KR100428185B1

KR100428185B1 - 차체 강성 시험장치

Info

Publication number: KR100428185B1
Application number: KR10-2001-0081086A
Authority: KR
Inventors: 김명신
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2004-04-28
Also published as: KR20030050601A

Abstract

본 발명은 차체 강성 시험장치에 관한 것으로서, 차량의 전방의 양측을 지지하는 전방 지지봉을 가지는 전방지그와, 차량의 후방의 양측을 지지하는 후방 지지봉을 가지는 후방지그를 구비하는 차체 강성 시험장치에 있어서, 상기 양측 전방 지지봉(10a)(10a')의 양단과, 일측 후방 지지봉(20a')의 양단과, 타측 후방 지지봉(20a)의 상단은 볼 조인트로 결합되고; 상기 전방 지지봉중의 하나는 상하 및 좌우방향으로 슬라이딩하는 로울러를 가진 슬라이딩 어셈블리(11)에 의해 이동자유롭게 되어 있으므로, 차체강성을 정밀하고 신속히 측정하게 할 수 있다.

Description

차체 강성 시험장치{a testing apparatus for rigidity of a car frame}

본 발명은 차량의 차체 강성 시험장치에 관한 것이다.

차량의 차체 강성 시험장치는 차체의 골격 탄성값을 측정하여 탄성정도를 평가하는 시험장치로서, 비틀림 강성시험과 굽힘 강성시험을 행한다.

종래 차량의 차체 강성 시험장치는 도1에 도시한 바와 같이, 차량(V)의 전방을 지지하는 전방지그(10)와, 차량(V)의 후방을 지지하는 후방지그(20)로 이루어진다.

상기 전방지그(10)는 차량의 양측을 대체로 수직하게 받치는 좌, 우 전방지지봉(10a)(10a')의 하단부가 지지빔(10b)에 의해 강결합되고, 상기 지지빔(10b)의 중앙부에서 힌지핀(10b')에 의해 고정프레임(10c)에 핀결합되며, 이 고정프레임(10c)은 수직으로 세워져 지면에 고정된 구조이다.

상기 후방지그(20)는 상기 전방지그(10)와 대체로 동일한 구조로 되어 있는 바, 즉 차량의 양측을 대체로 수직하게 받치는 좌, 우 후방지지봉(20a)(20a')의 하단부가 지지빔(20b)에 의해 강결합되고, 상기 지지빔(20b)의 중앙부에 고정프레임(20c)이 연결되며, 이 고정프레임(20c)은 수직으로 세워져 지면에 고정된 구조이다.

이와 같이 구성된 종래 차체 강성 시험장치는, 도2에 도시한 바와 같이 상기 힌지핀(10b')에 모멘트(M)를 가하여 차체의 비틀림 강성을 시험한다. 상기 힌지핀(10b')을 통해 가해지는 모멘트는 지지빔(10b)을 통해 좌, 우 전방지지봉(10a)(10a')에 전달되어 차체에 전달된다. 이때, 도3에 도시한 바와 같이 차량의 전방과 후방을 잇는 모멘트 축(S1)이 형성되고, 회전반경(r)으로 인해 차체에 비틀림 변형(a)을 유발하여, 고정점(K)이 변형하여 변형점(K')으로 이동한다.

한편, 도4에 도시한 바와 같이 굽힘외력이 가해지면 차량의 전방 고정점(K)은 변형점(K")으로 이동한다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 차체 강성 시험장치에 의하면, 모멘트 축(S1)이 차체의 중심선(전방지그와 후방지그가 차체에 접하는 부분을 차량의 전후방향으로 연결하는 선)과 떨어져 있으므로 차체의 고유한 비틀림강성을 측정할 수없다는 문제점이 있었다.

또한, 모멘트는 지지빔(10b)을 통하여 차체에 전달되므로 지지빔(10b)에 굽힘이 작용하여 모멘트의 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 굽힘 강성시험시 전방지그의 지지빔(10b)과 지지봉(10a)사이에 로울러를 삽입하여야 하는데, 로울러를 삽입하는 작업시 차체의 조립상태가 틀려지므로 굽힘강성 측정에 오차가 발생한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 모멘트축과 굽힘평면을 차체의 중앙으로 이동시켜 차체강성을 정밀하고 신속히 측정하게 하는 차체 강성 시험장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 차체 강성 시험장치의 측면도 및 전방 정면도

도2는 종래 차체 강성 시험장치에서 모멘트를 가하는 상태를 전방 정면도에 개략적으로 나타낸 도면.

도3은 종래 차체 강성 시험장치에서 비틀림 강성 시험시 차체의 비틀림 변형 상태를 나타내는 도면,

도4는 종래 차체 강성 시험장치에서 굽힘강성 시험시 차체의 거동을 나타내는 도면,

도5는 본 발명에 의한 차체 강성 시험장치의 측면도 및 전방 정면도,

도6은 도5의 슬라이딩 어셈블리의 측면도 및 전방 정면도,

도7은 본 발명에 의한 차체 강성 시험장치의 등가 회로도,

도8은 본 발명에 의한 차체 강성 시험장치에서 비틀림 강성 시험시의 차체의 변형 상태를 나타내는 도면,

도9는 본 발명에 의한 차체 강성 시험장치에서 굽힘강성 시험시 차체의 거동을 나타내는 도면,

도10은 종래 차체 강성 시험장치와 본 발명에 의한 차체 강성 시험장치의 시험시의 경계조건을 나타내는 표이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 전방 지그 10a, 10a' : 좌, 우 전방지지봉

10b : 지지빔 10b' : 힌지핀

10c : 고정프레임 11 : 슬라이딩 어셈블리

12, 13 : 컬럼 12a, 13a, 16 : 이동부재

12b, 13b, 17 : 가이드부재 14, 15 : 연결부재

200 : 후방지그 20a, 20a' : 좌, 우 후방지지봉

20b : 지지빔 20c :고정프레임

30 : 변위계 지그 31 : 프레임

32 : 변위계

본 발명에 의한 차체 강성 시험장치는, 차량의 전방의 양측을 지지하는 전방 지지봉을 가지는 전방지그와, 차량의 후방의 양측을 지지하는 후방 지지봉을 가지는 후방지그를 구비하는 차체 강성 시험장치에 있어서, 상기 전방 지지봉의 양단과 상기 후방 지지봉 중 일측 지지봉의 양단 및 타측 지지봉의 상단은 볼 조인트를 매개로 차체 또는 지지빔에 결합되고; 상기 전방 지지봉중 일측의 지지봉은 상하 및 좌우방향으로 슬라이딩하는 로울러를 가진 슬라이딩 어셈블리에 의해 이동자유롭게 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.또한, 상기 슬라이딩 어셈블리는, 우 전방 지지봉의 중간부에 차량의 길이방향으로 고정연결되는 연결부재와, 상기 연결부재의 양단에 결합되어 로울러에 의해 상하방향으로 이동하는 이동부재와, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재에 상하방향으로 결합되는 가이드부재와, 상기 가이드부재의 하단에 차량의 폭방향으로 고정연결되는 연결부재와, 상기 연결부재의 양단에 결합되어 로울러에 의해 차량의 폭방향으로 이동하는 이동부재와, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재의 하측에 결합되는 가이드부재와, 상기 가이드부재를 지지하는 컬럼으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 도1에 도시한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙인다.

도5에 도시한 바와 바와 같이, 본 발명은 차량(V)의 전방을 지지하는 전방지그(100)와, 차량(V)의 후방을 지지하는 후방지그(200)로 이루어진다. 그리고, 상기 전방지그(100) 및 후방지그(200)가 설치된 부위에는 시험시 차체의 변형량을 측정하는 변위계(32)가 설치되는 프레임(31)을 가진 변위계 지그(30)가 설치되어 있다.

상기 전방지그(100)는 차량의 양측을 대체로 수직하게 받치는 좌, 우 전방지지봉(10a)(10a')의 하단부가 지지빔(10b)에 의해 결합되고, 상기 지지빔(10b)의 중앙부에서 힌지핀(10b')에 의해 고정프레임(10c)이 핀결합되며, 이 고정프레임(10c)은 수직으로 세워져 지면에 고정된 구조이다. 상기 좌, 우 전방지지봉(10a)(10a')의 양단(10d)(10e)(10d')(10e')은 볼 조인트로 차체 또는 지지빔에 결합되어 있다.

상기 후방지그(200)는 상기 전방지그(100)와 대체로 동일한 구조로 되어 있는 바, 즉 차량의 양측을 대체로 수직하게 받치는 좌, 우 후방지지봉(20a)(20a')의 하단부가 지지빔(20b)에 의해 결합되고, 상기 지지빔(20b)의 중앙부에 고정프레임(20c)이 연결되며, 이 고정프레임(20c)은 수직으로 세워져 지면에 고정된 구조이다. 상기 우 후방지지봉(20a)의 상단(20d)은 볼 조인트로 차체에 결합되고, 상기 우 후방지지봉(20a)의 하단(20e)은 지지빔(20b)에 강결합되며, 상기 좌 후방지지봉(20a')의 양단(20d')(20e')는 볼 조인트로 차체 또는 지지빔에 결합되어 있다.

상기 우 전방지지봉(10a)은 상하 및 좌우방향으로 슬라이딩하는 로울러를 가진 슬라이딩 어셈블리(11)에 의해 이동자유롭게 되어 있다.

상기 슬라이딩 어셈블리(11)는 도6에 도시한 바와 같이, 우 전방 지지봉(10a)의 중간부에 연결부재(14)가 차량의 길이방향으로 고정연결되고, 상기연결부재(14)의 양단에 로울러에 의해 상하방향으로 이동하는 이동부재(12a)(13a)가 결합되며, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재(12a)(13a)에 가이드부재(12b)(13b)가 상하방향으로 결합되며, 상기 가이드부재(12b)(13b)의 하단에는 연결부재(15)가 차량의 폭방향으로 고정연결되고, 상기 연결부재(15)의 양단에 로울러에 의해 차량의 폭방향으로 이동하는 이동부재(16)가 결합되며, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재(16)의 하측에 가이드부재(17)가 결합되고, 상기 가이드부재(17)는 컬럼(12)(13)에 의해 지지된 구조이다.

이와 같은 구조에 의하면, 도7에 등가회로로 나타낸 바와 같이 슬라이딩 어셈블리(11)의 자유도에 의해 차량의 전방과 후방을 연결하는 모멘트축이 S1에서 S2로 이동한다. 모멘트 작용점은 O에서 O_o로 이동한다.

따라서, 도8에 도시한 바와 같이 비틀림 강성 시험시에는, 모멘트 축(S2)이 차체의 중심선(전방지그와 후방지그가 차체에 접하는 부분을 차량의 전후방향으로 연결하는 선)과 일치하므로 차체의 고유한 비틀림강성을 측정할 수 있으며, 도9에 도시한 바와 같이 굽힘 강성 시험시에는, 굽힘평면을 골격의 중앙에 근접시켜 고정점(K)과 변형점(K")이 이동하지 않게 되어 정밀한 차체 강성을 측정할 수 있다.

도10은 비틀림 강성시험과 굽힘강성시험시의 경계조건을 종래 차체 강성시험장치와 본 발명의 차체 강성 시험장치를 비교하여 나타낸 것이다. 나타낸 바와 같이 시험시 종래 경계조건이 본 발명의 경계조건으로 변화함에 따라 차체의 비틀림 모멘트 축 및 굽힘 평면이 골격의 중앙으로 근접되어 도8 및 도9에 도시한 바와 같은 차체의 변형거동으로 바뀌게 되므로, 하중의 입력점이 바뀌게 되고 하중을 전달하는 부품에 인장력만이 작용하게 되어 정밀한 차체 강성을 측정할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 차체 강성 시험장치에 의하면, 모멘트축과 굽힘평면을 차체의 중앙으로 이동시킴에 따라, 차체의 고유한 비틀림 강성을 측정할 수 있으며, 하중전달매체의 굽힘을 없애고, 시험장치의 조정없이 굽힘강성 시험을 수행할 수 있으므로 조정으로 인한 오차를 줄이고 하중이 차체에 항상 수직으로 입력되므로 차종에 따른 절대 비교가 가능하게 되어, 차체 강성을 정밀하게 측정할 수 있으며, 시험시간을 줄이며, 정확한 시험결과를 이용하여 차체 설계시 경량화를 달성할 수 있다.

Claims

차량의 전방 양측을 지지하는 전방 지지봉(10a)(10a')을 가지는 전방지그(100)와, 차량의 후방 양측을 지지하는 후방 지지봉(20a)(20a')을 가지는 후방지그(200)를 구비하여 이루어지는 차체 강성 시험장치에 있어서,

상기 전방 지지봉(10a)(10a')의 양단(10d)(10e)(10d')(10e')과 상기 후방 지지봉(20a)(20a') 중 일측 지지봉(20a')의 양단(20d')(20e') 및 타측 지지봉(20a)의 상단(20d)은 볼 조인트를 매개로 차체 또는 지지빔(10b)(20b)에 결합되고;

상기 전방 지지봉(10a)(10a')중 일측의 지지봉(10a)은 상하 및 좌우방향으로 슬라이딩하는 로울러를 가진 슬라이딩 어셈블리(11)에 의해 이동자유롭게 결합되는데;

상기 슬라이딩 어셈블리(11)는 우 전방 지지봉(10a)의 중간부에 차량의 길이방향으로 고정연결되는 연결부재(14)와, 상기 연결부재(14)의 양단에 결합되어 로울러에 의해 상하방향으로 이동하는 이동부재(12a)(13a)와, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재(12a)(13a)에 상하방향으로 결합되는 가이드부재(12b)(13b)와, 상기 가이드부재(12b)(13b)의 하단에 차량의 폭방향으로 고정연결되는 연결부재(15)와, 상기 연결부재(15)의 양단에 결합되어 로울러에 의해 차량의 폭방향으로 이동하는 이동부재(16)와, 상기 로울러를 사이에 두고 이동부재(16)의 하측에 결합되는 가이드부재(17)와, 상기 가이드부재(17)를 지지하는 컬럼(12)(13)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차체 강성 시험장치.