KR20180026980A

KR20180026980A - 타이어 시스템

Info

Publication number: KR20180026980A
Application number: KR1020160113984A
Authority: KR
Inventors: 곽재련
Original assignee: 넥센타이어 주식회사
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-03-14

Abstract

본 발명은 타이어 시스템을 개시한다. 본 발명은, 지면에 접촉하는 서로 이격되는 복수개의 블록을 구비한 상부트레드와, 상기 상부트레드의 하면에 배치되는 하부트레드와, 상기 복수개의 블록 중 적어도 하나의 내부에 삽입되도록 배치되는 침니부와, 상기 침니부의 내부에 배치되어 상기 침니부의 저항을 측정하는 검출부를 포함한다.

Description

타이어 시스템{Tire system}

본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 시스템에 관한 것이다.

타이어 시스템은 자동차 등의 하중을 지탱하고, 자동차 등의 구동력 및 제동력을 지면으로 전달하며, 노면에서의 충격을 완화하는 등의 기능을 수행한다. 이때, 타이어 시스템은 림에 설치된 후 림과 타이어 시스템 사이의 공간에 공기를 주입하여 자동차, 비행기 등의 바퀴로 사용될 수 있다.

상기와 같은 타이어 시스템은 다양한 장소에서 사용될 수 있으며, 주행 조건, 노면 등에 따라서 타이어 표면의 마모가 발생할 수 있다. 이때, 표면의 마모로 인하여 차량 등의 주행 성능이 달라 질 수 있으며, 마모 정도에 따라 에너지 소모에 영향을 미칠 수도 있으며, 표면이 마모되는 정도에 따라서 주행 시 차량 등의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 편마모 발생 시 차량의 편향적인 거동을 일으켜 직진 안정성 등에 영향을 미칠 수 있다.

상기와 같은 타이어 시스템은 다양한 장소에서 사용될 수 있으며, 운행 조건, 날씨 등에 따라서 표면의 마모가 발생할 수 있다. 이때, 표면의 마모로 인하여 차량 등의 주행 성능이 상이해 질 수 있으며, 에너지 소모가 많아질 수 있다. 또한, 마모되는 표면에 따라서 주행 시 차량 등의 안전성이 문제될 수 있다. 예를 들면, 표면의 마모 정도에 따라서 표면에 크랙 등이 발생할 수 있다.

상기와 같은 문제의 발생을 방지하기 위하여 타이어 시스템의 표면의 마모 정도를 확인하는 것은 상당히 중요한 문제이다. 특히 차량 등의 주행 중에 실시간으로 타이어 시스템의 표면의 마모 정도를 확인하는 것은 차량 등의 주행 안정성 확보를 위하여 꼭 필요한 일이다.

본 발명의 실시예들은 타이어 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 지면에 접촉하는 서로 이격되는 복수개의 블록을 구비한 상부트레드와, 상기 상부트레드의 하면에 배치되는 하부트레드와, 상기 복수개의 블록 중 적어도 하나의 내부에 삽입되도록 배치되는 침니부와, 상기 침니부의 내부에 배치되어 상기 침니부의 저항을 측정하는 검출부를 포함하는 타이어 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 검출부는, 상기 침니부 내부에 배치되는 제1 단자부와, 상기 제1 단자부와 이격되도록 배치되는 제2 단자부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부와 전기적으로 연결되어 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부에 전압을 인가하는 전원부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 검출부와 연결되어 외부로 상기 침니부의 저항에 대한 데이터를 전송하는 데이터송신부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 데이터송신부로부터 전송된 데이터를 전송받는 데이터수신부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 데이터수신부로부터 수시된 데이터를 근거로 상기 블록의 마모 정도를 판별하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 블록의 마모 정도가 기 설정된 마모 미만인 경우 외부로 알람을 나타내는 알림부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 검출부는 상기 하부트레드를 관통하여 상기 침니부 내부에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 침니부는 도전체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 침니부는, 상기 상부트레드의 중앙에 배치되는 제1 침니부와, 상기 제1 침니부로부터 이격되도록 상기 상부트레드에 배치되는 제2 침니부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검출부는, 상기 제1 침니부와 연결되는 제1 검출부와, 상기 제2 침니부와 연결되는 제2 검출부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 상부트레드 표면의 마모 정도를 정확하게 측정하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들은 상부트레드의 다양한 부분의 마모 정도를 실시간으로 측정하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 시스템을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트레드부를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 타이어 시스템의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명의 실시예들에 따른 타이어 시스템은 자동차, 비행기 등과 같은 다양한 물체에 설치될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 타이어 시스템은 자동차에 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 타이어 시스템(100)은 타이어(110), 림(120), 검출부(130), 전원부(140), 데이터송신부(150), 데이터수신부(160), 제어부(170) 및 알림부(180)를 포함할 수 있다.

타이어(110)는 트레드부(111), 사이드월(112), 비드부(113), 벨트층(114) 및 카커스층(115)을 포함할 수 있다.

트레드부(111)는 카커스층(115) 및 벨트층(114)의 타이어 직경 방향으로 외측에 배치된다. 트레드부(111)는 자동차의 주행시에 지면과 접촉하는 부분으로, 소정의 패턴이 형성될 수 있다.

트레드부(111)는 상부트레드(111a), 하부트레드(111b) 및 침니부(111c)를 포함할 수 있다. 상부트레드(111a)는 지면과 접촉하는 부분으로 표면에 요철이 형성될 수 있다. 구체적으로 상부트레드(111a)에는 블록(116)과 그루브(117)가 형성될 수 있다. 이때, 블록(116)은 자동차의 구동시에 지면과 접촉하는 영역으로, 그루브(117)에 의해서 구획될 수 있다. 즉, 어느 하나의 그루브와 이웃하는 다른 그루브 사이에 블록(116)이 형성될 수 있다.

그루브(117)는 트레드부(111)를 일주하도록 형성될 수 있다. 그루브(117)는 트레드부(111)의 폭 방향으로 복수개 구비될 수 있다. 그루브(117)의 개수는 특정 개수에 한정되지 않으며, 공기입 타이어의 용도에 따라 선택될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 6개의 그루브(117)가 트레드부(111)에 형성된 것을 중심으로 설명하기로 한다.

침니부(111c)는 블록(116)에 배치될 수 있다. 이때, 침니부(111c)는 도전체를 포함할 수 있다. 구체적으로 침니부(111c)는 철 등과 같은 금속재질을 포함할 수 있다. 구체적으로 침니부(111c)는 카본블랙을 베이스로 하는 천연고무 압출물이고 전도도 조절을 위해 이의 적절할 조합을 변경할 수 있으며, 경우에 따라 전도도가 높은 금속재질의 원료를 포함할 수 있다.

상기와 같은 침니부(111c)는 복수개 구비될 수 있다. 예를 들면, 침니부(111c)는 복수개의 블록(116) 각각에 하나씩 배치될 수 있다. 구체적으로 침니부(111c)는 상부트레드(111a)의 중앙 부분에 형성된 블록(116)에 배치되는 제1 침니부(111c-1)와, 제1 침니부(111c-1)와 이격되도록 상부트레드(111a)의 블록(116)에 배치되는 제2 침니부(111c-2)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 침니부(111c-2)는 상부트레드(111a)의 중앙으로부터 이격되거나 중앙에서 편심된 상부트레드(111a) 부분에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 침니부(111c-1)는 상부트레드(111a) 부분의 중앙에 배치되고, 제2 침니부(111c-2)는 상부트레드(111a)의 가장 최외곽에 배치된 블록(116)에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

사이드월(112)은 트레드부(111)의 양단에서 연장된다. 사이드월(112)의 내측에는 카커스층(115)이 배치될 수 있다. 비드부(113)는 사이드월(112)의 단부에 형성되어, 림(120)에 밀착된다.

벨트층(114)은 타이어(110)의 내구성 향상 시키고, 골격을 형성할 수 있다. 벨트층(114)은 트레드부(111)의 하측에 배치되고, 스틸 혹은 유기 섬유재로 이루어지는 복수의 벨트 코드(미도시)를 고무로 피복하여 압연 가공으로 형성될 수 있다.

카커스층(115, carcass)은 타이어(110)의 골격을 구성할 수 있다. 카커스층(115)은 스틸 혹은 섬유 유기재로 이루어지는 복수의 카커스 코드(미도시)를 고무로 피복하여 압연가공하여 형성될 수 있다.

림(120)은 자동차 등과 같은 물체에 설치될 수 있다. 이때, 림(120)은 중앙 부분이 오목하게 형성될 수 있으며, 림(120)의 최외곽측에는 타이어(110)를 감싸도록 배치되는 림비드부(121)가 배치될 수 있다.

검출부(130)는 타이어(110)를 관통하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 검출부(130)는 침니부(111c)가 형성된 부분의 타이어(110)를 관통하도록 배치될 수 있다. 이때, 검출부(130)는 서로 대향하도록 배치되는 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b)를 포함할 수 있다. 제1 단자부(131a)는 침니부(111c)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 단자부(131b)는 제1 단자부(131a)와 이격되도록 배치되어 침니부(111c)에 배치될 수 있다. 상기와 같은 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b)는 각각 전원부(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.

검출부(130)는 제1 침니부(111c-1)에 삽입되는 제1 검출부(131)와 제2 침니부(111c-2)에 삽입되는 제2 검출부(132)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 검출부(131)와 제2 검출부(132) 모두 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b)를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 검출부(132)의 제1 단자부(131a)는 제3 단자부(132a)로 제2 검출부(132)의 제2 단자부(131b)는 제4 단자부(132b)로 명명하여 설명하기로 한다.

전원부(140)는 검출부(130) 및 데이터송신부(150)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전원부(140)는 타이어(110) 및 림(120) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 전원부(140)가 타이어(110)에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

전원부(140)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전원부(140)는 압전소자를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 전원부(140)는 일차 전지 또는 이차 전지를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 전원부(140)는 이차 전지를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

데이터송신부(150)는 전원부(140) 및 검출부(130)와 연결되어 검출부(130)에서 발생한 신호(또는 데이터)를 외부로 송출할 수 있다. 데이터송신부(150)는 타이어(110) 및 림(120) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 데이터송신부(150)가 타이어(110)에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

데이터송신부(150)는 다양한 형태로 신호를 외부로 송출할 수 있다. 예를 들면, 데이터송신부(150)는 캔(CAN) 통신 등과 같은 근거리 형태로 신호를 송출할 수 있다. 다른 실시예로써 데이터송신부(150)는 고주파 형태로 신호를 송출할 수 있다. 이때, 데이터송신부(150)는 상기에 한정되는 것은 아니고 외부로 신호를 송출하는 모든 장치를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 데이터송신부(150)가 캔 통신 형태로 신호를 외부로 송출하는 것을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

데이터수신부(160)는 데이터송신부(150)와 대응될 수 있다. 예를 들면, 데이터수신부(160)는 데이터송신부(150)에서 발생한 신호를 수신하도록 형성될 수 있다. 또한, 데이터수신부(160)는 타이어(110) 외부에 배치될 수 있다.

제어부(170)는 데이터수신부(160)와 전기적으로 연결되어 데이터수신부(160)에서 수신된 신호를 해석할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는 데이터수신부(160)에서 수신된 신호를 근거로 타이어(110)의 마모 정도, 타이어(110)의 마모 위치 등과 같은 타이어(110)의 마모 상태를 해석할 수 있다.

알림부(180)는 제어부(170)와 연결되어 외부로 타이어(110)의 마모 상태를 알릴 수 있다. 이때, 알림부(180)는 타이어(110)의 마모 상태에 대응하여 외부로 경고 메시지를 송출하거나 경고 이미지를 외부로 표시할 수 있다. 또한, 알림부(180)는 소리를 통하여 경고 메시지를 외부로 방출하는 것도 가능하다. 이때, 알림부(180)는 이미지로 표시하는 디스플레이 유닛 및 소리로 송출하는 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 상기와 같은 타이어 시스템(100)의 작동 상태를 살펴보면, 타이어 시스템(100)은 타이어(110)의 마모 상태를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하다.

구체적으로 차량 등에 설치된 림(120) 및 타이어(110)는 차량 등의 주행에 따라서 타이어(110) 표면이 지면에 접촉하게 된다. 이때, 상부트레드(111a)의 블록(116)은 지면과 접촉으로 인하여 마모될 수 있다.

상기와 같이 블록(116)이 마모되는 경우 블록(116)과 함께 침니부(111c)가 마모될 수 있다. 이때, 제1 침니부(111c-1) 및 제2 침니부(111c-2)는 서로 동일 또는 유사하게 마모될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 침니부(111c-1)의 마모를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

제1 침니부(111c-1)의 마모와 함께 제1 검출부(131)도 마모가 발생할 수 있다. 이러한 경우 제1 침니부(111c-1)의 저항이 가변할 수 있다. 구체적으로 제1 침니부(111c-1) 내부에는 제1 검출부(131)가 삽입된 형태일 수 있다. 특히 서로 이격되도록 배치된 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b)는 제1 침니부(111c-1)에 삽입된 상태일 수 있다. 이러한 경우 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b) 사이에 전압을 걸어주면, 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b) 사이의 전류를 측정함으로써 제1 침니부(111c-1)의 전체 저항을 측정할 수 있다. 이때, 타이어(110)가 마모되지 않은 경우 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b) 사이는 무수한 저항체가 병렬로 연결되어 있다고 간주할 수 있으므로 합성 저항값은 0에 근접할 수 있다. 반면, 타이어(110)가 마모되는 순간 제1 단자부(131a)와 제2 단자부(131b) 사이에 배치된 제1 침니부(111c-1)도 같이 마모됨으로써 일부 저항체가 끊어진 것과 같은 효과가 발생됨으로써 제1 침니부(111c-1) 전체 저항이 점점 커질 수 있다. 이러한 경우 제1 침니부(111c-1)의 합성 저항값이 0에 근접하는 경우 측정된 전류값은 무한대가 되며, 제1 침니부(111c-1)의 합성 저항값이 점점 커지는 경우 측정된 전류값은 점점 작아질 수 있다.

상기와 같이 측정된 전류값은 데이터송신부(150)를 통하여 데이터수신부(160)로 전달되고, 제어부(170)는 데이터수신부(160)를 통하여 입력된 신호를 근거로 제어부(170)는 제1 침니부(111c-1)의 저항값을 산출하여 제1 침니부(111c-1)의 마모 상태를 판별할 수 있다. 제어부(170)는 제1 침니부(111c-1)의 마모 상태의 판별을 통하여 타이어(110)의 마모 상태를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(170)는 산출된 저항값에 대한 제1 침니부(111c-1)의 마모 상태를 테이블 형태로 저장할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 저항값은 제1 침니부(111c-1)의 길이에 비례하므로 저항값을 산출하여 타이어(110)의 마모 상태를 측정하는 것이 가능하다.

또한, 제1 침니부(111c-1)와 제2 침니부(111c-2)의 마모 정도를 측정함으로써 제어부(170)는 타이어(110)의 전체적인 마모 정도를 판별할 수 있다. 이때, 제3 단자부(132a)와 제4 단자부(132b)에 전압을 인가하고, 이를 통하여 제2 침니부(111c-2)에 흐르는 전류값을 데이터송신부(150) 및 데이터수신부(160)를 각각 거쳐 제어부(170)로 전송될 수 있다.

제어부(170)는 상기의 신호를 근거로 제1 침니부(111c-1)와 제2 침니부(111c-2)의 저항값을 산출할 수 있다. 제1 침니부(111c-1)의 마모보다 제2 침니부(111c-2)의 마모가 더 된 것으로 판단되면, 제어부(170)는 편마모가 발생하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제2 침니부(111c-2)가 제1 침니부(111c-1)를 중심으로 대칭되도록 배치되는 경우 제어부(170)는 복수개의 제2 침니부(111c-2)의 마모 정도를 비교함으로써 차량 등의 운행 시 타이어(110)에서 발생하는 편마모 등을 판별할 수 있다.

제어부(170)는 상기와 같은 데이터를 근거로 타이어(110)의 상태를 판별할 수 있으며, 알림부(180)를 통하여 외부로 정보를 전달하거나 위험 신호 등을 전달할 수 있다.

따라서 타이어 시스템(100)은 타이어(110)의 마모 상태를 실시간으로 측정함으로써 타이어(110)의 상태를 모니터링하는 것이 가능하다.

타이어 시스템(100)은 타이어(110)에 상태에 따라 외부로 알람 등을 알림으로써 타이어(110)의 파손 전에 타이어(110) 교체가 가능하게 하여 사용자 안전성을 도모할 수 있다.

타이어 시스템(100)은 별도의 저항이나 저항체를 타이어(110)에 설치하지 않고 기존의 침니부(111c)의 저항값을 산출하여 타이어(110)의 마모 상태를 확인하는 것이 가능하다.

또한, 타이어 시스템(100)은 타이어(110)의 다양한 부위의 마모 상태를 정확하게 측정하는 것이 가능하다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 타이어 시스템
110: 타이어
120: 림
130: 검출부
140: 전원부
150: 데이터송신부
160: 데이터수신부
170: 제어부
180: 알림부

Claims

지면에 접촉하는 서로 이격되는 복수개의 블록을 구비한 상부트레드;
상기 상부트레드의 하면에 배치되는 하부트레드;
상기 복수개의 블록 중 적어도 하나의 내부에 삽입되도록 배치되는 침니부; 및
상기 침니부의 내부에 배치되어 상기 침니부의 저항을 측정하는 검출부;를 포함하는 타이어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 침니부 내부에 배치되는 제1 단자부; 및
상기 제1 단자부와 이격되도록 배치되는 제2 단자부;를 포함하는 타이어 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부와 전기적으로 연결되어 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부에 전압을 인가하는 전원부;를 더 포함하는 타이어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출부와 연결되어 외부로 상기 침니부의 저항에 대한 데이터를 전송하는 데이터송신부;를 더 포함하는 타이어 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 데이터송신부로부터 전송된 데이터를 전송받는 데이터수신부;를 더 포함하는 타이어 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 데이터수신부로부터 수시된 데이터를 근거로 상기 블록의 마모 정도를 판별하는 제어부;를 더 포함하는 타이어 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 블록의 마모 정도가 기 설정된 마모 미만인 경우 외부로 알람을 나타내는 알림부;를 더 포함하는 타이어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 하부트레드를 관통하여 상기 침니부 내부에 삽입되는 타이어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 침니부는 도전체를 포함하는 타이어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 침니부는,
상기 상부트레드의 중앙에 배치되는 제1 침니부; 및
상기 제1 침니부로부터 이격되도록 상기 상부트레드에 배치되는 제2 침니부;를 포함하는 타이어 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 제1 침니부와 연결되는 제1 검출부; 및
상기 제2 침니부와 연결되는 제2 검출부;를 포함하는 타이어 시스템.