KR20100048133A - 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 표면의 마모 정도를 타이어 표면의 온도를 측정한 것에 기초하여 운전가혹도에 따라 평가할 수 있게 하는 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법에 있어서, 주행전 타이어의 트레드의 표면 온도를 계측하는 단계; 상기 차량에 2축 가속도계를 장착하여 운전가혹도를 정량적으로 측정하는 단계; 주행후 상기 트레드 표면온도를 계측하는 단계; 및 상기 트레드 각 부분에 대한 온도 증가에 따라 트레드의 마모 정도를 평가하는 단계를 포함하는, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법이 제공된다

타이어, 트레드, 2축 가속도계, 운전가혹도.

Description

차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법{Method for evaluating tire surface wear}

본 발명은 차량의 타이어 표면의 마모 정도를 평가하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 마모는 주행 중 다양한 요인과 복잡한 메커니즘에 의해 발생한다. 그러므로 타이어 관련 업체에서는 타이어 마모의 주요인자에 대한 연구 및 마모 성능 개선을 위한 설계기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

예를 들어 타이어의 고무 조성물, 구조, 주행조건, 노면, 대기온도 등에 따라 타이어의 전체적인 마모량 및 마모 형상이 달라진다. 그 중에서도 타이어의 외측과 내측의 마모량이 달라 한쪽으로 경사지게 마모가 진행되는 편마모(One-sided Wear)와 중앙부에 마모가 집중되는 중앙 조기 마모가 가장 빈번하게 발생하고 있다. 이를 평가하기 위해 실차 마모 시험 및 실내 대용 특성 등을 이용하고 있지만 시간 및 비용이 많이 드는 단점이 있을 수 있다.

현재 이와 같은 단점을 극복하기 위해 실차로 간단히 평가하는 종래 기술은 아래와 같다(도 1 참조).

(a), 타이어(1)을 약 10km 주행하여 초기 이상마모 효과를 제가한 후 타이어 를 청소한다.

(b) 트레드 표면과 조도 차이가 많이 나는 색상(흰색)의 스프레이를 사용하여 트레드 전면에 분사하여 완전히 건조시킨다.

(c) 트레드 표면에 격자를 나누어 주행전 반사 조도 탐침(2) 및 반사 조도 계측기(3)를 이용하여 반사도를 측정한다.

(d) 차량에 타이어 장착후 일정거리를 주행한다.

(e) 주행후 오염물을 닦아낸 후 주행전 측정한 트레드 부분에서 반사도를 측정한다.

(f) 주행전후의 반사도 값을 비교하여 마모량을 예측한다.

위와 같이 트레드 표면에 스프레이 페인트를 분사하고 주행전후의 반사도를 이용하여 마모량을 예측하는 시험법은 다음과 같은 단점이 있어 타이어의 편마모 평가 및 예측에 문제가 있다.

. 반사도 측정전 10km정도의 예비 주행 시간과 스프레이 페인트를 분사하여 건조시켜야 하는 시험상의 번거로움이 있다.

. 또한 트레드 표면에 스프레이 페인트를 일정한 두께로 분사하기가 매우 어렵다.

. 주행후 타이어의 트레드 표면에 이물질 오염이 발생하며 반사도 측정 오차가 발생한다.

. 주행하는 시험 노면의 돌기나 이물질에 의한 트레드 표면의 스프레이 페인트가 광범위하게 제거되는 현상이 발생하며 이는 실제 타이어의 마모 현상과 큰 차 이를 보인다.

.페인트의 특성상 코너링, 제동 등 가혹한 시험 평가가 불가하다.

따라서, 따라서 실차에서 차량 휠 얼라인먼트, 주행 조건 등을 모두 감안한 타이어의 이상 마모 발생에 대한 조기 검증 평가 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은 타이어 표면의 마모 정도를 타이어 표면의 온도를 측정한 것에 기초하여 평가할 수 있게 하는 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적에 따라, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법에 있어서,

주행전 타이어의 트레드의 표면 온도를 계측하는 단계;

상기 차량에 2축 가속도계를 장착하여 하기 식에 기초하여 운전 가혹도를 정량적으로 측정하는 단계;

주행후 상기 트레드 표면온도를 계측하는 단계; 및

상기 트레드 각 부분에 대한 온도 증가에 따라 트레드의 마모 정도를 평가하는 단계를 포함하는, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법이 제공되고 식은 다음과 같다.

식

G_i : 구동, 제동, 우회전, 좌회전시 각각의 가속도 계측값

DSN₁ : 프리 롤링(Free Rolling) 지수 (전후 방향 가속도 |Gx| ≤0.2, 횡 방향 가속도 |Gy| ≤0.2)

DSN₂ : 구동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx > 0.2)

DSN₃ : 제동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx < - 0.2)

DSN₄ : 좌회전 가혹 지수 (Gy > 0.2)

DSN₅ : 우회전 가혹 지수 (Gy < -0.2)

N : 전체 주행거리에 대한 타이어 총회전수.

발명의 실시예에 따라서, 상기 운전가혹도 측정은, 선택된 실제 코스와 동일하게 조정된 단축코스 주행에 의해 실시된다.

발명의 실시예에 따라서, 상기 단축코스는 바람직하게는 1 내지 5 km 일 수 있다.

발명의 실시예에 따라서, 상기 타이어 표면 온도 계측은 적외선 온도계를 측정될 수 있다.

본 발명에 따라, 실차 주행 조건 단순화를 통한 타이어 트레드 표면온도 측정법은 다음과 같은 이점이 있다.

예를 들면 1 내지 5 km 정도의 짧은 단축 코스를 주행함으로써 시간적, 비용적으로 유리하며, 트레드부의 온도 증가분을 평가함으로써 타이어를 많이 마모시 키지 않고 이상 마모 평가가 가능한 잇점이 있고, 실차 차량의 문제점과 운전 코스에 의한 특성이 거의 반영될 수 있어 차량의 문제점을 조기에 발견할 수 있다는 잇점이 있다.

종래의 스프레이 페인트의 마모를 이용한 편마모 시험법은 시험상의 번거로움 및 페인트의 마모를 실제 타이어의 마모 현상으로 간주하기 힘들다는 단점이 있고 가혹한 조건의 평가가 사실상 불가하다. 이를 보완하기 위해 운전 조건 정량화, 트레드 표면온도 측정 방법을 이용하여 이상 마모 평가가 가능한 시험법을 본 발명에서 제공한다.

주행중 타이어 트레드부에서 발생하는 마찰열은 마찰에너지에 상응하여 발생한다. 또한 마찰에너지는 마모와 높은 상관성이 있으므로 주행후 타이어 트레드 표면에서 발생하는 마찰열을 이용하여 이상 마모를 평가하는 것이 가능하다.

실제 차량의 운전조건은 일반적으로 차량의 가속도를 계측함으로써 정량화 할 수 있다. 이렇게 계측된 가속도를 차량의 각 운전 상태에 따라 하기의 식(1)과 같이 정량화하여 운전가혹도 지수(DSN_i)를 산출할 수 있다.

식(1)

G_i : 구동, 제동, 우회전, 좌회전시 각각의 가속도 계측값

DSN₁ : 프리 롤링(Free Rolling) 지수 (전후 방향 가속도 |Gx| ≤0.2, 횡 방향 가속도 |Gy| ≤0.2)

DSN₂ : 구동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx > 0.2)

DSN₃ : 제동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx < - 0.2)

DSN₄ : 좌회전 가혹 지수 (Gy > 0.2)

DSN₅ : 우회전 가혹 지수 (Gy < -0.2)

N : 전체 주행거리에 대한 타이어 총회전수.

도 3은 실시간 운전가혹도(DSN) 분석을 구현한 일예를 도시한 것이다. 당업자는 도 3에 도시된 예에 기초하여 다양하게 수정하여 구현할 수 있을 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 차량(4) 내부에 2축 가속도계(5)를 부착하여 차량 타이어가 1회전할 때마다 2축 가속도 신호를 수집한다. 수집된 데이터는 예를 들면 디지털-아날로그 변환기, 전용단말기 또는 계산장치로서 노트북 컴퓨터 등을 사용하여 전술한 식(1)을 계산할 수 있다. 계산 결과는 컴퓨터의 표시장치 상에 이를 테면 도 3(b)와 같이 실시간 운전 가혹도 표시를 할 수 있다. 수집된 가속도 데이터는 식(1)에 준하여 주행 코스 전체의 차량의 타이어 전체 회전수를 동시에 수집해서 계산하게 되는데, 식(1)과 같이 각각의 전후, 좌우 방향의 가속도를 구간별로 구분해서 DSN1 ~ DSN5의 개별 가혹도 지수를 산출할 수 있게 된다.

도 3에 도시한 바는, 일반적인 코스 조건과 유사한 코스를 주행하고 주행전 후의 온도 변화를 계측하여 이상마모를 판정하고자 하는 것이다.

예를 들면, 고속도로, 산악로 등의 특정 지역의 운전 조건은 온도 계측 평가를 위해 약 1~5km 가량의 짧은 구간의 시험로를 주행하는 것으로 운전조건을 축소, 단순화하는 것이 필요한데, 이에 대한 구체적인 예를 도 2에 도시하였다. 도 2(a)는 예로서 약 250km,의 실제 전체 주행코스를 나타낸 것이며, 도 2(b)는 1 내지 5km의 단축 모델 코스를 나타낸 것이며, 도 2(c)에 대해서는 후술하도록 하겠다.

이를 위해 도 3과 같이 전술한 바와같이 차량내 실시간 운전 조건 분석 장치를 설치하고 운전자가 1 ~ 5km 가량의 단축 코스를 주행하면서 정량화된 일반 코스의 운전가혹도 지수와 동일하게 나타나도록 운전이 가능하도록 구성한다.

도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 이어서 적외선 온도계(6)를 이용하여 단축 코스를 주행하기 전, 후의 트레드 표면 온도 증가량을 분석하여 타이어 표면상의 이상 마모를 손쉽게 평가가 가능하다.

이는 기존 기술과 달리 산악로, 고속 도로 등 운전 조건이 상이한, 특정 코스의 조건을 감안하여 실차 상태에서 타이어의 이상 마모를 단시간에 평가가 가능하다는 큰 장점이 있다.

도 4는 주행코스에 따른 차량별 타이어 마모 경향을 그래프로 나타낸 것이다. 도 4에서 횡축은 타이어 내측 센터 외측을 나타내고 종축은 온도 증가량을 나타낸다.

도 4(a)는 주행코스 1에서 차량 A는 균일마모, 차량 B는 약간의 외측 숄더 편마모 경향으로 트레드 온도 증가 경향이 나타남을 보이고 있다. 도 4(b)는 주행 코스 2에서 차량 A는 센터 마모가 증가하고 차량 B는 외측 숄더 편마모가 더욱 악화되는 경향으로 나타남을 보이고 있다.

도 5는 실차 단축 코스에서의 온도 계측을 통한 타이어 이상 마모 평가 방법의 흐름을 나타낸 것이다.

먼저, 실차 주행 코스에 대한 운전가혹도(DSN)를 계측한다. 이것은 앞에서도 서술한 바와 같이, 가혹도 분석장치를 이용하여 구동, 제동, 좌/우 회전 각각에 대한 DSN1, DSN2 DSN3 DSN4, DSN5를 정량적으로 추출한다.

차량 내 실시간 운전가혹도 분석장치 및 평가 타이어를 장착한다. 2축 가속도 계측, 가혹도 분석 및 표시장치가 장착될 수 있다.

주행전 트레드 표면 온도를 계측한다. 이때에는 적외선 온도계가 이용될 수 있다.

실시간 가혹도 표시장치를 이용한 단축 코스 주행(예를 들면 1 내지 5km)을 실시하는데, DSN₁, DSN₂, DSN₃, DSN₄, DSN₅ 수준에 대응하게 실제 코스와 동일하도록 조정하여 실시한다. 운전자는 구동, 제동, 좌/우 회전 각각에 대하여 실제 주행조건과 유사하게 차량상태를 조정하면서 단축코스를 주행한다.

주행후 트레드 표면 온도를 측정한다.

트레드 각 부분에 대한 온도 증가를 분석한다. 운전자는 구동, 제동, 좌/우 회전 각각에 대하여 실제 주행조건과 유사하게 차량 상태를 조정하면서 단축 코스를 주행한다.

도 1은 종래 기술의 타이어 트레드 마모 평가 방법을 설명하는 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 단축 코스 주행과 온도 계측예를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 실시간 운전가혹도 분석장치 구성의 예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라, 주행코스에 따른 차량별 타이어 마모 경향의 예를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 타이어 마모 방법의 실시를 위한 단계의 흐름도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1; 타이어

4; 차량

5; 2축 가속도계

6; 적외선 온도계

Claims (4)

1. 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법에 있어서,

   주행전 타이어의 트레드의 표면 온도를 계측하는 단계;

   상기 차량에 2축 가속도계를 장착하여 하기 식에 기초하여 운전 가혹도를 정량적으로 측정하는 단계;

   주행후 상기 트레드 표면온도를 계측하는 단계; 및

   상기 트레드 각 부분에 대한 온도 증가에 따라 트레드의 마모 정도를 평가하는 단계를 포함하는, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법.

   식;

   

   G_i : 구동, 제동, 우회전, 좌회전시 각각의 가속도 계측값

   DSN₁ : 프리 롤링(Free Rolling) 지수 (전후 방향 가속도 |Gx| ≤0.2, 횡 방향 가속도 |Gy| ≤0.2)

   DSN₂ : 구동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx > 0.2)

   DSN₃ : 제동 가혹 지수 (전후 방향 가속도 Gx < - 0.2)

   DSN₄ : 좌회전 가혹 지수 (Gy > 0.2)

   DSN₅ : 우회전 가혹 지수 (Gy < -0.2)

   N : 전체 주행거리에 대한 타이어 총회전수.
2. 제1항에 있어서, 상기 운전가혹도 측정은, 선택된 실제 코스와 동일하게 조정된 단축코스 주행에 의해 실시되는, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 단축코스는 1 내지 5 km 인, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 타이어 표면 온도 계측은 적외선 온도계를 측정되는, 차량의 타이어 표면의 마모 평가 방법.

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