KR20040023726A

KR20040023726A - 응력으로부터 타이어의 특성을 결정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20040023726A
Application number: KR10-2004-7001892A
Authority: KR
Inventors: 데빗 베르뜨란
Original assignee: 소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린; 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-18
Also published as: JP2004538458A; ATE542117T1; WO2003014687A1; CN1539077A; US6962075B2; CN1247973C; US20040158441A1; JP4479992B2; EP1417465A1; EP1417465B1

Abstract

본 발명은 타이어의 접촉 면적 상의 지면에 의해서 작용하는 최종 힘들의 3개의 성분과, 타이어에 의해서 발생된 셀프-얼라인먼트 토크, 캠버 및 압력으로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 결정 방법에 관한 것이며,

비드들중 하나에 각각 위치한 두 공간 고정점에서 전단 응력들중 적어도 하나의 측정값에서 상기 특성을 차감하는 것으로 구성된다.

Description

응력으로부터 타이어의 특성을 결정하기 위한 방법{Method for determining characteristics of a tyre from stresses}

차량의 핸들링을 제어하기 위하여, 특정 롤링 변수를 결정하려는 시도가 있었다. 예를 들어, 휠의 종방향 슬립을 감소시키기 위하여, 각 휠의 회전 속도의 변화로부터 얻어진 슬립의 함수로써, 엔진 또는 브레이크에 의해서 휠에 전달된 토크를 조절할 수 있는 슬립 제한 시스템(A.B.S., A.S.R.)이 계발되었다. 지면에 전달된 토크에서의 변화를 결정하기 위하여, 타이어의 측벽의 토션[원주방향의 각도 변형]을 측정하는 것이 제안되었다. 회전 속도의 변화에서 얻어지는 것 보다 직접적인 이러한 측정은 슬립 제한 시스템의 더욱 한정된 제어를 할 수 있게 한다.

운전자의 원하는 궤적(trajectory)을 실제로 차량이 추종하는 것을 보장하기 위하여, 휠에 적용된 구동력 또는 제동력에 영향을 미치는 시스템(E.S.P.)이 공지되어 있다. 이것을 실행하기 위하여, 요 속도(yaw velocity)(수직축에 대한 차량의 회전 속도), 롤링 속도, 차량의 횡단 가속도와 운전자가 조정휠에 인가하는 각도 위치가 일반적으로 동시에 측정된다.

본 발명은 지면에 의해서 작용하는 차량의 모든 힘이 휠을 통해서 전달된다는 것을 고려하는 것에서 출발한다. 상기 힘들의 균형은 차량이 겪게 되는 가속을 설명한다. 따라서, 모든 상기 힘들을 결정하면, 상술한 여러 센서들이 필요없게 되거나 또는 더욱 완전한 정보를 제공하도록 보완할 수 있게 된다.

본 발명의 방법은 타이어의 트래드와 지면 사이에 작용하는 힘들이 비드에서 실질적이고 재생가능한 응력 변형을 유발한다는 인식에 기초한다. 상기 응력들은, 타이어의 회전 동안 실시간에서 개별적으로 측정한다면, 타이어에 의해서 작용되는 셀프-얼라인먼트 토크(self-alignment torque)의 신호 및 크기 뿐 아니라, 타이어에 작용하는 힘의 크기 및 방향을 각각의 순간에 알 수 있게 한다.

이러한 설계 및 작동 형태에 기인하여, 억제될 때, 타이어에서 발생한 변형 및 내부 응력들은 팽창 압력에 좌우된다. 팽창 압력은 따라서 본원에 제안된 방법의 변수들중 하나이다. 이 압력은 본 발명의 본원에서 취한 측정 수단과는 무관한, 예를 들어, 압력 센서와 같은 특정 측정수단을 통해서 알 수 있다. 또한 이 압력은 응력들의 특별한 측정 공정으로부터 발생할 수 있다.

실제 사용 조건에서, 타이어는 캠버 각도의 변화에 자주 영향을 받는다. 이것은 비드의 응력 분포 및 타이어의 변형을 초래한다. 캠버는 따라서 본원에서 제안한 방법의 변수들중 하나이다. 캠버는 본 발명의 본문에서 취한 측정과는 무관한, 예를 들어, 캠버 각도 센서와 같은 수단과 같은 특정 측정 수단을 통해서 알 수 있다. 이 캠버도 역시 비드에서 응력들의 특별한 측정 공정에서 발생할 수 있다.

본 발명은 차량과 차량의 타이어에서 지면에 의해서 작용하는 힘을 측정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 예를 들어, 차량 브레이크의 안티록 제어(antilock control) 또는 구동휠의 안티스키드 제어(antiskid control), 차량의 궤적 제어 또는, 예를 들어, 타이어의 압력을 제어하거나 또는 모니터하는 다른 형태에 사용되는 여러 전자 보조 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 이해하는데 유용한 종래 타이어의 사시도; 여기서, 원주 방향의 전단 응력은 반경 방향(도면에 "r"로 표시됨)과 원주 방향(도면에 "c"로 표시됨) 사이의 전단 응력이 해당되며, 이 전단 응력은 σ_rs로 지정된다.

도 2a와 도 2b는 응력 σ_rs에서의 수직 성분 F_z의 효과를 도시한 도면:

- 실선은 400 daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선은 500 daN의 수직 부하에 해당하며,

-점선과 일점 쇄선은 300 daN의 수직 부하에 해당한다.

도 3a와 도 3b는 응력 σ_rs에서의 수직 성분 F_x의 효과를 도시한 도면:

- 실선은 어떤 힘 F_x가 없는 상태에서 400 daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선은 400 daN의 수직 부하와 -400daN(제동력)의 힘 F_x에 해당하며,

-점선과 일점 쇄선은 400 daN의 수직 부하와 +400daN(제동력)의 힘 F_x에 해당한다.

도 4a와 도 4b는 응력 σ_rs에서의 수직 성분 F_y의 효과를 도시한 도면:

- 실선은 어떤 힘 F_y이 없는 상태에서 400 daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선은 280daN의 힘 F_y을 갖는 400daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선과 일점 쇄선은 -280daN의 힘 F_y을 갖는 400daN의 수직 부하에 해당한다.

도 5는 캠버 각도가 적용될 때의 타이어의 변형 상태를 도시한 도면.

도 6a와 도 6b는 전단 응력 신호의 캠버 효과를 도시한 도면.

- 실선은 어떤 힘 F_x와 F_y의 부재 상태에서 0도의 캠버 각도를 갖는 400 daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선은 2도의 캠버 각도를 갖는 400daN의 수직 부하에 해당하며,

- 점선과 일점 쇄선은 4도의 캠버 각도를 갖는 400daN의 수직 부하에 해당한다.

도 7은 신경망의 구성을 도시한 도면.

도 8은 전달 함수의 보기를 도시한 도면.

도 9a와 도 9b는 타이어의 팽창 압력이 변화하는 지를 고려할 수 있게 하는 구성의 두 보기를 도시한 도면.

도 10은 두 응력 게이지들이 장착된 역 T자형 시험 몸체로 구성되는 전단 응력 센서의 보기를 도시한 도면.

도 11 및 도 12는 타이어의 비드 영역에서 도 7에 제공된 센서의 설치 보기를 도시한 도면.

도 13은 처리되지 않고 여과된 시간 신호를 도시한 도면.

도 14는 시간 신호에 기초하여 접촉 영역을 관통하는 통로의 식별(identification)을 도시한 도면.

도 15는 한 센서와 한 모델의 동작 보기를 도시한 도면.

도 16은 3개 센서와 한 모델의 동작 보기를 도시한 도면.

도 17은 3개 센서와 두 모델의 동작 보기를 도시한 도면;

- 여기서 실선으로 표시된 위치는 모델 1에 대한 입력으로 사용하기 위해 측정해야 하는 방위들을 표시하며.

- 점선으로 표시된 위치는 모델 2에 대한 입력으로 사용하기 위해 측정해야 하는 방위들을 표시하며,

- C1, C2 및 C3는 타이어 비드에서의 센서들의 방위 위치를 표시한다.

본 발명은 타이어의 접촉 면적 상의 지면에 의해서 작용하는 최종 힘들의 3개의 성분과, 타이어에 의해서 발생된 셀프-얼라인먼트 토크, 캠버 및 압력으로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 결정 방법을 제안하며, 상기 특성은 비드들중 하나에 위치하는 공간의 적어도 3개의 고정점들에서의 응력들중 적어도 하나의 측정으로부터 얻어진다. 양호하게는, 공간의 상기 적어도 3개의 고정점들은,

이 고정점들중 하나가 접촉 면적의 중심 방위 또는 접촉 면적에 대향하는 지점의 방위에 대응하고;

다른 두 고정점들이 접촉 면적의 중심을 통과하는 수직면(plane)에 대해서 대칭되도록 구성된다.

나머지 설명은 전단 응력들이 측정되는 경우를 기술한다. 이 접근방안은 그러나 제한을 의미하는 것으로 고려되서는 안되며, 예를 들어, 동일 위치에서 관찰한 굴곡 응력 또는 압축 응력 과 같은 다른 측정의 응력들도 동일 특성을 결정할수 있게 한다.

양호한 실시예에서, 본 발명은 원주 방향의 비드에서 전단 응력을 계산하는 것을 제안한다. 전단 응력들을 측정하는 것은, 예를 들어, 카커스가 비드에 고정된 영역, 양호하게는, 영 률(Young's modulus)이 상당히 큰, 양호하게는, 10% 변형에서 5MPa 이상인 고무 성분에서 실행될 수 있다. 이것은 타이어의 설계에 따라 많은 가능한 구성들 사이에서 단지 특수한 경우이지만, 예를 들어, 센서는 도면에 도시된 바와 같이, 비드 와이어에 중첩된 고무 구성물에 설치된다.

본 발명에 대한 나머지 설명은 첨부된 도면을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 기술한다.

본원에 기술한 방법은 타이어의 접촉 면적에 인가된 각 힘이 비드의 전단 응력의 변형을 유발한다는 사실에 기초한다. 제 1 비드에서 지점(A)이 비드의 레벨에서 확인되는 휠에 설치된 팽창 타이어의 경우가 고려된다. 제 2 비드에서는 동일 반경과 A와 동일 방위에서 지점(B)이 선택된다. 타이어에 임의의 힘이 적용되지 않을 때에는, 전단 응력은 타이어-휠 조립체의 회전 각도의 함수로써 일정하고, 잔류 팽창 응력에 대응한다.

타이어에 힘이 가해질 때, 상기 힘들의 각 성분에 대해서 하기 효과가 관찰된다:

수직 성분(본원 F_z으로 표시된)은 타이어를 지면에 가압한다. 접촉 면적을 생성함으로써, 설치된 조립체가 회전할 때, 지점(A)에서의 전단 응력의 변화를 초래한다. 도 2a와 도 2b는 지점(A,B)이 위치하는 방위의 함수로써, 지점(A,B)에서의 각각의 전단 응력을 표시한다. 타이어 벨트는 측벽을 경유하여 비드에 연결된다. 적용된 수직 성분이 증가하면, 타이어 벨트에 대해서 휠의 수직 이동을 초래한다. 측벽은 그때 접촉 면적의 입구 및 출구의 대향 방향으로 비드를 전단 변형시킨다. 전단 응력은 접촉 면적의 중심에 대향하는 지점 뿐 아니라, 접촉 면적의 중심의 방위에서 0으로 남아있다는 것을 주의해야 한다.

롤링 방향의 수평 성분(본원에서 F_x로 표시됨)은 휠에 적용된 구동 토크 또는 제동 토크에 의해서 생성된다. 이것은 타이어 벨트에 대한 휠의 회전을 동반시킨다. 측벽은 벨트에 의해서 운반되고 모든 방위에 대해서 비드를 전단 변형시킨다. 도 3a와 도 3b는 지점(A,B)이 놓이는 방위의 함수로서, 지점(A,B)에서의 전단응력을 표시함으로써, 인가된 힘들의 성분 F_x의 효과를 도시한다. 포지티브 힘 F_x이 인가될 때(구동 토크), 규정된 바와 같이, 전단 응력은 양 비드 상의 모든 방위들에 대해서 감소된다. 네가티브 힘 F_x이 인가될 때(제동 토크), 전단 응력이 양 비드 상의 모든 방위에 대해서 증가한다.

횡단 방향의 수평 성분(F_y에 의해서 표시된)은 주로 두 비드 사이의 차이를 유발시킨다. 도 4a와 도 4b는 지점(A,B)이 놓이는 방위의 함수로서, 지점(A,B)에서의 전단 응력을 표시함으로써, 상기 유형의 억제(constraint)의 효과를 도시한다. 포지티브 힘 F_y을 갖는 억제의 경우에, 비드들중 하나는 접촉 면적의 입구측의 전단 응력이 증가하는 것을 나타내고 출구측의 전단 응력을 감소하는 것을 나타낸다. 다른 비드는 접촉 면적의 입구측 상의 전단 응력의 감소와 출구측의 증가를 나타낸다. 부하가 적용될 때와 반대로, 방위 180도와 0도를 갖는 지점들의 대향 방향으로 전단 응력의 변화는 힘 F_y이 인가될 때 두 비드에서 관찰된다.

셀프-얼라인먼트 토크 N(수직축에 대한 모멘트)은, 엄격하게 말하자면, 부여된 힘은 아니다. 그것은 성분들 F_x, F_y, F_z이 접촉 면적에 인가되는 방식의 결과이다. 만약, 성분들이 F_x, F_y, F_z인 최종 적용 지점이 접촉 면적의 중심에 없다면, 상기 결과는 셀프-얼라인먼트 토크로 언급되는 Oz의 모멘트를 발생시킨다. 상기 모멘트의 존재는 주로 Oz 주위에서 접촉 면적의 회전을 유발시킨다. 상기 효과의 결과는, 예를 들어, 접촉 면적의 중심 방위에서 한 비드의 전단 응력을 감소시키고0 셀프-얼라인먼트 토크를 갖는 위치에 대해서 동일 방위의 다른 비드의 전단 응력을 감소시킨다.

캠버 각도가 타이어에 인가되는 경우에, 두 비드의 거동(behaviour)은 다르다. 단순하게는, 한 비드가 다른 비드 보다 많은 부하를 운반하는 것과 같이 모든 상황이 발생할 수 있다. 도 5는 캠버(γ)를 갖는 것과 다른 어떤 캠버도 갖지 않는 접촉 면적의 타이어의 일부 횡단면을 비교함으로써 상기 형태를 도시한다. 이것은 접촉 면적의 약간의 측방향 변위를 유발시키고, 이것은 Y 방향으로의 추력을 동반한다. 도 6a와 도 6b는 두 비드에서 전단 응력의 변화를 도시한다. 과부하 비드[지점(A)]에서의 변화는 부하 증가의 변화와 유사하다. 다른 비드[지점(B)]에서의 변화는 지지되는 부하가 감소하는 것에 호환되는 변화가 발견된다. 신호 변화가 힘 F_y와 같이, 비드와 방위에 대해서 예상 밖으로 주어진 것이라면, 캠버의 효과를 F_x, F_z또는 N 타입으로부터 구별할 수 있다. 도 4와 도 6(a와 b)은 또한 F_y와 캠버 각도의 효과가 상이하다는 것을 보여준다. 따라서, 응력 신호와 캠버 사이의 명백한 관계를 확립할 수 있다. 그때, 비드의 응력들의 측정의 도움으로써, 타이어가 작용하는 캠버 각도의 값을 계산할 수 있다.

타이어의 겉보기 강도(apparent rigidity)는 공압 특성(팽창 압력으로부터)과 구조적 강도(구조물의 강도)로부터 유래된다. 측정된 응력 신호들은 자체적으로 공압 성분 및 구조 성분을 수용한다. 예를 들어, 2바아까지 팽창하고 Z에 따른 400daN의 부하가 걸린 타이어의 응력 신호들은 2.5바아와 500daN의 부하가 걸린 동일 타이어에 의해서 전달된 것과 동일하지 않다. 이 차이는 구조적 컨트리뷰션(structural contribution)에 해당하고 타이어의 팽창 압력을 계산할 수 있게 한다.

팽창 압력이 변화하는 경우에, 인가된 힘과 응력 신호들을 연결하는 관계는 양적으로 변화되지만, 그 특성은 변화되지 않는다. 비드의 응력들은 압력 및 부하에 의해서 영향을 받으며; "공압" 특성(팽창 압력에 의존하는)에 기인하는 컨트리뷰션(contribution)과 압력에 관한 정보를 획득할 수 있도록, 압력이 변화할 때 변화하지 않는 구조적 형태(즉, 그 타이어의 구성 재질 및 배열)로 인하여 다른 컨트리뷰션으로 구성된다.

본 방법은 단순성을 위하여 일정할 것으로 추정되는 팽창 압력의 경우에 대해서 먼저 설명될 것이다. 또한, 하기에서는 캠버가 명료하게 설명하기 위하여 일정하고 0으로 된다는 사실을 고려하고, 단지 상기 변수에 관한 가장 관심있는 경우에 대해서 언급할 것이다.

응력들의 측정이 항상 공간의 적어도 두 고정점에서 실행되는 여러 보기들에 대한 상세한 설명을 지속하기 전에, 단일 비드의 응력 측정이 최종 힘들의 성분들중 하나를 계산할 수 있게 하는 적어도 하나의 경우가 있다는 것을 주의해야 한다. 사실, 도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a 및 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 접촉 면적에 인가된 성분들 F_x또는 F_z은 접촉 면적에 대향하는 방위[방위 0도]에서 측정된 전단 응력에 영향을 미치지 않는다. 상기 지점에서 전단 응력을 측정하면, 그에 따라서자체적으로 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분 F_x을 계산할 수 있게 한다.

성분들 F_x, F_y, F_z을 혼합하는 억제력이 인가되면, 원주방향의 전단 응력 상의 상술한 효과가 중첩되는 것이 관찰된다. 제안한 방법의 장점들중 하나는 각 상기 성분들을 계산할 수 있도록, 인가된 억제력의 각 성분의 컨트리뷰션을 분리시킬 수 있다.

사용되는 접근 방안은 상기 분리작업을 실행하기 위하여 타이어의 본질적인 대칭성에 대응하는 중요한 패리티(parity) 특성에 부분적으로 의존한다.

방위(θ)는 비드의 원주방향의 전단 응력이 분석되는 각도로 규정된다. 본래의 방위는 접촉 면적의 중심으로부터의 대향측 상에서 취해진다. 접촉 면적의 중심으로 따라서 방위 180도를 가진다.

방위의 함수 s(θ)로써의 응력 신호는

[수학식 1]

s(θ) = s_p(θ) + s_i(θ)

s_i(180 + θ) = -s_i(180 - θ)

s_p(180 + θ) = s_p(180 - θ)

가 되도록, 두 신호 s_p(θ)와 s_i(θ)로 분할될 수 있으며, 여기서, s_i는 s의 홀수 부분을 지칭하고, s_p는 s의 짝수 부분을 지칭한다.

마찬가지로, s¹(θ)와 s²(θ)를 타이어의 각 측 상의 원주방향의 전단 응력의 측정과 연관된 신호로 가정하면, 하기 수학식 2가 규정된다:

[수학식 2]

여기서, s^p는 비드와 연관된 짝수 부분을 지칭하고, sⁱ는 비드와 연관된 홀수 부분을 지칭한다.

비드에 따른 패리티에 의한 분할은 s_i와 s_p모두에 균일하게 적용된다는 것을 주의해야 한다. 4개의 신호 s_i ⁱ _,s_i ^ps_p ⁱ와 s_p ^p는 각 비드에서 실행된 측정에 기초하여 얻어진다.

힘 F_x, F_y, F_z과 셀프-얼라인먼트 토크 N는 특정 대칭에 연결된 그 작동에 기인한다. 특히, 이 원칙은 타이어에서의 힘 성분들의 효과를 분리시키기 위하여 사용될 수 있다.

따라서, 관찰(도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b)에 따르면, 신호:

s_p ^p는 주로 힘 F_x와 연관되고,

s_i ⁱ는 주로 힘 F_y와 연관되고,

s_i ^p는 주로 힘 F_z와 연관된다.

추가로 적용되는 대칭성(symmetry)은 신호 s_p ⁱ가 주로 셀프-얼라인먼트 토크 N과 연결된다는 것을 확인할 수 있게 한다.

상기 관찰에 의해서, 본원에 설명된 방법은 타이어의 적어도 일측의 비드에서 원주방향의 전단 응력을 측정하는 것을 제안한다. 수학적인 작동[여러 방위에서 실행된 측정의 선형 또는 비선형 조합]으로 인해서, 상기 측정은 특정 방위에서 신호 s_i ^ps_p ⁱs_p ^p,s_i ⁱ의 값들을 계산할 수 있게 하고 그에 의해서 인가된 힘의 성분들의 계산을 제공한다.

절차를 명확하게 하기 위하여, 본 방법이 사용되지만, 배타적이지 않고 본원에 기재된 것에 대한 사용가능한 구성을 어떤 방식으로도 제한하지 않는 일부 보기들을 본원에 제공한다.

측정이 단지 한 비드에서만 실행되는 경우를 고려한다.

보기 1

본 의도는 3개의 방위에서 타이어의 한 비드에서 측정된 원주방향의 전단 응력의 측정에 기초하여, 셀프-얼라인먼트 토크와 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들을 계산하는 것이다. 측정 방위는 하기 방식으로 선택된다.

- 방위들 하나는 접촉 면적의 중간 또는 접촉 면적에 대향하는 지점의 방위(방위 180도)에 대응한다. V_c를 상기 지점에서 측정된 값으로 하시오.

- 다른 두 방위들은 접촉 면적의 중심의 방위에 대해서 대칭이다.(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰). V₁와 V₂를 상기 지점들에서 측정된 값들이라 하자.

상기 관찰에 따르면:

- V₂- V₁는 접촉 면적의 입구측과 출구측 사이의 불균형을 계산할 수 있게 한다. 상기 값은 주로 성분 F_z와 연관된다. F_z의 계산은 f_z(r₂V₂- r₁V₁)에 의해서 제공되며, 여기서 r₁, r₂는 양 실계수(positive real coefficient)이고 f_z는 단조 연속 함수(monotonic continuous function)이다.

- V_c-(V₁+ V₂)는 접촉 면적의 외측과 접촉 면적을 통과하는 통로 사이의 차이를 계산할 수 있게 한다. 본원에서 결과는 주로 성분 F_y와 연관된다. F_y의 계산은 f_y[s_cV_c-(s₁V₁+ s₂V₂)]에 의해서 제공되며, 여기서 s₁, s₂, s₃는 양 실계수이고 f_y는 단조 연속 함수이다.

- V_c+ V₁+ V₂는 비드의 전체 전단의 표시를 제공한다. 이 값은 주로 성분 F_x와 연관된다. F_x의 계산은 f_x[u_cV_c+ u₁V₁+ u₂V₂]에 의해서 제공되며, 여기서 u₁, u₂, u_c는 양 실계수이고 f_x는 단조 연속 함수이다.

상기 보기에서, 4개의 성분(F_x, F_y, F_z및 N)은 원주방향의 전단 응력의 3개의 측정에 기초하여 계산된다. 사실, 셀프-얼라인먼트 토크가 단지 성분(F_x, F_y, F_z)에만 직접 의존하는 경우가 있다. 그때 그 경우도 잘 계산될 수 있다. 셀프-얼라인먼트 토크가 다른 변수에 의존하는 경우에도, 상기 4개의 힘 성분들을 정확하게 계산하기 위하여, 더욱 많은 수의 방위들의 비드에서 원주방향의 전단 응력을 측정하는 것이 필요하다.

보기 2

본 의도는 5개의 방위에서 측정된 타이어의 일측의 한 비드에서 원주방향의 전단 응력의 측정에 기초하여, 셀프-얼라인먼트 토크와 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들을 계산하는 것이다. 측정 방위는 하기 방식으로 선택된다:

- 방위들 하나는 접촉 면적의 중간(방위 180도) 또는 접촉 면적에 대향하는 방위(방위 0도)에 대응한다. V_c를 상기 지점에서 측정된 값으로 하시오.

- 최종 두 방위들은 접촉 면적의 중심의 방위에 대해서 대칭이다.(180⁰+ β⁰와 180⁰- β⁰). V₃와 V₄를 상기 지점들에서 측정된 값들이라 하자.

동일 특성이면서, 보기 1에서 설명한 것 보다 약간 더욱 복잡한 조합(combination)은 셀프-얼라인먼트 토크가 성분(F_x, F_y, F_z)들에만 의존하지 않는 경우들을 포함하는 상기 경우에서 성분(F_x, F_y, F_z및 N)을 결정할 수 있다.

양 비드에서 측정이 실행되는 경우를 하기에서 고려할 것이다.

보기 3

본 의도는 각 비드의 2 방위에서 측정된 타이어의 양 비드에서 원주방향의 전단 응력의 측정에 기초하여, 셀프-얼라인먼트 토크와 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들을 계산하는 것이다. 측정 방위는 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택된다. F_x를 계산할 수 있도록, α는 0⁰또는 180⁰와 같지 않아야 한다. V₁ ¹와 V₂ ¹를 제 1 비드 상의 상기 방위에서 측정된 값으로 하고, V₁ ²와 V₂ ²를 제 2 비드 상의 상기 방위에서 측정된 값으로 하시오.

4개의 값으로 인해서, 방위-연관과 비드 연관 패러티(azimuth-related and bead-related parity)에 따른 분해(decomposition)를 이용함으로써 성분들을 결정할 수 있다:

- V₁ ¹+ V₁ ²+ V₂ ¹+ V₂ ²는 방위-연관과 비드 연관 짝수 성분을 제공한다. 이조합은 따라서 직접 F_x와 연관된다. 성분 F_x의 계산은 f_x(a₁V₁ ¹+ a₂V₂ ¹+ b₁V₁ ²+ b₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 a₁, a₂, b₁, b₂는 양 실계수이고 f_x는 단조 연속 함수이다.

- V₁ ¹+ V₁ ²-(V₂ ¹+ V₂ ²)는 방위-연관 홀수 및 비드-연관 짝수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서 직접 F_z와 연관된다. 성분 F_z의 계산은 f_z(c₁V₁ ¹- c₂V₂ ¹+ d₁V₁ ²- d₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 c₁, c₂, d₁, d₂는 양 실계수이고 f_z는 단조 연속 함수이다.

- V₁ ¹- V₁ ²+(V₂ ¹- V₂ ²)는 방위-연관 짝수 및 비드-연관 홀수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서 직접 N과 연관된다. N의 계산은 f_n(e₁V₁ ¹+ e₂V₂ ¹- f₁V₁ ²- f₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 e₁, e₂, f₁, f₂는 양 실계수이고 f_n는 단조 연속 함수이다.

- V₁ ¹- V₁ ²-(V₂ ¹- V₂ ²)는 방위-연관 홀수 및 비드-연관 홀수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서 직접 F_y와 연관된다. 성분 F_y계산은 f_y(g₁V₁ ¹- g₂V₂ ¹- h₁V₁ ²+ h₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 g₁, g₂, h₁, h₂는 양 실계수이고 f_y는 단조 연속 함수이다.

상기 유형의 구성은 타이어의 대칭성을 최대로 이용하고, 접촉 면적에 인가된 억제 성분들을 재구성할 때, 매우 양호한 정밀도를 기대할 수 있다.

보기 4

본 의도는 각 비드의 3개의 방위에서 측정된 타이어의 양측의 비드에서 원주방향의 전단 응력의 측정에 기초하여, 셀프-얼라인먼트 토크와 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들을 계산한다. 측정 방위는 하기 방식으로 선택된다:

- 두 방위들은 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택된다. V₁ ¹와 V₂ ¹를 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값으로 하고, V₁ ²와 V₂ ²를 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값으로 하시오.

- 한 방위는 접촉 면적의 중심에 대응한다. V_c ¹와 V_c ²를 상기 방위에서 측정된 값으로 하시오. 접촉 면적으로부터 대향측에 대응하는 방위는 균등하게 사용될 수 있다.

처리과정은 보기 3과 유사하다. 값 V_c ¹와 V_c ²는 성분 F_x의 모든 더욱 양호한계산을 제외하고는, 정보의 어떤 중복성을 허용한다.

F_x에 관한 정보는 V_c ¹와 V_c ²의 보조로 획득되고, 성분(F_y, F_z및 N)에 관한 정보는 V₁ ¹, V₁ ², V₂ ¹및 V₂ ²를 사용하여 획득된다. 여러 컨트리뷰션을 분리(decoupling)시키기 위한 추가 가능성이 사용된다.

보기 5

본 의도는 각 비드의 4개의 방위에서 측정된 타이어의 양측의 비드에서 원주방향의 전단 응력의 측정에 기초하여, 셀프-얼라인먼트 토크와 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들을 계산한다. 측정 방위는 하기 방식으로 선택된다:

- 한 방위는 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ β)에 대해서 선택된다. β는 α와 같지 않다. V₃ ¹를 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값으로 하고, V₃ ²를 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값으로 하시오.

- 한 방위는 접촉 면적의 중심 방위에 대응한다. V_c ¹와 V_c ²를 상기 방위에서 측정된 값으로 하시오. 접촉 면적으로부터 대향측에 대응하는 방위는 균등하게 사용될 수 있다.

상기 경우에, 경우 3, 4와 유사한 처리 과정이 정보의 여분의 관점에서 더욱 견고하게 적용될 수 있다. 힘 성분들과 토크 N을 계산하는 것 이외에, 그러나 본원에서 제안한 응력 측정은 추가로 후자가 변화하기 쉬운 경우에 캠버 각도를 계산할 수 있게 한다. 사실, 이 경우의 어려움은 성분 F_y와 캠버 각도에 의해서 구성된 두 방위 연관 홀수 및 비드 연관 홀수 컨트리뷰션의 부분을 결정하는 과정을 포함한다.

접촉 면적의 중심에 대해서 두 다른 각도로 측정하면, 방위의 함수로써 신호의 구배를 평가할 수 있고, 캠버 효과로부터 F_y를 구별할 수 있다. 양 비드에서 전단 응력의 측정을 실행하면, 계산작업은 캠버 변화에 대해서 더욱 견고하게 될 수 있고, 캠버 각도를 계산할 수 있게 한다.

상기 보기를 통해서 취한 선형 조합(linear combination)은 매우 기초적이며, 단지 원칙적인 효과만을 고려할 수 있게 한다. 힘들의 성분들의 계산을 재한정하고, 타이어의 선형 형태를 고려하기 위하여, 상술한 방법은 측정들을 힘들의 계산에 연관시키기 위한 더욱 복잡한 전달 함수를 이용한다. 어떤 보간법 함수는 측정 양들 사이에 링크를 세울 수 있으며, 선택 특성 또는 특성들의 값들이 본원 본문에서 사용될 수 있다. 따라서, 보간법 함수의 계산들은 트레이닝 베이스(하기)를 사용하여 결정될 수 있다.

비록, 본원의 목록에 기재된 모든 보기들은 타이어의 대칭성들을 최대로 이용하고 재구성을 용이하게 하도록 선택된 측정 방위를 이용하지만, 충분한 수의 측정의 어떤 조합은 인가된 억제의 성분들을 계산할 수 있게 하므로, 값들이 측정되는 방위의 위치를 선택하는 것은 자유롭다(방위의 대칭성은 본질적으로 필수사항은 아니다). 이 경우에서는, 알려진 방위에서 일측 또는 양측의 비드에서 원주방향 전단 응력의 측정 함수로써 성분(F_x, F_y, F_z및 N)을 제공하는 함수를 직접 찾을 수 있다. 전달 함수의 결정은 더 이상 타이어의 기계학적인 분석에 기초하지 않으며, 타이어가 겪는 힘들에 대해서 일측 또는 양측의 비드에서 원주방향 전단 응력의 관점에서 타이어의 반응에 기초한다.

측정 방위는 물리학적인 분석으로 인하여 선택되거나 또는 더욱 임의적으로 결정되며, 실행되는 측정들 사이의 전달 함수와 힘의 성분(F_x, F_y, F_z및 N)을 확립하기 위해서는 신경망이 더욱 적합하다. 만약 적당하다면, 캠버 각도는 계산되는 양들중 하나일 수 있으며, 전달 함수의 출력에서 나타날 수 있다. 가장 단순한 적용가능한 방식(scheme)들중에서, 한층의 감추어진 뉴런(neuron)들과 한층의 출력 뉴런을 갖는 신경망을 사용하는 것이 인가된 억제 성분들의 값들과 측정 양들 사이의 링크를 세우기 위한 보간법으로써 채택될 수 있다. 상기 감추어진 뉴런은 S자형 전달 함수(sigmoid transfer function)를 사용한다. 그 부분에 대한 출력 뉴런은 선형 전달 함수를 사용한다(도 7). 근사법(approximator)으로 사용될 때, 상기유형의 네트워크의 단순 특성(parsimony property)은 본원에서 매우 유리하다. 계산되는 성분에 비례한 한 네트워크를 사용하거나 또는 복수의 출력으로 인하여 모든 성분을 계산할 수 있게 하는 네트워크를 사용할 수 있다.

측정 방위가 대칭성 또는 물리적인 고찰을 이용하기 위하여 선택된다면, 입력 전에 선형 조합의 양들을 네트워크 안으로 넣는 것이 유리할 수 있다. 이 경우에, 원칙적인 성분 분석은 상기 조합의 계수들을 편의적으로 결정하거나 또는 필요한 신경망을 단순화시킬 수 있다. 입력 선형 조합이 선택적인 전달 함수의 보기들을 도시하는 도 8에 도시된 아키텍쳐(architecture)가 얻어진다. 복수의 출력을 갖는 네트워크 또는 일 출력을 갖는 복수의 네트워크 또는 어떤 다른 조합을 이용할 수 있다. 가능한 출력 양(F_x, F_y, F_z, N, P 및 γ)들이 표시되지만, 당연히 선택적이다.

상세하게, 동작은 하기와 같이 실행된다:

- 측정 방위를 결정한 이후에, 제 1 단계는 선택된 특성 또는 특성들의 평가가 정상적으로 사용하는 동안 허용되는 전체 범위를 커버하기 위하여 선택된 타이어의 변화된 억제 동안, 적어도 일측의 비드에서 원주방향의 전단 응력의 값들을 모으는 단계로 구성된다. 선택된 억제들은 정상적으로 사용하는 동안 직면하기 쉬운 모든 커플링을 포함하는 것을 필요로 한다. 측정된 값들의 세트와 관련된 선택 특성 또는 특성들(다른 측정 수단에 의해서 획득된)은 트레이닝 베이스(training base)를 구성한다. 물론, 캠버가 차후에 변화되는 경우에, 장래의 사용범위를 트레이닝 베이스로 나타내는 캠버 각도의 변화들을 통합하는 것이 바람직하다.

- 제 2 단계는 상기 방식으로 형성된 베이스 상의 네트워크의 가중치(weighting)들의 트레이닝을 실행하는 것(또는 더욱 일반적으로 보간법 함수의 계수의 결정을 실행하는 것)으로 구성된다. 상기 단계의 끝에서, 전달 함수가 얻어진다.

- 제 3 단계는 다른 측정 수단에 의해서 표시된 값들을 갖는 선택된 특성 또는 특성들을 계산을 비교함으로써, 전달 함수를 테스트하는 것으로 구성된다.

신경망 이외에, 예를 들어, 다항식 함수를 이용할 수 있다.

타이어의 팽창 압력이 시간의 흐름중에 변화하기 쉬운, 가장 현실적인 경우에 있어서, 의문시 되는 성분들의 측정을 위해서 바람직한 정밀도에 따라서, 압력 변화를 고려하는 것이 필요할 수 있다.

제 1 절차는 압력의 함수에 따라서 전달 함수의 출력에서 계산된 힘을 보정하는 것으로 구성된다. 따라서, 제 1 순서 보정을 실행할 수 있다. 사실, 압력을 고려하지 않는 전달 함수의 경우에 타이어에 인가되는 억제사항이 있다. 만약, 압력이 기준 압력(전달 함수가 확립되는)의 두배라면, 전달 함수는 기준 압력 보다 입력으로서 두배 작게 측정된 응력을 고려할 것이다.

따라서, 실제로 인가되는 힘 보다 두배 약한 힘들을 계산할 것이다. 계산된 힘들은 두배로 증배되어야 한다.

그러나 가장 정밀한 접근 방식은, 전달 함수의 변수로서 압력을 도입하는 것으로 구성된다. 이것은 다음 공정들을 포함한다:

- 타이어가 원하는 범위의 동작을 커버하는 팽창 압력의 여러 조건들에서 억제되는 트레이닝 베이스 수용 케이스에서 전달 함수 또는 함수들의 트레이닝을 실행하는 단계와;

- 자체적으로 또는 다른 보조 장치에 의해서 응력을 측정함으로써, 팽창 압력을 1회 계산 또는 측정하는 단계를 포함한다.

어떤 제한을 포함하지 않고, 압력을 알 수 있는 두 방법에 대해서 하기에 기술한다. 제 1 방법은 응력 센서와 다른 압력 센서에 의해서 주어진 압력 측정을 사용하는 것으로 구성된다. 방위의 응력들의 값 이외에, 측정된 압력값은 그때 전달 함수 또는 함수들로 공급된다. 도 9a는 관련 아키텍쳐를 도식화한다.

제 2 접근 방식은 응력 측정의 기초에서 팽창 압력을 계산하는 것으로 구성된다. 사실, 응력 신호들은 구조적 성분과 공기압축 성분을 가지며, 이 공기 압축성분을 분석함으로써 팽창 압력에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이 실행 방식은 그 입력으로서 원하는 방위의 응력을 측정하고, 의도한 작동 범위에 대해서 팽창 압력을 계산하는 전달 함수의 결정을 필요로 한다. 상술한 바와 같이, 유사 방법이 적용가능하다:

- 인가된 힘과 팽창 압력의 변화들을 혼합한 트레이닝 베이스의 형성

- 트레이닝에 의한 전달 함수의 결정

실용상에 있어서, 상술한 바와 같이, 실행된 압력 결정의 정확도가 본 발명의 특수한 실시예에 대해서 부족한 것으로 판정된다면, 그 정확도는 용이하게 개선될 수 있다. 사실, 타이어에서의 압력 변화는 타이어의 회전에 비교하여 느리게진행되는 현상이다. 따라서, 압력 계산은 단지 저주파 성분들을 유지하기 위하여, 평균으로 되거나 또는 여과될 수 있다. 팽창 압력의 양호한 계산이 그때 얻어진다. 도 7b는 상기 접근 방안으로부터 유래되는 아키텍쳐를 도식화한다. 의문시되는 차후의 힘들을 아는 것 이외에, 본 방법은 어떤 추가 센서 없이 팽창 압력의 계산을 제공한다.

당연히, 많은 다른 변수들(비드에서 원주방향 전단 응력의 측정 이외에)은 상기 결정의 효율성을 개선하기 위하여, 동일 원칙에 따라서 고려될 수 있다. 이러한 것은, 예를 들어, 타이어의 온도 또는 회전 속도에 관한 경우이다. 사실, 측정 위치 및 센서의 유형에 따라서, 획득된 응력 신호들은 타이어의 회전 속도에 거의 의존하지 않을 수 있다. 계산의 정확도를 개선하기 위하여, 전달 함수의 입력 변수로서 회전 속도를 부가하는 것이 유익할 수 있다. 속도는 차량에 설치된 다른 성분에 의해서 실행된 측정으로부터 알 수 있으며, 예를 들어, 응력 신호들로부터 추출될 수 있다.

일반적으로, 측정 지점들의 수는 보기에 제공된 최소 구성 보다 많을 수 있고, 사용가능한 정보의 여분으로 인하여 더욱 정확하거나 또는 신뢰할 수 있는 결과를 허용할 수 있다.

방법의 일관성 또는 정확도를 증가시키는 다른 방법은 일차원 측정 대신에 다중 차원의 측정을 사용하는 것으로 구성된다. 예를 들어, 어떤 제한을 포함하지 않고, 양 원주방향의 전단 응력 및 횡방향 전단 응력이 사용될 수 있고, 두 양들은 동일 위치의 동일 2차원 크기 센서에 의해서 동시에 어떤 제한없이 양호하게 측정된다.

상기 두 응력들을 사용하면, 양 비드가 설치된 구성과 같이 성능 및 정밀도에서 우수한 단일 비드가 센서(들)을 장착한 구성을 제공할 수 있다. 특히, 상기 구성은 일차원 센서가 단일 비드에서 사용될 때, 단지 한 비드가 센서(들)을 장착하는 것이 불가능할지라도, 캠버를 측정할 수 있다.

이 경우에, 전달 함수의 입력은 여러 방위에서 한 유형 또는 다른 유형 또는 상이한 유형들의 응력들의 측정을 구분하는 것으로 구성된다. 이 차이점과는 별도로, 전달 함수를 결정하기 위하여 정확하게 동일 절차가 사용된다. 이 접근 방안은 최종 생성물의 제조 관점에서, 비록 센서 자체가 제조하기에 더욱 비싸더라도, 단지 단일 비드를 설치하는 것이 더욱 간단하고 저렴할 수 있기 때문에, 매우 유익한 것으로 판명된다.

타이어의 일측 또는 양측에서 비드(1)의 전단 응력의 측정은 타이어 내부에 있는 장치 또는 타이어 외부에 있는 장치를 이용함으로써, 어떤 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 카커스의 고정 영역(2)의 타이어에 배치되고 타이어에 의해서 회전을 따라서 운반되는 하나 이상의 센서를 사용하는 것은 비드(1)에서 원주방향의 전단 응력을 측정하기 위한 것으로 하기에 기술된다.

타이어와 통합되고 비드 또는 비드들의 원주방향의 전단 응력을 측정하는 상기 센서 또는 센서(3)들은 어떤 물리적인 측정 원칙을 이용할 수 있다. 그 센서들은, 응력 게이지(31), 예를 들어, 저항 게이지가 설치된 시험 몸체(30)로 구성된다. 시험 몸체의 변형은 그 표면(도 11 및 12)에 접착된 응력 게이지(31)의 저항의 변형을 초래한다. 전기저항 측정(Wheatstone bridge)을 통해서, 시험 몸체(30)의 한 측에 배치된 두 게이지(31)는 그때 원주방향의 전단 응력과 강하게 연결된 신호를 제공한다. 만약, 작동된다면, 센서(3)는 어떤 다른 수단에 의해서 또는 타이어에서 또는 휠 상에 설치된 배터리에 의해서 또는 무선 공급을 이용하여 차량에 의해서 동력이 공급될 수 있다. 라디오 또는 다른 수단에 의해서 차량에 정보를 전달하는 것에 관해서는 모든 것이 가능할 수 있다. 본질적으로, 센서(3)는 휠의 회전 주기에 대해서 충분히 빠른 재생 주파수(refresh frequency)로써 또는 연속적으로 정보를 제공할 수 있어야 한다.

센서(3)의 하나의 가능한 변형 형태는 응력 게이지(31) 대신에 압전 소자를 이용하는 것으로 구성된다. 압전 소자는 시험 몸체의 만곡에 비례하는 전압을 전달할 수 있는 전하 증폭기(charge amplifier)에 접속된다. 이 변형 형태는 측정 신호를 제공할 뿐 아니라, 정보의 처리 및/또는 전달을 위하여 잠재적으로 회로에 전기 에너지를 공급하는 장점을 가진다.

원주방향 전단 응력 및 횡방향 전단 응력을 측정하기 위하여, 비드에 배치된 특허 출원 제 EP02/014144호에 기재된 타이어의 센서를 사용할 수 있다. 상기 특허출원은 힘에 의해서 억제되도록 고안된 단단한 스템(stem)이 픽업되고, 상기 스템에 고정된 소자를 가지며 스템이 억제될 때 변형되거나 또는 응력되도록 고안된 헤드를 가지는 네일형(nail type)의 힘센서에 대해서 기술하고 있다. 네일형 센서는 도 11에 도시된 센서(3)와 동일 위치에 배열되고, 스템은 실질적으로 반경방향으로 그리고 가장 큰 반경을 향하여 배향되고, 상술한 방위와 거의 수직으로 그리고 타이어의 내부 캐비티를 향하여 배향된다.

타이어와 통합된 센서(3) 또는 그 유사물을 이용하는 상기 접근 방안은 센서(3)가 타이어에 의해서 따라 유지될 때, 휠이 회전하는 동안 모든 방위를 탐색하므로, 타이어의 모든 방위와 일측 또는 양측의 비드에서의 전단 응력을 알 수 있게 한다.

힘의 성분을 재구성하는 방법은 정확한 방위에서 값들을 추출하기 위하여, 센서(3)를 배치시키는 문제점을 동반하는 특정 방위에서의 원주방향의 전단 응력을 측정하는 것에 기초한다.

센서(3)는 일정하고 알려진 주파수에서 자체 측정으로 전달되거나 또는 신호를 보낸다. 따라서, 국부적인 원주방향의 전단 응력에서 변화의 시간 신호를 전달한다. 측정 신호는 도 10에 제공된다. 상기 시간 신호에서, 미리 관찰된 휠 회전의 신호를 고려하는 것이 용이하다(도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a 및 4b). 또한, 각 휠 회전의 신호 이외에, 상기 신호는 소음을 수용한다. 제 1 동작은 저역 필터를 인가함으로써, 소음을 감소시키는 것으로 구성되며, 상기 저역 필터의 컷-오프 주파수는 휠의 회전 속도와 링크될 수 있다.

사용가능한 장치에 따라서 여러 경우가 발생한다.

- 휠의 각도 위치의 측정이 이용가능하면, 센서(3)가 측정 방위를 통과하는 순간(instant)을 알 수 있다. 이 순간에 측정된 값을 판독하면 원하는 방위에서 전단 응력의 값을 제공할 수 있다. 휠의 각도 위치의 이러한 측정은, 예를 들어, 휠의 회전 속도에 대한 ABS 센서의 변화를 카운트함으로써 얻어질 수 있다.

- 만약, 센서(3)의 배치를 용이하게 하기 위하여 이용할 수 있는 외부 장치가 없다면, 단지 자체 센서 신호만이 사용될 수 있다. 본 발명은 휠의 각도 위치를 계산하기 위하여, 타이어에 통합된 센서 또는 다른 센서들의 신호를 이용하는 것을 제안한다.

접촉 면적을 통과하는 센서(3)의 각 통로는 그 신호로써 비드에서 전단 응력의 신속한 변화를 일으키며, 이것은 표명된 기울기(pronounced slope)를 발생시킨다. 이러한 고찰을 이용함으로써, 센서(3)가 접촉 면적의 중심을 통과하는 순간을 발견할 수 있다. 상기 동작을 실행하는 가장 단순한 방법은 각 순간에서의 기울기를 확인하기 위하여, 시간에 대하여 여과된 신호를 차별화시키는 것으로 구성된다. 얻어진 차별화된 신호는 접촉 면적의 중심을 통과하는 동안 극값을 가진다. 그때, 상기 차별화된 신호의 임계화(thresholding)를 실행하고 이 임계값 보다 큰 값들 사이에서 최대값을 찾을 수 있다("알고리즘 1" - 도 14). 이 접근 방안은 접촉 면적의 통과에 대응하지 않는 최대값을 검출하는 작업을 피할 수 있게 한다. 극값이 위치한 순간은 센서(3)가 접촉 면적의 중심을 통과하는 순간에 대응한다.

신호의 형태는 실질적으로 인가된 힘의 함수로써 변화된다. 실제 조건에서. 임계화는 임계값의 수준이 일정하게 적합화되는 것이 필요하므로, 복잡한 것으로 판명될 수 있다. 또한, 특정 조건에서, 임계값의 적용은 휠 회전에 비례하여 여러 극값의 검출을 유발하는 것으로 나타날 수 있다. 큰 힘 F_y이 인가될 때, 이 상황에 직면한다. 한 가능한 접근 방식이지만, 유일한 것은 아닌 접근 방식은 하기 알고리즘을 이용하는 것으로 구성된다:

- "알고리즘 1"로 지칭되는 상술한 알고리즘을 디폴트(default)시킴으로써 이용하는 단계.

- 주기성이 검출될 때, 접촉 면적을 통과하는 최종 통과 날자와, 접촉 면적을 통과하는 미래의 날자 t_n를 예측하기 위하여, 최종 통과에 기초한 속도를 계산을 이용하는 단계.

- 불확실성의 도움으로, t_n주위의 신호 윈도우[t_n- d;t_n+ d]를 한정하는 단계, 여기서 d는 신호의 절반 주기 보다 작다.

- 근사값 t_n에 대응하는 진정한 날자 T_n를 결정하기 위하여 상기 윈도우에서 임계화를 실행하는 단계.

- 다음 회전을 검출하기 위하여, 새로운 반복(iteration)을 실행하는 단계. 에러의 경우(명백하게 잘못된 주기에서, 윈도우 등의 에지에 발견된 극값), 공정을 재동기화시키기 위하여 "알고리즘 1"을 반복한다.

접촉 면적을 통해 다른 하나의 통과가 결정될 때마다 최종 통과(적어도 3번 통과) 순간을 알면, 휠의 회전 속도와 그 가속도를 알 수 있다. 이러한 계산으로 인하여, 센서(3)가 시간의 함수로써 존재하는 방위의 평가를 재구성할 수 있다. 시간의 함수로써 측정으로부터 특정 방위의 값들을 추출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 회전 속도의 계산은 큰 속도 범위에 대해서, 힘 성분들의 계산의 정확도를 개선하기 위하여, 전달 함수의 입력으로서 사용될 수 있다.

측정을 실행하기 위하여 여러 선택사항들이 사용될 수 있다. 사실, 힘들의 성분을 결정하는 것은 복수의 방위들의 측정을 필요로 한다.

- 제 1 접근 방안은 측정값이 얻어지도록 고안된 각 비드에서 단지 하나의 센서(3)만을 사용하는 것으로 구성된다. 필요한 위치를 관통하는 각 통로에서, 센서에 의해서 주어진 값은 의문시되는 방위에서의 측정을 새롭게 하기 위하여 고려된다. 힘들의 성분이 휠의 회전 속도에 대해서 느리게 변화한다고 가정함으로써, 단일 센서는 그에 따라서 힘들을 재구성하기 위해 필요한 모든 방위에서의 측정값을 얻을 수 있다. 도 15는 3개의 방위(0도, 120도 및 240도)에서의 측정값을 필요로 하는 모델(전달 함수)을 갖는 상기 유형의 작동 방식으로 도시한다.

- 제 2 접근 방안은 원주방향에 대해서 복수의 센서(3)를 제공하는 것으로 구성되므로, 회전에 비례하여 적어도 한번은, 센서들이 측정이 실행되도록 계획된 방위에 동시에 놓여진다. 따라서, 힘들이 휠의 회전 속도에 대해서 느리게 변화하는 것을 더 이상 필요로 하지 않는 주어진 순간에서 여러 방위에서의 타이어의 변형 이미지를 얻을 수 있다. 이상적으로는[최대 통과대역(passband)에서], 센서들의 수는 계산되는 양들의 수와 적어도 같아야 한다. 이 접근 방안을 1회 실행하는 것은 타이어 주위에 동일하게 분포된 방식으로 센서(3)들을 제공하는 것으로 구성된다. 그러므로, N 센서(3)가 설치되는 경우에, 센서들이 정확하게 배치되는 상황이 회전에 비례하여 적어도 N번 발생한다. 도 16은 측정이 실행되는 방위(0도, 120도 및 240도)에서, 회전에 비례하여 3번 도달하는 3개의 센서들에서의 상기 유형의 동작을 도시한다.

최종적으로, 상술한 접근 방안을 혼용할 수 있다.

센서들의 수를 증가시키면, 특히

- 힘들의 계산의 재생 주파수를 증가시키고, 그에 따라서 시스템의 통과대역을 증가시킬 수 있다.

- 접촉 면적에 인가된 힘들의 성분들의 신속한 변화에 대해서 견고성(robustness)을 증가시킬 수 있다.

다른 방위에서의 측정값을 그 입력으로 취하는 복수의 모델들을 결정할 수 있다는 것에 주의해야 한다. 비록, 단일 센서일지라도, 그에 따라서 각 휠 회전 동안 복수의 계산을 얻을 수 있다.

도 17은 3개의 센서들이 사용되는 보기를 도시한다. 두 전달 함수들이 결정된다. 제 1 전달 함수는 0도, 120도 및 240에서의 측정값을 이용하고, 제 2 전달 함수는 60도, 180도 및 300도에서의 측정값을 이용한다. 센서들이 원하는 측정 위치에 도달할 때, 전달 함수가 적용될 수 있다. 센서들을 적절하게 관리함으로써, 상기 유형의 장치에서 휠 회전에 비례하여 6배의 힘을 계산할 수 있다. 복수의 모델에 의한 이러한 계산은 정확도를 증가시키고 힘들을 계산할 때 소음을 감소시키기 위하여 평균값으로 되거나 또는 비교될 수 있다.

Claims

타이어의 접촉 면적 상의 지면에 의해서 작용하는 최종 힘들의 3개의 성분과, 타이어에 의해서 발생된 셀프-얼라인먼트 토크, 캠버 및 압력으로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 결정 방법에 있어서,

상기 특성은 비드들중 하나에 위치하는 공간의 적어도 3개의 고정점들에서의 응력들중 적어도 하나의 측정으로부터 얻어지는 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 3개의 고정점들은 이 고정점들중 하나가 접촉 면적의 중심 방위 또는 접촉 면적에 대향하는 지점의 방위에 대응하고;

다른 두 고정점들이 접촉 면적의 중심을 통과하는 수직면에 대해서 대칭되도록 구성되는 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 응력들을 측정하는 것은 영 률(Young's modulus)이 10% 변형에서 5MPa 이상인 고무 성분에서 계산되는 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁ ¹와 V₂ ¹는 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값이고 V₁ ²와 V₂ ²는 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값이며,

성분 F_x의 계산은 f_x(a₁V₁ ¹+ a₂V₂ ¹+ b₁V₁ ²+ b₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 a₁, a₂, b₁, b₂는 양의 실계수이고 f_x는 단조 연속 함수(monotonic continuous function)인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁ ¹와 V₂ ¹는 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값이고 V₁ ²와 V₂ ²는 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값이며,

성분 F_z의 계산은 f_z(c₁V₁ ¹- c₂V₂ ¹+ d₁V₁ ²- d₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 c₁, c₂, d₁, d₂는 양의 실계수이고 f_z는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁ ¹와 V₂ ¹는 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값이고 V₁ ²와 V₂ ²는 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값이며,

셀프-얼라인먼트 토크 N은 f_n(e₁V₁ ¹+ e₂V₂ ¹- f₁V₁ ²- f₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 e₁, e₂, f₁, f₂는 양의 실계수이고 f_n는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁ ¹와 V₂ ¹는 제 1 비드의 상기 방위에서 측정된 값이고 V₁ ²와 V₂ ²는 제 2 비드의 상기 방위에서 측정된 값이며,

성분 F_y계산은 f_y(g₁V₁ ¹- g₂V₂ ¹- h₁V₁ ²+ h₂V₂ ²)에 의해서 제공되며, 여기서 g₁, g₂, h₁, h₂는 양의 실계수이고 f_y는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁와 V₂는 상기 다른 방위에서 측정된 값이며,

F_z계산은 f_z(r₂V₂- r₁V₁)에 의해서 제공되며, 여기서 r₁, r₂는 양의 실계수이고 f_z는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 방위들중 하나는 접촉 면적의 중간에 대응하고(방위 180도) V_c는 상기 방위에서 측정된 값이며, 다른 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁와 V₂는 상기 다른 방위에서 측정된 값이고,

F_y계산은 f_y[s_cV_c- (s₁V₁+ s₂V₂)]에 의해서 제공되며, 여기서 s₁, s₂, s_c는 양의 실계수이고 f_y는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 2 항에 있어서, 방위들중 하나는 접촉 면적의 중간에 대응하고(방위 180도) V_c는 상기 방위에서 측정된 값이며, 다른 측정 방위는 α가 0도 또는 180도와 같지 않은 상태에서, 접촉 면적의 중심 방위(180⁰+ α⁰와 180⁰- α⁰)에 대해서 대칭으로 선택되고,

V₁와 V₂는 상기 다른 방위에서 측정된 값이고,

F_x계산은 f_x(u_cV_c+ u₁V₁+ u₂V₂)에 의해서 제공되며, 여기서 u₁, u₂, u_c는 양의 실계수이고 f_x는 단조 연속 함수인 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 각 비드에서 작용하는 응력차는 캠버 각도를 계산하기 위하여 비트의 응력들을 측정하는 것에 기초하여 고려되는 결정 방법.
제 1 항에 있어서, 비드에서의 응력 측정에 기초하여, 구조적 거동(structural behaviour)에 기인하는 컨트리뷰션(contribution)에서 분리된 공압 거동에 기인하는 컨트리뷰션이 압력을 계산하기 위해서 고려되는 결정 방법.
타이어의 접촉 면적 상의 지면에 의해서 작용하는 최종 힘들의 3개의 성분과, 타이어에 의해서 발생된 셀프-얼라인먼트 토크, 캠버 및 압력으로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 결정 방법에 있어서,

선택된 특성 또는 특성들의 계산이 정상적인 사용에서 허용되는 전체 범위를 커버하도록 선택되고 선택된 제한(constraint)들이 정상적인 사용 동안 마주하기 쉬운 모든 커플링을 유발하는 변화된 제한 동안, 측정 방위를 결정하고 적어도 일측에서 비드의 원주방향 전단 응력의 값들을 수집하는 단계와;

트레이닝 베이스(training base)를 형성하기 위하여, 측정된 값들과 연관 선택된 특성 또는 특성들의 값들(다른 측정 수단에 의해서 획득된)을 판독하는 단계와;

트레이닝 베이스에 기초하는 선택된 특성 또는 특성들의 값들과 측정 양들 사이를 연결하기 위한 보간법 함수(interpolation function)의 계수를 결정하는 단계와;

다른 측정 수단에 의해서 표시된 값들을 값는 선택된 특성 또는 특성들의 계산을 비교함으로써 전달 함수(transfer function)를 테스트하는 단계를 포함하는 결정 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 보간법 함수는 한층의 히든 뉴런(hidden neuron)들과 한층의 아웃풋 뉴런(output neuron)들을 갖는 네트워크인 결정 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 청구항 4 내지 청구항 10에 따른 결정 방법들중 하나의 계수를 결정하기 위해서 사용되는 결정 방법.