KR100751578B1 - 시뮬레이션 테스트용 이중 마스트 시스템 - Google Patents

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Abstract

자동차 시스템 또는 구성 요소, 예를 들어 배기 시스템(14)을 테스트하기 위한 시뮬레이션 테스트 시스템 및 테스트 방법은 제1 다축 시뮬레이션 테이블 및 제2 다축 시뮬레이션 테이블을 포함한다. 배기 시스템의 일 부분은 하나의 테이블에 의해서 지지되고, 배기 시스템의 나머지 부분은 다른 하나의 테이블에 의해서 지지된다. 각각의 테이블은 다수의 방향으로 테이블을 운동시킬 수 있는 유압식 액추에이터(8)를 구비한다. 테이블은 서로로부터 독립적으로 작동하기 때문에, 하나의 테이블의 운동은 다른 하나의 테이블의 운동과는 구별되며 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 두 개의 테이블 사이에서 운동이 서로 다르게 되도록 테이블을 배치함으로써, 테스트되는 시스템 또는 구성 요소에 대하여 보다 실제적인 시뮬레이션 테스트를 수행할 수 있게 된다.
자동차, 배기 시스템, 시뮬레이션, 테스트, 다축, 테이블, 액추에이터.

Description

시뮬레이션 테스트용 이중 마스트 시스템{DUAL MAST SYSTEM FOR SIMULATION TESTING}
본 발명은 시뮬레이션 테스트 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 자동차의 전체 배기 시스템의 시뮬레이션 테스트를 위한 리그(rig)에 관한 것이다.
부품의 수명을 결정하기 위해서 통상적으로 자동차 부품의 내구성 테스트를 실시한다. 이와 같은 테스트는 검사할 부품을 "내구성 자동차(durability automobile)" 상에 위치시키고, 이 자동차를 소정의 시간에 걸쳐서 소정의 테스트 조건하에 테스트 트랙에서 주행시켜서 수행한다. 그러나 이와 같은 형태의 테스트는 내구성 자동차의 조립 및 테스트 계획의 수립에서의 지연 및 동일한 자동차에서 테스트되는 다른 부품으로 인한 작동 중지 시간에 의해 초래되는 지연에 의해서 상당한 양의 시간을 필요로 하게 된다.
시뮬레이션 테스트는 내구성 테스트에 필요한 시간을 감소시키기 위해서 개발되었으며, 따라서 신규한 제품의 개발에 필요한 전체 시간을 감소시켜서 일부 신규 제품의 개발 주기를 많게는 9 개월, 적게는 한 달을 감소시킬 수 있게 된다. 시뮬레이션 테스트는 테스트되는 부품을 "리그(rig)" 상에 위치시키는 것을 포함하며, 상기 리그는 테스트되는 부품을 내구성 차량의 실제 작동 중에 자주 발생하는 문제점이 없이 테스트하기 위하여 내구성 차량의 운동을 복제하도록 설계된다. 이는 종종 내구성 차량의 주요 위치에 센서를 부착시키고, 이들 위치에서의 상대 운동을 기록하는 것으로 수행된다. 이후에, 테스트 리그는 이들 운동을 가능한한 정확하게 복제하도록 설계된다.
시뮬레이션 테스트과 관련된 문제점은 상관성에 관한 것이다. 즉, 시뮬레이션 테스트가 내구성 차량 테스트를 대체하기 위해서는 시뮬레이션 테스트에 의해서 획득된 결과와 내구성 차량 테스트에 의해서 획득된 결과의 상관 관계가 매우 양호해야만 한다. 이와 같은 상관 관계를 얻기 위한 테스트 리그의 설계가 항상 성공적인 것은 아니었다.
종래의 리그(rig)는 마스트(MAST: multi-axis simulation table, 다축 시뮬레이션 테이블)로 알려진 것이다. 공지된 MAST는 대략 6의 자유도, 즉 세 개의 데카르트 좌표상의 방향과 이들 축의 각각에 대한 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)에 대한 운동을 제공한다. 운동은 소정의 양만큼 제공되는데, 예를 들어, 병진 방향으로 3.5 내지 7 G, 모든 축에 대해서 0 내지 50 Hz의 주파수가 제공된다. 일반적으로 시스템은 컴퓨터에 의해서 제어되며, 테스트되는 장치 상의 센서로부터 12 개 또는 그 이상의 입력 채널이 제공된다.
종래의 MAST 리그(rig)는 일반적으로 테스트되는 전체 부품이 동일한 운동에 노출되는 견고한 테이블(예를 들면, 152.4 cm(60 인치) ×213.4 cm(84 인치))이라는 한계가 있었다. 그러나 자동차 테스트의 경우에 있어서, 본 출원인은 이와 같은 리그가 차량의 배기 시스템과 같이 길이가 긴 부품의 운동을 복제하는 데에는 적합하지 않다는 것을 알아냈다. 따라서, 통상적인 MAST 리그는 적절한 상관성을 제공하지 못한다.
본 출원인은 공지된 MAST 리그에 의하여 배기 시스템과 같은, 가늘고 긴 시스템을 테스트하는 경우에 제공되는 상관성이 부족한 하나의 이유가 차량의 차대(chassis)가 휘어지며, 따라서 차대의 한쪽 부분에서의 운동이 다른쪽 단부에서의 운동과 현저하게 달라지기 때문임을 알아 내었다. 또한, 차대의 기본 주파수는 일반적으로 자동차의 다른 부품에 대한 것보다도 훨씬 낮다.
본 발명에 있어서, 본 출원인은 다수의 MAST와 같은 리그들에 테스트되는 부품을 장착함으로써 현저하게 개선된 상관성을 획득할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 바람직한 실시예에 있어서, 두 개의 MAST 리그가 사용되었으며, 테스트되는 시스템의 일 부분은 하나의 MAST에, 시스템의 나머지는 다른 하나의 MAST에 장착되었다. 하나의 MAST를 다른 하나의 MAST에 장착하는 것과 같이 다중 시스템을 연결할 수는 있지만, 본 출원인이 제안하는 바람직한 실시예는 두 개의 독립적인 MAST 리그를 제공함으로써 하나의 MAST 상의 부품의 운동이 다른 MAST의 운동에 영향을 받지 않게 하였다.
예를 들어서, 테스트될 시스템이 배기 매니폴드와, 촉매 변환 장치와, 소음기 및 관련된 배관류를 구비한 엔진을 수반하는 배기 시스템인 경우에, 엔진 및 매니폴드는 제1 MAST 상에 장착되며, 시스템의 나머지는 제2의 분리되어 있는 MAST 상에 장착된다. 이는 바람직한 실시예에서는 작업장에 길이 방향으로 배치된 두 개의 MAST를 제공함으로써 달성된다.
각각의 MAST가 따로따로 프로그램될 수 있기 때문에, 엔진 및 소음기에 가해진 운동은 서로 다를 수 있으며, 따라서 내구성 차량의 각종 부품의 실제 운동을 복제하는 데에 훨씬 더 근접할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 MAST 리그의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 리그의 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 MAST 전체 배기 시스템 시뮬레이션 리그는, 서로 인접하게 배치되고 테스트 시설의 콘크리트 바닥과 같은 공통 바닥에 장착된 제1 MAST 리그(2) 및 제2 MAST 리그(4)를 포함한다. 각각의 MAST 리그(2, 4)는 바람직하게는 약 6의 자유도의 운동을 제공할 수 있다. 리그들이 결합되어 있지 않기 때문에, 이들은 배기 시스템이 설계된 차량의 서로 다른 부분의 서로 다른 운동을 수용할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다.
각각의 MAST는 약 6의 자유도의 운동에 적합하게 장착된 테이블(6)을 포함한다. 테이블은 일반적으로 견고하며, 다수의 컴퓨터로 제어되어 소정의 운동을 제공하는 유압 액추에이터에 연결되어 있다. 각각의 테이블에 대해서 세 개의 액추에이터(8)가 수평 방향 운동을 위하여 장착되어 있다. 두 개는 평행하고 하나는 다른 것들에 대해서 직각으로 되어 있다. 각각의 테이블 아래에는 최소한 세 개의 액추에이터(10)가 제공되어 수직, 피치 및 롤 운동을 일으킨다.
배기 시스템을 테스트하는 데에 사용되는 바람직한 실시예에 있어서, 엔진(12)은 제1 MAST 리그 상에 놓여지고, 배기관 행거(14)는 제2 MAST 리그에 놓여진다. 이와 같은 배치에 의해서, 엔진 상의 차량의 운동은 배기관과 분리되게 되며, 따라서 상관성이 향상된다.
도시된 MAST 리그는 미국 오하이오 러브랜드 소재의 엠티에스 시스템즈(MTS Systems)에서 제조되는 것이지만, 다른 형태의 리그라도 무방하다. 도시된 MAST 리그는 일반적으로 0 내지 50 Hz 범위 내의 운동을 제공할 수 있다. 이러한 구성은 변경이 가능한데, MAST 리그 중의 하나는 엔진을 장착하기 위해서 예를 들어 큐브(CUBE)라는 상표명으로 판매되는 시스템과 같이 더 높은 주파수에서 운동을 제공하는 시스템으로 대체될 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 다축(multi-axis) 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블을 포함하되,
    상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블은 테스트되는 시스템의 서로 다른 부품들을 수용하도록 배치되고,
    상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블 각각은 6도의 운동 자유도(degrees of movement)의 각각의 자유도 방향의 운동을 위하여 제어되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블은 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  3. 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블을 제공하는 단계와,
    테스트되는 시스템의 제1 부품을 상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블에 설치하는 단계와,
    테스트되는 상기 시스템의 제2 부품을 상기 제2 다축 시뮬레이션 테이블에 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블 각각은 6도의 운동 자유도(degrees of movement)의 각각의 자유도 방향의 운동을 위하여 제어되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 다축 시뮬레이션 테이블과 제2 다축 시뮬레이션 테이블은 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 각각의 다축 시뮬레이션 테이블은 각각의 테이블을 이동시키기 위한 다수의 액추에이터를 구비하고, 하나의 테이블을 위한 액추에이터는 다른 하나의 테이블의 액추에이터와는 독립적으로 작동하여 액추에이터에 의한 하나의 테이블의 이동은 액추에이터에 의한 다른 하나의 테이블의 이동과는 달라질 수 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 다수의 액추에이터 각각은 유압식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 다축 시뮬레이션 테이블에 대해서, 수평 방향의 운동을 제공하기 위해서 제1 다수의 액추에이터가 배치되고 수직 방향의 운동을 제공하기 위해서 제2 다수의 액추에이터가 배치되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 다수의 액추에이터는 평행한 수평 방향의 운동을 제공하기 위해서 정렬된 두 개의 액추에이터와, 상기 두 개의 액추에이터에 의해서 제공되는 평행한 운동에 직각을 이루는 수평 방향의 운동을 제공하도록 배치된 한 개의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 다축 시뮬레이션 테이블 중 하나에 의해서 지지되는 엔진과, 상기 엔진으로부터 연장되는 적어도 하나의 배기 파이프와, 다축 시뮬레이션 테이블 중 다른 하나에 의해서 지지되는 적어도 하나의 배기 파이프 행거를 구비하는 배기 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 한 쌍의 배기 파이프와, 한 쌍의 배기 파이프 행거를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 시스템.
  12. 제3항에 있어서, 각각의 다축 시뮬레이션 테이블이 시스템의 내구성 테스트를 위하여 다수의 액추에이터에 의한 운동을 하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  13. 제12항에 있어서, 각각의 액추에이터는 유압식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  14. 제3항에 있어서, 각각의 다축 시뮬레이션 테이블은 수평 방향의 힘과 수직 방향의 힘을 받게 되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  15. 제14항에 있어서, 수평 방향의 힘은 두 방향으로 가하여지고, 한 방향은 다른 방향에 대해서 수직인 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  16. 제3항 또는 제15항에 있어서, 배기 시스템의 엔진을 하나의 다축 시뮬레이션 테이블에 설치하고 배기 시스템의 적어도 하나의 배기 파이프를 다른 하나의 다축 시뮬레이션 테이블에 설치하여 배기 시스템의 내구성을 테스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  17. 제3항에 있어서, 각각의 다축 시뮬레이션 테이블은 6도의 운동 자유도로 운동할 수 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  18. 제3항에 있어서, 시뮬레이션 테스트를 위하여, 하나의 다축 시뮬레이션 테이블은 한 세트의 운동을 수행하게 되고, 다른 하나의 다축 시뮬레이션 테이블은 그와는 다른 한 세트의 운동을 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
  19. 제15항에 있어서, 배기 시스템의 엔진을 하나의 다축 시뮬레이션 테이블에 설치하고 배기 시스템의 적어도 하나의 배기 파이프를 다른 하나의 다축 시뮬레이션 테이블에 설치함으로써 배기 시스템의 내구성을 테스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 테스트 방법.
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