KR101114160B1 - 타이어 구동 전달 효율 측정 장치, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법 및 예측 연비의 산출 방법 - Google Patents

타이어 구동 전달 효율 측정 장치, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법 및 예측 연비의 산출 방법 Download PDF

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Abstract

타이어 회전축(1)의 둘레로 타이어(3)를 회전시키면서, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키는 타이어 모터(5)와, 타이어 회전수(Nt)를 측정하는 회전수 측정 수단(6)과, 드럼 회전축(14)의 둘레로 주행 드럼(12)을 일정한 드럼 속도(Vd)로 회전시키는 드럼 모터(11)와, 드럼 속도(Vd)를 측정하는 속도계(15)와, 타이어 하중(Fz)에 의해 타이어(3)를 주행 드럼(12)에 압접시키는 하중 부여 수단(4)과, 타이어 하중(Fz)을 측정하는 하중 로드 셀(2)과, 타이어(3)에 작용하는 전후력(Fx)을 측정하는 전후력 로드 셀(2)과, 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx) 및 타이어 하중(Fz)의 측정 결과를, 측정한 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키고 있는 시간 내의 복수의 시점과 관련시켜 기록하는 기록 수단을 갖는다.

Description

타이어 구동 전달 효율 측정 장치, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법 및 예측 연비의 산출 방법{TIRE DRIVING TRANSMISSION EFFICIENCY MEASURING DEVICE, TIRE DRIVING TRANSMISSION EFFICIENCY MEASURING METHOD, AND PREDICTIVE FUEL COST CALCULATING METHOD}
본 발명은, 타이어 구동 전달 효율을 측정하는 타이어 구동 전달 효율 측정 장치, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에 관한 것으로, 또한, 측정된 타이어 구동 전달 효율을 이용한 예측 연비의 산출 방법에 관한 것이다.
종래, 자동차를 구성하는 타이어를 평가하기 위해서, 타이어를 실차(實車)에 합체시키지 않고 시험할 수 있는 타이어 시험 장치가 사용되고 있다(예컨대, 문헌 1과 2 참조). 한편, 승용차의 모드 연비는, 타이어를 실차에 합체시킨 차량을 이용하여 주행 저항에 상당하는 부하를 부여한 다이나모 시험 장치 상에서의 측정값에 의해 평가되고 있다.
주행 저항(힘)은, 일반적으로, 공기 저항(힘) 성분과, 기계 저항(힘) 성분으로 구성되어 있다. 기계 저항(힘) 성분의 대부분은 구름 저항(힘)(RR: Rolling resistance)이 차지하는 것으로 이해된다. 이 때문에, 타이어의 구름 저항(힘)(RR)을 저감시키는 것이 승용차의 연비 향상에 공헌할 수 있는 가장 유효한 수단으로 고려되어 왔다.
(1) 일본 특허 제1114225호 공보
(2) 일본 특허 공개 2002-148150호 공보
그러나, 타이어의 연비 기여의 해석에 대하여 상세히 행한 결과, 타이어 구동 전달 효율의 향상이, 구름 저항(계수)(RRC: Rolling resistance coefficient)의 저감에 필적하는 유효한 연비 향상 수단인 것을 발견하였다. 또한, 타이어의 타이어 구동 전달 효율을 이용하여 그 타이어를 장착한 경우의 연비를 고정밀도로 산출할 수 있었다.
따라서 본 발명은, 타이어 구동 전달 효율을 재현성 좋게 측정할 수 있는 타이어 구동 전달 효율 측정 장치 및 타이어 구동 전달 효율 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한, 타이어 구동 전달 효율을 이용하여 예측 연비를 고정밀도로 산출할 수 있는 예측 연비의 산출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 휠에 조립된 타이어를 회전 가능하게 지지하는 타이어 회전축과, 상기 타이어를 회전시키면서, 타이어 회전수를 증가 및 감소시킬 수 있는 타이어 모터와, 상기 타이어 회전수를 측정하는 회전수 측정 수단과, 상기 타이어 회전축과 평행한 드럼 회전축 둘레를 회전하는 주행 드럼과, 상기 주행 드럼을 일정한 드럼 속도로 회전시킬 수 있는 드럼 모터와, 상기 드럼 속도를 측정하는 속도계와, 상기 타이어 회전축과 상기 드럼 회전축을 연결한 방향으로, 타이어 하중에 의해 상기 타이어를 상기 주행 드럼에 대하여 압접시키는 하중 부여 수단과, 상기 타이어 하중을 측정하는 하중 로드 셀과, 상기 타이어 회전축으로부터 상기 드럼 회전축을 향하는 방향 및 상기 타이어 회전축의 방향에 수직인 방향으로, 상기 타이어에 작용하는 전후력을 측정하는 전후력 로드 셀과, 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중의 측정 결과를 기록하는 기록 수단을 구비하며, 상기 타이어에 상기 타이어 하중을 부여하면서, 상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시킴으로써, 상기 전후력을 발생시키고, 상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시키고 있는 시간 내의 복수의 시점에서 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중을 각각 측정하며, 상기 시점과 관련시켜 상기 측정의 측정 결과를 기록하는 타이어 구동 전달 효율 측정 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 타이어 구동 전달 효율 측정 장치로부터 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중을, 측정 시점과 관련시켜 판독할 수 있기 때문에, 상기 드럼 속도와 상기 타이어 회전수로부터 상기 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 시점 각각에 관련된 상기 전후력(Fx)과 상기 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 수 있다. 선형 회귀를 실시할 때에, 상관 관계(R2)도 산출할 수 있기 때문에, 상관 관계(R2)의 값으로부터 측정 결과가 정상인지 여부를 판단할 수 있어 타이어 구동 전달 효율을 재현성 좋게 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 타이어를 타이어 회전축에 회전 가능하게 지지하고, 상기 타이어 회전축과 상기 타이어 회전축에 평행한 드럼 회전축을 연결한 방향으로 타이어 하중을 가하여 상기 타이어를, 상기 드럼 회전축에 회전 가능하게 지지된 주행 드럼에 압접시키고, 상기 주행 드럼을 일정한 드럼 속도로 회전시키고, 상기 타이어를 상기 주행 드럼에 종동시킨 상태에서 타이어 회전수를 증가 및 감소시켜 각각 전후력을 발생시키고, 상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시키고 있는 각각의 시간 내의 복수의 시점에서 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중을 각각 측정하고, 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중의 측정 결과를 측정한 상기 시점과 관련시켜 기록하는 타이어 구동 전달 효율 측정 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해서도, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에 의해 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중이 기록되기 때문에, 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중을 측정 시점과 관련시켜 판독할 수 있다. 이에 의해, 상기 드럼 속도와 상기 타이어 회전수로부터 상기 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 시점 각각에 관련된 상기 전후력(Fx)과 상기 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 수 있다. 선형 회귀를 실시할 때에, 상관 관계(R2)도 산출할 수 있기 때문에, 상관 관계(R2)의 값으로부터 측정 결과가 정상인지 여부를 판단할 수 있어, 타이어 구동 전달 효율을 재현성 좋게 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 상기 타이어 구동 전달 효율 측정 방법을 복수 종류의 상기 타이어 각각에 실행하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대하여 기록된 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중을 측정 시점과 관련시켜 판독하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 드럼 속도와 상기 타이어 회전수로부터, 상기 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 시점 각각에 관련된 상기 전후력(Fx)과 상기 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 상기 시점마다의 상기 타이어 하중의 평균값으로 나눈 Kx 계수를 산출하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 실측에 의한 실측 연비(Ms)를 측정하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서 산출한 상기 Kx 계수 및 ISO/SAE에 준거한 측정법에 의해 구한 구름 저항 계수(RRC)와 상기 실측 연비(Ms)의 관계를 식 Ms=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 의해 선형 회귀시켜 계수 a, b, c를 구하고, 신규의 상기 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)를 산출하고, 식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에, 상기 신규 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)와 구한 상기 계수 a, b, c를 대입함으로써 상기 신규 타이어의 예측되는 예측 연비(Mf)를 산출하는 예측 연비 산출 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에 의해 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중이 기록되기 때문에, 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중을, 측정 시점과 관련시켜 판독할 수 있다. 이에 의해, 상기 드럼 속도와 상기 타이어 회전수로부터, 상기 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 시점 각각에 관련된 상기 전후력(Fx)과 상기 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 수 있다. 상기 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 상기 시점마다의 상기 타이어 하중의 평균값으로 나눈 Kx 계수를 산출함으로써, 규격화할 수 있어 복수 종류의 타이어마다의 비교가 가능해진다. 실측에 의한 실측 연비(Ms)를 측정하고, 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 산출한 상기 Kx 계수 및 ISO/SAE에 준거한 측정법에 의해 구한 구름 저항 계수(RRC)와, 상기 실측 연비(Ms)의 관계를 식 Ms=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 의해 선형 회귀시켜 계수 a, b, c를 구함으로써, 예측 연비(Mf)를 산출하기 위한 식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c를 결정할 수 있다(계수 a, b, c를 결정할 수 있다). 신규의 상기 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)를 산출하고, 식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에, 상기 신규 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)와, 구한 상기 계수 a, b, c를 대입함으로써, 예측 연비를 산출할 수 있다. 이 때, 2개의 식에 대하여 선형 회귀를 실시하고 있고, 각각의 선형 회귀에 있어서, 상관 관계(R2)를 산출할 수 있기 때문에, 상관 관계(R2)의 값으로부터 측정 결과가 정상인지 여부를 판단할 수 있어, 예측 연비를 고정밀도로 산출하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 타이어 구동 전달 효율을 재현성 좋게 측정할 수 있는 타이어 구동 전달 효율 측정 장치 및 타이어 구동 전달 효율 측정 방법을 제공할 수 있고, 또한, 타이어 구동 전달 효율을 이용하여 예측 연비를 고정밀도로 산출할 수 있는 예측 연비 산출 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 타이어 구동 전달 효율 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 슬립율에 대한 전후력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 복수회의 타이어 구동 전달 효율 측정에 대하여 구한 타이어 구동 전달 효율(Kx), 해석 데이터의 수, 상관 관계(R2), Kx 계수를 나타내는 표이다.
도 4는 각종 타이어마다 구한 Kx 계수, 구름 저항 계수(RRC), Kx 지수, RRC 지수, 실측 연비를 나타내는 표이다.
도 5는 각종 타이어마다 구한 Kx 계수와 구름 저항 계수(RRC)의 분산도이다.
도 6은 각종 타이어마다 구한 실측 연비와, 실시형태에 따른 예측 연비의 산출 방법에 의해 산출한 예측 연비의 상관도이다.
도 7은 각종 타이어마다 구한 실측 연비와, 종래의 예측 연비의 산출 방법에 의해 산출한 예측 연비의 상관도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 타이어 회전축
2 : 로드 셀(하중 로드 셀과 전후력 로드 셀의 겸용)
3 : 타이어
4 : 하중 부여 수단
5 : 타이어 모터
6 : 회전수 측정 수단
10 : 타이어 구동 전달 효율 측정 장치
11 : 드럼 모터
12 : 주행 드럼
13 : 주행 드럼의 세이프티 워크
14 : 드럼 회전축
15 : 속도계
16 : 기록 수단
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 적절하게 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)의 구성도이다. 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)는, 타이어(3)를 회전 가능하게 지지하는 타이어 회전축(1)과, 타이어(3)를 회전시키면서, 타이어 회전수(Nt)(rpm)를 증가 및 감소시킬 수 있는 타이어 모터(5)와, 드럼 회전축(14)의 둘레를 회전하 는 주행 드럼(12)과, 주행 드럼(12)을 드럼 속도(Vd)(km/h)로 회전시킬 수 있는 드럼 모터(11)와, 타이어 하중(Fz)에 의해 타이어(3)의 접지면을 주행 드럼(12)에 압박하는 하중 부여 수단(4)을 갖고 있다. 또한, 주행 드럼(12)의 외주 표면에는 스틸 표면 상태로 세이프티 워크(13)가 접착되어 있어도 좋다. 주행 드럼의 직경은 1.1 m～3 m인 것이 바람직하다. 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)는, 타이어(3)에 타이어 하중(Fz)을 부여하면서, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시킴으로써 전후력(Fx)을 발생시킬 수 있다. 또한, 타이어 회전축(1)과 드럼 회전축(14)은 평행하게 배치되어 있고, 또한, 타이어 회전축(1)과 드럼 회전축(14)은 수평면 내에 배치되어 있다. 드럼 모터(11)는, 주행 드럼(12)을 일정한 드럼 속도(Vd)로 회전시킬 수 있게 되어 있다. 타이어 모터(5)의 회전축은 타이어 회전축(1)에 연결되어 있다. 드럼 모터(11)의 회전축은 드럼 회전축(14)에 연결되어 있다. 하중 부여 수단(4)은 타이어 회전축(1)과 드럼 회전축(14)을 연결한 방향으로, 구체적으로는, 타이어 회전축(1)으로부터 드럼 회전축(14)으로의 방향으로 타이어 하중(Fz)에 의해 타이어(3)의 접지면을 주행 드럼(12)에 압접시키고 있다.
타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)는, 타이어 회전수(Nt)를 측정하는 회전수 측정 수단(6)과, 드럼 속도(Vd)를 측정하는 속도계(15)를 구비하며, 또한, 타이어 하중(Fz)을 측정하는 하중 로드 셀과, 타이어(3)에 작용하는 전후력(Fx)을 측정하는 전후력 로드 셀로 이루어진 로드 셀(2)을 구비하고 있다. 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)에서는, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키고 있는 시간 내의 복수의 시점에서 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하 중(Fz)을 각각 측정하고 있다. 또한, 전후력(Fx)은 타이어 회전축(1)으로부터 드럼 회전축(14)으로의 방향에 수직인 방향으로, 또한, 타이어 회전축(1)의 방향과 수직인 방향으로 타이어(3)에 작용한다.
또한, 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)는, 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)의 측정 결과를 기록하는 기록 수단(16)을 구비하고 있다. 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)에서는, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키고 있는 시간 내의 복수의 시점에서 측정된 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)의 측정 결과를 각각 측정 시점과 관련시켜 기록하고 있다. 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시킴으로써, 타이어(3)의 타이어 회전수(Nt)를 제어하고, 타이어(3)와 주행 드럼(12)의 상대 속도를 가변시켜 전후력(Fx)과, 타이어(3)와 주행 드럼(12) 사이의 슬립을 발생시키고 있다. 이 슬립을 정량화한 슬립율(Rs)은, 전후력(Fx)과는 1차의 상관 관계를 갖고 있다. 또한, 상기 전후력 Fx=0일 때의 슬립율(Rs)을 Rs=0이라고 정의한다.
실시형태에 따르면, 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)로부터 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx) 및 타이어 하중(Fz)을 측정 시점과 관련시켜 판독할 수 있기 때문에, 드럼 속도(Vd)와 타이어 회전수(Nt)로부터, 측정 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출할 수 있다. 그리고, 측정 시점 각각에 관련된 전후력(Fx)과 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 수 있다. 선형 회귀를 실시할 때에, 상관 관계(R2)도 산 출할 수 있기 때문에, 상관 관계(R2)의 값으로부터 측정 결과가 정상인지 여부를 판단할 수 있어, 타이어 구동 전달 효율을 재현성 좋게 측정하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 따른 타이어 구동 전달 효율 측정 방법의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 도 1의 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)에 있어서, 타이어(3)를 타이어 회전축(1)에 회전 가능하게 지지한다. 또한, 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)를 배치하는 실내의 실온은 25℃로 일정하도록 설정하고 있다.
휠에 조립되고, 시험실 내에서 4시간 이상 방치해 둔 타이어(3)를 타이어 구동 전달 효율 측정 장치(10)에 장착한 후에, 설정 공기압이 210 kPa(콜드 세팅)가 되도록 타이어(3)의 공기압을 설정한다. 또한, 이하에, 설정 공기압을 210 kPa로부터 변경하는 경우에는 그 취지를 기재하고 있다.
타이어 회전축(1)과 드럼 회전축(14)을 연결한 방향으로, 구체적으로는, 타이어 회전축(1)으로부터 드럼 회전축(14)으로의 방향으로, 실차의 전륜에 상당하는 400 kgf의 타이어 하중(Fz)을 가하여 타이어(3)의 접지면을 주행 드럼(12)에 압접시킨다. 또한, 슬립각 및 캠버각은 0°로 하고 있다.
주행 드럼(12)을 50 km/h의 일정한 드럼 속도(Vd)로 회전시키고, 타이어(3)를 주행 드럼(12)에 종동시켜 일정한 타이어 회전수(Nt)로 회전시킨다. 이 상태에서 30분간 회전시켜 타이어의 난기(暖機) 운전을 행하였다.
타이어(3)를 주행 드럼(12)에 종동시켜 회전시키고 있는 상태에서 타이어 모 터(5)에 구동력과 제동력을 가함으로써, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시켜 증가시 및 감소시 각각에서 전후력(Fx)을 발생시킨다. 타이어(3)의 주행 드럼(12)에 대한 상대 속도가 0(제로)이 되지 않아, 슬립이 발생한다. 구체적으로는, 제동력이 가해져 전후력(Fx)이 -900 N 정도가 되도록 타이어(3)의 회전수를 하강시키고, 그 후, 구동력이 가해져 전후력(Fx)이 1500 N 정도가 될 때까지 타이어 회전수(Nt)를 완만하고 부드럽게 증가시키고 있다. 이와 같이 제동에서 구동까지가 일련의 작업이기 때문에, 전후력(Fx)은 -900 N 정도～1500 N 정도까지 연속되는 값을 취할 수 있다. 또한, 타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키고 있을 때, 드럼 속도(Vd)를 50 km/h의 정속으로 제어하고 있다.
타이어 회전수(Nt)를 증가 및 감소시키고 있는 각각의 시간 내의 복수의 시점에서 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)을 각각 샘플링하여 측정한다. 구체적으로는, 30 Hz의 샘플링 속도에서 측정하고 있다. 이 때문에, 도 3의 해석 데이터의 수, 소위 샘플의 수로 나타내는 바와 같이, 600회～1200회 정도의 샘플링 측정을 행하고 있다. 또한, 샘플링 측정에서는, 타이어(3)의 불균일성에 관계되는 전후력(Fx)의 변동을 고려하여 타이어(3)의 0.5～2.0 회전분의 데이터를 평균화하여 해석하고 있다.
그리고, 1회마다의 샘플링 측정의 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)의 측정 결과를, 측정 시점과 관련시켜 기록한다. 또한, 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)의 측정 결과를, A/D 변환하여 텍스트 파일로서 기억시킨다. 4 채널의 데이터 레코더나 4개의 펜을 갖는 펜 레코더로 각각의 측정 결과를 기록하여도 좋다.
실시형태의 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에 따르면, 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)이 측정 시점과 관련되어 기록되어 있기 때문에, 드럼 속도(Vd), 타이어 회전수(Nt), 전후력(Fx), 타이어 하중(Fz)을 측정 시점과 관련시켜 판독할 수 있다. 이에 의해, 드럼 속도(Vd)와 타이어 회전수(Nt)로부터, 측정 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출할 수 있다. 슬립율(Rs)을 산출하는 방법에 대해서는 후술한다. 그리고, 측정 시점 각각에 관련된 전후력(Fx)과 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 도 3에 표시된 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 수 있다. 선형 회귀를 실시할 때에, 도 3의 상관 관계(R2)도 산출할 수 있기 때문에, 상관 관계(R2)의 값으로부터 측정 결과가 정상인지 여부를 판단할 수 있다. 구체적인 판단 방법으로서는, 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 재현성 좋게 측정하는 것이 가능해진다. 상관 관계(R2)의 값이 0.900 이상이라면, 측정 결과가 정상이라고 판단하고, 0.900 미만이라면 측정 결과가 이상이라고 판단한다. 이상인 측정 결과를 제외하고, 정상인 측정 결과로부터 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 산출함으로써, 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 재현성 좋게 측정하는 것이 가능해진다.
다음에, 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에 이어서, 본 발명의 실시형태에 따른 예측 연비 산출 방법에 대해서 설명한다.
우선, 상기 타이어 구동 전달 효율 측정 방법에서 기록된 드럼 속도(Vd), 타 이어 회전수(Nt), 전후력(Fx) 및 타이어 하중(Fz)을 측정 시점과 관련시켜 판독한다.
상기 전후력 Fx=0일 때의 슬립율(Rs)을 Rs=0이라 정의하고, 슬립율을 산출한다. 타이어(3)의 회전수를 감소시킴으로써 전후력(Fx)에 의해 제동력을 발생시킨 후, 완만하고 부드럽게 타이어 회전수(Nt)를 증가시켜 전후력(Fx)에 의해 구동력을 발생시킨다. 즉, Fx가 마이너스측에서 플러스측으로 이행할 때의 Fx=0인 지점의 슬립율을 Rs=0으로 한다. 구체적으로는, 측정 시점마다 드럼 속도(Vd)와, 타이어 회전수(Nt)와, 전후력(Fx)이 0(제로)일 때의 드럼 속도(V0)와 타이어 회전수(N0)의 비 NO/VO로부터 슬립율(Rs)을 산출한다. Fx 및 Vd/Nt의 관계를 식 Fx=A0*Vd/Nt+B0에 의해 선형 회귀시키면, Fx=0의 경우는 NO/VO=-AO/BO가 되고, 식 Rs=1-(No/Vo)*(Vd/Nt)를 이용하여, 측정 시점마다의 드럼 속도(Vd)와 타이어 회전수(Nt)에 대하여 슬립율(Rs)이 산출된다. 측정 시점마다의 슬립율(Rs)과 전후력(Fx)에 의해 도 2의 전후력(Fx)과 슬립율(Rs)의 그래프를 작성할 수 있다.
측정 시점 각각에 관련된 전후력(Fx)과 슬립율(Rs)의 관계를 1차 함수식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 1차 함수의 기울기에 해당하는 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구한다. 구체적으로는, 도 3에 있어서, 타이어 구동 전달 효율(Kx)로서 203455를 구할 수 있다. 이상의 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구할 때까지의 측정을 첫 번째 측정으로 하고, 이러한 측정을 8회 반복한다. 따라서, 도 2와 같은 그래프를 타이어(3)마다 8번 그리게 된다.
타이어 구동 전달 효율(Kx)을 측정 시점마다의 타이어 하중(Fz)의 평균값으 로 나누어 Kx 계수를 산출한다. 8번의 측정마다 Kx 계수도 산출되므로, Kx 계수도 8개 산출된다. 8개의 Kx 계수 중, 최대값, 최소값을 버린 6회의 측정분의 Kx 계수의 평균값을, 그 타이어(3)에 대응하는 Kx 계수로 하였다. 구체적으로는, 최대값으로서 7번 째의 Kx 계수 54.96을 버리고, 최소값으로서 2번 째의 Kx 계수 47.96을 버린 6번의 측정분의 Kx 계수의 평균값 50.90을, 그 타이어(3)에 대응하는 Kx 계수로 하고 있다. 이상에 따르면, 측정의 재현성과 정밀도를 향상시킬 수 있다.
다음에, 타이어(3)를 바꾸어 지금까지의 측정을 반복하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 타이어 A에서 타이어 K까지의 11 종류의 각종 타이어에 대해서 각각 Kx 계수를 산출한다. 또한, 도 4에서는, 타이어 A～K간의 비교를 쉽게 하기 위해서, 타이어 B의 Kx 계수를 기준으로 하여, 타이어 B의 Kx 지수를 100으로 하고 있다. 그리고, 타이어 B의 Kx 계수에 대한 다른 타이어 A, C～K의 Kx 계수의 백분률을 다른 타이어 A, C～K의 Kx 지수로서 산출하고 있다. 또한, 각각의 타이어 A～K에 대해서 ISO/SAE에 준거한 측정법에 의해 구름 저항 계수(RRC)를 구하고, 마찬가지로 타이어 A～K 각각에 대해서 실측으로 실측 연비(Ms)를 측정하고 있다. 타이어 B의 구름 저항 계수(RRC)를 기준으로 하고, 타이어 B의 RRC 지수를 100으로 하여, 타이어 B의 구름 저항 계수(RRC)에 대한 다른 타이어 A, C～K에 대한 RRC 지수를 산출하고 있다.
도 5는, 각종 타이어 A～K마다 구한 Kx 계수와 구름 저항(RRC)의 분산도이다. 또한, 종류가 다른 타이어 L1～L7이 도시되어 있다. 영역 d에는 소위 노멀 타이어라고 불리는 타이어 A～G, L4～L7이 분포되는 것을 알 수 있었다. 영역 c에는 소위 편평율 80의 타이어 L2와 L3이 분포되는 것을 알 수 있었다. 영역 b에는 소위 편평 타이어라고 불리는 타이어 H, I와 L1이 분포되는 것을 알 수 있었다. 영역 a에는 낮은 공기압의 타이어 J(공기압 170 kPa)와 타이어 K(공기압 140 kPa)가 분포되는 것을 알 수 있었다.
그리고, 각종 타이어 A～K의 각각에 대해서, 산출한 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)와, 상기 실측 연비(Ms)의 관계를 식 Ms=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 의해 선형 회귀시켜, 계수 a, b, c를 구한다. 이 때의 상관 관계(R2)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 0.935로서 강한 상관 관계를 얻을 수 있었다. 도 6에서는, 각종 타이어 A～K의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)와, 구한 계수 a, b, c를 식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 대입함으로써, 각종 타이어 A～K의 예측 연비(Mf)를 산출하고 있다. 각종 타이어 A～K 각각에 있어서, 예측 연비(Mf)와 실측 연비(Ms)가 잘 일치하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 신규 타이어에 대해서 예측 연비(Mf)를 산출하는 경우는, 그 신규 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)로부터 계수 a, b, c를 구하고, 구한 a, b, c를 식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 대입하여 예측 연비(Mf)를 산출하면 좋다.
도 7에는, Kx 계수를 고려하지 않는 식 Mf=a*RRC+c를 이용하는 종래의 경우를 나타내고 있다. 이 종래의 경우, 상관 관계(R2)는 0.749로서, 정밀도 좋게 예측 연비(Mf)를 산출할 수 없다. 한편, 도 6과 같은 실시형태에 따르면, 정밀도 좋게 예측 연비(Mf)를 산출할 수 있다.

Claims (3)

  1. 휠에 조립된 타이어를 회전 가능하게 지지하는 타이어 회전축과,
    상기 타이어를 회전시키면서, 타이어 회전수를 증가 및 감소시킬 수 있는 타이어 모터와,
    상기 타이어 회전수를 측정하는 회전수 측정 수단과,
    상기 타이어 회전축과 평행한 드럼 회전축 둘레를 회전하는 주행 드럼과,
    상기 주행 드럼을 일정한 드럼 속도로 회전시킬 수 있는 드럼 모터와,
    상기 드럼 속도를 측정하는 속도계와,
    상기 타이어 회전축과 상기 드럼 회전축을 연결한 방향으로, 타이어 하중에 의해 상기 타이어를 상기 주행 드럼에 압접시키는 하중 부여 수단과,
    상기 타이어 하중을 측정하는 하중 로드 셀과,
    상기 타이어 회전축으로부터 상기 드럼 회전축으로의 방향 및 상기 타이어 회전축 방향에 수직인 방향으로, 상기 타이어에 작용하는 전후력을 측정하는 전후력 로드 셀과,
    상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중의 측정 결과를 기록하는 기록 수단
    을 포함하며,
    상기 타이어에 상기 타이어 하중을 부여하면서, 상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시킴으로써, 상기 전후력을 발생시키고,
    상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시키고 있는 시간 내의 복수의 시점에서 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중을 각각 측정하며, 상기 시점과 관련시켜 상기 측정의 측정 결과를 기록하는 것을 특징으로 하는 타이어 구동 전달 효율 측정 장치.
  2. 타이어를 타이어 회전축에 회전 가능하게 지지하고,
    상기 타이어 회전축과 상기 타이어 회전축에 평행한 드럼 회전축을 연결한 방향으로 타이어 하중을 가하여 상기 타이어를, 상기 드럼 회전축에 회전 가능하게 지지된 주행 드럼에 압접시키고,
    상기 주행 드럼을 일정한 드럼 속도로 회전시키고,
    상기 타이어를 상기 주행 드럼에 종동시킨 상태에서 타이어 회전수를 증가 및 감소시켜 각각 전후력을 발생시키고,
    상기 타이어 회전수를 증가 및 감소시키고 있는 각각의 시간 내의 복수의 시점에서 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중을 각각 측정하고,
    상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력, 상기 타이어 하중의 측정 결과를, 측정한 상기 시점과 관련시켜 기록함으로써, 매 측정 시점 마다의 슬립율을 산출하여 구동 전달 효율을 측정하는 것을 특징으로 하는 타이어 구동 전달 효율 측정 방법.
  3. 제2항에 기재된 타이어 구동 전달 효율 측정 방법을 복수 종류의 상기 타이어 각각에 실행하고, 상기 복수 종류의 타이어 각각에 대하여 기록된 상기 드럼 속도, 상기 타이어 회전수, 상기 전후력(Fx) 및 상기 타이어 하중을 측정 시점과 관련시켜 판독하고,
    상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 드럼 속도와 상기 타이어 회전수로부터, 상기 시점 각각에 관련하여 슬립율(Rs)을 산출하고,
    상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 시점 각각에 관련된 상기 전후력(Fx)과 상기 슬립율(Rs)의 관계를 식 Fx=Kx*Rs+RR에 의해 선형 회귀시켜 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 구하고,
    상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 상기 타이어 구동 전달 효율(Kx)을 상기 시점마다의 상기 타이어 하중의 평균값으로 나눈 Kx 계수를 산출하고,
    상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 실측에 의한 실측 연비(Ms)를 측정하고,
    상기 복수 종류의 타이어 각각에 대해서, 산출한 상기 Kx 계수 및 ISO/SAE에 준거한 측정법에 의해 구한 구름 저항 계수(RRC)와, 상기 실측 연비(Ms)의 관계를 식 Ms=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에 의해 선형 회귀시켜 계수 a, b, c를 구하고,
    신규의 상기 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)를 산출하고,
    식 Mf=a*RRC+b/(Kx 계수)+c에, 상기 신규 타이어의 상기 Kx 계수 및 상기 구름 저항 계수(RRC)와, 구한 상기 계수 a, b, c를 대입함으로써 상기 신규 타이어의 예측되는 예측 연비(Mf)를 산출하는 것을 특징으로 하는 예측 연비의 산출 방법.
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