KR101325087B1 - 타이어 성능 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 측정점(P)에서 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나가 측정된다. 센서(3)가 도로면(2) 상에 배치되고, 상기 타이어가 회전하면서 상기 측정점(P)이 상기 센서와 접촉하게 된다. 상기 타이어의 초기 위치가 설정되는데, 여기서 상기 측정점은 미리 설정된 기준 위치(D₁)에 있고, 상기 타이어는 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있다. 상기 타이어의 회전축(O)이 상기 센서의 배치 위치를 넘어갈 때까지의 타이어회전각과 상기 측정점이 상기 도로면과 접촉할 때까지의 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 얻기 위하여 상기 타이어가 상기 초기 위치로부터 주행하게 된다. 상기 타이어는 상기 초기 위치에 설정되어, 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 θ만큼 회전된다.

Description

타이어 성능 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING TIRE PERFORMANCE}

본 발명은 타이어의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩(skidding)의 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래, 타이어의 트레드(tread) 표면의 성능을 평가하기 위하여, 상기 타이어의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩의 정도가 측정된다. 측정을 위하여, 타이어의 트레드 표면 상에는 측정점이 설정되고, 상기 타이어는 소정의 조건 하에 평탄한 측정 보드 상에서 굴러가게 된다. 상기 트레드 표면 상의 측정점은 평탄한 보드에 내장된 센서와 접촉하게 된다. 실제 측정 전에, 얼라인먼트 처리가 수행된다. 상기 얼라인먼트 처리에서는, 상기 타이어의 트레드 표면 상의 측정점이 상기 평탄한 보드 상에 배치된 센서의 위치와 완벽하게 일치하게 된다. 상기 얼라인먼트 처리의 공지된 일례는 타이어의 지면접촉압력을 측정하기 위한 방법을 개시하고 있는 일본특허출원공개 제H3-78636에 기재되어 있다.

일본특허출원공개 제H3-78636에 개시된 방법에 따르면, 타이어의 트레드 표면은 측정점의 위치를 나타내기 위하여 초크나 착색제로 마킹된다. 그 후, 상기 타이어는 평탄한 보드 상의 주행개시위치에 배치된다. 평탄한 보드의 중간에는, 상기 평탄한 보드에 대하여 이동가능하게 측정판이 배치된다. 상기 타이어의 지면접촉압력을 검출하기 위하여 측정판의 중앙에 압력센서가 내장된다. 상기 타이어는 상기 주행개시위치로부터 상기 측정판을 향해 예비 주행을 겪게 되므로, 상기 타이어 상의 측정점의 마크가 상기 측정판으로 전이된다. 상기 압력센서의 위치와 측정점의 마크가 전이되는 위치 간의 오정렬(misalignment)은 X 좌표 및 Y 좌표에 관하여 판독된다. 여기서, X 방향은 타이어의 주행방향을 말하고, Y 방향은 X 방향에 수직인 방향(즉, 타이어의 회전축에 평행한 방향)을 말한다. 상기 주행개시위치에 다시 배치된 후, 상기 타이어는 이동량 △x 만큼 X 방향으로 이동되고, 상기 측정판은 이동량 △y 만큼 Y 방향으로 이동된다. 따라서, 오정렬이 보정되게 된다. 그런 다음, 타이어가 측정판을 향해 메인 주행을 겪게 되고, 지면접촉압력이 측정된다.

일본특허출원공개 제H3-78636의 방법이 채택되면, 타이어의 주행개시위치는 메인 주행 이전에 X 방향으로 이동량 △x 만큼 이동된다. 이에 따라, 메인 주행에서의 주행개시위치와 압력센서 사이의 주행 거리가, 상기 예비 주행에서의 그것으로부터 변하게 된다. 그러므로, 타이어의 X 방향으로의 오정렬이 보정되더라도, 타이어에 인가되는 구동/제동력의 영향에 따라 측정점이 항상 센서의 위치에 도달하는 것은 아니므로, 에러들이 발생하여 재현성(reproducibility)이 낮게 된다.

본 발명은 상기의 관점에서 고안되었으며, 본 발명의 목적은 도로면 상에 배치된 센서에 도달하는 타이어 상의 측정점의 정확성을 증대시킨 타이어 성능을 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점들을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다.

본 발명의 일 형태에 따른 타이어 성능 측정방법은, 도로면 상에서 타이어를 회전시키고, 타이어의 트레드 표면 상의 측정점을 상기 도로면 상에 배치된 센서와 접촉시켜, 상기 센서에 의해 상기 측정점에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정방법으로서, 상기 방법은, 측정점이 미리 설정된 기준 위치에 있고, 상기 타이어가 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어의 초기 위치를 설정하는 단계; 상기 타이어의 회전축이 상기 센서의 배치 위치를 지나갈(pass over) 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과 상기 측정점이 상기 도로면과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차(rotation angle difference) θ를 얻기 위하여 상기 타이어를 상기 초기 위치로부터 주행시키는 단계; 및 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 각도 θ만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 단계를 포함하는 것을 요지로 한다.

본 발명의 또다른 형태에 따른 타이어 성능 측정방법은, 도로면 상에서 타이어를 회전시키고, 상기 타이어의 트레드 표면 상의 복수의 측정점들을 상기 도로면 상에 배치된 센서와 접촉시켜, 상기 센서에 의해 상기 복수의 측정점들에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정방법으로서, 상기 방법은 복수의 측정점들 가운데 제1측정점이 미리 설정된 기준 위치에 있고, 상기 타이어가 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어의 초기 위치를 설정하는 제1단계; 상기 타이어의 회전축이 상기 센서의 배치 위치를 넘어갈 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과 상기 제1측정점이 상기 도로면과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 얻기 위하여 상기 타이어를 상기 초기 위치로부터 주행시키는 제2단계; 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 각도 θ만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 제1측정점에 대한 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 제3단계; 및 상기 제1측정점과 상기 복수의 측정점들 가운데 또다른 측정점 간의 타이어 원주방향으로의 간격 x에 대응하는 각도를 β라 할 때, 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 각도 θ-β만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 또다른 측정점에 대한 지면접촉압력, 전단응력 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 제4단계를 포함하여 이루어지되, 상기 제4단계는 상기 제1측정점 이외의 모든 측정점들에 대하여 행하여지는 것을 요지로 한다.

본 발명의 또다른 형태에 따른 타이어 성능 측정장치는, 도로면 상에서 타이어를 회전시키고, 타이어의 트레드 표면 상의 측정점을 상기 도로면 상에 배치된 센서와 접촉시켜, 상기 센서에 의해 상기 측정점에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정장치로서, 상기 장치는 상기 측정점이 미리 설정된 기준 위치에 있고, 상기 타이어가 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어의 초기 위치를 설정하는 제어유닛; 초기 위치로부터 주행 시 상기 타이어의 회전축이 상기 센서의 배치 위치를 넘어갈 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과 상기 초기 위치로부터 주행 시 상기 측정점이 상기 도로면과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 획득하는 회전각차연산유닛; 및 상기 초기 위치에 배치된 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 각도 θ만큼 상기 타이어를 회전시키는 회전기구를 포함하되, 상기 지면접촉압력, 전단응력 및 스키딩 정도 중 적어도 하나는, 상기 타이어가 상기 회전기구에 의해 회전된 이후의 상태로부터 상기 타이어를 주행시켜 측정되는 것을 요지로 한다.

본 발명에 따르면, 도로면 상에 배치된 센서에 도달하는 타이어 상의 측정점의 정확성을 증대시킨 타이어 성능을 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징, 장점 및 기술적 그리고 산업상 현저성은 첨부 도면들과 연계하여 고려되는 경우, 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기 상세한 설명을 판독하면 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 타이어 성능 측정장치의 개략도;
도 2는 압력센서의, 주행개시위치로부터 배치 위치로의 타이어의 롤링 시, 측정점의 궤적을 예시한 도면;
도 3a 및 도 3b는 예비 측정을 개념적으로 예시하기 위한 도면;
도 4는 측정점의 위치의 보정을 개념적으로 예시한 도면;
도 5는 메인 측정을 개념적으로 예시한 도면;
도 6 및 도 7은 측정점들의 위치들의 보정을 예시하기 위한 개념도; 및
도 8은 일 실시예에 따른 타이어 성능 측정장치의 구성의 개략도이다.

이하, 본 발명에 따른 타이어 성능 측정방법 및 타이어 성능 측정장치의 예시적인 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 후술되는 실시예들이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 후술되는 실시예의 구성 요소들은 당업계의 당업자라면 손쉽게 생각할 수 있거나 교체가능한 것들을 포함할 수도 있고, 또는 그들에 실질적으로 등가인 것들을 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 타이어 성능 측정방법 및 타이어 성능 측정장치는 타이어의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩의 정도를 측정하는데 적용가능하지만, 지면접촉압력의 측정을 예시를 통해 후술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 성능 측정방법을 채택하는 타이어 성능 측정장치(10A)의 개략도이다. 도 1에 예시된 타이어 성능 측정장치(10A)는 타이어(1)의 롤링(즉, 주행)을 가능하게 하는 소정의 길이를 갖는 평탄 주행 보드(도로면)(2), 상기 타이어(1)의 지면접촉압력을 검출하기 위하여 상기 평탄 주행 보드(2)의 중간에 매입되는 압력센서(3), 및 상기 평탄 주행 보드(2) 상에서 상기 타이어(1)가 주행하도록 하는 타이어주행장치(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 타이어 성능 측정장치(10A)는, 상기 평탄 주행 보드(2) 상에 배치된 상기 압력센서(3)와 접촉하도록 트레드 표면(4) 상에 측정점(P)을 만들고, 상기 타이어(1) 상에 소정의 하중을 가하면서 상기 평탄 주행 보드(2) 상에서 주행개시위치(5)에 배치된 타이어(1)가 주행하도록 함으로써 상기 압력센서(3)를 이용하여 측정점(P) 상에 인가된 지면접촉압력을 측정하도록 구성된다. 이하, 상기 평탄 주행 보드(2)의 종방향, 즉 상기 타이어의 주행 방향을 따르는 방향을 "X 방향"이라고 하고, 상기 X 방향에 수직인 방향, 즉 상기 타이어의 회전축에 평행한 방향을 "Y 방향"이라고 한다.

상기 타이어 성능 측정장치(10A)를 이용하여 상기 타이어(1)의 측정점(P) 상에 인가되는 지면접촉압력을 측정하기 위해서는, 상기 타이어(1)의 주행 시 상기 측정점(P)과 상기 압력센서(3) 간의 접촉을 보장하도록 상기 측정점(P)의 지면접촉위치가 상기 압력센서(3)의 위치와 일치되어야만 한다.

도 2는 상기 주행개시위치(X 방향으로의 소정의 위치)로부터 상기 압력센서(3)의 배치 위치까지의 상기 타이어(1)의 주행 시의 상기 측정점(P)의 궤적을 예시한다. 기준 위치 D₁은 상기 주행개시위치(5)에 설정된 상기 타이어(1)의 회전축(O) 주위의 각도를 특정하기 위하여 상기 타이어(1)의 표면에 근접하게 설정된다. 예를 들어, 도 2에서는, 상기 기준 위치 D₁이 상기 회전축(O) 및 상기 주행개시위치(5)를 연결하는 라인 h 상에 설정된다. 상기 타이어(1)는 상기 측정점(P)이 상기 기준 위치(D₁)와 일치하도록 상기 주행개시위치(5)에 설정된다. 이하, 이러한 상태로 설정된 상기 타이어(1)의 위치를 "초기 위치"라고 한다. 상기 초기 위치에서의 타이어(1)와 상기 압력센서(3) 간의 거리는 상기 측정점(P)의 추정된 궤적을 토대로 설정된다. 상기 궤적은 상기 타이어(1)의 반경 등을 토대로 사전에 미리 추정된다. 상기 압력센서(3)까지의 측정점(P)의 궤적은 도 2에 예시된 바와 같이 상기 타이어(1)의 회전 길이의 1과 1/2로 설정된다.

하지만, 상기 초기 위치에서의 타이어(1)와 상기 압력센서(3) 간의 거리가 상기 측정점(P)의 추정된 궤적을 토대로 조정되어, 상기 타이어(1)가 상기 초기 위치로부터 회전하게 되어 있더라도, 상기 측정점(P)은 도 2에 예시된 바와 같이 상기 압력센서(3)의 위치와 일치하지 않고, 상기 압력센서(3)의 배치 위치로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치 상에 랜딩(landing)된다. 상기 타이어(1)가 실제로 주행하게 되는 경우, 상기 타이어(1)의 반경은 인가된 하중 및 구동/제동력과 같은 조건들에 따라 약간 변한다. 이러한 변화는 에러의 원인이 된다. 본 실시예에 있어서는, 상기 타이어(1)의 롤링 개시 시 상기 측정점(P)의 위치를 보정하기 위하여 상기 타이어(1)의 지면접촉압력의 주된 측정 이전에 후술하는 바와 같이 예비 측정이 행하여진다. 이하, 이러한 보정은 상기 측정점(P)의 회전개시위치의 보정을 말한다.

도 3a 및 도 3b는 상기 예비 측정의 개념도이다. 우선, 상기 타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 측정점(P)(도 1 참조)이 식별된다. 상기 측정점(P)은 필요에 따라 초크 등으로 마킹된다. 그 후, 상기 타이어(1)는 도 3a에 예시된 바와 같이 초기 위치에 배치된다. 도 3a에서, 상기 기준 위치 D₁은 도 2에서와 동일한 방식으로 직선 h 상에 설정된다. 상기 주행개시위치(5)로부터 상기 압력센서(3)의 배치 위치까지의 거리는 L로 표현된다. 그 후, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치로부터 주행하게 되어 있다. 상기 타이어(1)의 회전축(O)이 상기 압력센서(3) 바로 위를 지나가면, 상기 회전축(O) 및 상기 평탄 주행 보드(2)와 상기 타이어(1)의 접촉점을 연결하는 라인과 상기 측정점(P) 및 상기 회전축(O)을 연결하는 라인에 의하여 각도 θ가 형성된다. 이러한 각도 θ는 도 3a에서 반시계 방향이 양의 값으로 표현된다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 예시에 있어서, 상기 측정점(P)은 상기 압력센서(3)의 배치 위치 너머의 위치 상에 랜딩된다(다시 말해, 상기 주행개시위치(5)와 상기 측정점(P) 간의 선형 거리는 상기 주행개시위치(5)와 상기 압력센서(3) 간의 거리 L보다 길다). 상기 측정점(P)이 상기 압력센서(3)의 위치 전방에 랜딩되는 경우(다시 말해, 상기 주행개시위치(5)와 상기 측정점(P) 간의 선형 거리가 상기 주행개시위치(5)와 상기 압력센서(3) 간의 거리 L보다 짧은 경우), 상기 각도 θ는 음의 값으로 표현된다.

도 3a에 예시된 각도 θ를 획득하는 방식이 특별히 제한되지는 않는다. 한 가지 예시적인 방식은 도 1에 예시된 타이어회전각센서(11)를 이용하는 것이다. 우선, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치로부터 주행하게 된다. 상기 타이어(1)의 회전축(O)이 도 3a에 예시된 바와 같이 압력센서(3) 위를 지나가면, 상기 타이어 회전각은 θ₁이고, 상기 측정점(P)이 도 3b에 예시된 바와 같이 상기 평탄 주행 보드(2) 상에 랜딩되는 경우에는, 타이어 회전각이 θ₂이다. 상기 각도 θ는 차이 θ₂ - θ₁로 얻어진다. 이하, 상기 각도 θ를 회전각차 θ라고 한다.

상기 예비 측정 이후, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치로 다시 돌아가고, 상기 측정점(P)의 회전개시위치가 보정된다. 도 4는 상기 측정점(P)의 회전개시위치의 보정에 대한 개념도이다. 도 4에 예시된 바와 같이, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치에 배치된다. 그리고 나서, 상기 타이어(1)의 위치를 X 방향으로 변경하지 않고, 상기 타이어(1)가 상기 회전축(O) 주위로 회전각차 θ 만큼 회전하게 되는데, 시계 방향이 양의 방향이다. 따라서, 상기 타이어(1)의 측정점(P)이 상기 기준 위치 D₁으로부터 전방으로 각도 θ인 위치 D₂로 이동하게 된다. 따라서, 상기 측정점(P)의 회전개시위치가 보정되더라도, 상기 주행개시위치(5)와 상기 압력센서(3)의 배치 위치 간의 거리 L이 동일하게 유지된다.

상기 측정점(P)의 회전개시위치의 보정 후, 주된 측정이 행하여진다. 도 5는 주된 측정의 개념도이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 상기 측정점(P)의 회전개시위치가 보정된 후 상기 보정된 주행개시위치(5)로부터 상기 타이어(1)가 회전하게 되면, 상기 측정점(P)의 랜딩 위치가 도 5에 예시된 바와 같이 상기 압력센서(3)의 위치와 일치하게 되고, 상기 측정점(P)이 상기 압력센서(3)와 확실하게 접촉하게 된다. 그 결과, 상기 측정점(P)의 지면접촉압력이 고정밀도로 상기 압력센서(3)에 의해 측정될 수 있게 된다. 종래의 측정 방법에서는, 상기 주행개시위치(5)로부터 상기 압력센서(3)까지의 주행 거리가 주된 측정 시와, 정렬 처리 이전 시점에서 상이하여, 상기 측정점(P)의 랜딩 위치의 에러를 초래하게 된다. 본 실시예에 있어서는, 주된 측정 시에 상기 주행개시위치(5)로부터 상기 압력센서(3)까지의 주행 거리 L이 예비 측정 시의 주행 거리 L로부터 변하지 않게 된다. 그러므로, 상기 타이어(1)의 측정점(P)이 향상된 정밀도로 상기 압력센서(3)에 도달할 수 있게 된다.

이하, 상술된 방법을 이용하는 타이어 성능 측정장치(10A)를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 상기 타이어 성능 측정장치(10A)는, 상기 타이어(1)의 측정점(P)의 회전개시위치를 보정하기 위하여, 타이어회전각센서(11), 타이어회전각차계산유닛(12), 및 회전기구(13)를 포함한다. 상기 타이어회전각센서(11), 타이어회전각차계산유닛(12), 및 회전기구(13)는 전체로서 상기 타이어 성능 측정장치(10A)를 제어하는 제어유닛(20)에 의하여 제어된다. 상기 제어유닛(20)은 상기 타이어(1)의 "초기 위치"로서 상기 주행개시위치(5) 및 기준 위치 D₁을 설정한다. 상기 제어유닛(20)은 상기 예비 측정 및 주된 측정 시에 타이어주행장치를 구동시킴으로써, 상기 초기 위치에 설정된 타이어(1)를 상기 센서(3)를 향하여 주행하도록 만든다.

상기 타이어회전각센서(11)는 상기 초기 위치로부터의 상기 타이어(1)의 회전각을 검출한다. 상기 타이어회전각센서(11)는 상기 타이어(1)의 주행을 따라 이동가능하게 배치된다. 상기 타이어회전각센서(11)는 로터리 인코더(rotary encoder), 홀 요소(hall element) 등일 수도 있다.

상기 타이어회전각센서(11)는, 상기 초기 위치로부터 주행을 개시하는 타이어(1)의 회전축(O)이 도 3a에 예시된 바와 같이 상기 압력센서(3) 위로 지나갈 때에 타이어 회전각 θ₁을 획득하고, 상기 측정점(P)이 도 3b에 예시된 바와 같이 상기 평탄 주행 보드(2) 상에 랜딩할 때에 타이어 회전각 θ₂를 획득한다.

예를 들어, 상기 기준 위치 D₁이 상기 주행개시위치(5)와 상기 회전축(O)을 연결하는 라인 h 상에 있으면, 상기 타이어(1)는 상기 기준 위치 D1으로부터의 이동을 개시하는 측정점(P)이 도 3b에 예시된 바와 같이 상기 평탄 주행 보드(2) 상에 랜딩할 때까지 1.5회 회전한다. 그러므로, 타이어회전각 θ₂가 180°+ 360°가 된다. 또한, 도 3a에 예시된 바와 같이 거리 L을 커버할 때까지 초기 위치로부터의 롤링 개시 이후 타이어(1)가 회전하는 타이어 회전각 θ₁은 상기 타이어회전각센서(11)에 의해 얻어진다. 상기 타이어(1)가 거리 L을 커버한다는 사실은 근사 스위치(proximity switch) 및 시퀀서(sequencer)와 같은 위치검출센서에 의해 검출될 수 있다. 상기 예시에 있어서, 타이어 회전각 θ₂는 상기 타이어회전각센서(11)를 이용하지 않고도 기하학적으로 찾을 수 있다. 대안적으로는, 상기 타이어 회전각 θ₂가 상기 타이어회전각센서(11)에 의해 얻어질 수도 있다.

상기 타이어회전각차계산유닛(12)은 상기 예비 측정 시 상술된 바와 같이 획득된 타이어 회전각 θ₁ 및 θ₂를 토대로 타이어 회전각 차이 θ(=θ₂-θ₁)를 계산한다. 상기 타이어회전각차계산유닛(12)은 상기 제어유닛(20)에 임베디드(embedded)된다.

상기 회전각차 θ를 얻는 방법은 상술된 타이어회전각센서(11)를 이용하는 방법으로 제한되지 아니하며, 기타 요소들과 방법이 채택될 수 있다.

상기 회전기구(13)는 상기 타이어회전각차계산유닛(12)으로부터 전송된 신호(들)에 따라 상기 타이어(1)를 회전시킨다. 보다 구체적으로는, 상기 회전기구(13)가 도 4에 예시된 바와 같이, X 방향으로 상기 주행개시위치(5)에 배치된 타이어(1)의 위치를 변경하지 않고도, 상기 기준 위치 D₁으로부터 상기 기준 위치 D₁로부터 θ만큼 시프트되는 위치 D₂로 상기 측정점(P)을 이동시킨다. 예를 들어, 상기 회전기구(13)는 상기 평탄 주행 보드(2)로부터 소정의 거리로 떨어져 타이어(1)를 부동 상태(floated state)로 유지하면서, 상기 타이어(1)를 θ만큼 회전시키고, 상기 타이어(1)를 상기 주행개시위치(5) 상에 배치한다. 상기 회전기구(13)로서, 서보 모터와 같은 구동기구가 채택된다.

다음으로, 하나 보다 많은 측정점이 설정되는 경우를 설명하기로 한다. 도 6에서는, 100개의 측정점들이 상기 타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 소정의 위치들에 설정된다. 상기 측정점들은 각각 P₁, P₂, ..., P₁₀₀이라고 한다. 하나의 측정점(P)만이 설정되는 경우에서와 같이, 상기 기준 위치 D₁은 상기 주행개시위치(5)에 배치된 타이어(1)의 회전축(O) 주위의 각도를 특정하기 위하여 상기 타이어(1)의 표면 부근에 설정된다. 그 후, 상기 타이어(1)는 상기 기준 위치 D₁에 설정된 측정점(P₁)에 의해 상기 주행개시위치(5)에 배치된다. 이러한 상태의 상기 타이어(1)의 위치를 "초기 위치"라고 할 것이다(제1단계). 우선, 상기 타이어(1)는 상기 주행개시위치(5)에 배치되고, 상기 측정점(P₁)은 기준 위치 D₁로 설정되며, 상기 예비 측정은 상기 타이어회전각차 θ를 얻도록 행하여진다(제2단계). 그 후, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치에 다시 배치되고, 상기 위치를 X 방향으로 변경하지 않으면서 θ만큼 회전된다. 따라서, 상기 측정점(P₁)은 상기 기준 위치 D₁로부터 θ만큼 시프트되는 위치 D₂로 이동되게 된다. 그 후, 상기 주된 측정이 이러한 상태로 상기 타이어에 의해 행하여진다. 따라서, 상기 측정점(P₁)의 지면접촉압력이 측정된다(제3단계).

다음으로, 상기 측정점(P₂)의 지면접촉압력이 측정된다. 이 때, 상기 타이어(1)는 먼저 상기 초기 위치에 배치된다. 도 6에 예시된 바와 같이, 타이어 원주방향으로의 측정점(P₁)과 측정점(P₂) 간의 간격 x에 대응하는 각도를 β라고 한다. 그 후, 상기 측정점(P₂)은 상기 타이어(1)의 위치를 X 방향으로 변경하지 않으면서 상기 타이어(1)를 θ-β만큼 회전시켜 D₂로 이동된다. 여기서, 상기 측정점(P₁)에 대하여 상기 예비 측정에서 얻어진 타이어회전각차 θ는 모든 측정점들(P₁ 내지 P₁₀₀)에 공통이다. 이에 따라, 타이어(1)의 위치를 X 방향으로 변경하지 않으면서 상기 타이어(1)를 θ-β만큼 회전시킴으로써, 상기 측정점(P₂)이 D₂로 이동될 수 있다(제4단계). 타이어(1)가 이러한 상태로부터 주행하게 되면, 상기 측정점(P₂)의 랜딩점은 상기 측정점(P₁)과 동일한 방식으로 상기 압력센서(3)의 위치와 일치하게 될 수 있다. 이에 따라, 상기 측정점(P₂)의 지면접촉압력이 고정밀도로 측정될 수 있게 된다. 그런 다음, 상기 측정점들(P₃ 내지 P₁₀₀) 각각에 대하여 제4단계가 반복된다. 따라서, 많은 측정점들이 설정되는 경우에도, 각각의 측정점들에서의 지면접촉압력이 높은 정밀도와 효율성으로 측정될 수 있다.

상술된 방법에 있어서, 상기 예비 측정은 개시 시에 단 한번만 행하여진다. 하지만, 상기 측정점들(P₁ 내지 P₁₀₀)에 대하여 회전각차 θ의 변화 가능성이 있는 경우에는, 상기 예비 측정이 모든 측정점들(P₁ 내지 P₁₀₀)에 대하여 행하여질 수도 있다.

상기 측정점(P₁)과 상기 측정점(P₂) 간의 타이어 원주 방향으로 간격 x에 대응하는 도 6에 예시된 각도 β를 얻을 때에는, 표현식 β=x/R을 이용하는 것이 가능하되, 여기서 R은 실제 측정을 통해 얻어진 상기 타이어(1)의 반경 R 또는 상기 타이어(1)에 인가되는 하중을 고려하여 얻어지는 동적 하중 반경(dynamic loaded radius) R이다. 하지만, 상기 반경 R이 상기 타이어(1)에 인가되는 제동/구동력과 같은 각종 조건들에 따라 실제 반경에 항상 대응하는 것은 아니다. 이에 따라, 반경 R을 이용하는 경우에, 각도 β의 계산 시에 에러가 발생할 수도 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 후술하는 방법이 채택된다.

우선, 도 7에 예시된 바와 같이, 거리 L을 주행하는 동안 타이어(1)가 회전하는 회전각 α가 얻어진다. 여기서, 상기 거리 L은 예컨대 타이어(1)가 한 번 회전하는 동안 상기 타이어(1)가 주행하는 거리이다. 상기 회전각 α는 상기 예비 측정에 채택되는 타이어회전각센서(11)에 의해 측정된다. 그 후, 타이어의 주행 시 상기 타이어(1)의 실제 반경 R'는 표현식 R'=L/α에 의해 얻어진다. 도 6에 예시된 측정점(P1)과 측정점(P2) 간의 타이어 원주방향으로 간격 x에 대응하는 각도 β는 표현식 β=x/R'=α·x/L에 의해 얻어진다. 이러한 방법에 의하면, 각도 β가 고정밀도로 얻어질 수 있고, 상기 측정점들(P₂ 내지 P₁₀₀)은 고정밀도로 D₂에 배치될 수 있다. 또한, 반경 R'를 얻기 위한 단계가 상기 예비 측정을 토대로 행하여지면, 동작 시간이 단축될 수 있다.

상기 예시에 있어서, X 방향으로의 상기 압력센서(3)에 대한 측정점(P)의 오정렬은 상기 타이어(1)의 측정점(P)의 회전개시위치의 보정을 통해 보정된다. Y 방향으로의 상기 압력센서(3)에 대한 측정점(P)의 오정렬은 후술하는 장치에 의해 보정될 수도 있다. 도 8에 예시된 타이어 성능 측정장치(10B)는, 도 1에 예시된 바와 같이 X 방향으로 측정점(P)의 오정렬을 보정하기 위한 유닛 이외에도, Y 방향으로의 상기 측정점(P)의 오정렬을 보정하기 위한 유닛을 포함한다. 도 8에 예시된 바와 같이, 상기 평탄 주행 보드(2)의 중간에는 Y 방향으로 이동가능한 측정판(15)이 배치된다. 또한, 상기 측정판(15)의 측면에는 투명판(16)이 연결되고, 상기 측정판(15)의 측면으로부터 Y 방향으로 연장된다. 서보 모터(17)는 상기 평탄 주행 보드(2)에 대응하는 위치에 상기 측정판(15)과 투명판(16)을 교대로 배치하는 역할을 한다. 상기 측정판(15)의 중앙부에는, 상기 압력센서(3)가 임베디드된다. 상기 투명판(16)에는, 상기 압력센서(3)의 배치 위치에 대응하는 위치에 기준점 마크(18)가 형성된다.

상기 투명판(16)의 양 측에는, 조명유닛(19)들이 배치된다. 상기 투명판(16) 바로 밑에는, 사진을 찍기 위한 카메라(21)가 배치된다. 상기 카메라(21)는 상기 투명판(16)을 통하여 상기 타이어(1)의 지면접촉면의 화상을 찍고, 화상처리유닛(22)에 의해 처리된 화상이 표시유닛(24) 상에 표시된다. 상기 표시유닛(24)은 상기 타이어(1)의 측정점(P) 및 상기 투명판(16) 상의 상기 기준점 마크(18)를 디스플레이한다. 디지타이저(digitizer; 25)는 표시화면 상의 Y 방향으로의 상기 기준점 마크(18)에 대한 측정점(P)의 오정렬을 판독한다. 상기 화상처리유닛(22) 및 측정판위치보정유닛(23)은 상기 타이어회전각차계산유닛(12)과 함께 상기 제어유닛(20)에 통합된다.

다음으로, 도 8에 예시된 타이어 성능 측정장치(10B)를 이용하여 상기 타이어(1)를 정렬하기 위한 절차들을 설명하기로 한다. 우선, 상기 타이어(1)의 트레드 표면(4)은 상기 측정점(P)을 표시하기 위하여 초크, 착색제 등을 이용하여 마킹되고, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치에 배치된다. 상기 투명판(16)은 상기 평탄 주행 보드(2) 상에 배치되고, 상기 측정판(15)은 끌어 넣어진다(retracted). 상기 예비 측정 시, 상기 제어유닛(20)은 상기 초기 위치로부터 상기 투명판(16)을 향해 타이어(1)를 주행시킨다. 그 후, 상기 타이어(1)의 회전축(O)이 상기 투명판(16)의 기준점 마크(18) 위로 지나갈 때까지 상기 타이어(1)가 회전하는 타이어 회전각 θ₁ 및 상기 측정점(P)이 상기 평탄 주행 보드(2)(또는 상기 투명판(16)) 상에 랜딩될 때까지 상기 타이어(1)가 회전하는 타이어 회전각 θ₂는 상기 타이어회전각센서(11)를 이용하여 얻어진다. 그 후, θ, 즉 θ₁과 θ₂ 간의 차이가 얻어진다. 이러한 처리와 병렬로, 상기 제어유닛(20)은 상기 측정점(P)이 상기 투명판(16)을 통과할 때 상기 카메라(21)가 상기 타이어(1)의 지면접촉면의 화상을 찍도록 하고, 상기 표시유닛(24)이 상기 화상을 표시하도록 한다. 또한, 상기 제어유닛(20)은 디지타이저(25)를 이용하여 상기 기준점 마크(18)에 대한 상기 측정점(P)의 Y 좌표에서의 시프트량 △y를 판독하고, 시프트 신호를 상기 측정판위치보정유닛(23)으로 전송한다.

다음으로, 상기 타이어(1)는 상기 초기 위치로 다시 이동되고, 상기 측정점(P)의 위치는 X 및 Y 방향으로 보정된다. 상기 제어유닛(20)은, x 방향으로 상기 타이어(1)의 위치를 변경하지 않으면서 상기 회전기구(13)를 구동시키고 각도 θ만큼 상기 타이어(1)를 회전시켜, 상기 기준 위치 D₁로부터 상기 위치 D₂로 상기 측정점(P)을 이동시킨다(도 4 참조). 이러한 처리와 병렬로, 상기 제어유닛(20)은 상기 측정판(15)을 상기 평탄 주행 보드(2)에 배치하고, 상기 측정판(15)을 Y 방향으로 시프트량 △y 만큼 이동시키기 위하여 상기 투명판(16)과 상기 측정판(15)의 위치들을 스위칭하도록 상기 측정판위치보정유닛(23)을 이용하여 상기 서보 모터를 구동시킨다. 따라서, 상기 측정판(P)의 X 및 Y 방향으로의 위치의 보정이 종료되게 된다. 그런 다음, 상기 타이어(1)가 상기 초기 위치로부터 주행하게 되면, 상기 측정점(P)의 지면접촉위치가 상기 압력센서(3)의 위치와 일치하게 된다. 따라서, 상기 측정점(P)의 지면접촉압력이 상기 압력센서(3)를 이용하여 고정밀도로 측정될 수 있게 된다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 타이어 성능 측정방법 및 타이어 성능 측정장치(10A/10B)는, 상기 타이어(1)의 측정점(P)이 주된 주행 시 상기 압력센서(3)에 도달하는 정밀도를 증대시킬 수 있는데, 그 이유는 상기 주된 주행 시 상기 주행개시위치(5)로부터 상기 압력센서(3)까지의 주행 거리(L)가 상기 예비 측정 시의 주행 거리(L)와 동일하기 때문이다. 그 결과, 상기 타이어(1)의 지면접촉압력의 측정 정밀도가 종래의 방법 및 장치에 의해 달성되는 것에 비해 개선될 수 있게 된다.

본 실시예의 상기 설명에서는, 상기 타이어(1)의 지면접촉압력이 상기 압력센서(3)에 의해 측정되는 예시가 설명된다. 상기 트레드 표면(4) 상의 측정점(P)이 랜딩될 때 상기 측정점(P)에 인가되는 전단 응력의 측정 시 또는 상기 측정점(P)에서의 스키딩 정도의 측정 시에도, 향상된 측정 정밀도를 가지고 상술된 방법이 행하여질 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 상기 압력센서(3)를 이용하여 상기 타이어(1)의 지면접촉압력만이 측정된다. 대안적으로는, 하나의 센서를 이용하여 2이상의 파라미터들이 동시에 측정될 수도 있다. 측정될 파라미터들은 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도를 포함한다.

또한, 본 실시예에 있어서, 상기 센서는 상기 평탄 주행 보드(2)에 통합된다. 대안적으로는, 상기 센서가 일반적인 도로면 상에 또는 상기 평탄 주행 보드(2) 이외의 요소에 배치될 수도 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 타이어 성능 측정방법 및 타이어 성능 측정장치는, 상기 타이어의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도의 측정 시 센서의 위치와 타이어의 측정점을 정합하기 위한 정렬 처리에 유용하다.

일 실시예에 따르면, 상기 주된 주행 시 상기 주행개시위치로부터 상기 센서까지의 주행 거리는 예비 주행 시의 주행 거리와 동일하다. 그러므로, 상기 타이어의 측정점이 상기 센서에 도달하는 정밀도가 증대될 수 있다. 그 결과, 상기 타이어의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도의 측정 정밀도가 종래의 방법 및 장치에 의해 달성되는 것에 비해 개선될 수 있게 된다.

일 실시예의 타이어 성능 측정방법에 따르면, 많은 측정점들이 설정되는 경우에도, 하나의 측정점의 회전각차 θ가 상기 예비 측정 시에 얻어진다면 충분하다. 다른 측정점들에 있어서는, 제4단계로 충분하다. 그 결과, 많은 측정점들의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도가 높은 정밀도와 효율성으로 측정될 수 있게 된다.

일 실시예의 타이어 성능 측정방법에 따르면, 각도 β가 고정밀도로 얻어질 수 있게 된다. 그러므로, 많은 측정점들의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도가 높은 정밀도로 측정될 수 있게 된다.

일 실시예의 타이어 성능 측정장치에 따르면, 상기 주된 주행 시에 상기 주행개시위치로부터 상기 센서까지의 주행 거리는 상기 예비 주행 시의 주행 거리와 동일하다. 그러므로, 상기 타이어의 측정점이 상기 센서에 도달하는 정밀도가 증대될 수 있게 된다. 그 결과, 상기 타이어의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩의 정도의 측정 정밀도가 종래의 장치에 의해 달성되는 것에 비해 향상될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 성능 측정방법 및 타이어 성능 측정장치에 따르면, 상기 타이어의 측정점이 상기 도로면 상의 상기 센서에 도달하는 정밀도가 증대될 수 있다. 그러므로, 상기 타이어의 지면접촉압력, 전단 응력, 및 스키딩 정도의 측정 정밀도가 종래의 방법 및 장치에 의해 달성되는 것에 비해 개선될 수 있게 된다.

당업계의 당업자에게는 추가적인 장점들과 변형예들이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 광범위한 형태들은 본 명세서에 도시 및 기재된 구체적인 상세들과 대표 실시예들로 제한되지 아니한다. 이에 따라, 첨부된 청구범위들과 그 등가물들에 의해 정의되는 본 발명의 일반적인 개념의 기술적 사상 또는 범위에서 벗어나지 않으면서 각종 변형예들이 이루어질 수도 있다.

Claims (4)

1. 도로면(2) 상에서 타이어를 회전시키고, 타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 측정점(P)을 상기 도로면(2) 상에 배치된 센서(3)와 접촉시켜, 상기 센서(3)에 의해 상기 측정점(P)에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정방법으로서,
   상기 측정점이 미리 설정된 기준 위치(D₁)에 있고, 상기 타이어가 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어의 초기 위치를 설정하는 단계;
   상기 타이어의 회전축(O)이 상기 센서(3)의 배치 위치를 지나갈 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과, 상기 측정점이 상기 도로면(2)과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 얻기 위하여 상기 타이어를 상기 초기 위치로부터 주행시키는 단계; 및
   상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 회전각차 θ만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 단계를 포함하여 이루어지며,
   상기 타이어의 주행개시위치로부터 상기 센서의 배치 위치까지의 거리 L이 변하지 않는 타이어 성능 측정방법.
2. 도로면(2) 상에서 타이어(1)를 회전시키고, 상기 타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 복수의 측정점들(P₁-P₁₀₀)을 상기 도로면(2) 상에 배치된 센서(3)에 접촉시켜, 상기 센서(3)에 의해 상기 복수의 측정점들(P₁-P₁₀₀)에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정방법으로서,
   상기 복수의 측정점들 가운데 제1측정점(P₁)이 미리 설정된 기준 위치(D₁)에 있고, 상기 타이어가 상기 도로면 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어의 초기 위치를 설정하는 제1단계;
   상기 타이어의 회전축(O)이 상기 센서(3)의 배치 위치를 지나갈 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과, 상기 제1측정점이 상기 도로면(2)과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 얻기 위하여 상기 타이어(1)를 상기 초기 위치로부터 주행시키는 제2단계;
   상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 회전각차 θ만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 제1측정점(P₁)에 대한 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 제3단계; 및
   상기 제1측정점(P₁)과 상기 복수의 측정점들(P₁-P₁₀₀) 가운데 또다른 측정점(P₂) 간의 타이어 원주방향으로의 간격 x에 대응하는 각도를 β라 할 때, 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 각도 θ-β만큼 상기 타이어를 회전시켜 상기 타이어를 상기 초기 위치로 다시 설정하고, 상기 또다른 측정점(P₂)에 대한 지면접촉압력, 전단응력 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 타이어를 이러한 설정 상태로부터 주행시키는 제4단계를 포함하여 이루어지되,
   상기 제4단계는 상기 제1측정점(P₁) 이외의 모든 측정점들(P₂-P₁₀₀)에 대하여 행하여지며,
   상기 타이어의 주행개시위치로부터 상기 센서의 배치 위치까지의 거리 L이 변하지 않는 타이어 성능 측정방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 주행개시위치로부터의 주행 시 상기 타이어가 회전하여 거리 L을 커버하게 되는 상기 타이어(1)의 회전각을 α라 할 때, 상기 각도 β는 표현식 β=αx/L을 토대로 획득되는 타이어 성능 측정방법.
4. 도로면(2) 상에서 타이어를 회전시키고, 타이어(1)의 트레드 표면(4) 상의 측정점(P)을 상기 도로면(2) 상에 배치된 센서(3)와 접촉시켜, 상기 센서(3)에 의해 상기 측정점(P)에서의 지면접촉압력, 전단응력, 및 스키딩 정도 중 적어도 하나를 검출하기 위한 타이어 성능 측정장치로서,
   상기 측정점(P)이 미리 설정된 기준 위치(D₁)에 있고, 상기 타이어(1)가 상기 도로면(2) 상의 주행개시위치에 있는 위치인 타이어(1)의 초기 위치를 설정하는 제어유닛(20);
   초기 위치로부터 주행 시 상기 타이어의 회전축(O)이 상기 센서(3)의 배치 위치를 지나갈 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각과, 상기 초기 위치로부터 주행 시 상기 측정점(P)이 상기 도로면(2)과 접촉할 때까지 상기 타이어가 회전하는 타이어회전각 간의 회전각차 θ를 획득하는 회전각차연산유닛(12); 및
   상기 초기 위치에 배치된 상기 타이어의 주행개시위치를 변경하지 않으면서 상기 회전각차 θ만큼 상기 타이어를 회전시키는 회전기구(13)를 포함하여 이루어지고,
   상기 지면접촉압력, 전단응력 및 스키딩 정도 중 적어도 하나는, 상기 타이어가 상기 회전기구에 의해 회전된 이후의 상태로부터 상기 타이어를 주행시켜 측정되며,
   상기 타이어의 주행개시위치로부터 상기 센서의 배치 위치까지의 거리 L이 변하지 않는 타이어 성능 측정장치.

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