KR100338902B1 - Steering system simulator using lifter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리프터를 이용한 조향장치 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus simulator using a lifter.
종래의 시뮬레이터는 주행시 현가장치의 변형, 전륜하중의 변화, 주행속도에 따른 조향마찰 및 셀프 얼라이닝 토크의 변화를 실제 주행환경과 유사하게 구현하기 어려운 단점이 있었다.Conventional simulators have a disadvantage in that it is difficult to implement a deformation of the suspension device, a change in front wheel load, a change in steering friction and a self-aligning torque according to the driving speed similar to the actual driving environment.
본 발명은 바닥면에 고정되는 하단(21)과, 조향장치(10)를 지지하는 중단(22)과, 조향장치(10)의 완충장치(17)를 지지하는 상단(25)이 수직의 연결바(27)에 일정한 간격으로 고정 설치된 프레임(20)과; 프레임(20)의 하단(21)과 중단(22) 사이에서 상하로 이동하면서 조향장치(10)의 타이어(18)에 접하여 단계적으로 하중을 가하는 리프터(30)와; 리프터(30)와 타이어(18) 사이에 위치되어 주행시의 조향마찰력과 셀프 얼라이닝 토크를 실차 주행시와 유사하게 단계적으로 조절할 수 있는 한쌍의 조절수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the lower end 21 fixed to the bottom surface, the suspension 22 supporting the steering apparatus 10, and the upper end 25 supporting the shock absorber 17 of the steering apparatus 10 are connected vertically. A frame 20 fixed to the bar 27 at regular intervals; A lifter 30 which is stepped in contact with the tire 18 of the steering apparatus 10 while moving up and down between the lower end 21 and the stop 22 of the frame 20; Located between the lifter 30 and the tire 18 is characterized in that it comprises a pair of adjusting means 40 for stepwise adjusting the steering friction and self-aligning torque during driving similar to the actual vehicle driving.
따라서, 본 발명에 의하면 기존의 시뮬레이터에 비해 다양한 조건변화에 따른 정밀한 제어가 가능하고, 정지 및 주행시의 조향특성을 실제와 유사하게 재현할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, it is possible to control precisely according to various condition changes compared to the existing simulator, and to reproduce the steering characteristics at the time of stopping and driving similar to the reality.
Description
본 발명은 조향장치의 설계 및 제어기 개발을 위한 조향장치 시뮬레이터(Steering system simulator)에 관한 것으로, 정지상태와 주행상태에서의 조향특성을 실제와 유사하게 재현할 수 있고, 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 리프터를 이용한 조향장치 시뮬레이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering system simulator for designing and developing a steering apparatus. A lifter capable of reproducing steering characteristics in a stationary state and a driving state in a realistic manner and being manufactured at low cost. It relates to a steering system simulator using.
조향장치 시뮬레이터는 조타력에 대한 조향장치의 응답성과 조향 휠의 셀프 얼라이닝 토크(Self aligning torque) 등의 조향특성을 측정하여 주행시 최적의 성능을 발휘할 수 있는 조향장치를 설계하고, 이를 제어할 수 있는 제어기 개발에 이용되는 장비이다.The steering system simulator measures steering characteristics such as the steering device's response to steering force and the self-aligning torque of the steering wheel to design and control the steering system for optimal performance while driving. This equipment is used to develop a controller.
도 1은 종래의 조향장치 시뮬레이터를 나타낸 것이다.1 shows a conventional steering apparatus simulator.
도시된 바와 같이, 종래의 조향장치 시뮬레이터는 감속기어(4)에 연결된 축력계(3)를 조향장치의 타이로드(1) 부분에 스프링(2)으로 연결하고, 축력계(3)를 통해 전달되는 조타력을 감속기어(4)를 거쳐 조타력계(8)로 전달시켜 측정하는 구조로 되어 있다. 도시된 예는 유압식 조향장치의 시뮬레이션에 사용되는 형태로서, 유압탱크(5), 유압펌프(6) 및 유압계(7) 등의 장치를 포함하게 된다.As shown, a conventional steering system simulator connects an accelerometer 3 connected to a reduction gear 4 to the tie rod 1 portion of the steering system with a spring 2 and is transmitted through the accelerometer 3. The steering force to be transmitted is transmitted to the steering force meter 8 via the reduction gear 4 and measured. The illustrated example is a form used for the simulation of the hydraulic steering device, and will include devices such as the hydraulic tank 5, the hydraulic pump 6 and the hydraulic system (7).
그러나, 이와 같은 종래의 조향장치 시뮬레이터는 조향장치의 타이로드 부분에 연결시켜 이를 통해 전달되는 조타력을 측정하게 됨으로써 지면과의 마찰력이 작용하는 타이어 부분에 대한 고려가 없고 주행시의 셀프 얼라이닝 토크에 대해서만 측정 가능한 단점이 있다. 따라서, 주행상태에 따른 현가장치의 기하학적인 형상과 타이어의 특성에 따른 미묘한 조향감의 차이 또는 조향력의 크기를 실측하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 차량에 따라 전륜하중이 다른 경우에도 동일한 조건으로 설정되어 실제 주행상태와 유사한 환경을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.However, such a conventional steering system simulator is connected to the tie rod portion of the steering system and measures the steering force transmitted through the steering system, so that there is no consideration of the tire portion in which friction force with the ground acts and the self-aligning torque during driving There is a measurable disadvantage only. Therefore, it is not possible to measure the difference in subtle steering feeling or the magnitude of the steering force according to the geometrical shape of the suspension system and the tire characteristics according to the driving state, and it is set under the same conditions even if the front wheel load is different depending on the vehicle. There was a problem that it is difficult to implement an environment similar to the driving state.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 주행시 현가장치의 형상변화, 전륜의 하중변화, 정지상태 및 주행상태에서의 셀프 얼라이닝 토크변화 등 다양한 조건변화에 따른 정밀한 제어를 가능하게 함으로써 정지 및 주행시의 조향특성을 실제 주행상황과 유사하게 재현할 수 있는 조향장치 시뮬레이터를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, it is possible to control precisely according to various conditions such as the shape change of the suspension device, the load change of the front wheel, the self-aligning torque change in the stationary state and the running state It is an object of the present invention to provide a steering apparatus simulator that can reproduce steering characteristics during stop and driving similar to actual driving conditions.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바닥면에 고정되는 하단과, 조향장치를 지지하는 중단과, 조향장치의 완충장치를 지지하는 상단이 수직의 연결바에 일정한 간격으로 고정 설치된 프레임과; 프레임의 하단과 중단 사이에서 상하로 이동하면서 조향장치의 타이어에 접하여 단계적으로 하중을 가하는 리프터와; 리프터와 타이어 사이에 위치되어 조향상태에 따른 셀프 얼라이닝 토크를 실차 주행시와 유사하게 단계적으로 조절할 수 있는 한쌍의 조절수단을 포함하여 구성된다.The present invention for achieving the above object, the lower end is fixed to the bottom surface, the suspension for supporting the steering device, the upper end for supporting the shock absorber of the steering device frame fixedly installed at regular intervals in the vertical connection bar; A lifter for applying a stepwise load in contact with the tire of the steering apparatus while moving up and down between the lower end and the middle of the frame; Located between the lifter and the tire is configured to include a pair of adjusting means for adjusting the self-aligning torque according to the steering state in stages similar to the actual vehicle driving.
도 1은 종래의 조향장치 시뮬레이터의 구성도,1 is a block diagram of a conventional steering apparatus simulator;
도 2는 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터를 나타낸 사시도,2 is a perspective view of a steering apparatus simulator according to the present invention;
도 3a 내지 도 3d는 각 부분별 사시도,3a to 3d is a perspective view of each part,
도 4a는 조절장치의 상부 회전판과 하부 고정판을 각각 도시한 저면도 및 평면도,Figure 4a is a bottom view and a plan view, respectively showing the upper rotating plate and the lower fixed plate of the adjusting device
도 4b는 조절장치의 분해 조립도,4b is an exploded view of the adjusting device,
도 5는 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터를 이용한 정지상태 재현시의 사용 상태도,5 is a state diagram used when reproducing the stationary state using the steering apparatus simulator according to the present invention,
도 6는 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터를 이용한 주행상태 재현시의 사용 상태도.6 is a state diagram used when the driving state reproduction using the steering apparatus simulator according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 ; 조향장치 11 ; 스티어링 휠(Steering wheel)10; Steering system 11; Steering wheel
12 ; 컬럼샤프트(Column shaft) 13 ; 유니버설 조인트(Universal joint)12; Column shaft 13; Universal joint
14 ; 타이로드(Tie rod) 15 ; 역A암14; Tie rod 15; Inverse A Cancer
16 ; 스태빌라이저(Stabilizer) 17 ; 완충장치(Shock absorber)16; Stabilizer 17; Shock Absorber
18 ; 타이어 20 ; 프레임(Frame)18; Tire 20; Frame
21 ; 하단 22 ; 중단21; Bottom 22; stop
23 ; 지지대 24 ; 고정구23; Support 24; Fixture
25 ; 상단 26 ; 조립구멍25; Top 26; Assembling Hole
27 ; 연결바 30 ; 리프터(Lifter)27; Connecting bar 30; Lifter
40 ; 조절수단 41 ; 고정판40; Regulating means 41; Fixed plate
42 ; 보스(Boss) 43 ; 지지축42; Boss 43; Support shaft
44 ; 토션스프링(Torsion spring) 45, 47 ; 돌기44; Torsion springs 45, 47; spin
46 ; 회전판 48 ; 지지날개46; Swivel plate 48; Wing
이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.Such a characteristic configuration of the present invention and its effects will be more apparent through the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터를 나타낸 것으로, 조향장치 및 조향장치에 연결된 완충장치를 지지하기 위한 프레임(20)과, 차륜에 단계적으로 하중을 제공하기 위한 리프터(30)와, 리프터(30)와 차륜 사이에서 주행시의 셀프 얼라이닝 토크를 실 주행시와 유사한 조건으로 조절할 수 있게 하는 조절수단(40)을 포함하는 구성으로 되어 있다.Figure 2 shows a steering apparatus simulator according to the present invention, a frame 20 for supporting the steering apparatus and the shock absorber connected to the steering apparatus, a lifter 30 for providing a step by step to the wheel, and a lifter ( 30) and the adjustment means 40 which makes it possible to adjust the self-aligning torque at the time of driving | running | working to the conditions similar to real driving | running | working.
그리고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터를 각 부분별로 도시한 것으로, 도 3a는 프레임을, 도 3b는 리프터를, 도 3c는 조절수단을, 도 3d는 조향장치 어셈블리를 각각 나타내고 있으며, 도 3d의 조향장치 어셈블리는 조작기구인 스티어링 휠(11), 스티어링 휠(11)과 타이로드(14)를 연결하는 컬럼 샤프트(12) 및 유니버설 조인트(13), 조작력을 차륜에 전달하는 타이로드(14), 현가장치로서 좌우 진동을 방지하는 스태빌라이저(15)와 노면 충격을 흡수하는 완충장치(17) 및 역A암(16), 그리고 차륜 및 타이어(18)로 구성되어 있다.3A to 3D illustrate steering device simulators according to the present invention, wherein FIG. 3A is a frame, FIG. 3B is a lifter, FIG. 3C is an adjustment means, and FIG. 3D is a steering device assembly. 3D, the steering apparatus assembly of FIG. 3D is a steering wheel 11 which is an operation mechanism, a column shaft 12 and a universal joint 13 connecting the steering wheel 11 and the tie rod 14, and a driving force to the wheel. The tie rod 14 is composed of a stabilizer 15 that prevents left and right vibrations as a suspension device, a shock absorber 17 that absorbs road surface shocks, an inverse A arm 16, and a wheel and a tire 18.
도 3a에 도시된 바와 같이, 프레임(20)은 리프터 하부의 바닥면에 고정되는 하단(21)과, 조향장치(10)의 각 부를 지지하는 중단(22)과, 조향장치(10)의 완충장치(17)를 지지하는 상단(25)이 수직의 연결바(27)에 일정한 간격으로 고정 설치된 형태로 되어 있다.As shown in FIG. 3A, the frame 20 includes a lower end 21 fixed to the bottom surface of the lower part of the lifter, a suspension 22 for supporting each part of the steering apparatus 10, and a buffer of the steering apparatus 10. The upper end 25 supporting the device 17 is fixed to the vertical connecting bar 27 at regular intervals.
프레임(20)의 하단(21)은 실험기구 전체를 지지하기 위한 것으로 리프트 아래에 바닥면에 고정시키게 된다. 중단(22)은 조향장치의 각 부를 지지하기 위한 것으로 스티어링 휠(11)과 유니버설 조인트(13)를 지지시키기 위한 지지대(23)와, 타이로드(14), 스태빌라이저(15) 및 역A암(16)을 고정하기 위한 복수의 고정구(24)가 설치되며, 지지대(23)는 조향장치(10)의 설치각도에 따라 길이를 조절할 수 있게 한다. 상단(25)은 완충장치(17)의 상단을 끼워 고정시킬 수 있도록 조립구멍(26)을 가진다. 이와 같이 함으로써 각 부분에 대한 기하학적인 형태를 유지시키고 완충장치(17)에 대한 탄성력을 유지할 수 있게 된다.The lower end 21 of the frame 20 is to support the entire experimental apparatus and is fixed to the bottom surface under the lift. Suspension 22 is for supporting each part of the steering device, support 23 for supporting steering wheel 11 and universal joint 13, tie rod 14, stabilizer 15, and inverted arm ( A plurality of fasteners 24 for fixing 16 are installed, and the support 23 allows the length to be adjusted according to the installation angle of the steering apparatus 10. The upper end 25 has an assembling hole 26 to fix the upper end of the shock absorber 17. By doing so, it is possible to maintain the geometric shape for each part and to maintain the elastic force on the shock absorber 17.
도 3b에 도시된 리프터(30)는 정비업소 등에 설치되는 타이어 지지형 리프터를 사용하며, 프레임(20)의 하단(21)과 중단(22) 사이에 설치되어 상하로 이동하면서 타이어(18)에 하중을 가하게 된다. 이러한 경우, 타이어(18)에 제공되는 하중은 타이어(18)당 0-450kg까지 단계적으로 조정할 수 있다.The lifter 30 illustrated in FIG. 3B uses a tire support lifter installed in a maintenance shop, and is installed between the lower end 21 and the suspension 22 of the frame 20 and moves up and down to the tire 18. Load is applied. In this case, the load provided to the tire 18 can be adjusted stepwise to 0-450 kg per tire 18.
도 3c에 도시된 조절수단(40)은 리프터(30)와 타이어(18) 사이에 위치되어 타이어의 회전방향과 반대방향으로 탄성력을 발생함으로써 조향상태에 따른 셀프 얼라이닝 토크를 실차 주행시와 유사한 환경으로 재현할 수 있게 한다.The adjustment means 40 shown in FIG. 3c is located between the lifter 30 and the tire 18 to generate an elastic force in a direction opposite to the rotation direction of the tire so that the self-aligning torque according to the steering state is similar to that in the actual vehicle driving. To reproduce it.
도 4a, 도 4b는 조절장치의 구성을 상세히 나타낸 것으로, 이는 리프터(30)상면에 고정되는 고정판(41)과, 고정판(41) 상부에 조립되어 타이어(18)를 지지하는 회전판(46)으로 구성되어 있다.4a and 4b show the configuration of the adjusting device in detail, which is a fixed plate 41 fixed to the upper surface of the lifter 30 and a rotating plate 46 assembled on the fixed plate 41 to support the tire 18. Consists of.
고정판(41)은 양측면에 고정날개(47)를 구비하여 리프터(30) 상부에 결합되며, 그 상면에는 보스(42)가 설치된다. 보스(42)의 중심에는 토션스프링(44)이 끼워지는 지지축(43)이 위치되고, 지지축(43)에 인접하여 토션스프링(44)의 일단을 지지하는 돌기(45)가 설치된다.The fixing plate 41 is provided with fixing blades 47 on both sides thereof and is coupled to the upper part of the lifter 30, and a boss 42 is installed on an upper surface thereof. A support shaft 43 into which the torsion spring 44 is fitted is positioned at the center of the boss 42, and a protrusion 45 supporting one end of the torsion spring 44 is provided adjacent to the support shaft 43.
회전판(46)은 상면에 타이어(18)를 삽입하는 한쌍의 지지날개(47)가 구비되고, 하면에는 돌기(48)가 형성되어 돌기(48)가 토션스프링(48)의 타단에 지지되면서 고정판(41)의 보스(42)에 회전 가능하게 결합된다.Rotating plate 46 is provided with a pair of support blades 47 for inserting the tire 18 on the upper surface, the projection 48 is formed on the lower surface of the fixing plate while the projection 48 is supported on the other end of the torsion spring 48 It is rotatably coupled to the boss 42 of (41).
이와 같이 구성된 조절수단은 지지축(43)에 끼워지는 토션스프링(44)의 개수를 조정함으로써 실 주행시 주행속도에 따라 다르게 작용하는 셀프 얼라이닝 토크의 크기를 적절히 재현할 수 있는데, 예를 들면 저속 주행환경 재현시에는 토션스프링(44)의 개수를 줄이고, 고속의 경우에는 토션스프링(44)의 개수를 늘리게 된다.By adjusting the number of the torsion springs 44 fitted to the support shaft 43, the adjusting means configured as described above can properly reproduce the magnitude of the self-aligning torque that acts differently depending on the running speed during the actual driving. When the driving environment is reproduced, the number of torsion springs 44 is reduced, and in the case of high speed, the number of torsion springs 44 is increased.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 조향장치 시뮬레이터의 사용 상태도로서, 도 5는 정지상태를 도 6은 주행상태를 각각 재현하고 있다.5 and 6 are diagrams illustrating a state of use of the steering apparatus simulator according to the present invention, in which FIG. 5 is a stationary state and FIG. 6 is a driving state.
도 5에서 프레임(20)의 중단(22)에는 컬럼샤프트(12)와 유니버설 조인트(13)가 지지대(24)를 통해 지지되고, 타이로드(14), 스태빌라이저(15), 역A암(16)은 고정구(23)을 통해 지지된다. 프레임(20) 상단(25)의 조립구멍(26)에는 완충장치(17)의 상단을 끼워 고정시킨다.In FIG. 5, the column shaft 12 and the universal joint 13 are supported by the support 24 at the stop 22 of the frame 20, and the tie rod 14, the stabilizer 15, and the inverse A arm 16 are supported. ) Is supported through the fixture 23. The upper end of the shock absorber 17 is fixed to the assembly hole 26 of the upper end 25 of the frame 20.
정지상태에서의 조향특성 측정은 이와 같은 상태에서 리프트(30)을 들어올려 리프트(30)와 타이어(18)와의 접촉면에 마찰력을 발생시킨다. 이때, 리프트(30)를 통해 가해지는 하중의 크기를 단계적으로 조절함으로써 전륜의 하중변화를 적절히 재현할 수 있게 된다.The steering characteristic measurement in the stationary state lifts the lift 30 in such a state and generates friction force on the contact surface between the lift 30 and the tire 18. At this time, it is possible to appropriately reproduce the load change of the front wheel by adjusting the magnitude of the load applied through the lift 30 step by step.
주행상태의 재현은 도 6에 도시되어 있는데, 여기서는 리프트(30) 상부에 조절수단(40)을 설치하여 타이어(18)와의 사이에 위치되게 하고 있으며, 다른 부분의 구성은 도 5와 동일하다.The reproduction of the driving state is shown in FIG. 6, in which the adjusting means 40 is installed above the lift 30 so as to be positioned between the tire 18 and the other parts are the same as in FIG. 5.
이 경우 지지날개(47) 사이에 타이어(18)가 위치되어 있으므로, 스티어링 휠(11)을 조작하여 차륜의 진행방향을 변경시키게 되면 타이어(18)와 함께 회전판(18)이 동일 방향으로 회전하게 되며, 토션스프링(44)의 탄성력은 타이어(18)의 회전방향과 반대방향으로 작용하게 된다. 따라서, 스프링의 개수를 줄이거나 늘림으로써 주행속도에 따른 조향마찰력과 셀프 얼라이닝 토크의 크기를 실제 주행시와 유사한 환경으로 재현할 수 있게 된다.In this case, since the tires 18 are positioned between the support blades 47, when the steering wheel 11 is operated to change the traveling direction of the wheels, the rotating plate 18 together with the tires 18 rotate in the same direction. The elastic force of the torsion spring 44 acts in a direction opposite to the rotational direction of the tire 18. Therefore, by reducing or increasing the number of springs, it is possible to reproduce the magnitude of the steering friction force and the self-aligning torque according to the traveling speed in an environment similar to the actual driving.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 조향장치 시뮬레이터는 기존의 시뮬레이터에 비해 다양한 조건변화에 따른 정밀한 제어가 가능하고, 정지 및 주행시의 조향특성을 실제와 유사하게 재현할 수 있으며, 기존에 널리 사용되고 있는 리프터를 사용함으로써 저렴한 비용으로 제작이 가능한 장점이 있다.As described above, the steering apparatus simulator according to the present invention is capable of precise control according to various condition changes compared to the conventional simulator, and can reproduce steering characteristics during stop and driving similar to the actual, and is widely used in the existing lifter. By using it has the advantage that can be manufactured at a low cost.
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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