KR101540042B1

KR101540042B1 - 차량의 디퓨져 및 차량의 디퓨져 제어 방법

Info

Publication number: KR101540042B1
Application number: KR1020130141619A
Authority: KR
Inventors: 성시영; 한범석; 정도현; 김진용
Original assignee: 자동차부품연구원
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-07-28
Also published as: KR20150057811A

Abstract

본 발명은 언더 스티어링이나 오버 스티어링 현상을 바로 잡을 수 있고, 내부 수납을 가능하게 하는 차량의 디퓨져에 관한 것으로서, 차량의 하면에 설치되고, 차량의 진행 방향을 기준으로 차량의 우측에서 좌측으로 작용하는 좌향 양력을 발생시키거나 좌측에서 우측으로 작용하는 우향 양력을 발생시킬 수 있는 측방향 양력 발생 장치; 차량의 거동을 감지하는 차량 거동 감지 센서; 및 상기 차량 거동 감지 센서로부터 차량 거동 신호를 인가받아서 상기 측방향 양력 발생 장치에 양력 제어 신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차량의 디퓨져 및 차량의 디퓨져 제어 방법{Diffuser of vehicle and control method for diffuser of vehicle}

본 발명은 차량의 디퓨져 및 차량의 디퓨져 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 언더 스티어링이나 오버 스티어링 현상을 바로 잡을 수 있고, 내부 수납을 가능하게 하는 차량의 디퓨져 및 차량의 디퓨져 제어 방법에 관한 것이다.

차량에 장착되는 리어 디퓨져(Rear Diffuser)란 고속 주행 시, 차량의 하부로 유입된 공기가 후면으로 빠지면서 발생하는 공기의 와류인 케비테이션(cavitation)을 제어하기 위해 차량 뒷편 하부에 장착하는 장치로서, 스틸, 알루미늄, 수지 및 복합 재질 등으로 구성되어 있다.

한편, 자동차는 달릴 때 앞쪽에서 공기를 상하좌우로 밀어내고, 이때 밀린 공기는 뒤쪽으로 가면서 원래의 위치로 돌아가게 된다. 그러나 공기가 원래의 위치로 돌아가는 데는 시간이 걸리고, 시간이 오래 걸리면 걸릴수록 차 뒤쪽에는 많은 진공 부분이 생기게 된다. 여기서 형성된 진공이 차를 뒤에서 잡아당겨 자동차는 공기의 저항을 받게 되고, 이때 와류현상이 발생한다.

이러한 와류현상으로 인하여 차량이 고속으로 달리면 차체가 뜨는 양력현상이 일어난다. 이를 막기 위하여 차량 뒤쪽 바닥에 다는 날개 모양의 공력장치의 일종이고, 스포티한 스타일 때문에 멋으로 장착하는 경우도 많다.

즉, 종래의 차량의 디퓨져는, 차량 뒤쪽의 와류를 제어하여 고속으로 달릴 때 차량의 안정성을 확보하는 것이 주요한 목적이다.

그러나, 이러한 종래의 차량의 디퓨져는, 중속 또는 고속에서의 코너링이나 과동한 조향으로 인하여 차량이 운전자의 스티어링 휠 조작과 상관 없이 정상적인 정상 스티어링 경로를 벗어나는 경우, 즉, 차량이 정상적인 정상 스티어링 경로에 미치지 못하는 언더 스티어링 경로로 주행하거나, 정상 스티어링 경로 보다 초과하는 오버 스티어링 경로로 주행하는 경우에는, 차량에 어떠한 도움도 줄 수 없었다.

또한, 종래의 차량의 디퓨져는, 항상 차량의 외부 방향으로 돌출되어 공간을 많이 차지하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 고속 주행시 안정성을 확보할 수 있는 것은 물론이고, 언더 스티어링 이나 오버 스티어링 현상이 발생되는 경우에 이를 상쇄할 수 있어서 차량의 조향성능 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있으며, 차량 내부에 수납하여 공간 활용도를 높일 수 있게 하는 차량의 디퓨져 및 차량의 디퓨져 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 차량의 디퓨져는, 차량의 하면에 설치되고, 차량의 진행 방향을 기준으로 차량의 우측에서 좌측으로 작용하는 좌향 양력을 발생시키거나 좌측에서 우측으로 작용하는 우향 양력을 발생시킬 수 있는 측방향 양력 발생 장치; 차량의 거동을 감지하는 차량 거동 감지 센서; 및 상기 차량 거동 감지 센서로부터 차량 거동 신호를 인가받아서 상기 측방향 양력 발생 장치에 양력 제어 신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 측방향 양력 발생 장치는, 차량의 후방 상면에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 측방향 양력 발생 장치는, 수직 방향으로 설치된 회전축을 중심으로 회전되어 조향 각도가 변할 수 있는 적어도 하나의 수직 날개; 및 상기 수직 날개를 회전시킬 수 있는 회동 액츄에이터;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 차량의 디퓨져는, 상기 측방향 양력 발생 장치를 차량의 수용 공간 안에 수납하거나 수용 공간의 외부로 노출되도록 인출할 수 있는 날개 수납 장치;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 날개 수납 장치는, 상기 측방향 양력 발생 장치가 설치되는 가동대; 및 상기 가동대를 이동시키는 가동대 액츄에이터;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 가동대 액츄에이터는, 상기 가동대의 일측에 설치된 회전축을 회전시키는 회전 모터일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 차량 거동 감지 센서는, 차량의 언더 스티어링 상태 또는 오버 스티어링 상태를 감지할 수 있는 스티어링 감지 센서일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 스티어링 감지 센서는, 적어도 조향각을 감지하는 조향각 센서, 차속을 감지하는 차속 센서, 횡방향 가속도 센서, 요레이트(yaw rate) 센서, 바퀴별 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서, 차량의 가속도를 감지하는 가속도 감지 센서, 중력을 감지하는 중력 감지 센서, 차량의 진행 방향을 감지하는 진행 방향 감지 센서, 차량의 위치를 감지하는 위치 센서, 차량의 자세를 감지하는 자세 감지 센서, 바퀴별 각도를 측정하는 바퀴 각도 측정 센서, 스티어링 휠의 회전 각도를 측정하는 스티어링 휠 각도 측정 센서 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제어부는, 상기 차량 거동 감지 센서로부터 차량 거동 신호를 인가받아 정상적인 스티어링 데이터와 비교하여 상기 차량 거동 신호가 정상 데이터에 부족하면 언더 스티어링 경로로 판단하고, 상기 차량 거동 신호가 정상 데이터를 초과하면 오버 스티어링 경로로 판단하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제어부는, 상기 차량의 거동이 언더 스티어링으로 판단되면, 언더 스티어링을 상쇄하는 언더 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치에 인가하고, 상기 차량의 거동이 오버 스티어링으로 판단되면, 오버 스티어링을 상쇄하는 오버 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치에 인가하는 것일 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 차량의 디퓨져 제어 방법은, 차량 주행 중 조향각 센서 및 차속센서의 신호를 수집하여 중립조향에 필요한 이론적 차량 거동값을 계산하는 단계; 차량에 장착되어있는 횡방향 가속 센서 및 요레이트 센서의 신호를 수집하여 실제 차량 거동 데이터를 측정하는 단계; 상기 이론적 차량 거동값과 실제 차량 거동 데이터를 비교하여 부족 조향인지 과대 조향인지를 판단하는 단계; 부족 조향값의 크기나 과대 조향값의 크기가 안전 운전을 위한 허용범위 이내인지를 판단하는 단계; 안전 상태로 판단되는 경우, 운전자의 의지를 반영하여, 부족 조향 설정시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하고, 과대 조향 설정시 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하는 단계; 및 위험 상태로 판단되는 경우, 안전 주행 설정값에 따라 자동으로, 부족 조향시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하고, 과대 조향시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 위험 상태로 판단되는 경우, 안전 주행 설정값에 따라 자동으로, 부족 조향시, 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하고, 과대 조향시, 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하는 단계에서, 상기 부족 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 안쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호이고, 상기 과대 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 바깥쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호일 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 차량의 안정적인 주행을 가능하게 하고, 차량의 언더 스티어링이나 오버 스티어링 현상을 방지할 수 있으며, 공간 활용도를 높일 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져를 나타내는 작동 상태 사시도이다.
도 2는 도 1의 차량의 디퓨져의 준비 상태를 개념적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 차량의 디퓨져의 좌향 양력 발생 상태를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2의 차량의 디퓨져의 우향 양력 발생 상태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 1의 차량의 디퓨져의 날개 수납 장치의 수납 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 도 1의 차량의 디퓨져의 날개 수납 장치의 인출 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 1의 차량의 디퓨져의 언더 스티어링 시 작동 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 1의 차량의 디퓨져의 오버 스티어링 시 작동 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 차량의 디퓨져를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)를 나타내는 작동 상태 사시도이고, 도 2는 도 1의 차량의 디퓨져(100)의 준비 상태를 개념적으로 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 차량의 디퓨져(100)의 좌향 양력 발생 상태를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 2의 차량의 디퓨져(100)의 우향 양력 발생 상태를 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)는, 크게 측방향 양력 발생 장치(10)와, 차량 거동 감지 센서(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 측방향 양력 발생 장치(10)는, 차량(1)의 후방 하면(1b)에 설치되는 것으로서, 차량(1)의 진행 방향을 기준으로 차량(1)의 우측에서 좌측으로 작용하는 도 3의 좌향 양력(F1)을 발생시키거나 좌측에서 우측으로 작용하는 도 4의 우향 양력(F2)을 발생시킬 수 있는 장치일 수 있다. 이외에도 상기 측방향 양력 발생 장치(10)는 차량(1)의 전방 하면이나, 바닥면 등에도 설치될 수 있다.

예를 들어서, 상기 측방향 양력 발생 장치(10)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 수직 날개(11) 및 회동 액츄에이터(12)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 수직 날개(11)는, 수직 방향으로 설치된 회전축(11a)을 중심으로 회전되어 조향 각도(K1)(K2)가 변할 수 있는 적어도 하나 이상의 날개형 구조물일 수 있다.

이러한, 상기 수직 날개(11)는 일정한 간격으로 복수개가 설치될 수 있는 것으로서, 도 1에서는 5개의 수직 날개(11)가 예시되었으나, 이외에도 1개에서 수십개 이상 등 다양한 개수의 수직 날개(11)들이 적용될 수 있다.

또한, 상기 수직 날개(11)의 단면 형상은 유선형이나, 판형이나 만곡된 곡선형 등 매우 다양할 수 있다. 또한, 상기 수직 날개(11)의 회전축(11a) 역시, 상기 수직 날개(11)의 전방, 후방, 중간부분 등 다양한 부분에 설치될 수 있다.

또한, 예컨데, 도시하지 않았지만, 상기 수직 날개(11)의 측면에 차량(1)에 고정된 형태의 지지 날개가 설치될 수 있다.

또한, 상술된 상기 수직 날개(11)는 차량(1)의 고속 주행시 공기의 저항을 견딜 수 있도록 적절한 강도를 갖는 금속 재질이나 수지 재질이나 목재나, 복합 재질의 구조물일 수 있다.

또한, 상기 수직 날개(11)들은 각도에 따라서 상기 좌향 양력(F1)이나 우향 양력(F2)의 크기를 조절할 수 있다.

한편, 상기 회동 액츄에이터(12)는, 상기 수직 날개(11)를 회전시킬 수 있는 액츄에이터로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)에 각각 설치되어 각각의 수직 날개(11)들을 개별적으로 제어할 수 있는 구동 모터일 수 있다.

이외에도, 상기 회동 액츄에이터(12)는, 공압이나 유압에 의해서 작동되는 실린더나, 솔레노이드나, 이들과 연결되는 각종 링크 조합, 랙 앤 피니언 기어 조합, 베벨 기어 조합, 밸트 및 풀리 조합, 가동대 및 나사봉 조합, 체인 및 스프로킷 휠 조합, 와이어 및 도르레 조합, 엔진, 내연기관, 외연기관 등 각종 액츄에이터들이나 동력전달장치가 모두 적용될 수 있다. 또한, 상기 수직 날개(11)들은 동력전달장치들에 의해서 서로 연동될 수 있다.

또한, 상기 차량 거동 감지 센서(20)는, 상기 차량(1)에 설치되는 것으로서, 상기 차량(1)의 거동을 감지할 수 있는 각종 센서일 수 있다.

예를 들어서, 상기 차량 거동 감지 센서(20)는, 차량(1)의 언더 스티어링 상태 또는 오버 스티어링 상태를 감지할 수 있는 스티어링 감지 센서일 수 있다.

더욱 구체적으로는, 상기 스티어링 감지 센서는, 적어도 조향각을 감지하는 조향각 센서, 차속을 감지하는 차속 센서, 횡방향 가속도 센서, 요레이트(yaw rate) 센서, 바퀴별 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서, 차량의 가속도를 감지하는 가속도 감지 센서, 중력을 감지하는 중력 감지 센서, 차량의 진행 방향을 감지하는 진행 방향 감지 센서, 차량의 위치를 감지하는 위치 센서, 차량의 자세를 감지하는 자세 감지 센서, 바퀴별 각도를 측정하는 바퀴 각도 측정 센서, 스티어링 휠의 회전 각도를 측정하는 스티어링 휠 각도 측정 센서 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 포함하는 이루어질 수 있다. 여기서, 이러한 각종 센서들에 대한 기술은, 이미 공지되어 널리 상용화된 기술로서, 여기서 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 제어부(30)는, 예를 들면, 상기 차량 거동 감지 센서(20)로부터 차량 거동 신호를 인가받아서 상기 측방향 양력 발생 장치(10)에 양력 제어 신호를 인가하는 것으로서, 상기 차량 거동 감지 센서(20)로부터 차량 거동 신호를 인가받아 도 7 및 도 8의 정상적인 정상 스티어링 경로(P1)의 데이터와 비교하여 상기 차량 거동 신호가 정상 데이터에 부족하면 도 7의 언더 스티어링 경로(P2)로 판단하고, 상기 차량 거동 신호가 정상 스티어링 경로(P1)의 데이터를 초과하면 도 8의 오버 스티어링 경로(P3)로 판단할 수 있는 마이크로프로세서나, 엔진 콘트롤 유닛(ECU)나 각종 회로나 미리 입력된 프로그램에 의해 동작하는 컴퓨터 등의 정보 처리 장치나 연산 장치일 수 있다.

더욱 구체적으로는, 상기 제어부(30)는, 상기 차량(1)의 거동이 언더 스티어링으로 판단되면, 언더 스티어링을 상쇄하는 언더 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치(10)에 인가하고, 상기 차량(1)의 거동이 오버 스티어링으로 판단되면, 오버 스티어링을 상쇄하는 오버 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치(10)에 인가하는 것일 수 있다.

따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 예를 들어서 운전자가 차량(1)을 직진시키는 동안은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)들이 상기 차량(1)의 진행 방향과 일치되는 각도로 세워져서 어떠한 양력도 발생되지 않다가, 도 3에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠을 우측으로 회전시켜서 차량(1)을 우회전시키면, 상기 차량 거동 감지 센서(20)가 이를 감지하여 상기 제어부(30)에 우회전 신호를 인가할 수 있고, 상기 제어부(30)는, 상기 회동 액츄에이터(12)에 정회전 제어 신호를 인가하여 상기 수직 날개(11)들을 정회전시킬 수 있다.

그러므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)에는 차량(1)의 우회전을 도울 수 있도록 차량(1)의 진행 방향을 기준으로 차량(1)의 우측에서 좌측으로 작용하는 좌향 양력(F1)을 발생시킬 수 있다.

역으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠을 좌측으로 회전시켜서 차량(1)을 좌회전시키면, 상기 차량 거동 감지 센서(20)가 이를 감지하여 상기 제어부(30)에 좌회전 신호를 인가할 수 있고, 상기 제어부(30)는, 상기 회동 액츄에이터(12)에 역회전 제어 신호를 인가하여 상기 수직 날개(11)들을 역회전시킬 수 있다.

그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)에는 차량(1)의 좌회전을 도울 수 있도록 차량(1)의 진행 방향을 기준으로 차량(1)의 좌측에서 우측으로 작용하는 우향 양력(F2)을 발생시킬 수 있다.

도 7은 도 1의 차량의 디퓨져(100)의 언더 스티어링 시 작동 상태를 나타내는 평면도이고, 도 8은 도 1의 차량의 디퓨져(100)의 오버 스티어링 시 작동 상태를 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 상기 제어부(30)는, 상기 차량 거동 감지 센서(20)로부터 차량 거동 신호를 인가받은 데이터가 정상적인 정상 스티어링 경로(P1)의 데이터와 비교하여 부족하면 언더 스티어링 경로(P2)로 판단할 수 있다.

이어서, 상기 제어부(30)는, 상기 차량(1)의 거동이 언더 스티어링으로 판단되면, 언더 스티어링을 상쇄하는 언더 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치(10)에 인가할 수 있다.

이어서, 상기 제어부(30)는, 상기 회동 액츄에이터(12)에 역회전 제어 신호를 인가하여 상기 수직 날개(11)들을 역회전시킬 수 있다.

그러므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)에는 차량(1)의 언더 스티어링을 상쇄하는 방향으로 차량을 좌회전시킬 수 있도록 차량(1)의 진행 방향을 기준으로 차량(1)의 좌측에서 우측으로 작용하는 우향 양력(F2)을 발생시킬 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 상기 제어부(30)는, 상기 차량 거동 감지 센서(20)로부터 차량 거동 신호를 인가받은 데이터가 정상적인 정상 스티어링 경로(P1)의 데이터와 비교하여 초과하면 오버 스티어링 경로(P3)로 판단할 수 있다.

이어서, 상기 제어부(30)는, 상기 차량(1)의 거동이 오버 스티어링으로 판단되면, 오버 스티어링을 상쇄하는 오버 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치(10)에 인가할 수 있다.

이어서, 상기 제어부(30)는, 상기 회동 액츄에이터(12)에 정회전 제어 신호를 인가하여 상기 수직 날개(11)들을 정회전시킬 수 있다.

그러므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수직 날개(11)에는 차량(1)의 오버 스티어링을 상쇄하는 방향으로 차량을 우회전시킬 수 있도록 차량(1)의 진행 방향을 기준으로 차량(1)의 우측에서 좌측으로 작용하는 좌향 양력(F1)을 발생시킬 수 있다.

결국, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)는, 차량의 안정적인 주행을 가능하게 하는 것은 물론이고, 차량의 언더 스티어링이나 오버 스티어링 현상을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(300)의 회동 액츄에이터(120)를 나타내는 평면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 회동 액츄에이터(120)는, 상기 수직 날개(11)의 회전축(11a)에 각각 설치된 종동 피니언 기어(121)와, 상기 종동 피니언 기어(121)와 치합되는 랙기어(123)와, 상기 랙기어(123)와 치합되는 구동 기어(124) 및 상기 구동 기어(124)를 회전시키는 모터(125)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 모터(125)가 상기 구동 기어(124)를 정회전 또는 역회전시키면 상기 구동 기어(124)에 치합된 상기 랙기어(123)가 전진 또는 후진하면서 상기 수직 날개(11)의 회전축(11a)에 각각 설치된 복수개의 상기 종동 피니언 기어(121)들을 동시에 정회전 또는 역회전시킬 수 있다. 여기서, 상기 수직 날개(11)들은 하나의 상기 랙기어(123)와 치합되는 것으로서, 그 조향 각도가 모두 동일할 수 있다.

그러므로, 1개의 모터를 이용하여 복수개의 상기 수직 날개(11)들을 모두 동시에 구동시킬 수 있다.

이외에도, 도시하지 않았지만, 중간 기어를 적용하거나, 기타 밸트/풀리, 체인/스프로킷휠, 와이어/도르래, 링크, 캠 등 다양한 형태의 회전 액츄에이터들이 적용될 수 있다.

도 5는 도 1의 차량의 디퓨져(100)의 날개 수납 장치(40)의 수납 상태를 나타내는 측면도이고, 도 6은 도 1의 차량의 디퓨져(100)의 날개 수납 장치(40)의 인출 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)는, 상기 측방향 양력 발생 장치(10)를 차량(1)의 수용 공간(A) 안에 수납하거나 수용 공간(A)의 외부로 노출되도록 인출할 수 있는 날개 수납 장치(40)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 예컨데, 상기 날개 수납 장치(40)는, 상기 측방향 양력 발생 장치(10)가 설치되는 가동대(41) 및 상기 가동대(41)를 이동시키는 가동대 액츄에이터(42)를 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로는, 상기 가동대 액츄에이터(42)는, 상기 가동대(41)의 일측에 설치된 회전축(41a)을 회전시키는 회전 모터일 수 있다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 정지시, 주차시, 저속 주행시 등 측방향 양력이 불필요할 경우에는, 상기 날개 수납 장치(40)의 상기 가동대 액츄에이터(42)가 상기 가동대(41)를 상기 수용 공간(A)의 내부 방향으로 정회동시켜서 상기 수직 날개(11)가 상기 수용 공간(A) 내부에 수납될 수 있다.

이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 고속 주행시, 상기 날개 수납 장치(40)의 상기 가동대 액츄에이터(42)가 상기 가동대(41)를 상기 수용 공간(A)의 외부 방향으로 역회동시켜서 상기 수직 날개(11)가 상기 수용 공간(A) 외부로 노출될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져(100)에 의하면, 차량 내부에 수납하다가 필요할 경우에만, 날개를 노출시켜서 공간 활용도를 높일 수 있고, 외관을 수려하게 하며, 제품의 부가 가치를 높일 수 있는 이점이 있다.

도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량의 디퓨져 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량(1)의 디퓨져(100) 제어 방법은, 차량(1) 주행 중 조향각 센서 및 차속센서의 신호를 수집하여 중립조향에 필요한 이론적 차량 거동값을 계산하는 단계(S1)와, 차량(1)에 장착되어있는 횡방향 가속 센서 및 요레이트 센서의 신호를 수집하여 실제 차량 거동 데이터를 측정하는 단계(S2)와, 상기 이론적 차량 거동값과 실제 차량 거동 데이터를 비교하여 부족 조향인지 과대 조향인지를 판단하는 단계(S3)와, 부족 조향값의 크기나 과대 조향값의 크기가 안전 운전을 위한 허용범위 이내인지를 판단하는 단계(S4)와, 안전 상태로 판단되는 경우, 운전자의 의지를 반영하여, 부족 조향 설정시, 차량(1)의 디퓨져(100)에 설치된 적어도 하나의 수직 날개(11)를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하고, 과대 조향 설정시 차량(1)의 디퓨져(100)에 설치된 적어도 하나의 수직 날개(11)를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하는 단계(S5) 및 위험 상태로 판단되는 경우, 안전 주행 설정값에 따라 자동으로, 부족 조향시, 차량(1)의 디퓨져(100)에 설치된 적어도 하나의 수직 날개(11)를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하고, 과대 조향시, 차량(1)의 디퓨져(100)에 설치된 적어도 하나의 수직 날개(11)를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 단계(S6)에서, 상기 부족 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 안쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호이고, 상기 과대 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 바깥쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호일 수 있다.

이러한, 상기 ESC 시스템은, Electric Stability Control(Program)의 약자로, 차량의 자세제어에 그 목적이 있으며, 여러 회사에서 ESP(Electronic Stability Program), VDC(Vehicle Dynamic Control), VSC(Vehicle Stability Control)등 다양한 이름으로 명명하고 있다.

또한, 상기 ESC 시스템은, 차량의 전/후 움직임을 제어하는 ABS 및 TCS와 달리, 급 회전 시 나타나는 차량의 회전(횡적 움직임)을 제어할 수 있는 시스템으로, 예를 들어서, 눈길에 급 브레이크를 잡았을 경우, ABS는 Wheel Lock 제어에 의한 Slip을 막아 주지만, 일단 Slip이 발생하면 이상 안전을 보장하지 못하나, 상기 ESC 시스템은, 평상시에도 계속하여 Steering 방향과 차량의 방향을 모니터링 하여, 운전자가 원하는 방향과 차량의 실제 방향을 비교하여 있다가, 차가 운전자의 의도와 다른 방향으로 달린다고 판단되면 즉시 작동하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 이끌어 줄 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 차량
1b: 하면
F1: 좌향 양력
F2: 우향 양력
10: 측방향 양력 발생 장치
20: 차량 거동 감지 센서
30: 제어부
40: 날개 수납 장치
A: 수용 공간
41: 가동대
41a: 회전축
42: 가동대 액츄에이터
43: 회전축
100: 차량의 디퓨져
11: 수직 날개
11a: 회전축
K1, K2: 조향 각도
12: 회동 액츄에이터
P1: 정상 스티어링 경로
P2: 언더 스티어링 경로
P3: 오버 스티어링 경로

Claims

차량 주행 중 조향각 센서 및 차속센서의 신호를 수집하여 중립조향에 필요한 이론적 차량 거동값을 계산하는 단계;
차량에 장착되어있는 횡방향 가속 센서 및 요레이트 센서의 신호를 수집하여 실제 차량 거동 데이터를 측정하는 단계;
상기 이론적 차량 거동값과 실제 차량 거동 데이터를 비교하여 부족 조향인지 과대 조향인지를 판단하는 단계;
부족 조향값의 크기나 과대 조향값의 크기가 안전 운전을 위한 허용범위 이내인지를 판단하는 단계;
안전 상태로 판단되는 경우, 운전자의 의지를 반영하여, 부족 조향 설정시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하고, 과대 조향 설정시 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호를 출력하는 단계; 및
위험 상태로 판단되는 경우, 안전 주행 설정값에 따라 자동으로, 부족 조향시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 바깥쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하고, 과대 조향시, 차량의 디퓨져에 설치된 적어도 하나의 수직 날개를 선회 반경의 안쪽 방향으로 회전시키는 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하는 단계;
를 포함하고,
상기 위험 상태로 판단되는 경우, 안전 주행 설정값에 따라 자동으로, 부족 조향시, 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하고, 과대 조향시, 조향 제어 신호 및 차량 브레이크 제어 신호를 출력하는 단계에서,
상기 부족 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 안쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호이고,
상기 과대 조향시, 상기 차량 브레이크 제어 신호는, ESC(Electric Stability Control) 시스템의 바깥쪽 바퀴 브레이크 제어 신호 또는 엔진 브레이크 신호인, 차량의 디퓨져 제어 방법.
제 1 항의 상기 차량의 디퓨저 제어 방법을 수행하는 차량의 디퓨저로서,
상기 차량의 디퓨저는,
차량에 하면에 설치되고, 차량의 진행 방향을 기준으로 차량의 우측에서 좌측으로 작용하는 좌향 양력을 발생시키거나 좌측에서 우측으로 작용하는 우향 양력을 발생시킬 수 있는 측방향 양력 발생 장치;
차량의 거동을 감지하는 차량 거동 감지 센서; 및
상기 차량 거동 감지 센서로부터 차량 거동 신호를 인가받아서 상기 측방향 양력 발생 장치에 양력 제어 신호를 인가하는 제어부;
를 포함하는, 차량의 디퓨져.
제 2 항에 있어서,
상기 측방향 양력 발생 장치는,
차량의 후방 하면에 설치되는 것인, 차량의 디퓨져.
제 2 항에 있어서,
상기 측방향 양력 발생 장치는,
수직 방향으로 설치된 회전축을 중심으로 회전되어 조향 각도가 변할 수 있는 적어도 하나의 수직 날개; 및
상기 수직 날개를 회전시킬 수 있는 회동 액츄에이터;
를 포함하는, 차량의 디퓨져.
제 4 항에 있어서,
상기 회동 액츄에이터는,
상기 수직 날개의 회전축에 각각 설치된 종동 피니언 기어;
상기 종동 피니언 기어와 치합되는 랙기어;
상기 랙기어와 치합되는 구동 기어; 및
상기 구동 기어를 회전시키는 모터;
를 포함하는, 차량의 디퓨져.
제 2 항에 있어서,
상기 측방향 양력 발생 장치를 차량의 수용 공간 안에 수납하거나 수용 공간의 외부로 노출되도록 인출할 수 있는 날개 수납 장치;
를 더 포함하는, 차량의 디퓨져.
제 6 항에 있어서,
상기 날개 수납 장치는,
상기 측방향 양력 발생 장치가 설치되는 가동대; 및
상기 가동대를 이동시키는 가동대 액츄에이터;
를 포함하는, 차량의 디퓨져.
제 7 항에 있어서,
상기 가동대 액츄에이터는, 상기 가동대의 일측에 설치된 회전축을 회전시키는 회전 모터인, 차량의 디퓨져.
제 2 항에 있어서,
상기 차량 거동 감지 센서는,
차량의 언더 스티어링 상태 또는 오버 스티어링 상태를 감지할 수 있는 스티어링 감지 센서인, 차량의 디퓨져.
제 9 항에 있어서,
상기 스티어링 감지 센서는, 적어도 조향각을 감지하는 조향각 센서, 차속을 감지하는 차속 센서, 횡방향 가속도 센서, 요레이트(yaw rate) 센서, 바퀴별 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서, 차량의 가속도를 감지하는 가속도 감지 센서, 중력을 감지하는 중력 감지 센서, 차량의 진행 방향을 감지하는 진행 방향 감지 센서, 차량의 위치를 감지하는 위치 센서, 차량의 자세를 감지하는 자세 감지 센서, 바퀴별 각도를 측정하는 바퀴 각도 측정 센서, 스티어링 휠의 회전 각도를 측정하는 스티어링 휠 각도 측정 센서 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 차량의 디퓨져.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량 거동 감지 센서로부터 차량 거동 신호를 인가받아 정상적인 스티어링 데이터와 비교하여 상기 차량 거동 신호가 정상 데이터에 부족하면 언더 스티어링 경로로 판단하고, 상기 차량 거동 신호가 정상 데이터를 초과하면 오버 스티어링 경로로 판단하는 것인, 차량의 디퓨져.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량의 거동이 언더 스티어링으로 판단되면, 언더 스티어링을 상쇄하는 언더 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치에 인가하고, 상기 차량의 거동이 오버 스티어링으로 판단되면, 오버 스티어링을 상쇄하는 오버 스티어링 상쇄 제어 신호를 상기 측방향 양력 발생 장치에 인가하는 것인, 차량의 디퓨져.
삭제