KR101316425B1 - 차량의 캠버각 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선회시 타이어의 승강 변화량을 실시간으로 측정 및 연산하여, 이를 기초로 한 차량의 기울어짐 각에 따라 휠의 캠버각을 능동적으로 변화시킴으로써, 차량의 언더스티어 경향을 유도하여 차량의 선회 주행안정성을 극대화 할 수 있도록 한다.

선회, 언더스티어, 마운팅부시, 작동캠

Description

차량의 캠버각 제어시스템{Camber Angle Control System for a Vehicle}

본 발명은 차량의 캠버각을 제어하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행중 차량의 거동에 따라 능동적으로 캠버각을 제어하여 차량의 주행안정성을 향상시키도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 언더스티어 경향을 보이도록 설계된다. 하지만 차량이 선회시 롤운동을 하게 되면 휠의 캠버각 변화로 인해 언더스티어의 정도가 변화될 수 있다.

캠버각의 구배가 고려된 차량의 선회방정식은 다음 수학식 1과 같다.

여기서,

: 애커만 각, L: 휠베이스(wheel base), R: 선회반경

: 전, 후륜의 중량

: 전, 후륜의 슬립각으로 인한 코너링 컴플라이언스

: 전, 후륜의 캠버각으로 인한 코너링 컴플라이언스

: 롤 각

: 횡가속도

: 차량 속도

상기 수학식 1에서 우변의 첫째 항은 애커만 각을 나타나고 대괄호 안의 값은 언더스티어 구배를 나타낸다. 언더스티어 구배가 0이면 뉴트럴 스티어 경향을 보이고 0보다 크면 언더스티어 경향을, 0보다 작으면 오버스티어 경향을 나타낸다. 그리고 언더스티어항의 첫째 항은 타이어의 슬립각에 의한 언더스티어 구배를 나타내고 두 번째 괄호의 항은 캠버각에 의한 언더스티어 구배를 나타낸다. 또한, 차 량이 선회시에는 롤운동을 하기 때문에 캠버각에 의한 언더스티어 구배는 롤 각에 종속적이라 할 수 있다.

즉, 차량은 선회시 롤운동으로 인한 캠버각의 변화로 언더스티어 구배의 변화가 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 캠버각 변화에 따른 언더스티어 구배의 변화를 이용하여 차량의 선회시 능동적으로 차량의 휠의 캠버각을 변화시킬 수 있도록 함으로써, 차량의 언더스티어 경향을 유도하여 차량의 선회 주행안정성을 극대화 할 수 있도록 한 차량의 캠버각 제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 캠버각 제어시스템은

일단이 차체에 마운팅부시로 연결되고 타단은 너클의 상측에 연결되는 어퍼암과;

회전됨에 의해 상기 어퍼암의 차체측 단부를 차량의 측방으로 가압하는 압력 변화를 발생시키도록 설치된 작동캠과;

상기 작동캠의 회전 구동력을 제공하도록 설치된 작동모터와;

타이어와 차체 사이의 수직방향 거리를 측정할 수 있도록 차체에 설치된 거 리센서와;

상기 거리센서의 신호를 받아 상기 작동모터를 제어하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 어퍼암과 작동캠 및 상기 작동모터는 별도의 부품으로 형성되어 차체를 이루는 서브프레임에 고정되도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 거리센서로부터의 측정값을 입력 받아 차체 양측의 각 타이어의 평형상태에 대한 승강 변화량을 계산하고;

상기 각 타이어의 승강 변화량과 윤거를 이용하여 차체 기울어짐 각을 계산하며;

상기 차체 기울어짐 각을 바탕으로 상기 작동모터를 제어하도록 구성된다.

본 발명은 선회시 타이어의 승강 변화량을 실시간으로 측정 및 연산하여, 이를 기초로 한 차량의 기울어짐 각에 따라 휠의 캠버각을 능동적으로 변화시킴으로써, 차량의 언더스티어 경향을 유도하여 차량의 선회 주행안정성을 극대화 할 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 일단이 차체(1)에 마운팅부시(3)로 연결되고 타단은 너클의 상측에 연결되는 어퍼암(5)과; 회전됨에 의해 상기 어퍼암(5)의 차체측 단부를 차량의 측방으로 가압하는 압력 변화를 발생시키도록 설치된 작동캠(7)과; 상기 작동캠(7)의 회전 구동력을 제공하도록 설치된 작동모터(9)와; 타이어(15)와 차체(1) 사이의 수직방향 거리를 측정할 수 있도록 차체(1)에 설치된 거리센서(11)와; 상기 거리센서(11)의 신호를 받아 상기 작동모터(9)를 제어하는 컨트롤러(13)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 작동모터(9)에 의해 작동캠(7)이 회전하면서 상기 어퍼암(5)의 차체측 단부를 차체(1)의 측방으로 밀면, 상기 어퍼암(5)의 마운팅부시(3)가 변형되면서 어퍼암(5)이 차체(1)의 측방으로 이동하여, 결과적으로 타이어(15)의 캠버각이 변화하도록 구성한 것이다.

본 실시예에서, 상기 어퍼암(5)과 작동캠(7) 및 상기 작동모터(9)는 별도의 부품으로 형성되어 차체(1)를 이루는 서브프레임(17)에 고정되도록 하였다.

한편, 상기 컨트롤러(13)는 상기 거리센서(11)로부터의 측정값을 입력 받아 차체(1) 양측의 각 타이어(15)의 평형상태에 대한 승강 변화량을 계산하고; 상기 각 타이어(15)의 승강 변화량과 윤거를 이용하여 차체(1) 기울어짐 각을 계산하며; 상기 차체(1) 기울어짐 각을 바탕으로 상기 작동모터(9)를 제어하도록 된 것을 사용한다.

여기서, 상기 차체(1) 양측의 각 타이어(15)의 평형상태란, 차체(1)가 일측으로 기울지 않은 직진 정상 주행상태를 의미한다.

상기 거리센서(11)로는 분해능이 1mm 내외의 초음파센서 등이 사용될 수 있으며, 물론 도 1에는 일측만 도시되어 있으나 차체(1)의 양측은 동일하게 구성되어 있다.

또한, 상기 작동모터(9)는 엔코더가 구비되어 작동모터(9)의 회전각에 대한 정보를 상기 컨트롤러(13)가 인식할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

차량의 선회 주행에 의하여 선회 내륜이 차체(1)에 비하여 하강하고 선회 외륜은 상대적으로 상승하여 차체(1)는 기울어짐이 발생한다.

이때, 상기 거리센서(11)는 상기한 바와 같은 타이어(15)의 차체(1)에 대한 거리변화를 측정하여 상기 컨트롤러(13)에 제공한다.

상기 컨트롤러(13)는 차체(1) 양측의 각 타이어(15)의 평형상태에 대하여 상기 측정값을 가감하여 각 타이어(15)의 승강 변화량을 계산한다. 즉, 우측 타이어(15)의 승강 변화량 ΔRH와, 좌측 타이어(15)의 승강 변화량 ΔLH를 계산한다.

상기 컨트롤러(13)는 상기와 같이 계산된 각 타이어(15)의 승강 변화량을 다음의 수학식 2에 대입하여 차체(1)의 기울어짐 각을 연산한다.

여기서, L _Tread 는 윤거이다.

상기와 같이 연산된 차체(1)의 기울어짐 각에 따라, 상기 컨트롤러(13)는 언더스티어 경향을 발생시킬 수 있는 캠버각의 변화를 발생시키기 위한 상기 작동모터(9)의 회전각을 결정하여, 상기 작동모터(9)를 구동함으로써, 상기 작동캠(7)이 회동되도록 한다.

상기 작동캠(7)이 회동되어 상기 작동캠(7)이 상기 어퍼암(5)을 차체(1)의 측방으로 밀면, 상기 어퍼암(5)이 이동되면서 여기에 연결된 타이어(15)의 캠버각이 변화하게 된다.

상기 작동모터(9)는 비례적분미분 제어 등에 의해 제어되도록 함으로써, 원하는 캐범각이 형성될 때까지 작동모터(9)를 반복적으로 제어할 수 있도록 한다.

물론, 상기 작동캠(7)의 회전각도에 따라 상기 어퍼암(5)은 상기 마운팅부시(3)의 자체 탄성력에 의해 차체(1)의 외측으로부터 차체(1)의 내측으로도 이동되며, 이러한 어퍼암(5)의 거동에 의해서도 캠버각은 변화된다.

상기한 바와 같은 캠버각의 변화는 상술한 바와 같이 차량의 언더스티어 경향을 발생시키게 되어, 차량은 보다 안정된 선회 주행 특성을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 캠버각 제어시스템의 구성도,

도 2는 도 1의 Ⅱ방향 관측도,

도 3은 본 발명의 작용을 설명한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 차체 3; 마운팅부시

5; 어퍼암 7; 작동캠

9; 작동모터 11; 거리센서

13; 컨트롤러 15; 타이어

17; 서브프레임

Claims (3)

1. 일단이 차체에 마운팅부시로 연결되고 타단은 너클의 상측에 연결되는 어퍼암과;

   회전됨에 의해 상기 어퍼암의 차체측 단부를 차량의 측방으로 가압하는 압력 변화를 발생시키도록 설치된 작동캠과;

   상기 작동캠의 회전 구동력을 제공하도록 설치된 작동모터와;

   타이어와 차체 사이의 수직방향 거리를 측정할 수 있도록 차체에 설치된 거리센서와;

   상기 거리센서의 신호를 받아 상기 작동모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,

   상기 컨트롤러는 상기 거리센서로부터의 측정값을 입력 받아 차체 양측의 각 타이어의 평형상태에 대한 승강 변화량을 계산하고;

   상기 각 타이어의 승강 변화량과 윤거를 이용하여 차체 기울어짐 각을 계산하며;

   상기 차체 기울어짐 각을 바탕으로 상기 작동모터를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 캠버각 제어시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 어퍼암과 작동캠 및 상기 작동모터는 별도의 부품으로 형성되어 차체를 이루는 서브프레임에 고정되는 것

   을 특징으로 하는 차량의 캠버각 제어시스템.
3. 삭제

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