한파 속 타이어 점검방법

 

윈터타이어 장착과 타이어 상태 점검으로 겨울철 미끄럼 사고 방지할 수 있기 때문에 한파에 안전 운전 위해서는 윈터타이어 교체 및 타이어의 주기적 마모·공기압 상태 점검은 필수다.

 

본격적인 한파 속에서 도로 곳곳에 블랙 아이스를 비롯한 결빙 구간이 생기고, 눈으로 인한 위험 구간도 증가하고 있다.

 

이미지: 네이버

 

눈길이나 빙판길은 일반 노면보다 4~8배 가까이 미끄러워 겨울철 차량 운행은 각별한 주의가 필요하다.

 

그래서 겨울철 타이어 관리는 선택이 아니라 필수인 한파 속 타이어관리 방법에 대하여 알아보자.

 

윈터타이어

 

타이어에 쓰이는 고무는 기온이 낮아질수록 딱딱해지는 특징을 가지고 있어 겨울철에는 타이어의 성능을 다 하기에는 불리한 여건이 된다.

 

이러한 타이어의 단점을 극복하기 위해 등장한 것이 낮은 온도에서도 유연한 상태를 유지하는 실리카(이산화규소)의 함량을 높인 윈터타이어.

 

이미지: 네이버 한국타이어 윈터타이어/스노우타이어

 

윈터타이어는 영상 7도 이하의 노면에서도 타이어가 경화되지 않아 높은 수준의 제동력을 발휘할 수 있다.

또 눈과 얼음으로 인해 타이어와 도로 사이에 수막이 생기는 현상도 방지한다.

마찰력을 극대화한 트레드 디자인 등 구조면에서도 일반 타이어와 완전히 구별돼 겨울철 미끄러운 도로에서 안전 운전을 돕는다.

 

이미지: 네이버

 

단점으로

윈터타이어를 장착하면 연비가 다소 떨어질 수 있고 승차감도 다른 타이어에 비해 안 좋다는 우려가 있다.

하지만 실제 체감할 수 있는 수준은 되지 않으며, 안전 운전을 위해 겨울철에는 윈터타이어 장착을 권장하는 것이다.

 

윈터타이어 교체는 10월에서 11월 초까지 진행하여 겨울철에 사용하다가, 날이 풀리기 시작하는 3월까지 사용하는 타이어이기 때문에 아직까지는 유용하게 사용할 수 있으므로 남은 겨울 동안 타이어 상태를 확인한 뒤 교체를 하여 사용하는 것이 좋다.

 

이미지: 네이버 한국타이어 사계절타이어

 

현재 대부분의 국산 자동차는 출고 시 사계절 타이어를 기본으로 장착하고 있어 소비자들에게 타이어 교체 여부에 대한 선택의 폭을 넓히고 있다.

그러나 수입차 중에서는 신차 출고 시 썸머타이어를 장착해 출고되는 경우가 있어 이런 경우에는 겨울용 타이어로 교체하는 것을 권장한다.

 

내 차에 장착된 타이어가 어떤 종류인지 확인하려면 타이어 옆면의 표식을 확인하면 된다.

타이어 옆면에 ‘M+S’ 문구가 새겨져 있다면 사계절 타이어이고, ‘M+S’ 문구가 없다면 ‘썸머타이어’.

윈터타이어에는 ‘M+S’ 문구와 함께 ‘3PMSF(삼각설산)’ 마크가 있어 쉽게 구분할 수 있다.

 

타이어 점검

 

타이어 종류에 관계없이 항상 기존에 장착된 타이어의 상태를 점검하는 것도 중요하지만 한여름한겨울에는 더욱 점검에 신경을 써야 한다.

 

이미지: 네이버  타이어 마모한계선

 

타이어 옆면 상단부분을 보면 배꼽처럼 돌출된 마모한계선()이 있다.

해당 한계선이 바닥에 닫는 마모가 되었다면 타이어를 교체해 주는 것이 좋다.

마모한계선()을 모를 때는 간단히 동전을 이용해 마모 여부를 확인할 수도 있다.

타이어 홈에 100원짜리 동전 면을 이순신장군님이 보이게 하여 면을 거꾸로 쥔 채 타이어 홈의 깊이에 넣어봅니다.

 

아래 사진 보시면 좌측처럼 감투가 안보이면 양호한 상태, 감투가 반 이상 보인다면 교체시기라고 보면 됩니다.

 

이미지: 네이버  동전으로 마모한계선 보는 방법

 

또한 타이어가 마모되지 않았더라도 시일이 지나면 고무가 딱딱해지는 경화현상이 시작되므로 생산일이 3년 이상 지났다면 점검을 통해 교체해주는 것을 권장한다.

 

이미지: 네이버  타이어 생산 년도와 주차

 

또 겨울에는 낮은 기온으로 인해 타이어가 수축되므로 기존보다 10% 높게 마모한계선을 주입해야 한다.

타이어 공기압이 떨어질 경우, 접지 면에 오목한 부분이 생겨 제동력이 떨어질 수 있다.

 

이미지: 네이버  계기판 타이어공기압 저압경고등 

최근 출시되는 차량에는 타이어 공기압 경보장치(TPMS)가 있어 차량 내 계기판으로 쉽게 공기압을 확인할 수 있다.

겨울철 타이어의 적정 공기압은 36~38 PSI이다.

 

이미지: 네이버  타이어 공기압

 

겨울철 차량 운행 시,

눈으로 보이지 않는 빙판길 사고 예방을 위해서 계절에 맞는 타이어 장착과 꼼꼼한 타이어 상태 점검은 무엇보다 중요하다

타이어의 꼼꼼한 점검 뒤에는 서행 및 안전거리 확보 등 올바른 운행 습관과 주기적 차량 점검을 통해 남은 겨울 동안 안전 운전하시길 바랍니다.”

 

 

 

장마철 타이어 점검은 필수, 점검은 어떻게?

차량 안전에 각별히 주의를 기울여야 할 장마철이 시작되었다. 빗길에서의 돌발 상황은 큰 사고로 이어질 수 있기에 빗길 주행, 제동력과 밀접한 관계가 있는 타이어는 장마철에는 세심하게 점검하여 철저히 관리해줘야 한다. 장마철 타이어 관리에 대하여 알아보자.

 

1. 여름철에도 타이어는 적정 공기압을 유지해야 한다.

타이어는 계절과 상관없이 언제나 적정 공기압을 유지해야 한다. 타이어 공기압은 접지력과 노면의 물을 배출하는 성능과 직결된다. 공기압이 낮은 상태에서 운전할 경우 타이어와 노면 사이에 얇은 수막이 생겨 타이어가 접지력을 잃고 물 위를 미끄러지는 상황이 발생한다. 내 차에 맞는 적정 공기압 수치는 자동차 운전석 쪽 문에 부착된 라벨이나 자동차 작동 매뉴얼에서 찾을 수 있다.

 

2. 타이어 마모상태 확인하고 관리한다.

타이어가 도로와 맞닿는 고무 부분인 트레드는 주행 중 노면의 물을 배출해 타이어의 접지력을 높여준다. 타이어 공기압이 충분하더라도 타이어가 많이 닳아 트레드 홈 깊이가 얕으면 운전 중 노면의 물을 배출하는 성능이 떨어져 빗길에서 접지력이 떨어지고 제동거리가 급격히 늘어나 사고의 주요 원인이 된다.

통상 타이어 트레드의 마모 한계선 깊이는 1.6mm. 100원짜리 동전을 뒤집어 트레드 홈에 넣었을 때 이순신 장군의 감투나 제작 연도가 보이면 마모가 심하다는 것으로 타이어를 교체해야 할 때다. 마모 한계선에 근접한 2~3mm 수준에서도 고무의 노화 정도, 타이어의 편마모 상태에 따라 빗길 주행 및 제동 성능이 떨어질 수 있다. 운전자의 관심과 적절한 교체 시기 결정이 필요하다.

 

3. 타이어 마모상태를 점검하여 편마모는 적극대처 수리해야 한다.

타이어의 트레드가 고르지 않게 마모되는 편마모의 원인은 다양하다. 타이어 공기압이 부족하거나 너무 많아도 편마모가 발생하지만, 자동차 서스펜션, 휠얼라인먼트 정렬 불량으로 인해 편마모가 발생할 수도 있다. 타이어 일부가 심하게 마모됐거나 변형됐다면 타이어 전문 업체에서 상태를 점검받아 수리를 하여야 한다.

4. 타이어 사이드월 균열을 점검 대처해야 한다.

타이어의 옆면인 사이드월은 타이어에서 가장 약한 부분이다. 손상된 도로로 인한 충격, 도로 위 이물질, 타이어 공기압 부족, 과적, 무리한 커브길 주행으로 인해 찢어지거나 갈라질 수 있다. 장시간 뜨거운 열이나 오존에 노출돼도 사이드월의 고무가 손상될 수 있다. 사이드월에 균열이 생기면 타이어가 파손될 위험이 높다.

5. 타이어 혹, 물집이 생겼다면 교체한다.

타이어 내부 구조가 손상되면 타이어 일부가 혹이나 물집 모양으로 튀어나오게 된다. 이런 상태에서 계속 주행하면 타이어는 파손된다. 서둘러 타이어를 교체해줘야 한다.

6. 진동, 소음이 발생한다면 즉시 점검 수리한다.

운전 중 느껴지는 진동과 소음은 대부분 휠얼라인먼트 정렬 불량 혹은 찌그러진 휠과 같은 기계상 불량 상태가 원인이지만, 손상된 타이어가 원인일 수도 있다. 진동이나 소음이 심하면 즉시 전문가에게 점검을 받고 필요한 경우 타이어를 교체해야 한다.

7. 휠밸런스, 휠얼라인먼트를 점검한다.

비포장길, 움푹 파인 도로 및 커브길에서의 충격으로 휠밸런스와 휠얼라인먼트가 원래의 정렬 상태에서 이탈할 수 있다. 이로 인해 타이어가 불규칙하게 빨리 마모될 수 있다. 휠밸런스와 휠얼라인먼트가 제대로 정렬되어 있는지 정기적으로 점검해주는 게 좋다.

이와 함께 빗길에서는 무조건 서행해야 한다. 고속으로 운전할수록 타이어와 노면 사이에 수막현상이 발생할 확률이 높아진다. 자동차의 제동거리도 평소보다 길어져 사고로 이어질 수 있다. 따라서 빗길에서는 평소보다 속도를 20% 정도 줄이고, 차간 거리를 충분히 확보해줘야 한다.

아울러 자동차 램프와 와이퍼는 빗길 시야 확보에 중요하다. 미리 점검해주는 게 좋다. 와이퍼에 이물질이 있는 상태에서 갑작스럽게 작동하게 되면 차 유리와 와이퍼에 손상이 갈 수 있다.

타이어는 차량을 떠받치는 기초기에 장마철 외에도 주기적으로 타이어 상태를 점검해야 한다.

<타이어 제동거리 이미지출처: 네이버>


이 블로그 또 다른 타이어 관련 글

타이어에 대하여 알아보기 https://bch4518.tistory.com/12

내차에 딱 맞는 타이어 공기압은 https://bch4518.tistory.com/13

타이어 https://bch4518.tistory.com/69

타이어의 표시기호 https://bch4518.tistory.com/70

타이어의 종류 https://bch4518.tistory.com/71

타이어수명에 영향을 미치는 요인들 https://bch4518.tistory.com/72

고속 주행과 타이어 https://bch4518.tistory.com/73

타이어 런-플랫시스템 https://bch4518.tistory.com/74

타이어 공기압 감시 시스템 https://bch4518.tistory.com/75

타이어의 동력전달특성 https://bch4518.tistory.com/76

타이어 차륜의 평형 https://bch4518.tistory.com/79

장마철 마모 타이어 위험내 차 확인 방법은? / KBS뉴스 https://youtu.be/W9aYwxecre8


 

이상으로 자동차 장마철 타이어관리와 사용법에 대해서 알아보았습니다. 타이어의 이해로 여러분들의 건강과 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.



자동차 관리에 관한 잘못된 상식

자동차는 광폭 타이어를 끼우는 것이 좋다.

 

자동차를 운용하고 관리하다보면 다양한 상식들과 팁이 귀에 들어오기 마련이죠?

항상 정답만 들으면 좋을 텐데, 잘못 알려져 통용되는 상식들도 많다는 것이 문제입니다.

 

자동차에 대한 잘못된 지식과 상식은 잘못된 습관으로 이어져 결국 자동차의 수명 단축과 경제적 손실을 불러오게 되며, 자칫 대형 사고를 불러올 수 있는 위험성도 있는 흔하게 잘못 알려져 있는 대표적인 자동차상식을 바로잡는 시간을 하나씩 순차적으로 가져보도록 하겠습니다.

 

잘못된 상식은 잘못된 습관이 된다. 잘못된 자동차상식 3

광폭 타이어를 끼우는 것이 좋다.

광폭 타이어를 쓰게 되면 일반 도로에서의 코너링, 주행 안전성, 제동력 등에 있어서는 좋지만, 빗길에서는 노면에 닿는 면적이 넓어 수막현상(물로 인해 얇은 막이 생기는 현상)이 일어나기 쉽다.

특히 시속 70km 이상에서는 주행 안전성과 제동력이 저하되는 것으로 조사가 되어있다.

타이어의 폭이 넓기 때문에 이외에도 엔진출력과 승차감, 조향성 등도 다소 떨어지고 연료 소모도 많아진다.

 

결론적으로는 최초 자동차 출고 때 나왔던 OE 타이어와 같은 종류와 규격을 유지하는 것이 옳은 선택이며, 타이어 교체 시에도 본인의 운전조건과 특별한 경우가 아니라면 초기의 OE 타이어와 같은 것으로 교체하는 것이 여러 운행사항을 고려할 때 더 많은 장점으로 최적의 선택이라는 점을 기억해두시기 바랍니다.

 

이상으로 잘못된 자동차상식 광폭타이어에 대하여 간단하게 알아봤습니다. 다음 시간에는 잘못된 자동차상식 4번째로 머플러에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 이 포스팅이 여러분들의 자동차 광폭타이어의 이해로 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

타이어

13. 차륜의 평형 [wheel balancing, Reifenauswuchten]

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 조립시의 유의점에 이어 타이어 차륜의 평형에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

<이미지 출처: 네이버>

1) 차륜의 불평형(unbalance : Unwucht)

차륜의 불평형 즉, 휠의 언밸런스는 타이어 또는 림의 질량분포가 불균일할 때 발생된다. 예를 들면, 트레드 두께의 불균일, 공기밸브 등에 그 원인이 있다. 불평형에 의한 원심력은 차륜의 회전속도의 제곱에 비례하여 증가한다.

차륜이 정적, 동적으로 평형이 되어있지 않으면 일정속도 이상에서 불평형에 의한 차륜의 진동과 스프링 아래질량의 고유진동이 공진하여 조향핸들까지 크게 진동하는 현상이 발생되게 된다. 이 진동은 타이어와 현가장치 부품의 마멸을 촉진시킬 뿐만 아니라, 안전운전을 저해하는 요소가 된다. 이와 같은 이유에서 최고 주행속도가 50km/h 이상인 자동차의 차륜은 반드시 정적, 동적으로 평형(balancing)이 되어 있어야 한다.

정적 불평형(static unbalance : statische Unwucht)

정적 불평형 상태란 차륜의 어느 일부분의 무게가 다른 부분에 비해 무겁다는 의미이다. 무거운 부분만이 회전한다고 가정해 보면, 노면에서 반원형의 궤적을 그리면서 가/감속을 반복하게 된다. 그리고 무거운 부분이 노면으로 향할 때는 노면을 두들기고, 노면에서 위로 향할 때는 차륜을 들어 올리게 된다. , 차륜을 상하로 진동시키게 된다. 불평형량이 크고 또 주행속도가 일정 수준에 이르면 차륜은 상하로 크게 진동하며, 그 충격은 조행핸들에까지 전달되게 된다.

정적 불평형에 의한 차륜의 상하진동 휠 홉(wheel hop : Springen des Rades) 또는 휠 트램핑(wheel tramping).

정적 불평형 상태를 제거하기 위해서는 무거운 부분의 정반대 위치 즉, 회전축 중심의 12시 위치에 평형추(balance weight)를 추가한다. 정적 평형

그러나 실제로는 타이어의 원주부분에 평형추를 부착하지 않고, 휠 림에 부착한다. 따라서 실제의 불평형량(m1)보다는 큰 평형추(m2)1/2씩 나누어 휠 림의 내/외측에 부착하게 된다.

 차륜의 정적 불평형과 정적 평형 <이미지 출처: 네이버>


동적 불평형(dynamic unbalance : dynamische Unwucht)

정적 평형상태에서 축을 빠른 속도로 회전시키면 질량에 의한 원심력이 축 중심선에 직각방향으로 회전토크를 발생시킨다. 이 상태가 바로 동적 불평형 상태이다. 동적 불평형에 의해 차륜은 좌/우로 진동하게 된다. 워블(wobble : Taumeln) 또는 시미(shimmy : Flattern)

동적 불평형과 워블(wobble) <이미지 출처: 네이버>

 

2) 차륜의 평형(balancing : Auswuchten)

타이어, , 브레이크 드럼(또는 디스크)에는 정적, 동적으로 불평형이 발생할 수 있다. 이들 정적, 동적 불평형은 반드시 제거해야 한다. 평형추의 무게와 부착위치는 휠밸런서를 이용하여 결정한다. 동적으로 평형된 차륜이라면 정적 불평형은 없다.

차륜의 밸런싱(balancing) 작업순서는 다음과 같다.

정치식 휠밸런서를 이용하여 타이어와 휠 즉, 차륜을 정적, 동적으로 밸런싱한다.

정치식 휠밸런서에서 시험한 차륜을 자동차에 부착하고, 다이내믹 휠밸런서를 이용하여 차륜과 브레이크드럼을 포함한 동적 밸런싱 상태를 점검한다.

작업순서 에서 불평형량이 규정값(: 승용자동차에서는 20g)을 초과하면, 차륜과 브레이크 드럼의 볼트 체결위치를 볼트구멍 1~2개 정도 회전시켜 재조립하고, 다시 밸런싱한다. 그래도 규정값(: 20g) 이상의 불평형 상태이면 드럼의 런-아웃, 허브 베어링의 유격 등을 점검하여야 한다.

평형추의 무게와 부착위치는 휠밸런서에 나타난 정보에 따른다. 단 이미 평형추가 부착되어 있을 경우에는 다음 방법에 의거 평형추의 위치를 수정한다.

 

이상으로 자동차의 타이어 차륜의 평형에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 자동차 주행의 저항에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 차륜의 평형이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

 

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

타이어

12. 신품 타이어를 조립할 때의 유의사항

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 힐밸런싱에 이어 타이어 조립에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

휠 림과 타이어를 조립, 규정공기압으로 충전한 다음, 정치식 휠밸런서에 장착하고 다음 순서로 작업한다. 이때 공기주입밸브, 튜브, 림 밴드(rim band) 등도 모두 신품으로 교환한다.

1) 타이어와 휠 림에 조립 기준점이 없을 경우

 

타이어의 진원도(원주방향 런-아웃)를 점검하고, 반경이 가장 작은 부분에 표시를 한다.

휠 림의 진원도를 점검하고, 반경이 가장 큰 부분에 표시를 한다.

휠 림의 옆방향 런-아웃(lateral run-out)을 점검한다.

한계값

보통의 강판 림 : 최대 1.0mm

경금속 림 : 최대 0.5mm

휠 림에 이상이 없으면 휠밸런서에서 타이어를 분리시킨 다음, 공기를 배출시킨다.

앞서 에서 표시한 부분을 서로 일치시키고 다시 규정 공기압으로 충전한다.

이어서 휠밸런서에 다시 장착한다.

휠 림과 타이어의 옆방향 런-아웃 합을 타이어의 사이드 월(side wall)에서 측정한다.

대부분의 승용자동차용 휠의 한계값은 최대 1.5mm이다.

앞서 항의 점검에서 이상이 없으면 이제 휠을 밸런싱한다.


2) 타이어와 휠 림에 조립 기준점이 표시되어 있을 경우

제작회사에서 표시한 조립 기준점을 서로 일치시켜 조립한다.

(: 타이어에 표시된 녹색 점과 휠 림에 표시된 조립 기준점을 일치시킨다.)

조립 기준점이 표시되어 있지 않고, 단지 가벼운 점만 표시되어 있을 경우에는, 이 점과 휠 림의 공기밸브를 일치시킨다.

(: 타이어에 표시된 적색 점과 휠 림의 공기밸브를 일치시킨다.)

휠 림과 타이어의 옆방향 런-아웃을 점검한다. 1)항 참조.

이상이 없으면 휠을 밸런싱한다.

 

이상으로 자동차의 타이어 조립시 유의할 점에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 자동차 타이어 차륜의 평형에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차 타이어 조립이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

 

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

타이어

10. 휠 밸런싱의 일반 수칙

이번시간엔 앞서 알아본 타이어 동력전달특성에 이어 타이어 힐밸런싱에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

1) 휠 림 관련

사용하는 타이어에 적합한, 규정된 림을 사용한다.

림에서 녹을 제거하고, 균열 및 손상을 점검한다. 균열이 있는 림은 교환한다.

휠 너트(또는 볼트)는 대각선으로, 규정토크로 조인다. 상용자동차의 경우에는 50km 주행 후에 규정토크로 다시 조인다. 주행 중 부하를 가한 상태에 적합 시키기 위해서이다.

분할 림을 교환할 경우에는 세트(set)로 교환한다. 일반적으로 세트별로 동일한 기호가 각인되어 있다. 단품교환은 않는다.


2) 타이어 관련

자동차 제작사에서 순정품으로 규정한 타이어를 사용하여야 한다.

레이디얼 타이어와 바이어스 타이어를 혼용해서는 안 된다.

동일 차축의 좌/우에는 규격, 프로필 형상, 마모도 등이 동일한 것만을 사용해야 한다.

트레드의 프로필 깊이는 트레드 전체 면적에 걸쳐서 항상 1.6mm 이상이어야 한다.

공기압은 항상 규정값으로 또는 규정값보다 약간 높게 조정한다.

최고 주행속도가 50km/h 이상인 자동차의 타이어는 항상 정적/동적으로 평형상태를 유지하고 있어야 한다. 주기적으로 평형(balancing) 상태를 점검하여야 한다.

타이어의 수명은 운전습관, 정기적인 점검(공기압, 마모상태, 또는 외부손상) 등에 크게 좌우된다. 급가속 및 급제동할 때, 차륜이 헛돌거나(spin), 로크(lock)되면 타이어의 이상 마모가 촉진된다. 정기적으로 점검하고, 또 급가속이나 급제동은 가능하면 피해야 한다.

대형 트럭용 타이어의 경우, 공기압이 규정 공기압의 150%를 초과해서는 절대로 안된다.

그리고 어떠한 경우에도 공기압이 10bar를 초과해서는 안 된다.

복륜 타이어의 경우, 직경이 큰 타이어를 안쪽에 설치해야 한다.

 

이상으로 자동차의 타이어 힐밸런싱에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 자동차 타이어 조립에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 힐밸런싱이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

 

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

타이어

9. 타이어의 동력전달특성 [Force transferring characteristics of tire]

이번시간엔 타이어 공기압 감시 시스템에 이어 타이어 동력전달특성에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

주행거동과 주행안락성을 해석하고 최적화시키기 위해서는 가능한 한 정확한 타이어의 특성도가 먼저 작성되어야 한다. 일반적으로 승용자동차용 타이어와 경()상용자동차 타이어의 특성도가 널리 이용되고 있다.

타이어는 수직력(normal forcesFN), 직진방향의 힘(longitudinal forcesFX), 그리고 횡력(lateral forceFL)을 전달할 수 있어야 하고, 3개의 축에 작용하는 토크를 흡수할 수 있어야 한다.

타이어에 작용하는 힘 <이미지 출처: 네이버>

노면과 타이어의 접촉면적을 푸트-프린트(foot print : Latsch)라 한다. 푸트-프린트는 아래 그림과 같이 타이어의 종류와 크기 및 편평비(H/B)에 따라 다르다. 자동차에 작용하는 모든 힘은 이 푸트-프린트를 통해 노면에 전달되거나 또는 노면으로부터 푸트-프린트를 거쳐 차체에 전달된다. 일반적으로 편평비가 증가할수록 푸트-프린트는 그림과 같이 정사각형에 가까운 형태가 되며, 푸트-프린트가 넓어짐에 따라 단위면적 당 하중부하는 감소한다.

타이어의 푸트-프린트 <이미지 출처: 네이버>

능동 안전 특히, 양호한 주행거동을 위해서 타이어는 아래의 조건들을 만족시켜야 한다.

직진방향의 힘(구동력 또는 제동력)의 전달능력

선회(cornering) 능력 횡력에 대한 저항성

직진 특성

고속주행 내구성

내 저항성

1) 수직력 [normal force, Normalkraft]

타이어는 자동차의 하중을 지지하는 요소로서 수직력(대부분 자동차의 중량)을 노면 위에 지지하는 기능을 한다. 따라서 탄성체인 타이어는 하중에 의해 노면에 압착된다.

수직력은 접지면적에 균등하게 분포되는 것으로 가정하지만, 실제로는 그렇지 않다. 타이어의 종류(레이디얼과 바이어스)에 따라 수직력 분포상태가 크게 다르다. 바이어스 타이어에 비해 레이디얼 타이어에서의 수직력 분포상태가 상대적으로 균일함을 알 수 있다. 이 사실은 접지성 측면에서 볼 때, 레이디얼 타이어가 바이어스 타이어에 비해 상대적으로 우수하다는 것을 의미한다.

타이어의 스프링 기능과 감쇠기능은 자동차의 진동을 흡수하는 데 큰 영향을 미친다. 그러나 수평방향 운동역학(horizontal dynamic)에는 거의 영향을 미치지 않는다.

2) 직진방향의 힘[longitudinal forces, Längskräfte]

직진방향의 힘은 자동차의 길이방향으로 작용하는 힘을 말한다. 타이어는 자동차의 길이 방향으로 구동력과 제동력을 전달한다.

전달 가능한 최대 구동력(제동력)은 타이어와 노면 간의 마찰계수에 의해 제한된다.

최대 제동토크 예를 들면, ‘FX.maxrst’를 초과하면 타이어는 노면 위에서 더 이상 점착상태를 유지할 수 없게 된다. 그러면 구동 중에는 바퀴가 헛돌고(spin), 제동 중에는 바퀴가 로크(lock)되게 된다. , 차륜과 노면 사이에 슬립(slip)이 발생하게 된다.

슬립(slip)할 때, 전달 가능한 힘은 미끄럼 마찰계수에 의해서 제한된다.

일반적으로 미끄럼 마찰계수는 점착 마찰계수보다 작다.

구동토크 또는 제동토크 전달시 슬립이 발생하면, 차륜의 회전속도와 자동차 주행속도 간에 차이가 발생하게 된다. 이 속도차 때문에 타이어와 노면 사이에는 부분적으로 상대운동이 발생된다. 그리고 이 상대운동에 의해 접촉면에서 타이어는 변형된다. , 직진방향의 접촉면 변형에 의해 푸트-프린트도 이동한다.

제동력(구동력)전달 시 타이어의 변형과 푸트-프린트의 이동 <이미지 출처: 네이버>

차륜에 회전속도센서를 장착한 경우, 예를 들면 ABS가 장착된 자동차에서는 주행속도를 비-구동륜(non-driven wheel)의 회전속도로부터 연산한다. 후륜구동방식(FR)에서는 앞 좌/우 차륜 회전속도의 평균값을 그 자동차의 차륜회전속도로 본다.

구동륜과 피동륜의 회전속도를 이용하여 근사적으로 구동슬립을 계산할 수 있다.

마찰계수 μ=FX/FN’를 동력전달계수라고도 한다. 마찰계수는 슬립의 함수이다. 아래 그림은 건조한 아스팔트(콘크리트) 도로에서 제동했을 때 승용차 타이어의 마찰계수/슬립의 상관관계이다. 최대 동력전달계수는 점착마찰계수(μH)로 표시된다. 승용자동차 타이어는 일반적으로 슬립 10~20%에서 최대 점착마찰계수(μH.max)에 도달한다. 슬립이 증가함에 따라 마찰계수는 점점 감소하여 100% 슬립할 때는 미끄럼 마찰계수(μG)가 된다.

점착마찰계수와 미끄럼마찰계수 사이는 불안정 영역이다. 마찰계수가 최대점을 지난 다음부터 슬립은 급격히 증대되어 순식간에 슬립 100%가 된다. 그러면 차륜은 미끄럼 상태에 돌입한다.

제동(구동)슬립과 마찰계수의 관계() <도표출처: 네이버>

3) 횡력[lateral forces, Seitenkräfte]

주행궤적(track)을 유지하기 위해서는 타이어의 선회(cornering) 특성이 가장 중요하다. 자동차의 주행방향을 변경시키기 위해서는 타이어를 통해서 옆방향으로 힘을 가해야 한다.

조향각을 변경시키면 차륜은 원래의 주행방향으로부터 벗어나게 된다. 이 동작에 의해 탄성체인 타이어는 노면과의 접촉면에서 옆방향으로 변형된다. 이 변형에 의해 횡력(lateral forces)이 발생한다.

차륜 접지점에서의 속도 벡터(vector)는 휠 림의 중심선과 슬립각 α를 형성한다. 이에 따라 접지면에는 옆방향으로 미끄럼 속도 ‘v sinα가 발생한다. 이 옆방향 미끄럼속도 ‘v sinα가 바로 사이드-슬립(side slip) , 횡활(橫滑)의 원인이 된다.

이 사이드-슬립(λy)은 실제 주행속도 ‘v’와 노면과 타이어 간의 상대 옆방향속도 즉, 옆 미끄럼속도 ‘v sinα와의 비율로 표시된다.

커브를 선회할 때의 횡력 슬립각 α에서의 옆방향 속도 벡터 <이미지 출처: 네이버>

직진방향 힘에 대한 마찰계수 곡선과 마찬가지로, 옆방향으로의 동력전달도 슬립의 영향을 받는다. 직진방향의 마찰계수와 대응시켜 옆방향 마찰계수를 정의할 수 있다.

오늘날 사용되는 타이어의 횡방향 점착마찰계수는 슬립률 15~35% 범위 내에 존재하며, 최댓값의 크기와 위치는 수직력의 크기에 따라 결정된다.

횡력의 구성과 복원토크의 발생을 간단한 타이어 모델을 이용하여 명확하게 설명할 수 있다. 그림 6-36은 타이어를 위에서 내려다 본 그림(평면도)으로, 빗금을 친 부분은 타이어의 접지면적(foot print)이다.

횡력(FL)과 복원토크(MSR)를 설명하기 위한 타이어 모델 <이미지 출처: 네이버>

위 그림은 직진주행할 때 타이어 접지면의 상태도이다. 재료고무와 타이어 구조의 불균일성 때문에 직진주행할 때에도 이미 아주 작은, 소위 선회력 제로(zero cornering force) 상태가 된다. (angle) 효과와 원추 효과. 제로 선회력은 자동차의 직진성에 영향을 미친다.

일반적으로 대부분의 운전자들은 횡력/횡활각 선도의 직선영역을 벗어나지 않는 선에서 운전하게 된다. 횡력/횡활각 선도의 직선영역은 타이어와 노면상태에 따라 다르나, 점착성 노면에서 옆방향 가속도 3~4m/s2까지 유효한 것으로 알려져 있다.

횡활각(α)이 더 커지면, 먼저 푸트-프린트의 후반부에 부분적으로 미끄럼이 발생한다. 이렇게 되면 횡력(FL)은 더 이상 횡활각(α)에 비례하지 않고, 오히려 감소한다. 따라서 접지면 변형단면의 중심(重心 : center of gravity)은 다시 전방으로 이동한다. 그렇게 되면 타이어의 캐스터(nR)도 감소한다. 따라서 횡활각이 비교적 작을 때, 복원토크는 최댓값을 유지한다.

캠버 스러스트(camber thrust) <이미지 출처: 네이버>

차륜정렬요소인 캠버(camber;γ)도 횡력을 발생시킨다. 캠버 스러스트(camber thrust)의 작용방향은 차륜의 기울기 방향과 일치한다. 일반적으로 캠버가 작을 경우, 캠버 스러스트(Fγ)는 수직력(FN)을 이용한 근사식으로 표시할 수 있다.

 

이상으로 자동차의 타이어 동력전달특성에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 자동차 타이어 휠 밸런싱에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 동력전달특성이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

 

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

타이어

8. 타이어 공기압 감시 시스템 [air pressure monitoring system]

이번시간엔 타이어 -플랫시스템에 이어 타이어 공기압 감시 시스템에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

타이어 공기압의 손실은 경우에 따라서는 급격히, 또는 천천히 장기간에 걸쳐 이루어진다. 우선 외부물체에 찔리거나, 충돌 또는 운전 부주의로 타이어가 파손되어 순식간에 공기압이 손실되는 경우를 가정할 수 있다.

아래 그림은 고속 주행 중 타이어가 외부로부터의 이물질에 찔리고, 타이어에 박힌 이 이물질은 임의의 시간 후에 원심력에 의해 다시 타이어로부터 분리되는 경우의 공기압 변화를 도시한 그림이다. 타이어 및 자동차의 종류, 그리고 타이어의 손상 정도에 따라 다르나 약 30~60초 후에 한계압력(규정 공기압의 85%)에 도달함을 알 수 있다. 따라서 이 경우에 최소 30초 이내에 운전자가 이 사실을 인지하면 사고를 미연에 방지할 수 있다. - 공기압 감시시스템은 이와 같은 논리에 근거를 둔 시스템이다.

주행 중 타이어 손상에 의한 공기압손실 <도표 출처: 네이버>

 

이 외에도 튜브나 공기 주입 밸브로부터의 누설, 또는 비드(bead)와 림(rim)사이에서의 미세한 누설에 의해 장기간에 걸쳐 공기압이 조금씩 손실되는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우에 공기압의 손실은 1년에 약 30% 정도에 이르는 것으로 보고되고 있다.

유니로열(Uniroyal)사가 운행 중인 자동차를 대상으로 타이어 공기압을 조사한 결과에 따르면 약 17%는 규정값보다 높게, 13%는 규정값 범위로, 그리고 약 70%는 규정값보다 낮은 것으로 나타났다. 이 조사결과는 절대 다수의 자동차들이 항상 공기압이 부족한 상태로 운행되고 있음을 의미한다.

타이어의 안정성, 예를 들면 고속주행성능, 제동력 및 선회력을 노면에 전달할 수 있는 능력, 그리고 수막현상에 대한 대처능력 등은 공기압이 규정수준을 유지하고 있을 때만 보장된다.

공기압 감시시스템은 공기압이 일정수준 이하로 낮아지면 경고신호를 발생시키고, 더 낮아져 위험한 상황이 되면 경보를 발하여 운전자가 자동차를 정차시킬 수 있도록 한다.

공기압 감시시스템은 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 경제성을 개선시키는 부수적인 효과도 있다. 공기압이 낮으면 타이어의 마모가 증대되고, 연료소비율이 증가하기 때문이다.

공기압 감시시스템은 간접측정 방식과 직접측정 방식으로 분류할 수 있다.

1) 간접 측정 방식

공기압이 손실되면 타이어의 전동원주는 작아지고, 차륜의 회전속도는 상승하게 된다. ABS 또는 ESP(Electronic Stability Program) 시스템에 부속된 센서들을 이용하여 각 차륜의 회전속도를 측정하고, 대각선으로 배치된 차륜의 회전속도를 서로 비교하여 평균회전속도를 산출하고, 이 평균회전속도를 이용하여 공기압이 손실된 타이어를 식별한다. 두 차륜 간의 공기압의 차이가 일정값(: 30%) 이상이면 먼저 운전자에게 경고신호를 보낸다.

그러나 제어 일렉트로닉은 커브선회 시 또는 급가속할 때와 같은 주행상태를 변별하여, 이 경우에는 경고신호를 발생시키지 않는다. 그리고 제어일렉트로닉에 저장된 알고리즘은 부하와 온도변화도 고려한다. 단 타이어의 규격이 바뀌면 해당 타이어의 전동원주(규정 공기압에서의) 기준값을 다시 입력해야 한다.

2) 직접 측정 방식

공기압은 타이어에 설치된 압력센서가 직접 측정한다. 아래의 기능들이 충족되어야 한다.

공기압은 정차 중 또는 주행 중에도 계속해서 감시되어야 한다.

공기압 손실, 공기압 감소 및 타이어 펑크는 조기에 운전자에게 알려져야 한다.

개별 휠의 인식 및 휠의 위치확인은 자동적으로 이루어져야 한다.

시스템과 부품의 진단은 서비스공장에서 가능해야 한다.

이 시스템은 다음과 같은 부품으로 구성된다.

각 차륜마다 1개 이상의 압력센서

타이어 공기압 감시용 안테나

디스플레이를 포함한 계기판

타이어 공기압 감시용 ECU

기능 선택 스위치

타이어 공기압센서와 안테나 <이미지 출처: 네이버>

타이어 공기압센서

타이어 공기 주입 밸브(금속제)에 볼트로 체결되어 있다. 따라서 타이어 또는 림을 교환할 때 다시 사용할 수 있다. 추가로 온도센서, 발신용 안테나, 측정 일렉트로닉 및 제어 일렉트로닉, 수명이 약 7년인 배터리 등이 집적되어 있다. 공기압은 온도에 따라 변화하므로, ECU에서는 감지한 온도와 압력을 기준온도 20에서의 값으로 환산한다.

타이어를 교환할 때 센서의 파손을 방지하기 위해서는, 타이어를 센서가 설치된 쪽의 반대쪽 부분을 눌러서 분리시켜야 한다.

ECU

발신 안테나로부터 다음과 같은 정보들을 수신한다.

개별 차륜의 식별 번호(ID code)

현재의 공기압과 온도

리튬(Lithium) 전지의 상태

ECU는 타이어 공기압 감시를 위해 안테나로부터 수신한 신호들을 평가하여, 우선순위에 따라 디스플레이를 통해서 운전자에게 정보를 제공한다. 타이어를 교환하였을 경우, 예를 들면 앞차축 타이어를 뒤차축으로, 또는 그 반대로 교환하였을 경우에 변경된 압력으로 ECU를 다시 코딩하여야 한다.

예를 들면, 공기압을 수정하였을 경우에는 그때마다 엔진 점화스위치를 OFF하고, 단자 15 ON 상태에서 일정 시간 동안(: 최소한 6초 이상) 버튼을 눌러 시스템을 초기화해야 한다.

개별 차륜 인식

ECU는 자동차에 부속된 센서들을 식별하고, 이를 저장한다. ECU는 주행 중에도 센서들을 식별하여, 근접해 있는 자동차들의 센서에 의한 간섭을 방지한다.

시스템 메시지 우선순위 1

이 메시지는 주행안전성을 더 이상 보장할 수 없음을 의미하는, 경고 메시지이다.

신호 한계값(threshold) 2에 미달될 경우(: 저장된 규정압력 2.3bar에서, 0.4bar 강하)

신호 한계값(threshold) 3에 미달될 경우(: 최저압력 한계, 그림에서 1.7bar)

분당 압력손실이 규정값(: 0.2bar) 이상일 경우.

시스템 메시지 우선순위 2

다음의 경우에 메시지를 통해 운전자에게 정보를 제공한다.

신호 한계값(threshold) 1에 미달될 경우(: 저장된 규정압력 2.3bar에서, 0.2bar 강하)

동일 차축의 타이어 간의 압력차가 일정 수준(: 0.4bar) 이상일 경우.

시스템이 스위치 OFF되었거나 또는 고장일 경우.

시스템 메시지 그래프 <이미지 출처: 네이버>

 

이상으로 자동차의 타이어 공기압 감시 시스템에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 자동차 타이어 동력전달특성에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 공기압 감시 시스템이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

 

자동차 타이어의 또 다른 글

자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

+ Recent posts