KR20040086958A - 유압식 토션피로시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차축 등의 토션피로시험을 수행하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 베드(1)와; 상기 베드의 상부 일측에 설치되고, 테스트액슬의 일측이 고정되며 테스트액슬에 걸리는 토크를 측정하는 로드셀 토크센서를 구비하는 지지부(2); 상기 베드의 상부 타측에 설치되고, 테스트액슬의 타측이 고정되는 커플링이 설치되며, 테스트액슬에 회전력을 인가하기 위한 유압요동모터(4); 상기 유압요동모터의 일측에 설치되어, 상기 테스트액슬의 각변위를 측정하는 각변위센서(4a); 그리고 상기 유압요동모터(4)를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 가압된 오일을 제공하는 오일공급수단을 포함한다. 상기 오일공급수단은, 브레이크밸브를 경유하여 상기 유압요동모터에 오일을 공급한다. 그리고 지지부 및 유압요동모터는 각각 T 슬롯을 통하여 상기 베드 상에 설치되고, 상기 T 슬롯은 베드상에서 테스트액슬 방향으로 이동 가능하게 결합되어 있다.

Description

유압식 토션피로시험장치{A Hydraulic Torsional Fatigue Testing Machine}

본 발명은 유압식 토션피로 시험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 간단한 구성을 가지면서 정확한 시험이 가능하도록 구성되는 유압식 토션피로 시험기에 관한 것이다.

유압식 토션피로 시험기는, 토션을 받는 부재의 피로 시험을 수행하기 위한 것으로, 자동차의 차축(axle)이나 추진축(propeller shaft) 등을 시험할 수 있는 장치이다.

이와 같은 토션을 받는 부재의 피로시험을 수행하기 위한 종래의 토션피로 시험기는, 대체적으로 구조가 복잡하고 부피가 크기 때문에, 제조공정 및 제조원가상 많은 제약이 뒤따르고 있었다.

본 발명은, 상대적으로 간단한 구성을 가짐과 동시에 신뢰성있는 토션피로 시험장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 토션피로 시험장치의 정면도.

도 2는 본 발명의 토션피로 시험장치의 평면도.

도 3은 본 발명의 시험장치에 오일을 공급하기 위한 유압회로 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... 베드 2 ..... 지지부

4 ..... 유압요동모터 4a ..... 각변위센서

5 ..... 로드셀 토크센서 7 ..... 테스트액슬

8 ..... 러버마운트 11a, 11b ..... T 슬롯

122 ..... 브레이크밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유압식 토션피로 시험장치는, 베드와; 상기 베드의 상부 일측에 설치되고, 테스트액슬의 일측이 고정되며 테스트액슬에 걸리는 토크를 측정하는 로드셀 토크센서를 구비하는 지지부; 상기 베드의 상부 타측에 설치되고, 테스트액슬의 타측이 고정되는 커플링이 설치되며, 테스트액슬에 회전력을 인가하기 위한 유압요동모터; 상기 유압요동모터의 일측에 설치되어, 상기 테스트액슬의 각변위를 측정하는 각변위센서; 그리고 상기 유압요동모터를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 가압된 오일을 제공하는 오일공급수단을 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

그리고 상기 오일공급수단은, 브레이크밸브를 경유하여 상기 유압요동모터에 오일을 공급하는 것에 의하여, 시험장치의 정지시 관성에 의한 회전을 충분히 방지할 수 있도록 구성되고 있다.

그리고 상기 베드의 저면에는 진동흡수를 위하여 고무재질로 성형되는 러버마운트가 복수개 설치되는 것이 바람직하다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명 장치의 평면도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 장치에 의하면, 베드(1) 상에 테스트를 수행하고자 하는 테스트액슬(7)을 설치하게 된다.

상기 테스트액슬(7)은, 예를 들면 상기 베드(1)의 일측에 설치되어 있는 지지부(2)와, 유압요동모터(hydraulic rotary actuator)(4) 사이에 설치된다. 상기 지지부(2)에는 로드셀 토크센서(5)가 설치되고, 상기 로드셀 토크센서(5)는, 예를 들면 볼팅에 의하여 테스트액슬(7)의 일측과 연결된다.

상기 로드셀 토크센서(5)는 테스트액슬(7)에 걸리는 토크를 측정하기 위한 것이고, 상기 토크센서(5)에서 측정되는 측정값은 마이크로프로세서를 구비하고 있는 제어패널(도시 생략)에 전달될 것이다.

그리고 상기 테스트액슬(7)의 타측(도면상의 우측)은, 커플링(9)을 통하여 유압요동모터(4)에 연결되어 있다. 상기 커플링(9)은, 테스트액슬(7)을 유압요동모터(4)에 연결하여 회전동력을 전달할 수 있는 것이면, 어떠한 형태의 연결장치로 구성하는 것도 가능하다. 그리고 상기 커플링(9)은 테스트액슬(7)을 볼팅 등에 의하여 연결할 수 있다.

상기 유압요동모터(4)의 일측에는, 각변위센서(4a)가 설치되어 있다. 상기 각변위센서(4a)는, 유압요동모터(4)에 의하여 가해지는 회전동력에 의하여 상기 테스트액슬(7)의 각변위를 측정하기 위한 것이고, 이러한 센서 자체의 구성은 이미 공지된 원리를 이용하는 것이다.

본 발명에서는, 상기 각변위센서(4a)에 의하여 테스트액슬(7)의 각변위를 측정함과 동시에, 상술한 토크센서(5)에 의하여 테스트액슬(7)에 가해지는 토크를 동시에 측정하고 있음을 알 수 있다.

상기와 같이 테스트액슬(7)의 두가지 물리량을 측정하기 위한 본 발명의 장치를 전체적으로 지지하는 베드(1)의 하부에는, 진동절연을 위한 다수개의 러버마운트(8)가 설치되어 있다.

상술한 바와 같이 상기 테스트액슬(7)은, 지지부(2)의 로드셀 토크센서(5)와 유압요동모터(4)의 커플링(9) 사이에서 클램핑된다. 그리고 상기 테스트액슬(7)을 클램핑하기 위한 상기 지지부(2) 및 유압요동모터(4) 사이의 간격을 조절할 수 있도록, 상기 지지부(2) 및 유압요동모터(4)의 하부에는 각각 T 슬롯(11a,11b)이 설치되어 있다(도 2 참조). 상기 T 슬롯(11a,11b)은, 베드(1) 상에서 상기 지지부(2) 및 유압요동모터(4)가 좌우방향으로 직선 이동이 가능하도록 설치됨으로써, 여러가지 길이의 테스트액슬(7)을 상기 로드셀 토크센서(5)와 커플링(9) 사이에 장착할 수 있게 된다.

그리고 상기 지지부(2) 및 유압요동모터(4)가 베드(1) 상에서 좌우방향으로 직선 이동 가능하도록 구성하는 것에는 많은 실시예가 있을 수 있는데, 예를 들면베드(1) 상에서 도브테일형 구조를 가지도록 결합함으로써, 좌우방향으로 일정간격 직선 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는 볼스크류 등을 이용하여 상기 베드(1) 상에서 지지부(2) 및 유압요동모터(4)가 좌우방향의 직선 이동이 가능하도록 설치되는 것도 가능하다. 그리고 상기 T 슬롯(11a,11b)은 상기와 같이 지지부(2) 및 유압요동모터(4)를 좌우 방향으로 일정 간격 이동가능하게 지지하고, 이렇게 이동하면서 테스트액슬(7)의 길이에 따라서 그 위치가 결정되면, 예를 들면 볼팅 등에 의하여 베드(1)에 고정된다.

상기와 같은 구성을 통하여, 시험을 수행하고자 하는 테스트액슬(7)은, 지지부(2)의 로드셀 토크센서(5)와, 유압요동모터(4)의 커플링(9) 사이에 장착된다. 그리고 이러한 상태에서 상기 유압요동모터(4)에 공급되는 유압에 의하여 상기 테스트액슬(7)은 회전방향으로 일정한 힘을 받게 된다. 이러한 회전력에 의하여 상기 테스트액슬(7)은 토션시험이 수행되는데, 여기서 상기 로드셀 토크센서(5)에 의하여 토크가 측정되고, 각변위센서(4a)에 의하여 각변위가 측정되며, 이와 같은 두가지 측정값은, 도시하지 않은 제어패널로 입력될 것이다. 그리고 후술하는 유압회로에 의하여 유압요동모터에 인가되는 고압의 오일은, 매니폴드(6)를 경유하여 상기 유압요동모터(4)로 공급된다.

다음에는 상기 유압요동모터(4)에 유압을 인가하기 위한 유압회로의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 전원이 인가되면, 전기모터(105)가 동작하게 되면서, 유압펌프(102)가 구동된다. 상기 유압펌프(102)의 구동에 의하여 오일탱크(101) 내부에 있는 오일은 스트레이너(104)를 거쳐 펌프로 흡입되어 가압된다. 이렇게 가압된 유체는 체크밸브(103) 및 고압필터(116)를 거쳐서 서보밸브(121)로 공급된다. 서보밸브(121)의 제어에 의하여 가압된 유체가 브레이크밸브(122)에서 A방향으로 흐르게 되면 시험장치의 유압요동모터(4)가 예를 들면 시계방향으로 회전하게 된다. 그리고 상기 가압된 유체가 브레이크밸브(122)에서 B방향으로 흐르게 되면, 상기 유압요동모터(4)는 반시계방향으로 회전하게 된다. 여기서 상기 브레이크밸브(122)는 유압요동모터(4)가 회전하다가 시스템의 정지시 관성에 의하여 계속하려는 현상을 방지하기 위한 것이고, 그 자체의 구성은 이미 공지된 것이어서 자세한 설명은 생략한다.

그리고 도 3의 유압회로에서 전체회로의 작동압력은 압력조정밸브(relief valve)(114)에 의하여 조정되고, 축압기(accumulator)(119)는 유압회로 내의 서지압력을 감소시키거나 보조동력 공급장치의 기능을 수행하게 된다.

상술한 과정을 통하여 가압된 오일이 A방향 또는 B방향으로 흐르면서 유압요동모터(4)를 회전시킨 후, 다시 리턴하는 오일은 서보밸브(121)를 통하여 리턴필터(120)를 거쳐서 오일탱크(101)로 복귀하게 된다. 여기서 시스템이 구동되는 동안 발생하는 열은 오일쿨러(112)를 통과하면서 충분히 냉각된다. 상기 오일쿨러(112)의 냉각방식은 수냉식으로 구성하는 것이 바람직하고, 솔레노이드밸브(113)의 작동에 의하여 물의 순환여부가 제어된다.

그리고 도 3에 있어서, 도면부호 109는 오일탱크 내부의 오일의 수준을 감지하여 표시하는 오일게이지를 의미하고, 111은 순환하는 오일의 온도를 감지하는 오일온도센서이며, 117은 순환하는 오일의 전체적인 압력을 나타내는 압력게이지이다.

상기와 같은 유압회로에 의하여 상기 유압요동모터(4)로 공급되는 오일은, 상기 유압요동모터(4)가 테스트액슬(7)을 시험하기 위한 구동력을 제공하게 된다. 그리고 상술한 바와 같은 가압된 오일이 브레이크밸브(122)를 경유하여 상기 유압요동모터(4)로 공급되기 때문에 시험장치의 정지시 관성에 의한 회전을 충분히 방지하는 것이 가능하게 된다.

그리고 상기 브레이크밸브(122)를 통하여 공급되는 오일에 의하여 유압요동모터(4)가 구동되면서, 상기 테스트액슬(7)에 회전력을 인가하게 된다. 이러한 회전력에 의하여 테스트액슬(7)에서 받는 토크는 로드셀 토크센서(5)에서 감지하게 되고, 테스트액슬(7)에서 발생하는 각변위는 각변위센서(4a)에서 측정할 수 있게 된다.

상기 로드셀 토크센서(5) 및 각변위센서(4a)에서 감지되는 신호값은, 마이크로프로세서가 내장된 제어패널로 송신되어, 소정의 신호처리를 거친후 디스플레이될 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의한 장치는, 자동차의 차축 또는 추진축 등의 토션피로시험을 충분히 시험할 수 있도록 구성됨을 알 수 있다. 그리고 상술한 바와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 자명하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 유압회로에서 공급되는 가압된 오일을 이용하여 유압요동모터에 소정의 회전력을 인가하고, 이러한 회전력을 이용하여 테스트액슬의 토크 및 각변위를 측정하고 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 토션피로시험장치는, 상술한 바와 같이, 보다 간단한 구성을 가지고 있어서, 중소형의 테스트액슬에 대해서는 높은 신뢰성으로 충분한 시험을 수행할 수 있게 될 것이다.

Claims (4)

1. 베드(1)와;

   상기 베드의 상부 일측에 설치되고, 테스트액슬의 일측이 고정되며 테스트액슬에 걸리는 토크를 측정하는 로드셀 토크센서를 구비하는 지지부(2);

   상기 베드의 상부 타측에 설치되고, 테스트액슬의 타측이 고정되는 커플링이 설치되며, 테스트액슬에 회전력을 인가하기 위한 유압요동모터(4);

   상기 유압요동모터의 일측에 설치되어, 상기 테스트액슬의 각변위를 측정하는 각변위센서(4a); 그리고

   상기 유압요동모터(4)를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 가압된 오일을 제공하는 오일공급수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 토션피로 시험장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 오일공급수단은, 브레이크밸브를 경유하여 상기 유압요동모터에 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 유압식 토션피로 시험장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 베드의 저면에는 진동흡수를 위하여 고무재질로 성형되는 러버마운트가 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 토션피로 시험장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부 및 유압요동모터는 각각 T 슬롯을 통하여 상기 베드 상에 설치되어, 지지부 및 유압요동모터가 베드상에서 테스트액슬 방향으로 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 토션피로 시험장치.