KR20080098056A - 엔진 블록 내구성 시험 - Google Patents

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안데르스 존슨
괴란 그란크비스트
브외른 라베니우스
얀 린데르
스벤-에릭 스텐포르스
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명의 목적은 엔진 블록의 내구성 시험을 위한 대안적 방법을 제공하기 위한 것이다. 엔진 블록은 하나의 볼트 구멍을 각각 포함하고 있는 중간 벽들에 의해 서로 분리된 실린더 공동(cavity)들을 포함한다. 본 발명의 방법은 엔진 블록의 중간 벽의 한 영역으로부터 시편을 떼어내되 그 시편이 볼트 구멍을 포함하도록 해서 떼어내는 단계를 포함한다.
Figure P1020087022098
엔진 블록, 피로, 수명, 내구성, 시편, 모의, 조립체, 강도, 맥동, 사이클

Description

엔진 블록 내구성 시험{ENGINE BLOCK DURABILITY TEST}
본 발명은 엔진 블록을 사용한 내구성 시험에 사용되는 시편을 제작하는 방법, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험에 사용되는 시험 조립체를 제작하는 방법, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법, 그리고 내구성 시험을 수행하는 방법에 의해 형성된 하중/수명 곡선과 연관된 엔진 블록에 관한 것이다.
엔진 블록 벽의 내구성을 시험하고 비교하기 위한 여러 가지 해결책들이 나와 있다. 그 중 한 가지 예로는 소위 엔진 블록의 수력 펄스 시험(Hydro Pulse Testing)이라고 하는 원리를 이용하는 것이 있다. 이는 유압유로 실린더를 압축함으로써 달성된다. 고압의 유압유는 최대 15Hz의 주파수로 실린더 안으로 압착된다. 수압 펄스 시험의 원리는 엔진 블록 벽에 맥동력을 가하기 위하여 모의 내부 구성요소(dummy internal component)들을 사용하는 것이다. 이러한 맥동력은 여러 작동 상태 중에 엔진 블록 구조체 상의 가장 유의적인 힘들을 흉내낸다(시뮬레이팅 한다). 다수의 시험들이 각기 다른 하중에서 맥동 피로를 받게 되는데, 이는 파괴가 일어나거나 혹은 미리 정해진 수의 맥동 사이클이 지날 때까지 지속된다. 여러 시험 결과들이 압력/수명 다이어그램에 기입된다. 잘 알려진 수학적 방법, 일례로 뵐러 다이어그램을 이용하여서 상기 시험 결과들에 하나의 곡선이 맞추어진다. 이렇 게 해서 얻어진 압력/수명 곡선은 일정한 진폭하에서의 피시험 재료 또는 구성요소들의 피로 거동을 묘사한다. 그러나 이와 같은 수력 펄스 시험법에는 몇 가지 문제점들이 있다. 시험에 소요되는 아주 높은 유압유 압력은 누출이 있는 경우에는 설비에 상당한 손상을 가하는 위험을 증가시킨다. 또한, 요구되는 높은 유압을 얻는 데에는 현재로서는 어려움이 있으며, 그리고 연소 중의 제작 엔진 내의 실린더 압력을 증가시키는 경향이 지속되는 경우에는 장래에도 더욱더 어려워질 것이다. 최대 시험 주파수는 비교적 낮다. 이 방법은 시간이 아주 많이 소요되는데, 신뢰성 있는 압력/수명 곡선을 얻기 위해 필요한 7개 블록에 대한 시험 과정을 진행하는 데에 약 4주가 소요된다.
일본 특허 공개 공보 11-316174호는 엔진 블록지지 부품의 시험 방법 및 시험 장치를 개시하고 있는데, 여기서 엔진 블록지지 부품의 내구성 시험은 피시험 지지 부품에 배열된 축을 지지하는 지지 부재를 진동 여기 판(vibration exciting plate)으로 고정시켜서 실행된다. 이 방법이 앞에서 언급한 바와 같은 높은 유압과 관련한 문제점을 해결한다 해도 몇 가지 문제점이 있다.
수력 펄스 시험의 경우와 상기 일본 특허 공개 공보 11-316174호의 방법의 경우에 있어서, 2개의 볼트 구멍 둘에 영역은 동시에 응력을 받는다. 이것이 의미하는 바는, 2개의 볼트 구멍 중에서 하나가 파단되면 다른 볼트 구멍은 내구성 평가에 무용지물이 된다는 것이다. 기껏해야 블록 당 오로지 3가지의 시험 결과가 있을 뿐이다. 신뢰성 있는 하중/수명 곡선을 얻는 데 있어서 공통적인 대략 20개의 일련의 시험 결과에 있어서는 7개의 엔진 블록이 필요하다. 그 결과, 수력 펄스 시 험의 경우와 상기 일본 특허 공개 공보 11-316174호의 방법의 경우에 있어서는 엔진 블록의 소비가 아주 크다는 문제점이 있다. 엔진 블록은 아주 고가이고 제조함에 있어서 에너지 소비가 아주 크고, 따라서 이와 같은 높은 소모성으로 인해 이들 시험 방법은 아주 고가가 된다.
따라서 본 발명의 목적은 엔진 블록의 내구성 시험을 위한 대안적 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 하나의 볼트 구멍을 각각이 포함하고 있는 중간 벽들에 의해 서로 분리된 실린더 공동(cavity)들을 포함하는 엔진 블록을 사용하여 내구성 시험을 하는 데에 사용되는 시편을 제작하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 엔진 블록의 중간 벽의 한 영역으로부터 시편을 떼어내되 그 시편이 볼트 구멍을 포함하도록 해서 떼어내는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 시편 제작 방법에 의해 마련된 시편을 사용하여 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 하는 데에 사용되는 시험 조립체를 제작하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 시험 조립체를 구성하는 시편의 볼트 구멍에 모의 조립체(dummy assembly)를 결합시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 시험 조립체 제작 방법에 의해 마련된 시험 조립체를 사용하여 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 시험 조립체에 대해 맥동 피로 시험을 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 시험 방법에 의해 생성된 하중/수명 곡선과 관련된 엔진 블록에 의해서 달성된다.
본 발명에 따르면 파괴되지 않은 엔진 블록에 모의 구성요소, 시험 요소 등을 직접 적용하는 대신에 내구성 시험을 하기 위한 시편을 엔진 블록으로부터 떼어낸다는 사실로 인해, 엔진 블록의 내구성 시험을 위한 또 다른 선택적인 방법도 마련될 수 있다.
본 발명의 이점은 엔진 블록의 볼트 구멍 영역 각각이 최종 하중/수명 곡선에 기여를 하게 되고, 그에 따라 그 볼트 구멍 영역 각각이 조작자의 선택에 따른 개별적인 하중을 받게 할 수 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점은 생산품에서 제외되는 엔진 블록의 수가 더 적기 때문에 시험 비용이 더 낮아진다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점은 맥동 주파수를 증가시킬 수 있어서 짧아진 리드 타임(lead time)으로 인한 증가된 시험 용량을 제공할 수 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점으로는, 본 발명의 시험 방법에 의하면 중요한 영역에 국부적으로 덜 복잡한 하중을 부여하고 더 정확한 응력 조절을 할 수 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점으로는, 주조 파라미터 및 다른 파라미터들에 대한 효율적인 연구를 수행할 수 있는 가능성을 제공한다는 점이다.
도 1은 본 발명에 따른 피시험 엔진 블록에 대한 개략도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 시편의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 모의 조립체의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 시험 조립체의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 특수 당김 장치 안에 삽입된 모의 조립체의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 축 방향 유압 피로 시험 리그에 대한 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 시편 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 시험 조립체 제작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 내구성 시험 수행 방법을 나타내는 흐름도이다.
내구성 시험을 하려고 하는 파괴되지 않은 엔진 블록에 모의 구성요소, 시험 요소 등을 바로 적용하는 대신에, 본 발명에 다른 내구성 시험을 하려고 하는 엔진 블록으로부터 시편을 떼어낸다. 완전하게 제조된 엔진 블록이 시편 제작을 위해 사용될 수 있다. 도 1은 위에서 바라본 엔진 블록(100)에 대한 개략도이다. 엔진 블록(100)은 인라인-블록 또는 V-블록과 같은 각기 다른 형태로 될 수 있다. 본 실시예에서, 엔진 블록(100)은 6개의 원통형 공동(105)을 구비하는 인라인 엔진 블록으로서, 상기 6개의 원통형 공동(105)은 중간 벽들에 의해 서로 분리되어 있다. 엔진 블록(100)은 다수의 볼트 구멍(110)들을 포함한다. 볼트 구멍(110)은주 베어링 캡 볼트 구멍이거나, 혹은 내측에 나사가 형성되는 실린더 헤드 볼트 구멍과 같은 다른 형태의 볼트 구멍일 수 있다. 볼트 구멍(110)들은 크랭크 샤프트의 제위치에 유지되는 주 베어링 캡 볼트 등과 같은 볼트들을 수용하기 위한 것이다. 엔진 블록(100)의 설계는 시험 조건 하에서의 균열들이 중간 벽의 볼트 구멍(110)들의 나사부나 혹은 바닥 반경부에 규칙적으로 나타나도록 한다. 따라서 시편은 볼트 구멍(110)을 포함하게 해서 떼어낸다. 통상적으로, 그리고 본 실시예에서, 각 중간 벽에는 주 베어링 캡을 위한 2개의 볼트 구멍(110)들이 있다. 따라서, 중간 벽을 포함하는 영역(115)을 엔진 블록(100)으로부터 떼어낸다. 이는 절단기에 의한 잘라냄에 의해서 수행된다. 이렇게 중간 벽을 포함하는 떼어낸 영역(115)은 2개의 볼트 구멍(110)을 포함한다. 실린더가 6개인 본 실시예에서는, 중간 벽을 포함하는 5개의 영역(115)을 도 1에 점선 직사각형으로 나타낸 바와 같이 떼어낼 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 선 A-A를 따른 엔진 블록(100)의 단면도로서 제거할 중간 벽(115)을 포함해서 나타내고 있는 것이다. 중간 벽(115)의 한 영역에서 하나의 볼트 구멍(110)을 포함하는 시편(120)을 떼어낸다. 이는 절단기에 의한 잘라냄에 의해서 수행된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 그리고 도 2로부터도 알 수 있는 바와 같이, 중간 벽(115)은 2개의 볼트 구멍(110)을 포함한다. 따라서 떼어낸 하나의 중간 벽(115)으로부터 2개의 시편을 떼어낼 수 있고, 이 때 각 시편(120)은 하나의 볼트 구멍(110)을 포함하는 한 영역으로부터 떼어낼 수 있다. 실린더가 6개이고 중간 벽(115)이 5개인 본 실시예에서, 하나의 동일한 엔진 블록(100)에서 10개 의 시편을 떼어낼 수 있다.
도 3은 시편(120)의 사시도를 도시하는 것이다. 시편은 볼트 구멍(110)이 그 시편(120)의 제1 단부(130)에 개구를 갖도록 하고 또한 볼트 구멍(110)이 그 시편(120)의 길이의 절반 이상만큼 시편(120) 내측에서 축방향으로 연장하도록 해서 떼어낸다. 볼트 구멍(110)은 도 3에 점선으로 표시되어 있다. 시편(120)은 제2 단부(132)를 포함하고, 시편의 제2 단부는 축방향 유압 시험 리그(rig)(185)(도 7에 도시됨)와 계합하기에 적합한 방식으로 형상이 형성되어 있다. 시험 중에 균열이 볼트 구멍(110)들로부터 기원하도록 하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 시편(120)의 중간 부분(125)은 원형 단면이 되도록 선반 가공하거나 절삭하여서 시편의 원통형 부분을 구성하게 해서 시편(120)에 포함된 볼트 구멍(110)이 시편(120)의 원통형 중간 부분(125)과 동축을 이루게 한다. 시편(120)의 길이는 일례로 150 내지 300mm, 바람직하기로는 대략 180mm로 할 수 있다. 시편의 제2 단부(132)는 축방향 유압 피로 시험 리그와 계합되는 고정 영역을 구성한다.
제2 단부(132)는 직사각형 단면을 가지며, 고정 장치에 따라 달라질 수 있으며 또한 인장 강도, 탄성 계수 등과 같은 정적 재료 특성을 평가하기 위한 인장 시험 시편에 대한 있을 수 있는 제조 수요에 따라 달라질 수 있는 길이를 가진다. 시편(120)의 중간 부분(125), 즉 시편(120)의 원형 단면 부분은 일례로 28 내지 36mm, 바람직하기로는 32mm인 직경과, 40 내지 100mm, 바람직하기로는 60mm의 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 시험 방법에 있어서, 도 4에 도시된 모의 조립체(135)가 사용된 다. 모의(dummy)라는 용어는 본 명세서에서는 시험을 위해 준비되어서 시험만을 위해 사용되는 대체 요소로서 정의되는 바, 이 모의 요소(dummy element)는 엔진 블록(100)으로 하여금 상기 모의 요소가 실제 요소라고 믿게 하는 것, 일례로 엔진 블록(100)으로 하여금 상기 모의 요소가 실제의 주 베어링 캡이라고 믿게 하는 것이다. 상기 모의 조립체(135)는 모의 요소(140)와 볼트(145)를 포함한다. 모의 요소(140)는 본 실시예에서는 원통형인 모의 주 베어링 캡이다. 모의 요소(140)는 또한 모의 실린더 헤드와 같은 다른 형태의 모의 요소일 수도 있다. 모의 요소(140)는 제1 단부(146)와 제2 단부(147)를 포함한다. 모의 요소(140)는 그의 제1 단부(146)에 헤드(148)를, 즉 모의 요소(140)의 나머지 부분보다 큰 직경을 갖는 부분을 포함한다. 두 개의 다른 직경부의 높이 차이는, 즉 헤드(148)와 모의 요소(140)의 나머지 부분의 직경의 차이는 견부(150)를 형성한다. 견부(150)는 당김 장치(155, 도 6에 도시됨)에 걸리도록 하기 위한 것이다. 모의 요소(140)는 또한 그 축방향으로 통공(160)을 포함한다. 상기 통공(160)은 도 4에 점선으로 표시되었다. 볼트(145)는 주 베어링 볼트이거나 혹은 실린더 헤드 볼트와 같은 다른 형태의 볼트일 수 있고, 한 단부에는 헤드(165)를 포함하고 타 단부에는 나사가 형성되어 있다. 헤드(165)의 직경은 모의 요소(140)의 통공(160)보다 크고, 볼트(145)의 나머지 부분의 직경은 모의 요소(135)의 통공의 직경보다 작은 직경이다. 볼트(145)는 통공(160)을 통하여 볼트(145)의 헤드(165)에 의해 정지되는 위치까지 놓이게 된다. 조립된 모의 요소(140)와 볼트(145)는 도 4에 도시된 모의 조립체(135)를 형성한다.
도 5를 참조하면, 이어서 주 베어링 조립체(135)는, 일례로, 통공(160)으로부터 뻗어 나온 볼트(145)를 시편(120)의 나사 형성 볼트 구멍(110) 안으로 나사 체결시킴으로써, 시편(120)의 볼트 구멍(110)에 계합된다. 시편(120)과 계합된 주 베어링 조립체(135)는 시험 조립체(166)를 구성한다. 모의 요소(140)의 제2 단부(147)가 시편(120)의 제1 단부(130)의 표면에 대항해서 지탱되도록 볼트(145)가 볼트 구멍(110)에 계합된다. 계합이 나사 체결에 의해 행해지는 경우, 실제처럼 모의하는 데 소요되는 토크로, 통상적으로는 50 뉴튼미터(Nm) 더하기 90도 각도 변위 ~ 200Nm 더하기 90도 각도 변위로 나사 체결시킨다.
이어서 계합된 주 베어링 조립체(135) 및 시편(120)을 도 6에 도시된 특수 당김 장치(155)에 삽입시킨다. 상기 당김 장치(155)는 제1 단부(167)와 제2 단부(168)를 포함한다. 제1 단부(167)는 축방향 유압 피로 시험 리그에 계합되기에 적합한 방식으로 그 형상이 형성된다. 당김 장치(155)는 공동(170)을 포함한다. 공동(170)은 당김 장치(155)의 제2 단부(168) 내의 개구(175)를 포함하고, 상기 개구(175)는 모의 요소(140)의 최소 직경보다 큰 직경을 가지며 모의 요소(140)의 헤드(148)보다 좁게 구성할 수 있다. 모의 요소(140)는, 당김 장치(155)의 공동(170) 안으로 삽입시켜서, 헤드(148)를 공동(170) 내측에 있게 하고, 개구(175)를 통해서 뻗어 나와서, 헤드(148)의 견부(150)에 의해 걸리게 함으로써, 당김 장치(155)에 계합되는데, 이것이 가능한 이유는 헤드(148)가 당김 장치(155)의 개구(175)를 관통하기에는 너무 큰 직경을 가지고 있기 때문이다. 개구(175)는 또한 헤드(148)보다 큰 직경을 가질 수도 있다. 이 경우, 헤드(148)가 개구(175)를 빠져나가지 않도 록 하기 위해 개구(175)의 내측과 헤드(148)의 견부(150) 사이에 2개의 특수 설계된 고정 와셔(178)가 사용될 수 있다. 계합된 주 베어링 조립체(135)와 시편(120), 즉 시험 조립체(166)는 당김 장치(155) 안에 삽입된다. 당김 장치(155)는 계합된 주 베어링 조립체(135)와 시편(120)이 당김 장치(155) 안에 삽입되기 전이나 혹은 후에 축방향 유압 피로 시험 리그에 장착시킬 수 있다. 그러나 계합된 주 베어링 조립체(135)와 시편(120)을 당김 장치(155) 안에 삽입하기 전에 장착하는 것이 계합 작업 처리를 더 쉽게 할 수 있을 것이다.
시험 조립체(166)를 도 7에 도시된 바와 같이 축방향 유압 피로 시험 리그(185)에 장착한다. 당김 장치(155)의 제1 단부(167)를 구성하는 시험 조립체의 일 단부를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)의 제1 장착 장치(190)에 장착시킨다. 앞에서 설명한 바와 같이 계합된 주 베어링 조립체(135)와 시편(120)을 당김 장치(155) 안에 삽입하기 전에 당김 장치(155)의 제1 단부(167)를 축방향 유압 피로 시험 리그에 장착시키는 것이 취급에 용이할 것이다. 시편(120)의 제2 단부(132)를 구성하는 시험 조립체의 타 단부를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)의 제2 장착 장치(190)에 장착시킨다. 이어서 시편(120)은 R > 0, 일례로 0.01~0.5, 바람직하기로는 0.1인 맥동 피로 하중을 받게 된다. 여기서, R은 최소 하중과 최대 하중 사이의 몫(quotient)으로서, 이들 사이에서 하중이 변동, 즉 맥동한다. 내구성 시험을 해서 엔진 블록의 하중/수명 곡선을 형성하기 위해서는, 각기 다른 하중에서 일련의 시험들을 해야 하는데, 일례로 3 내지 35회의 시험, 바람직하기로는 20회의 시험이 요구된다. 본 명세서에서 사용되는 수명이라는 용어는 시편이 파단되는 사이 클 수로서 정의된다. 회주철로 제조된 엔진 블록을 사용하는 일 실시예에서는, 상기 각기 다른 하중들은, 사용되는 최대 하중 시리즈들이 50 내지 80 킬로뉴튼(kN) 범위 내에서 선택될 수 있도록 한 것으로 구성할 수 있다. 사용된 최소 하중은 선택된 R 값에 의해서 결정된다. 맥동 주파수는 1Hz 이상으로 할 수 있다. 시험 시간은 가능한 한 짧아야 하므로, 성공적으로 시험되는 50Hz 정도의 가능한 한 높은 주파수를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 대략 100Hz까지의 주파수를 사용하는 것은 가능하다. 시편(120)은 미리 결정된 사이클 수, 일례로 5 x 105 ~ 2 x 107 사이클, 바람직하기로는 2 x 106 사이클까지의 반복 주기를 겪게 되고, 그러면 끝난 것으로 간주하게 되는데, 이는 다시 말해 시편(120)이 미리 결정된 사이클 수까지 파단 없이 작동되고 있을 때에 시험이 정지되었다는 것이다. 신뢰성 있는 일련의 시험들에 있어서, 미리 결정되는 사이클 수는 대부분의 시편이 미리 결정된 사이클 수에 도달하기 전에 파단되도록 결정된다. 파단에 이르게 하는 하중 수준과 사이클 수를 각 시편에 대한 시험 결과로 기록한다. 이어서 상기 시험 결과들을 하중/수명 곡선에 그려 넣는다. 최종적으로 하중/수명 곡선은 각기 다른 엔진 블록들, 일례로 각기 다른 재료와 디자인으로 된 블록들의 내구성을 비교하는 데 사용된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 시편은 6개의 원통형 공동을 구비한 인라인 엔진 블록으로부터 취해질 수 있다. 이는 20회의 일련의 시험이 2개의 엔진 블록만을 필요로 하는 것을 의미하는 것으로, 이는 곧 엔진 블록의 소비를 적게 한다는 것을 의미한다. 50Hz의 주파수 및 2 x 106 사이클의 미리 결정된 사이클 수를 이용한 20 회의 일련의 시험은 대략 1주일만 소요되는데, 이는 짧은 시간이다. 이는 엔진 블록의 품질을 더 빨리 결정할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.
이와 같이, 엔진 블록은 본 발명의 시험 방법에 의해 생성된 하중/수명 곡선을 가질 수 있다. 각기 다른 엔진 블록들 또는 다른 형태의 엔진 블록들을 각각 다른 하중/수명 곡선을 생성하는 각기 다른 일련의 시험들에서 시험할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 엔진 블록(100)을 사용한 내구성 시험에 사용되는 시편(120)을 제조하는 방법에 대해 도 8을 참조하여 간단하게 설명한다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계(801) - 시편(120)이 볼트 구멍(110)을 포함하도록 엔진 블록의 중간 벽(115)의 한 영역으로부터 시편(120)을 떼어낸다.
단계(802) - 시편(120)의 제2 단부(132)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)와 계합되기에 적합한 형상으로 형성한다.
단계(803) - 시편(120)의 중간 부분(125)을 원형 단면이 되도록 선반 가공하거나 절삭하여서, 시편(120)의 상기 선반 가공되거나 절삭되어 원통형이 된 부분(125)과 시편에 포함된 볼트 구멍(110)이 동축을 이루도록 한다.
단계(804) - 시편(120)은 일례로 150 내지 300mm, 바람직하기로는 대략 180mm의 길이가 되게 형성한다.
이하에서는, 엔진 블록(100)을 사용하여 내구성 시험을 하는 데 사용하는 시험 조립체(166)를 제작하는 본 발명에 따른 방법에 대해 도 9를 참조하여 간단하게 설명한다. 이 방법은 앞에서 설명한 방법의 단계들, 즉 단계(801) 내지 단계(804) 에 따른 방법에 의해 제작된 시편(120)을 사용하며, 다음의 단계들을 포함한다.
단계(901) - 볼트(145)가 통공(160)을 관통하여 볼트(145)의 헤드(165)에 의해 정지되는 위치까지 놓이게 함으로써 모의 요소(140)와 볼트(145)를 조립하고, 이렇게 조립된 모의 요소(140)와 볼트(145)는 모의 조립체(135)를 구성한다.
단계(902) - 모의 조립체(135)를 시편(120)의 볼트 구멍(110)에 계합시켜서 시험 조립체(166)를 구성한다.
이하에서는, 엔진 블록(100)을 사용한 내구성 시험을 수행하는 본 발명에 따른 방법에 대해 도 10을 참조하여 간단히 설명한다. 이 방법은 앞에서 설명한 본 발명에 따른 방법의 단계들, 즉 단계(901) 내지 단계(902)에 의해 제작된 시험 조립체(166)를 사용하고, 다음의 단계들을 포함한다.
단계(1001) - 당김 장치(155)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)에 장착한다.
단계(1002) - 시험 조립체(166)를 상기 당김 장치에 계합시킨다.
단계(1003) - 시험 조립체(166)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)에 장착시킨다.
단계(1004) - 시험 조립체(166)에 대해 맥동 피로 시험을 행한다.
본 발명은 이상에서 설명한 양호한 실시예들에 제한되지 않는다, 여러 가지 의 대체적인 것, 수정된 것, 그리고 균등물을 사용할 수 있다. 따라서, 이상에서 설명한 실시예들은 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 볼트 구멍(110)을 각각 포함하고 있는 중간 벽(115)에 의해 서로 분리되는 실린더 공동(105)을 포함하는 엔진 블록(100)을 사용한 내구성 시험에 사용되는 시편(120)을 제작하는 시편 제작 방법에 있어서,
    시편(120)이 볼트 구멍(110)을 포함하도록
    시편(120)을 엔진 블록의 중간 벽(115)의 한 영역으로부터 시편을 떼어내되 그 시편(120)이 볼트 구멍(110)을 포함하도록 해서 떼어내는 단계(801)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시편(120)은 제1 단부 및 제2 단부(132)를 포함하고, 상기 시편은, 볼트 구멍(110)이 시편(120)의 상기 제1 단부(130)에서 개구를 갖도록 하며 또한 볼트 구멍(110)이 시편의 축방향으로 연장하도록 해서, 떼어낸 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    시편(120)의 제2 단부(132)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)와 계합되기에 적합한 형상으로 형성하는 단계(802)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    시편(120)의 중간 부분(125)을 원형 단면이 되도록 선반 가공하거나 절삭하여, 시편(120)의 상기 선반 가공되거나 절삭되어 원통형이 된 부분(125)과 시편에 포함된 볼트 구멍(110)이 동축을 이루도록 한, 선반 가공 또는 절삭 단계(803)도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시편(120)의 원형 단면은 그 직경이 28 내지 36mm, 바람직하기로는 32mm되게 선반 가공 또는 절삭되는 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시편(120)을 150 내지 300mm, 바람직하기로는 180mm의 길이가 되게 형성하는 단계(804)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제작된 시편(120)을 사용하여, 엔진 블록(100)을 사용한 내구성 시험에 사용하는 시험 조립체(166)를 제작하는 시험 조립체 제작 방법에 있어서,
    모의 조립체(135)를 시편(120)의 볼트 구멍(110)에 계합시켜서 시험 조립체(166)를 구성하는 계합 단계(902)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 조립체 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    모의 요소(140)가 그 축방향으로 통공(160)을 포함하고, 볼트(145)가 그 일 단부에 헤드(165)를 포함하며,
    당해 시험 조립체 제작 방법은, 상기 볼트(145)가 상기 통공(160)을 관통하여 볼트(145)의 헤드(165)에 의해 정지되는 위치까지 놓이게 함으로써 상기 모의 요소(140)와 상기 볼트(145)를 조립하고, 이렇게 조립된 모의 요소(140)와 볼트(145)가 모의 조립체(135)를 구성하게 하는 조립 단계(901)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 조립체 제작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    모의 조립체(135)와 시편(120)의 볼트 구멍(110)을 계합시키는 상기 조립 단계(902)는, 모의 요소(140)의 제2 단부(147)가 시편(120)의 제1 단부(130)의 표면에 대항해서 지탱되도록, 모의 요소(140)의 통공(160)으로부터 뻗어 나온 볼트(145)를 시편(120)의 볼트 구멍(110) 안으로 계합시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 시험 조립체 제작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 볼트(145)는, 시편(120)의 볼트 구멍(110)에, 50 뉴튼미터(Nm) 더하기 90도 각도 변위로부터 200Nm 더하기 90도 각도 변위까지의 범위의 토크로, 나사 체결시킴으로써 계합되는 것을 특징으로 하는 시험 조립체 제작 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제작된 시험 조립체(166)를 사용하여, 엔진 블록(100)을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 시험 조립체(166)에 대해 맥동 피로 시험을 행하는 단계(1004)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    당김 장치(155)가 사용되고,
    당해 방법은, 상기 당김 장치(155)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)에 장착하는 단계(1001)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 시험 조립체(166)를 상기 당김 장치(155)에 계합시키는 계합 단계(1002)도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 조립체(166)를 축방향 유압 피로 시험 리그(185)에 장착시키는 장착 단계(1003)도 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 조립체(166)에 대해 맥동 피로 시험을 행하는 단계(1004)는 R > 0인 맥동 피로 하중에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 조립체(166)에 대해 맥동 피로 시험을 행하는 단계(1004)는 1 내지 100Hz의 맥동 주파수에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 조립체(166)에 대해 맥동 피로 시험을 행하는 단계(1004)는 시편(120)이 아직 파단되지 않은 경우 미리 결정된 사이클 수 이후에 종료하는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 미리 결정된 사이클 수는 5 x 105 내지 2 x 107 사이클, 바림직하기로는 2 x 106 사이클인 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    당해 방법이 일련의 여러 시편들에 대해서 각기 다른 하중에서 사용되고,
    파단에 이르기까지의 하중 수준 및 사이클 수를 하중/수명 곡선에 그려 넣는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록을 사용한 내구성 시험을 수행하는 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 내구성 시험을 수행하는 방법에 의해 생성된 하중/수명 곡선과 결합된 엔진 블록.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE535595C2 (sv) * 2011-02-04 2012-10-09 Scania Cv Ab Metod för att bestämma utmattningshållfasthet hos motorkomponenter
CN102519787A (zh) * 2012-01-13 2012-06-27 中国重汽集团济南动力有限公司 一种发动机机体脉冲试验用模拟缸盖
CN103162965B (zh) * 2013-03-22 2016-01-13 潍柴动力股份有限公司 一种柴油机的机体疲劳实验装置
CN103454143B (zh) * 2013-06-04 2015-09-02 浙江豪情汽车制造有限公司 一种测量螺栓扭矩对应拉力的夹具
CN103760038B (zh) * 2013-12-24 2016-06-22 天威保变（秦皇岛）变压器有限公司 一种变压器螺柱焊接抗拉强度的检测方法
CN104819902A (zh) * 2015-05-15 2015-08-05 中国重汽集团济南动力有限公司 一种凸焊轴类零件焊接强度非破坏检验工具
CN112345256A (zh) * 2020-11-19 2021-02-09 中国第一汽车股份有限公司 一种发动机缸体疲劳试验方法
CN117929172B (zh) * 2024-03-25 2024-05-31 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种发动机关键件疲劳试验载荷确定方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1950917A1 (de) * 1969-10-09 1971-04-29 Goetzewerke Pruefvorrichtung
US4637259A (en) * 1985-12-02 1987-01-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fatigue test machine
FR2651319A1 (fr) * 1989-08-29 1991-03-01 Montupet Banc d'essai de fatigue mecanique des culasses de moteurs.
CN1042050C (zh) * 1992-09-07 1999-02-10 周原 旋转气缸内燃机
JPH11304603A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Toshiba Corp 残留応力測定方法および装置
JPH11316174A (ja) 1998-04-30 1999-11-16 Toyota Motor Corp シリンダブロック軸受部の試験装置
GB9828292D0 (en) * 1998-12-23 1999-02-17 Maddison Anthony Variable stress test apparatus
FR2806160B1 (fr) 2000-03-10 2002-06-14 Ace Engineering Banc d'essai pour culasse de moteur a combustion interne
GB0019434D0 (en) * 2000-08-09 2000-09-27 Rolls Royce Plc A device and method for fatigue testing of materials
US6718833B2 (en) * 2001-03-05 2004-04-13 Adtech Systems Research, Inc. Multiaxial high cycle fatigue test system
DE10238361B4 (de) 2002-08-16 2006-12-07 Johann A. Krause Maschinenfabrik Gmbh Vorrichtung zum Antrieb eines schleppend zu prüfenden Verbrennungsmotors
US6813960B1 (en) * 2002-08-19 2004-11-09 Southwest Research Institute Asymmetrical column assembly for high-cycle fatigue test machines
KR100569143B1 (ko) * 2004-02-26 2006-04-07 현대자동차주식회사 실린더블록 샴부의 잔류응력 측정방법
GB0410967D0 (en) * 2004-05-17 2004-06-16 Rolls Royce Plc An apparatus and method for fatigue testing
GB0412591D0 (en) * 2004-06-05 2004-07-07 Rolls Royce Plc An apparatus and a method for testing attachment features of components
JP4479664B2 (ja) * 2006-01-24 2010-06-09 株式会社豊田中央研究所 多連式試験システム

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Publication number Publication date
JP2009526225A (ja) 2009-07-16
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SE0600295L (sv) 2007-01-16
EP1984721A4 (en) 2015-05-27
CN101379382B (zh) 2011-07-20
SE528669C2 (sv) 2007-01-16
US7921708B2 (en) 2011-04-12
US20090100938A1 (en) 2009-04-23
BRPI0708031A2 (pt) 2011-05-17

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