KR101349476B1 - 타이어의 강성 자동조정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 운행조건 또는 노면조건에 따라 타이어의 트레드부 강성을 가변적으로 조절하여 공기입 타이어의 조종안정성과 승차감을 향상시킬 수 있는 타이어의 강성 자동조정장치 및 그를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.

Description

타이어의 강성 자동조정장치 {Automatic Stiffness Control Device for Tire}
본 발명은 타이어의 강성 자동조정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 운행조건 또는 노면조건에 따라 타이어의 트레드부 강성을 가변적으로 조절하여 공기입 타이어의 조종안정성과 승차감을 향상시킬 수 있는 타이어의 강성 자동조정장치에 관한 것이다.
자동차의 바퀴는 적절한 압력의 공기가 충전된 타이어와 타이어가 끼워지는 휠로 구성된다. 이와 같이 휠에 끼워지는 타이어는 휠과 일체로 회전하면서, 주행 중 노면으로부터의 충격을 흡수하고, 노면과 접지되어 구동이나 제동을 가능하게 한다.
통상적으로 타이어의 특성은 크게 정적특성과 동적특성으로 구분되고, 이중 후자인 동적특성에는 승차감, 조정성, 안정성, 제동성, 연비성능 등이 해당되며, 이 동적특성은 차량운행 중 주행하는 타이어에 발생되는 특성들이다. 종래의 이러한 타이어의 동적특성은 주로 차량에 부착됨으로써 나타나게 되는바, 이러한 특성에 영향을 주는 요인으로는 차량에 부착된 현가장치와 타이어에 부과되는 하중, 타이어의 자체 특성 그리고 차량의 운행조건들이다.
차량에 대해서 조정안정성(Handling)과 안락성(Riding)이라는 서로 상반되는 특성이 동시에 요구되고 있는데, 이러한 성능에 중용한 영향을 미치는 것이 타이어의 설계이다.
타이어의 승차감, 조종안정성과 같은 실차 성능은 타이어 강성에 의해 좌우된다고 해도 과언이 아니고, 특히 타이어의 트레드부 및 사이드월부의 강성의 의해 실차 성능이 나타나게 된다. 일반적인 타이어에 경우에는 차량에 장착되면 고정된 강성에 의해 차량의 서스페션과의 상호성에 의지할 수 밖에 없다. 따라서 주행 상태 또는 노면의 조건에 대응하여 차량의 각 성능을 최대한 발휘하지 못하여 조정안정성 및 승차감 면에서 만족스러운 성능을 제공하지 못하고 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 안정적으로 주행할 수 있도록 주행속도, 노면상태 등에 따라 타이어의 강성을 가변적으로 조정할 수 있는 타이어 강성 자동조정장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
자동차의 트레드 그루브들 사이의 각각의 트레드 블록들 내측에 설치되어 자동차의 주행상태를 검출하는 진동검출센서;
상기 진동검출센서에 의해서 검출된 자동차의 주행상태에 대한 정보에 기초할 때, 타이어가 고속주행, 제동 등에 의해 노면으로부터 충격을 받은 것으로 판단되는 경우에는, 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 타이어 강성 조절부를 구동하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어신호에 따라서 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 각각의 트레드 블록의 강성을 개별적으로 가변 조절하는 타이어 강성조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 강성 자동조정장치에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 상기와 같은 타이어 강성 자동 조정 장치를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 차량이 안정적으로 주행할 수 있도록 주행속도, 노면상태 등에 따라 타이어의 강성을 가변적으로 조정할 수 있는 타이어의 강성 자동 조정 장치가 제공된다. 상기와 같이 본 발명은 타이어의 트레드의 강성을 필요에 따라 조정하여 차량 운행 중 안락성과 조종안정성이 향상되는 이점을 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 타이어 강성 자동 조정 장치를 포함하는 공기입 타이어의 측면도이다.
도 2는 타이어 내부의 장착된 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 개략사시도이다.
도 4는 타이어가 전체적으로 노면으로부터 충격을 받는 상태의 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 정면도이다.
도 5는 타이어 좌측부분만 노면으로부터 충격을 받는 상태의 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 정면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
본 발명은 조종안정성, 승차감 및 제동 성능을 동시에 향상시킨 공기입 타이어에 관한 것으로, 타이어 내부의 가변적 유압식 스프링을 설치하여 주행 중 타이어 강성을 변경하여 주행 상황에 따라 차량 성능을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 타이어 강성 자동 조정 장치를 포함하는 공기입 타이어의 측면도이고, 도 2는 타이어 내부의 장착된 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예의 강성 조정장치의 개략사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 타이어 강성 자동조정장치는 공기입 타이어(10)의 내부에 원주방향으로 휠(20)의 원주상에 장착된다. 휠(20)상의 타이어용 강성 조정 장치(30)를 휠(20)의 원주상의 주상 등각으로 설치하여 타이어(C)가 회전운동을 할 때, 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 흡수하여 차체에 충격을 흡수하고 또한 고속 주행 시에는 타이어의 트레드부에 강성을 전달하여 타이어의 변형량을 줄여 조종성안정을 향상시킨다.
타이어는 도 2에 도시된 바와 같이, 트레드(14), 사이드월(15), 비드코어를 포함하는 비드부(16)를 포함한다. 도 2 및 도3을 참고하면, 본 발명의 타이어 강성 자동조정장치는 자동차의 트레드(14)의 그루브들 사이의 각각의 트레드 블록들 내측에 설치되어 자동차의 주행상태를 검출하는 진동검출센서(31); 상기 진동검출센서(31)에 의해서 검출된 자동차의 주행상태에 대한 정보에 기초할 때, 타이어가 고속주행, 제동 등에 의해 노면으로부터 충격을 받은 것으로 판단되는 경우에는, 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 타이어 강성 조절부를 구동하는 제어부(36); 및 상기 제어부(36)의 제어신호에 따라서 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 각각의 트레드 블록의 강성을 개별적으로 가변 조절하는 타이어 강성조절부(32-34)를 포함한다.
본 발명에 따른 타이어 강성 자동조정장치는, 타이어 공기압, 주행속도 등을 검출하는 진동검출센서로부터 수집되는 정보에 기초로 하여, 승용차 등의 차량에 장착된 타이어 내의 각각의 트레드 블록의 강성을 상황에 따라 각각 가감 조정한다.
상기 진동검출센서(31)는 쇽업소버의 실린더의 외측면에 감긴 코일; 자화된 피스톤로드; 자화된 피스톤로드의 움직임에 따라 상기 코일에서 발생하는 전류를 증폭하는 증폭회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 반드시 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니고 차량의 주행상태나 노면 조건을 검출할 수 있는 임의의 수단을 채용할 수 있다.
상기 타이어 강성 조절부는 유압에 의하여 하부링크와 타이어의 강성을 조절하는 패드(32); 상기 제어부(36)로부터의 신호에 따라 상기 패드(32)의 작동을 위한 유압을 발하게 되는 유압실린더(34); 유압실린더(34)에 의한 링크운동에 의하여 트레드 블록의 강성을 조절하도록 상기 패드(32)에 압력을 전달하는 하부링크(33); 및 상기 제어부(36)와 유압실린더(34) 사이에 연결되는 스프링 구조의 상부링크(35)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 강성조정장치(30)는 각 블록 마다 장착되어 타이어 내부의 접촉되어진 진동검출센서(31)에서는 타이어의 주행상태를 확인한다. 제어부(36)는 차량이 고속주행 또는 제동시 신호를 받은 후 유압 실린더(34)는 수직방향으로 힘을 격자 형태의 상부링크(35)의 전달한다. 상부링크(35)는 상하 높이 낮아지면서 하부링크(33)에 수직방향 힘이 전달되어 타이어 트레드부(14)에 맞닿아 있는 패드(32) 및 진동검출센서(31)에 전달된다. 패드(32)는 타이어에 수직방향으로 강압하여 트레드부(14)의 강성을 향상시킨다.
본 발명의 장치에 의한 타이어 강성 조정은 전체의 트레드들의 강성을 일괄해서 조정하거나, 각 트레드별로 독립적으로 조절할 수 있다.
도 4를 참고하면, 진동검출센서(31)로부터 타이어가 노면으로부터 충격을 받을 시에 제어부(36)는 신호를 받아 패드(32)는 노면으로 받은 충격을 유압 실린더(34)와 상부 링크(35), 하부 링크(33)가 상,하로 움직이면서 노면으로부터 충격을 감쇄시킨다.
한편, 도 5를 참고하면, 타이어의 좌측 부분만 노면으로부터 충격을 받을 경우, 중앙 및 우측의 트레드 블록 하단에 설치된 강성 조정 장치는 수직방향으로 올라가고, 노면으로부터 충격을 받은 좌측 부위의 트레드 블록만 수직방향으로 강압되어 트레드 블록의 강성이 향상되므로, 전체적으로 밸런스가 유지되어 차량의 조종성 및 승차감을 향상시킨다.
본 발명의 타이어 강성 자동조정장치는 자동차의 ECU(Electronic Control Unit)(미도시)로부터 자동차의 주행상태에 관한 정보를 수신하기 위한 수신부를 추가로 포함할 수 있다. ECU (electronic control unit)는 자동차의 엔진, 자동변속기, ABS 따위의 상태를 컴퓨터로 제어하는 전자제어장치인데, 상기 수신부(37)로부터 차량의 주행상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 이상에서 설명한 본 발명의 강성 자동조정장치를 포함하는 공기입 타이어에 관한 것이다.
차량의 실제 주행시 횡방향으로 미끄럼 속도가 발생하여 직진방향과 횡방향에 작용되는 마찰계수에 변화에 따른 각 축에 횡력이 달라져 조정안정성이 저하되는데, 본 발명의 타이어에 의하면 각 타이어에 작용되는 주행방향(X축)에 대한 구동력과 횡방향(Y축)에 대한 횡력을 유압실린더(34) 및 상부링크(35)를 통해 조정가능하여 조종 안정성을 높일 수 있다.
또한 차체는 강재의 프레임으로 구성되기 때문에, 차량이 도로의 요철면을 주행하더라도 차체가 굽어지거나 휘지 않은 강체로서 운동하게 되므로 차량이 비포장 도로, 도로의 이음새 부분을 통과할 때 피칭, 롤링, 바운싱 운동으로 승차감이 저하되어 승객에게 불쾌감을 주게 된다. 본 발명에 의하면 노면으로부터 수직력을 받으면 제어부(36)에서 신호를 받아 상부링크(35)의 탄성계수(е)를 떨어뜨려 수직력에 대응하는 힘이 작용하여 트레드의 고유 진동수가 변해 차량의 서스펜션(스프링 상수)과 쇽업서버와 고유진동수와 상쇄시켜 승차감을 향상시킨다.
더욱이, 본 발명의 타이어 강성 자동조정장치가 타이어 내부에 설치되면 유압실린더(35) 및 상부링크(35)로부터 수직력 값이 커지게 되어 기존 보다 나은 제동성을 확보하게 되고, 또한 패드(32)가 실린더(34) 및 상부링크(35)로부터 힘을 받아 타이어 트레드를 지면과의 접지면적 및 접지압을 키워 제동성능도 향상시킬 수 있다. 한편, 고속주행에 따른 발열이 일어나면 제어부(36)는 신호를 받아 실린더(34) 및 상부링크(35)로부터 패드(32)에 힘을 전달하게 하여 트레드부의 골격을 유지하게 한다. 따라서 본 발명의 타이어는 조종안정성, 승차감, 및 제동성능이 우수한 이점을 갖는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 수정 및 변경 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
14 : 트레드 15: 사이드월
16: 비드부 31:진동검출센서
32: 패드 33: 하부링크
34: 상부링크 35: 유압실린더
36: 제어부 37; 수신부

Claims (6)

  1. 자동차의 트레드 그루브들 사이의 각각의 트레드 블록들 내측에 설치되어 자동차의 주행상태를 검출하는 진동검출센서;
    상기 진동검출센서에 의해서 검출된 자동차의 주행상태에 대한 정보에 기초할 때, 타이어가 고속주행, 제동 등에 의해 노면으로부터 충격을 받은 것으로 판단되는 경우에는, 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 타이어 강성 조절부를 구동하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어신호에 따라서 타이어의 강성 밸런스를 유지하도록 각각의 트레드 블록의 강성을 개별적으로 가변 조절하는 타이어 강성조절부를 포함하고,
    상기 진동검출센서는 쇽업소버의 실린더의 외측면에 감긴 코일; 자화된 피스톤로드; 자화된 피스톤로드의 움직임에 따라 상기 코일에서 발생하는 전류를 증폭하는 증폭회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 강성 자동조정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 타이어 강성 조절부는
    유압에 의하여 하부링크와 타이어의 강성을 조절하는 패드;
    상기 제어부로부터의 신호에 따라 상기 패드 작동을 위한 유압을 발하게 되는 유압실린더;
    유압실린더에 의한 링크운동에 의하여 트레드 블록의 강성을 조절하도록 상기 타이어 트레드에 강성을 전달하는 하부링크; 및
    상기 제어부와 유압실린더 사이에 연결되는 스프링 구조의 상부링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 강성 자동조정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상부링크는 격자형태인 것을 특징으로 하는 타이어 강성 자동조정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 자동차의 ECU(Electronic Control Unit)로부터 자동차의 주행상태에 관한 정보를 수신하기 위한 수신부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 강성 자동조정장치.
  6. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 강성 자동조정장치를 포함하는 공기입 타이어.
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