KR20040081180A - 타이어의 접촉 영역에서 생성되는 하중 및 자기-정렬 토크의 지식에 기초하여 최대 마찰 계수를 추정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 방법에 관련한다 : 타이어의 적어도 하나의 측벽에서 원주를 따라 서로 다른 방위각에 위치된, 공간내의 몇몇 고정된 지점을 선택하는 단계, 타이어가 도로면상에서 주행할 때, 이들 고정된 지점에서 원주방향 거리 변화(확장 또는 수축)의 다수의 측정을 수행하는 단계, 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크 및 타이어의 접촉 영역상에서 도로에 의해 작용되는 부하의 결과의 3개 성분을 그로부터 추출하도록 측정 신호를 처리하는 단계, 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크 및 타이어의 접촉 영역상에서 도로면에 의해 작용된 부하의 결과의 3개 성분을 평가하는 신호를 처리하여 그로부터 마찰 계수(μ)를 추출하는 단계.

Description

타이어의 접촉 영역에서 생성되는 힘 및 자기-정렬 토크의 지식에 기초하여 최대 그립 계수를 추정하는 방법{Estimation of the maximum grip coefficient on the basis of knowledge of the forces and the self-alignment torque which are generated in the contact area of tyre}

본 발명은 또한 예로서, 차량의 브레이크의 안티로크 제어 또는 구동륜의 안티슬립 제어, 차량의 궤적 제어 또는 대안적으로 예로서, 타이어 압력의 감시 또는 제어의 다른 형태를 위해 사용되는 다양한 전자 보조 디바이스에 관련한다. 이런 디바이스는 지면과 타이어의 접촉부에서 발생되는 힘 또는 그립 계수 중 어느 하나의 소정의 측정을 수행하지 않고, 계산에 의해 도로상의 타이어의 그립 계수(㎛)를 재현한다는 것이 알려져 있다. 이들 디바이스가 충분한 보조 및 잉여적 안전성을 제공하지만, 그 동작은 측정값 또는 동작 동안 타이어상에 수행된 실제 측정에 기초하여 추정된 값의 사용으로부터 큰 이득을 얻는다.

본 발명은 도로상의 차량의 그립(grip)의 평가에 관련한다. 보다 명확하게, 이는 도로상에서 구르는 공압 타이어 또는 비공압 탄성 타이어 같은 탄성 타이어가 끼워진 차륜과 도로 사이의 접촉 영역에서의 힘 및 그립의 특성의 결정에 관련한다.

도 1은 본 발명을 이해하기 위해 유용한 약정이 규정되는 타이어의 사시도.

도 2는 본 발명의 설명을 위한 개략적 타이어의 정면도.

도 3은 본 발명의 설명을 위한 개략적 타이어의 측면도.

도 4는 접촉 영역내의 리브의 전단 및 연계된 응력을 예시하는 도면.

도 5는 힘의 분포에 대한 마찰 계수의 영향을 예시하는 도면.

도 6은 마찰 계수의 함수로서 실제 타이어상의 N과 Fy 사이의 관계를 예시하는 도면.

도 7은 캠버 각도가 변화할 때, 0 Fx 및 상수 Fz인 상태로, N과 Fy 사이의 관계를 나타내는 도면.

도8은 캠버 압력이 변화할 때, 0 Fx 및 상수 Fz인 상태로 N과 Fy 사이의 관계를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 사용 범위를 제시하는 도면.

도 10a 및 도 10b는 수직 성분 Fz의 영향을 도시하는 도면으로서,

- 실선 곡선이 400daN의 수직 부하에 대응하고,

- 점선 곡선이 500daN의 수직 부하에 대응하며,

- 일점 쇄선 곡선이 300daN의 수직 부하에 대응하는 도면.

도 11a 및 도 11b는 성분 Fx의 영향을 도시하는 도면으로서,

- 실선 곡선이 힘 Fx가 없는 400daN의 수직 부하에 대응하고,

- 점선 곡선이 400daN의 Fx의 힘(구동력)과 400daN의 수직 부하에 대응하며,

- 일점 쇄선 곡선이 -400daN의 Fx의 힘(제동력)과 400daN의 수직 부하에 대응하는 도면.

도 12a 및 도 12b는 성분 Fy의 영향을 도시하는 도면으로서,

- 실선 곡선은 힘 Fy가 없는 400daN의 수직 부하에 대응하고,

- 점선 곡선은 280daN의 힘 Fy를 가지는 400daN의 수직 부하에 대응하는 도면.

도 13은 캠버각이 적용될 때 타이어의 변형을 도시하는 도면.

도 14a 및 도 14b는 원주 방향 변형 신호에 대한 캠버의 영향을 도시하는 도면으로서,

- 실선 곡선은 캠버각이 0이고, 힘 Fx 및 Fy가 없는 상태의, 400daN의 수직 부하에 대응하며,

- 점선 곡선은 캠버각이 2°인 상태의 400daN의 수직 부하에 대응하며,

- 일점 쇄선 곡선은 캠버각이 4°인 상태의 400daN의 수직 부하에 대응하는 도면.

도 15는 중간 네트워크의 아키텍쳐를 도시하는 도면.

도 16은 입력에서의 선형 조합이 선택적인 전달 함수의 예로서, 복수의 출력을 가지는 하나의 네트워크, 하나의 출력을 가지는 복수의 네트워크 또는 소정의 다른 조합을 사용할 수 있는 전달 함수의 예를 도시하는 도면.

도 17a 및 도 17b는 타이어의 팽압이 변화하는 경우, 이것이 고려될 수 있게 하는 아키텍쳐의 두 가지 예를 도시하는 도면.

도 18은 원 시간 신호 및 필터링된 시간 신호를 도시하는 도면.

도 19는 시간 신호에 기초한, 접촉 영역을 통한 통로의 아이덴티피케이션을 도시하는 도면.

도 20은 하나의 센서와 하나의 모델을 가지는 기능 실시예를 도시하는 도면.

도 21은 세 개의 센서와 하나의 모델을 가지는 기능 실시예를 도시하는 도면.

도 22는 세 개의 센서와 두 개의 모델을 가지는 기능 실시예를 도시하는 도면으로서, 실선으로 표시된 위치는 모델 1을 위한 입력으로 사용되기 위해 측정이 취해지는 방위각을 나타내고, 점선으로 표시된 위치는 모델 2를 위한 입력으로서 사용되기 위해 측정이 취해지는 방위각을 나타내며, C1, C2 및 C3은 타이어의 측벽상의 센서의 위치를 나타내는 도면.

도 23은 변형 측정에 기초한, 힘 및 그후의 μ의 추정의 블록도.

도 24는 μ의 추정 및 사용되는 그립 포텐셜의 백분율 "pu"의 결과를 제공하는 도면.

이 때문에, 본 발명의 목적은 도로상의 차량의 접촉부에 수반되는 힘을 평가하는 방식, 도로상의 차량의 그립을 평가하는 방식을 제공하는 것이다. 보다 명확하게, 이는 도로와 차륜 또는 타이어나 탄성 타이어 사이의 그립 및 힘의 특성의 결정에 관련하며, 본 발명의 견지에서 차륜, 타이어 또는 탄성 타이어는 대등한 것으로 간주된다.

따라서, 상술된 다양한 전자 보조 디바이스는 특히 구동력 또는 제동력으로 인해 또는 운동 방향의 변경으로 인해 가속을 받을 때, 차량의 핸들링에 영향을 미칠 수 있는 힘 및 그립 상태의 "실-시간" 표시로부터 유용한 이득을 얻는다. 본 발명은 이를 효과적으로 달성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에서, "최대 그립 포텐셜"은 차륜이 슬립이 발생하지 않고 겪을 수 있는 최대 접선력(횡방향 또는 종방향 또는 양자의 조합)과 법선력 사이의 비율을 지칭한다. 본문에서, 이는 용어 "최대 그립 계수"나 문자 μ에 의해서도 나타내진다.

"전체 힘"은 차륜의 중심에 인가되는 힘의 3 성분(Fx, Fy 및 Fz)과 Z 축 둘레에서의 자기-정렬 토크(N)를 지칭한다.

최대 그립 포텐셜을 추정하는 관점에서, 특히 슬립 상태하에서, 국지적으로 발생되는 힘을 측정 또는 추정하기 위한 센서가 타이어의 트레드 또는 트레드의 특정한 특수하게 적응된 엘리먼트에 설치되는 것이 제안되어 왔다. 비록, 매우 유용하지만, 이들 접근법은 그럼에도 불구하고 센서가 타이어의 트래드내에서 동작하도록 형성되는 것, 특히, 바람직하게는, 타이어의 수명 내내 동작하도록 형성되는 것을 필요로 한다. 또한, 이들 센서에 의해 제공된 추정은 국지적이며, 따라서, 도로의 표면 상태에 매우 민감하다.

또한, 실제로 차륜의 최대 그립 포텐셜을 측정하는 것을 의도로하기 때문에, 이는 여전히 측정된 국지적 포텐셜에 기초하여 결정되어야 한다.

여기에 상세히 설명된 본 발명은 이들 국지적 접근법과 다르다. 이는 국지적 접근법을 보완하기 위해, 또는 그들 대신 사용될 수 있다. 지면상의 차륜의 최대 그립 포텐셜에 대한 정보를 획득하기 위해, 타이어의 전체 변형의 측정을 사용하는 것을 제안한다. 실제로, 타이어가 압박을 받을 때, 접촉 영역에 인가되는 힘의 작용 지점은 특히, 최대 그립 계수에 의존하며, 그 이유는 도로상의 차륜의 접촉 영역의 일부에 슬립이 발생하자마자 접선력에 대한 그 기여도는 그립 계수에 의존하는 레벨로 포화되기 때문이다. 타이어의 변형은 자체적으로 이 작용점의 이동에 민감하다. 특히, 인가된 힘에 민감한 측벽의 원주방향 확장은 또한 접촉 영역의 힘의 작용점의 이동에 민감하다.

제안된 방법은 최대 그립 계수 및 힘의 추정을 가능하게 하기 위해, 타이어의 특정 방위각에서 측벽의 원주방향 변형의 측정을 사용한다.

본 발명은 도로상의 타이어의 접촉 영역에서 그립 계수(μ)를 결정하는 방법을 제공하며, 이는 하기의 단계를 포함한다 :

- 타이어에 의해 생성된 자기-정렬 토크 및 타이어의 접촉영역상에 도로에 의해 작용된 힘의 결과의 3 성분을 결정하는 단계,

- 그들로부터 상기 그립 계수(μ)를 추출하도록 타이어에 의해 생성된 자기-정렬 토크의, 그리고, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 3 성분의 평가 신호를 처리하는 단계.

하기의 설명은 또한, 타이어에 의해 생성된 자기-정렬 토크와 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 3 성분을 결정하는 방법을 제공하며, 이는 하기의 단계를 포함한다 :

- 타이어의 적어도 하나의 측벽내에 원주를 따라 서로 다른 방위각으로 배치된 공간내의 복수의 고정된 지점을 선택하는 단계,

- 타이어가 도로상에서 구를 때, 이들 고정된 지점에서, 대응하는 다수의, 원주방향 거리 변화(확장 또는 수축)의 측정을 수행하는 단계,

- 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 3 선분과 그들로부터 타이어에 의해 발생되는 자기-정렬 토크를 추출하도록 측정 신호를 처리하는 단계,

- 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 3 성분 및 타이어에 의해 생성되는 자기-정렬 토크의 평가 신호를 처리하여 그들로부터 상기 그립 계수(μ)를 추출하는 단계.

그러나, 이 결정은 필수적이지 않으며, 이하에 제안된 그립 계수(μ)의 추정은 다른 방식으로 얻어진 타이어에 의해 생성되는 자기-정렬 토크 및 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 3 성분의 값에 기초하여 수행될 수 있다.

μ의 양호한 추정을 제공하기 위해, 본 방법은 타이어에 작용된 충분한 수준의 압박, 또는 타이어의 특수한 설계 중 어느 하나에 의해 생성될 수 있는, 접촉영역내의 슬립 영역이 존재하는 것을 필요로 한다. 미소한 슬립이 존재하는 경우에도 신뢰성있는 정보를 획득하기 위해서, 최대 그립 포텐셜에 부가하여 추정된 백분율 포텐셜이 사용되는 것이 제안된다. 그 이유는 이 양이 작은 압박의 경우에도 절대값으로서 추정하기가 보다 쉬운 장점을 갖기 때문이다.

본 발명의 방법은 타이어의 트레드와 도로 사이에 작용하는 힘이 타이어의 측벽의 원주방향 확장 또는 수축 형태로 현저한, 그리고, 재현가능한 변형을 유발한다는 사실의 인식에 기초한다. 이 원주방향 확장 또는 수축은 실시간으로 타이어의 회전 동안 개별 측정될 수 있는 경우, 타이어상에 작용하는 힘의 순간적 방향 및 크기와 도로상의 타이어의 그립 계수 및 타이어에 의해 작용되는 자기 정렬 토크의 크기 및 부호 각각을 확정할 수 있게 한다.

그 디자인 및 이것이 기능하는 방식에 의해, 압박을 받을 때 타이어에 생성된 변형은 또한 그 팽압에 의존한다. 따라서, 팽압은 여기에 제안된 방법에서 사용 및/또는 처리되는 파라미터 중 하나인 것이 유리하다. 이 압력은 본 발명의 견지에서 취해진 측정에 무관한 특정 측정 수단을 사용하여 알려질 수 있으며, 이런 수단의 예는 압력 센서이다. 이 압력은 또한, 원주방향 변형의 측정의 특정 처리에 의해 얻어질 수도 있다.

실제 사용 상태하에서, 타이어는 캠버 각도의 변화를 빈번히 받게 된다. 이는 타이어의 변형의 변경을 초래한다. 따라서, 캠버는 여기에 제안된 방법의 파라미터 중 하나인 것이 유리하다. 캠버는 본 발명의 견지에서 취해진 측정에 무관한, 특정 측정 수단을 사용하여 알려질 수 있으며, 이런 수단의 예는 캠버각 센서이다.이 캠버는 또한, 원주방향 변형의 측정의 특정 처리에 의해 얻어질 수도 있다.

하나의 특정한, 그러나, 중요한 양태에 따라서, 본 발명은 측벽내의 카커스 플라이의 쓰레드(thread) 사이의 거리를 측정함으로써, 측벽의 원주방향 수축 또는 팽창을 측정하는 것을 제안한다. 또한, 카커스 플라이의 쓰레드의 것들과 상관된 센서 및 경험 이동을 형성하도록 측벽에 배치된 와이어(예로서, 그들 중 둘) 사이의 거리를 측정할 수도 있다. "쓰레드 분리"의 측정은 후술될 것이다. 비록, 이 용어가 타이어의 레디얼 구조와 연계되어 있지만, 본 방법은 레디얼 카커스를 가지는 타이어에만 적용되는 것은 아니라는 것을 인지하여야 한다. 예로서, 용어 "쓰레드 분리"는 인접하는, 그러나, 서로 다른 방위각의 측벽상에 형성된 두 직선 사이의 평균 거리를 나타내기 위해 사용될 것이다.

측벽의 원주방향 확장이 그 가요성 중간 섬유와 다른 위치에서 측벽내에서 측정되는 경우에, 원주방향 확장은 특히, 접촉 영역을 통과할 때, 측벽의 굴곡으로 인한 성분을 포함한다("벨링(bellying)"이라고도 지칭되는 현상). 굴곡으로 인한 이 성분은 문제가 되지 않으며, 이는 가요성 중간 섬유상 이외의 소정의 장소에서 확장 측정을 수행함으로써, 본 발명이 사용하는 신호의 변화의 동적 범위를 증가시키기 위해 활용될 수 있다.

나머지 설명은 첨부 도면을 참조로, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

여기에 기술된 방법은, 접촉 영역에서 타이어에 적용되는 각 힘이 타이어의 측벽의 원주방향 확장의 변화를 유발한다는 사실에 의존한다. 그 차륜상에 끼워진 팽창된 타이어의 경우가 고려되며, 그 제 1 측벽상에서 두 지점(A₁및 A₂)이 식별되고(도 1), 이 두 지점은 동일 반경상에 배치되어 있지만, 원주방향으로 이격되어 있다. 제 2 측벽상에서, A₁및 A₂와 동일 방위각으로, 동일 반경상에서 두 지점(B₁및 B₂)이 선택된다. 타이어에 인가되는 소정의 힘이 없는 경우에, 두 지점을 분리하는 거리는 타이어-차륜 조립체의 회전 각도의 함수로서 일정하다. 방위각(θ)은 측벽의 원주방향 확장이 분석되는 각도로서 규정된다. 방위각의 원점은 접촉 영역의 중심에 대향한 측벽상에서 취해진다. 따라서, 타이어의 중심은 180°의 방위각을 갖는다.

타이어가 힘을 받을 때, 상기 힘의 각각에 대해 하기의 효과가 관찰된다.

- 수직 성분(Fz로 표시됨)은 타이어를 지면상으로 가압한다. 접촉 영역을 생성함으로써, 이는 타이어가 회전할 때 두 지점(A₁및 A₂) 사이의 거리의 변화를 초래하며, 이는 측벽의 원주방향 확장의 변화를 반영한다. 도 10a 및 10b는 지점 A 및 지점 B를 각각 그들이 놓여진 방위각의 함수로서 분리하는 거리를 나타낸다. 인가된 수직 성분의 증가는 접촉 영역내의 양 측벽의 확장을 초래하고(180°부근 거리의 증가), 원론적으로 접촉 영역의 입구 및 출구에서 측벽의 다른영역의 수축을 초래한다(원론적으로, 135°및 225°부근의 다른 모든 영역의 거리의 감소). 또한, 원주방향 확장의 값이 인가된 성분 Fz에 실질적으로 독립적인 접촉 영역의 입구에서의 일 방위각과, 접촉 영역의 출구에서의 일 방위각이 존재한다는 것을 파악하는 것도 유가치하다. α₀가 존재한다 하면, 이들 특정 방위각은 (180-α₀) 및 (180+α₀)와 같다.

롤링 방향으로의 수평 성분(Fx로 표시)은 접촉 영역의 입구 및 출구에 배치된 영역 사이에 편차를 유발한다. 이는 실질적으로 접촉 영역의 입구 및 출구에서 측벽의 확장의 변화를 수반한다. 도 11a 및 도 11b는 그들이 놓여진 방위각의 함수로서, 각각 지점 A 및 지점 B를 분리하는 거리를 나타냄으로써 작용된 힘의 Fx 성분의 영향을 예시한다. 양의 힘 Fx가 인가될 때(구동 토크), 양 측벽은 접촉 영역의 입구에서 원주방향으로 수축되고, 접촉 영역의 출구에서 신장된다(약 135°부근 거리의 감소 및 약 225°부근의 증가). 음의 힘 Fx가 인가될 때(제동 토크), 양 측벽은 접촉 영역의 출구에서 원주방향으로 수축되고, 입구에서 확장된다(225°부근 거리의 감소 및 135°부근의 증가).

- 횡단 방향으로의 수평 성분(Fy로 표시)은 원론적으로 두 측벽 사이의 편차를 유발한다. 도 12a 및 도 12b는 그들이 놓여진 방위각의 함수로서 각각 지점 A와 지점 B를 분리하는 거리를 나타냄으로써 이 유형의 속박의 영향을 예시한다. 양의 Fy를 가지는 속박의 경우에, 측벽 중 하나는 원론적으로 원주방향 확장되고(A₁및 A₂사이의 거리의 증가) 다른 측벽은 원주방향 수축된다(B₁과 B₂사이의 거리의 감소).

자기 정렬 토크(N)(수직축 둘레의 모멘트)는 엄밀히 말하면, 타이어의 트레드와 도로 사이에 작용하는 다른 힘이 아니다. 오히려, 이는 성분(Fx, Fy 및 Fz)이 접촉 영역에 인가되는 방식의 결과이다. 그 성분이 Fx, Fy, Fz인 결과력의 적용점이 접촉 영역의 중심이 아닌 경우, 이 결과력은 Oz 둘레의 모멘트를 생성하며, 이것이 자기 정렬 토크라 지칭된다. 이 모멘트의 존재는 원론적으로 Oz 둘레의 접촉 영역의 회전을 수반한다. 이 영향의 결과는 예로서, 일 측벽상의 접촉 영역의 입구에서의 원주방향 확장 및 접촉 영역의 출구에서의 원주방향 수축인 반면에, 다른 측벽상에서는 0 자기-정렬 토크를 가지는 상황에 관하여, 원주 방향 수축이 접촉영역의 입구에서 관찰되고, 원주방향 확장이 접촉 영역의 출구에서 관찰된다.

현저한 캠버각이 타이어에 적용되는 경우에, 두 측벽의 거동은 서로 다르다. 간단히 말하면, 모든 사건은 하나의 측벽이 나머지 보다 많은 부하를 지지하는 경우와 같이 발생한다. 도 13은 어떠한 캠버도 없는, 그리고, 캠버(γ)를 가지는 접촉 영역의 타이어의 부분의 단면을 비교함으로써 이 거동을 예시한다. 이는 또한, 접촉 영역의 미소한 측방향 이동을 초래하며, 이는 Y 방향으로의 추력을 수반한다. 도 14a 및 14b는 두 측벽의 원주방향 변형의 변화를 도시한다. 과부하된 측벽(지점 A)상에서, 변화는 부하의 증가의 경우와 유사하다. 다른 측벽상에서(지점 B), 지지되는 부하의 감소와 비견되는 변화가 관찰되었다.

계속하기 이전에, 방위각의 함수로서의 확장 신호(s(θ))가 그후 두 신호(s_p(θ) 및 s_i(θ))로 분할될 수 있으며, 이는 아래와 같다.

s(θ)=s_p(θ)+ s_i(θ)

s_i(θ)=-s_i(-θ)

s_p(θ)=s_p(-θ)

여기서, s_i는 신호(s)의 기수부(odd part)라 지칭되며, s_p는 신호(s)의 우수부(even part)라 지칭된다.

유사하게, s¹(θ) 및 s²(θ)가 타이어의 각 측벽상의 원주방향 확장의 측정과 연계된 신호라하고, S_p ¹, S_i ¹, S_p ², S_i ²는 방위각 관련 우수부 및 방위각 관련 기수부로의 그 해상도라 한다. 이하가 규정된다.

s_p ^p는 측벽관련 우수 및 방위각 관련 우수부라 지칭된다.

s_p ⁱ는 측벽관련 기수 및 방위각 관련 우수부라 지칭된다.

s_i ^p는 측벽관련 우수 및 방위각 관련 기수부라 지칭된다.

s_i ⁱ는 측벽관련 기수 및 방위각 관련 기수부라 지칭된다.

그 배향 때문에, 힘(Fx, Fy, Fz) 및 자기 정렬 토크(N)는 특정 대칭성에 연계된다. 특히, 이 원리는 타이어상의 힘 성분의 영향을 분해하기 위해 사용될 수 있다.

이들 관찰에 의해서, 여기에 설명된 방법은 타이어의 적어도 하나의 측벽상의 원주방향 확장의 측정을 수행하는 것을 제안한다. 수학적 연산(다양한 방위각에서 수행된 측정의 선형 또는 비선형 조합)의 도움으로 이들 측정은 특정 방위각에서 신호(s_i ^p, s_p ⁱ, s_p ^p및 s_i ⁱ)의 값의 추정을 가능하게 하고, 그에 의해, 그립 계수의 평가를 제공할 수 있게 한다.

도 14a 및 14b가 다시 고려된다. 변화가 측벽에 관하여 기수이고, 방위각에 관하여 우수인 경우라 하면, Fx, Fy 및 N의 영향으로부터 캠버의 영향을 쉽게 구별할 수 있다. 도 12 및 도 14는 Fy 및 캠버의 결과가 동일하지 않은 것을 도시하며, 따라서, 원주방향 변형 신호와 캠버 사이에 확실한 관계가 성립될 가능성이 있다. 원주방향 변형의 측정의 도움으로, 그후, 타이어가 작용하는 캠버 각도를 추정할 수 있다.

타이어의 명백한 강성은 그 공압 거동(그 팽압으로부터) 및 그 구조적 강성(그 아키텍쳐의 강성) 양자 모두로부터 발생한다. 측정된 원주방향 변형 신호 그 자체는 또한 공압 성분 및 구조 성분을 포함한다. 예로서, 2bar로 팽창되고 Z를 따라 400daN으로 부하된 타이어의 변형 신호는 2.5bar의 500daN으로 부하된 동일 타이어에 의해 전달되는 것들과 같지 않다. 이 편차는 구조적 기여에 대응하며, 타이어이 팽압을 추정할 수 있게 할 수 있다.

팽압이 변화하는 경우에, 적용된 힘과 변형 신호를 연동시키는 관계는 정량적으로 변형되지만, 그 특성은 변하지 않는다. 측벽의 확장 인자는 압력 및 부하에 의해 영향을 받으며, 이들은 "공압" 거동(즉, 팽압에 의존하여)으로 인한 하나의 기여 및 구조적 거동(즉, 타이어의 구성 재료 및 그 배열)으로 인한 다른 기여로 구성되며, 이는 압력이 변화될 때 변경되지 않고, 그래서, 압력에 관한 정보가 얻어질 수 있다.

따라서, 이 방법은 먼저 단순화를 위해 일정한 것으로 가정되는 팽압의 경우에 대하여 설명될 수 있다. 유사하게, 이하에서, 설명을 보다 명백하게 하기 위하여, 캠버는 일정하고 0인 것으로 간주되며, 이 파라미터가 가장 주요한 경우에만 언급할 것이다.

성분(Fx, Fy 및 Fz)을 혼합하는 구속이 작용될 때, 원주방향의 확장에 대한 상술한 영향들의 중첩이 관찰된다. 제안된 방법의 장점 중 하나는 이들 성분 각각을 추정할 수 있게 하도록 인가된 구속의 각 성분의 기여도를 분리할 수 있게 한다는 것이다.

본 발명에 의해 제안된 그립의 추정은 하기의 관찰에 기초하며, 단일의 연속적인 리브를 구비한 단순화된 타이어가 고려된다. 도 2 및 도 3은 이런 타이어를 나타낸다. 접촉 영역에서, 리브는 지면에 대해 이를 가압하는 수직 응력을 받는다. 이는 종종 지면상의 타이어의 족적에서의 평탄화라 지칭된다. 타이어의 어떠한 드리프트도 존재하지 않는 경우에, 그들이 지면과의 접촉 족적내에 정렬도록 리브상에서 취해진 기준점에 의해 형성된 직선은 그후 타이어가 회전할 때, 이 지점이 접촉 족적내에 있을 때 형성되는 상기 직선을 포함하는 평면내에 놓여진다. 타이어가 구를 때 드리프트각이 타이어에 적용되는 경우, 이들이 지면상의 접촉 족적으로부터 충분히 멀리 존재할 때, 상기 기준점을 포함하는 평면은 그들이 지면과의 접촉 족적내에 정렬될 때 기준점과 드리프트각과 동일한 각도를 형성한다. 도 4의 실선은 어떠한 드리프트도 없는 상기로부터 관찰된 리브를 도시하며, 점선은 드리프트가 부여된 리브를 도시한다. 보다 많은 접촉 영역이 가압되면, 보다 많은 리브가 전단되고, 보다 큰측방향 응력이 인가된다. 드리프트각이 충분한 경우, 이 측방향 응력이 최대 그립 포텐셜(μ₁)보다 큰 접촉 영역의 지점(G₁)이 존재하고, 리브가 슬립을 시작한다. 이 상황은 도 4에서 일점 쇄선으로 도시되어 있다.

타이어에 의해 생성된 측방향 힘(Fy₁)은 접촉 영역내의 측방향 응력의 적분과 같다.

타이어가 최대 그립 계수(μ₂)가 μ₁보다 작은 위치에 배치되는 경우, 타이어가 힘(Fy)과 동일한 추력을 생성하도록 드리프트각을 증가시킬 필요가 있다. 그후, 슬립 영역이 접촉 영역의 입구에 보다 근접한 지점(G₂)에서 시작한다. 도 5는 두 상황이 비교될 수 있게 한다.

이들 두 구성 사이에서, 측방향 힘은 동일(곡선하의 동일한 면적)하지만, 힘(Fy)의 작용점은 이동되었다. 보다 많이 최대 그립 포텐셜이 감소하면, 즉, 보다 많이 그립 계수가 감소하면, 보다 많이 측방향 힘의 작용점이 접촉 영역의 입구를 향해 이동한다.

한가지 결과는 동일한 측방향 힘(Fy)에 대하여, 힘의 작용점의 이동 때문에 자기-정렬 토크가 다르다는 것이다. 이론적으로, 전체 힘(여기서는 Fy 및 N)의 측정은 최대 그립 포텐셜을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 이는 주어진 힘(Fy)에 대하여, 자기-정렬 토크(N)와 최대 그립 포텐셜(μ) 사이에 단조 관계가 존재하기 때문이다. 따라서, 본 실시예에서, Fy와 N의 동시 측정은 그러므로 접촉 영역에 슬립영역이 존재하는 경우 최대 그립 포텐셜(μ)을 측정할 수 있게 한다.

원주방향 확장의 측정이 전체 힘(Fx, Fy, Fz, N)의 추정을 가능하게 하기 때문에, 이는 부가적인 처리에 의해, 그리고, 상술된 원리를 사용함으로써 그립의 최대 레벨을 추정할 수 있게 한다.

실제 타이어상에서, 거동은 보다 복잡하고, 다른 현상이 본 실시예에 적용된 것들에 추가되지만, 최대 그립 포텐셜 측정을 위해 동일한 원리가 적용된다.

Fy가 이때 고려될 뿐만 아니라, 변할 수 있는 Fx 및 Fz도 μ와 동일한 방식으로 슬립이 있는 영역의 형상, 그리고, 따라서, N에 영향을 미친다. 따라서, 아래와 같은 함수 f가 존재한다.

N=f(Fx, Fy, Fz, μ, ...)

도 6은 μ의 몇몇 레벨을 위하여 Fy의 함수로서 함수 f를 나타내고, Fx는 일정하고(0daN), Fz도 일정하다(400daN). 거동의 세 영역을 볼 수 있다(슬립의 부재 : 영역1, 부분적 슬립 : 영역 2, 전체 슬립 : 영역 3).

일반적 동작에서, 타이어의 다른 파라미터는 일정하게 변화하며, 힘 사이에 존재하는 관계를 변경한다. 특히, 타이어에 적용된 캠버각 및 팽압은 변화하기 쉽다. 이때, N=f(Fx, Fy, Fz, μ, P, γ)를 고려할 필요가 있다.

주어진 타이어에 대하여, 고정된 그립 조건하에서의 구를 때, 캠버각의 변화의 영향은 N=f(Fx, Fy, Fz, μ)의 관계를 변경하며, 실질적으로 공간(Fx, Fy, Fz)의 표면의 병진을 수반한다. 도 7은 다양한 캠버 각에 대하여 0 Fx 및 일정한 Fz에서 N과 Fy 사이의 관계를 나타낸다. 캠버각이 알려져 있는 경우(측정 또는 추정에의해), μ의 추정을 제공하는 함수 g의 적용 이전에 0 캠버 상황으로 복귀하기 위해 병진을 적용함으로써 이 섭동이 고려될 수 있다.

물론, 팽압도 관계 N=f(Fx, Fy, Fz, μ)에 직접적인 영향을 갖는다. 도 8은 조건 Fx=0, Fz=상수에 대하여 관계 N=f(Fx, Fy, Fz, μ)에 대한 압력 변동의 영향을 나타낸다. 원론적으로 관찰된 영향은 중심 O(Fy=0, N=0)의 회전을 수반한다. 그러나, 캠버를 위해 제안된 것 같은 단순한 선험적 보정(이 경우에는 회전임)이은 충분히 정밀하지 않을 수 있다. 한가지 응답은 파라미터로서 압력을 명시적으로 고려하여, 역함수 μ=g(Fx, Fy, Fz, N, P)를 찾는 것으로 구성된다.

타이어의 마모도 힘과 그립 레벨 사이에 존재하는 관계에 영향을 미치는 인자이다. 생성된 섭동은 모델링하기가 곤란하지만, 매우 작게 남아 있는다. 이때, 한가지 접근법은 새로운 타이어와 낡은 타이어의 특성에 기초하여 형성된 평균 역함수 g를 사용하는 것으로 이루어진다. 도 6에서 영역 2 및 3에 대응하는 경우에, 하기와 같은 함수 g가 존재한다.

μ=g(Fx, Fy, Fz, N, P, γ, ...)

예로서, 이는 신경-네트워크 접근법을 사용하여 결정될 수 있다. 그러나, 함수를 역함수화하거나, 그 역을 근사화할 수 있게 하는 소정의 다른 수학적 방법이 사용될 수 있다.

상기 평가에 대한 신경-네트워크 접근법의 적용은 이런 함수 g가 존재하는 힘(Fx, Fy, Fz)의 영역(I)이 존재한다는 것을 보여 준다. 이 범위는 하기의 방식으로 물리적으로 특성화된다.

- 접촉 영역에 슬립 영역이 존재하며, 이는 μ가 N에 대한 영향을 가질 수 있게 한다.

- 힘(Fx, Fy 및 Fz)이 고정될 때, 이 범위의 모든 지점에 대하여 N은 μ와 함께 단조적으로 변화한다.

도 9는 최대 그립 포텐셜의 직접 추정을 얻을 수 있는 영역(I)의 추정을 나타낸다. 이 범위는 어떠한 부분적 슬립도 존재하지 않는 영역(Fx=0 및 Fy=0 주변의 타원형 영역)을 배제하고 A, B 및 C로 표지된 영역의 통합체로 구성된다.

- A로서 지칭되는 부분은 측방향 힘이 매우 큰 상황에 대응한다. 이 영역은, 예로서, 매우 날카로운 굴곡부에 대응한다.

- A로서 지칭된 부분은 차량의 정상 사용 동안 가장 일반적으로 만나게되는 것이다. 이들은 중간 제동 및 가속, 가능하게는 굴곡부의 조합이다.

- 마지막으로, 영역 C는 매우 강한 제동에 대응한다.

이 영역 I에서, 역함수 g를 근사화하는 인지 유형의 신경 네트워크를 규정하는 것이 가능하다. 보다 명확하게, 신경 네트워크의 가중은 하기의 방식으로 결정될 수 있다.

서로 다른 그립 계수를 가지는 지면상의 타이어의 속박의 집합을 위한 Fx, Fy, Fz 및 N을 포함하는 데이터베이스를 컴파일링한다. 파라미터(Fx, Fy, Fz 및 μ)의 조합이 타이어상에 부여된다. 이들은 측정된 자기 정렬 토크(N)의 값과 동시에 기록된다. 이 연산은 다양한 지면과 힘 및 N의 측정을 구비한 기계 또는 서로 다른 지면위를 구동하면서 Fx, Fy, Fz 및 N을 측정하는 동적측정 차륜을 장비한 차량 중어느 하나에서 수행될 수 있다. 시스템이 가변 캠버 및 압력 조건으로 동작하도록 할 필요가 있는 경우에, 데이터 베이스는 또한 관할 되는 범위를 나타내는 충분한 수의 속박 경우를 포함하여야만 한다.

- 트레이닝에 의해, Fx, Fy, Fz 및 N과, 가능하게는 팽압(P) 및 캠버(γ)의 지식에 기초하여 μ를 재구성할 수 있게 하는 신경 네트워크 가중을 결정한다. 곡선의 병진에 의한 보정이 캠버의 영향을 수용하기에 충분한 경우에, 접근법은 모든 조건을 0 캠버의 경우로 복귀시키기 위해, 캠버각의 함수로서 적용되는 병진을 결정하는 것으로 구성된다.

- 트레이닝에 의해 관할되는 범위 전반에 걸쳐 이 방식으로 결정된 전달 함수를 테스트 및 사용한다.

여기서, 정밀도를 감소시키는 대가로 입력 파라미터의 수를 감소시키는 한가지 관심있는 방식은 힘 Fx, Fy 및 Fz와 N이 아닌 감소된 값,,을 사용하는 것으로 구성된다는 것을 주목하여야 한다. 상술된 것과 유사한 절차를 적응시킴으로써, μ=h(,,,...) 같은 함수 h가 얻어진다.

실제로, 이 모델의 계수는 가능한 작은 측정의 수에 기초하여 고품질 모델을 획득하기 위해 정밀한 접근법에 따라 결정되는 것이 적합하다. 이 접근법은 복수의 연속 단계로 분할될 수 있다.

- 공간을 적절히 관할하기 위해 데이터를 추가한다. 타이어를 속박하기 위해 사용되는 테스트 수단에 의존하여, Fx, Fy 및 Fz 값의 공간을 통해 적절히 스캔하는 것이 곤란할 수 있다. 이 제 1 단계에서, 실험 데이터에 부합되며, 그 수학적 형태가 N의 물리적 변화를 힘의 함수로서 표현될 수 있게 하는 N의 모델이 몇몇 측정이 존재하는 영역에서 부가적인 지점을 추가하기 위해 사용된다.

- 관련 데이터를 선택한다. 얻어진 측정 지점은 항상 공간 Fx, Fy, Fz에 잘 분포되어 있는 것은 아니다. 공간의 특정 영역은 다수의 측정을 포함하는 반면에 다른 영역에는 보다 소수의 측정점이 존재한다. 이들 데이터를 직접적으로 사용하는 것은 역 모델의 계수를 찾을 때, 다른 영역과 비교되어 보다 많은 가중이 주어지는 매우 밀도 높은 영역을 초래할 수 있다. 한가지 절차는 셀당 최대 지점수만을 유지하면서 일정한 크기의 셀로 공간을 분할하는 것으로 이루어진다. 측정 지점을 임의적으로 유지하는 대신, 이는 가장 높게 분포된 측정을 제거할 수 있게 한다.

- 그립의 중간 레벨을 위한 데이터를 가산함으로써, 직접 모델 N=f(Fx, Fy, Fz, μ,...)을 구한다. 사실, 변화하는, 그리고, 잘 제어된 그립 조건을 제공하는 것은 경험적으로 곤란하다. μ를 제공하는 모델을 발견하기 위해서, 그립의 단지 둘 또는 세 개의 서로 다른 레벨을 사용하는 것은 매우 많은 경우에 양호하지만, 이는 때때로 불충분하다. 이 어려움은 그립의 가용 레벨의 도움으로 μ에 의해 파라미터화된 직접 모델을 구함으로써, 그리고, 이를 사용하여 중간 그립에 지점을 추가함으로써 극복될 수 있다. 또한, μ의 측정값당 하나의 직접 모델을 구성하고, 이들 레벨 사이를 보간하는 것도 가능하다.

- 측정된 데이터와 추가된 데이터를 연쇄시키는 것에 기초하여, 역 모델 μ=g(Fx, Fy, Fz, N,...)를 구한다. 이 위상은 소팅된 경험적 데이터 및 일부 추가된데이터의 도움으로, 신경 네트워크의 형태일 수 있는 최종 모델을 조절하는 것을 수반하며, 이는 특정 영역내의 모델의 형태를 상태조절할 수 있게 한다.

위에서 규정된 함수에 기초하여 최대 그립 계수의 추정을 획득하는 것은 필수적으로 Fx, Fy, Fz 및 N 및 고려의 대상인 경우에는 압력 및 캠버에 대한 지식을 가정한다. 예로서, 그리고, 바람직하게, 이들은 이 분리를 수행하기 위하여, 타이어의 자연적 대칭에 대응하는, 실질적으로 등가의 특성에 부분적으로 의존하면서, 하기의 방식으로 원주방향 확장 측정에 기초하여 결정될 수 있다.

방위각(θ)은 측벽의 원주방향 확장이 분석되는 각도로서 규정되어 있다. 방위각의 원점은 접촉 영역 중심에 대향한 측면상에 고정된다. 따라서, 접촉 영역의 중심은 180°의 방위각을 갖는다. 방위각의 함수로서의 확장신호(s(θ))는 그후 두 신호(s_p(θ) 및 s_i(θ))로 분할될 수 있으며, 이는 아래와 같다.

s(θ)=s_p(θ)+ s_i(θ)

s_i(θ)=-s_i(-θ)

s_p(θ)=s_p(-θ)

여기서, s_i는 신호(s)의 기수부라 지칭되며, s_p는 신호(s)의 우수부라 지칭된다.

유사하게 이하가 규정된다.

s_p ^p는 측벽관련 우수 및 방위각 관련 우수부라 지칭된다.

s_p ⁱ는 측벽관련 기수 및 방위각 관련 우수부라 지칭된다.

s_i ^p는 측벽관련 우수 및 방위각 관련 기수부라 지칭된다.

s_i ⁱ는 측벽관련 기수 및 방위각 관련 기수부라 지칭된다.

따라서, 관찰(도 8a, 8b, 9a, 9b, 10a 및 10b)에 따라 신호는

- s_i ^p는 주로 힘 Fx에 연동된다.

- s_i ⁱ는 주로 힘 Fy에 연동된다.

- s_p ^p는 주로 힘 Fz에 연동된다.

추가로 적용하는 대칭성은 신호 s_i ⁱ가 자기 정렬 토크(N)에 원론적으로 연동된다는 것을 단언할 수 있게 한다.

이들 관찰에 의해, 여기에 설명된 방법은 타이어의 적어도 하나의 측벽상의 원주방향 확장의 측정을 수행할 것을 제안한다. 수학적 연산(다양한 방위각에서 수행된 측정의 선형 또는 비선형 조합)의 도움으로, 이들 측정은 특정 방위각에서 신호(s_i ^p, s_p ⁱ, s_p ^p, s_i ⁱ)의 값을 추정할 수 있게 하고, 그에 의해, 인가된 힘의 성분의 평가를 제공할 수 있게 한다.

절차의 명료화의 관점에서, 전체가 아닌, 방법의 몇몇 사용예가 여기에 제시된다. 측정이 단 하나의 측벽상에서만 수행되는 경우가 고려된다.

디터미네이션 (determination) 1 :

목적은 접촉 영역에 인가된 힘의 성분 및 자기 정렬 토크를 세 방위각에서 측정된, 타이어의 하나의 측벽의 원주방향 확장의 측정에 기초하여 추정하는 것이다. 측정 방위각은 하기의 방식으로 선택된다.

- 방위각 중 하나는 접촉 영역의 중앙(방위각 180°)에 대응한다. V_c를 이 지점에서 측정된 값이라 한다. 접촉 영역에 대향한 측면에 대응하는 방위각이 대등하게 사용될 수 있다.

- 다른 두 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관해 대칭이다(180°+α°, 180°-α°). V₁및 V₂를 이들 지점에서 측정된 값이라 한다.

상기 관찰에 따라서,

- V₂-V₁은 접촉 영역의 입구와 출구 사이의 불균형을 추정할 수 있게 한다.이 값은 원론적으로 성분 Fx에 연계된다. Fx의 추정은 f_x(V₂-rV₁)에 의해 주어지며, 여기서, r은 양의 실수 계수이고, f_x는 연속 함수이다. 계수 r은 센서의 동작의 소정의 가능한 비대칭성이 고려될 수 있게 한다. 이는 예로서, Fx와 f_x(V₂-rV₁) 사이의 상관 계수를 최적화할 수 있도록 결정된다.

- V_c-(V₁+V₂)는 접촉 영역을 통과하는 경로 및 접촉 영역 외측 사이의 편차를 추정할 수 있게 한다. 여기서 결과는 원론적으로 Fz에 연계된다. Fz의 추정은 f_z(V_c-(s₁V₁+s₂V₂))에 의해 주어지고, 여기서, s₁, s₂는 양의 실수 계수이며, f_z는 연속 함수이다. 계수 s₁및 s₂는 예로서, Fz와 V_c-(s₁V₁+s₂V₂) 사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

-V_c+V₁+V₂는 측벽의 전체 확장의 지표를 제공한다. 이 값은 원론적으로 인가된 힘의 성분 Fy에 연계된다. Fy의 추정은 f_y(V_c+u₁V₁+u₂V₂)에 의해 주어지고, 여기서 u₁및 u₂는 양의 실수 계수이고, f_y는 연속 함수이다. 계수 u₁및 u₂는 Fy와 V_c+u₁V₁+u₂V₂사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

이 디터미네이션에서, 세 성분(Fx, Fy, Fz)이 원주방향 확장의 3개 측정에 기초하여 추정되었다. 이 단순한 제 1 구성은 최대 그립의 추정을 허용하기에 충분하지 않은 것으로 판명될 수 있다.

디터미네이션 2 :

목적은 5개 방위각에서 측정된 타이어의 하나의 측벽의 원주방향 확장의 측정에 기초하여, 접촉 영역에 인가된 힘 및 자기 정렬 토크의 성분을 추정하는 것이다. 이 특정 경우에, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 3개 성분 및 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크의 디터미네이션이 원주방향을 따른 서로 다른 방위각에 놓여진 공간내의 5개 고정된 지점에서 타이어의 적어도 하나의 측벽에서 수행된 원주방향 거리 변화(확장 또는 수축)의 적어도 5회의 측정으로부터 유도되고, 그후, 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크의, 그리고, 타이어의 접촉영역상에 도로에 의해 작용되는 힘의 결과의 세 성분의 디터미네이션으로부터 상기 그립 계수(μ)가 유도된다. 측정 방위각은 하기의 방식으로 선택된다.

- 방위각 중 하나는 접촉 영역의 중앙(방위각 180°)에 대응한다. V_c를 이 지점에서 측정된 값이라 한다.

- 다른 두 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관해 대칭이다(180°+α°, 180°-α°). V₁및 V₂를 이들 지점에서 측정된 값이라 한다.

-마지막 두 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관하여 대칭이다(180°+β°, 180°-β°). V₃및 V₄를 이들 지점에서 측정된 값이라 한다.

제 1 실시예에 설명된 것들 보다 다소 복잡하지만 동일한 특성으로 이루어지는 조합은 이 경우 및 자기 정렬 토크가 성분 Fx, Fy 및 Fz에만 의존하는 것이 아닌 경우의 성분 Fx, Fy, Xz 및 N을 결정할 수 있게 한다.

이 측정 구성이 캠버의 영향으로부터 Fy의 영향을 구별하는 가능성을 또한제공할 수 있다는 것을 확인할 수 있게 하는 실험적 검증이 이루어졌으며, 결과적으로, 매우 특히 유리한 실시예에서, 이 방법은 또한 0과 현저히 다른 캠버의 조건하에서도 유효하며, 성분 Fx, Fy, Xz 및 N고 동시에 캠버각을 평가할 수 있다.

측정이 양 측벽상에서 수행되는 경우가 이제 고려될 것이다.

디터미네이션 3 :

목적은 각 측벽상의 두 방위각에서 측정된 타이어의 양 측벽의 원주방향 확장의 측정에 기초하여 접촉 영역에 인가된 힘의 성분 및 자기 정렬 토크를 추정하는 것이다. 측정 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관하여 대칭으로 선택된다(180°+α°, 180°-α°). Fx가 추정되는 경우에, α는 반드시 α₀와 달라야 한다. V₁ ¹및 V₂ ¹를 제 1 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이라 하고, V₁ ²및 V₂ ²를 제 2 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이라 한다.

이들 4개 값의 도움으로, 방위각 관련 및 측벽 관련 집단에 따른 분할을 사용하여 성분의 결정이 가능하다.

- V₁ ¹+ V₁ ²+ V₂ ¹+ V₂ ²는 방위각 관련 및 측벽 관련 우수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서, 직접적으로 Fz와 연계된다. Fz의 추정은 f_z(a₁V₁ ¹+ a₂V₂ ¹+ b₁V₁ ²+b₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, a₁, a₂, b₁, b₂는 양의 실수이고, f_z는 연속 함수이다. 계수 a₁, a₂, b₁, b₂는 예로서, Fz와 a₁V₁ ¹+ a₂V₂ ¹+ b₁V₁ ²+b₂V₂ ²사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

- V₁ ¹+ V₁ ²- (V₂ ¹+ V₂ ²)는 방위각 관련 기수 및 측벽 관련 우수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서, 직접적으로 Fx와 연계된다. Fx의 추정은 f_x(c₁V₁ ¹- c₂V₂ ¹+ d₁V₁ ²-d₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, c₁, c₂, d₁, d₂는 양의 실수이고, f_x는 연속 함수이다. 계수 c₁, c₂, d₁, d₂는 예로서, Fx와 c₁V₁ ¹- c₂V₂ ¹+ d₁V₁ ²-d₂V₂ ²사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

- V₁ ¹- V₁ ²+ (V₂ ¹- V₂ ²)는 방위각 관련 우수 및 측벽 관련 기수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서, 직접적으로 Fy와 연계된다. Fy의 추정은 f_y(e₁V₁ ¹+ e₂V₂ ¹- f₁V₁ ²-f₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, e₁, e₂, f₁, f₂는 양의 실수이고, f_y는 연속 함수이다. 계수 e₁, e₂, f₁, f₂는 예로서, Fy와 e₁V₁ ¹+ e₂V₂ ¹- f₁V₁ ²-f₂V₂ ²사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

- V₁ ¹- V₁ ²- (V₂ ¹- V₂ ²)는 방위각 관련 기수 및 측벽 관련 기수 성분을 제공한다. 이 조합은 따라서, 직접적으로 N과 연계된다. N의 추정은 f_n(g₁V₁ ¹- g₂V₂ ¹- h₁V₁ ²+h₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, g₁, g₂, f₁, f₂는 양의 실수이고, f_n는 연속 함수이다. 계수 g₁, g₂, h₁, h₂는 예로서, N과 g₁V₁ ¹- g₂V₂ ¹- h₁V₁ ²+h₂V₂ ²사이의 상관 계수를 최적화하도록 결정된다.

이 유형의 배열은 타이어의 대칭성의 최대의 사용을 이루며, 접촉 영역에 인가된 속박의 성분을 재구성할 때, 매우 양호한 정밀도가 기대될 수 있다.

디터미네이션 4 :

목적은 각 측벽상의 3개 방위각에서 측정된 타이어의 양 측벽의 원주방향 확장의 측정에 기초하여, 접촉 영역에 인가된 힘의 성분 및 자기 정렬 토크를 추정하는 것이다. 측정 방위각은 하기의 방식으로 선택된다 :

- 두 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관하여 대칭으로 선택된다(180°+α°, 180°-α°). V₁ ¹및 V₂ ¹를 제 1 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이라 하고, V₁ ²및 V₂ ²를 제 2 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이라 한다.

- 하나의 방위각은 접촉영역의 중심에 대응한다. V_c ¹및 V_c ²는 이들 방위각에 서 측정된 값이다.

처리는 디터미네이션 3의 것과 유사하다. 값 V_c ¹및 V_c ²는 정보의 특정 이중화를 허용하지만, 무엇보다도, 성분 Fz의 추정을 보다 양호하게 한다.

α가 α₀와 같게 취해지는 경우에, Fz에 대한 정보가 V_c ¹및 V_c ²의 도움으로 얻어지고, Fx, Fy 및 N에 대한 정보는 V₁ ¹, V₁ ², V₂ ¹및 V₂ ²를 사용하여 얻어진다. 따라서, 다양한 기여를 분리하는 것에 대한 부가적인 가능성이 사용된다.

힘의 성분의 추정을 정련하는, 그리고, 타이어의 비선형 거동을 고려하는 관점에서, 설명된 방법은 힘의 추정에 측정을 관련시키기 위해 보다 정교한 전달 함수로 재정렬된다. 측정된 양과 인가된 속박의 성분의 값 사이의 연계를 형성할 수 있게 하는 소정의 보간 함수가 이를 위해 사용될 수 있다.

비록 여기에 나열된 모든 실시예가 타이어의 대칭성의 장점을 최대한 취하고, 재구성을 용이하게 하도록 선택되지만, 값이 측정되는 방위각의 위치의 선택은 자유로우며(방위각의 대칭성은 본질적으로 필수적이지 않다), 그 이유는 충분한 수의 측정의 소정의 조합이 인가된 속박의 성분을 추정할 수 있게 하기 때문이다. 이 경우에, 공지된 방위각에서, 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장의 측정의 함수로서, 성분 Fx, Fy, Fz, N 및 γ를 제공하는 함수를 직접적으로 찾을 수 있다. 전달 함수의 결정은 더 이상 타이어의 기계공학적 분석에 기초할 필요가 없으며, 오히려, 받는 힘에 대한 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장에 관한 타이어의 응답에 기초한다.

측정 방위각이 물리적 분석의 도움으로 선택되는지 보다 임의적으로 판정되던지, 신경 네트워크는 힘(Fx, Fy, Fz, N)의 성분과 수행되는 측정 사이의 전달 함수를 형성하기에 매우 적합한 것으로 보여진다. 가장 단순한 적용가능한 체계들 중에서, 은닉된 신경의 층 및 출력 신경의 층을 갖는 네트워크를 사용하는 것이 채택될 수 있다. 이들 은닉된 신경은 시그모이드 전달 함수를 사용한다. 그 부분에 대하여, 출력 신경은 선형 전달 함수(도 15)를 사용한다. 이 유형의 네트워크의 파시모니(parsimony) 특성은 근사자(approximator)로서 사용될 때, 여기서 매우 유익하다. 추정 대상 성분 당 하나의 네트워크를 사용하거나, 복수의 출력의 도움으로 모든 성분들을 추정할 수 있게 하는 하나의 네트워크를 사용할 수 있다.

측정 방위각이 대칭 또는 물리적 속성의 장점을 취하도록 선택된 경우에, 네트워크로의 입력 이전에 양들 사이의 선형 조합을 수행하는 것이 유익할 수 있다. 이 경우, 원론적 성분 분석은 이들 조합의 계수를 편리하게 결정할 수 있게 하며, 필요한 신경 네트워크를 단순화한다. 도 16에 기술된 아키텍쳐가 얻어진다.

명확히, 하기와 같이 연산이 수행된다.

- 측정 방위각이 결정된 이후, 제 1 단계는 힘의 평가가 정상 사용에서 허용되는 전체 영역을 포괄하도록 선택되는 타이어의 변화된 속박 동안 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장의 값을 수집하는 것으로 구성된다. 선택된 속박은 또한 정상 사용동안 만나게 되는 모든 가능한 결합을 수반하는 것을 필요로 한다. 측정된 값 및 연계된 힘(다른 측정 수단에 의해 얻어진)의 전체 집합은 트레이닝 베이스를 구성한다.

- 제 2 단계는 이 방식으로 형성된 베이스 위에 네트워크의 가중을 트레이닝하는 것으로 구성된다.

- 제 3 단계는 다른 측정 수단에 의해 표시된 힘과 선택된 힘의 추정을 비교함으로써 전달 함수를 테스트하는 것으로 구성된다.

신경 네트워크 이외에도, 예로서, 다항 함수를 사용하는 것이 가능하다.

타이어의 팽압이 시간의 도중에 변할 가능성이 있는 경우에, 관련 성분의 측정을 위해 필요한 정밀도에 의존하여 압력 변화를 고려하는 것이 매우 유용할 수 있다.

제 1 절차는 압력의 함수로서 전달 함수의 출력에서 추정된 힘을 수집하는 것으로 이루어진다. 따라서, 제 1 차수 보정을 수행할 수 있다. 설명을 위해, 압력이 고려되지 않는 전달 함수의 경우의 타이어에 적용된 속박이 존재하는 것으로 한다. 압력이 기준 압력(전달 함수가 형성된)의 두 배인 경우, 전달 함수는 기준 압력을 위한 것 보다 약 두 배 작게 측정된 변형을 입력으로서 나타낸다. 따라서, 실제 인가된 힘 보다 두 배 약한 힘을 평가한다. 추정된 힘은 2로 승산되어야 한다.

그러나, 가장 정확한 접근법은 전달 함수내의 파라미터로서 압력을 도입하는 것으로 이루어진다. 이는

- 원하는 동작 범위를 포괄하는 팽압의 다양한 조건하에서 타이어가 속박되는 경우들을 포함하는 트레이닝 베이스상에서 전달 함수 또는 함수들을 트레이닝한다.

- 팽압의 추정 또는 측정을 제공한다.

어떠한 제한도 부여하지 않고, 압력을 인지하는 두 가지 방식이 후술된다.

첫 번째는 본 발명의 특정 센서와 다른 압력 센서에 의해 주어지는 압력 측정을 사용하는 것으로 이루어진다. 그후, 측정된 압력값이 전달 함수 또는 함수들에 공급되는 방위각에서의 변형의 값에 부가하여 시스템에 공급된다. 도 17a는 연계된 아키텍쳐를 도시한다.

두 번째 접근법은 측벽의 원주방향 변형의 측정에 기초하여 팽압을 추정하는 것으로 이루어진다. 사실 변형 신호는 구조적 성분과 공압 성분을 가지며, 이는 이들을 분석함으로써 팽압에 대한 정보를 취득할 수 있게 한다.

이 접근법은 그 입력으로서 원하는 방위각에서의 변형의 측정을 취하며, 연산의 의도된 범위에 걸쳐 팽압의 추정을 제공하는 전달 함수의 결정을 필요로 한다. 상술된 바와 동일한 방법론이 적용가능하다 :

- 인가된 힘 및 팽압의 변화를 혼합한 트레이닝 베이스의 형성

- 트레이닝에 의한 전달 함수의 결정

실시시, 상술된 바와 같이 수행된 압력 결정의 정밀도가 본 발명의 특정 실시예를 위해 불충분한 것으로 간주되는 경우, 이는 쉽게 향상될 수 있다. 사실, 타이어내의 압력의 변화는 타이어의 회전에 비해 느린 현상이다. 따라서, 압력 추정은 평균화 또는 단지 저주파수 성분만을 유지하도록 필터링될 수 있다. 이때, 팽압의 양호한 추정이 얻어진다. 도 17b는 이 접근법으로부터 초래되는 아키텍쳐를 도시한다. 논제의 결과력에 대한 지식이외에, 이 방법은 그후 소정의 부가적인 센서 없이 팽압의 추정을 제공한다.

근본적으로, 이 결정의 효율을 향상시키기 위해, 다수의 다른 변수(원주방향 확장의 측정에 부가하여)가 동일 원리에 따라 고려될 수 있다(예로서, 타이어의 온도).

일반적으로, 타이어의 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장의 측정은 타이어 내부의 디바이스 또는 타이어 외부의 디바이스를 사용하여 소정의 방식으로 수행될 수 있다. 예로서, 타이어내에 배치된, 다라서, 타이어에 의한 회전을 따라 수반되는 하나 이상의 센서의 사용이 원주방향 확장의 측정을 위해 여기서 설명된다.

예로서, 타이어의 측벽 내에서 타이어에 통합되어 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장을 국지적으로 측정하는 이 센서 또는 이들 센서는 소정의 물리적 측정 원리를 채용할 수 있다. 예로서, 이들은 두 전극을 분리시키는 거리와 연계된 용량의 변화를 측정하는 유전 센서를 포함할 수 있다. 전극은 측벽내에 반경방향으로 배치된 도전성 와이어로 구성될 수 있다. 이 배열은 전극 사이의 용량을 측정함으로써, "쓰레드 분리"를 측정할 수 있게 한다. 액티브 센서인 경우에, 센서는 무선 공급원을 사용하여 차량에 의해, 또는 타이어나 차륜내에 설치된 배터리에 의해, 또는 소정의 다른 수단에 의해 전력 공급될 수 있다. 또한, 이모든 것이 라디오 수단 또는 기타 등등을 사용하여 차량에 대한 정보 전송에 관련할 수 있다. 센서는 본질적으로 연속적으로 정보를 전달할 수 있거나, 차륜의 회전 기간에 관련하여 충분히 신속한 리프레시 주파수로 정보를 전달할 수 있다.

타이어내에 통합된 센서를 사용하는 이 접근법은 타이어에 의해 거동될 때, 센서가 차륜의 일회전 동안 모든 방위각을 답사하기 때문에, 타이어의 모든 방위각에서 측벽 또는 측벽들의 원주방향 확장을 확인할 수 있게 한다는 장점을 갖는다.

특정 방위각에서의 원주방향 확장의 측정에 기초하여 힘의 성분을 재구성하는 방법에서, 정확한 방위각에서 값을 추출하기 위해 센서를 배치하는 문제점이 발생된다.

센서는 일정한, 그리고, 알려진 주파수에서 신호를 보낸다. 따라서, 이는 국지적 원주방향 확장의 변화의 시간 신호를 전달한다. 이런 측정된 신호가 도 18에 제시되어 있다. 이 시간 신호는 명백히 이전에 관찰되었던(도 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b) 차륜 회전의 신호를 논증한다. 각 차륜 회전의 신호에 부가하여, 이 신호는 잡음을 포함한다. 제 1 동작은 저역 통과 필터를 인가함으로써 이 노이즈를 감소시키는 것으로 구성되며, 그 컷오프 주파수는 차륜의 회전 속도와 연계될 수 있다.

이때, 가용한 장비에 따라서, 몇몇 가능한 경우가 발생한다.

- 차륜의 각도 위치의 측정이 가용한 경우, 센서가 측정 방위각을 통과하는 순간을 인지할 수 있다. 이들 순간에 측정된 값을 판독하는 것은 의도된 방위각에서 원주방향 확장의 값을 제공한다. 차륜의 각도 위치의 측정은 예로서, 차륜의 회전 속도를 기록하는 ABS 센서의 전이를 계수함으로써 얻어질 수 있다.

- 센서의 배치를 용이하게 하기 위한 어떠한 외부적 디바이스도 가용하지 않은 경우, 센서 그 자체의 신호만이 사용될 수 있다. 본 발명은 차륜의 각도 위치를 추정하기 위해 센서의 신호를 사용할 것을 제안한다.

접촉 영역을 통한 센서의 각 통과는 그 신호로서, 타이어의 측벽의 매우 현저한 원주방향 확장을 가진다. 이 관찰을 사용하여, 접촉 영역의 중심을 센서가 통과하는 순간을 발견할 수 있다. 이 작업을 수행하는 가장 단순한 방법은 필터링된 신호를 임계화하고, 이 임계값(도 19) 보다 큰 값 중 최대값을 찾는 것으로 이루어진다. 이 접근법은 접촉 영역을 통한 통과에 대응하지 않는 최대값을 검출하는 것을 회피할 수 있게 한다.

접촉 영역을 통한 다른 통과의 각 시기가 결정될 때, 최종 통과(적어도 3 통과)의 순간의 지식은 차륜의 회전 속도 및 그 가속도를 추정할 수 있게 한다. 이들 추정의 도움으로, 시간의 함수로서, 센서가 놓여지는 방위각의 평가를 재구성할 수 있다. 이때, 시간의 함수로서 측정으로부터 특정 방위각에서의 값을 추출할 수 있게 된다.

이때, 몇몇 선택사항이 측정의 이행을 위해 가용하다. 사실, 힘의 성분의 결정은 복수의 방위각에서의 측정을 필요로 한다.

첫 번째 접근법은 측정을 얻기를 원하는 각 측벽상의 단 하나의 센서를 사용하는 것으로 이루어진다. 필요한 위치를 통한 각 통과시, 센서에 의해 주어진 값이 논제의 방위각에서 의 측정을 리프레시하기 위해 고려된다. 차륜의 회전 속도에 관련하여 느리게 힘의 성분이 변화한다고 가정함으로써, 따라서, 단일 센서는 힘의 재구성에 필요한 모든 방위각에서 측정을 얻을 수 있게 한다. 도 20은 세 방위각(0°, 120° 및 240°)에서의 측정을 필요로 하는 모델(전달 함수)로 동작하는 이 유형을 예시한다.

두 번째 접근법은 회전당 적어도 일회로, 센서가 측정이 수행되기를 원하는방위각에 동시에 위치되도록 원주에 걸쳐 복수의 센서를 제공하는 것으로 이루어진다. 따라서, 주어진 순간에 다양한 방위각에서 타이어의 변형의 이미지를 획득할 수 있으며, 더 이상 차륜의 회전에 대하여 힘이 느리게 변화할 필요가 없다. 이 접근법의 한가지 변형은 타이어 둘레에 균등하게 분포된 센서를 배열하는 것으로 이루어진다. 그러므로, N 센서가 설치된 경우에, 센서가 정확하게 배치되는 상황이 회전당 적어도 N회 발생된다. 도 21은 세 개의 센서를 사용한 이 유형의 동작을 도시하며, 이 세 개의 센서는 측정이 수행되는 방위각(0°, 120° 및 240°에 회전당 3회 도달한다.

마지막으로, 상기 접근법을 혼합하는 것이 가능하다.

센서의 수를 증가시키는 것은, 특히,

- 힘의 추정의 리프레시 주파수를 증가시킬 수 있게 하고,

- 접촉 영역에 인가되는 힘의 성분의 급속한 변화에 관한 강인성을 증가시킬 수 있게 한다.

복수의 방위각에서의 측정을 그 입력으로서 취할 수 있는 복수의 모델이 결정될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 단일 센서를 사용하더라도, 따라서, 각 차륜 회전 동안 복수의 추정을 획득할 수 있다. 도 22는 센서가 사용되는 실시예를 제공한다. 두 개의 전달함수가 결정된다. 첫 번째는 0°, 120° 및 240°에서의 측정을 사용하고, 두 번째는 60°, 180° 및 300°에서의 측정을 사용한다. 센서가 의도된 측정 위치에 도달할 때, 전달 함수가 적용될 수 있다. 센서를 적절히 관리함으로써, 이 유형의 배열에서 차륜 회전당 6회의 힘의 추정을 수행할 수 있다. 복수의 모델에 의한 이들 추정은 힘의 추정의 노이즈를 감소시키고 정밀도를 증가시키기 위해 평균화 또는 비교될 수 있다.

도 23은 원주방향 확장 측정에 기초한 타이어에 인가되는 힘의 성분의 추정과 이들 데이터에 기초한 그립의 레벨의 추정을 순차적으로 조합하는 본 발명의 접근법을 요약한다.

범위 D가 다시 고려된다. 도 9의 타이어에 의존한 범위 변화(그리고, 이는 존재하지 않을 수도 있다)는 f하에서의 그 이미지가 동일한 자기 정렬 토크(N)인 복수의 4개체(Fx, Fz, Fy, μ)가 존재할 수 있는 영역에 대응한다. 결과적으로, 이 범위에 걸쳐 역함수(g)를 직접 발견하는 것은 불가능하다.

인코딩 기술(예로서, 반-분포 인코딩 기술)을 사용함으로써, 그럼에도 불구하고, 이 범위의 4개체(Fx, Fy, Fz, N)가 알려질 때 복수의 μ의 값을 제시할 수 있다. 이때, 가능성이 μ의 각 제안된 값과 연계될 수 있다. 비록, 이들은 결과가 개선될 수 있게 하지만, 이들 방법은 그럼에도 불구하고, 채택된 μ의 정확한 값을 선택하는 문제점을 제시한다.

시간-연속성 특성은 이 선택을 도울 수 있다. 시간의 과정에서, 타이어-차륜 조립체의 동작점은 범위 C로부터 범위 B, 그후 D로 이동하는 것으로 가정한다(도 9). 범위 C 및 B에서, μ의 추정은 μ₁에 가깝다. μ의 두 개의 값이 영역 D에서 갑자기 가능한 것으로 판명된다 한다. 연속성에 의해서, μ₁에 가장 근접한 값이 지면이 신속히 이를 변화시킬 수 없다는 가정에 의해 선택될 수 있다. 그러나, 몇몇 부가적 평가 이후 불가지성이 잔존하는 경우, 지면이 변경된 것이 사실일 수 있다. 이 경우, μ₁과는 다른 값이 감소될 수 없다. 이때, 다시 선택할 필요가 있다.

알 수 있는 바와 같이, 특정 경우의 비-가역적 범위의 존재는 상술된 방법을 사용하기 곤란하게 한다(예로서, 안전성의 이유 때문에). 따라서, 이 불가지성을 최종적으로 제거하는 방법이 특히 유리하다.

접촉 영역에서의 힘의 작용점의 이동은 X 방향을 따른 값(dx)만큼 또는 Y 방향을 따른 값(dy)만큼 이루어질 수 있다. 단지 Fx, Fy, Fz 및 N의 측정은 dx 및 요를 독립적으로 결정할 수 없게 한다. 이 결과는 위치에 대한 불가지성이며, 불가지성은 비-가역성의 문제의 유발을 제공할 수 있다.

부가 정보의 지식이 범위 D가 가역적이되게 할 수 있다는 것을 보여주는 것이 가능하다. 하기의 접근법은 예시로서 고려된다. 자기 정렬 토크(N)는 하기의 방식으로 분할될 수 있으며,

N=F_ydx-F_xdy=Ny=Nx

dx 및 dy는 힘 Fx 및 Fy의 결과의 작용점의 좌표이다.

N 대신 N_x및 N_y를 사용하는 것은 μ의 추정을 제공하는 특정 슬립을 생성하는 속박의 범위 전반에 걸쳐 규정된 함수를 발견할 수 있게 한다. 이 경우, 전체 범위의 μ의 값에 대한 어떠한 모호성도 존재하지 않는다. N_x및 N_y양자 모두를 아는 것은 접촉 영역에 힘의 작용점을 배치(상기 dx 및 dy의 값) 및 그들로부터 μ를 유도할 수 있게 한다.

N_x및 N_y의 값을 획득하기 위해서, 세 개의 토크 L, M, N이 예로서 측정될 수 있다. (L : X 축 둘레의 모멘트, M : Y 축 둘레의 모멘트 및 N은 Z축 둘레의 모멘트). dx, dy 및 dz의 값은 선형 시스템의 해로서 얻어진다. 상세하게, dx 및 dy가 힘의 작용점의 좌표인 경우 하기와 같이 기재될 수 있다.

L = F_zdy - F_ydz

M = F_xdz - F_zdx

N = F_ydx - F_xdy

캠버각이 작은 것으로 가정되는 경우에, dz는 타이어의 부하(Fz)와 매우 긴밀하게 연동된다. 또한, 인가된 힘(Fx 및 Fy)의 함수로서 도입되는 보정을 고려할 수도 있다. 알려진 조건(압력)하에서의 주어진 타이어에 대하여, 관계 dz=f(Fx, Fy, Fz, P)가 예로서, 신경 네트워크 같은 근사화 함수에 의해, 매우 높은 정밀도로 알려진다.

원론적으로 방향 Fx의 속박의 경우에, 을 획득하기 위해 두 번째 관계가 사용된다. dy는 그후 세 번째 관계에 의해 획득된다 .

원론적으로 방향 Fy로의 속박의 경우, 을 획득하기 위해 첫 번째 관계가 사용된다. dx는 그후 세 번째 관계에 의해 획득된다 .

결합된 속박의 경우에, 이 관계 중 하나 또는 나머지를 사용하거나, 정밀도를 향상시키기 위해 이들 양자 모두를 사용하는 것이 가능하다. dx 및 dy를 알면, 가능한 불가지성이 제거된다.

최대 그립 계수의 제안된 추정 방법의 특정 실시예는 힘 Fx, Fy 또는 조합된 양자 모두에 의해 타이어가 속박되는 것을 필요로 한다. 사실, 위에 제시된 접근법은 접촉 영역내에 슬립 영역이 존재하는 것을 전제로 한다. 이 방법에 의해, 그립 한계의 추정이 그립 한계가 도달되기 이전에 획득된다. 그러나, 타이어가 매우 미소하게(접촉 영역의 슬립의 결핍) 속박될 때, 추정이 보다 문제시되거나, 적어도 아래에 표시된 바와 같이 트레이닝에 의해 결정된 신뢰도 지수가 동반되는 것이 적합하다.

- 트레이닝 위상에서, 모델 μ=g(Fx, Fy, Fz, N,...)에 부가하여, 타이어가 완전히 그립할 때(μ가 매우 클 때) N의 값을 나타내는 모델 N_grip=f(Fx, Fy, Fz,...)이 결정된다.

- 사용 위상에서, Fx, Fy, Fz 및 N이 원주방향 확장 측정의 도움으로 추정된다. Fx, Fy 및 Fz는 Ngrip을 결정할 수 있게 한다. 신뢰도 지수는 임계값을 선택하고 N과 N_grip을 비교함으로써 추정된다.

- |N|-|N_grip|<임계값인 경우에, 이때, 지면상의 타이어의 접촉은 그립되는 것으로 간주되며, μ의 결정은 비신뢰적인 것으로 간주되고,

- |N|-|N_grip|>임계값인 경우에, 이때, 접촉부내의 슬립 영역이 충분하고, μ의 추정은 신뢰적이다.

승용차 타이어를 위해 1m.daN 수준의 임계값은 이 모델이 사용가능한지 여부에 무관하게 충분한 신뢰성으로 결정될 수 있게 한다. 이 값은 50% 수준의 최대 포텐셜의 백분율 사용에 기초하여 모델을 사용하는 것에 대응한다.

낮은 속박으로부터 시작하여 정확하게 평가된 양을 획득하기 위해, 하기의 방식으로 규정된 백분율 그립 포텐셜을 고려할 것이 제안된다.

이 양은 작더라도 타이어에 인가되는 속박에 무관하게 절대값으로서 정확하게 추정하기에 보다 용이한 장점을 갖는다. 이는 예로서, 신경 네트워크를 사용하여 μ의 추정을 위해 제시된 접근법을 적용함으로써 직접적으로 획득된다, 도 19는 사용된 백분율 포텐셜 및 최대 그립 포텐셜을 재구성하는 예를 제시한다. 구동 또는 제동 토크(Fx와 연계된 슬립) 및 횡방향 힘(Fy와 연계된 드리프트)는 차량이 달리는 지면 및 시간의 함수로서 변화한다. 부하 Fz는 부여된다. 타이어의 속박이 예로서, 시간 4s에서 작을 때(Fx 및 Fy가 동시에 작음), 최대 그립 포텐셜의 추정의 품질은 강하한다. 그 부분을 위해 사용되는 포텐셜의 백분율의 추정은 매우 정확하게 남아 있는다.

이 경우, 제안된 방법의 특정 실시예는 하기의 단계에 의해, 측정들, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 결과력의 3개 성분 및 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크와로 규정되는 사용된 그립 포텐셜의 백분율 사이에 전달 함수를 형성하는 것으로 이루어진다.

- 서로 다른 그립 계수를 가지는 지면상의 타이어의 속박의 집합에 대해 Fx,Fy, Fz 및 p_μ를 포함하는 데이터베이스를 컴파일링하는 단계로서, 파라미터 Fx, Fy, Fz 및 μ는 상기 타이어상에 부여되고, 상기 자기 정렬 토크(N)의 값은 측정되는 컴파일링 단계,

- 트레이닝에 의해, Fx, Fy, Fz 및 N의 지식에 직접적으로 기초하여 p_μ를 재구성할 수 있게 하는 신경 네트워크의 가중을 결정하는 단계.

차량 온보드에 설치된 시스템에 의한 사용의 견지에서(예로서, ESP 또는 ABS 유형의 메카트로닉 시스템), 사용 범위 전반에 걸쳐 가용한 양을 갖는 것이 유리하다. 예로서, ESP 또는 ABS 시스템의 제어 메카니즘을 정련하기 위해, 사용된 그립 포텐셜의 백분율을 사용하는 것을 고려할 수 있다.

Claims (16)

1. 도로상의 타이어의 접촉 영역에서 그립 계수(μ)를 결정하는 방법에 있어서,

   - 타이어의 상기 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용되는 결과력의 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성되는 자기-정렬 토크를 결정하는 단계,

   - 타이어의 상기 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용되는 결과력의 상기 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성된 상기 자기-정렬 토크의 평가 신호를 처리하여 그들로부터 상기 그립 계수(μ)를 추출하는 단계를 포함하는 그립 계수 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 타이어의 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용되는 결과력의 상기 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성되는 상기 자기-정렬 토크를 결정하는 단계는

   - 상기 타이어의 적어도 하나의 측벽의 원주를 따라 서로 다른 방위각으로 배치된, 공간내의 복수의 고정된 지점을 선택하는 단계,

   - 상기 타이어가 도로 위를 구를 때, 이들 고정된 지점에서 대응하는 수의 원주방향 거리 변화(확장 또는 수축)의 측정을 수행하는 단계, 및

   - 측정 신호를 처리하여, 그들로부터, 상기 타이어의 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용4되는 결과력의 상기 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성된 상기 자기-정렬 토크를 추출하는 단계를 포함하는 그립 계수 결정 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 타이어의 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용되는 결과력의 상기 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성되는 상기 자기-정렬 토크의 결정은 상기 타이어의 적어도 하나의 측벽에서, 상기 원주를 따라 서로 다른 방위각에 배치된 공간내의 5개 지점에서 수행된 원주방향 거리 변화(확장 또는 수축)의 적어도 5회의 측정으로부터 유도되고, 그후, 상기 그립 계수(μ)가 상기 타이어의 상기 접촉 영역상에서 상기 도로에 의해 작용되는 결과력의 상기 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성된 상기 자기-정렬 토크의 결정으로부터 유도되는 그립 계수 결정 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 원주방향 변화의 측정은 타이어의 측벽에 통합된 적어도 하나의 센서에 의해 수행되고, 상기 센서에 의해 전달된 신호는 상기 고정된 지점에 대응하는 복수의 방위각에서 그 값을 판독하기 위해, 처리되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 원주방향 변화의 측정은 관찰 대상 방위각 만큼 다수의 센서에 의해 수행되며, 상기 센서는 상기 타이어의 외부에 있고, 고정된 공간내에 배열되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   - 서로 다른 그립 계수를 가지는 지면상의 상기 타이어의 속박의 집합을 위한 Fx, Fy, Fz, N 및 μ를 포함하는 데이터베이스를 컴파일링하는 단계로서, 상기 파라미터 Fx, Fy, Fz 및 μ는 상기 타이어상에 부과되고, 상기 자기 정렬 토크(N)의 값은 측정되는 컴파일링 단계, 및

   - 트레이닝에 의해, Fx, Fy, Fz 및 N의 지식에 기초하여 μ를 재구성할 수 있게 하는 신경 네트워크의 가중을 결정하는 단계에 의해,

   측정들, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 결과력의 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크와 상기 최대 그립 계수 사이에 전달 함수가 형성되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   - 서로 다른 그립 계수를 가지는 지면상의 상기 타이어의 속박의 집합에 대해 Fx, Fy, Fz 및 p_μ를 포함하는 데이터베이스를 컴파일링하는 단계로서, 상기 파라미터 Fx, Fy, Fz 및 μ는 상기 타이어상에 부여되고, 상기 자기 정렬 토크(N)의 값은 측정되는 컴파일링 단계,

   - 트레이닝에 의해, Fx, Fy, Fz 및 N의 지식에 직접적으로 기초하여 p_μ를 재구성할 수 있게 하는 신경 네트워크의 가중을 결정하는 단계에 의해

   측정들, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 결과력의 3개 성분 및 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크와로 규정되는 사용된 그립 포텐셜의 백분율 사이에 전달 함수가 형성되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
8. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   - 서로 다른 그립 계수를 가지는 지면상의 상기 타이어의 속박의 집합에 대해 Fx, Fy, Fz 및 p_μ를 포함하는 데이터베이스를 컴파일링하는 단계로서, 상기 파라미터 Fx, Fy, Fz 및 μ는 상기 타이어상에 부여되고, 상기 자기 정렬 토크(N)의 값은 측정되는 컴파일링 단계,

   - 감소된 값,,을 계산하는 단계, 및

   - 트레이닝에 의해,,,의 지식에 기초하여 μ를 재구성할 수 있게 하는 신경 네트워크의 가중을 결정하는 단계에 의해

   측정들, 타이어의 접촉 영역상에 도로에 의해 작용되는 결과력의 3개 성분 및 상기 타이어에 의해 생성된 자기 정렬 토크와 상기 최대 그립 계수 사이에 전달 함수가 형성되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
9. 제 2 항 내지 제 5 항에 있어서, N=F_ydx-F_xdy=N_y-N_x를 설정하고,

   여기서, dx는 힘 Fy의 작용점으로부터 접촉 영역의 중심을 통과하면서 X 축에 직교하는 수직 평면까지의 거리이고,

   dy는 힘 Fx의 작용점으로부터 접촉 영역의 중심을 통과하면서 y 축에 직교하는 수직 평면까지의 거리이며,

   N_x및 N_y의 값은 3개 토크 L, M, N의 측정으로부터 얻어지고, L은 X축 둘레의 모멘트이며, M은 Y 축 둘레의 모멘트이고, N은 Z축 둘레의 모멘트인 그립 계수 결정 방법.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 인지 유형의 신경 네트워크를 사용하는 그립 계수 결정 방법.
11. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원주방향 변화는 상기 측벽내의 카커스 플라이의 쓰레드 사이의 거리를 측정함으로써 추정되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
12. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원주방향 변화는 두 개의 전극을 분리하는 거리와 연계된 용량의 변화를 측정하는 센서를 형성하는 와이어 사이의 거리를 측정함으로써 추정되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
13. 제 2 항에 있어서, 공간내의 적어도 3개의 고정된 지점이 사용되고,

    상기 고정된 지점은

    - 지점 중 하나는 접촉 영역의 중심의 방위각 또는 접촉 영역에 대향한 지점의 방위각에 대응하고,

    - 상기 두 개의 다른 지점은 상기 접촉 영역의 중심을 통과하는 수직 평면에 관하여 대칭이 되도록 규정되는 것을 특징으로 하는 그립 계수 결정 방법.
14. 제 2 항에 있어서, 측정 방위각은 접촉 영역의 중심의 방위각에 관하여 대칭으로 선택되고(180°+α° 및 180°-α°), α는 접촉 영역의 입구에서의 방위각인 α₀와는 다르며, V₁ ¹및 V₂ ¹은 제 1 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이고, V₁ ²및 V₂ ²은 제 2 측벽상의 이들 방위각에서 측정된 값이며,

    - 상기 성분 Fz의 추정은 f_z(a₁V₁ ¹+ a₂V₂ ¹+ b₁V₁ ²+b₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, a₁, a₂, b₁, b₂는 양의 실수이며, f_z는 연속 함수이고,

    - 상기 성분 Fx의 추정은 f_x(c₁V₁ ¹- c₂V₂ ¹+ d₁V₁ ²-d₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, c₁, c₂, d₁, d₂는 양의 실수이며, f_x는 연속 함수이고,

    - 상기 성분 Fy의 추정은 f_y(e₁V₁ ¹+ e₂V₂ ¹- f₁V₁ ²-f₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, e₁, e₂, f₁, f₂는 양의 실수이며, f_y는 연속 함수이고,

    - 상기 자기 정렬 토크 N의 추정은 f_n(g₁V₁ ¹- g₂V₂ ¹- h₁V₁ ²+h₂V₂ ²)에 의해 주어지고, 여기서, g₁, g₂, f₁, f₂는 양의 실수이며, f_n는 연속 함수인 그립 계수 결정 방법.
15. 제 2 항에 있어서, 상기 측정 방위각은 상기 접촉 영역의 중심의 방위각에 관하여 대칭으로 선택되고(180°+α° 및 180°-α°), α는 α₀와 다르며, 여기서, α₀는 접촉 영역의 입구에서의 방위각이며, V₁및 V₂는 이들 다른 방위각에서 측정된 값이고,

    - Fx의 추정은 f_x(V₂-rV₁)에 의해 주어지며, 여기서, r은 양의 실수 계수이며, f_x는 연속 함수이고,

    - Fz의 추정은 f_z(V_c-(s₁V₁+s₂V₂))에 의해 주어지고, 여기서, s₁, s₂는 양의 실수 계수이며, f_z는 연속 함수이고,

    - Fy의 추정은 f_y(V_c+u₁V₁+u₂V₂)에 의해 주어지고, 여기서 u₁및 u₂는 양의 실수 계수이며, f_y는 연속 함수인 그립 계수 결정 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 신뢰도 지수가 하기와 같이 결정되며,

    - 트레이닝 위상에서, 타이어가 완전히 그립할 때 N의 값을 나타내는 모델 N_grip=f(Fx, Fy, Fz,...) 및 모델 μ=g(Fx, Fy, Fz, N,...)를 결정하고,

    - 사용 위상에서, Fx, Fy, Fz 및 N이 상기 원주방향 확장 측정의 도움으로 추정되고, N_grip이 결정되며,

    - |N|-|N_grip|<임계값인 경우에, 이때, 지면상의 타이어의 접촉은 그립되는 것으로 간주되며, μ의 결정은 비신뢰적인 것으로 간주되고,

    - |N|-|N_grip|>임계값인 경우에, 이때, 접촉부내의 슬립 영역이 충분하고, μ의 추정은 신뢰적인 그립 계수 결정 방법.