KR102563606B1 - State monitoring system for suspension of vehicle - Google Patents

State monitoring system for suspension of vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR102563606B1
KR102563606B1 KR1020180156809A KR20180156809A KR102563606B1 KR 102563606 B1 KR102563606 B1 KR 102563606B1 KR 1020180156809 A KR1020180156809 A KR 1020180156809A KR 20180156809 A KR20180156809 A KR 20180156809A KR 102563606 B1 KR102563606 B1 KR 102563606B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
leaf spring
piezoelectric
harvest
state
voltage
Prior art date
Application number
KR1020180156809A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200069588A (en
Inventor
손태영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180156809A priority Critical patent/KR102563606B1/en
Publication of KR20200069588A publication Critical patent/KR20200069588A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102563606B1 publication Critical patent/KR102563606B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
    • B60G17/01941—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof characterised by the use of piezoelectric elements, e.g. sensors or actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/02—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/14—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10—Type of spring
    • B60G2202/11—Leaf spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/43—Fittings, brackets or knuckles
    • B60G2204/4306—Bracket or knuckle for rigid axles, e.g. for clamping
    • B60G2204/43065—U-shaped bolts crossing each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/04—Means for informing, instructing or displaying
    • B60G2600/042—Monitoring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/308—Electric sensors
    • B60Y2400/3086—Electric voltages sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 차량 현가 장치의 상태 감시 장치에 관한 것으로서, 차량의 현가 장치를 구성하고 있는 판스프링의 수명을 예측할 수 있고 판스프링의 현재 상태를 정확히 감시하여 알려줄 수 있는 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차량 현가 장치의 판스프링에 대한 상태 감시 장치로서, 상기 판스프링을 구성하는 스프링 판의 표면에 압전물질을 적층 형성하여서 구비되고, 차량 주행 중 진동 또는 충격으로 인해 판스프링의 스프링 판이 변형될 때 전기에너지를 생성하는 상기 압전 하베스트층; 및 상기 압전 하베스트층에 전기적으로 접속되어 압전 하베스트층에서 발생하는 전기 신호를 입력받아 전기 신호로부터 판스프링의 상태를 추정하는 제어부를 포함하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치가 개시된다.The present invention relates to a device for monitoring the state of a suspension device of a vehicle, and the main object of the present invention is to provide a device capable of predicting the life of a leaf spring constituting a suspension device of a vehicle and accurately monitoring and reporting the current state of the leaf spring. will be. In order to achieve the above object, as a state monitoring device for a leaf spring of a vehicle suspension device, a piezoelectric material is laminated and formed on the surface of a spring plate constituting the leaf spring, and vibration or impact during vehicle driving causes the plate to the piezoelectric harvest layer generating electric energy when the spring plate of the spring is deformed; and a control unit electrically connected to the piezoelectric harvest layer to receive an electrical signal generated from the piezoelectric harvest layer and to estimate a state of a leaf spring from the electrical signal.

Description

차량 현가 장치의 상태 감시 장치{State monitoring system for suspension of vehicle}State monitoring system for suspension of vehicle

본 발명은 차량 현가 장치의 상태 감시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 현가 장치를 구성하고 있는 판스프링의 상태를 감시하고 상태 정보를 취득하여 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for monitoring the state of a vehicle suspension device, and more particularly, to a device capable of monitoring the state of a leaf spring constituting a vehicle suspension device and obtaining and providing information on the state of the leaf spring.

일반적으로 트럭과 같은 상용차의 현가 장치에서는 차량 주행 동안 노면으로부터 가해지는 진동과 충격을 흡수하기 위하여 판스프링을 사용하고 있다.In general, in a suspension system of a commercial vehicle such as a truck, a leaf spring is used to absorb vibration and shock applied from a road surface while the vehicle is driving.

이와 같은 상용차의 현가 장치에서는 판스프링의 양단을 차체 프레임에 결합하고, 판스프링의 중앙부에 유볼트(U-bolt)와 너트를 이용하여 액슬을 고정한 구조로 되어 있다. In such a suspension device of a commercial vehicle, both ends of a leaf spring are coupled to a body frame, and an axle is fixed to a central portion of the leaf spring using U-bolts and nuts.

이에 따라 상기한 상용차의 현가 장치에서는 차량에 가해지는 진동과 충격을 판스프링의 형상 변화를 통해 흡수하여 상쇄 또는 완화함으로써 승차감을 향상시킨다. Accordingly, in the suspension system of the commercial vehicle described above, the vibration and impact applied to the vehicle are absorbed through the shape change of the leaf spring to offset or alleviate the vibration and shock, thereby improving riding comfort.

그러나, 상용차의 현가 장치에서 판스프링의 파손이 종종 발생하면서 차량의 안전성과 유지 비용 측면에서 문제가 되고 있다.However, damage to leaf springs often occurs in suspension systems of commercial vehicles, which poses a problem in terms of vehicle safety and maintenance costs.

따라서, 판스프링의 수명을 예측할 수 있고 판스프링의 상태를 정확히 감시하여 알려줄 수 있는 기술이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for a technology capable of predicting the life of the leaf spring and accurately monitoring and reporting the state of the leaf spring.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량의 현가 장치를 구성하고 있는 판스프링의 수명을 예측할 수 있고 판스프링의 정확한 상태를 감시하여 알려줄 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a device capable of predicting the life of the leaf spring constituting the suspension system of a vehicle and monitoring and reporting the exact state of the leaf spring. there is

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 현가 장치의 판스프링에 대한 상태 감시 장치로서, 상기 판스프링을 구성하는 스프링 판의 표면에 압전물질을 적층 형성하여서 구비되고, 차량 주행 중 진동 또는 충격으로 인해 판스프링의 스프링 판이 변형될 때 전기에너지를 생성하는 상기 압전 하베스트층; 및 상기 압전 하베스트층에 전기적으로 접속되어 압전 하베스트층에서 발생하는 전기 신호를 입력받아 전기 신호로부터 판스프링의 상태를 추정하는 제어부를 포함하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a state monitoring device for a leaf spring of a vehicle suspension device is provided by laminating a piezoelectric material on the surface of a spring plate constituting the leaf spring, and the vehicle The piezoelectric harvest layer that generates electric energy when the spring plate of the leaf spring is deformed due to vibration or impact during driving; and a control unit electrically connected to the piezoelectric harvest layer to receive an electrical signal generated from the piezoelectric harvest layer and to estimate a state of the leaf spring from the electrical signal.

바람직한 실시예에서, 상기 스프링 판의 표면에 서로 정해진 간격을 두고 이격 배치되어 전기적으로 분리되는 복수 개의 압전 하베스트층이 구비되고, 상기 복수 개의 압전 하베스트층은 스프링 판에서 길이방향을 따라 길게 배치되는 나란한 라인 형상으로 형성될 수 있다.In a preferred embodiment, a plurality of piezoelectric harvest layers that are electrically separated by being spaced apart from each other at predetermined intervals are provided on the surface of the spring plate, and the plurality of piezoelectric harvest layers are arranged side by side along the longitudinal direction of the spring plate. It may be formed in a line shape.

또한, 상기 복수 개의 압전 하베스트층은 스프링 판의 상면과 하면, 그리고 양 옆면에 모두 형성될 수 있다.In addition, the plurality of piezoelectric harvest layers may be formed on both upper and lower surfaces and both side surfaces of the spring plate.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 압전 하베스트층이 각각 전기도선을 통해 병렬로 접속되는 AND 논리 게이트 소자; 상기 복수 개의 압전 하베스트층이 각각 전기도선을 통해 병렬로 접속되는 OR 논리 게이트 소자; 및 상기 AND 논리 게이트 소자 및 OR 논리 게이트 소자의 출력으로부터 판스프링의 상태를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.In addition, the controller may include an AND logic gate element in which the plurality of piezoelectric harvest layers are connected in parallel through electric wires, respectively; an OR logic gate element in which the plurality of piezoelectric harvest layers are connected in parallel through electric wires; and a determination unit for determining a state of the leaf spring from outputs of the AND logic gate element and the OR logic gate element.

또한, 상기 복수 개의 압전 하베스트층 중 적어도 하나에서 전기도선을 통해 일정 레벨 미만의 전압이 상기 AND 논리 게이트 소자에 인가되면, 상기 AND 논리 게이트 소자는 로우 신호를 출력하고, 상기 복수 개의 압전 하베스트층 중 적어도 하나에서 전기도선을 통해 일정 레벨 이상의 전압이 상기 OR 논리 게이트 소자에 인가되면, 상기 OR 논리 게이트 소자는 하이 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.In addition, when a voltage lower than a certain level is applied to the AND logic gate element through an electric wire in at least one of the plurality of piezoelectric harvest layers, the AND logic gate element outputs a low signal, and among the plurality of piezoelectric harvest layers When a voltage of a predetermined level or higher is applied to the OR logic gate element through at least one electric wire, the OR logic gate element may be configured to output a high signal.

또한, 상기 판단부는, 상기 AND 논리 게이트 소자에서 로우 신호가 입력되고, 상기 OR 논리 게이트 소자에서 하이 신호가 입력되면, 상기 판스프링의 상태로서 판스프링에서 크랙 또는 파단이 발생한 것으로 판단할 수 있다.In addition, when a low signal is input from the AND logic gate element and a high signal is input from the OR logic gate element, the determination unit may determine that a crack or breakage has occurred in the leaf spring as the state of the leaf spring.

또한, 상기 제어부는, 상기 판스프링에서 크랙이 발생한 것으로 판단한 후, 상기 각 압전 하베스트층으로부터 전기도선을 통해 입력되는 전압 신호로부터 판스프링에서의 크랙 발생 정보를 취득하고, 상기 취득된 크랙 발생 정보로부터 미리 정해진 수명 예측식을 이용하여, 상기 판스프링의 상태를 나타내는 판스프링의 예상 수명을 결정하도록 구성될 수 있다.In addition, after determining that a crack has occurred in the leaf spring, the control unit acquires crack generation information in the leaf spring from a voltage signal input from each of the piezoelectric harvest layers through an electric wire, and from the obtained crack generation information. Using a predetermined life prediction formula, it may be configured to determine the expected life of the leaf spring representing the state of the leaf spring.

또한, 상기 압전 하베스트층이 전기도선을 통해 배터리에 연결되어, 상기 압전 하베스트층에서 생성된 전기에너지가 배터리에 저장될 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the piezoelectric harvest layer may be connected to a battery through an electric wire so that electrical energy generated in the piezoelectric harvest layer may be stored in the battery.

이때, 상기 압전 하베스트층이 상기 판스프링과 차량의 액슬을 체결하고 있는 유볼트에 전기도선을 통해 전기적으로 접속되고, 상기 유볼트가 별도의 전기도선을 통해 상기 배터리에 연결될 수 있다.In this case, the piezoelectric harvest layer may be electrically connected to the U-volt connecting the leaf spring and the axle of the vehicle through an electric wire, and the U-volt may be connected to the battery through a separate electric wire.

또한, 상기 압전 하베스트층이 상기 판스프링과 차량의 액슬을 체결하고 있는 유볼트의 일단부 위치에 전기도선을 통해 전기적으로 접속되고, 상기 전기도선이 접속된 유볼트의 일단부 위치와, 상기 유볼트에서 상기 일단부 위치로부터 정해진 거리를 두고 떨어진 위치에 각각 별도의 전기도선을 통해 전압측정부가 접속되며, 상기 전압측정부에서 측정된 상기 유볼트의 두 위치 사이의 전압을 제어부가 입력받아 상기 측정된 전압으로부터 판스프링의 상태를 추정하도록 구성될 수 있다.In addition, the piezoelectric harvest layer is electrically connected to one end of the U-bolt fastening the leaf spring and the axle of the vehicle through an electric wire, and the one end of the U-bolt to which the electric wire is connected, and the U-bolt. A voltage measurement unit is connected through a separate electric wire to a location separated by a predetermined distance from the one end of the volt, and the control unit receives the voltage between the two locations of the U-volt measured by the voltage measurement unit to measure the It may be configured to estimate the state of the leaf spring from the applied voltage.

또한, 상기 압전 하베스트층이, 상기 유볼트의 일단부 위치로서, 상기 유볼트의 일단부에 결합된 너트 또는 상기 너트와 액슬 사이의 와셔에, 상기 전기도선을 통해 전기적으로 접속될 수 있다.In addition, the piezoelectric harvest layer, as one end of the U-bolt, may be electrically connected to a nut coupled to one end of the U-bolt or a washer between the nut and the axle through the electric wire.

또한, 상기 와셔에서 상기 액슬에 접촉하는 표면에 절연층이 구비되어, 와셔와 액슬 사이가 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.In addition, an insulating layer may be provided on a surface of the washer in contact with the axle to maintain an electrically insulated state between the washer and the axle.

또한, 상기 제어부는 전압측정부에서 측정된 전압을 확인하여 상기 유볼트의 크랙 발생 또는 상기 너트의 풀림을 감지하도록 구비될 수 있다.In addition, the control unit may be provided to detect the occurrence of a crack in the U-volt or the loosening of the nut by checking the voltage measured by the voltage measurement unit.

또한, 상기 제어부는, 상기 전압측정부에 의해 측정된 전압으로부터 판스프링에서 발생하는 응력을 계산하고, 상기 전압측정부에 의해 측정된 전압 중 기설정 값 이상의 전압을 누적 합산하여 판스프링의 누적 손상량을 결정하며, 상기 결정된 누적 손상량에 해당하는 응력 대 수명 곡선(S-N 곡선)을 이용하여 상기 계산된 응력으로부터 판스프링의 예상 수명을 결정하도록 구성될 수 있다.In addition, the control unit calculates the stress generated in the leaf spring from the voltage measured by the voltage measurement unit, and cumulatively sums voltages equal to or higher than a predetermined value among the voltages measured by the voltage measurement unit to accumulate damage to the leaf spring. and determine the expected life of the leaf spring from the calculated stress using a stress vs. life curve (S-N curve) corresponding to the determined cumulative damage amount.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 현가 장치의 상태 감시 장치는 상기 제어부에서 추정된 판스프링의 상태를 표시하는 표시장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the apparatus for monitoring the state of a vehicle suspension device according to an embodiment of the present invention may further include a display device displaying the state of the leaf spring estimated by the control unit.

이로써, 본 발명에 따른 차량 현가 장치의 상태 감시 장치에 의하면, 판스프링의 표면에 압전 하베스트층을 적층하여 형성함으로써, 차량 진동에 의해 발생하는 판스프링 표면의 압축과 인장 현상을 이용하여 압전 하베스트층에서 전기에너지를 생성할 수 있고, 기계에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 재생을 통해 차량의 연비 향상에 기여할 수 있게 된다. Thus, according to the device for monitoring the state of the vehicle suspension device according to the present invention, the piezoelectric harvest layer is laminated and formed on the surface of the leaf spring, so that the piezoelectric harvest layer is obtained by using the compression and tension phenomena of the surface of the leaf spring generated by vehicle vibration. It is possible to generate electrical energy from the vehicle, and contribute to improving the fuel efficiency of vehicles through energy regeneration that converts mechanical energy into electrical energy.

또한, 판스프링을 구성하는 스프링 판에 위치별로 압전 하베스트층을 형성한 뒤 위치별 압전 하베스트층의 전기 신호를 이용하여 판스프링의 크랙 발생 여부 및 크랙 발생 위치 등을 감시할 수 있고, 크랙 발생 시점을 활용하여 판스프링의 수명을 예측할 수 있다.In addition, after forming a piezoelectric harvest layer for each location on the spring plate constituting the leaf spring, it is possible to monitor whether or not a crack occurs in the leaf spring and the location of the crack by using the electric signal of the piezoelectric harvest layer for each location. It is possible to predict the life of the leaf spring by using.

또한, 압전 하베스트층에서 발생한 전압을 합산하여 판스프링에서의 손상 총량을 계산하고, 이를 통해서도 판스프링의 수명을 예측할 수 있다.In addition, the total amount of damage in the leaf spring is calculated by summing the voltages generated in the piezoelectric harvest layer, and the life of the leaf spring can also be predicted through this.

또한, 판스프링의 수명을 예측함에 있어서 AND 논리 게이트 및 OR 논리 게이트를 활용한 단순한 회로 구성만으로 판스프링의 크랙 발생을 감지할 수 있고, 판스프링의 상태 및 예상 수명 등의 상태 정보를 표시장치 등을 통해 알려줌으로써 차량의 안전성은 물론 상품성 향상이 가능해진다.In addition, in predicting the life of the leaf spring, cracks in the leaf spring can be detected with a simple circuit configuration using an AND logic gate and an OR logic gate, and state information such as the state and expected life of the leaf spring can be displayed on a display device, etc. By notifying through the system, it is possible to improve the safety of the vehicle as well as the product quality.

또한, 판스프링에서 그 표면을 압전 하베스트층이 덮고 있으므로 치핑에 의한 크랙 발생이 방지될 수 있다.In addition, since the surface of the leaf spring is covered by the piezoelectric harvest layer, generation of cracks due to chipping can be prevented.

도 1은 본 발명에 따른 상태 감시 장치에서 수명 예측 및 상태 감시의 대상이 되는 차량의 현가 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 'A' 부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 감시 대상인 판스프링의 상태를 예시한 도면이다.
도 4는 압전층에 의한 전기 생성의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에서 판스프링의 압전 하베스트층을 유볼트의 일단부에 전기적으로 접속한 상태를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 전압측정부와 배터리를 연결한 상태를 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 유볼트에 크랙이 발생한 상태를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명에서 크랙 발생 여부를 감지하기 위한 회로 구성을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명에서 판스프링의 발생 응력과 판스프링의 수명을 나타내는 S-N 곡선의 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에서 표시장치를 통해 상태 정보가 표시되는 예를 나타낸 도면이다. 1 is a perspective view illustrating a suspension system of a vehicle to be subject to life prediction and state monitoring in the state monitoring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of part 'A' in FIG. 1 .
3 is a diagram illustrating the state of a leaf spring, which is a monitoring target of the present invention.
4 is a diagram for explaining the principle of electricity generation by a piezoelectric layer.
5 is a diagram illustrating a state in which the piezoelectric harvest layer of the leaf spring is electrically connected to one end of the U-bolt in the present invention.
6 is a diagram illustrating a state in which a voltage measuring unit and a battery are connected in the present invention.
7 is a diagram illustrating a state in which a crack occurs in a U-bolt in the present invention.
8 is a diagram illustrating a circuit configuration for detecting whether a crack occurs in the present invention.
9 is a view showing an example of an SN curve showing the life of the leaf spring and the generated stress of the leaf spring in the present invention.
10 is a diagram showing an example of displaying status information through a display device according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 발명은 차량 현가 장치의 상태 감시 장치에 관한 것으로서, 차량에서 현가 장치를 구성하고 있는 판스프링의 상태에 대한 정보를 취득하여 제공하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for monitoring the state of a vehicle suspension device, and more particularly to a device for obtaining and providing information on the state of a leaf spring constituting a suspension device in a vehicle.

또한, 본 발명은 차량의 현가 장치에 포함된 판스프링의 수명을 예측할 수 있고 판스프링의 현재 상태를 감시하여 알려줄 수 있는 상태 감시 장치를 제공하고자 하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a state monitoring device capable of predicting the life of a leaf spring included in a suspension system of a vehicle and monitoring and reporting the current state of the leaf spring.

도 1은 본 발명에 따른 상태 감시 장치에서 수명 예측 및 상태 감시의 대상이 되는 차량의 현가 장치를 도시한 사시도로서, 판스프링을 포함하는 상용차용 현가 장치를 예시한 것이다.1 is a perspective view showing a suspension device of a vehicle, which is a target of life prediction and state monitoring in a state monitoring device according to the present invention, and illustrates a suspension device for commercial vehicles including a leaf spring.

도시된 바와 같이, 상용차용 현가 장치에서는 판스프링(10)의 양단이 차체 프레임(도 3에서 도면부호 1임)에 지지되도록 결합되고, 액슬(20)이 유볼트(U-bolt)(31)와 너트(32)에 의해 판스프링(10)의 중앙부에 고정된다.As shown, in the commercial vehicle suspension device, both ends of the leaf spring 10 are coupled to be supported by a body frame (reference numeral 1 in FIG. 3), and the axle 20 is connected to a U-bolt 31 It is fixed to the central part of the leaf spring 10 by the nut 32.

상기와 같은 판스프링(10)은 차량에서 장착위치에 따라 형상이나 세부 구성에 있어서 차이는 있을 수 있지만, 공통적으로는 여러 겹의 스프링 판(11)이 적층된 구성을 가진다.The plate spring 10 as described above may have a difference in shape or detailed configuration depending on the mounting position in the vehicle, but in common has a configuration in which several layers of spring plates 11 are stacked.

또한, 상기 판스프링(10)은 차량 전측의 좌측(FL)과 우측(FR)에 모두 설치될 수 있고, 차량 후측에서도 좌측(RL)과 우측(RR)에 모두 설치될 수 있다.In addition, the leaf spring 10 may be installed on both the left side FL and the right side FR of the front side of the vehicle, and may also be installed on both the left side RL and the right side RR at the rear side of the vehicle.

본 발명이 적용되는 차량의 현가 장치에서 하나의 판스프링(10)을 구성하기 위해 적층되어 있는 스프링 판(11)의 수에는 특별한 제한은 없다.The number of spring plates 11 stacked to form one leaf spring 10 in the suspension system of a vehicle to which the present invention is applied is not particularly limited.

도 2는 도 1에서 'A' 부분을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 3은 판스프링의 상태를 예시한 도면이다.Figure 2 is a perspective view showing an enlarged portion 'A' in Figure 1, Figure 3 is a view illustrating the state of the leaf spring.

도 2에 나타낸 바와 같이, 판스프링(10)의 스프링 판(11) 표면에 압전 물질(piezoelectric material)로 이루어진 층(layer)(41)이 적층되어 형성된다.As shown in FIG. 2, a layer 41 made of a piezoelectric material is laminated on the surface of the spring plate 11 of the leaf spring 10.

이하의 설명에서 압전 물질로 이루어진 층(41)을 '압전 하베스트층(piezoelectric harvest layer)'이라 칭하기로 한다.In the following description, the layer 41 made of a piezoelectric material will be referred to as a 'piezoelectric harvest layer'.

상기 압전 하베스트층(41)은 판스프링(10)을 구성하는 각 스프링 판(11)의 표면에 적층되어 형성되고, 이는 스프링 판(11)의 표면에서 원하는 부위에 압전 물질을 코팅 또는 접착 등의 방법으로 적층 및 고정하여서 형성될 수 있다.The piezoelectric harvest layer 41 is formed by being laminated on the surface of each spring plate 11 constituting the leaf spring 10, which is formed by coating or adhering a piezoelectric material to a desired portion on the surface of the spring plate 11. It can be formed by stacking and fixing in a method.

바람직한 실시예에서, 압전 하베스트층(41)은 판스프링(10)을 구성하는 모든 스프링 판(11)에 형성될 수 있고, 도 2에서 볼 수 있듯이 각 스프링 판(11)의 길이방향을 따라 길게 배치되는 소정 폭의 라인(line) 형상으로 형성될 수 있다.In a preferred embodiment, the piezoelectric harvest layer 41 may be formed on all spring plates 11 constituting the leaf spring 10, and as shown in FIG. 2, the piezoelectric harvest layer 41 is long along the longitudinal direction of each spring plate 11. It may be formed in the shape of a line having a predetermined width.

또한, 상기와 같이 라인 형상으로 형성된 복수 개의 압전 하베스트층(41)이 스프링 판(11)의 표면에서 정해진 간격을 두고 나란하게 배치되도록 형성될 수 있고, 이때 복수 개의 압전 하베스트층(41) 모두가 서로 이격 및 분리된 상태가 되도록 형성될 수 있다.In addition, the plurality of piezoelectric harvest layers 41 formed in a line shape as described above may be formed to be arranged side by side at predetermined intervals on the surface of the spring plate 11, and at this time, all of the plurality of piezoelectric harvest layers 41 are It may be formed to be spaced apart and separated from each other.

바람직한 실시예에서, 복수 개의 압전 하베스트층(41)은 모두 일정 간격을 두고 배치되도록 형성될 수 있고, 스프링 판(11)의 상면과 하면, 그리고 양 옆면에 모두 형성될 수 있다.In a preferred embodiment, all of the plurality of piezoelectric harvest layers 41 may be formed to be arranged at regular intervals, and may be formed on both upper and lower surfaces and both side surfaces of the spring plate 11 .

상기와 같이 복 수개의 압전 하베스트층(41)이 판스프링(10)을 구성하는 각 스프링 판(11)의 표면에 적층 형성된 상태일 때, 차량 주행 동안 노면의 굴곡된 형상으로 인해 판스프링(10)에 진동 또는 충격의 힘이 계속해서 가해지면, 판스프링(10)의 형상이 변형됨과 동시에 스프링 판(11)의 표면에서는 압축과 인장이 반복적으로 발생한다.As described above, when the plurality of piezoelectric harvest layers 41 are stacked on the surface of each spring plate 11 constituting the leaf spring 10, the leaf spring 10 ), when the force of vibration or impact is continuously applied, the shape of the leaf spring 10 is deformed, and at the same time, compression and tension repeatedly occur on the surface of the spring plate 11.

또한, 상기와 같은 압축과 인장의 힘이 압전 하베스트층(41)에 계속해서 반복적으로 작용하면 압전 하베스트층에서는 전기에너지가 생성된다. In addition, when the force of compression and tension as described above continuously and repeatedly acts on the piezoelectric harvest layer 41, electric energy is generated in the piezoelectric harvest layer.

본 발명에서는 상기와 같이 스프링 판(11)의 표면에 부위마다 적층된 각 압전 하베스트층(41)에서 발생하는 전기 신호를 이용하여 전체 판스프링(10)의 상태를 판단 및 감시하고, 판스프링(10)의 수명을 예측한다.In the present invention, as described above, the state of the entire leaf spring 10 is determined and monitored using electrical signals generated from each piezoelectric harvest layer 41 stacked on the surface of the spring plate 11 for each part, and the leaf spring ( 10) to predict the lifespan of

도 3을 참조하면, 공차 시에는 판스프링(10)의 변형이 발생하지 않으나, 주행 중의 범프 시에는 노면의 굴곡된 형상으로 인해 판스프링(10)에 진동과 충격이 가해지면서 스프링 판(11)이 다양하게 변형된다.Referring to FIG. 3, the deformation of the leaf spring 10 does not occur when the vehicle is empty, but when a bump occurs during driving, vibration and impact are applied to the leaf spring 10 due to the curved shape of the road surface, causing the spring plate 11 to This is variously transformed.

이때, 각 스프링 판(11)의 표면에서 압축과 인장이 반복적으로 발생하게 되면서 압축과 인장의 힘이 각 압전 하베스트층(도 3에는 미도시)에 작용하게 되고, 결국 각각의 압전 하베스트층에서는 전기에너지가 생성된다.At this time, as compression and tension repeatedly occur on the surface of each spring plate 11, the force of compression and tension acts on each piezoelectric harvest layer (not shown in FIG. 3), and eventually each piezoelectric harvest layer generates electricity. energy is created

도 3에 나타낸 바와 같이, 판스프링(10)을 구성하는 스프링 판(11) 사이에는 갭(gap)이 존재하므로 각 스프링 판의 노출된 옆면뿐만 아니라 스프링 판의 상면과 하면에도 압전 하베스트층을 구비할 수 있다.As shown in FIG. 3, since there is a gap between the spring plates 11 constituting the leaf spring 10, the piezoelectric harvest layer is provided on the upper and lower surfaces of the spring plates as well as the exposed side surfaces of each spring plate. can do.

또한, 판스프링(10)의 스프링 판(11)은 금속으로 제작되지만, 각 스프링 판(11)의 금속 표면 위에는 도장에 의해 여러 층의 도막이 형성되어 있고, 상부 도막과 하부 도막 등이 스프링 판의 금속 표면에서 두꺼운 절연층의 역할을 하므로, 각 압전 하베스트층(41)은 서로 전기적으로 절연된 상태를 유지할 수 있게 된다.In addition, although the spring plate 11 of the leaf spring 10 is made of metal, several layers of coating are formed by painting on the metal surface of each spring plate 11, and the upper coating and lower coating are of the spring plate. Since the metal surface serves as a thick insulating layer, each piezoelectric harvest layer 41 can maintain an electrically insulated state from each other.

결국, 복수 개의 압전 하베스트층(41)이 각 스프링 판(11)의 상면과 하면, 옆면에 모두 설치되고, 이때 스프링 판(11)의 부위마다 형성된 압전 하베스트층(41)들이 모두 이격된 상태로 전기적으로도 서로 분리된 절연 상태를 유지하고 있으므로, 각 압전 하베스트층(41)별 전기 신호를 이용하면 스프링 판(11)의 크랙 등 파손 발생 위치를 파악할 수 있게 된다.As a result, a plurality of piezoelectric harvest layers 41 are installed on the upper, lower, and side surfaces of each spring plate 11, and at this time, the piezoelectric harvest layers 41 formed for each part of the spring plate 11 are all spaced apart. Since they are electrically separated and insulated from each other, it is possible to determine the location of damage, such as a crack in the spring plate 11, by using an electrical signal for each piezoelectric harvest layer 41.

또한, 각 압전 하베스트층(11)을 전기도선을 통해 배터리에 연결하면 압전 하베스트층에서 생성된 전기에너지로 배터리를 충전하는 것이 가능하다.In addition, when each piezoelectric harvest layer 11 is connected to a battery through an electric wire, it is possible to charge the battery with electric energy generated in the piezoelectric harvest layer.

또한, 이 배터리를 전원으로 이용하면 자체 전원으로 작동하는 상태 감시 장치를 구성하는 것이 가능해진다. In addition, if this battery is used as a power source, it becomes possible to construct a state monitoring device that operates with its own power source.

도 4는 전기 생성의 원리를 설명하기 위한 도면으로, 이를 참조하여 설명하면, 변형 가능한 구조물(8)의 표면에 압전층(piezoelectric layer)(9)이 형성되어 있을 때, 상기 구조물(8)이 반복적으로 변형할 경우 구조물의 표면에서 인장과 압축이 반복적으로 발생한다.4 is a diagram for explaining the principle of electricity generation. Referring to this, when a piezoelectric layer 9 is formed on the surface of a deformable structure 8, the structure 8 In the case of repeated deformation, tension and compression occur repeatedly on the surface of the structure.

그로 인해 구조물(8)의 표면에 적층된 압전층(9)에서는 구조물로부터 인장과 압축의 힘이 반복적으로 작용하여 재료의 변형이 발생하고, 결국 재료의 내부에서 전기적 성질을 갖는 이온의 상대적 위치 변화 및 배열화로 인해 전기에너지가 생성된다.Therefore, in the piezoelectric layer 9 stacked on the surface of the structure 8, tensile and compressive forces from the structure repeatedly act to cause deformation of the material, resulting in a change in the relative position of ions having electrical properties inside the material. and electrical energy is generated due to the arraying.

이러한 원리를 차량의 현가 장치에서 판스프링을 구성하는 각 스프링 판 및 그 표면에 적층된 압전 하베스트층에 적용하면, 차량 주행 중 노면으로부터 진동 및 충격이 판스프링에 가해질 때, 스프링 판이 변형되면서 압전 하베스트층에서는 전기가 발생하고, 이 전기 신호를 이용하면 스프링 판은 물론 유볼트의 상태까지 파악하는 것이 가능하다.If this principle is applied to each spring plate constituting the leaf spring in the suspension device of the vehicle and to the piezoelectric harvest layer laminated on the surface thereof, when vibration and shock from the road surface are applied to the leaf spring while driving the vehicle, the spring plate is deformed and the piezoelectric harvest layer Electricity is generated in the floor, and by using this electric signal, it is possible to grasp the state of the spring plate as well as the U-volt.

즉, 전기 신호를 이용하여 스프링 판의 크랙이나 파손, 유볼트의 크랙이나 파손 등의 상태를 추정할 수 있고, 스프링 판의 수명 예측이 가능하다.That is, it is possible to estimate the state of cracks or breakage of spring plates and cracks or damage to U-bolts by using electric signals, and it is possible to predict the life of spring plates.

또한, 크랙 발생 유무 등의 상태와 예상 수명을 차량 내 표시장치를 통해 표시하여 운전자에게 현가 장치의 상태를 나타내는 정보로 제공해줄 수 있고, 이에 차량의 상품성 및 안전성이 향상될 수 있게 된다 In addition, the status and expected lifespan of cracks can be displayed on the in-vehicle display device to provide the driver with information indicating the status of the suspension device, thereby improving the marketability and safety of the vehicle.

더불어, 전술한 바와 같이 전기에너지를 배터리에 저장한 뒤 활용할 수 있고, 이는 차량의 진동에너지(기계에너지)를 전기에너지로 재생하여 저장 및 활용하는 것이므로 차량의 연비 향상에도 기여할 수 있다.In addition, as described above, electrical energy can be stored in a battery and then used, which can contribute to improving fuel efficiency of a vehicle because vibration energy (mechanical energy) of the vehicle is regenerated, stored, and utilized.

또한, 판스프링을 구성하는 스프링 판의 표면을 압전 하베스트층이 덮고 있는 구조이므로 치핑(chipping)에 의한 스프링 판의 손상이나 크랙 발생이 방지될 수 있다. In addition, since the surface of the spring plate constituting the leaf spring is covered by the piezoelectric harvest layer, damage or cracking of the spring plate due to chipping can be prevented.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 상태 감시 장치의 구성에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the state monitoring device according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 5는 판스프링의 압전 하베스트층을 유볼트의 일단부에 전기적으로 접속한 상태를 예시한 도면이고, 도 6은 전압측정부와 배터리를 연결한 상태를 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a state in which the piezoelectric harvest layer of a leaf spring is electrically connected to one end of a U-volt, and FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a voltage measuring unit and a battery are connected.

도 7은 유볼트에 크랙이 발생한 상태를 예시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a state in which a crack occurs in a U-bolt.

도 5에 나타낸 바와 같이, 판스프링(10)에서 스프링 판(11)에 설치되어 있는 각 압전 하베스트층(41)에 전기도선(42)을 연결하고, 이 전기도선(42)을 유볼트(31)의 일단부에 결합된 너트(32) 또는 상기 너트(32)와 액슬(20) 사이의 와셔(33)에 연결한다.As shown in FIG. 5, in the leaf spring 10, an electric wire 42 is connected to each piezoelectric harvest layer 41 installed on the spring plate 11, and the electric wire 42 is connected to a U-bolt 31 ) Connected to the nut 32 coupled to one end of the nut 32 or the washer 33 between the nut 32 and the axle 20.

즉, 각 압전 하베스트층(41)을 전기도선(42)을 통해 유볼트(31)의 일단부 위치에 있는 너트(32) 또는 와셔(33)에 전기 접속하는 것이다.That is, each piezoelectric harvest layer 41 is electrically connected to the nut 32 or washer 33 at one end of the U-bolt 31 through the electric wire 42 .

이에 너트(32) 또는 와셔(33)는 일종의 집전체 역할을 하게 되고, 상기 너트(32) 및 와셔(33)가 유볼트(31)의 단부에 결합되어 접촉된 상태이므로, 각 압전 하베스트층(41)은 전기도선(42)을 통해 유볼트(31)의 단부에 전기 접속된 상태가 된다.Accordingly, the nut 32 or the washer 33 serves as a kind of current collector, and since the nut 32 and the washer 33 are coupled to and in contact with the end of the U-bolt 31, each piezoelectric harvest layer ( 41) is electrically connected to the end of the U-bolt 31 through the electrical wire 42.

아울러, 너트(32)와 액슬(20) 사이에 개재되는 와셔(33)에서 액슬(20)에 접촉하는 표면, 즉 도면상 와셔(33)의 상면에는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 절연물질을 도포하여 형성한 절연층(33a)을 구비하여 너트(32) 및 와셔(33)와 액슬(20) 사이가 전기적으로 절연되도록 한다.In addition, the surface in contact with the axle 20 in the washer 33 interposed between the nut 32 and the axle 20, that is, the upper surface of the washer 33 in the drawing, as shown in FIGS. 5 and 6, an insulating material An insulating layer 33a formed by applying is provided so that the nuts 32 and washers 33 and the axle 20 are electrically insulated.

이로써, 압전 하베스트층(41)에서 생성된 전기가 액슬(20)로 누설되지 않고 유볼트(31)를 통해서만 흐르게 된다. As a result, electricity generated in the piezoelectric harvest layer 41 does not leak to the axle 20 and flows only through the U-volt 31 .

또한, 유볼트(31)는 판스프링(10)의 최상측 스프링 판(11)과의 사이에 개재된 절연 재질의 지지체(34)에 의해 최상측 스프링 판(11)의 압전 하베스트층(41)과 전기 절연 상태가 유지된다.In addition, the U-bolt 31 is connected to the piezoelectric harvest layer 41 of the uppermost spring plate 11 by the support 34 of insulating material interposed between the uppermost spring plate 11 of the leaf spring 10. and electrical insulation is maintained.

본 발명의 실시예에서, 유볼트(31)의 양단부에 각각 너트(32)가 체결되므로, 전체 압전 하베스트층(41) 중 일부는 두 너트(32)(또는 와셔) 중 한쪽의 너트(또는 와셔)에 전기도선(42)으로 접속할 수 있고, 이때 나머지 일부는 다른 쪽의 너트(또는 와셔)에 전기도선으로 접속할 수 있다. In the embodiment of the present invention, since the nuts 32 are fastened to both ends of the U-bolt 31, a portion of the entire piezoelectric harvest layer 41 is one nut (or washer) of the two nuts 32 (or washers) ) can be connected to the electric wire 42, and at this time, the remaining part can be connected to the other nut (or washer) with an electric wire.

또한, 유볼트(31)에서 너트(32)가 체결된 위치로부터 정해진 거리를 두고 떨어진 위치에 전기도선(43)을 연결하여 외부로 인출하고, 더불어 너트(32) 또는 와셔(33)에서도 별도의 전기도선(44)을 연결하여 외부로 인출한다.In addition, in the U-bolt 31, the electric wire 43 is connected to a location away from the fastened position at a predetermined distance from the location where the nut 32 is fastened, and is drawn out, and in addition, the nut 32 or the washer 33 separates Connect the electric wire 44 and lead it to the outside.

이어 외부로 인출된 양측의 전기도선(43,44)을 전압측정부(51)에 연결하고, 더불어 배터리(52)에도 연결한다.Subsequently, the electric wires 43 and 44 on both sides drawn out are connected to the voltage measuring unit 51 and also connected to the battery 52.

또한, 상기 전압측정부(51)에 의해 유볼트(31)의 두 위치 간 전압이 측정될 때, 상기 전압측정부(51)에 의해 측정되는 전압이 제어부(도 6에서 도면부호 60임)에 입력될 수 있도록 한다.In addition, when the voltage between two positions of the U-volt 31 is measured by the voltage measuring unit 51, the voltage measured by the voltage measuring unit 51 is transmitted to the control unit (reference numeral 60 in FIG. 6). allow it to be entered.

이로써 제어부(60)에서는 유볼트(31)의 두 위치 사이의 전압을 확인하여 판스프링(10)의 상태를 추정할 수 있고, 특히 차량 주행 중 판스프링(10)에서 스프링 판(11)에 결합된 유볼트(31)의 크랙 발생을 감지할 수 있다.As a result, the control unit 60 can estimate the state of the leaf spring 10 by checking the voltage between the two positions of the U-bolt 31, and in particular, the leaf spring 10 is coupled to the spring plate 11 while the vehicle is driving. Crack generation of the U-bolt 31 can be detected.

전압이 측정되는 유볼트(31)의 두 위치 사이에 크랙이 발생하면 크랙 발생 부위에서 전류가 흐를 수 있는 단면적의 변화가 발생하여 저항이 증가하고, 그로 인해 전압이 상승한다.When a crack occurs between two locations of the U-volt 31 where the voltage is measured, a change in the cross-sectional area through which current can flow occurs at the crack occurrence portion, resulting in an increase in resistance and, thereby, a rise in voltage.

따라서, 제어부(60)에서는 전압측정부(51)에 의해 측정된 전압이 미리 정해진 설정치보다 높아지면 유볼트(31)에서 크랙이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Accordingly, the control unit 60 may determine that a crack has occurred in the U-volt 31 when the voltage measured by the voltage measurement unit 51 is higher than a predetermined set value.

또한, 너트(32)의 풀림이 발생한 경우 너트(32)와 유볼트(31) 사이의 틈새가 증가하므로 전류가 잘 흐르지 않게 되고, 따라서 제어부(60)가 전압측정부(51)에 의해 측정된 전압이 설정치(상기 크랙 발생 판단을 위한 설정치와 같거나 다르게 설정될 수 있음)보다 높아짐을 판단하여 너트 풀림을 감지할 수 있게 된다.In addition, when the loosening of the nut 32 occurs, the gap between the nut 32 and the U-bolt 31 increases, so that current does not flow well, and therefore the control unit 60 measures the voltage measured by the unit 51. It is possible to detect nut loosening by determining that the voltage is higher than a set value (which may be set equal to or different from the set value for determining the occurrence of cracks).

일반적으로 유볼트(31)의 크랙이나 너트(32)의 풀림은 판스프링(10)의 내구에 있어서 매우 중요한 영향을 미치게 되는데, 크랙으로 인해 유볼트(31)의 축력이 떨어지게 되면 판스프링(10)의 센터부에 응력이 집중되어 조기 판단이 발생할 수 있다.In general, the crack of the U-bolt 31 or the loosening of the nut 32 has a very important effect on the durability of the leaf spring 10. When the axial force of the U-bolt 31 decreases due to the crack, the leaf spring 10 ), stress is concentrated in the center of the center, which can cause premature judgment.

따라서, 판스프링(10)의 수명을 예측함에 있어서 유볼트(31)의 크랙이나 너트(32)의 플림을 감지할 수 있는 구성이 반드시 필요하다.Therefore, in predicting the life of the leaf spring 10, a configuration capable of detecting the crack of the U-bolt 31 or the flim of the nut 32 is absolutely necessary.

또한, 판스프링(10)을 구성하는 스프링 판(11)의 부위마다 라인 형상의 압전 하베스트층(41)을 형성해두면, 스프링 판(11)의 임의의 부위에서 크랙이 발생할 때 그 부위에서 압전 하베스트층(41) 또한 끊어지거나, 압전 하베스트층의 전기 변환 작동 불량, 통전 불량 등이 발생할 수 있다.In addition, if a line-shaped piezoelectric harvest layer 41 is formed for each part of the spring plate 11 constituting the leaf spring 10, when a crack occurs in an arbitrary part of the spring plate 11, the piezoelectric harvest The layer 41 may also be disconnected, or the electrical conversion operation failure of the piezoelectric harvest layer or the conduction failure may occur.

따라서, 판스프링(10)의 수명을 예측함에 있어서, 라인 형상의 압전 하베스트층(41)을 스프링 판(11)의 부위마다 형성할 경우, 스프링 판(11)의 크랙이 발생한 위치에서는 압전 하베스트층(41)의 끊김 또는 전기 변환 작동 불량, 통전 불량 등으로 인해 전기에너지가 잘 전달되지 않거나 전기에너지의 발생량이 줄어들 것이다.Therefore, in predicting the life of the leaf spring 10, when the line-shaped piezoelectric harvest layer 41 is formed for each part of the spring plate 11, the piezoelectric harvest layer is generated at the location where the crack of the spring plate 11 occurs. Electric energy will not be transmitted well or the amount of electric energy generated will be reduced due to disconnection of (41), malfunction of electric conversion, or faulty current.

또한, 크랙이나 파단이 발생한 스프링 판(11)에서는 인장 또는 압축이 원활히 이루어질 수 없으므로 압전 하베스트층(41)이 정상적인 상태라 하더라도 압전 하베스트층에서 전기에너지가 발생하지 않거나 전기에너지의 발생량이 줄어들 것이다.In addition, since tension or compression cannot be smoothly performed in the cracked or broken spring plate 11, even if the piezoelectric harvest layer 41 is in a normal state, no electrical energy is generated in the piezoelectric harvest layer or the amount of electrical energy generated will be reduced.

또한, 상기와 같이 크랙 발생 위치의 압전 하베스트층(41)에서 전기에너지가 잘 전달되지 않거나 전기에너지의 발생량이 줄었을 때, 각 압전 하베스트층(41)별 전기 신호를 분석하면 크랙 발생 부위(즉, 압전 하베스트층이 손상된 부위)를 파악할 수 있다.In addition, as described above, when electrical energy is not transmitted well or the amount of electrical energy generated is reduced in the piezoelectric harvest layer 41 at the location where the crack occurs, by analyzing the electrical signal for each piezoelectric harvest layer 41, the crack occurs (ie, , the area where the piezoelectric harvest layer is damaged) can be grasped.

이를 위해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 판스프링(10)에 형성된 복수 개의 압전 하베스트층(41)에 각각 개별로 전기도선(45)을 연결하고, 이 전기도선을 제어부(60) 내 AND 논리 게이트 소자(46)에 병렬로 연결한다.To this end, as shown in FIG. 8, in the present invention, electrical conductors 45 are individually connected to the plurality of piezoelectric harvest layers 41 formed on the leaf spring 10, and the electric wires 45 are connected to the control unit 60. AND logic gate element 46 is connected in parallel.

이와 동시에, 상기 전기도선(45)을 각각 제어부(60) 내 OR 논리 게이트 소자(47)에도 병렬로 연결한다.At the same time, the electric wires 45 are also connected in parallel to the OR logic gate elements 47 in the controller 60, respectively.

결국, 복수 개의 압전 하베스트층(41) 모두에서 각 전기도선(45)을 통해 일정 레벨 이상의 전압이 AND 논리 게이트 소자(46)에 인가되면 AND 논리 게이트 소자(46)에서는 하이 신호(high signal)인 1이 출력되고, 적어도 하나의 압전 하베스트층(41)에서 일정 레벨 미만의 전압이 AND 논리 게이트 소자(46)에 인가되면 AND 논리 게이트 소자(46)에서는 로우 신호(low signal)인 0이 출력된다.As a result, when a voltage higher than a certain level is applied to the AND logic gate element 46 through each electric wire 45 in all of the plurality of piezoelectric harvest layers 41, a high signal is generated in the AND logic gate element 46. 1 is output, and when a voltage lower than a certain level in at least one piezoelectric harvest layer 41 is applied to the AND logic gate element 46, a low signal, 0, is output from the AND logic gate element 46. .

또한, 복수 개의 압전 하베스트층(41) 중 적어도 하나의 압전 하베스트층에서 전기도선(45)을 통해 일정 레벨 이상의 전압이 OR 논리 게이트 소자(47)에 인가되는 경우 OR 논리 게이트 소자(47)에서는 하이 신호인 1이 출력되고, 그렇지 않은 경우 OR 논리 게이트 소자(47)에서 로우 신호인 0이 출력된다.In addition, when a voltage of a certain level or higher is applied to the OR logic gate element 47 through the electric wire 45 in at least one of the plurality of piezoelectric harvest layers 41, the OR logic gate element 47 is high. A signal of 1 is output, otherwise, a low signal of 0 is output from the OR logic gate element 47.

이와 같은 AND 논리 게이트 소자(46)와 OR 논리 게이트 소자(47)의 각 출력단을 제어부(60) 내 판단부(61)로 연결하면, 판단부(61)에서는 AND 논리 게이트 소자(46)와 OR 논리 게이트 소자(47)의 출력 값으로부터 판스프링(10)의 상태를 판단할 수 있다.If each output terminal of the AND logic gate element 46 and the OR logic gate element 47 is connected to the determination unit 61 in the control unit 60, the determination unit 61 determines the AND logic gate element 46 and the OR The state of the leaf spring 10 can be determined from the output value of the logic gate element 47 .

즉, 하기 표 1과 같이 AND 논리 게이트 소자(46)의 출력 값이 0이면서 OR 논리 게이트 소자(47)의 출력 값이 1인 경우, 제어부(60)의 판단부(61)는 판스프링(10)의 크랙 또는 파단이 발생한 것으로 판단할 수 있다.That is, as shown in Table 1 below, when the output value of the AND logic gate element 46 is 0 and the output value of the OR logic gate element 47 is 1, the determination unit 61 of the control unit 60 determines the leaf spring 10 ), it can be determined that cracks or fractures have occurred.

여기서, 판스프링(10)의 크랙 또는 파단 상태는 판스프링을 구성하는 스프링 판(31) 중 적어도 하나에서 크랙 또는 파단이 발생한 것을 의미한다. Here, the crack or fracture state of the leaf spring 10 means that a crack or fracture occurs in at least one of the spring plates 31 constituting the leaf spring.

이 경우 외에, 두 소자(46,47)의 출력 값이 모두 0이거나 모두 1인 경우 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다. In addition to this case, when the output values of the two devices 46 and 47 are all 0 or all 1, it can be determined that the normal state is present.

한편, 도면상 예시하지는 않았으나, 수명 예측을 위해 크랙 발생을 감지한 제어부(60)가 각 압전 하베스트층(41)으로부터 전기도선(45)을 통해 직접 전압 신호를 입력받을 수 있도록 연결될 수 있고, 이때 제어부(60)가 각 압전 하베스트층(41)으로부터 입력되는 전압 신호를 이용하여 판스프링(10) 및 각 스프링 판(11)에서의 크랙 발생 정보, 즉 크랙 발생 위치, 그리고 크랙 길이 등의 정보를 취득할 수 있다.On the other hand, although not illustrated in the drawing, the control unit 60 that detects the occurrence of cracks for life prediction may be connected to receive a voltage signal directly from each piezoelectric harvest layer 41 through the electric wire 45, and at this time The control unit 60 uses the voltage signal input from each piezoelectric harvest layer 41 to obtain crack generation information in the leaf spring 10 and each spring plate 11, that is, information such as the location of the crack and the length of the crack. can be acquired

또한, 제어부(60)가 크랙 발생 시점을 기반으로 하기 수명 예측식을 이용하여 최종 파단 시점의 사이클을 예측할 수 있다. In addition, the control unit 60 may predict the cycle at the time of final fracture using the life prediction equation based on the time of occurrence of the crack.

(1) (One)

여기서, Nf는 파단시까지의 수명을 나타내고, af는 최종의 크랙(파단) 길이를 나타내며, ai는 초기 크랙 길이를, C와 m은 스프링 판(11)의 재질에 따른 상수 값을 나타내고, ΔK는 응력강도 범위(stress intensity range)를 나타낸다. Here, N f represents the life until fracture, a f represents the final crack (rupture) length, a i is the initial crack length, and C and m are constant values according to the material of the spring plate (11). and ΔK represents the stress intensity range.

상기 수명 예측식은 판스프링(10)에서 크랙이 발생하였을 때부터, 즉 제어부(60)의 판단부(61)에서 크랙 발생을 판단하였을 때부터 판스프링(10)의 수명을 예측할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 수명 예측식을 이용하는 것과 별개로, 판스프링(10)의 크랙 발생 전에는 판스프링(10)에서 발생한 누적 손상량(Damage)를 계산하여 판스프링의 수명을 예측할 수 있다.The life prediction formula is configured to predict the life of the leaf spring 10 from when a crack occurs in the leaf spring 10, that is, when the determination unit 61 of the control unit 60 determines the occurrence of a crack, Apart from using the life prediction formula, the life of the leaf spring can be predicted by calculating the cumulative damage occurring in the leaf spring 10 before a crack occurs in the leaf spring 10 .

즉, 판스프링(10)(스프링 판)의 크랙이 발생하기 전까지는 손상 총량을 통해 판스프링의 수명을 예측하고, 판스프링의 크랙이 발생한 후부터는 수명 예측식을 이용하여 계산된 수명 예측값(예상 수명)을 판스프링의 상태 정보로서 제공하는 것이다.That is, until the crack of the leaf spring 10 (spring plate) occurs, the life of the leaf spring is predicted through the total amount of damage, and after the crack of the leaf spring occurs, the life prediction value (expected life) calculated using the life prediction formula ) is provided as state information of the leaf spring.

압전 하베스트층(41)에서 발생하는 전압(V)의 크기는 아래의 식에서 알 수 있듯이 스프링 판(11)의 진동의 진폭(amplitude)(A)과 비례하고, 이는 곧 스프링 판(11)에서 발생하는 응력(σ)의 크기와 비례한다.As can be seen from the equation below, the magnitude of the voltage (V) generated in the piezoelectric harvest layer 41 is proportional to the amplitude (A) of the vibration of the spring plate 11, which is generated in the spring plate 11 is proportional to the magnitude of the stress (σ)

V ∝ A ∝ σ (2)V ∝ A ∝ σ (2)

따라서, 제어부(60)에서 압전 하베스트층(41)에서 발생하는 전압(V)의 크기로부터 응력(σ)의 크기를 비례적으로 알 수 있고, 일정 레벨 이상의 응력이 지속적으로 발생하면, 그 응력으로부터 스프링 판의 S-N 곡선을 이용하여 스프링 판(11)(판 스프링)의 예상 수명을 확인할 수 있다.Therefore, the control unit 60 can know the magnitude of the stress σ proportionally from the magnitude of the voltage V generated in the piezoelectric harvest layer 41, and when a stress of a certain level or more continuously occurs, the magnitude of the stress The expected life of the spring plate 11 (leaf spring) can be confirmed using the S-N curve of the spring plate.

식 (2)에서 전압은 도 6의 구성에서 유볼트(31)의 두 위치 사이에서 전압측정부(51)에 의해 측정된 전압이 될 수 있다.The voltage in Equation (2) may be the voltage measured by the voltage measuring unit 51 between two positions of the U-volt 31 in the configuration of FIG. 6 .

도 9는 발생 응력과 수명을 나타내는 S-N 곡선의 예를 나타낸 것으로, S-N 곡선을 이용하여 응력으로부터 스프링 판(11)의 수명을 확인하는 방법에 대해서는 공지의 기술 사항이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.9 shows an example of an S-N curve representing the generated stress and life, and a detailed description of how to check the life of the spring plate 11 from stress using the S-N curve is a well-known technical matter. It will be omitted.

그리고, 제어부(60)에서 압전 하베스트층(41)에서 발생하는 차량 초기에서부터의 전압을 누적하여 합산하면 판스프링(10)에 가해지는 손상의 총량, 즉 누적 손상량(Damage)을 하기 식을 이용하여 계산할 수 있다.In addition, when the controller 60 accumulates and sums the voltages from the beginning of the vehicle generated in the piezoelectric harvest layer 41, the total amount of damage applied to the leaf spring 10, that is, the accumulated damage (Damage) is calculated using the following formula can be calculated by

이때, 판스프링(10)의 내구에 영향을 주는 일정 수준 이상의 전압, 즉 기설정된 값 이상의 전압(VD)을 누적하여 합산한다.At this time, the voltage (V D ) of a certain level or higher that affects the durability of the leaf spring 10, that is, a voltage (V D ) of a predetermined value or higher is accumulated and summed.

(3) (3)

여기서, VD는 상기 기설정된 값 이상의 전압을 나타내고, t는 전압 발생 시간을 나타낸다.Here, V D represents a voltage equal to or greater than the predetermined value, and t represents a voltage generation time.

식 (3)에서 전압 VD는 도 6의 구성에서 유볼트(31)의 두 위치 사이에서 전압측정부(51)에 의해 측정된 전압(상기 기설정된 값 이상의 전압임)이 될 수 있다.In Equation (3), the voltage V D may be a voltage measured by the voltage measuring unit 51 between two positions of the U-volt 31 in the configuration of FIG. 6 (voltage equal to or greater than the preset value).

결국, 제어부(60)에서 상기와 같은 누적 손상량이 결정되면, 누적 손상량이 속하는 구간을 판단하여 그 판단된 구간에 해당하는 데미지 레벨이 결정될 수 있고, 상기 결정된 데미지 레벨에 해당하는 응력 대 수명 곡선인 S-N 곡선이 결정될 수 있다.After all, when the cumulative damage amount is determined in the control unit 60, a section to which the accumulated damage amount belongs may be determined, and a damage level corresponding to the determined section may be determined, and a stress vs. life curve corresponding to the determined damage level may be An S-N curve can be determined.

이때, 제어부(60)에는 누적 손상량의 전체 범위를 구간별로 나누어 각 구간별로 데미지 레벨이 미리 설정되고, 상기 데미지 레벨별로 그에 해당하는 S-N 곡선이 미리 설정된다. At this time, the control unit 60 divides the entire range of the accumulated damage amount by section, sets a damage level for each section in advance, and sets a corresponding S-N curve for each damage level in advance.

이에 해당 데미지 레벨의 S-N 곡선을 이용하면 응력에 상응하는 예상 수명이 구해질 수 있다.Therefore, the expected life corresponding to the stress can be obtained by using the S-N curve of the corresponding damage level.

본 발명에서 제어부(60)에 미리 입력 및 저장되어 사용되는 설정 값이나 설정 정보는 선행 시험 및 평가 등을 통해 얻어진 데이터들을 활용하여 설정되는 것들로서, 조건에 따라 적절한 값들이 튜닝 및 설정되어 사용된다. In the present invention, setting values or setting information that are previously input and stored in the controller 60 and used are set using data obtained through prior tests and evaluations, and appropriate values are tuned and set according to conditions before use. .

한편, 본 발명의 상태 감시 장치는 판스프링(10)의 상태 정보, 즉 제어부(60)에서 구해진 예상 수명과 크랙 발생 여부 등의 정보를 표시하는 표시장치(도 6에서 도면부호 70임)를 포함할 수 있고, 이 표시장치(70)는 제어부(60)에 의해 구동이 제어되도록 구비된다.On the other hand, the state monitoring device of the present invention includes a display device (reference numeral 70 in FIG. 6) that displays information such as the state information of the leaf spring 10, that is, the expected life obtained from the control unit 60 and whether cracks have occurred. The display device 70 is provided so that driving is controlled by the control unit 60.

이로써, 제어부(60)가 판스프링(10)의 구해진 예상 수명과 크랙 발생 여부 등의 상태 정보를 표시하도록 표시장치(70)의 구동을 제어하면, 운전자나 정비사가 표시장치(70)를 통해 제공되는 판스프링의 상태 정보를 확인할 수 있게 된다.Accordingly, when the control unit 60 controls driving of the display device 70 to display state information such as the estimated life expectancy of the leaf spring 10 and whether cracks have occurred, the driver or mechanic provides information through the display device 70. It is possible to check the status information of the leaf spring.

도 10은 표시장치에 표시되는 정보의 예를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 제어부(60)에서 구해진 예상 수명과 크랙 발생 여부가 차량 내 각 위치의 판스프링(FL,FR,RL,RR)별로 표시될 수 있다.10 is a diagram showing an example of information displayed on a display device. As shown, the expected lifespan obtained by the control unit 60 and whether or not cracks have occurred are displayed for each leaf spring (FL, FR, RL, RR) at each position in the vehicle. can be displayed

이와 같이 하여, 본 발명에서는 판스프링(스프링 판)의 크랙이 발생하기 전까지는 손상 총량을 계산한 후 S-N 곡선을 이용하여 판스프링의 예상 수명을 결정하고, 판스프링의 크랙이 발생한 후부터는 수명 예측식을 이용하여 예상 수명을 결정하며, 상기 결정된 예상 수명과 크랙 발생 여부 등 판스프링에 대한 상태 정보를 표시장치를 통해 표시하여 운전자나 정비사에게 알려준다. In this way, in the present invention, after calculating the total amount of damage until the crack of the leaf spring (spring plate) occurs, the expected life of the leaf spring is determined using the S-N curve, and after the crack of the leaf spring occurs, the life prediction formula The expected life is determined using , and state information on the leaf spring, such as the determined expected life and whether cracks are generated, is displayed through a display device to notify the driver or mechanic.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims It is also included in the scope of the present invention.

1 : 차체 프레임 10 : 판스프링
11 : 스프링 판 20 : 액슬
31 : 유볼트 32 : 너트
33 : 와셔 33a: 절연층
34 : 지지체 41 : 압전 하베스트층
42 : 전기도선 43 : 전기도선
44 : 전기도선 45 : 전기도선
46 : AND 논리 게이트 소자 47 : OR 논리 게이트 소자
51 : 전압측정부 52 : 배터리
60 : 제어부 70 : 표시장치1: body frame 10: plate spring
11: spring plate 20: axle
31: U bolt 32: nut
33: washer 33a: insulating layer
34: support 41: piezoelectric harvest layer
42: electric wire 43: electric wire
44: electric wire 45: electric wire
46: AND logic gate element 47: OR logic gate element
51: voltage measuring unit 52: battery
60: control unit 70: display device

Claims (15)

차량 현가 장치의 판스프링에 대한 상태 감시 장치로서, 상기 판스프링을 구성하는 스프링 판의 표면에 압전물질을 적층 형성하여서 구비되고, 차량 주행 중 진동 또는 충격으로 인해 판스프링의 스프링 판이 변형될 때 전기에너지를 생성하는 압전 하베스트층; 및 상기 압전 하베스트층에 전기적으로 접속되어 압전 하베스트층에서 발생하는 전기 신호를 입력받아 전기 신호로부터 판스프링의 상태를 추정하는 제어부를 포함하며,
상기 스프링 판의 표면에 서로 정해진 간격을 두고 이격 배치되어 전기적으로 분리되는 복수 개의 압전 하베스트층이 구비되고,
상기 복수 개의 압전 하베스트층은 스프링 판에서 길이방향을 따라 길게 배치되는 나란한 라인 형상으로 형성되며,
상기 제어부는
상기 복수 개의 압전 하베스트층이 각각 전기도선을 통해 병렬로 접속되는 AND 논리 게이트 소자;
상기 복수 개의 압전 하베스트층이 각각 전기도선을 통해 병렬로 접속되는 OR 논리 게이트 소자; 및
상기 AND 논리 게이트 소자 및 OR 논리 게이트 소자의 출력으로부터 판스프링의 상태를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
As a state monitoring device for the leaf spring of a vehicle suspension device, it is provided by laminating a piezoelectric material on the surface of the spring plate constituting the leaf spring, and when the spring plate of the leaf spring is deformed due to vibration or impact while driving the vehicle, electricity A piezoelectric harvest layer generating energy; And a controller electrically connected to the piezoelectric harvest layer to receive an electrical signal generated in the piezoelectric harvest layer and estimating a state of the leaf spring from the electrical signal,
A plurality of piezoelectric harvest layers are provided on the surface of the spring plate and are electrically separated by being spaced apart from each other at predetermined intervals,
The plurality of piezoelectric harvest layers are formed in the shape of parallel lines extending along the longitudinal direction of the spring plate,
The control unit
an AND logic gate element in which the plurality of piezoelectric harvest layers are connected in parallel through electric wires;
an OR logic gate element in which the plurality of piezoelectric harvest layers are connected in parallel through electric wires; and
and a determination unit for determining a state of the leaf spring from outputs of the AND logic gate element and the OR logic gate element.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 압전 하베스트층은 스프링 판의 상면과 하면, 그리고 양 옆면에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 1,
The plurality of piezoelectric harvest layers are the state monitoring device of the vehicle suspension device, characterized in that formed on both the upper and lower surfaces and both side surfaces of the spring plate.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 압전 하베스트층 중 적어도 하나에서 전기도선을 통해 일정 레벨 미만의 전압이 상기 AND 논리 게이트 소자에 인가되면, 상기 AND 논리 게이트 소자는 로우 신호를 출력하고,
상기 복수 개의 압전 하베스트층 중 적어도 하나에서 전기도선을 통해 일정 레벨 이상의 전압이 상기 OR 논리 게이트 소자에 인가되면, 상기 OR 논리 게이트 소자는 하이 신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 1,
When a voltage lower than a certain level is applied to the AND logic gate element through an electric wire in at least one of the plurality of piezoelectric harvest layers, the AND logic gate element outputs a low signal;
When a voltage of a certain level or higher is applied to the OR logic gate element through an electric wire from at least one of the plurality of piezoelectric harvest layers, the OR logic gate element outputs a high signal. Device.
 청구항 5에 있어서,
상기 판단부는
상기 AND 논리 게이트 소자에서 로우 신호가 입력되고, 상기 OR 논리 게이트 소자에서 하이 신호가 입력되면, 상기 판스프링의 상태로서 판스프링에서 크랙 또는 파단이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 5,
The judge
When a low signal is input from the AND logic gate element and a high signal is input from the OR logic gate element, it is determined that a crack or breakage has occurred in the leaf spring as the state of the leaf spring State of the vehicle suspension device, characterized in that monitor.
 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는
상기 판스프링에서 크랙이 발생한 것으로 판단한 후,
상기 각 압전 하베스트층으로부터 전기도선을 통해 입력되는 전압 신호로부터 판스프링에서의 크랙 발생 정보를 취득하고,
상기 취득된 크랙 발생 정보로부터 미리 정해진 수명 예측식을 이용하여, 상기 판스프링의 상태를 나타내는 판스프링의 예상 수명을 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 6,
The control unit
After determining that a crack has occurred in the leaf spring,
Obtaining crack generation information in the leaf spring from a voltage signal input through an electric wire from each of the piezoelectric harvest layers,
A state monitoring device for a vehicle suspension device, characterized in that the expected life of the leaf spring indicating the state of the leaf spring is determined by using a predetermined life prediction formula from the acquired crack occurrence information.
 청구항 1에 있어서,
상기 압전 하베스트층이 전기도선을 통해 배터리에 연결되어, 상기 압전 하베스트층에서 생성된 전기에너지가 배터리에 저장될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 1,
The state monitoring device of the vehicle suspension device, characterized in that the piezoelectric harvest layer is connected to the battery through an electric wire, so that the electric energy generated in the piezoelectric harvest layer can be stored in the battery.
 청구항 8에 있어서,
상기 압전 하베스트층이 상기 판스프링과 차량의 액슬을 체결하고 있는 유볼트에 전기도선을 통해 전기적으로 접속되고, 상기 유볼트가 별도의 전기도선을 통해 상기 배터리에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 8,
The vehicle suspension device, characterized in that the piezoelectric harvest layer is electrically connected to the U-bolt connecting the leaf spring and the axle of the vehicle through an electric wire, and the U-volt is connected to the battery through a separate electric wire condition monitoring device.
 청구항 1에 있어서,
상기 압전 하베스트층이 상기 판스프링과 차량의 액슬을 체결하고 있는 유볼트의 일단부 위치에 전기도선을 통해 전기적으로 접속되고,
상기 전기도선이 접속된 유볼트의 일단부 위치와, 상기 유볼트에서 상기 일단부 위치로부터 정해진 거리를 두고 떨어진 위치에 각각 별도의 전기도선을 통해 전압측정부가 접속되며,
상기 전압측정부에서 측정된 상기 유볼트의 두 위치 사이의 전압을 제어부가 입력받아 상기 측정된 전압으로부터 판스프링의 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 1,
The piezoelectric harvest layer is electrically connected to one end of the U-bolt fastening the leaf spring and the axle of the vehicle through an electric wire,
A voltage measurement unit is connected to a position of one end of the U-volt to which the electric wire is connected and a position separated by a predetermined distance from the position of the one end of the U-volt through separate electric wires,
The state monitoring device of the vehicle suspension device, characterized in that the control unit receives the voltage between the two positions of the U-volt measured by the voltage measurement unit and estimates the state of the leaf spring from the measured voltage.
 청구항 10에 있어서,
상기 압전 하베스트층이,
상기 유볼트의 일단부 위치로서, 상기 유볼트의 일단부에 결합된 너트 또는 상기 너트와 액슬 사이의 와셔에,
상기 전기도선을 통해 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 10,
The piezoelectric harvest layer,
As the location of one end of the U-bolt, a nut coupled to one end of the U-bolt or a washer between the nut and the axle,
A state monitoring device for a vehicle suspension system, characterized in that it is electrically connected through the electric wire.
 청구항 11에 있어서,
상기 와셔에서 상기 액슬에 접촉하는 표면에 절연층이 구비되어, 와셔와 액슬 사이가 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 11,
An insulating layer is provided on a surface of the washer in contact with the axle to maintain an electrically insulated state between the washer and the axle.
 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 제어부는 전압측정부에서 측정된 전압을 확인하여 상기 유볼트의 크랙 발생 또는 너트의 풀림을 감지하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
According to claim 10 or claim 11,
The control unit checks the voltage measured by the voltage measurement unit and detects cracking of the U-volt or loosening of the nut.
 청구항 10에 있어서,
상기 제어부는
상기 전압측정부에 의해 측정된 전압으로부터 판스프링에서 발생하는 응력을 계산하고,
상기 전압측정부에 의해 측정된 전압 중 기설정 값 이상의 전압을 누적 합산하여 판스프링의 누적 손상량을 결정하며,
상기 결정된 누적 손상량에 해당하는 응력 대 수명 곡선(S-N 곡선)을 이용하여 상기 계산된 응력으로부터 판스프링의 예상 수명을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.
The method of claim 10,
The control unit
Calculate the stress generated in the leaf spring from the voltage measured by the voltage measuring unit,
Determining the cumulative damage amount of the leaf spring by cumulatively summing the voltages greater than or equal to a predetermined value among the voltages measured by the voltage measurement unit;
The state monitoring device of the vehicle suspension device, characterized in that the expected life of the leaf spring is determined from the calculated stress using a stress versus life curve (SN curve) corresponding to the determined cumulative damage amount.
 청구항 1에 있어서,
상기 제어부에서 추정된 판스프링의 상태를 표시하는 표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 현가 장치의 상태 감시 장치.The method of claim 1,
The state monitoring device of the vehicle suspension device, characterized in that it further comprises a display device for displaying the state of the leaf spring estimated by the control unit.
KR1020180156809A 2018-12-07 2018-12-07 State monitoring system for suspension of vehicle KR102563606B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156809A KR102563606B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 State monitoring system for suspension of vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156809A KR102563606B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 State monitoring system for suspension of vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200069588A KR20200069588A (en) 2020-06-17
KR102563606B1 true KR102563606B1 (en) 2023-08-03

Family

ID=71405415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180156809A KR102563606B1 (en) 2018-12-07 2018-12-07 State monitoring system for suspension of vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102563606B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010074966A (en) 2008-09-19 2010-04-02 Kano:Kk Power generating device
JP2011126405A (en) * 2009-12-17 2011-06-30 Ud Trucks Corp Semiactive suspension

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0647745U (en) * 1992-12-02 1994-06-28 日野自動車工業株式会社 Damage detection device for leaf spring made of fiber reinforced resin
KR100305833B1 (en) * 1999-07-21 2001-09-13 이계안 Method for estimating fatigue life of leaf spring in vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010074966A (en) 2008-09-19 2010-04-02 Kano:Kk Power generating device
JP2011126405A (en) * 2009-12-17 2011-06-30 Ud Trucks Corp Semiactive suspension

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200069588A (en) 2020-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9758044B2 (en) Bus leakage resistance estimation for electrical isolation testing and diagnostics
CN108025649A (en) Monitoring to being designed to the state against the current-collector slide plate of electric car link friction
CN105699776A (en) Method and apparatus for contact detection in battery packs
CN101263073A (en) Elevator load member wear and failure detection
US20200398774A1 (en) Method for Predicting Immanent Damage to a Connecting Point Between Two Electrical Conductors in a Motor Vehicle Electrical System, Device and Motor Vehicle
US11289298B2 (en) Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
EP3254925A1 (en) Device for monitoring state of plate spring in railroad vehicular carriage
JP6442822B2 (en) Abnormality judgment device
CN107980098A (en) To the monitoring of the state of the first element of the second element friction can be moved and is pressed against relative to the second element
KR102563606B1 (en) State monitoring system for suspension of vehicle
US20190369155A1 (en) Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
CN112254916A (en) New energy automobile bottom supporting simulation test method
CN115291144A (en) Method of estimating an aging state of a fuse element and an electrical fuse maintenance system
JP6482549B2 (en) Equipment for wear monitoring in multiple overhead lines
CA2966952C (en) Suspension means monitoring in an elevator system
WO2015186314A1 (en) Collision detection system for vehicle
US10018679B2 (en) Resistance based method and system to assess vehicle component integrity
KR102305065B1 (en) Switching device for switching high electric currents, and battery system comprising such a switching device
US5355734A (en) Life predicting gauge for structure and life predicting method employing the same
CN106080203A (en) A kind of method for real-time monitoring for electric automobile quick change battery connection status
CN114303016B (en) Clutch plate and method for detecting wear of a clutch plate
CN110763989B (en) Method for predicting service life of relay of urban rail transit vehicle
US20210114842A1 (en) Devices and methods for monitoring intrinsic properties of components of elevator systems
CN102574486A (en) Boarding assistance device for facilitating entry into a vehicle
CN112693494B (en) Method for monitoring permanent deformation caused by aging of floating plate rubber support

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant