KR101829435B1 - 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법 - Google Patents

고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

시뮬레이션 기술과 타이어 접지면 거동 계측 및 가시화 기술을 이용하여 타이어의 접지자국을 동적으로 분석한 데이터의 제공으로 최적의 타이어 성능 개선을 도모하도록 한 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 검사 대상 타이어의 자세 각을 제어하며, 제구동력의 발생 및 제어를 통하여 타이어를 구동시키는 타이어 구동부; 상기 타이어의 휠에 장착되어 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하는 휠 다이나모미터(dynamometer); 상기 타이어의 접지부와 접촉되어 접지반력을 측정하는 접지반력 측정부; 및 상기 접지반력 측정부로부터 측정된 동적 데이터를 고분해능으로 고속처리하여 최적화된 고속회전 타이어의 접지자국 분석 데이터를 도출하는 타이어 접지자국 분석부를 포함하여, 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치를 구현한다.

Description

고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법{Analysis apparatus for dynamic footprint of the high speed rotating tire and method thereof}
본 발명은 고속회전하는 타이어(Tire)의 동적 접지자국(dynamic footprint) 분석장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 시뮬레이션 기술과 타이어 접지면 거동 계측 및 가시화 기술을 이용하여 고속회전 타이어의 순간 접지자국을 계측 분석한 데이터의 제공으로 최적의 타이어 성능 개선을 도모하도록 한 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어의 성능을 평가하는 방법으로 다양한 방법이 제안되고 있으며, 그 중 컴퓨터를 활용하는 유한요소해석법이 많이 사용되고 있다.
최근 자동차의 개발 기간이 단축되고 소비자들의 다양한 요구가 빠르게 변화함에 따라, 타이어 제조업체는 새롭게 개발된 타이어에 대해 신속하고 정확한 성능 평가를 하기 위해서 유한요소해석법을 필수적으로 사용하고 있다.
유한요소해석법을 이용한 타이어의 성능평가 방법은 사전 처리(preprocess), 분석(analysis) 및 사후처리(post process)를 거쳐서 이루어진다. 사전 처리 단계에서는 타이어를 모델링하고 메쉬(mesh)를 작성한 후 경계 조건 및 해석 조건을 설정하여 해석 실행파일을 만든다. 그 다음으로 분석 단계에서 해석을 수행한 후에, 사후처리 단계에서는 해석 결과 파일들을 기초로 하여서 필요한 데이터 및 정보를 얻어낸다. 이러한 일련의 과정은 해석자가 전문 지식을 가지고 전용 툴(tool)을 이용하여 수행하고 있다.
다만, 타이어 개발 단계에서 타이어 개발자는 해석 부서에 타이어 해석을 의뢰하여 타이어 성능 해석 결과를 얻는다. 그러나 해석 부서의 한정된 인적자원으로 인하여 여러 개발자의 다양한 해석 의뢰에 대응하기는 어렵다.
따라서, 타이어 개발자가 간단한 입력을 통해 타이어 성능 해석을 할 수 있도록 타이어 프로필 및 구조 변경에 따른 성능 예측이 가능한 설계/해석 자동화 시스템이 구축되어 있다.
그러나 유한요소해석법은 타이어 모델을 이상화 및 단순화하여 적용하기 때문에, 설계/해석 자동화 시스템에 의해 수행된 해석 결과는 타이어 시험 결과와 비교하여 볼 때 결과의 경향성은 일치하나 그 절대치에는 차이가 있어, 정밀한 타이어 성능 평가라고는 볼 수 없다.
한편, 차량 타이어의 성능 개선을 위한 차량 타이어 검사에 대한 종래 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 유한요소해석 수행에 의해 타이어 노면 접지부의 요소 및 노드의 범위를 이용하여 데이터 추출 범위를 지정하고, 그 범위에 대한 데이터를 추출하는 제1단계; 정의된 간격으로 센서를 구성하고, 각 센서 점과 가장 근접한 거리에 있는 노드를 이용한 요소 탐색 알고리즘을 통해 상기 각 센서 점이 위치한 요소를 추출하는 제2단계; 및 상기 요소를 구성하는 노드의 좌표 및 데이터를 바탕으로 근사식을 구성하여 센서 점에서의 결과값을 최종적으로 산출하는 제3단계를 포함하여, 타이어 노면 접지부의 유한요소해석 결과데이터 추출한다.
이러한 방법을 통해, 타이어 접지부의 노드가 균일한 간격으로 배열되어 있지 않더라도 그 노드들의 결과를 바탕으로 균일한 간격으로 결과데이터를 획득할 수 있게 된다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 타이어 회전저항, 타이어 동적 회전 반경, 타이어 중량에 대한 성능을 예측하기 위해 각종의 데이터를 입력받는 입력 단계; 상기 입력 데이터를 전 처리하는 단계; 각 성능 예측 항목에 대한 예측 모델링을 하는 인공 신경망 모델링 단계; 상기 예측 모델링을 기초로 타이어 회전저항, 타이어 동적 회전 반경, 타이어 중량에 대한 성능을 예측하는 단계; 상기 입력 데이터를 후 처리하는 단계; 타이어 회전저항, 타이어 동적 회전 반경, 타이어 중량에 대한 성능 예측 결과를 출력하는 단계; 및 상기 예측 출력 결과를 모니터링하는 단계를 포함한다.
이러한 구성을 통해, 데이터 마이닝 기법 중 하나인 인공 신경망 기법을 타이어 성능 예측에 적용하여, 타이어 제조 시 선택되는 구조, 고무, 패턴, 사이즈 데이터와 시험 환경 조건 데이터를 인공 신경망에 적용하고 타이어 전용 인공 신경망 모델부를 거쳐 최종 출력물인 타이어 회전저항, 타이어 동적 회전 반경, 중량 성능을 예측하게 된다.
대한민국 등록특허 10-1534572호(2015.07.01. 등록)(타이어 노면 접지부의 유한요소해석 결과데이터 추출방법) 대한민국 공개특허 10-2012-0002720호(2012.01.09. 공개)(인공 신경망을 이용한 타이어 성능 예측방법)
그러나 상기와 같은 종래 유한요소 해석기법을 적용하여 타이어의 자국 및 패턴 등을 분석하는 기술은 정적인 분석 방법으로서, 타이어의 자국을 분석하는 데 최적화되었다고 보기에는 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 시뮬레이션 기술과 타이어 접지면 거동 계측 및 가시화 기술을 이용하여 고속회전 타이어의 자국을 동적으로 분석한 데이터의 제공으로 최적의 타이어 성능 개선을 도모하도록 한 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 고속회전하는 타이어의 접지자국(footprint)을 시뮬레이션 기술을 이용한 동적 분석을 통해 분석함으로써, 타이어 성능 개선에 최적화된 분석 결과 데이터를 도출할 수 있도록 한 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치는 검사 대상 타이어의 자세 각을 제어하며, 제구동력의 발생 및 제어를 통하여 타이어를 구동시키는 타이어 구동부; 상기 타이어의 휠에 장착되어 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하는 휠 다이나모미터(dynamometer); 상기 타이어의 접지부와 접촉되어 접지반력을 측정하는 접지반력 측정부; 상기 접지반력 측정부로부터 측정된 동적 데이터를 고분해능으로 고속처리하여, 최적화된 타이어 접지자국 분석 데이터를 도출하는 타이어 접지자국 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 타이어 구동부는 상기 접지반력 측정부의 드럼과 상기 타이어 간의 위상을 일치시키는 위상 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 접지반력 측정부는 상기 타이어의 접지부와 대향하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 접지반력 측정부는 상기 타이어와 마주보면서 회전을 하는 드럼; 상기 드럼의 표면과 동일 선상에 위치하며, 상기 타이어의 접지부와 접촉하는 3축력 센서 팁과 측정부를 이용하여 상기 타이어의 접지부 접촉 시 압전 효과를 이용하여 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서; 상기 3축력 압전 센서를 상기 드럼에 고정 설치하기 위한 고정부; 상기 3축력 압전 센서와 타이어 트레드 블록 상의 측정 목표 점을 식별하기 위한 위치 정보를 발생하는 인코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 타이어 접지자국 분석부는 상기 드럼에서 발생한 트리거 신호 및 타이어에서 발생한 트리거 신호를 수신하는 트리거 신호 수신부; 상기 드럼에서 계측한 접지반력 측정신호를 수신하는 접지반력 측정신호 수신부; 상기 드럼의 인코더에서 획득한 드럼의 위치 정보를 수신하는 위치정보 수신부; 상기 트리거 신호 수신부에서 수신한 트리거 신호를 기초로 데이터 샘플링 시점을 결정하고, 상기 접지반력 측정신호 수신부에서 수신한 접지반력 측정신호를 샘플링하며 평균화하는 샘플링 및 평균화부; 상기 샘플링 및 평균화부에서 처리된 계측 데이터를 기초로 계측데이터를 매트릭스화하는 데이터 매트릭스부; 상기 데이터 매트릭스부에서 매트릭스화된 계측데이터를 데이터베이스 형태로 저장하는 계측데이터 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 샘플링 및 평균화부는 상기 드럼의 트리거 신호를 기초로 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 샘플링 및 평균화부는 상기 위치정보 수신부를 통해 획득한 위치 정보를 기반으로 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서와 타이어 트레드 블록 상의 측정 목표 점을 식별하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터 매트릭스부는 타이어에 설치된 리니어 포텐쇼미터(linear potentiometer)로부터 획득한 횡방향 좌표와 드럼에 설치된 3축력 압전 센서의 번호정보와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 매트릭스화하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 타이어 접지자국 분석부는 상기 계측데이터 데이터베이스에 저장된 특정 트레드 블록 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 분석 맵 처리부; 상기 분석 맵 처리부에서 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 화면상에 디스플레이해주는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법은 (a) 타이어 구동부의 위상 제어기를 이용하여 타이어와 드럼의 위상을 동기화한 상태에서, 타이어와 드럼을 원주 방향으로 회전시키는 단계; (b) 상기 타이어 및 드럼의 트리거 신호와 접지반력 및 위치 정보를 수신하는 단계; (c) 상기 취득한 접지반력 신호를 샘플링하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 샘플링된 접지반력 데이터를 평균화하는 단계; (e) 상기 평균화된 접지반력 계측 데이터를 기초로 계측 데이터를 매트릭스화하여 계측 데이터 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (e)단계는 타이어의 횡방향 좌표와 드럼 상에 설치된 3축력 압전 센서의 번호정보와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 계측 데이터를 매트릭스화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법은 (f) 상기 계측 데이터 데이터베이스에 저장된 특정 트레드 블록 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 단계; (g) 상기 (f)단계에서 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 화면상에 디스플레이해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 시뮬레이션 기술과 타이어 접지면 거동 계측 및 가시화 기술을 이용하여 동적으로 타이어 접지자국 관련 정보를 취득하고, 이를 이용함으로써 타이어 성능 개선을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 타이어의 자국(footprint)을 시뮬레이션 기술을 이용한 동적 분석을 통해 분석함으로써, 타이어 성능 개선에 최적화된 분석 결과 데이터를 도출할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치의 개략 구성도,
도 2는 도 1의 접지반력 측정부의 실시 예 단면도,
도 3은 도 1의 타이어 접지자국 분석부의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명에서 드럼과 타이어 간의 좌표 정의 예시도,
도 5는 본 발명에서 접지반력 계측 데이터 샘플링 및 계측 데이터 매트릭스 제1예시도,
도 6은 본 발명에서 접지반력 계측 데이터 샘플링 및 계측 데이터 매트릭스 제2예시도,
도 7은 본 발명에서 고속회전 타이어와 드럼과의 위상 일치 예시도,
도 8은 본 발명에서 드럼 회전과 타이어 회전과의 관계도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에서 트레드 블록의 측정 데이터 위치 예시도,
도 10은 본 발명에서 트레드 블록의 측정 데이터 예시도,
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 의해 생성된 계측 데이터 매트릭스 테이블,
도 12는 본 발명에서 트레드 블록의 가상 계측 데이터를 이용하여 생성한 컬러 윤곽 맵 예시도,
도 13는 원주 방향의 어드레스(Address) 정의 예시도,
도 14는 횡 방향의 어드레스 정의 예시도,
도 15는 응력, 접촉 압력, 전단 응력 측정 과정을 도시한 예시도,
도 16은 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치의 개략 구성도이다.
본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치는 검사 대상 타이어(20)의 자세 각(SA, CA)을 제어하며, 제구동력의 발생 및 제어를 통하여 타이어(20)를 구동시키는 타이어 구동부(10), 상기 타이어(20)의 휠에 장착되어 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하는 휠 다이나모미터(dynamometer)(21), 상기 타이어(20)의 접지부와 접촉되어 접지반력을 측정하는 접지반력 측정부(30) 및 상기 접지반력 측정부(30)로부터 측정된 동적 데이터를 고분해능으로 고속처리하여, 최적화된 고속회전 타이어의 접지자국 분석 결과데이터를 도출하는 타이어 접지자국 분석부(40)를 포함한다.
여기서 접지반력 측정부(30)는 상기 타이어(20)의 접지부와 대향하게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 타이어 구동부(10)는 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 접지반력 측정부(30)의 드럼(31)과 상기 타이어(20) 간의 위상을 일치시키는 위상 제어기(11)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접지반력 측정부(30)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 타이어(20)와 마주보면서 원주 방향으로 회전을 하는 드럼(31), 상기 드럼(31)의 표면(32)과 동일 선상에 위치하며, 상기 타이어(20)의 접지부의 트레드 블록(23)과 접촉하는 3축력 센서 팁(33a)과 그에 연결된 측정부(33b)를 이용하여 상기 타이어(20)의 접지부(22) 접촉 시 압전 효과를 이용하여 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서(33), 상기 3축력 압전 센서(33)를 상기 드럼(31)에 고정 설치하기 위한 고정부(34), 상기 3축력 압전 센서(33)와 타이어 트레드 블록(23) 상의 측정 목표 점을 식별하기 위한 위치 정보를 발생하는 인코더(37)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 타이어 접지자국 분석부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 드럼(31)에서 발생한 트리거 신호(Trigger signal) 및 타이어(20)에서 발생한 트리거 신호를 수신하는 트리거 신호 수신부(41), 상기 드럼(31)에서 계측한 접지반력 측정신호를 수신하는 접지반력 측정신호 수신부(42), 상기 드럼(31)의 인코더(37)에서 획득한 드럼의 위치 정보를 수신하는 위치정보 수신부(43), 상기 트리거 신호 수신부(41)에서 수신한 트리거 신호를 기초로 데이터 샘플링(Data sampling) 시점을 결정하고, 상기 접지반력 측정신호 수신부(42)에서 수신한 접지반력 측정신호를 샘플링하고 평균화하는 샘플링 및 평균화부(44), 상기 샘플링 및 평균화부(44)에서 처리된 계측 데이터를 기초로 계측 데이터 매트릭스(matrix)화하는 데이터 매트릭스부(45), 상기 데이터 매트릭스부(45)에서 매트릭스화된 계측 데이터를 데이터베이스(DB) 형태로 저장하는 계측 데이터 데이터베이스(46)를 포함한다.
여기서 샘플링 및 평균화부(44)는 상기 드럼(31)의 트리거 신호를 기초로 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 샘플링 및 평균화부(44)는 상기 위치정보 수신부(43)를 통해 획득한 위치 정보를 기반으로 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서(33)와 타이어 트레드 블록(23) 상의 측정 목표 점을 식별하는 것이 바람직하다.
상기 데이터 매트릭스부(45)는 타이어(20)에 설치된 리니어 포텐쇼미터(linear potentiometer)로부터 획득한 횡방향 좌표와 드럼(31)에 설치된 3축력 압전 센서(33)의 번호정보(고유번호, ID)와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 매트릭스화하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 타이어 접지자국 분석부(40)는 상기 계측 데이터 데이터베이스(46)에 저장된 특정 트레드 블록(23) 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵(map) 및 전단응력분포 맵을 도출하는 분석 맵 처리부(47), 상기 분석 맵 처리부(47)에서 도출된 수직압력분포 맵과 전단응력분포 맵 및 접지형상을 화면상에 디스플레이해주는 표시부(48)를 더 포함할 수 있다.
여기서 분석 맵 처리부(47)와 표시부(48)는 상기 타이어 접지자국 분석부(40)에 함께 마련하는 것도 가능하나, 네트워크를 통해 상기 계측데이터 데이터베이스(46)와 접속하여 계측 데이터를 획득하고 이를 기반으로 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 구현하고, 이를 화면상에 디스플레이해주는 별도의 퍼스널컴퓨터(PC)와 같은 단말기로 구현할 수도 있다. 단말기는 퍼스널컴퓨터와 같은 장치로 구현 가능하나, 스마트폰, 개인정보 단말기, 노트북과 같은 단말기로도 구현할 수 있다.
이러한 구성을 통해 구현되는 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치는 동적 자국 형상 시뮬레이션, 노말 압력 분포 및 전단 응력 분포 시뮬레이션 기술과 타이어 접지면 거동을 계측 및 가시화하는 기술을 이용하여, 고속회전하는 타이어의 접지자국을 동적으로 분석하고, 이를 기반으로 타이어의 성능 개선을 도모하도록 한 것이다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 타이어 구동부(10)의 내부에 마련된 위상 제어기(11)는 도 7에 도시한 바와 같이, 트레드 블록(23) 상의 목표 점 타격 가능성을 높이기 위해, 드럼(31)과 타이어(20) 간의 위상을 일치시킨다. 위상 일치 방법은 타이어 구동 모터의 위상 수정을 통해 일치시킬 수 있다. 위상 일치란 타이어(20)의 접지부와 드럼(31)의 표면(32)이 평행하게 마주보도록 하는 일련의 과정으로서, 도 4는 타이어(20)와 드럼(31)의 위상이 일치된 상태에서 좌표를 정의한 것이다. 도 8은 드럼과 타이어 회전 간의 관계 도이다.
타이어(20)와 드럼(31)과의 위상이 일치된 상태에서, 타이어(20)와 드럼(31)의 표면(32)을 일정 압력으로 접촉시킨 상태에서, 타이어 구동부(10)는 연결된 타이어(20)를 원주 방향으로 구동시키고(제구동력 최대 10kN), 드럼(31)도 원주 방향으로 일정 속도를 갖고 회전을 한다. 여기서 도면에는 도시하지 않았지만 드럼(31)을 회전시키는 드럼 구동 장치가 구비된 것으로 가정한다. 드럼(31)은 직경이 3.2m 정도이고, 최고속도 180km/h인 초소형 드럼이다.
여기서 타이어(20)의 접지자국 형상은 공간에서의 좌표(address)를 정의하기 위해 이미지 분석 소프트웨어로 분석할 수 있다.
드럼(31)과 타이어(20)가 원주 방향으로 회전을 하면, 접지반력 측정부(30)의 드럼(31)에 설치된 3축력 압전 센서(33)에서 타이어(20)에 설치된 트레드 블록(트레드 패턴)(23)의 접지반력을 측정한다.
도 13은 원주 방향으로 어드레스(Address)를 정의한 것이다. 접지자국에서 트레드 디자인 프로파일 외곽으로 어드레스를 식별하는 것이 바람직하다. 여기서 +Nc, +i, i-1, +2, +1, -1, -2, -(i-1), -i, -Nc가 어드레스이다.
도 14는 횡 방향의 어드레스를 정의한 것이다.
도 15는 응력, 접촉 압력, 전단 응력 측정 과정을 도시한 것이다.
상기 접지반력 측정부(30)는 3축력 압전 센서(33)를 이용하여 타이어(20)의 트레드 블록(23)의 접지반력을 측정한다. 상기 3축력 압전 센서(33)는 직경 5mm 정도의 압전형 3축력 센서를 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 타이어(20)와 마주보면서 원주 방향으로 회전을 하는 드럼(31)의 표면(32)과 동일 선상에 위치한 3축력 센서 팁(33a)이 상기 트레드 블록(23)과 접촉을 하면, 상기 3축력 센서 팁(33a)에 연결된 측정부(33a)에서 압전 효과를 이용하여 접지반력을 측정한다. 여기서 3축력 압전 센서(33)의 설치 개수는 많으면 많을수록 트레드 블록(23) 상의 목표 점 타격 가능성이 높아지나, 개수가 많으면 드럼(31)에 센서를 설치하는 과정이 복잡하므로, 이를 고려하여 적절한 개수의 센서를 드럼(31)에 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 드럼(31)의 원주 상에 9개의 센서를 설치한 것으로 가정한다.
도 9은 본 발명에서 트레드 블록(23)의 측정 데이터 위치 예시이고 도 10은 계측 목표 트레드 블록을 원주방향으로 계측한 3축력 계측 데이터를 나타낸 것이다. 목표 블록 내의 측정 데이터는 트리거 포인트와 데이터 샘플링 스타트 포인트와 함께 배열된다.
이때, 상기 3축력 압전 센서(33)와 타이어 트레드 블록(23) 상의 측정 목표 점을 식별하기 위한 위치 정보를 발생하는 인코더(37)를 각각의 축에 설치한다. 아울러 이러한 인코더(37)를 이용하여 드럼에서 신호 처리 타이밍을 알려주기 위한 트리거 신호를 발생한다.
도 5에서 참조부호 35는 데이터 샘플링 시작 위치를 나타내고, 참조부호 36은 데이터 샘플링 종료 위치를 나타내며, 참조부호 38은 트리거 신호를 발생하는 트리거 포인트를 나타낸다.
이렇게 계측되는 접지반력 및 위치정보 신호는 매우 미약한 신호이므로, 증폭기를 통해 신호를 증폭 및 전압 형태로 변환하고, slip ring 장치 또는 FM 트랜스미터 등을 이용한 신호 전송장치를 이용하여, 상기 타이어 접지자국 분석부(40)로 전송된다.
한편, 시뮬레이션 및 측정이 시작되면, 타이어(20)의 휠에 설치된 6분력 휠 다이나모미터(21)에서도 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하게 되고, 인코더(22)도 타이어(20)의 트레드 블록(23) 목표 점의 식별을 위한 위치 정보를 발생한다. 원주방향 좌표 인식을 위해, 드럼상의 센서 위치와 타이어 트레드 블록 상의 측정 목표 점을 식별하기 위해 각각의 축에 인코더를 설치하였다. 횡 방향 좌표 인식을 위해, 타이어 구동부(10)가 횡 방향으로 이동하면서 트레드 전폭을 스캔하고, 이때 횡 방향 좌표는 linear potentiometer로 트레드 블록 상의 목표 점 좌표를 인식한다. 트레드 블록 상의 3축력 Pz, τx, τy를 측정할 때, 드럼이 아닌 타이어 휠에 부착된 데이터 트리거 신호에 따라 데이터 취득을 시작하는 것이 바람직하다.
이렇게 인식되는 횡 방향 타이어 좌표 정보 및 타이어 축력 및 접지반력 정보도 타이어 자국 분석부(40)에 전달된다. 도 6에서 참조부호 24는 타이어(20)의 트리거 신호 발생을 위한 트리거 포인트를 나타낸다.
상기 3축력 압전 센서(33), 휠 다이나모미터(21), 인코더(37)(22) 등에서 각각 발생한 계측 신호는 타이어 접지자국 분석부(40)에 전달된다.
상기 타이어 접지자국 분석부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 트리거 신호 수신부(41)에서 상기 드럼(31)에서 발생한 트리거 신호(Trigger signal) 및 타이어(20)에서 발생한 트리거 신호를 수신하여 디지털화하여 샘플링 및 평균화부(44)에 전달한다.
아울러 접지반력 측정신호 수신부(42)도 상기 드럼(31)에서 계측한 접지반력 측정신호 및 타이어(20)에서 발생한 접지반력 측정신호를 각각 디지털 데이터로 변환하여 샘플링 및 평균화부(44)에 전달한다.
또한, 위치정보 수신부(43)도 상기 드럼(31)의 인코더(37)에서 획득한 드럼의 위치 정보를 수신하여, 디지털 데이터로 변환하여 상기 샘플링 및 평균화부(44)에 전달한다.
상기 샘플링 및 평균화부(44)는 상기 트리거 신호 수신부(41)에서 수신한 트리거 신호를 기초로 데이터 샘플링(Data sampling) 시점을 결정하고, 그 결정한 데이터 샘플링 시점을 기준으로 수신한 접지반력 측정 데이터를 샘플링하고 평균화한다. 여기서 데이터 샘플링은 드럼(31)의 트리거 신호에 따라 타이어(20)의 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링하는 것이 바람직하며, 약 50 ~ 100개의 접지반력 측정데이터를 샘플링하고, 이를 평균처리한다.
본 발명에서는 샘플링 및 평균화하여 계측 데이터를 획득하기 위해 3가지의 방법을 이용하여 계측을 하여, 타이어의 수직압력/전단 응력 분포를 가시화하였다.
첫째, Free-run sampling measurement 방식이다. 이 방식은 데이터의 계측과 해석이 단순하고 용이하다는 장점이 있다. 데이터 취득을 알리는 트리거 신호는 드럼에 설치한다. 트레드 문양 없이 접지 종 방향을 따라 수직압력/전단 응력 분포를 가시화한다.
도 5는 Free-run sampling measurement 방식의 예시이다. 드럼(31) 상의 트리거 신호에 따라 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링한다. 약 50 ~ 100개의 데이터를 샘플링하고, 평균 처리한다. 도 5에서 우측 도면(Pz, τx, τy)은 하나의 3축력 압전 센서를 이용하여 측정한 3축력 접지반력 측정 데이터를 샘플링한 후 평균 처리한 것이다.
둘째, Passive Synchronized Sampling Measurement 방식이다. 이 방식은 데이터의 계측과 해석이 복잡하고 난해하다. 데이터 취득을 알리는 트리거 신호는 휠에 설치한다. 임의의 센서가 트레드 블록을 타격할 때 계측된 데이터로 트레드 문양에 수직압력/전단 응력 분포를 가시화한다.
도 6은 Passive Synchronized Sampling Measurement 방식의 예시이다. 타이어 휠 상의 트리거 신호에 따라 각각의 센서들이 데이터를 취득한다. 센서의 수량이 많은 수록 트레드 블록 상의 목표점 타격 가능성이 높아진다. 도 6은 6개의 3축력 압전 센서를 이용하여 측정한 3축력 접지반력 측정 데이터를 샘플링한 후 평균 처리한 것이다.
셋째, Active Synchronized Sampling Measurement 방식이다. 데이터의 계측과 해석이 가장 복잡하고, 특수 제어 시스템이 필요하다. 데이터 취득을 알리는 트리거 신호는 휠에 설치되어 있다. 타이어 구동모터 제어를 이용, 센서가 목표 점을 타격할 때, 계측된 데이터로 트레드 문양에 수직압력/전단 응력 분포를 가시화하는 기술이다.
도 7은 Active Synchronized Sampling Measurement 방식의 예시이다. 기본적으로 상기 Passive Synchronized Sampling Measurement 방식과 동일하다. 트레드 블록 상의 목표점 타격 가능성을 높이기 위해, 타이어 구동장치가 드럼과 타이어 간의 위상을 일치시키는 제어기능이 추가되므로, 좀 더 복잡한 장치가 된다.
이렇게 평균화 처리된 접지반력 계측 데이터는 데이터 매트릭스부(45)로 전달된다. 상기 데이터 매트릭스부(45)는 상기 샘플링 및 평균화부(44)에서 처리된 계측 데이터를 기초로 계측 데이터 매트릭스(matrix)화하여 계측데이터 데이터베이스(46)에 저장한다.
이때, 데이터 매트릭스부(45)는 타이어(20)에 설치된 리니어 포텐쇼미터(linear potentiometer)로부터 획득한 횡방향 좌표(x, y)와 드럼(31)에 설치된 3축력 압전 센서(33)의 번호정보(고유번호, ID)와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 매트릭스화한다.
도 11a 및 도 11b는 계측데이터 매트릭스 예시이다.
여기서 수직방향 행은 측정번호(센서 번호)를 나타내고, 횡 방향 열은 드럼 상의 9개 센서가 계측한 3축력 데이터(Pz, τx, τy)와 타이어 상의 좌표(x, y)를 나타낸 것이다.
각각의 계측 매트릭스 데이터는 드럼 상의 위치주소(센서 번호), 타이어 상의 위치 주소(트레드 블록)를 갖고 있으므로, 특정 트레드 블록 내의 3축력 데이터(Pz, τx, τy)를 갖는다.
이러한 시뮬레이션 및 타이어 접지면 거동 계측 정보를 기반으로, 분석 맵 처리부(47)는 상기 계측데이터 데이터베이스(46)에 저장된 특정 트레드 블록(23) 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵(map) 및 전단응력분포 맵을 도출한다. 여기서 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 방법은 기존 트레드 블록의 접지반력 데이터를 이용하여 도출하는 방법과 동일하게 이루어지므로, 그의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 9a 및 도 9b는 상기 접지반력 측정 데이터를 이용하여 등고선 및 응력을 컬러 맵으로 가시화한 예시도로서, color contour map을 보인 것이다. 접촉 압력 및 전단 응력 데이터는 대상 공간 위치의 분포 데이터로부터 추출하는 것이 바람직하다. 어떤 특정 순간의 3축력 데이터(Pz, τx, τy)에 관한 컬러 컨투어 맵을 보려면, 상기 도 11a 및 도 11b의 데이터 매트릭스 테이블의 측정 데이터를 이용하여 분석 맵 처리부(47)에서 특수한 후처리 드로잉 소프트웨어를 이용하여, 접지반력 측정 데이터를 가시화한다.
이렇게 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵은 표시부(48)를 통해 화면에 디스플레이된다. 개발자는 상기 수직압력분포 맵이나 전단응력분포 맵을 통해 타이어의 수직압력이나 전단응력을 확인하고, 이를 기반으로 타이어 성능 개선을 도모하게 되는 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법을 보인 흐름도로서, (a) 타이어 구동부(10)의 위상 제어기(11)를 이용하여 타이어(20)와 드럼(31)의 위상을 동기화한 상태에서, 타이어(20)와 드럼(31)을 원주 방향으로 회전시키는 단계(S10, S20), (b) 상기 타이어(20) 및 드럼(31)의 트리거 신호와 접지반력 및 위치 정보를 수신하는 단계(S30), (c) 상기 취득한 접지반력 신호를 샘플링하는 단계(S40), (d) 상기 (c)단계에서 샘플링된 접지반력 데이터를 평균화하는 단계(S50), (e) 상기 평균화된 접지반력 계측 데이터를 기초로 계측 데이터를 매트릭스화하여 계측 데이터 데이터베이스(46)에 저장하는 단계(S60)를 포함한다.
상기에서 (e)단계는 타이어의 횡방향 좌표와 드럼 상에 설치된 3축력 압전 센서의 번호정보와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 계측 데이터를 매트릭스화하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법은 (f) 상기 계측 데이터 데이터베이스(46)에 저장된 특정 트레드 블록 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 단계(S70), (g) 상기 (f)단계에서 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 화면상에 디스플레이해주는 단계(S80)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S10에서 트레드 블록(23) 상의 목표 점 타격 가능성을 높이기 위해, 드럼(31)과 타이어(20) 간의 위상을 일치시킨다. 위상 일치 방법은 타이어 구동 모터의 위상 수정을 통해 일치시킬 수 있다. 위상 일치란 타이어(20)의 접지부와 드럼(31)의 표면(32)이 평행하게 마주보도록 하는 일련의 과정이다. 도 8은 드럼과 타이어 회전 간의 관계 도이다.
다음으로, 타이어(20)와 드럼(31)과의 위상이 일치된 상태에서, 타이어(20)와 드럼(31)의 표면(32)을 일정 압력으로 접촉시킨 상태에서, 단계 S20에서 타이어 구동부(10)는 연결된 타이어(20)를 원주 방향으로 구동시키고(제구동력 최대 10kN), 드럼(31)도 원주 방향으로 일정 속도를 갖고 회전을 한다. 여기서 도면에는 도시하지 않았지만 드럼(31)을 회전시키는 드럼 구동 장치가 구비된 것으로 가정한다. 드럼(31)은 직경이 3.2m 정도이고, 최고속도 180km/h인 초소형 드럼이다.
드럼(31)과 타이어(20)가 원주 방향으로 회전을 하면, 단계 S30에서 접지반력 측정부(30)의 드럼(31)에 설치된 3축력 압전 센서(33)에서 타이어(20)에 설치된 트레드 블록(트레드 패턴)(23)의 접지반력을 측정한다. 여기서, 접지반력 측정부(30)는 3축력 압전 센서(33)를 이용하여 타이어(20)의 트레드 블록(23)의 접지반력을 측정한다. 상기 3축력 압전 센서(33)는 직경 5mm 정도의 압전형 3축력 센서를 이용할 수 있다.
도 10은 계측 목표 트레드 블록을 원주방향으로 계측한 3축력 계측 데이터를 나타낸 것이다. 목표 블록 내의 측정 데이터는 트리거 포인트와 데이터 샘플링 스타트 포인트와 함께 배열된다.
이때, 상기 3축력 압전 센서(33)와 타이어 트레드 블록(23) 상의 측정 목표 점을 식별하기 위한 위치 정보를 발생하는 인코더(37)를 각각의 축에 설치한다. 아울러 이러한 인코더(37)를 이용하여 드럼에서 신호 처리 타이밍을 알려주기 위한 트리거 신호를 발생한다. 도 5에서 참조부호 35는 데이터 샘플링 시작 위치를 나타내고, 참조부호 36은 데이터 샘플링 종료 위치를 나타내며, 참조부호 38은 트리거 신호를 발생하는 트리거 포인트를 나타낸다.
이렇게 계측되는 접지반력 및 위치정보 신호는 매우 미약한 신호이므로, 증폭기를 통해 신호를 증폭 및 전압 형태로 변환하고, slip ring 장치 또는 FM 트랜스미터 등을 이용한 신호 전송장치를 이용하여, 상기 타이어 접지자국 분석부(40)로 전송한다.
한편, 시뮬레이션 및 측정이 시작되면, 타이어(20)의 휠에 설치된 6분력 휠 다이나모미터(21)에서도 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하게 되고, 인코더(22)도 타이어(20)의 트레드 블록(23) 목표 점의 식별을 위한 위치 정보를 발생한다. 즉, 타이어 구동부(10)가 횡 방향으로 이동하면서 트레드 전폭을 스캔하고, 이때 횡 방향 좌표는 linear potentiometer로 트레드 블록 상의 목표 점 좌표를 인식한다. 이렇게 인식되는 횡방항 타이어 좌표 정보 및 타이어 축력 및 접지반력 정보도 타이어 접지자국 분석부(40)에 전달된다. 도 5에서 참조부호 24는 타이어(20)의 트리거 신호 발생을 위한 트리거 포인트를 나타낸다.
상기 3축력 압전 센서(33), 휠 다이나모미터(21), 인코더(37)(22) 등에서 각각 발생한 계측 신호는 타이어 접지자국 분석부(40)에 전달된다.
상기 타이어 접지자국 분석부(40)는 단계 S40 및 S50에서 샘플링 및 평균화부(44)는 상기 트리거 신호 수신부(41)에서 수신한 트리거 신호를 기초로 데이터 샘플링(Data sampling) 시점을 결정하고, 그 결정한 데이터 샘플링 시점을 기준으로 수신한 접지반력 측정 데이터를 샘플링하고 평균화한다. 여기서 데이터 샘플링은 드럼(31)의 트리거 신호에 따라 타이어(20)의 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링하는 것이 바람직하며, 약 50 ~ 100개의 접지반력 측정데이터를 샘플링하고, 이를 평균처리한다.
도 5에서 우측 도면(Pz, τx, τy)은 하나의 3축력 압전 센서를 이용하여 측정한 3축력 접지반력 측정 데이터를 샘플링한 후 평균 처리한 것이며, 도 6은 6개의 3축력 압전 센서를 이용하여 측정한 3축력 접지반력 측정 데이터를 샘플링한 후 평균 처리한 것이다.
이렇게 평균화 처리된 접지반력 계측 데이터는 데이터 매트릭스부(45)로 전달된다. 상기 데이터 매트릭스부(45)는 단계 S60에서 상기 샘플링 및 평균화부(44)에서 처리된 계측 데이터를 기초로 계측 데이터 매트릭스(matrix)화하여 계측데이터 데이터베이스(46)에 저장한다.
이때, 데이터 매트릭스부(45)는 타이어(20)에 설치된 리니어 포텐쇼미터(linear potentiometer)로부터 획득한 횡방향 좌표(x, y)와 드럼(31)에 설치된 3축력 압전 센서(33)의 번호정보(고유번호, ID)와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 매트릭스화한다. 도 11a 및 도 11b는 계측데이터 매트릭스 예시이다.
여기서 수직방향 행은 측정번호(센서 번호)를 나타내고, 횡 방향 열은 드럼 상의 9개 센서가 계측한 3축력 데이터(Pz, τx, τy)와 타이어 상의 좌표(x, y)를 나타낸 것이다.
각각의 계측 매트릭스 데이터는 드럼 상의 위치주소(센서 번호), 타이어 상의 위치 주소(트레드 블록)를 갖고 있으므로, 특정 트레드 블록 내의 3축력 데이터(Pz, τx, τy)를 갖는다.
이러한 시뮬레이션 및 타이어 접지면 거동 계측 정보를 기반으로, 분석 맵 처리부(47)는 단계 S70에서 상기 계측데이터 데이터베이스(46)에 저장된 특정 트레드 블록(23) 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵(map) 및 전단응력분포 맵을 도출한다. 여기서 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 방법은 기존 트레드 블록의 접지반력 데이터를 이용하여 도출하는 방법과 동일하게 이루어지므로, 그의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 9a 및 도 9b는 상기 접지반력 측정 데이터를 가시화한 예시도로서, color contour map을 보인 것이다. 어떤 특정 순간의 3축력 데이터(Pz, τx, τy)에 관한 컬러 컨투어 맵을 보려면, 상기 도 11a 및 도 11b의 데이터 매트릭스 테이블의 측정 데이터를 이용하여 분석 맵 처리부(47)에서 특수한 후처리 드로잉 소프트웨어를 이용하여, 접지반력 측정 데이터를 가시화한다.
이렇게 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵은 단계 S80에서 액정표시장치와 같은 표시부(48)를 통해 화면에 디스플레이된다. 개발자는 상기 수직압력분포 맵이나 전단응력분포 맵을 통해 타이어의 수직압력이나 전단응력을 확인하고, 이를 기반으로 타이어 성능 개선을 도모하게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 고속회전하는 타이어의 순간 접지자국을 동적으로 분석하여 계측 데이터를 획득하고, 이를 이용하여 수직압력분포 및 전단응력분포, 동접지형상을 확인하는 기술에 적용된다.
10: 타이어 구동부
20: 타이어
22: 인코더
23: 트레드 블록(트레드 패턴)
30: 접지반력 측정부
31: 드럼
32: 드럼 표면
33: 3축력 압전 센서
37: 인코더
40: 타이어 접지자국 분석부
41: 트리거 신호 수신부
42: 접지반력 측정신호 수신부
43: 위치정보 수신부
44: 샘플링 및 평균화부
45: 데이터 매트릭스부
46: 계측데이터 데이터베이스
47: 분석 맵 처리부
48: 표시부

Claims (12)

  1. 고속회전하는 타이어의 접지자국(footprint)을 동적으로 분석하기 위한 장치로서,
    검사 대상 타이어의 자세 각을 제어하며, 제구동력의 발생 및 제어를 통하여 타이어를 구동시키는 타이어 구동부;
    상기 타이어의 휠에 장착되어 주행중의 타이어 축력과 접지반력을 계측하는 휠 다이나모미터(dynamometer);
    상기 타이어의 접지부와 접촉되어 접지반력을 측정하는 접지반력 측정부; 및
    상기 접지반력 측정부로부터 측정된 동적 데이터를 고분해능으로 고속처리하여 최적화된 고속회전 타이어의 접지자국 분석 데이터를 도출하는 타이어 접지자국 분석부를 포함하고,
    상기 접지반력 측정부는 상기 타이어의 접지부와 대향하게 설치되며, 상기 타이어와 마주보면서 회전을 하는 드럼; 상기 드럼의 표면과 동일 선상에 위치하며, 상기 타이어의 접지부와 접촉하는 3축력 센서 팁과 측정부를 이용하여 상기 타이어의 접지부 접촉 시 압전 효과를 이용하여 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서; 상기 3축력 압전 센서를 상기 드럼에 고정 설치하기 위한 고정부; 상기 3축력 압전 센서와 타이어 트레드 블록 상의 측정 목표 점을 식별하기 위한 위치 정보를 발생하는 인코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 타이어 구동부는 상기 접지반력 측정부의 드럼과 상기 타이어 간의 위상을 일치시키는 위상 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에서, 상기 타이어 접지자국 분석부는 드럼에서 발생한 트리거 신호 및 타이어에서 발생한 트리거 신호를 수신하는 트리거 신호 수신부; 상기 드럼에서 계측한 접지반력 측정신호를 수신하는 접지반력 측정신호 수신부; 상기 드럼의 인코더에서 획득한 드럼의 위치 정보를 수신하는 위치정보 수신부; 상기 트리거 신호 수신부에서 수신한 트리거 신호를 기초로 데이터 샘플링 시점을 결정하고, 상기 접지반력 측정신호 수신부에서 수신한 접지반력 측정신호를 샘플링하며 평균화하는 샘플링 및 평균화부; 상기 샘플링 및 평균화부에서 처리된 계측 데이터를 기초로 계측데이터를 매트릭스화하는 데이터 매트릭스부; 상기 데이터 매트릭스부에서 매트릭스화된 계측데이터를 데이터베이스 형태로 저장하는 계측데이터 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  6. 청구항 5에서, 상기 샘플링 및 평균화부는 상기 드럼의 트리거 신호를 기초로 접지 시작부부터 접지 끝부까지 데이터를 샘플링하며, 상기 샘플링 및 평균화부는 Free-run sampling measurement 방식, Passive Synchronized Sampling Measurement 방식, Active Synchronized Sampling Measurement 방식 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 샘플링 및 평균화하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  7. 청구항 6에서, 상기 샘플링 및 평균화부는 상기 위치정보 수신부를 통해 획득한 위치 정보를 기반으로 접지반력을 측정하는 3축력 압전 센서와 타이어 트레드 블록 상의 측정 목표 점을 식별하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  8. 청구항 5에서, 상기 데이터 매트릭스부는 타이어에 설치된 리니어 포텐쇼미터(linear potentiometer)로부터 획득한 횡 방향 좌표와 드럼에 설치된 3축력 압전 센서의 번호정보와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 매트릭스화하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  9. 청구항 5에서, 상기 타이어 접지자국 분석부는 상기 계측데이터 데이터베이스에 저장된 특정 트레드 블록 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 분석 맵 처리부; 상기 분석 맵 처리부에서 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 화면상에 디스플레이해주는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석장치.
  10. 고속회전하는 타이어의 접지자국을 동적으로 분석하는 방법으로서,
    (a) 타이어 구동부의 위상 제어기를 이용하여 타이어와 드럼의 위상을 동기화한 상태에서, 타이어와 드럼을 원주 방향으로 회전시키는 단계;
    (b) 상기 타이어 및 드럼의 트리거 신호와 접지반력 및 위치 정보를 수신하는 단계;
    (c) 상기 취득한 접지반력 신호를 샘플링하는 단계;
    (d) 상기 (c)단계에서 샘플링된 접지반력 데이터를 평균화하는 단계; 및
    (e) 상기 평균화된 접지반력 계측 데이터를 기초로 계측 데이터를 매트릭스화하여 계측 데이터 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법.
  11. 청구항 10에서, 상기 (e)단계는 타이어의 횡 방향 좌표와 드럼 상에 설치된 3축력 압전 센서의 번호정보와 취득한 접지반력 데이터를 매핑하여 계측 데이터를 매트릭스화하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법.
  12. 청구항 10에서, (f) 상기 계측 데이터 데이터베이스에 저장된 특정 트레드 블록 내의 접지반력 데이터를 이용하여 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 도출하는 단계; (g) 상기 (f)단계에서 도출된 수직압력분포 맵 및 전단응력분포 맵을 화면상에 디스플레이해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속회전하는 타이어의 동적 접지자국 분석방법.




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