KR100997018B1 - 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치에 관한 것으로서, 실차시험시 획득한 계측 자료를 별도의 신호 처리 과정을 거치지 않고, 실차시험 자료를 단축내구시험에 직접 적용 가능하므로 상기 단축내구시험의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 노면으로부터의 진동이나 충격하중이 차체로 전달되는 것을 완화해주는 코일스프링, 댐퍼, 스트러트 로드, 어퍼시트, 인슐레이터, 범프 스톱퍼를 포함하는 쇽업소버와; 상기 스트러트 로드와 함께 연동하도록 장착된 케이스부와, 상기 댐퍼와 함께 연동하도록 장착되며 승하강 작동을 통해 코일에 유도되는 자속을 변화시키는 코어부를 포함하는 선형변위차동변압기와; 상기 선형변위차동변압기의 출력신호를 수신하여 쇽업소버의 변위하중특성곡선과 비교, 판단할 수 있는 신호처리 및 저장장치를 포함하여 구성된 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치를 제공하고자 한다.

자동차, 내구시험, 변위, 하중, 측정장치, 선형변위차동변압기

Description

자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치{Measurement device of displacements and forces for endurance test of automobile}

본 발명은 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 코일스프링과 댐퍼로 구성되는 쇽업소버에 선형변위차동변압기를 장착하여 그 출력 신호의 수신을 통해 상기 쇽업소버의 변위 및 하중을 측정할 수 있는 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 차체에 엔진, 변속기 등의 새시가 부착되며, 자동차의 주행 중에 노면의 굴곡 등으로부터 항상 충격을 받기 때문에 이를 견딜 수 있는 강성을 가져야 하므로 차량 제작 후 차량의 내구성을 시험하게 된다.

따라서, 시험용 차량의 여러 부분에 스트레인 게이지 및 6분력계 등의 센서를 부착하고, 일반 도로를 주행하게 되며 상기한 센서를 통해 바디에 전달하는 충격량을 측정한 후 각 부분의 수명을 분석하게 된다.

이와 같이, 차량에 상기한 센서를 부착한 상태에서 벨지안로드(Belgian Road)와 같은 시험로를 주행하게 되고, 주행 후 측정된 자료를 근거로 충격량에 따른 피로 해석 및 수명을 분석하게 된다.

상기한 바와 같이 일반 도로 및 시험로에서 측정된 신호를 통해 수명 분석을 수행하여 시험로의 시험 조건 및 수명이 일반 도로와 유사한지를 확인한 후 전체적으로 시험로에서 주행 시험을 계속하여 차체의 취약부위를 보강함으로써 전체 수명을 향상시키게 되는 것이다.

그런데, 종래의 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치는 6분력계 및 스트레인 게이지와 같은 센서를 부착하여 얻은 자료를 근거로 단축 시험기를 이용해 자동차의 내구 시험을 하게 될 경우, 실차에 전달되는 하중보다 일반적으로 더 높은 하중이 전달되는 문제가 발생하므로 일정한 신호처리를 통해 이를 보정하는 보정 작업이 추가된다.

이때문에 주행중 실차가 받는 하중의 왜곡이 발생하여 시험의 신뢰도를 저하시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 자동차의 쇽업소버에 선형변위차동변압기를 장착하여 그 출력 신호의 수신을 통해 상기 쇽업소버의 변위 및 하중을 측정함으로써, 실차시험시 획득한 계측 자료를 별도의 신호 처리 과정을 거치지 않고, 실차시험 자료를 단축내구시험에 직접 적용 가능하므로 상기 단축내구시험의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 노면으로부터의 진동이나 충격하중이 차체로 전달되는 것을 완화해주는 코일스프링(101), 댐퍼(102), 스트러트 로드(103), 어퍼시트(104), 인슐레이터(105), 범프 스톱퍼(108)를 포함하는 쇽업소버(100)와; 상기 스트러트 로드(103)와 함께 연동하도록 장착된 케이스부(11)와, 상기 댐퍼(102)와 함께 연동하도록 장착되며 승하강 작동을 통해 코일에 유도되는 자속을 변화시키는 코어부(12)를 포함하는 선형변위차동변압기(10)와; 상기 선형변위차동변압기(10)의 출력신호를 수신하여 쇽업소버(100)의 변위하중특성곡선과 비교, 판단할 수 있는 신호처리 및 저장장치(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 선형변위차동변압기(10)는 상기 어퍼시트(104) 및 범프 스톱퍼(108) 사이와, 상기 댐퍼(102)의 둘레면에 구비된 각각의 고정판(20,21)을 매개로 쇽업소버(100)에 장착된 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치에 의하면, 실차시험시, 종래의 6분력계 및 스트레인 게이지와 같은 센서를 부착한 경우 정확히 계측할 수 없는 쇽업소버의 상대변위를 정확하게 측정할 수 있어 종래의 실차시험시 획득한 계측 자료를 별도의 신호 처리 과정을 거치지 않고, 실차시험 자료를 단축내구시험에 직접 적용할 수 있으므로 상기 단축내구시험의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1의 수직 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 승용 차종에서 가장 일반적으로 적용되는 맥퍼슨 스트러트 타입의 쇽업소버(100)의 구성은 코일스프링(101), 댐퍼(102), 스트러트 로드(103), 어퍼시트(104), 인슐레이터(105) 등으로 구성되어 있으며, 기능은 상기 코일스프링(101)에 의한 차체의 상하 진동에너지를 흡수하여 타이어의 접지성을 확 보하고, 관성력에 의한 자세 변화를 억제하여 차량의 운동 성능을 향상시키며, 차체를 지지하고 노면으로부터의 진동이나 충격하중이 차체로 전달되는 것을 완화해주는 구조로 되어 있으며, 스트러트 상단에 체결되는 인슐레이터(105)는 부시(106)를 포함하고 있으며, 상기 부시(106)의 상부에는 스트러트 로드(103)가 너트(107)를 매개로 체결되어 있다.

그리고, 상기 어퍼시트(104) 하단의 스트러트 로드(103)에 범프 스톱퍼(108)가 구비되어 최대로 발생할 수 있는 범프량 이하로 제한할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 쇽업소버(100)에는 본 발명에 따른 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치인 선형변위차동변압기(LVDT;Linear Variable Differential transformer)(10)가 장착되는 바, 상기 선형변위차동변압기(10)는 상기 어퍼시트(104) 및 범프 스톱퍼(108) 사이와, 상기 댐퍼(102)의 둘레면에 구비된 각각의 고정판(20,21)을 매개로 장착된다.

이때, 상기 선형변위차동변압기(10)는 상기 스트러트 로드(103)와 함께 연동하도록 장착된 케이스부(11)와, 상기 댐퍼(102)와 함께 연동하도록 장착되며, 승하강 작동을 통해 코일에 유도되는 자속을 변화시키는 코어부(12)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스부(11) 및 코어부(12) 내에는 도 2에 미도시되어 있는 코일을 감는 포머(Former)와, 기계적 변위를 감지하는 코어와, 상기 코어를 지지해주는 지지봉과, 기계적 변위를 전기적 신호로 바꾸어주는 일차코일(Primary Coil) 및 이차코일(Secondary Coil)이 장착되어 구성된다.

상기 포머는 코일을 감을 수 있도록 되어 있으며, AC전압을 공급하는 일차코일이 권선되고, 1차측으로부터 동일한 간격을 유지하면서 대칭적으로 동일한 모양을 가진 이차코일이 권선되어 외부적으로 반대방향으로 직렬 연결되어 있다.

비자성체 코어(Non-Magnetic Core)의 운동은 각각의 2차측에서 발생되는 여기 전압(Induced Voltage)을 일으키게 하는 1차측과 2차측의 상호인덕턴스를 변하게 한다.

만일, 코어가 2차 권선들 사이의 중간에 위치한다면 각각의 2차측에 유기되는 기전력은 동일하고 180°위상을 유지하기 때문에 출력은 영(Zero)이 된다.

그런데, 상기 코어가 움직여서 중간을 벗어난다면 한편의 2차측과 1차측 사이의 상호 인덕턴스는 다른 쪽 2차측과 1차측 사이에서 발생되는 상호 인덕턴스보다 크게 되어 직렬로 연결되어 있는 2차측 출력단자에서는 차동전압(Differential Voltage)이 발생된다.

상기 코어의 동작 범위 안에서 이러한 변위에 따라 발생하는 차동전압은 본질적으로 선형적으로 변하게 된다.

그리고, 코어와 일차 및 이차코일 사이에는 실질적인 접촉이 없기 때문에 선형변위차동변압기의 기계적 부분은 마모되거나 약화 되지 않는다.

따라서, 출력에 영향을 주는 마찰이 없기 때문에 무한한 분해도를 얻을 수 있으며 히스테리시스(Hysteresis)가 존재하지 않게 된다.

또한, 코어의 크기가 작고 마찰이 적음으로써 동적 측정(Dynamic Measurement)에 대하여 응답특성을 높일 수 있고, 기계적 과부하에 의한 영향이 없 다.

이와 같이 구성된 선형변위차동변압기(10)는 상기 쇽업소버(100)의 구동에 따라 상대 변위가 발생할 경우, 코어부(12)에 전압차가 발생하는 원리를 이용하여 상대 변위량을 측정하게 되는 바, 상기 쇽업소버(100)의 변위에 따른 하중특성곡선과 비교하여 자동차에 전달되는 변위와 하중을 측정하는 동시에 저장하게 된다.

이때, 상기 선형변위차동변압기(10)의 출력신호를 수신하여 쇽업소버(100)의 변위하중특성곡선과 비교, 판단할 수 있는 신호처리 및 저장장치(30)가 구비된다.

따라서, 본 발명은 실차시험시 차량에 전달되는 변위 및 하중을 비교적 간단한 선형변위차동변압기(10)를 통해 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 단축내구시험장치(미도시)에 별도의 신호변환이나 계산을 거치지 않고 입력자료로 활용할 수 있으므로 자동차의 샤시 및 프레임 등의 내구시험의 정확도 및 신뢰성 향상을 통하여 설계자료로 사용 가능하므로 자동차의 품질향상에 기여할 수 있게 된다.

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 발명의 일실시예에 따른 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 수직 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 선형변위차동변압기 11 : 케이스부

12 : 코어부 20,21 : 고정판

Claims (2)

1. 삭제
2. 노면으로부터의 진동이나 충격하중이 차체로 전달되는 것을 완화해주는 코일스프링(101), 댐퍼(102), 스트러트 로드(103), 어퍼시트(104), 인슐레이터(105), 범프 스톱퍼(108)를 포함하는 쇽업소버(100)와;

   상기 스트러트 로드(103)와 함께 연동하도록 장착된 케이스부(11)와, 상기 댐퍼(102)와 함께 연동하도록 장착되며 승하강 작동을 통해 코일에 유도되는 자속을 변화시키는 코어부(12)를 포함하는 선형변위차동변압기(10)와;

   상기 선형변위차동변압기(10)의 출력신호를 수신하여 쇽업소버(100)의 변위하중특성곡선과 비교, 판단할 수 있는 신호처리 및 저장장치(30)를 포함하여 이루어지며,

   상기 선형변위차동변압기(10)는 상기 어퍼시트(104) 및 범프 스톱퍼(108) 사이와, 상기 댐퍼(102)의 둘레면에 구비된 각각의 고정판(20,21)을 매개로 쇽업소버(100)에 장착된 것을 특징으로 하는 자동차의 내구시험용 변위 및 하중 측정장치.

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