KR100211314B1 - 자동차의 밸런스 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 밸런스(balance)측정장치에 관한 것으로, 본 발명은 윈드터널 마루에 제1 및 제2에어실이 형성된 프레임이 설치되고, 상기 프레임 내에 내설되어 공기가 공급됨에 따라서 자동차를 수직으로 상, 하방향으로 이송시키는 이송부재와; 상기 프레임에 다수의 공급관으로 연결되어 이송부재를 어느 한쪽방향으로 치우침이 없이 균형있게 이송시킬 수 있도록 여러방향으로 공기를 분산시키는 셋팅챔버와; 상기 셋팅챔버에 제1공급관으로 연결되어 콤프레셔에서 제공되는 공기를 압축공기로 변환시키는 변환기와; 상기 제1 및 제2에어실 저면에 부착되고, 자동차에 3분력 밸런스 발생시 제1 및 제2에어실의 체적변화를 감지하는 센서와; 상기 센서에 의해 측정된 공기량의 값을 산술하는 분석기; 로 구성된 측정장치를 구비함으로서 자동차에 연결되었던 기계적 간섭에 의한 마찰을 완전히 제거할 수 있어 자동차가 받는 공기저항(3분력 밸런스)을 완벽하게 측정할 수 있다.

Description

자동차의 밸런스(balance) 측정장치

제1도는 본 발명에 따른 자동차 밸런스 측정장치의 개략적인 사시도.

제2도는 제1도에 나타낸 밸런스 측정장치의 사용전 측단면도.

제3도는 본 발명 자동차 밸런스 측정장치의 작동후 상태도이다.

제4도는 본 발명 자동차 밸런스 측정장치의 풍력 작용시의 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 윈드터널 마루(Wind Tunnel floor)

20 : 프레임 20a : 삽입홀

21a, 22a : 에어홀 23 : 테이블

24 : 지지부 25a, 25b : 센서(sencer)

26 : 분석기 27 : 셋팅챔버

28 : 공급관 29 : 콤프레셔(compressuere)

30 : 변환기 31, 32 : 제1, 제2공급관

본 발명은 자동차의 밸런스 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 또는 피측정물 등이 받는 공기저항(공력) 즉, 3분력 밸런스를 측정하는 측정장치의 구조적 특성을 개선함으로써, 자동차에 최소의 공력이 받도록 차체를 설계할 수 있도록 한 자동차의 밸런스 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 주행하는 자동차 또는 항공기 운항 중 공기저항에 의한 마찰이 발생됨에 따라서 에너지 손실이 초래되는 바 이러한, 손실을 방지하기 위해 다방면으로 개발하고 있다.

이와 같은 개발의 한 방법으로써, 종래에는 시뮬레이터(simulator)로 제작된 모형 자동차를 윈드터널(wind tunnel)을 이용한 풍동시험을 통하여 자동차가 받는 공기저항에 의한 양력(dynamic lift), 항력(drag), 측력(side force)의 3분력 밸런스를 측정한 후 가장 이상적인 상태를 차체를 설계하였다.

상기와 같이 밸런스를 측정하기 위하여 자동차 각각의 부위에 받는 저항을 수치 등의 적당한 방법으로 표시하기 위해 자동차의 3방향에 와이어 등의 연결부재를 연결한 다음 풍동시험 환경에서 레이놀즈수(Reynolds number)식 또는 각방향에서의 작용되는 모멘트(Monemt)를 산술하여 공기저항을 최소로 받는 차체를 실험하였다.

그러나, 상기와 같이 3분력 밸런스를 측정하기 위한 통상의 측정장치는 풍동시험에 설치된 송풍기에서 발생되는 풍력에 따른 3분력 밸런스값을 자동차에 연결된 연결부재의 수치로 산술하였기 때문에 이로 인하여 자동차에 연결된 연결부재의 기계적 간섭에 의한 마찰을 제거하지 못해 자동차가 받는 3분력 밸런스를 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차를 퐁동시험시 상방향으로 분사되는 압축공기로 공중으로 띄어 올릴 수 있는 측정장치를 설치하고, 자동차를 들어올리는 공기량 및 체적을 산술하는 분석기를 구비함으로써, 자동차에 연결되었던 기계적 간섭에 의한 마찰을 완전히 제거할 수 있어 자동차가 받는 공기저항(3분력 밸런스)을 완벽하게 측정할 수 있도록 한 자동차의 밸런스 측정장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 공기저항에 의한 3분력 밸런스를 측정하기 위하여 자동차 또는 피측정물 등이 배치된 윈드터널 마루에 설치되는 측정장치에 있어서, 자동차를 안착시킬 수 있도록 윈드터널 마루에 제1 및 제2에어실이 형성된 프레임이 설치되고, 상기 프레임내에 내설되어 공기가 공급됨에 따라서 자동차를 수직으로 상, 하방향으로 이송시키는 이송부재와; 상기 프레임에 다수의 공급관으로 연결되어 이송부재를 어느 한쪽방향으로 치우침이 없이 균형있게 이송시킬 수 있도록 여러방향으로 공기를 분산시키는 셋팅챔버와; 상기 셋팅챔버에 제1공급관으로 연결되어 콤프레셔에서 제공되는 공기를 압축공기로 변환시키는 변환기와; 상기 제1, 및 제2에어실 저면에 부착되고, 자동차에 3분력 밸런스 발생시 제1, 및 제2에어실의 체적변화를 감지하는 센서와; 상기 센서에 의해 측정된 공기량의 값을 산술하는 분석기; 로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 밸런스 측정장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도면중, 제1도는 본 발명 자동차 밸런스 측정장치의 전체 사시도를 도시하고있고, 제2도는 본 발명 밸런스 측정장치의 사용전 측단면도, 제3도는 작동후 상태도, 그리고 제4도는 풍력 작용시의 상태도를 각각 도시하고 있다.

즉, 풍동시험시 소정의 풍력을 발생시키는 송풍기(도시없음)와 자동차 또는 피측정물이 배치되는 윈드터널 마루(10)에는 3분력 밸런스를 측정하기 위하여 상면에 2개의 삽입홀(20a)이 형성된 프레임(20)이 설치되며, 이 프레임(20)내부에 제1 및 제2에어실(21)(22)을 갖도록 상, 하이동 가능한 이송부재인 테이블(23)이 내설되어 있고, 상기 테이블(23)상부에는 압축공기의 압력에 의해 프레임(20)의 삽입홀(20a)에 삽입되는 지지부(24)가 수직으로 장착되어 있다.

또한, 상기 제1 및 제2에어실(21)(22)저면에는 압축공기량에 의한 체적변화를 측정할 수 있는 센서(sencer)(25a)(25b)가 각각 장착되며, 이 센서(25a)(25b)는 변화되는 압축공기량을 측정하는 분석기(26)에 연결되어 있고, 상기 제1에어실(21)바닥면과 제2에어실(22)측면에는 압축공기를 프레임(20)내로 공급하기 위한 에어홀(21a)(22a)이 각각 관통되어 있다.

또한, 상기 제1에어실(21)의 에어홀(21a)에는 셋팅챔버(setting chamber)(27)에 일끝이 연결되는 다수의 공급관(28)이 연결되고, 상기 셋팅챔버(27)일측에는 콤프레셔(compressure)(29)에 의해 제공되는 공기를 압축공기로 변환시키는 변환기(30)가 설치되어 있으며, 상기 셋팅챔버(27) 및 변환기(30)는 제1공급관(31)으로 연결된다. 그리고, 상기 변환기(30)에는 제2에어실(22)측면에 형성된 에어홀(22a)에 압축공기를 제공하기 위한 제2공급관(32)이 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명 자동차 밸런스 측정장치의 동작을 첨부한 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 공기압을 이용하여 양력과 측력, 항력의 3분력 밸런스를 측정하기 위한 것으로서, 측정장치를 사용하지 아니할 때에는 제2도에 도시되는 바와 같이 절대압 센서(25a)(25b)에 의해 감지되는 제1 및 제2에어실(21)(22)의 내부압력(P_L0)(P_D0)은 모두 0인 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 상태에서 피측정물 또는 자동차의 공기저항에 의한 3분력 밸런스를 측정하기 위하여 프레임(20)내부에 내설된 테이블(23)의 지지부(24)상에 자동차 바퀴가 접촉되도록 안착시키고 나서 제1에어실(21)에 압축공기를 공급하여 테이블(23)을 부상시키게 되면, 제3도에 도시하는 바와 같이 변환기(30) 및 제1공급관(31)을 거쳐 공급되는 압축공기량(Q_LIN)이 프레임(20)전방에 형성된 제1토출홀(20b)을 통해 빠져나가는 압축공기량(Q_LOUT)보다 크므로 그 압력(P_l1)(P_D1)의 차에 의해 자동차가 올려진 테이블(23)이 일정높이 만큼 상부로 들리게 된다.

다시말해, 변환된 압축공기는 제1공급관(31)를 거쳐 여러방향으로 분산시키는 셋팅챔버(27)로 공급되는 것이고, 이 셋팅챔버(27)와 프레임(20)저면에 형성된 다수의 에어홀(21a)을 연결시키는 공급관(28)을 통하여 프레임(20)의 제1에어실(21)로 공급됨으로서 자동차가 올려진 테이블(23)을 상방향으로 들어올릴 수 있게 되는 것이다.

이렇게 부상된 테이블(23)은, 다시 변환기(30) 및 제2공급관(32)을 거쳐 공급되는 압축공기량(Q_DIN)과 프레임(20)상측의 이격된 틈새로 빠져나가는 압축공기량(Q_DOUT)이 동일할 때 테이블(23)은 들리어진 위치에서 그대로 정지하게 되는 것이다. 이러한 현상은 테이블 위에 올려진 자동차가 별도의 외력(풍력)을 받지 아니하는 한 그대로 유지된다.

이때, 테이블(23)의 높이변화는 리미트스위치 또는 포텐시오메타(변위측정기)로 측정하게 되며, 제1 및 제2에어실(21)(22)의 내부압력(P_L1)(P_D1)은 절대압 센서(25a)(25b)로 측정하게 되는 것으로서, 본 발명에 도시되고 있는 센서(25a)(25b)는 동일위치에 제공되는 압력/변위측정 겸용 센서가 사용될 수도 있을 것이지만, 압력센서와 구분되는 별도의 변위측정 센서(35)를 구성하여도 무방할 것이다.

그리고, 이같은 정지상태의 자동차에 외부로부터 풍력(송풍기를 이용한 강제풍)이 가하여 지면, 제4도에 도시하는 바와 같이 차량에는 양력과 항력이 동시에 작용하게 되는데, 양력 및 항력작용으로 전체 평형이 깨지는 경우 리미트스위치나 포텐시오메타가 테이블(23)의 움직임을 감지하여 그 변위를 체크한 다음, 이를 센서(25a)(25b)로 측정한 제1 및 제2에어실(21)(22)의 내부압력(P_L2)(P_D2)의 변화값과 함께 분석기(26)로 보내게 된다.

그러면, 분석기(26)는 이를 분석하여 변위값에 따라 제1공급관(31)을 통한 압축공기량(Q_LIN)을 감소시키고 제2공급관(32)을 거쳐 공급되는 압축공기량(Q_DIN)을 증가시켜 테이블(23)을 안정적인 위치로 신속히 복귀시키게 된다.

이때, Q_LINQ_LOUT이므로 테이블(23)은 떠있고, Q_DINQ_DOUT이므로 테이블(23)의 저항이 차량 저항의 반대로 작용하여 다시 평형상태로 복원된다.

이와 같이 차량 설치시 들리는 것의 높이와 차량 설치후 바람작용시 들리는 것의 높이를 같게하여 두가지 경우의 압력차를 측정하면 양력변화의 감지가 가능하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자동차의 밸런스 측정장치에 의하면, 풍동시험시 변환기에서 공급되는 압축공기에 의해 자동차를 공중으로 들어올림과 동시에 프레임내에 형성된 에어실의 체적변화를 분석기로 산술함으로써, 밸런스 측정시 자동차에 연결되었던 기계적 간섭에 의한 마찰을 완전히 제거하여 공기저항을 최소화하는 최적의 차체를 설계할 수 있다.

Claims (3)

1. 공기저항에 의한 3분력 밸런스를 측정하기 위하여 자동차 또는 피측정물 등의 배치된 윈드터널 마루에 설치되는 측정장치에 있어서, 자동차를 안착시킬 수 있도록 윈드터널 마루에 제1 및 제2에어실이 형성된 프레임이 설치되고, 상기 프레임내에 내설되어 공기가 공급됨에 따라서 자동차를 수직으로 상, 하방향으로 이송시키는 이송부재와; 상기 프레임에 다수의 공급관으로 연결되어 이송부재를 어느 한쪽방향으로 치우침이 없이 균형있게 이송시킬 수 있도록 여러방향으로 공기를 분산시키는 셋팅챔버와; 상기 셋팅챔버에 제1공급관으로 연결되어 콤프레셔에서 제공되는 공기를 압축공기로 변환시키는 변환기와; 상기 제1 및 제2에어실 저면에 부착되고, 자동차에 3분력 밸런스 발생시 제1 및 제2에어실의 체적 변화를 감지하는 센서와; 상기 센서에 의해 측정된 공기량의 값을 산술하는 분석기; 로 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 전방 및 상면에는 제1 및 제2에어실에 압축공기 공급시 이송부재의 상승거리와 항력의 변위를 방지할 수 있도록 제1 및 제2토출홀이 각각 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이송부재는 상기 변환기에서 제공되는 압축공기의 공급에 따라 자동차의 공중으로 들을 수 있도록 지지부가 일체로 형성된 테이블로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 측정장치.