KR102648436B1 - 기어의 내구성 시험 장치 및 방법 - Google Patents

기어의 내구성 시험 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102648436B1
KR102648436B1 KR1020220049320A KR20220049320A KR102648436B1 KR 102648436 B1 KR102648436 B1 KR 102648436B1 KR 1020220049320 A KR1020220049320 A KR 1020220049320A KR 20220049320 A KR20220049320 A KR 20220049320A KR 102648436 B1 KR102648436 B1 KR 102648436B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gear
inspected
control
control gear
fixed
Prior art date
Application number
KR1020220049320A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230149961A (ko
Inventor
윤상민
Original Assignee
한국자동차연구원
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 한국자동차연구원 filed Critical 한국자동차연구원
Priority to KR1020220049320A priority Critical patent/KR102648436B1/ko
Publication of KR20230149961A publication Critical patent/KR20230149961A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102648436B1 publication Critical patent/KR102648436B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation
    • G01M13/026—Test-benches of the mechanical closed-loop type, i.e. having a gear system constituting a closed-loop in combination with the object under test
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021—Gearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
    • G01N2203/0067—Fracture or rupture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

기어의 내구성 시험 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 기어의 내구성 시험 장치는, 검사 대상 기어가 회전 가능하게 탑재되는 프레임; 검사 대상 기어의 일 측에 치합되며 회전하지 않는 고정 기어; 검사 대상 기어의 타 측에 치합되는 콘트롤 기어; 콘트롤 기어가 회전하도록 콘트롤 기어에 하중(load)을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부; 및 콘트롤 기어의 토크에 의해 검사 대상 기어에 가해진 하중에 의해 검사 대상 기어가 파손되어 콘트롤 기어가 회전하는 것을 감지하는 감지부;를 구비한다.

Description

기어의 내구성 시험 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TESTING DURABILITY OF GEAR}
본 발명은 실제 사용 환경 및 조건과 유사한 환경 및 조건에서 기어(gear)가 파손될 때까지의 시간을 측정하여 기어의 내구성을 측정하는 기어의 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 고성능, 고출력, 경량화 추세에 따라 파워트레인(power train)에 적용되는 기어의 소재도 금속에서 플라스틱으로 전환되는 추세에 있다. 플라스틱 소재의 기어는 금속 소재의 기어보다 가볍지만, 충분한 강성과 내구성을 갖는지에 대해서는 검증이 필요하다.
종래에는 기어의 소재가 되는 특정 물질로 시편을 제작하고 그 시편의 물성, 구체적으로, 인장 강도, 굽힘 강도, 충격 강도 등을 측정하는 시험을 통해 특정 물질을 소재로 하는 기어의 내구성을 간접적으로 추론하는 정도에 불과하였다. 따라서, 기계나 장치에 적용되는 기어 자체를 실제 사용 환경 및 조건을 모사한 환경 및 조건에서 시험하는 시험 장치 및 시험 방법이 요구된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0012655호(2018.02.06 공개, 발명의 명칭: 소프트 프로브를 이용한 접촉식 기어 비파괴 검사 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 검사 대상 기어에 치합된 기어를 통해 검사 대상 기어에 회전 하중을 가하여 검사 대상 기어의 내구성을 측정하는 기어의 내구성 시험 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은, 검사 대상 기어가 회전 가능하게 탑재되는 프레임(frame); 상기 검사 대상 기어의 일 측에 치합되며 회전하지 않는 고정 기어; 상기 검사 대상 기어의 타 측에 치합되는 콘트롤 기어(control gear); 상기 콘트롤 기어가 회전하도록 상기 콘트롤 기어에 하중(load)을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부; 및 상기 콘트롤 기어를 통해 상기 검사 대상 기어에 가해진 하중에 의해 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 것을 감지하는 감지부;를 구비하는 기어의 내구성 시험 장치를 제공한다.
상기 감지부는, 상기 콘트롤 기어에 의해 상기 검사 대상 기어에 하중이 전달되는 시점, 및 상기 콘트롤 기어가 회전하는 시점을 기록하는 데이터 로거(data logger);를 구비할 수 있다.
상기 토크 생성부는, 탄성력으로 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하는 탄성 스프링(spring);을 구비할 수 있다.
상기 토크 생성부는, 상기 콘트롤 기어의 회전 중심이 되는 콘트롤 기어 샤프트에 고정되고 상기 콘트롤 기어 샤프트와 교차하는 방향으로 연장된 회전 레버(lever); 및 상기 프레임에 고정 지지된 스프링 결합부;를 더 구비하고, 상기 탄성 스프링의 일 측 단부는 상기 회전 레버에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 탄성 스프링의 타 측 단부는 상기 스프링 결합부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 탄성 스프링은 상기 탄성력의 크기가 서로 다른 것으로 복수 개가 구비되고, 상기 복수의 탄성 스프링 중 하나가 상기 토크 생성부에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
상기 감지부는, 전류 공급에 의해 빛을 발하는 램프(lamp); 및 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하면 상기 램프에 전류가 공급되도록 회로를 연결하고, 상기 콘트롤 기어가 회전하지 않으면 상기 회로를 차단하는 스위치;를 구비할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 콘트롤 기어가 회전하면 상기 스위치를 가압하는 푸시 레버(push lever);를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 기어의 내구서 시험 장치는, 상기 검사 대상 기어, 상기 고정 기어, 및 상기 콘트롤 기어를 진동시키는 가진기;를 더 구비할 수 있다.
상기 검사 대상 기어는 제1 기어부, 및 상기 제1 기어부의 직경(diameter)보다 작은 직경을 가지며 상기 제1 기어부와 동축 배치된 제2 기어부를 구비한 이단 기어이고, 상기 제1 기어부는 상기 고정 기어 및 상기 콘트롤 기어 중 하나에 치합되고, 상기 제2 기어부는 상기 고정 기어 및 상기 콘트롤 기어 중 다른 하나에 치합될 수 있다.
상기 검사 대상 기어는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.
상기 검사 대상 기어는 상기 프레임에서 서로 이격된 위치에 착탈 가능하게 탑재되도록 복수 개가 구비되고, 상기 고정 기어는 상기 복수의 검사 대상 기어에 동시에 치합되도록 한 개가 구비되고, 상기 콘트롤 기어는 상기 복수의 검사 대상 기어에 일대일로 치합되도록 복수 개가 구비될 수 있다.
또한 본 발명은, 회전하지 않는 고정 기어, 회전 가능하며 상기 고정 기어와 이격된 콘트롤 기어, 및 상기 콘트롤 기어가 회전하도록 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부를 구비하는 기어의 내구성 시험 장치를 준비하는 시험 장치 준비 단계; 상기 고정 기어에 검사 대상 기어의 일 측이 치합되고 상기 콘트롤 기어에 상기 검사 대상 기어의 타 측이 치합되도록 상기 검사 대상 기어를 상기 고정 기어와 상기 콘트롤 기어의 사이에 개재하는 검사 대상 기어 탑재 단계; 상기 콘트롤 기어의 토크에 의해 상기 검사 대상 기어에 가해진 하중에 의해 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 것을 감지하는 파손 감지 단계; 및 상기 검사 대상 기어가 상기 고정 기어와 상기 콘트롤 기어의 사이에 개재되는 시점부터 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 시점까지의 시간을 측정하여 상기 검사 대상 기어의 내구성을 산출하는 내구성 산출 단계;를 구비하는 기어의 내구성 시험 방법을 제공한다.
상기 토크 생성부는, 탄성력으로 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하는 탄성 스프링(spring)을 구비하고, 상기 시험 장치 준비 단계는 상기 검사 대상 기어 탑재 단계 전에 상기 탄성 스프링을 상기 토크 생성부에 착탈 가능하게 설치하는 단계를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 기어의 내구성 시험 방법은, 상기 검사 대상 기어, 상기 고정 기어, 및 상기 콘트롤 기어를 상기 검사 대상 기어가 파손될 때까지 진동시키는 가진 단계;를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사 대상 기어의 실제 사용 환경 및 조건을 모사한 환경 및 조건에서 검사 대상 기어의 내구성을 직접적으로 측정함으로써 검사 대상 기어의 내구성 측정값에 대한 신뢰성이 향상된다. 결과적으로, 본 발명의 내구성 시험 장치 및 방법을 통한 검사 대상 기어의 내구성 측정값에 기초하여 차량용 액추에이터의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 설계 지침을 제공할 수 있다.
탄성 스프링의 탄성력으로 콘트롤 기어에 하중을 가하는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 콘트롤 기어에 하중을 가하기 위해 전동 모터를 사용하지 않으므로 구성이 단순하여 동작의 신뢰성이 향상되고, 원가가 절감된다.
가진기를 더 구비하는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기어의 실제 사용 환경과 조건을 더욱 충실하게 모사할 수 있어서 검사 대상 기어의 내구성 측정값에 대한 신뢰성이 더욱 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 장치의 구성도이다.
도 2, 도 3, 및 도 4는 도 1의 A 부분의 사시도, 분해 사시도, 및 배면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 방법을 나타낸 블록 다이아그램이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 기어의 내구성 시험 장치 및 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 장치의 구성도이고, 도 2, 도 3, 및 도 4는 도 1의 A 부분의 사시도, 분해 사시도, 및 배면도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 장치(10)는 검사 대상 기어(1)가 실제로 사용되는 환경 및 조건을 모사하여 검사 대상 기어(1)에 회전 하중을 가하고 내구성을 측정하는 장치로서, 베이스(11), 프레임(12), 고정 기어(20), 콘트롤 기어(control gear)(27), 토크 생성부(31), 감지부(50), 및 가진기(15)를 구비한다.
프레임(12)은 판형의 부재로서 베이스(11)에 대해 교차하는 방향으로 세워지도록 하단부가 베이스(11)에 고정 지지된다. 프레임(12)은 전면(前面)에 검사 대상 기어(1)가 회전 가능하게 탑재되도록 전방으로 돌출된 검사 대상 기어 샤프트(shaft)(30), 및 고정 기어(20)가 회전하지 않게 탑재되도록 제1 축선(GX1)을 따라 연장되며 전방으로 돌출된 고정 기어 샤프트(24)를 구비한다.
고정 기어 샤프트(24)는 말단부에 외주면의 단면 형상이 원형이 되지 않도록 외주면이 단차지게 절삭 제거된 끼움 돌기부(25)를 구비하고, 고정 기어(20)의 중앙부에 끼움 돌기부(25)가 끼워지는 장홈(21)이 형성된다. 끼움 돌기부(25)를 장홈(21)에 끼우고, 끼움 돌기부(25)의 말단에 볼트(bolt)(미도시)를 체결함으로써, 고정 기어(20)가 고정 기어 샤프트(24)에 착탈 가능하게 고정 결합된다. 고정 기어(20)의 외주면에는 기어치가 형성된다. 고정 기어(20)는 프레임(12)의 중앙부에 한 개가 배치된다.
검사 대상 기어(1)는 외주면에 기어치가 형성된 제1 기어부(2) 및 제1 기어부(2)의 직경(diameter)보다 작은 직경을 가지며 제1 기어부(2)와 동축 배치된 제2 기어부(5)를 구비한다. 제1 기어부(2)와 제2 기어부(5)의 외주면에는 각각 기어치가 형성된다. 검사 대상 기어(1)의 중앙의 통공(7)에 단면 형상이 원형인 검사 대상 기어 샤프트(30)의 말단부를 끼우고, 상기 말단부에 볼트(미도시)를 체결함으로써 검사 대상 기어(1)가 검사 대상 기어 샤프트(30)에 착탈 가능하게 결합된다. 고정 기어(20)의 기어치는 제1 기어부(2)의 기어치에 치합된다.
콘트롤 기어(27)는 부채꼴 형상의 기어로서, 외주면에 제2 기어부(5)의 기어치와 치합되는 기어치가 형성된다. 프레임(12)을 전후 방향으로 관통하도록 전후 방향으로 연장된 콘트롤 기어 샤프트(29)의 전단부에 형성된 콘트롤 롤러 결합부(28)에 콘트롤 롤러(27)가 고정 결합된다. 콘트롤 기어 샤프트(29)는 제2 축선(GX2)을 따라 연장되며 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전 가능하게 프레임(12)에 설치된다.
검사 대상 기어 샤프트(30)는 제3 축선(GX3)을 따라 연장되며 제3 축선(GX3)을 중심으로 회전 가능하게 프레임(12)에 설치된다. 한편, 검사 대상 기어 샤프트(30)는 프레임(12)에 대해 회전하지 않게 프레임(12)에 고정 설치되고, 검사 대상 기어(1)가 검사 대상 기어 샤프트(30)의 말단부에 제3 축선(GX3)을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수도 있다.
제1 축선(GX1), 제2 축선(GX2), 및 제3 축선(GX3)은 서로 평행하다. 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)는 이격되게 배치되고, 검사 대상 기어(1)는 일 측이 고정 기어(20)에 치합되고 타 측이 콘트롤 기어(27)에 치합되도록 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27) 사이에 개재된다. 검사 대상 기어(1)는 예컨대, 폴리카보네이트(PC), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA)와 같은 플라스틱 소재로 형성되고, 상기 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)는 검사 대상 기어(1)의 소재가 되는 플라스틱보다 강도가 우수한 금속 소재 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.
토크 생성부(31)는 콘트롤 기어(27)가 회전하도록 콘트롤 기어(27)에 하중(load)을 가하여 토크를 생성하는 것으로, 탄성 스프링(spring)(34), 회전 레버(rotating lever)(40), 및 스프링 결합부를 구비한다. 회전 레버(40)는 콘트롤 기어 샤프트(29)의 후단부에 고정되고, 콘트롤 기어 샤프트(29)의 축선, 즉 제2 축선(GX2)과 교차하는 방향으로 연장된다.
스프링 결합부는 탄성 스프링(34)을 지지하도록 프레임(12)에 고정 지지되는 것으로, 프레임(12)의 배면에 고정 설치된 로드 지지구(32)와, 로드 지지구(32)에 고정되고 회전 레버(40) 측으로 연장된 스프링 체결 로드(rod)(33)를 구비한다. 탄성 스프링(34)은 코일 스프링으로서, 갈고리 형상의 일 단부(35)는 스프링 체결 로드(33)의 말단에 마련된 체결 핀(pin)에 착탈 가능하게 결합되고, 갈고리 형상의 타 단부(36)는 회전 레버(40)의 일 측 단부에 마련된 체결 핀(41)에 착탈 가능하게 결합된다.
탄성 스프링(34)은 길이가 단축되는 방향으로 탄성 복원력이 발생하는 인장 코일 스프링일 수 있다. 이 경우에 탄성 스프링(34)은 콘트롤 기어 샤프트(29) 및 콘트롤 기어(27)가 도 1을 기준으로는 반시계 방향으로, 도 4를 기준으로는 시계 방향으로 회전하도록 콘트롤 기어 샤프트(29) 및 콘트롤 기어(27)에 하중을 가한다.
감지부(50)는 콘트롤 기어(27)의 토크에 의해 검사 대상 기어(1)에 가해진 하중에 의해 검사 대상 기어(1)가 파손되어 콘트롤 롤러(27)가 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전할 때 이를 감지한다. 감지부(50)는 스위치(switch)(54), 램프(lamp)(57), 푸시 레버(push lever)(51), 및 데이터 로거(data logger)(58)를 구비한다. 램프(57)는 전류 공급에 의해 빛을 발(發)하는 것으로, 예컨대, LED(light emitting diode) 램프일 수 있다. 스위치(54)는 검사 대상 기어(1)가 파손되어 콘트롤 기어(27)가 회전하면 램프(57)에 전류가 공급되도록 회로를 연결하고, 콘트롤 기어(27)가 회전하지 않으면 회로를 차단한다. 스위치(54)는 프레임(12)의 배면에 고정 지지된다. 푸시 레버(51)는 콘트롤 기어(27)가 회전하면 스위치(54)가 상기 회로를 연결하도록 스위치(54)를 가압한다.
구체적으로, 스위치(54)는 회전 레버(40)와 이격되게 위치한다. 푸시 레버(51)는 회전 레버(40)의 타 측 단부(43)에 고정되는 일 측 단부(52)와 스위치(54) 측으로 연장된 타 측 단부(53)를 구비한다. 토크 생성부(31)의 탄성 스프링(34)에 의해 콘트롤 기어 샤프트(29) 및 콘트롤 기어(27)가 회전하도록 콘트롤 기어 샤프트(27)에 하중이 가해지더라도 검사 대상 기어(1)가 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)에 동시에 치합되어 있는 상태에서는 검사 대상 기어(1)가 회전할 수 없기 때문에 콘트롤 기어 샤프트(29) 및 콘트롤 기어(27)가 회전할 수 없다.
그러나, 콘트롤 기어 샤프트(29) 및 콘트롤 기어(27)에 하중이 계속 가해지는 상태에서 검사 대상 기어(1)가 파손되면 콘트롤 기어 샤프트(29), 콘트롤 기어(27), 및 회전 레버(40)가 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전한다. 회전 레버(40)가 회전함에 따라 푸시 레버(51)도 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전하여 푸시 레버(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)를 가압하여 누르고, 이에 따라 스위치(54)와 램프(57)가 빛을 발한다. 검사 대상 기어(1)의 내구성을 시험하는 작업자는 램프(57)가 빛을 발하는 것을 시각적으로 확인하고 검사 대상 기어(1)가 파손되었음을 인지할 수 있다. 검사 대상 기어(1)의 파손 부위는 제1 기어부(2)의 기어치, 제2 기어부(5)의 기어치, 및 검사 대상 기어 샤프트(30)에 끼워지는 통공(7)의 주변부 중 적어도 일 부분일 수 있다.
데이터 로거(58)는 기어의 내구성 시험 장치(10)를 이용한 검사 대상 기어(1)의 내구성 시험 중에 스위치(54)가 온/오프(ON/OFF)되는 것과 그 시점을 저장한다. 탄성 스프링(34)이 토크 생성부(31)에 설치되면 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)를 가압하여 스위치(54)가 온(ON) 상태가 된다. 작업자는 검사 대상 기어(1)를 검사 대상 기어 샤프트(30)에 탑재할 때 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)에서 미세하게 이격되도록 푸시 로드(51)를 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전시킨 상태로 검사 대상 기어(1)를 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)에 치합되도록 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27) 사이에 개재한다. 따라서, 검사 대상 기어(1)가 기어의 내구성 시험 장치(10)에 탑재되는 시점에서 스위치(54)가 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 전환된다.
그리고, 검사 대상 기어(1)가 파손되어 상술한 바와 같이 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)를 가압하여 누르면 스위치(54)가 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환된다. 데이터 로거(58)는 검사 대상 기어(1)에 하중이 전달되는 시점부터 콘트롤 기어(27)가 회전하는 시점, 다시 말해서, 스위치(54)가 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 전환되는 시점부터 스위치(54)가 다시 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환되는 시점까지의 시간을 측정하여 검사 대상 기어(1)의 내구성을 시간 단위로 자동으로 산출(算出)할 수 있다. 한편, 데이터 로거(58)가 내구성을 자동으로 산출할 수 없는 경우에는 작업자는 데이터 로거(58)에 기록된, 스위치(54)가 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 전환되는 시점, 및 스위치(54)가 다시 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환되는 시점을 통해 검사 대상 기어(1)의 내구성을 직접 산출할 수 있다.
가진기(15)는 프레임(12)에 설치된 검사 대상 기어(1), 고정 기어(20), 콘트롤 기어(27)를 검사 대상 기어(1)가 파손될 때까지 진동시킨다. 가진기(15)는 베이스(11)의 하측에 진동 전달 가능하게 설치될 수 있다.
검사 대상 기어(1), 고정 기어(20), 및 콘트롤 기어(27)는 프레임(12)의 전면에 설치되고, 토크 생성부(31), 스위치(54), 및 푸시 레버(51)는 프레임(12)의 배면에 설치된다. 이에 따라, 프레임(12)의 전면 및 배면 중 일 측면에 모든 구성요소들이 설치되는 경우보다 프레임(12)의 크기를 작게 설계할 수 있어 기어의 내구성 시험 장치(10)의 크기를 작게 할 수 있고, 원가를 절감할 수 있다.
기어의 내구성 시험 장치(10)에서 검사 대상 기어(1)는 프레임(12)에서 이격된 위치에 착탈 가능하게 탑재되도록 한 쌍이 구비되고, 고정 기어(20)는 한 쌍의 검사 대상 기어(1)의 제1 기어부(2)가 동시에 치합되도록 한 개가 구비되고, 콘트롤 기어(27)는 한 쌍의 검사 대상 기어(1)에 일대일로 치합되도록 한 쌍이 구비된다. 콘트롤 기어 샤프트(29), 토크 생성부(31), 감지부(50)의 스위치(54), 푸시 레버(51), 램프(57)도 검사 대상 기어(1)에 일대일로 대응되도록 한 쌍이 구비된다. 데이터 로거(58)는 한 쌍의 스위치(54)의 온/오프에 따른 신호를 구분하여 기록할 수 있으므로 하나만 구비될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 달리 본 발명에 따른 기어의 내구성 시험 장치는 3개 이상의 검사 대상 기어의 내구성을 동시에 시험할 수 있도록 3개 이상 복수의 검사 대상 기어가 탑재되고, 검사 대상 기어(1)의 개수에 대응되도록 복3개 이상 복수의 콘트롤 기어, 3개 이상 복수의 토크 생성부, 3개 이상 복수의 스위치, 3개 이상 복수의 푸시 레버, 3개 이상 복수의 램프를 구비할 수 있다. 다라서, 본 발명에 따른 기어의 내구성 시험 장치를 이용하면 복수의 검사 대상 기어의 내구성 시험을 동시에 수행할 수 있어 시험의 속도 및 효율성이 높아진다.
도 1 내지 도 4에서 검사 대상 기어(1)로는 이단 기어가 도시되어 있으나 본 발명에 따른 기어의 내구성 시험 장치에는 단일 직경의 외주면에 형성된 기어치를 구비한 1단 기어가 착탈 가능하게 탑재될 수 있다. 고정 기어와 콘트롤 기어도 탑재되는 검사 대상 기어의 형상에 따라 이에 치합될 수 있는 형상과 크기의 고정 기어와 콘트롤 기어로 교체하여 기어의 내구성 시험 장치에 설치될 수 있다.
탄성 스프링(34)은 탄성력의 크기가 서로 다른 것으로 복수 개가 준비되고, 이렇게 준비된 복수의 탄성 스프링(34) 중에서 하나가 선택되어 토크 생성부(31)에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 이에 따라 검사 대상 기어(1)에 가해지는 회전 하중을 변경함으로써 다양한 하중 조건 하에서 검사 대상 기어(1)의 내구성을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 방법을 나타낸 블록 다이아그램이다. 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 방법은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 기어의 내구성 시험 장치(10)를 이용하여 수행될 수 있다. 도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기어의 내구성 시험 방법은, 시험 장치 준비 단계(S10), 검사 대상 기어 탑재 단계(S20), 가진 단계(S30), 파손 감지 단계(S40), 및 내구성 산출 단계(S50)를 구비한다.
시험 장치 준비 단계(S10)는 회전하지 않는 고정 기어(20), 고정 기어(20)와 이격되며 회전 가능한 콘트롤 기어(27), 및 콘트롤 기어(27)가 회전하도록 콘트롤 기어에 하중을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부(31)를 구비하는 기어의 내구성 시험 장치(10)를 준비하는 단계이다. 토크 생성부(31)는 탄성력으로 콘트롤 기어(27)에 하중을 가하는 탄성 스프링(34)을 구비한다. 기어의 내구성 시험 장치(10)에 대해서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
검사 대상 기어 탑재 단계(S20)는 고정 기어(20)에 검사 대상 기어(1)의 일 측이 치합되고 콘트롤 기어(27)에 검사 대상 기어(1)의 타 측이 치합되도록 검사 대상 기어(1)를 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)의 사이에 개재하는 단계이다. 검사 대상 기어(1)는 검사 대상 기어 샤프트(30)에 착탈 가능하게 탑재된다.
한편, 시험 장치 준비 단계(S10)는 검사 대상 기어 탑재 단계(S20) 전에 탄성 스프링(34)을 토크 생성부(31)에 착탈 가능하게 설치하는 단계를 구비한다. 탄성 스프링(34)이 토크 생성부(31)에 설치되면 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)를 가압하여 스위치(54)가 온(ON) 상태가 된다.
검사 대상 기어 탑재 단계(S20)는 검사 대상 기어(1)를 검사 대상 기어 샤프트(30)에 탑재할 때 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)에서 미세하게 이격되도록 푸시 로드(51)를 제2 축선(GX2)을 중심으로 회전시킨 상태로 검사 대상 기어(1)를 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)에 치합되도록 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27) 사이에 개재하는 단계를 구비한다. 따라서, 작업자에 의해 검사 대상 기어(1)가 기어의 내구성 시험 장치(10)에 탑재되는 시점에 스위치(54)가 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 전환되고, 이것은 데이터 로거(58)에 기록된다.
가진 단계(S30)는 검사 대상 기어(1), 고정 기어(20), 콘트롤 기어(27)를 검사 대상 기어(1)가 파손될 때까지 진동시키는 단계이다. 파손 감지 단계(S40)는 콘트롤 기어(27)의 토크에 의해 검사 대상 기어(1)에 가해진 하중에 의해 검사 대상 기어(1)가 파손되어 콘트롤 기어(27)가 회전할 때 이를 감지하는 단계이다. 작업자는 램프(57)가 점등되는 것을 시각적으로 확인하여 검사 대상 기어(1)의 파손을 감지할 수 있다. 또한, 검사 대상 기어(1)가 파손되어 푸시 로드(51)의 타 측 단부(53)가 스위치(54)를 가압하여 누르면 스위치(54)가 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환되므로, 데이터 로거(58)에 의해 검사 대상 기어(1)의 파손이 감지될 수 도 있다.
내구성 산출 단계(S50)는 검사 대상 기어(1)가 고정 기어(20)와 콘트롤 기어(27)의 사이에 개재되는 시점부터 검사 대상 기어(1)가 파손되어 콘트롤 기어(27)가 회전하는 시점까지의 시간을 측정하여 검사 대상 기어(1)의 내구성을 산출하는 단계이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 검사 대상 기어(1)의 내구성 산출은 데이터 로거(58)에 의해 자동으로 산출되거나, 검사 대상 기어(1)의 내구성 시험을 수행하는 작업자에 의해 직접 산출될 수 있다.
이상에서 설명한 기어의 내구성 시험 장치(10) 및 시험 방법에 의하면, 검사 대상 기어(1)의 실제 사용 환경 및 조건을 모사한 환경 및 조건에서 검사 대상 기어(1)의 내구성을 직접적으로 측정함으로써 검사 대상 기어(1)의 내구성 측정값에 대한 신뢰성이 향상된다. 결과적으로, 기어의 내구성 시험 장치(10) 및 시험 방법을 통한 기어의 내구성 측정값에 기초하여 차량용 액추에이터의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 설계 지침을 제공할 수 있다.
또한, 기어의 내구성 시험 장치(10)는 탄성 스프링(34)의 탄성력으로 콘트롤 기어(27)에 하중을 가하도록 구성되고 콘트롤 기어(27)에 하중을 가하기 위해 전동 모터를 사용하지 않는다. 이에 따라 기어의 내구성 시험 장치(10)의 구성이 단순하여 동작의 신뢰성이 향상되고, 원가가 절감된다.
또한, 기어의 내구성 시험 장치(10)는 가진기(15)를 구비하여서 검사 대상 기어(1)의 실제 사용 환경과 조건을 더욱 충실하게 모사할 수 있다.　따라서 검사 대상 기어(1)의 내구성 측정값에 대한 신뢰성이 더욱 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 검사 대상 기어 2: 제1 기어부
5: 제2 기어부 10: 기어의 내구성 시험 장치
12: 프레임 15: 가진기
20: 고정 기어 27: 콘트롤 기어
31: 토크 생성부 34: 탄성 스프링
40: 회전 레버 50: 감지부
51: 푸시 레버 54: 스위치
57: 램프 58: 데이터 로거

Claims (14)

  1. 검사 대상 기어가 회전 가능하게 탑재되는 프레임(frame);
    상기 검사 대상 기어의 일 측에 치합되며 회전하지 않는 고정 기어;
    상기 검사 대상 기어의 타 측에 치합되는 콘트롤 기어(control gear);
    상기 콘트롤 기어가 회전하도록 상기 콘트롤 기어에 하중(load)을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부; 및
    상기 콘트롤 기어를 통해 상기 검사 대상 기어에 가해진 하중에 의해 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 것을 감지하는 감지부;를 구비하고,
    상기 토크 생성부는,
    탄성력으로 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하는 탄성 스프링(spring);을 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 콘트롤 기어에 의해 상기 검사 대상 기어에 하중이 전달되는 시점, 및 상기 콘트롤 기어가 회전하는 시점을 기록하는 데이터 로거(data logger);를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 토크 생성부는,
    상기 콘트롤 기어의 회전 중심이 되는 콘트롤 기어 샤프트에 고정되고 상기 콘트롤 기어 샤프트와 교차하는 방향으로 연장된 회전 레버(lever); 및
    상기 프레임에 고정 지지된 스프링 결합부;를 더 구비하고,
    상기 탄성 스프링의 일 측 단부는 상기 회전 레버에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 탄성 스프링의 타 측 단부는 상기 스프링 결합부에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 스프링은 상기 탄성력의 크기가 서로 다른 것으로 복수 개가 구비되고,
    상기 복수의 탄성 스프링 중 하나가 상기 토크 생성부에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    전류 공급에 의해 빛을 발하는 램프(lamp); 및
    상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하면 상기 램프에 전류가 공급되도록 회로를 연결하고, 상기 콘트롤 기어가 회전하지 않으면 상기 회로를 차단하는 스위치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 콘트롤 기어가 회전하면 상기 스위치를 가압하는 푸시 레버(push lever);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상 기어, 상기 고정 기어, 및 상기 콘트롤 기어를 진동시키는 가진기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상 기어는 제1 기어부, 및 상기 제1 기어부의 직경(diameter)보다 작은 직경을 가지며 상기 제1 기어부와 동축 배치된 제2 기어부를 구비한 이단 기어이고,
    상기 제1 기어부는 상기 고정 기어 및 상기 콘트롤 기어 중 하나에 치합되고, 상기 제2 기어부는 상기 고정 기어 및 상기 콘트롤 기어 중 다른 하나에 치합되는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상 기어는 플라스틱 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상 기어는 상기 프레임에서 서로 이격된 위치에 착탈 가능하게 탑재되도록 복수 개가 구비되고,
    상기 고정 기어는 상기 복수의 검사 대상 기어에 동시에 치합되도록 한 개가 구비되고,
    상기 콘트롤 기어는 상기 복수의 검사 대상 기어에 일대일로 치합되도록 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 장치.
  12. 회전하지 않는 고정 기어, 회전 가능하며 상기 고정 기어와 이격된 콘트롤 기어, 및 상기 콘트롤 기어가 회전하도록 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하여 토크를 생성하는 토크 생성부를 구비하는 기어의 내구성 시험 장치를 준비하는 시험 장치 준비 단계;
    상기 고정 기어에 검사 대상 기어의 일 측이 치합되고 상기 콘트롤 기어에 상기 검사 대상 기어의 타 측이 치합되도록 상기 검사 대상 기어를 상기 고정 기어와 상기 콘트롤 기어의 사이에 개재하는 검사 대상 기어 탑재 단계;
    상기 콘트롤 기어의 토크에 의해 상기 검사 대상 기어에 가해진 하중에 의해 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 것을 감지하는 파손 감지 단계; 및
    상기 검사 대상 기어가 상기 고정 기어와 상기 콘트롤 기어의 사이에 개재되는 시점부터 상기 검사 대상 기어가 파손되어 상기 콘트롤 기어가 회전하는 시점까지의 시간을 측정하여 상기 검사 대상 기어의 내구성을 산출하는 내구성 산출 단계;를 구비하고,
    상기 토크 생성부는, 탄성력으로 상기 콘트롤 기어에 하중을 가하는 탄성 스프링(spring)을 구비하고,
    상기 시험 장치 준비 단계는 상기 검사 대상 기어 탑재 단계 전에 상기 탄성 스프링을 상기 토크 생성부에 착탈 가능하게 설치하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 방법.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 검사 대상 기어, 상기 고정 기어, 및 상기 콘트롤 기어를 상기 검사 대상 기어가 파손될 때까지 진동시키는 가진 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기어의 내구성 시험 방법.
KR1020220049320A 2022-04-21 2022-04-21 기어의 내구성 시험 장치 및 방법 KR102648436B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220049320A KR102648436B1 (ko) 2022-04-21 2022-04-21 기어의 내구성 시험 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220049320A KR102648436B1 (ko) 2022-04-21 2022-04-21 기어의 내구성 시험 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230149961A KR20230149961A (ko) 2023-10-30
KR102648436B1 true KR102648436B1 (ko) 2024-03-15

Family

ID=88557995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220049320A KR102648436B1 (ko) 2022-04-21 2022-04-21 기어의 내구성 시험 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102648436B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000065688A (ja) * 1998-08-25 2000-03-03 Aisan Ind Co Ltd 歯車負荷試験装置
JP2006242962A (ja) * 2006-04-13 2006-09-14 Marugo:Kk プラスチック歯車の性能試験方法及びその装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000065688A (ja) * 1998-08-25 2000-03-03 Aisan Ind Co Ltd 歯車負荷試験装置
JP2006242962A (ja) * 2006-04-13 2006-09-14 Marugo:Kk プラスチック歯車の性能試験方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230149961A (ko) 2023-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100585354C (zh) 汽车座椅调角器扭矩检测装置
KR102648436B1 (ko) 기어의 내구성 시험 장치 및 방법
JP5403697B2 (ja) 回路基板の衝撃試験装置、及び回路基板の衝撃試験方法
CN208672293U (zh) 踏板寿命测试工装
KR20170124685A (ko) 철도차량 축접지브러쉬 및 슬립디스크의 내구성 시험 장치
CN112033678A (zh) 一种轴承模拟加载试验装置及方法
CN101922994B (zh) 振动测试装置
JP2002350137A (ja) 角運動検出器のための機械電気式集積型自動検査システム
JP2011111159A (ja) 力センサーを備えるアクチュエータ装置
CN209820764U (zh) 一种可切换负载的执行器使用寿命测试台
KR101281897B1 (ko) 다목적 액추에이터의 실차 작동 검사기
CN217211917U (zh) 一种工业皮带的寿命测试装置
CN214793791U (zh) 一种换挡器微行程耐久震动测试设备
CN212513622U (zh) 一种轴承模拟加载试验装置
CN212646923U (zh) 一种轴向力和径向力共同作用下的电机寿命测试工装
CN113295401A (zh) 一种换挡器微行程耐久震动测试设备
CN107300466A (zh) 一种电梯按钮测试平台
CN114460394A (zh) 城轨地铁车辆司控器疲劳寿命试验系统
US7681454B2 (en) Device and process for checking play in vehicle linkages
JPH09178603A (ja) 自動車用ブレーキホースの耐久試験装置
KR101284168B1 (ko) 전자석을 이용한 상용차용 쉬프트 액추에이터 부하 모사장치
CN201561840U (zh) 扭矩传感器可靠性试验装置
CN221826416U (zh) 振动检测装置
CN2331969Y (zh) 冲击振动测量记录仪
CN111076909A (zh) 摩托车油门拉线性能耐久试验装置

Legal Events

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