KR20170044588A - 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템 - Google Patents

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KR20170044588A
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이-추안 린
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조나단 리빙스톤 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템으로서, 타이어를 따라 회동하고 상기 타이어의 내벽에 적어도 하나의 소스 웨이브를 발사하는 적어도 하나의 웨이브 발사 소스; 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스를 따라 회동하고, 또한 상기 타이어의 내벽에 의해 반사된 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 물리적 파라미터에 따라 측정 신호를 송신하는 적어도 하나의 웨이브 센서; 상기 측정 신호를 수신하고, 또한 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 상기 타이어의 접지면을 경유하는 적어도 두개의 순간을 기록하며, 상기 적어도 두개의 순간에 따라 상기 타이어의 운동 파라미터를 연산하는 연산 유닛을 포함한다.

Description

타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템{A TIRE SENSING SYSTEM OF KINETIC PARAMETERS}
본 발명은 공기 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템과 관련되는 것으로서, 특히는 타이어의 롤링 변형 작용에 의한 비접촉식 측정 장치에 관한 것이다.
1979년부터 미국은 타이어 접지면의 관련 특허를 60건 이상 누적 공고하였고, 여기서 단지 몇개만이 본 발명과 비슷하다. 예를 들면, US 4180794호 특허는 타이어의 내벽의 광속 반사량을 공기 상태의 지표로 하고, US 6612164호 특허는 타이어의 내벽에 참조점이 반사하는 복사로 타이어 표면의 세로 방향과 횡방향 위치 이동을 탐지한다.
이 밖에 타이어의 내벽에 반사 소자를 증가시켜, 영상의 명암도를 통해 타이어 변형 상태를 평가하는 US 6967590호 특허 및 삼각 측정법을 사용하여 접지면 정상 변위량을 획득하는 독일 DE 3916176호 특허도 있다. 이러한 특허는 각자 타이어 내벽의 반사 신호의 부분적인 물리적 의미를 운용하고 해석하였지만, 매우 관건적인 경사각도의 변량은 모두 언급하지 않았다.
정확하고 완벽하며 간단한 센싱 시스템은 모든 기존 특허의 공동한 과제로 되어야 하며, 신비한 베일에 가려져 아직 완전히 개시되지 않은 기술이 여전히 존재하기에, 신규성 및 진보성을 구비하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템을 제공해야 할 필요가 있다.
본 발명은 타이어의 내벽의 한개 점의 반사 각도가 접지면을 거칠 때마다 격렬하게 변형되는 특징으로서, 신호를 측정하는 시간축에서 두개의 순간을 식별하고, 타이어 회동 주기를 가하기만 하면 상기 접지면을 결정할 수 있다. 세개의 순간을 식별한다면, 이를 통하여 마찰력, 변위량 및 변형량 3자 중의 적어도 하나의 세로 방향 값을 연산할 수 있다.
본 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템은, 타이어를 따라 회동하고 상기 타이어의 내벽에 적어도 하나의 소스 웨이브를 발사하는 적어도 하나의 웨이브 발사 소스; 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스를 따라 회동하고, 또한 상기 타이어의 내벽에 의해 반사된 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 물리적 파라미터에 따라 측정 신호를 송신하는 적어도 하나의 웨이브 센서; 상기 측정 신호를 수신하고, 또한 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 상기 타이어의 접지면을 경유하는 적어도 두개의 순간을 기록하며 상기 두개의 순간에 따라 상기 타이어의의 운동 파라미터를 연산하는 연산 유닛을 포함한다.
도1은 본 발명의 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템의 일 실시예의 단면 모식도이다.
도2는 상기 실시예의 시스템 블록도이다.
도3은 상기 실시예의 광 발사기의 모식도이다.
도4는 상기 실시예의 광 수신기의 모식도이다.
도5는 상기 실시예가 타이어 비압력 영역에서의 단면 모식도이다.
도6은 상기 실시예가 타이어 압력 영역의 일 가장자리에서의 단면 모식도이다.
도7은 상기 실시예가 타이어 압력 영역의 타 가장자리에서의 단면 모식도이다.
도8 및 도9는 타이어 트레드의 단면 모식도이다.
도10 및 도11은 본 발명의 측정 파형도이다.
도13은 축방향에서 본 타이어가 기울어 트레드하는 단면 모식도이다.
도12 및 도14는 본 발명의 제2 실시예의 모식도이다.
이하, 실시예로 본 발명의 실시 가능한 양태를 설명하도록 하는 바, 이는 본 발명의 보호범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
본 발명에 따른 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템은 적어도 하나의 웨이브 발사 소스, 적어도 하나의 웨이브 센서 및 연산 유닛을 포함한다. 상기 타이어는 본 명세서에서 두가지 의미를 갖는 바, 공기 타이어 또는 공기 타이어와 타이어 프레임 세트를 조립하여 형성된 공기 타이어일 수 있다.
상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스는 타이어를 따라 회동하고 상기 타이어의 내벽에 적어도 하나의 소스 웨이브를 발사한다(지향성을 구비한다). 상기 적어도 하나의 웨이브 센서는 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스를 따라 회동하고, 또한 상기 타이어의 내벽에 의해 반사된 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 물리적 파라미터에 따라 측정 신호를 송신한다. 상기 연산 유닛은 상기 측정 신호를 수신하고, 또한 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 상기 타이어의 상기 접지면을 경유하는 두개의 순간을 기록하고, 상기 연산 유닛은 상기 적어도 두개의 순간에 따라 상기 타이어의 방향의 운동 파라미터를 연산한다.
상기 운동 파라미터는 타이어 회동 주기를 포함한다. 상기 적어도 두개의 순간에 상기 타이어 회동 주기를 가하면 5가지 타이어 운동 파라미터를 유도할 수 있는 바, 각각 하중, 접지면 면적, 접지면 정상 변위량, 회동 속도 및 측부 경사각 등이다.
도1 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예를 표시하는 바, 상기 공기 주입식 타이어(8)는 타이어 프레임(81), 및 상기 타이어 프레임(81)에 장착되고 지면과 접촉하는 공기 타이어 바디(82)를 포함하고, 상기 타이어 프레임(81)은 외부 표면(811)을 구비하며, 상기 공기 타이어 바디(82)는 내표면(821)을 구비하고, 본 실시예는 광전 모듈(2), 연산 제어 모듈(3), 전원 모듈(4), 전송 수신 모듈(5), 압력 센싱 모듈(6) 및 온도 센싱 모듈(7)을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스 및 상기 적어도 하나의 웨이브 센서는 상기 광전 모듈(2)을 예로 하고, 상기 연산 유닛은 상기 적어도 하나의 연산 제어 모듈(3)을 예로 하며, 여기서 상기 웨이브 발사 소스는 주파수에 한정되지 않을 수 있고, 전자파 또는 음파일 수 있다. 상기 연산 유닛은 상기 타이어의 내부 또는 외부에 설치될 수 있고, 유선 또는 무선의 방식으로 상기 적어도 하나의 웨이브 센서와 통신 연결된다.
상기 광전 모듈(2)은 상기 타이어 프레임(81)에 설치되고, 상기 공기 타이어 바디(82)에 광속(21)을 발사하고 상기 광속(21)이 상기 내표면(821)으로 발사되는 반사광(22)을 수신하며, 상기 반사광(22)에 따라 광 측정 신호를 송신한다. 본 실시예에 있어서, 상기 광속(21)은 상기 적어도 하나의 소스 웨이브이고, 상기 광 측정 신호는 상기 적어도 하나의 웨이브 센서가 송신한 상기 측정 신호에 대응된다. 이하, 광량이라는 표현으로 상기 광 측정 신호가 대응되는 상기 반사광(22)의 물리적 파라미터를 대표하며, 그러나 기타 실시양태에서는 전자파 또는 음파 에너지 또는 강도 등 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 광전 모듈(2)은 상기 광속(21)을 발사하기 위한 광 발사기(23), 및 상기 반사광(22)을 수신하여 상기 광 측정 신호를 발송하기 위한 광 수신기(24)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 상기 광 발사기(23)는 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스이고, 상기 광 수신기(24)는 상기 적어도 하나의 웨이브 센서이다.
도1, 도2, 도5를 참조하면, 상기 제어 운산 모듈(3)은 상기 타이어 프레임(81)에 설치되고 상기 광 발사기(23)와 상기 광 수신기(24)를 전기적 연결하며, 상기 광 측정 신호에 따라 상기 공기 주입식 타이어(8)의 접지 중심각(θ)을 연산한다. 접지 중심각(θ)은 상기 타이어가 압력을 받은 후 지면과 접착된 부분에서, 최소 변형 구간 내지 최대 변형 구간에서 다시 최소 변형 구간까지의 전체 타이어를 전용하는 원심 각도이다.
도1, 도3, 도4를 참조하면, 상기 광 발사기(23)는 상기 광속(21)을 발사하기 위한 발광 부재(231), 발광 렌즈(232) 및 반사 패널(233)을 구비한다. 본 실시예에 있어서, 상기 발광 렌즈(232)는 상기 발광 부재(231) 및 상기 공기 타이어 바디(82) 사이에 위치하고, 상기 반사 패널(233)은 상기 발광 부재(231) 및 상기 타이어 프레임(81) 사이에 위치한다.
상기 광 수신기(24)는 상기 반사광(22)을 수신하고 상기 광 측정 신호를 방송하기 위한 광전 전환 회로(241), 감광 렌즈(242), 및 래스터(243)를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 상기 감광 렌즈(242)와 상기 래스터(243)는 각각 상기 광전 전환 회로(241) 및 상기 공기 타이어 바디(82) 사이에 위치한다.
상기 연산 제어 모듈(3)은 상기 광 발사기(23)와 전기적 연결되는 마이크로 프로세서(31) 및 상기 마이크로 프로세서(31) 및 상기 광 수신기(24)와 전기적 연결되는 전치 회로(32)를 구비한다.
상기 전원 모듈(4)은 상기 광전 모듈(2)과 상기 연산 제어 모듈(3)을 전기적 연결한다.
상기 전송 수신 모듈(5)은 상기 연산 제어 모듈(3)과 전기적 연결된다. 본 실시예에 있어서, 상기 전송 수신 모듈(5)의 기능은 정보 및 인스트럭션의 무선 송수신을 수행하는 것이다.
상기 압력 센싱 모듈(6)은 상기 공기 타이어 바디(82)의 타이어 압력 정보를 측정한다.
상기 온도 센싱 모듈(7)은 상기 공기 타이어 바디(82)의 타이어 온도 정보를 측정한다.
도2, 도3, 도5를 참조하면, 사용시 우선 상기 공기 주입식 타이어(8)의 회동을 추진하고, 상기 연산 제어 모듈(3)로 상기 광 발사기(23)가 상기 발광 렌즈(232)를 거쳐 포커싱되어 형성된 좁은 확산각의 상기 광속(21)을 발사하도록 제어하고, 상기 공기 타이어 바디(82)의 상기 내표면(821)까지 투사된다.
도5, 도6, 도7을 참조하면, 상기 광속(21)이 투사되는 위치가 상기 타이어 비 압력 영역이라면, 상기 광 수신기(24)에 반사되는 상기 반사광(22)의 광량은 최대이다. 상기 광속(21)이 투사되는 위치가 타이어 압력 영역이라면, 상기 광 수신기(24)에 반사되는 광량은 타이어에 따라 회동할 수 있고, 상기 압력 영역은 최소 변형 구간 내지 최대 변형 구간에서 다시 최소 변형 구간까지 작은 것으로부터 큰 것으로 다시 작은 것으로 변화된다.
도2, 도4를 참조하면, 상기 반사광(22)은 상기 광전 전환 회로(241)로 상기 광 측정 신호로 수신, 전환한 후 다시 상기 전치 회로(32)까지 전송되어 사전 처리, 재차 전환 또는 재차 연산된다.
상기 광속(21)이 투사되는 위치는 타이어의 비 압력 영역으로부터 압력 영역까지 전환되고, 상기 광 측정 신호는 갑자기 큰 것으로부터 작은 것으로 변할 수 있다. 반대로, 상기 광속(21)이 투사되는 위치가 타이어 압력 영역으로부터 비 압력 영역까지 전환되고, 상기 광 측정 신호는 갑자기 작은 것으로부터 큰 것으로 전환될 수 있다. 따라서, 상기 광속(21)이 타이어 압력 영역의 전, 후 가장자리의 개별적인 시간은 상기 전치 회로(32)로 상기 마이크로 프로세서(31)를 보조하여 기록을 검출하여 획득될 수 있다.
도2, 도6, 도7을 참조하면, 상기 광속이 투사되는 위치가 상기 타이어 압력 영역에 위치할 경우, 상기 광 측정 신호는 비 압력 영역과 비교하면 변화가 격렬하다. 따라서 상기 공기 주입식 타이어(8)가 한바퀴 회동한 후, 상기 마이크로 프로세서(31)는 즉각 압력 영역과 비압력 영역의 개별적인 시간 구간을 구분하여, 타이어 회동 주기를 총 산출한 후 비례에 따라 상기 접지 중심각(θ)을 산출한다.
θ는 상기 광 측정 신호에 의존하여 산출되는 것에 한정하지 않고, 기설정된 테스트 데이터 베이스가 있다면, 연산 정확도는 보상, 내, 외 차이 및 보정 등 기교로 더욱 향상될 수도 있다. 상기 연산 제어 모듈(3)은 θ 및 타이어 압력 및 타이어 온도 등 정보를 상기 전송 수신 모듈(5)를 거쳐 유선 또는 무선으로 검출 컴퓨터(미도시)에 전송하여 사용자가 모니터링하도록 한다.
θ를 획득한 사용자만이 대응되는 조치를 취할 기회를 갖게 된다. 예를 들면 타이어 압력이 정상이고 θ가 비교적 높으면 부하가 과중하다는 것을 대표하기에, 타이어의 마모와 동력 손실은 대폭 증가된다. 반대로, 접지 θ가 낮고 타이어 압력이 정상이면, 접지력이 부족하다는 경고이므로, 비가 오는 날씨에 브레이크를 밟으면 미끄러지기 십상이다.
θ에 타이어 직경과 타이어 너비를 결부하면 접지 면적을 산출할 수 있고, 후자에 타이어 압력을 곱하면 타이어 하중의 근사값을 얻게 된다.
도6 내지 도11을 참조하면, 이하, 본 발명의 수행 절차를 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
만약 하나의 적재된 타이어가 평탄한 지면에서 회동하여 전진하면, 그 회동 축선과 상기 지면은 평행되며, 따라서 도8 및 도9에 따라 하기와 같이 정의된다.
접지면은 바람직하게 직사각형 평면 ABCD이고, 접지면 면적은 Abcd이다.
접지면 전단은 선분 AB이다.
접지면 후단은 선분 CD이다.
타이어 회동 축심은 축선(Axis)이다.
축선이 접지면에서 수직 투영되는 선분이 축선 해칭선(Axis hatching line) EF이다.
타이어 전진 방향은 세로 방향 x이다.
수직 접지면의 방향은 노멀 방향 Z, 접지면 정상 변위량은 ΔZ이다.
타이어의 내벽 중 루프 와이어는 루프 와이어(I)이다.
타이어 기하 중심은 타이어 센터(Center)이다.
타이어 너비(W)는 선분 AB, CD 또는 EF의 길이이다.
타이어 반경은 R이다.
루프 와이어(I)의 반사점은 G이다.
타이어 센터(Center) 내지 반사점(G)의 선분 사이의 점은 타이어 프레임 참조점(H)이다. 제N차 회전의 회동각 속도는 ω(N)이다.
제N차 회전의 주기는 Period(N)이다
제N차 회전 내에, 사선 HG와 선분 AB의 교차 시간은 Ttoe(N)이다.
제N차 회전 내에, 사선 HG와 선분 EF의 교차 시간은 Tsole(N)이다.
제N차 회전 내에, 사선 HG와 선분 CD 교차 시간은 Theel(N)이다.
제N차 회전 내에, 선분 AB와 CD는 축선(Axis)을 최상점으로 하는 협각은 접지 중심각(θ)sole(N)이다.
제N차 회전 내에, 선분 AB와 축선 해칭선(EF)은 축선(Axis)을 최상점으로 하는 협각은 트레드 토각(toe angle) θtoe(N)이다.
제N차 회전 내에, 선분 CD와 축선 해칭선(EF)은 축선(Axis)을 최상점으로 하는 협각은 트레드 횡경사각(heel angle) θheel(N)이다.
사선(HG)과 G점의 반사 집중 방향 사이의 협각은 편각 θdev(T)이다.
적어도 하나의 웨이브 발사 소스와 적어도 하나의 웨이브 센서를 타이어 프레임 참조점(H)에 설치하고, 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스와 상기 적어도 하나의 웨이브 센서는 서로 근접하며, 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스는 상기 H에서 반사점(G)을 향해 좁은 확산각의 적어도 하나의 소스 웨이브를 발사한다. 상기 적어도 하나의 웨이브 센서는 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 G에서 H까지 리턴하는 적어도 하나의 리턴 웨이브를 수신하고, 또한 리턴 웨이브의 에너지 또는 강도와 연관되는 물리적 파라미터에 따라 서로 대응되는 측정 신호를 송신한다.
상기 반사점(G)은 타이어의 내벽의 점일 수 있고, 또는 상기 타이어의 내벽에 부착되는 반사 소자(83)일 수도 있다. 상기 반사점(G) 또는 상기 반사 소자(83)는 바람직하게는 매끄럽고 일치한 반사 표면을 구비하여, 상기 반사점(G)에서 반사가 가장 집중되고, 강도가 가장 높은 방향을 확보하는 바, G가 완벽하게 반사되면 동일하고, 상기 타이어의 내벽은 루프 와이어(I)로 좌우 대칭되는 곡면이면, 정속 회동 하의 편각 θdev(T) 시간 함수는 전형적으로 도10에 도시된 바와 같다.
상기 리턴 웨이브의 에너지 또는 강도와 관련되는 물리적 파라미터가 편각 θdev(T)의 플러스 마이너스가 구분되지 않기에, 따라서 θdev(T)의 절대치(상기 측정 신호에 대응됨)는 Ttoe(N)와 Theel(N)에서 순간 영역 극값(Local extreme) 및 영역 시간 변화율 극값(Local time-rate extreme of change)을 순간적으로 발생할뿐만 아니라, Tsole(N)은 마찬가지로 이러한 극값을 순간적으로 발생할 수 있다.
상기 측정 신호는 최적화 공간도 있는 바, 예를 들면 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스와 상기 G 사이의 거리 크기 및 상기 G의 표면 평활도가 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 확산각을 선택하며, 이 밖에 상기 반사점(G)의 재질 및 반사율은 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 주파수 구간을 선택하는 등이다. 전형적으로 타이어의 내벽을 상기 반사점(G)으로 하는 상기 측정 신호 파형은 도11에 도시된 바와 같고, 여기서 상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스는 적외선 초점 사선이고, 타이어 규격은 185/65 R14이고, 상기 측정 신호는 적외선 센싱이 타이어 프레임 참조점(H)에서 수신한 상기 리턴 웨이브의 광량이다.
상기 측정 신호를 수신하는 연산 유닛을 설치하고, 상기 연산 유닛은 하드웨어와 소프트웨어 조합의 연산 능력을 가지며, 주파수 및 정보 기록을 발생하는 기능을 구비하고, 상기 측정 신호의 영역 극값 및 영역 시간 변화율 극값 양자 중 적어도 하나를 인식하며, 또한 이러한 극값의 발생 순간을 기록한다. 별도의 가속도계가 상기 연산 유닛의 내부에 설치되거나 연결되면, ω(N)과 Period(N) 양자 중의 적어도 하나는 상기 연산 유닛을 거쳐 상기 가속도계로 연산하여 획득할 수 있다.
어느 하나의 예에서, 상기 연산 유닛은 두개의 순간 Ttoe(N) 및 Theel(N)를 획득하고, 또한 상기 가속도계로 Period(N)를 획득한다면, 접지 중심각(θsole(N)과 같음)은 하기의 식으로부터 얻을 수 있다. θsole(N)=360°·(Theel(N)-Ttoe(N))/Period(N).
다른 하나의 예에서, 상기 연산 유닛이 세개의 순간 Ttoe(N), Theel(N) 및 Ttoe(N+1)을 기록하였고, 뚜렷하게 Period(N)는 상기 세개의 순간에 포함된다.
Period(N)=Ttoe(N+1)-Ttoe(N),
θsole(N)=360°·(Theel(N)-Ttoe(N))/(Ttoe(N+1)-Ttoe(N)).
또한 예를 들어, 상기 연산 유닛이 순차적으로 Ttoe(N), Tsole(N), Theel(N), Ttoe(N+1), Tsole(N+1), 및 Theel(N+1) 등 6개 시간 순간을 포함하는 정보를 기록하면, Period(N)은 평균적으로 하기와 같다.
Period(N)= ((Theel(N+1)-Theel(N))·(Ttoe(N+1)-Ttoe(N))) 0.5; 마찬가지로,
θsole(N)= 360°·((Theel(N+1)-Ttoe(N+1))·(Theel(N)-Ttoe(N))) 0.5/Period(N);
θtoe(N) 및 θheel(N)의 산출은 동일하다.
당시에 타이어가 등각 속도로 회동하지 않아도, 가정용 차량(Family saloon)의 타이어가 일주일에 많아서 2.5 미터를 주행하기에, 상당한 주행 속도에만 도달하면 타이어가 제N차 회전과 N+1의 회전 내에서 등각 속도로 회동하는 것으로 볼 수 있고, 상기 2식은 매우 정확한 추측이다. 예를 들어, 직선 가속도 레이싱을 예로 들면, 타이어 회동 각도 총 변위량이 θtravel(T)=1389T2+1000T이고, 아울러 θsole(N)이 20°에 항등하며 Ttoe(1)= 0 Sec이면,
θtravel(T)=20°, 360°, 380°, 720°, 740°, 1080° 및 1100°등 각도의 시간 이후 앞의 두 식을 대입하면, Period(1)= 0.2595 Sec, θsole(1)= 20.8°; Period(2)= 0.1802 Sec, θsole(2)= 20.2°; Period(3)= 0.1468 Sec, θsole(3)= 20.0°을 얻는다.
그러므로, 접지면 면적은 Abcd= 2· W ·R ·Sin(θsole(N)/2)이고, ΔZ= R·(1-Cos(θsole(N)/2)), ω(N)= 360°/Period(N)이다.
하중(L)의 연산은 타이어 압력(P) 외에도, 카커스(Carcass)의 반경 방향의 탄성 계수 K1(ΔZ)를 필요로 한다. 후자는 인공으로 타이어 바코드를 스캔한 후 무선으로 상기 연산 유닛을 입력할 수 있고, 상기 연산 유닛으로 타이어의 미리 설치된 RFID 칩을 인식한 후 테이블 조사하여 L≒ P·Abcd + ΔZ·Kcarcass(ΔZ)를 얻는다.
마찬가지로, 접지면 세로 방향 마찰력 F(N)은 타이어 어느 방향의 변형에 의존하고, 등가 스프링이 상기 방향에서의 등가 변형으로 간주한다. 예를 들면, θheel(N)/θtoe(N)의 비례에서 타이어 표면 세로 방향 변위량 또는 타이어 본체 세로 방향 변형량을 감하면, 세로 방향 탄성 계수Kdef의 테스트 자료를 구축한 후 하기의 식으로 성립된다. F(N)= (θheel(N)/θtoe(N)-1)·Kdef(P,L,θheel(N)/θtoe(N)).
타이어의 제동 시스템이 작용할 경우, 타이어 회전 속도가 신속하게 개변되기에, 상기 연산 유닛은 반드시 타이어가 회전할 때마다 Ttoe(N), Tsole(N) 및 Theel(N)을 완벽하게 추출해야 하고, 상기 비례를 연속으로 연산하여 최고의 데이터 업데이트율을 구해야 한다. θheel(N)/θtoe(N)= (Theel(N)-Tsole(N))/ (Tsole(N)-Ttoe(N)).
이로부터 가속도계 이외의 응용 가치를 보아낼 수 있다. 예를 들어 차량이 감속할 경우 상기 연산 유닛을 웨이크업하여 에너지 절감에 편의를 제공하여 경각성을 상실하지 않도록 한다. 이 밖에 부가적인 자아 검출 및 교정 작용의 기능은 하나의 완벽한 탐지 시스템에서 빼놓을 수 없는 것이다.
바람직하게는, Ttoe(N), Tsole(N) 및 Theel(N) 등 세개 시간은 반드시 상기 연산 유닛을 다수 주기로 기록한다. 도로면이 평탄하지 않거나 기타 요소로 인해, 일부 누락된다면, 예를 들면 연속적인 다수의 주기가 단지 순차적으로 Tsole(N), Ttoe(N+1) 및 Ttoe(N+2)을 획득한다면, 하기의 예산은 여전히 대부분 실질적인 응용에 만족된다. Period(N+1)=Ttoe(N+2)-Ttoe(N+1),
θsole(N+1)=720·(Period(N+1)+Tsole(N)-Ttoe(N+1))/Period(N+1).
타이어 측부 경사각도의 센싱은 도12를 참조하고, 타이어 프레임 참조점(H)에서 발사되는 상기 적어도 하나의 소스 웨이브는 평면 확산각을 구비하고, 그 확산 평면과 축선(Axis)은 평행된다. 이 밖에 타이어의 내벽에 두개의 반사점(G1)과 반사점(G2)을 설치하여, 각 상기 반사점이 루프 와이어(I)를 기준으로 좌우 대칭되도록 한다. 상기 타이어 프레임 참조점(H)의 좌우 양측에는 웨이브 센서가 각각 설치되고, 각 상기 웨이브 센서는 H와 좌우 대칭되고 Axis와 평행되어, 각 상기 반사점의 각 상기 리턴 웨이브를 수신하고 측정 신호를 각각 송신함에 편의를 제공한다. 상기 연산 유닛은 각 상기 측정 신호를 수신하여 타이어 내측과 외측의 접지 중심각을 각각 연산한다.
타이어가 경사될 경우, 내측과 외측의 접지 중심각은 반드시 서로 증감되고, 도13은 눈의 시선이 축선(Axis)의 연장으로 될 경우의 투시도로서, 삼각형과 점선 삼각형이 각각 내측과 외측의 접지 중심각이 타이어의 내벽과 교차되어 형성되는 것을 실현한다. 상기 연산 유닛은 좌우 동일하지 않는 각 상기 접지 중심각에 따라 미리 구축된 테스트 데이터를 비교하여 상기 측부 경사각도를 획득한다.
도14는 본 발명의 제3 실시예이다. 두개 세트의 웨이브 발사 소스 및 웨이브 센서를 포함하고, 서로의 세로 방향 각도 방위는 연관이 없다. 상기 두개 세트의 웨이브 발사 소스 및 웨이브 센서는 각각 H1과 H2의 타이어 프레임 참조점에 이격되게 설치되고, 각자의 반사점(G1)과 반사점(G2)를 향해 각 소스 웨이브를 각자 발사하고, 각 상기 반사점(G1)과 반사점(G2)에서 반사된 각 상기 리턴 웨이브를 송신하여 측정 신호를 각자 수신한다. 상기 연산 유닛은 각 상기 측정 신호로 타이어 내측과 외측의 접지 중심각을 각각 연산하고, 상기 연산 유닛은 내,외측이 동일하지 않는 각 상기 접지 원심각, 또는 구축된 테스트 자료에 따라 상기 경사 각도를 연산한다.
본 발명은 바람직하게는 전면적으로 전송 유닛과 디스플레이 유닛을 매칭하고, 한편으로 타이어 운동 파라미터를 선사하여 운전자에게 더욱 완전한 운전 정보를 제공하며, 다른 한편으로는 ABS 및 ESP 등과 같은 운전 컴퓨터의 양태 모니터링 시스템과 동기화 연결되어, 교통 운수의 안전과 쾌적함 및 에너지 절감에 편의를 제공한다.
2 : 광전 모듈 21 : 광속 22: 반사광
23 : 광 발사기 231: 발광 부재 232: 발광 렌즈
233: 반사 패널 24: 광 수신기 241: 광전 전환 회로
242: 감광 렌즈 243: 래스터 3: 연산 제어 모듈
31: 마이크로 프로세서 32: 전치 회로
4: 전원 모듈 5: 전송 수신 모듈 6: 압력 센싱 모듈
7: 온도 센싱 모듈 8: 공기 주입식 타이어 81: 타이어 프레임
811: 외부 표면 82: 공기 타이어 바디 821: 내표면
83: 반사 소자 A, B, C, D: 접지면 사각
Axis: 축선 I: 루프 와이어 R: 타이어 반경
G, G1, G2: 반사점 Center: 타이어 센터
H, H1, H2: 타이어 프레임 참조점
θsole(N): 타이어의 제N차 회전의 접지 중심각
θtoe(N): 타이어의 제N차 회전의 트레드 토각
θheel(N): 타이어의 제N차 회전의 트레드 횡경사각
θdev(T): 편각
Ttoe(N): 타이어의 제N차 회전의 소스 웨이브 사선과 접지면 전단 교차 시간
Tsole(N): 타이어의 제N차 회전의 소스 웨이브 사선과 접지면 축선해칭선 교차시간
Theel(N): 타이어의 제N차 회전의 소스 웨이브 사선과 접지면 후단 교차 시간
ω(N): 타이어의 제N차 회전의 회전각 속도
ΔZ: 접지면 정상 변위량
Period(N)： 타이어 제N차 회전의 회동 주기

Claims (11)

  1. 타이어를 따라 회동하고 상기 타이어의 내벽에 적어도 하나의 소스 웨이브(Source Wave)를 발사하는 적어도 하나의 웨이브 발사 소스;
    상기 적어도 하나의 웨이브 발사 소스를 따라 회동하고, 또한 상기 타이어의 내벽에 의해 반사된 상기 적어도 하나의 소스 웨이브의 물리적 파라미터에 따라 측정 신호를 송신하는 적어도 하나의 웨이브 센서;
    상기 측정 신호를 수신하고, 또한 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 상기 타이어의 접지면을 경유하는 적어도 두개의 순간을 기록하며, 상기 적어도 두개의 순간에 따라 상기 타이어의 운동 파라미터를 연산하는 연산 유닛을 포함하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연산 유닛은 상기 적어도 하나의 소스 웨이브가 상기 타이어의 상기 접지면을 경유하는 세개의 순간을 기록하고, 상기 연산 유닛은 상기 세개의 순간에 따라 상기 타이어의 세로 방향의 운동 파라미터를 연산하며, 상기 세로 방향의 운동 파라미터는 마찰력, 변위량 및 변형량 3자 중에서 적어도 하나를 포함하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연산 유닛은 상기 측정 신호의 영역 극값 및 영역 시간 변화율(Time varying rate) 극값 양자 중 적어도 하나를 식별하고, 또한 상기 영역 극값 및 상기 영역 시간 변화율 극값 양자 중 적어도 하나의 발생 순간을 기록하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 타이어의 내벽에 부착되고, 상기 적어도 하나의 소스 웨이브를 반사시키는 반사 소자를 더 포함하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연산 유닛은 상기 적어도 두개의 순간 및 상기 타이어의 회동 주기에 따라 상기 타이어의 접지 중심각을 연산하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두개의 순간은 상기 연산 유닛이 상기 타이어의 적어도 한바퀴의 회동 과정에서 기록하여 획득되는 것을 특징으로 하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 연산 유닛은 상기 측정 신호의 영역 극값 및 영역 시간 변화율 극값 양자 중 적어도 하나를 식별하고, 또한 상기 영역 극값 및 상기 영역 시간 변화율 극값 양자 중 적어도 하나의 발생 순간을 기록하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 타이어의 내벽에 부착되고, 상기 적어도 하나의 소스 웨이브를 반사시키는 반사 소자를 더 포함하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 두개의 상기 웨이브 센서를 포함하고, 상기 두개의 웨이브 센서는 상기 타이어 축선에 평행되는 방향을 따라 이격되게 설치되며, 상기 연산 유닛은 상기 두개의 웨이브 센서에 대응되는 각각의 상기 측정 신호에 따라 상기 타이어의 일측의 경사각도를 연산하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연산 유닛은 각각의 상기 측정 신호의 영역 극값 및 영역 시간 변화율 극값 양자 중 적어도 하나를 식별하고, 또한 각각의 상기 영역 극값 및 각 상기 영역 시간 변화율 극값 양쟈 중 적어도 하나의 발생 순간을 기록하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 타이어의 내벽에 부착되고, 상기 적어도 하나의 소스 웨이브를 반사시키는 반사 소자를 더 포함하는 타이어의 운동 파라미터 센싱 시스템.
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