KR101079720B1

KR101079720B1 - 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101079720B1
Application number: KR1020090034566A
Authority: KR
Inventors: 최승복; 한영민; 손병호
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2011-11-03
Also published as: KR20100115917A

Abstract

본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법 및 그 장치는 타이어 내부를 적정 공기압으로 유지시킬 수 있으며 장기간 운행이나 미세펑크 등으로 인해 서서히 내부 압력이 감소하는 경우에도 일정기간동안 타이어 내부의 공기압을 유지시킬 수 있으며 하절기나 동절기의 계절변화, 고속도로나 시내주행과 같은 주행조건의 변화에 따라 적정 타이어 압력을 제공할 수 있는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법 및 그 장치를 제공함을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 타이어를 구조적으로 지지하는 휠(8)과 상기 휠(8)에 끼워지는 구조로 구비되며 내부에 환형의 공간을 형성하는 타이어고무(9)로 구성되는 차량용 타이어에 있어서, 상기 휠(8)에 구비되어 타이어에 공기를 가압 또는 감압할 수 있는 펌핑공간을 형성하는 펌핑쳄버(2)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 외부 대기(60)를 연결하는 외부 유로(42)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 타이어 내부(61)를 연결하는 내부 유로(32)와, 상기 외부 유로(42)에 위치하여 상기 외부 유로(42)의 개폐를 단속할 수 있는 외부압전밸브(4)와, 상기 내부 유로(32)에 위치하여 상기 내부 유로(32)의 개폐를 단속할 수 있는 내부압전밸브(3)와, 상기 펌핑쳄버(2)를 밀폐하는 구조로 구비되며 탄성력이 있는 재료로 제작된 다이아프램(5)과, 상기 다이아프램(5)에 고정 구비되어 상기 다이아프램(5)을 변형시킬 수 있는 압전작동기(1)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 제공한다.

압전 재료(piezoelectric material), 차량 타이어(vehicle tire), 셀프 펌핑(self-pumping), 셀프 센싱(self-sensing), 능동 압력 제어(active pressure control)

Description

압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법 및 그 장치{SELF-SENSING AND SELF-PUMPING METHOD OF VEHICLE TIRE USING PIEZOELECTRIC MATERIAL AND DEVICE}

본 발명은 차량의 타이어에 관한 것으로서 차량의 타이어의 공기압을 측정할 수 있으며 더불어 타이어의 공기압을 일정한 압력으로 또는 외부환경의 변화에 따라 요구되는 타이어의 공기압을 펌핑할 수 있는 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑장치에 관한 것이다.

최근 센서 및 작동기 분야에서 압전재료가 활발하게 도입되고 있는데, 일반적으로 압전 재료는 기계적 에너지를 전기적 에너지로, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 효율적으로 변환시킬 수 있다. 즉, 압력을 가하면 전압을 발생시키므로 이를 이용하여 센서로서 사용할 수 있으며, 전압을 가하면 변형이 발생하므로 작동기로써 사용할 수 있다. 특히 압전재료를 이용한 작동기는 정밀제어가 가능하면서도 그 구조가 매우 간단하여 소형화에 매우 유리한 장점을 가지고 있다.

본 발명은 차량용 타이어에 관한 것으로 종래의 수동형 공기 주입식 타이어의 성능과 편의성을 개선하고자 하는 것이다. 차량에 장착되는 타이어의 경우 타이 어 내부에 적정 공기압력이 요구되므로 공압펌프를 이용해 외부에서 공기를 주입해야 한다. 하지만 타이어 내부압력은 지속적으로 유지되기 어려우며, 장기간의 운행이나 미세펑크 등으로 인해 서서히 내부압력이 감소하게 된다. 또한 하절기나 동절기의 계절변화, 고속도로나 시내주행과 같은 주행조건의 변화에 따라 적정 타이어 압력은 항상 변하게 되는 데 현재 타이어는 이러한 환경 변화에 능동적으로 대처하기 어렵다. 따라서 운전자의 세심한 주의와 정기적인 타이어 압력 조절이 없으면 운행효율 감소나 예기치 않은 사고의 위험성을 상시 갖고 있어 경제적인 측면과 안정성의 측면에서 좋지 못하다. 따라서 차량 타이어의 공기압을 자체적으로 조절할 수 있는 장치가 필수적으로 요구되고 있다. 하지만 차량 타이어의 복잡한 구조와 부가장치의 무게, 편심 등을 고려하면 기존의 펌프 메커니즘은 적용하기 매우 어려우며, 현재에는 단지 공기압 변화를 기민한 센서로 측정하여 운전자에게 전달하는데 그치고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 타이어 내부를 적정 공기압으로 유지시킬 수 있으며 장기간 운행이나 미세펑크 등으로 인해 서서히 내부 압력이 감소하는 경우에도 일정기간동안 타이어 내부의 공기압을 유지시킬 수 있으며 하절기나 동절기의 계절변화, 고속도로나 시내주행과 같은 주행조건의 변화에 따라 적정 타이어 압력을 제공할 수 있는 압전 재료를 이용한 차 량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치는 타이어를 구조적으로 지지하는 휠(8)과 상기 휠(8)에 끼워지는 구조로 구비되며 내부에 환형의 공간을 형성하는 타이어고무(9)로 구성되는 차량용 타이어에 있어서, 상기 휠(8)에 구비되어 타이어에 공기를 가압 또는 감압할 수 있는 펌핑공간을 형성하는 펌핑쳄버(2)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 외부 대기(60)를 연결하는 외부 유로(42)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 타이어 내부(61)를 연결하는 내부 유로(32)와, 상기 외부 유로(42)에 위치하여 상기 외부 유로(42)의 개폐를 단속할 수 있는 외부압전밸브(4)와, 상기 내부 유로(32)에 위치하여 상기 내부 유로(32)의 개폐를 단속할 수 있는 내부압전밸브(3)와, 상기 펌핑쳄버(2)를 밀폐하는 구조로 구비되며 탄성력이 있는 재료로 제작된 다이아프램(5)과, 상기 다이아프램(5)에 구비되어 상기 다이아프램(5)을 변형시킬 수 있는 압전작동기(1)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 제공한다.

또한, 상기 외부압전밸브(4) 및 상기 내부압전밸브(4)는 상기 휠(8)에 고정되는 탄성빔(31,41)과, 상기 탄성빔(31, 41)중 상기 내·외부 유로(42, 32)를 밀폐할 수 있는 위치에 구비되는 퍼핏(30, 40)과, 상기 탄성빔(31, 41)에 구비되어 상 기 탄성빔(31, 41)을 변형시킬 수 있는 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 제공한다.

또한, 상기 다이아프램(5)은 상기 휠(8)의 내부에 환형으로 구비되며 상기 다이아프램(5)에 다수개의 상기 압전작동기(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 제공한다.

또한, 상기 압전작동기(1)의 재료는 MFC(Macro fiber composition)인 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 제공한다.

또한, 타이어 압력을 센싱하는 제 1단계; 상기 제 1단계에서 센싱된 타이어압력과 요구타이어압력을 입력받아 비교하여 계산한 뒤 제어신호를 생성하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 생성된 제어신호를 증폭하여 다이아프램(5)에 구비된 압전작동기(1)과 내·외부압전밸브(3, 4)에 구비된 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)에 제공하여 펌핑하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법을 제공한다.

더불어, 상기 제 1단계에서 타이어의 압력을 센싱하는 방법은 상기 내부 압전밸브(3)를 개방하고 상기 외부 압전밸브(4)를 닫은 후 다이아프램(5)의 변형률을 상기 다이아프램(5)에 고정된 상기 MFC 압전작동기(1)에 구비된 센서부(11)로 측정하는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법을 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치에 의하면 간단하고 가벼운 장치이며 더불어 편심이 거의 없는 장치로 구성될 수 있으며 타이어 내부를 적정 공기압으로 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 장기간 운행이나 미세펑크 등으로 인해 서서히 내부 압력이 감소하는 경우에도 일정기간동안 타이어 내부의 공기압을 유지시킬 수 있어 자동차의 안정성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 하절기나 동절기와 같은 계절변화, 고속도로나 시내주행과 같은 주행조건의 변화에 따라 적정 타이어 압력을 제공하는 바 운전의 편의성 및 자동차의 주행능력향상 등을 도모할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

본 발명은 차량 타이어의 휠 내부에 장착이 가능한 장치로서, 자체적으로 압력 센싱이 가능한 MFC(Macro fiber Composition) 압전작동기(1)로 작동되는 다이아프램(5), 그리고 이와 연동해서 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)로 구동되는 2개 의 내·외부압전밸브(3, 4)를 구비함을 특징으로 한다.

상기 다이아프램(5)과 상기 압전작동기(1)로 구성된 펌프에 있어서, 펌프의 압축 메커니즘은 타이어 휠 형상과 회전 운동시 편심을 고려하여 구성되되, 이를 위해 탄성 재질의 다이아프램(5)을 휠 내면에 환형으로 부착함으로써 다이아프램(5)과 휠(8) 사이에 직사각형의 단면을 갖는 환형의 압축공간인 펌핑쳄버(2)를 형성한다. 따라서 다이아프램(5)의 변형에 의해 공기를 압축 펌핑하게 된다. 여기서 다이아프램(5)을 구동하기 위해 그 표면 중심을 따라 다수의 압전작동기(1)를 부착한다. 이 때 압전 작동기(1)는 작동기부(10)와 함께 센서부(11)를 포함하고 있는 MFC 압전 작동기(1)를 적용하여 셀프 센싱이 가능하도록 구성한다. 그리고 상기 내·외부압전밸브(3, 4)는 단순한 온-오프(on-off) 형 밸브를 적용하되 탄성재질의 탄성 빔(31, 41)과 원추형 퍼핏(Poppet)으로 구성된다. 이 때 유로를 개폐하기 위한 퍼핏(30, 40)의 운동은 탄성 빔에 부착된 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)에 의해 이루어지며, 인가되는 전압에 따라 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)가 탄성 빔(31, 41)의 변형을 시켜 내·외부 유로(32, 42)를 개폐하게 된다. 셀프 펌핑 장치는 상기 다이아프램(5)과 상기 압전작동기(1)로 구성되는 펌프와 내·외부 압전 밸브(3, 4)로 구성되되, 펌프의 다이아프램(5)과 휠(8) 사에에 형성된 펌핑쳄버(2)를 기준으로 외부 대기(60)와 타이어 내부(61)가 연결되도록 각각 1개씩 2개의 내·외부 유로(32, 42)가 구비 된다. 이 때 펌프와 밸브는 2개의 모드(mode)로 상호 연동되어 작동하며 이는 타이어 내부 공기를 가압 또는 감압하는 모드이다.

그리고 본 발명에서 안출된 차량 타이어 셀프 센싱 및 펌핑 장치는 차량 운 행조건 또는 운전자의 판단에 따른 타이어 요구 공기압과 실제 측정 공기압 정보를 바탕으로 ECU에 내장된 제어 알고리즘에서 제어 신호를 발생시키고 고전압 증폭장치를 통해 압전 작동기에 전압을 인가함으로써 가압 또는 감압 모드로 펌프를 작동시켜 타이어에 적정한 공기압을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 각 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 타이어 전체를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 타이어의 적용 예의 단면사시도이다.

도 3은 압전 작동기가 부착된 다이아프램의 사시도이다.

도 4는 압전 작동기의 정면도이다.

도 5는 도면 2의 내·외부 압전 밸브의 작동 예를 도시한 단면도이다.

도 6은 가압 동작에서 다이아프램의 변형의 예를 도시한 단면도이다.

도 7은 감압 동작에서 다이아프램의 변형의 예를 도시한 단면도이다.

도 8은 압력제어 회로의 블록다이어그램이다.

도 9는 본 발명에서 전체 시스템 적용 예의 예시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 셀프 센싱 및 펌핑 장치는 MFC 압전 작동기(1)가 부착된 다이아프램(5), 내·외부압전밸브(3, 4) 그리고 압력제어 회로(도 8)로 구성되어 있다. 도 4는 다이아프램(5)에 적용되는 MFC 압전 작동기(1)로서 센서부(11)와 작동기부(10) 그리고 입출력단자(12, 13)로 구성되어 펌프 구동과 동시에 타이어 공기압을 자체적으로 측정하여 압력제어 로직에 적용하는 셀프 센싱을 할수 있음을 특징으로 한다.

도 5는 타이어 내부과 외부에 각각 설치된 내부압전밸브(3)와 외부압전밸브(4)의 단면도이며 내·외부 밸브압전작동기(33, 43), 탄성 빔(31, 41), 퍼핏(30, 40) 그리고 내·외부 유로(32, 42)로 구성되어 있다. 탄성 빔(31, 41)은 프리스트레스(prestress) 되어 있어, 상기 내·외부 유로(32, 42)를 막아 밸브를 차단해주며 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)를 이용하여 탄성 빔(31, 41)에 변형을 가해주면 밸브를 열어 공기의 이동을 자유롭게 해준다. 여기서 도 5의 (a)는 닫힌 형태의 외부 압전 밸브(4)의 단면도 이며 도 5의 (b)는 열린 상태의 내부압전밸브(3)의 단면도이다. 도 6과 도 7은 내·외부압전밸브(3, 4)를 이용하여 타이어에 가압과 감압을 해주는 펌프의 예시도 이며, MFC 압전 작동기(1)와 다이아프램(5) 그리고 내·외부압전 밸브(3, 4)로 구성 되어 있다.

상기 MFC 압전 작동기(1)는 다이아프램(5) 일측면에 부착되어 다이아프램(5)에 변형을 만들어 준다. 이때 펌프는 가압 또는 감압모드로 동작할 수 있다. 먼저 도 6 가압모드에서는 다이아프램(5)이 타이어 외부 쪽으로 변형하고, 동시에 내부 압전밸브(3)는 닫고 외부 압전 밸브(4)는 열면 펌프내부의 압력이 낮아져서 외부 대기(60)가 펌프로 유입된다. 이후 다이아프램(5)이 타이어 내부(61) 쪽으로 변형하면서 내부압전밸브(3)는 열고 외부압전밸브(4)는 닫아 펌프쳄버(2)의 압력이 상승하면 높아진 압력을 이용하여 타이어 내부(61)를 가압한다. 이 때 내외측압전밸브(3, 4)는 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)와 연결된 탄성 빔(31, 41)에 의해 능동적으로 개폐가 이루어진다. 도 6의 (a)는 다이아프램(5)이 타이어 외부 쪽으로 변형되어 펌핑쳄버(2)의 빈 공간으로 외부 대기(60)를 채워주는 동작의 단면도이며 도 6의 (b)는 다이아프램(5)이 타이어 내부(61) 쪽으로 변형되어 타이어 내부(61)의 공기를 가압해주는 동작의 단면도 이다. 본 발명은 도 6의 (a)와 (b)의 동작을 매우 빠르게 번갈아 실시하여 타이어를 가압하여 준다.

그리고 감압모드는 타이어 내부(61) 압력이 적정 공기압 보다 높은 경우 작동된다. 도 7에서 MFC 압전작동기(1)에 의해 다이아프램(5)이 타이어 외부 쪽으로 변형하면 펌프 내부 압력이 감소한다. 이 때 내부 압전 밸브(3)는 열고 외부 압전 밸브(4)는 닫으면 타이어 내부(61)의 공기가 밸브를 통해 펌핑쳄버(2) 쪽으로 유입되어 타이어 내부가 감압된다. 다시 다이아프램(5)이 타이어 내부 쪽으로 변형하면서 내부 압전 밸브(3)는 닫고 외부 압전 밸브(4)는 열면 공기가 외부 대기(60)로 배출되어 타이어를 감압한다.

또한, 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치는 타이어내의 공기압을 측정할 수 있음을 특징으로 한다.

다이아프램(5)에 구비된 압전재료는 MFC(Macro fiber composition)이다. MFC는 자체적으로 압력의 센싱이 가능한 재료이다. 더욱 자세히 설명하면 압전재료를 다수의 실형태로 제조하여 평면에 배열시켜 고정시킨다. 다수의 실형태인 압전재료게 전기를 제공하면 압전재료는 변형하여 실형태의 압전재료가 고정된 부분을 변형시키게 된다. 반대로, 압전재료가 고정된 부분의 변형이 있을 경우에 여기에 고정되어 있는 실형태의 압전재료가 변형되어 전기를 발생시키고 이를 측정하므로서 변형률을 센싱할 수 있다. 측정된 압전재료의 변형률을 계산하므로서 압력을 측정할 수 있다.

타이어내의 공기압을 측정하는 방법은 다음과 같다.

가압 중에 내부압전밸브(3)가 열리고 외부 압전 밸브(4)가 닫히면 타이어의 내부 압력과 펌프 내부압력이 동일하게 된다. 이때 발생하는 다이아프램(5)의 변형률을 MFC 압전작동기(1)에 구비된 센서부(11)로 측정하므로서 별도의 센서가 없이도 타이어 내부의 공기압을 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치는 압력제어 알고리즘을 이용하여 실시간으로 타이어의 압력을 조절할 수 있음을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명은 타이어 압력을 센싱하는 제 1단계; 제 1단계에서 센싱된 타이어압력과 요구타이어압력을 입력받아 비교하여 계산하여 제어신호를 생성하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 생성된 제어신호를 증폭하여 다이아프램(5)에 구비된 압전작동기(1)와 내·외부압전밸브(3, 4)에 구비된 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)에 제공하여 펌핑하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법을 제공한다.

이에 대해서 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에서 도시한 바와 같이 MFC 압전작동기(1)는 크게 입력단자(12), 출력단자(13), 작동기부(10), 및 센서부(11)로 구성된다.

입력단자(12)는 전원이 입력되는 부분이고 출력단자(13)는 센서부(11)와 작 동기(10)를 거쳐서 나온 전력이 출력되는 부분이다.

작동기(10)는 압전재료로 구성되며 전원의 입출력에 따라서 변형이 이루어져 작동기(10)에 고정구비된 다이아프램(5)을 변형시키는 기능을 한다.

센서부(11)는 작동기부(10)와 전기적으로 연결되어서 작동기(10)의 변형률을 센싱할 수 있는 부분이다.

상기 셀프 센싱 및 펌핑 장치는 도 8의 압력제어 알고리즘에 의해 실시간으로 타이어 압력을 조절한다. 이때 압력제어 알고리즘은 차량 ECU에 구현되며, 차량의 운행조건과 운전자의 판단, 주행도로 조건이나 계절적 환경 등으로부터 적정 요구 타이어 공기압을 결정하고 압전작동기(1)의 센서부(11)로부터 실제 측정된 타이어 내부 압력과 비교하에 ECU(65)에서 실시간으로 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 차량 배터리(67) 전원을 이용하여 고전압 증폭기(66)로 증폭한 뒤에 슬립링(81)을 통하여 셀프 펌핑장치의 압전 작동기에 전압을 인가함으로써 가압 또는 감압에 의해 타이어가 적정압력을 유지하도록 제어 된다. 그리고 미세 펑크 등에 의해 감압이 지속되는 상황에서도 운전자가 최소한의 대응시간을 확보 할 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 타이어 전체를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 타이어의 적용 예의 단면사시도,

도 3은 압전 작동기가 부착된 다이아프램의 사시도,

도 4는 압전 작동기의 정면도,

도 5는 도면 2의 내·외부 압전 밸브의 작동 예를 도시한 단면도,

도 6은 가압 동작에서 다이아프램의 변형의 예를 도시한 단면도,

도 7은 감압 동작에서 다이아프램의 변형의 예를 도시한 단면도,

도 8은 압력제어 회로의 블록다이어그램,

도 9는 본 발명에서 전체 시스템 적용 예의 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: MFC 압전작동기 2: 펌핑쳄버

3: 내부압전밸브 4: 외부압전밸브

5: 다이아프램 8: 휠

9: 타이어 고무 10: 작동기부

11: 센서부 12: 입력단자

13: 출력단자 30, 40: 퍼핏(Poppet)

31, 41: 탄성빔 32: 내부 유로

42: 외부 유로 33, 43: 내·외부 밸브압전작동기

60 : 외부 대기 61 : 타이어 내부

65: ECU 66: 고전압 증폭기

67: 차량 배터리 81: 슬립링

내·외부

Claims

타이어를 구조적으로 지지하는 휠(8)과 상기 휠(8)에 끼워지는 구조로 구비되며 내부에 환형의 공간을 형성하는 타이어고무(9)로 구성되는 압전재료를 이용한차량용 타이어의 셀프센싱 및 셀프 펌핑장치에 있어서,

상기 휠(8)에 구비되어 타이어에 공기를 가압 또는 감압할 수 있는 펌핑공간을 형성하는 펌핑쳄버(2)와,

상기 펌핑쳄버(2)와 외부 대기(60)를 연결하는 외부 유로(42)와,

상기 펌핑쳄버(2)와 타이어 내부(61)를 연결하는 내부 유로(32)와,

상기 외부 유로(42)에 위치하여 상기 외부 유로(42)의 개폐를 단속할 수 있는 외부압전밸브(4)와,

상기 내부 유로(32)에 위치하여 상기 내부 유로(32)의 개폐를 단속할 수 있는 내부압전밸브(3)와,

상기 펌핑쳄버(2)를 밀폐하는 구조로 구비되며 탄성력이 있는 재료로 제작된 다이아프램(5)와,

상기 다이아프램(5)에 구비되어 상기 다이아프램(5)을 변형시킬 수 있는 압전작동기(1)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치.
제 1항에 있어서,

상기 내부압전밸브(3) 및 상기 외부압전밸브(4)는 상기 휠(8)에 고정되는 탄성빔(31,41)과,

상기 탄성빔(31, 41)중 상기 내·외부 유로(32, 42)를 밀폐할 수 있는 위치에 구비되는 퍼핏(30, 40)과,

상기 탄성빔(31, 41)에 구비되어 상기 탄성빔(31, 41)을 변형시킬 수 있는 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치.
제 1항에 있어서,

상기 다이아프램(5)은 상기 휠(8)의 내부에 환형으로 구비되며 상기 다이아프램(5)에 다수개의 상기 압전작동기(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 압전작동기(1)의 재료는 MFC(Macro fiber composition)인 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 장치.
타이어를 구조적으로 지지하는 휠(8)과 상기 휠(8)에 끼워지는 구조로 구비되며 내부에 환형의 공간을 형성하는 타이어고무(9)로 구성되는 압전재료를 이용한차량용 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법에 있어서,

상기 휠(8)에 구비되어 타이어에 공기를 가압 또는 감압할 수 있는 펌핑공간을 형성하는 펌핑쳄버(2)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 외부 대기(60)를 연결하는 외부 유로(42)와, 상기 펌핑쳄버(2)와 타이어 내부(61)를 연결하는 내부 유로(32)와, 상기 외부 유로(42)에 위치하여 상기 외부 유로(42)의 개폐를 단속할 수 있는 외부압전밸브(4)와, 상기 내부 유로(32)에 위치하여 상기 내부 유로(32)의 개폐를 단속할 수 있는 내부압전밸브(3)와, 상기 펌핑쳄버(2)를 밀폐하는 구조로 구비되며 탄성력이 있는 재료로 제작된 다이아프램(5)와, 상기 다이아프램(5)에 구비되어 상기 다이아프램(5)을 변형시킬 수 있는 압전작동기(1)를 포함하여 이루어지며,

상기 내부압전밸브(3) 및 상기 외부압전밸브(4)는 상기 휠(8)에 고정되는 탄성빔(31,41)과, 상기 탄성빔(31, 41)중 상기 내·외부 유로(32, 42)를 밀폐할 수 있는 위치에 구비되는 퍼핏(30, 40)과, 상기 탄성빔(31, 41)에 구비되어 상기 탄성빔(31, 41)을 변형시킬 수 있는 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)을 포함하여 이루어지며,

상기 타이어 압력을 센싱하는 제 1단계; 상시 제 1단계에서 센싱된 타이어압력과 요구타이어압력을 입력받아 비교하여 계산한 뒤 제어신호를 생성하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 생성된 제어신호를 증폭하여 상기 다이아프램(5)에 구비된 상기 압전작동기(1)와, 상기 내·외부압전밸브(3, 4)에 구비된 상기 내·외부밸브압전작동기(33, 43)에 제공하여 전압이 인가됨에 따라, 상기 압전작동기(1)에 의해 상기 다이아프램(5)이 변형되고 상기 내·외부 밸브압전작동기(33, 43)에 의해 상기 탄성빔(31, 41)이 변형되어, 상기 타이어에 공기를 가압 또는 감압하는 펌핑이 이루어지는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법.
제 5항에서,

상기 제 1단계에서 타이어의 압력을 센싱하는 방법은 상기 내부 압전밸브(3)를 개방하고 상기 외부 압전밸브(4)를 닫은 후 다이아프램(5)의 변형률을 상기 다이아프램(5)에 고정된 상기 압전작동기(1)에 구비된 센서부(11)로 측정하는 것을 특징으로 하는 압전 재료를 이용한 차량 타이어의 셀프 센싱 및 셀프 펌핑 방법.