KR20230092237A - 타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치에 있어서, 타이어 접지 압력의 분포도를 측정하기 위한 것으로서, 타이어의 접지형상으로부터 접지 압력 중심을 측정하기 위한 것이다. 이를 통해 타이어에서 접지 압력의 중심을 측정할 수 있으므로 접지 이미지의 중심과 접지 압력의 중심의 이격거리를 타이어의 성능 지표로 삼을 수 있다.

Description

타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치{Method and apparatus for measuring footprint of tire}
본 발명은 타이어의 접지 형상 측정 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 타이어 접지 압력의 분포도를 측정할 수 있는 타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치에 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.
타이어에 요구되는 성능은 다양하다. 예를 들어, 젖은 노면에서 타이어의 그립 성능, 주행 가능한 거리의 향상을 위한 마모 성능, 적은 연료로도 먼 거리를 주행할 수 있는 연비 성능 및 주행 중 저소음 성능이 대표적이다. 이러한 성능 중 타이어의 접지는　제동　성능 및 소음에 큰 영향을 주게 되므로　타이어의 접지 형상을 측정하여 이를 토대로 트레드(Tread) 모양 등 타이어의 설계에 활용하게 된다.
일반적으로 타이어에 대한 접지 시험 방법은 타이어에 하중을 주어 접촉면에 대한 접지 압력의 분포와 세기를 측정하게 된다.
다만, 이러한 종래기술에 따른 접지 시험 방법은, 접지 압력의 분포를 바탕으로 타이어의 성능을 분석하였으나, 접지 압력에 대한 고차원적인 분석을 위해서는 추가적인 산출 항목이 필요한 실정이다.
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.
일본 등록특허 제4055658호
본 발명은 상기한 필요성을 도출하기 위해 발명된 것으로, 타이어 접지 압력의 분포도를 측정하여 타이어의 성능을 연구할 수 있는 타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 장착된 타이어에 대해 하중을 인가하는 단계; 타이어 접촉면 내에서의 압력 및 접지 형상을 측정하는 단계; 측정된 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 단계; 및 측정된 각 중심의 좌표를 상기 접지 형상 이미지에 중첩하여 표시하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서 상기 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 단계는, 타이어의 접지압의 픽셀단위로 X축과 Y축을 지정하고, X축과 Y축의 압력중심을
Figure pat00001
및
Figure pat00002
로 산출하고, 여기서, Comx는 x축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값이고, Comy는 y축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값, m 은 각 픽셀당 압력 절대값이다.
일 실시예에서 상기 중첩하여 표시하는 단계는, 각각의 중심 좌표 및 서로 간의 이격 거리는 점,선,면,수치로 표시한다.
본 발명의 다른 실시예는, 장착된 타이어에 대해 하중을 인가하는 하중인가부와, 타이어 접촉면 내에서의 압력 및 접지 형상을 측정하는 접지압력 측정부와, 측정된 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 제어부와, 측정된 각 중심의 좌표를 상기 접지 형상 이미지에 중첩하여 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
일 실시예에서 상기 제어부는, 타이어의 접지압의 픽셀단위로 X축과 Y축을 지정하고, X축과 Y축의 압력중심을
Figure pat00003
및
Figure pat00004
로 산출하고, 여기서, Comx는 x축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값이고, Comy는 y축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값, m 은 각 픽셀당 압력 절대값이다.
일 실시예에서 상기 디스플레이부는, 각각의 중심 좌표 및 서로 간의 이격 거리는 점,선,면,수치로 표시한다.
본 발명의 타이어의 접지 형상 측정 방법 및 장치에 의하면, 타이어에서 접지 압력의 중심을 측정할 수 있으므로 접지 이미지의 중심과 접지 압력의 중심의 이격거리를 타이어의 성능 지표로 삼을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 접지 형상 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 접지 형상 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 압력 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 접지 압력의 중심 측정 결과를 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 이하의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 타이어 접지 압력의 분포도를 측정하기 위한 것으로서, 타이어 접지형상으로부터 접지 압력 중심을 측정하기 위한 것이다.
종래의 실내 접지 시험 방법으로는 접지 압력의 분포를 바탕으로 타이어의 성능을 분석하였으나, 접지 압력에 대한 고차원적인 분석을 위해서는 추가적인 측정 항목이 필요하므로 이를 위해 본 발명에서는 타이어에 대한 접지 압력의 중심을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 접지 형상 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 타이어 접지 형상 측정 장치(100)는 타이어에 대한 접지 형상을 측정하기 위한 것으로서 제어부(110), 타이어 결착부(120), 하중인가부(130), 접지압력 측정부(140), 저장부(150), 통신부(160) 및 디스플레이부(170) 등을 포함할 수 있다. 제어부(110)는 타이어 접지 형상 측정 장치(100) 내의 각 구성요소들을 제어하며, 입력된 정보들을 토대로 타이어의 접지형상으로부터 접지 압력 중심을 측정할 수 있다.
타이어 결착부(120)는 타이어가 장착되는 경우, 이를 센서 등으로부터 인식하여 타이어가 장착되었다는 신호를 제어부(110)로 전달할 수 있고, 하중인가부(130)에서는 타이어의 접지 대상면 쪽으로 하중을 인가하여 접지면에 압력을 가할 수 있다. 접지압력 측정부(140)는 타이어에 하중이 인가된 상태에서 타이어 접촉면(Contact Patch) 내에서의 접지형상을 측정할 수 있다. 예를 들어, 광학식 접지 압력을 측정하여 이를 제어부(110)로 전달할 수 있다. 또는 플레이트 힘 센서(Plate Force Sensor)를 토대로 타이어가 접지되는 지점의 접지 형상을 측정할 수 있다.
저장부(150)는 타이어 접지 형상 측정 장치(100) 내의 각 구성요소들로부터 전달된 데이터를 저장할 수 있고, 제어부(110)의 제어 소프트웨어가 저장되어 있어 제어부(110)의 제어하에 이를 구동할 수 있다. 통신부(160)는 제어부(110) 또는 타이어 접지 형상 측정 장치(100) 내 각 구성요소들로부터 전달된 데이터들을 유무선 통신망을 통해 별도의 컴퓨팅 장치로 전송할 수 있다. 이때, 사용되는 통신망은 예컨대 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, LTE, 5G, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 디스플레이부(170)는 제어부(110)로부터 전달된 데이터를 화면 상에 디스플레이하는 것으로서, 힘 및 접지 형상 측정 정보 및 결과 분석 정보로서, 특히 접지 이미지의 중심과 접지 압력의 중심의 이격거리를 정보 등을 디스플레이할 수 있다.
이러한 타이어 접지 형상 측정 장치(100) 내 제어부(200)에서는 각 구성요소들로부터 전달된 데이터들을 이용하여 접지 형상을 도출하고, 도출된 타이어 접지형상의 중심과 접지압력의 중심을 표시하고 각 중심 간의 이격 거리를 산출할 수 있다. 즉, 제어부(110)에서는 타이어의 성능 지표가 될 수 있는 측정된 접지 형상, 접지 형상의 중심 및 접지 압력의 중심 정보를 산출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 접지 형상 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 200단계에서 타이어 접지 형상 측정 장치(100)의 제어부(110)에서는 타이어 결착부(120)를 통해 타이어가 장착되었다는 신호를 전달받게 된다. 이에 210단계에서 하중인가부(130)는 제어부(110)의 제어하에 타이어의 접지 대상면 쪽으로 하중을 인가하여 접지면에 압력을 가하게 된다. 220단계에서 접지압력 측정부(140)는 타이어 접촉면 내에서의 접지 형상 및 중심을 측정하고, 230단계에서 제어부(110)는 접지압력 측정부(140)에서 측정된 접지 형상 및 중심에 대한 분석을 수행한 후, 240단계에서 디스플레이부(170)를 제어하여 도출된 데이터를 출력하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 압력 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 300단계 내이 320단계는 도 2의 230단계 내의 세부 단계이다. 접지압력 측정부(140)를 통해 측정된 데이터를 토대로 제어부(110)에서 데이터 분석 즉, 타이어의 접지 압력 분포로서, 구체적으로 타이어 접지형상으로부터 접지 압력 중심을 측정하게 된다. 일반적으로 무게중심은 물체의 각 부분에 작용하는 중력의 합력 작용점이므로 타이어의 압력에 따른 접지압 결과로서, 압력 중심을 측정하게 된다. 이에 300단계에서 접지압의 픽셀단위로 X축과 Y축을 지정하게 된다. 그리고 310단계에서 X축과 Y축의 압력중심은 하기 [수학식1]을 이용하여 계산하게 된다.
Figure pat00005
여기서, Comx는 x축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값이고, Comy는 y축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값, m 은 각 픽셀당 압력 절대값이다.
이후, 320단계에서 산출된 압력 중심을 접지압 이미지 상에 중첩하여 표시하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 접지 압력의 중심 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 타이어 접지 형상 측정 장치(100)를 통해 측정된 어느 한 타이어에 대한 접지형상으로서, A(400)는 접지 이미지의 중심을 나타내고, B(410)는 접지 압력의 중심 좌표를 나타낸다. 각각의 중심 좌표는 점,선,면,문자,숫자 등으로 접지 형상 이미지에 중첩하여 표시할 수 있고, 서로 간의 이격 거리 또한 점,선,면,문자,숫자 등으로 표시하여 디스플레이부(170)를 통해 출력할 수 있다.
이러한 타이어 접지형상의 중심과 접지압력의 중심과의 차이 즉, 이격 거리를 통해 타이어 설계 점검을 할 수 있고, 타이어의 다른 성능과의 연관성을 도출할 수 있다.
이와 같이 본 발명을 통한 타이어의 접지 형상 측정 방법은, 타이어 접지 압력의 분포도를 측정하기 위한 것으로서, 타이어 접지형상으로부터 접지 압력 중심을 측정함으로써, 접지 이미지의 중심과 접지 압력의 중심의 이격거리를 타이어의 성능 지표로 삼을 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 타이어의 접지 형상 측정 장치
110: 제어부
120: 타이어 결착부
130: 하중인가부
140: 접지압력 측정부
150: 저장부
160: 통신부
170: 디스플레이부

Claims (6)

  1. 장착된 타이어에 대해 하중을 인가하는 단계;
    타이어 접촉면 내에서의 압력 및 접지 형상을 측정하는 단계;
    측정된 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 단계; 및
    측정된 각 중심의 좌표를 상기 접지 형상 이미지에 중첩하여 표시하는 단계;
    를 포함하는 타이어의 접지 형상 측정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 단계는,
    타이어의 접지압의 픽셀단위로 X축과 Y축을 지정하고, X축과 Y축의 압력중심을
    Figure pat00006
    및
    Figure pat00007
    로 산출하고,
    여기서, Comx는 x축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값이고, Comy는 y축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값, m 은 각 픽셀당 압력 절대값인
    타이어의 접지 형상 측정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중첩하여 표시하는 단계는,
    각각의 중심 좌표 및 서로 간의 이격 거리는 점,선,면,수치로 표시하는 타이어의 접지 형상 측정 방법.
  4. 장착된 타이어에 대해 하중을 인가하는 하중인가부와,
    타이어 접촉면 내에서의 압력 및 접지 형상을 측정하는 접지압력 측정부와,
    측정된 접지 형상 이미지의 중심 및 접지 압력의 중심을 측정하는 제어부와,
    측정된 각 중심의 좌표를 상기 접지 형상 이미지에 중첩하여 표시하는 디스플레이부
    를 포함하는 타이어의 접지 형상 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    타이어의 접지압의 픽셀단위로 X축과 Y축을 지정하고, X축과 Y축의 압력중심을
    Figure pat00008
    및
    Figure pat00009
    로 산출하고,
    여기서, Comx는 x축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값이고, Comy는 y축 기준으로의 압력중심 계산 좌표값, m 은 각 픽셀당 압력 절대값인
    타이어의 접지 형상 측정 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    각각의 중심 좌표 및 서로 간의 이격 거리는 점,선,면,수치로 표시하는 타이어의 접지 형상 측정 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4055658B2 (ja) 2003-06-09 2008-03-05 トヨタ自動車株式会社 車両状態監視装置および接地面状態量取得装置
KR20130054546A (ko) * 2011-11-17 2013-05-27 한국타이어월드와이드 주식회사 타이어의 동적 접지압과 접지형상 측정장치
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