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노약자를 위한 자동차용 파워시트 개발

강혜진 , 천태진

창원대 기계공학과 첨단 복합재료 실험실

창 원 대 학 교

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차 례

1. 연구 배경 및 목적연구 배경 및 목적

2. 파워시트의 설계파워시트의 설계

3. 파워시트의 구조해석파워시트의 구조해석

4. 결 론결 론

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장애인 이동권에 대한 관심

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장애인 이동권에 대한 관심

• 민주노동당이 장애인 이동 보장법 제정 공동대책위 ( 이하 이동보장 공대위 ) 와 공동으 로 ' 장애인 · 노인 · 임산부 등의 교통수단 이용 및 이동보장에 관한 법률 ' 을 발의했다 . 아직 민주노동당 의원들을 중심으 로 14 명만이 법안에 서명한 상태지만 , 장애인 이동권에 대한 법률의 국회 발의는 이번 이 처음이다 .

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연 구 배 경

파워시트 개발의 필요성 증대

후천성 장애인 증가후천성 장애인 증가

노약자 및 장애인 이동권 보장노약자 및 장애인 이동권 보장

노령화 인구 증가노령화 인구 증가 장애인 기본권 보장장애인 기본권 보장

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연 구 목 적

• 파워시트 : 휠체어를 탄 장애인이 보다 쉽게 차량에 탑승하기 위한 장치

* 메커니즘이 간단하고 turn-down 기능을 가진 승용과 승합차에 적용 가능한 국산 전동의자를 개발

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파워시트의 구동 방식

Turn-out type

Turny type (Turn-down)

Turn-out

with Carony

Turny

with Carony

DC 모터로 90° 회전 후 슬라이드에 의해 구동 .

Turn-out 방식 으로 구동 한 후 hand controller 로 원하는 높이 까지 낮춤 .

Carony 란 슬라이드를 통해 Seat 가 미끄러져 휠체어에 바로 결합되는 구동방식 .

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파워시트의 구동 방식

Turn-out with Carony

Turny with Carony

Turny type (Turn-down)

Turn-out type

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파워시트의 구동 방식

장 점 단 점

Turn-out type

•작동 Mechanism 이 비교적 간단

•Flatform 과 Slide 가 독립적

•측면 주차공간 부족 시

사용불가

•차체가 높은 차량 적용 시 승하 차 불편

Turny type(Turndown)

•휠체어 사용자가 직접 높낮이 제어 (Hand Controller 에 up/down 버튼 이

용 )•승하 차 용이

•측면 주차공간 부족 시

승 , 하차의 어려움

Carony type

•앉은 채로 Transport wheelchair 로

직접 이동 가능

•별도의 Lifting 필요 없음

•상용화 어려움 ( 별도의 Transport wheelchair필요 )

•타인의 도움 필요 (Installation 과 이동 시 )

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본 연구에서 수행한 파워시트 설계

첫번째 두번째 세번쨰

기존 Turny type (turn-down) 의 Turn 동작과

Slide 동작을 기구학적으로 병합

회전동작 및 슬라이드 동작을 자동으로 수행 .

슬라이드 길게 함으로

승 , 하차 용이

ADA platform deflection 규정에 만족되게 제작

*ADA=> 미국 장애인 협회

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ADA 운송차량에 대한 지침

Lift part 규 정

Design load Working parts 안전계수 6 Nonworking parts 안전계수 3

Platform barriers 양쪽 끝에 38mm 이상

Platform surface 길이 720mm, 폭 1220mm 이상

Platform deflection 270kgf 의 하중부여시 기울기 3˚ 이하

Platform movement up/down 동안 151mm/sec 이하 Deployment or stowage 동안

303mm/sec 이하

Power or equipment failure 전개 , 낙하 , 접힘이 303mm/sec 이하 사용자 추락 방지

참 고

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파워시트 설계사양

소재 ASTM A514

구동DC 모터 2EA

체인

Size 647*318*657 (mm)

회전각 90 ˚슬라이드 범위 475 (mm)승하강 높이 200 (mm)

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파워시트 구동방식 연구

• CATIA 를 이용한 모델링

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파워시트 구동방식 연구

• 조립과정

1. 상부플레이트

2.Arm

3. 고정기어부

4. 구동부

5. 하부플레이트

6. 지지대

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파워시트 구동방식 연구

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파워시트 구조해석

➡ Model 을 실제 모형과 똑같이 구현➡ 하중은 사람의 무게와 시트무게를 합한 90kg 이라 가정하고 안전계수 3 을 적용 , 270kg( 약 2700N) 의 하중 적용➡ 하중은 seat 장착 부위에 분포하중으 로 간주➡ 지지대와 구동부의 회전중심에서 파워시트를 지지하고 있다고 가정

모델링 조건

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파워시트 구조해석

90 도 회전후 475mm 슬라이드 상태

해석결과

1. 최대 발생응력 < 항복 응력 (415.9MPa) (1213MPa)2. 상부플레이트와 고정기어 접촉부위에서 최대 응력 발생

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파워시트 구조해석

슬라이드 후 200mm 하강한 상태

1. 최대 발생응력 < 항복 응력 (561MPa) (1213MPa)2. 상부플레이트와 고정기어 접촉부위에서 최대 응력 발생3. 최대 변형은 상부플레이트 전면 부에 0.1mm 발생

해석결과

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파워시트 구조해석 결과

✶ 상부플레이트와 고정기어 접촉부위에서 최대 응력 발생✶ 최대 변형량은 시트가 200mm 하강했을 때

상부플레이트 전면부에서 0.1mm(0.2º) 발생 ADA platform deflection 규정 (3º 이하 ) 에 충분히 만족 .

✶ 최대 응력 , 변형 해석결과 구조적으로 안전하다고 판단 .

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파워시트의 실제 구동 동영상

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결론

• 구동부에 turn 동작과 slide 동작을 기구학적으로 병합하여 간단한 메커니즘의 turn-down 방식의 국산 파워시트를 설계 .

• 설계한 파워시트를 구조해석 한 결과 최대 응력과 최대 변위를 확인 한 결과 ADA platform deflection 을 만족 구조적으로 안전함을 확인 .

• 간단한 메커니즘의 설계된 국산 파워시트를 시제작 .