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2009년 8월 18일 화요일

드라이빙 테크닉 : 언더스티어링 현상의 발생원인에 대하여..[under steer] 부분적인 해법을 제시하다?[풀브레이크,핸드 브레이크,AGCS]

본문에 들어가기에 앞서 언더스티어에 대한 오해 한가지를 말씀드립니다.
간혹 웹상의 글을 보다 보면 언더스티어는 FF구동 차량에게만 국한된 특성으로 오인되게 작성된 글들도 있는데.
FF,FR,MR,RR,AWD를 총 망라해서 일어나는 현상입니다.^^;

언더 스티어링 현상은 왜 발생할까요 ?
정답은 간단합니다.
코너를 차량 상태(성능)에 비해 빠르게 진입해서 벌어지는 일이죠.
그럼 빠르게 진입 한다는건 과연 무슨말일까요 ?

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도로의 제한 속도보다 빠르다는 것일까요 ?,... 아니면 그 차량스펙에 맞는 속도를 넘어섰다는 것을 말할까요 ?
혹은, 도로도.........차량도 아닌 드라이버의 컨트롤 영역을 벗어난 속도를 말하는 것일까요 ?

K의 개인적인 생각으론 후자의경우가 위 질문의 답에 가깝다고 생각 합니다.

드라이버의 컨트롤 영역이라는 것은 차량의 상태를 이해하고 현재 차량의 물리적인 능력을 이미 파악하고, 자신의 컨트롤 허용 범위라고 볼수 있습니다.
헌데 사람인지라 가끔 컨디션[마인트 컨트롤 부족포함]이나,혹은 노면에 뜻하지 않은 변화로 인해 그 영역을 넘어서는 경우가 생길수있습니다.
바로 이러한 경우가 드라이버의 문제[실력]으로 인해 언더스티어링이 발생할 가능성이 있는 경우라는 것이지요.

이는 차량의 스펙상의 성능에서 충분히 가능한 영역에 비해서 말도 안되게 낮은 구간에서 드라이버의 문제로인해서 일어날수도 있으며,
반대로 실력이 좋은 드라이버라면 차량의 스펙으로 감당조차 할수 없는 영역에서 아무일도 없는듯이 언더스티어를 제어해 나갈수 있습니다.

좌측의 그림은 언더스티어 상황에 돌입한 차량의 선회 반경을 표현한 그림입니다.
차량은 보다시피 차선을 이탈하고있습니다.[공도라면 엄청난 사고가 되겠지요.]
언더스티어 현상이 발생하면 차량은 가고자 하는 방향보다 바깥쪽으로 향합니다^^
[핸들을 더 꺽어도 사태만 악화시킬뿐 -이는 슬립앵글 증가로 인한 접지력 감소가 원인]
이는 코너를 선회하는 차량이 원심력을 이기지 못하고 차선을 벗어나는 현상입니다.
타이어의 접지력이 뛰어나거나,측력에 대응하는힘이 강한 구조라면 극복 가능하죠
.

근래의 자동차 메이커에서는 뒷바퀴 토우값을 능동적으로 조절하여 후륜의 접지력을 조절하는 신기술 까지 등장하였습니다^^;;[국내 현대 AGCS 시스템이 대표적]

일단 언더스티어링 현상이 일어나게 되면 사고로 이어지는게 다반사 입니다.
중앙선을 넘어가던지,가드레일 바깥으로 밀려서,낭떠러지로 떨어지는 경우도...
한예를 들어볼까요 ? [영상을 첨부합니다-직접 촬영한 영상임..장소는 경기도 여주의 삿갓봉][엑센트 올순정, 드라이버 양상천]
 

위의 영상의경우 드라이버가 익숙하지 않은 코스에서 오버스피드로 진입하게 되어 벌어진 현상 입니다.

보다시피 상당히 갑작스레 언더스티어로 차량은 코너를 부드럽게 돌지 못하고 추돌하게 됩니다.
잘보면 언더스티어 발생시 핸들을 좀더 조작하여 차선을 변경 하려는 노력을 하지만,
언더스티어링 상황에서의 원하는 진행 향으로의 과도한 핸들링은..
결국 접지력을 악화시켜 좀더 강력한 언더스티어를 발생 시키며, 그 결과로 감속이 이루어지지 않고 추돌하게 됩니다.

이런경우 케이가 추천 하는 가장 효율적이며 실수가 없는 방법으로는 언더스티어로 밀려가는 방향으로 핸들을 조향하여 차륜을 정렬(직진 하듯 말입니다)한후 풀 브레이킹을 하여 최대의 제동력을 이용하여 제동을 하는 방법 입니다.
[이도 저도 다 해보면 좋겠지만..사고는 우리를 기다려 주지 않습니다.]

만약 능숙한 컨트롤이 가능하다면...
악셀을 살짝 풀어 기다리다 미세한 접지력이 확보될때 조향하여 속도를 줄이며 빠져 나갈수도 있지요.
그나마도 영상 처럼 좁은 공간에선 거의 불가능...현실적으로 거의 서킷에서나 가능한 기술이 되겠지요,
혹은 4바퀴 그대로 언더스티어 나는 상황에서나..가능 ㅎㅎ

물론 컨트롤 능력이 뛰어나거나,지리를 알고 있는 곳에서의 의도적인[결정적이지 않은 약간의 실수로인한] 언더스티어라면
핸드브레이크(side-parking brake)를 이용하여 후륜의 의도적인 잠김현상[lock]을
유도하여 차량을 안정화
(후륜이 밀려나가 선회반경 감소함) 
단계로 접어들게 하여 이 상황을 벗어날수도 있습니다.
다만 이방법은 상당한 훈륜[연습]과 긴장의 끈을 놓지 않아야만 가능하게 됩니다.
평소 J턴이나,드리프트를 하는 분들에겐 그리 어렵지 않은 방법이지요,
제 경우는 실질적인 스승님이라 할수있는 아이비님께 엄청난 타격을 입으며 배움ㅋㅋ


[언더스티어 이후 의도적인 핸드 브레이크 사용 영상 입니다. 뒷바퀴를 잘보세요^^;;]
위의 영상은 같은 코너에서 언더스티어 발생상황시에 핸드브레이크를 이용하여 자세를 제어 하는 영상 입니다.
[갑작스런 턱인으로 인한 현상을 조심하셔야 함.]
자세히 보시면 언더스티어 발생과 함께 뒷바퀴가 잠기는게 보이실겁니다^^
[하지만 보시다 시피 엑센트 보다 진입속도 자체가 낮습니다,촬영을 위한 시도임]

위의 동작에 익숙해지게 되면 FF로도 간단한 1회성 드리프트 퍼포먼스 정도나,자잘한 언더스티어 정도는 극복 가능합니다.
꾸준한 연습을 통하여 실제로 사용하셔야 하며. 평소 듣고,
본것만으로 어느날 갑작스레 사용한다면 상상도 못할 뒷감당을 하셔야 할수도있습니다.[죽을수도..]

물론 이런류의 달리기 관련 취미가 있으신 분들에겐 이러한 통제 방법이 자동차를 컨트롤 한다는 기분에...
차량과 하나가 되어가는 과정이 즐겁고.. 좋으시겠지만,
일반적인 운전자들에겐 어찌보면 비관심 분야이며,그런 기술필요없으니 자동차의 성능만으로 커버를 하려 할것입니다.
어찌보면 그편이 되려 비용도 싸고, 더 안전할지 모르니까말입니다..
당연하게도 그런 분들을 위한 시스템이 있습니다.[위에 언급한 현대의 AGCS]

[위의 영상은 NF소나타의 AGCS시스템 광고와,교육용 영상입니다. 대단하죠 ㄷㄷㄷ]
타사 차량대비 월등한 자사의 기술력을 광고하는 영상이기 때문에,.약간의 효과[타사 차량 운전 대충?]정도는 있을거라고 보이지만,
잘보면 확실히 그 성능의 뛰어남은 분명하다는데 동의 하실것입니다.
이렇듯..언더스티어 상황은 이러한 메커니즘으로도 해결은 가능하기에..
운전 실력으로 커버를 하느냐, 자동차의 성능으로 커버를 하느냐...


결정은 여러분의 몫이죠^^;;ㅋ

끝으로 결론을 내리자면 언더스티어 라는것은 코너를 돌수있는 속도보다 빠르게 진입할때 발생합니다.
이는 차량의 구동방식과,무게배분,전-후 타이어의 접지력,전-후 서스펜션의 스프링레이트와 높낮이,
전-후 스테빌라이져의 강성,
전-후 타이어의 트레드폭과 윤거같은 사소한 하나 하나가 모여서 그 특성을 상쇄할수도,증대할수도 있습니다.

이 포스팅에서 다루지 않은 "쏘잉:핸들을 톱질하듯 좌-우로 연속적으로 꺽어 그립을 확보하는 기술"은
차후 핸들링 #3편or#4(번외)에서 다루겠습니다.
지난번의 포스팅 일부분을 수정하였으며,약간 추가된 내용도 있습니다.[이 포스팅은 더 수정 하지 않겠습니다.]
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2009년 1월 19일 월요일

언더 스티어 & 오버 스티어 체험 영상 드라이버 콜린맥레이..[WRC편]

[유럽쪽 사이트 뒤지다가 발견함^^;;  - 출처는 알수 없음 하도 여기 저기 뿌려져서-]
드라이버는 WRC - Colin McRae

자막 넣을 실력은 안되니까 패스 하고..

간략하게 설명을 드리자면 영상에서 ..

언더 스티어 발생 방법은.
속도를 줄이지 않고 그대로 핸들을 틀어 버리죠 ?
타이어가 제대로 접지를 하지 못하는 상황이란 이야기 입니다.
덕분에 차량이 조향과는 무관하게 그대로 운동을 하게 되는 겁니다.

오버 스티어 발생 방법은.
코너 진입전 핸들을 지나치게 빨리 그리고 오래 조작 합니다.
덕분에 앞쪽 바퀴에 하중이 집중되고 뒤쪽의 하중은 빠지면서 상대적으로 리어의 접지력을 쉽게
잃어버리게 되어 리어가 흐르게 되지요^^;
흔히들 코너 돌때 브레이크 밟지 말라는(스핀한다고) 이야기도 같은 맥락으로 해석 하시면 됩니다.
차량의 하중은 이미 유동적인 상황에서 내측앞바퀴에서 외측 뒷바퀴로 부드럽게 흘러야 하는데.
앞 바퀴 쪽으로 하중이 집중되기에 스핀 하는거죠^^;

참고 하시면 나름 좋은 영상으로 보이기에 올려 봅니다.

스포츠 드라이빙을 처음 시작하게 되면 대부분 언더 스티어 보다 오버 스티어를 무서워 합니다.
헌데 진짜 무서운건 언더 스티어 이죠.
오버 스티어는 발생 초기 카운터스티어에 이은 제로카운터로 잡을 확률이 있지만.
언더 스티어는 속도를 줄여 그립을 올리거나,핸드 브레이크(사이드)를 이용하여 후륜의 선회 반경을
키워도 컨트롤 하기도 힘듭니다.
무엇보다도 차선을 이탈하는건 언더 스티어가 단연 으뜸이죠 -_-;;

그럼에도 불구하고 제가 언더스티어를 좋아하고 언더 스티어 주행을 하는것은
컨트롤 영역내에서 경쾌한 스키드음과,약간의 언더스티어는 일반적인 그립주행보다 빠르기 때문입니다.
(덕분에 타이어의 소모는 대박이죠..ㅋㅋ)
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2009년 1월 14일 수요일

차량의 운동 특성의 이해 : 언더 스티어(under steer)

언더스티어..
언더 스티어 발생 원인에 대하여..
언더스티어 : 간단하게 생각하시면 됩니다. 차량의 그립력에 기인하는 코너링 포스(코너링능력)보다 원심력이 작용하며
이에 슬립앵글의 간섭으로인한 조향력과,운행력의 차이로 인한 움직임 이라고 생각합니다.
핸들의 타각(조향)량에 따른 동일하고 균등한 코너링 라인이 그려지는것이 아닌, 특정의 원인으로 인하여
자신의 원하고,조향한 각도보다 코너링 R값이 커지는 경우를 말한다.
언더스티어의 경험을 해본다면 ?
특정의 원형선회교장에서 쉽게 체험이 가능하다.
지름이 100m인 원형의 트랙을 연속적인 주행으로 빙빙~ 돈다고 생각해 봅니다.
특정한 차선속에서 같은 핸들량(한번꺽은것 유지)으로 계속 돌수있습니다.
일단 100m의 원선회 교장에서 속도가 60km/h일때 같은 핸들양으로 같은 차선에 원형을 그리며 주행이 가능하다고 가정합니다.
그상태에서...모든 요건은 다 동일한 상태로,
가속페달을 밟아 속도를 65km/h로 아주 조금만 가속을 하더라도 회전반경이 커지게 됩니다.
이는 60km/h로 코너를 돌때보다 원심력이 증가한만큼,
자연스레 코너링 능력보다회전반경이 커지기 때문입니다.
(타이어 그립좋다면 그저 핸들을 더 꺽어서 돌아나갈수도있습니다...만!! 의미 이론편이라 -_-;)
이런 상태가 언더스티어 입니다.
현재의 코너링 능력치를 넘어서는것,그래서 같은 속도 ,같은 핸들량임에도..
선회반경이 커지는 것..이것이 언더 스티어 입니다.

위의 그림은 똑같은 핸들량,임에도 코너 진입전의 라인은 같으나.
단순 악셀량만으로 코너의 라인이 부푸는 것을 보여줍니다.
언더스티어 발생의 그림이지요^^
K의 경우는 코너링시 OUT-IN-OUT일때.
아웃 진입후...동일한 악셀량조정 으로 IN을 거쳐 다시 OUT으로 갈때..
한번의 핸들량으로 코너를 타고있습니다(연속으로 꺽이는 클로소이드 제외!!)
OUT라인 진입시 핸들을 꺽고,이븐스로틀
IN라인에서 OUT로 다시 빠질때 같은 핸들량으로
악셀량을 깊게 밟아서 풀 악셀로 언더스티어이용 아웃으로 빠진후..
최대한 핸들을 빨리 풀어서 주행하는 편!
언더스티어 발생의 원인은...
대표적으로.
-진입속도가 빠른경우
-타이어의 마모도가 과도하여 접지력 확보가 안되는경우.
-노면의 마찰계수(흔히 뮤값이라고 함)가 낮아진 상황(빗길,눈길,모래등)
-서스펜션이 풀 범핑하여 버터밍 아웃되는경우.
-급격하고 과도한 핸들링의 수반되는경우.
-코너링 도중 제동후 갑작스런 악셀링으로 서스펜션이 신장되어 전륜의 하중이 소거되는경우.
그 외에도...푸쉬언더라던가..코스를 숙지 못해서 핸들량과,제동시점이 잘못되어도 발생가능하지요^^;
언더스티어의 발생을 줄이려면..
코너링중 최대한 직선의 라인을 선택하여 같은 코스를 돌더라도,코너링 시간을 줄일방법(최상의 라인)을 생각하고,
Slow In-Fast Out 이라는 기본을 잊지 않고, 욕심 내지 않은 채로 코너를 안전한 속도로 진입합니다.
타이어의 그립력을 최대한 이용할수있도록 얼라이먼트와,공기압,서스펜션 셋팅을 안정화 시키는것도 좋지요.
그외에...서스펜션 유효스트록의 보장도 중요하고,급격한 하중이동역시 배제해야 합니다.
이번편은 이쯤하도록할까요 ??

추가분:언더스티어의 경우는 앞 바퀴의 슬립 앵글이 뒷바퀴의 슬립앵글보다 크게 작용할때 발생한다.
슬립앵글이란 핸들을 조향하여 바퀴가 꺽인각도와 실제 차량의 주행 각도의 차이가 존재하는데....이 사잇각을 말한다.
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