KR100428141B1 - 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템에 관한 것으로, 엔진의 작동에 따라 엔진과 연관되는 장치와 부품 및 배기계등에서 발생되는 3축 방향의 진동을 독립적으로 모두 측정하여 정량적 데이터를 확보함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진룸부위에 고정되는 고정플레이트(10)와, 이 고정플레이트(10)에 그 일단이 지지플레이트(21)를 매개로 고정되면서 그 변형이 자유롭도록 이루어진 리프(20), 이 리프(20)의 타단을 고정하면서 측정부위로 장착되어 3축 방향의 거동을 전달하는 거동부(30) 및 이 거동부(30)로 전달되는 외력에 의해 변형되면서 전기신호를 발생하는 제1·2·3측정부(23,24,25)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템{Engine behaviour measurement 3 axises deformation system in vehicle}

본 발명은 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진룸에 장착하여 엔진 작동에 따른 거동을 측정할 수 있도록 된 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 경우 내부에서 고온·고압으로 폭발하여 회전력을 얻는 내연기관을 엔진으로 사용하게 되는데, 이와 같은 엔진은 동력을 발생하는 부분으로서 실린더와 크랭크케이스, 실린더헤드, 피스톤, 크랭크축, 플라이휠, 캠축, 밸브기구등과 같이 많은 장치들로 이루어지게 된다.

즉, 이와 같이 여러 장치들로 이루어진 엔진은 실린더헤드부위에 구비된 밸브기구를 작동시켜 외부 공기와 인젝터에서 분사되는 연료를 실린더에 형성된 밀폐된 연소실로 공급하여 압축하면서 폭발시켜 작동되는 피스톤의 왕복운동을 크랭크케이스에 구비된 크랭크샤프트를 통해 회전운동으로 변환하여 차량의 동력을 얻게 된다.

이에 따라, 엔진룸에 장착되는 엔진은 연소실내에서의 폭발이 고속으로 일어나고 이로 인해 엔진 자체에 강한 충격이 지속적으로 가해지면서 엔진에 소음과 함께 진동이 발생되므로 이와 같은, 엔진의 진동을 저감시키기 위해 차량의 엔진룸에 장착 시 가해지는 진동에 대해 댐핑(Damping)작용을 하는 마운팅부시등을 이용하여 차체에 고정시키는 등의 다양한 방법을 이용하게 된다.

그러나, 이와 같이 엔진에서 발생되는 진동을 저감하기 위한 마운팅부시는 그 설치 위치에 따라 진동의 저감 성능이 좌우되므로 차량의 개발시에는 엔진 자체와 엔진에 연결되는 배기계등의 진동을 측정하는 것이 우선적으로 선행되어야 하고, 이에 따라 실제 작동 시 진동 발생부위에 단축 변위계나 또는 엔진부위 전체를카메라로 촬영하는 등의 방법을 통해 엔진 거동에 따른 변위를 측정하게 되지만, 이와 같은 단축변위계는 실제 발생되는 3축방향의 진동을 정확히 측정할 수 없을 뿐만 아니라 카메라에 의한 촬영은 그 데이터를 정량화 할 수 없는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진의 작동에 따라 엔진과 함께 연동되는 장치나 부품 및 배기계등에서 발생되는 3축 방향의 진동을 독립적으로 모두 측정하여 정량적 데이터를 확보함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진룸부위에 고정되는 고정플레이트와, 이 고정플레이트에 그 일단이 지지플레이트를 매개로 고정되면서 그 변형이 자유롭도록 이루어진 리프, 이 리프의 타단을 고정하면서 측정부위로 장착되어 3축 방향의 거동을 전달하는 거동부 및 이 거동부로 전달되는 외력에 의해 변형되면서 전기신호를 발생하는 제1·2·3측정부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 제1측정부 구성도

도 3은 본 발명에 따른 제 2·3측정부 구성도

도 4는 본 발명에 따른 좌·우 거동 시 측정된 신호 분석도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고정플레이트 20 : 리프

21 : 지지플레이트 22,22' : 보강플레이트

23,24,25 : 제1·2·3측정부 30 : 거동부

31 : 볼조인트 32 : 전달플레이트

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진룸부위에 고정되는 고정플레이트(10)와, 이 고정플레이트(10)에 그 일단이 지지플레이트(21)를 매개로 고정되면서 그 변형이 자유롭도록 이루어진 리프(20), 이 리프(20)의 타단을 고정하면서 측정부위로 장착되어 3축 방향의 거동을 전달하는 거동부(30) 및 이 거동부(30)로 전달되는 외력에 의해 변형되면서 전기신호를 발생하는 제1·2·3측정부(23,24,25)로 이루어진다.

여기서, 상기 리프(20)는 그 변형이 자유롭도록 형성함과 더불어 소정구간에 변형된 상태를 유지할 수 있는 강성을 부여하도록 보강플레이트(22,22')가 용접으로 고정되어진다.

또한, 상기 거동부(30)는 리프(20)의 일단을 고정하면서 3축 방향으로 움직이는 볼조인트(31)와, 이 볼조인트(31)가 자유롭게 움직이도록 결합되면서 측정대상부위로 결합되어 그 거동을 전달하는 전달플레이트(32)로 이루어진다.

한편, 상기 제1·2·3측정부(23,24,25)는 3축(T,L,H)방향의 변위를 측정할 수 있는 임의의 부위에 장착되지만, 3축(T,L,H)방향의 변위를 가장 잘 전달하는 거동부(30)부위로 장착되는 것이 바람직함은 물론이다.

그리고, 상기 제1측정부(23)는 도 2에 도시된 바와 같이 평행사변형의 각 변에 T축 성분의 거동인 전·후 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(Rgt1,Rgt2,Rgt3,Rgt4)를 구비하여 수평성분으로 여기(Excitation)되고 수직성분으로 출력(E ; Output)이 나오도록 구성된다.

또한, 상기 제2측정부(24)는 도 3에 도시된 바와 같이 평행사변형의 인접된 두 변에 L축 성분의 거동인 좌·우 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(RgL1,RgL2)를 구비함과 더불어 이에 대향되는 두 변에는 더미(Dummy)저항을 구비하여 수평성분으로 여기(Excitation)되고 수직성분으로 출력(E' ; Output)이 나오도록 구성된다.

한편, 상기 제3측정부(25)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2측정부(24)의 스트레인게이지(RgL1,RgL2)가 설치된 평행사변형의 인접된 두 변에 H축 성분의 거동인 상·하 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(Rgh1,Rgh2)를 구비하게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 3축 변위 시스템을 이용하여 엔진과 배기계의 작동에 따른 거동을 측정하고자 하면 먼저, 시스템을 이루는 고정플레이트(10)를 적정한 엔진룸부위에 고정하고 이의 반대부위를 이루는 거동부(30)를 측정대상부위로 설치하게 된다.

이때, 상기 3축 변위 시스템의 측정부(23,24,25)를 통해 발생되는 출력신호를 전송 받아 기록하고 분석하는 장치들이 엔진룸이외의 장소에 설치됨은 물론, 이러한 장치들은 일반적으로 구성되므로 상세한 설명을 생략한다.

이후, 엔진의 작동에 따라 발생되는 측정 대상의 3축(T,L,H)방향의 변위가 거동부(30)를 통해 리프(20)로 전달되고 이에 따라, 제1·2·3측정부(23,24,25)가 각 축 방향에 따라 변화되면서 이에 상응되는 전기신호를 보내 좌·우 방향(L축)의 변위에 대한 제3측정부(25)의 상태를 분석한 도 4에 도시된 바와 같이 거동 변위에 대한 파형 선도를 기록하게 된다.

즉, 이를 다시 설명하면 먼저, 전·후 방향(T축)의 거동을 측정하는 제1측정부(23)는 거동부(30)의 볼조인트(31)에서 전·후 방향(T축)의 움직임을 받아 평행사변형의 각 변에 구비된 스트레인게이지(Rgt1,Rgt2,Rgt3,Rgt4)에 비틀림이 발생되면서 예를 들어, 전방방향의 거동 시 저항 값을 감소시키고 후방방향의 거동 시 저항 값을 증가시키도록 상응하는 저항 값에 해당되는 전기신호인 아웃푸트(E, Output)를 출력하여 도 5에 도시된 바와 같은 파형으로 변환하여 표시하게 된다.

또한, 본 발명은 좌·우 방향(L축)과 상·하 방향(H축)의 거동을 측정하는 제2·3측정부(24,25)도 전술한 바와 같이 거동부(30)의 볼조인트(31)에서 좌·우 방향(L축)과 상·하 방향(H축)의 움직임을 받아 평행사변형의 각 변에 구비된 스트레인게이지(RgL1,RgL2,Rgh1,Rgh2)에 비틀림이 발생되면서 즉, 좌측과 상방향의 거동 시 저항 값을 감소시키고 우측과 하방향의 거동 시 저항 값을 증가시키도록 상응하는 저항 값에 해당되는 전기신호인 아웃푸트(E, Output)를 출력하여 도 4에 도시된 바와 같은 파형으로 변환하여 표시하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 작동에 따라 발생되는 진동을 3축 방향으로 분리하여 그 각각의 거동에 따른 변위를 저항 값으로 변화시켜 측정하고자 하는 두 지점에 대한 3축 ??위를 정량적으로 계측하게 되므로 특히, 차량의 급출발이나 급 제동에 의한 엔진 거동에 따른 와이어와 마운팅부시등의 설계 시 작용하는 외력에 대한 변형과 거동등을 정확하게 판단하여 설계기준과 평가기준을 설정하는 데이터로서 활용 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (6)

1. 엔진룸부위에 고정되는 고정플레이트(10)에 그 일단이 지지플레이트(21)를 매개로 고정되면서 그 변형이 자유롭도록 이루어진 리프(20)와, 이 리프(20)의 타단을 고정하면서 측정부위로 장착되어 3축(T,L,H) 방향의 거동을 전달하는 거동부(30) 및 이 거동부(30)로 전달되는 외력에 의해 변형되면서 전기신호를 발생하는 제1·2·3측정부(23,24,25)로 이루어진 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 리프(20)는 그 변형이 자유롭도록 형성함과 더불어 소정구간에 변형된 상태를 유지할 수 있는 강성을 부여하도록 보강플레이트(22,22')가 용접으로 고정되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 거동부(30)는 리프(20)의 일단을 고정하면서 3축 방향으로 움직이는 볼조인트(31)와, 이 볼조인트(31)가 자유롭게 움직이도록 결합되면서 측정대상부위로 결합되어 그 거동을 전달하는 전달플레이트(32)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제1측정부(23)는 평행사변형의 각 변에 T축 성분의 거동인 전·후 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(Rgt1,Rgt2,Rgt3,Rgt4)를 구비한 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제2측정부(24)는 평행사변형의 인접된 두 변에 L축 성분의 거동인 좌·우 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(RgL1,RgL2)를 구비함과 더불어 이에 대향되는 두 변에는 더미저항을 구비한 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제3측정부(25)는 H축 성분의 거동인 상·하 방향의 움직임을 측정하도록 각각 스트레인게이지(Rgh1,Rgh2)가 제2측정부(24)의 스트레인게이지(RgL1,RgL2)와 함께 구비된 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 거동 측정 3축 변위 시스템.