KR102471103B1 - 파워트레인 피칭 각도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 테이블, 제1 와이어 변위 센서, 제2 와이어 변위 센서 및 연산부를 포함한다. 상기 테이블은 차체 및 파워트레인이 장착되며, 상기 차체가 전후 방향으로 흔들리는 피칭 거동을 구현한다. 상기 제1 와이어 변위 센서는 상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 상측에 배치되고, 상기 파워트레인에 포함된 엔진의 상단부에 제1 와이어가 고정되며 상기 제1 와이어의 변위를 측정한다. 상기 제2 와이어 변위 센서는 상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 하측에 고정되어 배치되고, 상기 엔진의 하단부에 제2 와이어가 고정되며 상기 제2 와이어의 변위를 측정한다. 상기 연산부는 상기 제1 와이어 변위 센서 및 상기 제2 와이어 변위 센서로부터 상기 제1 와이어의 변위 및 상기 제2 와이어의 변위에 대한 정보를 전달받고, 상기 정보를 이용하여 상기 엔진의 피칭 각도를 연산한다.

Description

파워트레인 피칭 각도 측정 장치{Apparatus for measuring a pitching angle of powertrain}

본 발명은 파워트레인 피칭 각도 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행에 따라 전후 방향으로 흔들리는 파워트레인의 피칭 각도를 측정하는 파워트레인 피칭 각도 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진과 트랜스미션으로 구성되는 파워 트레인은 차량의 주행에 조건에 따라 상기 차량의 전후 방향으로 피칭(pitching) 거동을 한다. 상기 파워트레인의 피칭 거동은 상기 파워트레인과 연결된 각종 부품들의 성능과 내구성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 상기 파워트레인의 피칭 거동은 엔진마운트와 배기계 등 파워트레인에 직결되는 부품이나, 상기 파워트레인 주변에서 상기 파워트레인의 피칭 거동으로 인해 간섭을 받을 수 있는 부품을 설계할 때 중요한 설계데이터이다.

실제 차량은 상기 파워트레인이 장착된 엔진룸에 많은 주변 장치들이 구비된다. 따라서, 상기 파워트레인의 피칭 각도를 측정하기 위한 센서를 장착하기 위한 충분한 공간을 확보하기 어렵다.

상기 센서가 상기 파워트레인에 장착되더라도, 상기 피칭 각도 측정을 위해서는 실제 차량을 여러 조건에서 다양하게 주행해야 한다. 그러나, 상기 피칭이 크게 발생하는 실제 차량의 급출발, 급제동과 같은 조건을 구현하기는 어려우며, 실제 차량의 운전자에게 안전 사고의 위험이 발생할 수 있다.

그리고, 상기 센서는 정적인 상태에서 각도를 측정하는데 적당하지만, 실제 차량의 주행과 같은 동적 상태에서 상기 피칭 각도를 실시간으로 측정하기에는 기술적인 한계가 있다.

본 발명은 실제 차량을 이용하지 않으면서 실제 차량 조건에서 파워트레인의 피칭 각도를 측정할 수 있는 파워트레인 피칭 각도 측정 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 차체 및 파워트레인이 장착되며, 상기 차체가 전후 방향으로 흔들리는 피칭 거동을 구현하는 테이블과, 상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 상측에 배치되고, 상기 파워트레인에 포함된 엔진의 상단부에 제1 와이어가 고정되며 상기 제1 와이어의 변위를 측정하는 제1 와이어 변위 센서와, 상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 하측에 고정되어 배치되고, 상기 엔진의 하단부에 제2 와이어가 고정되며 상기 제2 와이어의 변위를 측정하는 제2 와이어 변위 센서 및 상기 제1 와이어 변위 센서 및 상기 제2 와이어 변위 센서로부터 상기 제1 와이어의 변위 및 상기 제2 와이어의 변위에 대한 정보를 전달받고, 상기 정보를 이용하여 상기 엔진의 피칭 각도를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어는 평행하며, 동일한 수직 평면상에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 엔진의 무게 중심은 상기 제1 와이어의 높이와 상기 제2 와이어의 높이 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 연산부는 하기 식을 이용하여 상기 피칭 각도를 연산할 수 있다.

(피칭 각도 : θ, 제1 와이어와 제2 와이어 사이의 거리 : L, 제1 와이어의 변위 : X1, 제2 와이어의 변위 : X2)

본 발명에 따른 파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 차체와 파워트레인에 피칭 거동을 구현하면서 한 쌍의 와이어 변위 센서들을 이용하여 상기 파워트레인의 피칭 각도를 측정한다. 상기 차체와 파워트레인에는 주변 장치들을 구비할 필요가 없으므로, 상기 와이어 변위 센서들을 장착이 용이하다.

또한, 상기 파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 실제 차량을 이용하지 않으므로 안전 사고 발생 위험이 전혀 없으며, 상기 실제 차량에 구현하기 어려운 피칭 구동도 구현할 수 있으므로, 다양한 조건에서 상기 파워트레인의 피칭 각도를 측정할 수 있다.

그리고, 상기 파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 상기 피칭 각도를 실시간으로 측정할 수 있으므로, 상기 피칭 각도 정보를 상기 파워트레인의 거동을 연구하는 자료로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워트레인 피칭 각도 측정 장치를 설명하기 위한 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 파워트레인 피칭 각고 측정 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워트레인 피칭 각도 측정 장치를 설명하기 위한 측면도이다.

도 1을 참조하면, 파워트레인 피칭 각도 측정 장치(100)는 테이블(110), 제1 와이어 변위 센서(120), 제2 와이어 변위 센서(130) 및 연산부(140)를 포함한다.

테이블(110)에는 차체(10) 및 파워트레인(20)이 장착된다.

차체(10)는 파워트레인(20)을 장착하여 안정적으로 지지한다. 이때, 차체(10)는 테이블(110) 상에서 이동하지 않도록 테이블(110)에 단단히 고정될 수 있다.

파워트레인(20)은 엔진(22)과 트랜스미션(24)을 포함한다. 트랜스미션(24)은 엔진(22)에서 생산된 동력을 전달하기 위한 것으로, 클러치, 변속기, 종감속 장치, 차동기어 장치 등을 포함할 수 있다

테이블(110)은 차체(10) 및 파워트레인(20)을 실제 차량과 동일하게 거동시키기 위한 구동 테이블이다. 구체적으로 테이블(110)은 차체(10) 및 파워트레인(20)을 차체(10)의 전후 방향으로 흔들리게 하는 피칭 거동을 구현할 수 있다. 예를 들면, 테이블(110)은 실제 차량의 급출발, 급정지, 기어 변속, 거친 도로 주행 등에 대응하도록 차체(10) 및 파워트레인(20)을 거동시킬 수 있다.

한편, 테이블(110)은 차체(10) 및 파워트레인(20)을 단순 지지하고, 별도의 구동 유닛이 차체(10) 및 파워트레인(20)을 실제 차량과 동일하게 거동시킬 수도 있다.

제1 와이어 변위 센서(120)는 테이블(110)에 장착된 파워트레인(20)의 후방 상측에 고정되어 배치된다. 제1 와이어 변위 센서(120)로부터 인출된 제1 와이어(122)는 파워트레인(20)에 포함된 엔진(22)이 상단부에 고정된다. 한편, 제1 와이어(122)는 파워트레인(20)의 상단부에 고정될 수도 있다. 이때, 제1 와이어(122)는 제1 와이어 변위 센서(120)로부터 수평한 상태로 인출되어 엔진(22)이 상단부 또는 파워트레인(20)의 상단부에 고정될 수 있다. 즉, 인출된 제1 와이어(122)가 고정되는 높이와 제1 와이어 변위 센서(120)의 고정 높이는 실질적으로 동일할 수 있다.

제2 와이어 변위 센서(130)는 테이블(110)에 장착된 파워트레인(20)의 후방 하측에 고정되어 배치된다. 제2 와이어 변위 센서(130)로부터 인출된 제2 와이어(132)는 파워트레인(20)에 포함된 엔진(22)이 하단부에 고정된다. 한편, 제2 와이어(132)는 파워트레인(20)의 하단부에 고정될 수도 있다. 이때, 제1 와이어(122)와 마찬가지로 제2 와이어(132)는 제2 와이어 변위 센서(130)로부터 수평한 상태로 인출되어 엔진(22)이 하단부 또는 파워트레인(20)의 하단부에 고정될 수 있다. 즉, 인출된 제2 와이어(132)가 고정되는 높이와 제2 와이어 변위 센서(130)의 고정 높이는 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 와이어 변위 센서(120) 및 제2 와이어 변위 센서(130)는 제1 와이어(122) 및 제2 와이어(132)의 변위를 측정할 수 있다면 어떤 방식의 와이어 변위 센서가 사용되어도 무방하다.

제1 와이어(122) 및 제2 와이어(132)가 각각 수평한 상태로 인출되므로, 제1 와이어(122)와 제2 와이어(132)는 서로 평행하다.

제1 와이어 변위 센서(120), 제1 와이어(122), 제2 와이어 변위 센서(130), 제2 와이어(132)는 동일한 수직 평면 상에 위치한다. 이때, 상기 수직 평면은 차체(10)의 전후 방향을 포함하는 평면이다.

테이블(110)에 의해 차체(10) 및 파워트레인(20)이 상기 피칭 거동하는 경우, 제1 와이어(122)의 길이 및 제2 와이어(132)의 길이가 달라진다. 이때, 제1 와이어 변위 센서(120)는 제1 와이어(122)의 길이 변화를 측정하고, 제2 와이어 변위 센서(130)는 제2 와이어(132)의 길이 변화를 측정한다.

파워트레인(20)의 무게 중 엔진(22)의 무게가 대부분을 차지한다. 따라서, 파워트레인(20)의 무게 중심(C)은 엔진(22)의 내부에 위치한다. 그러므로, 파워트레인(20)의 피칭 거동은 엔진(22)을 기준으로 이루어진다. 또한, 제1 와이어(122)가 엔진(22)의 상단부에 고정되고, 제2 와이어(132)가 엔진(22)의 하단부에 고정되므로, 파워트레인(20)의 무게 중심(C)은 제1 와이어(122)의 높이와 제2 와이어(132)의 높이 사이에 위치할 수 있다.

따라서, 파워트레인(20)의 무게 중심(C)의 위치를 정확하게 알지 못하더라도

파워트레인(20)의 무게 중심(C)을 기준으로 파워트레인(20)의 상기 전후 방향 변위를 제1 와이어 변위 센서(120)와 제2 와이어 변위 센서(130)를 이용하여 확인할 수 있다.

구체적으로, 파워트레인(20)이 상기 피칭 거동하는 경우, 파워트레인(20)의 무게 중심(C)을 기준으로 제1 와이어(122)의 변위와 제2 와이어(132)의 변위는 방향이 반대이다. 즉, 제1 와이어(122)의 길이가 줄어드는 경우 제2 와이어(132)의 길이는 늘어나고, 제1 와이어(122)의 길이가 늘어나는 경우 제2 와이어(132)의 길이는 줄어들 수 있다. 따라서, 제1 와이어(122)의 변위와 제2 와이어(132)의 변위의 절대값을 합하여 파워트레인(20)의 무게 중심(C)을 기준으로 한 파워트레인(20)의 상기 전후 방향 변위를 확인할 수 있다.

한편, 제1 와이어 변위 센서(120)와 제2 와이어 변위 센서(130) 중 어느 하나만 구비되는 경우, 제1 와이어(122)의 변위와 제2 와이어(132)의 변위 중 어느 하나만 알 수 있다. 따라서, 파워트레인(20)의 무게 중심(C)을 기준으로 한 파워트레인(20)의 상기 전후 방향 변위를 정확하게 확인하기 어렵다.

연산부(140)는 하기 식을 통해 파워트레인(20)의 피칭 각도를 연산한다.

이때, θ는 파워트레인(20)의 피칭 각도이고, L은 제1 와이어(122)와 제2 와이어(132) 사이의 거리이다. X1은 제1 와이어 변위 센서(120)에서 측정된 제1 와이어(122)의 변위이고, X2는 제2 와이어 변위 센서(130)에서 제2 와이어(132)의 변위이다.

상기 식이 도출되는 과정은 다음과 같다.

파워트레인(20)의 상기 전후 방향 변위(X)는 제1 와이어(122)의 변위와 제2 와이어(132)의 변위의 절대값을 합한 것과 같으므로,

이다.

한편, 삼각함수에서

는 파워트레인(20)의 상기 전후 방향 변위(X)를 제1 와이어(122)와 제2 와이어(132) 사이의 거리로 나눈 것이므로,

이다. 따라서,

가 된다.

구체적으로, 연산부(140)는 제1 와이어 변위 센서(120) 및 제2 와이어 변위 센서(130)로부터 제1 와이어(122)의 변위 및 제2 와이어(132)의 변위에 대한 정보를 전달받는다. 또한, 연산부(140)는 제1 와이어(122)와 제2 와이어(132) 사이의 거리를 작업자로부터 입력받을 수 있다. 그러므로, 연산부(140)는 파워트레인(20)의 피칭 각도(θ)를 용이하게 연산할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파워트레인 피칭 각도 측정 장치는 파워트레인의 피칭 각도를 정확하고 안전하게 측정할 수 있다. 따라서, 상기 파워트레인의 피칭 각도를 근거로 엔진마운트와 배기계 등 상기 파워트레인에 직결되는 부품이나, 상기 파워트레인 주변에서 상기 파워트레인의 피칭 거동으로 인해 간섭을 받을 수 있는 부품의 설계 기준이나 사양을 정확하게 설정할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 피칭 각도 측정 장치 110 : 테이블
120 : 제1 와이어 변위 센서 130 : 제2 와이어 변위 센서
140 : 연산부 10 : 차체
20 : 파워트레인 22 : 엔진
24 : 트랜스미션

Claims (4)

1. 차체 및 파워트레인이 장착되며, 상기 차체가 전후 방향으로 흔들리는 피칭 거동을 구현하는 테이블;
   상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 상측에 배치되고, 상기 파워트레인에 포함된 엔진의 상단부에 제1 와이어가 고정되며 상기 제1 와이어의 변위를 측정하는 제1 와이어 변위 센서;
   상기 테이블에 장착된 파워트레인의 후방 하측에 고정되어 배치되고, 상기 엔진의 하단부에 제2 와이어가 고정되며 상기 제2 와이어의 변위를 측정하는 제2 와이어 변위 센서; 및
   상기 제1 와이어 변위 센서 및 상기 제2 와이어 변위 센서로부터 상기 제1 와이어의 변위 및 상기 제2 와이어의 변위에 대한 정보를 전달받고, 상기 정보를 이용하여 상기 엔진의 피칭 각도를 연산하는 연산부를 포함하며,
   상기 연산부는 하기 식을 이용하여 상기 피칭 각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 피칭 각도 측정 장치.
   

   

   
   (피칭 각도 : θ,
   제1 와이어와 제2 와이어 사이의 거리 : L,
   제1 와이어의 변위 : X1,
   제2 와이어의 변위 : X2)
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어는 평행하며, 동일한 수직 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 피칭 각도 측정 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 엔진의 무게 중심은 상기 제1 와이어의 높이와 상기 제2 와이어의 높이 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 피칭 각도 측정 장치.
4. 삭제

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