KR102187711B1 - 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 커브 수막현상 평가는 수막구간에 대해서 속도별로 횡가속도를 측정하여 타이어의 성능을 판정할 시 나침반 및 초시계를 이용하여 타이어의 성능을 판정할 수 있도록 하여 경제성이 뛰어난 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에 관한 것이다.
본 발명은 시험용 차량의 시작점에서의 나침반 각도와, V1의 속도로 주행할 때 A1점에서의 나침반 각도의 차이 dθ1 및 시간을 측정하여 회전반경 R을 구하고, 상기 회전반경 R을 계산하여 횡가속도 a를 구하여 수막현상을 평가하는 것을 특징으로 한다.

Description

나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법{Evaluate curve hydroplaning using compass}

본 발명은 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 커브 수막현상 평가는 수막구간에 대해서 속도별로 횡가속도를 측정하여 타이어의 성능을 판정할 시 나침반 및 초시계를 이용하여 타이어의 성능을 판정할 수 있도록 하여 경제성이 뛰어난 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에 관한 것이다.

우천시 물이 고여있는 노면을 차량이 주행할 때 타이어 트레드와 노면 사이에 물이 차는 현상을 수막현상(Hydroplaning)이라 하며, 이 수막현상을 타이어가 노면과의 마찰력을 상실하고 수막 위에 미끄러져 가고 있는 상태이므로 차가 순간적으로 중심을 잃고 옆으로 미끄러지면서 돌게 되는데, 이때 운전자가 급제동을 걸거나 핸들을 움직이면 큰 위험사고를 초래할 수 있다.

차량의 속도가 80km/h 이상이 되면 트레드가 노면을 밀쳐내는 속도는 배수 속도를 웃돌게 된다. 수심이 얕을 때는 물을 갈라 블록의 표면이 노면에 접촉되지만 수심이 트레드의 홈보다 깊을 경우 즉, 수심이 10mm 이상이 되면 트레드가 접지되는 순간에 7~8mm밖에 안 되는 트레드의 홈 속은 물이 가득 차기 때문에 블록 아래의 물을 밀쳐낼 수 없어 그대로 타이어가 수면 위에 뜨게 된다.

달리고 있는 차량의 타이어와 노면 사이에 상기한 수면현상이 발생하게 되면 타이어가 노면 접지력을 상실하게 되어 스티어링 휠, 브레이크, 액셀레이터 등을 제어할 수 없어 큰 사고로 이어질 수 있다.

이에 따라 빗길 운행이나 배수가 잘 안 되어 물이 고여 있는 도로 주행 시, 운전자의 운전 습관에 따라 기계적으로 브레이크 조작이나 가속 페달의 조작으로 안전거리를 확보하거나, 저속 운전 등으로 수막현상에 감각적으로 대처하고 있다.

또한, 차량용 안전 운행 장치에 해당하는 ABS(AntiLock Brake System), EPS(Electronic Power Steering) 또는 ECS(Electronic Stability Control) 등의 경우 수막현상이 발생한 이후에 작동하는 후속적인 대처 방법들이다.

종래의 방법을 예로 들면, GPS에 기반을 둔 속도-가속도 계측 장비(V-BOX)를 시험용 차량에 설치하고, 설치된 GPS 좌표에 의한 회전 반경을 측정하게 된다. 이후 속도에 의한 횡가속도를 측정하여 타이어 성능을 판별하는 것이 일반적으로 수행되는 커브 수막 실험이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 커브 수막현상은 속도와 횡가속도를 이용하여 성능을 판별한다. 이러한 횡가속도를 측정하기 위해 '속도-가속도 측정 장비 (V-Box)'를 사용하고 있으며, GPS 및 속도-가속도 계측 장비(V-BOX)의 가격이 높아 다량의 시험 장비를 구비하여 시험을 수행하기에는 경제적으로 좋지 못한 문제점이 있었다.

젖은 노면에서 타이어 주행은 수막에 의해 그립력을 잃게 되어 매우 위험한 상황에 직면 할 수 있다. 그러한 수막현상에 대해 타이어의 배수성을 평가하도록 되어 있고 타이어 개발에 있어서 필수 점검 항목이다.

따라서 수막현상 위험 발생의 조기 인식이 가능하고 동시에 이를 예방할 수 있게 운전자에게 경고할 수 있는 수막현상 예방 장치의 개발이 요구된다.

대한민국 공개특허 10-2017-0052856

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 커브 수막현상 평가는 수막구간에 대해서 속도별로 횡가속도를 측정하여 타이어의 성능을 판정할 시 나침반 및 초시계를 이용하여 타이어의 성능을 판정할 수 있도록 하여 경제성이 뛰어난 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 시험용 차량의 시작점에서의 나침반 각도와, V1의 속도로 주행할 때 A1점에서의 나침반 각도의 차이 dθ1 및 시간을 측정하여 회전반경 R을 구하고, 상기 회전반경 R을 계산하여 횡가속도 a를 구하여 수막현상을 평가하는 것을 특징으로 한다.

상기 R 및 a는 위 식에 의해 구해짐

일 실시예에 있어서, 상기 시험용 차량의 진입속도에 따라 속도 V1부터 Vn 까지 횡가속도 a1 부터 an 까지 계산하고 그래프를 그려 시험용 차량의 횡가속도 크기에 따른 타이어의 성능을 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에 의하면, 차량의 우천 주행 시 노면과 타이어 사이에 발생되는 수막현상을 관찰할 시 기존과 같이 고가의 장비 대신에 저렴한 나침반을 이용하기 때문에 실험에 드는 제반 비용을 감소할 수 있어 경제적인 효과가 있다.

또한, 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에서의 횡가속도는 결국 속도와 회전반경에 의해 계산이 됨으로 주어진 평가 속도에서 회전반경을 나침반을 이용하여 계산하여 횡가속도를 매우 저렴하게 계산 할 수 있어 경제적인 효과가 있다.

도 1은 일반적인 속도에 의한 횡가속도를 측정한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명을 통해 시험한 데이터와 종래 방법을 통해 시험한 데이터를 비교한 표이다.
도 4는 도 3의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래의 기술과 본 발명의 시험 방법을 비교하기 위한 순서도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 이하의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명을 통해 시험한 데이터와 종래 방법을 통해 시험한 데이터를 비교한 표이며, 도 4는 도 3의 결과를 나타낸 그래프이고, 도 5는 종래의 기술과 본 발명의 시험 방법을 비교하기 위한 순서도이다.

젖은 노면에서 타이어 주행은 수막에 의해 그립력을 잃게 되어 매우 위험한 상황에 직면 할 수 있다. 그러한 수막현상에 대해 타이어의 배수성을 평가하도록 되어 있고 타이어 개발에 있어서 필수 점검 항목이다.

일반적으로 수막현상을 측정하는 방법으로는 일정속도 50kph로 핸들 조향 없이 수막구간을 지나가고 횡가속도를 측정하게 된다. 즉, 50kph 부터 5kph 증가 시키면서 최대 운전 가능 속도(통상 100kph)까지 횡가속도 측정한다.

이후 아래의 그래프와 같이 속도에 의한 횡가속도 그래프에서 정해진 구간에서의 적분값으로 성능을 확인하게 된다.

이와 같이 속도에 대한 횡가속도 값 측정하여 최종 데이터를 얻게 되며, 이를 통해 속도별로 횡가속도를 측정하여 성능 수준을 판정하게 된다.

이와 같이 횡가속도를 구하기 위해서 수막구간에서의 속도와 회전반경이 필요하다. 속도는 일정하게 50km/h 부터 5km/h 씩 증가시키고, 최대 운전 가능한 속도를 가정하여 증가 시킨다. 즉, 통상 100km/h 이내이다.

시험 시 차량의 속도는 정해진 값임으로 변하지 않는다. 단, 그 속도에 따라 회전반경이 달라짐으로 회전반경을 구하면 횡가속도가 구해진다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법에서의 횡가속도는 결국 속도와 회전반경에 의해 계산이 됨으로 주어진 평가 속도에서 회전반경을 나침반을 이용하여 계산하여 횡가속도를 매우 저렴하게 계산 할 수 있는 방법에 관한 것이다.

구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 험용 차량의 시작점에서의 나침반 각도와, V1의 속도로 주행할 때 A1점에서의 나침반 각도의 차이 dθ1 및 시간을 측정하여 회전반경 R을 구하고, 상기 회전반경 R을 계산하여 횡가속도 a를 구하여 수막현상을 평가하게 된다.

위와 같은 방법으로 시험용 차량의 진입속도에 따라 속도 V1부터 Vn 까지 횡가속도 a1 부터 an 까지 계산하고 그래프를 그려 시험용 차량의 횡가속도 크기에 따른 타이어의 성능을 확인하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의하면 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 그 결과는 종래의 방법을 통한 결과는 유사한 경향을 보이고 있기 때문에 고가의 속도-가속도 계측 장비(V-BOX)를 장착하지 않아도 되므로 경제적인 효과가 있게 된다.

한편, 본 발명의 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법은 도 5에 도시된 바와 같이 속도에 의한 횡가속도 측정하는 결과는 유사하게 나오지만, 그 과정에 있어서 기존과 같이 비교적 고가의 GPS 및 속도-가속도 계측 장비(V-BOX)를 사용하지 않고, 저가의 나침반 및 초시계만을 이용하여 타이어 성능 판별을 쉽게 할 수 있으므로 경제적인 효과가 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 시험용 차량의 시작점에서의 나침반 각도와, V1의 속도로 주행할 때 A1점에서의 나침반 각도의 차이 dθ1 및 시간을 측정하여 회전반경 R을 구하고,
   상기 회전반경 R을 계산하여 횡가속도 a를 구하여 수막현상을 평가하는 것을 특징으로 하는 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법.
   

   

   
   

   

   
   상기 R 및 a는 위 식에 의해 구해짐
2. 제1 항에 있어서,
   상기 시험용 차량의 진입속도에 따라 속도 V1부터 Vn 까지 횡가속도 a1 부터 an 까지 계산하고 그래프를 그려 시험용 차량의 횡가속도 크기에 따른 타이어의 성능을 확인하는 것을 특징으로 하는 나침반을 이용한 커브 수막현상 평가 방법.

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