KR102322778B1 - 타이어 상태 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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오소민
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넥센타이어 주식회사
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Abstract

본 발명은 타이어 상태 측정 시스템 및 타이어 상태 측정 방법을 개시한다. 본 발명은 시험 대상인 타이어가 통과시의 접지압을 측정하는 센서 유닛과, 상기 센서 유닛에서 측정된 접지압에 관한 데이터를 기초로, 상기 타이어의 평균 접지압과 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압을 산출하는 접지 정보 산출부, 및 상기 접지 정보 산출부에서 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 전달받고, 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 타이어 상태 판단부를 포함한다.

Description

타이어 상태 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING CONDITION OF TIRE}
본 발명의 실시예들은 타이어의 상태를 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
사용자들이 운행하는 차량은 많은 부품들로 이루어져 있고, 그 중 타이어는 실질적으로 차량의 구동에 큰 영향을 주고, 특히 사용자의 안전 확보를 위한 핵심 부품 중 하나라 할 수 있다.
운전자는 차량의 주행상태에 따라 속도, 조향 등을 다르게 하여야 한다. 예를 들어, 눈길에서는 속도를 낮추고 급격한 제동을 하지 않아야 하고, 각 노면의 조건에 따라 경제적인 주행속도가 달라진다. 따라서, 차량의 주행 노면에 대한 정보를 정확하게 측정하고 신속하고 운전자에게 전달하는 것이 중요하다.
사물 인터넷(IOT)은 차량의 부품들에 적용하여, 주행 상태를 실시간으로 측정하고 이를 주변 사물과 공유하려는 연구가 진행되고 있다. 이를 위해서 먼저 차량의 주행 환경이 정확하게 측정되어야 하는데, 외부와 직접 접촉하는 타이어의 상태를 모니터링하는 것이 정확한 정보를 얻을 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 타이어의 편마모 정도를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 타이어의 상태 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 시험 대상인 타이어가 통과시의 접지압을 측정하는 센서 유닛과, 상기 센서 유닛에서 측정된 접지압에 관한 데이터를 기초로, 상기 타이어의 평균 접지압과 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압을 산출하는 접지 정보 산출부, 및 상기 접지 정보 산출부에서 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 전달받고, 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 타이어 상태 판단부를 포함하는 타이어 상태 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 센서 유닛은 상기 타이어의 이동 방향, 상기 타이어의 폭 방향 및 상기 타이어의 중력 방향 중 적어도 하나 방향으로의 접지압을 측정할 수 있다.
또한, 상기 접지 정보 산출부는 상기 타이어가 상기 센서 유닛을 통과시의 접지 패턴으로 구획하는 접지 패턴 구획부와, 상기 타이어의 트레드부 전체의 접지압을 이용하여, 상기 평균 접지압을 산출하는 평균 접지압 산출부, 및 상기 접지 패턴 중에서 가장 높은 접지압을 가지는 영역에서의 접지압인 상기 피크 접지압을 산출하는 피크 접지압 산출부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 타이어 상태 판단부는 상기 피크 접지압과 상기 평균 접지압의 편차가 기 설정된 범위 이상이면, 상기 타이어가 정상 범위를 벗어난 편마모를 가지는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 접지 정보 산출부는 상기 타이어의 주행 상태에 따라 기 설정된 방향으로 측정되는 접지압을 이용할 수 있다.
또한, 상기 접지 정보 산출부는 상기 타이어가 제동없이 상기 센서 유닛을 통과 시에, 상기 타이어의 중력 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하고, 상기 타이어 상태 판단부는 상기 타이어의 중력 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여, 상기 타이어의 편마모 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 접지 정보 산출부는 상기 타이어를 제동시키면서 상기 센서 유닛을 통과 시에, 상기 타이어의 이동 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하고, 상기 타이어 상태 판단부는 상기 타이어의 이동 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여, 상기 타이어의 편마모 여부를 판단할 수 있다.
또한, 장착되는 상기 타이어의 구동 및 제동을 조절할 수 있는 구동 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 적어도 하나 이상의 방향으로 접지압을 측정할 수 있는 센서 유닛을 타이어가 통과하는 단계와, 상기 센서 유닛에서 상기 타이어의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계와, 접지 정보 산출부에서 상기 타이어의 평균 접지압과 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압을 산출하는 단계, 및 타이어 상태 판단부에서 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계를 포함하는 타이어 상태 측정 방법을 제공한다.
또한, 상기 센서 유닛을 타이어가 통과하는 단계는 상기 타이어가 저속 주행시에는 정속의 제1 속도로 상기 센서 유닛을 통과하고, 상기 타이어가 고속 주행시에는 상기 제1 속도보다 높은 제2 속도로 정속으로 주행한 후에, 가속 및 제동 없이 상기 센서 유닛을 통과하며, 상기 타이어가 제동 시에는, 기 설정된 감가속도로 상기 센서 유닛을 통과할 수 있다.
또한, 상기 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계는 상기 타이어를 제동없이 상기 센서 유닛을 통과시에 상기 타이어의 중력 방향으로 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출할 수 있다.
또한, 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는 상기 타이어의 중력 방향으로 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교할 수 있다.
또한, 상기 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계는 상기 타이어를 제동시키면서 상기 센서 유닛을 통과시에 상기 타이어의 이동 방향으로 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출할 수 있다.
또한, 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는 상기 타이어의 이동 방향으로 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교할 수 있다.
또한, 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는 상기 피크 접지압과 상기 평균 접지압의 편차가 기 설정된 범위 이상이면, 상기 타이어가 정상 범위를 벗어난 편마모를 가지는 것으로 판단할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 타이어 상태 측정 시스템 및 타이어 상태 측정 방법은 타이어의 접지압을 기초로, 편마모의 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다. 센서 유닛에서 측정된 타이어의 접지압에 관한 데이터를 기초로, 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여, 타이어의 편마모 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 타이어 상태 측정 시스템 및 타이어 상태 측정 방법은 타이어의 주행 상황을 반영하여 편마모 정도를 산출할 수 있다. 컨트롤러는 타이어의 각 주행 상태와 제동 상태에 따라 각각의 다른 방향으로 측정된 접지압 데이터를 이용하고, 이를 기초로 타이어의 주행 상태와 제동 상태가 반영된 타이어의 편마모 정도를 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 상태 측정 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템을 도시하는 구성도이다.
도 3은 도 2의 타이어 상태 측정 시스템의 상세 구성을 도시하는 구성도이다.
도 4는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템으로 측정된, 주행 모드의 접지압 분포를 가지는 타이어 트레드 패턴을 도시하는 도면이다.
도 5은 도 4의 타이어 트레드부의 접지압 분포를 도시하는 도면이다.
도 6는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템으로 측정된, 제동 모드의 접지압 분포를 가지는 타이어 트레드 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 타이어 트레드부의 접지압 분포를 도시하는 도면이다.
도 8는 본 발명의 다른 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 9는 도 8의 일 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 10은 도 8의 다른 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 상태 측정 시스템(100)을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템(100)을 도시하는 구성도이며, 도 3은 도 2의 타이어 상태 측정 시스템(100)의 상세 구성을 도시하는 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 타이어 상태 측정 시스템(100)은 타이어의 접지압을 이용하여 타이어의 편마모 상태를 측정할 수 있다. 타이어 상태 측정 시스템(100)은 구동 유닛(110), 센서 유닛(120), 컨트롤러(130) 및 표시부(140)를 포함할 수 있다.
구동 유닛(110)은 시험 대상체인 타이어(T)가 장착되며, 타이어(T)를 구동 및 제동시킬 수 있다. 구동 유닛(110)은 일반적인 차량일 수 있으며, 타이어 상태를 측정하기 위한 차륜 장치(미도시)일 수 있다. 구동 유닛(110)은 타이어 장착부(111), 속도 설정부(112) 및 제동부(113)를 구비할 수 있다.
타이어 장착부(111)는 구동 휠에 타이어(T)가 장착되며, 구동 휠의 구동 및 제동에 의해서 타이어(T)를 구동시킬 수 있다. 속도 설정부(112)는 컨트롤러(130)에 의해서 타이어(T)의 속도를 제어할 수 있다. 제동부(113)는 컨트롤러(130)에 의해서 주행하는 타이어(T)를 제동시킬 수 있다.
센서 유닛(120)은 시험 대상이 타이어(T)가 통과시에, 타이어(T)의 접지압을 측정할 수 있다. 센서 유닛(120)은 타이어(T)의 접지압을 측정하는 다양한 디바이스일 수 있다. 일 예로, 센서 유닛(120)은 타이어(T)의 접지압을 측정하는 제1 센서(121)와, 타이어(T)의 접지 형상을 측정하는 제2 센서(122)를 포함할 수 있다.
제1 센서(121)는 복수개의 방향으로 힘을 측정하는 힘센서 일 수 있다. 제1 센서(121)는 주행하는 타이어(T)의 이동 경로 상에 배치되고, 통과시에 타이어(T)와 접촉하여 접지압을 측정할 수 있다.
제1 센서(121)는 타이어의 이동 방향, 타이어의 폭 방향, 타이어의 중력 방향 중 적어도 하나의 방향으로 접지압을 측정할 수 있다. 주행 모드시에는 타이어의 중력 방향으로 측정된 접지압 데이터를 이용하고, 제동 모드시에는 타이어의 이동 방향으로 측정된 접지압 데이터를 이용할 수 있다.
제2 센서(122)는 타이어(T)의 접지 형상을 측정할 수 있다. 제2 센서(122)는 타이어(T)가 통과하는 순간의 타이어의 접지 형상을 측정하여, 타이어(T)의 접지 패턴을 획득할 수 있다. 제2 센서(122)는 형상을 측정하는 카메라 모듈이나, 적외선 디바이스 등으로 설정될 수 있다.
컨트롤러(130)는 구동 유닛(110)의 구동을 제어하고, 센서 유닛(120)에서 측정된 데이터를 전달 받아, 타이어의 상태를 판단하며, 판단된 결과를 표시부(140)로 전달할 수 있다. 컨트롤러(130)는 구동 유닛(110), 센서 유닛(120) 및 표시부(140)로 제어 신호를 전달하거나, 상기 제어 신호를 생성하는 다양한 형태로 설정될 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 센서 유닛(120)으로부터 접지압에 관한 데이터를 전달 받아서, 타이어의 편마모 상태를 판단할 수 있는 프로그램으로 설정될 수 있다.
일 실시예로, 컨트롤러(130)는 차량의 ECU(electronic control unit)에 내장될 수 있다. 컨트롤러(130)는 차량의 내부에서 실시간으로 상태 데이터를 전달받아 치리할 수 있다.
다른 실시예로, 컨트롤러(130)는 단말기 형태를 가질 수 있다. 단말기가 센싱부와 연결되어 데이터를 전달 받으며, 단말기에서 데이터를 처리할 수 있다. 이 때, 컨트롤러(130)는 애플리케이션과 같은 소프트웨어로 단말기에 구현될 수 있다.
구동 유닛(110)과 컨트롤러(130), 센서 유닛(120)과 컨트롤러(130) 또는 컨트롤러(130)와 표시부(140)는 서로 유무선 통신망을 통해서 연결될 수 있다. 예를 들어, 스마트폰으로 구현되는 경우 인터넷망이나, LTE(Long Term Evolution), 5G(5th generation) 등의 이동통신망을 통해 컨트롤러(130)와 연결할 수 있다. 또 다른 예로서, 구동 유닛(110), 센서 유닛(120), 컨트롤러(130), 표시부(140)는 USB(Universal Serial Bus) 포트, 적외선이나 블루투스 등과 같은 근거리 통신 모듈 등을 포함하고 있다면, 인터넷과 같은 외부 망과 접속가능한 제3의 장치(미도시)에 USB 포트 등으로 연결되고, 측정된 상태 데이터나 가공된 데이터는 제3의 장치(미도시)를 통해 컨트롤러(130)로 전송될 수 있다.
컨트롤러(130)는 접지 정보 산출부(130-1)와 타이어 상태 판단부(130-2)를 포함할 수 있다. 접지 정보 산출부(130-1)는 타이어의 접지압에 관한 정보를 산출 할 수 있으며, 타이어 상태 판단부(130-2)는 타이어의 편마모 상태를 판단할 수 있다.
접지 정보 산출부(130-1)는 센서 유닛(120)에서 측정된 접지압에 관한 데이터를 기초로, 타이어(T)의 평균 접지압과, 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압을 산출할 수 있다. 접지 정보 산출부(130-1)는 타이어(T)의 주행 상태에 따라 기 설정된 방향으로 측정되는 접지압을 이용할 수 있므며, 접지 정보 산출부(130-1)는 접지 패턴 구획부(131), 평균 접지압 산출부(132), 피크 접지압 산출부(133)를 구비할 수 있다.
접지 패턴 구획부(131)는 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과시에 접지 패턴을 구획할수 있다. 즉, 접지 패턴 구획부(131)는 타이어(T)의 접지 형상을 패턴화 할 수 있다.
예컨대, 제1 센서(121)에서 측정된 접지압의 분포를 기초로, 타이어의 접지 패턴을 설정할 수 있다. 타이어(T)의 트레드부가 접지되는 부분은 접지압이 측정되므로, 접지압이 측정되는 부분과 측정되지 않는 부분을 경계로 접지 패턴을 설정할 수 있다.
또한, 제2 센서(122)에서 촬상된 접지 이미지를 기초로, 타이어(T)의 접지 패턴을 형성할 수 있다. 한편, 제1 센서(121)에서 측정된 접지압에 대한 데이터와, 제2 센서(122)에서 측정된 접지 이미지에 관한 데이터 병합하여, 도 4과 같이 접지 패턴에 따른 타이어의 접지압 분포를 맵핑할 수 있다.
평균 접지압 산출부(132)는 타이어(T)의 트레드부 전체의 접지압을 이용하여, 타이어(T)의 트레드부에서 받는 평균 접지압을 산출할 수 있다. 평균 접지압은 타이어의 트레드부의 전체에서 받는 접지압의 평균이다. 일 예로, 평균 접지압 산출부(132)는 제1 센서(121)에서 측정된 접지합을 모두 합한 후에, 트레드부의 접지 면적으로 나누어 산출할 수 있다. 이때, 접지 면적은 제1 센서(121)에서 접지압이 측정되는 부분의 면적이거나, 제2 센서에서 측정된 접지 이미지에서 트레드 패턴이 형성되는 면적으로 정의될 수 있다. 또한, 평균 접지압 산출부(132)는 각 접지 패턴에서의 평균 접지압을 산출할 수 있다. 예컨대, 도 4의 A 내지 E 구간의 각각의 평균 접지압을 산출할 수 있다.
평균 접지압 산출부(132)는 센서 유닛(120)의 각 방향에서 측정된 접지압에 대한 데이터를 기초로, 각 방향으로의 평균 접지압을 산출할 수 있다. 예컨대, 타이어의 이동 방향에 따른 평균 접지압, 타이어의 폭 방향에 따른 평균 접지압, 타이어의 중력 방향에 따른 평균 접지압을 산출할 수 있다.
피크 접지압 산출부(133)는 접지 패턴 중에서 가장 높은 접지압을 가지는 영역에서의 접지압인 상기 피크 접지압을 산출할 수 있다. 피크 접지압은 센서 유닛(120)에서 측정된 가장 높은 접지압으로 정의될 수 있다. 피크 접지압은 일 지점에서의 접지압으로 정의되거나, 특정한 영역에서의 접지압으로 정의 될 수 있다. 예컨대, 피크 접지압은 도 4의 트레드 패턴 중에서 가장 높은 포인트의 접지압으로 설정될 수 있으며, 다른 예로 피크 접지압은 도 4의 A 내지 E 구간에서 가장 높은 접지압 포인트를 가지는 구간(영역)이나, A 내지 E 구간의 평균 접지압이 가장 높은 구간(영역)이나, A 내지 E 구간의 접지압이 합이 가장 높은 구간(영역)으로 설정될 수 있다.
피크 접지압 산출부(133)는 센서 유닛(120)에서 측정된 각 방향에 따른 접지압을 기초로, 각 방향의 피크 접지압을 산출할 수 있다. 예컨대, 타이어의 이동 방향에 따른 피크 접지압, 타이어의 폭 방향에 따른 피크 접지압, 타이어의 중력 방향에 따른 피크 접지압을 산출할 수 있다.
타이어 상태 판단부(130-2)는 접지 정보 산출부(130-1)에서 평균 접지압과 피크 접지압에 대한 데이터를 전달받고, 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여 타이어(T)의 편마모 상태를 판단할 수 있다. 타이어 상태 판단부(130-2)는 피크 접지압과 평균 접지압의 편차가 기 설정된 범위 이상이면, 타이어(T)가 정상 범위를 벗어난 편마모를 가지는 것으로 판단할 수 있다. 타이어 상태 판단부(130-2)는 접지압 비교부(134)와 편마모 판단부(135)를 구비할 수 있다.
접지압 비교부(134)는 타이어의 평균 접지압과 피크 접지압을 비교할 수 있다. 접지압 비교부는 피크 접지압과 평균 접지압의 차이가 기 설정된 범위를 벗어 나는지를 비교할 수 있다.
상세하게, 피크 접지압과 평균 접지압의 편차가 기 설정된 평균 접지압의 α% 이상(주행 모드) 또는 β% 이상(제동 모드)인지 비교할 수 있다. α% 또는 β%는 타이어의 편마모를 비교하기 위한 비교 인자이며, 타이어의 상태, 종류, 조성물에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서, α% 는 20%인 것으로 설정되고, β%는 15%인 것으로 설정되며, 접지압 비교부(134)는 상기 편차가 평균 접지압의 20% 또는 15% 이상인지를 비교할 수 있다.
편마모 판단부(135)는 접지압 비교부(134)에서 산출된 결과 데이터를 기초로, 타이어(T)의 편마모 이상 여부를 판단할 수 있다. 상기 편차가 평균 접지압의 α% 이상(以上)이면, 타이어(T)가 비정상 상태, 즉 이상(異常) 상태의 타이어로 판단할 수 있다. 또한, 상기 편차가 평균 접지압의 α% 미만이면, 타이어(T)가 정상 상태로 판단할 수 있다.
표시부(140)는 컨트롤러(130)와 연결되며, 컨트롤러(130)로부터 타이어(T)의 상태에 관한 정보를 표시할 수 있다. 표시부(140)는 타이어(T)의 편마모 상태, 즉 타이어의 편마모 정도가 정상 상태의 범주인지, 불량 상태에 해당하는지 표시할 수 있다. 표시부(140)는 다양한 디스플레이 장치일 수 있다. 예컨대, 표시부(140)는 차량의 내부에 장착되는 디스플레이 장치이거나, 휴대용 단말기의 디스플레이 부분일 수 있다.
타이어 상태 측정 시스템(100)은 타이어의 주행 상황을 고려하여, 타이어의 편마모 정도를 측정할 수 있다. 주행 상황은 주행 모드와 제동 모드로 설정될 수 있다.
도 4는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템으로 측정된, 주행 모드의 접지압 분포를 가지는 타이어 트레드 패턴을 도시하는 도면이고, 도 5은 도 4의 타이어 트레드부의 접지압 분포를 도시하는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 주행 모드는 타이어의 주행 중인 상황이 반영되어, 편마모 정도를 정확하게 산출하기 위한 것으로, 타이어(T)가 제동없이, 센서 유닛(120)을 통과하여 측정될 수 있다.
제1 주행 모드는 타이어의 저속 주행시의 모드이며, 타이어는 정속의 제1 속도로 센서 유닛(120)을 통과한다. 저속 주행시의 타이어(T)의 접지압 데이터를 이용하여, 타이어(T)의 편마모 정도를 측정할 수 있다. 일 예로, 제1 속도는 6km/h로 설정될 수 있다.
제2 주행 모드는 타이어의 고속 주행시의 모드로, 타이어(T)는 제1 속도보다 높은 제2 속도로 정속 주행한 후에, 가속이나 감속 없이 기어 중립 상태로 센서 유닛(120)을 통과한다. 고속 주행시의 타이어(T)의 접지압 데이터를 이용하여 타이어(T)의 편마모 정도를 측정할 수 있다. 일예로, 제2 속도는 60km/h 내지 80km/h 중 어느 하나의 속도를 설정될 수 있으며, 센서 유닛(120)의 20m 전에 기어 중립 상태로 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과할 수 있다.
접지 정보 산출부(130-1)는 타이어(T)가 제동없이 센서 유닛(120)을 통과시에, 타이어의 중력 방향으로의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출할 수 있다.
접지 패턴 구획부(131)는 타이어(T)의 접지 패턴을 구획하고, 각 접지압을 맵핑할 수 있다. 이로써 도 4와 같이 이동 방향과 폭 방향에 따른 타이어 패턴을 복수개의 구간으로 구획하고, 각 구간에 접지압의 분포를 적용하여 접지압의 분포를 맵핑할 수 있다. 일예로, 타이어의 트레드 접지 패턴에 따라서 A 구간 내지 E 구간의 5개 구간으로 구획될 수 있다.
평균 접지압 산출부(132)는 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과시에 받는 접지압의 평균을 산출할 수 있다. 도 5에서, A 구간 내지 E 구간의 전체 평균 접지압(mean Fz)을 산출하면 약 27N으로 계산될 수 있다.
피크 접지압 산출부(133)는 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과시에 받는 접지압의 피크를 산출할 수 있다. 도 5를 보면, 접지압은 D구간이 다른 구간들 보다 높으며, 가장 높은 접지압(max Fz)은 35N으로 계산될 수 있다.
타이어 상태 판단부(130-2)는 타이어의 중력 방향으로의 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여, 타이어(T)의 편마모 여부를 판단할 수 있다.
접지압 비교부(134)는 중력 방향으로의 피크 접지압과 평균 접지압의 차이가 기 설정된 범위에 해당하는지 비교한다. 즉, 피크 접지압과 평균 접지압의 편차가 평균 접지압의 α% 이상(以上)인지를 판단할 수 있다. 도 4와 도 5에서 편차는 8N이고, 이는 평균 접지압의 약 30%이다.
편마모 판단부(135)는 접지압 비교부에서 판단된 결과를 기초로, 주행 상태에서의 편마모의 정상 여부를 판단할 수 있다. 도 4 와 도 5에서 편차가 평균 접지압의 약 30%로 이는 기 설정된 범위인 20%를 벗어난다. 따라서, 편마모 판단부(135)는 측정된 타이어(T)는 편마모 정도가 기준 범위를 벗어난, 이상이 있는(불량인) 타이어로 판단할 수 있다. 상기 결과는 표시부(140)에 표시될 수 있다.
도 6는 도 1의 타이어 상태 측정 시스템으로 측정된, 제동 모드의 접지압 분포를 가지는 타이어 트레드 패턴을 도시하는 도면이고, 도 7은 도 6의 타이어 트레드부의 접지압 분포를 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제동 모드는 타이어의 브레이킹 상황이 반영되어, 편마모 정도를 정확하게 산출하는 것으로, 타이어(T)를 제동시키면서, 센서 유닛(120)을 통과하여 측정될 수 있다.
제동 모드에서, 타이어는 제3 속도로 정속 주행한 후에, 기 설정된 감가속도로 센서 유닛(120)을 통과한다. 타이어(T)의 제동시의 타이어 접지압 데이터를 기초로 타이어(T)의 편마모 정도를 측정할 수 있다. 일예로, 제3 속도는 80km/h로 설정되며, 센서 유닛(120)의 10m 전에 기어 중립된 후 감가속도 0.6g를 유지하면서 센서를 통과할 수 있다. 컨트롤러(130)는 제동부(113)를 구동시켜서, 일정한 감가속도를 유지할 수 있다.
접지 정보 산출부(130-1)는 타이어(T)를 제동시키면서 센서 유닛(120)을 통과 시에, 타이어의 이동 방향으로의 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출할 수 있다.
접지 패턴 구획부(131)는 타이어의 접지 패턴을 구획하고, 각 접지압을 맵핑할 수 있다. 이로써 도 6와 같이 이동 방향과 폭 방향에 따른 타이어 패턴을 복수개의 구간으로 구획하고, 각 구간에 접지압의 분포를 적용하여 접지압의 분포를 맵핑할 수 있다. 일예로, 타이어의 트레드 패턴에 따라서 F 구간 내지 I 구간의 4개 구간으로 구획될 수 있다.
평균 접지압 산출부(132)는 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과시에 받는 접지압의 평균을 산출할 수 있다. 도 6에서, F 구간 내지 I 구간의 전체 평균 접지압(mean Fx)을 산출하면 약 17N으로 계산될 수 있다.
피크 접지압 산출부(133)는 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과시에 받는 접지압의 피크를 산출할 수 있다. 도 7을 보면, 접지압은 F구간이 다른 구간들 보다 높으며, 가장 높은 접지압(max Fx)은 21N으로 계산될 수 있다.
타이어 상태 판단부(130-2)는 타이어의 이동 방향으로의 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여, 타이어(T)의 편마모 여부를 판단할 수 있다.
접지압 비교부(134)는 중력 방향으로의 피크 접지압과 평균 접지압의 차이가 기 설정된 범위에 해당하는지 비교한다. 즉, 피크 접지압과 평균 접지압의 편차가 평균 접지압의 β% 이상(以上)인지를 판단할 수 있다. 도 6과 도 7에서 편차는 4N이고, 이는 평균 접지압의 약 21%이다.
편마모 판단부(135)는 접지압 비교부에서 판단된 결과를 기초로, 제동 상태에서의 편마모의 정상 여부를 판단할 수 있다. 도 6 과 도 7에서 편차가 평균 접지압의 약 21%로 이는 기 설정된 범위인 15%를 벗어난다. 따라서, 편마모 판단부(135)는 측정된 타이어(T)는 편마모 정도가 기준 범위를 벗어난, 이상이 있는(불량인) 타이어로 판단할 수 있다. 상기 결과는 표시부(140)에 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 타이어 상태 측정 시스템(100)은 타이어의 접지압을 기초로, 편마모의 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다. 센서 유닛(120)에서 측정된 타이어의 접지압에 관한 데이터를 기초로, 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여, 타이어의 편마모 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 타이어 상태 측정 시스템(100)은 타이어의 주행 상황을 반영하여 편마모 정도를 산출할 수 있다. 컨트롤러는 타이어의 각 주행 상태와 제동 상태에 따라 각각의 다른 방향으로 측정된 접지압 데이터를 이용하고, 이를 기초로 타이어의 주행 상태와 제동 상태가 반영된 타이어의 편마모 정도를 산출할 수 있다.
도 8는 본 발명의 다른 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 타이어 상태 측정 시스템(100)을 이용하여, 타이어의 상태를 측정할 수 있다. 타이어 상태 측정 방법은 타이어가 센서 유닛을 통과하는 단계(S10), 센서 유닛에서 타이어의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계(S20), 접지 정보 산출부에서 타이어의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S30), 타이어 상태 판단부에서 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여 편마모 상태를 판단하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
타이어 상태 측정 방법은 센서 유닛(120)을 통과하는 타이어의 접지압을 측정하고, 접지압 데이터에서 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하고 이를 비교하여 타이어의 편마모 정도를 판단할 수 있다.
타이어(T)를 제동 없이 센서 유닛(120)을 통과시에, 접지 정보 산출부에서 타이어의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S30)에서 타이어의 중력 방향으로 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하고, 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계(S40)는 타이어의 중력 방향으로 평균 접지압과 피크 접지압을 비교할 수 있다.
타이어(T)를 제동하면서 센서 유닛(120)을 통과시에, 접지 정보 산출부에서 타이어의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S30)에서 타이어의 이동 방향으로 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하고, 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계(S40)는 타이어의 이동 방향으로 평균 접지압과 피크 접지압을 비교할 수 있다.
도 9는 도 8의 일 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 타이어의 주행 상태에서의 타이어 상태 측정 방법은, 저속 주행 상태인 제1 주행 모드와, 고속 주행 상태인 제2 주행 모드로 구분될 수 있다.
제1 주행 모드에서, 타이어가 정속의 제1 속도로 센서 유닛을 통과하는 단계(S111), 센서 유닛에서 타이어의 중력 방향의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계(S120), 접지 정보 산출부에서 중력 방향의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S130), 접지압의 편차를 비교하는 단계(S141), 기 설정된 범위를 벗어나면 이상 상태로 판단하는 단계(S142), 기 설정된 범위에 해당하면 정상상태의 타이어로 판단하는 단계(S143)를 포함할 수 있다.
타이어가 정속의 제1 속도로 센서 유닛을 통과하는 단계(S111)는 타이어(T)가 제1 속도인 6km/h로 센서 유닛(120)을 통과한다.
센서 유닛에서 타이어의 중력 방향의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계(S120)는 저속으로 주행하는 타이어의 트레드부에서 전달되는 접지압을 측정한다. 타이어가 주행 상태에서는, 중력방향으로 전달되는 접지압의 편차가 주행 안정성에 영향을 미치므로, 센서 유닛(120)은 타이어의 중력 방향으로의 접지압을 측정한다.
접지 정보 산출부에서 중력 방향의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S130)는 센서 유닛(120)에서 전달받은 데이터를 이용하여, 타이어의 중력 방향으로의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출한다.
접지압의 편차를 비교하는 단계(S141)는 접지압 비교부(134)에서 중력 방향으로의 피크 접지압과 평균 접지압의 차이가 기 설정된 범위(평균 접지압의 α%)에 해당하는지 비교한다.
편차가 평균 접지압의 α% 를 벗어나면, 이상 상태의 타이어로 판단하는 단계(S142)로 진행되고, 편차가 평균 접지압의 α% 보다 작으면, 정상 상태의 타이어로 판단하는 단계(S143)로 진행된다.
제1 주행 모드와 비교하면, 제2 주행 모드는 타이어가 제2 속도로 정속 주행 이후에 중립 상태로 센서 유닛을 통과하는 단계(S112)를 구비할 수 있다. 상기 단계(S112)에서 제1 속도보다 높은 제2 속도는 60km/h 내지 80km/h 중 어느 하나의 속도를 설정될 수 있으며, 센서 유닛(120)의 20m 전에 기어 중립 상태로 가속 및 제동 없이 타이어(T)가 센서 유닛(120)을 통과할 수 있다.
도 10은 도 8의 다른 측면에 따른 타이어 상태 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 타이어의 제동 상태를 고려한 타이어 상태 측정 방법은, 타이어가 설정된 감가속도로 센서 유닛을 통과하는 단계(S210), 센서 유닛에서 타이어의 이동 방향의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계(S220), 접지 정보 산출부에서 타이어의 이동방향의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S230), 접지압의 편차를 비교하는 단계(S241), 기 설정된 범위를 벗어나면 이상 상태로 판단하는 단계(S242), 기 설정된 범위에 해당하면 정상상태의 타이어로 판단하는 단계(S243)를 포함할 수 있다.
타이어가 설정된 감가속도로 센서 유닛을 통과하는 단계(S210)는 타이어(T)가 제3 속도인 80km/h로 정속 주행한 뒤에, 센서 유닛(120)의 10m 전에 기어 중립된 후 감가속도 0.6g를 유지하면서 센서 유닛(120)을 통과할 수 있다. 컨트롤러(130)는 제동부(113)를 구동시켜서, 일정한 감가속도를 유지할 수 있다.
센서 유닛에서 타이어의 이동 방향의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계(S220)는 제동 중인 타이어의 트레드부에서 전달되는 접지압을 측정한다. 타이어가 브레이킹 되면, 타이어의 이동 방향으로 전달되는 접지압의 편차가 제동 안정성에 큰 영향을 미치므로, 센서 유닛(120)은 타이어의 이동 방향으로의 접지압을 측정한다.
접지 정보 산출부에서 타이어의 이동방향의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계(S230)는 센서 유닛(120)에서 전달받은 데이터를 이용하여, 타이어의 이동 방향으로의 평균 접지압과 피크 접지압을 산출한다.
접지압의 편차를 비교하는 단계(S241)는 접지압 비교부(134)에서 이동 방향으로의 피크 접지압과 평균 접지압의 차이가 기 설정된 범위(평균 접지압의 β%)에 해당하는지 비교한다.
편차가 평균 접지압의 β% 를 벗어나면, 이상 상태의 타이어로 판단하는 단계(S242)로 진행되고, 편차가 평균 접지압의 β% 보다 작으면, 정상 상태의 타이어로 판단하는 단계(S243)로 진행된다.
본 발명에 따른 타이어 상태 측정 방법은 타이어의 접지압을 기초로, 편마모의 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다. 센서 유닛에서 측정된 타이어의 접지압에 관한 데이터를 기초로, 평균 접지압과 피크 접지압을 비교하여, 타이어의 편마모 정도를 정확하고 신속하게 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 타이어 상태 측정 방법은 타이어의 주행 상황을 반영하여 편마모 정도를 산출할 수 있다. 컨트롤러는 타이어의 각 주행 상태와 제동 상태에 따라 각각의 다른 방향으로 측정된 접지압 데이터를 이용하고, 이를 기초로 타이어의 주행 상태와 제동 상태가 반영된 타이어의 편마모 정도를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 타이어 상태 측정 시스템
110: 구동 유닛
120: 센서 유닛
130: 컨트롤러
130-1: 접지 정보 산출부
130-2: 타이어 상태 판단부
140: 표시부

Claims (15)

  1. 시험 대상인 타이어가 통과시의 접지압을 접지 영역에 걸쳐 측정하는 센서 유닛;
    상기 센서 유닛에서 측정된 접지압에 관한 데이터를 기초로, 상기 타이어의 평균 접지압과 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압 및 발생 영역을 산출하는 접지 정보 산출부; 및
    상기 접지 정보 산출부에서 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 전달받고, 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 타이어 상태 판단부;를 포함하며,
    상기 접지 정보 산출부는
    상기 타이어가 상기 센서 유닛을 통과시의 접지 패턴을 구획하는 접지 패턴 구획부;
    상기 타이어의 트레드부 전체의 접지압을 이용하여, 상기 평균 접지압을 산출하는 평균 접지압 산출부; 및
    상기 접지 패턴 중에서 가장 높은 접지압을 가지는 영역에서의 접지압인 상기 피크 접지압 및 발생 영역을 산출하는 피크 접지압 산출부;를 구비하고,
    상기 타이어 상태 판단부는
    상기 피크 접지압과 상기 평균 접지압의 편차가 기 설정된 범위 이상이면, 상기 타이어가 정상 범위를 벗어난 편마모를 가지는 것으로 판단하는, 타이어 상태 측정 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 유닛은
    상기 타이어의 이동 방향, 상기 타이어의 폭 방향 및 상기 타이어의 중력 방향 중 적어도 하나 방향으로의 접지압을 측정하는, 타이어 상태 측정 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 정보 산출부는
    상기 타이어의 주행 상태에 따라 기 설정된 방향으로 측정되는 접지압을 이용하는, 타이어 상태 측정 시스템
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접지 정보 산출부는
    상기 타이어가 제동없이 상기 센서 유닛을 통과 시에, 상기 타이어의 중력 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하고,
    상기 타이어 상태 판단부는
    상기 타이어의 중력 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여, 상기 타이어의 편마모 여부를 판단하는, 타이어 상태 측정 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 접지 정보 산출부는
    상기 타이어를 제동시키면서 상기 센서 유닛을 통과 시에, 상기 타이어의 이동 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하고,
    상기 타이어 상태 판단부는
    상기 타이어의 이동 방향으로의 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여, 상기 타이어의 편마모 여부를 판단하는, 타이어 상태 측정 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    장착되는 상기 타이어의 구동 및 제동을 조절할 수 있는 구동 유닛;을 더 포함하는, 타이어 상태 측정 시스템.
  9. 적어도 하나 이상의 방향으로 접지압을 접지 영역에 걸쳐 측정할 수 있는 센서 유닛을 타이어가 통과하는 단계;
    상기 센서 유닛에서 상기 타이어의 접지압에 관한 데이터를 측정하는 단계;
    접지 정보 산출부에서 상기 타이어의 평균 접지압과 가장 높은 접지압인 피크(peak) 접지압 및 발생 영역을 산출하는 단계; 및
    타이어 상태 판단부에서 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하여 상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계;를 포함하며,
    상기 산출하는 단계는
    접지 패턴 구획부에서 상기 타이어가 상기 센서 유닛을 통과시의 접지 패턴을 구획하는 단계;
    평균 접지압 산출부에서 상기 타이어의 트레드부 전체의 접지압을 이용하여, 상기 평균 접지압을 산출하는 단계; 및
    피크 접지압 산출부에서 상기 접지 패턴 중에서 가장 높은 접지압을 가지는 영역에서의 접지압인 상기 피크 접지압 및 발생 영역을 산출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는
    상기 피크 접지압과 상기 평균 접지압의 편차가 기 설정된 범위 이상이면, 상기 타이어가 정상 범위를 벗어난 편마모를 가지는 것으로 판단하는, 타이어 상태 측정 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 센서 유닛을 타이어가 통과하는 단계는,
    상기 타이어가 저속 주행시에는 정속의 제1 속도로 상기 센서 유닛을 통과하고,
    상기 타이어가 고속 주행시에는 상기 제1 속도보다 높은 제2 속도로 정속으로 주행한 후에, 가속 및 제동 없이 상기 센서 유닛을 통과하며,
    상기 타이어가 제동 시에는, 기 설정된 감가속도로 상기 센서 유닛을 통과하는, 타이어 상태 측정 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계는
    상기 타이어를 제동없이 상기 센서 유닛을 통과시에 상기 타이어의 중력 방향으로 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하는, 타이어 상태 측정 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는
    상기 타이어의 중력 방향으로 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하는, 타이어 상태 측정 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 평균 접지압과 피크 접지압을 산출하는 단계는
    상기 타이어를 제동시키면서 상기 센서 유닛을 통과시에 상기 타이어의 이동 방향으로 상기 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 산출하는, 타이어 상태 측정 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 타이어의 편마모 상태를 판단하는 단계는
    상기 타이어의 이동 방향으로 평균 접지압과 상기 피크 접지압을 비교하는, 타이어 상태 측정 방법.
  15. 삭제
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