KR101138270B1 - 차량의 드라이브 시뮬레이터 - Google Patents

차량의 드라이브 시뮬레이터 Download PDF

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KR101138270B1
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박웅원
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Abstract

본 발명은 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서, 사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈; 상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고, 상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임; 지면에 고정되는 모션플레이트; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 1 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 2 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 3축 회전되는 상기 위치조정 어셈블리를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 구동어셈블리는 모터; 상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기; 상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암; 상기 감속기 암과 연결되어 상/하 방향으로 원호 운동되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하고, 상기 위치조정 어셈블리는 상기 모션플레이트에 고정된 위치조정 브래킷; 상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드 축을 포함하기 때문에, 모션모듈이 캐빈모듈을 3점 지지하는 구조로 이루어져 그 구성이 간략하고, 상기 3점 지지하는 구조에서도 동력을 발생시키는 부분을 제 1, 2 구동어셈블리로 최소화시킴으로서 비용 및 구성을 단순화시키는 효과가 있다.

Description

차량의 드라이브 시뮬레이터{Drive simulator}
본 발명은 차량의 드라이브 시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 내부에 배치되어 사용자의 조작에 의해 운전을 실습할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량이 주행될 때, 차량은 운전자의 핸들 조작에 의해 전/후진 및 선회운동을 하게된다.
여기서 차량의 전/후진 및 선회운동 시 차량의 운동을 자세히 관찰해보면, 도로 노면에서 평면상태로 운동되는 것이 아니라, 전/후진 및 선회운동에 따라 차체가 3차원 상에서 롤 및 피치 운동으로 작동되는 것을 알 수 있다.
그런데 종래 기술의 차량의 드라이브 시뮬레이터는 상기와 같은 3차원 운동을 가상으로 구현시키기 위해, 차량의 각 축(X축, Y축, Z축)에 작동력을 제공할 수 있는 동력장치를 구비하고, 각 축에 구비된 동력장치를 통해 차량을 제어하는 구조로 이루어짐으로서, 제조단가 및 그 구조가 복잡한 문제점이 있다.
본 발명은 2개의 축에만 작동력을 제공하여 3축 운동을 구현시킬 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서, 사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈; 상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고, 상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임; 지면에 고정되는 모션플레이트; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 1 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 2 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 3축 회전되는 상기 위치조정 어셈블리를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 구동어셈블리는 모터; 상기 모터의 모터축과 연결되는 감 속기; 상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암; 상기 감속기 암과 연결되어 상/하 방향으로 원호 운동되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하고, 상기 위치조정 어셈블리는 상기 모션플레이트에 고정된 위치조정 브래킷; 상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서, 사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈; 상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고, 상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 연결되어 구동력을 제공하는 제 1, 2 구동어셈블리; 상기 캐빈모듈에 연결되고 상기 제 1, 2 구동어셈블리의 작동에 따라 전/후/좌/우/상/하 방향으로 회전 또는 이동되어 상기 제 1, 2 구동어셈블리의 작동에 연동되어 상대변위를 발생시키는 위치조정 어셈블리를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터를 제공한다.
여기서 상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임; 지면에 고정되는 모션플레이트; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 1 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 2 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 3축 회전되는 상기 위치조정 어셈블리를 포함할 수 있다.
특히 상기 제 1 또는 제 2 구동어셈블리는 모터; 상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기; 상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암; 상기 감속기 암과 연결되어 상/하 방향으로 원호 운동되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함할 수 있다.
또한, 상기 엔드로드축은 구형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 어느 한쪽에 지지되어 상대회전되는 볼부; 상기 볼부에서 연장되어 원통형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 다른 한쪽에 지지되어 상대회전되는 축부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제 1 또는 제 2 구동어셈블리는 모터; 상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기; 상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암; 상기 감속기 암과 연결되어 상/하 방향으로 원호 운동되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 연결시키는 유니버설조인트를 포함할 수 있다.
더불어 상기 위치조정 어셈블리는 지면측에 고정된 위치조정 브래킷; 상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함할 수 있다.
특히 상기 엔드로드축은 구형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 어느 한쪽에 지지되어 상대회전되는 볼부; 상기 볼부에서 연장되어 원 통형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 다른 한쪽에 지지되어 상대회전되는 축부를 포함할 수 있고, 상기 제 1, 2 구동어셈블리는 평행하지 않은 180°이내의 사이각을 형성시키도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서, 사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈; 상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고, 상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임; 지면에 고정되는 모션플레이트; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 제 1 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 제 2 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 상대회전되도록 유니버설 조인트가 배치된 위치조정 어셈블리를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터를 제공한다.
여기서 상기 위치조정 어셈블리는 지면측에 고정된 위치조정 브래킷; 상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드; 상기 푸시로드 및 상기 서포트 프레임을 연결시키는 상기 유니버설 조인트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터는 모션모듈이 캐빈모듈을 3점 지지하는 구조로 이루어져 그 구성이 간략하고, 상기 3점 지지하는 구조에서도 동력을 발생시키는 부분을 제 1, 2 구동어셈블리로 최소화시킴으로서 비용 및 구성을 단순화시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터는 상기 제 1, 2 구동어셈블리에 의한 구동에 의해서도 상기 캐빈모듈이 3차원(전/후/좌/우/상/하 방향)으로 상대 이동되면서, 실체 차량에서와 같은 주행 동작을 발생시키기 때문에, 구동 어셈블리의 간소화에 따른 비용절감 및 구조를 단순화시켜서 잔고장 등의 발생이 줄어들기 때문에 작동신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 배면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 도 1의 측면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 모션모듈의 사시도이고, 도 6은 도 5의 배면도이고, 도 7은 도 5의 평면도이고, 도 8은 도 5의 측면도이고, 도 9는 도 1에 도시된 캐빈모듈의 사시도이고, 도 10은 도 9의 배면도이고, 도 11은 도 9의 평면도이고, 도 12는 도 9의 측면도이고, 도 13은 도 5의 좌측방향에서 본 사시도이고, 도 14는 도 12에 도시된 엔드로드축이 도시된 단면도이다.
도 1 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량의 드라이브 시 뮬레이터(100, 이하 '시뮬레이터'라 한다)는 차량의 운전 과정을 실제와 같은 환경에서 가상으로 연습하기 위한 것으로서, 변속레버, 스티어링, 가속/브레이크/클러치 페달 등 조작수단이 배치되고, 사용자의 운전 조작에 따라 차량의 주행 변화가 표시되는 모니터 등이 배치된 캐빈모듈(10)과, 상기 사용자의 조작에 따라 상기 캐빈모듈(10)에 주행감을 제공하는 모션모듈(50)을 포함한다.
상기 캐빈모듈(10)은 캐빈바디(12)와, 상기 캐빈바디(12)에 배치되는 시트(14)와, 상기 캐빈바디(12)에 배치되어 사용자의 변속조작력을 입력받는 변속레버(22)와, 주차 시 주차브레이크의 제동력을 입력받는 주차브레이크 레버(24)와, 사용자로부터 조향 조작력을 입력받는 스티어링(26)과, 사용자로부터 가속/브레이크/변속 조작력을 입력받는 가속페달(27)/브레이크페달(28)/클러치페달(29)과, 사용자에게 주행상황을 표시하는 모니터(30)를 포함한다.
상기 캐빈바디(12)는 상기 시트(14)가 고정되는 베이스(12a)와, 상기 베이스(12a)에 고정되어 상기 베이스(12a)의 가장자리에 배치되는 가드(12c)(12d)를 포함하고, 상기 가드(12c)(12d)는 상기 시트(14) 주변 및 상기 모니터(30) 주변에 배치된다.
상기 가드(12c)(12d)는 상기 모션모듈(50)의 작동 시 시트(14)에 앉은 사용자가 시트(14)에서 이탈될 때 사용자가 몸을 지지하기 위한 용도는 물론 상기 모션모듈(50)에 의해 상기 캐빈모듈(10)이 움직일 때 주변에 있던 사람과의 직접적인 충돌을 방지함으로서 안전사고를 예방한다.
여기서 상기 베이스(12a)는 상기 모션모듈(50)과 연결되어 상기 모션모 듈(50)의 작동에 따라 3차원으로 이동 또는 회전됨으로서 상기 시트(14)에 앉은 사용자에게 주행 시 발생되는 주행감을 전달한다.
상기 변속레버(22), 주차브레이크 레버(24), 스티어링(26), 가속페달(27), 브레이크페달(28) 또는 클러치페달(29)은 실제 차량과 같은 조건으로 조작력을 입력받기 위한 것으로서, 도시되진 않았으나, 안개등, 비상등, 와이퍼와 같이 일반적인 차량에 구비되는 다양한 조작버튼이 구비된다.
여기서 상기 변속레버(22), 주차브레이크 레버(24), 스티어링(26), 가속페달(27), 브레이크페달(28) 또는 클러치페달(29)과 같이 사용자에 의해 조작된 조작력은 시뮬레이터(100)의 제어부(102)에 전달된다.
상기 모니터(30)는 시뮬레이터(100) 작동 시 발생되는 상황을 사용자에게 전달하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 3개의 모니터가 일체화되어 구성되고, 전면/좌/우 모니터(32)(33)(34)는 실제 차량이 주행되는 것과 같은 주변 풍경 및 도로상황을 연속된 이미지로 표현한다.
본 실시예에 따른 모션모듈(50)은 상기 베이스(12a)에 고정되는 서포트 프레임(52)과, 지면에 고정되는 모션플레이트(54)와, 상기 서포트 프레임(52) 및 상기 모션플레이트(54) 사이에 배치되고 상기 서포트 프레임(52)에 구동력을 제공하는 제 1, 2 구동 어셈블리(60)(70)와, 상기 서포트 프레임(52) 및 상기 모션플레이트(54) 사이에 배치되어 상기 제 1, 2 구동 어셈블리(60)(70)의 작동에 따라 상기 서포트 프레임(52) 및 상기 모션플레이트(54) 사이의 상대 위치를 조정시키는 위치조정 어셈블리(80)를 포함한다.
상기 서포트 프레임(52) 상부에 상기 캐빈모듈(10)에 얹혀져 고정된다.
상기 모션플레이트(54)는 상기 제 1, 2 구동 어셈블리(60)(70)를 안정적으로 지지하기 위한 것으로서, 지면 또는 건축물에 고정된다.
상기 제 1 구동어셈블리(60)는 상기 제어부(102)에 의해 제어되는 모터(62)와, 상기 모터(62)의 모터축(미도시)과 연결되는 감속기(64)와, 상기 감속기(64)에 연결되어 회전되는 감속기 암(66)과, 상기 감속기 암(66)과 연결되어 상/하 방향으로 원호 운동되는 푸시로드(68)와, 상기 푸시로드(68) 및 상기 서포트 프레임(52)을 연결시켜 상기 모터(62)에서 제공되는 구동력을 전달시키는 엔드로드(69)를 포함한다.
상기 모터(62)는 상기 제어부(102)에 의해 회전각을 조절시킬 수 있는 서보모터이다.
상기 감속기(64)는 상기 모터(62)와 연결되어 상기 모터축의 회전수를 감속시킴으로서 상기 암(66)의 회전속도 및 회전각을 조절시키고, 내부에 상기 모터축의 회전수를 감속하기 위한 다수개의 기어(미도시)가 배치되며, 출력축(65)을 통해 감속된 동력을 제공한다.
상기 암(66)은 상기 감속기(64)의 출력축(65)에 연결되어 회전되고, 단측이 상기 푸시로드(68)에 힌지연결된다. 여기서 상기 암(66)은 상/하 방향으로 회전되도록 배치되고, 상기 푸시로드(68)는 상기 암(66)의 단에 힌지연결되어 상기 출력축(65)을 중심으로 회동운동된다.
상기 푸시로드(68)는 '∩'형상으로 형성되고, 하측 단이 상기 암(68)에 힌지 연결되고, 상측단에 상기 엔드로드(69)가 고정된다. 그래서 상기 푸시로드(68)는 상기 암(66)의 회전 시 상측단이 상/하 방향으로 높이 조절되고, 하측단은 상기 출력축(65)을 중심으로 원호 운동된다. 그리고 상기 푸시로드(68)는 '∩'형상으로 형성되어 상기 서포트 프레임(52)을 통해 가해지는 하중을 상기 감속기(64)의 양측에 배치된 출력축(65)에 각각 분산시켜 지지한다.
상기 엔드로드(69)는 엔드로드축(67)이 수평하게 연결되도록 형성되고, 상기 서포트 프레임(52)과 수평 방향으로 상기 엔드로드축(67)을 통해 연결된다. 그리고 상기 서포트 프레임(52) 하측에는 상기 엔드로드축(67)과 연결되기 위한 엔드로드 브래킷(59)이 형성되고, 상기 엔드로드축(67)은 상기 엔드로드(69) 및 엔드로드 브래킷(59)을 관통하여 수평하게 연결된다. 그래서 상기 푸시로드(68)의 상/하 이동 시 상기 엔드로드(69)와 상대회전되면서 상기 서포트 프레임(52)에 구동력을 전달한다.
상기 엔드로드축(67)은 상기 푸시로드(68)의 이동에 의해 전/후/상/하/좌/우로 3축 회전될 수 있는 구조를 가지고 있고, 본 실시예에서는 상기 엔드로드축(67) 및 상기 엔드로드(69)가 접촉하는 부분이 구면으로 접촉되어 상기 푸시로드(68)의 이동에 따른 상대각도 및 상대변위를 완충시킨다.
즉, 상기 엔드로드축(67)은 상기 엔드로드(69)와의 접촉면이 구형으로 형성된 볼부(67a)와, 상기 볼부(67a)에 연결되어 원통형으로 형성되고 상기 엔드로드 브래킷(59)에 고정되는 축부(67b)를 포함하고, 상기 축부(67b)의 외주면에는 체결을 위한 나사산(67c)이 형성된다. 여기서 상기 엔드로드축(67)은 전체적인 형상이 볼 힌지형태로 형성된다.
상기 엔드로드(69)는 상기 볼부(67a)가 삽입되어 끼움결합되는 볼부 설치홀(69a)이 형성되고, 상기 볼부 설치홀(69a)은 내측면이 오목한 구형으로 형성되며, 상기 볼부(67a)는 상기 푸시로드(68)의 이동 시, 상기 볼부 설치홀(69a) 내부에서 자유롭게 회전되면서 상기 푸시로드(68)의 이동에 따른 상대변위를 완충시킨다.
상기 축부(67b)는 상기 엔드로드 브래킷(59)을 관통하여 배치되되, 상기 엔드로드 브래킷(59)의 양측에 각각 볼트(59a)가 배치되어 상기 엔드로드 브래킷(59)의 이동을 방지한다. 여기서 상기 축부(67b)는 수평하게 배치된다.
한편, 상기 감속기(64)의 출력축(65) 주변에는 상기 암(66)의 초기위치를 감지하기 위한 원점센서(66a)가 배치되고, 상기 원점센서(66a)의 데이터를 통해 상기 제어부(102)는 상기 암(66)의 회전 수 및 회전속도 등을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 암(66)의 상대 회전각을 추정할 수 있다.
여기서 본 실시예에서는 상기 엔드로드(69) 및 푸시로드(68)를 별개의 구성으로 설명하였으나, 상기 엔드로드(69)의 구성은 상기 푸시로드(68)에 일체화되어 구성되어도 무방하다.
그리고 상기 제 2 구동어셈블리(70)는 상기 제 1 구동어셈블리(60)와 동일하게 구성되되, 상기 제 1 구동어셈블리(60)와 소정 각도로 교차되게 배치된다. 본 실시예에서 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)에서 공급된 구동력을 통해서만 상기 캐빈모듈(10)의 움직임을 제어할 수 있는 바, 상기 제 1, 2 구동어셈블 리(60)(70)의 사이각(S)은 180˚ 이내로 형성되면 무방하나, 본 실시예에서는 60˚~120˚ 사이로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 사이각(S)을 통해 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)는 상기 캐빈모듈(10)의 전/후측 또는 좌/우측이 아닌 대각선 방향으로 구동력을 제공하고, 이를 통해 2개의 구동어셈블리(60)(70) 만으로도 전/후/좌/우/상/하 방향의 3차원 운동을 형성시킬 수 있다. 본 실시예에서 상기 사이각(S)의 기준이 되는 축은 상기 각 암(66)의 회전방향이다.
상기 위치조정 어셈블리(80)는 상기 모션플레이트(54)에 고정된 위치조정 브래킷(82)과, 상기 위치조정 브래킷(82)에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드(88)와, 상기 푸시로드(88)에 고정되는 엔드로드(89)와, 상기 서포트 프레임(52)에 고정된 서포트 브래킷(59)과, 상기 서포트 브래킷(59) 및 상기 엔드로드(89)를 연결시켜 전/후/좌/후 회전되게 연결된 엔드로드축(87)을 포함한다.
상기 푸시로드(88)는 상기 위치조정 브래킷(82)에 힌지 연결되어, 전/후 방향으로 회전되고, 상기 엔드로드(89) 측 단이 전/후 방향으로 회전되면서 상/하 높이 조절시킨다.
상기 푸시로드(88)에 연결된 엔드로드(89)/엔드로드축(87)/서포트 브래킷(59)은 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)에 설치된 것과 동일한 구조이고, 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 작동 시 발생되는 상대변위 및 상대각도를 완충시킨다.
이하 본 실시예에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터의 작동과정을 도면을 참 조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 캐빈모듈(10)에 사용자가 앉아서 캐빈모듈(10) 내부에 배치된 상기 변속레버(22), 주차브레이크 레버(24), 스티어링(26), 가속페달(27), 브레이크페달(28) 또는 클러치페달(29)을 조작하면, 상기 제어부(102)는 사용자가 입력한 조작신호에 의해 상기 모션모듈(50)을 제어한다.
먼저, 차량이 정지상태에서 직진되는 상황을 설명하면 다음과 같다.
사용자가 캐빈모듈(10)에 배치된 시동키를 작동시키고, 상기 가속페달(27)을 밟으면, 상기 제어부(102)는 상기 가속페달(27)이 눌린 각도를 판단하고, 이를 통해 상기 모션모듈(50)의 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 제어한다.
여기서 정차되었다가 직진되는 경우에는 실제 차량에서 관성이 작용되어 사용자가 후방으로 밀리는 관성력을 받게 되고, 상기 모션모듈(50)은 사용자가 후방으로 밀리는 관성력을 받는 방향으로 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 제어한다.
즉, 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 각 모터(62)가 모두 동일한 속도로 작동되고, 상기 각 모터(62)에 연결된 각 감속기(64)에 동일한 비율로 모터축의 회전수를 감속시킴으로서 각 감속기 암(66)을 동일한 방향 및 속도로 회전시키며, 이를 통해 각 감속기 암(66)에 연결된 각 푸시로드(68)를 상승시킨다.
여기서 상기 각 푸시로드(68)는 상측으로 이동되면서 상기 각 엔드로드(69)를 상측방향으로 이동시키고, 상기 각 엔드로드(69)에 연결된 엔드로드축(67)은 상기 엔드로드(69)와 상대회전되면서 상기 서포트 프레임(52)을 상측으로 이동시킨 다.
그래서 상기 모션모듈(50)은 상기 서포트 프레임(52)의 전방측을 상승시킴으로서 상기 캐빈모듈(10)에 앉은 사용자에게 차량이 급발진 될 때 발생되는 관성력을 제공한다.
여기서 상기 서포트 프레임(52)은 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70) 및 상기 위치조정 어셈블리(80)의 엔드로드축(67)에 의해 3점 지지되고 있는 바, 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 작동에 따라 상기 위치조정 어셈블리의 엔드로드축(67)은 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 엔드로드축(67)과의 상대변위를 발생시키면서 작동된다.
한편, 상기 출발이 이루어진 후에는 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 원위치로 이동시킴으로서, 상기 캐빈모듈(10)에 탑승한 사용자가 정속주행 시 체험할 수 있는 상황으로 모션모듈(50)을 원위치시킨다. 즉, 실제 차량에서 출발 후에 소정시간이 경과되면 출발시 발생된 관성력이 사라지고 운전자에게 정속운전에 따른 속도감만이 느껴지는 바, 본 실시예에 따른 모션모듈(50)은 이와 같은 조건을 구현시키도록 작동된다. 여기서 엔드로드축(67)의 원위치는 상기 감속기(64)에 배치된 원점센서(66a)를 통해 상기 암(66)을 윈위치 시킴으로서 이루어진다.
다음으로, 사용자가 브레이크 페달(28)을 밟아 급정거되는 상황인 경우, 상기 제어부(102)는 상술한 정지상태에서 직진되는 상황과 반대로 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 작동시키고, 이를 통해 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 각 엔드로드축(67)을 하측으로 이동시킴으로서 상기 캐빈모듈(10)에 탑승한 사용자 가 전방으로 이동되도록 상기 캐빈모듈(10)을 작동시킨다. 그리고 상기 급정거 상황이후에 상기 엔드로드축(67)을 원위치시킨다.
다음으로, 차량이 교차로 등에서 선회하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 사용자가 스티어링(26)을 돌리면 스티어링(26)에 배치된 각도센서가 상기 스티어링(26)의 회전각을 감지하고 이에 따라 상기 제어부(102)는 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 제어하여 사용자가 차량이 선회 시 받게되는 승차감을 발생시킨다.
즉, 사용자가 차량을 좌회전시키는 경우, 차량의 선회 시 발생되는 관성에 의해 차량의 왼쪽이 낮아지고 오른쪽이 높아지는 거동을 발생시키기 때문에, 본 실시예에서는 상기 모션모듈(50)을 제어하여 캐빈모듈(10)에 상기와 같은 움직임을 만들어낸다.
그래서 상기 제어부(102)는 상기 캐빈모듈(10)의 오른쪽 하측에 배치된 상기 제 2 구동어셈블리(70)의 엔드로드축(67)을 상승시킴과 아울러 상기 캐빈모듈(10)의 왼쪽 하측에 배치된 상기 제 1 구동어셈블리(60)의 엔드로드축(67)을 하강시킴으로서, 상기 캐빈모듈(10)의 좌/우 폭 방향으로 기울임을 발생시킨다.
여기서 상기 캐빈모듈(10)은 3점 지지되는 바, 상기 캐빈모듈(10)의 후방 하측에 배치된 위치조정 어셈블리(80)의 엔드로드축(67)이 좌/우 방향으로 회전됨으로서 상기 캐빈모듈(10)의 좌/우 방향 움직임에 연동된다.
특히 상기 위치조정 어셈블리(80)의 엔드로드축(67)은 상기 볼부(67a) 및 볼부 설치홀(69a)의 형합에 의해 상기 캐빈모듈(10)의 횡방향 상대회전을 용이하게 구현시킬 수 있다.
이후, 사용자가 좌회전 후 직진으로 전환되면, 상기 제어부(102)는 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)를 원위치시켜 상기 캐빈모듈(10)을 수평상태로 복귀시킨다.
다음으로, 우회전되는 경우에는 상기 좌회전되는 경우와 반대로 작동되는 상세한 설명을 생략한다.
다음으로, 차량이 과속방지턱이나 웅덩이와 같은 장애물을 통과하는 경우, 본 실시예에 따른 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)는 과속방지턱의 높이 또는 웅덩이의 위치 등에 따라 상기 엔드로드축(67)의 높낮이 및 상기 엔드로드축(67)의 이동속도를 제어함으로서, 상기 과속방지턱 또는 웅덩이 등의 통과 상황을 재현시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터는 모션모듈(50)이 캐빈모듈(10)을 3점 지지하는 구조로 이루어져 그 구성이 간략하고, 상기 3점 지지하는 구조에서도 동력을 발생시키는 부분을 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)로 최소화시킴으로서 비용 및 구성을 단순화시키는 효과가 있다.
특히 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)에 의한 구동에 의해서도 상기 캐빈모듈(10)이 3차원(전/후/좌/우/상/하 방향)으로 상대 이동되면서, 실체 차량에서와 같은 주행 동작을 발생시키기 때문에, 구동 어셈블리의 간소화에 따른 비용절감 및 구조를 단순화시켜서 잔고장 등의 발생이 줄어들기 때문에 작동신뢰도가 향상된다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모션모듈이 도시된 사시도이고, 도 16은 도 15의 평면도이다.
도 15 또는 도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모션모듈(50)의 위치조정 어셈블리(80)에 유니버설 조인트(90)가 배치된 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 위치조정 어셈블리(80)는 모션플레이트(54)에 고정되는 위치조정 프레임(89)과, 상기 위치조정 프레임(89) 및 상기 서포트 프레임(52)을 연결시키는 상기 유니버설 조인트(90)로 구성된다.
특히 상기 유니버설 조인트(90)는 전/후 회전 및 좌/우 회전이 가능하도록 배치된다.
그래서 상기 제 1, 2 구동 어셈블리(60)(70)의 작동 시 상기 위치조정 어셈블리(80)는 상기 캐빈모듈(10)을 지지하면서 좌/후 방향으로 회전됨은 물로, 전/후 방향으로도 회전될 수 있다.
여기서 상기 위치조정 프레임(89) 대신 상기 일 실시예와 같은 위치조정 브래킷(82), 푸시로드(88)가 배치되고, 상기 푸시로드(88)에 상기 유니버설 조인트(90)가 연결되어도 무방하며, 상기 유니버설조인트(90)는 당업자에게 일반적인 구성인 바 상세한 설명을 생략한다.
특히 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 엔드로드축(67) 대신 상기 유니버설 조인트를 사용하여 상기 제 1, 2 구동어셈블리(60)(70)의 푸시로드((68) 및 서포트 프레임(52)을 연결시켜도 무방하다.
상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 드라이브 시뮬레이터가 도시된 사시도
도 2는 도 1의 배면도
도 3은 도 1의 평면도
도 4는 도 1의 측면도
도 5는 도 1에 도시된 모션모듈의 사시도
도 6은 도 5의 배면도
도 7은 도 5의 평면도
도 8은 도 5의 측면도
도 9는 도 1에 도시된 캐빈모듈의 사시도
도 10은 도 9의 배면도
도 11은 도 9의 평면도
도 12는 도 9의 측면도
도 13은 도 5의 좌측방향에서 본 사시도
도 14는 도 12에 도시된 엔드로드축이 도시된 단면도
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모션모듈이 도시된 사시도
도 16은 도 15의 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간략한 설명>
10 : 캐빈모듈 12 : 캐빈바디
50 : 모션모듈 52 : 서포트 프레임
54 : 모션플레이트 60 : 제 1 구동어셈블리
62 : 모터 64 : 감속기
66 : 암 67 : 엔드로드축
67a : 볼부 69a : 볼부 설치홀
68 : 푸시로드 69 : 엔드로드
70 : 제 2 구동어셈블리 80 : 위치조정 어셈블리

Claims (12)

  1. 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서,
    사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈; 상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고,
    상기 모션모듈은 상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임; 지면에 고정되는 모션플레이트; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 제 1, 2 구동 어셈블리; 상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 3축 회전되는 위치조정 어셈블리를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 구동어셈블리는
    상기 모션플레이트에 고정된 모터; 상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기; 상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암; 상기 감속기 암과 힌지 연결되어 원호 운동을 상하방향의 직선운동으로 변환하는 푸시로드; 상기 푸시로드와 상기 시트의 후단 좌우측의 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 각각 포함하고,
    상기 위치조정 어셈블리는
    상기 모션플레이트에 고정된 위치조정 브래킷;
    상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드;
    상기 푸시로드 및 상기 시트의 선단 중앙측의 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 구동어셈블리의 상기 푸시로드의 원호운동의 방향은 상기 푸시로드를 향하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  2. 사용자가 차량 주행을 체험할 수 있는 차량의 드라이브 시뮬레이터에 있어서,
    사용자가 착석하는 시트와, 사용자의 조작력을 입력받는 조작수단을 포함하는 캐빈모듈;
    상기 캐빈모듈의 하측에 배치되어 상기 캐빈모듈을 3점 지지하고, 상기 조작수단을 통해 입력된 사용자의 조작력에 따라 상기 캐빈모듈의 3차원 운동을 제어하는 모션모듈을 포함하고,
    상기 모션모듈은
    상기 시트의 후단 좌우측의 상기 캐빈모듈에 연결되어 구동력을 제공하는 제 1, 2 구동어셈블리;
    상기 시트의 선단 중앙측의 상기 캐빈모듈에 연결되고 상기 제 1, 2 구동어셈블리의 작동에 연동되어 상대변위를 발생시키는 위치조정 어셈블리를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 모션모듈은
    상기 캐빈모듈에 고정되는 서포트 프레임;
    지면에 고정되는 모션플레이트;
    상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 시트의 후단 좌우측의 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 서포트 프레임에 구동력을 제공하는 상기 제 1, 2 구동 어셈블리;
    상기 서포트 프레임 및 상기 모션플레이트 사이에 배치되어 상기 시트의 선단 중앙측의 상기 서포트 프레임을 지지하고 상기 제 1, 2 구동 어셈블리의 작동에 따라 3축 회전되는 상기 위치조정 어셈블리를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 구동어셈블리는
    상기 모션플레이트에 고정된 모터;
    상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기;
    상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암;
    상기 감속기 암과 힌지 연결되어 원호 운동을 상하방향의 직선운동으로 변환하는 푸시로드;
    상기 푸시로드와 상기 시트의 후단 좌우측의 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 서포트 프레임은 상기 엔드로드축과 연결되어 상대회전되는 엔드로드 브래킷이 형성된 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 엔드로드축은
    구형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 어느 한쪽에 지지되어 상대회전되는 볼부;
    상기 볼부에서 연장되어 원통형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 다른 한쪽에 지지되어 상대회전되는 축부를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 구동어셈블리는
    상기 모션플레이트에 고정된 모터;
    상기 모터의 모터축과 연결되는 감속기;
    상기 감속기에 연결되어 회전되는 감속기 암;
    상기 감속기 암과 힌지 연결되어 원호운동을 상하방향의 직선운동으로 변환하는 푸시로드;
    상기 푸시로드와 상기 시트의 후단 좌우측의 상기 서포트 프레임을 연결시키는 유니버설조인트를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 위치조정 어셈블리는
    상기 모션플레이트에 고정된 위치조정 브래킷;
    상기 위치조정 브래킷에 힌지 연결되어 상/하 방향으로 회전되는 푸시로드;
    상기 푸시로드와 상기 시트의 선단 중앙측의 상기 서포트 프레임을 볼 힌지로 연결시키는 엔드로드축을 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 엔드로드축은
    구형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 어느 한쪽에 지지되어 상대회전되는 볼부;
    상기 볼부에서 연장되어 원통형으로 형성되고, 상기 서포트 프레임 또는 상기 푸시로드 중 다른 한쪽에 지지되어 상대회전되는 축부를 포함하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  10. 청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 구동어셈블리의 상기 푸시로드의 원호운동의 방향은 상기 푸시로드를 향하는 차량의 드라이브 시뮬레이터.
  11. 삭제
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