KR20170019795A - 자동차 및 자동차의 제어방법 - Google Patents

자동차 및 자동차의 제어방법 Download PDF

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Abstract

타이어의 노면 접지력에 따라 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절할 수 있는 자동차 및 자동차의 제어방법이 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 자동차 및 자동차의 제어방법은, 상기 자동차의 주행속도를 이용하여 스포일러의 회전각도를 조절하고, 상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하여 상기 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절한다.

Description

자동차 및 자동차의 제어방법{AN AUTOMOBILE AND METHOD FOR CONTROLING AN AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 및 자동차의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스포일러가 설치된 자동차 및 자동차의 제어방법에 관한 것이다.
자동차의 후미에는 스포일러가 장착되기도 한다. 상기 스포일러는 고속주행시에 공기의 와류현상으로 인해 상기 자동차가 노면으로부터 들뜨는 것을 방지하여, 타이어의 노면 접지력을 향상시킨다.
통상적으로 상기 스포일러는 상기 자동차의 후미에 구비되는 화물칸을 개폐하는 도어인 트렁크리드에 설치된다.
또한, 자동차에는 차체 및 차륜 사이를 연결하는 서스펜션 장치가 설치된다. 상기 서스펜션 장치는 실린더 및 피스톤 로드로 이루어진 서스펜션 댐퍼와, 상기 서스펜션 댐퍼의 둘레에 배치되는 스프링 등으로 구성되어져서, 노면으로부터 차륜을 통해 상기 차체로 전달되는 진동을 감쇠시킨다.
최근에는 상기 실린더 내의 유압을 조절하여 진동 감쇠력을 조절할 수 있는 가변 댐퍼 시스템이 개발되었다.
그러나, 종래의 상기 가변 댐퍼 시스템은 상기 피스톤 로드의 진동속도를 측정하여, 상기 측정된 진동속도에 따라 상기 실린더 내의 유압을 조절하는 방식이기 때문에, 고속 주행시 불규칙적인 노면상태에 능동적으로 대처하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 타이어의 노면 접지력에 따라 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절할 수 있는 자동차 및 자동차의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 자동차는, 차체 및 차륜을 연결하고, 노면으로부터 상기 차륜을 통해 상기 차체로 전달되는 진동을 감쇠시키는 서스펜션 댐퍼와, 차체의 후방 상측에 설치되어, 주행시에 가해지는 외부공기의 압력을 이용하여 타이어의 노면 접지력을 향상시키고, 회전 가능한 스포일러와, 주행속도를 감지하는 속도센서와, 상기 스포일러에 설치되어, 주행시에 상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 속도센서가 감지하는 상기 주행속도를 이용하여 상기 스포일러의 회전각도를 조절하고, 상기 압력센서가 감지하는 상기 압력을 이용하여 상기 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 제어방법은, 주행속도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 주행속도를 이용하여 스포일러의 회전각도를 조절하는 단계와, 상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 감지하는 단계와, 상기 감지된 압력을 이용하여 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절하는 단계를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 의한 자동차 및 자동차의 제어방법은, 주행속도가 변함에 따라 스포일러의 각도를 조절하여 타이어의 노면 접지력을 향상시키고, 상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하여 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절할 수 있기 때문에, 타이어의 노면 접지력에 따라 상기 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절할 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 서스펜션 장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 스포일러를 나타내는 정면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 스포일러를 나타내는 측단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 제어 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 제어방법에 따른 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 자동차 및 자동차의 제어방법을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 서스펜션 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 자동차는 서스펜션 장치를 포함한다. 상기 서스펜션 장치는, 서스펜션 댐퍼(shock absorber; 10)와, 서스펜션 댐퍼(10)의 외측 둘레면에 설치된 스프링(30)과, 서스펜션 댐퍼(10)를 차체(chassis of the automobile)에 연결하는 인슐레이터(40)를 포함한다.
서스펜션 댐퍼(10)는 차륜 측에 연결되는 스트럿 튜브(12)와, 스트럿 튜브(12)의 내부에 하단이 삽입 배치되어 상하로 이동 가능하게 스트럿 튜브(12)에 결합되는 스트럿 로드(14)를 포함한다. 스트럿 튜브(12)의 내부에는 오일이 충진되고, 스트럿 로드(14)의 상단은 인슐레이터(40)를 통해 상기 차체에 연결된다. 상기 차륜으로부터 상기 차체로 전달되는 진동에 의해 스트럿 로드(14)의 하단부가 스트럿 튜브(12)의 내부로 삽입되면서 발생되는 상기 스트럿 튜브(12) 내부의 유압에 의해 상기 진동이 흡수된다.
스트럿 튜브(12) 내에 배치되는 스트럿 로드(14)의 하단에는 스트럿 튜브(12)의 내벽과 밀착되는 피스톤이 결합됨이 바람직하다. 또한, 스트럿 튜브(12) 내에는 스트럿 튜브(12) 내의 체적을 가변시키기 위한 피스톤 로드(미도시)가 상하로 이동 가능하게 설치되고, 스트럿 튜브(12)의 외측에는 상기 피스톤 로드를 상하로 이동시켜서 스트럿 튜브(12) 내의 유압을 조절하여, 진동 감쇠력을 조절하기 위한 진동 감쇠력 조절 모터(미도시)가 설치됨이 바람직하다.
전륜의 경우 스트럿 튜브(12)의 하단은 너클(미도시)에 결합될 수 있고, 후륜의 경우 스트럿 튜브(12)의 하단은 너클에 결합된 로워암 위에 안착되어 결합될 수 있다.
스트럿 로드(14)의 외측 둘레면에는 스트럿 로드(14)가 스트럿 튜브(12) 내로 삽입되는 길이를 규제하는 범프 스토퍼(미도시)가 결합되고, 상기 범프 스토퍼의 외측 둘레면에는 더스트 커버(24)가 배치된다.
스트럿 튜브(12)의 외측 둘레면에는 스프링 시트(32)가 고정 결합된다. 또한, 스트럿 로드(14)의 외측 둘레면에는 스프링 패드(34)가 스트럿 로드(14)의 외측 둘레면으로부터 이격되어 배치된다. 스프링 패드(34)는 스프링(30)의 상단에 안착된다.
스프링(30)은 코일 형상으로 형성되어, 스프링 패드(34) 및 스프링 시트(32) 사이에 배치된다. 즉, 스프링(30)의 하단은 스프링 시트(32) 위에 안착되고, 스프링(30)의 상단은 스프링 패드(34) 밑에 접촉되어 스프링 패드(34)를 지지한다. 스트럿 로드(14)의 하단부가 스트럿 튜브(12)의 내부로 삽입될 때, 스프링(30)이 압착되게 되는 것에 의해, 스프링(30)은 상기 진동을 흡수하게 된다.
인슐레이터(40)는 스트럿 로드(14)의 상단부에 결합되어 스트럿 로드(14)를 상기 차체에 연결한다. 인슐레이터(40)는 스트럿 로드(14)의 상단이 삽입되어 결합되는 한 쌍의 컵 부재(42)와, 한 쌍의 컵부재(42)의 외측 둘레면에 결합되는 탄성력을 가지는 탄성부재(44)와, 탄성부재(44)의 내부에 결합되어 있는 연결부재(46)를 포함한다.
한 쌍의 컵부재(42)는 바닥면이 서로 맞대어 있는 컵 형상으로 배치된다. 즉, 한 쌍의 컵부재(42) 중 하측에 배치되는 것은 뒤집혀 세워져 있는 컵 형상으로 형성되어, 하단이 개구된다. 그리고, 한 쌍의 컵부재(42) 중 상측에 배치되는 것은 똑바로 세워져 있는 컵 형상으로 형성되어, 상단이 개구된다.
스트럿 로드(14)의 상단부가 하측의 컵부재(42)로 삽입되어, 한 쌍의 컵부재(42)의 가운데를 관통한 후, 상측의 컵부재(42)의 개구된 상측으로 돌출되며, 이 돌출된 스트럿 로드(14)의 상단부는 너트(1)에 의해 체결됨으로써, 인슐레이터(40)는 스트럿 로드(14)의 상단부에 결합된다. 이러한 상태에서는, 상기 범프 스토퍼가 하측의 컵부재(42)의 내부에 삽입 배치된다. 그리고, 하측의 컵부재(42)의 하단은 더스트 커버(24)의 내부로 삽입되어, 상기 범프 스토퍼 및 더스트 커버(24) 사이에 배치된다.
상기 차륜으로부터 상기 차체로 전달되는 진동을 흡수하기 위해, 서스펜션 댐퍼(10) 및 스프링(30)이 작동될 때, 탄성부재(44)는 축방향 및 반경방향으로 변형되면서 상기 진동을 흡수할 수 있는 탄성력을 가지는 고무재질로 형성된다. 즉, 탄성부재(44)는 상기 차체의 하중을 지지하여서 상기 진동이 상기 차체로 전달되는 것을 감쇠시킨다.
연결부재(46)는 탄성부재(44)의 내부에 배치된다. 연결부재(46)는 탄성부재(44)보다 경질로 형성된다. 예를 들면, 연결부재(46)는 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있다. 고무재질의 탄성부재(44)를 금형 내에서 성형할 때 상기 금형 내에 연결부재(46)를 인서트하여, 탄성부재(44) 및 연결부재(46)는 일체로 형성될 수 있다. 상기 금형 내에서 탄성부재(44) 및 연결부재(46)가 일체로 형성될 수 있도록 하기 위해, 연결부재(46)는 탄성부재(44)보다 열변형 온도가 높은 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
연결부재(46)는 스크류와 같은 체결부재(3)를 통해 상기 차체에 결합되어서, 인슐레이터(40)가 스트럿 로드(14)를 상기 차체와 연결시킬 수 있도록 한다.
탄성부재(44)가 축방향 및 반경방향으로 변형되면서 진동을 흡수할 수 있도록 하기 위해, 인슐레이터(40)의 하측에는 탄성부재(44)의 변형을 돕는 스트럿 베어링(50)이 배치된다. 스트럿 베어링(50)은 스프링 패드(34) 및 인슐레이터(40) 사이에 배치된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 스포일러를 나타내는 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차에 포함되는 스포일러를 나타내는 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 자동차는 스포일러(60)를 더 포함한다. 스포일러(60)는 자동차의 후미에 구비되는 화물칸인 트렁크 룸을 개폐하는 도어인 트렁크리드(이하, 차체라 함)에 설치될 수 있다.
스포일러(60)는 상기 자동차의 주행시에 그 자신에 작용하는 외부공기의 압력을 이용하여 상기 차체를 하측으로 눌러서 타이어의 노면 접지력을 향상시킨다. 본 실시예에서, 스포일러(60)는 회전가능하게 설치되어 상기 자동차의 주행속도가 변함에 따라 구동부(70)에 의해 회전각도가 조절됨으로써, 상기 주행속도가 변함에 따라 타이어의 노면 접지력을 향상할 수 있다.
스포일러(60)는 제1 지지부재(62) 및 제2 지지부재(64)에 의해 지지된다. 제1 지지부재(62)는 스포일러(60)의 전방부에 결합되어 스포일러(60)의 전방부를 지지하고, 제2 지지부재(64)는 스포일러(60)의 후방부에 결합도어 스포일러(60)이 후방부를 지지한다. 제1 지지부재(62)는 두 개로 구비되어, 하나는 스포일러(60)의 전방부 중 좌측을 지지하고, 다른 하나는 스포일러(60)의 전방부 중 우측을 지지할 수 있다.
제1 지지부재(62)의 상단은 스포일러(60)에 힌지(62a) 결합되고, 제1 지지부재(62)의 하단은 차체에 결합되어 고정된다.
또한, 제2 지지부재(64)의 상단에는 구형의 볼조인트(64a)가 형성된다. 볼조인트(64a)는 스포일러(60)에 회전(실질적으로, 피봇) 가능하게 결합되고, 제2 지지부재(64)는 상하로 이동 가능토록 배치된다.
구동부(70)는 모터(72)와, 제2 지지부재(64)의 하단에 결합되는 제1 기어(74)와, 모터(72)의 회전축에 결합되어 모터(72)가 구동되는 경우 회전되는 제2 기어(76)를 포함한다. 제2 기어(76)는 제1 기어(74)와 맞물려서 모터(72)의 구동력에 의해 회전되는 경우 제1 기어(74)를 상하로 이동시킨다. 제1 기어(74)가 제2 기어(76)와 맞물린 채로 상하로 이동되는 것에 의해 제2 지지부재(64)는 스포일러(60)의 후방부를 지지한 채로 상하로 이동되어 높낮이가 조절되고, 이로 인해 스포일러(60)는 제1 지지부재(62)에 힌지(62a) 결합된 부분을 기준으로 회전되어 각도가 조절된다.
스포일러(60)에는 전후로 통하는 공기통과홀(65)이 형성된다. 공기통과홀(65) 내에는 압력판(66) 및 압력센서(68)가 배치된다. 압력판(66) 및 압력센서(68)가 공기통과홀(65) 내에 배치되는 이유는, 눈 또는 비로부터 압력센서(68)를 보호함과 아울러, 주행시에 스포일러(60)에 가해지는 외부공기의 압력만을 감지하기 위함이다. 즉, 압력센서(68)는 공기통과홀(65)을 통해 유입되어 압력판(66)에 가해지는 외부공기의 압력을 측정함으로써, 눈 또는 비가 오더라도 외부공기의 압력만을 감지할 수 있게 된다.
압력센서(68)는 공기통과홀(65) 내에서 압력판(66) 및 스포일러(60) 사이에 배치된다. 압력센서(68)는 복수로 구비되어, 압력판(66)의 하측면 전방부 및 하측면 후방부에 각각 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 제어 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 자동차는, 상기 자동차의 주행속도를 감지하는 속도센서(80)와, 속도센서(80)가 감지한 상기 주행속도를 이용하여 스포일러(60)의 회전각도를 조절하고, 주행시에 압력센서(68)가 감지한 스포일러(60)에 가해지는 외부공기의 압력을 이용하여 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절하는 컨트롤러(90)를 더 포함한다.
상기 자동차의 주행속도가 상승함에 따라 타이어의 노면 접지력은 저하된다. 스포일러(60)는 스포일러(60)에 가해지는 외부공기를 이용하여 상기 차체를 하측으로 눌러서 타이어의 노면 접지력을 향상시킨다.
컨트롤러(90)는 속도센서(80)가 감지하는 상기 주행속도가 변함에 따라 구동부(70)의 모터(72)를 구동시켜서 스포일러(60)의 회전각도를 조절함으로써, 상기 주행속도가 변함에 따라 타이어의 노면 접지력을 변화시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(90)는 상기 주행속도가 변함에 따라 압력센서(68)가 감지하는 상기 압력을 이용하여 상기 진동 감쇠력 조절 모터를 구동시켜서 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절할 수 있다.
컨트롤러(90)는 자동차의 대표적인 제어장치인 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 제어방법에 따른 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 자동차의 주행 중에 속도센서(80)는 상기 자동차의 주행속도를 감지한다(S1).
속도센서(80)가 감지한 상기 주행속도는 컨트롤러(90)로 전송되고, 컨트롤러(90)는 속도센서(80)가 감지한 상기 주행속도를 이용하여, 스포일러(60)의 회전각도를 조절한다(S2). 컨트롤러(90)는 속도센서(80)가 감지한 상기 주행속도가 변함에 따라 모터(72)를 구동시켜서 스포일러(60)의 회전각도를 조절할 수 있다.
압력센서(68)는 상기 자동차의 주행시에 스포일러(60)에 가해지는 외부공기의 압력을 감지한다(S3). 압력센서(68)는 상기 자동차의 주행시에 스포일러(60)에 형성된 공기통과홀(65)을 통해 유입된 외부공기가 압력판(66)에 가하는 압력을 감지할 수 있다.
압력센서(68)가 감지한 상기 압력은 컨트롤러(90)로 전송되고, 컨트롤러(90)는 압력센서(68)가 감지한 상기 압력를 이용하여, 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절한다(S4). 컨트롤러(90)는 서스펜션 댐퍼(10)에 설치된 상기 진동 감쇠력 조절 모터를 구동시켜서 상기 피스톤 로드가 스트럿 튜브(12) 내의 체적을 변하게 함으로써, 스트럿 튜브(12) 내의 유압이 변하도록 하여, 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자동차 및 자동차의 제어방법은, 주행속도가 변함에 따라 스포일러(60)의 각도를 조절하여 타이어의 노면 접지력을 향상시키고, 스포일러(60)에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하여 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절할 수 있기 때문에, 타이어의 노면 접지력에 따라 서스펜션 댐퍼(10)의 진동 감쇠력을 조절할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 서스펜션 댐퍼 60: 스포일러
62: 제1 지지부재 62a: 힌지
64: 제2 지지부재 64a: 볼조인트
65: 공기통과홀 66: 압력판
68: 압력센서 70: 구동부
72: 모터 74: 제1 기어
76: 제2 기어 80: 속도센서
90: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 차체 및 차륜을 연결하고, 노면으로부터 상기 차륜을 통해 상기 차체로 전달되는 진동을 감쇠시키는 서스펜션 댐퍼;
    차체의 후방 상측에 설치되어, 주행시에 가해지는 외부공기의 압력을 이용하여 타이어의 노면 접지력을 향상시키고, 회전 가능한 스포일러;
    주행속도를 감지하는 속도센서;
    상기 스포일러에 설치되어, 주행시에 상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하는 압력센서; 및
    상기 속도센서가 감지하는 상기 주행속도를 이용하여 상기 스포일러의 회전각도를 조절하고, 상기 압력센서가 감지하는 상기 압력을 이용하여 상기 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절하는 컨트롤러;를 포함하는 자동차.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스포일러에는 전후로 통하는 공기유동홀이 형성되고,
    상기 공기유동홀 내에 배치되는 압력판을 더 포함하고,
    상기 압력센서는 상기 공기유동홀 내에 배치되어, 상기 압력판에 가해지는 외부공기의 압력을 측정하는 자동차.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스포일러에 힌지 결합되어 상기 스포일러의 전방부를 지지하는 제1 지지부재와,
    상기 제1 지지부재의 후방에서 상기 스포일러에 결합되어 상기 스포일러의 후방부를 지지하는 제2 지지부재와,
    상기 제2 지지부재의 높낮이를 조절하는 구동부를 더 포함하는 자동차.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 지지부재에는 상기 스포일러에 회전 가능하게 결합되는 볼조인트가 형성되는 자동차.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터와,
    상기 제2 지지부재에 결합되는 제1 기어와,
    상기 모터의 회전축에 결합되고 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어를 포함하는 자동차.
  6. 주행속도를 감지하는 단계;
    상기 감지된 주행속도를 이용하여 스포일러의 회전각도를 조절하는 단계;
    상기 스포일러에 가해지는 외부공기의 압력을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 압력을 이용하여, 서스펜션 댐퍼의 진동 감쇠력을 조절하는 단계;를 포함하는 자동차의 제어방법.
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