KR20060058998A

KR20060058998A - 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기

Info

Publication number: KR20060058998A
Application number: KR1020040098079A
Authority: KR
Inventors: 성백민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-01

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기에 관한 것으로, 콘트롤러(19)와, 상기 콘트롤러(19)의 제어를 받아 조향핸들(1)을 임의의 방향으로 회전시키기 위해 작동하는 조향핸들액추에이터(17)와, 상기 조향핸들(1)의 조작력을 전달받아 회전운동이 가능하도록 좌우측 차륜의 너클(6,11)측에 각각 결합되면서 상기 조향핸들(1)의 회전각에 대응하여 너클(6,11)측으로 저항반력의 힘을 발생시키도록 하는 한 쌍의 저항반력발생수단으로 구성된 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기에 있어서, 상기 저항반력발생수단(30)은, 일단이 상기 좌우측 차륜의 너클(6,11)에 고정되도록 결합되면서 상기 너클(6,11)과의 결합부로부터 인접한 부위에 힌지축(31a)이 결합되어 조향핸들(1)의 조작력에 따라 회전운동을 하는 회전바부재(31)와, 상기 회전바(31)의 양측면에 각각 가류접착되어 회전하는 방향측으로 돌출되는 한 쌍의 고무부재(33)와, 상기 고무부재(33)의 선단으로부터 이격된 부위에 각각 고정되도록 설치되어 상기 회전바부재(31)의 회전각도에 따라 상기 고무부재(33)를 압축변형시키도록 하는 가압브라켓트부재(35)로 구성되어져, 실제 차량에서 발생하는 캠버 및 캐스터각의 변화에 맞추어 실험을 할 수 있게 됨으로써 스티어링시스템의 내구성을 정확하게 측정할 수 있도록 된 것이다.

Description

자동차용 스티어링시스템의 내구시험기{endurance tester of steering system for vehicle}

도 1은 종래 구조에 따른 스티어링시스템의 내구시험기를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 스티어링시스템의 내구시험기를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 내구시험기의 작동상태를 설명하기 위한 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 조향핸들 6,11 - 너클

17 - 조향핸들액추에이터 19 - 콘트롤러

30 - 저항반력발생수단 31a - 힌지축

31 - 회전바부재 33 - 고무부재

35 - 가압브라켓트부재

본 발명은 차종별로 제작된 스티어링시스템의 내구성을 실차에 장착하기 전에 실험을 통하여 평가할 수 있도록 하는 시험기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 구비된 스티어링시스템은 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키도록 하는 장치인 바, 도 1에는 통상적으로 사용되는 차축현가식 스티어링시스템의 링크기구가 도시되어 있다.

즉, 운전자의 조작력을 직접 전달받는 조향핸들(1) 및 조향축(2)과, 상기 조향축(2)의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 운동방향을 바꾸어 전달하는 조향기어박스(3)와, 상기 조향기어박스(3)와 연결되도록 설치되는 피트먼아암(4)과, 상기 피트먼아암(4)과 볼조인트의 결합에 의해 연결되는 드래그링크(5)와, 상기 드래그링크(5)와 볼조인트의 결합에 의해 연결되면서 일측 차륜의 너클(6)과 일체로 제작되는 너클아암(7)과, 상기 너클아암(7)을 반대쪽 차륜(도시않됨)의 너클아암(8)과 연결시키도록 장착되는 타이로드(9)등으로 구성된다.

도시된 미설명 부호 11은 반대쪽 차륜의 너클(11)에 해당된다.

한편, 상기와 같이 구성된 완제품의 스티어링시스템은 실차에 장착되기 전에 내구성을 평가하는 실험을 거치게 된다.

이때, 스티어링시스템의 내구성 평가실험의 조건은 첫째 실제차량에서와 같이 일정한 하중을 받고 있는 상태여야 하고, 둘째 노면으로부터의 반력이 가장 큰 상태(차량이 정지된 상태)이어야 한다.

따라서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 제1너클액추에이터(13)와 제2너클액추에이터(15)를 이용하여 좌우측 차륜의 너클(6,11)측으로 차량의 정지시에 해 당하는 저항반력의 힘을 가하게 된다.

이때, 상기 제1너클액추에이터(13) 및 상기 제2너클액추에이터(15)는 실제차량에서와 같이 스티어링시스템이 일정한 하중을 받고 있는 상태임을 감안하여 너클(6,11)측으로 저항반력의 힘을 가해주게 된다.

그리고, 상기 제1,제2너클액추에이터(13,15)가 저항반력의 힘을 발생시키고 나면, 콘트롤러(19)의 제어를 받는 조향핸들액추에이터(17)가 작동되면서 조향핸들(1)을 임의의 방향으로 회전시키게 된다.(대략 정회전 또는 역회전 방향으로 3바퀴정도 회전시킴)

이와 같이, 조향핸들(1)이 작동될 때 상기 콘트롤러(19)는 스티어링시스템에 부착된 다수개의 센서들로부터 피드백되는 전기신호를 분석하여 스티어링시스템의 전체적인 내구성을 평가하게 된다.

한편, 상기와 같이 제1,제2너클액추에이터(13,15)를 이용하여 좌우측 차륜의 너클(6,11)측으로 저항반력의 힘을 발생시키게 되면, 상기 좌우측 차륜의 너클(6,11)은 차체의 횡방향(폭방향)을 향하는 방향으로만 힘을 받게 된다.

그러나, 실제의 차량에서 너클(6,11)이 받는 반력은 차체의 횡방향뿐만 아니라 상하방향으로도 반력을 받게 된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 평가실험은 실제 차량에서 발생하는 캠버 및 캐스터각의 변화에 맞추어 실험을 할 수 없다는 단점이 있고, 이로 인해 스티어링시스템의 내구성을 정확하게 측정할 수 없는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 실제 차량에서 발생하는 캠버 및 캐스터각의 변화를 감안하여 스티어링시스템의 내구성을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 비용이 많이 소요되는 액추에이터의 사용을 최대한 억제하여 제작비용을 대폭 절감시킬 수 있도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 콘트롤러와, 상기 콘트롤러의 제어를 받아 조향핸들을 임의의 방향으로 회전시키기 위해 작동하는 조향핸들액추에이터와, 상기 조향핸들의 조작력을 전달받아 회전운동이 가능하도록 좌우측 차륜의 너클측에 각각 결합되면서 상기 조향핸들의 회전각에 대응하여 너클측으로 저항반력의 힘을 발생시키도록 하는 한 쌍의 저항반력발생수단으로 구성된 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기에 있어서, 상기 저항반력발생수단은 일단이 상기 좌우측 차륜의 너클에 고정되도록 결합되면서 상기 너클과의 결합부로부터 인접한 부위에 힌지축이 결합되어 조향핸들의 조작력에 따라 회전운동을 하는 회전바부재와, 상기 회전바의 양측면에 각각 가류접착되어 회전하는 방향측으로 돌출되는 한 쌍의 고무부재와, 상기 고무부재의 선단으로부터 이격된 부위에 각각 고정되도록 설치되어 상기 회전바부재의 회전각도에 따라 상기 고무부재를 압축변형시키도록 하는 가압브라켓트부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스티어링시스템의 내구시험기를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 종래 구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명은 스티어링시스템의 내구성을 실차에 장착하기 전에 실험을 통하여 평가할 수 있도록 하는 시험기에 관한 것이다.

일반적인 스티어링시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자의 조작력을 직접 전달받는 조향핸들(1) 및 조향축(2)과, 상기 조향축(2)의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 운동방향을 바꾸어 전달하는 조향기어박스(3)와, 상기 조향기어박스(3)와 연결되도록 설치된 피트먼아암(도시않됨)과 볼조인트의 결합에 의해 연결되는 드래그링크(5)와, 상기 드래그링크(5)와 볼조인트의 결합에 의해 연결되면서 일측 차륜의 너클(6)과 일체로 제작되는 너클아암(도시않됨)과, 상기 너클아암을 반대쪽 차륜의 너클아암(도시않됨)과 연결시키도록 장착되는 타이로드(9)등으로 구성된다.

한편, 상기와 같이 구성된 완제품의 스티어링시스템은 본 발명에 따른 내구시험기를 통해 실차에 장착되기 전에 내구성을 평가하는 실험을 거치게 된다.

즉, 본 발명에 따른 스티어링시스템의 내구시험기는 도시된 바와 같이 콘트롤러(19)와, 상기 콘트롤러(19)의 제어를 받아 조향핸들(1)을 임의의 방향으로 회전시키기 위해 작동하는 조향핸들액추에이터(17)와, 상기 조향핸들(1)의 조작력을 전달받아 회전운동이 가능하도록 좌우측 차륜의 너클(6,11)측에 각각 결합되면서 상기 조향핸들(1)의 회전각에 대응하여 너클(6,11)측으로 저항반력의 힘을 발생시키도록 하는 한 쌍의 저항반력발생수단(30)으로 구성된다.

여기서, 상기 저항반력발생수단(30)은 일단이 상기 좌우측 차륜의 너클(6,11)에 고정되도록 결합되면서 상기 너클(6,11)과의 결합부로부터 인접한 부위에 힌지축(31a)이 결합되어 조향핸들(1)의 조작력에 따라 회전운동을 하는 회전바부재(31)와, 상기 회전바(31)의 양측면에 각각 가류접착되어 회전하는 방향측으로 돌출되는 한 쌍의 고무부재(33)와, 상기 고무부재(33)의 선단으로부터 이격된 부위에 각각 고정되도록 설치되어 상기 회전바부재(31)의 회전각도에 따라 상기 고무부재(33)를 압축변형시키도록 하는 가압브라켓트부재(35)로 구성된다.

그리고, 상기 가압브라켓트부재(35)는 상기 회전바부재(31)가 회전되지 않은 중립일 경우와 조향핸들(1)의 조작력을 전달받은 상기 회전바부재(31)가 최대로 회전되었을 경우에, 상기 고무부재(33)의 선단으로부터 이격되는 위치에서 상기 회전바부재(31)의 최대 회전범위를 벗어나지 않는 위치사이에 존재하도록 설치되어 진다.

그리고, 본 발명에 따른 콘트롤러(19)와 조향핸들액추에이터(17)와 힌지축(31a) 및 가압브라켓트부재(35)는 내구시험을 하는 장치상에 고정되도록 설치되어진다.

한편, 스티어링시스템의 내구성 평가실험의 조건은 실제차량에서와 같이 일정한 하중을 받고 있는 상태여야 하고, 아울러 노면으로부터의 반력이 가장 큰 상태(차량이 정지된 상태)이어야 한다.

이에 따라, 본 발명에서는 회전바부재(31)의 회전으로 고무부재(33)가 가압브라켓트부재(35)와 접촉할 때, 상기 고무부재(33)의 탄성압축변형시 발생하는 반력이 노면으로부터의 저항반력에 해당하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 내구시험기의 작동과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 콘트롤러(19)의 제어를 받는 조향핸들액추에이터(17)가 작동을 하게 되면, 조향핸들(1)은 액추에이터의 작동력을 전달받아 임의의 방향으로 회전되게 된다.(대략 정회전 또는 역회전 방향으로 3바퀴정도 회전됨)

한편, 도 3과 도 4는 조향핸들(1)이 시계방향으로 회전될 때의 상태이며, 이때 조향핸들(1)의 조작력은 조향기어박스(3)와 드래그링크(5) 및 타이로드(9)등의 링크기구를 통해 좌우측의 회전바부재(31)쪽으로 전달되게 되고, 상기 회전바부재(31)는 조향핸들(1)의 조작력을 전달받아 힌지축(31a)을 중심으로 회전을 하게 된다.

여기서, 도 3은 회전바부재(31)가 일방향으로 회전을 할 때 일측의 고무부재(33)가 가압브라켓트부재(35)와 접촉되는 순간의 상황을 도시한 것이다.

계속해서, 조향핸들(1)이 동일한 방향으로 회전되면 일측의 고무부재(33)는 도 4에 도시된 바와 같이 가압브라켓트부재(35)와의 접촉면적이 커짐으로 인해 탄력적인 압축변형을 하게 된다.

이때, 상기 고무부재(33)의 탄성압축변형시 발생하는 반력이 노면으로부터의 저항반력에 해당하게 된다.

또한, 상기 조향핸들(1)의 회전각은 실제차량에서와 같이 스티어링시스템이 일정한 하중을 받고 있는 상태임을 감안하여 회전되게 된다.(그러나, 일방향으로 최대 3바퀴이상 회전되지 않게 된다.)

이와 같이, 조향핸들(1)이 회전되고 고무부재(33)가 탄력적으로 압축변형되면서 저항반력을 발생시키게 되면, 이때 상기 콘트롤러(19)는 스티어링시스템에 부착된 다수개의 센서들로부터 피드백되는 전기신호를 분석하여 스티어링시스템의 전체적인 내구성을 평가하게 된다.

한편, 저항반력을 발생시키기 위해 본 발명에서와 같이 고무부재(33)를 사용하게 되면, 상기 고무부재(33)는 차체의 횡방향 뿐만 아니라 상하방향으로의 반력도 발생시키게 되므로, 실제 차량에서 발생하는 캠버 및 캐스터각의 변화에 맞추어 실험을 할 수 있는 장점이 있게 된다.

이와 같은 장점은 제1,제2너클액추에이터(13,15)를 이용하여 저항반력의 힘을 발생시키던 종래의 시험기와 비교하여 볼 때 스티어링시스템의 내구성을 정확하게 측정할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명의 시험기는 고가의 제1,제2너클액추에이터(13,15)대신에 저가의 고무부재(33)를 사용하는 것으로서, 제작비용을 대폭 절감시킬 수 있는 잇점도 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 내구시험기는, 실제 차량에서 발생하는 캠버 및 캐스터각의 변화에 맞추어 실험을 할 수 있게 됨으로써 스티어링시스템의 내구성을 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 제작비용도 대폭 절감시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

콘트롤러(19)와, 상기 콘트롤러(19)의 제어를 받아 조향핸들(1)을 임의의 방향으로 회전시키기 위해 작동하는 조향핸들액추에이터(17)와, 상기 조향핸들(1)의 조작력을 전달받아 회전운동이 가능하도록 좌우측 차륜의 너클(6,11)측에 각각 결합되면서 상기 조향핸들(1)의 회전각에 대응하여 너클(6,11)측으로 저항반력의 힘을 발생시키도록 하는 한 쌍의 저항반력발생수단으로 구성된 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기에 있어서,

상기 저항반력발생수단(30)은,

일단이 상기 좌우측 차륜의 너클(6,11)에 고정되도록 결합되면서 상기 너클(6,11)과의 결합부로부터 인접한 부위에 힌지축(31a)이 결합되어 조향핸들(1)의 조작력에 따라 회전운동을 하는 회전바부재(31)와,

상기 회전바(31)의 양측면에 각각 가류접착되어 회전하는 방향측으로 돌출되는 한 쌍의 고무부재(33)와,

상기 고무부재(33)의 선단으로부터 이격된 부위에 각각 고정되도록 설치되어 상기 회전바부재(31)의 회전각도에 따라 상기 고무부재(33)를 압축변형시키도록 하는 가압브라켓트부재(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기.
제 1항에 있어서, 상기 가압브라켓트부재(35)는

상기 회전바부재(31)가 회전되지 않은 중립일 경우와 조향핸들(1)의 조작력을 전달받은 상기 회전바부재(31)가 최대로 회전되었을 경우에, 상기 고무부재(33)의 선단으로부터 이격되는 위치에서 상기 회전바부재(31)의 최대 회전범위를 벗어나지 않는 위치사이에 존재하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링시스템의 내구시험기.