KR19980070973A - 적어도 2개 부품의 상대 운동의 측정 방법 - Google Patents

적어도 2개 부품의 상대 운동의 측정 방법 Download PDF

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KR19980070973A
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바우어페터
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게르트한스만
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Abstract

적어도 2개 부품, 예를 들어 고정 기어와 해제 기어 및 동기화 장치의 슬라이딩 슬리브의 상대 운동을 측정하는 방법에 있어서, 측정값을 평가하기 위해서는 측정값을 감지하고 난 후에 우선 공지된 한계 조건하에서 적어도 측정값 일부를 서로 연계하여 비교 조정하도록 제안되고 있다. 또한, 일련의 측정값 중 최종적인 소정의 표준화에 의해 필요시 관계 시스템을, 즉 측정에서 관찰자의 기점을 임의로 선택하게 되는데, 아주 적합한 관계 시스템, 예를 들어 동기 회전수로부터 관찰할 수 있는 결과를 고려해 볼 수가 있다. 결국, 일련의 측정값으로부터 공통적인 표현은 관찰된 부품의 상대 운동을 정확하게 모사(模寫)해 주고 있다.

Description

적어도 2개 부품의 상대 운동의 측정 방법
본 발명은 적어도 2개 부품의 상대 운동을 측정하는 방법에 관한 것이다.
2개 부품의 상대 운동의 측정은 이러한 부품이 서로 상호 작용하는 한 중요한 의미가 있다. 그런 종류의 상호 작용 과정은 예를 들어 클러치의 결합 과정, 기어 휘일의 이의 보조 기어 휘일의 치형 공간으로의 이동, 하중을 받는 상태에서의 맞물림 기어의 변위, 축과 물체의 굽힘 등이 있다. 이런 측정 작업은 관찰된 사실의 원인을 정밀 분석하기 위해 수행된다.
이런 개념으로, 상당히 높은 측정 정밀도가 필요해진다. 또한, 측정된 값의 분석은, 특히 관찰된 부품이 서로에 대해서 뿐만 아니라 독립적으로 이동할 때 극히 어렵다. 측정 기술에 의해서 측정될 수 없는 다른 부품들은 운동 시퀀스에도 영향을 준다. 간단히 말하면, 측정치의 분석 작업은 운동 진행에 영향을 주는 다수 인자를 동시에 평가해야 하기 때문에 어려운 것이다.
이런 문제점을 쉽게 이해하기 위해 이전에는 어려웠었던 동기화 과정의 측정을 동기 화된 차량 구동에 있어서 기어의 단을 넣을 때 고려해 본다.
시각적 방법을 통한 과정의 공지된 관찰은 그에 부합한 부품이 급속히 이동되고 층상이 오일 제거로 인해 장애를 일으키면 문제가 있을 수 있다.
각 운동량 검출기에 의한 회전 운동의 공지된 감지의 경우, 일정 범위에서 감지된 신호가 약간의 변경을 일으키는 동기화 본래 과정에서는 회전수 검출기의 측정 정밀도와 마찬가지로 기준 회전수에 의해 동일화가 어렵고 평가하기가 힘들다는 문제점을 안고 있다.
각 부품의 운동 방향은 접촉하자 마자 변할 수 있고, 방향 변경은 보통의 도해 방법, 예를 들어 회전수를 나타내는 직선긋기 표시로 공감하기엔 어려울 수 있다.
부품의 접촉은 보통 운동 방향의 변경이나 속도의 변경을 야기시킬 수 있다. 이런 펄스 변경은 부품이 회전할 경우 일반적으로 회전수의 변경으로서 계측적으로 정확하게 감지된다. 이렇게 잦은 단기적 회전수 변화는 동력을 유발하는 방향, 각도 변경 또는 접점에 대해 지속적인 평가를 하지 못하고 단지 미미한 정보만 제공할 뿐이다.
이런 문제점은 본 발명에 따른 청구항 1의 특징부에 의해 해결된다. 이에 따라 상대 운동을 측정하는 방법이 제안되는데, 일련의 측정값을 감지한 후에 우선 공지된 한계 조건을 고려하여 적어도 일련의 측정값 일부를 서로 연계하여 비교 조정한다. 일련의 측정값을 비교 조정할 경우에, 센서의 설치나 측정 방법에 있어서 공지된 한계 조건을 적용하여 추가적인 비용없이 간단한 수단으로 측정 정밀도가 상당히 개선됨으로써, 한계 조건의 영역에서 측정값 관계는 한계 조건에 의해 정밀하거나 거의 정밀한 것으로 공지되어 있다. 또한, 일련의 측정값 중 최종적인 소정 표준화를 통해 필요시 관계 시스템, 즉 측정 관찰자의 기점이 임의로 선택되는데, 아주 적합한 관계 시스템으로부터 관찰 가능한 결과를 살펴 볼 수가 있다. 일련의 측정값의 공통적인 표현은 결국 관찰된 부품의 상대 운동을 정확하게 모사하여 전체적으로 정밀도 및 평가도에 있어서 측정의 평가를 개선할 수 있다.
적절한 한계 조건을 고려하여 비교해 보기 위한 실례로는 2개 부품, 여기서는 2개의 기어를 들 수 있는데, 2개의 기어는 미끄러지지 않고 서로 맞물려 돌아 가기 때문에 측정하는 동안에 아주 동일한 속도로 움직일 경우에도 측정 크기로서 분당 소수의 회전으로부터 하나의 상이한 회전수가 감지된다. 실제와는 다른 이러한 회전 편차는 2개 부품의 연속 측정의 정밀도에 원인이 있고, 이 편차는 결국엔 제한적이고 허용 오차 내에 있다(도3에도 도시되어 있음). 측정 정밀도를 근거로 하여 산출된 속도 편차는 2개 신호의 수학적 편차로부터 오프셋된 것으로 계산되고 측정된 속도의 수치에 대해 2개 부품 중 적어도 하나의 측정 속도가 합산된다. 속도 조정시에는 상술한 (동일 속도) 한계 조건이 유효한 시간 영역에서만 평가가 허용된다. 이로써, 2개 속도의 수치 오프셋은 측정열의 한 구간을 매번 사용된 검색 빈도 중 약 5％의 통과 빈도를 갖는 디지털(예를 들어 버터 워스)의 로우 패스(low pass) 필터에 의해 완만하게 하고 이 완만한 신호로부터 편차가 형성되면 극히 정밀하게 측정된다. 속도 조정은 측정된 부품의 연속 측정이 요구된 측정 정밀도의 편차 내에 있고 해당 연속 측정에 대해 유효 측정 범위 내에 있게 될 경우에만 (불허하는 한계 범위 밖에서) 허용한다. 또한, 측정값 감지 시스템에는 확실히 알리아징 효과나 그 외 시스템 장애가 없어야 한다.
본 발명의 또 다른 형성의 장점은 종속항에 기재되어 있다.
우선, 일련의 측정값으로부터 부품의 위치를 계산하는 것이 제안된다. 여기에는 보통 측정된 속도 내지 회전수로부터 시간 적분법에 의해 그에 속한 운동이나 회전이 계산된다. 측정된 가속도의 수치로부터 2차 시간 적분에 의해 그에 속한 운동이나 회전이 계산된다. 각각의 이런 적분법의 경우에, 한계 조건에 의해 결정되고 그에 맞는 값으로 확정되는 적분 상수가 생긴다. 이로써 부품의 위치 조정이 이루어진다. 그 예로서, 본 발명에 따르면, 상호 결합 부품의 회전 각도는 (예를 들어 동기화 클러치의 경우), 회전수의 적분으로부터 산출될 수 있다. 적분 상수는 부품이 엇갈려 도는 선택된 시점에 대해 제1 부품의 회전각을 0°로 하고 제2 부품의 회전각을 그에 맞는 부분각으로 하여 본체의 관통을 배제토록 정한다. 양 부품 사이의 위치는 이렇게 하여 결정한다.
이미 제안한 바와 같이, 일련의 측정값을 비교 조정하기 위해 한계 조건은 관찰할 수 있는 일의 범위 내에 있도록, 다시 말해 이런 범위에서 유효하도록 정하면, 관찰의 중점이 위치한 곳에서는 정밀도가 정확하게 상승하게 된다. 이로써, 평가도 및 측정 정밀도가 상승하는 모든 조건을 한계 조건으로서 나타낼 수 있다.
측정값을 표준화하기 위해서는 일련의 측정값을 모두 고려하도록 제안된다.
이런 방식에서는 관찰자의 기점이 각 부품과 일치하고 그 측정값, 예를 들어 그 회전 운동을 표준화하는 데 사용한다.
또한 선택적으로 고정치를 표준화하는 데 사용할 수도 있다. 이런 방식에 있어서, 관찰자는 확실한 기점을 취하게 된다. 특히, 이런 고정치를 일련의 측정값에서 선취하면 유리하다. 그 이유는, 관찰자의 위치가 어떤 고정된 시점에 대해 관찰된 부품의 운동이나 위치에 일치하기 때문이다. 이로써, 변경 속도 및 변경 방향은 이동된 부품의 관계 시스템을 관찰하여 상당히 양호하게 예견할 수가 있다.
측정된 변수 외에, 기하적이고도 물리적인 한계 조건을 사용하여 다른 부품의 위치를 높은 정밀도로 평가하고 동일한 방법으로 산출한다.
일련의 표준 측정값을 공통적으로 표현하는데 있어서, 이런 것을 시간에 따른 평행선으로 도표 상에 나타내도록 제안된다. 이로 인해, 각종 측정값을 직접 대조하여 측정을 평가하는 일이 가능하다.
또한, 영상화된 컴퓨터 그래픽이나 도해를 나타내기 위해 일련의 표준 측정값의 도움으로 이동된, 즉 관찰 부품의 표시에 사용되는 것이 선택적으로 제안된다. 이 경우에, 상이한 운동, 즉 연계된 회전 운동 및 종방향 운동으로 된 복합적인 과정은 명백하고도 동시에 나타낼 수 있는데, 측정을 평가하는 일이 상당히 개선되어 진다. 가시적인 도해는 측정된 모든 크기에 대해 이해할 수 있는 추가적인 가상 제어를 허용하고, 측정 과정을 심도있게 이해하도록 해 준다. 기학적으로 매우 올바르게 도해함으로써, 임계 접촉 지점을 알아 낼 수 있고 거기서 구조적 해결 기준점을 얻어 낼 수 있다.
이런 형태의 도해의 경우, 도해하기 위해 사용된 대상의 가시적인 특성을 추가적인 정보를 얻어 낼 수 있도록 변경하거나 선택할 수 있다. 예를 들어, 슬라이딩 슬리브를 투명하거나 절결된 상태로 치형의 맞물림 범위 내 혹은 그 아래에 배치된 부품을 나타내 준다. 또한, (마멸 과정을 측정하기 위해) 시간에 따르거나 구조 변경에 따라 다양한 도해가 저장되고 시간의 경과에 병행하여 재생되면서 여러 과정을 비교 관찰할 수 있게 된다. 시뮬레이션과 측정을 비교하기에 특히 적합한 방법은 현재 도해를 위해 동일한 방법을 통용시키는 것이다. 이런 까닭에, 측정 결과를 캐드(CAD) 시스템 내지 캐드 도해로 연결시키는 것이 아주 용이하다.
이렇게 선명한 도해는 운동 경과를 관찰하는데 있어 그 이해의 정도를 상당히 쉽게 만들고, 역동적인 운동과 접촉 위치에 대한 정보를 시각적으로 보여 주고 주제 설정을 아주 용이하게 해 준다. 이렇게 이해함으로써, 해결의 단서를 마련할 계기가 생기고 결국엔 적절한 대응책이 마련되는 것이다.
더욱이, 상기 설명한 방법은 클러치의 동기화 운동 중에, 상대 운동 측정에도 사용할 수 있다. 이런 용도는 동기화 과정이 피니언축, 해제 기어, 슬라이딩 슬리브 등 다수부품의 이동 운동과 회전 운동을 중첩시키기 때문에 아주 장점적이다. 피니언축 부품 동기화 링이 결합되어 있다. 이러한 운동은 부품의 형태를 통해 기학적인 한계 조건에 좌우되고, 측정 평가는 모든 운동을 동시에 고려할 경우에 가능하다. 일련의 측정값을 연계하는 한계 조건으로서 여기서 제안된 사용 범위를 기초로 하여, 연결 상태에서 피니언축, 고정 기어 및 해제 기어의 회전수는 동일하고 슬라이딩 슬리브의 위치는 연결 상태에서 알 수 있다.
상술한 방법은 피니언축 및 해제 기어의 회전수 표준화가 양쪽 회전수를 기초로 하여 특히 측정 평가 및 도해를 지속적으로 개선시킨다. 부품 운동의 도해는 표준화된 운동을 따른다. 일련의 측정값이 표준화에 쓰이는 부품은 표준화를 통해 마치 정체되어 있는 것처럼 보이는데, 타부품의 운동에서는 특히 결정적인 동기화 범위 내에서 장점이 있는 것을 아주 정밀하게 관찰될 수가 있다.
이런 개념으로, 표준화를 위해 일련의 측정값이 아니라 클러치 회전수, 즉 부품의 회전수가 연결 상태에서 고정값으로 고려되면, 아주 양호하다. 여기서 관찰자의 위치는 본래 동기화 과정시 해제 기어뿐만 아니라 차량에 연결된 피니언축의 운동이 도시되도록 동기 회전수에 있게 된다. 이 경우에, 피니언축의 선회를 도시할 수 있거나 인식할 수 있다. 도표에 나타나는 것과 같이, 부품은 정규 동기화 과정으로 진입해 들어 가는 것으로 생각할 수 있다.
종합하면, 본 발명의 목적은 특히 그 사용을 일련의 관련 문제를 제거하는 경우의 새로운 시도에 극히 유용한 방법은 물로, 그 방법의 적용을 제공하려는 것이다. 이로써 원인 확인, 기계 작용의 및 해결책의 개발이 신속하게 고려되어질 것이다.
도1은 변속 작동되는 차량의 경우에 있어서 동기화 과정을 계량 및 측정하기 위한 시스템을 도시한 도면.
도2는 내장 부품의 상대 운동 측정 방법의 순서도.
도3은 측정 체인의 측정 정밀도 및 공차를 도시한 도표.
도4는 슬라이딩 슬리브의 운동에 관계한 동기화 링의 회전각 범위를 나타내는 도면.
도5는 도시된 측정 방법에서 사용된 동기화 장치의 관찰 부품의 사진 현상 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 차량 변속 기어부
2 : 동기화 장치
3 : 피니언축
4 : 해제 기어
5 : 슬라이딩 슬리브
6 : 전위 포크
7, 8 : 각 운동량 검출기
9 : 거리 센서
10 : 기록기
11 : 컴퓨터 유니트
12, 13 : 와이어 변형 게이지
14, 15 : 측정 증폭기
16 : 기어
17 : 동기화 링
19 : 클러치 본체
본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예를 근거로 상세히 기술된다.
도1에서는 동기화 장치(2)를 구비한 동기된 차량 변속 기어부(1)의 일부 영역이 도시되어 있다. 동기화 장치(2)는 피니언축(3), 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)로 구성되어 있다. 슬라이딩 슬리브(5)는 관찰을 편리하게 하기 위해 부분적으로 절결되어 그 아래에 (도시되어 있지 않지만) 피니언축(3)과 연결된 동기 본체를 축방향으로 이동할 수 있게 고정 유지된 동기화 링의 물림을 도시하고 있다. 슬라이딩 슬리브(5)는 시프트 포크(6)에 의해 작동한다. 슬라이딩 슬리브(5)가 연장된 해제 기어(4)에는 클러치 본체(19)가 마련되어 기어단을 넣을 경우, 즉 슬라이딩 슬리브(5)가 완전히 연장되면, 피니언축(3)과 해제 기어(4)는 회전 불가능하게 결합된다.
센서 설치 비용을 줄이기 위해 슬라이딩 슬리브(5) 및 피니언축(3)과 결합된 기어(16)에서 슬라이딩 슬리브(5)나 피니언축(3)의 회전수를 각 운동량 검출기(8)로 계측한다. 또한, 해제 기어의 회전수를 계측하기 위해서 각 운동량 검출기(7)가 마련되어 있다. 양쪽 각 운동량 검출기(7, 8)는 기어(16)나 해제 기어(4)와 물리면서 상호 작용을 한다. 거리 센서(9)는 시프트 포크(6)와 연결되어 있다. 시프트 포크(6)의 파워는 견착된 와이어 변형 게이지(12, 13)에 의해 탐색된다. 와이어 변형 게이지의 신호는 그에 맞는 측정 증폭기(14, 15)로 출력된다. 측정 증폭기(14,15)내로 제공된 각 운동량 검출기(7, 8)의 신호, 거리 센서(9)의 신호, 와이어 변형 게이지(12, 13)의 신호는 기록기(10)에 의해 검출되어 분석기, 즉 컴퓨터 유니트(11) (여기서는 모니터 화면과 일체인 컴퓨터 유니트)에 임시 저장되거나 바로 입력되어 저장된다.
컴퓨터 유니트(11)에는 도2에서 순서를 도시한 바와 같이, 해제 기어(4), 피니언축(3) (즉, 동기화 링(17))과, 슬라이딩 슬리브(5) (즉, 시프트 포크(6))의 도시된 상대 운동 측정 방법이 순차적으로 진행하고 있다. 첫 단계인 제20 단계에서 우선 그에 속하는 측정값, 즉 피니언축의 회전수(nRi), 해제 기어의 회전수(nL), 슬라이딩 슬리브의 거리(s)와 전위 포크의 파워는 일련의 측정값으로 계측하여 측정 한다. 그 때 주의할 것은 신호 선별은 신호 소리 및 알리아징 효과를 그에 적합한 로우 패스 필터를 통해 보호하는 것이다. 각도를 양호하게 계산하기 위해 가능한 한 높은 로우 패스 필터와 높은 검색율 (예를 들어 초당 1000회 측정)을 권장한다.
다음 단계인 제21 단계에서는 회전수 신호를 처리하고 회전각을 탐색한다. 이 때, 특히 회전수 신호의 조건부 오프셋의 계측 오류를 가능한 한 적게 갖도록 적용한다. 다음의 한계 조건을 사용할 것을 권장한다. 우선, 기어단을 넣을 경우, 피니언축(3)과 해제 기어(4)는 일치시키고, 그리고 기어단을 넣을 경우, 클러치 본체(19)의 이와 슬라이딩 슬리브(5)의 이의 물림이 서로 관통되지 않고 맞물리게 되어 클러치 본체(19)와 슬라이딩 슬리브(5)의 상대적 각 위치를 알 수 있게 한다.
또한, 제21 단계에서 동기점에 도달할 때, 즉 피니언축(3)과 해제 기어(4)가 슬라이딩 슬리브(5)에 의해 서로 고정 연결되어 동기화가 이루어졌다고 결정한다.
동기점을 결정하기 위해, 슬라이딩 슬리브(5)는 동기 본체(18)를 거쳐 피니언축(3)과 불가능하게 결합되어 있다고 가정한다. 슬라이딩 슬리브(5)와 피니언축(3), 그리고 해제 기어(4) 사이에서 상이한 회전수의 경우에, 먼저 강제 로킹 결합이 이루어지고 해제 기어(4)의 클러치 본체(19)에 대해 슬라이딩 슬리브(5)는 더 이상 미끄러지지 않게 된다. 거의 동일한 회전수의 경우에, 클러치 본체(18)에 대해 슬라이딩 슬리브는 더 이상 미끄러질 수 있게 하여 비강제 로킹 결합 및 동일한 회전수 결합이 확립된다.
동기점의 결정은 수동식 및 자동식으로 행할 수 있다. 자동식 평가의 경우에 슬라이딩 슬리브(5)의 위치나 피니언축(3)과 해제 기어(4)의 동일한 회전수 곡선은 지표로서 사용된다. 슬라이딩 슬리브(5)의 위치 측정이 시프트 포크(6)의 종방향 운동 측정에 의해 간접적으로 행하게 되면, 측정의 정밀도는 훨씬 개선되고 동시에 시프트 포크(6)의 굴요 정도를 정할 수 있다. 이 때, 시프트 포크(6)에는 파워 센서로서 시프트 포크(6)에 대해 작용하는 작동력을 파지하는 와이어 변형 게이지(12, 13)가 마련되어 있다. 측정된 전위 포크력은 다른 한계 조건 (즉, 굴요성 포크 배열이 있는, 전위 포크력에 의해 이전에 수행된 굴요성 측정)의 도움으로 제27 단계에서 포크 굴요성에 대해 다시 계산된다. 포크 굴요성은 슬라이딩 슬리브(5)의 위치 탐색의 경우 결국 제26 단계에서 고려될 것이다.
동기점의 피니언축의 회전수 nRi(t=tSync)와 동기점의 시점(tSync)은 동기점의 결정에 의해 동기 회전수(nSync)로서 결정된다.
제21 단계에서는 해제 기어의 회전수 nL에 대한 피니언축의 회전수(nRi)와의 관계(nRi=nL)와 마찬가지로 (완전히 진입된) 슬라이딩 슬리브(5)의 위치를 동기점에서 알 수 있다. 이렇게 공지된 한계 조건을 고려하여 일련의 측정값 nRi(t)와 nL(t)는, 회전수 오프셋이 형태상 시간 범위에서 피니언축의 회전수 (nRi)와 해제 기어의 회전수 (nL)사이의 편차로서 결정되면서, 관련지워진 최종적으로, 일련의 측정값은 피니언축의 회전수(nRi)에 대해 회전수 오프셋을 더하여 측정된다. 즉,
nRi'(t)=nRi(t)+〔nL-nRi〕ttSync
상술한 제21 단계의 작용을 도3에 도시한 개략도로 설명한다. 해제 기어의 회전수 (nL)와 마찬가지로 피니언축의 회전수(nRi)는 조직상 측정 오차에 의해 잘못 측정될 수 있다. 도3에 따른 도표에서 이런 측정 오차는 상이한 기울기와 상이한 오프셋에 의해 도시된 회전수를 나타내는 직선으로 도시되어 있다. 제21 단계에서 수행된 정정에 의해서, 해제 기어의 회전수 (nL)에 대한 특성 곡선은 해제 기어의 회전수가 동기 회전수(nSync) 시점에서 피니언축의 회전수(nRi)에 대한 특성 곡선과 일치하도록 변위된다. 이로 인해, 동기 회전수(nSync)의 범위와, 측정에 대해 큰 의미를 갖고 있는 범위가 확인되는데, 양쪽 회전수 표시인 nL과 nRi사이의 편차에 있어서 과실을 확실하게 감소시킨다. 이런 방법은 절대 측정 오차가 당연히 줄어들지 않으며, 즉 회전수치의 표기 오차도 사용된 회전수 센서의 정밀 측정과는 불가결한 관계가 되고 있다.
전술한 경우에 있어서, 측정은 주로 비교적 작은 속도 범위 (즉, 동기 회전수 (nSync)의 범위)에서 신호를 관찰하는 데 쓰인다. 그에 반해, 신호, 여기서는 회전수 신호 nL및 nR이 더 큰 범위를 넘어서 서로 비교하게 되면, 제21 단계에 기술되고 도3에 도시된 바와 같이 평행 이동을 통해 양쪽의 직선을 조정할 뿐만 아니라 직선의 적어도 2개의 점을 일치하도록 함으로써, 관찰할 수 있는 범위내에서 직선은 오프셋 및 기울기가 일치한다.
도2에 따른 도표에서 다음 단계인 제22 단계에서는 측정되고 조정된 회전수 신호 nL및 nR이 시간에 따라 일체됨으로써 부품의 운동 (회전각 변동)을 계산한다.
또 다른 한계 조건, 다시 말해 슬라이딩 슬리브가 t=tSync인 시점에 다다르기 전에 클러치 본체(19)는 해제 기어(4)에 맞물려 도는 한계 조건으로 제23 단계에서 회전각을 조정할 수 있다. 시점 t=tSync에서 양쪽 부품은 이가 물려 들어 가는 이론적인 위치인 0°(=구조상 영위)에 있다. 이 경우에, 타 부품의 위치를 결정하는 경우와 같이 본체는 회전 대칭적이고 부분 오차와 중심 불균형이나 순환 오차가 없다는 사실에 기초한다. 또 다른 가정은 해제 기어(4)의 축 위치와 이에 대한 클러치 본체(19)의 축 위치가 일정하다는 것이다. 동기 시점 t=tSync전이나 그 시점 동안 및 시점후에 있어서, 측정되고 계산된 크기로 각각의 부품 운동 및 상호 작용에 관한 결론을 낼 수 있는 기어 변환 과정에 대해 관찰한다.
제24 단계에서는 측정 기술에 의해 측정할 수 정확하게 없는 부품의 운동이 조사된다. 상술한 방법은, 부품 도시의 경우에서 그 운동을 계측적으로 정확하게 측정하기가 어려우나 그 위치는 기하학적이며 물리적인 한계 조건으로부터 평가될 수 있는 아주 유리한 장점이 있다. 동기화 유니트(2)는 한편으로 구조 공간을 동기화 링(17)의 범위에서 제한시키고 다른 한편으로 슬라이딩 슬리브(5)를 동기화 과정 동안에 동기화 링(17) 상으로 이동시켜 동기화 링(17)을 덮는다.
다음 한계 조건은 동기화 링의 운동을 설명할 때 사용될 수 있다.
1. 미작동 위치에서, 동기화 링(17)의 위치는 관계가 없다. 따라서, 중심 위치 0° (구조상 영위)에 위치될 수 있다.
2. 포크(2)가 해제 기어(4) 방향으로 슬라이딩 슬리브(5)를 이동시키면, 동기화 링(17)은 또한 마찰면을 향해 해제 기어(4)의 방향으로 이동된다. 이런 경우에, 시프트 포크(6)에서 측정된 축의 힘뿐만 아니라 슬라이딩 슬리브(5)의 운동은 또한 동기화 링(17)의 축 운동의 기초로 쓰인다.
3. 동기화 링(17)은 마찰면이 서로 접촉할 때 까지만 축 방향으로 움직일 수 있다. 동기화 링(17)의 단부 위치는 측정 전에 수행된 마모 측정에 의해 결정된다.
4. 시프트 포크(6)에서 측정된 축의 힘 증가는 마찰면의 접촉을 표시하는 것이다. 상이한 회전수와 축의 힘이 있기 때문에 동기화 링(17)은 구조상 소정 정지까지 회전하고, 그 과정에서 슬라이딩 슬리브(5)의 계속된 미끄럼을 차단한다.
5. 회전 방향은 항상 해제 기어(4)와 슬라이딩 기어(5) 또는 피니언축(3) 사이에서 상이한 회전수와의 함수 관계가 있다.
6. 동기화 과정 동안에, 슬라이딩 슬리브(5)와 관계하는 동기화 링(17)의 회전은 동기화 링(17)이 내부 정지부에 도달하면 지속하기가 불가능하다. 이런 경우에, 피니언축(3), 슬라이딩 슬리브(5)의 회전 운동, 및 이로 인한 동기화 링(17)의 회전 운동은 동일하다.
7. 피니언축(3), 슬라이딩 슬리브(5) 및 동기화 링(17)의 회전수가 동일하면, 동기화 링(17)은 구조상 소정 틈새 내에서만 마찰 결합으로 인한 해제 기어(4)의 운동이 일어나게 된다(도4 참조).
8. 포크(2)는 슬라이딩 슬리브(5)를 해제 기어(4) 방향으로 좀 더 이동시키면, 동기화 링(17)은 해제 기어(4)의 운동에 의해 슬라이딩 슬리브(5)의 운동이 이미 풀려 있지 않으면 슬라이딩 슬리브(5)와 관계하는 회전이 될 것이다. 동기화 링(17)은 양 본체의 관통이 불가능하기 때문에 슬라이딩 슬리브(5)를 위한 자리 만들기를 해야만 한다(마찬가지로 도4를 보라).
9. 동기화 장치(2)의 작동 위치에 있어서, 해제 기어(4) 상의 클러치 본체(19) 영역의 형식적인 폐쇄는 슬라이딩 슬리브(5)의 축 방향 위치에 의해 확보된다. 그 때, 회전은 예를 들어 중심 위치(0°= 구조상 영위)에 위치될 수 있다.
이렇게 해서, 동기화 링(17)의 운동은 한계 조건을 고려하여 슬라이딩 슬리브의 운동과 축방향 포크력뿐만 아니라 해제 기어(4) 및 피니언축(3) 또는 슬라이딩 슬리브(5)의 회전수를 수학적 연결에 의해 충분한 정밀도로 결정될 수 있다.
좀 더 정밀하게 분석하기 위해, 주목할 부품(특히, 동기화 링(17), 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)의 클러치 본체(19))과 그 운동을 조합해서 보여줄 수 있는 적절한 도시 형태를 선택한다. 이런 예시는 실시예에서 CAD 프로그램에 의해 개인 컴퓨터로 수행된 분석 장치(11) 상에 형성시킨다. 도5에서는 분석 장치(11)에 의해 형성된 것과 같이 동기화 유니트(2)의 3차원 표현을 도시하고 있다. 더 이상 이해하기 힘든 동기화 유니트(2)의 모든 부품을 생략할 수 있다. 그 형상에 있어서, 각각의 부품 도시는 부품의 실제적 치수에 부합하고 도면의 자료로부터 정확한 치수로 제25 단계에서 형성된다. 제25 단계는 그 외 분석 방법과는 달리 실행될 수 있다.
제26 단계에서, 피니언축의 회전수 표시 nRi(t), 해제 기어의 회전수 표시 nL(t) 및 슬라이딩 슬리브의 거리 표시 s(t)에 대한 일련의 측정값는 연계되어 있다. 즉, 측정 자료에 의해, 그에 해당하는 부품(대상)의 전위나 회전은 CAD 프로그램 상에서 실행된다. 이런 상태에서, 각각의 개별 측정점에 대해 모든 대상은 위치되고 정렬 (회전, 변위) 시키고 이런식으로 측정 동안에 실제 대상과 같이 정밀하게 이동된다. 측정 자료와 연계하는 과정에서, 일련의 측정값는 이 때 회전수 표시의 경우에 있어서 동기화 회전수 nSync에 의해 표준화 된다. 여기서, 동기화 회전수nSync를 다른 회전수 표시로부터 뺀다. 그 결과, 회전수 표시를 나타내고 있는 관계 시스템은 변하게 된다. 일련의 본래 측정값이 관계 시스템에서 고정 위치로 조사되는 반면에, 일련의 표준 측정값은 동기화 회전수 nSync와 동등한 회전수를 구비한 관계 시스템에 기초하고 있다. 본 경우에 있어서, 관계 시스템상 일련의 표준 측정값은 동기화 점이 도달되면 모든 부품을 정지시킴을 토대로 하고 있음을 의미한다.
3차원 물체에 대해 유용한 CAD 프로그램은 측정 자료에 의해 도시한 운동 이외에 사용되면, 표시의 관찰 각도의 변경, 예를 들어 회전, 전위, 확대가 또한 가능하다.
그 외, 부품의 위치를 정밀하게 측정하기 위해서는 테스트를 하기 전에 위치 오차를 측정하여 마모 상태 및 실제적인 설치 위치를 결정할 수 있다.
그 외의 한계 조건이 공지되어 있으면, 제26 단계 전에 위치 연결된 제27 단계에서 가소성 변형이나 탄성 변형(예를 들어, 힘에 의해 발생된 절곡)은 또한 대상의 표시에 사용할 수 있다.
이런 점에서, 들어 있는 모든 부품의 운동 및 위치가 공지되어 있기 때문에, 다음의 단계에서 들어 있는 부품의 공통적인 도시가 일어 날 수 있으며, 일련 표준 측정값이 발생한다.
제28 단계에서, 각각 정위치 상태에서 면의 특성과 광선 및 명암을 갖는 컴퓨터 모델을 표현해 주는 적절한 레이 트레이싱 소프트웨어나 CAD 소프트웨어에 의해 광 화상이 컴퓨터로 이미지화 된다. 선택적으로, 그 표현은 또한 정보 내용을 빈약하게 하는 면을 지향하는 외형 윤곽 모델 상에서 이루어 질 수 있다. 이로 인해, 정보는 형상 접촉에 의해 상실될 수 있다. 이러한 레이 트레이싱 소프트웨어나 CAD 소프트웨어에 의해, 개개의 화상은 위치되어 있는 부품 대상으로부터 각각의 측정점에 대해 일어난다. 제29 단계에 있어서, 개개의 모든 이미지상을 측정 사이클로부터 얻어낸 후, 각각의 이미지상을 컴퓨터 애니메이션이나 필름을 형성하는 적합한 소프트웨어에 의하거나, 제30 단계에서 사용자 인터페이스 (PC, 워크 스테이션 등) 상에서 프로그램을 재생하여 표현하거나 또는 제31 단계에서, 비디오 자료 전달 부재상 변환이 나타난 후에, 표현된다. 물론, 마지막에 언급한 애니메이션의 처리 단계는 다른 프로그램들이나 적합한 단일 프로그램에 의해서 공통적으로 수행될 수 있다.
이런 실시예에서, 지적한 접근 방법의 주요 장점은 동기화 작동의 극심한 복합성을 보통은 사용자가 도달할 수 없는 위치에서 관찰할 수 있다는 점이다. 실시예(도4)에 있어서, 슬라이딩 슬리브(5)의 도시는 기어의 이 기부 영역에서 절결된 상태이기 때문에, 비디오 영상에는 동기화 작동 중 상이한 이의 물림이 이상적인 상태로 일어날 수 있고, 가능 오차 및 오차 원인의 결정은 확실히 용이하다. 관찰점을 고정(제26 단계와 비교)시키는 동기화 회전수 nSync의 선택은, 다른 측정 과정과 비교하여, 슬라이딩 슬리브(5) 및 차량 중량과 관련된 피니언축(3), 해제 기어(4)의 운동을 동시에 나타낼 수 있다. 이런 방법으로, 소정 측정 과정을 사용할 경우, 동기화 회전수 nSync에 대한 피니언축(3)의 진동을 결정할 수 있다. 전에는, 차량의 관성과 관련한 대형 회전 질량 때문에 피니언축의 회전수 nRi는 일정한 것으로 일반적으로 추정해 왔다.
물론, 상기 설명한 측정 방법은 클러치 부품의 상대 운동 측정을 표현하는 것에 제한하지는 않지만, 양호하게는 중첩 운동을 하는 상이한 부품이 어디에서나 관찰되는 곳에 쓰여질 수 있다. 예를 들어, 측정 변속 기어에는 접촉 롤러에 의한 작동 포크 운동의 경우에 있어서 기어 바퀴의 휨 측정이나 하중 측정하에서 튀틀림이 있다. 특히, 위치상 분리된 부품의 경로, 힘 및, 속도 측정 등의 많은 변수를 갖는 측정 작업의 경우에, 면 대 면으로 나란히 직접 컴퓨터 모델과 같은 부품을 위치시켜 상호 내부 작용을 판단할 수 있게 된다.
매우 선명하게 도시한 결과로서, 대상의 위치 결정 오류는 즉시 운동 시퀀스, 본체 관통이나 방향 변경에 가시적인 어떤 접촉없이도 영향을 주기 때문에 분석 오차의 위험성은 낮다. 따라서, 컴퓨터 애니메이션의 형태에 있어서 가시적인 표현은 측정된 모든 소자의 보조 가상 제어를 허용하고 측정 작동을 더욱 깊이 이해시켜 준다.
본 발명으로, 일련의 측정값 중 최종적인 소정의 표준화에 의해 필요시 관계 시스템을, 즉 측정에서 관찰자의 기점을 임의로 선택하여 아주 적합한 관계 시스템, 예를 들어 동기 회전수로부터 관찰할 수 있는 결과를 고려해 볼 수 있도록 해준다. 결국, 일련의 측정값으로부터 공통적인 표현은 관찰된 부품의 상대 운동을 정확하게 모사(模寫)해 주는 효과를 갖고 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 2개 부품(3, 4)의 상대 운동을 측정하는 방법에 있어서,
    적어도 2개의 부품의 운동의 일련의 측정값을 검출(20)하는 단계(제20 단계)와,
    한계 조건으로서 공지된 일련의 측정값 내에 속하는 적어도 2개 부품(3, 4)의 상대 운동 비율로 적어도 한 기점에서 측정값을 비교하여 적어도 2개의 측정값을 조정하는 단계(제21 단계)와,
    일련의 측정값을 표준화하여 관계 시스템에서 모든 부품의 정렬 및 위치를 계산하는 단계(제26 단계)와,
    일련의 표준 측정값을 공통으로 표현하는 단계(제28 단계 및 제29 단계)로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조정 단계(제21 단계)후, 적어도 2개 부품의 속도를 적분하여 위치를 계산하는 단계(22)와 적어도 2개 부품의 속도를 적분하여 적어도 2개 부품의 위치를 결정 계산하는 단계(제22 단계)와, 공지된 한계 조건과 상대 위치 및 구조 치수를 사용하는 동안에 적합한 시점에서 적어도 2개의 부품의 위치를 조정하는 단계(제23 단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 조정 단계(제21 단계)와 위치 조정 단계(제23 단계)는 관찰 가능한 범위의 한 기점에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 일련의 측정값은 표준화 단계(제26 단계)를 위해 쓰여지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 일련의 측정값 중 어느 한 측정값(nSync)은 표준화 단계(제26 단계)를 위해 쓰여지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부품의 위치 계산 단계(제22 단계) 이외에, 측정에 의해 검출되지 않는 부품을 평가하는 단계(제24 단계)와 정렬 및 위치 계산하는 단계(제26 단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 일련의 표준 측정값을 공통으로 표현하는 단계(제28 단계, 제29 단계)는 도표 형태에서 시간에 따른 평행한 선으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 부품의 화상을 일련의 표준 측정값으로 공통으로 표현하는 단계(제28 단계, 제29 단계)를 포함하고, 상기 화상은 각각의 측정점에 대해 각각의 이미지상을 일으키는 일련의 표준 측정값 각각을 사용함으로서 위치 계산되고(제26 단계) 최종적으로는 연속 이미지상의 형태로 각각의 화상을 연계시키는(제29 단계) 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 부품을 화상화하기 위해 2차원이나 3차원 컴퓨터 모델을 이용하여 기하학상 개개 부품의 실제 치수로 모의하는 단계(제25 단계)를 포함하는것을 특징으로 하는 방법.
  10. 부품인 고정 기어(3)와 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)를 구비한 클러치 동기화 중의 운동을 측정하는 방법에 있어서,
    슬라이딩 슬리브의 종방향 운동(s)과 고정 기어의 회전수(nRi) 및 해제 기어의 회전수(nL)를 일련의 측정값으로서 측정하는 단계와,
    슬라이딩 슬리브의 위치가 접속 상태에서 공지되도록 슬라이딩 슬리브의 종방향 운동을 위한 일련의 측정값을 한계 조건에 의해 변경하는 단계와,
    접속 상태에서 고정 기어 및 해제 기어 양쪽에 동일한 회전수가 동일하도록 회전수를 위한 일련의 측정값을 한계 조건에 의해 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 부품인 고정 기어(3)와 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)를 구비한 클러치 동기화 중의 운동을 측정하는 방법에 있어서,
    고정 기어의 회전수(nRi) 및 해제 기어의 회전수(nL)를 나타내는데 사용하는 일련의 측정값을 이용하여 표준화하는 단계(제26 단계)와,
    고정 기어 및 해제 기어의 회전수를 나타내는 상기 일련의 측정값은 상기 측정값에 의해 표준화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 부품인 고정 기어(3)와 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)를 구비한 클러치 동기화 중의 운동을 측정하는 방법에 있어서,
    고정 기어 회전수(nRi)및 해제 기어의 회전수(nL)를 나타내는 하나의 측정값을 이용하여 접속 상태에서 표준화하는 단계와,
    고정 기어 회전수 및 해제 기어의 회전수를 나타내는 상기 일련의 측정값은 상기 측정값(nSync)에 의해 표준화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 부품인 고정 기어(3)와 해제 기어(4) 및 슬라이딩 슬리브(5)를 구비한 클러치 동기화 중의 운동을 측정하는 방법에 있어서,
    고정 기어, 해제 기어 및 슬라이딩 슬리브를 도해 시스템으로 표현하여, 일련의 측정값의 공통으로 표현하고 그에 해당하는 각각의 일련의 표준 측정값에 의해 애니메이션하는 단계(제28 단계, 제29 단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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