KR102401493B1 - 타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치 - Google Patents

타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치 Download PDF

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Abstract

타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치가 개시된다. 본 발명에 따른 타이어 예상마일리지 추정방법은, 소정의 시험하중이 인가된 상태로 타이어 내마모 시험장치에 장착된 타이어로부터 측정된 마모율을 이용하여 타이어의 예상마일리지를 추정하는 방법으로서, 상기 마모율을 상기 시험하중으로 나눈 추정지수(x)를 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대입하여 타이어의 예상마일리지(y)를 실내에서 예측할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 시험타이어에 소정의 시험하중을 인가한 상태로 타이어를 마모시키는 내마모 시험장치를 통해 소정의 마모율과, 이를 시험하중으로 나눈 추정지수(x)가 각각 산출될 수 있고, 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대한 추정지수(x)의 단순 대입을 통해, 실제 타이어의 예상마일리지(y)가 장기간의 실외 평가가 아닌 실내에서 신속하고 신뢰성 있게 예측될 수 있는 효과가 있다.

Description

타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치{METHOD OF ESTIMATING THE EXPECTED MILEAGE OF TIRE AND TESTING DEVICE CAPABLE OF ESTIMATING THE EXPECTED MILEAGE OF TIRE USING}
본 발명은, 타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 개발중인 타이어의 성능지표인 예상마일리지를 장기간의 실차 시험이 아닌 실내에서 신속하고 신뢰성 있게 도출할 수 있는 타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치에 관한 것이다.
노면과 마찰력을 형성하는 고무소재인 타이어의 트레드는 차량의 운행에 따라 점차 마모되는 소재적 특성으로 인해 타이어 제조업체에서는, 내마모 성능이 우수하면서도 노면과의 접지력을 견고히 유지할 수 있는 고무소재에 대한 다양한 연구개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다.
이렇게 트레드를 구성하도록 새롭게 개발된 고무소재는, 타이어 자체의 용도(승용차, 트럭, 중장비 등), 사용환경, 타이어 사이즈 또는 패턴 등과 같은 여러 조건에 따라 내마모 성능이 서로 달라지기 때문에 타이어 제조업체에서는 개발된 여러 조건의 타이어마다 개별적으로 내마모 성능을 평가해야하는 문제가 있다.
여기서 타이어 내마모 성능평가는, 통상적으로, 1개월에서 2개월에 걸쳐 정해진 운전자와 시험차량으로 일정한 트랙이나 경로를 반복적으로 주행하는 실차 내마모 시험(Dedicated Test)와 1년 이상 정해진 조건 없이 임의의 도로를 주행하는 실도로 내마모 시험(Commercial Test) 등을 진행하는 방식으로 이루어지고 있다.
그러나 위와 같은 실차 주행기반의 타이어 내마모 시험은, 엄격하게 제한된 동일 조건하에서 이루어진다고 하더라도 차량 간의 편차, 도로/환경, 노면상태 및 온도 등과 같은 다양한 원인으로 인해 객관적이고 일관성 있는 평가가 이루어지기 어려워 동일한 타이어에 대한 평가라도 미세한 차이가 발생할 수밖에 없고, 나아가 평가에 과도하게 많은 시간이 소요되어 타이어 연구개발 속도를 저해하는 문제가 있다.
따라서 최근에는, 대한민국등록특허 제10-1468332호(등록일: 2014년11월26일)과 같이 외부의 환경적 요인을 배제한 실내에서 내마모 시험장치를 이용하여 저비용으로 타이어 내마모 성능을 단시간에 평가할 수 있는 다양한 방법 등이 모색되고 있다.
위와 같이 타이어 내마모 성능을 실내에서 평가하는 방법은, 종래의 트레드 고무 시편을 활용한 내마모 시험이나 실제 차량을 이용한 타이어 내마모 평가의 문제점을 극복하고, 다양한 테스트 변수를 적용함으로써 저비용으로 실제 차량을 이용한 타이어 내마모 평가(실차기반 타이어 예상마일리지)에 대응하는 결과를 도출할 수 있다는 점에서 의의가 있다.
그러나 종래 실내에서 진행되는 타이어 내마모 성능평가는, 서로 다른 타이어에 대한 상대적 우열을 가리는 수준의 평가로서 기능할 뿐이지 외부 환경적인 다양한 요인들이 전혀 고려하지 않은 평가법이어서 타이어 성능에 대한 실질적 지표인 실차 주행에 기반한 내마모 시험 결과 즉, 실차기반 타이어 예상마일리지와 정확히 매칭될 수 없고, 이와 근사한 결과를 도출하기 위해서는 테스트 변수 등을 복잡하게 조절해야 하는 등의 번잡한 문제가 있다.
이를 개선하기 위해, 실차 주행시 타이어에 가해지는 다양한 하중이나 토크를 반영한 구동파일을 실내 내마모 시험장치에 적용하여 타이어에 대한 내마모 시험을 실차와 유사하게 재현하는 방안 등이 제시되었지만, 차량 종류 또는 타이어의 규격 등에 따라 시험조건이 다시 변경되어야 하는 불편함이 있었다.
대한민국등록특허 제10-1468332호(등록일: 2014년11월26일)
본 발명의 목적은, 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 실외의 실차 주행에 기반한 타이어 내마모 시험으로부터 도출되는 타이어 성능에 대한 실질적 지표인 실차기반 타이어 예상마일리지를 장기간의 실외 평가가 아닌 실내에서 내마모 시험장치를 통해 신속하고 신뢰성 있게 도출할 수 있는 타이어 예상마일리지 추정방법 및 이를 이용한 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치에 관한 것이다.
상기 목적은, 소정의 시험하중이 인가된 상태로 타이어 내마모 시험장치에 장착된 타이어로부터 측정된 마모율을 이용하여 타이어의 예상마일리지를 추정하는 방법으로서, 상기 마모율을 상기 시험하중으로 나눈 추정지수(x)를 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대입하여 타이어의 예상마일리지(y)를 실내에서 예측할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 타이어 예상마일리지 추정방법에 의해 달성된다.
상기 시험하중은, 타이어별로 정해진 하중지수(kg)에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 마모율은, 상기 내마모 시험장치를 통해 측정된 주행거리를 마모두께로 나눈 값일 수 있다.
상기 타이어 예상마일리지 추정방법은, 소정의 주기에 따라 저속, 중속 및 고속으로 타이어를 회전시키며, 24시간 내지 48시간 동안 타이어의 마모를 발생시키는 내마모 시험단계를 포함할 수 있다.
상기 회귀함수는, 실외에서 다수의 시험차량과 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 실차 내마모 시험을 통해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 상기 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 상기 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도로부터 도출될 수 있다.
상기 또 다른 목적은, 외측 둘레면을 따라 마모부재가 구비된 상태로 제어된 회전작동을 수행하는 드럼; 상기 둘레면과 접하도록 장착된 시험타이어의 회전을 제어하며 상기 시험타이어를 상기 둘레면 쪽으로 가압하여 상기 시험타이어에 소정의 시험하중을 인가하는 구동부; 상기 드럼과 상기 구동부의 작동에 따라 마모된 상기 시험타이어의 마모두께를 비접촉 방식으로 측정하는 측정부; 및 상기 드럼, 구동부 및 측정부를 작동제어하며, 상기 구동부 및 측정부로부터 소정의 데이터를 전달받아 상기 시험타이어의 마모율을 연산하고, 상기 마모율을 상기 시험하중으로 나눈 추정지수(x)에 기초하여 타이어의 예상마일리지(y)를 산출하는 제어부를 포함하여 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치에 의해 달성된다.
상기 제어부는, 상기 추정지수(x)를 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대입하여 타이어의 예상마일리지(y)를 산출할 수 있다.
상기 마모율은, 상기 구동부를 통해 측정된 주행거리를 마모두께로 나눈 값이고, 상기 시험하중은, 타이어별로 정해진 하중지수(kg)에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 회귀함수는, 실외에서 다수의 시험차량과 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 실차 내마모 시험을 통해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 상기 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 상기 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도로부터 도출될 수 있다.
본 발명에 의하면, 시험타이어에 소정의 시험하중을 인가한 상태로 타이어를 마모시키는 내마모 시험장치를 통해 소정의 마모율과, 이를 시험하중으로 나눈 추정지수(x)가 각각 산출될 수 있고, 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대한 추정지수(x)의 단순 대입을 통해, 실제 타이어의 예상마일리지(y)가 장기간의 실외 평가가 아닌 실내에서 신속하고 신뢰성 있게 예측될 수 있는 효과가 있다.
나아가 타이어 예상마일리지(y)의 추정에 활용되는 추정지수(x)는 시험하중과 마모율만으로 산출되는 것이므로, 본 발명에 따른 타이어 예상마일리지(y)의 추정방법은, 차량 종류나 타이어의 규격을 불문하고 일반적이고 범용적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지 추정방법의 일련의 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치를 개략적인 구조를 도시한 정면도와 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 순서에 따라 본 발명의 내마모 시험장치가 작동하는 일련의 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 실외에서 진행된 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 진행된 내마모 시험장치의 시험에 의한 마모율을 대응되게 표시한 산점도이다.
도 5는 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 진행된 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지 추정방법의 일련의 과정을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치를 개략적인 구조를 도시한 정면도와 평면도이고, 도 3a 내지 도 3d는 도 1의 순서에 따라 본 발명의 내마모 시험장치가 작동하는 일련의 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 실외에서 진행된 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 진행된 내마모 시험장치의 시험에 의한 마모율을 대응되게 표시한 산점도이고, 도 5는 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 진행된 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도이다.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.
본 발명에 따른 타이어 예상마일리지 추정방법은, 타이어 성능에 대한 실질적 지표인 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)를 장기간의 실외 평가가 아닌 실내에서 후술할 내마모 시험장치(100)를 통해 신속하고 신뢰성 있으면서도 차량 종류나 타이어의 규격을 불문하고 일반적, 범용적으로 도출하기 위해 안출된 발명이다.
상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지 추정방법은, 시험타이어 준비 및 장착단계(S10), 설정에 따른 내마모 시험단계(S20), 추정지수 산출단계(S30) 및 타이어 예상마일리지 예측단계(S40) 등을 포함하는 일련의 단계로 구성되어 후술할 내마모 시험장치(100)를 통하여 수행될 수 있다.
상술한 일련의 단계들에 대하여 설명하기에 앞서 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 타이어 예상마일리지(y)의 추정이 가능한 내마모 시험장치(100)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 내마모 시험장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 드럼(110), 구동부(120), 측정부(130) 및 제어부(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 드럼(110)은, 노면 주행시 타이어 트레드에 대한 마모의 원인이 되는 마찰력이 시험타이어(TT)에 작용하도록 하기 위해 마련된 원판형상의 구성요소로서, 드럼(110)의 외측 둘레면에는, 도 2에 도시된 바와 같이 시험타이어(TT)와 마찰력을 형성하는 마모부재(112)가 구비될 수 있다.
이때, 마모부재(112)는, 다양한 종류의 노면에 각각 대응하는 거칠기를 갖는 복수의 샌드페이퍼로 구성되어 필요에 따라 드럼(110)의 둘레면에 탈부착되며 사용될 수 있다.
이러한 드럼(110)의 일측에는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 시험타이어(TT)와 마모부재(112) 간의 다양한 마찰력의 형성을 위해 시험타이어(TT)의 회전작동과 별개로 드럼(110)을 회전시키는 구동력을 제공하는 공지된 동력장치(모터 등)와 회전 구동력을 드럼(110)에 전달하도록 구성된 공지된 동력전달장치(기어박스 또는 타이밍벨트 등)가 구비되어 후술할 제어부(140)에 의해 작동제어될 수 있다.
구동부(120)는, 둘레면과 접하도록 장착된 시험타이어(TT)의 회전을 제어하며 시험타이어(TT)를 둘레면 쪽으로 가압하여 시험타이어(TT)에 소정의 시험하중을 인가하도록 구성된 구성요소이다.
이러한 구동부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(122), 동력장치(미도시) 및 동력전달장치(미도시) 및 직선구동수단(124) 등으로 구성되어 후술할 제어부(140)에 의해 작동제어될 수 있다.
회전축(122)은 시험타이어(TT)가 장착된 휠과 축결합되는 구성요소이고, 동력장치는 회전축(122)에 결합된 시험타이어(TT)를 회전시키는 구동력을 제공하는 구성요소이며, 동력전달장치는 동력장치의 회전구동력을 회전축(122)에 전달하는 구성요소로서, 모두 상용화된 제품으로 이루어질 수 있다.
직선구동수단(124)은, 차량 주행시 발생하게 되는 노면에 대한 타이어의 기울기나 타이어에 가해지는 하중 등을 실제와 유사하게 구현하기 위해 마련된 구성요소이다.
이러한 직선구동수단(124)은, 회전축(122)에 결합된 시험타이어(TT)를 드럼(110)의 둘레면을 향하여 전진 또는 후진시키거나 둘레면에 대하여 소정의 각도로 틸팅시킬 수 있는 공지된 구동장치로 이루어질 수 있다.
일례로, 직선구동수단(124)은, 일정하고 강한 가압력으로 정확한 작동 제어가 가능한 유압실린더, 모터 등에 연결된 스크류축에 결합되어 직선왕복하는 너트로 구성된 볼스크류, 이송방향으로 배치된 랙기어와 피니언기어를 적용한 구동장치 및 풀리와 벨트를 적용한 구동장치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
이상에서 살펴본 구동부(120)는, 동시에 2개의 시험타이어(TT)에 대한 내마모 시험을 진행할 수 있도록 상술한 드럼(110)을 기준으로 양측에 각각 마련될 수 있다.
측정부(130)는, 드럼(110)과 구동부(120)의 작동에 따라 점차 마모되는 시험타이어(TT)의 마모두께(WT)를 비접촉 방식으로 측정하기 위해 마련된 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 시험타이어(TT)의 그루브가 아닌 트레드의 접촉면을 마주하는 구동부(120)의 일측에 위치조절이 가능하도록 설치될 수 있다.
이러한 측정부(130)는, 비접촉식으로 이격된 거리를 측정할 수 있는 상용화된 장비 즉, 레이저 또는 초음파 등을 이용한 거리측정센서 등으로 이루어져 후술할 제어부(140)에 의해 작동제어됨으로써, 시험타이어(TT)의 트레드와 측정부(130) 간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리 정보를 제어부(140)에 전송하게 된다.
이때, 시험타이어(TT)의 마모두께(WT)는, 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 회전축(122)에 결합된 시험타이어(TT)에 대하여 후술할 내마모 시험단계(S20)가 수행되기 전과 후에 각각 측정된 시험타이어(TT)의 트레드와 측정부(130) 간 이격거리의 차이로서 산출될 수 있다.
제어부(140)는, 드럼(110), 구동부(120) 및 측정부(130) 등과 전기적으로 연결되어 이들의 작동을 제어하고, 이들로부터 소정의 데이터를 전달받아 연산 및 처리작동을 수행하는 구성요소로서, MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino), PLC (Programmable Logic Controller) 등과 같이 정보연산과 시퀀스 제어가 프로그래밍될 수 있는 정보처리유닛과 제어설정을 위한 입력장치로 구현될 수 있다.
이때, 연결된 각 장치를 제어하고 송수신된 데이터 등을 처리하는 제어부(140)의 일련의 연산 및 처리과정은, 상술한 정보처리유닛을 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 프로그래밍 언어로 코딩됨으로써 이루어지게 된다.
여기서 제어부(140)의 일련의 연산 및 처리를 위한 알고리즘은, 당업자 수준에서 다양한 방식 및 형태로 손쉽게 코딩되어 이루어질 수 있는 것이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 입력장치는, 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)의 정확한 구동을 위한 다양한 설정 값과 일련의 명령어 등을 정보처리유닛에 입력하기 위한 구성으로, 키보드, 마우스, USB포트 등과 같은 상용화된 입력장치일 수 있다.
위와 같은 제어부(140)는, 장기간 소요되는 실외 실차 주행기반의 타이어 내마모 시험을 수행하지 않아도 실내에서 신속하게 시험타이어(TT)에 대한 예상마일리지(y)를 신뢰성 있게 추정 내지 예측하기 위해, 도 1 및 도 3a 내지 도 3d에 도시된 일련의 단계 또는 과정이 연속 수행되도록 각 장치를 작동 제어하게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)에 포함된 제어부(140)의 작동제어 등을 통해 시험타이어(TT)에 대한 타이어 예상마일리지(y)가 예측되는 일련의 단계 내지 과정을 도 1 및 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 단계별로 설명하기로 한다.
먼저, 작업자는, 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 실내에 설치된 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)에 의한 일련의 과정이 수행되도록, 시험타이어를 준비하고 장착하는 단계(S10)를 수행하게 된다.
여기서 시험타이어를 준비하는 단계(S11)는, 시험타이어(TT)의 불량이나 이상 여부가 작업자의 육안이나 계측장치를 통해 확인하는 단계와, 시험 목적, 타이어의 용도 및 차량에 각각 대응되도록 시험타이어(TT)의 공기압을 적절히 조절하는 단계와, 내마모 시험이 이루어지는 실내 온도를 적정한 온도(일례로, 실내 온도는 25℃)로 유지하는 단계 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 시험타이어(TT)의 공기압 설정은 제조사에서 권장하는 차량의 공기압 기준에 따라 결정될 수 있다.
그리고 시험타이어를 장착하는 단계(S15)는, 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)의 마모부재(112)를 마주하도록 시험타이어(TT)를 회전축(122)에 결합시킴으로써 이루어지게 된다.
다음으로, 제어부(140)는, 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 상술한 소정의 입력장치를 통해 본 발명의 내마모 시험장치(100)에 입력되는 설정에 따라 내마모 시험단계(S20)를 수행하게 된다.
본 단계(S20)에서 입력되는 설정 항목은, 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)의 일련의 작동과 관련된 제어사항으로서, 상술한 직선구동수단(124)을 통해 시험타이어(TT)에 인가되는 시험하중과 관련된 설정, 시험타이어(TT)의 트레드와 측정부(130) 간의 이격거리 측정과 관련된 설정, 실내 시험을 위해 드럼(110) 및 구동부(120)의 회전과 관련된 설정, 추정지수(x) 및 타이어의 예상마일리지(y)의 산출과 관련된 설정 등일 수 있다.
여기서 시험하중은, 제조업체에서 1개의 타이어 당 주행할 수 있는 최대 하중을 타이어별로 수치화한 하중지수(kg)에 소정의 가중치를 곱하여 결정되는 설정인자를 말한다.
일례로, 시험하중은, 하중지수가 100인 시험타이어(TT)의 최대하중이 800kg로 정의될 때, 이러한 하중지수(800kg)에 소정의 가중치 즉, 0.6 내지 1.2를 곱하여 산출할 수 있다.
이때, 소정의 가중치는, 상술한 범위 내에서 차량의 하중이나 타이어의 사이즈에 따라 적절하게 선택될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 0.8을 적용하여 시험하중을 산출한 후 도 5에 도시된 타이어별 추정지수(x)의 계산에 활용하게 된다.
위와 같이 산출된 시험하중, 즉 800 x 0.8 = 640은 제어부(140)에 입력된 후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 직선구동수단(124)을 통해 시험타이어(TT)에 인가되어 마모부재(112)를 가압함으로써 실차 주행과 유사한 타이어 마모를 유도하게 된다.
그리고 시험타이어(TT)의 트레드와 측정부(130) 간의 이격거리 측정과 관련된 사항은, 상술한 측정부(130)의 작동시점을 제어하는 것으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 내마모 시험(S20)이 이루어지기 전에 도 3b와 같이 타이어의 트레드 표면과 측정부(130) 간의 이격거리를 먼저 측정하도록 작동제어하는 제1 설정과, 도 3c에 도시된 바와 같이 내마모 시험(S20)이 모두 완료된 이후에, 도 3d와 같이 타이어의 트레드 표면과 측정부(130) 간의 이격거리를 측정하도록 작동제어하는 제2 설정 등으로 구성될 수 있다.
위와 같이 제1,2 설정에 의해 각각 측정된 이격거리 간의 차이는, 내마모 시험으로 인해 마모된 시험타이어(TT)의 마모두께(WT)에 대응하는 것으로, 제어부(140)의 연산 작동에 의해 자동으로 산출될 수 있게 된다.
그리고 실내 시험을 위해 드럼(110) 및 구동부(120)의 회전과 관련된 사항은, 드럼(110) 및 구동부(120)의 회전속도를 각각 개별적으로 가변시키는 설정과, 회전속도별 구동시간에 대한 설정과, 총 내마모 시험 수행시간에 대한 설정 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내마모 시험장치(100)는, 소정의 주기에 따라 저속, 중속 및 고속으로 타이어를 회전시키며, 24시간 내지 48시간 동안 타이어의 마모를 발생시키는 내마모 시험단계(S20)를 수행하도록 설정하게 된다.
이때, 소정의 주기에 따라 저속, 중속 및 고속으로 제어되는 타이어의 회전속도는, 실차의 주행과 유사한 타이어 회전을 구현하기 위한 것으로, 점차 증가하다가 감소하는 순서로 순환하되, 저속은 대략 25km/h의 속도로 5분간 유지되고, 중속은 대략 60km/h의 속도로 15분간 유지되며, 고속은 대략 110km/h의 속도로 20분간 유지되는 것으로 설정될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 설정에 따라 내마모 시험단계(S20)가 도 3c에 도시된 바와 같이 24시간 내지 48시간 동안 상술한 시험타이어(TT)에 대하여 진행되는 동안, 제어부(140)는 회전축(122)의 회전수를 카운트하여 시험타이어(TT)의 총 주행거리를 산출하게 된다.
그리고 제어부(140)는, 도 3d에 도시된 바와 같이 시험타이어(TT)에 대한 내마모 시험단계(S20)가 모두 완료되면, 시험타이어(TT)의 마모두께(WT)를 자동으로 산출하고, 이렇게 산출된 마모두께(WT), 시험타이어(TT)별로 인가된 시험하중 및 총 주행거리를 이하에서 진행될 단계의 기초자료로 활용되게 된다.
다음으로, 제어부(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 전 단계(S20)에서 연산된 마모두께(WT), 시험타이어(TT)별 인가된 시험하중 및 총 주행거리에 기반하여 추정지수(x)를 산출하는 단계(S30)를 수행하게 된다.
여기서 추정지수(x)는, 실외에서 실차 주행을 기반으로 산출한 타이어 예상마일리지(y)에 대응하는 결과를 도출하기 위해 본 발명에서 특별히 정의한 지수로서, 다음과 같은 산출식에 의해 도출될 수 있다.
Figure 112020124589612-pat00001
이때, β는 추정지수(x)를 0보다 큰 수로 만들기 위한 상수로서, 10, 102, 103, 104 등과 같이 10의 양의 승수 중에서 적절히 선택될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 수치로 표현되는 추정지수(x)의 편리한 취급을 위해, 10,000을 적용하여 추정지수(x)를 산출하게 된다.
여기서 마모율은, 앞선 단계(S20)에서 도출된 주행거리와 마모두께(WT)에 기초하여
Figure 112020124589612-pat00002
에 의해 산출되고, 시험하중은 상술한 바와 같이, 하중지수와 가중치에 기초하여
Figure 112020124589612-pat00003
에 의해 산출될 수 있다.
위와 같은 추정지수(x) 산출식은, 실내에서 본 발명에 따른 내마모 시험장치(100)를 이용하여 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)를 추정할 때, 주요한 영향을 주는 요인인 주행거리, 마모율, 타이어 공기압 및 시험하중 중에서 마모율과 시험하중이 통계 유효성 분석에서 가장 상관성이 높은 인자로 분석되었기 때문에 상술한 바와 같이 도출된 것이다.
보다 구체적으로, 추정지수(x) 산출식 중 마모율이 분자에 위치하게 된 이유는, 통계 유효성 분석상 추정하고자 하는 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)와 마모율은 서로 높은 상관성의 비례관계를 형성하는 것으로 확인되었기 때문이다.
즉, 마모율의 경우 통계적 상관성과 관련된 T값이 다른 인자들과 비교시 상대적으로 큰 양수값인 반면에 P값은 0.05 이하의 작은 수로 계산되었기 때문에 마모율과 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)는 서로 높은 상관성의 비례관계로 해석된 것이다.
그리고 추정지수(x) 산출식 중 시험하중이 분모에 위치하게 된 이유는, 통계 유효성 분석상 추정하고자 하는 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)와 시험하중은 서로 높은 상관성의 반비례관계를 형성하는 것으로 확인되었기 때문이다.
즉, 시험하중의 경우 통계적 상관성과 관련된 T값이 다른 인자들과 비교시 상대적으로 큰 음수값인 반면에 P값은 0.05 이하의 작은 수로 계산되었기 때문에 시험하중과 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)는 서로 높은 상관성의 반비례관계로 해석된 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 추정지수(x) 산출식에 전 단계(S20)에서 연산 내지 산출된 마모두께(WT), 시험하중 및 총 주행거리를 각각 대입하게 되면, 이하에서 수행되는 단계(S40)에서 사용될 기초자료인 시험타이어(TT)별 추정지수(x)가 간단하게 산출될 수 있게 된다.
마지막으로, 제어부(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상술한 전 단계(S30)에서 산출된 추정지수(x)에 기반하여 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)를 실내에서 추정 내지 예측하는 단계(S40)를 수행하게 된다.
본 단계(S40)에서 추정지수(x)에 기반하여 실차기반 타이어 예상마일리지(y)를 추정 내지 예측하는 방법이, 얼마나 높은 상관성(신뢰성)을 갖는 지를 확인하기 위해, 도 4의 산점도와 도 5의 산점도를 상호 대비하여 설명하면 다음과 같다.
여기서 산점도란, 두 가지 변수(x,y) 사이의 관계를 파악하여 어느 한 변수(x)로부터 다른 변수(y)의 값을 추정하기 위한 선형회귀모형에서 활용되는 그래프로서, 이에 의하면 두 가지 변수(x,y)의 데이터 값이 미지의 직선인 1차 회귀함수(y = ax + b)에 얼마나 근접하여 분포하는지에 따라 다른 변수(y)에 대한 추정의 신뢰성을 판단할 수 있게 된다.
이때, 추정의 신뢰성은 결정계수 R2에 의해 판단될 수 있는데, 그 값이 1에 가까울수록 추정의 신뢰성이 높다고 판단하게 되고, 상술한 1차 회귀직선은 산점도상의 실제 값(y)과 모형에 의하여 추정된 값(y')의 차이를 제곱하여 합한 값을 최소화하는 방법(최소제곱법)으로 미지의 직선 즉, 1차 회귀함수의 기울기와 절편값을 도출하게 된다.
상술한 내용은 선형회귀모형의 기본적인 내용이므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 4의 산점도는, 실외에서 진행된 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지(y)와, 실내에서 동일한 시험타이어(TT)에 대하여 진행된 내마모 시험장치(100)의 시험에 의한 마모율(x)을 대응되게 표시한 산점도이다.
이러한 도 4의 산점도를 살펴보면, x,y의 데이터 분포가 1차 회귀함수(y = ax + b)로부터 넓게 분포하고 있고, 결정계수 R2 = 0.1118이므로, 종래와 같이 실내 시험에서 산출된 마모율(x)에 기초하여 실차기반 타이어별 예상마일리지(y)를 예측 내지 추정하는 방법은, 추정의 신뢰성이 떨어진다고 해석할 수 있다.
반면에 도 5의 산점도는, 실외에서 실차 내마모 시험에 의해 산출된 타이어별 예상마일리지(y)와, 실내에서 동일한 시험타이어(TT)에 대하여 진행된 내마모 시험장치(100)의 시험에 기반하여 산출된 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도이다.
이러한 도 5의 산점도를 살펴보면, x,y의 데이터는 1차 회귀함수(y = ax + b)에 근접하여 분포하고 있고, 결정계수 R2 = 0.8349이므로, 실내 시험에서 산출된 추정지수(x)에 기초하여 실차기반 타이어별 예상마일리지(y)를 예측 내지 추정하는 본 발명의 방법은, 종래 마모율(x)에 기초한 추정보다 추정의 신뢰성이 훨씬 높다고 해석할 수 있다.
여기서 도 5에 도시된 바와 같은 1차 회귀함수의 기울기와 절편값은, 앞서 언급한 바와 같이, 산점도상의 실제 값(y)과 선형회귀모형에 의하여 추정된 값(y')의 차이를 제곱하여 합한 값을 최소화 하는 방법(최소제곱법)으로 도출될 수 있다.
위와 같이 도 5의 1차 회귀함수가 확정되면, 본 발명에 따라 새로운 시험타이어(TT)에 대한 추정지수(x)를 산출하고, 이를 기울기와 절편값이 확정된 1차 회귀함수(y = ax + b)에 단순히 대입함으로써, 새로운 시험타이어(TT)에 대한 실차기반의 타이어 예상마일리지(y)가 신속하고 간편하며 신뢰성 있게 추정 내지 예측될 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 추후 개발되는 다양한 시험타이어(TT)는, 장기간의 실외 평가가 아닌 실내에서 내마모 시험장치(100)를 통해 24시간 내지 48시간의 내마모 시험단계(S20)를 거치게 되면, 해당 시험타이어(TT)에 대한 추정지수(x)가 산출(S30)되고, 위와 같이 확정된 1차 회귀함수에 추정지수(x)를 대입하는 과정(S40)에 의해 해당 시험타이어(TT)에 대한 예상마일리지(y)가 신속하면서도 높은 신뢰성으로 차량 종류나 타이어의 규격을 불문하고 일반적, 범용적으로 도출될 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
TT: 시험타이어 WT: 마모두께
x: 추정지수 y: 실차기반 타이어 예상마일리지
100: 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치
110: 드럼 112: 마모부재
120: 구동부 TL: 시험하중
122: 회전축 124: 직선구동수단
130: 측정부 140: 제어부

Claims (9)

  1. 소정의 시험하중이 인가된 상태로 타이어 내마모 시험장치에 장착된 타이어로부터 측정된 마모율을 이용하여 타이어의 예상마일리지를 추정하는 방법으로서,
    상기 마모율을 상기 시험하중으로 나눈 추정지수(x)를 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대입하여 타이어의 예상마일리지(y)를 실내에서 예측할 수 있도록 구성되되,
    상기 시험하중은, 타이어별로 정해진 하중지수(kg)에 기반하여 결정되고,
    상기 마모율은, 상기 내마모 시험장치를 통해 측정된 주행거리를 마모두께로 나눈 값이며,
    상기 회귀함수는,
    실외에서 다수의 시험차량과 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 실차 내마모 시험을 통해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 상기 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 상기 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 타이어 예상마일리지 추정방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타이어 예상마일리지 추정방법은,
    소정의 주기에 따라 저속, 중속 및 고속으로 타이어를 회전시키며, 24시간 내지 48시간 동안 타이어의 마모를 발생시키는 내마모 시험단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 예상마일리지 추정방법.
  5. 삭제
  6. 외측 둘레면을 따라 마모부재가 구비된 상태로 제어된 회전작동을 수행하는 드럼;
    상기 둘레면과 접하도록 장착된 시험타이어의 회전을 제어하며 상기 시험타이어를 상기 둘레면 쪽으로 가압하여 상기 시험타이어에 소정의 시험하중을 인가하는 구동부;
    상기 드럼과 상기 구동부의 작동에 따라 마모된 상기 시험타이어의 마모두께를 비접촉 방식으로 측정하는 측정부; 및
    상기 드럼, 구동부 및 측정부를 작동제어하며, 상기 구동부 및 측정부로부터 소정의 데이터를 전달받아 상기 시험타이어의 마모율을 연산하고, 상기 마모율을 상기 시험하중으로 나눈 추정지수(x)에 기초하여 타이어의 예상마일리지(y)를 산출하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 추정지수(x)를 소정의 선형회귀모형의 1차 회귀함수에 대입하여 타이어의 예상마일리지(y)를 산출하되,
    상기 마모율은, 상기 구동부를 통해 측정된 주행거리를 마모두께로 나눈 값이고,
    상기 시험하중은, 타이어별로 정해진 하중지수(kg)에 기반하여 결정되고,
    상기 회귀함수는,
    실외에서 다수의 시험차량과 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 실차 내마모 시험을 통해 산출된 타이어별 예상마일리지와, 실내에서 동일한 시험타이어에 대하여 각각 진행되는 내마모 시험장치의 시험에 기반하여 산출된 상기 추정지수(x)를 대응되게 표시한 산점도로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 타이어 예상마일리지의 추정이 가능한 내마모 시험장치.
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