KR101526775B1

KR101526775B1 - 진동 시험 지그

Info

Publication number: KR101526775B1
Application number: KR1020130168314A
Authority: KR
Inventors: 백경욱; 김대진; 성화경; 임주훈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 이날파 루프 시스템즈 그룹 비.브이.
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-06-05
Also published as: CN104748929A; CN104748929B; US20150185108A1; US9835518B2

Abstract

본 발명은 진동 환경에서 파노라마 선루프 등의 차량 부품에 대한 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 측정할 사용되는 진동 시험 지그에 관한 것이다.
본 발명은 진동 시험을 위한 대상물이 고정되는 지그 하단에 복합 4절 링크와 스프링의 조합으로 이루어진 변위 유발 및 변위 제한 수단을 설치하여, 수직방향의 상대 변위를 유발하면서 비틀림을 발생시키는 동시에 타방향의 변위를 제한하는 새로운 형태의 진동 시험 지그를 구현함으로써, 실차에 유입되는 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 실차 진동으로 정확히 모사할 수 있는 등 실차 조건과 같이 진동 시험을 정확하게 실시할 수 있는 진동 시험 지그를 제공한다.

Description

진동 시험 지그{VIBRATION TEST JIG}

본 발명은 진동 시험 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동 환경에서 파노라마 선루프 등의 차량 부품에 대한 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 모사할 때 사용되는 진동 시험 지그에 관한 것이다.

일반적으로 차량 주행 중에 노면으로부터 혹은 엔진과 같은 차량의 구동부분으로부터 전달되는 반복적인 진동은 차체로 전달되게 되고, 이러한 진동의 반복적인 전달에 의해 차체나 선루프 등과 같은 부분은 변형을 일으키게 된다.

이러한 변형은 틈새나 단차 등을 발생시켜 누수 문제, 외관 저하 문제 등의 요인이 되기 때문에 실차에 적용되기에 앞서 진동 시험 등을 통해 비틀림이나 굽힘 등의 상대 변위를 측정하여 품질을 확보하는 과정을 거치게 된다.

예를 들면, 차체, 도어, 파노라마 선루프 등과 같은 진동 시험 대상물을 지그에 고정시킨 상태에서 진동을 부여하고, 각 부위에 여러 개의 센서, 예를 들면 진동 시험용 가속도계 등과 같은 센서를 설치하여, 진동 시험 대상물의 모드 해석 시험을 하게 된다.

보통 진동 시험 시 대상물의 고정을 위한 수단으로 지그를 사용하게 되며, 이러한 진동 시험 지그는 한국공개특허 10-2006-0131600호, 한국공개특허 10-2001-0059296호, 한국등록특허 10-1014364호, 일본공개특허 2000-266533호 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다.

종래에는 진동 시험 대상물, 예를 들면 파노라마 선루프에 대한 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 측정하기 위한 수단으로 고정형 지그를 사용하고 있다.

즉, 실차 조건인 차량 주행 시 파노라마 선루프에는 비틀림, 굽힘(상대변위)가 발생하게 되는데, 이를 실차 진동으로 모사하기 위한 수단으로 고정형 지그를 사용하고 있다.

그러나, 종래의 고정형 지그를 사용하는 경우 단품 시험 결과와 실차 시험 결과가 상이하게 나타나는 등 고정형 지그로는 파노라마 선루프의 실차에서 유입되는 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 모사하는데 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 진동 시험을 위한 대상물이 고정되는 지그 하단에 복합 4절 링크와 스프링의 조합으로 이루어진 변위 유발 및 변위 제한 수단을 설치하여, 수직방향의 상대 변위를 유발하면서 비틀림을 발생시키는 동시에 타방향의 변위를 제한하는 새로운 형태의 진동 시험 지그를 구현함으로써, 실차에 유입되는 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 실차 진동으로 정확히 모사할 수 있는 등 실차 조건과 같이 진동 시험을 정확하게 실시할 수 있는 진동 시험 지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 진동 시험 지그는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 진동 시험 지그는 진동 시험 대상물이 고정되는 상부의 지그 프레임 및 가진기측에 장착되는 하부의 베이스 프레임과, 상기 지그 프레임과 베이스 프레임 사이에 연결 설치되고 복합 4절 링크와 와이어로프 아이솔레이터로 구성되어 상하방향과 전후방향 변위를 발생시키는 복수 개의 더블 페러렐로그램을 포함하는 구조로 이루어지며, 공진 발생에 따른 변형 모드를 실차 조건과 동일하게 모사할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 더블 페러렐로그램은 지그 프레임측과 결합되는 상부 플레이트와, 베이스 프레임측에 고정되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 사이에서 전후로 배치되면서 같은 방향으로 일정각도 꺽인 상태로 플레이트측과 핀구조로 연결되는 2쌍의 4절 링크와, 상기 전후측 4절 링크에 양단 링크 공유부를 이용하여 핀구조로 연결되는 스테빌라이저 바와, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 사이에 연결설치되는 와이어로프 아이솔레이터를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 상부 플레이트에는 지그 프레임을 받쳐주는 더미 매스가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 4절 링크를 이루는 링크 바의 길이 중간은 어드져스터로 연결되어, 조립공차에 따른 링크의 길이 차이를 조정할 수 있으며, 또 상기 스테빌라이저 바는 중앙에 위치되는 와이어로프 아이솔레이터의 압축 시 간섭을 피하기 위해 와이어로프 아이솔레이터를 둘러싸면서 우회하는 2열의 바 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트에는 와이어로프 아이솔레이터를 장착하기 위한 와이어로프 장착대가 구비되고, 상기 와이어로프 장착대는 사선 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지그 프레임과 베이스 프레임 사이에 연결 설치되는 복수 개의 더블 페러렐로그램의 전,후 배치는 무게 중심점을 기준으로 대각선을 그었을 때 그 선과 직교하는 배치이며, 전,후 기준으로는 반대로 배치된다.

본 발명에서 제공하는 진동 시험 지그는 복합 4절 링크와 스프링의 조합으로 이루어져 차량 주행 시의 실차 조건에서 유입되는 비틀림, 굽힘 등의 상대변위를 그대로 모사할 수 있으므로, 실제 주행 시와 같은 조건에서 진동 시험을 정확하게 실시할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 더블 페러렐로그램을 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 더블 페러렐로그램을 나타내는 정면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그에서 더블 페러렐로그램의 작동상태를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 작동상태를 정면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 진동 시험 지그는 파노라마 루프 등과 같은 대상물이 장착되어 있는 지그 하단에 스프링과 4절 복합링크로 구성되는 복수 개의 더블 페러렐로그램(12), 예를 들면 6개의 더블 페러렐로그램(12)을 설치한 구조로 이루어진다.

즉, 진동 시험 대상물이 고정되는 상부의 지그 프레임(10) 및 가진기측에 장착되는 하부의 베이스 프레임(11) 사이에 6개의 더블 페러렐로그램(12)을 설치한 구조로 이루어진다.

이때, 상기 지그 프레임(10)과 베이스 프레임(11) 사이에 연결 설치되는 복수 개의 더블 페러렐로그램(12)의 전,후 배치는 무게 중심점을 기준으로 대각선을 그었을 때 그 선과 직교하는 배치이며, 전,후 기준으로는 반대로 배치된다.

그리고, 상기 더블 페러렐로그램(12)은 4절 링크로 구속되어 5개 변위, 즉 Tx, Ty, Rx, Ry, Rz 방향의 변위는 제한하나 Tz 방향의 변위는 구속하지 않게 된다.

예를 들면, 더블 페러렐로그램의 상부 플레이트와 하부 플레이트 자체는 상하 방향의 변위를 가지며, 그 결과로 중앙의 스테빌라이저 바가 전후로 동작하게 되는 원리이다.

즉, 조립 시 상부 플레이트와 하부 플레이트는 위아래로만 움직이게 되고, 그에 대한 4절 링크 구조상의 반응으로 중앙의 스테빌라이저 바가 전후로 움직이는 형태를 나타내게 된다.

더블 페러렐로그램(이중 평행사변형 구조) 자체로 중요한 움직임은 상하 변위만 구현되는 것이다.

1개의 방향의 변위는 상부 플레이트와 하부 플레이트 간의 상대변위(지그에서 중요한 변위)인 상하 방향(Tz)을 말한다.

그리고, Tx는 전후 방향 병진운동, Ty는 좌우 방향 병진운동, Tz는 상하 방향 병진운동, Ri는 각 방향별 회전운동을 의미한다.

이러한 변위 구속 진동 시험 지그에서는 상하진동 상태에서 각 개소의 수직방향 상대변위를 유발하여 비틀림을 발생시키는 한편, 이때 타 방향의 변위를 제한하면서 실차 진동을 그대로 모사할 수 있다.

이와 같은 플렉시블 진동 시험 지그는 일반적인 진동 시험 지그와 달리, 각 6포인트에서의 상대 변위차를 발생하며, 반부유식의 장비 장착구조를 통해 기저 가진의 주파수 및 진폭 특성에 따라 여러 형태(굽힘, 비틀림 등)의 변형 유발이 가능하다.

이러한 특성을 이용하여 원하는 형태의 변형을 대상물에 인가할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 더블 페러렐로그램을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 더블 페러렐로그램을 나타내는 정면도이다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 더블 페러렐로그램(12)은 복합 4절 링크 구조와 와이어로프 아이솔레이터 수단으로 구성되며, 지그 프레임(10)과 베이스 프레임(11) 사이에 연결 설치되어 상하방향 변위를 발생시키면서 공긴 발생에 따른 변형 모드를 모사할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 상하 일정간격을 두고 배치되는 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)가 마련되고, 이때의 상부 플레이트(14)는 지그 프레임(10)측에, 하부 플레이트(15)는 베이스 프레임(11)측에 각각 고정된다.

그리고, 상기 상부 플레이트(14)의 상면에는 더미 매스(13)가 설치되며, 이렇게 더미 매스(13)를 가지는 상부 플레이트(14)는 더미 매스(13)를 통해 지그 프레임(10)의 저면에 결합되어 고정될 수 있게 된다.

여기서, 상기 더미 매스는 시험 대상물을 올렸을 때 무게차에 의한 정렬(기울어짐)을 보정하는 용도와 시험 대상물의 중량 변화가 큰 경우(대형 차종 파노라마 루프, 소형 차종 파노라마 루프)에 무게를 조정하여 스프링 강성과 조합된 공진 주파수를 보정하는 용도로 사용된다.

특히, 복합 4절 링크 구조를 이용하여 변위 유발 및 변위 구속을 수행하는 2쌍의 4절 링크(16a,16b)가 마련된다.

상기 4절 링크(16a,16b)는 양단 핀 지지점을 가지는 2개의 링크 바 조합으로 이루어지게 되고, 이때의 2개의 링크 바는 경사진 자세를 이루며 플레이트측과 후술하는 스테빌라이저 바(18)의 링크 공유부(17)에 각각 양단이 연결될 수 있게 된다.

여기서, 상기 링크 바는 각 링크의 역할(회전 운동)을 위한 로드 엔드 베어링 타입으로 이루어질 수 있게 된다.

이러한 2쌍의 4절 링크(16a,16b)는 같은 방향을 향해 일정각도 꺽인 자세(앞쪽을 향해 꺽인 자세)를 취하면서 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)의 사이에 전후로 배치되고, 이렇게 배치된 상태에서 플레이트측과 핀구조로 연결 설치된다.

즉, 상기 2쌍의 4절 링크(16a,16b) 중에서 앞쪽에 배치되는 1쌍의 4절 링크(16a)는 4곳의 핀(22a 내지 22d) 연결부위를 이용하여 상부 플레이트(14)의 저면에 있는 핀 브라켓(23a), 스테빌라이저 바(18)의 앞쪽 단부에 있는 링크 공유부(17)에 2곳, 하부 플레이트(14)의 상면에 있는 핀 브라켓(23b)에 각각 연결되어 지지된다.

또한, 뒷쪽에 배치되는 1쌍의 4절 링크(16b)는 4곳의 핀(22e 내지 22h) 연결부위를 이용하여 상부 플레이트(14)의 저면에 있는 핀 브라켓(23c), 스테빌라이저 바(18)의 뒷쪽 단부에 있는 링크 공유부(17)에 2곳, 하부 플레이트(14)의 상면에 있는 핀 브라켓(23d)에 각각 연결되어 지지된다.

그리고, 상기 4절 링크(16a,16b)는 조립 공차에 따른 링크의 길이 차이 조정을 위한 어드져스트(20)로 양 끝단이 연결된다.

즉, 로드 엔드 베어링으로 되어 있는 링크 바의 길이 중간이 절단된 두 부분으로 나뉘어지고, 이렇게 분리된 사이에 어드져스터(20)가 나란하게 위치되면서 분리된 부분의 끝이 어드져스터(20)의 양단에 나사결합되므로서(한쪽은 오른나사로, 반대쪽은 왼나사로), 어드져스터(20)를 회전시키면 나사결합 부위가 조이거나 풀리면서 링크 길이가 조정될 수 있게 된다.

또한, 상기 전후측 4절 링크(16a,16b)를 연결하면서 링크 간의 연계동작을 매개하는 수단으로 스테빌라이저 바(18)가 마련된다.

상기 스테빌라이저 바(18)는 양단에 링크 공유부(27)를 가지는 바 형태로서, 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15) 사이의 중간쯤되는 위치에서 플레이트와 수평으로 나란하게 배치되고, 이렇게 배치된 상태에서 앞쪽과 뒷쪽에 있는 링크 공유부(17)를 이용하여 전후측의 4절 링크(16a,16b)와 연결된다.

즉, 이때의 스테빌라이저 바(18)는 전후측 4절 링크(16a,16b)의 꺽인 부위 사이에 위치되고, 이 상태에서 앞쪽의 링크 공유부(17)는 2곳의 핀(22a,22c)을 통해 앞쪽의 4절 링크(16a)와 연결되는 동시에 뒷쪽의 링크 공유부(17)는 2곳의 핀(22f,22g)을 통해 뒷쪽의 4절 링크(16b)와 연결된다.

이에 따라, 상기 2쌍의 4절 링크(16a,16b)와 그 사이의 스테빌라이저 바(118)는 링크 운동을 통해 연계적으로 동작될 수 있게 된다.

그리고, 상기 스테빌라이저 바(18)는 일반적인 4절 링크 구조와 달리 중앙의 와이어로프 아이솔레이터(19)의 압축, 인장 시 간섭을 피하기 위해 와이어로프 아이솔레이터(19)를 감싸는 우회구조로 이루어지게 된다.

즉, 상기 스테빌라이저 바(18)는 서로 일정간격을 유지하는 2열의 바를 각 바의 단부에서 링크 공유부(17)로 일체 연결 형성한 형태로 이루어지게 된다.

이에 따라, 상기 와이어로프 아이솔레이터(19)는 스테빌라이저 바(18)를 이루는 2열의 바 내측으로 위치되어 압축 시 간섭을 주지 않게 된다.

또한, 상기 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)의 사이를 연결해주는 수단으로 와이어로프 아이솔레이터(19)가 마련된다.

상기 와이어로프 아이솔레이터(19)는 일종의 스프링으로서, 플레이트 전후 길이방향을 따라 나란하게 위치되면서 옆으로 눕혀져 있는 자세로 그 스프링 둘레부를 통해 플레이트측에 연결 설치된다.

즉, 상기 상부 플레이트(14)의 저면에는 와이어로프 장착대(21a)가 아래로 연장 형성됨과 더불어 상기 하부 플레이트(14)의 상면에도 와이어로프 장착대(21b)가 위로 연장 형성되고, 이러한 위아래의 와이어로프 장착대(21a,21b)의 하단부와 상단부에 옆으로 눕혀진 자세를 취하고 있는 스프링의 윗쪽 둘레부와 아래쪽 둘레부가 각각 결속되므로서, 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(14)는 와이어로프 아이솔레이터(19), 즉 스프링을 매개로 연결될 수 있게 된다.

그리고, 상기 와이어로프 장착대(21a,21b)는 사선 형태, 즉 위아래 와이어로프 장착대(21a,21b)가 앞쪽을 향해 꺽인 형태로 형성되며, 이에 따라 4절 링크 중앙에 스프링이 위치되도록 하여 4절 링크의 하중 쏠림을 최소화할 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 진동 시험 지그의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그에서 더블 페러렐로그램의 작동상태를 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 시험 지그의 작동상태를 정면도이고,

도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 더블 페러렐로그램(12)에서의 동작을 살펴보면, 대상물에 의한 상부 눌림이 발생하게 되면, 상부 플레이트(14)의 상하 방향(Tz 방향) 변위가 발생하게 되고, 이와 동시에 스테빌라이저 바(18)의 수평방향(Tx 방향)의 변위가 발생하게 되고, 일반적인 4절 링크의 회전구조가 상하 변위를 인가하는 형태의 역할을 수행하게 된다.

그리고, 지그 프레임(10)에 대상물(100)을 고정시킨 상태에서 가진을 가하게 되면, 대상물(100)를 포함하는 지그 프레임(10)을 받치고 있는 6개의 더블 페러렐로그램(12)에서의 상대 변위차가 발생하게 된다.

이렇게 6포인트의 상대 변위 유발을 통해 실차에서 유입되는 비틀림, 굽힘 등의 상대 변위를 모사하면서 진동 시험을 수행할 수 있게 된다.

또한, 이러한 플렉시블한 진동 시험 장비를 통해 기저 가진의 주파수 및 진폭 특성에 따라 굽힘, 비틀림 등 여러 다양한 형태의 변형 유발이 가능하고, 결국 이러한 특성을 이용하여 주파수 대역 및 유입 가진의 진폭 변화를 통해 원하는 형태의 변형을 대상물에 인가할 수 있게 된다.

10 : 지그 프레임 11 : 베이스 프레임
12 : 더블 페러렐로그램 13 : 더미 매스
14 : 상부 플레이트 15 : 하부 플레이트
16a,16b : 4절 링크 17 : 링크 공유부
18 : 스테빌라이저 바 19 : 와이어로프 아이솔레이터
20 : 어드져스터 21a,21b : 와이어로프 장착대
22a∼22h : 핀 23a∼23d : 핀 브라켓

Claims

삭제
진동 시험 대상물이 고정되는 상부의 지그 프레임(10) 및 가진기측에 장착되는 하부의 베이스 프레임(11)과, 상기 지그 프레임(10)과 베이스 프레임(11) 사이에 연결 설치되고 복합 4절 링크와 와이어로프 아이솔레이터로 구성되어 상하방향과 전후방향 변위를 발생시키는 복수 개의 더블 페러렐로그램(12)을 포함하며, 공진 발생에 따른 변형 모드를 모사할 수 있고,
상기 더블 페러렐로그램(12)은 지그 프레임(10)측과 결합되는 상부 플레이트(14)와, 베이스 프레임(11)측에 고정되는 하부 플레이트(15)와, 상기 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)의 사이에서 전후로 배치되면서 같은 방향으로 일정각도 꺽인 상태로 플레이트측과 핀구조로 연결되는 2쌍의 4절 링크(16a,16b)와, 상기 전후측 4절 링크(16a,16b)에 양단 링크 공유부(17)를 이용하여 핀구조로 연결되는 스테빌라이저 바(18)와, 상기 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)의 사이에 연결설치되는 와이어로프 아이솔레이터(19)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 플레이트(14)에는 지그 프레임(10)을 받쳐주는 더미 매스(13)가 구비되는 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 4절 링크(16a,16b)를 이루는 링크 바의 길이 중간은 어드져스터(20)로 연결되어, 조립공차에 따른 링크의 길이 차이를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 스테빌라이저 바(18)는 중앙에 위치되는 와이어로프 아이솔레이터(19)의 압축 시 간섭을 피하기 위해 와이어로프 아이솔레이터(19)를 둘러싸면서 우회하는 2열의 바 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 플레이트(14)와 하부 플레이트(15)에는 와이어로프 아이솔레이터(19)를 장착하기 위한 와이어로프 장착대(21a,21b)가 구비되고, 상기 와이어로프 장착대(21a,21b)는 사선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 지그 프레임(10)과 베이스 프레임(11) 사이에 연결 설치되는 복수 개의 더블 페러렐로그램(12)의 전,후 배치는 무게 중심점을 기준으로 대각선을 그었을 때 그 선과 직교하는 배치이며, 전,후 기준으로는 반대로 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 시험 지그.