KR100911921B1 - 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜만 조향될 때, 후륜이 고정되는 고정축 역할을 하는 것에 착안하여 움직이지 않는 가상의 축을 설정하고 이를 기준으로 하여 차량의 조향을 제어할 수 있도록 함과 동시에, 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 다축차량으로 확장 적용이 가능하고, 차량이 기하학적 구조에 맞게 설정되어 구조적 결함의 사전 제거가 가능하며, 차량이 최적의 회전반경으로 선회할 수 있도록 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것이다.
본 발명은 굴절차량의 차륜 조향시, 가상고정축을 지나는 한 점에서 차량의 회전중심이 일치하도록 차량을 제어하기 위하여 움직이지 않는 가상고정축을 설정하는 것을 특징으로 한다.
가상고정축, 조향제어, 굴절차량, 굴절각, 조향각, 안전기준

Description

조향제어를 위한 가상고정축 설정방법 {Setting Method of Virtual Rigid Axles for Steering Control}
본 발명은 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜만 조향될 때, 후륜이 고정되는 고정축 역할을 하는 것에 착안하여 움직이지 않는 가상의 축을 설정하고 이를 기준으로 하여 차량의 조향을 제어할 수 있도록 함과 동시에, 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 다축차량으로 확장 적용이 가능하고, 차량이 기하학적 구조에 맞게 설정되어 구조적 결함의 사전 제거가 가능하며, 차량이 최적의 회전반경으로 선회할 수 있도록 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량을 조향하는 조향 방식을 구분하면, 앞 차륜 조향(front-wheel), 후 차륜 조향(rear-wheel steering), 전체 차륜 조향(all-wheel steering)으로 나눌 수 있다.
보통 자동차는 도 1에 나타낸 바와 같이, 앞 차륜 조향방식을 채택하여 전륜 만 조향되며 후륜은 고정된 상태로 곡선을 선회한다. 그러나, 고급 승용차 및 일부 특수한 목적을 가지는 차량에 대하여 도 2에 나타낸 바와 같이, 전륜과 후륜이 모두 조향되는 시스템을 적용하고 있는데, 고급 승용차의 경우는 승차감에 중점을 두어서 전체 차륜 조향방식을 적용하고 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 차량은 원활하게 곡선을 주행하기 위하여 회전반경을 줄이는 목적으로 전 차륜 조향 방식을 적용한다.
전 차륜 조향을 위하여 후륜을 제어하는 방식으로 전륜 조향각 비례방식(
Figure 112007080095036-pat00001
), 전륜 조향력 피드백 방식(
Figure 112007080095036-pat00002
), 요각속도 피드백 방식(
Figure 112007080095036-pat00003
), 옆미끄럼각 제로 제어 방식 등이 사용되는데, 이러한 조향 기술들은 대부분 트레일러의 일부 차륜을 조향하는 방식 또는 4륜 조향 시스템이 적용된 차량의 후미에 간단한 장치를 통해 트레일러가 연결된 방식에 머물러 있다.
또한, 이러한 제어방식은 승용차와 같은 4륜차를 제어하는 방식으로 굴절장치가 있는 굴절차량과 같이 2량 이상이 편성된 차량에 대해서는 적용할 수 없는 문제점이 있고, 차량의 운전 상태에 따라 그 기능이 복합적으로 수행되거나 기능의 일부가 전자적으로 제어되는 조향 시스템은 전무한 실정이다.
보다 상세히 설명하면, 전륜 조향각 비례방식은 후륜을 전륜에 비례하게 조향하는 방식으로 안정성 지수, 감쇠비, 고유각진동수 등이 전륜만 조향할 때와 같기 때문에 차량 고유의 안전성은 변하지 않는다.
전륜 조향력 피드백 방식은 전륜의 조향력을 입력으로 하여 후륜을 조향하는 방식으로 전륜의 조향력에 비례하여 조향된다고 볼 수 있으며 안정성 지수의 증가로 인한 고유진동수가 증가하여 차량의 안정성이 향상되고 요잉이 빠르게 적응하는 속응성이 높다.
전륜 조향각 비례 방식과 전륜 조향력 피드백 방식은 언더스티어 특성을 가지는 경우가 많고 후륜 조향시 적절한 1차 시간 지연 특성을 추가함으로써 요 응답성을 개선할 수 있다.
요(yaw) 각속도 피드백 방식은 차량 운동의 상대량인 요 각속도에 비례시켜서 후륜을 조향하는 방식으로 안정성 지수, 고유각 진동수 모두 증대하고, 차량 고유의 안정성, 요잉 속응성도 증대한다. 전륜 조향력 피드백 방식과 요 각속도 피드백 방식 모두 차량 운동의 상태량인 요 각속도가 후륜 조향에 반영되고 있으므로, 횡풍, 노면의 요철 등에 의해서 차량의 운동에 외란이 발생할 때 운전자가 핸들을 조작하지 않아도 차량이 안정하도록 후륜이 조향되는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 회전반경을 줄이고 차량의 안정성을 높이기 위하여 후륜 조향각을 제어하는데, 승용차의 경우 후륜의 조향각을 크게 하면 트렁크의 공간이 줄어드는 단점으로 인하여 후륜의 조향각을 가능한 범위에서 작게 한 후 승차감에 중점을 두어서 전체 차륜 조향방식을 적용하고 있다.
그러나 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 차량은 회전반경을 줄여 원활하게 곡선을 주행하는 것을 목적으로 하므로 후륜의 조향각을 크게 하여 전 차륜 조향 방식을 적용한다. 따라서, 전술한 전륜 조향각 비례 방식, 조향력 피드백 방식, 요 각속도 피드백 방식 등은 승용차와 같은 4륜차를 제어하는 방식으로는 적합하지만, 굴절장치를 보유한 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 차량에 대해서는 적용하기가 어렵기 때문에 다른 제어방법을 도입해야 하는 것이다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 움직이지 않는 가상의 축을 설정하고 이를 기준으로 하여 차량의 조향을 제어할 수 있도록 함과 동시에, 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 다축차량으로 확장 적용이 가능하고, 차량이 기하학적 구조에 맞게 설정되어 구조적 결함의 사전 제거가 가능하며, 차량이 최적의 회전반경으로 선회할 수 있도록 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 2량 이상 편성된 다축 차량의 경우 각각의 축에 대한 조향각을 결정하기 위한 요소를 변수가 아닌 상수가 되도록 함으로써 각 축에 작용하는 조향각을 용이하게 제어할 수 있도록 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 안전기준 및 도로의 여건에 따라 가상고정축을 손쉽게 변경하여 적용할 수 있는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 굴절차량의 차륜 조향시, 가상고정축을 지나는 한 점에서 차량의 회전중심이 일치하도록 차량을 제어하기 위하여 움직이지 않는 가상고정축을 설정하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가상고정축을 설정하는 단계는, 굴절차량의 최대굴절각을 이용하여 1축 조향각을 구하는 단계와; 상기 1축 조향각을 1축의 배치구조상 최대로 조향할 수 있는 1축 최대 조향각과 비교하는 단계와; 상기 1축 조향각과, 기하배치상 2축이 조향 가능한 2축 최대조향각을 이용하여 2축의 가상고정축을 구하는 단계와; 상기 2축의 가상고정축과, 1축 조향각 및 굴절차량의 굴절각을 이용하여 3축의 가상고정축을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1축 조향각이 상기 1축 최대 조향각 이상일 경우, 상기 1축 조향각을 1축 최대 조향각과 같게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1축 조향각이 1축 최대 조향각이 되었을 경우, 상기 1축 조향각을 이용하여 굴절차량의 허용가능한 굴절각을 다시 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 1축 조향각과, 굴절차량의 굴절각 및 기하배치상 3축이 조향 가능한 3축 최대조향각을 이용하여 3축의 가상고정축을 구하는 단계와; 상기 3축의 가상고정축과, 1축 조향각 및 굴절차량의 굴절각을 이용하여 2축의 가상고정축을 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 서로 다른 방법에 의해 구해진 2축의 가상고정축들을 서로 비교하여 작은 값을 2축 가상고정축의 최대값으로 정하고, 상기 2축 가상고정축의 최대값에 대응되는 3축의 가상고정축을 3축 가상고정축의 최대값으로 정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가상고정축은 운행상의 안전기준을 만족시키기 위하여 굴절차량 의 최소회전반경과 스윙아웃을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 굴절차량의 최소회전반경을 고려한 가상고정축을 설정하는 단계는, 상기 최소회전반경과, 1축 조향각을 이용하여 2축의 가상고정축을 구하는 단계와; 구해진 2축의 가상고정축을 2축 가상고정축의 최대값과 비교하는 단계와; 상기 2축 가상고정축이 2축 가상고정축의 최대값보다 작을 경우, 2축 가상고정축과, 굴절차량의 굴절각 및 1축 조향각을 이용하여 3축의 가상고정축을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구해진 2축 가상고정축이 2축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 최소회전반경을 변경하여 2축 가상고정축을 다시 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 굴절차량의 스윙아웃을 고려한 가상고정축을 설정하는 단계는, 스윙아웃값과, 1축 조향각 및 굴절차량의 굴절각을 이용하여 수치해석적인 방법에 의해 3축의 가상고정축을 구하는 단계와; 구해진 3축의 가상고정축을 3축 가상고정축의 최대값과 비교하는 단계와; 상기 3축 가상고정축이 3축 가상고정축의 최대값보다 작을 경우, 3축 가상고정축과, 굴절차량의 굴절각 및 1축 조향각을 이용하여 2축의 가상고정축을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구해진 3축 가상고정축이 3축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 스윙아웃값을 변경하여 3축 가상고정축을 다시 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 굴절차량의 최대굴절각을 이용하여 구해지는 1축 조향각은,
Figure 112007080095036-pat00004
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1축 조향각과, 기하배치상 2축이 조향 가능한 2축 최대조향각을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축은,
Figure 112007080095036-pat00005
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 2축의 가상고정축과, 1축 조향각 및 굴절차량의 굴절각을 이용하여 구해지는 3축의 가상고정축은,
Figure 112007080095036-pat00006
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1축 조향각을 이용하여 구해지는 허용가능한 굴절각은,
Figure 112007080095036-pat00007
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 1축 조향각과, 굴절차량의 굴절각 및 기하배치상 3축이 조향 가능한 3축 최대조향각을 이용하여 구해지는 3축의 가상고정축은,
Figure 112007080095036-pat00008
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3축의 가상고정축과, 1축 조향각 및 굴절차량의 굴절각을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축은,
Figure 112007080095036-pat00009
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 최소회전반경과, 1축 조향각을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축은,
Figure 112007080095036-pat00010
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 따르면 기하학적으로 애커만 각도, 기하배치 및 안전기준을 만족시킬 수 있도록 가 상고정축을 설정할 수 있고, 한 번 설정된 가상고정축은 상수로서 작용하기 때문에 운행시 차량을 실시간으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 후륜을 제어하는 알고리즘을 단순화시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 움직이지 않는 가상의 축을 설정하고 이를 기준으로 하여 차량의 조향을 제어할 수 있도록 함과 동시에, 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 다축차량으로 확장 적용이 가능하고, 차량이 기하학적 구조에 맞게 설정되어 구조적 결함의 사전 제거가 가능하며, 차량이 최적의 회전반경으로 선회할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 안전기준 및 도로의 여건에 따라 가상고정축을 손쉽게 변경하여 적용할 수 있는 등의 효과를 추가로 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 승용차의 전륜 조향시의 모습을 나타낸 개략도이고, 도 2는 승용차의 4륜 조향시의 모습을 나타낸 개략도이며, 도 3은 굴절차량이 전륜 조향시의 회전중심과 굴절각 등을 나타낸 개략도이고, 도 4는 굴절차량이 전 차륜 조향시의 회전중심과 굴절각 및 가상고정축 등을 나타낸 개략도이며, 도 5는 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법의 알고리즘을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 3에 나타낸 개략도의 자전거 모델을 나타낸 도면이며, 도 7은 도 4에 나타낸 개략도의 자전거 모델을 나타낸 도면이고, 도 8은 차량이 스윙아웃되는 현상을 나타낸 도면 이며, 도 9는 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
우선, 본 발명은 전륜(10) 조향시 고정축을 지나는 한 점에서 회전중심(50)이 일치하는 것에 착안하여 움직이지 않는 가상고정축(200)을 설정함으로써 가상고정축(200)을 지나는 한 점에서 회전중심(50)이 일치하도록 제어할 수 있도록 하는 가상고정축 설정방법에 관한 것이다.
Figure 112007080095036-pat00011
(1),
Figure 112007080095036-pat00012
(2)
(
Figure 112007080095036-pat00013
: 후륜 조향각,
Figure 112007080095036-pat00014
: 전륜 조향각,
Figure 112007080095036-pat00015
: 전륜과 후륜 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00016
: 후륜 고정축과 가상고정축 사이의 거리)
상기 (1)식은 종래의 4륜 조향 시스템에서 사용하는 알고리즘의 기본식을 나타낸 것이고, (2)식은 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축(200)을 설정하는 알고리즘의 기본식을 나타낸 것이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 단순히 4륜만 조향될 경우 (2)식은 종래의 전륜 조향각 비례방식을 이용한 (1)식과 비슷하지만, 차량의 기하학적 구조에 근간을 둔 것으로 제어변수가 많아지는 굴절차량(100)과 같은 연결차량으로 확장시켜 적용할 수 있는 장점이 있다.
자동차의 경우 1축(60)이 최대로 조향할 수 있는 조향각도는 1축 조향장치 (미도시)의 기하배치에 따라 최대조향각도가 결정되지만, 굴절차량(100)은 이외에도 굴절장치의 최대굴절각도가 1축(60)의 조향각도를 제한하기 때문에 변수가 1개 더 추가되어 결정된다. 2축(70)과 3축(80)이 조향되지 않을 때 굴절각도에 의하여 전륜(10)이 최대로 조향할 수 있는 각도가 제한되므로 먼저 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00017
)을 최대로 하고 이때 전륜(10)의 최대조향각도를 구해야 한다. 이때, 전륜(10) 좌측과 우측의 조향각이 다르기 때문에 도 6에 나타낸 바와 같이, 중심축을 기준으로 하는 3륜 자전거 모델을 이용하는 것이 굴절각도에 따른 전륜(10)의 최대조향각도를 계산하기에 편리하다.
따라서, 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축을 설정하기 위해서는 우선 고정축에 의한 1축의 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00018
)를 결정해야 하는데, 이는 도 3에 나타낸 바와 같이 2축(70)의 중심을 원점으로 했을 때, 최대조향각도를 구하기 위해서는 회전중심(50)이 되는 P점의 위치를 알아야 하며
Figure 112007080095036-pat00019
는 0이므로
Figure 112007080095036-pat00020
의 위치만 구하면 된다. 이때, 전륜(10)의 조향각, 즉 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00021
)은 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00022
)의 함수로 나타낼 수 있으며 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00023
)을 입력하면 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00024
)을 구할 수 있게 된다.
Figure 112007080095036-pat00025
(3)
상기 (3)식에 나타낸 함수
Figure 112007080095036-pat00026
은 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00027
)과 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00028
) 사이의 관계를 나타내는 함수로서 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00029
)으로부터 조향 가능한 1축의 최대각을 구하는 함수이다.
상기 (3)식을 보다 상세히 나타내면, 도 6에 나타낸 자전거 모델로부터
Figure 112007080095036-pat00030
(3-1)
(
Figure 112007080095036-pat00031
: 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00032
: 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리)와 같이 나타낼 수 있고,
Figure 112007080095036-pat00033
(3-2)이므로, 상기 (3)식은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112007080095036-pat00034
(3-3)
(
Figure 112007080095036-pat00035
: 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00036
: 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00037
: 1축과 2축 사이의 거리)
상기 (3-3)식에서 구한 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00038
)이 1축 조향장치(미도시)가 1 축(60)의 배치 구조상 최대로 조향할 수 있는 각도, 즉 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00039
)의 범위 내에 있는지 확인해야 하는데, 만약,
Figure 112007080095036-pat00040
이면 (3-3)식에서 구한 값으로 1축(60)을 조향했을 때 굴절장치가 파손될 수 있으므로 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00041
)를 기준으로 실제 운행시 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00042
)을 다시 정해야 한다.
Figure 112007080095036-pat00043
(4)
상기 (4)식에서 함수
Figure 112007080095036-pat00044
는 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00045
)로부터 허용가능한 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00046
)을 구하는 함수로서, 도 6에 나타낸 자전거 모델로부터 유추할 수 있다.
보다 상세하게는, 우선
Figure 112007080095036-pat00047
(4-1)와 같이 나타낼 수 있는데, 이때
Figure 112007080095036-pat00048
(4-2),
Figure 112007080095036-pat00049
(4-3)(
Figure 112007080095036-pat00050
: 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00051
: 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00052
: 1축과 2축 사이의 거리)임을 알 수 있다.
상기 (4-2)식 및 (4-3)식과
Figure 112007080095036-pat00053
를 (4-1)식에 적용하면,
Figure 112007080095036-pat00054
(4-4)와 같이 나타낼 수 있고, 이를 코싸인(cos)에 대해 정리하면,
Figure 112007080095036-pat00055
(4-5)가 되어, 근의 공식을 이용하여
Figure 112007080095036-pat00056
에 대해 정리하면, 최종적으로
Figure 112007080095036-pat00057
(4-6)과 같이 나타낼 수 있다.
이와 같이, 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00058
)과 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00059
)을 우선 정한 후, 가상고정축(200)을 설정하게 되는데, 보다 상세히 설명하면, 상기 (3-3)식을 통해 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00060
)을 입력하여 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00061
)을 구한 후, 구해진 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00062
)을 1축 조향장치(미도시)가 1축의 배치 구조상 최대로 조향할 수 있는 각도, 즉 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00063
)와 비교하게 된다. 이때, 상기 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00064
)이 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00065
) 보다 작으면, 상기 (3-3)식에서 구한 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00066
)과 입력된 최대굴절각(
Figure 112007080095036-pat00067
)을 이용하여 다음 단계를 진행하게 되고, 반대로 상기 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00068
)이 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00069
) 보다 크거나 같으면, 상기 (3-3)식에서 구한 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00070
) 대신에 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00071
)를 이용하게 되는데, 이 경우에는 상기 (4-6)식에 1축의 최대 조향각도(
Figure 112007080095036-pat00072
)를 대입하여 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00073
)을 다시 구한 후, 다음 단계를 진행하게 된다.
이와 같이, 고정축에 의한 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00074
)과 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00075
)을 결정한 후, 2축 및 3축의 가상고정축(220,230)을 결정하게 된다.
굴절차량(100)이 곡선 구간을 원활하게 선회하기 위해서는 회전중심(50)이 일치해야 하는데, 후륜(30)이 조향되지 않는 경우, 고정축은 변하지 않아야 하므로 완만한 곡선을 통과할 때에는 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00076
)이 작은 각도로 조향된다.
이때, 회전중심점은 도 3에서 알 수 있듯이,
Figure 112007080095036-pat00077
와
Figure 112007080095036-pat00078
를 잇는 선의 연장선 바깥쪽에 놓여있어야 하며 3축(80)의 경우도 회전중심(50)을 맞추기 위해서는 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00079
)이 작아지게 된다.
한편, 도 3에서와 같이 전륜(10)만 조향될 경우, 2축(70) 및 3축(80)의 고정축이
Figure 112007080095036-pat00080
점에서 만나는 것과 같이, 도 4에서와 같이 전체 차륜이 같이 조향되는 경우, 가상고정축(210,220)도 고정축과 마찬가지로
Figure 112007080095036-pat00081
점에서 만나게 된다.
또한, 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00082
)과 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00083
)을 최대로 이용하기 위해서는 도 4에서 첫 번째 차량의 가상고정축, 즉, 2축 가상고정축(220)과 두번째 차량의 가상고정축, 즉, 3축 가상고정축(230)이 만나는 점
Figure 112007080095036-pat00084
는
Figure 112007080095036-pat00085
와
Figure 112007080095036-pat00086
을 잇는 선
Figure 112007080095036-pat00087
의 위에 있어야 한다.
도 4 및 도 7에서 나타낸 바와 같이, 2축(70)과 2축의 가상고정축(220) 사이의 수직거리를
Figure 112007080095036-pat00088
이라 하고, 3축(80)과 3축의 가상고정축(230) 사이의 수직거리를
Figure 112007080095036-pat00089
라 했을 때, 우선 상기
Figure 112007080095036-pat00090
의 최대값은 기하배치상 2축(70)이 조향가능한 최대조향각(
Figure 112007080095036-pat00091
)과, 전 단계에서 구한 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00092
)을 이용하여 구할 수 있다. 즉,
Figure 112007080095036-pat00093
의 최대값은 2축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00094
)이 최대로 조향될 때 결정되며 이를 관계식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112007080095036-pat00095
(5)
상기 (5)식을 도 7을 참고로 하여 보다 상세히 기하학적 관계식으로 나타내면 우선, 회전중심(Turn center)(50)에서 전륜(10)과 중간륜(20)을 잇는 선에 이르는 2축 가상고정축(220)의 길이를
Figure 112007080095036-pat00096
라 하면,
Figure 112007080095036-pat00097
(5-1)과 같이 나타낼 수 있고, 또한,
Figure 112007080095036-pat00098
(
Figure 112007080095036-pat00099
: 1축과 2축 사이의 거리)과 같이 나타낼 수 있으므로, 이를
Figure 112007080095036-pat00100
에 대해 정리하면
Figure 112007080095036-pat00101
(5-2)와 같이 나타낼 수 있다. 상기 (5-2)식을 (5-1)식에 대입하여 정리하면, 최종적으로 상기 (5)식은 다음과 같이 기하학적 관계식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112007080095036-pat00102
(5-3)
한편, 2축(70)과 3축(80)의 회전중심점(50)이 같아야 하므로 상기
Figure 112007080095036-pat00103
은
Figure 112007080095036-pat00104
와 어떤 관계를 갖는 함수로 표현할 수 있게 되는데, 이는
Figure 112007080095036-pat00105
(6)과 같이 나타낼 수 있으며, 2축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00106
)을 굴절 각(
Figure 112007080095036-pat00107
)의 함수 또는 1축 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00108
)으로 표현하는 것부터 시작된다.
우선, 상기 (5-1)식 및 (5-2)식을
Figure 112007080095036-pat00109
에 대해 정리하면,
Figure 112007080095036-pat00110
(6-1)과 같이 나타낼 수 있고, 도 7에서
Figure 112007080095036-pat00111
와 같이 나타낼 수 있고, 상기 (5-1)식을
Figure 112007080095036-pat00112
에 대해 정리하면,
Figure 112007080095036-pat00113
와 같이 나타낼 수 있으므로 상기 두 식을
Figure 112007080095036-pat00114
에 대해 정리하면,
Figure 112007080095036-pat00115
(6-2) (
Figure 112007080095036-pat00116
: 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00117
: 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00118
: 1축과 2축 사이의 거리)와 같이 나타낼 수 있다.
따라서, 상기 (6-1)식 및 (6-2)식으로부터,
Figure 112007080095036-pat00119
(6-3)과 같이 나타낼 수 있 고, 상기 (6-3)식을
Figure 112007080095036-pat00120
에 대해 정리하면, 최종적으로 상기 (6)식, 즉
Figure 112007080095036-pat00121
과
Figure 112007080095036-pat00122
사이의 관계식을 나타내는 함수
Figure 112007080095036-pat00123
는 다음과 같이 나타나게 된다.
Figure 112007080095036-pat00124
(6-4)
한편, 전술한 바와 같이 3축(80)과 3축의 가상고정축(230) 사이의 수직거리를
Figure 112007080095036-pat00125
라 했을 때, 상기
Figure 112007080095036-pat00126
의 최대값은 전술한
Figure 112007080095036-pat00127
의 경우와 마찬가지로, 기하배치상 3축이 조향가능한 최대조향각(
Figure 112007080095036-pat00128
)과, 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00129
) 및 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00130
)을 이용하여 구할 수 있다. 즉,
Figure 112007080095036-pat00131
의 최대값은 3축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00132
)이 최대로 조향될 때 결정되며 이를 관계식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112007080095036-pat00133
(8)
상기 (8)식의 함수
Figure 112007080095036-pat00134
을 도 4 및 도 7을 참고로 하여 보다 상세히 기하학적 관계식으로 나타내면 우선
Figure 112007080095036-pat00135
(8-1)과 같이 나타낼 수 있고, 상기 (7-1)식을 상기 (8-1)식에 대입하여
Figure 112007080095036-pat00136
에 대해 정리하면 최종적으로
Figure 112007080095036-pat00137
는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007080095036-pat00138
(8-2)
(
Figure 112007080095036-pat00139
: 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
Figure 112007080095036-pat00140
: 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리)
이때, 전술한 (6-4)식에서 나타낸 바와 같이,
Figure 112007080095036-pat00141
을 이용하여
Figure 112007080095036-pat00142
를 구할 수 있듯이,
Figure 112007080095036-pat00143
도
Figure 112007080095036-pat00144
(7)과 같이
Figure 112007080095036-pat00145
에 대한 함수로 나타낼 수 있는데, 상기 (6-3)식을
Figure 112007080095036-pat00146
에 대해 정리하면, 함수
Figure 112007080095036-pat00147
는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007080095036-pat00148
(7-1)
상기와 같이 구한 값들을 비교하여 최대로 설정 가능한 2축 및 3축 가상고정축(220,230)의 설정범위 값인
Figure 112007080095036-pat00149
가 구해진다. 보다 상세히 설명하면, 전술한 (5-3)식에서 구한
Figure 112007080095036-pat00150
의 최대값과, (8-2)식에서 구한
Figure 112007080095036-pat00151
를
Figure 112007080095036-pat00152
과
Figure 112007080095036-pat00153
를 나타낸 관계식인 (7-1)식에 대입하여 구한
Figure 112007080095036-pat00154
값을 비교하여 그 중 작은 값이 차량의 기하배치에 의해서 얻을 수 있는 최대값(
Figure 112007080095036-pat00155
)이 되어 2축 가상고정축(220)의 최대값이 설정되고, 상기 2축 가상고정축의 최대값에 대응되는 3축의 가상고정축(230)을 3축 가상고정축의 최대값(
Figure 112007080095036-pat00156
)으로 정하는 것이다.
즉,
Figure 112007080095036-pat00157
값이
Figure 112007080095036-pat00158
가 되는 경우에는
Figure 112007080095036-pat00159
값이
Figure 112007080095036-pat00160
가 되고,
Figure 112007080095036-pat00161
값이
Figure 112007080095036-pat00162
가 되는 경우에는
Figure 112007080095036-pat00163
값이
Figure 112007080095036-pat00164
가 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법을 순서도로 정리하여 도 5에 나타내었다.
한편, 전술한 방법에 의해 구한
Figure 112007080095036-pat00165
과
Figure 112007080095036-pat00166
값은 기하배치에 의해서 얻어질 수 있는 2축 및 3축 가상고정축(220,230)의 최대값이다. 그러나, 상기 최대값을 실제로 사용하려면 운행상의 안전기준을 만족하도록 설정해야 한다. 차량의 선회시 국내의 안전기준에 의하면 최소회전반경 12m 이내를 만족하여야 하고, 국외의 경우 도 8에 나타낸 바와 같이, 차량의 끝단이 벗어나는 정도를 얘기하는 스윙아웃(Swingout) 규정이 덧붙여지게 되며, 스윙아웃 규정에 의하면 스윙아웃(S)은 0.6m 이내이어야 한다.
Figure 112007080095036-pat00167
값에 대한 회전반경(R)과 스윙아웃(S)은 반비례 관계에 있다. 즉, 회전반경(R)을 작게하기 위해서는
Figure 112007080095036-pat00168
값이 커져야 하지만, 스윙아웃(S)을 작게하기 위 해서는 반대로
Figure 112007080095036-pat00169
값을 작게 설정해야 한다. 그러므로,
Figure 112007080095036-pat00170
값을 설정할 때 스윙아웃에 의한 관계는 최대값이 되고, 최소회전반경에 의해서 구해지는
Figure 112007080095036-pat00171
값은 최소값이 된다.
최소회전반경(R)은 주로
Figure 112007080095036-pat00172
과 관계되어지며, 상기
Figure 112007080095036-pat00173
은 아래와 같이 최소회전반경(R) 및 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00174
)의 함수로 구할 수 있다.
Figure 112007080095036-pat00175
(9)
즉, 최소회전반경(R)이 고려된 2축 가상고정축의 설정범위인
Figure 112007080095036-pat00176
은 최소회전반경(R)과 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00177
)의 함수로 표현할 수 있으며, 상기 (9)식에 의해 구한
Figure 112007080095036-pat00178
값을 상기 (6-4)식에 대입하여
Figure 112007080095036-pat00179
값을 구할 수 있다.
상기 (9)식에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 4에서 회전중심점인
Figure 112007080095036-pat00180
에서부터 전륜(10)의 바깥쪽 차륜에 이르는 거리인
Figure 112007080095036-pat00181
를 R이라 하고, 바퀴간 거리를 t, 1축과 2축 사이의 거리를
Figure 112007080095036-pat00182
이라고 했을 때, 상기 R과 2축 가상고정축(220)이 이루는 삼각형에서 피타고라스의 정리를 이용하면,
Figure 112007080095036-pat00183
(9-1)과 같이 나타낼 수 있고, 상기 (9-1)식을
Figure 112007080095036-pat00184
에 대해 정리한 후, 근의 공식을 이용하여
Figure 112007080095036-pat00185
값을 구하면 최종적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007080095036-pat00186
(9-2)
따라서, 상기 (9-2)식을 이용하여 최소회전반경(R)이 고려된 2축 가상고정축(220)을 설정한 후,
Figure 112007080095036-pat00187
값을 상기 (6-4)식에 대입하여
Figure 112007080095036-pat00188
값을 구함으로써 3축 가상고정축(230)을 설정할 수 있는 것이다.
이때, 상기 구해진 2축 가상고정축(220)이 2축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 즉
Figure 112007080095036-pat00189
일 경우에는 최소회전반경(R)을 변경하여
Figure 112007080095036-pat00190
을 다시 구해서
Figure 112007080095036-pat00191
를 만족할 경우에만 2축 및 3축의 가상고정축(220,230)을 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 스윙아웃(S)은 차량 후부가 바깥쪽으로 벗어나는 현상이므로,
Figure 112007080095036-pat00192
와 관계되어 구해지며 여기서 구한
Figure 112007080095036-pat00193
를
Figure 112007080095036-pat00194
과
Figure 112007080095036-pat00195
사이의 관계식인 상기 (7-1)식에 대입하면
Figure 112007080095036-pat00196
을 구할 수 있다.
이때, 상기
Figure 112007080095036-pat00197
를
Figure 112007080095036-pat00198
(10)과 같이, S(스윙아웃),
Figure 112007080095036-pat00199
(1축 조향각),
Figure 112007080095036-pat00200
(굴절각)의 관계식으로 나타낼 수도 있지만, 스윙아웃(S)은 직선으로 가다가 선회하면서 생기는 현상이기 때문에 선회반경이 무한대에서 최소회전반경으로 접근하며 이에 따라 1축 조향각(
Figure 112007080095036-pat00201
) 및 굴절각(
Figure 112007080095036-pat00202
)이 점진적으로 변해야만 하므로 앞에서 구한 식들처럼 최대값을 적용할 수 없고 수치해석적인 방법에 의해서 구해져야만 한다.
상기와 같이 수치해석적인 방법에 의해
Figure 112007080095036-pat00203
값이 정해지면, 3축의 가상고정축(230)을 설정할 수 있고,
Figure 112007080095036-pat00204
를
Figure 112007080095036-pat00205
과
Figure 112007080095036-pat00206
사이의 관계식인 상기 (7-1)식에 대입하면
Figure 112007080095036-pat00207
을 구할 수 있게 되어 2축의 가상고정축(220)을 설정할 수 있게 된다.
이때에도, 전술한 회전반경(R)을 고려한 경우와 마찬가지로 상기 구해진 3축 가상고정축(230)이 3축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 즉
Figure 112007080095036-pat00208
일 경우에는 스윙아웃값(S)을 변경하여
Figure 112007080095036-pat00209
을 다시 구해서
Figure 112007080095036-pat00210
를 만족할 경우에만 2축 및 3축의 가상고정축(220,230)을 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 안전기준에 의한 가상고정축 설정방법을 순서도로 정리하여 도 9에 나타내었다.
이상에서, 엄밀히 따지면
Figure 112007080095036-pat00211
는 각각 2축(70)과 2축의 가상고정 축(220) 사이의 수직거리 및 3축(80)과 3축의 가상고정축(230) 사이의 수직거리를 의미하지만, 상기
Figure 112007080095036-pat00212
값을 구하면 2축 및 3축의 가상고정축(220,230)을 설정할 수 있으므로,
Figure 112007080095036-pat00213
를 각각 2축 및 3축의 가상고정축(220,230)으로 설명하기도 하였다. 또한, 상기
Figure 112007080095036-pat00214
값을 구하는 방법을 두 가지로 설명하였으므로 이를 구분하기 위해
Figure 112007080095036-pat00215
를 각각
Figure 112007080095036-pat00216
및
Figure 112007080095036-pat00217
으로 표기하였다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법은 전체 차륜 조향장치가 설치된 굴절차량의 후륜을 기하학적으로 제어할 수 있도록 하기 위하여 가상고정축을 설정하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법을 적용하면 기하학적으로 애커만 각도, 기하배치 및 안전기준을 만족시킬 수 있도록 가상고정축을 설정할 수 있고, 한 번 설정된 가상고정축은 상수로서 작용하기 때문에 운행시 차량을 실시간으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 후륜을 제어하는 알고리즘을 단순화시킬 수 있는 등의 장점이 있다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 3량 이상의 차량이 편성된 굴절차량에도 적용시킬 수 있는 등, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜만 조향될 때, 후륜이 고정되는 고정축 역할을 하는 것에 착안하여 움직이지 않는 가상의 축을 설정하고 이를 기준으로 하여 차량의 조향을 제어할 수 있도록 함과 동시에, 굴절차량과 같이 2량 이상 편성된 다축차량으로 확장 적용이 가능하고, 차량이 기하학적 구조에 맞게 설정되어 구조적 결함의 사전 제거가 가능하며, 차량이 최적의 회전반경으로 선회할 수 있도록 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법에 관한 것이다.
도 1은 승용차의 전륜 조향시의 모습을 나타낸 개략도.
도 2는 승용차의 4륜 조향시의 모습을 나타낸 개략도.
도 3은 굴절차량이 전륜 조향시의 회전중심과 굴절각 등을 나타낸 개략도.
도 4는 굴절차량이 전 차륜 조향시의 회전중심과 굴절각 및 가상고정축 등을 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법의 알고리즘을 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 나타낸 개략도의 자전거 모델을 나타낸 도면.
도 7은 도 4에 나타낸 개략도의 자전거 모델을 나타낸 도면.
도 8은 차량이 스윙아웃되는 현상을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법의 다른 실시예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : 전륜 20 : 중간륜
30 : 후륜 50 : 회전중심
60 : 1축 70 : 2축
80 : 3축 100 : 굴절차량
200 : 가상고정축 220 : 2축 가상고정축
230 : 3축 가상고정축

Claims (18)

  1. 굴절차량의 차륜 조향시, 가상고정축을 지나는 한 점에서 차량의 회전중심이 일치하도록 차량을 제어하기 위하여 움직이지 않는 가상고정축을 설정하되,
    상기 가상고정축을 설정하는 단계는,
    굴절차량의 최대굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00218
    )을 이용하여 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00219
    )을 구하는 단계와;
    상기 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00220
    )을 1축의 배치구조상 최대로 조향할 수 있는 1축 최대 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00221
    )과 비교하는 단계와;
    상기 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00222
    )과, 기하배치상 2축이 조향 가능한 2축 최대조향각(
    Figure 112009023850528-pat00223
    )을 이용하여 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00224
    )을 구하는 단계와;
    상기 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00225
    )과, 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00226
    ) 및 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00227
    )을 이용하여 3축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00228
    )을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00229
    )이 상기 1축 최대 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00230
    ) 이상일 경우, 상기 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00231
    )을 1축 최대 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00232
    )과 같게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00233
    )이 1축 최대 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00234
    )이 되었을 경우, 상기 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00235
    )을 이용하여 굴절차량의 허용가능한 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00236
    )을 다시 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00237
    )과, 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00238
    ) 및 기하배치상 3축이 조 향 가능한 3축 최대조향각(
    Figure 112007080095036-pat00239
    )을 이용하여 3축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00240
    )을 구하는 단계와;
    상기 3축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00241
    )과, 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00242
    ) 및 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00243
    )을 이용하여 2축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00244
    )을 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    서로 다른 방법에 의해 구해진 2축의 가상고정축들(
    Figure 112007080095036-pat00245
    )을 서로 비교하여 작은 값을 2축 가상고정축의 최대값(
    Figure 112007080095036-pat00246
    )으로 정하고, 상기 2축 가상고정축의 최대값(
    Figure 112007080095036-pat00247
    )에 대응되는 3축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00248
    중 어느 하나)을 3축 가상고정축의 최대값(
    Figure 112007080095036-pat00249
    )으로 정하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  7. 굴절차량의 차륜 조향시, 가상고정축을 지나는 한 점에서 차량의 회전중심이 일치하도록 차량을 제어하기 위하여 움직이지 않는 가상고정축을 설정하되,
    상기 가상고정축은 운행상의 안전기준을 만족시키기 위하여 굴절차량의 최소회전반경(R)을 고려하여 설정하고,
    상기 굴절차량의 최소회전반경(R)을 고려한 가상고정축을 설정하는 단계는,
    상기 최소회전반경(R)과, 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00250
    )을 이용하여 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00251
    )을 구하는 단계와;
    구해진 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00252
    )을 2축 가상고정축의 최대값과 비교하는 단계와;
    상기 2축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00253
    )이 2축 가상고정축의 최대값보다 작을 경우, 2축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00254
    )과, 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00255
    ) 및 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00256
    )을 이용하여 3축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00257
    )을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 구해진 2축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00258
    )이 2축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 최소회전반경(R)을 변경하여 2축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00259
    )을 다시 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  10. 굴절차량의 차륜 조향시, 가상고정축을 지나는 한 점에서 차량의 회전중심이 일치하도록 차량을 제어하기 위하여 움직이지 않는 가상고정축을 설정하되,
    상기 가상고정축은 운행상의 안전기준을 만족시키기 위하여 굴절차량의 스윙아웃(S)을 고려하여 설정하고,
    상기 굴절차량의 스윙아웃(S)을 고려한 가상고정축을 설정하는 단계는,
    스윙아웃값(S)과, 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00260
    ) 및 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00261
    )을 이용하여 수치해석적인 방법에 의해 3축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00262
    )을 구하는 단계와;
    구해진 3축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00263
    )을 3축 가상고정축의 최대값과 비교하는 단계와;
    상기 3축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00264
    )이 3축 가상고정축의 최대값보다 작을 경우, 3축 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00265
    )과, 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00266
    ) 및 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00267
    )을 이용하여 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00268
    )을 구하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 구해진 3축 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00269
    )이 3축 가상고정축의 최대값보다 클 경우, 스윙아웃값(S)을 변경하여 3축 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00270
    )을 다시 구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절차량의 최대굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00271
    )을 이용하여 구해지는 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00272
    )은,
    Figure 112009023850528-pat00273
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112009023850528-pat00274
    : 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112009023850528-pat00275
    : 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112009023850528-pat00276
    : 1축과 2축 사이의 거리)
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00277
    )과, 기하배치상 2축이 조향 가능한 2축 최대조향각(
    Figure 112009023850528-pat00278
    )을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00279
    )은,
    Figure 112009023850528-pat00280
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112009023850528-pat00281
    : 1축과 2축 사이의 거리)
  14. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00282
    )과, 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00283
    ) 및 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112009023850528-pat00284
    )을 이용하여 구해지는 3축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00285
    )은,
    Figure 112009023850528-pat00286
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112009023850528-pat00287
    : 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리, : 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112009023850528-pat00289
    : 1축과 2축 사이의 거리)
  15. 제 4항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00290
    )을 이용하여 구해지는 허용가능한 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00291
    )은,
    Figure 112007080095036-pat00292
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112007080095036-pat00293
    : 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112007080095036-pat00294
    : 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112007080095036-pat00295
    : 1축과 2축 사이의 거리)
  16. 제 5항에 있어서,
    상기 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00296
    )과, 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00297
    ) 및 기하배치상 3축이 조향 가능한 3축 최대조향각(
    Figure 112007080095036-pat00298
    )을 이용하여 구해지는 3축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00299
    )은,
    Figure 112007080095036-pat00300
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112007080095036-pat00301
    : 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112007080095036-pat00302
    : 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리)
  17. 제 5항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 3축의 가상고정축(
    Figure 112007080095036-pat00303
    )과, 1축 조향각(
    Figure 112007080095036-pat00304
    ) 및 굴절차량의 굴절각(
    Figure 112007080095036-pat00305
    )을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축은,
    Figure 112007080095036-pat00306
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
    (이때,
    Figure 112007080095036-pat00307
    : 2축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112007080095036-pat00308
    : 3축과 굴절차량의 굴절점 사이의 거리,
    Figure 112007080095036-pat00309
    : 1축과 2축 사이의 거리)
  18. 제 7항에 있어서,
    상기 최소회전반경(R)과, 1축 조향각(
    Figure 112009023850528-pat00310
    을 이용하여 구해지는 2축의 가상고정축(
    Figure 112009023850528-pat00311
    )은,
    Figure 112009023850528-pat00312
    에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 조향제어를 위한 가상고정축 설정방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295428A (en) 1979-04-13 1981-10-20 The Budd Company Steerable truck for a railway vehicle
US4926756A (en) 1987-07-28 1990-05-22 Utdc Inc. Longitudinal steering linkage for truck with interaxle yokes
US5463963A (en) 1993-07-30 1995-11-07 Gec Alsthom Transport Sa Method of centering steerable axles of a bogie

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295428A (en) 1979-04-13 1981-10-20 The Budd Company Steerable truck for a railway vehicle
US4926756A (en) 1987-07-28 1990-05-22 Utdc Inc. Longitudinal steering linkage for truck with interaxle yokes
US5463963A (en) 1993-07-30 1995-11-07 Gec Alsthom Transport Sa Method of centering steerable axles of a bogie

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