KR102398097B1 - 히터호스 진동 절연성능 테스트방법 - Google Patents

히터호스 진동 절연성능 테스트방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히터호스 진동 절연성능 테스트방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 엔진과 히터유닛에 지그 파이프를 설치하고, 상기 지그 파이프에 히터호스를 연결한 후, 상기 엔진측과 상기 히터유닛측의 지그 파이프에 가속도센서를 설치하는 단계; (b) 상기 엔진측 지그 파이프를 임팩트해머를 이용하여 가진하는 단계; (c) 상기 임팩트해머에 의하여 상기 엔진측에 가해지 가진은 상기 히터호스를 통해 상기 히터유닛측으로 전달되고, 상기 엔진측 및 상기 히터유닛측의 가속도센서에 의하여 감지된 응답 값을 수집하는 단계; 및 (d) 상기 엔진측 가속도센서에 의한 응답 값과 상기 히터유닛측 가속도센서에 의한 응답 값을 특성함수에 의하여 합성한 후, 진동 절연율을 연산하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
즉 본 발명은 실차 히터호스 시스템을 모사하여 지그 및 치구를 이용한 단품 진동 절연성능을 평가하고, 이를 통해 작업성을 개선으로 시험 평가를 용이하게 할 수 있으며, 실차 조건의 지그 구현을 통해 개발단계에서 제품 검증이 가능할 뿐만 아니라, 하나의 지그로 여러 종류 호스를 평가할 수 있는 할 수 있는 히터호스 진동 절연성능 테스트방법을 제안하고자 한다.

Description

히터호스 진동 절연성능 테스트방법{Heater hose vibration insulation performance test method}
본 발명은 실차 히터호스 시스템을 모사하여 지그 및 치구를 이용한 단품 진동 절연성능을 평가하고, 이를 통해 작업성을 개선으로 시험 평가를 용이하게 할 수 있으며, 실차 조건의 지그 구현을 통해 개발단계에서 제품 검증이 가능할 뿐만 아니라, 하나의 지그로 여러 종류 호스의 평가가 가능한 히터호스 진동 절연성능 테스트방법에 관한 것이다.
일반적으로 히터호스는 엔진에서 데워진 물을 히터유닛(HVAC)으로 이송시키고, 히터유닛에서 냉각된 냉각수를 다시 엔진으로 순환시키는 주는 호스이다.
이러한 히터호스에 대하여 최초 호스 기능을 중 NVH 성능에 대한 중요성에 대하여 인지되지 않고 있었다. 다만 실차의 NVH 성능 향상을 위해 다양한 형태로 진동 절연성능에 대한 평가가 수행되고 있고, 최근 이러한 경향으로 히터호스에 의한 진동 절연성능에 대한 고찰이 있다.
다만 실차 상태에서 히터호스에 대한 성능(진동 절연율)을 평가하기 어려움이 있는데, 이는 실차에서 공간이 협소하여 센서 등의 계측이 어렵기 때문이다.
이러한 문제는 개발단계에서 유효성 있는 실차 성능 평가가 불가능하고, 히터호스 내 냉각수 유동 및 제품 교체 등의 작업성이 난해하다는 문제가 있다.
따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 히터호스의 진동 절연성능을 실차에서와 같이 분석하고 평가하기 위한 검사방법에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
일본 등록특허 제6814464호(2020.12.23. 등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
실차 히터호스 시스템을 모사하여 지그 및 치구를 이용한 단품 진동 절연성능을 평가하고, 이를 통해 작업성을 개선으로 시험 평가를 용이하게 할 수 있으며, 실차 조건의 지그 구현을 통해 개발단계에서 제품 검증이 가능할 뿐만 아니라, 하나의 지그로 여러 종류 호스의 평가를 할 수 있는 히터호스 진동 절열성능 테스트방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 히터호스 진동 절연성능 테스트방법은 (a) 엔진과 히터유닛에 지그 파이프를 구비하고, 상기 지그 파이프에 히터호스를 연결한 후, 상기 엔진측과 상기 히터유닛측의 지그 파이프에 가속도센서를 설치하는 단계; (b) 상기 엔진측 지그 파이프를 임팩트해머를 이용하여 가진하는 단계; (c) 상기 임팩트해머에 의하여 상기 엔진측에 가해지 가진은 상기 히터호스를 통해 상기 히터유닛측으로 전달되고, 상기 엔진측 및 상기 히터유닛측의 가속도센서에 의하여 감지된 응답 값을 수집하는 단계; 및 (d) 상기 엔진측 가속도센서에 의한 응답 값과 상기 히터유닛측 가속도센서에 의한 응답 값을 특성함수에 의하여 합성한 후, 진동 절연율을 연산하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 특성함수는 상기 엔진측 및 상기 히터유닛측의 각 응답 값을 합성하기 위한 Sum 함수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 특성함수는 상기 Sum 함수에 의한 합성 값을 이용하여 절연율을 연산하기 위한 Divide 함수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 가속도센서는 3축 데이터를 센싱하기 위한 3축 가속도센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 히터호스 진동 절연성능 테스트방법은 실차 히터호스 시스템을 모사하여 지그 및 치구를 이용한 단품 진동 절연성능을 평가하고, 이를 통해 작업성을 개선으로 시험 평가를 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 실차 조건의 지그 구현을 통해 개발단계에서 제품 검증이 가능하고, 하나의 지그로 여러 종류의 호스를 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 히터호스 진동 절연성능 테스트방법을 나타내는 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 히터호스 진동 절연성능 테스트장치를 나타내는 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 테스트방법을 실제 구현한 것을 나타내는 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 테스트방법에 의하여 결과값을 나타내는 그래프.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 히터호스 진동 절연성능 테스트방법은 (a) 시험준비단계(S100)와, (b) 가진부여단계(S200), (c) 데이터 수집단계(S300) 및 (d) 진동 절연율 연산 및 분석단계(S400)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (a) 시험준비단계(S100)는 엔진(10)과 히터유닛(20)에 지그 파이프(30)가 구비하고, 상기 지그 파이프(30)에 히터호스(40)를 연결한 후, 상기 엔진(10)측과 상기 히터유닛(20)측의 지그 파이프(30)에 가속도센서(50)를 설치하게 된다.
즉 (a) 단계(S100)에서는 먼저 엔진(10)과 히터유닛(20)를 실차와 동일하도록 제작하여 지그 및 치구로 이용하게 된다. 이 경우 엔진(10)과 히터유닛(20)에는 각각 지그 파이프(30)가 구비되어 있고, 엔진(10)측 지그 파이프(30)와 히터유닛(20)측 지그 파이프(30)에 히터호스(40)의 양단을 각각 삽입하여 장착시키게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 엔진(10)과 히터유닛(20)은 실차를 모사하여 지그 및 치구로서 제작된다.
아울러 엔진(10)측 지그 파이프(30)와 히터유닛(20)측 지그 파이프(30)에는 각각 가속도센서(50)를 장착하게 된다. 이러한 가속도센서(50)는 3축 가속도센서(50)로서 가진 시, x축, y축 및 z축에 대한 진동을 계측할 수 있다. 이를 통해 보다 정확하면서도 정밀한 진동 절연성능을 테스트하는 것을 가능하게 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (b) 가진부여단계(S200)는 엔진(10)측 지그 파이프(30)를 임팩트해머(60)를 이용하여 가진함으로써 수행된다.
즉 임팩트해머(60)를 이용하여 엔진(10)측 지그 파이프(30)를 가격하여 가진을 부여 진동을 입력하게 되면, 엔진(10)측 지그 파이프(30)에서 발생하는 진동은 히터호스(40)를 통해 히터유닛(20)측 지그 파이프(30)로 진동이 전달된다.
즉 엔진(10)측에 가진은 히터호스(40)를 매개로하여 히터유닛(20)측에 전달되고, 이때 입력부, 즉 엔진(10)측 가속도센서(50)와 상대부, 즉 히터유닛(20)측 가속도센서(50)에서 각각 응답 값을 계측하게 된다.
이렇게 계측된 엔진(10)측 및 히터유닛(20)측 응답 값을 이용하여 진동 절연율을 연산하고, 분석을 이후 단계에서 수행하게 된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (c) 데이터 수집단계(S300)는 임팩트해머(60)에 의하여 엔진(10)측에 가해진 가진이 히터호스(40)를 통해 히터유닛(20)측으로 전달되고, 엔진(10)측 및 히터유닛(20)측의 가속도센서(50)에 의하여 감지된 응답 값을 수집하게 된다.
즉 엔진(10)측에서 임팩트해머(60)로 가진되는 경우 발생된 진동은 히터호스(40)를 통해 히터유닛(20)측으로 전달되는데, 이 경우 히터호스(40)는 진동을 전달하는 매개체가 되는 것이다.
이와 같이 실제 자동차에서 또는 외부에서 가해지는 진동이나 충격은 차량의 다양한 부품들을 통해 차체나 부품으로 전달된다. 다만 현재까지 히터호스(40)를 매개로 하는 진동 전달에 대하여 이것이 엔진(10)이나 히터유닛(20)에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구는 진행되지 않은 것으로 보인다.
즉 현대 차량은 NVH, 즉 소음(niose), 진동(vibration) 및 불쾌감(harshness) 등을 발생시키는 부품들에 대한 연구가 진행되고, 이를 절연 및 감쇠시키기 위해 부품 구조에 대한 많은 개량이 있어 왔다. 다만 이러한 노력에도 불구하고, 소음, 진동 등을 완전히 차단하는 것은 사실상 불가능한 현실이라 할 수 있다.
이에 본 발명에서는 히터호스(40)를 매개로 진동이 전달되고, 이렇게 전달된 진동에 대한 절연율을 연산하고, 이를 분석하여 차량의 NVH 성능을 향상시키고자 한다.
따라서 전술한 바와 같이 히터호스(40)를 매개로 가진된 엔진(10)측 응답 값과 히터유닛(20)측 응답 값을 가속도센서(50)로부터 데이터수집 디바이스(70)에서 수집하게 된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (d) 진동 절연율 연산 및 분석단계(S400)는 엔진(10)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값과 히터유닛(20)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값을 특성함수에 의하여 합성한 후, 진동 절연율을 연산하게 된다.
(d) 단계(S400)에서는 데이터수집 디바이스(70)에 의하여 수집된 데이터를 특성함수를 이용하여 진동 절연율을 연산하고, 연산된 진동 절연율을 분석하여 히터호스(40)의 진동 절연성능을 파악할 수 있게 된다.
이를 위해 엔진(10)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값과 히터유닛(20)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값을 특성함수인 Sum 함수를 이용하여 합성하게 된다. 즉 엔진(10)측 3축 데이터와, 히터유닛(20)측 3축 데이터를 특성함수인 아래 수식 1의 Sum 함수를 이용하여 합성하게 된다.
Figure 112021088583436-pat00001
상기 이러한 Sum 함수에 의하여 엔진측 합성값과 히터유닛측 합성값은 다음과 같다.
Figure 112021088583436-pat00002
Figure 112021088583436-pat00003
SUM ENG X, SUM ENG Y, SUM ENG Z : 엔진측 3축 가속도센서에 의하여 측정된 X, Y, Z 축 가속도 값이다.
SUM 히터 X, SUM 히터 Y, SUM 히터 Z : 히터유닛측 3축 가속도센서에 의하여 측정된 X, Y, Z 축 가속도 값이다.
이와 같이 합성된 3축 데이터는 또 다른 특성함수인 아래 수식 2의 Divide 함수에 의하여 진동 절연율을 연산하게 된다.
Figure 112021088583436-pat00004
즉 특성함수인 Divide 함수는 Sum 함수에 의하여 합성된 엔진측 값과 히터유닛측 합성 값을 아래와 같이 연산하여 구한 후, 히터유닛측 합성값으로 엔진측 합성값을 나눈 비율로 정의될 수 있다.
상기한 바와 같은 Divide 함수에 의하여 연산된 절연율은 엔진(10)측에 가진되어 히터호스(40)에 의하여 히터유닛(20)측으로 전달되는 진동이 얼마만큼 감소하였는지를 연산하게 된다. 이는 엔진(10)측과 히터유닛(20)측에 대한 매개체인 히터호스(40)에 의하여 진동 절연성능을 분석할 수 있다는 것을 의미한다.
예컨대 도 4에 제시된 그래프에서 엔진(10)측을 임팩트해머(60)로 가진하여 입력된 응답 값(검정색으로 표시)과 상대부인 히터유닛(20)측 응답 값(빨간색으로 표시)은 동일 주파수 상에서 히터유닛(20)측에서 감소하는 것으로 나타난다. 이때 동일 주파수상에서 진동 절연율(파란색으로 표시)을 나타내고 있다.
이는 엔진(10)측에서 입력된 진동은 히터호스(40)를 통해 절연되어 히터유닛(20)측으로 전달된 결과이다. 따라서 히터호스(40)에 의한 절연율을 분석하게 되면 히터호스(40)의 절연성능을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 엔진
20 : 히터유닛
30 : 지그 파이프
40 : 히터호스
50 : 가속도센서
60 : 임팩트해머
70 : 데이터수집 디바이스

Claims (4)

  1. (a) 실차를 모사하여 제작된 엔진(10)과 히터유닛(20)에 지그 파이프(30)를 구비하고, 상기 지그 파이프(30)에 히터호스(40)를 연결한 후, 상기 엔진(10)측과 상기 히터유닛(20)측의 지그 파이프(30)에 가속도센서(50)를 설치하는 단계(S100);
    (b) 상기 엔진(10)측 지그 파이프(30)를 임팩트해머(60)를 이용하여 가진하는 단계(S200);
    (c) 상기 임팩트해머(60)에 의하여 상기 엔진(10)측에 가해지 가진은 상기 히터호스(40)를 통해 상기 히터유닛(20)측으로 전달되고, 상기 엔진(10)측 및 상기 히터유닛(20)측의 가속도센서(50)에 의하여 감지된 응답 값을 수집하는 단계(S300); 및
    (d) 상기 엔진(10)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값과 상기 히터유닛(20)측 가속도센서(50)에 의한 응답 값을 특성함수에 의하여 합성한 후, 진동 절연율을 연산하는 단계(S400);를 포함하여 이루어지고,
    상기 특성함수는 상기 엔진(10)측 및 상기 히터유닛(20)측의 각 응답 값을 합성하기 위한 Sum 함수(수학식 1)를 포함하고,
    상기 특성함수는 상기 Sum 함수(수학식 1)에 의한 합성 값을 이용하여 절연율을 연산하기 위한 Divide 함수(수학식 2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터호스 진동 절연성능 테스트방법.
    (수학식 1)
    Figure 112022016478802-pat00009

    Figure 112022016478802-pat00010

    Figure 112022016478802-pat00011

    여기서,
    SUM ENG X, SUM ENG Y, SUM ENG Z : 엔진측 3축 가속도센서에 의하여 측정된 X, Y, Z 축 가속도 값
    SUM 히터 X, SUM 히터 Y, SUM 히터 Z : 히터유닛측 3축 가속도센서에 의하여 측정된 X, Y, Z 축 가속도 값

    (수학식 2)
    Figure 112022016478802-pat00012

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도센서(50)는 3축 데이터를 센싱하기 위한 3축 가속도센서(50)인 것을 특징으로 하는 히터호스 진동 절연성능 테스트방법.
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