어 스핀들 힘의 공식에 대한 설명이 제공된다. 회전 좌표 시스템에서, 타이어 댐핑을 무시함으로써, 스핀들 힘은 하기와 같이 유도된다.

(25)

타이어 링이 비신장성인 경우, 방정식 (7)을 사용하여, 상기 방정식이 아래와 같이 단순화될 수 있다.

(26)

푸리에 급수의 형태로 타이어 링 변경을 표현한다.

(27)

상기 표현을 방정식 (26)에 치환하면 아래가 주어진다.

(28)

A₀, A_n 및 B_n(n>1) 모두가 스핀들 힘에서 사라진다는 것을 알 수 있다. 상기 방정식은 매트릭스 형태로 표현될 수 있다.

(29)

이제 스핀들 힘은 고정 좌표로 변환될 수 있다.

(30)

타이어 비균일 속성에 의해 유도된 타이어 스핀들 힘에 대한 해는 하기의 단계를 통해 얻어질 수 있다. 먼저, 타이어 초기 반경방향 런 아웃, 질량 비균등 분포 및/또는 강성도 비균등 분포가 자유 스핀 응답, ωⁱ, νⁱ를 위해 방정식 (13)을 풀기 위한 입력으로서 사용된다. 다음에, 방정식 (22)에 의해 주어진 접촉 패치에서의 경계 조건과 함께 자유 스핀 해가 방정식 (27) 형태의 최종 상태 변경 ω^f, ν^f를 위해 방정식 (14)을 풀기 위한 입력으로서 사용된다. 마지막으로, A_i 및 B_i가 최종 상태 변경으로부터 방정식 (30)으로 치환되어 타이어 비규일 스핀들 힘을 획득한다.

타이어의 접촉 패치에서의 반경방향 런 아웃(RRO)으로부터 휠 중심에서의 힘으로의 전이를 설명하기 위해 이제 예를 제시한다. 하기의 예에서, 비균일성은 단지 최초 RRO로부터만 도입된다고 가정한다.

도 3을 참조하면, RRO가 접촉 패치를 통과할 때, Fz(또는 달리 말해서 반경방향 힘 변화(RFV)) 및 Fx(또는 달리 말하면, 접선방향 힘 변화(TFV))가 타이어 스핀들(30)에 발생될 수 있다. 롤링 타이어(32)가 RRO를 가지고, 트레드(36)상의 지점(34)에서 겨우 지면과 접촉하는 것으로 가정한다. 이 예에서, 접촉 패치(38)는 스핀들에서 Fx를 발생하지 않는다. 도로면에 접촉하고 나면, 지점(34)의 속도는 0과 같다(또는 도로면의 속도와 같다). 이때, 벨트(40)는 여전히 이동/회전하여 도 3에 BB'로 표시된 바와 같은 전단 변경을 초래한다. 이 전단 변경은 Fx를 발생한다. 그러나, 저속에서, 타이어(32)가 그 스핀들(30) 둘레에서 자유롭게 회전하기 때문에, 전단 변경 BB'는 Fx를 발생하지 않을 것이다. 고속에서, 특히, 회전 모드가 야기될 때, BB'는 현저한 양의 Fx를 포함할 수 있다.

RRO로부터의 Fz 발생의 메카니즘을 이제 도 4를 참조로 설명한다. 지점 34에서 RRO가 접촉 패치를 통과할 때, RRO는 압축되며(부하로 인한 정상 변경에 부가하여), 따라서, Fz가 발생된다. 저속에서, 타이어 스핀들(30)이 Z 방향으로 이동하는 것이 규제되기 때문에, RRO를 압축하기 위해 사용되는 힘은 직접적으로 휠 중심에 전달되며, Fz가 된다. 고속에서, 수직 진동 모드가 RRO에 의해 야기되며, 따라서, 높은 레벨의 Fz가 얻어질 수 있다.

RRO로부터 Fz로의 전달 함수는 이하 DKz라 지칭되며, RRO로부터 Fx로의 전달 함수는 DKx라 지칭된다. 이런 전달 함수 대 주파수의 전형적인 예가 도 5A 및 도 5B에 도시되어 있다.

도 5A 및 도 5B의 두 개의 각 곡선의 피크는 예시적 타이어의 공진 주파수의 위치를 나타낸다. 0 여기 주파수(0 회전 속도에 대응)에서, DKx는 0이고(타이어 스핀들에서의 고정된 조건으로 인해, 즉, 타이어가 자유롭게 회전), DKz는 그렇지 않다(타이어 스핀들이 Z 방향 이동이 규제됨). 이는 매우 낮은 속도에서, Fx는 RRO가 얼마나 큰지에 무관하게 항상 매우 작다는 것을 의미한다. 한편, DKz는 0 속도에서 200N/mm 정도이다. 따라서, Fz는 RRO가 0에 근접한 속도에서 작지 않은 경우, 매우 클 수 있다.

상기 이론과 실험의 비교로서, 이하의 예가 하기의 표 1에 열거된 예시적인 타이어 파라미터를 구비한다.

파라미터	기호	값	단위
타이어 치수		205/60R16
림 관성 모멘트	I_r	2.5*0.371	kgm^2
타이어 비부하 반경	R	0.326	m
타이어 서미트 선형 질량 밀도	ρA	4.02	kg/m
팽창압	p₀	2.07*10^5	N/m^2
타이어 서미트 폭	b	0.142	m
타이어 반경방향 강성도	k_w	7.20*10^5	N/m^2
타이어 접선방향 강성도	k_v	4.44*10^5	N/m^2
타이어 서미트 반경방향 강성도	k_r	5.76*10^6	N/m^2
타이어 서미트 접선방향 강성도	k_θ	3.55*10^6	N/m^2
타이어 반경방향 댐핑	c_w	68	Ns/m^2
타이어 접선방향 댐핑	c_v	57	Ns/m^2
타이어 트레드 반경방향 댐핑	c_r	2887	Ns/m^2
타이어 트레드 접선방향 댐핑	c_θ	1511	Ns/m^2
타이어 부하 변경	w_c	0.026	m

표 1: 타이어 입력 파라미터

본 예에서, 타이어 불균일 속성은 제1 고조파 반경방향 런 아웃 및 질량 불균일 분포를 포함한다. 시뮬레이션으로부터 및 측정으로부터 얻어진 FxH1 및 FzH1(H1은 제1 고조파를 나타냄) 양자에 대한 각각의 크기(뉴턴 단위) 및 위상각(라디안 단위)은 도 6에 제시된다. 저속에서의 FxH1의 위상을 제외하고는 시뮬레이션된 결과는 측정과 매우 양호하게 일치한다는 것을 알 수 있다. 저속에서(예를 들면 6Hz 이하), FxH1은 균일성 기기에 의해 정확하게 측정되기에는 너무 작다.

이제 타이어 스핀들 비균일 힘에 대한 강성도 변화의 영향의 예가 도 7A 및 도 7B에 관련하여 제시된다. 주어진 타이어의 반경방향 강성도는 그의 제1의 4개의 고조파에서 1%의 변화를 갖는 것으로 가정한다. 이러한 타이어는 균일하게 분포된 질량을 갖는 완전한 원형이고 고속에서의 강성도 변화에 의해 생성된 반경방향 런 아웃은 무시할 수 있을 만큼 작은 것으로 또한 가정한다. 이 상황에서, 불균일 힘은 타이어가 26mm 변경을 갖고 로드 휠에 대해 부하를 받고 특정 속도로 회전할 때 타이어 스핀들에서 생성될 것이다. 제1의 4개의 고조파에서의 Fx 및 Fz에 대한 속도(Hz)는 도 7A 및 도 7B에 각각 도식적으로 예시된다. 강성도 변화는 특히 공진 주파수 범위에서 Fx의 더 높은 고조파에 중대한 영향을 갖는다. 또한, 저속에서, Fx는 0이 아니다.

도 5 내지 도 7에 예시되고 상술된 바와 같이, RRO 및 강성도 변화는 특히 타이어 공진 주파수의 부근에서 Fx(접선방향 힘 변화에 대응) 및 Fz(반경방향 힘 변화에 대응)를 생성할 것이다. 심지어는 매우 작은 양의 RRO 또는 강성도 변화가 매우 높은 레벨의 힘을 생성할 수 있다.

그러나, 이들이 위상이 다른 방식으로 RRO 및 강성도 변화의 영향이 배열되면, 불균일 힘이 상당히 감소(또는 달리 말하면 보정)될 수 있다. 비균일 보정의 예로서, 도 8A 및 도 8B를 참조하여 표 1에 열거된 동일 파라미터를 갖고 0°에서 0.70mm의 제1 고조파 반경방향 런 아웃(RROH1)을 가져 불균일 힘을 생성하는 타이어를 고려한다. 도 8A의 점선 곡선에서 약 17.5Hz에서, FxH1(접선방향 힘 변화, 제1 고조파)이 매우 높은 것을 알 수 있다. 이제, 약 4.0%의 크기를 갖는 제1 고조파 반경방향 강성도 변화가 180°에 위치되고 스핀들 힘이 계산되면, FxH1은 도 8A의 실선 곡선에 의해 도시된 바와 같이 감소될 수 있다. 이는 Fx가 RRO 및 강성도 변화 보정을 통해 비교적 더 높은 속도에서 최소화될 수 있다는 것을 나타낸다. Fz는 또한 도 8B에 도시된 바와 같이 저속 및 고속 양자에서 유사한 방식으로 향상될 수 있다.

이제 도 8C 및 도 8D를 참조하면, 다른 예가 반경방향 런 아웃 및 강성도 변화 사이의 보정에 의해 타이어 불균일 힘의 잠재적인 개선을 예시하기 위해 제시된다. 또한 금회에는 0 또는 180°에서 0.208mm의 제2 고조파 반경방향 런 아웃(RROH2)을 가져 불균일 힘을 생성하는 표 1에 열거된 동일 파라미터를 갖는 타이어를 고려한다. 도 8C의 점선 곡선에서, 약 13.5Hz에서 FxH2(접선방향 힘 변화, 제2 고조파)는 매우 높다는 것을 알 수 있다. 이제, 약 4.0%의 크기를 갖는 제2 고조파 접선방향 강성도 변화가 ±90°에 위치되고 스핀들 힘이 계산되면, FxH2는 도 8C의 실선 곡선에 의해 도시된 바와 같이 더 높은 주파수, 특히 공진 주파수에서 감소될 것이다. 이는 Fx가 RRO 및 강성도 변화 보정을 통해 비교적 더 높은 속도에서 최소화될 수 있다는 것을 나타낸다. Fz는 또한 도 8D에 도시된 바와 같이 저속 및 고속의 상대 속도에서 향상될 수 있다.

도 8A 내지 도 8D의 상기 예에서, 예는 타이어 불균일 힘(즉, 반경방향 힘 변화(Fz) 및 접선방향 힘 변화(Fx))이 어떠한 방식으로 반경방향 런 아웃 및 다양한 선택된 유형의 강성도 변화 사이의 보정에 의해 감소될 수 있는지를 제시한다. 반경방향 강성도, 접선방향 강성도, 팽창 강성도 및 굴곡 강성도를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 다양한 유형의 타이어 강성도는 모두 타이어 스핀들 힘의 레벨에 영향을 줄 수 있다는 것이 초기에 제시되었다. 반경방향 런 아웃과 강성도 변화 사이의 보정이 실행될 때, 강성도 변화는 가능한 유형의 강성도 변화 중 임의의 하나일 수 있다. 예를 들면, 도 8A 및 도 8B는 타이어 불균일 힘을 향상시키기 위해 반경방향 런 아웃의 영향을 갖고 위상이 다르도록 어떠한 방식으로 반경방향 강성도 변화의 영향이 배향될 수 있는지를 예시한다. 도 8C 및 도 8D는 반경방향 런 아웃 및 접선방향 강성도 변화 보정을 갖는 유사한 원리를 예시한다. 본원에 개시된 기술에 따른 이러한 보정은 하나의 특정 유형의 강성도 변화에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 종종 다수보다는 하나의 유형의 강성도 변화를 실시하는 것이 더 실용적일 수 있다. 이 경우, 가장 실용적이고 효율적으로 실시할 수 있는 강성도 변화의 유형은 보정 레벨이 결정되고 및/또는 실시될 수 있는 것이다.

상기의 수학적 분석 및 수치예는 본 발명의 요지에 따라 타이어를 각각 특정화하고 제조하는 방법의 기초를 제공한다. 먼저, 이 기술 분야에 공지된 바와 같은 다수의 다양한 프로세스가 개별 타이어의 구성에 이용된다는 것을 이해해야 한다. 이러한 타이어 제조 프로세스는 예를 들면 타이어 카카스(carcass)를 형성하기 위해 다양한 층의 고무 화합물 및/또는 다른 적합한 재료를 적용하는 단계, 서미트 블록(summit block)을 형성하도록 타이어 벨트부 및 트레드부를 제공하는 단계, 최종 그린 타이어(green tire)를 경화하는 단계 등을 포함한다. 이러한 프로세스는 도 9에 42a, 42b,...,42n으로서 표시되어 있고 예시적인 타이어(44)를 형성하도록 조합된다. 다수의 타이어의 뱃치(batch)가 다양한 프로세스(42a 내지 42n)의 하나의 반복으로부터 각각 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

이제 도 10을 참조하면, 타이어를 특정화하는, 특히 타이어 저속 반경방향 힘 변화를 특정화하는 방법의 예시적인 단계가 제시된다. 타이어는 도 9에 나타낸 다수의 프로세스에 따라 제조될 수 있다. 타이어가 제공된 후에, 이미 언급된 표 1에 설명된 타이어 측정의 유형과 같은 복수의 타이어 측정이 설정될 수 있다. 이러한 파라미터는 예를 들면, 타이어 반경, 타이어 폭, 타이어 서미트 질량, 타이어압, 타이어 반경방향 강성도, 타이어 접선방향 강성도, 타이어 서미트 반경방향 강성도, 타이어 서미트 접선방향 강성도, 타이어 반경방향 댐핑, 타이어 접선방향 댐핑, 타이어 트레드 반경방향 댐핑, 타이어 트레드 접선방향 댐핑 및 타이어 부하 변경을 포함한다. 이러한 파라미터는 이 기술 분야의 숙련자에게 공지된 바와 같은 타이어 특성 측정 장치에 의해 얻어질 수 있거나, 또는 대안적으로 주제 방법론에 앞서 설정되거나 후속의 컴퓨터 분석에서의 프로세싱을 위한 공지의 변수로서 입력된다.

도 10의 타이어 특정화 방법의 제1 단계(46)는 저속에서 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 것이다. 저속 반경방향 런 아웃(본원에서 LS-RRO라 칭함)은 반경방향 런 아웃 측정 장치(48)(도 9 참조)의 장착 고정부(전형적으로 타이어 림 또는 다른 강성 디스크와 유사한 품질을 가짐) 상에 타이어를 위치시킴으로써 측정될 수 있다. 몇몇 이러한 RRO 측정 장치의 예는 미국 특허 제5,396,438호(Oblizajek) 및 제5,345,867호(Sube 등)에 제공되어 있고, 이들 문헌은 모든 목적을 위해 본원에 참조에 의해 통합되어 있다. RRO 측정 장치는 소정 속도로 회전하는 동안 타이어의 기준점을 식별하고 유지하는 것이 가능하다. 다음, 타이어는 "저속"으로 회전되고, 이는 본 발명의 기술의 몇몇 실시예에서는 약 분당 180 회전(RPM) 또는 약 3Hz에 대응할 수 있다.

도 10의 예시적 방법에서 다음 단계(50)는 저속에서 제공된 타이어의 반경방향 힘 변화를 측정하는 것을 수반한다. 저속 반경방향 힘 변화(LS-RFV라 지칭함)가 힘 측정기(52)(도 9 참조)에 의해 얻어질 수 있으며, 이는 예로서, 시험 장치(114) 및/또는 장치(132) 또는 미국 특허 제5,396,438호에 개시된 바와 같은 다른 것들 등에 대응할 수 있다. 타이어 제조 및 시험 기술에서 잘 알려져 있는 저속 측정 장치에 대한 대안도 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 모든 저속 및 고속 반경방향 런 아웃 및 힘 측정은 이 목적을 위해 설계된 단일 측정기를 통해 얻어질 수 있다는 것을 인지하여야 한다.

여전히 도 10을 참조하면, LS-RRO 및 LS-RFV 측정이 각 단계(46 및 50)에서 이루어지고 나면, 방정식 (14), (22) 및 (30)이 단계(54)에 표시된 바와 같이 반경방향 강성도 변화(RSV)를 계산하기 위해 적용될 수 있다.

도 9를 다시 참조하면, 단계(54)에서의 계산은 컴퓨터(56)에 의해 수행될 수 있으며, 이는 임의의 유형의 프로세서, 마이크로콘트롤러 또는 기타 데이터 분석기에 대응할 수 있다. 각 측정기(48, 52)에서 얻어진 측정은 컴퓨터(56)로 중계될 수 있으며, 이 지점에서, 임의의 원하는 레벨의 데이터 분석이 실행될 수 있다. 차량 감도 시험(VST)(58)도 컴퓨터(56)에 연결 및 사용될 수 있다. VST(58)는 M.G. Holcombe 및 R.G. Altman의 "탑승 등급 시뮬레이션을 사용한 타이어 및 휠 균일성 필요도를 결정하기 위한 방법(SAE 880579, 1998)"에 추가로 상세히 기술된 것 같이, 반경방향 런 아웃 및 강성도 변화 같은 타이어 비균일 속성에 의해 유발되는 차량 진동을 평가하는 측정이다. 통상적으로, 높은 레벨의 타이어 비균일성은 현저한 양의 차량 진동을 발생시켜 차량 탑승자가 불편할 수 있게 한다. VST(58)는 객관적으로 또는 주관적으로 수행될 수 있다. 객관적인 경우에, 차량은 차량 핸들, 운전석 및/또는 차량의 바닥 같은 위치에서 진공이 측정될 수 있도록 설비된다. 주관적인 경우에, 전문 운전자가 진동의 강도를 평가하기 위해 사용된다. 이렇게 함으로써, 차량 진동과 타이어 비균일성 사이의 관계가 형성될 수 있으며, 그로부터, 타이어의 비균일성 레벨이 이런 한계 미만인 경우 양호한 탑승이 보증될 수 있도록 선택된 타이어 비균일 속성에 대해 한계가 설정될 수 있다. 이 한계는 그후 컴퓨터(56)에 프로그램될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 컴퓨터(56)가 단계(54)에서 반경방향 힘 변화의 각 반경방향 강성도 변화 및 반경방향 런 아웃 기여도를 계산하고 나면, 타이어는 추가로 다양한 다른 형태로 평가될 수 있다. 예시적인 추가 평가 프로세스는 예시적 단계(60)에서와 같은 타이어 분류 또는 등급화를 수반할 수 있다. 제한은 타이어의 저속 반경방향 힘 변화의 허용가능 레벨에 대한 상한을 설정하도록 형성될 수 있으며, 이런 제한은 가능하게는 시험된 타이어의 특정 유형 및/또는 타이어가 함께 사용될 차량의 유형에 의존할 수 있다. 타이어가 형성된 한계를 초과하는 저속 반경방향 힘 변화 레벨을 가지는 경우, 이때, 타이어는 배제되거나 후속 변경을 위해 제조부로 반환되는 그룹으로 분류될 수 있다. 타이어 비균일성 특징이 한계 이내인 경우, 타이어는 고객에게 전달할 수 있는 그룹으로 분류될 수 있다. 다른 예시적 평가 프로세스는 복수의 형성된 범주 중 하나로 타이어를 "등급화"하는 것에 대응한다. 각 범주는 타이어 비균일 힘의 특정 레벨과 타이어의 특정 유형에 대한 영향 및/또는 의도된 차량 유형, 응용분야 또는 사용 위치에 기초하여 규정될 수 있다. 특정 이런 한계 및 등급화 범주는 타이어 제조업자 및/또는 고객이 바라는 다양한 파라미터에 매우 의존적이며, 따라서, 이런 특정 예는 본 명세서에 기술되어 있지 않다는 것을 인지하여야 한다.

여전히 도 10을 참조하면, 타이어를 위한 저속 반경방향 힘 변화를 특징짓기 위한 프로세스의 또 다른 예시적 단계(62)는 타이어가 물리적 타이어 변경 프로세스를 받게 하는 것이다. 예시적 변경 프로세스는 타이어 제조 기술의 숙련자가 이해할 수 있는 바와 같은 질량 추가 프로세스 또는 타이어 연삭에 따른 특정 결정된 위치에 여분의 고무 질량체를 타이어에 추가 및/또는 연삭하는 것에 대응한다. 본 발명의 특징에 따라 사용될 수 있는 타이어 연삭 및 타이어 균일성 보정기(UCM)의 예시적 양상은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제6,139,401호(Dunn 등) 및 제6,086,452호(Lipczynski 등)에 기술되어 있다.

또한, 도 10의 단계(62)에 따라서, 저속에서 부가적인 반경방향 런 아웃(A-LS-RRO라 지칭됨)을 생성하기 위해 타이어에 변경을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. A-LS-RRO는 최초 RRO(LS-RRO)와 부가적인 RRO(A-LS-RRO)의 벡터 합에 의해 표시되는 총 RRO의 영향이 푸리에 분해의 하나 또는 다수 고조파에 대해 타이어 반경방향 강성도 변화(RSV)의 영향과 위상이 다르도록 이루어지는 것이 바람직하다. 예로서, 제1 RRO 고조파(RRO-H1)에 대하여, LS-RRO + A-LS-RRO의 최대 지점 각도는 H1을 위한 RSV의 최대 지점 각도로부터 약 180도 떨어지는 것이 바람직하다. 제2 RRO 고조파(RRO-H2)에 대하여, LS-RRO + A-LS-RRO의 최대 지점 각도는 H2를 위한 RSV 의 최대 지점 각도로부터 약 90도 떨어지는 것이 바람직하다. 저속에서의 추가 반경방향 런 아웃의 생성은 타이어에 질량체를 추가하거나 연삭하는 것 같은 물리적 타이어 변경 프로세스에 의해 실행되거나, 대안적으로, 도 9의 프로세스 42a, 42b,..., 42n에 의해 예시된 원래의 타이어 축조 프로세스의 하나 이상의 단계에 대한 시그니쳐 보정 또는 프로세스 변경에 의해 실행될 수 있다.

도 10 및 나머지 도면과 대응 설명에 관련하여, 비록 반경방향 런 아웃과 반경방향 강성도 변화 사이의 보정을 위한 특징이 제시되었지만, 발표된 단계 및 특징은 반경방향 강성도 변화에 제한되지 않는다는 것을 인지하여야 한다. 접선방향 강성도 변화, 타이어 벨트 신장 강성도 변화 및/또는 굴곡 강성도 변화 같은 다른 강성도 변화도 본 발명에 따라 계산 및 보정될 수 있다. 이와 같이, 반경방향 런 아웃의 보정이 실행되는 강성도 변화의 유형은 상술된 예로부터 임의로 미리선택된 유형일 수 있다.

상술된 바와 같은 도 10은 타이어의 부가적인 반경방향 런 아웃을 생성함으로써 타이어의 저속 반경방향 힘 변화를 특정화 및 보정하기 위한 예시적 단계 및 특징을 제시한다. 도 11은 이제 타이어에 부가적인 강성도 변화를 생성함으로써 저속 반경방향 힘 변화를 보정하기 위한 대안적 특징 및 단계를 제시한다. 도 11에 제시된 예시적 방법의 일부 양상은 도 10을 참조로 전술된 것들과 유사하며, 이런 예를 표시하기 위해 동일 참조 번호가 사용된다.

이제 도 11을 참조하면, 타이어 비균일성 보정을 위한, 보다 구체적으로는 저속 반경방향 힘 변화의 보정에 관한 예시적 방법이 설명된다. 이런 방법의 제1 예시적 단계(46)는 도 10에 관하여 전술된 바와 같은 방식으로 저속에서 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 것에 대응한다. 단계(46)에서 얻어진 RRO 측정은 또한 일부 실시예에서, 최초 RRO만을 포착하기 위해 타이어의 정확한 배치를 여전히 보증하는 낮은 압력(예로서, 0.8bar 정도의 압력)에서 수행된다.

여전히 도 11을 참조하면, 제2 예시적 단계(64)는 타이어-휠 중심에서 반경방향 힘 변화의 최소화된 양을 초래하는 반경방향 강성도 변화의 양을 결정하는 것에 대응한다. 전술된 바와 같이, 0 반경방향 힘 변화를 초래하는 강성도 변화(RSV) 값이 방정식 (14), (22) 및 (30)을 통해 얻어질 수 있다. 다른 실시예에서, 동일 방정식이 RSV 이외의 다른 유형의 강성도 변화를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 단계(64)의 값의 결정은 전술된 바와 같이 도 9의 컴퓨터(56)에 의해 실행될 수 있다. 도 11의 예시적 방법의 최종 단계 66은 단계(46)에서 측정된 바와 같은 타이어의 RRO를 보정하는 단계(64)에서 결정된 바와 같은 부가적인 강성도 변화(예로서, RSV)를 생성하는 것이다. 부가적인 강성도 변화의 생성은 도 9의 프로세스 42a, 42b,..., 42n에 의해 예시된 원래 타이어 구축 프로세스의 하나 이상의 단계에 대한 프로세스 변경 또는 시그니쳐 보정에 의해 실행될 수 있다. 예시적 단계(66)에서 실행될 수 있는 바와 같은 타이어 축조 프로세스의 강성도 변화의 고의적 생성에 관한 부가적인 세부 사항은 모든 목적에 대하여 본 명세서에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제6,606,902호에 개시되어 있다.

이제, 도 12를 참조하면, 타이어를 특정화하는, 특히 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 특정화하기 위한 방법의 예시적인 단계가 제시된다. 도 12에 제시된 방법은 도 10에 관련하여 설명된 방법의 양상과 유사하고, 도 9에 도시된 타이어 측정 및 분석 시스템에 의한 이러한 단계의 실시는 도 12에 의해 제시된 프로세스의 예시적인 단계에 동일하게 적용된다는 것을 이해해야 한다.

도 12의 타이어 특정화 방법의 제1 단계(68)는 저속에서의 타이어의 반경방향 런 아웃(LS-RRO)을 측정하는 것이다. 도 12의 예시적인 방법의 다음 단계(70)는 저속에서의 제공된 타이어의 반경방향 및/또는 접선방향 힘 변화(LS-RFV/LS-TFV)를 측정하는 것을 수반한다. 일단 LS-RRO 및 LS-RFV/LS-TFV 측정이 각각의 단계(68 및 70)에서 얻어지면, 방정식 (14), (22) 및 (30)이 단계(72)에 지시된 바와 같이 반경방향 강성도 변화(RSV)를 계산하도록 적용될 수 있다. 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 특정화하는 후속의 단계(74)는 고속에서 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 것이다. 이러한 고속 반경방향 런 아웃(HS-RRO) 측정 및 본원에 개시된 다른 고속 측정을 얻기 위한 예시적인 "높은" 속도는 적어도 약 300rpm(약 5Hz)의 속도에 대응할 수 있고, 몇몇 경우에 약 1200 내지 1800rpm(20 내지 30Hz) 사이 또는 그 이상일 수 있다.

도 12를 계속 참조하면, 일단 측정 및 계산이 각각의 단계(68 내지 74)에서 얻어지면, 타이어는 다양한 상이한 방식으로 더욱 평가될 수 있다. 예시적인 부가의 평가 프로세스는 예시적인 단계(76)에서와 같은 타이어 분류 또는 등급화를 포함할 수 있다. 특정 유형의 시험되는 타이어 및/또는 타이어가 사용되도록 의도되는 차량의 유형에 의존할 수 있는 한계와 같은 한계가 타이어의 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 허용 가능 레벨의 상한을 설정하도록 설립될 수 있다. 타이어가 설정된 한계를 넘는 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화 레벨을 가지면, 타이어는 거부되거나 또는 후속의 변경을 위해 제조 단계로 복귀되는 그룹으로 분류될 수 있다. 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화가 이 한계 내에 있으면, 타이어는 고객에 배달되기 위해 허용 가능한 그룹으로 분류될 수 있다. 다른 예시적인 평가 프로세스는 복수의 설정된 범주 중 하나로 타이어를 "등급화"하는 것에 대응한다. 각각의 범주는 특정 레벨의 타이어 불균일 힘 및 특정 유형의 타이어에 대한 영향 및/또는 의도된 유형의 차량, 적용 또는 위치 용도에 기초하여 규정될 수 있다. 특정의 이러한 한계 및 등급화 범주는 타이어 제조업자 및/또는 고객에 의한 원하는 바에 따른 다양한 파라미터에 매우 의존하고 따라서 이러한 것의 특정예는 본원에 설명하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

도 12를 계속 참조하면, 타이어의 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 특정화하기 위한 프로세스의 또 다른 예시적인 단계(78)는 타이어가 물리적인 타이어 변경 프로세스를 받게 하는 것이다. 고속에서의 부가의 반경방향 런 아웃(A-HS-RRO라 칭함)을 생성하기 위해 타이어에 변경을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. A-HS-RRO는 총 RRO 영향이 초기의 고속 RRO(HS-RRO)의 벡터합에 의해 표시되고 부가의 고속 RRO(A-HS-RRO)가 푸리어 변환의 하나 또는 다중 고조파에 대한 타이어 반경방향 강성도 변화(RSV)를 갖고 위상이 다른 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 RRO 고조파(RRO-H1)에서, HS-RRO + A-HS-RRO의 최대 지점 각도는 H1에서의 RSV의 최대 지점 각도로부터 약 180°떨어지는 것이 바람직할 수 있다. 제2 RRO 고조파(RRO-H2)에서, HS-RRO + A-HS-RRO의 최대 지점 각도는 H2에서의 RSV의 최대 지점 각도로부터 약 90°떨어지는 것이 바람직할 수 있다. 고속에서의 부가의 반경방향 런 아웃을 생성하는 것은 타이어에 질량체를 부가 및 연삭하는 것과 같은 물리적인 타이어 변경 프로세스에 의해 실시될 수 있거나, 또는 대안적으로 도 9의 프로세스(42a, 42b,...,42n)에 의해 예시되는 원래 타이어 제조 프로세스의 하나 이상의 단계의 시그니쳐 보정 또는 프로세스 변경에 의해 실시될 수 있다.

도 12는 상술한 바와 같이 타이어에 부가의 반경방향 런 아웃을 생성함으로써 타이어의 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 특정화하고 보정하기 위한 예시적인 단계 및 특징을 제시한다. 도 13은 이제 타이어에 부가의 강성도 변화를 생성함으로써 타이어에 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 보정하기 위한 대안의 단계 및 특징을 나타낸다. 도 13에 제시된 예시적인 방법론의 몇몇 양상은 도 12를 참조하여 이미 설명된 것들과 유사하고 유사한 도면 부호는 이러한 인스턴스(instance)를 지시하는데 사용된다.

이제 도 13을 참조하면, 타이어 불균일성을 보정하기 위한, 더 구체적으로는 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 보정과 관련하는 예시적인 방법이 개시된다. 이러한 방법에서의 제1 예시적인 단계(74)는 도 12와 관련하여 이미 설명된 바와 같은 방식으로 고속에서의 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 것에 대응한다. 단계(74)에서 얻어진 RRO 측정은 또한 몇몇 실시예에서 초기의 RRO(이미 존재하는 강성도 변화의 임의의 영향)만을 포착하기 위해 타이어의 정확한 장착을 계속 보장하는 저압(예를 들면, 0.8bar 정도의 압력)에서 실행될 수 있다.

도 13을 계속 참조하면, 제2 예시적인 단계(80)는 타이어 휠 중심에서의 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 최소량을 초래할 수 있는 강성도 변화의 양을 결정하는 것에 대응한다. 상술한 바와 같이, 0의 반경방향 힘 변화를 초래하는 강성도 변화(SV) 값은 방정식 (14), (22) 및 (30)으로부터 결정될 수 있다. 단계(80)에서의 값의 결정은 상술한 바와 같이 도 9의 컴퓨터(56)에 의해 실시될 수 있다. 도 13의 예시적인 방법에서의 최종 단계 82는 단계(74)에서 측정된 바와 같이 타이어의 RRO를 보정할 수 있는 단계(80)에서 결정된 바와 같은 부가의 강성도 변화를 생성하는 것이다. 부가의 강성도 변화의 생성은 도 9의 프로세스(42a, 42b,..., 42n)에 의해 예시되는 원래 타이어 제조 프로세스의 하나 이상의 단계에 시그니쳐 보정 또는 프로세스 변경에 의해 실시될 수 있다. 예시적인 단계(82)에서 실시될 수 있는 바와 같은 타이어 제조 프로세스에서의 강성도 변화의 의도적인 생성에 관한 부가의 상세는 모든 목적을 위해 참조에 의해 통합되어 있는 미국 특허 제6,606,902호에 개시되어 있다.

저속 반경방향 힘 변화 및 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 특정화하기 위한 예시적인 타이어 균일성 프로토콜은 각각 도 10 내지 도 13과 관련하여 각각 제시된다. 이러한 특정화 프로토콜과 연계된 개선 방법은 타이어 등급화 또는 분류, 타이어 연삭 또는 고무의 부가와 같은 물리적 변경 프로세스를 타이어에 적용, 또는 타이어 제조 프로세스 자체를 실시하기 위한 피드백의 제공과 같은 작용을 포함한다. 이제 실제 타이어 제조 프로세스를 개선하기 위한 단계와 관련한 타이어 특정화 및 관련 타이어 개선의 이 최종 분류의 부가의 양상은 도 14 및 도 15와 관련하여 제시된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 피드백 변경(98)이 타이어(44)의 제조와 연관된 바와 같은 다양한 프로세스(42a 내지 42n)의 선택된 것을 개선하기 위해 이용될 수 있다. 도 14는 타이어 저속 반경방향 힘 변화의 특징화에 기초하여 타이어를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시하고, 도 15는 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 특징화에 기초하여 타이어를 제조하기 위한 예시적인 방법 단계를 도시한다.

도 14 및 도 15에 제시된 방법은 도 10 내지 도 13과 관련하여 상술한 방법과 양상에서, 특히 타이어 균일성을 특정화하는데서 얻어진 측정의 유형에서 유사하다. 이와 같이, 도 9에 도시된 타이어 측정 및 분석 시스템에 의한 이러한 단계의 실시는 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이 도 14 및 도 15에 도시된 프로세스의 예시적인 단계에 각각 동일하게 적용된다는 것을 이해해야 한다.

도 14 및 도 15에 도시된 프로토콜은 도 9에 제시된 바와 같은 프로세스(42a,..., 42n)에 의해 제시된 타이어 제조 프로세스의 상이한 단계에 실험의 프로세스 디자인을 일반적으로 제시한다. 이러한 타이어 특정화 방법에 이용되는 디자인 실험의 유형의 일례는 시그니쳐 분석이다. 시그니쳐 분석은 타이어 제조 프로세스에서의 바람직하지 않은 결과를 채취하기 위해 분리된 타이어 불균일 파라미터와 같은 진단 데이터와 연계된 단서를 이해하도록 특정하게 설계된 전문 시스템의 형태이다. 통계 결정 트리가 일 세트의 프로세스 조건을 갖는 주어진 바람직하지 않은 결과를 연계시키는 패턴을 발견하는 것을 도울 수 있다. 연계가 인지되면, 이들은 바람직하지 않은 제조 결과를 유도하는 프로세스 조건을 관련시키도록 시그니쳐 분석을 통해 신규 데이터에 적용될 수 있다.

이제 도 14를 참조하면, 타이어 저속 반경방향 힘 변화의 특정화에 기초하는 예시적인 타이어 제조 프로세스는 다수의 타이어 세트를 제조하는 것이고, 각각의 타이어 세트는 프로세스(42a, 42b,...,42c)로서 도 10에 도시된 타이어 제조 프로세스의 상이한 단계의 기준 물리적 각도의 상이한 조합을 갖는다. 상이한 기준 물리적 각도는 타이어 카카스 및 서미트 블록을 형성하도록 타이어 제조 프로세스에서 전형적으로 조합된 상이한 층의 각각에 대한 중첩 또는 변화 위치에 대응할 수 있다. 도 14의 방법의 제2 단계(102)는 단계(100)에서 구성된 각각의 세트의 각각의 타이어에 대해 저속에서의 반경방향 런 아웃(LS-RRO)을 측정하는 것이다. 단계(100)에서 구성된 각각의 세트에서의 각각의 타이어에 대한 저속 반경방향 힘 변화(LS-RFV)는 또한 단계(104)에서 얻어진다. LS-RRO 및 LS-RFV 측정이 각각의 단계(102 및 104)에서 얻어지면, 방정식 (14), (22) 및 (32)이 각각의 세트의 각각의 타이어에 대해 반경방향 강성도 변화(RSV)를 유도하도록 단계(106)에서 적용된다.

도 14를 계속 참조하면, 타이어 저속 반경방향 힘 변화의 특정화에 기초하는 예시적인 제조 프로세스에서의 다음 단계(108)는 시그니쳐 분석 통계법을 적용하는 단계 및 실험이 분리할 수 있게 하는 타이어 제조 프로세스에서의 각각의 모델링된 단계에 대해 선택된 파라미터를 추정하는 단계를 포함한다. 이러한 선택된 파라미터는 LS-RRO 시그니쳐 및 반경방향 강성도 변화(RSV) 시그니쳐를 포함할 수 있다. 단계(108)에서 수행된 시그니쳐 분석 통계법의 결과에 기초하여, 후속의 단계(110)는 타이어 제조 프로세스를 최적화하는데 이용될 수 있다. 프로세스 최적화는 예를 들면 LS-RRO 시그니쳐의 합 및 RSV 시그니쳐의 합이 하나 또는 다중 고조파에 대해 위상이 다르도록 타이어 제조 프로세스의 상이한 단계의 상대 각도의 조합을 발견함으로써 실시될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기의 도 14 및 또한 이하에 설명되는 도 15는 모두 반경방향 런 아웃과 반경방향 강성도 변화 사이의 보정의 예를 예시하지만, 개시된 단계 및 특징은 반경방향 강성도 변화에만 한정되는 것은 아니다. 접선방향 강성도 변화, 타이어 벨트 신장 강성도 변화 및/또는 굴곡 강성도 변화와 같은 다른 강성도 변화가 또한 본 발명의 요지에 따라 계산되어 보정될 수 있다. 이와 같이, 반경방향 런 아웃의 보정이 실시될 수 있는 강성도 변화의 유형은 상기 열거된 예로부터 임의로 선택된 유형일 수 있다.

이제 도 15를 참조하면, 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 특정화에 기초하는 예시적인 타이어 제조 프로세스의 제1 단계(112)는 다수의 타이어 세트를 제조하는 것이고, 각각의 타이어 세트는 프로세스(42a, 42b,...,42c)로서 도 9에 도시된 타이어 제조 프로세스의 상이한 단계의 기준 물리적 각도의 상이한 조합을 갖는다. 상이한 기준 물리적 각도는 타이어 카카스 및 서미트 블록을 형성하도록 타이어 제조 프로세스에서 전형적으로 조합되는 상이한 층의 각각에 대한 중첩 또는 변화 위치에 대응할 수 있다. 도 15의 방법의 제2 단계(114)는 단계(112)에서 구성된 각각의 세트의 각각의 타이어에 대해 저속에서의 반경방향 런 아웃(LS-RRO)을 측정하는 것이다. 단계(112)에서 구성된 각각의 세트에서의 각각의 타이어에 대한 저속 반경방향 힘 변화(LS-RFV)는 또한 단계(116)에서 얻어진다. LS-RRO 및 LS-RFV 측정이 각각의 단계(114 및 116)에서 얻어지면, 방정식 (14), (22) 및 (30)이 각각의 세트의 각각의 타이어에 대해 반경방향 강성도 변화(RSV)를 계산하도록 단계(118)에서 적용된다.

도 15를 계속 참조하면, 타이어 고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화의 특정화에 기초한 예시적인 제조 프로세스에서의 다음 단계(120)는 단계(112)에서 제조된 각각의 세트의 각각의 타이어의 고속에서의 반경방향 런 아웃(HS-RRO)을 측정하는 것을 포함한다. 그 후에, 예시적인 단계(122)는 시그니쳐 분석 통계법을 적용하는 단계 및 실험이 분리할 수 있게 하는 타이어 제조 프로세스에서의 각각의 모델링된 단계에 대해 선택된 파라미터를 추정하는 단계를 포함한다. 이러한 선택된 파라미터는 HS-RRO 시그니쳐 및 반경방향 강성도 변화(RSV) 시그니쳐를 포함할 수 있다. 단계(122)에서 수행된 시그니쳐 분석 통계법의 결과에 기초하여, 후속의 단계(124)는 타이어 제조 프로세스를 최적화하는데 이용될 수 있다. 프로세스 최적화는 예를 들면 HS-RRO 시그니쳐의 합 및 RSV 시그니쳐의 합이 하나 또는 다중 고조파에 대해 위상이 다르도록 타이어 제조 프로세스의 상이한 단계의 상대 각도의 조합을 발견함으로써 실시될 수 있다.

고속 반경방향 또는 접선방향 힘 변화는 또한 도 14에 설명된 단계를 통해 성취될 수 있다는 것에 주목해야 한다.

접선방향 강성도 변화 및 타이어 벨트 신장 강성도 변화와 같은 다른 강성도 변화가 타이어 반경방향 또는 접선방향 힘 변화를 실행할 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다. 이 상황에서, 불균일 힘의 보정은 본원에 설명된 바와 동일한 원리를 따라 성취될 수 있다.

개시된 기술의 상술한 양상의 선택된 조합은 본 발명의 요지의 복수의 상이한 실시예에 대응한다. 본원에 제시되고 논의된 예시적인 실시예의 각각은 본 발명의 요지의 한정을 암시하는 것은 아니라는 것을 주목해야 한다. 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명된 특징 또는 단계는 다른 부가의 실시예를 제공하도록 다른 실시예의 양상과 조합하여 사용될 수 있다. 부가적으로, 특정 특징은 동일한 또는 유사한 기능을 수행하는 언급하지 않은 유사 장치 또는 특징과 교환될 수 있다. 유사하게, 특정 프로세스 단계는 타이어 특정화 및 제조의 부가의 예시적인 실시예를 제공하도록 다른 단계와 교환되거나 이와 조합하여 이용될 수 있다.

본 발명의 요지가 그의 특정 실시예에 관련해 상세히 설명되었지만, 이 기술 분야의 숙련자는 상기의 내용의 이해를 얻을 때 이러한 실시예의 변경 또는 변경 및 등가물을 즉시 생성할 수 있을 것임이 자명해질 것이다. 따라서, 본원의 범주는 한정적이기보다는 예시적인 것이며, 본원의 요지는 이 기술 분야의 숙련자에게 즉시 명백할 수 있는 본 발명의 요지의 이러한 변경, 변형 및/또는 부가의 포함을 배제하는 것은 아니다.

본 발명은 저속 및 고속 양자 모두에서 타이어 균일성에 영향을 미치는 반경방향 및 접선방향 힘 변화 같은 타이어 균일성 성능 파라미터를 특징짓기 위한 기술에 관련한다. 이런 타이어 파라미터 및 기타의 특징화 및 예측은 후속해서 제조된 제품을 등급화, 분류 또는 제조된 제품에 대한 보정을 제공 및/또는 그 제조 양상을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

Claims

반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법에 있어서,

제1 미리결정된 저속에서 주어진 타이어의 반경방향 런 아웃(radial run out)을 측정하는 단계;

제2 미리결정된 저속에서 상기 주어진 타이어의 반경방향 힘 변화를 측정하는 단계;

강성도 변화의 하나 이상의 미리선택된 유형들에 의해 생성된, 상기 반경방향 힘 변화들을 측정하는 단계에서 측정된 반경방향 힘 변화들의 부분을 계산하는 단계; 및

주어진 타이어를 미리결정된 반경방향 힘 변화 제한들에 의해 형성된 적어도 2 개의 범주들 중 하나로 분류하는 단계를 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 1 항에 있어서, 강성도 변화의 하나 이상의 미리선택된 유형들은 반경방향 강성도 변화, 접선방향 강성도 변화, 굴곡 강성도 변화, 및 신장 강성도 변화 중 하나 이상을 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 압력 및 회전하의 타이어 링(tire ring)의 운동의 하나 이상의 방정식들, 접촉 패치(contact patch)에서 타이어 링상에 작용하는 반경방향 힘들에 대한 방정식들, 및 고정된 좌표 표현의 반경방향 힘들에 대한 방정식들을 활용하는 단계를 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제1 및 제2 미리결정된 저속들은 분당 약 180 회전 미만인, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 1 항에 있어서, 저속에서 부가적인 반경방향 런 아웃을 생성하기 위해 주어진 타이어가 물리적 변경을 받게하는 단계를 더 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 주어진 타이어가 물리적 변경을 받게하는 단계는 주어진 타이어를 연삭하는 단계 및 미리결정된 위치들에서 주어진 타이어에 고무 질량체(rubber mass)를 추가하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 1 항에 있어서, 미리결정된 고속에서 상기 주어진 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계; 및

주어진 타이어를 미리결정된 고속 반경방향 힘 변화 제한들에 의해 형성된 적어도 2 개의 범주들 중 하나로 분류하는 단계를 더 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 7 항에 있어서, 제1 및 제2 미리결정된 저속들은 분당 약 180 회전 미만이고, 미리결정된 고속은 분당 약 300 회전을 초과하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 7 항에 있어서, 고속에서 부가적인 반경방향 런 아웃을 생성하기 위해 주어진 타이어가 물리적 변경을 받게하는 단계를 더 포함하는, 반경방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
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타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법에 있어서,

제1 미리결정된 고속에서 주어진 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계;

제2 미리결정된 고속에서 상기 주어진 타이어의 접선방향 힘 변화를 측정하는 단계;

강성도 변화의 하나 이상의 미리선택된 유형들에 의해 생성된, 상기 접선방향 힘 변화들을 측정하는 단계에서 측정된 접선방향 힘 변화들의 부분을 계산하는 단계; 및

주어진 타이어를 미리결정된 고속 접선방향 힘 변화 제한들에 의해 형성된 적어도 2 개의 범주들 중 하나로 분류하는 단계를 포함하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 19 항에 있어서, 강성도 변화의 하나 이상의 미리선택된 유형들은 반경방향 강성도 변화, 접선방향 강성도 변화, 굴곡 강성도 변화, 및 신장 강성도 변화 중 하나 이상을 포함하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 압력 및 회전하의 타이어 링의 운동의 하나 이상의 방정식들, 접촉 패치에서 타이어 링상에 작용하는 접선방향 힘들에 대한 방정식들, 및 고정된 좌표 표현의 접선방향 힘들에 대한 방정식들을 활용하는 단계를 포함하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
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제 19 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 미리결정된 고속들은 분당 약 300 회전을 초과하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
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제 19 항에 있어서, 고속에서 부가적인 반경방향 런 아웃을 생성하기 위해 주어진 타이어가 물리적 변경을 받게하는 단계를 더 포함하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 주어진 타이어가 물리적 변경을 받게하는 단계는 주어진 타이어를 연삭하는 단계 및 미리결정된 위치들에서 주어진 타이어에 고무 질량체를 추가하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 타이어의 고속 접선방향 힘 변화들에 기초하여 타이어들을 분류하는 방법.
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타이어들을 제조하는 방법에 있어서,

타이어들의 복수의 세트들을 건조하는(construct) 단계로서, 각각의 세트는 타이어 축조 프로세스의 복수의 상이한 단계들 각각에 대한 물리적 기준 각도들의 상이한 각 조합에 의해 구별되는, 상기 타이어들의 복수의 세트들을 건조하는 단계;

제1 미리결정된 저속에서 각 세트 내의 각 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계;

강성도 변화 파라미터들의 미리결정된 유형 및 각 반경방향 런 아웃을 추정하기 위해 상기 타이어들의 세트 각각에 대한 타이어 축조 프로세스의 상기 상이한 단계들 각각에 대해 통계법을 적용하는 단계;

제2 미리결정된 저속에서 각 세트 내의 각 타이어의 반경방향 힘 변화를 측정하는 단계;

상기 각 세트 내의 각 타이어의 강성도 변화의 상기 미리결정된 유형에 의해 각각 생성된, 상기 반경방향 힘 변화를 측정하는 단계에서 측정된 각 반경방향 힘 변화의 부분을 계산하는 단계; 및

상기 계산하는 단계에 기초하여 타이어들을 제조하는 단계를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
제 28 항에 있어서, 강성도 변화의 미리결정된 유형은 상기 적용하는 단계에서 추정된 저속 강성도 변화이고, 반경방향 강성도 변화, 접선방향 강성도 변화, 신장 강성도 변화, 및 굴곡 강성도 변화 중 하나를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 28 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 압력 및 회전하의 타이어 링의 운동의 하나 이상의 방정식들, 접촉 패치에서 타이어 링상에 작용하는 반경방향 힘들에 대한 방정식들, 및 고정된 좌표 표현의 반경방향 힘들에 대한 방정식들을 활용하는 단계를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
제 28 항에 있어서, 제1 및 제2 미리결정된 저속들은 분당 약 180 회전 미만인, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 28 항에 있어서, 물리적 기준 각도들의 조합에 의해 구별되는 상기 타이어들의 세트들 중 어느 것이 하나 이상의 고조파들(harmonics)에 대해 실질적으로 위상이 다른, 상기 적용하는 단계에서 추정된 저속 강성도 변화 파라미터들 및 저속 반경방향 런 아웃을 산출하는지를 결정하는 단계; 및

상기 결정하는 단계에서 식별된 타이어들의 세트의 제조에서 활용되는 것에 대응하는 타이어 축조 프로세스에 기초하여 후속 타이어들을 제조하는 단계를 더 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 28 항에 있어서,

미리결정된 고속에서 각 세트 내의 각 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계;

강성도 변화 파라미터들의 미리결정된 유형 및 각 고속 반경방향 런 아웃을 추정하기 위해 상기 타이어들의 세트 각각에 대한 타이어 축조 프로세스의 상기 상이한 단계들 각각에 대해 통계법을 적용하는 단계; 및

상기 계산하는 단계에 기초하여 타이어들을 제조하는 단계를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 36 항에 있어서, 제1 및 제2 미리결정된 저속들은 분당 약 180 회전 미만이고,

상기 미리결정된 고속은 분당 약 300 회전을 초과하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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타이어들을 제조하는 방법에 있어서,

타이어들의 복수의 세트들을 건조하는 단계로서, 각각의 세트는 타이어 축조 프로세스의 복수의 상이한 단계들 각각에 대한 물리적 기준 각도들의 상이한 각 조합에 의해 구별되는, 상기 타이어들의 복수의 세트들을 건조하는 단계;

제1 미리결정된 고속에서 각 세트 내의 각 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계; 및

접선방향 강성도 변화 파라미터들의 미리결정된 유형 및 각 고속 반경방향 런 아웃을 추정하기 위해 상기 타이어들의 세트 각각에 대한 타이어 축조 프로세스의 상기 상이한 단계들 각각에 대해 통계법을 적용하는 단계;

제2 미리결정된 고속에서 각 세트 내의 각 타이어의 접선방향 힘 변화를 측정하는 단계;

상기 각 세트 내의 각 타이어의 강성도 변화의 상기 미리결정된 유형에 의해 각각 생성된, 상기 접선방향 힘 변화를 측정하는 단계에서 측정된 각 접선방향 힘 변화의 부분을 계산하는 단계; 및

상기 계산하는 단계에 기초하여 타이어들을 제조하는 단계를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
제 44 항에 있어서, 강성도 변화의 미리결정된 유형은 반경방향 강성도 변화, 접선방향 강성도 변화, 신장 강성도 변화, 및 굴곡 강성도 변화 중 하나를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 44 항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 압력 및 회전하의 타이어 링의 운동의 하나 이상의 방정식들, 접촉 패치에서 타이어 링상에 작용하는 반경방향 힘들에 대한 방정식들, 및 고정된 좌표 표현의 반경방향 힘들에 대한 방정식들을 활용하는 단계를 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
제 44 항에 있어서, 제1 및 제2 미리결정된 고속들은 분당 약 300 회전을 초과하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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제 44 항에 있어서, 물리적 기준 각도들의 조합에 의해 구별되는 타이어들의 세트들 중 어느 것이 하나 이상의 고조파들에 대해 실질적으로 위상이 다른, 상기 적용하는 단계에서 추정된 강성도 변화 파라미터들 및 고속 반경방향 런 아웃을 산출하는지를 결정하는 단계; 및

상기 결정하는 단계에서 식별된 타이어들의 세트의 제조에서 활용되는 것에 대응하는 타이어 축조 프로세스에 기초하여 후속 타이어들을 제조하는 단계를 더 포함하는, 타이어들을 제조하는 방법.
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타이어 힘 변화들을 보정하는 방법에 있어서,

주어진 타이어 축조 프로세스에 따라 하나 이상의 타이어들의 세트를 건조하는 단계;

미리결정된 회전 속도에서 상기 타이어들 중 선택된 타이어의 반경방향 런 아웃을 측정하는 단계;

상기 측정하는 단계에서 획득된 반경방향 런 아웃에 기초하여 상기 선택된 타이어들 각각에 대한 최소화된 힘 변화를 초래할 수 있는 강성도 변화의 하나 이상의 미리선택된 유형들에 대한 강성도 변화의 양을 결정하는 단계; 및

상기 측정하는 단계에서 얻어진 상기 선택된 타이어들 각각의 반경방향 런 아웃을 보정하기 위해, 상기 결정하는 단계에서 결정된 적어도 하나의 강성도 변화를 생성하는 단계를 포함하는, 타이어 힘 변화들을 보정하는 방법.
제 52 항에 있어서,

상기 결정하는 단계는 최소화된 반경방향 힘 변화를 초래할 수 있는 강성도 변화의 양을 결정하고,

상기 적어도 하나의 강성도 변화를 생성하는 단계는 주어진 타이어 축조 프로세스의 하나 이상의 단계들에서 후속 타이어들의 제조에서 초래되는, 타이어 힘 변화들을 보정하는 방법.
제 52 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 최소화된 접선방향 힘 변화를 초래할 수 있는 강성도 변화의 양을 결정하는, 타이어 힘 변화들을 보정하는 방법.
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제 54 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 강성도 변화를 생성하는 단계는 주어진 타이어 축조 프로세스의 하나 이상의 단계들에서 후속 타이어들의 제조에서 초래되는, 타이어 힘 변화들을 보정하는 방법.
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