KR100852053B1 - 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇽업소버 내구시험방법에 관한 것으로서, 1개의 쇽업소버 시험품에 대해 각 단계별로 미리 설정한 시험조건에 따라 외통 온도를 설정온도로 유지한 상태에서 피스톤 로드를 작동시키는 동시에 횡력을 부여하여 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 시험의 개별 시험모드를 단계적으로 연속 실시하는 복합연속방식의 시험방법을 채용함으로써, 여러 환경조건들이 복합적으로 작용하는 실제 도로조건 및 사용조건과 흡사한 시험환경에서의 단품 내구시험결과를 얻을 수 있고, 필드 상관성 향상 및 시험 신뢰성 향상, 시험기간 단축의 효과가 있는 쇽업소버의 내구시험방법에 관한 것이다.

쇽업소버, 내구시험, 오일누유, 밸브마모, 고온, 고주파, 머드

Description

복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법{Endurance testing method for shock absorber}

도 1은 종래의 쇽업소버 단품 내구시험방법을 나타낸 개략도,

도 2는 종래의 쇽업소버 단품 내구시험방법을 나타낸 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버 단품 내구시험방법을 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버 단품 시험내구방법을 나타낸 순서도,

도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 시험조건을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 단계별 시험상태의 개략도,

도 7은 종래의 시험방법과 본 발명의 시험방법을 적용하였을 경우의 시험결과를 촬영한 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 쇽업소버 11 : 피스톤 로드

12 : 외통 21 : 고정부

30 : 유압가진시험장비 41 : 가변코일스프링

51 : 워터자켓 61 : 워터펌프

62 : 호스 63 : 온수저장조

64 : 가열기 65 : 수온조절장치

70 : 머드 스프레이 장치 71 : 블로어

본 발명은 쇽업소버의 내구시험방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1개의 쇽업소버 시험품에 대해 각 단계별로 미리 설정한 시험조건에 따라 외통 온도를 설정온도로 유지한 상태에서 피스톤 로드를 작동시키는 동시에 횡력을 부여하여 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 시험의 개별 시험모드를 단계적으로 연속 실시하는 복합연속방식의 시험방법을 채용함으로써, 여러 환경조건들이 복합적으로 작용하는 실제 도로조건 및 사용조건과 흡사한 시험환경에서의 단품 내구시험결과를 얻을 수 있고, 필드 상관성 향상 및 시험 신뢰성 향상, 시험기간 단축의 효과가 있는 쇽업소버의 내구시험방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가장치는 차축과 차체 프레임 사이에 연결되어 주행 중에 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치이며, 주행 중에 노면으로부터 받는 충격을 완화하는 섀시 스프링, 차체의 상하 진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버, 차량의 롤링을 방지하는 스태빌라이저 바 등을 포함한다.

이러한 자동차의 현가장치에서 쇽업소버(shock absorber)는 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수하는 방진완충장치로, 내부에 가스나 오일 등의 유체가 채워져 감쇠력을 증대시키도록 구성되는데, 통상 오일이 충전된 유압식 쇽업소버가 많이 사용된다.

상기 쇽업소버는 차체에 피스톤 로드가 연결되고 차축에 실린더가 연결되되, 피스톤 로드에 연결된 피스톤이 실린더 내에서 왕복운동 가능하게 설치되고, 그 피스톤이 실린더 내의 유체의 흐름을 제어하는 밸브구조로 형성되어, 그 밸브구조에 의한 실린더 내의 유체흐름제어를 통해 노면으로부터 차체로 전해지는 진동 또는 충격을 흡수 완화시켜 주게 된다.

한편, 차량에 장착되는 쇽업소버에 대한 종래의 단품 시험은 여러 가지 환경조건에 대해 독립적으로 시험을 실시하는 것인데, 고온, 고속, 대변위, 먼지조건, 횡력 등의 각 환경조건을 각 단품에 개별적으로 부여하여 결과를 분석한다.

예를 들면, 첨부한 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이 오일누유 시험, 밸브마모 시험, 머드 시험의 3종류를 평가하기 위해 3개의 쇽업소버 시험품(10)을 사용하여 개별 단품별로 오일누유, 밸브마모, 머드에 의한 손상 정도 등을 별도로 평가하는 방식이며, 각 조건을 해당 시험품(10)에 부여한 후 각 시험결과가 모두 설정치 이내일 경우, 즉 각 시험결과가 스펙을 모두 만족하는 경우에 합격으로 처리한다.

그러나, 이러한 방법의 문제점은 실제 고객사용조건에서 작용하는 여러 환경조건들의 복합작용으로부터 기인하는 손상들을 확인할 수 없고, 환경조건들 간의 상관성 고려 없이 단품별 개별 조건에 의한 손상만을 확인하는 등 불완전한 필드 조건을 재현한 상태에서 결과를 얻게 되므로 정확한 평가가 어려우며, 상당한 시험 기간(대략 2개월)이 소요되는 점을 들 수 있다.

최근 인도나 중국 등의 가혹한 도로환경지역에 판매된 차량에서는 쇽업소버에 대한 클레임 발생률이 증가하여 주요 고객불만사항이 되고 있고, 종래의 개별 시험모드를 적용할 경우에 실제 고객사용조건이 반영되지 않은 시험결과만을 얻게 되므로 필드의 고객불만 개선 및 클레임 발생률 감소에 기여하는 바가 적을 수밖에 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 필드의 클레임 발생율을 감소시키기 위해 실제 고객사용조건과 최대 유사한 환경을 제공하여 좀더 정확한 내구력을 평가할 수 있는 쇽업소버의 내구시험방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 1개의 쇽 업소버 시험품을 대상으로, 각 단계별로 미리 설정한 가진 진폭, 가진 주파수, 가진 속도, 외통 온도, 횡력 크기를 포함한 시험조건들에 따라 온도조절수단을 이용해 외통 온도를 설정온도로 유지하고 유압가진시험장비를 이용해 상하방향 진동을 주어 피스톤 로드를 작동시키며 횡력인가장비를 이용해 횡력을 인가하는 상태에서, 1차 마모시험, 고온 작 동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 분무시험을 연속적으로 진행하여 각 단계별로 누유, 손상, 감쇠력 변화를 포함한 시험결과들을 얻도록 한 것을 특징으로 하는 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법을 제공한다.

여기서, 상기 1차 마모시험 단계 이후 연속 실시되는 고온 작동시험 단계에서는 다른 단계에 비해 상대적으로 외통 온도를 높게 하고 가진 진폭을 크게 하여 시험하며, 상기 고온작동 시험 이후 상기 고주파 시험 단계에서는 다른 단계에 비해 가진 속도를 상대적으로 높게 설정하여 실(seal) 열해 후 고속마모 손상을 평가하고, 이어 2차 마모시험 단계에서는 상기 1차 마모시험 단계에 비해 상대적으로 외통 온도를 높게 하고 가진 진폭을 크게 한 상태에서 현가계 열화정도를 포함한 손상을 평가하는 것을 특징으로 한다.

또한 내부 유로를 통해 물이 순환되는 워터자켓 안쪽으로 쇽업소버 시험품을 삽입하여 외통과 상기 워터자켓 사이에 열교환이 이루어지도록 하고, 워터펌프를 작동시켜 가열기 및 수온조절장치를 구비한 온수저장조와 상기 워터자켓 사이에 설정온도의 물이 순환되도록 하여 상기 외통 온도를 시험조건에 맞게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 필드의 클레임 발생률을 감소시키기 위해 실제 고객사용조건과 최대 유사한 환경을 제공하여 좀더 정확한 쇽업소버의 내구력을 평가할 수 있는 시험방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 필드 상관성 향상을 위해 복합연속식으로 이루어지는 내구시험방법으로서, 실제 도로조건 및 사용조건에 대한 단품 내구력의 정확한 계측을 위해서 첨부한 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 연속 작동되는 한 개의 시험품에 대해 복수의 개별 시험모드를 연속적으로 진행하여 실시하는 것에 주안점이 있는 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 복합연속 내구시험과정에서는 연속 작동되는 1개의 쇽업소버 시험품(10)에 대해 1차 마모시험 → 고온 작동시험 → 고주파 시험 → 2차 마모시험 → 머드 시험을 연속적으로 진행하며(연속작동 내구시험방식임), 시험결과가 설정치 이내(스펙 만족)일 경우에는 합격으로 처리한다.

이러한 본 발명의 복합연속식 내구시험방법에 따르면 소요 기간이 종래의 2개월에서 1개월로 크게 단축될 수 있다.

하기 표 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 시험방법을 나타낸 것으로, 총 5개의 시험모드를 미리 정해진 시험순서에 따라 연속적으로 실시하는데, 각 단계의 시험모드에서 누유, 손상 및 감쇠력 변화를 측정하고, 매 단계의 시험 완료시에 시험품에 대한 감쇠력 측정 및 사진촬영(장비장착 + 단품)을 실시한 후 다음 단계를 진행한다.

시험은 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 1단계로서 1차 마모시험 → 2단계로서 고온 작동시험 → 3단계로서 고주파 시험 → 4단계로서 2차 마모시험 → 5단계로서 머드 분무시험의 순서로 진행하며, 이때 각 단계별로 미리 설정한 시험조건에 따라 온도조절수단을 이용해 외통 온도를 설정온도로 유지한 상태에서 유압가진시험장비를 이용해 상하방향 진동을 주어 피스톤 로드를 작동시키고 이와 동시에 횡력인가장비를 이용해 횡력을 부여(쇽업소버의 측방에서 횡방향으로 하중을 작용시킴)한 상태에서 각 단계를 진행한다.

여기서, 각 단계별 시험조건으로 가진 진폭(피스톤 로드 작동변위(stroke)), 가진 주파수(온도 및 속도에 의해 결정), 가진 속도, 외통 온도, 횡력 크기 등을 미리 설정한 뒤, 시험조건을 단계별로 부여하여 진행한다.

가진 진폭은 유압가진시험장비를 이용하여 피스톤 로드를 상하로 연속 작동시킬 때 피스톤 로드의 작동변위를 의미하며, 가진 속도는 피스톤 로드 작동속도를 의미한다.

횡력 조건은 쇽업소버의 피스톤 로드 직경에 따라 정해놓은 테이블(설계 제공)을 참조하여 결정한다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 시험조건을 나타낸 도면으로, 연속적으로 진행되는 각 단계들 마다 가진, 횡력, 온도 등의 복합적인 조건을 부여하되, 각 단계별로 가진 진폭, 가진 주파수, 가진 속도, 외통 온도, 횡력 크기 등의 시험조건을 조금씩 달리 부여한다.

즉, 각 단계별 시험 목적에 부합되도록 조건을 부여하는데, 예컨대 1차 마모시험 단계에서는 외통 온도를 80±10℃로, 가진 진폭을 ±30mm로, 가진 속도를 0.63m/s로 설정하고, 1차 마모시험 단계 이후 연속 실시되는 고온 작동시험 단계에서는 외통 온도를 다른 단계에 비해 상대적으로 높은 온도(예, 120±10℃)로 유지시키는 동시에 가진 진폭을 상대적으로 크게 설정(±60mm)하여 시험한다.

또한 고온 작동시험 단계 이후 연속 실시되는 고주파 시험 단계에서는 다른 단계에 비해 가진 속도를 상대적으로 높게 설정(예, 1.67m/s)하여 고속상태로 시험하며, 고주파 시험 단계 이후 연속 실시되는 2차 마모시험 단계에서는 외통 온도(90±10℃)와 가진 진폭(±35mm)을 1차 마모시험 단계에 비해 상대적으로 높게 설정하여 시험한다.

본 발명의 시험과정에서 극악지역조건(중국/산악비포장)을 고려하여 고온 작동시험 단계 이후 실시되는 고주파 시험 단계에서는 실(seal) 열해 후 고속마모 손상을 평가하며, 또한 2차 마모시험 단계에서는 현가계 열화 등을 평가하게 된다.

첨부한 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 단계별 시험상태의 개략도로서, 6a는 1차 마모시험 단계, 고온 작동시험 단계, 고주파 시험 단계, 2차 마모시험 단계의 상태를, 도 6b는 머드 시험 단계의 상태를 나타낸다.

우선, 도 6a에 나타낸 바와 같이 1차 마모시험 단계, 고온 작동시험 단계, 고주파 시험 단계, 2차 마모시험 단계에서는 1개의 쇽업소버 시험품(10)에 대해 진동과 횡력을 동시에 인가할 수 있도록 통상의 유압가진시험장비(30) 및 가변코일스프링(41)을 이용한 횡력인가장비를 동시에 사용하여 가진 진폭, 가진 주파수, 가진 속도, 횡력 크기 등 각 단계별 설정된 시험조건에 맞는 진동과 횡력을 부여한다.

이때, 쇽업소버 시험품(10)의 외통(12) 하단부를 고정부(21)에 고정하고 피스톤 로드(11)의 상단부를 통상의 유압가진시험장비(30)에 연결한 상태에서 유압가진시험장비를 작동시켜 각 단계별로 설정된 시험조건의 진동을 주는 동시에, 가변코일스프링(41)을 이용하는 횡력인가장비를 사용하여 각 단계별 횡력 조건에 따른 횡력을 쇽업소버 시험품 측방에서 인가한다.

유압가진시험장비(30)를 사용할 때 피스톤 로드(11)의 상단부를 연결한 상태에서 유압가진시험장비를 작동시켜 진동을 가해줌으로써 피스톤 로드를 도면상의 상하방향으로 연속적으로 작동시킨다.

시험조건에서 상기 표 1에 표시된 가진 진폭의 'Lcen±30mm'는 진동을 주어 쇽업소버 내 피스톤 로드의 중간위치로부터 ±30mm의 작동변위(stroke)로 피스톤 로드를 연속 작동시키는 것을 의미하며, 여기서 피스톤 로드의 중간위치란 상사점과 하사점의 중간위치, 즉 피스톤 로드가 도 6a 및 도 6b의 상방으로 완전히 상승한 위치와 피스톤 로드가 완전히 하강한 위치의 중간위치를 의미한다.

그리고, 쇽업소버 시험품(10)의 외통 온도를 각 단계별로 시험조건에 맞게 유지하기 위해 외통 온도를 제어하기 위한 온도조절수단이 이용되는데, 외통(12)을 내부 유로를 통해 물이 순환되도록 구성한 워터자켓(51)의 안쪽으로 삽입한 뒤 워터자켓 내부를 순환하는 온수에 의해 외통이 각 단계별 시험온도로 유지되도록 한다.

이때, 쇽업소버 시험품은 외통이 주위의 워터자켓과 열교환할 수 있게 설치된다.

그리고, 내부 유로를 통해 온수가 순환 공급될 수 있도록 상기 워터자켓(51)은 호스(62)를 통해 워터펌프(61)와 연결되며, 이 워터펌프는 온도조절이 가능한 온수저장조(63)의 온수를 펌핑하여 상기 호스를 통해 워터자켓으로 물을 공급한다.

상기 워터자켓(51)의 내부 유로를 통과한 물은 다시 온수저장조(63)로 회수되며, 온수저장조 내부의 가열기(64) 및 수온조절장치(65)에 의해 설정온도로 가열된 후 워터펌프(61)에 의해 워터자켓(51)으로 재순환된다.

상기 온수저장조(63)는 가열기(64) 및 수온조절장치(65)에 의해 시험자가 설정한 온도의 온수를 공급할 수 있도록 되어 있으며, 고온 작동시험 단계의 경우에 상대적으로 높은 온도의 온수를 공급해야 하므로 시험자가 가열기 및 수온조절장치를 적절히 조작하여 고온 작동시험의 조건에 맞는 온도의 온수를 공급한다.

그리고, 마지막 단계인 머드 시험 단계에서는 상기 유압가진시험장비(30) 및 횡력인가장비를 동시에 작동시키면서 쇽업소버 시험품(10)에서 피스톤 로드(11)가 출입하는 부분에 머드 스프레이 장치(70)를 이용해 머드를 분무해준다.

머드 시험 단계에서는 앞의 단계와 마찬가지로 온수를 순환시켜 외통 온도를 고온으로 유지하고 이어 머드를 분무한 뒤 작동시킬 수 있으며, 또는 도 6에 나타낸 바와 같이 블로어(71)를 이용해 공냉시키는 상태에서 머드를 분무해 시험할 수도 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 1개의 쇽업소버 시험품에 대해 각 단계별로 미리 설정된 시험조건에 따라 가진과 횡력을 부여하는 동시에 외통 온도를 각 설정온도로 유지하여 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 시험의 개별 시험단계를 연속적으로 실시함으로써, 여러 환경조건들이 복합적으로 작용하는 실차 조건에 매우 근접된 시험환경에서의 결과 및 필드 상관성이 향상된 단품 대상 내구시험결과를 얻을 수 있게 된다.

첨부한 도 7은 종래의 시험법과 본 발명의 복합연속시험법을 적용하였을 경우의 시험결과를 촬영한 사진으로, 복합연속시험법의 재현성을 검증하기 위해 동일 차종의 쇽업소버 시험품 총 4개에 대해 2개는 종래의 시험법을, 2개는 본 발명의 복합연속시험법을 적용한 결과, 종래의 시험법에서는 시험품 모두에서 누유 발생이 관찰되지 않았으나, 본 발명의 복합연속시험법에서는 모두 누유 발생이 관찰되었다.

이를 볼 때, 본 발명의 복합연속시험법이 1개월, 종래의 시험법이 2개월로, 본 발명의 복합연속시험법이 시험 소요기간 단축에도 불구하고 실제 사용조건을 더욱 잘 반영하고 있음을 알 수 있으며, 종래의 시험법에서 찾을 수 없는 결과를 본 발명의 복합연속시험법에서 정확히 찾아낼 수 있었는 바, 단품 내구시험의 신뢰성이 향상될 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 쇽업소버의 내구시험방법에 의하면, 1개의 쇽업소버 시험품에 대해 각 단계별로 미리 설정한 시험조건에 따라 외통 온도를 설정온도로 유지한 상태에서 피스톤 로드를 작동시키는 동시에 횡력을 부여하여 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 시험의 개별 시험모드를 단계적으로 연속 실시하는 복합연속방식의 시험방법을 채용함으로써, 여러 환경조건들이 복합적으로 작용하는 실제 도로조건 및 사용조건에 근접한 시험환경에서의 단품 내구시험결과를 얻을 수 있고, 필드 상관성 향상 및 시험 신뢰성 향상, 시험기간 단축의 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 1개의 쇽 업소버 시험품을 대상으로, 각 단계별로 미리 설정한 가진 진폭, 가진 주파수, 가진 속도, 외통 온도, 횡력 크기를 포함한 시험조건들에 따라 온도조절수단을 이용해 외통 온도를 설정온도로 유지하고 유압가진시험장비를 이용해 상하방향 진동을 주어 피스톤 로드를 작동시키며 횡력인가장비를 이용해 횡력을 인가하는 상태에서, 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 분무시험을 연속적으로 진행하여 각 단계별로 누유, 손상, 감쇠력 변화를 포함한 시험결과들을 얻도록 한 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법에 있어서,

   상기 1차 마모시험 단계 이후 연속 실시되는 고온 작동시험 단계에서는 다른 단계에 비해 상대적으로 외통 온도를 높게 하고 가진 진폭을 크게 하여 시험하며,

   상기 고온작동 시험 이후 상기 고주파 시험 단계에서는 다른 단계에 비해 가진 속도를 상대적으로 높게 설정하여 실(seal) 열해 후 고속마모 손상을 평가하고,

   이어 2차 마모시험 단계에서는 상기 1차 마모시험 단계에 비해 상대적으로 외통 온도를 높게 하고 가진 진폭을 크게 한 상태에서 현가계 열화정도를 포함한 손상을 평가하는 것을 특징으로 하는 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법.
3. 1개의 쇽 업소버 시험품을 대상으로, 각 단계별로 미리 설정한 가진 진폭, 가진 주파수, 가진 속도, 외통 온도, 횡력 크기를 포함한 시험조건들에 따라 온도조절수단을 이용해 외통 온도를 설정온도로 유지하고 유압가진시험장비를 이용해 상하방향 진동을 주어 피스톤 로드를 작동시키며 횡력인가장비를 이용해 횡력을 인가하는 상태에서, 1차 마모시험, 고온 작동시험, 고주파 시험, 2차 마모시험, 머드 분무시험을 연속적으로 진행하여 각 단계별로 누유, 손상, 감쇠력 변화를 포함한 시험결과들을 얻도록 한 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법에 있어서,

   내부 유로를 통해 물이 순환되는 워터자켓 안쪽으로 쇽업소버 시험품을 삽입하여 외통과 상기 워터자켓 사이에 열교환이 이루어지도록 하고, 워터펌프를 작동시켜 가열기 및 수온조절장치를 구비한 온수저장조와 상기 워터자켓 사이에 설정온도의 물이 순환되도록 하여 상기 외통 온도를 시험조건에 맞게 유지시키는 것을 특징으로 하는 복합연속방식의 쇽업소버 내구시험방법.

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