KR100889660B1 - 등속조인트의 변형량 측정장치 - Google Patents

등속조인트의 변형량 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 등속조인트의 변형량 측정장치에 관한 것으로서, 등속조인트 축이 실제 차량에 장착된 상태에서 회전 및 동력 전달시 변화되는 비틀림량과 굽힘량을 동시에 측정할 수 있으며 이 측정값을 무선 송신하여 적정한 거리 이내에 설치된 수신장치를 통해 실시간으로 자료를 분석할 수 있도록 함으로써, 차량 주행 중, 등속조인트에서 발생하는 비틀림량과 굽힘량이 주행 성능 및 안전성에 미치는 영향을 파악하여 이를 차량에 적절한 등속조인트 선정 및 설계와 해석시 자료로 활용할 수 있도록 하는 등속조인트의 변형량 측정장치에 관한 것이다.
등속조인트, 비틀림량, 굽힘량, 측정장치

Description

등속조인트의 변형량 측정장치{Apparatus for measuring deformation of constant velocity joint}
본 발명은 등속조인트의 변형량 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 등속조인트의 회전 및 동력전달시 변화되는 비틀림량 및 굽힘량을 동시에 측정하여 그 측정 데이터를 무선 신호로 송수신할 수 있도록 하는 등속조인트의 변형량 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 차축은 그 일측에 장착된 바퀴를 통하여 차량의 무게를 지지하는 부분이며, 이러한 차축에는 엔진에서 발생된 동력을 전달하는 구동륜 차축과, 구동력을 전달하지 않는 윤동륜 차축이 있다.
상기 구동륜 차축은 종감속 장치로 전달된 구동력의 전달과 차량의 무게를 지지하는 동시에, 조향을 할 수 있는 구조로 되어 있으며, 조향을 위한 킹핀 축 중심선 상에 등속조인트(CVJ ; Constant Velocity Joint)가 설치되어 있다.
상기 구동륜에 설치되는 등속조인트는 종감속 장치의 구동력을 액슬 허브로 전달하게 되는데, 이러한 등속조인트는 조향장치 및 현가장치에 의한 바퀴와 종감속 장치의 길이 변화로 인하여 항상 비틀림력을 받으면서 종감속 장치의 토오크를 바퀴로 전달하게 된다.
따라서, 상기 등속조인트에 피로가 쌓이게 되고 이로 인하여 등속조인트 축의 강도와 진동에 영향을 미치게 되므로 결국은 차량의 안전성 및 조향 성능에 좋지 않은 결과를 낳게 된다.
이에 측정장비를 이용하여 등속조인트 축의 비틀림력 및 굽힘력 측정을 통해 이를 등속조인트의 제조에 반영하게 된다.
그런데, 종래의 전용 측정장비들은 비틀림력 및 굽힘력 측정을 동시에 하지 않고 각각 별도로 측정하여 결과를 산출하게 된다.
즉, 상기 등속조인트 축의 비틀림력은 비틀림 시험장치에서 일단을 고정하고 타단에 토크를 가하여 비틀림량을 측정하게 되며, 굽힘시험은 축을 분리하여 굽힘시험기를 이용해 굽힘량을 측정하게 된다.
그런데, 이와 같이 별도로 측정하게 될 경우, 정확한 측정 데이터를 얻을 수 없게 되는데, 이는 차량의 이동 및 조향에 따라 등속조인트의 비틀림 및 굽힘이 동시에 발생하기 때문이며, 이에 따라 차량의 주행성능 및 조향성능에 적지 않은 영향을 미치게 되며, 특히 차량의 소음/진동에 많은 영향을 끼친다.
따라서, 상기 등속조인트의 비틀림력 및 굽힘력은 동시에 측정되어야 하며, 이에 근거하여 등속조인트의 동특성 개선 및 차량에 적합한 등속조인트를 선정할 수 있어야 하는 과제가 요구되어 진다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 등속조인트 축이 실제 차량에 장착된 상태에서 회전 및 동력 전달시 변화되는 비틀림량과 굽힘량을 동시에 측정할 수 있으며 이 측정값을 무선 송신하여 적정한 거리 이내에 설치된 수신장치를 통해 실시간으로 자료를 분석할 수 있도록 함으로써, 차량 주행 중, 등속조인트에서 발생하는 비틀림량과 굽힘량이 주행 성능 및 안전성에 미치는 영향을 파악하여 이를 차량에 적절한 등속조인트 선정 및 설계와 해석시 자료로 활용할 수 있도록 하는 등속조인트의 변형량 측정장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 등속조인트의 변형량 측정장치는, 등속조인트 축에 일체 장착되고, 그 내부에 빛을 발광시키는 발광소자 및 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자와;
상기 발광소자 및 수광소자 사이의 광로(光路) 상에 위치하여 모멘트에 의한 등속조인트 축의 변형 시 빛의 조도 변화를 일으키도록 변형이 발생하는 다수의 슬릿이 일정 간격을 두고 형성된 슬릿부와;
상기 수광소자로부터 발생된 전기 신호를 송수신하여 실시간으로 자료를 분석할 수 있도록 하는 통신 및 처리장치를 포함하여 이루어진 발광 및 수광소자측 케이스부로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 등속조인트 축의 비틀림량 및 굽힘량을 동시에 측정할 수 있도록 상기 발광 및 수광소자와, 슬릿부를 둘로 분리하되, 상기 슬릿부는 상기 비틀림량을 측정할 수 있도록 슬릿이 반경 방향으로 형성된 제1슬릿부와, 상기 굽힘량을 측정할 수 있도록 슬릿이 원주 방향으로 형성된 제2슬릿부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 통신 및 처리장치는 상기 수광소자로부터 발생된 전기 신호를 파형 정형과 증폭을 거쳐 무선 신호를 송출하는 송신부와, 상기 송신부로부터 무선 송신된 신호를 수신하여 그 수신되는 변화된 빛의 조도를 측정하고 그 측정된 데이터를 통해 각각의 비틀림량 및 굽힘량을 산출하여 표시하는 수신부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 등속조인트 축은 등속조인트가 회전하면서 발생하는 회전 관성의 밸런스를 유지하기 위한 밸런스 웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 등속조인트의 변형량 측정장치에 의하면, 차량 주행 중, 등속조인트에서 발생하는 비틀림량과 굽힘량이 주행 성능 및 안전성에 미치는 영향을 파악하여 이를 차량에 적절한 등속조인트 선정 및 설계와 해석시 자료로 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 등속조인트 축에 장착된 변형량 측정장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A-A'선 단면도이며, 도 3은 도 1의 'B-B'선 단면도이다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 등속조인트 축(10)의 일정 부위에 고정되는 발광소자측 케이스부(20)와 수광소자측 케이스부(30)가 실린더 형상으로 일체 구성되어 있다.
여기서, 상기 케이스부(20,30)에는 발광 및 수광소자(21,22,31,32)를 대응하도록 설치하고, 빛의 직진성을 이용하여 상기 등속조인트 축(10)이 일정량 변형된 경우, 빛이 도중에 차단되고 나머지 량만이 도달하는 원리를 이용하여 이때의 조도를 측정하는 것으로 등속조인트의 비틀림량 및 굽힘량을 측정할 수 있도록 하는데 그 주안점이 있다.
상기 발광소자측 케이스부(20)에는 비틀림량의 측정을 위해 빛을 방출하는 제1발광소자(21)와, 굽힘량의 측정을 위해 빛을 방출하는 제2발광소자(22)가 구성되어 있다.
또한, 상기 발광소자측 케이스부(20)와 일체로 밀착되어 있으며, 발광소자측 케이스부(20)와 대응하는 동일 형상으로 되어 있는 수광소자측 케이스부(30)에는 상기 발광소자측 케이스부(20)에 장착된 비틀림량 및 굽힘량의 측정을 위한 제1 및 제2발광소자(21,22)로부터 발생된 빛을 수신하여 빛의 조도 변화에 의해 전기 신호 를 발생시키는 비틀림량 측정을 위한 제1수광소자(31) 및 굽힘량 측정을 위한 제2수광소자(32)가 구성되어 있다.
이때, 각각의 제1 및 제2발광소자(21,22)와, 제1 및 제2수광소자(31,32) 사이에는 각 케이스(20,30) 내부에 일체로 장착되고, 상기 빛이 나아가는 광로(光路) 상에 위치하여 등속조인트의 변화량, 즉 비틀림량 및 굽힘량에 따라 빛의 조도 변화를 일으키도록 변형이 발생하는 다수의 슬릿(40a)이 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성된 제1슬릿부(40)와, 다수의 슬릿(41a)이 일정 간격을 두고 원주 방향으로 형성된 제2슬릿부(41)가 구비되어 있다.
상기 제1 및 제2슬릿부(40,41)는 각각 대응하는 방향에 일정 거리를 두고 위치하여 각각의 변화량에 영향을 미치지 않도록 되어 있다.
상기 제1슬릿부(40)는 등속조인트의 비틀림량을 측정할 수 있도록 반경 방향을 따라 슬릿(40a)이 형성되어 있는 바, 비틀림 모멘트에 의해 상기 등속조인트 축(10)이 원주 방향으로 휘어지게 될 경우, 상기 발광소자측 케이스부(20)와 수광소자측 케이스부(30) 내의 제1슬릿부(40)의 다수의 슬릿(40a)이 비틀림 모멘트로 인해 원주 방향으로 불규칙적으로 변형되어 상기 제1발광소자(21)에서 발광되는 빛이 제1수광소자(31)에 완전히 수신되지 않고 일부는 슬릿벽에 차단되므로 그 비틀림량에 따라 제1수광소자(31)에 수신되는 조도가 달라지게 된다.
또한, 상기 제2슬릿부(41)는 등속조인트의 굽힘량을 측정할 수 있도록 원주 방향을 따라 슬릿(41a)이 형성되어 있는 바, 굽힘 모멘트에 의해 상기 등속조인트 축(10)이 반경 방향으로 휘어지게 될 경우, 상기 발광소자측 케이스부(20)와 수광소자측 케이스부(30) 내의 제2슬릿부(41)의 다수의 슬릿(41a)이 굽힘 모멘트로 인해 반경 방향으로 불규칙적으로 변형되어 상기 제2발광소자(22)에서 발광되는 빛이 제2수광소자(32)에 완전히 수신되지 않고 일부는 슬릿벽에 차단되므로 그 굽힘량에 따라 제2수광소자(32)에 수신되는 조도가 달라지게 된다.
이와 같이 상기 제1 및 제2수광소자(31,32)로부터 발생된 전기 신호를 통신 및 처리장치(60)를 이용하여 송수신할 수 있도록 되어 있는 바, 상기 통신 및 처리장치(60)는 상기 제1 및 제2수광소자(31,32)로부터 발생된 전기 신호를 파형 정형과 증폭을 거쳐 무선 신호를 송출하는 송신부(61)와, 상기 송신부(61)로부터 무선 송신된 신호를 수신하여 그 수신되는 변화된 빛의 조도를 측정하고 그 측정된 데이터를 통해 각각의 비틀림량 및 굽힘량을 산출하여 표시하는 수신부(62)로 이루어져 있다.
한편, 미설명 부호 50은 밸런스 웨이트로서, 등속조인트가 회전하면서 발생하는 회전 관성의 밸런스를 유지하기 위한 장치이다.
즉, 상기 등속조인트가 회전하게 되면 그 회전 관성의 중심이 편심되어 있기 때문에 균형을 유지하지 못한 상태에서 회전하게 되며, 이때 회전질량 모멘트가 발생하게 되는 바, 상기와 같이 발생되는 모멘트는 복잡한 진동을 동반하기 때문에 종감속 장치의 원활한 구동력 전달 및 등속조인트 축(10)의 균형 유지를 위하여 밸런스 웨이트(50)가 적용되고 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 등속조인트 축에 장착된 변형량 측정장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 'A-A'선 단면도,
도 3은 도 1의 'B-B'선 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 등속조인트 축 20 : 발광소자 케이스부
21 : 제1발광소자 22 : 제2발광소자
30 : 수광소자 케이스부 31 : 제1수광소자
32 : 제2수광소자 40 : 제1슬릿부
41 : 제2슬릿부 50 : 밸런스 웨이트
60 : 통신 및 처리장치 61 : 송신부
62 : 수신부

Claims (4)

  1. 등속조인트 축에 일체 장착되고, 그 내부에 빛을 발광시키는 발광소자 및 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자와;
    상기 발광소자 및 수광소자 사이의 광로(光路) 상에 위치하여 모멘트에 의한 등속조인트 축의 변형 시 빛의 조도 변화를 일으키도록 변형이 발생하는 다수의 슬릿이 일정 간격을 두고 형성된 슬릿부와;
    상기 수광소자로부터 발생된 전기 신호를 송수신하여 실시간으로 자료를 분석할 수 있도록 하는 통신 및 처리장치를 포함하여 이루어진 발광 및 수광소자측 케이스부로 구성된 것을 특징으로 하는 등속조인트의 변형량 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 등속조인트 축의 비틀림량 및 굽힘량을 동시에 측정할 수 있도록 상기 발광 및 수광소자와, 슬릿부를 둘로 분리하되, 상기 슬릿부는 상기 비틀림량을 측정할 수 있도록 슬릿이 반경 방향으로 형성된 제1슬릿부와, 상기 굽힘량을 측정할 수 있도록 슬릿이 원주 방향으로 형성된 제2슬릿부로 이루어진 것을 특징으로 하는 등속조인트의 변형량 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신 및 처리장치는 상기 수광소자로부터 발생된 전기 신호를 파형 정형과 증폭을 거쳐 무선 신호를 송출하는 송신부와, 상기 송신부로부터 무선 송신된 신호를 수신하여 그 수신되는 변화된 빛의 조도를 측정하고 그 측정된 데이터를 통해 각각의 비틀림량 및 굽힘량을 산출하여 표시하는 수신부로 이루어진 것을 특징으로 하는 등속조인트의 변형량 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 등속조인트 축은 등속조인트가 회전하면서 발생하는 회전 관성의 밸런스를 유지하기 위한 밸런스 웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등속조인트의 변형량 측정장치.
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