KR102346893B1 - 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법 - Google Patents

싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전식 마찰 시험기를 이용하여 싱크로나이저 링에 특화된 마찰특성을 평가할 수 있는 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것으로서, 시편의 시험 조건을 설정하는 제 1 단계와, 상기 시편 또는 마찰상대제가 장착된 회전 지그를 회전 시키는 제 2 단계와, 상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 장착된 전후진 지그를 상기 회전 지그와 가까워 지는 방향으로 전진 시켜서 상기 시편과 상기 마찰상대제를 접촉시키는 제 3 단계와, 상기 시편과 상기 마찰상대제 간의 마찰 계수를 측정하는 제 4 단계 및 상기 전후진 지그를 상기 회전 지그와 멀어지는 방향으로 후진 시키는 제 5 단계를 포함할 수 있다.

Description

싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법{Device and method for evaluating friction property of synchronizer ring}
본 발명은 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 회전식 마찰 시험기를 이용하여 싱크로나이저 링에 특화된 마찰특성을 평가할 수 있는 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법에 관한 것이다.
싱크로나이저 링은 상용차에서 운전자가 수동변속기의 기어를 변속할 때 변속이 원활하게 이루어지도록 해주는 역할을 수행하는 매우 중요한 핵심 부품이다. 일반적으로, 싱크로나이저 링은 브레이크와 같이 강력한 마찰력을 이용하여 서로 다른 회전수로 회전하는 상대기어를 강제로 붙잡아 감속하거나 증속시킴으로서 두 기어의 회전수를 동기 시켜주는 역할을 수행하고 있다. 따라서, 싱크로나이저 링은 보통 고열에 강하고 내마모성이 우수한 황동 계열의 소재로 만들어진다.
이러한 싱크로나이저 링의 운동특성이 고려된 마찰계수 또는 마모량 등의 마찰특성을 직관적으로 측정할 수 있는 방법이 싱크로나이저 링의 소재 개발에 필수적이라고 할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 회전식 마찰 시험기는 싱크로나이저 링의 운동특성이 고려된 평가 환경을 정확하게 구현할 수 없어, 실제 작동환경에서의 싱크로나이저 링 소재의 정확한 마찰계수 또는 마모량과 같은 마찰특성을 평가하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 싱크로나이저 링의 운동특성을 고려한 시험 조건을 정의하여 실제 싱크로나이저 링이 작동되는 환경과 유사한 환경으로 마찰특성을 평가함으로써, 싱크로나이저 링 소재에 특화된 마찰특성을 평가할 수 있는 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법이 제공된다. 상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법은, 시편의 시험 조건을 설정하는 제 1 단계; 상기 시편 또는 마찰상대제가 장착된 회전 지그를 회전 시키는 제 2 단계; 상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 장착된 전후진 지그를 상기 회전 지그와 가까워 지는 방향으로 전진 시켜서 상기 시편과 상기 마찰상대제를 접촉시키는 제 3 단계; 상기 시편과 상기 마찰상대제 간의 마찰 계수를 측정하는 제 4 단계; 및 상기 전후진 지그를 상기 회전 지그와 멀어지는 방향으로 후진 시키는 제 5 단계;를 포함할 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 제 4 단계는, 상기 마찰 계수를 T1주기로 n번 측정하는 로딩 구간; 및 상기 n번 중 nx번째에서 측정된 마찰 계수 μx와 nx-1번째에서 측정된 마찰 계수 μx-1의 차이 값이 α 이하일 경우, 상기 nx번째를 기준으로 상기 마찰 계수를 T2주기로 m번 반복 측정하는 홀딩 구간;을 포함할 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 제 4 단계는, 상기 홀딩 구간 내에서 상기 차이 값이 상기 α 이상일 경우에 상기 로딩 구간으로 재진입할 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 제 4 단계에서, 상기 α는 0.02 이내이고, 상기 m번은 3회 내지 10회일 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 로딩 구간의 상기 T1주기는 초당 1회 내지 3회이고, 상기 홀딩 구간의 상기 T2주기는 초당 8회 내지 12회일 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 제 2 단계 내지 상기 제 5 단계는, X회 반복될 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에서, 상기 X회는, 50회 내지 10,000회일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치가 제공된다. 상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치는, 중심축을 기준으로 회전하고 시편 또는 마찰상대제가 장착될 수 있는 회전 지그; 상기 회전 지그와 대향되게 설치되어 상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 장착되고, 상기 회전 지그와 가까워 지는 방향으로 전진 또는 멀어지는 방향으로 후진할 수 있는 전후진 지그; 상기 전후진 지그를 전후진 시킬 수 있는 구동부; 및 상기 전후진 지그가 상승하여 상기 시편과 상기 마찰상대제가 접촉 시, 상기 구동부에 설치된 로드셀에서 측정되는 하중 값 및 상기 회전 지그가 회전할 때 측정되는 회전 토크 값을 이용하여 상기 시편의 마찰계수를 계산하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치에서, 상기 시편은, 수동 변속기용 싱크로나이저 링과 동일한 황동계열 소재이고, 상기 마찰상대제는, 스틸계열 소재일 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치에서, 상기 전후진 지그는, 상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 안착될 수 있는 지지대; 및 수동 변속기용 윤활 오일을 수용할 수 있도록 상기 지지대를 둘러싸는 형상으로 형성되는 오일 격벽;을 포함하는 오일 배스(Oil bath)일 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치에서, 상기 구동부는, 상기 오일 배스를 지지하는 적어도 한개 이상의 전후진 가이드봉; 상기 전후진 가이드봉을 유압에 의해 전후진 시키는 유압 장치; 및 상기 전후진 가이드봉과 상기 유압 장치 사이에 설치되어 상기 오일 배스에 인가되는 하중을 측정하는 상기 로드셀;을 포함할 수 있다.
상기 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치에서, 상기 시편 또는 상기 마찰상대제는, 상면이 상기 오일 배스에 수용된 상기 수동 변속기용 윤활 오일에 잠길 수 있도록 상기 오일 배스에 장착될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 싱크로나이저 링의 운동특성을 고려한 시험 조건을 정의하여 실제 싱크로나이저 링이 작동되는 환경과 유사한 환경으로 마찰특성을 평가함으로써, 싱크로나이저 링 소재에 특화된 마찰특성을 평가할 수 있는 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치 및 평가 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치의 작동 순서를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치에서 측정된 데이터 취득 구간을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5의 데이터 취득 구간에서 홀딩 구간에서 취득된 데이터를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)는, 크게 회전 지그(10)와, 전후진 지그(20)와 구동부(30) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전 지그(10)는, 중심축을 기준으로 회전하고 시편(S1) 또는 마찰상대제(S2)가 장착될 수 있다. 더욱 구체적으로, 회전 지그(10)의 상부에 전기 모터가 연결되어, 상기 전기 모터의 구동에 따라 회전 지그(10)가 회전될 수 있다.
예컨대, 회전 지그(10)의 회전 속도는 싱크로나이저 링 소재의 시험환경에 따라 다양하게 설정할 수 있으며, 일반적으로 1,000rpm 내지 2,000rpm으로 회전 지그(10)의 회전 속도를 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 시편(S1)은, 수동 변속기용 싱크로나이저 링과 동일한 황동 계열의 소재일 수 있고, 마찰상대제(S2)는 스틸 계열의 소재일 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 전후진 지그(20)는, 회전 지그(10)와 대향되게 설치되어 마찰상대제(S2) 또는 시편(S1)이 장착되고, 회전 지그(10)와 가까워 지는 방향으로 전진 또는 멀어지는 방향으로 후진할 수 있다.
더욱 구체적으로, 전후진 지그(20)는, 마찰상대제(S2) 또는 시편(S1)이 안착될 수 있는 지지대(21) 및 수동 변속기용 윤활 오일을 수용할 수 있도록 지지대(21)를 둘러싸는 형상으로 형성되는 오일 격벽(22)을 포함하는 오일 배스(Oil bath)(20)일 수 있다. 아울러, 시편(S1) 또는 마찰상대제(S2)는, 상면이 오일 배스(20)에 수용된 상기 수동 변속기용 윤활 오일에 잠길 수 있도록, 지지대(21)에 안착될 수 있다.
예컨대, 시편(S1)은, 수동 변속기용 싱크로나이저 링과 동일한 황동 계열의 소재로서, 원형 형상으로 가공되어 회전 지그(10)에 장착될 수 있다. 이때, 시편(S1)은, 회전 지그(10)에 적어도 한 개 이상 장착될 수 있다. 또한, 전후진 지그(20)는, 지지대(21)에 마찰상대제(S2)가 안착되고, 수동 변속기용 윤활 오일이 마찰상대제(S2)의 상면이 잠길 수 있도록 전후진 지그(20)에 채워질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동부(30)는, 전후진 지그(20)를 회전 지그(10)와 가까워 지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진 시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 구동부(30)는, 오일 배스(20)를 지지하는 적어도 한 개 이상의 전후진 가이드봉(31)과, 전후진 가이드봉(31)을 유압에 의해 전후진 시키는 유압 장치(32) 및 전후진 가이드봉(31)과 유압 장치(32) 사이에 설치되어 오일 배스(20)에 인가되는 하중을 측정하는 로드셀(미도시)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)는, 회전 지그(10)에 싱크로나이저 링과 동일한 소재의 시편(S1)을 적어도 한 개 이상 장착하고, 수동 변속기용 윤활 오일이 채워진 오일 배스인 전후진 지그(20)에 마찰상대제(S2)를 장착할 수 있다.
이어서, 회전 지그(10)를 1,000rpm 내지 2,000rpm으로 회전 시킨 상태에서 전후진 지그(20)를 회전 지그(10)와 가까워 지는 방향으로 전진시켜서, 회전 지그(10)와 함께 회전하고 있는 시편(S1)과 전후진 지그(20)와 함께 전진하고 있는 마찰상대제(S2)가 접촉되어 시편(S1)의 마찰특성을 측정할 수 있다. 이때, 시편(S1)과 마찰상대제(S2)의 접촉면은 전후진 지그(20)에 수용된 수동 변속기용 윤활 오일 내에서 형성되고, 시편(S1)과 상기 수동 변속기용 윤활 오일의 온도를 싱크로나이저 링의 구동 온도와 동일한 온도로 상승시켜, 실제 수동 변속기 내에서 싱크로나이저 링이 작동하는 환경을 최대한 유사하게 모사할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)는, 전후진 지그(20)가 상승하여 시편(S1)과 마찰상대제(S2)가 접촉 시, 구동부(30)에 설치된 로드셀에서 측정되는 하중 값 및 회전 지그(10)가 회전될 때 측정되는 회전 토크 값을 이용하여 시편(S1)의 마찰계수를 계산할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)는, 싱크로나이저 링의 운동특성을 고려한 시험 조건을 정의하여 실제 싱크로나이저 링이 작동되는 환경과 유사한 환경으로 마찰특성을 평가함으로써, 싱크로나이저 링 소재에 특화된 마찰특성을 정확하게 평가할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)의 작동 순서를 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 1의 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)에서 측정된 데이터 취득 구간을 나타내는 그래프이고, 도 6은 도 5의 데이터 취득 구간에서 홀딩 구간에서 취득된 데이터를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 시편(S1)의 시험 조건을 설정하는 제 1 단계와, 시편(S1) 또는 마찰상대제(S2)가 장착된 회전 지그(10)를 회전 시키는 제 2 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)는, ASTM G99-17 또는 ASTM D3702 등의 마찰마모특성 평가 규격으로 규정될 수 있다. 또한, 전후진 지그(20)를 전진 시키는 힘의 크기인 시험 적용 하중 및 회전 지그(10)를 회전 시키는 회전 속도를 PID(Proportional integral derivative control)제어 방식으로 제어할 수 있는 소프트웨어(software)가 장착된 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부를 통해서 시편(S1) 및 시편(S1)이 침지되는 수동 변속기용 윤활 오일의 온도를 싱크로나이저 링의 구동 온도와 동일한 온도로 상승시키고, 회전 지그(10)의 회전 속도를 1,000rpm 내지 2,000rpm으로 올리는 등 상기 PID제어 방식으로 시편(S1)의 시험 조건이 설정 되어 구동될 수 있다.
여기서, 상기 PID제어는, 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것일 수 있다.
P제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 제어 신호를 만들고, I제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용할 수 있다. 또한, D제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용할 수 있다.
이러한, 상기 PID제어는, 자동화 시스템의 반응을 측정할 뿐 아니라 반응을 제어할 때도 사용되는 제어 방법이며, 온도, 압력, 유량, 회전 속도 등을 제어하기 위해 쓰일 수 있으며, 과도 상태(Transient state)의 특성 등 PI나 PD 제어의 문제점들을 개선할 수 있다.
또한, 마찰특성 시험 대상인 시편(S1)은 원통형으로 가공되어 회전 지그(10)에 장착되고, 마찰특성 측정에 사용되는 마찰상대제(S2)는 전후진 지그(20)에 장착될 수 있다. 그러나, 도 1에 반드시 국한되지 않고 마찰특성 평가 조건에 따라, 회전 지그(10)에 마찰상대제(S2)가 장착되고, 전후진 지그(20)에 시편(S1)이 장착될 수도 있다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 마찰상대제(S2) 또는 시편(S1)이 장착된 전후진 지그(20)를 회전 지그(10)와 가까워 지는 방향을 전진 시켜서 시편(S1)과 마찰상대제(S2)를 접촉시키는 제 3 단계를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 마찰상대제(S2) 또는 시편(S1)이 장착된 전후진 지그(20)는 회전하지 않고 회전 지그(10)와 가까워 지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전후진만 하며, 시편(S1) 또는 마찰상대제(S2)가 장착된 회전 지그(10)는 회전축에 고정되어 설정되는 회전 속도에 따라 회전할 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 시편(S1)과 마찰상대제(S2) 간의 마찰 계수를 측정하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 시편(S1)과 마찰상대제(S2)는, 전후진 지그(20)를 지지하는 전후진 가이드봉(31)이 유압에 의해 상승함에 따라 접촉하게 되고, 시편(S1)과 마찰상대제(S2)의 접촉 후 전후진 가이드봉(31)의 하단에 설치된 로드셀에 의해 상호 작용되는 하중이 측정될 수 있다.
예컨대, 마찰계수는, 시편(S1)과 마찰상대제(S2)가 접촉하여 수직하중이 적용된 상태에서 시편(S1)이 회전할 때 측정되는 회전 토크로부터 마찰력을 계산하고, 이를 상기 수직하중 값으로 나누어 산출될 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 전후진 지그(20)를 회전 지그(10)와 멀어지는 방향으로 후진 시키는 제 5 단계를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 신뢰성 있는 측정 데이터를 얻을 수 있도록, 상기 제 2 단계 내지 상기 제 5 단계는, X회 반복되어 마찰특성의 평가가 반복적으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 X회는, 최소 50회 이상 실시되어야 하며, 정확한 마찰특성의 평가를 위해서는 10,000회 반복되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 단계의 데이터 취득 구간은, 마찰 계수를 T1주기로 n번 측정하는 로딩(Loading) 구간 및 상기 n번 중 nx번째에서 측정된 마찰 계수 μx와 nx-1번째에서 측정된 마찰 계수 μx-1의 차이 값이 α 이하일 경우, 상기 nx번째를 기준으로 상기 마찰 계수를 T2주기로 m번 반복 측정하는 홀딩(Holding) 구간을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 로딩 구간에서 상기 T1주기로 마찰 계수를 측정하던 도중 상기 nx번째에서, |α| > μx - μx-1 이 성립될 경우, 마찰 계수를 상기 T2주기로 상기 m번 반복 측정하는 상기 홀딩 구간으로 넘어갈 수 있다. 이때, 상기 α는 0.02 이내이고, 상기 m번은 3회 내지 10회일 수 있다. 또한, 상기 로딩 구간의 상기 T1주기는 초당 1회 내지 3회이고, 상기 홀딩 구간의 상기 T2주기는 초당 8회 내지 12회가 바람직 하다.
아울러, 상기 홀딩 구간 중이라도 상기 마찰 계수를 측정하는 과정에서 |α| < μx - μx-1 이 성립될 경우에는, 상기 홀딩 구간이 성립되지 않는다고 판단하여 상기 로딩 구간으로 되돌아 가서 상기 제 4 단계를 재시작할 수 있다.
이어서, 상기 로딩 구간 및 상기 홀딩 구간을 포함하는 상기 제 4 단계의 완료 후, 상기 제 5 단계로 넘어가면, 마찰 계수가 상기 T1주기로 n번 측정되는 언로딩(Un-loading) 구간으로 진입될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 언로딩 구간에서, 상기 T1주기로 측정되는 상기 마찰 계수 값은 급격히 떨어질 수 있다.
아울러, 상기 홀딩 구간에서 상기 T2주기로 상기 m번 반복 측정된 마찰 계수만을 측정 데이터로 활용하고, 상기 로딩 구간 및 상기 언로딩 구간에서 T1주기로 상기 n번 측정된 마찰 계수 값은 사용하지 않을 수 있다. 따라서, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 시에는, 도 6에 도시된 바와 같이 마찰력 및 수직하중이 일정하게 취득되는 상기 홀딩 구간의 취득 데이터만 사용하여 평가하여, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가를 신속하고 정확하게 실시할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 단계 내지 상기 제 5 단계의 모든 단계는, 상기 제어부에 의해 PID제어 방식으로 제어될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법에 따르면, 싱크로나이저 링의 운동특성을 고려한 시험 조건을 정의하여 실제 싱크로나이저 링이 작동되는 환경과 유사한 환경으로 마찰특성을 평가할 수 있다.
이에 따라, 싱크로나이저 링 소재에 특화된 마찰특성이 평가 될 수 있으며, 그 값을 마찰계수로 나타냄에 따라 정량적인 성능 평가를 할 수 있다. 또한, ASTM 규격에 따른 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치(100)를 이용함에 따라 그 측정 난이도가 높지 않고 신뢰성이 높은 측정 데이터를 용이하게 취득할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 회전 지그
20: 전후진 지그
30: 구동부
S1: 시편
100: 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치

Claims (12)

  1. 시편의 시험 조건을 설정하는 제 1 단계;
    상기 시편 또는 마찰상대제가 장착된 회전 지그를 회전 시키는 제 2 단계;
    상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 장착된 전후진 지그를 상기 회전 지그와 가까워 지는 방향으로 전진 시켜서 상기 시편과 상기 마찰상대제를 접촉시키는 제 3 단계;
    상기 시편과 상기 마찰상대제 간의 마찰 계수를 측정하는 제 4 단계; 및
    상기 전후진 지그를 상기 회전 지그와 멀어지는 방향으로 후진 시키는 제 5 단계;를 포함하고,
    상기 제 4 단계는,
    상기 마찰 계수를 T1주기로 n번 측정하는 로딩 구간; 및
    상기 n번 중 nx번째에서 측정된 마찰 계수 μx와 nx-1번째에서 측정된 마찰 계수 μx-1의 차이 값이 α 이하일 경우, 상기 nx번째를 기준으로 상기 마찰 계수를 상기 T1주기 보다 짧은 T2주기로 m번 반복 측정하는 홀딩 구간;을 포함하고,
    상기 홀딩 구간에서 상기 T2주기로 상기 m번 반복 측정된 상기 마찰 계수만을 측정 데이터로 활용하는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는,
    상기 홀딩 구간 내에서 상기 차이 값이 상기 α 이상일 경우에 상기 로딩 구간으로 재진입하는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 4 단계에서, 상기 α는 0.02 이내이고, 상기 m번은 3회 내지 10회인, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩 구간의 상기 T1주기는 초당 1회 내지 3회이고, 상기 홀딩 구간의 상기 T2주기는 초당 8회 내지 12회인, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계 내지 상기 제 5 단계는, X회 반복되는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 X회는, 50회 내지 10,000회 인, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 방법.
  8. 중심축을 기준으로 회전하고 시편 또는 마찰상대제가 장착될 수 있는 회전 지그;
    상기 회전 지그와 대향되게 설치되어 상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 장착되고, 상기 회전 지그와 가까워 지는 방향으로 전진 또는 멀어지는 방향으로 후진할 수 있는 전후진 지그;
    상기 전후진 지그를 전후진 시킬 수 있는 구동부; 및
    상기 전후진 지그가 상승하여 상기 시편과 상기 마찰상대제가 접촉 시, 상기 구동부에 설치된 로드셀에서 측정되는 하중 값 및 상기 회전 지그가 회전할 때 측정되는 회전 토크 값을 이용하여 상기 시편의 마찰계수를 계산하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    로딩 구간으로서 상기 마찰 계수를 T1주기로 n번 측정하고, 상기 n번 중 nx번째에서 측정된 마찰 계수 μx와 nx-1번째에서 측정된 마찰 계수 μx-1의 차이 값이 α 이하일 경우, 홀딩 구간으로서 상기 nx번째를 기준으로 상기 마찰 계수를 상기 T1주기 보다 짧은 T2주기로 m번 반복 측정하고,
    상기 홀딩 구간에서 상기 T2주기로 상기 m번 반복 측정된 상기 마찰 계수만을 측정 데이터로 활용하는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시편은, 수동 변속기용 싱크로나이저 링과 동일한 황동계열 소재이고,
    상기 마찰상대제는, 스틸계열 소재인, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전후진 지그는,
    상기 마찰상대제 또는 상기 시편이 안착될 수 있는 지지대; 및
    수동 변속기용 윤활 오일을 수용할 수 있도록 상기 지지대를 둘러싸는 형상으로 형성되는 오일 격벽;을 포함하는 오일 배스(Oil bath)인, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 오일 배스를 지지하는 적어도 한개 이상의 전후진 가이드봉;
    상기 전후진 가이드봉을 유압에 의해 전후진 시키는 유압 장치; 및
    상기 전후진 가이드봉과 상기 유압 장치 사이에 설치되어 상기 오일 배스에 인가되는 하중을 측정하는 상기 로드셀;
    을 포함하는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 시편 또는 상기 마찰상대제는,
    상면이 상기 오일 배스에 수용된 상기 수동 변속기용 윤활 오일에 잠길 수 있도록 상기 오일 배스에 장착되는, 싱크로나이저 링의 마찰특성 평가 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110375980A (zh) * 2019-08-28 2019-10-25 浙江绍齿传动股份有限公司 一种同步锥环检测装置
KR102543321B1 (ko) * 2022-11-08 2023-06-14 국방과학연구소 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001108608A (ja) 1999-10-08 2001-04-20 Takachiho Seiki Kk 摩擦試験機
JP2004317196A (ja) 2003-04-14 2004-11-11 Okuma Corp 摩擦試験装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3574218B2 (ja) * 1995-05-12 2004-10-06 株式会社リケン 摩擦摩耗試験法及び試験機
KR100515395B1 (ko) * 2003-09-20 2005-09-15 학교법인고려중앙학원 정밀 마찰시험기
KR101218778B1 (ko) * 2011-03-17 2013-01-09 주식회사 에스.제이테크 마이크로 딤플 성능 평가 시험장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001108608A (ja) 1999-10-08 2001-04-20 Takachiho Seiki Kk 摩擦試験機
JP2004317196A (ja) 2003-04-14 2004-11-11 Okuma Corp 摩擦試験装置

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