KR101437238B1 - 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 핸들링 성능을 주관적 평가 결과와 상관성이 높게 객관화하여 평가하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 보다 신뢰성이 높고 일정한 평가 결과를 얻으면서도 주관적 평가 결과와 상관성이 높은 객관적 평가 결과를 수득할 수 있고, 더 나아가서 우수(OK)/불량(NG)을 구별 짓는 시험 조건을 파악하여 이러한 조건에서의 차량 거동을 비교 분석함으로써 보완이 필요한 부분을 정확하게 파악하여 개선할 수 있다.

Description

타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법{OBJECTIVE METHOD FOR EVALUATING HANDLING PERFORMANCE OF TIRE}

본 발명은 타이어의 핸들링 성능 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주관적 평가 결과와 상관성이 높은 객관적 평가 결과를 얻을 수 있는 타이어의 핸들링 성능 평가방법에 관한 것이다.

타이어는 내부에 공기가 들어 있어 외계의 여러 가지 충격으로부터 차량 및 탑승자를 보호하며, 차륜으로서의 기능적인 작용을 한다. 즉, 차의 핸들링 성능, 접지력, 조향성 등인데, 타이어의 설계나 트레드 패턴 등이 이러한 성능에 밀접한 관계가 있기 때문에, 타이어의 설계 전이나 후에 여러 가지 시험을 통하여 결과값으로 수정 보완하여 타이어를 설계하게 된다.

이러한 시험 중에는 가장 중요한 핸들링 성능 시험이 있다. 대표적인 핸들링 시험은 스텝 스티어(Step steer) 항목평가로서, 이는 안정 상태로 주행 중인 차량의 핸들을 돌려 타이어의 회전력과 회전각을 적용함으로써, 시험 규정에

명시되어 있는 차량의 횡방향 가속도(경로에 수직한 방향의 가속도)를 얻고, 이를 통해 타이어의 핸들링 성능을 측정하는 시험이다.

종래에는 이 실험을 하기 위해 평가자가 직접 탑승하여 핸들을 돌려 타이어의 회전각도를 일정 각도로 유지하도록 조작하였으나, 이러한 방법은 차량의 떨림이나 평가자 마다의 조작 특성으로 인하여 핸들의 각도를 일정하게 유지하기가 어려웠다. 따라서, 핸들의 각도를 일정하게 유지하지 못함으로써, 데이터 측정값의 오차가 크게 차이가 나서 객관적인 평가 결과로 사용하기 어려운 한계가 있었다.

한편, 건조한 노면에서의 핸들링 성능 평가를 위해 수행하는 시험 항목 중 차선 변경이 있다. 이러한 평가법은 전문 운전자에 의해 수행되며 평가 점수는 감성 평가에 의한 레이팅(rating)으로 주어진다. 이러한 평가법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 초반에는 차량 또는 타이어의 응답특성을 평가하고, 중반에서는 언더스티어/오버 스티어 밸런스(understeer/oversteer balance)를 평가하고, 마지막 차선 변경 후에는 후방 안정성(rear stability)을 평가하게 된다.

도 2와 도 3은 각각 차선 변경 시 우수한 성능(OK)과 불량한 성능(NG)을 갖는 타이어들의 조향 입력과 차량 거동 중 횡가속도를 나타내고 있다. 도면에서 알 수 있는 우수한 성능과 불량한 성능이 확연하게 보이는 것을 볼 수 있다. 그러나, 엄밀히 따지면 조향 입력이 불량한 성능의 타이어에서 초반 조향각이 우수한 성능의 타이어 대비 5도 정도 빠르며 또한 2.5초 후의 조향 빠르기도 더 빠르기 때문에 불량한 성능의 거동이 나타날 가능성 또한 있다. 이와 같이 조향 입력이 우수한 또는 불량한 성능에 따라 달라지는 것은 전문 운전자가 조향하는 것이기 때문에 항상 똑같은 조향 입력을 할 수 없고, 초반 조향 입력을 가한 이후에도 차량 또는 타이어 성능에 따라 후반 조향 입력이 조정되기 때문이다.

이러한 운전자의 감성 평가의 한계를 극복하기 위해서, 차량의 특성들을 정의하기 위한 객관적 시험법 등이 제시되고 있다. 예컨대, ISO 9774 등을 이용해 정량적 평가를 수행하고 있다. 그러나 이러한 방법을 통한 평가 결과와 주관적 평가에 의한 결과가 상관성이 없는 경우가 많기 때문에 실질적으로 사용되고 있지 않다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로,본 발명의 하나의 목적은 타이어의 핸드링 성능 평가 시에 차선 변경 평가를 위한 조향 입력을 객관화하고 주행 조건 변경을 통해 주관적 평가 결과와 상관성이 높은 타이어의 핸들링 성능 객관적 평가방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

타이어의 핸들링 성능을 실차 평가함에 있어서,

타이어의 핸들링 성능에 영향을 미치는 시험 조건을 정의하는 단계;

상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 반주기의 싸인 조향을 시험하는 단계;

상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 1 주기의 싸인 조향을 시험하는 단계;

상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 체류시간을 갖는 싸인 조향(sine with dwell)을 시험하는 단계; 및

상기 시험 결과를 종합하여 타이어의 핸들링 성능을 시험하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법에 관한 것이다.

본 발명은 타이어의 핸들링 성능을 평가함에 있어서 차선 변경 평가를 위한 조향 입력을 객관화하고 주행 조건 변경을 통해서 주관적 평가 결과와 상관성이 높은 객관적 평가 방법을 제시하므로, 신뢰성 있는 객관적인 핸들링 성능 평가 결과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 전문 운전자의 주관적인 감각에 의해서 우수(OK) 및 불량(NG)만을 평가했던 종래 기술과 달리, NG/OK 성능이 구별이 되기 시작하는 시험 조건을 명확히 파악할 수 있고 또한 그러한 조건에서의 차량 거동을 비교 분석할 수 있어, 이를 바탕을 타이어의 설계를 보완하거나 보강하여 보다 품질이 우수한 타이어를 생산할 수 있다.

도 1은 타이어의 핸들링 성능 평가시의 차선 변경 항목을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 차선 변경 시, 우수 성능 및 불량 성능 시의 조향 입력 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 차선 변경 시, 우수 성능 및 불량 성능 시의 차량 거동을 도시한 그래프이다.
도 4는 차선 변경시 일반적인 조향 입력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 스텝 조향(step sterr) 입력을 나타내는 그래프이다.
도 6은 싸인 조향 입력 (1/2 cycle)을 나타내는 그래프이다.
도 7은 싸인 조향 입력 (1 cycle)을 나타내는 그래프이다.
도 8은 체류시간을 갖는 싸인 조향 입력을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 핸들링 성능 객관 평가 방법의 흐름도이다.

이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 성능 평가 방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명의 방법에 따라서 타이어의 핸들링 성능을 실차 평가함에 있어서는 먼저 타이어의 핸들링 성능에 영향을 미치는 시험 조건을 정의하고(S10), 상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 반주기의 싸인 조향을 시험하고(S20), 이어서 상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 1 주기의 싸인 조향을 시험한 후(S30), 상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 체류시간을 갖는 싸인 조향(sine with dwell)을 평가한다(S40). 다음으로 상기 시험 결과를 종합하여 타이어의 핸들링 성능을 평가한다(S50).

상기 핸들링 성능에 영향을 미치는 시험 조건은 스텝조향(step steer), 스윕 속도(sweep rate) 및 조향각을 포함하지만 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

도 4는 차선 변경시 일반적인 조향 입력을 나타낸다. 이를 분해해 보면 다음과 같이 네 가지의 기본 조향 입력 형태로 이루어지는 것을 알 수 있다. 이러한 네 가지는 각각 도 5의 스텝 조향 입력, 도 6의 1/2 주기의 싸인 조향 입력, 도 7의 1 주기의 싸인 조향 입력 그리고 도 8의 체류시간을 갖는 싸인(sine with dwell) 조향 입력으로 구분된다. 도 5의 스텝 조향 입력은 초반 응답 특성을 나타내고, 도 6의 1/2 주기의 싸인 조향 입력, 도 7의 1 주기의 싸인 조향 입력은 언더스티어/오버스티어 밸런스이고, 도 8의 체류시간을 갖는 싸인 조향 입력은 후방 안정성을 나타낸다.

하기 표 1에 기본 조향 입력에 대한 다양한 주행 조건 변화를 나타내었다. 이상의 기본 조향 입력들을 이용하여 하기 표 1과 같이 1) 차량 주행 속도(Vx), 2) 조향 입력각의 속도(HW speed), 3) 조향 입력각 크기(HW angle) 등을 변화시킨다. 이러한 여러 조합의 객관적 시험법을 통해 주관적 평가법의 결과를 정확히 예측할 수 있다.

본 발명에 의해서 타이어의 핸들링 성능을 평가하는 경우에는 상기 객관적 평가와 병행하여 전문 운전자에 의한 주관적인 감성 평가를 병행할 수 있다(S60).

상기 종합 평가 단계(S50)에서는 반주기 싸인 조향, 1 주기 싸인 조향, 체류시간을 갖는 싸인 조향의 각 평가 요소별 적정 범위를 한정한 후에, 시험조건을 달리하여 측정한 결과와 전 단계에서 정의된 적정 범위를 비교하여 시험된 타이어가 우수(OK)인지 불량(NG)인지 판별할 수 있다.

상기 종합 평가 단계(S50)는 또한 측정된 값을 그래프화한 후에 핸들링 성능이 우수한 타이어의 성능 그래프와 비교하여 여진 또는 진동 유무로 핸들링 성능이 우수한지 불량인지 판별할 수도 있다.

본 발명의 방법에서는 상기 종합 평가 단계 이후에 상기 종합 평가 결과를 검토하여 핸들링 성능 우수 및 불량 성능을 구별 짓는 시험 조건을 파악하고(S070), 상기 핸들링 성능 우수 및 불량이 구별되는 시험 조건에서의 차량 거동을 비교분석한 후(S80)에, 상기 핸들링 성능 우수 및 불량을 구별짓는 주요 원인을 분석하는 단계를 추가로 진행할 수 있다(S90).

본 발명의 방법에 의하면 차선 변경을 위한 조향입력을 객관화하여 주행 조건 변경을 통해 주관적인 평가 결과와 상관성이 높은 객관적인 평가 결과를 얻을 수 있다. 본 발명의 방법은 건조한 노면에서의 핸들링 성능의 평가에 유리하게 이용될 수 있으나, 젖은 노면 또는 빙상에서의 핸들링 성능의 평가에도 적용될 수 있다.

이하에서 실시예를 들어 더욱 자세히 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.

핸들링 성능의 객관적 평가를 위해서 P205/70R14 사이즈의 한국타이어(주)의 타이어를 차량에 장착한 후에 건조한 노면 상에서 차선 변경 시의 핸들링 성능 평가를 위한 조향 입력을 측정하였다. 하기 표 2는 본 발명의 객관적 시험법을 통한 소형 차량 A의 성능 평가결과를 나타낸 그래프이다.

표 2의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 우수한 성능을 갖는 타이어와 불량한 성능을 갖는 타이어가 1/2 주기 싸인입력 및 체류시간을 갖는 싸인 입력에서만 차이를 보이는 것을 볼 수 있다. 특히, 1/2 주기 싸인 입력은 속도 120KPH에서부터 차이를 보였으며, 특히 차량의 롤(roll) 거동이 크게 차이를 보였다. 체류시간을 갖는 싸인 입력은 속도 140KPH에서부터 차이를 보였는데, 후방 슬라이딩(rear sliding)이 크게 차이를 보였다.

표 3은 제시한 객관적 시험법을 통한 중형 차량 B의 성능 평가 구분 여부를 정리하였다. 우수한 성능을 갖는 타이어와 불량한 성능을 갖는 타이어가 체류시간을 갖는 싸인(sine with dwell) 입력에서만, 특히 속도 140KPH에서만 차이를 보이는 것을 볼 수 있다.

상기 표 2 및 표 3의 결과를 종합하면, 본 발명의 다양한 시험조건을 갖는 객관적 시험법을 통해서 주관적 평가에서 얻은 감성 평가 결과와 동일한 결과를 얻는 것은 물론 시험 조건 또한 두 타이어가 정확히 동일하게 수행됨으로 그 결과의 객관성 또한 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 우수(OK)/불량(NG)을 구별 짓는 시험 조건을 파악하여 이러한 조건에서의 차량 거동을 비교 분석함으로써 보완이 필요한 부분을 정확하게 파악하여 타이어 설계에 반영할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

Claims (6)

1. 타이어의 핸들링 성능을 실차 평가함에 있어서,
   타이어의 핸들링 성능에 영향을 미치는 시험 조건을 정의하는 단계;
   상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 반주기의 싸인 조향을 시험하는 단계;
   상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 1 주기의 싸인 조향을 시험하는 단계;
   상기 시험 조건을 다양하게 변화시키면서 차량의 주행 속도별 체류시간을 갖는 싸인 조향(sine with dwell)을 시험하는 단계; 및
   상기 시험 결과를 종합하여 타이어의 핸들링 성능을 시험하는 종합 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 핸들링 성능에 영향을 미치는 시험 조건은 스텝조향(step steer), 스윕 속도(sweep rate) 및 조향각을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 종합 평가 단계가
   반주기 싸인 조향, 1 주기 싸인 조향, 체류시간을 갖는 싸인 조향의 각 평가 요소별 적정 범위를 한정하는 단계 ; 및
   시험조건을 달리하여 측정한 결과와 전 단계에서 정의된 적정 범위를 비교하여 시험된 타이어가 우수(OK)인지 불량(NG)인지 판별하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 종합 평가 단계가 측정된 값을 그래프화한 후에 핸들링 성능이 우수한 타이어의 성능 그래프와 비교하여 여진 또는 진동 유무로 핸들링 성능이 우수한지 불량인지 판별하는 단계임을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 방법이 종합 평가 단계에 이어서
   상기 종합 평가 단계의 결과를 검토하여 핸들링 성능 우수 및 불량 성능을 구별짓는 시험 조건을 파악하는 단계;
   상기 핸들링 성능 우수 및 불량이 구별되는 시험 조건에서의 차량 거동을 비교분석하는 단계; 및
   상기 핸들링 성능 우수 및 불량을 구별짓는 주요 원인을 분석하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 핸들링 성능 객관 평가 방법.

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