KR101212584B1 - 타이어 마모 분석 방법 - Google Patents

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브리지스톤 어메리카스 타이어 오퍼레이션스, 엘엘씨
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Abstract

타이어 마모를 분석하는데 사용되는 한 세트의 입력 힘들을 전개하는 방법은 차량을 마모 코스 상에서 운전시켜 마모 코스를 특징화하는 단계 및 상기 차량에 의해 체험된 다수의 힘들과 관련된 데이터를 측정하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 타이어를 가진 표적 차량에 대한 차량 특징화 모델이 전개된다. 상기 차량 특징화 모델은 특징화된 차량이 제1 차량 구성에서 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 상기 특징화된 차량의 적어도 하나의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 힘 데이터를 계산하는데 사용된다. 그 다음에, 상기 힘 데이터는 컴퓨터 예측 기법을 사용하거나 타이어를 실내 마모 시험에서 가동시켜 타이어 마모를 분석하는데 사용된다.

Description

타이어 마모 분석 방법{TIRE WEAR ANALYSIS METHOD}
관련 출원 상호 참조
본 출원은 2003. 3. 18.자 미국특허 제6,532,811호의 일부계속출원인 2004. 10. 19.자 미국특허 제6,804,998호로부터 우선권을 청구하는 일부계속출원이다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 타이어 마모를 분석하는 방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는, 본 발명은 타이어 마모를 분석하기 위하여 일군의 타이어 로드(load)를 측정하고 일군의 타이어 로드를 사용하는 방법에 관한 것이다.
자동차 및 타이어 제조자는 마모 시험이 타이어 상에서 수행되는 것을 원한다. 타이어 마모를 시험하는 여러 방법이 당해 기술분야에서 알려져 있다. 한 방법에 있어서, 시험 타이어는 자주 운행될 차량에 위치된다. 상기 타이어는 차량이 선택된 거리만큼 운전된 후 측정된다. 다른 알려진 시험 절차는 실내의 마모 시험 드럼(drum)에서 수행된다. 마모 시험 드럼은 도로면(road surface)을 시뮬레이션하기 위해 타이어와 맞닿는 회전면을 제공한다. 마모 시험 드럼은 타이어와 회전면 사이의 힘을 변화시키기 위한 메커니즘을 제공한다. 회전면의 속도는 또한 변화될 수 있다. 사용자는 이러한 힘과 속도를 변화시켜 실제 공로(public road) 운전 상태(driving condtions)를 시뮬레이션할 수 있다. 선행기술의 문제점은 특정 차량에 대한 공로 운전 상태를 시뮬레이션하기 위해 어떤 힘과 속도를 사용하는지를 사용자가 쉽게 결정할 수 없다는 것이다.
예컨대, 지방도로, 고속도로 및 도시도로 운전 상태를 포함하는 일상 통근(commute)에 있어 특정 차량의 특정 타이어에 대해 타이어 마모를 시뮬레이션하는 것을 원할 수 있다. 1년에 걸친 일상 통근의 총 길이는 15,000마일일 수 있다. 타이어와 길 사이의 힘은 이 통근을 통해 항상 변하고, 실내 마모 시험을 행하는 사람은 실내 시험 드럼을 사용하여 시험 타이어 상의 이러한 힘을 정확하게 시뮬레이션하는 것을 원한다.
타이어 힘을 예측하는 한 방법은 시험 차량에 휠(wheel)의 부품으로서 장착되는 휠 힘 변환기(wheel force transducer)를 설치하고, 차량이 제어된 시험 트랙에서 운전되는 동안 휠/타이어 어셈블리와 회전시키는 것이다. 차량에는 상기 변환기로부터의 신호를 저장하는 데이터 획득 시스템이 구비된다. 예컨대, 전 및 후 반경방향 힘, 측면 힘, 구동/제동 힘 및 타이어 속도가 기록될 수 있다. 이 측정 시스템의 문제점은 장치를 시험 장소로부터 시험 장소로 운송하기가 어렵고, 설정 시간(setup time)이 길고, 상기 변환기가 구비된 동안 차량이 공로에서 운전될 수 없다는 것이다. 따라서 데이터는 공로 운전 상태를 시뮬레이션하는 시험 트랙 상에서 단지 수집될 수 있다. 주어진 타이어가 있는 주어진 차량에 대한 힘 이력을 수집하는 절차는 비용이 많이 들고 종종 수 주간이 소요된다. 이 절차는 여러 차량에 대 해 그리고 여러 타이어에 대해 반복되어야 한다. 따라서 실내 마모 시험에 관하여 타이어 로드 이력을 발생시키는 좀더 빠르고 용이한 방법이 요망된다. 또한, 시험 기계에 관하여 좀더 정확한 로드 이력을 가져오는 타이어 로딩 이력을 발생시키는 방법이 요망된다.
타이어 설계자에게 직면한 다른 문제점은 자동차 제조자가 타이어 마모를 포함하는 타이어 성능에 대한 차량 설정 변화에 관한 정보를 원한다는 것이다. 이 정보는 차량이 생산되기 전에 요망될 수 있고, 따라서 실제 차량에서 타이어 성능을 측정하는 가능성을 고려하지 않는다.
본 발명의 일실시예는 타이어 마모를 분석하는데 사용되는 한 세트의 입력 힘들을 전개하는 방법을 제공하고, 여기서 상기 방법은 (a) 마모 코스(wear course) 상에서 차량을 운전하여 마모 코스를 특징화하고 차량에 의해 체험된 다수의 힘들과 관련된 데이터를 측정하는 단계; (b) 하나 이상의 타이어를 가진 표적 차량에 관한 차량 특징화 모델(vehicle characterization model)을 생성하는 단계로서, 표적 차량에 관하여 타이어 마모가 분석되는 단계; 및 (c) 특징화된 차량이 제1 차량 구성(configuration)에서 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 힘 데이터를 계산하기 위해서 차량 특징화 모델을 사용하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 타이어를 차량에서 움직이지 않고서 타이어에 대하여 타이어 마모를 예측하는 방법을 또한 제공하고, 여기서 상기 방법은 (a) 마모 코스 상에서 차량을 운전하여 마모 코스를 특징화하고 차량에 의해 체험된 다수의 힘들과 관련된 데이터를 측정하는 단계; (b) 제1 차량 특징화 모델을 규정하기 위하여 차량 컴퓨터 모델을 사용하여 제1 차량 구성을 특징화하는 단계; (c) 특징화된 차량이 제1 차량 구성에서 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 제1 힘 데이터를 계산하기 위해서 제1 차량 특징화 모델을 사용하는 단계; (d) 제1 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제1 힘 데이터를 사용하는 단계; (e) 제2 차량 특징화 모델을 규정하기 위해서 차량 컴퓨터 모델을 사용하여 제2 차량 구성을 특징화하는 단계; (f) 특징화된 차량이 제2 차량 구성에서 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 제2 힘 데이터를 계산하기 위해서 제2 차량 특징화 모델을 사용하는 단계; (g) 제2 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제2 힘 데이터를 사용하는 단계; 및 (h) 제1 및 제2 차량 구성들이 타이어 마모에 어떻게 영향을 주는지를 예측하기 위해서 제1 및 제2 세트의 타이어 마모 데이터를 비교하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 차량에 대하여 타이어 마모를 분석하는 방법을 또한 제공하고, 여기서 상기 방법은 (a) 마모 코스 상에서 차량을 운전하여 마모 코스를 특징화하고 차량에 의해 체험된 다수의 힘들과 관련된 데이터를 측정하는 단계; (b) 타이어 마모가 분석될 차량에 관한 차량 특징화 모델을 생성하는 단계; (c) 특징화된 차량이 특징화된 마모 시험 코스에서 운전되었다면 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 힘 데이터를 계산하기 위해서 차량 특징화 모델을 사용하는 단계; (d) 제1 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제1 타이어에 관한 힘 데이터를 사용하는 단계; (e) 제2 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제2 타이어에 관한 힘 데이터를 사용하는 단계; 및 (f) 제1 및 제2 타이어들 중 어느 것이 특징화된 차량에 대해서 우수한 타이어 마모 성능을 제공하는지를 결정하기 위해서 제1 및 제2 세트들의 타이어 마모 데이터를 비교하는 단계;를 포함한다.
도 1은 이중 힘 플랫폼 시험 설비의 개략도이다.
도 2는 시험 차량에 의해 운전되고 있는 마모 시험 코스의 개략도이다.
도 3은 도 2에서 도시된 차량의 개략도이다.
도 4는 전방 타이어들의 서로 다른 조종각들(steering angles)을 나타내는 차량의 개략도이다.
본 발명의 방법은 타이어가 마모 시험되고 있는 차량을 우선 특징화함으로써 일반적으로 수행된다. 상기 방법은 또한 마모 시험 코스가 특징화되는 것을 요한다. 본 발명은 타이어 마모를 시험하기 위해 코스 특징화와 차량 특징화를 결합하여 로드 이력을 생성하고, 로드 이력은 타이어 마모 모델을 사용하거나 실내 기계적 마모 시험 기계를 사용하여 타이어 마모를 평가하는데 사용된다. 마모 평가는 타이어의 장래 마모 특성들을 좀더 정확하게 예측하는데, 입력 힘들이 마모 코스에서 운전되는 차량에 의해 체험된 실제 힘들로부터 발생하기 때문이다. 날씨 변화성 의 제어되지 않는 효과는 또한 회피된다. 편리함과 정확성이라는 이점에 더하여, 특징화된 시험 코스들은 차량을 코스 상에서 운전할 필요 없이 여러 차량 (및 여러 차량 설정들)이 단일 코스에서 시험될 수 있도록 (여러 차량 설정을 반영하는 특징화들을 포함하는) 임의의 차량 특징화와 함께 사용될 수 있다. 특징화된 시험 코스는 특별한 차량 특징화에 관한 마모 수행을 극대화하기 위해서 단일 차량 특징화에 관하여 일련의 여러 타이어를 분석하는데 또한 사용될 수 있다. 또한, 여러 코스는 타이어가 여러 코스에서 차량과 함께 어떻게 수행될 것인지를 비교하기 위하여 단일 차량 특징화와 함께 사용될 수 있다.
1. 차량 특징화
본 방법의 차량 특징화 단계는 다양한 운전 상태 하에서 차량의 각 타이어에 의해 체험되는 힘들 및 경사각들을 측정한다. 차량 특징화 단계는 타이어들이 마모 시험될 표적 차량에서 수행된다. 예컨대, 마모 시험될 타이어가 특정 승객 차량에 사용될 것이라면, (이상적으로) 상기 특정 승객 차량이 - 또는 유사한 차량이 - 차량 특징화 단계 동안 사용되어야 한다.
차량 특징화 단계는 타이어가 마모 시험될 각 유형의 차량에 대해서 반복될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 차량 특징화 데이터는 이중 힘 플랫폼 측정 시스템(10)을 사용하여 수집될 수 있다 (도 1). 당해 기술분야에서 알려진 한 시스템은 AMTI Model OR6-5-2000으로서 지칭된다. 이 시스템은 차량(14)에 의해 운전되도록 구성된 지중(in-ground) 힘 플랫폼들(12)을 포함한다. 플랫폼 간격은 여러 차량 트랙 폭들을 수용하도록 조절될 수 있다. 차량(14)의 타이어들(16)이 힘 플랫폼들(12)과 만나면, 3 방향 힘들(전-후(Fx), 측면(Fy) 및 수직(Fz))이 변환기들(18)에 의해 측정되고 컴퓨터 같은 적당한 저장장치(20)에 의해 기록된다. 데이터는 컴퓨터(20)에 의해 즉시 저장될 수 있거나 중간저장장치에 저장된 후 컴퓨터(20)에 저장될 수 있다. 변환기들(18)은 유선 또는 무선 전송에 의해 저장장치(20)와 통신할 수 있다. 측정장치는 차량(14)의 속력을 측정하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 차량 속력은 타이어들(16)이 플랫폼들(12)을 지나면서 수집된 데이터로부터 처리될 수 있다.
방향 힘 측정에 더하여, 타이어들(16)이 힘 플랫폼들(12)을 지나가는 동안 가속(전-후, 측면 및 수직)을 측정하기 위하여 변환기들(22)이 중력의 차량 중심에 위치된다. 타이어들(16)이 힘 플랫폼들(12)을 지나는 동안 적당한 휠 경사 측정장치들(24)이 휠 경사각들을 측정하기 위해서 또한 사용된다. 휠 경사각 측정장치의 한 유형이 미국특허 제5,561,244호에 개시된다. 2개의 로드 플랫폼들, 가속의 차량내 측정 및 휠 경사장치로부터의 데이터가 동시에 수집된다.
차량(14)이 속력(예컨대, 2～20마일/시), 선회 반경(26)(예컨대 30～200피트) 및 직선 운전 가속/감속 상태(28)(예컨대, +0.5～-0.5g)의 범위로 플랫폼들(12)을 지나는 동안 방향 힘들, 속도, 가속 및 휠 경사각들이 측정된다. 이들 시험 상태는 공로와 고속도로상의 거의 일상적인 운전 상태에서 나타나는 조종(steering), 방향전환(cornering) 가속, 제동 가속, 전방 가속 및 직선등속운동의 전형적인 수준에 걸친다.
본 발명의 다른 실시예에서, 표적 차량은 컴퓨터 모델을 사용하여 특징화된다. 예컨대, 차량 컴퓨터 모델은 Ann Arbor Michigan의 Mechanical Dynamics Corp.(상표 ADAMS) 및 Mechanical Simulation Corp.(상표 CarSim)로부터 이용 가능하다. 컴퓨터 모델은 기본 세트의 시험 조치들(test maneuvers)이 차량에 관해 시뮬레이션될 수 있게 한다. 조치 시뮬레이션들은 표적 차량 (또는 유사 차량)에 대하여 진행되고, 가속, 힘들 및 휠 경사각들이 기록된다. 차량 특징화 단계를 위한 컴퓨터 모델의 사용은 차량이 이용 가능하기 전에 타이어 제조자가 마모 시험을 시작할 수 있게 한다. 또한, 컴퓨터 모델은 여러 차량 모델이 단일 표적 차량에 대해서 생성될 수 있게 하고, 여기서 여러 차량 모델은 여러 차량 설정과 대응한다. 예컨대, 여러 차량 설정은 얼라인먼트(alignment), 토우각(toe angle), 캠버 등에 대한 변화를 포함할 수 있다. 따라서 본 발명은 여러 차량 설정이 타이어 마모에 어떻게 영향을 주는지를 사용자가 결정할 수 있게 한다.
2. 코스 특징화
본 발명의 방법의 다른 단계는 마모 시험 코스를 특징화하는 것이다. 마모 시험 코스는 타이어 제조자 또는 자동차 제조자가 타이어 마모 시험 정보를 수집하는데 관심이 있는 임의의 관심 시험 코스일 수 있다. 예컨대, 마모 시험 코스는 표적 운전자에 관한 전형적인 통근일 수 있다. 도 2에서, 통근 마모 코스(30)는 운전자 거주지(32)에 출발점과 근무지(34)의 운전자 위치에 최종점을 포함한다. 또한, 시험 코스는 택시 운전자에 의해 전형적으로 사용될 수 있는 도시 운전 코스일 수 있다. 마모 시험 코스는 또한 운전자에게 코스의 각 부분에 대해 특정 속도가 주어지는 루트(route)일 수 있다. 운전자가 이러한 유형의 코스를 규정된 속도로 따라갈 때, 차량에 의해 체험된 가속은 운전자 영향을 비교적 받지 않으며, 따라서 이러한 가속 데이터가 데이터를 수집하는데 사용되는 차량에 관계없이 광범위한 종류의 차량과 함께 사용될 수 있게 한다. 제어되는 속도 때문에, 승객 차량에 있는 운전자는 경트럭(light truck) 운전자로부터의 데이터와 현저하게 다른 데이터를 만들어내지 않을 것이다. 본 발명의 방법에 따라 이용 가능한 마모 시험 코스의 유형은 본질적으로 제한이 없다.
시험 코스(30)는 차량이 코스(30)에서 운전되는 동안 중력의 차량 중심의 전-후, 측면 및 수직 가속을 측정하는 측정장치(36)를 차량(38)에 설치함으로써 특징화된다. 시험 차량(38)은 전술한 시험 차량(14)과 동일할 필요가 없다는 이점이 있다. 다른 측정장치(40)는 차량의 속도를 기록한다. 장치(40)는 속도를 측정하기 위해서 도로면과 접촉하지 않는 것일 수 있다. 선택적으로, 장치(40)는 차량 속도 보다는 차량(38)의 조종각을 측정한다. 본 발명의 일실시예에서, 3개의 가속도계(42,43,44)가 전-후 가속, 수직 가속 및 측 가속을 측정하는데 사용된다. 차량(38)이 시험 코스(30)에서 운전되는 동안 일정 간격으로 시험 데이터를 기록하기 위해서, 개인용 컴퓨터 같은 적당한 데이터 저장장치(46)가 측정장치들(40,42,44)과 통신할 수 있다. 시간 대신에 거리에 기초하여 데이터를 수집함으로써, 운전 파일을 생성하는 것이 용이한데, 차량이 신호등 또는 정지 신호에서 정지된 동안 시스템이 데이터를 수집하기 않기 때문이다. 또한, 이동한 거리에 기초하여 데이터를 수집하는 것이 논리적인데, 타이어 마모는 주로 시간이 아닌 이동한 거리의 함수이기 때문이다. 본 발명의 일실시예에서, 비접촉, 도플러 레이더식 속도 센서(예컨대, Advanced Data Acquisition Corp.로부터 이용 가능하다)가 중력 중심에 가까이 차량 아래에 장착된다. 센서는 속도에 비례하는 신호를 발생시키고 데이터 획득을 정조하는데(pace) 사용되는 신호를 발생시킨다. 이 신호는 차량의 속도에 관계없이 (1미터 같은) 고정된 거리에서 데이터 획득을 유발하는데 사용될 수 있다.
선행기술을 넘어서는 이 단계의 한 이점은 이 데이터를 수집하는데 필요한 수단(instrumentation)이 차량 내부에 위치되어 차량이 "도로 법규"에 맞게 공로에서 운전될 수 있게 한다는 것이다. 과거에는 수단이 차량 외부에 있었다. 본 발명은 궂은 날씨가 데이터 수집 절차를 망치는 것을 방지한다. 다른 이점은 장치들(40,42,44)이 조밀하고 쉽게 선적될 수 있다는 것이다. 측정치들은 또한 시험 차량에 빠르게 설치될 수 있다.
마모 시험 코스(30) 상에서 수집된 데이터는 저장되고 여러 차량에 적용될 수 있는 수학적 시험 코스를 생성한다. 이 수학적 시험 코스에서, 실시간으로, 각 방향전환 조치, 각 제동 및 가속 사건, 모든 언덕 및 도심이 포착되고 재생된다. 사용자는 원하는 차량에 적용될 수 있는 시험 코스들의 라이브러리를 생성하기 위해 다중 시험 코스들을 운전할 수 있다.
3. 모델 전개
사용자가 차량을 특징화한 후, 사용자는 마모 시험 코스에서 측정된, 전-후 힘(Fx), 측면 힘(Fy), 수직 힘(Fz), 및 전-후 가속(Ax), 측면 가속(Ay), 수직 가속(Az) 및 속도(Vx)(또는 조종각)에 대한 경사각(IA)에 관한 (전술한 차량 모델을 사용하지 않을 경우) 방정식들을 전개한다. 힘들, 경사각 및 속도는 실내 마모 시험 기계를 위해 필요하다. 속도는 전술한 코스 특징화 단계 동안 측정된다. 따라서 방정식들은 힘들 및 경사각들을 전술한 코스 특징화 단계 동안 수집된 데이터와 관련시켜야 한다. 방정식들은 실내 마모 기계들을 프로그래밍하는데 필요한 운전 파일들을 효율적으로 생성하는데 또한 사용될 수 있어야 한다.
방정식들은 다음 일반함수형태이다:
{Fz, Fy, Fx, IA} = [K]{1, Ay, Ay2, Ax, Ax2, Az, C, C2, Vx2}
여기서
K11 K12 K13 K14 K15 K16 K17 K18 K19
K = K21 K22 K23 K24 K25 K26 K27 K28 K29
K31 K32 K33 K34 K35 K36 K37 K38 K39
K41 K42 K43 K44 K45 K46 K47 K48 K49
Fz, Fy, Fx, IA = 타이어 로드 및 경사각
K = 차량응답계수
1 = 얼라인먼트 효과 & 정적 하중(Alignment Effects & Static Loads)
Ay, Ay2, Ax, Ax2, Az = 관성 기여(Inertial Contributions)
C, C2 = 조종 운동학(Steering Kinematics)
Vx2 = 공기역학
이들 방정식들은 힘들과 경사각을 차량 가속, 전방 속력 및 코스 곡률과 관련시킨다. 전방 위치 조종각 변화의 측정은 측면 가속이 없을 경우에도 측면 힘들에 상당히 기여할 수 있는 액커만 효과(Ackerman effects)를 설명하기 위해 특징화 단계에서 필요하다. 도 4는 어째서 차량 조종 시스템 및 차량 지오메트리(geometry)가 도로면에 대한 타이어들의 각도들을 변경시키는지를 나타낸다. 각 A는 각 B와 다르고, 따라서 전방 타이어들은 곡선 반경에 기초하여 서로 다른 힘들을 체험한다. 도로 경로 곡률이 이들 힘들을 계산하는데 사용될 수 있다. 그러나 도로 경로 곡률은 코스 특징화 단계 동안 측정되어야 할 것이다. 측정되지 않는다면, 상기 곡률은 C=Ay/Vx2 방정식으로 측방 가속 및 속도를 사용하여 계산될 수 있다.
계수 매트릭스 K는 휠 힘과 경사각 동역학에 대한 차량 특성들을 규정한다. 이들 방정식들은 정적 하중, 부유 특성, 관성적으로 유도된 로드 이전, 조종 지오메트리 효과 및 공기역학적 기여로 인한 효과를 나타내는데 적합하다. 이들 방정식들은 일반적으로 0.5g을 넘지 않는 제한된 가속 수준에 대하여 전개된다. 이 수준은 전형적인 마모 코스 및 소비자 운전 상태를 나타내는데 적합하다.
매트릭스 계수들의 개별적인 세트 K는 각각의 휠 위치에 대하여 필요하다. 대부분의 상황에서, 좌측과 우측 휠 위치들 사이의 대칭은 수용 가능할 정도로 근사하다. 매트릭스 계수들을 계산하기 위한 한 방법은 모델링 방정식들을 측정되거 나 계산된 시뮬레이션된 데이터에 맞추기 위해서 최소자승회귀법을 사용한다.
(다음 섹션에서 논의되는) 실내 마모 시험 기계가 Fx 대신에 입력으로서 스핀들 토크(spindle torque)(My)를 요하는 경우 추가적인 변형이 요구된다. 이 경우에, My와 Fx 사이의 실험적 선형 관계는 고려 중인 타이어들에 대한 개별적인 힘 및 모멘트 시험 기계로부터 결정되고, 이 관계는 Fx에서 My로 변환시키는데 사용된다.
4. 실내 기계적 마모 시험
가속 및 속도에 관한 방정식들을 일단 알게 되면, 사용자는 실내 마모 시험 코스를 (MTS Model 860 RoadWheel Tread Wear Test System 같은) 실내 기계적 마모 시험 기계를 프로그래밍할 수 있다. 사용자는 특징화된 마모 시험 코스를 선택하고 차량에 대한 시간에 관련된 힘들을 계산한다. 이들 힘들은 실내 기계적 마모 시험 기계로 입력되고 마일(miles) 수가 시험을 위해 선택된다. 실내 기계적 마모 시험 기계는 타이어를 드럼에 대해서 회전시키고 사용자에 의해 입력된 힘들을 생성한다. 마모 시험 기계는 타이어가 선택된 수의 마일 동안 마모 시험 코스 상에서 운전되고 있는 것처럼 마모 시험 코스를 계속해서 반복한다. 예컨대, 사용자는 15,000마일에 걸친 통근 코스 상에서 타이어를 시험할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 유한요소분석 같은 분석기법을 사용하여 타이어 마모가 예측될 수 있다. 유한요소분석을 사용하는 전형적인 컴퓨터 모델은 Abaqus 상표로 판매되고, 타이어를 실내 마모 시험 기계 상에서 주행시킬 필요 없이 타이 어 마모 추정을 수행하는데 사용될 수 있다. 타이어 마모를 추정하는 다른 방법은 미국 특허 제5,710,718호 및 제6,083,268호에 개시된다. 타이어 마모를 추정하는 방법과 함께 아래에서 설명되는 마모 코스 데이터를 가진 차량 모델을 사용하는 것은 사용자가 갖가지 여러 차량 설정들에 대해 또는 단일 차량 설정을 가진 갖가지 타이어들에 대해 타이어 마모를 정확하게 분석할 수 있게 한다. 그 결과, 차량 및 타이어 설계자가 원하는 타이어 설정을 만족시키는 한편 타이어 마모를 지나치게 희생시키지 않는 우수한 타이어 및 차량 조화를 제공하는데 협력할 수 있게 한다.
본 발명의 전형적인 사용은 타이어 마모에 관한 차량 설정의 효과를 사용자가 분석할 수 있게 한다. 이 적용에서, 사용자는 제1 및 제2 차량 설정들을 나타내는 적어도 제1 및 제2 차량 모델들을 생성한다. 그 다음에, 양 모델들은 차량이 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 차량의 적어도 하나의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 힘 데이터를 계산하는데 사용된다. 그 다음에, 2 세트의 힘 데이터는 마모 시험 기계를 가동시키거나 타이어 마모를 예측하는 기법을 사용함으로써 타이어 마모를 예측하거나 분석하는데 사용된다. 그 다음에, 사용자는 차량 설정 변화가 어떻게 타이어 마모를 초래했는지를 결정하기 위해서 타이어 마모 결과들을 비교할 수 있다.
본 발명의 다른 전형적인 사용은 주어진 차량 설정에 대해 서로 다른 타이어 구성들이 어떻게 마모되는지를 사용자가 분석할 수 있게 한다. 이 적용에서, 사용자는 차량 모델을 생성하고 차량이 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 차량의 적어도 하나의 타이어에 의해 체험되었을 힘들을 나타내는 힘 데이터를 계산한다. 그 다음에 사용자는 타이어 마모 데이터의 세트를 생성하기 위해 적어도 2개의 서로 다른 타이어들과 함께 힘 데이터를 사용한다. 그 다음에, 사용자는 제1 및 제2 타이어들 중 어느 것이 특징화된 차량에 우수한 타이어 마모 성능을 제공하는지를 결정하기 위해서 타이어 마모 데이터의 제1 및 제2 세트를 비교할 수 있다.
본 발명의 방법은 타이어들이 실내 시험 장비를 사용하여 효율적으로 그리고 정확하게 마모 시험될 수 있게 한다. 상기 방법은 실내 실험 장비가 특정 실외 도로 마모 코스에서 주행하는 특별 차량의 각 타이어 위치를 효과적으로 시뮬레이션할 수 있게 한다. 상기 방법은 특징화된 차량들이 어느 특징화된 마모 시험 코스에서 시험될 수 있게 하고 단일 마모 시험 코스가 어느 특징화된 차량과 함께 사용될 수 있게 한다.
전술한 상세한 설명에서, 어떤 용어들은 간결, 명확 및 이해를 위해서 사용되었다. 그러한 용어들은 설명적인 목적으로 사용되고 광범위하게 해석되는 것으로 의도되기 때문에 선행기술의 요건을 넘어서서 그러한 용어로부터 함축되는 불필요한 제한이 있지 아니하다.
더욱이, 본 발명의 상세한 설명과 실례는 예시적인 것이고, 본 발명은 설명되거나 예시되는 사항만으로 제한되지 않는다.

Claims (7)

  1. 타이어를 차량에서 가동시키지 않고 타이어에 대하여 타이어 마모를 분석하는 방법에 있어서,
    (a) 차량을 마모 코스 상에서 운전하여 마모 코스를 특징화하고 상기 차량에 의해 체험된 다수의 힘과 관련된 데이터를 측정하는 단계와,
    (b) 제 1 차량 특징화 모델을 규정하기 위해서 차량 컴퓨터 모델을 사용하여 제 1 차량 구성을 특징화하는 단계와,
    (c) 특징화된 차량이 상기 제 1 차량 구성에서 상기 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되는 경우, 상기 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되는 힘을 나타내는 제 1 힘 데이터를 계산하기 위해서 상기 제 1 차량 특징화 모델을 사용하는 단계와,
    (d) 제 1 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 상기 제 1 힘 데이터를 사용하는 단계와,
    (e) 제 2 차량 특징화 모델을 규정하기 위해서 상기 차량 컴퓨터 모델을 사용하여 제 2 차량 구성을 특징화하는 단계와,
    (f) 특징화된 차량이 상기 제 2 차량 구성에서 상기 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되는 경우, 상기 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되는 힘을 나타내는 제 2 힘 데이터를 계산하기 위해서 제 2 차량 특징화 모델을 사용하는 단계와,
    (g) 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 상기 제 2 힘 데이터를 사용하는 단계와,
    (h) 상기 제 1 및 제 2 차량 구성의 차이점이 타이어 마모에 어떻게 영향을 주는지 예측하기 위해 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 비교하는 단계를
    포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 예측하기 위해서, 상기 제 1 힘 데이터 및 상기 제 2 힘 데이터를 타이어 모델로 입력하는 단계를 더 포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 얻기 위해서, 상기 제 1 힘 데이터 및 상기 제 2 힘 데이터를 마모 시험 기계로 입력하고 상기 제 1 힘 데이터 및 상기 제 2 힘 데이터를 사용하여 상기 마모 시험 기계로 실내 마모 시험을 수행하는 단계를 더 포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  4. 차량에 대하여 타이어 마모를 분석하는 방법에 있어서,
    (a) 차량을 마모 코스 상에서 운전하여 마모 코스를 특징화하고 상기 차량에 의해 체험된 다수의 힘과 관련된 데이터를 측정하는 단계와,
    (b) 타이어 마모가 분석될 차량에 대한 차량 특징화 모델을 생성하는 단계와,
    (c) 특징화된 차량이 상기 특징화된 마모 시험 코스 상에서 운전되었다면 상기 특징화된 차량의 하나 이상의 타이어에 의해 체험되었을 힘을 나타내는 힘 데이터를 계산하기 위해 상기 차량 특징화 모델을 사용하는 단계와,
    (d) 제 1 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제 1 타이어에 관한 힘 데이터를 사용하는 단계와,
    (e) 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 생성하기 위해서 제 2 타이어에 관한 힘 데이터를 사용하는 단계와,
    (f) 상기 제 1 및 제 2 타이어 중 어느 것이 상기 특징화된 차량에 대해 우수한 타이어 마모 성능을 제공하는지 결정하기 위해서 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 비교하는 단계를
    포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 예측하기 위해서, 상기 힘 데이터를 타이어 모델로 입력하는 단계를 더 포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세트의 타이어 마모 데이터를 얻기 위해서, 상기 힘 데이터를 사용하여 실내 마모 시험 기계로 시험을 수행하는 단계를 더 포함하는, 타이어 마모 분석 방법.
  7. 삭제
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