KR102390877B1 - 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치에 관한 것으로, 단방향 유리섬유(4a)와 에폭시 수지(4b)가 혼합된 복합재 리프스프링(4)의 내구성 상태를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링의 결과를 통해서 복합재 리프스프링(4)의 적절한 교체시기를 운전자에게 알려줄 수 있도록 된 것이다.

Description

복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치{APPARATUS FOR NOTIFYING REPLACEMENT TIME OF COMPOSITE LEAF SPRING}
본 발명은 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스틸재질의 다판 리프스프링 대신에 단인 구성품인 복합재 리프스프링을 구비한 후륜 2축 현가장치에서 복합재 리프스프링의 내구성을 지속적으로 모니터링하고 이를 통해 복합재 리프스프링의 적절한 교체시기를 운전자에게 알려주기 위한 장치에 관한 기술이다.
덤프트럭과 같은 대형트럭은 비포장 험로의 주행을 위해 후륜에 2개의 축이 적용되어 동일한 하중을 지지하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 후륜측 프론트액슬 및 후륜측 리어액슬에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링, 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링을 연결하도록 결합된 리프스프링을 포함한다.
상기 리프스프링의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트를 구비한 트러니언 베이스가 위치하고, 트러니언 베이스는 차체 프레임과 조립되며, 트러니언 샤프트에는 유볼트새들(언더새들 또는 하부새들)이 회전 가능하게 조립되고, 유볼트새들은 스프링브라켓(상부새들)과 함께 리프스프링의 중앙부를 유볼트 및 너트로 체결하여 고정하고 있다.
상기 리프스프링은 스틸(steel)재질로 된 다판의 리프스프링으로 구성될 수 있고, 또는 유리섬유나 탄소섬유 등이 함유된 단일 구성품인 복합재 리프스프링으로 구성될 수도 있는 바, 스틸재질로 된 다판의 리프스프링은 가격 대비 내구성 확보에 유리하고, 복합재 리프스프링은 중량 경감 및 연비 향상에 유리하다.
한편, 스틸재질로 된 다판의 리프스프링은 내구성 저하에 따른 크랙(crack) 발생시 강판에서 발생하는 큰 소음을 통해서 교체시기를 용이하게 판단할 수 있고, 또한 육안으로도 쉽게 판단이 가능하다.
하지만, 복합재 리프스프링은 내구성 감소에 따른 파손 발생시 상측 또는 하측의 최외곽 층부터 한 겹씩 뜯어지는 형태로 박리현상이 발생하게 되는 바, 이에 따라서 복합재 리프스프링인 경우에는 운전자가 복합재 리프스프링의 교체시기를 청각 또는 육안으로 쉽게 인지할 수 없는 단점이 있으며, 이로 인해 복합재 리프스프링의 파손으로 인한 사고가 종종 발생하는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 10-2017-0041019호
본 발명은, 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 복합재 리프스프링을 구비한 후륜 2축 현가장치에서, 복합재 리프스프링의 내구성 상태를 지속적으로 모니터링하고, 이를 통해 복합재 리프스프링의 적절한 교체시기를 운전자에게 알려줌으로써, 복합재 리프스프링의 파손으로 인한 사고 발생을 예방할 수 있는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 복합재 리프스프링의 교체시기를 알려주기 위한 장치로서, 상기 복합재 리프스프링의 양단에 구비된 전류송신기 및 전류수신기; 상기 전류송신기로 인가된 전류량과 전류수신기에서 검출된 전류량을 비교해서 복합재 리프스프링의 현재 상태를 판단하는 제어기; 및 상기 제어기의 제어를 통해서 복합재 리프스프링의 현재 상태를 알림해주는 알림기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단방향 유리섬유는 복합재 리프스프링의 길이방향을 따라 배치되면서 복합재 리프스프링의 상하방향 두께를 따라서 다층의 겹판으로 배치되고; 상기 전류송신기와 전류수신기는 단방향 유리섬유의 양단과 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 전류송신기와 전류수신기는 복합재 리프스프링의 상하방향 두께의 중간위치에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 중간송신기와 중간수신기; 상기 중간송신기와 중간수신기를 기준으로 상측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 상측송신기와 상측수신기; 및 상기 중간송신기와 중간수신기를 기준으로 하측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 하측송신기와 하측수신기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 전류송신기로 인가된 전류량 값과 전류수신기에서 검출된 전류량 값에 차이가 있는 경우 복합재 리프스프링의 현재 상태가 소정 부위에서 파단이 발생한 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 전류송신기로 인가된 전류량 값과 전류수신기에서 검출된 전류량 값의 차이가 클수록 종류가 다른 알람신호가 발생하도록 알림기구의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 중간송신기와 중간수신기사이의 전류신호, 상측송신기와 상측수신기사이의 전류신호, 하측송신기와 하측수신기사이의 전류신호를 각각 개별적으로 모니터링하고; 상기 알림기구는 제어기의 모니터링 결과에 따라서 복합재 리프스프링의 파단위치를 복합재 리프스프링의 상하방향 두께 중에서 중간부, 상측부, 하측부로 구분해서 알려주는 것을 특징으로 한다.
상기 알림기구는 복합재 리프스프링의 현재 상태를 운전자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 이용해서 함께 알림해주는 기능을 구비한 기구인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 복합재 리프스프링의 내구성 상태를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링의 결과를 통해서 복합재 리프스프링의 현재 상태 즉 적절한 교체시기를 운전자에게 알려주는 발명으로, 이 결과 복합재 리프스프링의 파손으로 인한 사고 발생을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 복합재 리프스프링을 구비한 후륜 2축 현가장치의 도면,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치에 대해 살펴보기로 한다.
후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 후륜측 프론트액슬(1) 및 후륜측 리어액슬(2)에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링(3), 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링(3)을 연결하도록 결합된 복합재 리프스프링(4)을 포함한다.
상기 복합재 리프스프링(4)은 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 단일품으로 형성된다.
상기 복합재 리프스프링(4)의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트(5)를 구비한 트러니언 베이스(6)가 위치하고, 트러니언 베이스(6)는 차체 프레임(7)과 조립되며, 트러니언 샤프트(5)에는 유볼트 새들(8)이 회전 가능하게 조립되고, 유볼트 새들(8)은 스프링브라켓(9)과 함께 복합재 리프스프링(4)의 중앙부를 유볼트(10) 및 너트로 체결해서 고정된다.
후륜 2축 현가장치에서 리프스프링이 다판의 스틸재질로 형성된 경우 스틸재잴의 리프스프링은 내구성 저하에 따른 크랙 발생시 강판에서 발생하는 큰 소음을 통해서 교체시기를 용이하게 판단할 수 있고, 또한 크랙의 진행정도를 육안으로도 쉽게 식별이 가능해서 리프스프링의 파단으로 인한 사고 발생을 최대한 예방할 수 있다.
하지만, 복합재 리프스프링(4)인 경우에는 내구성이 감소하게 되면 상측면 또는 하측면의 최외곽 층부터 한 겹씩 뜯어지는 형태로 박리현상이 발생하면서 파손이 진행되는 바, 이에 따라서 복합재 리프스프링(4)인 경우에는 운전자가 복합재 리프스프링(4)의 교체시기를 청각 또는 육안으로 쉽게 인지할 수 없으며, 이로 인해서 복합재 리프스프링(4)의 파손으로 인한 사고가 종종 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 단방향 유리섬유(4a)와 에폭시 수지(4b)가 혼합된 복합재 리프스프링(4)의 파손 발생시 이를 운전자가 쉽게 인지할 수 있게 함으로써 복합재 리프스프링(4)의 파손으로 인해 발생하는 사고를 최대한 예방할 수 있도록 하는 것인 바, 이를 실현하기 위한 본 발명에 따른 실시예는 복합재 리프스프링(4)의 양단에 구비된 전류송신기(10) 및 전류수신기(20); 상기 전류송신기(10)로 인가된 전류량과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량을 비교해서 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 판단하는 제어기(30); 및 상기 제어기(30)의 제어를 통해서 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 알림해주는 알림기구(40);를 포함한다.
상기 전류송신기(10)로 전류공급을 위해 전류송신기(10)는 전원부(50)와 전기적으로 연결된 구성이고, 상기 전원부(50)는 제어기(30)에 의해서 동작제어가 가능한 구성이다.
상기 단방향 유리섬유(4a)는 복합재 리프스프링(4)의 길이방향을 따라 배치되면서 복합재 리프스프링(4)의 상하방향 두께(t)를 따라서 다층의 겹판으로 배치되고, 상기 전류송신기(10)와 전류수신기(20)는 단방향 유리섬유(4a)의 양단과 연결된 구성을 갖는다.
상기 전류송신기(10)는 중간송신기(11)와 상측송신기(12) 및 하측송신기(13)를 포함하고, 상기 전류수신기(20)는 중간수신기(21)와 상측수신기(22) 및 하측수신기(23)를 포함한다.
상기 중간송신기(11)와 중간수신기(21)는 복합재 리프스프링(4)의 상하방향 두께(t)의 중간위치에 배치되면서 전기적으로 서로 연결되고, 상측송신기(12)와 상측수신기(22)는 중간송신기(11)와 중간수신기(21)를 기준으로 상측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결되며, 하측송신기(13)와 하측수신기(23)는 중간송신기(11)와 중간수신기(21)를 기준으로 하측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 구성을 갖는다.
상기 상측송신기(12)와 상측수신기(22) 및 하측송신기(13)와 하측수신기(23)는 각각 1개씩으로 구성되거나 또는 각각 다수개로 구성될 수 있다.
상기 제어기(30)는 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값에 차이가 없는 경우에는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 파단이 발생하지 않은 정상 상태로 판단하게 된다.
그리고, 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값에 차이가 있는 경우 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 소정 부위에서 파단이 발생한 상태로 판단하게 되며, 특히 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값의 차이가 클수록 복합재 리프스프링(4)의 파단 상태가 심각한 상태로 판단하게 된다.
상기 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태에 따라 알림기구(40)의 동작을 제어해서 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 운전자 또는 탑승자에게 알려주게 된다.
즉, 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 정상 상태인 경우에는 알림기구(40)를 통해서 이때의 상태를 알려주게 되고 차량은 계속 운행이 가능한 상황임을 알려주게 되고, 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 부분적 파손상태(일부 파손 상태)인 경우에는 알림기구(40)를 통해서 이때의 상태를 알려주게 되고 차량은 계속 운행이 가능한 상황임을 알려주게 되며, 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 심각 파손상태인 경우에는 알림기구(40)를 통해서 이때의 상태를 알려주게 되고 신속하게 차량의 운행을 종료하라는 알림을 주게 된다.
복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 전술한 바와 같이 정상 상태, 부분적 파손상태, 심각 파손상태와 같이 3가지의 경우만을 예로 들었으나 이에 한정되는 것은 아니고, 경우의 수는 다양하게 구성될 수 있다.
상기 제어기(30)는 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값의 차이가 클수록 종류가 다른 알람신호가 발생하도록 알림기구(40)의 동작을 제어하게 되는 바, 즉 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값의 차이가 클수록 운전자가 신속하게 인지하고 또한 큰 경각심을 가질 수 있는 알람신호가 발생되도록 제어기(30)는 알림기구(40)의 동작을 제어하게 된다.
상기 제어기(30)는 중간송신기(11)와 중간수신기(21)사이의 전류신호, 상측송신기(12)와 상측수신기(22)사이의 전류신호, 하측송신기(13)와 하측수신기(23)사이의 전류신호를 각각 개별적으로 모니터링할 수 있게 구성되고, 상기 알림기구(40)는 제어기(30)의 모니터링 결과에 따라서 복합재 리프스프링(4)의 파단위치를 복합재 리프스프링(4)의 상하방향 두께(t) 중에서 중간부, 상측부, 하측부로 구분해서 알려줄 수 있게 구성된다.
상기 알림기구(40)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 운전자 또는 탑승자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 이용해서 함께 알림해주는 기능을 구비한 기구이며, 여기에는 디스플레이 장치 및 알람장치 등의 다양한 장치들이 포함될 수 있다.
이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해서 도 3 및 도 4를 참조로 설명한다.
복합재 리프스프링(4)은 내구 감소시 상측면 또는 하측면의 최외곽 층부터 한 겹씩 뜯어지는 형태로 박리현상이 발생하면서 파손이 진행되고, 최종적으로 복합재 리프스프링(4)은 두께(t) 방향 중간부위에서 파손이 발생한다.
따라서, 차량의 시동이 온(ON)된 상태이고 운행을 하는 상황에서 전류송신부(10)로 전원이 인가되는 경우, 제어기(30)는 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값과 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값을 실시간으로 모니터링해서 비교하게 되고, 비교 결과에 따라서 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태를 판단한 후, 이의 상태에 해당하는 상황을 알림기구(40)를 통해서 운전자 또는 탑승자에게 알려주게 된다.
즉, 제어기(30)는 전류송신기(10)로 인가된 전류량 값 a와 전류수신기(20)에서 검출된 전류량 값 b가 서로 동일한 것으로 판단한 경우 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 파단이 발생하지 않은 정상 상태로 판단하게 되고, 이때의 상황을 알림기구(40)를 통해서 운전자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 함께 이용해서 알림해주게 된다.
그리고, 상기 전류량 값 a와 전류량 값 b가 서로 동일하지 않은 것으로 판단한 경우 즉 a값보다 b값이 작은 경우 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 파단이 발생한 상황으로 판단하게 된다.
한편, 파단이 발생한 상황으로 판단시에 a값과 b값의 차이가 작으면(설정된 범위내에 포함되면) 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 부분적 파손상태(일부 파손 상태)인 경우로 판단하게 되고, 이때의 상황을 알림기구(40)를 통해서 운전자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 함께 이용해서 알림해주게 되며, 또한 차량은 계속 운행이 가능한 상황임을 알려주게 된다.
제어기(30)는 중간송신기(11)와 중간수신기(21)사이의 전류 신호(제1신호), 상측송신기(12)와 상측수신기(22)사이의 전류 신호(제2신호), 하측송신기(13)와 하측수신기(23)사이의 전류 신호(제3신호)를 실시간으로 모니터링하게 되는데, 상기 제2신호와 제3신호 중 어느 하나의 신호가 발생하지 않거나 또는 상기 제2신호와 제3신호가 모두 발생하지 않으면 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)이 부분적 파손상태인 것으로 판단하게 되고, 이때 알림기구(40)는 복합재 리프스프링(4)의 파단위치를 복합재 리프스프링(4)의 상하방향 두께(t) 중에서 중간부, 상측부, 하측부로 구분해서 알려주게 된다.
그리고, 파단이 발생한 상황으로 판단시에 a값과 b값의 차이가 크면(설정된 범위의 밖에 포함되면) 제어기(30)는 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태가 심각 파손상태인 경우로 판단하게 되고, 이때의 상황을 알림기구(40)를 통해서 운전자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 함께 이용해서 알림해주게 되며, 이때에는 신속하게 차량의 운행을 종료하라는 알림을 주게 된다.
복합재 리프스프링(4)의 상태가 심각 파손상태인 경우는 중간송신기(11)와 중간수신기(21)사이의 전류 신호(제1신호)가 발생하지 않거나 또는 간헐적으로 발생하는 상황으로, 이때에는 복합재 리프스프링(4)이 완전히 파단되기 직적의 상태로서 이때에는 승객의 안전을 위해 신속하게 차량의 운행을 종료하라는 알림을 주게 되고, 운전자는 알림기능을 인지한 다음 신속하게 차량 운행을 종료한 후 복합재 리프스프링(4)을 교체하는 정비를 행하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 단방향 유리섬유(4a)와 에폭시 수지(4b)가 혼합된 복합재 리프스프링(4)의 내구성 상태를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링의 결과를 통해서 복합재 리프스프링(4)의 현재 상태 즉 적절한 교체시기를 운전자에게 알려주는 발명으로, 이 결과 복합재 리프스프링(4)의 파손으로 인한 사고 발생을 미리 예방할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
4 - 복합재 리프스프링 4a - 단방향 유리섬유
4b - 에폭시 수지 10 - 전류송신기
11 - 중간송신기 12 - 상측송신기
13 - 하측송신기 20 - 전류송신기
21 - 중간수신기 22 - 상측수신기
23 - 하측수신기 30 - 제어기
40 - 알림기구 50 - 전원부

Claims (7)

  1. 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 복합재 리프스프링의 교체시기를 알려주기 위한 장치로서,
    상기 복합재 리프스프링의 양단에 구비된 전류송신기 및 전류수신기;
    상기 전류송신기로 인가된 전류량과 전류수신기에서 검출된 전류량을 비교해서 복합재 리프스프링의 현재 상태를 판단하는 제어기; 및
    상기 제어기의 제어를 통해서 복합재 리프스프링의 현재 상태를 알림해주는 알림기구를 포함하고;
    상기 제어기는 전류송신기로 인가된 전류량 값과 전류수신기에서 검출된 전류량 값의 차이가 클수록 종류가 다른 알람신호가 발생하도록 알림기구의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단방향 유리섬유는 복합재 리프스프링의 길이방향을 따라 배치되면서 복합재 리프스프링의 상하방향 두께를 따라서 다층의 겹판으로 배치되고;
    상기 전류송신기와 전류수신기는 단방향 유리섬유의 양단과 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류송신기와 전류수신기는 복합재 리프스프링의 상하방향 두께의 중간위치에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 중간송신기와 중간수신기;
    상기 중간송신기와 중간수신기를 기준으로 상측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 상측송신기와 상측수신기; 및
    상기 중간송신기와 중간수신기를 기준으로 하측에 배치되면서 전기적으로 서로 연결된 하측송신기와 하측수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 전류송신기로 인가된 전류량 값과 전류수신기에서 검출된 전류량 값에 차이가 있는 경우 복합재 리프스프링의 현재 상태가 소정 부위에서 파단이 발생한 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어기는 중간송신기와 중간수신기사이의 전류신호, 상측송신기와 상측수신기사이의 전류신호, 하측송신기와 하측수신기사이의 전류신호를 각각 개별적으로 모니터링하고;
    상기 알림기구는 제어기의 모니터링 결과에 따라서 복합재 리프스프링의 파단위치를 복합재 리프스프링의 상하방향 두께 중에서 중간부, 상측부, 하측부로 구분해서 알려주는 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 알림기구는 복합재 리프스프링의 현재 상태를 운전자에게 청각적 자료 및 시각적 자료를 이용해서 함께 알림해주는 기능을 구비한 기구인 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링의 교체시기 알림장치.
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