KR102143592B1

KR102143592B1 - 공기입 타이어의 시험 장치

Info

Publication number: KR102143592B1
Application number: KR1020190114368A
Authority: KR
Inventors: 송계주
Original assignee: 넥센타이어 주식회사
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-08-11

Abstract

본 발명은 공기입 타이어의 시험 장치를 개시한다. 본 발명은, 차량에 탑재되어 차량의 속도, 가속도, 랩 타임 및 위치를 측정하는 측정부와, 상기 차량에 탑재되거나 상기 차량의 외부에 배치되어 상기 측정부에서 측정된 결과를 수신하고 상기 수신된 결과를 근거로 차량의 회전 반경을 산출하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 차량의 속도를 가변시키면서 상기 측정부에서 측정된 결과를 근거로 상기 차량의 속도별 회전 반경을 산출하여 상기 회전 반경을 근거로 상기 공기입 타이어의 수막 성능을 평가한다.

Description

공기입 타이어의 시험 장치{Apparatus for testing a pneumatic tire}

본 발명은 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기입 타이어의 시험 장치 에 관한 것이다.

공기입 타이어의 성능을 측정하기 위하여 다양한 시험을 수행할 수 있다. 이때, 공기입 타이어를 차량에 배치한 후 차량을 운행하면서 젖은 노면을 주행할 수 있다.

상기와 같이 젖은 노면을 주행하는 경우 공기입 타이어의 수막 현상에 대한 미끌림 현상을 측정하기 위하여 다양한 방식으로 실험을 수행할 수 있다. 예를 들면, 일정한 속도로 움직이면서 급제동을 수행한 후 미끄러진 거리를 측정할 수 있으며, 곡선 도로의 표면에 물을 배치하고 차량이 건조한 도로면에서 주행할 때와 비교하여 얼마나 외곽으로 미끌어지는 확인하는 것도 가능하다. 이에 따라 공기입 타이어의 수막 현상에 대한 평가를 진행할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 공기입 타이어의 시험 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 차량에 탑재되어 차량의 속도, 가속도, 랩 타임 및 위치를 측정하는 측정부와, 상기 차량에 탑재되거나 상기 차량의 외부에 배치되어 상기 측정부에서 측정된 결과를 수신하고 상기 수신된 결과를 근거로 차량의 회전 반경을 산출하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 차량의 속도를 가변시키면서 상기 측정부에서 측정된 결과를 근거로 상기 차량의 속도별 회전 반경을 산출하여 상기 회전 반경을 근거로 상기 공기입 타이어의 수막 성능을 평가하는 공기입 타이어의 시험 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 회전 반경을 회전 반경에 따른 와이블 분포로 변환하고, 회전 반경이 일정 구간 내의 와이블 분포를 근거로 상기 공기입 타이어의 수막 현상을 평가할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 차량의 회전 반경이 제1회전반경에서 제2회전반경까지의 와이블 분포값을 적분할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 복수개의 공기입 타이어에 대한 회전 반경에 따른 와이블 분포를 산출하고, 상기 각 공기입 타이어의 상기 차량의 회전 반경이 제1회전반경에서 제2회전반경까지의 와이블 분포값을 적분하여 서로 비교하여 상기 각 공기입 타이어의 수막 성능을 비교할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 정확한 시험 결과를 측정하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들은 간단한 계산을 통하여 공기입 타이어를 평가하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 복수개의 공기입 타이어가 수막을 진행할 때 성능을 비교하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 시험 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기입 타이어의 시험 장치의 일부를 탑재한 차량의 이동 모습을 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 공기입 타이어의 시험 장치를 통하여 차량의 속도에 따른 차량의 회전반경을 보여주는 그래프이다.
도 4 내지 도 6는 도 3에 도시된 차량의 속도에 따른 차량의 회전 반경에 대한 그래프를 와이블 분포로 변환한 그래프이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기입 타이어의 시험 장치를 보여주는 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 공기입 타이어의 시험 장치의 일부를 탑재한 차량의 이동 모습을 보여주는 개념도이다. 도 3은 도 1에 도시된 공기입 타이어의 시험 장치를 통하여 차량의 속도에 따른 차량의 회전반경을 보여주는 그래프이다. 도 4 내지 도 6는 도 3에 도시된 차량의 속도에 따른 차량의 회전 반경에 대한 그래프를 와이블분포로 변환한 그래프이다.

도 1 내지 도 6을 참고하면, 공기입 타이어의 시험 장치(100)는 측정부(110), 제어부(130), 통신부(120)를 포함할 수 있다.

측정부(110)는 차량(C)에 탑재되어 차량(C)의 다양한 정보를 측정할 수 있다. 예를 들면, 측정부(110)는 차량의 속도, 가속도, 랩 타임 및 위치를 측정할 수 있다. 이때, 측정부(110)는 상기와 같은 정보들을 측정하기 위하여 다양한 센서를 구비할 수 있다.

제어부(130)는 차량(C)에 탑재되어 측정부(110)와 연결되거나 차량(C)의 외부에 배치되어 측정부(110)에서 측정된 결과를 수신하여 다양한 정보를 처리할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 차량(C)에 탑재되는 회로기판 또는 차량(C)의 내부 또는 외부에 배치되는 단말기를 포함할 수 있다. 이러한 경우 단말기는 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등 다양한 형태를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제어부(130)가 차량(C)의 외부에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

통신부(120)는 측정부(110) 및 제어부(130) 중 적어도 하나에 배치되어 측정부(110)에서 측정된 결과를 제어부(130)로 전달할 수 있다. 이때, 통신부(120)는 무선 통신 또는 유선 통신이 가능한 형태일 수 있다. 예를 들면, 통신부(120)는 통신케이블, 모뎀 등을 포함할 수 있다.

한편, 상기와 같은 공기입 타이어의 시험 장치(100)의 작동 방법을 살펴보면, 차량(C)에 측정부(110)와 통신부(120)를 배치한 후 시험이 필요한 공기입 타이어를 차량(C)에 장착할 수 있다.

이후 차량(C)을 일정한 속도로 운행하면서 트랙(T)을 따라서 주행할 수 있다. 이때, 트랙(T)은 일반적으로 반지름이 100m 정도일 수 있으며, 이러한 트랙 중 일정 영역에만 수막구간(dl)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 수막구간(dl)은 트랙(T)의 20m 내지 25m 범위이며, 깊이가 6mm 내지 10mm인 물 웅덩이 형태일 수 있다.

상기와 같이 트랙(T)을 주행하는 차량(C)은 일정 속도에서 최초 시험을 수행할 수 있다. 예를 들면, 50Km/h의 속도로 유지된 차량(C)이 수막구간(dl)을 지나면서 측정부(110)는 차량(C)의 속도 변화, 위치 등을 감지할 수 있다.

상기와 같이 측정부(110)에서 측정된 결과를 근거로 제어부(130)는 수막구간(dl)을 지날 때 차량(C)의 회전 반경(R)을 산출할 수 있다. 구체적으로 제어부(130)는 하기와 같은 수학식 1을 통하여 회전 반경을 산출할 수 있다.

[수학식 1]

여기서, dl은 차량(C)이 트랙(T)을 A지점에서 B지점을 통과할 때 트랙(T)의 A지점과 B지점 사이의 호의 길이, dθ는 트랙(T)의 A지점과 B지점 사이의 각도 변화(또는 A지점과 B지점 각각을 통과할 때 차량(C)의 Heading 방향의 차이), v는 트랙(T)을 주행하는 차량(C)의 속도를 의미할 수 있다. 또한, dt는 트랙(T)의 A지점에서 B지점까지 차량(C)이 이동하는데 걸린 시간일 수 있다.

상기와 같은 경우 dθ는 측정부(110)에서 차량(C)의 위치를 감지하고, 이러한 차량(C)의 위치와 트랙(T)의 중심을 각각 연결하여 A 지점과 B지점 사이의 각도 차이를 통하여 산출될 수 있다. 또한, 차량(C)의 속도는 측정부(110)에서 측정된 속도를 사용하는 것도 가능하나 차량(C)의 속도는 일정하게 유지한 상태에서 적어도 한번 이상 시험을 수행하므로 시험 시 유지되는 차량(C)의 속도를 사용할 수 있다.

제어부(130)는 수식에 따라 차량(C)의 회전 반경(R)을 산출할 수 있다. 이후 제어부(130)는 최초 시험 시 사용하였던 차량(C)의 속도에서 일정속도를 추가하여 다음 시험을 수행할 수 있다. 예를 들면, 최초 시험 시 차량(C)의 속도를 상기에서 설명한 것과 같이 50Km/h를 유지한 상태에서 시험을 수행하고, 이후 차량(C)의 속도를 5Km/h 추가하여 55Km/h로 유지한 상태에서 시험을 수행할 수 있다. 또한, 차량(C)의 속도를 60Km/h로 유지한 상태에서 다른 시험을 수행할 수 있다. 상기와 같이 차량(C)의 속도를 일정속도로 유지한 상태에서 시험한 후 지속적으로 차량(C)의 속도를 올려 시험을 반복할 수 있다. 제어부(130)는 상기와 같은 작업을 수행하는 동안 차량(C)의 속도에 따른 회전 반경을 산출하여 저장할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 도면에 도시되어 있지는 않지만 제어부(130)와 별도로 구비되는 저장매체에 이러한 데이터를 저장하거나 제어부(130)에 구비된 저장부에 데이터를 저장하는 것도 가능하다.

상기와 같이 저장된 데이터는 와이블 분포 형태로 가공될 수 있다. 이때, 각 공기입 타이어에 따른 차량(C)의 회전반경은 하기의 수학식 2를 통하여 회전반경에 따른 밀도로 계산될 수 있다.

[수학식 2]

여기서

이고, λ스캐일 상수이며, β는 형상 상수일 수 있다. 이러한 경우 x는 상기 수학식 1에서 산출된 차량(C)의 회전 반경(R)일 수 있으며, λ,β는 차량(C)에 장착되는 공기입 타이어의 종류 및 브랜드 등에 따라서 제어부(130)에 기 설정된 상수일 수 있다. 예를 들면, 공기입 타이어의 종류 및 브랜드 등에 따라서 λ,β는 테이블 형태로 제어부(130)에 저장된 상태이며, 최초 시험 시 사용되는 공기입 타이어에 대한 정보를 제어부(130)로 입력할 수 있다. 이러한 경우 공기입 타이어의 정보를 입력하는 입력부(미도시)가 별도로 구비될 수 있다.

상기와 같이 각 정보가 입력되면, 제어부(130)는 차량(C)의 속도에 따른 회전 반경(R)의 변화에 대한 그래프를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 와이블 분포를 활용하여 차량(C)의 회전 반경에 따른 밀도를 산출할 수 있다.

상기와 같이 산출되면, 제어부(130)는 각 공기입 타이어의 성능을 판별할 수 있다. 특히 상기와 같은 자료를 근거로 각 공기입 타이어 중 성능이 가장 뛰어난 공기입 타이어를 선택하고 이러한 공기입 타이어와 다른 공기입 타이어를 상대 비교할 수 있다. 구체적으로 제어부(130)는 차량(C)의 속도에 따른 회전 반경(R)을 통하여 각 공기입 타이어의 성능을 판별할 수 있다. 예를 들면, 도 3에서 공기입 타이어 중 S의 경우는 높은 속도에서도 회전 반경(R)이 크지 않으므로 수막 현상을 잘 견디는 것으로 판별할 수 있다. 반면, 도 3에서 C와 D의 경우는 높은 속도에서 회전 반경(R)이 커짐으로써 수막 현상을 잘 견디지 못하는 것으로 판별할 수 있다. 이러한 경우 공기입 타이어는 속도에 따른 회전 반경(R)을 확인함으로써 수막 현상에서 잘 미끄러지지 않는지 확인하는 것이 가능하다.

상기와 같은 결과는 높은 속도에서 회전 반경(R)의 변화가 속도의 변화에 따라 급속도로 변하지 않거나 이상 거동 등으로 인한 데이터를 제거하고 좀 더 명확히 판별하기 위하여 회전 반경(R)을 와이블 분포를 통하여 밀도를 계산할 수 있다. 제어부(130)는 이를 통하여 수막 구간에서 가장 미끄러지지 않는 공기입 타이어와 다른 공기입 타이어의 성능을 비교할 수 있다.

제어부(130)는 상기에서 설명한 것과 같이 각 공기입 타이어의 회전 반경(R)을 근거로 수학식 2를 적용하여 밀도를 계산할 수 있다. 이후 제어부(130)는 회전 반경(R)에 따른 밀도의 그래프를 산출할 수 있다.

이때, 와이블 분포는 확률값을 나타내므로 하나의 그래프의 하부 면적의 총합은 1이 될 수 있다. 제어부(130)는 각 공기입 타이어의 그래프 중 일정 영역의 하부 면적을 계산함으로써 각 공기입 타이어의 수막 현상에서 어느 정도 성능을 가지는지 비교할 수 있다.

구체적으로 차량(C)의 회전 반경(R)이 100m(예를 들면, 제1회전반경) 내지 300m(예를 들면, 제2회전반경) 범위에서의 회전 반경(R)에 따른 밀도 그래프의 하부 면적을 각 공기입 타이어에 따라 산출할 수 있다. 이때, 낮은 회전 반경(R)에서 밀도값이 높은 경우 수막현상에서 미끄러지지 않는 공기입 타이어로 판단할 수 있다. 또한, 상기와 같이 산출된 그래프의 하부 면적을 비교하여 노면의 수막에 따라 가장 미끄러지지 않는 공기입 타이어에 비하여 다른 공기입 타이어의 성능이 어느 정도인지 비교할 수 있다. 이때, 일정 범위 내의 그래프의 하부 면적은 적분을 통하여 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 수학식 1에서 산출된 회전 반경(R) 중 높은 속도에서 작은 회전 반경(R)을 가지면서 속도의 변화에 따라 회전 반경(R)이 변하지 않는 공기입 타이어를 기준으로 설정할 수 있다. 이후 수학식 2를 통하여 와이블 분포를 산출할 수 있다. 이때, 각 공기입 타이어의 스케일 상수와 형상 상수는 각 공기입 타이어에 대응되도록 설정된 상태일 수 있다. 또한, 산출된 와이블 분포를 통하여 각 공기입 타이어를 비교할 수 있다. 구체적으로 도 4에서 S의 경우 회전 반경(R)이 100m 내지 300m에서의 그래프 하부 면적값은 0.558이다. 또한, 도 5에서 C의 그래프의 하부 면적값은 0.410이며, 도 6에서 D의 그래프의 하부 면적값은 0.454이다. 이러한 경우 C와 D가 S에 비하여 어느 정도 비율인지 산출할수 있다. 구체적으로 C는 S의 73.5%일수 있으며, D는 S의 81.4%정도일 수 있다.

이러한 경우 S를 기준으로 볼 때 C와 D는 R보다 수막에서 미끄러지는 정도가 클 수 있으며, C가 D보다 수막에서 미끄러지는 정도가 클 수 있다. 이러한 경우 C와 D는 수막 현상에서 많이 미끄러지므로 공기입 타이어의 블록의 패턴, 그루브의 패턴 등을 다시 설계하거나 표면에 구조물을 추가, 표면의 재질 추가 등과 같이 공기입 타이어의 설계 시 이를 반영할 수 있다.

따라서 공기입 타이어의 시험 장치(100)는 다양한 공기입 타이어의 성능을 서로 비교하는 것이 가능하다. 또한, 공기입 타이어의 시험 장치(100)는 간단한 구조를 통하여 신속하게 공기입 타이어의 성능을 평가하는 것이 가능하다.

공기입 타이어의 시험 장치(100)는 미량의 변화를 통하여도 각 공기입 타이어 사이의 성능 비교가 가능하다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 공기입 타이어의 시험 장치
110: 측정부
120: 통신부
130: 제어부

Claims

차량에 탑재되어 차량의 속도, 가속도, 랩 타임 및 위치를 측정하는 측정부; 및
상기 차량에 탑재되거나 상기 차량의 외부에 배치되어 상기 측정부에서 측정된 결과를 수신하고 상기 수신된 결과를 근거로 차량의 회전 반경을 산출하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 차량의 속도를 가변시키면서 상기 측정부에서 측정된 결과를 근거로 상기 차량의 속도별 회전 반경을 산출하여 상기 회전 반경을 근거로 공기입 타이어의 수막 성능을 평가하는 공기입 타이어의 시험 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 회전 반경을 회전 반경에 따른 와이블 분포로 변환하고, 회전 반경이 일정 구간 내의 와이블 분포를 근거로 상기 공기입 타이어의 수막 현상을 평가하는 공기입 타이어의 시험 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차량의 회전 반경이 제1회전반경에서 제2회전반경까지의 와이블 분포값을 적분하는 공기입 타이어의 시험 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 복수개의 공기입 타이어에 대한 회전 반경에 따른 와이블 분포를 산출하고, 상기 각 공기입 타이어의 상기 차량의 회전 반경이 제1회전반경에서 제2회전반경까지의 와이블 분포값을 적분하여 서로 비교하여 상기 각 공기입 타이어의 수막 성능을 비교하는 공기입 타이어의 시험 장치.