KR102285584B1 - 타이어 회전저항계수 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 완성 타이어를 통해 이미 알고 있는 기준 회전저항계수 및 새롭게 개발될 설계 타이어의 규격을 이용하여, 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 예측할 수 있는, 타이어 회전저항계수 예측 방법을 제공하는 것이며, 이를 위해, 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법은, 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계; 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계; 및 상기 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치와, 상기 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 이용하여 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 산출하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 타이어의 회전저항계수를 예측하는 방법에 관한 것이다.
최근, 국제적으로, 타이어의 성능, 특히, 저연비 특성에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이며, 따라서, 타이어의 저연비 특성과 관련되어 있는 타이어의 회전저항계수, 타이어 동적 회전 반경, 타이어 중량에 대한 최적화 설계 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다.
그러나, 타이어의 성능을 예측하는 방법에 대한 연구는 미흡한 실정이며, 다만, 타이어의 원주 방향 토크를 예측하는 방법, 타이어의 구동 효율성을 측정하는 방법, 타이어의 소음을 측정하는 방법, 타이어의 수명을 예측하는 방법, 타이어의 공기압의 이상 여부를 예측 방법 등이 특허문헌 등을 통해 공개되어 있다.
특히, 타이어의 회전저항계수는 타이어의 성능과 밀접한 관계가 있으나, 타이어의 회전저항계수를 예측할 수 있는 방법이 제안되지 못하고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은, 완성 타이어를 통해 이미 알고 있는 기준 회전저항계수 및 새롭게 개발될 설계 타이어의 규격을 이용하여, 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 예측할 수 있는, 타이어 회전저항계수 예측 방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법은, 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계; 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계; 및 상기 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치와, 상기 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 이용하여 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 타이어의 회전저항계수가 예측될 수 있으며, 특히, 동일한 패턴 및 고무를 사용하여 제작되는 여러 규격의 타이어들에 대한 회전저항계수들이 예측될 수 있다.
즉, 본 발명은 타이어 설계단계에서 타이어의 회전저항계수를 예측할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 타이어 제작자는 예측된 타이어 회전저항계수를 달성하기 위해, 타이어의 제작 전에, 타이어의 구조에 대한 설계를 변경할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 타이어 제작 후에, 회전저항 성능의 미달로 인한 타이어의 재제작와 같은 문제가 발생되지 않으며, 이에 따라, 시간적 손실 및 물적 손실이 감소될 수 있다.
또한, 타이어 제작자는, 타이어의 사이즈 별로, 회전저항 성능에 영향을 미치는 인자들을 고려함으로써, 회전저항 성능이 향상된 타이어를 설계할 수 있다.
도 1은 타이어의 구조를 나타낸 예시도.
도 2는 타이어의 규격과 관련된 정보들을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법의 일실시예 흐름도.
도 2는 타이어의 규격과 관련된 정보들을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법의 일실시예 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 타이어의 구조를 나타낸 예시도이고, 도 2는 타이어의 규격과 관련된 정보들을 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법의 일실시예 흐름도이다.
일반적으로, 타이어(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 트레드부(11), 사이드월부(12) 및 비드부(13)를 포함한다.
타이어(10)의 단면폭, 즉, 상기 트레드부(11)의 단면폭(A)은 타이어가 장착될 자동차의 크기, 자동차의 높이, 자동차의 성능 및 자동차의 종류 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
특히, 타이어(10)의 폭(A)은 타이어의 성능을 좌우하는 중요한 요소이다.
본 발명은 타이어(10)의 성능을 좌우하는 다양한 요소들 중 회전저항을 예측하는 방법에 관한 것이며, 특히, 회전저항계수(RRC: Rolling Resistance Coefficient)를 예측하는 방법에 관한 것이다.
회전저항(Rolling Resistance)은 거리 단위당 에너지(또는 소비된 에너지)의 손실을 의미한다.
회전저항계수(RRC)는 타이어에 걸리는 힘으로 표시되는 하중에 대한 회전 뉴턴으로 표시되는 저항의 비를 의미한다.
즉, 회전저항계수(Cr)(RRC)는 [수학식 1]로 표현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 제작될 타이어의 회전저항계수가 타이어의 제작 전에 미리 예측될 수 있으며, 따라서, 타이어 제작자는 예측된 타이어의 회전저항계수를 이용하여, 제작될 타이어의 디자인을 다양하게 변경시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 타이어의 개발에 소비되는 시간과 비용이 절감될 수 있다.
일반적으로, 타이어 제작자는 단일 PTN에서는 동일한 재료 및 고무를 사용해서 목표된 타이어의 성능을 만족시키고자 한다.
그러나, 타이어의 제작을 위해서는, 예를 들어, 80개 이상의 규격들이 만족되어야 한다. 예를 들어, 상기 규격들에는, 단면폭, 편평비, 림직경, 하중지수, 속도지수, 연비, 젖은노면 제동력 등이 포함될 수 있다.
따라서, 이러한 많은 규격들로 인해, 크기와 형상에 따라, 동일한 재료가 사용되더라도 연비 성능은 각자 다른 값을 가지게 된다.
따라서, 타이어들이 동일한 연비 성능을 가지게 하기 위해서는, 타이어의 제작 전에, 완성된 타이어의 회전저항계수가 예측될 필요가 있으며, 예측된 회전저항계수에 따라, 타이어의 설계가 보완될 필요가 있다.
본 발명은 이미 제작되어 있는 타이어(이하, 간단히 완성 타이어라 함) 및 완성 타이어의 회전저항계수를 이용하여, 새롭게 만들고자 하는 타이어(이하, 간단히 설계 타이어라 함)의 회전저항계수를 예측하는 방법을 제공한다. 본 발명은 예를 들어, 개인용 컴퓨터(PC), 노트북, 테블릿PC 및 스마트폰과 같은 다양한 전자장치들을 통해 수행될 수 있다.
즉, 이하에서 설명되는 각종 값들 및 수학식들은 상기 전자장치에 입력될 수 있으며, 상기 전자장치는 상기 각종 값들 및 상기 수학식들을 이용하여 최종적으로 회전저항계수를 산출할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 전자장치에서 수행되는 방법에 관한 것이다.
우선, 회전저항계수를 예측하기 위해서는, 완성 타이어의 회전저항계수(이하, 간단히 기준 RRC라 함) 및 규격이 전자장치에 입력되어야 한다(S302).
회전저항계수는, 상기에서 설명된 바와 같이, 타이어에 걸리는 힘으로 표시되는 하중에 대한 회전 뉴턴으로 표시되는 저항의 비이다. 따라서, 상기 완성 타이어에 대한 각종 측정들을 통해, 완성 타이의 회전저항계수는 산출될 수 있다.
상기 완성 타이어의 규격은 확정된 값이다. 특히, 본 발명에서는 상기 완성 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치가 요구된다.
따라서, 본 발명을 이용하고자 하는 사용자는 상기 기준 RRC 및 상기 완성 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 상기 전자장치에 입력할 수 있다.
다음, 설계 타이어의 규격이 입력되어야 한다(S304).
타이어 규격은, 도 2에 도시된 바와 같이, 단면폭, 시리즈, 인치, 하중지수, Standard Load / Extra Load로 표시될 수 있다.
따라서, 설계 타이어를 제작하고자 하는 제작자는, 설계 타이어의 단면폭, 시리지, 인치, 하중지수, Standard Load / Extra Load 등을 미리 설정할 수 있다.
특히, 사용자는, 상기 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 상기 전자장치에 입력할 수 있다.
다음, 상기 전자장치는, 상기 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치와, 상기 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 이용하여 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 산출한다(S306).
이를 위해, 상기 전자장치에는 상기 설계 타이어의 회전저항계수(RRC)를 산출하기 위한 식(이하, 간단히 회전저항계수 산출식이라 함)이 저장될 수 있다.
본 발명에 적용되는 상기 회전저항계수 산출식은 [수학식 2]와 같다.
즉, 설계 타이어의 회전저항계수가 산출되기 위해서는, 상기 완성 타이어의 회전저항계수와 함께, 상기 설계 타이어의 규격, 예를 들어, 완성 타이어와 비교한 설계 타이어의 증가 단면폭, 완성 타이어와 비교한 설계 타이어의 증가 시리즈 및 완성 타이어와 비교한 설계 타이어의 증가 인치가 확정되어야 한다.
예를 들어, 상기 완성 타이어의 규격이 225/50 R 18이라는 것은, 상기 완성 타이어의 단면폭은 225이고, 시리즈는 50이며, 인치는 18이라는 것을 의미한다.
이 경우, 각종 측정들에 의해 산출된, 상기 완성 타이어의 회전저항계수, 즉, 기준 RRC는 10.18이라 한다. 즉, 상기 완성 타이어의 회전저항계수는 다양한 측정 장치들을 통해 산출될 수 있다.
새롭게 제작하고자 하는 타이어, 즉, 상기 설계 타이어의 타이어 규격이 235/50 R 18로 설정되었다고 가정한다. 즉, 상기 설계 타이어의 단면폭은 235이고, 시리즈는 50이며, 인치는 18이 된다.
이 경우, 상기 완성 타이어와 비교한 상기 설계 타이어의 증가 단면폭은 10(= 235-225)이고, 증가 시리즈는 0(= 50-50)이며, 증가 인치는 0(= 18-18)이다.
따라서, 상기 기준 RRC 및 상기 설계 타이어의 규격을 상기 [수학식 2]에 대입하면, 상기 설계 타이어의 회전저항계수(RRC)는 9.88(= 10.18 + (-0.03 * (235-225)) + (-0.06 * (50-50)) + (-0.1 * (18-18)))로 산출될 수 있다.
부연하여 설명하면, 상기 회전저항계수를 산출하는 단계(S306)는, 상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 단면폭을 산출하는 단계, 상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 시리즈를 산출하는 단계, 상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 인치를 산출하는 단계 및 상기 증가 단면폭에 단면폭 계수를 곱한 값, 상기 증가 시리즈에 시리즈 계수를 곱한 값 및 상기 증가 인치에 인치 계수를 곱한 값을 상기 기준 RRC에 합산하여 상기 회전저항계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단면폭 계수는 -0.03이 될 수 있고, 상기 시리즈 계수는 -0.06이 될 수 있으며, 상기 인치 계수는 -0.1이 될 수 있다.
마지막으로, 산출된 회전저항계수의 적합성 여부를 판단하기 위해, 산출된 회전저항계수가 기 설정된 규격 범위 내에 포함되는지의 여부가 판단될 수 있다(S308).
상기 판단 결과, 상기 회전저항계수 산출식에 의해 산출된 회전저항계수가, 기 설정된 규격 범위 내에 포함된다면, 제작자는 상기 설계 타이어의 규격들을 이용하여 타이어를 제작할 수 있다.
그러나, 상기 회전저항계수 산출식에 의해 산출된 회전저항계수가, 기 설정된 규격 범위 내에 포함되지 않는다면, 제작자는 상기 설계 타이어의 규격들을 새롭게 변경한 후, 다시 회전저항계수를 산출할 수 있다.
따라서, 타이어 제작자는 실제로 타이어를 제작하기 전에 본 발명을 통해 회전저항계수를 미리 산출함으로써, 회전저항계수가 기 설정된 규격 범위 내에 포함될 수 있도록, 상기 설계 타이어의 규격을 다양하게 변경시킬 수 있다.
본 발명의 발명자가 상기 설계 타이어의 규격을 이용하여 실제로 타이어를 제작한 후, 제작된 타이어의 실제의 회전저항계수를 산출한 결과, 실제로 제작된 타이어의 실제의 회전저항계수가 9.87로 산출되었다.
상기 설계 타이어의 제작 전에, 상기 설계 타이어의 규격 및 완성 타이어의 규격만을 가지고 [수학식 2]를 통해 산출된 회전저항계수가 9.88이였으므로, 본 발명에 따른 타이어 회전저항계수 예측 방법의 정확도가 매우 높음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 이용하는 타이어 제작자는, 완성 타이어의 규격 및 설계 타이어의 규격을 이용하여, 상기 설계 타이어의 제작 전에, 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 예측할 수 있으며, 예측된 회전저항계수가 기 설정된 규격 범위 내에 포함되지 않는다면, 예측된 회전저항계수가 기 설정된 규격 범위 내에 포함될 수 있도록, 상기 설계 타이어의 규격을 다양하게 변경시킬 수 있다.
이에 따라, 실제로 제작된 타이어의 회전저항계수가 기 설정된 규격을 벗어나는 문제가 발생되지 않을 수 있으며, 따라서, 타이어 설계에 요구되는 시간적 손실 및 물적 손실이 감소될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 타이어
Claims (3)
- 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계;
설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 입력받는 단계; 및
상기 완성 타이어의 기준 RRC, 단면폭, 시리즈 및 인치와, 상기 설계 타이어의 단면폭, 시리즈 및 인치를 이용하여 상기 설계 타이어의 회전저항계수를 산출하는 단계를 포함하며,
상기 회전저항계수를 산출하는 단계는,
상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 단면폭을 산출하는 단계;
상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 시리즈를 산출하는 단계;
상기 완성 타이어에 대한 상기 설계 타이어의 증가 인치를 산출하는 단계; 및
상기 증가 단면폭에 단면폭 계수를 곱한 값, 상기 증가 시리즈에 시리즈 계수를 곱한 값 및 상기 증가 인치에 인치 계수를 곱한 값을 상기 기준 RRC에 합산하여 상기 회전저항계수를 산출하는 단계를 포함하는 회전저항계수 예측 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 단면폭 계수는 -0.03이고, 상기 시리즈 계수는 -0.06이며, 상기 인치 계수는 -0.1인 회전저항계수 예측 방법.
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