KR101417377B1 - 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 런플랫 타이어의 목표 성능에 부합하는 단면 형상 자동화 설계 및 최적화 설계 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 최적의 단면 형상을 갖는 런플랫 타이어를 설계함에 있어서 많은 시간과 비용을 절감할 수 있고, 그에 따라서 런플랫 타이어의 승차감을 향상시키면서도 런플랫시 내구성을 확보할 수 있는 최적의 단면 형상을 설계할 수 있다.

Description

런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계방법{METHOD FOR DESIGNING AND OPTIMIZING CROSSSECTIONAL SHAPE OF RUN FLAT TIRE}

본 발명은 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계방법에 관한 것으로, 특히 런플랫 타이어의 목표 성능에 부합하는 단면 형상 자동화 설계 및 최적화 방법을 제시하여 설계 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 설계는 CAD (Computer Aided Design) 시스템을 이용하여 타이어 단면 형상을 생성한 후, 단면 형상이 목표 성능에 부합하는지를 판단하기 위해 유한요소해석방법(Finite Element Method:FEM)을 이용하여 메쉬(mesh)를 생성하고 해석한 후 결과를 판단한다. 해석 결과가 성능에 부합하지 않으면, 해석 결과가 목표 성능에 부합될 때까지 단면 형상 변경, 메쉬 생성, 해석, 및 결과 판단 과정을 반복한다.

그러나 이러한 방법에서 2D 도면화, 2D 메쉬 생성 및 3D 메쉬 생성이 자동으로 이루어지는 것이 아니고, 설계자가 CAD 프로그램을 이용하여 설계하여야 하기 때문에, 설계자의 경험이나 노하우에 의해 설계 시간 및 비용이 많이 좌우되고, 설계자가 도출한 설계안이 목표 성능에 가장 부합되는 것인지 판단하기 어려운 문제가 있다. 따라서 이러한 기존의 방법은 타이어 설계에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있고, 단면 형상 도출 이후에 최적의 설계안을 얻기 위한 최적화 절차를 필요로 하는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은 런플랫 타이어의 단면 형상 자동화와 적정한 설계안을 얻기 위한 최적화 설계 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계에 소요되는 시간을 단축하고 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
입력된 기본 정보에 기초하여 평형 형상 이론에 의한 원호 연결 방법에 의해서 카카스를 기반으로 런플랫 타이어의 단면 형상을 자동 설계하는 단계;
생성된 단면 형상에 대해서 자동 메쉬를 생성하는 단계; 및
단면 형상 자동 설계 및 메쉬 생성을 기반으로 사이드월 인서트부의 런플랫 타이어의 단면 형상을 최적화하는 단계: 및
전 단계에서 구해진 단면 형상으로 런플랫 타이어의 최종 단면 형상을 출력하는 단계를 포함하고,
상기 단면 형상 최적화 단계는
런플랫 타이어의 카카스 형상을 결정하기 위해서 카카스의 전환점과 구속점을 설계 변수로 카카스가 균일하게 변하는 정도를 목적 함수로 하여 최적화된 카카스 원호를 구하는 단계;
런플랫 타이어의 접지압력을 최적화하기 위해 트레드 원호반경, 트레드원호 폭, 전장 및 단면폭을 설계 변수로 하여 접지 압력을 구하는 단계;
공기압 0%, 하중 100%시 나오는 사이드월 인서트부의 변형 에너지가 최소가 되도록 사이드월 인서트부의 끝점, 전환점, 전환점에서의 사이드월 인서트부 게이지 및 전환점의 상하부 높이를 설정하는 사이드월 인서트부 원호 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법에 관한 것이다.

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상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법을 컴퓨터에서 실행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 관한 것이다.

본 발명의 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법은 타이어 단면 형상의 자동 설계 및 메쉬 기술로, 컴퓨터를 이용하여 다양한 설계 인자 변경에 따른 결과를 비교, 분석할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.

또한 단면 형상의 자동 설계 및 메쉬 기술을 이용하여 단면 형상의 최적화가 가능하며 종래의 반복 설계에 의해 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있으며, 그에 따라서 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

더욱이 본 발명에 의하면 런플랫 타이어의 승차감을 향상시키면서도 런 플랫 시 내구성을 확보할 수 있는 런플랫 타이어의 최적의 단면 형상을 설계할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 런플랫 타이어 단면 형상 최적화 설계 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 런플랫 타이어 단면 형상 자동 설계 방법에 사용되는 원호 연결 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 런플랫 타이어 단면 형상 최적화 설계 방법의 단면 형상 자동화 단계의 상세 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 런플랫 타이어 단면 형상 최적화 설계 방법에서의 단면 형상 자동 설계의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 단면 형상 자동 설계 단계의 비드필러부 및 카카스 자동 설계 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 단면 형상 자동 설계 단계의 사이드월 인서트부 원호 설계 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 방법에 의한 런플랫 타이어 설계의 예를 도시한 도면이다.
도 8a-b는 본 발명의 일실시예에 의한 런플랫 타이어 단면 형상 최적화 설계 방법의 단면 형상 자동 메쉬 생성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 자동 메쉬 생성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10a-b는 본 발명의 일실시예에 의한 런플랫 타이어 단면 형상 최적화 설계 방법의 단면 형상 최적화 단계의 상세 흐름도이다.

이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명은 런플랫 타이어의 성능을 향상시킬 수 있는 단면 형상을 얻기 위해 단면 형상을 자동으로 설계하고 메쉬하는 기술과 최적화 절차를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법에서는 먼저 입력된 기본 정보에 기초하여 평형 형상 이론에 의한 원호 연결 방법에 의해서 카카스를 기반으로 런플랫 타이어의 단면 형상을 자동 설계하고(S01), 생성된 단면 형상에 대해서 자동 메쉬를 생성한다(S02). 이어서 단면 형상 자동 설계 및 메쉬 생성을 기반으로 사이드월 인서트부의 단면 형상 최적화를 중심으로 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화를 수행하여 런플랫 타이어의 성능을 최적화할 수 있는 단면 형상을 결정한다(S03).

본 발명에 의해서 설계되는 런플랫 타이어는, 도 7에 도시된 바와 같이, 노면과 접촉하는 트레드(10)와, 타이어의 골격을 형성하고, 내부의 공기압 및 하중이나 충격을 견디는 카카스 플라이(20)와, 타이어의 측면을 형성하고, 상기 카카스 플라이(20)를 보호하는 사이드 고무(60)와, 상기 카카스 플라이의 안쪽에 위치하여 공기의 누출을 방지하는 인너라이너(90)와, 상기 트레드(10)와 상기 카카스 플라이(20)사이에 위치되어 주행시 외부로 받는 충격을 완화하고 트레드(10)의 갈라짐이나 외상을 상기 카카스 플라이(20)로 직접 전달되는 것을 방지하는 제1벨트(30) 및 제2벨트(40)와, 상기 제1 및 제2 벨트(30,40)위에 부착되어 주행성능을 향상시키고 상기 벨트의 이탈을 방지하는 캡 플라이(50)와, 타이어에 림(Rim)을 고정시키는 비드(80)와, 상기 비드(80)의 분산을 최소화하고 상기 비드(80)를 보호하는 에이펙스(70)를 포함하고 있다. 특히 런플랫 타이어는 일반적인 공기입 타이어와는 달리 타이어가 런플랫 상태가 되는 경우 차량을 좀더 효율적으로 지지하기 위해서, 타이어의 사이드월(110) 내부에 보강고무로서 경화고무를 삽입하여 사이드월 인서트부(100)가 구성된다. 이러한 사이드월 인서트부의 형상이 런프랫 타이어의 내구 성능에 큰 영향을 미친다.

본 발명의 설계 방법에 의하면 주행 시에는 차량의 승차감을 저하시키지 않으면서, 런플랫 시에는 차량을 효과적으로 지지하기 위한 최적의 단면 형상을 갖는 런플랫 타이어를 설계할 수 있다. 또한 본 발명에서는 카카스를 기반으로 단면을 형상화한다.

이하에서 각각의 단계에 대하여 상술하면 다음과 같다.

1. 단면 형상 자동 설계 단계

런플랫 타이어의 내구성은 카카스의 형성과 밀접하게 관련되므로, 카카스 형상을 결정하는 최적화 방식이 이용되고, 결정된 카카스 형상은 다른 부재의 형상화에 영향을 미친다.

단면 형상 자동 설계 기술은 원호를 연결시키는 방법을 이용한다. 도 2와 같이 원호를 접하도록 연결하면 원호의 반지름(R)과 센터 좌표(O), 양 끝점의 좌표(P), 각도(θ)와 같은 정보를 저장할 수 있다. 원호를 오프셋시키는 경우에도 오프셋 량을 통해 오프셋된 원호의 정보를 얻을 수 있다.

도 3은 원호 연결 방법을 토대로 단면 형상을 자동 설계하는 절차를 도시한 상세 흐름도이고, 도 4는 자동 설계의 예를 도시한 도면이다.

상기 런플랫 타이어의 단면 형상 자동 설계 단계는 런플랫 타이어의 설계를 위한 타이어 사양에 관한 기본 정보를 입력받는 단계(S31); 입력된 기본 정보를 이용하여 카카스 평형형상이론을 이용하여 카카스 원호 라인을 계산하는 단계(S32~S34); 카카스 원호를 이용하여 내부부재와 게이지를 고려하여 제1벨트, 제2벨트 및 보강 벨트의 벨트 원호 라인을 계산하는 단계(S35~S37); 제2벨트 두께, 보강벨트 두께, 언더 트레드 게이지를 고려하여 그르부 바닥 원호 라인을 계산하는 단계(S38); 제1벨트 원호를 오프셋시키고 전체 트레드 폭을 고려하여 트레드 원호 라인을 계산하는 단계(S39); 카카스 원호의 전환점을 기준으로 상하부로 구분하여 사이드월 원호 라인을 계산하는 단계(S40); 사이드월 인서트부의 시작점, 전환점 및 끝점을 이용하여 4개의 사이드월 인서트부 원호 라인을 계산하는 단계(S41); 및 카카스 원호를 오프셋하여 인너라이너 원호 라인을 계산하는 단계(S42)로 진행될 수 있다.

도 3을 참고하면, 먼저 타이어의 개발 규격에 맞추어 전장(Overall Diameter), 단면폭(Section Width), 림직경(Rim Diameter), 림 폭(Rim Width)와 사용할 내부 부재 종류, 비드 링(or 비드 코어)과 같은 기본적인 정보를 결정하여 출력한다(S31).

기본 정보를 이용하여 카카스 원호는 카카스 평형 형상 이론을 통해 계산된다(S32). 카카스 평형 라인은 시작점에서 사이드월부의 전환점을 지나 끝점(비드 포인트)까지 계산되는 라인이다. 카카스 평형 형상 이론은 기존 연구된 자료를 이용하여 계산 가능하다.(TSTCA, Vol.1, No.2, "Advances in Tie Composite Theory" & RCT, Vol. 54, No.3, "Structural Mechanics of Radial Tires")

시작점은 카카스 전장(OD) 점으로 타이어의 전장과 트레드의 게이지, 벨트 게이지를 이용하여 계산하고, 끝점은 림플랜지 상부 원호에 접하는 수평선에서 비드 링의 내측 상단점 (도 4의 비드 링 내부)과 외측 상단점(도 4의 비드 링 외부) 사이 점을 선택한다. 전환점(tuning point)의 폭은 기본 정보인 단면폭으로부터 사이드월 인서트부 고무 두께와 카카스 게이지를 이용하여 구하고, 높이는 시작점과 끝점 사이의 점이 선택된다. 계산된 라인은 최소 3개 이상의 접선, 제1 벨트 폭까지의 원호와 전환점 상부와 하부의 원호로 변환 저장한다. 제1 벨트 폭까지의 원호는 트레드의 형상의 자유로운 조정을 위해 1~5개의 원호로 변환 가능하며, 전환점 상부와 하부의 원호 또한 각각 1~3개 정도 변환 가능하다.

비드 필러 내측 부의 카카스 원호는, 도 5에 도시된 바와 같이, 비드 링의 내측 상단 점과 카카스 원호 교점(intersection point)이 접선을 이루도록 생성한다. 교점은 비드 포인트에서 5~10mm 사이의 값으로 선택한다(S33).

비드 필러 외측 부의 카카스 원호는 비드 필러의 끝점과 비드 필러 두께를 고려하여, 스플라인(Spline)으로 생성한다(S34).

제1 벨트 원호는 카카스 원호를 이용하여 내부 부재(벨트와 카카스) 게이지를 고려하여 오프셋 적용하여 결정한다(S35). 내부 부재가 동일하게 적용되지 않는 경우에는 오프셋 폭은 유지하되, 반경을 변경하여 적용한다.

각도가 대칭인 제2 벨트 원호는 벨트 게이지를 고려하여 제1 벨트 원호를 오프셋 시키고, 제2 벨트 원호 폭은 제1 벨트 대비 5~10mm 작도록 맨 마지막 원호 의 폭을 감소시킨다(S36).

이외 보강 벨트 또한 제2 벨트 두께와 보강 벨트와 벨트 게이지를 고려하여 제1 벨트 원호를 오프셋 시킨다. 보강 벨트가 제1 및 제2 벨트를 완전히 덮는 경우, 제1 벨트 원호를 오프셋시킨다. 보강 벨트가 제2 벨트의 일부분만 덮는 경우에는 제1 벨트 원호를 전체적으로 오프셋시킨 후, 보강 벨트의 시작 위치와 폭을 고려하여 원호를 재정의한다(S37).

그루브 바닥 원호는 제2 벨트 두께와 보강 벨트 두께, 그리고 언더 트래드 게이지를 고려하여 제1 벨트 원호를 오프셋시킨다(S38).

트레드 원호는 제1 벨트 원호를 오프셋시키고, 전체 트레드 폭(Width)을 고려하여 결정한다(S39). 전체 트레드 폭은 접지 폭과 관련 있는 값으로 타이어 규격의 폭에 70~95% 사이에서 정해진다. 트레드 원호가 1개 이상인 경우, 각 트레드 원호 폭은 제1 벨트 원호에서 오프셋된 폭을 이용하지만 반경은 목표 성능(접지압력, 접지형상 등)을 고려하여 선택된다.

사이드월(S/W) 원호는 카카스 원호의 전환점 지점을 기준으로 하부와 상부로 나누어 설계한다(S40). 하부 사이드월 원호는 카카스 단면폭 수직선과 림 플랜지 라인에 접하는 원호, 비드 링 외부와 수평으로 만나는 림 플랜지 라인까지의 원호로 구성된다. 상부 사이드월 원호는 2개의 원호로 구성된다. 제1 벨트의 끝점에서 3~10mm 원을 그리고, 이 원과 카카스 단면폭 수직선에 접하는 원호를 그린다. 이 원호와 트레드 끝점을 연결하는 원호를 생성하면 상부의 사이드월부 원호를 결정할 수 있다.

사이드월 인서트부(110) 원호는 시작점과 사이드월 인서트부 전환점, 그리고 끝점을 이용하여 4개의 원호로 계산한다(S41). 사이드월 인서트부 전환점은 카카스 게이지와 사이드월 인서트부 게이지를 이용하여 계산된다. 사이드월 인서트부 전환점 상부에 2개의 원호로 이루어진다. 시작점에서 카카스 원호와 접선을 이루는 원호와 사이드월 인서트부 전환점을 지나는 수직선과 접선인 원호가 서로 접하도록 2개의 원호(#1 IR Arc 및 #2 IR Arc)를 생성한다. 접점은 제1 IR 포인트는 시작점과 사이드월 인서트부 전환점 사이에 위치한다. 사이드월 인서트부 전환점에서 끝점까지의 원호 또한 2개의 원호로 서로 접하도록 생성한다(#3 IR Arc 및 #4 IR Arc). 접점인 제2 IR 포인트는 사이드월 인서트부 전환점과 끝점 사이에 위치한다.

내부 인너라이너는 내부 카카스 원호를 오프셋하여 결정한다(S42). 비드 링(bead ring)은 규격에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 사각형으로 구성한다.

만일, 비대칭 단면 형상인 경우에는 단계 S32 내지 S40의 절차를 반대 쪽에서 반복 적용한다.

2. 단면 형상 자동 메쉬 생성 단계

단면 형상이 자동으로 생성되면, 도 8b의 (A)에 도시된 바와 같이, 설계된 모 원호(Parent Arc)에 절점을 분배한다(S81). 먼저, 오프셋이 적용되지 않은 카카스 모 원호에 3~6mm 간격으로 절점을 생성한다. 각 부재의 절점 번호는 도 9와 같이 자동 메쉬를 위해 시작점에서부터 끝점까지 순차적으로 정의한다. 오프셋된 원호(Child Arc)는 모 원호의 절점 개수와 동일하게 분배시키고, 오프셋 된 원호 위의 절점 번호는 도 9와 같이 모 원호의 절점 번호를 오프셋시켜 저장한다(S82). 다음으로, 도 8b의 (C)에 도시된 바와 같이, 오프셋이 적용되지 않은 사이드월 원호에 3~6mm 간격으로 절점을 생성하고, 비드 필러부의 내/외측 원호의 절점은 비드 필러 길이에 동일하게 분배한다(S83). 제2 벨트의 맨 마지막 원호는 제1 벨트의 맨 마지막 원호의 절점 개수보다 1개 적게 생성하고, 보강벨트는 1개를 더 추가한다. 다음으로 도 8b의 (D)에 도시된 바와 같이, 오프셋 관계가 성립되는 원호들 사이에 요소를 채워 요소 메쉬를 생성한다. 오프셋 관계가 성립되는 원호들 사이에 요소를 채우는 방법은 도 9에 도시된 봐와 같이, 반시계 방향으로 절점을 선택 (예:101, 102, 202 및 201의 순서로)하여 사각형 요소를 생성시킨다(S84). 제2 벨트의 맨 마지막 절점 부에서는 삼각형 요소를 이용하여 제1 벨트와 보강벨트 사이를 연결한다. 제1 벨트와 보강벨트의 마지막 절점은 사이드월 부의 절점 중 가장 가까운 절점과 삼각형 요소로 연결한다. 비드 필러 하부의 비드 링부는 해석의 단순화를 위해 요소를 생성하지 않고, 구속 조건으로 부여한다. 그루브는 생성된 원호의 절점을 이동시켜 그루브 내의 요소를 삭제하여 표현한다. 각 그루브의 위치는 센터 라인에서부터 거리와 폭, 그리고 그루핑 (Grooving) 각도를 통해 정의된다.

3. 단면 형상 최적화 단계

도 10a-b는 상술한 단면 형상 자동 설계 및 메쉬 기술을 기반으로 최적 단면 형상을 얻기 위한 최적화 절차를 도시한 것이다.

도 10a를 참고하면, 일차적으로 런플랫 타이어의 카카스 형상을 결정하기 위한 최적화를 수행한다(S100). 설계 변수는 카카스의 전환점과 구속점이다. 전환점의 반경 방향 위치는 카카스 전장과 림 플랜지 사이에 존재하고, 측 방향 위치는 타이어 규격의 최대 단면폭과 최소 단면폭 사이에 존재한다. 구속점은 비드 링 내부와 외부 사이에 존재한다. 목적함수는 내구 성능 향상을 위해 균일 성장을 유도한다. 이는, 사용 공기압으로의 해석과 사용 공기압의 10% 공기압으로 해석한 경우의 결과를 통해 얻을 수 있으며, 카카스 전장의 반경 방향 변위와 벨트 폭만큼 떨어진 위치의 카카스 반경 변위의 차가 최소가 되도록 비드 필러의 끝점의 측방향 변위가 최소가 되는 설계 변수를 결정한다. 여기서, 변위는 사용 공기압과 10% 공기압 간의 차이로 계산된다.

다음으로, 런플랫 타이어의 조종 안정성, 제구동 성능을 향상시키기 위해 접지 압력 최적화를 수행한다(S200). 설계 변수는 트레드 원호 반경, 트레드 원호 폭이고, 전장(Overall Diameter)과 단면폭(Section Width), 다른 부위의 변수는 고정시킨다. 접지압력은 하기 수식과 같이 접지부의 센터 절점에서의 압력 분산(P(X)) 값 혹은 최대 접지 압력을 이용한다.

[수식 1]

다음으로, 타이어가 런플랫 시 내구성능을 확보하기 위해 사이드월 인서트부의 원호를 최적화한다(S300). 설계변수는 사이드월 인서트부의 시작점과 끝점, 전환점에서의 사이드월 인서트부 게이지, 그리고, 전환점 상부와 하부의 접점 높이를 설정한다. 목적 함수는 공기압이 0%, 하중 100% 시 나오는 사이드월 인서트부의 변형 에너지가 최소가 되도록 최적화한다.

끝으로 상기 카카스 원호 최적화, 접지압력 최적화 및 사이드월 인서트부 원호 최적화에 의해 구해진 단면 형상으로 런플랫 타이어의 최종 단면 형상을 출력한다(S400).

상기 각각의 최적화 단계에서는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 설계변수, 구속조건, 및 목적함수를 설정하고(S110), 설정된 조건에 따라 형상 모델을 자동 설계한 후(S120), 생성된 모델을 이용하여 자동 메쉬를 생성한다(S130). 생성된 메쉬를 이용하여 유한요소해석을 통하여 분석하여, 분석한 결과값이 설정된 상기 타이어 목표 성능에 부합되는지 판단한다(S140). 분석한 결과값이 타이어 목표 성능에 부합되지 않는 경우에는 자동 설계 단계(S120)로 리턴하는 한편, 분석한 결과값이 타이어 목표 성능에 부합되는 경우에는 설계를 완료하여 런플랫 타이어의 단면 형상을 확정한다(S150).

본 발명의 다른 양상은 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 본 발명은 프로세싱 시스템 또는 기타 전자 장치를 프로그램하는데 사용될 수 있는 내장 명령을 가진 머신-액세스 가능한 매체(machine-accessible medium)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실시될 수 있다.

이상에서 본 발명의 하나의 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이는 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않은 범위 내에서 다양하게 변형 또는 변경 실시될 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 상기 실시예로 제한되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 트레드 20: 카카스 플라이
30: 제1 벨트 40: 제2 벨트
50: 캡 플라이 60: 사이드 고무
70: 에이펙스 80: 비드
90: 인너라이너 100: 사이드월 인서트부
110: 사이드월

Claims (8)

1. 입력된 기본 정보에 기초하여 평형 형상 이론에 의한 원호 연결 방법에 의해서 카카스를 기반으로 런플랫 타이어의 단면 형상을 자동 설계하는 단계;
   생성된 단면 형상에 대해서 자동 메쉬를 생성하는 단계; 및
   단면 형상 자동 설계 및 메쉬 생성을 기반으로 사이드월 인서트부의 런플랫 타이어의 단면 형상을 최적화하는 단계: 및
   전 단계에서 구해진 단면 형상으로 런플랫 타이어의 최종 단면 형상을 출력하는 단계를 포함하고,
   상기 단면 형상 최적화 단계는
   런플랫 타이어의 카카스 형상을 결정하기 위해서 카카스의 전환점과 구속점을 설계 변수로 하고 카카스가 균일하게 변하는 정도를 목적 함수로 하여 최적화된 카카스 원호를 구하는 단계;
   런플랫 타이어의 접지압력을 최적화하기 위해 트레드 원호반경, 트레드원호 폭, 전장 및 단면폭을 설계 변수로 하여 접지 압력을 구하는 단계;
   공기압 0%, 하중 100%시 나오는 사이드월 인서트부의 변형 에너지가 최소가 되도록 사이드월 인서트부의 끝점, 전환점, 전환점에서의 사이드월 인서트부 게이지 및 전환점의 상하부 높이를 설정하는 사이드월 인서트부 원호 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 런플랫 타이어의 단면 형상 자동 설계 단계는
   런플랫 타이어의 설계를 위한 타이어 사양에 관한 기본 정보를 입력받는 단계;
   입력된 기본 정보를 이용하여 카카스 평형형상이론을 이용하여 카카스 원호 라인을 계산하는 단계;
   카카스 원호를 이용하여 내부부재와 게이지를 고려하여 제1벨트, 제2벨트 및 보강 벨트의 벨트 원호 라인을 계산하는 단계;
   제2벨트 두께, 보강벨트 두께, 언더 트레드 게이지를 고려하여 그르부 바닥 원호 라인을 계산하는 단계;
   제1벨트 원호를 오프셋시키고 전체 트레드 폭을 고려하여 트레드 원호 라인을 계산하는 단계;
   카카스 원호의 전환점을 기준으로 상하부로 구분하여 사이드월 원호 라인을 계산하는 단계;
   사이드월 인서트부의 시작점, 전환점 및 끝점을 이용하여 4개의 사이드월 인서트부 원호 라인을 계산하는 단계; 및
   카카스 원호를 오프셋하여 인너라이너 원호 라인을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 카카스 원호 라인 계산 단계는
   카카스의 시작점, 전환점 및 끝점(bead point)까지 연장되는 벨트 및 사이드월 영역 원호를 계산하는 단계;
   비드링의 내측 상단점과 카카스 원호의 교점이 접선을 이루도록 비드필러 내부 영역 원호를 계산하는 단계; 및
   비드필러의 끝점과 비드필러의 두께를 고려하여 스플라인(spline)으로 비드 필러 외부 영역의 원호를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 벨트 원호 라인 계산 단계는
   카카스 원호를 이용하고 벨트와 카카스의 게이지를 고려하여 제1 벨트 원호 라인을 계산하는 단계;
   벨트 게이지를 고려하여 제1 벨트 원호를 오프셋시키고 제2 벨트 폭은 제1 벨트 폭 보다 작도록 제2 벨트 원호 라인을 계산하는 단계; 및
   제2 벨트 두께와 보강 벨트 게이지를 고려하여 보강 벨트 원호 라인을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 자동 메쉬 생성 단계는
   단면 형상 생성 단계에서 생성된 오프셋이 적용되지 않은 모 원호(Parent Arc)에 대하여 절점을 분배하는 단계;
   오프셋된 원호(child arc)에 대하여 절점을 분배하는 단계;
   오프셋이 적용되지 않은 사이드월부 및 사이드월 인서트부 원호에 대하여 절점을 분배하는 단계; 및
   오프셋 관계가 성립되는 원호들 사이에 요소를 채우는 요소 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 카카스 원호를 구하는 단계, 접지 압력을 구하는 단계 및 사이드월 인서트부 원호 설정 단계는
   설계변수, 구속 조건, 및 목적 함수 설정 단계;
   설정된 조건에 따라 형상 모델을 설계하는 자동 설계 단계;
   생성된 모델을 이용하여 자동 메쉬를 생성하는 단계;
   생성된 메쉬를 이용하여 유한요소해석을 통하여 분석하여, 분석한 결과값이 설정된 상기 타이어 목표 성능에 부합되는지 판단하는 단계;
   분석한 결과값이 타이어 목표 성능에 부합되지 않는 경우에는 자동 설계 단계로 리턴하는 한편, 분석한 결과값이 타이어 목표 성능에 부합되는 경우에는 설계를 완료하여 런플랫 타이어의 단면 형상을 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법.
   
8. 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 하나의 항의 런플랫 타이어의 단면 형상 최적화 설계 방법을 실행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능한 기록매체.

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