KR101890296B1 - 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치에 관한 것으로서, 카울 크로스 바아(Cowl Cross Bar)에 전동식 조향장치(MDPS, Motor Driven Power Steering)가 탑재된 시편에 대한 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행하는 인풋 드라이버(Input Driver)와, 상기 인풋 드라이버와 함께 상기 회전 내구 시험 및 상기 굽힘 강성 시험을 진행하되 시험값을 출력하는 아웃풋 로더(Output Loader)와, 상기 인풋 드라이버 및 상기 아웃풋 로더 사이에 배치되되 상기 시편을 위치 조정 가능하게 지지하는 시편 스탠드(Specimen Stand)를 구비하는 메인 픽쳐; 및 상기 회전 내구 시험과 상기 굽힘 강성 시험을 위해 상기 메인 픽쳐를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 시편과의 상대위치 조절을 위해 상기 인풋 드라이버는 제1 볼 스크루(Ball Screw)에 의해 위치가 조절 가능하게 마련되고, 상기 아웃풋 로더는 U 클램프로 위치 고정이 가능하게 마련되며, 상기 시편 스탠드는 상기 시편의 설치 위치에 따라 높낮이가 조절되게 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치{Durability testing device for a motor driven power steering}
본 발명은, 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진동, 핸들 움직임 등을 강제로 또한 지속적으로 가하는 방식으로 전동식 조향장치(MDPS)가 탑재되는 카울 크로스 바아에 대한 용접 분리, 파손, 뒤틀림 등의 내구성을 사전에 검증할 수 있음은 물론 결과값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 문제 발생 시 역분석이 가능하기 때문에 문제점 사전 검출을 통한 손실(loss)을 감소시킬 수 있는 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치에 관한 것이다.
전동식 조향장치(MDPS, Motor Driven Power Steering)는 종전의 유압식 파워스티어링 시스템과 달리 전동모터를 이용하는 방식이다.
즉 전동식 조향장치(MDPS)는 운전대가 전동모터에 의해 움직인다. 운전자가 스티어링 휠(운전대)을 돌리면 센서가 회전 방향과 속도 등을 감지한 후, 전동모터를 돌려 차량 앞바퀴에 적절한 구동력을 전달한다.
이러한 전동식 조향장치는 벨트 대신 자동차의 발전기로부터 전기를 공급받아 필요시에만 전동모터를 작동하기 때문에 엔진의 연료 소모와 공해물질 배출이 줄어든다. 또한 전동식 조향장치의 적용 시 연비가 향상될 수 있음은 물론 부품이 엔진룸에서 차지하는 부분이 줄어들고 무게도 5㎏ 이상 가볍다.
이와 같은 전동식 조향장치는 최근 출시되는 자동차의 중요 부품 중의 하나로서, 운전자에 의해 계속 움직여지기 때문에 오랜 기간 사용할 수 있는 내구성이 중요한 부품으로 간주된다.
한편, 전동식 조향장치는 카울 크로스 바아(Cowl Cross Bar)라는 차량 부품에 장착되는 것이 일반적이라서 카울 크로스 바아에 대한 내구성 검증이 필요하다.
하지만, 현재까지는 이에 적합한 내구성 검증 시험장치가 제안되지 않아 내구성 검증에 대한 효율이 감소되고 신뢰도가 떨어질 수밖에 없다는 점을 고려해 볼 때, 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치에 대한 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-1995-0058167호 대한민국특허청 출원번호 제10-1999-0026575호 대한민국특허청 출원번호 제10-2002-0040886호 대한민국특허청 출원번호 제20-2005-0026265호
본 발명의 목적은, 진동, 핸들 움직임 등을 강제로 또한 지속적으로 가하는 방식으로 전동식 조향장치(MDPS)가 탑재되는 카울 크로스 바아에 대한 용접 분리, 파손, 뒤틀림 등의 내구성을 사전에 검증할 수 있음은 물론 결과값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 문제 발생 시 역분석이 가능하기 때문에 문제점 사전 검출을 통한 손실(loss)을 감소시킬 수 있는 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 카울 크로스 바아(Cowl Cross Bar)에 전동식 조향장치(MDPS, Motor Driven Power Steering)가 탑재된 시편에 대한 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행하는 인풋 드라이버(Input Driver)와, 상기 인풋 드라이버와 함께 상기 회전 내구 시험 및 상기 굽힘 강성 시험을 진행하되 시험값을 출력하는 아웃풋 로더(Output Loader)와, 상기 인풋 드라이버 및 상기 아웃풋 로더 사이에 배치되되 상기 시편을 위치 조정 가능하게 지지하는 시편 스탠드(Specimen Stand)를 구비하는 메인 픽쳐; 및 상기 회전 내구 시험과 상기 굽힘 강성 시험을 위해 상기 메인 픽쳐를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 시편과의 상대위치 조절을 위해 상기 인풋 드라이버는 제1 볼 스크루(Ball Screw)에 의해 위치가 조절 가능하게 마련되고, 상기 아웃풋 로더는 U 클램프로 위치 고정이 가능하게 마련되며, 상기 시편 스탠드는 상기 시편의 설치 위치에 따라 높낮이가 조절되게 마련되는 것을 특징으로 하는 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치에 의해 달성된다.
상기 인풋 드라이버, 상기 아웃풋 로더 및 상기 시편 스탠드는 베이스 프레임 상에 일체로 지지되며, 상기 베이스 프레임에는 상기 인풋 드라이버, 상기 아웃풋 로더 및 상기 시편 스탠드의 설치를 위한 다수의 설치용 통공이 형성되되 상기 다수의 설치용 통공을 매개로 해서 상기 베이스 프레임 상의 미리 결정된 위치에 상기 인풋 드라이버, 상기 아웃풋 로더 및 상기 시편 스탠드가 설치되며, 상기 베이스 프레임의 하부에는 다수의 미끄럼 방지용 푸트가 마련되고, 상기 베이스 프레임의 측부에는 절취부가 형성될 수 있다.
상기 인풋 드라이버는, 상부 영역을 이루되 상기 시편의 상기 전동식 조향장치 및 상기 전동식 조향장치에 결합되는 스티어링 휠과 연결되어 상기 회전 내구 시험을 위한 각도와, 상기 굽힘 강성 시험을 위한 하중을 제어하는 인풋 드라이버 모터 아세이(Input Driver Motor Assy); 및 상기 인풋 드라이버 모터 아세이를 지지하는 인풋 드라이버 프레임(Input Driver Frame)을 포함하며, 상기 인풋 드라이버 모터 아세이는 제1 스크루 잭(Screw Jack)에 의해 높낮이가 조절되게 마련되고, 제2 볼 스크루(Ball Screw)에 의해 전, 후진이 가능하게 마련되고, 제2 스크루 잭(Screw Jack)에 의해 각도 조절이 가능하게 마련되며, 상기 제2 볼 스크루와 상기 제2 스크루 잭의 주변에는 제1 각도기가 배치되며, 상기 인풋 드라이버 모터 아세이는, 상기 회전 내구 시험을 위한 제1 서보모터; 상기 굽힘 강성 시험을 위한 제1 에어 실린더(Air Cylinder); 상기 제1 에어 실린더의 위치를 파악할 수 있는 제1 위치 파악모듈(LVDT); 입력 하중을 측정할 수 있는 제1 로드셀; 상기 스티어링 휠에 클램핑 또는 클랭핑 해제가 가능한 휠 클램프; 및 상기 휠 클램프 및 상기 제1 에어 실린더와 연결되는 클램프 바아를 포함하며, 상기 회전 내구 시험 시 상기 제1 서보모터에서 동력을 전달하면 제1 감속기, 제1 커플링, 제1 토크셀을 거쳐 제1 세레이션에서 상기 전동식 조향장치의 각도를 제어하되 상기 제1 세레이션에 상기 전동식 조향장치가 연결되기 위해 커넥터가 마련되며, 상기 인풋 드라이버 프레임에는 공압 라인부가 마련되되 상기 공압 라인부는 공압을 이용해서 상기 제1 에어 실린더의 하중 및 방향을 제어하며, 상기 공압 라인부는, 상기 제1 에어 실린더에 에어를 공급해 주며, 전진, 후진, 정지를 가능하게 해주는 방향전환밸브; 에어의 압력을 0~9Bar의 범위 내에서 제어해주는 전자식 레귤레이터; 및 입력되는 공압을 6bar로 세팅하는 수동 레귤레이터를 포함할 수 있다.
상기 아웃풋 로더는 상기 전동식 조향장치와 연결되어 부하를 주는 아웃풋 로더 모터 아세이(Output Loader Motor Assy)를 포함하며, 상기 아웃풋 로더 모터 아세이는 상기 회전 내구 시험을 위한 제2 서보모터를 포함하며, 상기 회전 내구 시험 시 상기 전동식 조향장치와 연결되어 있는 제2 세레이션부가 회전하면 상기 제2 서보모터에서 반대방향으로 부하를 제공하되 부하값은 상기 제2 세레이션부와 상기 제2 서보모터 사이의 제2 토크셀로 측정되어 그래프로 출력될 수 있다.
상기 시편 스탠드는, 상기 시편이 탑재되는 T 슬롯 테이블(T Slot Table); 상기 T 슬롯 테이블의 높낮이를 조절하는 스탠드 스크루 잭; 상기 T 슬롯 테이블에 마련되되 상기 시편을 받치는 다수 개의 시편 받침용 지그; 상기 시편 받침용 지그와 함께 상기 시편을 지지하는 제1 및 제2 사이드 지지대; 상기 제1 및 제2 사이드 지지대 사이에 마련되는 시편 중앙 지지대; 상기 시편 중앙 지지대의 상단부에 배치되어 상기 시편을 지지하는 상부 지그; 및 상기 시편 중앙 지지대의 주변에 배치되어 상기 시편 하부를 지지하는 다수의 바텀 지그를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진동, 핸들 움직임 등을 강제로 또한 지속적으로 가하는 방식으로 전동식 조향장치(MDPS)가 탑재되는 카울 크로스 바아에 대한 용접 분리, 파손, 뒤틀림 등의 내구성을 사전에 검증할 수 있음은 물론 결과값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 문제 발생 시 역분석이 가능하기 때문에 문제점 사전 검출을 통한 손실(loss)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 메인 픽쳐의 확대도이다.
도 3은 인풋 드라이버의 확대도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대 측면도이다.
도 5는 인풋 드라이버 모터 아세이 영역의 상세 구조도이다.
도 6은 인풋 드라이버 프레임에 마련되는 공압 라인부의 설명을 위한 도면이다.
도 7은 아웃풋 로더의 확대도이다.
도 8은 아웃풋 로더 모터 아세이 영역의 상세 구조도이다.
도 9는 시편 스탠드의 확대도이다.
도 10은 시편 스탠드에 시편이 클램핑된 상태의 측면도이다.
도 11은 회전 내구 시험을 위한 커넥터의 구조도이다.
도 12는 회전 내구 시험의 배치도이다.
도 13은 굽힘 강성 시험의 배치도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치의 제어블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치의 구성도, 도 2는 도 1에 도시된 메인 픽쳐의 확대도, 도 3은 인풋 드라이버의 확대도, 도 4는 도 3의 요부 확대 측면도, 도 5는 인풋 드라이버 모터 아세이 영역의 상세 구조도, 도 6은 인풋 드라이버 프레임에 마련되는 공압 라인부의 설명을 위한 도면, 도 7은 아웃풋 로더의 확대도, 도 8은 아웃풋 로더 모터 아세이 영역의 상세 구조도, 도 9는 시편 스탠드의 확대도, 도 10은 시편 스탠드에 시편이 클램핑된 상태의 측면도, 도 11은 회전 내구 시험을 위한 커넥터의 구조도, 도 12는 회전 내구 시험의 배치도, 도 13은 굽힘 강성 시험의 배치도, 그리고 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치는 진동, 핸들 움직임 등을 강제로 또한 지속적으로 가하는 방식으로 전동식 조향장치(MDPS, 10)가 탑재되는 카울 크로스 바아(30)에 대한 용접 분리, 파손, 뒤틀림 등의 내구성을 사전에 검증할 수 있음은 물론 결과값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 문제 발생 시 역분석이 가능하기 때문에 문제점 사전 검출을 통한 손실(loss)을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치는 도 12처럼 전동식 조향장치(10)가 탑재되는 카울 크로스 바아(30)에 대한 회전 내구 시험과, 도 13처럼 전동식 조향장치(10)가 탑재되는 카울 크로스 바아(30)에 대한 굽힘 강성 시험을 진행할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 본 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 픽쳐(100), 랙(Rack, 500), 그리고 일렉트릭 박스(Electronic Box, 600)를 포함할 수 있다. 랙(500)과 일렉트릭 박스(600)에 회전 내구 시험과 굽힘 강성 시험을 컨트롤하는 컨트롤러(700)가 탑재될 수 있다.
앞서 기술한 것처럼 카울 크로스 바아(30)에 전동식 조향장치(MDPS, Motor Driven Power Steering, 10)와, 스티어링 휠(20)이 탑재될 수 있다. 카울 크로스 바아(30)에 전동식 조향장치(10) 및 스티어링 휠(20)이 탑재된 도 1의 전체를 시편(1)이라 하여 설명한다.
스티어링 휠(20)은 원형의 링(ring) 형상을 갖는다는 점에서 메이커마다 대략 유사하지만 전동식 조향장치(10) 및 카울 크로스 바아(30)의 사이즈, 구조 및 외형은 메이커마다 상이하다. 따라서 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
참고로, 본 실시예에 따른 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치를 구동시키기 위한 장비 사양은 240V, 3P, 145A이다. 또한 7bar이상의 공압이 필요하다. 하지만, 이의 조건에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
메인 픽쳐(100)는 인풋 드라이버(Input Driver, 200), 아웃풋 로더(Output Loader, 300), 시편 스탠드(Specimen Stand, 400)를 포함할 수 있다.
인풋 드라이버(200)는 시편(1)에 대한 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행하는 장치이다.
아웃풋 로더(300)는 인풋 드라이버(200)와 함께 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행하되 시험값을 출력하는 장치이다.
그리고 시편 스탠드(400)는 인풋 드라이버(200)와 아웃풋 로더(300) 사이에 배치되되 시편(1)을 위치 조정 가능하게 지지하는 구조물이다.
인풋 드라이버(200), 아웃풋 로더(300) 및 시편 스탠드(400)는 베이스 프레임(110) 상에 일체로 지지될 수 있다. 따라서 이들을 한 번에 위치 이동시키기에 유리하다.
베이스 프레임(110)에는 인풋 드라이버(200), 아웃풋 로더(300) 및 시편 스탠드(400)의 설치를 위한 다수의 설치용 통공(111)이 형성된다. 다수의 설치용 통공(111)을 매개로 해서 베이스 프레임(110) 상의 적절한 위치에 인풋 드라이버(200), 아웃풋 로더(300) 및 시편 스탠드(400)를 설치할 수 있다.
베이스 프레임(110)의 하부에는 다수의 미끄럼 방지용 푸트(112)가 마련된다. 미끄럼 방지용 푸트(112)는 베이스 프레임(110)의 네 귀퉁이에 배치되어 베이스 프레임(110)을 안정적으로 지지할 수 있다. 그리고 베이스 프레임(110)의 측부에는 절취부(113)가 형성된다.
시편(1)과의 상대위치 조절을 위해 인풋 드라이버(200)는 제1 볼 스크루(Ball Screw, 201)에 의해 시편(1)에 따라 좌우로 움직일 수 있다. 아웃풋 로더(300)는 전동식 조향장치(10)에 맞춰 U 클램프(301)로 고정할 수 있다. 그리고 시편 스탠드(400)는 시편(1)의 설치 위치에 따라 높낮이가 조절될 수 있다.
인풋 드라이버(200)에 대해 살펴보면 시편(1)에 대한 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행한다.
인풋 드라이버(200)는 상부 영역을 이루되 시편(1)의 전동식 조향장치(10) 및 스티어링 휠(20)과 연결되어 회전 내구 시험을 위한 각도와, 굽힘 강성 시험을 위한 하중을 제어하는 인풋 드라이버 모터 아세이(Input Driver Motor Assy, 210)와, 하부 영역을 이루되 인풋 드라이버 모터 아세이(210)를 지지하는 인풋 드라이버 프레임(Input Driver Frame, 240)을 포함한다.
인풋 드라이버 모터 아세이(210)는 제1 스크루 잭(Screw Jack, 211)을 사용하여 높낮이를 조절할 수 있다.
인풋 드라이버 모터 아세이(210)의 높낮이 조절 방법을 알아본다. 우선, 4개의 클램프(212)에 부착되어 있는 클램프 레버(213)를 사용하여 클램프를 풀어준다. 그런 다음, 스크루 잭 샤프트(Screw Jack Shaft, 214)를 10mm 스패너 또는 10mm 복스를 사용하여 높낮이를 조절한다. 높낮이 조절이 끝나면 4개의 클램프(212)를 다시 체결해 주면 된다.
인풋 드라이버 모터 아세이(210)는 제2 볼 스크루(Ball Screw, 215)에 의해 전, 후진이 가능하며, 제2 스크루 잭(Screw Jack, 216)에 의해 각도 조절이 가능하다. 각도는 17ㅀ내지 30ㅀ범위 내에서 조절 가능하다.
제2 볼 스크루(215)와 제2 스크루 잭(216)의 주변에는 제1 각도기(217)가 배치된다. 그리고 제2 스크루 잭(216)의 반대편에는 유닛 베어링(219)이 마련된다.
인풋 드라이버 모터 아세이(210)의 각도 조절 방법을 알아본다. 우선, 고정용 볼트(218)를 풀어 준다. 그런 다음, 제2 스크루 잭(216)을 10mm 스패너 또는 10mm 복스를 사용하여 각도를 조절한다. 제1 각도기(217)를 확인하여 각도 조절 후, 풀었던 고정용 볼트(218)를 다시 체결해 주면 된다.
한편, 인풋 드라이버 모터 아세이(210)는 회전 내구 시험을 위한 제1 서보모터(221)와, 굽힘 강성 시험을 위한 제1 에어 실린더(Air Cylinder, 225)를 포함한다.
우선, 회전 내구 시험 시 제1 서보모터(221)에서 동력을 전달하면 제1 감속기(222), 제1 커플링(222a), 제1 토크셀(223)을 거쳐 제1 세레이션(224)에서 전동식 조향장치(MDPS, 10)의 각도를 제어할 수 있다.
제1 세레이션(224)에 전동식 조향장치(10)가 연결되기 위해 도 11과 같은 구조의 커넥터(230)가 사용된다. 커넥터(230)는 전동식 조향장치(10)의 샤프트(11)에 연결되는 제1 연결구(231)와, 제1 세레이션(224)에 연결되는 연결 세레이션(234)을 구비하는 제2 연결구(233)와, 제1 및 제2 연결구(231,233)를 연결하는 연결용 볼트(232)를 포함할 수 있다.
회전 내구 시험 시 도 12처럼 커넥터(230)를 전동식 조향장치(10)에 연결시킨 후, 제1 세레이션(224)이 제2 연결구(233)의 연결 세레이션(234)에 연결되게 한 상태에서 제1 서보모터(221)의 회전을 통해 진행할 수 있다.
다음, 굽힘 강성 시험 시 제1 에어 실린더(225)를 사용할 수 있는데, 제1 에어 실린더의 위치를 파악할 수 있는 제1 위치 파악모듈(LVDT, 226)과, 입력 하중을 측정할 수 있는 제1 로드셀(227)이 갖춰짐으로써, 시료(1)의 굽힘 강성 시험을 진행할 수 있다.
이러한 굽힘 강성 시험을 위해 도 4에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(20)에 클램핑 또는 클랭핑 해제가 가능한 휠 클램프(228)와, 휠 클램프(228) 및 제1 에어 실린더(225)와 연결되는 클램프 바아(229)를 포함할 수 있다.
이에, 굽힘 강성 시험을 진행할 때는 도 13처럼 휠 클램프(228)를 스티어링 휠(20)에 클램핑시킨 이후에 제1 에어 실린더(225)로 클램프 바아(229)를 가압하면서 제1 위치 파악모듈(LVDT, 226)로 이를 감지하는 방식으로 진행할 수 있다.
한편, 인풋 드라이버 프레임(240)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 공압 라인부(250)가 갖춰진다.
공압 라인부(250)는 인풋 드라이버 프레임(240)의 뒤에 배치되며, 공압을 이용해서 제1 에어 실린더(225)의 하중 및 방향을 제어해주는 역할을 한다. 이러한 공압 라인부(250)는 방향전환밸브(251), 전자식 레귤레이터(252) 및 수동 레귤레이터(253)를 포함한다.
방향전환밸브(251)는 제1 에어 실린더(225)에 에어를 공급해 주며, 전진, 후진, 정지를 가능하게 해준다. 전자식 레귤레이터(252)는 에어의 압력을 0~9Bar의 범위 내에서 제어해준다. 수동 레귤레이터(253)는 입력되는 공압을 일정 수준으로 맞춰 전자식 레귤레이터(252)로 공급시켜준다. 즉 수동으로 밸브를 돌려 제어한다. 6bar로 세팅할 수 있다.
한편, 아웃풋 로더(300)는 도 7에 도시된 바와 같이, 전동식 조향장치(MDPS, 10)와 연결되어 부하를 주는 아웃풋 로더 모터 아세이(Output Loader Motor Assy, 310)를 포함한다. 아웃풋 로더 모터 아세이(310)를 통해 전동식 조향장치(MDPS, 10)의 설치 각도를 확인해서 조절해준다.
아웃풋 로더 모터 아세이(310)의 각도 조절 방법을 알아본다. 우선, 고정용 볼트(321)를 풀어준다. 그런 다음, 핸들(322)로 아웃풋 로더 모터 아세이(310)의 각도를 조절한다. 이때는 제2 각도기(324)를 보면서 아웃풋 로더 모터 아세이(310)의 각도를 조절한다. 핸들(322)에는 핸들 감속기(323)가 연결된다. 조절이 끝나면 고정용 볼트(321)를 다시 체결해서 고정해준다.
아웃풋 로더 모터 아세이(310)는 회전 내구 시험을 위한 제2 서보모터(311)를 포함한다. 회전 내구 시험 시 전동식 조향장치(10)와 연결되어 있는 제2 세레이션부(312)가 회전하면 제2 서보모터(311)에서 반대방향으로 부하를 준다. 부하값은 제2 세레이션부(312)와 제2 서보모터(311) 사이의 제2 토크셀(313)로 측정하여 그래프로 보여준다.
제2 서보모터(311)에는 제2 감속기(314)가 연결된다. 제2 감속기(314)와 제2 토크셀(313), 그리고 제2 토크셀(313)과 제2 세레이션부(312)는 각각 제2 커플링(315,316)에 의해 연결된다.
한편, 시편 스탠드(400)는 시편(1)을 거치해서 실제 차량처럼 고정시키는 역할을 한다. 스탠드 스크루 잭(401)을 이용해서 시편(1)이 탑재되는 T 슬롯 테이블(T Slot Table, 402)의 높낮이를 조절할 수 있다.
T 슬롯 테이블(402)에는 시편(1)을 받치는 시편 받침용 지그(410)가 다수 개 배치된다. 시편 받침용 지그(410)는 완충작용이 가능한 쇼버로 적용될 수 있다.
시편 받침용 지그(410)와 함께 시편(1)을 지지하기 위해 제1 및 제2 사이드 지지대(421,422)가 마련된다. 제1 및 제2 사이드 지지대(421,422)는 그 일측이 T 슬롯 테이블(402)에 고정되고 타측이 시편(1)에 나사 결합되는 방식으로 시편(1)의 사이드를 지지한다.
제1 및 제2 사이드 지지대(421,422) 사이에는 시편 중앙 지지대(424)가 마련된다. 시편 중앙 지지대(424)의 상단부에 상부 지그(425)가 마련되어 시편(1)과 시편 중앙 지지대(424)를 나사로 고정시킴으로써 그 위치에서 시편(1)을 지지한다.
시편 중앙 지지대(424)의 주변에는 시편(1)의 하부를 지지하는 다수의 바텀 지그(423)가 마련된다. 바텀 지그(423) 역시 나사 고정 방식으로 시편(1)을 지지할 수 있다.
한편, T 슬롯 테이블(402)의 높낮이 조절 방법을 알아본다. 스탠드 클램프(404)에 연결되는 스탠드 클램프 레버(405)를 사용해서 스탠드 클램프(404)를 풀어준다. 그런 다음, 스탠드 스크루 잭(401)을 10mm 스패너 또는 10mm 복스를 사용하여 T 슬롯 테이블(402)의 높낮이를 조절한다. 높낮이 조절이 끝나면 스탠드 클램프(404)를 다시 조이면 된다.
이처럼 T 슬롯 테이블(402)의 높낮이를 조절하면 그 상부의 시편 받침용 지그(410) 역시 높낮이가 함께 조절될 수 있기 때문에 결과적으로 시편(1)의 높낮이 조절이 가능해질 수 있다. 따라서 다양한 형태의 시편에 대한 테스트가 가능해질 수 있는 이점이 있다.
한편, 컨트롤러(700)는 시편(1)에 대한 회전 내구 시험과 굽힘 강성 시험을 컨트롤한다. 즉 컨트롤러(700)는 시편(1)에 대한 도 12의 회전 내구 시험 및 도 13의 굽힘 강성 시험을 위해 메인 픽쳐(100), 특히 인풋 드라이버(200) 및 아웃풋 로더(300)의 동작을 컨트롤한다. 이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(700)는 중앙처리장치(710, CPU), 메모리(720, MEMORY), 그리고 서포트 회로(730, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(710)는 본 실시예에서 시편(1)에 대한 도 12의 회전 내구 시험 및 도 13의 굽힘 강성 시험을 위해 메인 픽쳐(100), 특히 인풋 드라이버(200) 및 아웃풋 로더(300)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(720, MEMORY)는 중앙처리장치(710)와 연결된다. 메모리(720)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(730, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(710)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(730)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(700)는 시편(1)에 대한 회전 내구 시험과 굽힘 강성 시험을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(700)가 시편(1)에 대한 도 12의 회전 내구 시험 및 도 13의 굽힘 강성 시험을 위해 메인 픽쳐(100), 특히 인풋 드라이버(200) 및 아웃풋 로더(300)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(720)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(720)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 진동, 핸들 움직임 등을 강제로 또한 지속적으로 가하는 방식으로 전동식 조향장치(MDPS)가 탑재되는 카울 크로스 바아에 대한 용접 분리, 파손, 뒤틀림 등의 내구성을 사전에 검증할 수 있음은 물론 결과값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 문제 발생 시 역분석이 가능하기 때문에 문제점 사전 검출을 통한 손실(loss)을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 시편 10 : 전동식 조향장치
11 : 샤프트 20 : 스티어링 휠
30 : 카울 크로스 바아 100 : 메인 픽쳐
110 : 베이스 프레임 111 : 설치용 통공
112 : 미끄럼 방지용 푸트 113 : 절취부
200 : 인풋 드라이버 201 : 제1 볼 스크루
210 : 인풋 드라이버 모터 아세이 211 : 제1 스크루 잭
212 : 클램프 213 : 클램프 레버
214 : 인풋 드라이버 모터 215 : 제2 볼 스크루
216 : 제2 스크루 잭 217 : 제1 각도기
218 : 고정용 볼트 219 : 유닛 베어링
221 : 제1 서보모터 222 : 제1 감속기
223 : 제1 토크셀 224 : 제1 세레이션
225 : 제1 에어 실린더 226 : 제1 위치 파악모듈
227 : 제1 로드셀 228 : 클램프
229 : 클램프 바아 240 : 인풋 드라이버 프레임
250 : 공압 라인부 251 : 방향전환밸브
252 : 전자식 레귤레이터 253 : 수동 레귤레이터
300 : 아웃풋 로더 301 : U 클램프
310 : 아웃풋 로더 모터 아세이 400 : 시편 스탠드
401 : 스탠드 스크루 잭 402 : T 슬롯 테이블
410 : 시편 받침용 지그 421 : 제1 사이드 지지대
422 : 제2 사이드 지지대 500 : 랙
600 : 일렉트릭 박스 700 : 컨트롤러

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 카울 크로스 바아(Cowl Cross Bar)에 전동식 조향장치(MDPS, Motor Driven Power Steering)가 탑재된 시편에 대한 회전 내구 시험 및 굽힘 강성 시험을 진행하는 인풋 드라이버(Input Driver)와, 상기 인풋 드라이버와 함께 상기 회전 내구 시험 및 상기 굽힘 강성 시험을 진행하되 시험값을 출력하는 아웃풋 로더(Output Loader)와, 상기 인풋 드라이버 및 상기 아웃풋 로더 사이에 배치되되 상기 시편을 위치 조정 가능하게 지지하는 시편 스탠드(Specimen Stand)를 구비하는 메인 픽쳐; 및
    상기 회전 내구 시험과 상기 굽힘 강성 시험을 위해 상기 메인 픽쳐를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 시편과의 상대위치 조절을 위해 상기 인풋 드라이버는 제1 볼 스크루(Ball Screw)에 의해 위치가 조절 가능하게 마련되고, 상기 아웃풋 로더는 U 클램프로 위치 고정이 가능하게 마련되며, 상기 시편 스탠드는 상기 시편의 설치 위치에 따라 높낮이가 조절되게 마련되고,
    상기 인풋 드라이버는,
    상부 영역을 이루되 상기 시편의 상기 전동식 조향장치 및 상기 전동식 조향장치에 결합되는 스티어링 휠과 연결되어 상기 회전 내구 시험을 위한 각도와, 상기 굽힘 강성 시험을 위한 하중을 제어하는 인풋 드라이버 모터 아세이(Input Driver Motor Assy); 및
    상기 인풋 드라이버 모터 아세이를 지지하는 인풋 드라이버 프레임(Input Driver Frame)을 포함하며,
    상기 인풋 드라이버 모터 아세이는 제1 스크루 잭(Screw Jack)에 의해 높낮이가 조절되게 마련되고, 제2 볼 스크루(Ball Screw)에 의해 전, 후진이 가능하게 마련되고, 제2 스크루 잭(Screw Jack)에 의해 각도 조절이 가능하게 마련되며,
    상기 제2 볼 스크루와 상기 제2 스크루 잭의 주변에는 제1 각도기가 배치되며,
    상기 인풋 드라이버 모터 아세이는,
    상기 회전 내구 시험을 위한 제1 서보모터;
    상기 굽힘 강성 시험을 위한 제1 에어 실린더(Air Cylinder);
    상기 제1 에어 실린더의 위치를 파악할 수 있는 제1 위치 파악모듈(LVDT);
    입력 하중을 측정할 수 있는 제1 로드셀;
    상기 스티어링 휠에 클램핑 또는 클랭핑 해제가 가능한 휠 클램프; 및
    상기 휠 클램프 및 상기 제1 에어 실린더와 연결되는 클램프 바아를 포함하며,
    상기 회전 내구 시험 시 상기 제1 서보모터에서 동력을 전달하면 제1 감속기, 제1 커플링, 제1 토크셀을 거쳐 제1 세레이션에서 상기 전동식 조향장치의 각도를 제어하되 상기 제1 세레이션에 상기 전동식 조향장치가 연결되기 위해 커넥터가 마련되며,
    상기 인풋 드라이버 프레임에는 공압 라인부가 마련되되 상기 공압 라인부는 공압을 이용해서 상기 제1 에어 실린더의 하중 및 방향을 제어하며,
    상기 공압 라인부는,
    상기 제1 에어 실린더에 에어를 공급해 주며, 전진, 후진, 정지를 가능하게 해주는 방향전환밸브;
    에어의 압력을 0~9Bar의 범위 내에서 제어해주는 전자식 레귤레이터; 및
    입력되는 공압을 6bar로 세팅하는 수동 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아웃풋 로더는 상기 전동식 조향장치와 연결되어 부하를 주는 아웃풋 로더 모터 아세이(Output Loader Motor Assy)를 포함하며,
    상기 아웃풋 로더 모터 아세이는 상기 회전 내구 시험을 위한 제2 서보모터를 포함하며,
    상기 회전 내구 시험 시 상기 전동식 조향장치와 연결되어 있는 제2 세레이션부가 회전하면 상기 제2 서보모터에서 반대방향으로 부하를 제공하되 부하값은 상기 제2 세레이션부와 상기 제2 서보모터 사이의 제2 토크셀로 측정되어 그래프로 출력되는 것을 특징으로 하는 카울 크로스 바아 내구성 검증 시험장치.
  5. 삭제
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