KR101146087B1 - 타이어 마모 산출 방법 - Google Patents

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Abstract

마모와 직접 관련이 있는 마찰에너지를 계산하는 방식을 효율적으로 적용하여 마모 산출의 정확성을 높이기 위한 타이어 마모 산출 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, (a) 지면과 접촉하는 타이어에 대하여 2차원 모델화하고, 비접지하는 타이어에 대하여 단순화된 1차원 모델화하는 단계, (b) 상기 2차원 모델화 정보를 토대로 타이어 전후 방향의 접지압 분포와 폭방향의 접지압 분포 정보를 획득하는 단계, (c) 상기 타이어 하중 작용시에 발생하는 타이어의 코너링 힘, 토크 및 벨트 변형 정보를 반영하여 상기 접지압 분포에 대하여 비대칭 성분을 산출하는 단계, (d) 상기 비대칭 성분을 토대로 타이어와 지면과의 접지면에서 발생하는 응착 영역과 미끄럼 영역에 대한 폭방향 분포 및 미끄럼량을 산출하는 단계, 및 (e) 산출된 상기 미끄럼량 정보에 계산된 마찰력을 반영하여 단위 시간당 마찰에너지를 산출하는 단계를 포함하는 타이어 마모 산출 방법이 제공된다.
타이어, 마모, 접지압, 응착, 미끄럼, 마찰에너지, 횡력

Description

타이어 마모 산출 방법{CALCULATION METHOD OF TIRE WEAR CHARACTERISTICS}
본 발명은 마모와 직접 관련이 있는 마찰에너지를 계산하는 방식을 효율적으로 적용하여 마모 산출의 정확성을 높이기 위한 타이어 마모 산출 방법에 관한 것이다.
타이어 마모와 관련하여 종래에는 타이어 역학 모델을 기반으로 전후력과 유효 슬립각을 반영하여 횡력과 SAT의 실험 데이터를 fitting 함으로써 역학적 계수값을 도출하고, 도출된 계수값을 적용한 타이어 모델을 이용하여 차량 동역학 해석에 적용하는 코너링 특성에 대한 기술이 발표되었다. 이러한 종래의 기술은 타이어 코너링(Cornering) 특성을 도출하기 위한 실험적, 역학적 접근으로 지속적인 발전을 보여 왔으나, 마모 특성을 산출하는데 있어 근래에는 유한요소법을 이용한 컴퓨터 계산으로 접근이 이루어질 뿐, 역학적 모델 및 산출 방법은 나타나지 않고 있다.
따라서, 통상적으로, 마모 특성을 산출하는 방법으로는 마모와 직접 관련이 있는 마찰에너지를 계산하는 방법이 널리 이용되고 있다. 반면, 유한요소법을 이용한 컴퓨터 계산은 복잡한 트레드 블록 형상을 구현하여 계산할 수 있는 장점이 있 으나 대용량 컴퓨터를 장시간 이용해야 하는 단점이 있으며, 초기설계 단계에서 Mold Dimension 결정을 위해서는 역학적 모델을 이용하는 것이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 2차원 타이어 역학 모델을 기반으로 타이어의 역학적 요소와 연계하여 횡력(Cornering Force), Slip 영역 및 Slip량 등을 산출하여 마찰 에너지를 계산하는 타이어 마모 산출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 지면과 접촉하는 타이어에 대하여 2차원 모델화하고, 비접지하는 타이어에 대하여 단순화된 1차원 모델화하는 단계, (b) 상기 2차원 모델화 정보를 토대로 타이어 전후 방향의 접지압 분포와 폭방향의 접지압 분포 정보를 획득하는 단계, (c) 상기 타이어 하중 작용시에 발생하는 타이어의 코너링 힘, 토크 및 벨트 변형 정보를 반영하여 상기 접지압 분포에 대하여 비대칭 성분을 산출하는 단계, (d) 상기 비대칭 성분을 토대로 타이어와 지면과의 접지면에서 발생하는 응착 영역과 미끄럼 영역에 대한 폭방향 분포 및 미끄럼량을 산출하는 단계, 및 (e) 산출된 상기 미끄럼량 정보에 계산된 마찰력을 반영하여 단위 시간당 마찰에너지를 산출하는 단계를 포함하는 타이어 마모 산출 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 접지압 분포, 응착 및 미끄럼 영역 분포, 횡력, 토크 및 미끄럼 양을 산출하여 구성된 단위 시간당 마찰 에너지가 타이어의 역학적 요소 및 타이어의 단면 형상을 계수들로 표현됨으로써, 마모 산출의 정확성을 높이는 효과가 달성된다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 마모 산출 방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 타이어 마모 산출 방법(S100)은 1차원 및 2차원으로 모델링화 하는 단계(S110), 전후 방향 및 폭방향의 접지압 분포 획득 단계(S120), 비대칭 성분을 산출하는 단계(S130), 폭방향 분포 및 미끄럼량을 산출하는 단계(S140) 및 단위시간당 마찰에너지를 산출하는 단계(S150)를 포함한다.
먼저, 본 발명의 S110 단계에서는 지면과 접촉하는 타이어를 대상으로 2차원으로 모델링화 하고, 비접지하는 타이어에 대하여 단순화된 1차원으로 모델링하는 작업을 수행한다. 상기 2차원으로 모델링된 결과는 도 2와 같이 나타낼 수 있다.
이후, 본 발명의 S120 단계에서는 2차원으로 모델링화된 정보를 토대로 타이어 전후 방향의 접지압 분포와 폭방향의 접지압 분포 정보를 획득하는 작업을 수행한다. 상기 전후 방향의 접지압 분포(Circumferential Direction)와 폭방향의 접지압 분포(Widthwise Direction)에 대한 결과는 도 3의 그래프와 같이 나타낼 수 있다.
이후, 본 발명의 S130 단계에서는 타이어 하중 작용시에 발생하는 타이어의 코너링 힘, 토크 및 벨트 변형 정보를 획득한 뒤, 이를 반영하여 상기 S120 단계에서 획득한 접지압 분포 정보에 대하여 접지압 분포에서 비대칭 성분을 산출하는 작업을 수행한다.
이후, 본 발명의 S140 단계에서는 타이어와 지면과의 접지면에서 발생하는 응착 영역과 미끄럼 영역 정보를 획득하고, 상기 S130 단계에서 획득한 비대칭 성 분을 토대로 상기 응착 영역과 미끄럼 영역에 대한 폭방향 분포 및 미끄럼량을 산출하는 작업을 수행한다. 이중에서 미끄럼 영역 중 미끄럼 각도 변화에 따른 미끄럼 영역을 산출한 결과는 도 4와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 도 4에서와 같이, 가로축으로 타이어의 접촉 폭을, 세로축으로 타이어의 접촉 길이를 나타낼 경우 코너링(횡력)되는 정도에 따라 미끄럼 량(α)로 나타낸 결과이다.
마지막으로, 본 발명의 S150 단계에서는 지면과 접지하고 있는 타이어에 대하여 측정된 마찰력 값을 획득하고, 상기 S140 단계에서 산출된 미끄럼량 정보에 대하여 측정된 마찰력을 반영하여 단위 시간당 마찰에너지를 산출하는 작업을 수행한다. 상기 단위 시간당 마찰에너지 산출한 결과는 도 5와 같이 나타낼 수 있으며, 가로축으로 접촉 폭을, 세로축으로 마모율일 경우, 미끄럼 각도 변화 정도에 따라 단위 시단당 마찰에너지를 산출한 결과를 나타낸다.
이와 같이, 본 실시예에서는 지면과 접촉하는 타이어를 대상으로 2차원 모델링화한 정보를 바탕으로 접지압 분포, 응착 및 미끄럼 영역, 횡력, 토그, 마찰력 및 미끄럼 량 등을 구하고, 이 결과를 반영하여 단위 시간당 마찰에너지를 구함으로써, 단위 시간당 마찰에너지가 타이어의 역학적 요소 및 타이어의 단면 형상을 표현하는 계수로 표현할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 마모 산출 방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 및 접지면내 응착, 미끄럼 영역을 2차원 모델링한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭방향 및 전후방향 접지압 분포를 모델링한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미끄럼 각도 변화에 따른 미끄럼 영역을 산출한 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미끄럼 각도 변화에 따른 단위 시간당 마찰에너지를 산출한 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.

Claims (1)

  1. 단위 시간당 마찰에너지 산출에 의한 타이어 마모 산출 방법에 있어서,
    (a) 지면과 접촉하는 타이어에 대하여 2차원 모델화하고, 비접지하는 타이어에 대하여 단순화된 1차원 모델화하는 단계;
    (b) 상기 2차원 모델화 정보를 토대로 타이어 전후 방향의 접지압 분포와 폭방향의 접지압 분포 정보를 획득하는 단계;
    (c) 상기 타이어 하중 작용시에 발생하는 타이어의 코너링 힘, 토크 및 벨트 변형 정보를 반영하여 상기 접지압 분포에 대하여 비대칭 성분을 산출하는 단계;
    (d) 상기 비대칭 성분을 토대로 타이어와 지면과의 접지면에서 발생하는 응착 영역과 미끄럼 영역에 대한 폭방향 분포 및 미끄럼량을 산출하는 단계; 및
    (e) (d)에서 산출된 미끄럼량 정보에 계산된 마찰력을 반영하여 단위 시간당 마찰에너지를 산출하는 단계로 이루어진 타이어 마모 산출 방법.
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