KR20040004150A - 타이어 마모 추정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 값의 쌍 "i"에 대해 슬립(G_i)과, 상기 슬립시에 유효한 마찰 계수(μ_i)를 추정값 또는 측정값(G_i, μ_i)을 측정하고; 원점과 (G_i, μ_i)를 지나는 대응하는 직선의 기울기(α_i)의 값을 측정하고; 원점에서의 기울기(α₀)의 값을 추정하기 위해 충분한 수의 쌍(α_i, G_i)으로부터 회귀하거나 또는 직접 계산하여 계수 B를 계산하고; 트레드 패턴의 종방향 강성도를 나타내는데 α₀를 사용하는 것으로 구성되는, 타이어의 기능을 제어하는 방법에 대한 것이다.

Description

타이어 마모 추정 방법{Estimation of tyre wearing}

본 발명은 타이어, 보다 상세하게는 타이어 마모의 추정에 대한 것이다.

특정한 차량에 구비된 시스템들의 몇몇 매개변수들을 자동적으로 적용하기 위해 및/또는 운전자에게 경고하기 위해, 정확한 측정을 하기 위한 것이 아니라면 차량에 장착된 타이어의 마모를 추정할 수 있으면 유익할 수 있다. 예를 들어, 안티-로크(anti-lock) 제동 시스템의 성능을 개선하기 위해 타이어 마모에 따라 안티-로크 제동 시스템의 몇몇 매개변수를 자동적으로 조정하는 것이 유리할 수 있다.

본 발명의 목적은 갈수록 표준 장비가 되어가는 안티-로크 제동 시스템("ABS"라는 이름으로 공지되어 있음)을 이미 구비한 차량에서 실시하기 쉬운 타이어 마모 추정 방법을 제안하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 제어 과정을 도시하는 블록도.

도 2는 슬립에 대한 마찰계수의 변화와, 동일 슬립시의 예전의 곡선에서의 지점과 원점을 지나는 시컨트(secant)의 동일 슬립에서의 변화의 곡선의 도면.

도 3은 다양한 시험 조건하에서 동일한 타이어에 대해 슬립에 대한 마찰 계수의 몇 개의 변화의 도면.

도 4는 슬립에 대한 마찰 계수의 전형적인 변화 곡선을 도시하며, 3개의 특정한 슬립에 대한 곡선과 원점을 지나는 시컨트들의 경로를 도시하는 도면.

도 5는 동일한 슬립에서 마찰계수의 변화 곡선의 지점과 원점을 지나는 시컨트의 기울기의 슬립의 함수로서 개략적인 선형 변화 곡선을 도시하는 도면.

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 타이어 기능 제어 방법을 제안한다:

ㆍ 하나 이상의 값의 쌍 "i"에 대해 슬립(G_i)과, 상기 슬립시에 유효한 마찰 계수(μ_i)를 추정값 또는 측정값(G_i, μ_i)을 측정하고;

ㆍ 원점과 (G_i, μ_i)를 지나는 직선의 기울기(α_i)의 대응하는 값을 측정하고;

ㆍ 원점에서의 기울기(α₀)의 값을 추정하기 위해 충분한 수의 쌍(α_i, G_i)으로부터 회귀하거나 또는 직접 계산하여 계수 B를 계산하고;

ㆍ 트레드 패턴의 종방향 강성도(longitudinal stiffness)를 나타내는데 α₀를 사용하는 것.

본 발명에 관련하여, 임의의 적절한 수단으로 예를 들어 타이어 또는 그 주변에서 이루어지는 측정으로부터 마찰계수(μ)가 얻어질 수 있다. 본 발명이 ABS 제동 시스템을 갖는 차량에 사용되면, 강제적인 것은 아니지만 이하에 간략하게 언급하는 바와 같이 이러한 시스템에서 이루어지는 추정에 의존할 수 있다. 균질한 지면 상의 직선 경로에서 제동할 때에, 지면 상의 타이어의 제동력(F_x)은 휠(차륜)및 그 브레이크의 구조 매개변수(construction parameter)와 제동 압력으로부터 정해진다. 모든 타이어에 가해지는 힘(F_x)을 알고 있다면, 차량의 감속도를 계산할 수 있으므로, 차량 특성을 고려하여 각각의 휠에서의 부하 전달 및 부하 변화를 계산할 수 있다. 이로부터, 각각의 타이어에 가해지는 수직 부하(F_z)의 추정치를 유도할 수 있다. 따라서, 마찰계수의 추정치()가 얻어진다. 대응하는 측방향 힘(F_y)을 추정 또는 측정에 의해 알게 된다면, 수학식()에 의해 마찰계수를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 본 발명에 관련하여, 이러한 두 추정은 동등한 것으로 간주된다. 유사하게 그리고 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명에 관련하여, 제동에 관해 언급한 모든 것은 가속에 관해 유효하며; 달리 말해, 물론 제동력을 수정하기 위한 액츄에이터들이 같지는 않더라도, 제동력은 그립(grip)과 관련한고려조건에 관하여, 구동력과 등가이다.

타이어의 슬립율(slip rate)에 관하여, 차량의 속도와 타이어의 속도 간에 슬립이 없을 때, 즉 타이어가 자유롭게 구르면 G=0%이고, 차량의 속도가 0이 아닐 때 타이어가 회전고정(rotationally locked)된 상태이면 G=100%이다.

본 발명은 하기의 관찰에 근거한 것이다. 도 3은 2 바(bar)의 팽창 압력에서 다양한 지면 위에서 한 가지의 부하 및 속도 조건으로 시험된 한 가지의 동등한 신품인 미쉘린(MICHELIN) XH1 195/65-15 타이어에 대해 슬립 함수로서 마찰계수(μ)의 다양한 곡선을 도시한다. 전형적으로 환경[지면의 특성(아스팔트, 콘크리트), 건조 또는 젖음(수분 레벨), 온도 및 타이어 마모 정도)]에 따라 슬립(G)의 함수로서 μ의 값이 크게 변할 수 있다(μ_max는 빙판 상에서 약 0.15, 건조한 지면상에서 약 1.2이다).

관련한 사용가능한 모든 정보를 사용하여 마찰계수가 최대값이 될 때의 각각의 제동시에 (또는 각각의 가속시에) 얻어지는 측정값을 사용한다.

도 1은 제안된 알고리즘을 예시하며, 이 알고리즘의 주요 단계들은 하기와 같다:

1. 실제 가능성에 따라 측정 또는 추정하여 지점(G_i, μ_i)을 획득한다. 적어도 2쌍의 "i" (G_i, μ_i)를 얻는 것이 바람직하다. G_i가 실질적으로 0이 아니고 최소 임계값이 부과되어 관련(relevant)하기에 너무 낮은 값들이 제거됨이 보장된다.

2. 원점과 곡선 μ(G)를 지나는 시컨트의 특성 기울기(α)의 계산: 이전에얻은 값(G_i, μ_i)으로, 직접 계산 α_i= μ_i/G_i(도 4 참조)에 의해 또는 예를 들어 하기와 같은 선형 회귀와 같은 적절한 회귀를 실시하여 시컨트가 평가된다:

노이즈를 제거하기 위해 i이하의 모든 하첨자(subscript) 지점을 고려한다. 이는 선형 회귀가 각각의 개별적 지점에서 측정 노이즈에 본질적으로 훨씬 덜 민감하며, 충분한 갯수의 지점들이 고려되면 외란(disturbance)들이 서로 상쇄되는 경향이 있기 때문이다(비교. 기본적 통계학적 특성). 이러한 접근 방법은 비교적 유익한데, 왜냐하면 종래와는 다르게 관련한 개개의 값(노이즈 때문에 부정확)이 아니라 다수의 값으로부터 나타나는 경향이기 때문이다. 그러므로, 쌍(G_i, μ_i)이 얻어진다.

3. 회귀(α_i, G_i)에 의한 계수(B)의 계산: 충분한 개수 "n"의 지점으로부터 회귀가 계산되며, 지점의 개수는 만족스럽게 노이즈로부터 영향받지 않게 하는 것이다.

ㆍ 측정 또는 추정되는 지점들 n(도 5 참조)에 적용되는 선형 회귀의 경우:

ㆍ 측정 또는 추정되는 지점들 n에 적용되는 지수 회귀의 경우 :

가장 적절한 회귀에 의해, 계수(B)가 얻어진다. 예시한 것 외의 다른 회귀가 사용될 수도 있으며, 선택된 회귀의 계수(들)을 구할 수 있는 당업자에게, 고려할 수 있는 다양한 회귀가 공지되어 있다.

4. 종방향 강성도의 계산: 상기 얻어진 계수(B)는 타이어의 종방향 강성도를 대표한다;

ㆍ 선형 회귀의 경우: 강성도= B^Lin

ㆍ 지수 회귀의 경우:

계수(B)는 제로(zero) 슬립(α₀)에 대한 각도(α)의 값과 같다. 그러나, 이를 직접 계산할 수는 없다; 이는 회귀에 의해 얻어진다. 본원에서 제안되는 것은 선형 회귀 또는 지수 회귀 중의 하나이다.

5. 마모의 추정. α₀의 평균값이 정해지고, 마모율을 추정하기 위해, 처리를 받는 타이어의 기준값과의 비교가 이루어진다. 예를 들어, 초기 높이 H₀=8mm를 갖는 표준의 트레드 패턴으로부터 시작하여 신품인 상태에서 표준 강성도"강성도₀"를 기록하고, 각각의 대조대상(change)의 타이어에서 다시 기록하여, 트레드 패턴의 잔류 높이(H)의 추정치가 예를 들어 H₀의 비(proportion)로 계산된다(보다 정교한 모델이 고려될 수 있음):.

물론, H 또는 α₀의 추정값은 예정된 거리 또는 예정된 회수의 제동시에 (또는 이미 언급한 바와 같이 동등하기 때문에, 가속시에) 얻어지는 평균값을 계산하여 보다 신뢰성있게 될 수 있다.

본 발명은 타이어의 종방향 강성도의 양호한 추정치를 제공한다. 종방향 강성도는 두 가지 성분을 갖는다: 구조 성분(structural component)은 타이어의 카커스로부터 구해지고, "패턴" 성분은 타이어의 트레드 패턴으로부터 구해진다. 구조 성분은 타이어의 수명 전체에 걸쳐 변하지 않고 유지된다. 그러나, 패턴 성분은 타이어의 사용수명 중에 마모에 따라 연속적으로 변한다. 패턴 성분은 마모에 따라 대략 비례하여 증가한다. 그러므로, 본 발명은 타이어 마모의 추정치를 제공한다.

적절한 샘플링 기간에서 잔류 값(H)의 추정량(estimator)의 평균값들을 계산하여, 타이어가 그 위에서 구르는 상이한 지면의 영향이 상쇄되고, 추정값이 신뢰성있게 된다.

본 발명은 안티-로크 제동 시스템("ABS"라는 이름으로 공지되어 있음)을 이미 구비한 차량에서 실시하기 쉬운 타이어 마모 추정 방법을 제공한다.

Claims (10)

1. ㆍ 하나 이상의 쌍 "i"의 값(G_i, μ_i)에 대해 슬립(G_i)과 상기 슬립에서 지배적인 마찰계수(μ_i)의 추정치 또는 측정치를 정하는 단계와;

   ㆍ 원점과 (G_i, μ_i)를 통과하는 직선의 기울기(α_i)에 상응하는 값들을 정하는 단계와;

   ㆍ 원점에서의 기울기(α₀) 값을 추정하기 위해 충분한 수의 (α_i, G_i)의 쌍으로부터 회귀하여 또는 직접 계산하여 계수(B)를 계산하는 단계와;

   ㆍ 트레드 패턴의 종방향 강성도를 나타내는데 α₀을 사용하는 단계를 포함하는 타이어의 기능을 제어하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기울기(α_i)는 α_i= μ_i/G_i를 직접 계산하여 정해지는 타이어 기능 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기울기(α_i)는 적절한 회귀를 실시하여 정해지는 타이어 기능 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   의 선형 회귀가 실시되는 타이어 기능 제어 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   종방향 강성도를 나타내는 계수(B)는 "n"개의 측정된 또는 추정된 지점들에 가해지는

   의 선형 회귀에 의해 계산되는 타이어 기능 제어 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   종방향 강성도를 나타내는 계수(B)는 "n"개의 측정된 또는 추정된 지점들에 가해지는

   의 지수 회귀에 의해 계산되는 타이어 기능 제어 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   마모율을 추정하기 위해 α₀의 평균값이 정해지고 처리될 타이어의 기준값들과의 비교가 이루어지는 타이어 기능 제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   트레드 패턴의 잔류 높이(H)의 추정치가에 의해 구해지는 타이어 기능 제어 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   α₀의 평균값이 소정의 회수의 제동 또는 가속에 근거하여 정해지는 타이어 기능 제어 방법.
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

    α₀의 평균값이 소정의 거리에 근거하여 정해지는 타이어 기능 제어 방법.