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KR20050070594A - 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법 - Google Patents

자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법 Download PDF

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KR20050070594A KR1020030100315A KR20030100315A KR20050070594A KR 20050070594 A KR20050070594 A KR 20050070594A KR 1020030100315 A KR1020030100315 A KR 1020030100315A KR 20030100315 A KR20030100315 A KR 20030100315A KR 20050070594 A KR20050070594 A KR 20050070594A
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Abstract

본 발명은 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법에 관한 것으로, 타이어의 내부온도와 내부압력을 검출한 후, 검출된 내부온도 및 내부압력과, 설정된 설정온도 및 설정압력을 각각 비교하고, 비교결과에 따라 열전 반도체를 이용하여 타이어를 냉각 또는 가열함으로써 타이어의 온도 및 압력을 일정하게 유지시켜 타이어 내부의 공기압의 변화에 따른 타이어의 이상발열을 방지하여 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있다.

Description

자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INHIBITING HEAT SEPARATION OF TIRE IN AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 타이어 공기압의 변화에 따른 타이어의 이상발열을 방지하여 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 계절에 따라, 혹은 주위의 온도변화에 따라 타이어(tire) 내부의 온도는 변화하여 타이어의 공기압을 변화시킨다. 이러한 타이어 공기압의 변화는 타이어의 손상을 초래하는 것으로 알려져 있는데, 타이어의 공기압이 부족한 경우에는 타이어의 히트 세퍼레이션(heat separation) 또는 코드 절상이 발생되는 한편, 휠(wheel)로부터 타이어 비드부에 외상이 발생되고, 타이어 양측 가장자리부의 이상 마모가 발생하게 된다. 한편, 타이어의 공기압이 과다인 경우에는 타이어의 완충능력이 저하되어 타이어의 충격파열이나 절상이 발생되고, 타이어 중앙부의 이상 마모가 발생하게 된다.
또한, 타이어는 주행 중 접지에 의한 변형과 복원이 주기적으로 반복되고 있다. 하지만, 타이어에 사용되고 있는 고무, 코드 등의 재료는 점탄성체이기 때문에 변형 및 복원운동을 반복적으로 받으면 이력현상(hysterisis loss)에 의해 이상발열하게 된다. 이러한 이상발열에 의해 타이어의 내부 온도는 높아져 임계온도를 넘어 가면서 타이어를 구성하는 고무, 코드 등의 재료강도 및 구성물질 간의 접착력과 타이어의 내구력이 저하되는 한편, 돌발적인 타이어의 히트 세퍼레이션이나 과열을 유발하는 원인이 되기도 한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 타이어의 내부온도 및 압력변화는 주행 안정성과 밀접한 관련성을 가지고 있으며, 더 나아가서는 운전자의 안전과도 직결되는 것으로 매우 중요한 문제이다. 현재, 이러한 타이어의 내부온도 및 압력변화의 대처방안으로는 운전자에게 고속주행 시 타이어의 압력을 적절하게 유지하도록 권고 하거나, 고속주행 및 공기압의 과부족에 덜 민감한 재질을 이용하여 타이어를 제작하는 방법 등이 있다.
그러나, 상기에서 설명한 종래기술에 따른 대처방안들은 그 실효성을 거의 거두기가 어려운 실정이다. 이에 따라, 새로운 대처방안에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 타이어 공기압의 변화에 따른 타이어의 이상발열을 방지하여 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 일측면에 따르면, 타이어의 온도 및 압력을 검출하는 온도센서 및 압력센서와, 상기 타이어를 가열 또는 냉각시키는 다수의 열전 반도체와, 전원 공급부로부터 상기 열전 반도체로 공급되는 전원의 극성을 변환시켜 상기 열전 반도체가 가열 또는 냉각되도록 하는 극전환 스위치와, 상기 온도센서 및 압력센서로부터 각각 검출된 상기 타이어의 내부온도 및 내부압력과, 미리 설정된 설정온도 및 설정압력을 각각 비교한 후 그 비교결과에 따라 상기 극전환 스위치의 동작을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 측면에 따르면, 타이어의 내부온도를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 상기 내부온도와 설정된 설정온도를 비교하여 상기 내부온도가 상기 설정온도보다 낮을 경우에는 상기 타이어의 내부압력을 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 상기 내부압력과 설정된 설정압력을 비교하여 상기 내부압력이 상기 설정압력보다 낮을 경우에는 상기 타이어를 가열하고, 상기 내부압력이 상기 설정압력보다 높을 경우에는 상기 타이어를 냉각시키는 단계를 포함하는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치를 설명하기 위하여 도시된 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치의 동작 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치는 온도센서(11), 압력센서(12), 열전 반도체(13), 전자제어유닛(Electrical Control Unit; ECU, 30), 전원 공급부(40) 및 극전환 스위치(50)를 포함한다.
온도센서(11)는 타이어(10)와 휠(20) 사이에 설치되되, 가능한한 타이어(10)로부터 발열되는 열을 검출하기 위하여 타이어(10)에 근접하여 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 온도센서(11)는 실시간으로 변화하는 타이어(10)의 온도를 검출한 후 전자제어유닛(30)으로 전송한다.
압력센서(12)는 온도센서(11)와 마찬가지로 타이어(10)와 휠(20) 사이에 설치되되, 가능한한 타이어(10)의 압력을 검출하기 위하여 타이어(10)에 근접하여 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 압력센서(12)는 실시간으로 변화하는 타이어(10)의 압력을 검출한 후 전자제어유닛(30)으로 전송한다.
열전 반도체(13)는 인가되는 전압의 극성에 따라 가열 또는 냉각하는 소자로서, 타이어(10)와 휠(20) 사이에 다수개가 설치되며, 극전환 스위치(50)로부터 인가되는 전압의 극성에 따라 가열 또는 냉각하여 타이어(10)의 내부온도 또는 내부압력을 조정한다.
전자제어유닛(30)은 온도센서(11) 및 압력센서(12)로부터 데이터, 즉 내부온도(T), 내부압력(P)을 전송받고, 이 데이터와 미리 설정되어 롬(ROM)에 저장된 설정된 데이터, 즉 설정온도(T0), 설정압력(P0)를 비교한 후 비교결과에 따라 극전환 스위치(50)의 동작을 제어한다.
극전환 스위치(50)는 전원 공급부(40)로부터 열전 반도체(13)로 공급되는 전압의 극성을 전환하는 스위치로서, 전자제어유닛(30)의 제어에 의해 극전환이 이루어진다. 예컨대, 타이어(10)의 내부온도를 상승시키기 위하여 타이어(10)를 내부를 가열시키고자 하는 경우 열전 반도체(13)의 N형 반도체로 정(+) 전원이 인가되도록 하고, 반대로, 타이어(10)의 내부온도를 하강시키기 위하여 타이어(10)를 내부를 냉각시키고자 하는 경우 열전 반도체(13)의 N형 반도체로 부(-) 전원이 인가되도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치를 이용한 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지방법을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 우선 온도센서(11)는 타이어(10)의 내부온도(T)를 검출하여 전자제어유닛(30)으로 전송한다(S10). 전자제어유닛(30)은 온도센서(11)로부터 전송된 타이어(10)의 내부온도(T)와 롬에 저장된 미리 저장된 설정온도(T0)를 비교한다(S11).
상기 단계 'S11'에서 내부온도(T)가 설정온도(T0)보다 작거나 같을 경우, 압력센서(12)는 타이어(10)의 내부압력(P)을 검출하여 전자제어유닛(30)으로 전송한다(S12).
한편, 상기 단계 'S11'에서 내부온도(T)가 설정온도(T0)보다 클 경우, 전자제어유닛(30)은 극전환 스위치(50)의 동작을 제어하여 열전 반도체(13)의 N형 반도체에는 부(-) 전위가 인가되도록 하고, P형 반도체에는 정(+) 전위가 인가되도록 하여 타이어(10)의 내부를 냉각시킨다(S17).
전자제어유닛(30)은 압력센서(12)로부터 전송된 내부압력(P)과 롬에 저장된 내부압력(P0)을 비교한다(S13). 내부압력(P)이 설정압력(P0)과 같지 않을 경우, 검출된 내부압력(P)이 설정압력(P0)에 비해 과도하게 작거나 커서 온도조절을 통해 내부압력의 정정이 가능한 지를 판단한다(S14). 만약, 내부압력(P)의 크기가 설정된 정정 임계값보다 큰 경우 운전자가 주지하도록 타이어 압력부족 경고음 및/또는 경고등을 발생한다(S18).
상기 단계 'S14'에서 검출된 내부압력(P)의 범위가 내부압력 정정이 가능한 임계 범위에 포함되는 경우, 내부압력(P)과 설정압력(P0)을 비교한다(S15). 상기 단계 'S15'에서 내부압력(P)이 설정압력(P0)보다 작을 경우, 전자제어유닛(30)은 극전환 스위치(50)를 제어하여 열전 반도체(13)의 N형 반도체에는 정(+) 전위가 인가되도록 하고, P형 반도체에는 부(-) 전위가 인가되도록 하여 타이어(10)의 내부를 가열시킨다(S16).
한편, 상기 단계 'S15'에서 내부압력(P)이 설정압력(P0)보다 클 경우, 전자제어유닛(30)은 극전환 스위치(50)를 제어하여 열전 반도체(13)의 N형 반도체에는 부(-) 전위가 인가되도록 하고, P형 반도체에는 정(+) 전위가 인가되도록 하여 타이어(10)의 내부를 냉각시킨다(S17).
상기에서 설명한 타이어(10)의 내부온도(T)는 타이어(10)로부터 발열되는 온도를 가리킨다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 타이어의 내부온도와 내부압력을 검출한 후, 검출된 내부온도 및 내부압력과, 설정된 설정온도 및 설정압력을 각각 비교하고, 비교결과에 따라 열전 반도체를 이용하여 타이어를 냉각 또는 가열함으로써 타이어의 온도 및 압력을 일정하게 유지시켜 타이어 내부의 공기압의 변화에 따른 타이어의 이상발열을 방지하여 히트 세퍼레이션을 방지할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 타이어의 온도 및 압력을 일정하게 유지시켜 타이어의 이상발열을 방지함으로써 주행 안정성을 더욱 향상시켜 운전자의 안전을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치를 설명하기 위하여 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치를 이용한 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지방법을 설명하기 위하여 도시된 동작 흐름도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 타이어 11 : 온도센서
12 : 압력센서 13 : 열전 반도체
20 : 휠 30 : 전자제어유닛
40 : 전원 공급부 50 : 극전환 스위치

Claims (4)

  1. 타이어의 온도 및 압력을 검출하는 온도센서 및 압력센서;
    상기 타이어를 가열 또는 냉각시키는 다수의 열전 반도체;
    전원 공급부로부터 상기 열전 반도체로 공급되는 전원의 극성을 변환시켜 상기 열전 반도체가 가열 또는 냉각되도록 하는 극전환 스위치; 및
    상기 온도센서 및 압력센서로부터 각각 검출된 상기 타이어의 내부온도 및 내부압력과, 미리 설정된 설정온도 및 설정압력을 각각 비교한 후 그 비교결과에 따라 상기 극전환 스위치의 동작을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도센서, 상기 압력센서 및 상기 열전 반도체가 상기 타이어와 휠 사이에 설치된 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지장치.
  3. (a) 타이어의 내부온도를 검출하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 검출된 상기 내부온도와 설정된 설정온도를 비교하여 상기 내부온도가 상기 설정온도보다 낮을 경우에는 상기 타이어의 내부압력을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 (b)단계에서 검출된 상기 내부압력과 설정된 설정압력을 비교하여 상기 내부압력이 상기 설정압력보다 낮을 경우에는 상기 타이어를 가열하고, 상기 내부압력이 상기 설정압력보다 높을 경우에는 상기 타이어를 냉각시키는 단계를 포함하는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서, 상기 내부압력과 상기 설정압력을 비교하여 상기 내부압력이 정정 임계값보다 큰 경우 상기 타이어의 압력부족을 운전자에게 경고하는 단계를 더 포함하는 자동차 타이어의 히트 세퍼레이션 방지방법.
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