KR101832393B1 - 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치 - Google Patents

컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컬럼형 전자식 파워 스티어링(C-EPS) 모듈의 성능을 검사하는 장치에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 상기 스티어링 모듈을 이송하는 턴테이블과, 상기 턴테이블 상에 스티어링 모듈을 거치하는 지그를 구비하는 이송부; 상기 턴테이블의 상·하단에 스티어링 모듈의 입·출력축과 연결되는 어댑터와, 상기 어댑터를 승·하강시켜 입·출력축과의 연결을 단속하는 리프트를 구비하는 연결부; 및 상기 어댑터와 연결되어 스티어링 모듈의 입·출력축으로 토크를 부가하는 검사모터와, 상기 어댑터와 모터 사이에 토크를 측정하는 검사센서를 구비하는 검사부;를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 파워 스티어링 모듈을 검사하기 위해 별도의 조립이나 분해 과정을 거치지 않고, 자동으로 성능검사를 수행할 수 있도록 하여 검사에 필요한 시간과 인력을 대폭 절감시키는 효과가 있다.

Description

컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치{Column type electric power steering performance test system}
본 발명은 파워 스티어링의 성능을 검사하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 컬럼형의 전자식 파워 스티어링(C-EPS) 모듈에 대한 전반적인 성능을 자동으로 검사하는 장치에 관한 것이다.
전동식 파워 스티어링(E.P.S, Electronic Power Steering)은 유압이 아닌 전기모터를 이용하여 스티어링 휠을 회전할 수 있도록 하는 보조 장치이다. 이러한 전동식 파워 스티어링은 엔진출력을 빌려오지 않으므로 엔진이 꺼져도 동작이 되는 장점이 있고 운전자의 제어가 쉬운 특징이 있다.
이러한 전동식 파워 스티어링은 유압식과 달리 전자제어유닛(ECU-Electronic Control Unit)에 의해 제어된다. 즉, 차량의 주행 상태와 주행 구동의 상호작용에 따라 조향계의 동력원을 제어하기 때문에 단순히 단위 부품에 대한 검사만으로 전체 성능을 평가하기 어려운 문제가 있다.
그렇다고 실차 장착 이후 수행하는 성능 검사는 시스템 개발의 최종 단계에서 수행되는 평가이므로, 제어와 단위 부품들의 성능을 동시에 검사하기 어려운 문제가 있다.
따라서 근래에는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 대한민국 등록특허공보 제10-0398951호 (발명의 명칭: 자동차용 전동모타 구동형 조향기어 시스템 시험장치)와, 대한민국 등록특허공보 제10-1252516호 (발명의 명칭: 전동식 유압 조향장치의 성능 시험 시스템)를 제안하고 있다.
전자는 조향기어를 장착한 벤치시험기에서 입력축의 조타조건에 따라 출력축에서 타이어 측의 반력을 작동시킨 상태에서 조향기어 제품이 발생시키는 전동 파워 어시스트에 대한 시뮬레이션 및 평가를 하고, 후자는 전동식 조향장치 및 전동식 유압 조향장치와 같은 지능형 조향장치의 제어로직 및 단위 부품의 성능을 시험하기 위한 시스템을 제안하였다.
전자의 경우에는 실제 차량의 조향과 동일한 벤치시험기에 적용해야 하므로 검사 시 마다 일일이 스티어링을 조립하고 분해시켜야 하는 문제가 있고, 후자의 경우에는 검사과정만을 제안할 뿐 구체적인 시험장치가 없어 실질적으로 적용하기 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0398951호 (발명의 명칭: 자동차용 전동모타 구동형 조향기어 시스템 시험장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1252516호 (발명의 명칭: 전동식 유압 조향장치의 성능 시험 시스템)
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 파워 스티어링 모듈을 검사하기 위해 별도의 조립이나 분해 과정을 거치지 않고, 자동으로 성능검사를 수행할 수 있도록 하여 검사에 필요한 시간과 인력을 대폭 절감할 수가 있는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 컬럼형 전자식 파워 스티어링(C-EPS) 모듈의 성능을 검사하는 장치에 있어서: 상기 스티어링 모듈을 이송하는 턴테이블과, 상기 턴테이블 상에 스티어링 모듈을 거치하는 지그를 구비하는 이송부; 상기 턴테이블의 상·하단에 스티어링 모듈의 입·출력축과 연결되는 어댑터와, 상기 어댑터를 승·하강시켜 입·출력축과의 연결을 단속하는 리프트를 구비하는 연결부; 및 상기 어댑터와 연결되어 스티어링 모듈의 입·출력축으로 토크를 부가하는 검사모터와, 상기 어댑터와 모터 사이에 토크를 측정하는 검사센서를 구비하는 검사부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 지그는 스티어링 모듈의 입·출력축이 상하로 수직하게 정렬하는 거치대와, 상기 거치대 상에 스티어링 모듈을 고정하는 고정대와, 상기 고정대와 연결되어 고정력을 부가하는 고정실린더를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 고정대는 거치대의 하단에 스티어링 모듈의 하부를 파지하는 집게와, 거치대의 상단에 스티어링 모듈의 상부를 가압하는 밀대로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 어댑터는 스티어링 모듈의 입·출력축을 수용하는 연결홀과, 상기 연결홀내로 출몰하며 입·출력축과 맞물리는 연결대와, 상기 연결대와 연결되어 입·출력축을 구속하는 척킹실린더를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 검사부는 턴테이블의 주변에 스티어링 모듈의 진동과 소음을 측정하는 보조센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 파워 스티어링 모듈을 검사하기 위해 별도의 조립이나 분해 과정을 거치지 않고, 자동으로 성능검사를 수행할 수 있도록 하는데 이어 무 부하 조건의 성능검사와 함께 실제 주행상태와 동일한 부하 조건의 성능검사를 동시에 수행하여 전반적인 신뢰성 향상과 더불어 검사에 따른 공수를 대폭 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 검사장치를 전체적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 검사장치를 전체적으로 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 검사장치의 주요부를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 검사장치의 이송부를 나타내는 구성도.
도 5 및 도 6은 도 4에 따른 이송부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 검사장치의 연결부와 검사부를 나타내는 구성도.
도 8 및 도 9는 도 7에 따른 연결부와 검사부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 검사장치의 변형예를 나타내는 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 도 1처럼 컬럼형 전자식 파워 스티어링(C-EPS) 모듈(1)의 성능을 검사하는 장치에 관련되며, 도 2처럼 이송부(10)와 연결부(20) 및 검사부(30)를 주요 구성으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치이다.
본 발명의 검사장치는 파워 스티어링 모듈을 검사하기 위해 별도의 조립이나 분해 과정을 거치지 않고, 자동으로 성능검사를 수행할 수 있도록 하여 검사에 필요한 시간과 인력을 대폭 절감시키는 것을 주요 요지로 한다.
이때, 본 발명의 검사장치는 컬럼형 전자식 파워 스티어링(C-EPS)에 한정하고 있으나, 피니언형 전자식 파워 스티어링(P-EPS) 또는 랙형 전자식 파워 스티어링(R-EPS)에도 적용할 수가 있다.
먼저, 본 발명에 따른 이송부(10)는 도 1 및 도 2처럼 본체의 중앙에 장착되어 스티어링 모듈(1)을 검사공간으로 이송하는 역할을 한다. 이러한 이송부(10)는 도 3처럼 스티어링 모듈(1)을 이송하는 턴테이블(11)과, 턴테이블(11)상에 스티어링 모듈(1)을 거치하는 지그(15)로 구성된다.
턴테이블(11)은 본체의 중앙에 간헐 작동하는 모터와 연결되어 스티어링 모듈(1)을 검사공간에 위치되게 소정 각도로 회전한다. 즉, 도 2를 기준으로 좌측에는 무 부하검사 공간이고, 우측에는 부하검사 공간으로 구분된다. 여기서 무 부하검사는 스티어링 모듈(1)의 기본적인 작동검사를 의미하고, 부하검사는 다시 스티어링 모듈(1)의 논 어시스트검사와 어시스트검사로 구분된다. 이러한 검사에 대해서는 후술하는 검사과정에서 재설명하겠다.
이러한 턴테이블(11)은 도 4처럼 스티어링 모듈(1)을 무 부하검사에서 부하검사 공간으로 이송하도록 180°씩 간헐 회전한다. 물론, 회전 이송하는 턴테이블(11)외에 직선으로 왕복 이송하는 컨베이어나 트랜스퍼를 적용할 수도 있다.
지그(15)는 도 4처럼 턴테이블(11)의 상단에 검사 공간에 대향하는 위치로 한 쌍으로 배치되고, 공급되는 스티어링 모듈(1)을 고정된 상태로 거치한다. 이러한 지그(15)는 도 5처럼 거치대(16)와 고정대(17) 및 고정실린더(18)로 구성된다.
거치대(16)는 스티어링 모듈(1)의 입·출력축이 상하로 수직하게 정렬시키고, 고정대(17)는 거치대(16)에 거치된 스티어링 모듈(1)를 고정하며, 고정실린더(18)는 고정대(17)와 연결되어 고정력을 부가한다. 여기서 고정대(17)는 거치대(16)의 하단에 스티어링 모듈(1)의 하부를 파지하는 집게(17a)와, 거치대(16)의 상단에 스티어링 모듈(1)의 상부를 가압하는 밀대(17b)로 구분된다.
즉, 스티어링 모듈(1)을 거치대(16)에 거치하면, 도 6처럼 입·출력축이 상하로 수직한 상태로 정렬되고, 이 상태에서 고정실린더(18)가 작동하여 집게(17a)와 밀대(17b)가 스티어링 모듈(1)를 파지하고 가압하여 고정한다.
이때, 집게(17a)는 평상 시 스프링의 탄성에 의해 오므림 상태를 유지하다가, 스티어링 모듈(1)의 거치에 따라 벌려지며 밀착된 상태를 가진다. 여기서 고정실린더(18)가 집게(17a)를 오므리려는 파지력을 부가하여 스티어링 모듈(1)을 고정한다.
이어서 본 발명에 따른 연결부(20)는 도 1 및 도 2처럼 지그(15)가 위치는 턴테이블(11)의 상단과 하단에 스티어링 모듈(1)과 검사부(30)를 서로 연결시키는 역할을 한다. 이러한 연결부(20)는 도 3처럼 스티어링 모듈(1)의 입·출력축과 연결되는 어댑터(21)와, 어댑터(21)를 승·하강시켜 입·출력축과의 연결을 단속하는 리프트(25)로 구성된다.
어댑터(21)는 리프트(25)에 장착되어 승·하강 운동하고, 스티어링 모듈(1)의 출력축과 연결되는 하부 측과 입력축과 연결되는 상부 측으로 구분된다. 즉, 도 2기준 우측인 부하검사 공간에는 도 7처럼 하부 어댑터(21)와 상부 어댑터(21)로 구성되고, 좌측인 무 부하검사 공간에는 도 8의 하부 어댑터(21)만이 구성된다.
이러한 어댑터(21)는 스티어링 모듈(1)의 입·출력축을 수용하는 연결홀(21a)과, 연결홀(21a)내로 출몰하며 입·출력축과 맞물리는 연결대(21b)와, 연결대(21b)와 연결되어 입·출력축을 구속하는 척킹실린더(21c)로 구성된다. 즉, 리프트(25)에 의해 어댑터(21)가 상승 또는 하강하면, 연결홀(21a)로 스티어링 모듈(1)의 입·출력축이 각각 수용되고, 이 상태에서 척킹실린더(21c)가 연결홀(21a)내로 연결대(21b)를 돌출시켜 맞물리게 구속한다.
참고로 연결대(21b)는 앞에서 언급한 집게(17a)와 유사한 구조로, 평상 시 스프링에 의해 연결홀(21a)내에 돌출된 상태를 가지다가 리프트(25)에 의해 입·출력축이 진입되면, 함몰된 상태를 가진다. 여기서 척킹실린더(21c)가 연결대(21b)를 돌출시키려는 고정력을 부가하여 스티어링 모듈(1)의 입·출력축을 각각 구속한다. 입·출력축을 구속한 어댑터(21)는 입·출력축과 동일하게 회전한다.
리프트(25)는 도 8 및 도 9처럼 어댑터(21)와 함께 검사부(30)를 승·하강시키는 액추에이터로서, 본체에 장착된 가이드를 따라 슬라이드 운동하는 유동판(25a)과, 유동판(25a)과 본체에 각각 연결되어 승·하강 운동력을 부가하는 유동실린더(25b)로 구성된다. 즉, 스티어링 모듈(1)이 지그(15)에 거치 또는 턴테이블(15)에 의해 이송된 즉시 유동실린더(25b)가 유동판(25a)을 상승 및 하강시켜 어댑터(21)를 입·출력축으로 진입시킨다.
마지막으로 본 발명에 따른 검사부(30)는 도 1 및 도 2처럼 어댑터(21)의 하부와 상부에 서로 연결된 상태로 장착되어 성능을 검사하는 역할을 한다. 이러한 검사부(30)는 도 3 및 도 7처럼 어댑터(21)와 연결되어 스티어링 모듈(1)의 입·출력축으로 토크를 부가하는 검사모터(31)와, 어댑터(21)와 모터(31) 사이에 토크를 측정하는 검사센서(35)로 구성된다.
검사모터(31)는 도 8 및 도 9처럼 어댑터(21)와 축으로 연결되어 정적 토크 또는 동적 토크를 부가한다. 즉, 무 부하검사 공간(도 2 좌측)에 위치하는 검사모터(31)는 어댑터(21)로 정적 토크를 부가하고, 부하검사 공간(도 2 우측)에 위치하는 검사모터(31)는 어댑터(21)로 동적 토크를 부가한다.
검사센서(35)는 검사모터(31)와 어댑터(21)를 연결하는 축에 전달되는 토크를 측정한다. 즉, 무 부하검사에 위치하는 검사센서(35)는 검사모터(31)에 의해 스티어링 모듈(1)로 전달되는 정적 토크에 반발하는 토크를 측정하고, 부하검사에 위치하는 검사센서(35)는 동적 토크에 반발하는 토크를 측정한다.
한편, 본 발명에 따른 검사부(30)는 도 10처럼 턴테이블(11)의 주변에 스티어링 모듈(1)의 진동과 소음을 측정하는 보조센서(36)를 더 구비할 수도 있다. 보조센서(36)는 검사과정에서 발생하는 진동과 소음을 측정하여 스티어링 모듈(1)의 불량을 판정한다.
이하, 본 발명에 따른 검사장치로 스티어링 모듈(1)의 성능을 검사하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 완성된 스티어링 모듈(1)을 무 부하검사 공간에 위치하는 지그(15)에 거치시켜 고정한다. 이어서 리프트(25)가 어댑터(21)를 상승시켜 스티어링 모듈(1)의 출력축과 연결한다. 그리고 검사모터(31)가 작동하여 출력축을 정·역방향으로 각각 1~3회전시킨다. 이 과정에서 토크센서(35)가 스티어링 모듈(1)로 전달되는 토크를 측정하고, 측정된 토크와 검사모터(31)의 출력 토크를 비교하여 웜기어 등의 마찰을 산출한다.
측정이 완료되면 어댑터(21)와 리프트(25)가 본래의 위치로 복귀하고, 턴테이블(11)이 180°로 회전하여 스티어링 모듈(1)을 부하검사 공간으로 이송한다. 이어서 리프트(25)가 어댑터(21)를 승·하강시켜 스티어링 모듈(1)의 출력축과 입력축을 각각 연결한다. 그리고 검사모터(31)가 작동하여 입·출력축을 정지 또는 정·역방향으로 회전시키는 토크를 부가하여 논 어시스트검사와 어시스트검사를 실시한다.
논 어시스트검사는 스티어링 모듈(1)에 장착된 배력모터의 도움을 받지 않는 상태의 성능을 검사하는 것으로, 하부 검사모터(31)가 출력축을 고정시킨 상태에서 상부 검사모터(31)가 입력축으로 정·역방향의 토크를 부가한다. 이 과정에서 토크센서(35)가 상측과 하측의 토크를 각각 측정하여 입·출력 토크 또는 정·역방향 토크를 비교하여 상관관계를 산출한다.
어시스트검사는 스티어링 모듈(1)에 장착된 배력모터의 도움을 받고 실제 운전상황과 동일한 상태의 성능을 검사하는 것으로, 논 어시스트검사와 동일한 과정을 수행한다. 다만, 추가적으로 하부 검사모터(31)가 출력축으로 노면에 따라 바퀴로 전달되는 정·역방향의 동적 토크를 부가한다. 마찬가지로 토크센서(35)가 토크를 측정하여 입·출력 토크 또는 정·역방향 토크를 비교하여 상관관계를 산출한다.
이때, 무 부하 또는 부하도중 보조센서(36)가 진동과 소음을 측정하여 스티어링 모듈(1)의 웜기어나 웜베어링의 상태를 측정하여 적부적을 판단한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1: 스티어링 모듈 10: 이송부
11: 턴테이블 15: 지그
16: 거치대 17: 고정대
17a: 집게 17b: 밀대
18: 고정실린더 20: 연결부
21: 어댑터 21a: 연결홀
21b: 연결대 21c: 척킹실린더
25: 리프트 25a: 유동판
25b: 유동실린더 30: 검사부
31: 검사모터 35: 검사센서
36: 보조센서

Claims (5)

  1. 컬럼형 전자식 파워 스티어링(C-EPS) 모듈의 성능을 검사하는 장치에 있어서:
    상기 스티어링 모듈을 이송하는 턴테이블과, 상기 턴테이블 상에 스티어링 모듈을 거치하는 지그를 구비하는 이송부;
    상기 턴테이블의 상·하단에 스티어링 모듈의 입·출력축과 연결되는 어댑터와, 상기 어댑터를 승·하강시켜 입·출력축과의 연결을 단속하는 리프트를 구비하는 연결부; 및
    상기 어댑터와 연결되어 스티어링 모듈의 입·출력축으로 토크를 부가하는 검사모터와, 상기 어댑터와 모터 사이에 토크를 측정하는 검사센서를 구비하는 검사부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 스티어링 모듈의 입·출력축이 상하로 수직하게 정렬하는 거치대와, 상기 거치대 상에 스티어링 모듈을 고정하는 고정대와, 상기 고정대와 연결되어 고정력을 부가하는 고정실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정대는 거치대의 하단에 스티어링 모듈의 하부를 파지하는 집게와, 거치대의 상단에 스티어링 모듈의 상부를 가압하는 밀대로 구성되는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터는 스티어링 모듈의 입·출력축을 수용하는 연결홀과, 상기 연결홀내로 출몰하며 입·출력축과 맞물리는 연결대와, 상기 연결대와 연결되어 입·출력축을 구속하는 척킹실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는 턴테이블의 주변에 스티어링 모듈의 진동과 소음을 측정하는 보조센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전동식 파워 스티어링 성능 검사장치.
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