KR102620411B1 - 하중을 받는 마찰 토크를 측정하는 유닛 및 상기 측정 유닛이 장착된 회전 장치용 테스트 장비 - Google Patents

Abstract

하중을 받는 마찰 토크를 측정하는 유닛 및 상기 측정 유닛이 장착된 회전 장치용 테스트 장비
본 발명은 회전 장치(2)의 하중 하에서 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛(12)에 관한 것으로, 토크 센서(41)를 포함한다. 측정 유닛(12)은 회전 장치(2)에 결합되도록 의도된 샤프트(20), 샤프트(20)가 연장되는 튜브형 케이싱(33), 상기 샤프트(20)가 측정 플레이트(39)에 토크만을 전달하도록 올댐 커플링(40)을 통해 샤프트에 결합되고 상기 토크 센서(41)와 협동하는 측정 플레이트(39), 및 상기 샤프트(20)와 측정 플레이트(39) 사이에 개재된 베어링 유닛(42)을 포함한다.

Description

하중을 받는 마찰 토크를 측정하는 유닛 및 상기 측정 유닛이 장착된 회전 장치용 테스트 장비{Unit for measuring friction torque under load, and test rig for a rotary device equipped with such a measuring unit}

본 발명은 하중 하에서 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛 분야에 속한다. 본 발명은 또한 테스트 장비(test rig)의 분야에 속하며, 특히 회전 장치, 특히 자동차용 서스펜션 베어링 장치의 마찰 토크를 측정하기 위한 테스트 장비에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 자동차 서스펜션 시스템은 차축 및 차량 휠을 지지하는 스트럿을 포함한다. 서스펜션 베어링 유닛은 차량의 바디 쉘에 고정된 서스펜션 스프링과 상부 부재 사이에서 휠과 지면의 반대측에서 스트럿의 상부에 배치된다. 스프링은 완충기(shock-absorber) 피스톤 로드 주위에 배치되며, 상기 피스톤 로드의 단부는 차량의 바디 쉘에 고정될 수 있다.

서스펜션 베어링 유닛은 롤링 베어링, 하부 컵, 상부 컵 및 상기 컵들 사이에 배치된 적어도 하나의 시일을 포함한다. 서스펜션 베어링 유닛의 다른 구성 요소는 플라스틱 재료로 제조될 수 있으며, 상기 컵들은 그 기계적 강도를 증가시키기 위해 특히 금속으로 만들어진 견고한 인서트에 의해 보강될 수 있다. 상부 컵은 롤링 베어링의 상부 링과 상부 부재 사이에 개재되고 하부 컵은 롤링 베어링의 하부 링과 서스펜션 스프링 사이에 개재된다. 따라서, 서스펜션 베어링 유닛은 서스펜션 스프링과 차량의 바디 쉘(bodyshell) 사이에 축 방향의 힘을 전달하면서 롤링 베어링의 링들 사이의 상대 각 운동을 허용하도록 설계된다.

서스펜션 베어링 유닛의 중심 축과 스프링을 갖는 스트럿의 중심 축은 서로에 대해 경사질 수 있으며, 축의 상대적인 경사는 5° 내지 10° 일 수 있다. 따라서 서스펜션 베어링 유닛은 결과적인 방사상 힘을 받게된다.

기계적 무결성 및 견고성의 측면에서의 성능 외에도, 서스펜션 베어링 유닛의 품질에 대한 주요 매개 변수는 부하시의 마찰 토크이다. 베어링 유닛이 장착될 자동차의 서스펜션 성능과 그에 따른 주행 편의성이 이후부터 발생할 것이기 때문에 서스펜션 베어링 유닛의 기계적 특성을 아는 것이 중요하다. 서스펜션 베어링 유닛의 하중 하에서 마찰 토크를 측정하도록 설정된 테스트 장비(rig)가 구조, 재료 및 설계를 최적화하기 위해 개발되었다. 이 테스트 장비는 적용 조건과 유사한 테스트 조건을 제공하기 위한 것이다.

공지된 바와 같이, 서스펜션 베어링 유닛의 하중 하에서 마찰 토크를 측정하기 위한 테스트 장비는 2개의 서스펜션 베어링 유닛이 상부에서 테일까지 장착되는 원통형 보어가 제공된 튜브형 슬리브를 포함하고, 각각의 베어링 유닛은 보어의 축 방향 단부 중 하나에 장착된다. 베어링 유닛의 고정된 컵들 각각은 보어의 제 위치에 고정된다. 베어링 유닛의 회전 가능한 컵들은 샤프트에 의해 회전 가능하게 연결되고, 상기 샤프트는 베어링 유닛에 하중을 가한다. 보어는 각 베어링 유닛과 스트럿을 시뮬레이팅하는 샤프트 사이의 상대적인 경사각 특성에 의해 수평에 대해 경사진 중심 축 주위로 연장된다. 중심 축을 중심으로 진동하는 회전 운동이 모터에 의해 샤프트에 가해지며, 상기 운동은 테스트된 2개의 서스펜션 베어링 유닛에 전달된다.

따라서 이러한 테스트 장비는 적용 조건과 유사한 진동 운동, 경사, 축 방향 하중 및 방사상 하중(정의된 경사 및 적용된 축 방향 하중으로 인해 발생)의 조건에서 서스펜션 베어링 장치를 테스트할 수 있다. 테스트 장비는 또한 2개의 서스펜션 베어링 유닛의 진동으로부터 발생하는 마찰 토크를 결정하기 위한 적어도 하나의 마찰 토크 센서를 구비한다. 마찰 토크 측정을 위해 연결된 두개의 베어링 유닛은 동일하거나 다를 수 있으며 하나는 테스트중인 베어링 유닛이고 다른 하나는 공지된 특성을 가진다.

이러한 테스트 장비에서 테스트된 서스펜션 베어링 유닛의 마찰 토크는 서스펜션 베어링 유닛이 가하는 하중에 의해 크게 영향을 받는다. 또한, 상기 문제는 서스펜션 베어링 유닛의 하중 하에서 마찰 토크의 특성뿐만 아니라, 하중 하에서의 적용 조건을 갖는 임의의 회전 장치의 특성화에 대해서도 발생한다.

따라서, 신뢰성있는 반복 측정을 보장하는 하중 하에서 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛의 테스트 장비를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 모든 종류의 회전 장치에 적용할 수 있고 신뢰성있고 반복가능한 측정을 제공하며 적용 조건을 재현할 수 있도록 하는 회전 장치, 예를 들어 서스펜션 베어링 유닛의 하중 하에서의 마찰 토크를 측정하는 측정 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 토크 센서를 포함하는 회전 장치의 하중 하에서 마찰 토크를 측정하기 위한 측정 유닛에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 측정 유닛은 샤프트를 포함하는데, 상기 샤프트의 제 1 단부는 회전 장치에 결합하기 위한 것이다. 상기 측정 유닛은 중심 보어를 가지며 플레이트의 면에 고정되는 튜브형 케이싱을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 플레이트를 관통하고 케이싱의 보어 내로 연장된다. 상기 측정 유닛은 케이싱 내에 배열된 측정 플레이트를 포함하고, 상기 측정 플레이트는 올댐(oldham) 커플링을 통해 상기 샤프트의 제 2 단부에 결합된 제 1 면을 가지게 되어 상기 샤프트가 상기 측정 플레이트에 토크만을 전달하도록 하고, 상기 측정 플레이트와 샤프트는 올댐 커플링에 상응하는 형상을 가지며, 상기 측정 플레이트는 토크 센서와 협동하는 제 2면을 가진다. 베어링 유닛은 샤프트의 제 2 단부와 측정 플레이트의 제 1 표면 사이에 개재되며, 상기 베어링 유닛은 측정 플레이트의 제 1 표면에 고정된 제 1 링, 샤프트의 제 2 단부에 고정된 제 2 링, 및 상기 링들 사이에 개재된 롤링 요소의 적어도 하나의 열(row)을 포함하며, 상기 롤링 요소의 열은 상기 올댐 커플링을 방사상으로 둘러싼다.

바람직하지만 의무는 아닌 본 발명의 다른 특징에 따르면, 다음이 단독으로 또는 조합하여 고려된다:

- 적어도 하나의 롤링 베어링이 상기 샤프트를 회전 운동으로 지지하기 위해 케이싱의 보어와 샤프트 사이에 개재된다.

- 측정 플레이트의 제 2 면은 토크 센서에 연결된 돌출부를 포함한다.

- 케이싱은 샤프트의 반대쪽에 위치하고 커버로 폐쇄된 자유 단부를 포함한다.

- 토크 센서에는 또한 하중 측정 수단이 제공된다.

- 측정 유닛은 커버와 케이싱 사이에 임시 커플링을 위한 수단을 포함하며, 커버는 토크 센서와 접촉한다.

- 임시 커플링 수단은 커버와 케이싱의 해당 홀내로 연장되는 적어도 하나의 스크류를 포함한다.

- 측정 유닛은 측정 플레이트과 케이싱 사이에 일시적인 결합 수단을 포함하며, 측정 플레이트는 케이싱에 고정된다.

- 측정 플레이트는 임시 커플링 수단 및 케이싱과 협력할 수 있는 적어도 하나의 방사상 돌출부를 포함한다.

- 케이싱은 측정 플레이트의 적어도 하나의 방사상 돌출부가 수용되는 적어도 하나의 창을 포함한다.

- 임시 커플링 수단은 측정 플레이트와 케이싱의 해당 홀 내로 연장되는 적어도 하나의 스크류를 포함한다.

또한, 본 발명은 회전 장치의 마찰 토크를 측정하기 위한 테스트 장비에 관한 것으로, 상기 장치는 제 1 고정 플레이트와, 상기 제 1 플레이트에 대하여 또는 상기 제 1 플레이트로부터 멀어지도록 이동할 수 있는 병진 이동 가능한 제 2 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트들 사이에 형성된 테스트 챔버, 상기 제 1 플레이트에 고정된 구동 수단, 상기 제 2 플레이트에 고정되고 본 발명의 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 측정 유닛, 상기 구동 수단에 회전 가능하게 연결된 제 1 홀더 및 상기 측정 유닛에 결합된 제 2 홀더를 포함하며, 상기 제 1 홀더는 상기 테스트 챔버 내에 배치된 회전 장치의 제 1 회전 요소에 고정하기 위한 것이고, 상기 제 2 홀더는 상기 회전 장치의 제 2 요소에 고정하기 위한 것이다.

본 발명은 단지 비 제한적인 예로서 주어진 다음의 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.

설명은 첨부된 도면을 참조하여 주어진다.

도 1은 본 발명에 따른 측정 유닛이 장착된 서스펜션 베어링 유닛을 위한 테스트 장비의 정면도.
도 2는 도 1의 테스트 장비의 사시도.
도 3은 축 방향 단면에서도 1의 테스트 장비의 서스펜션 베어링 유닛의 상세도.
도 4는 도 1의 테스트 장비를 위한 구동 수단의 상세한 사시도.
도 5는 I-I의 축 방향 섹션에서 도 1의 테스트 장비의 측정 유닛의 상세도.
도 6은 제 1 구성의 II-II의 축 방향 섹션에서 도 5의 측정 유닛의 상세도. 및
도 7은 제 2 구성의 II-II 축방향 섹션에서 도 5의 측정 유닛의의 단면의 상세도.

도 1 및 도 2는 이 경우에 서스펜션 베어링 유닛의 회전 장치(2)의 마찰 토크를 측정하기 위한 전체 기준을 갖는 테스트 장비(1)를 도시한다. 상세한 설명 및 도면의 명료성을 위해, 테스트 장비(1)는 이를 지지하여 지면에 고정시키는 고정된 프레임은 도시되지 않는다.

테스트 장비(1)는 제 1 하부 플레이트(3)를 포함한다. 상기 제 1 플레이트(3)는 수평면 상에 연장되고, 테스트 장비(1)의 프레임에 고정 및 유지된다.

테스트 장비(1)는 제 2 플레이트(4)를 포함한다. 상기 제 2 플레이트(4)는 제 1 플레이트(3)에 평행한 수평면 상에 연장되고, 제 1 플레이트(3)에 대해 병진 운동할 수 있다.

테스트 장비(1)는 제 1 플레이트(3) 및 프레임에 마찬가지로 고정되고 유지되는 제 3 상부 플레이트(7)에 고정된 4개의 튜브형 가이드(5)를 포함한다. 튜브형 가이드(5)는 고정된 제 1 하부 플레이트(3)와 고정된 제 3 상부 플레이트(7) 사이에서 플레이트(3, 4, 7)에 수직인 축을 따라 연장된다. 튜브형 가이드(5)는 이동 가능한 제 2 플레이트(4)를 통과하고, 상기 플레이트(4)의 병진 이동을 위한 가이드를 각각 형성한다.

테스트 장비(1)는 또한 제 2 플레이트(4)의 병진 이동을 보장하는 공지된 스크류 타입(8)의 이동 전달기구(6)를 포함한다. 상기 전달기구(6)는 유리하게 제 3 플레이트(7)에 고정된다. 제 2 플레이트(4)는 제 1 플레이트(3)와 제 3 플레이트(7) 사이에서 병진 운동이 가능하다.

테스트 장비(1)는 고정된 제 1 플레이트(3)와 병진 운동 가능한 제 2 플레이트(4) 사이에 형성된 테스트 챔버(9)를 포함한다. 테스트 장비에서 테스트되는 서스펜션 베어링 유닛(2)은 상기 테스트 챔버(9) 내에 수용된다.

제 2 플레이트(4)는 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 테스트 장비(1)에서 테스트된 서스펜션 베어링 유닛(2)에 축 방향 하중을 가하기 위해 병진 운동이 가능하다. 제 2 플레이트(4)는 테스트 동안 고정되어 있으며, 테스트 조건을 구성하고 조정하는 단계 동안에만 병진 운동으로 설정된다.

바람직하게는, 제 1 및 제 2 플레이트(3, 4)는 각각 테스트 챔버(9)의 내부 면상에 단열재(3-1, 4-1)의 두께를 포함한다.

도시되지 않은 변형예에 따라, 테스트 장비(1)는 테스트 챔버(9)의 내부 면상에 단열재의 두께로 유사하게 덮인 측벽을 갖는 지지 프레임을 포함한다. 따라서, 테스트 챔버(9)는 단열된다. 바람직하게는, 테스트 장비는 또한 테스트 조건을 재현하도록 테스트 온도를 조절하기 위해 테스트 챔버(9) 내부의 온도 조절을 위한 수단(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 테스트 챔버(9) 내의 상대 습도를 모니터링하기 위한 수단을 제공하는 것도 가능하다.

테스트 장비(1)는 고정된 제 1 하부 플레이트(3)에 고정된 구동 수단(10) 및 구동 수단(10)에 회전 가능하게 결합된 제 1 하부 홀더(11)를 포함한다. 또한, 테스트 장비(1)는 병진 운동할 수 있는 제 2 상부 플레이트(4)에 고정된 측정 유닛(12)과, 상기 측정 유닛(12)에 결합된 제 2 상부 홀더(13)를 포함한다. 테스트 장비(1)에서 테스트되기 위한 서스펜션 베어링 유닛(2)은 일측에서 제 1 홀더(11)에 연결되고 타측에서 제 2 홀더(13)에 연결된다.

도 3은 테스트 장비(1)의 테스트 챔버에 장착된 서스펜션 베어링 유닛(2)을 도시한다. 본 실시예에서 제시된 서스펜션 베어링 유닛(2)은 맥퍼슨 타입( "맥퍼슨 서스펜션 베어링 유닛" 또는 "MSBU")이다. 서스펜션 베어링 유닛(2)은 하나의 경사 접촉 롤링 베어링(14), 회전 가능한 하부 컵(15) 및 상부 컵(16)을 포함한다. 서스펜션 베어링 유닛(2) 및 그 구성 요소는 중심 축(X2)에 대해 축 대칭인 전체 형상을 갖는다. 컵(15, 16)은 롤링 베어링(14)이 수용되는 내부 하우징을 서로 구획한다. 서스펜션 베어링 유닛(2)은 유리하게는 외부 오염에 대한 롤링 베어링의 견고성을 보장하기 위한 외부 및/또는 내부 밀봉 수단을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 롤링 베어링(14)은 내부 링, 외부 링 및 이 경우 링들(참조되지 않음) 사이에 배치된 볼인 경사 접촉 롤링 요소의 열을 포함한다. 롤링 베어링(14)은 바람직하게는 사용중인 서스펜션 베어링 유닛(2) 내부의 힘 및 마찰을 제한하기 위해 경사 접촉 롤링 베어링이다.

하부 컵(15)은 축(X2)을 중심으로 그리고 상부 컵(16)에 대해 회전 가능하다. 하부 컵(15)은 환형이고 중심 튜브형 부분 및 상기 튜브형 부분으로부터 외부를 향해 연장되는 방사상 부분을 포함한다. 하부 컵(15)은 제 1의 상부 축 방향 측면 상에 롤링 베어링을 위한 하부 홀더를 형성하고, 제 2의 하부 축 방향 측면에서 차량의 스트럿 스프링과 협동할 수 있는 홀더를 형성한다.

도시된 실시예에서, 테스트 장비(1)의 제 1 홀더(11)는 서스펜션 베어링 유닛(2)의 축(X2)에 대해 각도(A17)로 경 사진 축(X17)을 따라 연장되는 지지 포스트(17)를 포함한다. 지지 포스트(17)는 하기하는 구동 수단(10)에 연결된 제 1 하단부(17-1) 및 하부 컵(15)의 하부 표면과 형상이 일치하는 제 1 적응 수단(18)이 제공된 제 2 상단부(17-2)를 포함한다. 제 1 지지 포스트(17)의 적응 수단(18)은 자동차의 스트럿 스프링의 구조적 및 기계적 특성을 재생할 수 있게 한다. 제 1 적응 수단(18)은 적어도 하나의 체결 스크류(19)를 통해 지지 포스트(17)에 고정된다. 따라서 제 1 적응 수단(18)은, 특히 테스트되는 다른 서스펜션 베어링 유닛에 적절한 다른 형상을 가진 제 1 적응 수단으로 대체될 때, 지지 포스트(17) 상에 쉽게 장착되거나 제거될 수 있다.

선택적으로, 지지 포스트는, 서스펜션 베어링 유닛의 제 1 컵의 베어링 표면을 지지하는 스프링을가지며 그 제 2 단부에 제공된 스트럿으로 대체될 수 있다.

상부 컵(16)은 축(X2)에 대해 환형이고 롤링 베어링(14)의 상부 지지 수단을 형성한다. 상부 컵(16)은 일반적으로 자동차의 서스펜션 장치에 고정되고, 상부 컵(16)은 차량의 섀시에 고정된다. 서스펜션 베어링 유닛(2)은 상부 컵(16)이 고정되지 않도록 테스트 장비(1) 내에 장착되고, 하부 컵(15)의 진동 회전 운동에 의해 야기된 마찰 토크를 전달할 수 있다.

도시된 실시예에서, 테스트 장비(1)의 제 2 홀더(13)는 서스펜션 베어링 유닛(2)의 상부 컵(16)에 결합된 제 1 하단부(20-1)와 하기하는 측정 유닛(2)에 결합된 제 2 상단부(20-2)가 제공된다. 상기 제 2 홀더(13)는 또한 상부 컵(16)에 고정된 제 2 적응 요소(21)를 포함하고, 상기 제 2 적응 요소(21)는 피봇 연결부(22)를 통해 샤프트(20)의 제 1 단부(20-1)에 결합된다. 따라서 샤프트(20)와 서스펜션 베어링 유닛(2) 사이의 연결은 테스트된 베어링 유닛 및 지지 포스트(17)의 임의의 유형의 경사에 적용 가능하다.

바람직하게는, 제 2 적응 요소(21)는 상부 컵(16)에 고정된 하부(21-1) 및 피봇 연결부(22)를 통해 샤프트(20)의 제 1 단부(20-1)에 결합된 상부(21-2)를 포함할 수 있고, 상기 두 부분(21-1, 21-2)은 체결 스크류(21-3)에 의해 서로 고정된다. 따라서, 제 2 적응 수단(21)의 하부(21-1)는, 특히 테스트된 다른 서스펜션 베어링 유닛에 적절한 다른 형상을 가진 제 2 적응 수단에 의해 교체될 때, 상부(21-2) 및 이에따라 샤프트(20)에 용이하게 장착되거나 제거될 수 있다.

선택적으로, 서스펜션 베어링 유닛은 다른 구조 설계를 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 테스트 장비는 모든 유형의 서스펜션 베어링 유닛을 수용하고 테스트하도록 설계된다. 구체적으로는, 지지 포스트(17)의 제 2 단부(17-2)에 하부 컵을 갖는 제 1 적응 요소 및/또는 샤프트(20)의 제 1 단부(20-1)에 상부 컵을 갖는 제 2 적응요소를 제공하는 것이 모두 필요하며, 상기 컵들은 테스트되는 서스펜션 베어링 유닛의 상기 요소들에 결합될 수 있다.

제 1 홀더(11)는 도 4에 도시된 바와 같이 구동 수단(10)에 연결된 제 1 단부(17-1)를 갖는 지지 포스트(17)를 포함한다.

제 1 홀더(11)는 지지 포스트(17)의 제 1 단부(17-1)가 피벗 연결부(25)를 갖는 커플링 요소(24)를 통해 결합되는 가이드(23)를 포함한다. 가이드(23)는 2개의 횡 방향 레일(23-1 및 23-2), 상기 레일(23-1, 23-2)과 협동할 수 있는 돌출부를 포함하는 커플링 요소(24)를 포함한다. 일단 커플링 요소(24)가 가이드(23)의 레일(23-1, 23-2) 상에 위치되면, 커플링 요소(24)는 예를 들어 스크류, 클램핑 수단 또는 임의의 다른 일시적인 고정 수단인 고정 수단에 의해 의도하는 위치에 고정된다. 따라서, 포스트(17)는 가이드(23)에 결합되어 포스트(17)의 경사 각도가 한 부분에서 서스펜션 베어링 유닛(2)에 대해, 그리고 다른 부분에서 가이드(23)에 대해 한정될 수 있도록 한다.

제 1 홀더(11)는 또한 구동 수단(10)에 회전 가능하게 연결된 지지 플레이트(26)를 포함한다. 가이드(23)는 임의의 적절한 수단, 예를 들어 스크류를 이용하여 지지 플레이트(26)과 함께 이동하도록 지지 플레이트(26)에 고정된다. 따라서, 포스트(17)는 가이드(23) 상에 장착된 커플링 요소(24)를 통해 구동 수단(10)에 연결되고, 상기 포스트(17)가 지지 플레이트(26)를 통해 기울어 지도록 보장한다.

제 1 홀더(11) 전체는 테스트 장비의 고정된 하부 플레이트(3) 상에 장착된다. 지지 플레이트(26)는 상기 플레이트(3)에 형성된 개구를 통과하는 축(도시하지 않음)을 통해 구동 수단(10)으로 구동된다.

구동 수단(10)은 도 1에 도시되어 있고, 회전축(X28)을 중심으로 회전하는 구동 플레이트(28)을 설정하는 모터(27)를 포함한다. 로드(29)는 피벗 연결부(30)에서 상기 구동 플레이트(28)에 결합된 제 1 단부와, 피봇 연결부(31)에서 크랭크(32)의 제 1 단부에 결합된 제 2 단부를 구비한다. 상기 크랭크(32)는 하부 플레이트(3)를 통과하는 샤프트(도시 생략)를 통해 제 1 홀더(11)의 지지 플레이트(26)에 회전 가능하게 연결된 제 2 단부를 가진다.

본 발명의 본 실시예에서, 구동 수단(10)은 공지된 로드-크랭크 형이며, 회전 운동을 축을 중심으로 진동 운동으로 변환시킨다. 크랭크(32)는 상기 진동 운동을 지지 플레이트(26)로, 및 연속적인 연결로 연결 요소(24)와 함게 가이드(23)에 및 마지막으로 테스트 장비(1)에서 테스트된 서스펜션 베어링의 하부컵(15)에 전달한다. 상기 테스트 장비(1)는 적용 조건 하에서 테스트된 서스펜션 베어링 유닛(2)에 의해 겪게되는 운동을 재현할 수 있도록 한다.

테스트 장비(1)는 서스펜션 베어링 유닛(2)의 하부 컵(15)이 결합되는 구동 수단(10)의 반대측에 상기 베어링 유닛(2)의 상부 컵(16)에 결합된 측정 유닛(12)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상부 컵(16)은 샤프트(20)의 제 1 단부(20-1)에 결합된 제 2 적응 수단(21)을 포함하는 제 2 홀더(13)를 통해 측정 유닛(12)에 결합된다. 측정 유닛(12)은 도 5 및 도 6에 도시된다.

본 발명에 따르면, 측정 유닛(12)은 중심 축(X33)을 따라 연장되는 중심 보어(33-1)를 가지며 병진 이동 가능한 제 2 플레이트(4)의 외부면에 고정되는 튜브형 케이싱(33)을 포함한다. 상기 케이싱(33)은 바람직하게는 반사상 립(33-2) 및, 제 2 플레이트(4)에 형성된 대응 개구에 고정되도록 상기 립(33-2)을 통해 형성된 개구를 통과하는 복수의 체결 스크류(34)를 포함한다.

제 2 플레이트(4)에는 또한 샤프트(20)가 통과하는 보어(4-2)가 제공되고, 상기 샤프트(20)는 중심 축(X33)과 일치하는 축(X20)을 따라 케이싱(33)의 보어(33-1) 내로 연장된다. 따라서 따라서 샤프트(20)는 일측의 테스트 챔버(9) 내의 서스펜션 베어링 유닛(2)을 테스트 챔버(9) 외부의 제 2 플레이트(4)상의 반대측에 장착된 측정 유닛(12)에 연결할 수 있도록 한다.

상기 샤프트(20)를 회전 운동으로 지지하기 위해 케이싱(33)의 보어(33-1)와 샤프트(20) 사이에는 2개의 롤링 베어링(35, 36)이 개재된다. 본 실시예에서, 롤링 베어링(35, 36)은 각각 축(30)의 외부 원통면 상에 클램프 방식으로 장착된 내부 링과, 케이싱(33)의 보어(33-1)의 내부 원통면에 자유롭게 장착된 외부 링 및, 상기 링들 사이에 배치된 볼들의 열을 포함하고, 상기 내부 링은 상기 고정된 외부 링에 대해 상대 회전 운동을 나타낼 수 있다. 샤프트(20)는 계단식 외부면(20-3)을 포함하고, 롤링 베어링(35, 36)의 내부 링이 장착되는 실린더 형 표면은 더 큰 직경의 외부 표면을 가진 샤프트의 중심부보다 작은 직경으로 형성된다. 계단식 외부면(20-3)을 갖는 샤프트(20)는 롤링 베어링(35, 36)의 장착을 용이하게 한다. 롤링 베어링(35, 36)의 내부 링을 축 방향으로 유지하기 위해 샤프트(20)의 외주부에 견부들이 형성된다. 두 개의 유지 링(37, 38)이 롤링 베어링(35, 36)의 내부 링을 축 방향으로 고정하기 위해 샤프트(20)에 장착된다. 유지 링(38)은 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2) 둘레에 장착된다.

바람직하게는, 링(37)은 샤프트(20)를 통해 테스트 챔버(9)와 측정 유닛(12) 사이의 열 브리지(thermal bridge)를 피하기 위해 단열재로 형성된다.

선택적으로, 롤링 베어링은 원통형 또는 원뿔형 롤러와 같은 다른 유형의 롤링 요소를 갖는 평면 베어링 또는 롤링 베어링과 같은 다른 유형일 수 있다. 선택적으로, 케이싱은 샤프트를 지지하기 위해 하나의 롤링 베어링, 또는 2개 이상의 롤링 베어링을 포함할 수 있다.

지지 포스트(17)가 서스펜션 베어링 유닛(2)의 하부 컵(15)에 대해 경사지고, 병진 운동 가능한 제 2 플레이트(4)가 서스펜션 베어링 유닛(2)에 축 방향 하중을 가하기 때문에, 반경방향 하중은 서스펜션 베어링 유닛(2)에서, 특히 상부 컵(16) 상에 발생한다. 상부 컵(16)에 의해 샤프트(20)에 가해진 방사상 하중은 롤링 베어링(35, 36)을 통해 제 2 플레이트(4)에 고정된 케이싱(33)으로 전달된다. 이러한 배치는 측정 유닛(12)에서의 마찰 토크의 측정에 영향을 주지 않기 위해 방사상 하중을 필터링하기 위한 수단을 구성한다.

측정 유닛(12)은 또한 케이싱(33) 내에 배치된 측정 플레이트(39)를 포함한다.

측정 플레이트(39)는 올댐 커플링(40)을 통해 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)에 결합된 하부면을 가지므로 샤프트(20)는 토크만을 상기 측정 플레이트(39)에 전달한다. 올댐 커플링은 종래 기술에 잘 알려져 있으며, 상기 측정 플레이트(39)와 샤프트(20)는 올댐 커플링(40)에 상응하는 형상을 가진다. 보다 상세하게는, 측정 플레이트(39)의 하부면은 제 1 축 방향 평면에서 연장되는 돌출부(39-1)를 포함하고, 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)는 제 1 축 방향 평면에 수직인 제 2 축 방향 평면으로 연장하는 돌출부(20-4)를 포함하고, 및, 올댐 커플링(40)은 그 상부면에 측정 플레이트(39)의 돌출부(39-1)를 수용하는 그루브를 포함하고, 그 하부면에 샤프트(20)의 돌출부(20-4)를 수용하는 그루브를 포함한다. 하부 컵(15)이 진동 회전 운동을 할 때 서스펜션 베어링 유닛(2)의 상부 컵(16)에 의해 전달되는 마찰 토크는 샤프트(20)로 전달되고, 그후 올댐 커플링(40)을 통해 측정 플레이트(39)에 전달된다.

측정 플레이트(39)는 토크 센서(41)와 협동하는 올댐 커플링(40)에 결합된 하부면의 대향 측면 상에 상부면을 갖는다. 측정 플레이트(39)의 상부면은 복수의 체결 스크류에 의해 토크 센서(41)에 연결되는 돌출부(39-3)을 포함한다.

볼 베어링 유닛(42)은 측정 플레이트(39)와 샤프트(20) 사이에 축 방향으로 개재된다.

베어링 유닛(42)은 스크류를 조임으로써 측정 플레이트(39)의 하부면에 고정되는 상부 링을 포함한다. 베어링 유닛(42)은 올댐 커플링(40)을 방사상으로 둘러싼다. 베어링 유닛(42)은 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)에 고정되는 특히 샤프트(20)의 단부(20-2)에 장착된 유지 링(38)에 고정되는 하부 링을 포함한다. 롤링 요소의 열(row), 상기 경우 볼은 방사상 평면에 평행하고 축(X33)에 대해 회전하는 베어링 유닛(42)을 형성하도록 상부 링과 하부 링 사이에 축 방향으로 개재된다. 베어링 유닛(42)은 샤프트(20)와 측정 플레이트(39) 사이에 축 방향 하중을 전달할 수 있게 한다.

도 6은 테스트 장비(1), 특히 측정 유닛(12)의 장착 및 작동의 제 1 구성을 도시한다.

케이싱(33)은 샤프트(20)의 반대측에 위치하며 커버(43)에 의해 폐쇄된 자유 단부를 포함하고, 상기 커버(43)는 토크 센서(41) 및 케이싱(33)의 상부 립에 접촉한다. 케이싱(33)과 커버(43)는 상기 케이싱(33)과 커버(43)의 상부 립을 통해 형성된 개구에 고정된 스크류(44)로 함께 고정된다.

따라서, 제 2 플레이트(4)는 케이싱(33)에 고정된 커버(43)를 통해 서스펜션 베어링 유닛(2)에 축 방향 하중을 가할 수 있다. 축 방향 하중은 볼 베어링 유닛(42)을 통해 제 2 플레이트(4)로부터 케이싱(33), 커버(43), 측정 플레이트(39), 샤프트(20)로 연속적으로 전달되고 그후 제 2 홀더(13)를 통해 서스펜션 베어링 유닛(2)의 상부 컵에 전달된다. 롤링 베어링(35, 36)은 또한 축 방향 하중에 영향을 주지 않도록 케이싱 내에 자유롭게 장착된다.

또한, 하기의 도 7에 도시된 측정 유닛(12)의 제 2 장착 구성과 대조적으로, 측정 플레이트(39)와 케이싱(33)은 제거된 체결 스크류(42)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 측정 플레이트(39)는 올댐 커플링(40)을 통해 샤프트(20)에 의해 전달된 마찰 토크의 효과 하에서 자유롭게 변형될 수 있다.

따라서, 토크 센서(41)는 서스펜션 베어링 유닛(2)에 연결된다. 구동 수단(10)은 제 1 홀더(11)를 통해 서스펜션 베어링 유닛(2)의 하부 컵(15)에 진동 회전 운동을 인가한다. 마찰 토크는 하부 컵(15)과 상부 컵(16) 사이에 발생된다. 상기 마찰 토크는 상부 컵(16)으로부터 제 2 홀더(13)로, 특히 샤프트(20)로 전달되고, 그후 올댐 커플링을 통해 측정 플레이트(39)로 전달된다. 따라서 토크 센서(41)는 측정 플레이트(39)을 통해 마찰 토크를 측정한다.

바람직하게는, 토크 센서(41)는 또한 하중 측정 수단을 구비할 수 있다.

도 7은 테스트 장비(1), 특히 측정 유닛(12)의 장착 및 작동의 제 2 구성을 도시한다.

측정 플레이트(39)는 방사상 돌출부(39-2)를 포함한다. 케이싱(33)은 측정 플레이트(39)의 방사상 돌출부(39-2)가 수용되는 창(33-3)을 포함한다. 부분(39-2)은 케이싱(33)의 방사상 립(33-4)에 축방향으로 놓여진다. 케이싱(33)과 측정 플레이트(39)는 부분(39-2)과 립(33-2)을 통과하는 개구에 고정된 체결 스크류(45)에 의해 함께 고정된다.

바람직하게는, 측정 플레이트(39)는 복수의 돌출부(39-2)를 포함할 수 있고, 케이싱(33)은 상기 부분(39-2)과 협동하는 방사상 립(33-4)을 갖는 동일한 수의 창(33-3)을 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 측정 유닛(12)의 제 1 장착 구성에서, 측정 플레이트(39)와 케이싱(33)은 서로 분리되어 있다.

측정 유닛(12)의 이러한 제 2 장착 구성에서, 측정 플레이트(39)는 케이싱(33) 및 그에 따른 제 2 플레이트(4)에 고정된다. 제 2 플레이트(4)는 테스트 동안 고정 유지되고, 테스트 조건의 구성 및 조정 단계 동안 오직 병진 이동하도록 설정된다. 따라서, 측정 플레이트(39)는 이러한 제 2 장착 구성에서 이동하는 것이 방지된다. 올댐 커플링(40)을 통해 샤프트(20)에 의해 측정 플레이트(39)로 전달되는 마찰 토크는 토크 센서(41)로 전달될 수 없다.

또한, 도 6에 도시된 측정 유닛(12)의 제 1 장착 구성과는 대조적으로, 커버(43)와 케이싱(33)은 서로 분리되어 있으며, 체결 스크류(44)는 제거된다.

토크 센서(41)는 측정 플레이트(39)에 부하가 걸리지 않고, 상기 플레이트(39)의 마찰 토크를 측정하는 구성이 아니다.

한편으로, 제 2 플레이트(4)는 케이싱(33)에 고정된 측정 플레이트(39)를 통해 서스펜션 베어링 유닛(2)에 축 방향 하중을 가할 수 있다. 축 방향 하중은 제 2 플레이트(4)로부터 볼 베어링 유닛(42)을 통해 케이싱(33), 측정 플레이트(39), 샤프트(20)로 연속적으로 전달되고 그후 제 2 홀더(13)를 통해 서스펜션 베어링 유닛(2)의 상부 컵(16)에 전달된다.

다른 한편으로, 토크 센서(41)는 서스펜션 베어링 유닛(2)으로부터 분리되어있다. 상업적으로 공지된 토크 센서는 장시간 동안 연속적으로 작동하도록 설계되지 않는다. 이러한 제 2 장착 구성에 의해, 다른 테스트 장비를 사용하거나 측정 유닛(12)을 제거할 필요없이 서스펜션 베어링 유닛(2) 상에 장시간 지속되는 내구성 테스트를 수행할 수 있다. 측정 유닛(12)의 커플링/디커플링은 체결 스크류(44, 45)의 장착/제거에 의해 크게 단순화된다.

따라서, 테스트 장비(1)는 도 6에 도시된 제 1 장착 구성에서의 마찰 토크 측정 및 도 7에 도시된 제 2 장착 구성에서의 내구성 테스트 모두를 진동 운동, 기울기, 축방향 및 반경 반향 하중, 또는 심지어 온도의 인가 조건 하에서 모든 유형의 서스펜션 베어링 유닛에 대해 수행할 수 있다.

내구성 테스트로 이어지는 서스펜션 베어링 유닛(2)의 마찰 토크의 제 1 측정, 및 내구성 테스트의 마지막에서 최종 마찰 토크의 측정을 포함하는 일련의 테스트를 제공하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 마찰 토크의 중간 측정도 또한 고려될 수 있다. 이 모든 것은 두 가지 가능한 구성을 갖는 본 발명에 따른 테스트 장비에 의해 가능해지고, 한 구성에서 다른 구성으로 통과하기가 더 용이하다.

측정 유닛의 본 발명은 서스펜션 베어링 유닛용 테스트 장비의 비 제한적인 예시로서 설명되었다. 본 발명에 따른 측정 유닛은 이러한 적용 조건 하에서 작동하는 임의의 회전 장치의 하중 하에서 마찰 토크를 측정하는 임의의 수단으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (11)

1. 토크 센서(41)를 포함하는 회전 장치(2)의 하중하에 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛(12)에 있어서,
   - 제 1 단부(20-1)가 회전 장치(2)에 연결되는 샤프트(20);
   - 플레이트(4)의 한 면에 고정되고 중심 보어(33-1)를 가지는 튜브형 케이싱(33), 상기 샤프트(20)는 상기 플레이트(4)를 관통하고 상기 케이싱(33)의 보어(33-1) 내에서 연장되며,
   - 상기 샤프트(20)가 측정 플레이트(39)에 토크만을 전달하도록 올댐 커플링(40)을 통해 상기 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)에 결합되는 제 1면을 가지고 상기 케이싱(33) 내에 배치되는 측정 플레이트(39), 상기 측정 플레이트(39) 및 샤프트(20)는 상기 올댐 커플링(40)에 대응하는 형상을 가지며, 상기 측정 플레이트(39)는 토크 센서(41)와 협동하는 제 2면을 가지고, 및
   - 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)와 측정 플레이트(39)의 제 1 표면 사이에 개재된 베어링 유닛(42)을 포함하여 구성되고,
   상기 베어링 유닛(42)은 상기 측정 플레이트(39)의 제 1 표면에 고정된 제 1 링, 상기 샤프트(20)의 제 2 단부(20-2)에 고정된 제 2 링 및 상기 링들 사이에 개재된 적어도 하나의 롤링 요소의 열(row)을 포함하며, 상기 롤링 요소의 열은 상기 올댐 커플링(40)을 반사상으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 베어링(35, 36)이 회전운동하는 샤프트(20)를 지지하기 위해 케이싱(33)의 보어(33-1)와 샤프트(20)사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(33)은 상기 샤프트(20)의 반대측에 위치하고 커버(43)에 의해 폐쇄된 자유 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 측정 유닛(12)은 상기 커버(43)와 상기 케이싱(33) 사이의 임시 커플링을 위한 위한 수단(44)을 포함하며, 상기 커버는 상기 토크 센서(41)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 임시 커플링 수단은 상기 커버(43) 및 상기 케이싱(33)의 대응 홀 내로 연장되는 적어도 하나의 스크류(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 유닛(12)은 상기 측정 플레이트(39)와 상기 케이싱(33) 사이에 임시 커플링 수단(45)을 포함하고, 상기 측정 플레이트(39)는 상기 케이싱(33)에 고정되는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 측정 플레이트(39)는 임시 커플링 수단(45) 및 케이싱(33)과 협동할 수 있는 적어도 하나의 방사상 돌출부(39-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 케이싱(33)은 상기 측정 플레이트(39)의 적어도 하나의 방사상 돌출부(39-2)가 수용되는 적어도 하나의 창(33-3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
9. 제 6 항에 있어서, 임시 커플링 수단은 측정 플레이트(39) 및 케이싱(33)의 대응 홀 내로 연장되는 적어도 하나의 스크류(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 토크 센서(41)는 또한 하중-측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰 토크를 측정하기 위한 유닛.
11. 회전 장치(2)의 마찰 토크를 측정하기 위한 테스트 장비(1)에 있어서,
    - 제 1 고정 플레이트(3),
    - 회전 장치(2)에 축 방향 하중을 가할 수 있도록 상기 제 1 고정 플레이트(3)를 향해 또는 상기 제 1 플레이트(3)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 병진 운동 가능한 제 2 플레이트(4),
    - 상기 플레이트들(3, 4) 사이에 형성된 테스트 챔버(9),
    - 상기 제 1 고정 플레이트(3)에 고정된 구동 수단(10),
    - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 측정 유닛(12), 상기 측정 유닛(12)은 상기 제 2 플레이트(4)에 고정되고,
    - 상기 구동 수단(10)에 회전 가능하게 결합된 제 1 홀더(11), 상기 제 1 홀더(11)는 상기 테스트 챔버 내에 배치된 회전 장치(2)의 제 1 회전 요소(15)에 고정되고, 및
    상기 측정 유닛에 결합되고 상기 회전 장치의 제 2 요소에 고정되는 제 2 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 장치(2)의 마찰 토크를 측정하기 위한 테스트 장비.

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