KR101921292B1 - 내구성능 평가용 시험장치 - Google Patents

Abstract

시험대상물의 회전 방향을 최대 토크에서 전환시키고, 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 순간 토크를 점차 증가시킴으로써, 시험대상물을 실제의 가동조건과 동일한 조건으로 구현하여 시험 결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 내구성능 평가용 시험장치에 대한 발명이 개시된다.
개시된 내구성능 평가용 시험장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 동력으로 시험대상물을 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전시키는 왕복회전제공부 및 상기 왕복회전제공부에 연결되어 상기 시험대상물의 회전시 토크를 흡수하고, 상기 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 과정에서 토크를 점차적으로 증가시키는 토크흡수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내구성능 평가용 시험장치{TEST DEVICE FOR DURABILITY PERFORMANCE EVALUATION}

본 발명은 내구성능 평가용 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시험대상물의 회전 방향을 최대 토크에서 전환시키고, 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 순간 토크를 점차 증가시킴으로써, 시험대상물을 실제의 가동조건과 동일한 조건으로 구현하여 시험 결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 내구성능 평가용 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 기어박스는 동력을 전달하고 입력 값을 적절히 변환시켜 출력 값으로 전달할 때 반드시 여러 조건에 따른 요구 성능시험 즉, 기어박스의 내구성과 정확한 토크 전달 특성에 대한 안정성 확보를 위한 시험이 필요하며, 시험결과가 기준치를 만족하여야 한다.

이를 위해, 통상적으로 성능시험 대상인 기어박스에 모터나 제너레이터 등을 이용하여 강제로 회전력과 토크를 가해 기어박스의 내구성능 시험을 수행하게 되는데, 예를 들면 성능시험 대상인 기어박스의 입력부에 모터를 연결해 기어박스의 속도를 증감시키고, 별도의 모터나 제너레이터를 상기 기어박스의 출력부에 연결해 기어박스에 가하는 토크(하중 또는 부하)를 증감하면서 성능시험을 수행하게 된다.

이러한 종래의 기어박스 시험장치는 구동모터의 회전에 의해 기어박스에 회전력이 부가되고 회전력이 부가된 기어박스에 토션축의 회전에 따라 토크를 증감시키면서 기어박스의 성능시험을 수행한다.

그런데, 종래에는 기어박스에 가해지는 토크를 증감시키기 위하여 시험자가 수동으로 토션축에 부하를 작동시켰기 때문에 기어박스에 가해지는 토크를 정확하게 증감시킬 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

관련 배경기술로는 대한민국 등록특허 제10-1109540호(2012.01.18, 발명의 명칭: 토크 가변 기능이 구비된 기어박스 시험장치 및 이를 이용한 토크 가변 방법)가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 시험대상물의 회전 방향을 최대 토크에서 전환시키고, 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 순간 토크를 점차 증가시킴으로써, 시험대상물을 실제의 가동조건과 동일한 조건으로 구현하여 시험 결과에 대한 신뢰성을 향상시키는 내구성능 평가용 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 동력으로 시험대상물을 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전시키는 왕복회전제공부 및 상기 왕복회전제공부에 연결되어 상기 시험대상물의 회전시 토크를 흡수하고, 상기 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 과정에서 토크를 점차적으로 증가시키는 토크흡수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 왕복회전제공부는 상기 구동모터의 동력을 왕복 회전으로 변환시키는 동력변환부 및 상기 동력변환부에 연동되어 상기 시험대상물을 회전시키고, 상기 토크흡수부에 회전력을 전달하는 회전전달부를 포함한다.

상기 동력변환부는 상기 구동모터에 연결되어 일방향으로 회전되는 회전플레이트와, 상기 회전플레이트에 결합되어 일방향 회전력을 둔각 왕복 회전력으로 변환하는 링크연결부 및 상기 링크연결부에 연결되어 왕복 회전력의 회전량을 증가시켜서 상기 회전전달부에 전달하는 가속기를 포함한다.

상기 회전전달부는 상기 시험대상물의 일측을 지지하도록 상기 동력변환부와 연결되는 제1지지축부재 및 상기 시험대상물의 타측을 지지하도록 상기 토크흡수부와 연결되는 제2지지축부재를 포함한다.

상기 토크흡수부는 상기 왕복회전제공부에 연동되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 양단부를 돌출 가능하게 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에서 상기 스크류부재와 체결되고, 상기 스크류부재의 회전시 슬라이드안내부에 의해 상기 스크류부재의 축 방향을 따라 슬라이드 이동되는 이동부재 및 상기 하우징의 내부에 구비되고, 상기 스크류부재의 회전 방향 전환시 토크를 증가시키도록 상기 이동부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함한다.

상기 슬라이드안내부는 상기 하우징에 길이 방향으로 형성되는 슬라이드홀부 및 상기 슬라이드홀부에 배치되도록 상기 이동부재에 돌출 형성되는 슬라이드돌기부를 포함한다.

상기 스크류부재에는 상기 시험대상물의 토크를 실시간으로 측정하는 측정센서부가 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 내구성능 평가용 시험장치는 왕복회전제공부와 토크흡수부를 통해 시험대상물의 회전 방향을 최대 토크에서 전환시키고, 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 순간 토크를 점차 증가시키는 구조를 가짐에 따라 구동모터의 구동 방향을 제어할 필요없이 시험대상물에 하중을 일정하게 반복 제공할 뿐만 아니라 시험대상물을 실제의 가동조건과 동일한 조건으로 구현할 수 있으므로, 시험대상물의 내구성능 시험결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 왕복회전제공부의 작동 상태를 도시한 작동도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 토크흡수부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 토크흡수부의 작동 상태를 도시한 작동도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 내구성능 평가용 시험장치의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 왕복회전제공부의 작동 상태를 도시한 작동도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 토크흡수부를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치에서 토크흡수부의 작동 상태를 도시한 작동도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내구성능 평가용 시험장치는 도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 구동모터(100), 왕복회전제공부(200) 및 토크흡수부(300)를 포함한다.

구동모터(100)는 전원 공급시 일방향으로 회전되는 동력을 발생시킨다.

왕복회전제공부(200)는 구동모터(100)의 동력으로 시험대상물을 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전시킨다.

구체적으로, 왕복회전제공부(200)는 구동모터(100)에서 발생되는 일방향 회전력을 시계방향과 반시계방향으로 교번하게 작용하는 왕복 회전력으로 변환시키기고, 변환된 회전력이 토크흡수부(300)에 전달되도록 시험대상물(T)을 회전시키는 역할을 수행한다.

이를 위해, 왕복회전제공부(200)는 동력변환부(210) 및 회전전달부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 동력전환부(210)는 구동모터(100)의 동력을 왕복 회전으로 변환시키는 것으로서, 회전플레이트(211), 링크연결부(212) 및 가속기(213)를 포함한다.

회전플레이트(211)는 구동모터(100)의 구동축에 결합되어 일방향으로 회전된다.

링크연결부(212)는 회전플레이트(211)의 일방향 회전력을 둔각 왕복 회전력으로 변환시켜 가속기(213)에 전달한다.

이러한 링크연결부(212)는 회전플레이트(211)에 결합되어 편심 회전되는 제1링크부재(212a) 및 제1링크부재(212a)와 힌지 연결되도록 가속기(213)에 결합되어 둔각으로 왕복 회동되는 제2링크부재(212b)를 포함할 수 있다.

즉, 회전플레이트(211)가 일방향으로 회전되면 도 2에 도시된 바와 같이 링크연결부(212)의 제1링크부재(212a)는 원주 방향을 따라 회전되고, 링크연결부(212)의 제2링크부재(212b)는 둔각의 범위 안에서 시계방향과 반시계방향으로 교번하게 왕복 회동된다.

이로써, 구동모터(100)는 구동 방향을 제어할 필요가 없어 전력소모를 줄이면서 과부하를 방지할 수 있고, 왕복회전제공부(200)는 시험대상물(T)에 일정한 토크를 반복적으로 제공할 수 있어 시험대상물(T)의 내구성능 시험결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 회전플레이트(211)에는 제1링크부재(212a)와의 결합위치를 반경 방향으로 조절 가능하게 복수의 조절홀부(211a)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2링크부재(212b)는 제1링크부재(212a)가 회전플레이트(211)에 결합되는 위치에 따라 회동 각도를 다양하게 변경시킬 수 있으므로, 가속기(213)를 통해서 회전전달부(220)에 전달되는 최대토크를 조절할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 가속기(213)는 링크연결부(212)에 연결되어 왕복 회전력의 회전량을 증가시켜서 회전전달부(220)에 전달한다. 이에 따라, 회전전달부(220)는 링크연결부(212)를 통해 일정한 각도의 회전력이 가속기(213)에 제공되면 복수 횟수로 회전될 수 있어 시험대상물(T)을 실제의 가동조건과 동일한 조건을 구현할 수 있게 된다.

한편, 회전전달부(220)는 동력변환부(210)에 연동되어 시험대상물(T)을 회전시키고, 회전력을 토크흡수부(300)에 전달한다. 이를 위해, 회전전달부(220)는 시험대상물(T)의 일측을 지지하도록 동력변환부(210)와 연결되는 제1지지축부재(221) 및 시험대상물(T)의 타측을 지지하도록 토크흡수부(300)와 연결되는 제2지지축부재(222)를 포함한다.

즉, 제1지지축부재(221)는 동력변환부(210)로부터 회전력을 전달받아 시험대상물(T)을 회전시키는 역할을 수행하고, 제2지지축부재(222)는 시험대상물(T)의 회전력을 토크흡수부(300)에 전달하는 역할을 수행한다.

한편, 토크흡수부(300)는 왕복회전제공부(200)에 연결되어 시험대상물(T)의 회전시 최대 토크를 흡수하고, 시험대상물(T)의 회전 방향이 전환되는 과정에서 토크를 점차적으로 증가시킨다.

이때, 토크흡수부(300)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 스크류부재(310), 하우징(320), 이동부재(330) 및 탄성부재(340)를 포함한다.

여기서, 스크류부재(310)는 일측이 회전전달부(220)의 제2지지축부재(222)와 연결되어 제2지지축부재(222)의 회전 방향을 따라 함께 회전된다. 이때, 스크류부재(310)의 타측에는 시험대상물(T)의 토크를 실시간으로 측정 가능하도록 측정센서부(311)가 연결될 수 있다.

그리고, 하우징(320)은 스크류부재(310)의 양단부를 돌출 가능하게 수용한다. 이때, 하우징(320)은 양측이 개방된 관 형상으로 형성되고, 하우징(320)의 개방부위에는 마감캡(321)이 착탈 가능하게 결합된다.

이러한 하우징은(320)은 스크류부재(310), 이동부재(330) 및 탄성부재(340)를 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 탄성부재(340)가 이동부재(330)의 축 방향 이동에 의해 압축되거나 복원되도록 탄성부재(340)를 지지하는 역할도 수행한다.

이동부재(330)는 하우징(320)의 내부에서 스크류부재(310)와 체결되고, 스크류부재(310)의 회전시 슬라이드이동부(350)에 의해 스크류부재(310)의 축 방향을 따라 슬라이드 이동된다.

이때, 슬라이드안내부(350)는 슬라이드홀부(351) 및 슬라이드돌기부(352)를 포함한다. 구체적으로, 슬라이드홀부(351)는 하우징(320)에 길이 방향으로 형성되고, 슬라이드돌기부(352)는 슬라이드홀부(351)에 배치되도록 이동부재(330)에 돌출 형성된다.

한편, 탄성부재(340)는 하우징(320)의 내부에 구비되고, 스크류부재(310)의 회전 방향 전환시 토크를 증가시키도록 이동부재(330)에 탄성력을 제공한다.

구체적으로, 탄성부재(340)는 이동부재(330)의 양측에 각각 구비되어 스크류부재(310)가 회전되는 과정에서 회전 방향이 전환되는 전에 탄성 압축되고, 회전 방향이 전환된 후에 탄성 복원된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 구동모터 200: 왕복회전제공부
210: 동력변환부 211: 회전플레이트
212: 링크연결부 213: 가속기
220: 회전전달부 221: 제1지지축부재
222: 제2지지축부재 300: 토크흡수부
310: 스크류부재 320: 하우징
321: 마감캡 330: 이동부재
340: 탄성부재 350: 슬라이드안내부
351: 슬라이드홀부 352: 슬라이드돌기부

Claims (7)

1. 구동모터;
   상기 구동모터의 동력으로 시험대상물을 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전시키는 왕복회전제공부; 및
   상기 왕복회전제공부에 연결되어 상기 시험대상물의 회전시 토크를 흡수하고, 상기 시험대상물의 회전 방향이 전환되는 과정에서 토크를 점차적으로 증가시키는 토크흡수부;를 포함하고,
   상기 토크흡수부는 상기 왕복회전제공부에 연동되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 양단부를 돌출 가능하게 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에서 상기 스크류부재와 체결되고, 상기 스크류부재의 회전시 슬라이드안내부에 의해 상기 스크류부재의 축 방향을 따라 슬라이드 이동되는 이동부재 및 상기 하우징에 구비되고, 상기 스크류부재의 회전 방향 전환시 토크를 증가시키도록 상기 이동부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하며,
   상기 슬라이드안내부는 상기 하우징에 길이 방향으로 형성되는 슬라이드홀부 및 상기 슬라이드홀부에 배치되도록 상기 이동부재에 돌출 형성되는 슬라이드돌기부를 포함하고,
   상기 탄성부재는 상기 이동부재의 양측에 각각 구비되어 상기 스크류부재가 회전 방향이 전환되기 전에 압축되고, 회전방향이 전환된 후에 탄성 복원되는 것을 특징으로 하는 내구성능 평가용 시험장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 왕복회전제공부는,
   상기 구동모터의 동력을 왕복 회전으로 변환시키는 동력변환부; 및
   상기 동력변환부에 연동되어 상기 시험대상물을 회전시키고, 상기 토크흡수부에 회전력을 전달하는 회전전달부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성능 평가용 시험장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 동력변환부는,
   상기 구동모터에 연결되어 일방향으로 회전되는 회전플레이트;
   상기 회전플레이트에 결합되어 일방향 회전력을 둔각 왕복 회전력으로 변환하는 링크연결부; 및
   상기 링크연결부에 연결되어 왕복 회전력의 회전량을 증가시켜서 상기 회전전달부에 전달하는 가속기;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성능 평가용 시험장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 회전전달부는,
   상기 시험대상물의 일측을 지지하도록 상기 동력변환부와 연결되는 제1지지축부재; 및
   상기 시험대상물의 타측을 지지하도록 상기 토크흡수부와 연결되는 제2지지축부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성능 평가용 시험장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 스크류부재에는 상기 시험대상물의 토크를 실시간으로 측정하는 측정센서부가 연결되는 것을 특징으로 하는 내구성능 평가용 시험장치.

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