KR101666015B1

KR101666015B1 - 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치

Info

Publication number: KR101666015B1
Application number: KR1020150131324A
Authority: KR
Inventors: 오승한; 오경진
Original assignee: 태림산업(주)
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-10-13

Abstract

본 발명은 중간축의 양단에 각각 운전자가 손으로 돌리는 운전대의 회전으로 생긴 토크와 타이어를 통해 전달되는 비틀림과 같은 토크를 중간축에 가하면서 내구성 시험이 이루어질 수 있게 구성함으로써, 실제 자동차에 장착된 상태의 중간축과 유사한 조건에서 시뮬레이션이 이루어지므로, 중간축의 내구성 시험에 대한 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 연구실에서도 실제 자동차와 같은 조건에서 시험이 가능하므로 시험 시간을 줄이면서도 안전하게 시험할 수 있게 한 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이처럼 타이어와 운전대의 회전과 더불어 주행방향을 따라 전후로 중간축이 움직일 수 있게 구성함으로써, 자동차가 험로나 비포장도로를 주행할 때 중간축이 주행방향으로 움직이는 것과 같은 실제 주행상황과 유사한 상황을 구현하여 이러한 중간축의 내구성 시험에 대한 정밀도를 더욱 높일 수 있게 한 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치{SIMULATION APPARATUS FOR INTERMEDIANTE SHAFT OF STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중간축에 운전대에서 가해지는 토크와 타이어를 통해 전달되는 토크와 같은 하중을 가하면서 내구성 시험을 할 수 있게 구성함으로써, 중간축을 실제 자동차에 장착된 것과 유사한 상태에서 내구성 시험이 이루어지게 하여 시험 결과의 정밀도를 높일 수 있게 한 것이다.

일반적으로 자동차에 사용되는 조향장치는 운전자가 손으로 운전대에 돌리면 이와 함께 스티어링 샤프트가 회전하면서 조향 기어를 통해 양쪽 타이어가 동시에 같은 방향으로 돌아가게 하여 조향이 이루어지게 한다. 여기서, 스티어링 샤프트는 운전대의 회전량을 조향 기어에 전달해 주는 중요한 조향 조절 기구의 하나이며, 근래에는 이 스티어링 샤프트와 조향 기어 사이에 길이를 가변할 수 있는 중간축(Intermadiate Shaft)를 많이 장착하고 있다.

중간축은 길이 조절과 틸팅 작용을 통해 운전자가 가장 편리한 자세로 앉아서 안전하게 운전할 수 있게 하고, 특히 충돌 사고가 발생하면 그 길이가 변하면서 충격을 흡수하여 가슴과 머리 부분을 보호할 수 있게 구성된다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이처럼 길이를 조절할 수 있도록 중간축을 포함하는 텔레스코픽 방식의 조향 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1은 텔레스코픽 조향장치에 관한 것으로, 스티어링 컬럼의 외주 면에 형성되는 장착부에 삽입되고 내측에 가이드 리브가 형성되는 부시; 및 상기 부시를 관통하여 삽입되고 상기 가이드 리브와 마주하는 가이드 홈이 외주 면에 형성되며 텔레스코픽 작동으로 상기 스티어링 칼럼의 축 방향으로 이동하는 볼트;를 포함하고, 상기 가이드 홈에 상기 가이드 리브가 삽입되어 텔레스코픽 작동시 상기 볼트의 틀어짐이 방지되는 것이 바람직하다.

특허문헌 2는 틸트 또는 틸트 앤 텔레스코프 조향장치에 관한 것으로, 종래 어드저스트 너트와 레버 사이에 슬립이 발생하여 틸트 또는 텔레스 작동을 위해 운전자가 레버를 회전시킬 때, 레버 볼트가 풀려서 레버가 이탈되는 문제점과 운전자의 레버 조작력이 온전히 전달되지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

특허문헌 3은, 조향장치의 외력 감응형 전동식 틸트 및 텔레스코픽 장치가 개시된다. 그 구성은, 틸트 및 텔레스코프 조작 실행을 위한 허용 명령이 입력되는 스위치를 구비하고, 스위치가 온(ON)된 때 운전자 힘에 의한 조향 휠의 위아래 또는 앞뒤 조작을 외력 감지 센서가 감지해 전압 값으로 환산 출력하고 MCU에 전달하며, MCU는 상기 전압 값에 기반해 틸트 모터와 텔레스코프 모터를 제어하여 운전자 힘이 미치는 방향으로 조향 휠이 움직일 수 있도록 한 것을 구성의 요지로 한다.

한편, 이처럼 이루어진 중간축은 그 양쪽이 각각 요크를 통해 조향 기어와 컬럼 샤프트에 연결되게 장착된다. 이에, 중간축은 운전자가 운전대를 손으로 돌림에 따라 가해지는 토크와 지면과 밀착되어 자동차 중력을 지지하는 타이어를 통해 부가되는 토크(하중)를 함께 받는다. 따라서, 중간축의 내구성 시험에서는 이처럼 운전대 측과 타이어 측에서 전달되는 외력이 내구성 시험을 하는 중간축에도 가해질 수 있게 구현하여 그 시험 결과를 더욱 신뢰할 수 있게 할 필요가 있다.

한국공개특허 제10-2014-0104721호 (공개일 : 2014.08.29) 한국공개특허 제10-2014-0107882호 (공개일 : 2014.09.05) 한국공개특허 제10-2014-0120682호 (공개일 : 2014.10.14)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 중간축의 양단에 각각 운전자가 손으로 돌리는 운전대의 회전으로 생긴 토크와 타이어를 통해 전달되는 비틀림과 같은 토크를 중간축에 가하면서 내구성 시험이 이루어질 수 있게 구성함으로써, 실제 자동차에 장착된 상태의 중간축과 유사한 조건에서 시뮬레이션이 이루어지므로, 중간축의 내구성 시험에 대한 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 연구실에서도 실제 자동차와 같은 조건에서 시험이 가능하므로 시험 시간을 줄이면서도 안전하게 시험할 수 있게 한 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 이처럼 타이어와 운전대의 회전과 더불어 주행방향을 따라 전후로 중간축이 움직일 수 있게 구성함으로써, 자동차가 험로나 비포장도로를 주행할 때 중간축이 주행방향으로 움직이는 것과 같은 실제 주행상황과 유사한 상황을 구현하여 이러한 중간축의 내구성 시험에 대한 정밀도를 더욱 높일 수 있게 한 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치는, 미리 정한 크기를 가진 베이스(100); 상기 베이스(100)의 한쪽 면 위에서 폭 방향으로 위치를 조절할 수 있게 설치된 제1지지판(210), 이 제1지지판(210)에 상기 베이스(100) 바깥쪽으로 나란하게 돌출 장착된 적어도 2개의 제1가이드(220), 상기 제1지지판(210)에 상기 제1가이드(220)와 나란하게 설치된 적어도 2개의 스크루(230) 및 이 스크루(230)를 동시에 회전시켜 주도록 제1지지판(210)에 장착된 승강 모터(240), 상기 제1가이드(220)에 끼워지게 설치되어 상기 스크루(230)의 회전으로 상하 높이 조절이 이루어지는 승강 부재(250), 상기 승강 부재(250)에 웜-웜 휠 방식으로 틸팅 각도를 조절할 수 있게 설치된 제1회전 지지부재(260), 그리고 상기 제1회전 지지부재(260)에 설치되며 회전축에는 요크를 연결할 수 있는 커플링(271)을 갖추고 정역 방향의 회전 각도를 조절할 수 있는 적어도 2개의 제1토크 모터(270)를 포함하는 운전대 구현부(200); 및 상기 베이스(100)의 한쪽 면 위에서 구를 수 있도록 구름 수단(311)을 갖춘 제2지지판(310), 상기 제2지지판(310) 위에 베이스(100)의 바깥쪽으로 돌출되게 설치된 지지대(320), 상기 지지대(320)에 웜-웜 휠을 이용하여 각도 조절할 수 있게 설치되는 제2회전 지지부재(330), 및 상기 제2회전 지지부재(330)에 설치되며 회전축에는 요크를 연결할 수 있는 커플링(341)을 갖춘 적어도 2개의 제2토크 모터(340)를 타이어 구현부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에는 중간 지지부(400)를 갖추되,상기 중간 지지부(400)는, 상기 베이스(100) 위에서 구를 수 있도록 구름 수단(411)을 갖춘 제3지지판(410), 상기 제3지지판(410) 위에 베이스(100)의 바깥쪽으로 돌출되게 설치된 제2가이드(420), 상기 제2가이드(420)와 나란하게 위치하도록 제3지지판(410) 위에 설치된 적어도 2개의 스크루(430) 및 이 스크루(430)를 동시에 정역 방향으로 회전시켜 주는 승강 모터(440), 상기 제2가이드(420)에 끼워지게 설치되어 상기 스크루(430)의 회전으로 상하 높이 조절이 이루어지는 승강 부재(450), 액추에이터(461)의 구동으로 상기 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에서 그 전후로 이송할 수 있게 승강 부재(450)에 장착된 슬라이딩 부재(460), 상기 슬라이딩 부재(460) 위에서 회전할 수 있게 설치된 적어도 2개의 회전판(470), 및 양쪽에 각각 요크를 연결할 수 있게 커플링(481)을 갖추며, 상기 각 회전판(470)에 베어링 지지를 받아 회전할 수 있게 설치된 회전 지지부재(480)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스(100)는 상기 타이어 구현부(300)가 설치되는 면에 같은 간격의 격자 모양이 되게 여러 개의 고정 홈(110)이 형성되고, 상기 제2지지판(310)은 구름 수단(311)이 상기 고정 홈(110)에 끼워져서 위치가 고정될 수 있게 장착된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베이스(100)는 상기 타이어 구현부(300)가 설치되는 면에 같은 간격의 격자 모양이 되게 여러 개의 고정 홈(110)이 형성되고, 상기 제3지지판(410)은 구름 수단(411)이 상기 고정 홈(110)에 끼워져서 위치가 고정될 수 있도록 미리 정한 위치에 장착된 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 베이스(100)에는 상기 제1지지판(210)의 폭 방향 슬라이딩을 안내할 수 있게 가이드(120)를 구성하고, 상기 제1지지판(210)에는 이 폭 방향으로 길게 적어도 2개의 조절 구멍(211)이 형성되어 베이스(100)에 끼워진 고정 볼트가 관통되게 끼워져서 폭 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 상하 높이 조절과 각도 조절을 할 수 있게 운전대 구현부를 구성하여 운전대를 회전하는 효과가 중간축에 전달되게 하고, 또한 상하 각도를 조절할 수 있게 타이어 구현부를 구성하여 타이어를 통해 전달되는 외부 토크가 중간축에 전달되게 된다. 이에, 중간축이 실제 자동차에 장착된 상태에서 양단을 통해 받는 외력과 같은 조건을 구현할 수 있어 내구성 시험에 관한 정밀도를 높일 수 있다.

(2) 특히, 이처럼 운전대 구현부와 타이어 구현부가 간단한 작동이 이루어질 수 있게 구성되므로, 구조가 간단하여 쉽게 제작하여 사용할 수 있다.

(3) 또한, 운전대 구현부와 타이어 구현부 사이에 중간 지지부를 설치하고, 이들 사이에 중간축을 장착하여 내구성 시험을 할 수 있게 구성함으로써, 자동차가 험로나 비포장도로를 주행함에 따라 요크 연결 부분이 주행 방향을 따라 전후로 움직이는 것과 유사한 상황을 구현할 수 있어 실차 상태에서 중간축의 내구성을 시험하는 것과 같은 효과를 높일 수 있다.

(4) 타이어 구현부와 중간 지지부를 베이스 위에서 원하는 위치로 위치 조절을 할 수 있으므로, 차종에 따라 중간축의 장착 위치가 달라지더라도 그에 맞는 위치로 쉽게 위치를 조절하여 내구성을 시험할 수 있으므로 편리하다.

(5) 게다가, 베이스 위에는 격자 형상이 되게 같은 간격으로 고정 홈을 형성하고, 이들 타이어 구현부와 중간 지지부에는 위치 조절이 쉽게 이루어지도록 구름 작용하는 구름 수단이 고정 홈에 끼워지게 구성함으로써, 구현부와 지지부를 적절한 위치로 쉽게 이송할 수 있고 이송 위치에서 이 구름 수단이 고정 홈에 끼워지게 하여 고정 효과를 높여 안전하고 안정적으로 중간축의 내구 시험을 할 수 있다.

[도 1]은 본 발명에 따른 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 측면도.
[도 2]는 본 발명에 따른 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치의 전체 구성을 보여주기 위한 평면도.
[도 3]은 본 발명에 따른 운전대 구현부의 구성을 보여주기 위한 측면도.
[도 4]는 본 발명에 따른 운전대 구현부의 구성 중에서 그 구성 일부의 결합 상태를 보여주기 위한 정면도.
[도 5]는 본 발명에 따른 운전대 구현부의 구성을 보여주기 위한 평면도.
[도 6]은 본 발명에 따른 타이어 구현부의 구성을 보여주기 위한 측면도.
[도 7]은 본 발명에 따른 타이어 구현부의 구성 중에서 그 구성 일부의 결합 상태를 보여주기 위한 정면도.
[도 8]은 본 발명에 따른 타이어 구현부의 구성을 보여주기 위한 평면도.
[도 9]는 본 발명에 따른 중간 지지부의 구성을 보여주기 위한 측면도.
[도 10]은 본 발명에 따른 중간 지지부의 구성 중에서 그 구성 일부의 결합 상태를 보여주기 위한 정면도.
[도 11]은 본 발명에 따른 중간 지지부의 구성을 보여주기 위한 평면도로, (a)는 회전 부재를 분리한 상태의 평면도이고 (b)는 회전 부재를 장착한 상태의 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치는, [도 1] 내지 [도 11]과 같이, 베이스(100), 이 베이스(100)에 설치되어 마치 운전대를 회전하는 것처럼 중간축(S)에 회전 토크를 가하게 하는 운전대 구현부(200), 그리고 타이어를 통해 중간축(S)에 가해지는 토크를 구현하게 하는 타이어 구현부(300)를 포함하여 구성함으로써, 중간축(S)이 실제 자동차에 장착된 것과 유사한 상태로 그 내구성 시험을 할 수 있게 하여 시험 정밀도를 높일 수 있게 한 것이다.

또한, 본 발명은 이들 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에 중간 지지부(400)를 더 구성함으로써, 자동차가 험로 등을 주행할 때 그 충격으로 중간축(S)이 움직임이 생기는 것을 재현할 수 있게 하여 중간축(S)에 대한 내구성 시험 정밀도를 더욱 높일 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

베이스(100)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 후술할 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 등을 위에 올려놓고 중간축(S)의 내구성 시험할 수 있는 공간을 제공한다. 이러한 베이스(100)는 이처럼 내구성 시험에 적절한 크기로 제작한다.

여기서, 중간축(Intermediate Shaft)(S)은 자동차의 운전대와 연결되어 회전되는 칼럼 샤프트와 타이어에 회전력을 분배하는 조향 기어 사이에 연결되는 축으로, 운전자의 체형에 알맞게 그 길이와 틸팅 각도 등을 조절할 수 있으며 충돌 사고가 발생할 때 충격 흡수를 통해 상해를 줄일 수 있게 구성된 텔레스코픽 샤프트에 사용되는 통상의 축을 말한다.

한편, 상기 베이스(100)에는, [도 2]와 같이, 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300)가 장착되는 면에 미리 정한 같은 간격으로 격자 모양이 되게 여러 개의 고정 홈(110)을 형성하는 것이 바람직하다. 고정 홈(110)은 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300)의 구성 중에서 베이스(100)와 마주 보는 면에 장착된 구름 수단(311, 411)이 끼워져서 이들 구현부가 움직이지 않고 치를 고정할 수 있게 하기 위한 것이다. 구름 수단(311, 411)에 관해서는 후술한다.

그리고, 상기 베이스(100)에는, [도 2]와 같이, 고정 홈(110)이 형성된 면의 한쪽에 폭 방향으로 가이드(120)를 설치한다. 가이드(120)는 후술할 운전대 구현부(200)가 정해진 방향(도면에서는 좌우 방향)으로 이동할 수 있게 하여 중간축(S)을 설치할 때의 설치 기준으로 삼기 위함이다.

운전대 구현부(200)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 제1지지판(210), 두 개의 제1가이드(220), 두 개의 스크루(230), 승강 모터(240), 승강 부재(250), 제1회전 지지부재(260), 그리고 두 개의 제1토크 모터(270)를 포함한다.

제1지지판(210)은, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 상술한 베이스(100) 위에 올려놓고 슬라이딩할 수 있게 설치한다. 이를 위하여, 상기 제1지지판(210)에는 [도 3]과 같이 상술한 가이드(120)를 따라서 움직일 수 있게 장착된 가이드 블록(212)이 장착된다. 도면에서는 2개의 가이드 블록(212)이 서로 나란하게 설치되어 각각 가이드(120) 안내를 받게 설치된 예를 보여준다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1지지판(210)에는, [도 2]와 같이, 상기 가이드(120)와 나란하도록 길게 적어도 2개의 조절 구멍(211)을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 이들 조절 구멍(211)에는 베이스(100)에 관통되게 끼워진 고정 볼트(미도시됨)를 끼워서 너트로 체결되게 구성함으로써, 너트를 조금 이완한 상태에서 이 조절 구멍(211) 길이 내에서 쉽게 위치 조정을 할 수 있게 한다. 물론, 조절 구멍(211)의 길이보다 더 길게 조절할 필요가 있는 경우에는 고정 볼트를 빼내어 베이스(100)의 다른 위치에 체결하여 상술한 바와 같이 조절할 수 있다.

제1가이드(220)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 상술한 제1지지판(210) 위에 베이스(100) 바깥쪽을 향하도록 나란하게 설치된다. 이들 가이드(220)는 하나만 구성할 수도 있으나, 후술할 승강 부재(250)와 그 위에 장착되는 다른 구성을 충분히 지지할 수 있게 적어도 2개로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 제1가이드(220)는 승강 부재(250)가 그 길이 방향으로 움직일 수 있도록 안내할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 이에 따라 그 형성 개수를 달리한다.

스크루(230)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 상술한 제1가이드(220)와 나란하게 위치하도록 상기 제1지지판(210)에 장착된다. 이때, 이들 스크루(230)는, [도 4]와 같이, 하나의 승강 모터(240)가 구동됨에 따라 동시에 같은 방향으로 회전할 수 있게 설치된다. 이러한 스크루(230)는 회전운동을 직선운동으로 변환할 때 사용되는 통상의 기술로 이루어진 것을 이용한다. 이러한 스크루(230)는 후술할 승강 부재(250)를 안정적으로 승하강 시킬 수 있게 적어도 2개를 설치하는 것이 바람직하다.

승강 모터(240)는, [도 5]와 같이, 상술한 제1지지판(210)에 장착되며, 기어 등을 이용하여 상술한 두 개의 스크루(230)를 동시에 회전시켜 준다. 이러한 승강 모터(240)는 정역 방향으로 회전할 수 있는 통상의 모터를 이용하여 스크루(230)가 정역 방향으로 회전할 수 있게 하여, 여기에 설치되는 승강 부재(250)가 스크루(230)의 길이 방향을 따라 그 전후로 움직일 수 있게 한다.

승강 부재(250)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 상술한 두 개의 제1가이드(220)에 끼워져서 그 길이 방향으로 안내를 받아 움직일 수 있게 설치된다. 이때, 상기 승강 부재(250)는 상술한 스크루(230)와 체결 방식으로 결합이 되게 하여 승강 모터(240)가 구동됨에 따라 제1가이드(220)의 안내를 받아 승강할 수 있게 설치된다. 이때, 승강 부재(250)는 스크루 너트를 갖춰서 상기 스크루(230)와 체결되게 구성함으로써, 회전 운동을 직선운동으로 쉽게 변환할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

제1회전 지지부재(260)는, [도 1] 내지 [도 5]와 같이, 상술한 승강 부재(250)에 상하로 회전할 수 있게 설치된다. 이때, 이처럼 회전 각도를 조절할 수 있게 하도록, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 상기 승강 부재(250)에는 웜(261)을 회전할 수 있게 장착하고, 상기 제1회전 지지부재(260)에는 이 웜(261)과 맞물리는 웜 휠(262)을 장착한다. 이에, 웜(261)을 회전시킴에 따라 제1회전 지지부재(260)의 회전 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 웜(261)은 도면에서 손으로 돌려서 각도를 조절할 수 있도록 수동식으로 구성된 예를 보여주고 있으나, 이 웜(261)에 모터와 같이 회전 운동할 수 있는 액추에이터를 연결하여 자동으로 각도 조절을 할 수 있게 구성할 수도 있다.

제1토크 모터(270)는, [도 1] 내지 [도 3] 그리고 [도 5]와 같이, 상술한 제1회전 지지부재(260)에 장착된다. 특히, 이 제1토크 모터(270)는 중간축(S)을 내구 시험할 때 이 중간축(S)이 그 중심선을 기준으로 정역 방향으로 회전시킬 수 있는 모터를 이용한다. 즉, 중간축(S)은 운전자가 운전대를 돌림에 따라 비틀림을 받게 되는 데, 이와 유사한 상황을 구현할 수 있도록 제1토크 모터(270)의 회전축에 그 연장선과 일치하도록 중간축(S)을 장착할 수 있게 한다.

이를 위하여, 상기 제1토크 모터(270)에는 회전축에, [도 1] 내지 [도 3] 그리고 [도 5]와 같이, 커플링(271)을 구성한다. 여기서, 커플링(271)은 중간축(S)을 장착하기 위한 것으로, 중간축(S)과 스플라인 결합할 수 있게 구성한다. 이는, 통상 중간축(S)의 끝에는 요크(Yoke)가 연결되어 회전중심이 일치하지 않더라도 회전력을 전달할 수 있게 하는 데, 이때 요크의 한쪽에는 안쪽에 길이 방향으로 보스가 형성되므로, 상기 커플링(271)에는 이 보스와 맞물리도록 스플라인 홈을 형성하여 끼움 장착한 다음 볼트로 조여서 고정하게 하는 것이다. 여기서, 중간축(S)의 연결은 스플라인 결합을 예로 들어서 설명하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

이러한 제1토크 모터(270)는 제1회전 지지부재(260)에 적어도 2개를 장착하여 한 번에 두 개의 중간축(S)을 동시에 시험할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

타이어 구현부(300)는, [도 1]·[도 2]·[도 6] 내지 [도 8]과 같이, 제2지지판(310), 지지대(320), 제2회전 지지부재(330), 그리고 제2토크 모터(340)를 포함한다.

제2지지판(310)는, [도 1]·[도 2]·[도 6] 내지 [도 8]과 같이, 상술한 베이스(100) 위에서 위치를 조정할 수 있게 설치된다. 이를 위하여 베이스(100)와 마주 보는 면에는 구름 수단(311)이 설치된다. 이러한 구름 수단(311)으로는 베이스(100)와 점 접촉하면서 구를 수 있게 구성된 볼 트랜스퍼나 통상의 캐스터 등을 이용할 수 있다.

이러한 구름 수단(311)은 제2지지판(310)이 내구성 시험을 하는 동안 어느 한쪽으로 쏠리거나 기울어지지 않고 안정된 상태를 유지할 수 있을 만큼 설치하는 것이 좋다. 이에, 상기 구름 수단(311)은 세 개로 지지하게 할 수도 있으나, 통상 사각형 형태로 제작되는 제2지지판(310)의 각 모서리 부분에 각각 하나씩 4개를 장착하거나, 모서리와 더불어서 각 변의 길이 중간 부분에 추가로 더 장착하거나 격자 형태가 되게 배치할 수도 있다.

또한, 상기 구름 수단(311)은 설치 간격이 상술한 베이스(100)에 형성된 고정 홈(110)에 끼워져서 위치 고정이 이루어질 수 있게 구성함으로써, 타이어 구현부(300)가 베이스(100) 위에서 쉽게 밀려나지 않고 안정되게 위치 고정이 이루어질 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 구름 수단(311)은 여러 개 중에서 일부가 고정 홈(110)에 끼워져서 고정 작용을 하게 할 수도 있고, 모든 구름 수단(311)이 고정 홈(110)에 끼워져서 고정 작용을 하게 할 수도 있다.

지지대(320)는, [도 1]·[도 6] 내지 [도 8]과 같이, 상술한 제2지지판(310) 위에 장착된다. 이때, 상기 지지대(320)는 후술할 제2회전 지지부재(330)가 회전할 때 베이스(100)와 회전 간섭이 생기지 않을 정도의 높이로 형성된다. 도면에서, 지지대(320)는 베이스(100)의 바깥쪽으로 돌출된 상태로 설치된 예를 보여준다.

제2회전 지지부재(330)는, [도 1]·[도 2]·[도 6] 내지 [도 8]과 같이, 상술한 지지대(320)에 회전각도를 조절할 수 있게 장착된다. 이를 위하여, 상기 지지대(320)에는 웜(331)을 장착하고, 상기 제2회전 지지부재(330)에는 이 웜(331)과 맞물린 웜 휠(332)를 장착한다. 이때, 웜(331)은 손잡이를 통해 수동으로 조절하거나 모터와 같은 구동수단을 통해 자동으로 조절하게 구성할 수도 있다.

제2토크 모터(340)는, [도 1]·[도 2]·[도 6] 및 [도 8]과 같이, 상술한 제2회전 지지부재(330)에 장착된다. 이때, 제2토크 모터(340)는 타이어에서 중간축(S)에 가해지는 토크만큼 외력을 줄 수 있게 하여 중간축(S)의 내구성 시험에서 실제 자동차에 장착한 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 하기 위한 것이다. 이러한 제2토크 모터(340)와 여기에 장착된 커플링(341)의 구성은 상술한 제1토크 모터(270)와 같으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이상과 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치는, 운전대 구현부(200)를 적당한 위치에 고정한 다음, 중간축(S)의 길이를 고려하여 타이어 구현부(300)를 적절한 위치에 오도록 베이스(100) 위에서 위치를 조절한다. 그리고, 중간축(S)의 양쪽 끝에 연결된 각 요크에 각각 커플링(271, 341)을 스플라인 결합하여 볼트로 고정하여 제1토크 모터(270)와 제2토크 모터(340)를 통해 중간축(S)에 토크를 가할 수 있게 연결한다. 이때, 운전대 구현부(200)의 승강 부재(250)의 높이와 회전 지지부재(260, 330)의 각도 조절을 통해 중간축(S)이 실제 자동차에 장착된 것과 유사한 기울기와 형상이 되게 위치를 조절한다.

그리고, 제1토크 모터(270)는 마치 운전자가 운전대를 회전하듯이 좌와 우로 돌리면서 토크를 발생시키고, 제2토크 모터(340)는 타이어가 지면과 맞닿아 있고 좌우 조향 방향에 따라 중간축(S)에서 받는 토크의 발생 방향과 세기를 고려하여 중간축(S)에 토크(저항)를 발생시킨다.

따라서, 본 발명은 이처럼 중간축(S)이 실제 자동차에 장착되는 형태 및 각도와 유사하게 장착할 수 있고, 특히 운전대와 타이어 측을 통해 전달된 외부 저항(토크)을 고려하여 내구성 시험을 할 수 있으므로 그만큼 그 시험 결과에 대한 정밀도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 중간축(S)은 자동차가 비포장도로나 험로 등을 주행하면 타이어를 통해 전달되는 진동 등의 영향을 받는다. 즉, 중간축(S)은 고속도로와 같이 노면이 고른 곳에서 주행할 때는 거의 움직임이 발생하지 않으나, 험로나 비포장도로를 주행하면 진동과 충격이 생기고, 조향 기어와 칼럼 샤프트 사이에 마치 들뜬 상태와 같이 설치된 중간축(S)이 이런 진동과 충격을 받아 자동차의 주행방향 쪽으로 쏠리거나 지면 쪽으로 상하로 움직이는 것과 같은 움직임이 생긴다. 이에, 본 발명은, 상술한 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에 중간 지지부(400)를 갖춰 이처럼 중간축(S)이 움직이는 것과 같이 구현할 수 있게 구성함으로써, 실제 자동차에 장착된 것과 유사한 상태로 내구성 시험을 할 수 한 것이다.

이러한 중간 지지부(400)는, [도 1]·[도 2]·[도 9] 내지 [도 11]과 같이, 제3지지판(410), 제2가이드(420), 스크루(430), 승강 모터(440), 승강 부재(450), 슬라이딩 부재(460), 회전판(470), 그리고 회전 지지부재(480)를 포함한다.

제3지지판(410)은, [도 1]·[도 2] 및 [도 9]와 같이, 상술한 베이스(100) 위에서 구를 수 있도록 구름 수단(411)을 갖춘 구성으로, 이는 상기 타이어 구현부(300)에서 설명한 제2지지판(310)과 구성이 같으므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.

제2가이드(420), 상기 스크루(430), 상기 승강 모터(440), 상기 승강 부재(450)는 승강 모터(440)가 구동됨에 따라 두 개의 스크루(430)가 회전하면서 제2가이드(420)의 안내를 받게 하면서 승강 부재(450)를 상하로 움직일 수 있게 하는 구성이다. 이들 구성은 각각 상술한 운전대 구현부(200)에서 설명한 제1가이드(220), 스크루(230), 승강 모터(240), 승강 부재(250)와 같은 구성이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

슬라이딩 부재(460)는, [도 9] 및 [도 11]과 같이, 상술한 승강 부재(450)에 전후로 슬라이딩할 수 있게 장착된다. 이때의 전후 방향은 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이를 연결한 가상의 방향(바람직하게는 차량의 진행 방향을 기준으로 전후 방향)을 의미한다.

특히, 상기 슬라이딩 부재(460)는 이처럼 슬라이딩할 수 있도록 하기 위해, [도 9] 및 [도 11(a)]와 같이, 승강 부재(450)에 장착된 액추에이터(461)에 의해 전후로 움직인다. 여기서, 액추에이터(461)는 실린더를 이용할 수도 있고, 도면과 같이 모터처럼 회전 운동하는 것을 이용할 수도 있다. 이때, 회전운동을 직선운동으로 바꾸기 위해, 액추에이터(461)의 회전축에는 스크루(461a)를 부착하고, 상기 슬라이딩 부재(460)에는 스크루 너트(462)를 장착한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 승강 부재(450)에는, 상기 스크루(461a)와 나란하게 적어도 하나의 안내 가이드(451)를 형성하고, 이 안내 가이드(451)에는 상기 슬라이딩 부재(450)에 장착된 안내 블록(463)을 장착하여 슬라이딩 안내를 받을 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

회전판(470)은, [도 9] 및 [도 11(b)]와 같이, 상술한 슬라이딩 부재(460) 위에 적어도 2개 설치한다. 이는 상술한 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에 설치되는 중간축(S)의 개수에 따라 결정되는 데, 위에서는 2개의 중간축(S)을 연결하는 것으로 설명하고 있으므로, 이에 맞게 회전판(470)도 2개를 설치하는 것으로 예를 들어 설명한다.

여기서,회전판(470)은 슬라이딩 부재(460)와 밀착된 상태로 회전할 수 있게 설치되어, 이 슬라이딩 부재(460)가 전후로 이송될 때에도 회전판(470)은 자유롭게 회전할 수 있게 장착된다. 도면에서 도시되지는 않았으나, 회전판(470)은 상술한 안내 블록(463)에 장착되어 함께 움직이면서 회전할 수 있게 구성할 수도 있다.

회전 지지부재(480)는, [도 9] 및 [도 11(b)]와 같이, 상기 회전판(470)에 장착된다. 이때, 회전 지지부재(480)는 베어링 지지를 통해 제자리에서 회전할 수 있게 장착되며, 그 양단에는 각각 커플링(481)을 갖춘다. 이때의 커플링(481)은 중간축(S)의 단부를 연결하기 위한 것으로, 상술한 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300)에서 사용되는 것과 같은 구성의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이처럼 이루어진 중간 지지부(400)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에 위치하도록 베이스(100)에 설치되고, 회전 지지부재(480)에는 양쪽에 각각 중간축(S)을 장착한다. 즉, 회전 지지부재(480)의 한쪽에는 운전대 구현부(200)에 한쪽이 고정된 2개의 중간축(S)을 연결하고, 그 다른 한쪽에는 타이어 구현부(300)에 한쪽이 고정된 다른 2개의 중간축(S)을 연결한다.

그리고, 운전대 구현부(200)가 운전대를 돌리는 것과 같이 토크를 발생하고, 상기 타이어 구현부(300)가 타이어의 부하를 가하는 것과 같이 토크를 발생할 때, 상기 액추에이터(461)가 슬라이딩 부재(460)를 전후로 움직이게 하여 마치 자동차가 험로나 비포장도로와 같이 중간축(S)이 운전대와 타이어 이외에 외부 진동과 충격을 받아 중간축(S)의 위치가 전후로 변하는 것을 구현할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명은 기본적으로 실제 자동차에 장착된 것과 같이 운전대와 타이어의 부하 하중을 통해 중간축에 가해지는 토크 변화에 따른 내구 시험뿐만 아니라 자동차가 주행하는 도로 조건도 내구 시험에 적용함으로써 시험 결과에 대한 정밀도를 더욱 높일 수 있다.

100 : 베이스 110 : 고정 홈
120 : 가이드 200 : 운전대 구현부
210 : 제1지지판 220 : 제1가이드
230, 430 : 스크루 240, 440 : 승강 모터
250, 450 : 승강 부재 260 : 제1회전 지지부재
270 : 제1토크 모터 300 : 타이어 구현부
310 : 제2지지판 320 : 지지대
330 : 제2회전 지지부재 340 : 제2토크 모터
400 : 중간 지지부 410 : 제3지지판
420 : 제2가이드 460 : 슬라이딩 부재
470 : 회전판 480 : 회전 지지부재

Claims

삭제
미리 정한 크기를 가진 베이스(100);
상기 베이스(100)의 한쪽 면 위에서 폭 방향으로 위치를 조절할 수 있게 설치된 제1지지판(210), 이 제1지지판(210)에 상기 베이스(100) 바깥쪽으로 나란하게 돌출 장착된 적어도 2개의 제1가이드(220), 상기 제1지지판(210)에 상기 제1가이드(220)와 나란하게 설치된 적어도 2개의 스크루(230) 및 이 스크루(230)를 동시에 회전시켜 주도록 제1지지판(210)에 장착된 승강 모터(240), 상기 제1가이드(220)에 끼워지게 설치되어 상기 스크루(230)의 회전으로 상하 높이 조절이 이루어지는 승강 부재(250), 상기 승강 부재(250)에 웜-웜 휠 방식으로 틸팅 각도를 조절할 수 있게 설치된 제1회전 지지부재(260), 그리고 상기 제1회전 지지부재(260)에 설치되며 회전축에는 요크를 연결할 수 있는 커플링(271)을 갖추고 정역 방향의 회전 각도를 조절할 수 있는 적어도 2개의 제1토크 모터(270)를 포함하는 운전대 구현부(200); 및
상기 베이스(100)의 한쪽 면 위에서 구를 수 있도록 구름 수단(311)을 갖춘 제2지지판(310), 상기 제2지지판(310) 위에 베이스(100)의 바깥쪽으로 돌출되게 설치된 지지대(320), 상기 지지대(320)에 웜-웜 휠을 이용하여 각도 조절할 수 있게 설치되는 제2회전 지지부재(330), 및 상기 제2회전 지지부재(330)에 설치되며 회전축에는 요크를 연결할 수 있는 커플링(341)을 갖춘 적어도 2개의 제2토크 모터(340)를 타이어 구현부(300);를 포함하고,
상기 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에는 중간 지지부(400)를 갖추되,
상기 중간 지지부(400)는, 상기 베이스(100) 위에서 구를 수 있도록 구름 수단(411)을 갖춘 제3지지판(410), 상기 제3지지판(410) 위에 베이스(100)의 바깥쪽으로 돌출되게 설치된 제2가이드(420), 상기 제2가이드(420)와 나란하게 위치하도록 제3지지판(410) 위에 설치된 적어도 2개의 스크루(430) 및 이 스크루(430)를 동시에 정역 방향으로 회전시켜 주는 승강 모터(440), 상기 제2가이드(420)에 끼워지게 설치되어 상기 스크루(430)의 회전으로 상하 높이 조절이 이루어지는 승강 부재(450), 액추에이터(461)의 구동으로 상기 운전대 구현부(200)와 타이어 구현부(300) 사이에서 그 전후로 이송할 수 있게 승강 부재(450)에 장착된 슬라이딩 부재(460), 상기 슬라이딩 부재(460) 위에서 회전할 수 있게 설치된 적어도 2개의 회전판(470), 및 양쪽에 각각 요크를 연결할 수 있게 커플링(481)을 갖추며, 상기 각 회전판(470)에 베어링 지지를 받아 회전할 수 있게 설치된 회전 지지부재(480)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 베이스(100)는 상기 타이어 구현부(300)가 설치되는 면에 같은 간격의 격자 모양이 되게 여러 개의 고정 홈(110)이 형성되고,
상기 제3지지판(410)은 구름 수단(411)이 상기 고정 홈(110)에 끼워져서 위치가 고정될 수 있도록 미리 정한 위치에 장착된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 베이스(100)에는 상기 제1지지판(210)의 폭 방향 슬라이딩을 안내할 수 있게 가이드(120)를 구성하고,
상기 제1지지판(210)에는 이 폭 방향으로 길게 적어도 2개의 조절 구멍(211)이 형성되어 베이스(100)에 끼워진 고정 볼트가 관통되게 끼워져서 폭 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 중간축 시뮬레이션 장치.