KR101389289B1 - Quantitative evaluation method of grip and balance in vehicles - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법에 관한 것으로서, 자동차 타이어의 그립력과 균형감 성능을 평가하기 위한 컴퓨터는, 고 횡가속도 조타 스윕 시험의 수행에 따라 조타력계로부터 조타각, 조타토크를 포함한 데이터를 전송받으며, 관성센서로부터 3축 가속도, 횡가속도, 3축 회전 각속도를 포함한 데이터를 전송받는다. 그리고 조타력계와 관성센서로부터 전송받은 측정 데이터를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자를 추출하며, 추출된 객관적 성능 인자를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능을 확인한다.
따라서, 본 발명은 종래의 객관적 평가방식을 사용할 때 발생하였던 주관적 평가결과를 충분히 반영하지 못하는 문제점을 해결하며, 복잡한 객관적 성능 인자를 사용하지 않고도 타이어의 그립력과 균형감을 평가할 수 있어 타이어 개발에 효율적으로 적용할 수 있다.Disclosed is a method for quantitative evaluation of tire grip and balance of a vehicle. A computer for evaluating grip performance and balance performance of a vehicle tire includes a steering angle and a steering torque from a steering wheel according to a high lateral acceleration steering sweep test. Receives the data, including the three-axis acceleration, lateral acceleration, three-axis rotational angular velocity from the inertial sensor. And based on the measured data transmitted from the steering force meter and the inertial sensor, the objective performance factors related to the grip force and balance performance of the tire are extracted, and the grip force and balance performance of the tire are checked based on the extracted objective performance factors.
Therefore, the present invention solves the problem of not sufficiently reflecting the subjective evaluation result generated when using the conventional objective evaluation method, and can evaluate the grip force and balance of the tire without using complicated objective performance factors, thereby efficiently developing the tire. Applicable

Description

자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법{Quantitative evaluation method of grip and balance in vehicles}Quantitative evaluation method of grip and balance in vehicles

본 발명은 자동차의 안정성과 관련된 타이어의 그립력과 균형감을 잘 나타내는 객관적 성능 인자 개발시, 실제 평가자에 의한 주관적 평가결과를 적절하게 반영할 수 있도록 하는 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for quantitative evaluation of tire grip and balance of a vehicle so that the subjective evaluation result by an actual evaluator can be appropriately reflected when developing an objective performance factor that shows well the grip power and balance of a tire related to the stability of the vehicle. .

일반적으로 자동차와 타이어의 조종 안정성은 고속 주행 안정성과 관련된 중요한 성능 항목이다. 이와 같은 조종 안정성은 여러 항목으로 구성되어 있다. 이들 중 안정성(stability)은 소비자의 안전과 관련된 주요한 조종안정성 항목이다. 특히 고속 도로에서 주행 안정성은 필수적으로 요구되는 항목으로서, 최근 유럽 시장의 고성능 자동차에서 안정성은 대한 성능 요구치가 점점 높아지고 있다.In general, steering stability of automobiles and tires is an important performance item related to high-speed driving stability. This steering stability consists of several items. Among these, stability is a major item of operational stability related to consumer safety. In particular, driving stability is an essential item on a high-speed road, and in recent years, the performance demand for stability is increasing in high-performance vehicles in the European market.

자동차 안정성은 다음과 같이 크게 그립(grip)과 균형감(balance) 특성으로 나누어진다.Automotive stability is largely divided into grip and balance characteristics as follows.

그립은 전륜과 후륜 타이어에서 발생하는 타이어 횡력의 크기와 관련된 특성이다. 그립력이 커야 코너(corner) 주행에서 자동차가 미끄러지지 않고 안전하게 주행할 수 있다. 또한, 그립력이 커야 코너를 보다 빠르게 고속으로 안전하게 주행할 수 있다.Grip is a characteristic associated with the magnitude of tire lateral force that occurs in front and rear tires. The high grip force allows the car to run safely without slipping in corner driving. In addition, the high grip force allows the corner to travel faster and more safely at high speed.

균형감은 전륜과 후륜 타이어에서 발행하는 그립력의 균형감을 나타낸다. 전륜과 후륜 중에 어느 한 부분에 그립력이 집중하게 되면 상대적으로 다른 부분의 그립력이 약해지기 때문에 오히려 자동차 성능에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 자동차 설계 특성에 맞도록 전륜과 후륜의 그립력을 적절하게 발생하도록 타이어를 설계하는 것이 필요하다.The balance represents the balance of the grip forces issued by the front and rear tires. If the grip force is concentrated in one of the front and rear wheels, the grip of the other part is weakened, which may cause problems in the performance of the vehicle. Therefore, it is necessary to design the tires so as to generate the grip force of the front and rear wheels appropriately for the vehicle design characteristics.

이와 같이 자동차 안정성의 그립력과 균형감을 평가하는 방법은 크게 두 가지로 분류된다.As such, there are two main methods for evaluating the grip force and balance of vehicle stability.

첫 번째, 평가자가 직접 운전하면서 평가자의 감성에 의해 성능을 결정하는 주관적 평가 방법이다.First, it is a subjective evaluation method in which the evaluator drives performance while the performance is determined by the appraiser's emotion.

그러나, 이와 같은 주관적 평가방법은 그립력과 균형감 성능이 평가자의 감성에 의해서 평가되기 때문에 평가자, 즉 누가 평가하느냐에 따라 평가 결과가 다른 단점이 있었다.However, such a subjective evaluation method has a disadvantage in that the evaluation result differs depending on the evaluator, that is, who evaluates the grip force and the balance performance by the evaluator's emotion.

두 번째, 계측 장비를 이용하여 신호를 측정 및 분석하여 그립력과 균형감을 결정하는 객관적인 방법이다. 측정된 계측 데이터를 이용하여 그립력과 균형감 성능이 결정되기 때문에 일관성 있는 결과를 얻을 수 있고, 성능이 정량적으로 표현 가능한 장점이 있다. 하지만, 이와 같은 평가 방법이 실제 자동차와 타이어 개발에 적용되기 위해서는 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자가 주관적 평가 결과를 잘 반영해야 한다.Secondly, it is an objective method of measuring and analyzing signals using measurement equipment to determine grip and balance. Since the grip force and the balance performance are determined using the measured measurement data, a consistent result can be obtained and the performance can be expressed quantitatively. However, in order for such an evaluation method to be applied to actual vehicle and tire development, objective performance factors related to grip force and balance performance should reflect the subjective evaluation result well.

지금까지 수많은 연구자 및 기업들은 그립과 균형감 성능을 객관적으로 평가하기 위한 객관적 성능 인자를 제시하였다. 예를 들어, ISO(International Standardization[Standards] Organization) 4138에서는 주행중 조타각(handwheel angle), 횡가속도(lateral acceleration), 롤각(roll angle), 그리고 요 각속도(yaw rate)을 측정하여 그립력과 균형감과 관련된 여러 가지 객관적 성능 인자를 제시하였다.To date, many researchers and companies have presented objective performance factors to objectively evaluate grip and balance performance. For example, the International Standardization [Standards] Organization (ISO) 4138 measures handwheel angle, lateral acceleration, roll angle, and yaw rate while driving to improve grip and balance. Several objective performance factors are presented.

그러나, 이와 같은 객관적 평가방법은 평가에 사용되는 객관적 성능 인자가 너무 복잡하며, 주관적 평가 결과와 상관성이 떨어지는 문제점이 있었다.However, such an objective evaluation method has a problem that the objective performance factor used for the evaluation is too complicated, and the correlation with the subjective evaluation result is inferior.

일본국 특허공개공보 제2009-007004호 2009. 1. 15.Japanese Patent Publication No. 2009-007004 2009. 1. 15. 일본국 특허공개공보 제1999-033159호 1999. 2. 9.Japanese Patent Laid-Open No. 1999-033159 1999. 2. 9.

본 발명은, 자동차의 안정성과 관련된 타이어의 그립력과 균형감을 객관적이고 정량적으로 평가하기 위한 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법을 제공한다.The present invention provides a method for quantitative evaluation of tire grip and balance of a vehicle for objectively and quantitatively evaluating the grip force and balance of a tire related to the stability of the vehicle.

본 발명은, 실제 평가자에 의한 주관적 평가결과와의 상관성이 높으면서 단순화한 객관적 성능 인자를 사용하여 자동차의 안정성과 관련된 그립력과 균형감을 평가할 수 있도록 하는 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법을 제공한다.The present invention provides a method for quantitative evaluation of tire grip and balance of a vehicle, which enables to evaluate a grip force and a balance related to the stability of a vehicle by using a simplified objective performance factor while having a high correlation with a subjective evaluation result by an actual evaluator. .

본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법은, (1) 자동차 타이어의 그립력과 균형감 성능을 평가하기 위한 컴퓨터는, 고 횡가속도 조타 스윕 시험의 수행에 따라 조타력계로부터 조타각, 조타토크를 포함한 데이터를 전송 받으며, 관성센서로부터 3축 가속도, 횡가속도, 3축 회전 각속도를 포함한 데이터를 전송받는 단계와, (2) 컴퓨터는, (1) 단계에서 수행한 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따라 조타력계와 관성센서로부터 전송받은 측정 데이터를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자를 추출하는 단계, 그리고 (3) 컴퓨터는, (2) 단계에서 추출된 객관적 성능 인자를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.The quantitative evaluation method of the tire grip and balance of the vehicle according to an embodiment of the present invention, (1) the computer for evaluating the grip force and balance performance of the car tire, the steering force meter according to the performance of the high lateral acceleration steering sweep test Receiving data including steering angle and steering torque from the controller, and receiving data including three-axis acceleration, lateral acceleration, and three-axis rotational angular velocity from the inertial sensor, and (2) the computer, Extracting an objective performance factor related to the grip force and balance performance of the tire based on the measurement data transmitted from the steering force meter and the inertial sensor according to the lateral acceleration steering sweep test, and (3) the computer is extracted in (2) Checking the grip and balance performance of the tire based on the objective performance factor.

이상에서와 같이 본 발명의 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법에 따르면, 주관적 평가결과와의 상관성이 높으면서 단순화한 객관적 성능 인자를 사용하여 자동차의 안정성과 관련된 그립력과 균형감을 평가할 수 있으므로 종래의 객관적 평가방식을 사용할 때 발생하였던 주관적 평가결과를 충분히 반영하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.As described above, according to the quantitative evaluation method of the tire grip and the balance of the vehicle of the present invention, the grip force and the balance related to the stability of the vehicle can be evaluated by using a simplified objective performance factor while having a high correlation with the subjective evaluation result. It is possible to solve the problem of not sufficiently reflecting the subjective evaluation result that occurred when using the objective evaluation method.

또한, 종래와 같이 복잡한 객관적 성능 인자를 사용하지 않고도 타이어의 그립력과 균형감을 평가할 수 있으므로 타이어 개발에 효율적으로 적용할 수 있으며, 자동차 동역학 모의시험에서 그립력과 균형감 성능을 예측하는 데 이용할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the grip force and balance of tires can be evaluated without using complicated objective performance factors as in the prior art, they can be efficiently applied to tire development, and the advantages that can be used to predict grip force and balance performance in automobile dynamics simulation have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법이 적용된 계측 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 계측 시스템의 실제 설치 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명에 적용되는 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따른 측정 데이터의 일 예를 나타낸 도면,
도 5와 도 6은 도 4의 측정 데이터를 곡선 접합식을 사용하여 구한 횡가속도에 대한 조타각 선도와 횡가속도에 대한 횡미끄럼각 선도를 각각 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 방법에 따른 그립력과 균형감의 객관적 성능 인자들과 주관적 평가 점수 간의 상관 계수를 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a measurement system to which the tire grip and balance quantitative evaluation method of a vehicle according to an embodiment of the present invention is applied;
2 is a view showing an actual installation state of the measurement system of FIG.
Figure 3 is a flow chart showing in detail the operation of the tire grip and balance of the quantitative evaluation method of the vehicle according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing an example of the measurement data according to the high lateral acceleration steering sweep test applied to the present invention,
5 and 6 are diagrams showing the steering angle diagram for the lateral acceleration and the lateral slip angle diagram for the lateral acceleration, respectively, obtained by using the curve joint equation of the measurement data of FIG. 4;
7 is a graph showing the correlation coefficient between the objective performance factors of the grip force and the balance and the subjective evaluation score according to the method of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the quantitative evaluation method of the tire grip and balance of the vehicle of the present invention.

우선 본 발명의 방법을 설명하기 이전에, 종래의 객관적 평가 기술이 가지고 있는 문제점인 주관적 평가결과를 반영하지 못하는 것을 해결하기 위한 실제 평가자의 안정성에 대한 실차 평가법에 대하여 설명하면 다음과 같다.First, before describing the method of the present invention, the actual vehicle evaluation method for the stability of the actual evaluator for solving the failure to reflect the subjective evaluation result, which is a problem with the conventional objective evaluation technology, is as follows.

자동차 안정성 평가에서 실제 평가자가 주요하게 고려하는 특성은 크게 두 가지로 나누어진다.The main characteristics of evaluators in automobile safety evaluation are divided into two main categories.

첫 번째 특성은 그립력이다. 여기서 평가자는 자동차가 노면에 얼마나 잘 접촉하여 주행할 수 있는지를 평가한다. 특히 자동차가 코너 주행을 하게 되면 원심력에 의해서 자동차가 노면에 접하지 못하고 선회 바깥으로 빠져나가려고 한다. 이때 그립력은 원심력에 대해서 자동차가 미끄러지지 않고 빠른 속도로 선회할 수 있게 하는 기능을 갖도록 한다.The first characteristic is grip. Here the evaluator assesses how well the car can drive on the road. In particular, when the car is driving in a corner, the car is unable to touch the road surface by the centrifugal force and tries to exit the turn. At this time, the grip force allows the vehicle to turn at a high speed without slipping against the centrifugal force.

두 번째 특성은 균형감이다. 여기서 평가자는 전륜과 후륜의 그립력의 균형감 특성을 평가한다. 후륜의 그립력이 전륜에 비해서 너무 작으면 자동차는 후륜이 심하게 미끄러지는 오버스티어(oversteer)가 발생하여 안정성에 크게 무너지게 된다. 반대로 전륜 그립이 너무 작으면 전륜이 과도하게 미끄러지는 언더스티어(understeer)가 발생하여 코너링 주행이 용이하지 못하게 된다.The second characteristic is balance. Here, the evaluator evaluates the balance characteristics of the grip force of the front wheel and the rear wheel. If the rear wheel grip is too small compared to the front wheel, the car will generate an oversteer, in which the rear wheel will skid badly, which will greatly degrade stability. On the contrary, if the front wheel grip is too small, an understeer in which the front wheel slides excessively will result in cornering driving.

위와 같은 두 가지 특성들은 모두 실차 시험을 통해 주관적으로 평가된다. 여기서 자동차의 속도는 자동차 메이커와 시장 특성별로 다르며, 대략 80 내지 180 kph 구간에서 정속으로 수행된다.Both of these characteristics are assessed subjectively through actual vehicle testing. Here, the speed of the car is different according to the characteristics of the car maker and the market, and is performed at a constant speed in an approximately 80 to 180 kph section.

도 1은 상술한 바와 같이 실제 평가자에 의한 타이어의 그립력과 균형감을 데이터로 측정하기 위한 계측 시스템의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 2는 계측 시스템의 실제 설치 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of a measurement system for measuring the grip force and balance of the tire by the actual evaluator as data as described above, Figure 2 is a view showing the actual installation state of the measurement system.

도시된 바와 같이 본 발명의 정량적 평가방법이 적용된 계측 시스템은, 조타력계(10), 관성센서(inertial sensor)(20), 데이터 로거(data logger)(30), 해석기(40) 등으로 구성된다.As shown, the measurement system to which the quantitative evaluation method of the present invention is applied includes a steering force meter 10, an inertial sensor 20, a data logger 30, an analyzer 40, and the like. do.

조타력계(10)는 작은 범위의 핸들 움직임까지 정밀하게 측정하기 위해서 조타각과 조타토크의 정밀도를 높인 특수한 형태이다. 또한, 자동차에 장착의 용이성을 검토하여 자동차에 부착된 핸들을 제거하지 않고 그 위에 설치하는 간접식 형태이다.The steering power meter 10 is a special type that raises the precision of the steering angle and the steering torque in order to accurately measure even a small range of handle movement. In addition, it is an indirect type that is installed on the car without removing the steering wheel attached to the car by examining the ease of mounting on the car.

관성센서(20)는 자동차의 거동을 측정하기 위한 센서로서, 자동차의 거동과 관련된 3축 가속도(longitudinal, lateral, vertical), 횡미끄럼각(siedslip), 그리고 3축 회전 각속도(roll, pitch, yaw)들을 동시에 측정하며, 측정된 데이터를 데이터 로거(30)에 저장되며, 컴퓨터가 내장되어 있는 해석기(40)로 전송한다.The inertial sensor 20 is a sensor for measuring the behavior of a vehicle. The inertial sensor 20 is a three-axis acceleration (longitudinal, lateral, vertical), a slid slip and a three-axis rotational angular velocity (roll, pitch, yaw). ) Are measured at the same time, and the measured data is stored in the data logger 30 and transmitted to an interpreter 40 having a computer.

해석기(40)는 자동차 타이어의 그립력과 균형감 성능을 평가하기 위한 소프트웨어가 구비되어 있으며, 조타력계(10) 및 관성센서(20)와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 고 횡가속도 조타 스윕 시험의 수행에 따라 조타력계(10)로부터 전송되는 조타각, 조타토크 등의 데이터와, 관성센서(20)로부터 전송되는 자동차의 거동과 관련된 3축 가속도, 횡가속도, 3축 회전 각속도 등의 측정 데이터를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능에 관련된 객관적 성능 인자를 추출하며, 추출된 객관적 성능 인자를 토대로 그립력과 균형감 성능을 확인한다.The analyzer 40 is equipped with software for evaluating the grip force and the balance performance of the automobile tire, and is electrically connected to the steering force meter 10 and the inertial sensor 20. In addition, the three-axis acceleration, lateral acceleration, and lateral acceleration related to the behavior of the vehicle transmitted from the inertial sensor 20 and data such as steering angle and steering torque transmitted from the steering force meter 10 according to the high lateral acceleration steering sweep test are performed. The objective performance factors related to the grip force and balance performance of the tire are extracted based on the measurement data such as the three-axis rotational angular velocity, and the grip force and the balance performance are verified based on the extracted objective performance factors.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법의 일 실시예를 도 3 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Next, an embodiment of the quantitative evaluation method of the tire grip and the balance of the vehicle according to the present invention configured as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이고, 도 4는 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따른 측정 데이터의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 5와 도 6은 도 4의 측정 데이터를 곡선 접합식을 사용하여 구한 횡가속도에 대한 조타각 선도와 횡가속도에 대한 횡미끄럼각 선도를 각각 나타낸 도면이며, 도 7은 그립력과 균형감의 객관적 성능 인자들과 주관적 평가 점수 간의 상관 계수를 나타낸 도면이다.3 is a flow chart showing in detail the operation of the method of quantitative evaluation of the tire grip and balance of the vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing an example of the measurement data according to the high lateral acceleration steering sweep test 5 and 6 are diagrams showing a steering angle diagram for lateral acceleration and a lateral slip angle diagram for lateral acceleration, respectively, obtained by using a curve-joining equation, and FIG. 7 shows grip force and a sense of balance. It is a diagram showing a correlation coefficient between objective performance factors and subjective evaluation scores.

도 3에 도시된 바와 같이, 자동차 타이어의 그립력과 균형감 성능을 평가하기 위한 해석기(40)는, 고 횡가속도 조타 스윕(high-g swept steering) 시험을 수행하여 핸들에 부착된 조타력계(10)로부터 조타각, 조타토크를 포함한 데이터를 전송받음과 동시에, 자동차 내부 중앙에 설치된 관성센서(20)로부터 3축 가속도, 횡가속도, 3축 회전 각속도를 포함한 데이터를 전송받는다(S10).As shown in FIG. 3, the analyzer 40 for evaluating the grip force and the balance performance of the automobile tire performs a high-g swept steering test to attach the steering force gauge 10 to the handle. At the same time, data including steering angle and steering torque is transmitted, and data including three-axis acceleration, lateral acceleration, and three-axis rotational angular velocity are transmitted from the inertial sensor 20 installed in the center of the vehicle (S10).

이때, 실제 평가자의 그립력과 균형감을 잘 반영하기 위한 고 횡가속도 조타 스윕 시험은, 직진 정속 주행 중에 오른쪽과 왼쪽으로 조타각을 천천히 스윕(sweep)하는 시험으로서, 조타력계(10)와 관성센서(20) 등의 계측 장비를 장착한 상태에서 시험을 수행하면 그립력과 균형감과 관련된 객관적 성능 인자들을 추출할 수 있다.In this case, the high lateral acceleration steering sweep test to reflect the grip force and balance of the actual evaluator is a test for slowly sweeping the steering angle to the right and the left during straight constant driving, and the steering force gauge 10 and the inertial sensor Performing tests with instrumentation equipment such as (20) can extract objective performance factors related to grip and balance.

도 4는 본 발명에 적용되는 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따른 측정 데이터의 일 예를 나타낸 도면으로서, 단위 시간당 세로 속도(Long Vel), 조타각(SWA), 횡가속도(LATAC), 요 각속도(raw rate) 등을 각각 측정한 데이터를 나타낸다.4 is a view showing an example of the measurement data according to the high lateral acceleration steering sweep test applied to the present invention, the longitudinal velocity per unit time (Long Vel), steering angle (SWA), lateral acceleration (LATAC), yaw rate ( raw data) and the like are measured respectively.

이후, 해석기(40)는 S10 단계에서 수행한 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따라 조타력계(10)와 관성센서(20)로부터 전송받은 측정 데이터를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자를 추출한다(S20).Then, the analyzer 40 has an objective performance factor related to the grip force and the balance performance of the tire based on the measurement data transmitted from the steering force meter 10 and the inertial sensor 20 according to the high lateral acceleration steering sweep test performed in step S10. To extract (S20).

즉 해석기(40)는 상술한 S10 단계를 통해 수행한 고 횡가속도 조타 스윕 시험에서 측정된 데이터를 토대로 횡가속도(LATAC)에 대한 조타각(SWA) 선도와 횡가속도(LATAC)에 대한 횡미끄럼각(Beta) 선도를 이용하여 그립력과 그립 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자를 추출하는 것이다.That is, the analyzer 40 determines the steering angle (SWA) diagram for the lateral acceleration (LATAC) and the lateral sliding angle for the lateral acceleration (LATAC) based on the data measured in the high lateral acceleration steering sweep test performed through the above-described step S10. The Beta plot is used to extract objective performance factors related to grip force and grip balance performance.

먼저 횡가속도(LATAC)에 대한 조타각(SWA) 선도를 구하기 위하여 도 4와 같이 측정된 데이터에서 다음과 같은 곡선 접합(curve fitting) 식을 이용한다.First, the following curve fitting equation is used in the data measured as shown in FIG. 4 in order to obtain a steering angle (SWA) diagram for lateral acceleration (LATAC).

Figure 112012081860673-pat00001
Figure 112012081860673-pat00001

여기서, LATAC1은 횡가속도, SWA는 조타각이며, a10, a11, a12, a13은 상수로써 횡가속도와 조타각의 3차 다항식 곡선으로 접합(fitting)되는 다항식의 계수들이다. 이들 값은 측정된 횡가속도(LATAC1)와 조타각(SWA)의 3차 다항식 곡선으로 구한 횡가속도(LATAC1) 간의 오차를 최소화하는 최소자승법(least square method)에 의해 쉽게 구할 수 있다.Here, LATAC 1 is the lateral acceleration, SWA is the steering angle, and a 10 , a 11 , a 12 , and a 13 are constants and the coefficients of the polynomial fitted to the cubic polynomial curve of the lateral acceleration and steering angle. These values can easily be determined by a least square method to minimize the error between the measured lateral acceleration (LATAC 1) and the lateral acceleration obtained by the third-order polynomial curve of the steering angle (SWA) (LATAC 1) ( least square method).

도 5는 횡가속도(LATAC)에 대한 조타각(SWA) 선도를 구하기 위하여 최소자승법으로 곡선 접합시킨 결과를 나타낸 도면으로서, 곡선 접합된 선도에서 그립력과 균형감 특성 인자를 추출할 수 있다. 최대 그립력(AyMax)은 타이어의 그립력의 크기를 정략적으로 나타내는 인자로서, 도 5에서 최대 횡가속도의 크기를 나타낸다. 이 값이 클수록 타이어의 그립력이 큰 것을 의미한다. 그립력의 균형감 (gBalance)는 그립력의 밸런스(balance)를 나타내는 인자로서, 도 5에서 다음과 같은 식을 이용하여 구할 수 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating a result of curve joining using the least square method to obtain a steering angle (SWA) diagram for lateral acceleration (LATAC). The grip force and the balance characteristic factor may be extracted from the curve bonded diagram. The maximum grip force (AyMax) is a factor that roughly indicates the magnitude of the grip force of the tire, and indicates the magnitude of the maximum lateral acceleration in FIG. 5. The larger this value, the greater the grip force of the tire. GBalance of the grip force (gBalance) is a factor indicating the balance of the grip force (gBalance), it can be obtained using the following equation in FIG.

Figure 112012081860673-pat00002
Figure 112012081860673-pat00002

결국 그립력의 균형감(gBalance)는 횡가속도(LATAC)가 최대 그립력(AyMax)의 85%일 때 곡선의 기울기를 나타낸다. 그립력의 균형감(gBalance)의 크기는 자동차의 언더스티어와 오버스티어와 관련된 것으로 양의 값으로 클수록 자동차는 언더스티어 특성을 갖는 것이며, 반대로 음의 값으로 클수록 오버스티어 특성을 갖는 것을 의미한다.Finally, gBalance represents the slope of the curve when the lateral acceleration (LATAC) is 85% of the maximum grip force (AyMax). The magnitude of gBalance of grip force is related to the understeer and oversteer of the vehicle. The larger the positive value, the more the understeer the vehicle, and the larger the negative value, the greater the oversteer characteristic.

횡가속도(LATAC)에 대한 조타각(SWA) 선도를 구한 이후, 해석기(40)는 그립력 특성과 관련된 인자를 추출하기 위하여 횡가속도(LATAC)에 대한 횡미끄럼각(Beta) 선도를 이용한다. 도 4와 같이 측정된 데이터에서 횡가속도(LATAC)와 횡미끄럼각(Beta) 선도를 구하기 위하여 다음과 같은 곡선 접합 식을 이용한다.After obtaining the steering angle (SWA) plot for lateral acceleration (LATAC), the analyzer 40 uses the lateral slip angle (LetaC) plot for lateral acceleration (LATAC) to extract factors related to grip force characteristics. In order to find the lateral acceleration (LATAC) and lateral slip angle (Beta) diagrams from the measured data as shown in FIG. 4, the following curve joint equation is used.

Figure 112012081860673-pat00003
Figure 112012081860673-pat00003

여기서, LATAC2는 횡가속도, Beta는 횡미끄럼각이며, a20, a21, a22, a23는 상수로써 횡가속도와 횡미끄럼각의 3차 다항식 곡선으로 접합되는 다항식의 계수들이다. 이들 값은 측정된 횡가속도(LATAC2)와 횡미끄럼각(Beta)의 3차 다항식 곡선으로 구한 횡가속도(LATAC2) 간의 오차를 최소화하는 최소자승법에 의해 쉽게 구할 수 있다.Here, LATAC 2 is the lateral acceleration, Beta is the lateral sliding angle, and a 20 , a 21 , a 22 , and a 23 are constants and polynomial coefficients joined by a cubic polynomial curve of lateral acceleration and lateral sliding angle. These values can easily be determined by a least square method which minimizes error between the lateral acceleration (LATAC 2) obtained by the third-order polynomial curve of a measured lateral acceleration (LATAC 2) and the lateral slip angle (Beta).

도 6은 횡가속도(LATAC)에 대한 횡미끄럼각(Beta) 선도를 구하기 위하여 최소자승법으로 곡선 접합시킨 결과를 나타낸 도면으로서, 곡선 접합된 선도에서 그립력과 관련된 두 가지 특성 인자를 추출할 수 있다. 최대 횡미끄럼각(BetaMax)은 자동차가 선회시에 횡 방향으로 미끄러지는 크기를 나타내는 것이다. 이 값이 크면 클수록 횡미끄럼짐이 많은 것을 의미한다. 또한, 횡미끄럼의 빠르기(gBeta)는 다음과 같이 정의된다.FIG. 6 is a diagram illustrating a result of curve joining using a least square method to obtain a lateral slip angle (LetaC) plot for lateral acceleration (LATAC). Two characteristic factors related to grip force may be extracted from a curve joined plot. The maximum lateral slip angle (BetaMax) is the size of the vehicle sliding sideways when turning. The larger this value, the more lateral slippage. In addition, the lateral slip speed (gBeta) is defined as follows.

Figure 112012081860673-pat00004
Figure 112012081860673-pat00004

결국 횡미끄럼의 빠르기(gBeta)는 자동차가 선회시에 횡방향으로 미끄러지는 속도를 나타낸다. 이 값이 클수록 자동차가 횡방향으로 빠르게 미끄러져 불안정한 것을 의미한다.After all, gBeta is the speed at which the car slides laterally when turning. The larger this value is, the faster the car slides laterally, which means it is unstable.

마지막으로, 해석기(40)는 S20 단계에서 추출된 객관적 성능 인자를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능을 확인한다(S30).Finally, the analyzer 40 confirms the grip force and the balance performance of the tire based on the objective performance factor extracted in step S20 (S30).

도 7은 본 발명에서 제시된 방법을 이용한 그립력과 균형감의 객관적 성능 인자들과 주관적 평가 점수간의 상관 계수를 나타낸 것이다. 본 발명에서 제시된 그립력과 균형감 인자들과 주관적 평가 간의 상관성이 크게 나타나는 것을 볼 수 있다. 특히 횡미끄럼각과 관련된 인자(Beta)에서 상관성이 크게 나타나는 것을 볼 수 있다.Figure 7 shows the correlation coefficient between the objective performance factors of the grip force and balance and the subjective evaluation score using the method proposed in the present invention. It can be seen that the correlation between the grip force and the balance factors presented in the present invention and the subjective evaluation is large. In particular, it can be seen that the correlation is large in the factor related to the lateral sliding angle (Beta).

이에 따라 본 발명에서 제시된 방법을 이용하여 그립력의 크기와 균형감 정도를 객관적이고 정량적으로 평가하여 자동차와 타이어 개발에 효율적으로 적용할 수 있으며, 자동차 동역학 모의 시험에서 그립력과 균형감 성능을 예측하는데 이용할 수 있게 된다.Accordingly, by using the method proposed in the present invention, the magnitude and balance of the grip force can be objectively and quantitatively evaluated and applied effectively to the development of automobiles and tires, and used to predict the grip force and the balance performance in the vehicle dynamics simulation test. do.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made to the invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 조타력계 20 : 관성센서
30 : 데이터 로거(data logger) 40 : 해석기10: steering power meter 20: inertial sensor
30: data logger 40: interpreter

Claims (5)

(1) 자동차 타이어의 그립력과 균형감 성능을 평가하기 위한 컴퓨터는, 고 횡가속도 조타 스윕 시험의 수행에 따라 조타력계로부터 조타각, 조타토크를 포함한 데이터를 전송받으며, 관성센서로부터 3축 가속도, 횡가속도, 3축 회전 각속도를 포함한 데이터를 전송받는 단계,
(2) 상기 컴퓨터는, 상기 (1) 단계에서 수행한 고 횡가속도 조타 스윕 시험에 따라 상기 조타력계와 상기 관성센서로부터 전송받은 측정 데이터를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자를 추출하는 단계, 그리고
(3) 상기 컴퓨터는, 상기 (2) 단계에서 추출된 객관적 성능 인자를 토대로 타이어의 그립력과 균형감 성능을 확인하는 단계를 포함하며,
상기 (2) 단계에서 추출되는 타이어의 그립력과 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자는,
Figure 112013113276109-pat00014
의 곡선 접합식을 사용하여 구한 횡가속도에 대한 조타각 선도에서의 최대 횡가속도의 크기인 최대 그립력(AyMax), 횡가속도가 최대 그립력의 85%일 때의 곡선의 기울기인 그립력의 균형감(gBalance)과,
Figure 112013113276109-pat00015
의 곡선 접합식을 사용하여 구한 횡가속도에 대한 횡미끄럼각 선도에서의 자동차가 선회시 횡방향으로 미끄러지는 크기인 최대 횡미끄럼각(BetaMax), 자동차 선회시 횡방향으로 미끄러지는 속도인 횡미끄럼의 빠르기(gBeta)인 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법.
여기서, LATAC1 및 LATAC2는 횡가속도, SWA는 조타각, Beta는 횡미끄럼각, a10, a11, a12, a13, a20, a21, a22, a23는 상수이다.(1) A computer for evaluating the grip force and balance performance of a car tire receives data including the steering angle and the steering torque from the steering wheel in response to the high lateral acceleration steering sweep test, and the three-axis acceleration, Receiving data including lateral acceleration and 3-axis rotational angular velocity,
(2) The computer calculates an objective performance factor related to the grip force and the balance performance of the tire based on the measured data transmitted from the steering wheel and the inertial sensor according to the high lateral acceleration steering sweep test performed in the step (1). Extracting step, and
(3) the computer including the step of checking the grip force and the balance performance of the tire based on the objective performance factors extracted in the step (2),
Objective performance factors related to the grip force and the balance performance of the tire extracted in the step (2),
Figure 112013113276109-pat00014
Maximum grip force (AyMax), which is the magnitude of the maximum lateral acceleration in the steering angle curve, obtained using the curve joint equation of, and the balance of the grip force (gBalance), the slope of the curve when the lateral acceleration is 85% of the maximum grip force. and,
Figure 112013113276109-pat00015
The maximum sliding angle (BetaMax), which is the size of the vehicle sliding sideways when turning, and the speed of sliding sideways when the vehicle turns. Quantitative evaluation of tire grip and balance in gBeta cars.
Here, LATAC 1 and LATAC 2 are lateral acceleration, SWA is a steering angle, Beta is a lateral sliding angle, a 10 , a 11 , a 12 , a 13 , a 20 , a 21 , a 22 , a 23 are constants. 제 1 항에 있어서,
상기 (1) 단계의 고 횡가속도 조타 스윕 시험은,
직진 정속 주행 중에 오른쪽과 왼쪽으로 조타각을 천천히 스윕하는 시험인 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법.The method according to claim 1,
The high lateral acceleration steering sweep test of step (1),
A quantitative evaluation method of the tire grip and balance of a vehicle, which is a test in which the steering angle is slowly swept to the right and the left while driving in a straight forward speed. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 횡가속도에 대한 조타각 선도에서의 최대 횡가속도의 크기인 최대 그립력(AyMax), 상기 횡가속도에 대한 횡미끄럼각 선도에서의 자동차가 선회시 횡방향으로 미끄러지는 크기인 최대 횡미끄럼각(BetaMax) 및 횡가속도가 최대 그립력의 85%가 되는 영역에서의 횡미끄럼의 빠르기(gBeta)를 포함한 그립력 성능과 관련된 객관적 성능 인자는, 상기 컴퓨터에서의 타이어 그립력 성능 확인에 이용되는 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법.The method according to claim 1,
Maximum grip force (AyMax), which is the magnitude of the maximum lateral acceleration in the steering angle diagram for the lateral acceleration, and maximum lateral sliding angle (BetaMax), which is the size in which the vehicle slides in the lateral direction when turning in the lateral slip angle diagram for the lateral acceleration. ) And objective performance factors related to grip force performance, including gBeta of lateral sliding in areas where lateral acceleration is 85% of maximum grip force, are the vehicle's tire grip and balance used to verify tire grip force performance on the computer. Quantitative evaluation method of. 제 1 항에 있어서,
상기 횡가속도에 대한 조타각 선도에서의 횡가속도가 최대 그립력의 85%일 때의 곡선의 기울기인 그립력의 균형감(gBalance), 상기 횡가속도에 대한 횡미끄럼각 선도에서의 횡가속도 영역의 기울기를 포함한 균형감 성능과 관련된 객관적 성능 인자는, 상기 컴퓨터에서의 타이어 균형감 성능 확인에 이용되는 자동차의 타이어 그립과 균형감의 정량적 평가방법.The method according to claim 1,
GBalance of the grip force, which is the slope of the curve when the lateral acceleration in the steering angle diagram with respect to the lateral acceleration is 85% of the maximum grip force, and the slope of the lateral acceleration region in the lateral slip angle diagram with respect to the lateral acceleration. An objective performance factor related to balance performance is a method for quantitative evaluation of tire grip and balance of an automobile used for checking tire balance performance on the computer.
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