KR20100059478A - 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법 - Google Patents

차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 변위센서를 이용하여 베리어 또는 팬들럼과 직접적인 충돌 없이 범퍼빔의 변위량을 자동으로 검출하여 표시함으로서 차량의 저속 충돌시험을 통한 범퍼빔의 변위량 측정결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법을 제공한다.
충돌시험, 변위측정장치, 변위측정방법, 변위센서

Description

차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법{A DISPLACEMENT DETERMINATION DEVICE FOR IMPACT TEST OF VEHICLES AND A DISPLACEMENT DETERMINATION METHOD}
본 발명은 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 저속 충돌시험 시, 변위센서를 이용하여 베리어 또는 팬들럼과 직접적인 충돌 없이 범퍼빔의 변위량을 자동으로 검출하여 표시하는 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 메이커 또는 조립부품 업체에서 최초로 신차 혹은 조립품을 개발하는 경우, 개발된 제품의 안전도를 체크하기 위하여 다양한 안전성 시험을 하게되는데, 이는 일정한 기준을 마련하고 이 기준에 합당한지 여부에 따라 완성도를 체크하게 된다.
차량에 있어서의 안전성은 특히, 승차자의 생명에 관련하는 바, 차량의 완성도에 가장 많은 영향을 미치는 요소라 할 수 있으며, 세계 여러 나라에서도 이와 같은 차량의 안전도에 가장 엄격한 기준을 적용시키고 있는 실정이다.
이러한 안전성 시험에서, 범퍼빔이 경우, 저속 충돌 시, 변위량을 검출하여 완성도를 측정하고 있는데, 이러한 범퍼빔의 충돌 변위량을 측정하기 위해서는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 대차(101)의 전방 양측에 구성되는 스테이(103)를 통하여 범퍼빔(105)을 횡방향으로 장착하고, 이를 배리어(107; BARRIER)에 저속으로 충돌시켜 그때의 범퍼빔(105)의 변위량을 검출하거나, 펜들럼(PENDULUM; 미도시) 시험을 통하여 검출하게 된다.
종래에는 이러한 범퍼빔(105)의 변위량을 측정하기 위하여, 도 8에서 도시된 바와 같이, 일반적인 삽탈식 안테나(109)를 장착블록(111)에 고정하고, 이 장착블록은 범퍼빔(105)의 충돌부위의 상부에 대응하여 대차(101) 상에 테이프(미도시) 등으로 붙여서 고정하였으며, 충돌 시험 후에는 안테나(109)의 밀려들어간 길이를 자를 이용하여 측정하였다.
그러나 상기와 같이, 범퍼빔(105)의 충돌 변위량을 측정하기 위한 종래의 변위 측정용 안테나(109)는 베리어(107)나 펜들럼에 직접적으로 충돌되어 밀려들어간 변위량을 측정하는 접촉방식으로 잦는 충돌시험으로 상기 안테나(109)가 휘어지거나 마모 등에 의해 오차가 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 안테나(109)의 밀려들어간 길이를 자를 이용해서 측정함으로써, 범퍼빔(105)의 정확한 충돌 변위량을 측정하는 것이 어려워 측정결과에 신뢰성을 갖기 어려운 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 변위센서를 이용하여 베리어 또는 팬들럼과 직접적인 충돌 없이 범퍼빔의 변위량을 자동으로 검출하여 표시함으로서 차량의 저속 충돌시험을 통한 범퍼빔의 변위량 측정결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량의 충격시험용 변위측정장치는 대차의 상부 전방 일측에 장착되어 베리어에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어에 대한 대차의 충돌 순간, 상기 대차가 밀려들어간 변위량을 검출하는 제1변위센서; 상기 대차의 전방 일측에 장착되어 범퍼빔의 후면에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어에 대한 대차의 충돌 순간, 상기 범퍼빔이 밀려들어간 변위량을 검출하는 제2변위센서; 상기 대차의 상부 일측에 구성되어 상기 제1변위센서 및 제2변위센서로부터 입력되는 각 변위신호를 실시간 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차 및 범퍼빔의 변위량 및 상기 범퍼빔의 영구 변형량을 산출하는 제어기; 상기 제어기로부터 입력되는 대차 및 범퍼빔의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔의 영구 변위량 정보를 표시하는 표시수단을 포함한다.
상기 제1변위센서는 레이저 변위센서인 것으로 할 수 있으며, 상기 제2변위 센서도 레이저 변위센서인 것으로 할 수 있다.
상기 표시수단은 상기 제어기의 일측에 장착된 상태로, 상기 제어기로부터 인가되는 대차 및 범퍼빔의 변위량 정보와 상기 범퍼빔의 영구 변형량 정보를 시험자가 인식할 수 있도록 수치로 표시하여 주는 모니터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 차량의 충격시험용 변위측정방법은 대차의 상부 전방 일측에 장착되는 제1변위센서와, 상기 대차의 전방 일측에 장착되는 제2변위센서를, 베리어와 범퍼빔 후면에 대하여 각각 "0"점을 설정하는 단계; 상기 대차를 상기 베리어에 대하여 일정속도의 저속으로 충돌시켜 충돌시험을 실시하는 동안 상기 제1변위센서와 제2변위센서의 실시간 변위신호를 수집하는 단계; 상기 제1변위센서 및 제2변위센서의 각 실시간 변위신호를 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차의 변위량(Intrusion)과 범퍼빔의 변위량(Defiection) 및 충돌 이후의 상기 범퍼빔의 영구 변형량을 분석하여 변위량 정보로 산출하는 단계; 상기 대차의 변위량 정보와 상기 범퍼빔의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔의 영구 변위량 정보를 모니터를 통하여 표시하는 단계로 이루어진다.
상기 제1변위센서의 "0"점 설정은 상기 대차 상의 범퍼빔을 상기 베리어에 접촉시킨 상태로, 상기 제1변위센서로부터 상기 베리어까지의 거리를 "0"으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제2변위센서의 "0"점 설정은 상기 제2변위센서로부터 상기 범퍼빔의 후면까지의 거리를 "0"으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 대차의 변위량(Intrusion)은 상기 제1변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의한 최저 피크(Peak)값인 것을 특징으로 한다.
상기 범퍼빔의 변위량(Defiection)은 상기 제2변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의한 최저 피크(Peak)값인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 범퍼빔의 영구 변형량은 상기 제2변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 충돌 이후, 일정 변위값을 유지하는 영구변형구간의 변위값인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법에 의하면, 2개의 변위센서를 이용하여 베리어 또는 펜들럼과 직접적인 충돌 없이 범퍼빔의 변위량을 자동으로 검출하여 표시함으로서 차량의 저속 충돌시험을 통한 범퍼빔의 변위량 측정결과의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 종래의 변위 측정용 안테나 대신 비접촉식 변위센서를 적용함으로 인한 장치의 내구성을 유지하며, 측정위치가 자유롭다는 등의 이점도 있으며, 무엇보다 범퍼빔의 충돌 이후, 복원되는 복원량을 고려한 범퍼빔의 영구 변형량도 측정이 가능한 이점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치가 적용된 상태의 차량 용 범퍼빔의 저속 충돌시험을 도시한 평면도 및 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치의 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 차량의 충격시험용 변위측정장치는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1변위센서(11))와 제2변위센서(13), 제어기(15) 및 표시수단(17)을 구비한다.
상기 제1변위센서(11)는 저속 충돌시험용 대차(1)의 상부 전방 일측에 장착되며, 베리어(7)에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어(7)에 대한 대차(1)의 충돌 순간, 상기 대차(1)가 밀려들어간 변위량을 검출하게 되며, 레이저빔(B)을 통한 충돌 포인트를 확인 할 수 있는 레이저 변위센서로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제2변위센서(13)는 상기 대차(1)의 전방 중앙에 장착되며, 스테이(3)를 통하여 대차(1)에 장착된 범퍼빔(5)의 후면에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어(7)에 대한 대차(1)의 충돌 순간, 상기 범퍼빔(5)이 밀려들어간 변위량을 검출하게 된다.
여기서, 상기 제2변위센서(13)도 제1변위센서(11)와 같이, 레이저 변위센서로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제어기(15)는 상기 대차(1)의 상부 일측에 설치된 상태로, 상기 제1변위센서(11)와 제2변위센서(13)로부터 변위신호를 수신하도록 전기적으로 연결된다.
이러한 제어기(15)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 제1변위센서(11) 및 제2변위센서(13)로부터 입력되는 각 변위신호를 실시간 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차(1)의 변위량과 범퍼빔(5)의 변위량 및 상기 범퍼빔(5)의 영구 변형량을 산출하도록 제어로직을 갖는다.
또한, 상기 표시수단(17)은 상기 제어기(15)로부터 입력되는 대차(1)의 변위량 정보와 범퍼빔(5)의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔(5)의 영구 변위량 정보를 표시하게 되는데, 이러한 표시수단(17)은 상기 제어기(15)의 일측에 장착되는 LCD 모니터로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 표시수단(17)은 제어기(15)로부터 인가되는 대차(1)의 변위량 정보와 범퍼빔(5)의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔(5)의 영구 변형량 정보 등을 시험자가 인식할 수 있도록 수치로 표시하여 주게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치를 이용한 변위측정방법의 공정 블록도이다.
이러한 차량의 충격시험용 변위측정장치를 통한 변위측정방법은, 상기 도 4에서 도시한 바와 같이, 먼저, 대차(1)의 상부 전방 일측에 장착되는 제1변위센서(11)는 상기 베리어(7)에 대하여 "0"점을 설정하고, 상기 대차(1)의 전방 중앙에 장착되는 제2변위센서(13)는 상기 범퍼빔(5)의 후면에 대하여 "0"점을 설정한다.(S1)
즉, 상기 제1변위센서(11)의 "0"점 설정은 상기 대차(1) 상의 범퍼빔(5)을 상기 베리어(7)에 접촉시킨 상태로, 상기 제1변위센서(11)로부터 상기 베리어(7)까 지의 거리를 "0"으로 설정하여 "0"점 설정을 실시하게 된다.
그리고 상기 제2변위센서(13)의 "0"점 설정은 상기 제2변위센서(13)로부터 상기 범퍼빔(5)의 후면까지의 거리를 "0"으로 설정하여 "0"점 설정을 실시한다.
이와 같이, 제1변위센서(11)와 제2변위센서(13)의 "0"점 설정이 완료되면, 상기 대차(1)를 상기 베리어(7)에 대하여 일정속도의 저속으로 충돌시켜 충돌시험을 실시하세 되는데, 이와 같이, 충돌시험을 진행하는 동안 상기 제1변위센서(11)와 제2변위센서(13)는 각각 실시간으로 변위신호를 출력하게 되며, 상기 제어기(15)는 각각의 변위신호를 실시간 수집하게 된다.(S2)
이어서, 상기 저속 충돌시험이 완료되면, 제어기(15)는 상기 제1변위센서(11) 및 제2변위센서(13)의 각 실시간 변위신호를 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차(1)의 변위량(Intrusion)과 범퍼빔(5)의 변위량(Defiection) 및 충돌 이후의 상기 범퍼빔(5)의 영구 변형량(E)을 분석하여 변위량 정보를 산출한다.(S3)
여기서, 상기 변위량 비교는 인트루젼(Intrusion) 변위량(I)과 디플렉션(Deflection) 변위량(D)으로 구분된다.
먼저, 상기 인트루젼 변위량(I)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 충돌 시 범퍼빔(5)의 전면측 중앙부(P1)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후, 빔이 밀고 들어가 차량의 외부적으로 상관 파트의 변형에 영향을 주는 구간에서의 변형을 말하며, 본 실시예에서는 대차(1)의 변위량을 의미한다.
그리고 상기 디플렉션 변위량(D)은 충돌 시, 범퍼빔(5)의 배면측 중앙부(P2)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후 빔의 내부적 침입 허용구간에서의 변형을 말하며, 본 실시예에서는 범퍼빔(5)의 변위량을 의미한다.
결론적으로 두 요소(factor) 모두 변위량으로 표시하고, 실제 충돌 시험시에도, 동일한 조건으로 측정하며, 두 요소(factor)가 모두 고강도 재료 혹은 고강성 구조에서는 적게 밀려들어가는 것이 우수한 범퍼빔이라 할 수 있다.
이러한 측면에서, 상기 대차(1)의 변위량(Intrusion)(I)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 제1변위센서(11)로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의한 최저 피크(Peak)값이 된다.
그리고 상기 범퍼빔의 변위량(Defiection)(D)은, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 제2변위센서(13)로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의한 최저 피크(Peak)값이 된다.
한편, 상기 범퍼빔(5)의 영구 변형량(E)은 충돌시험 후, 자체 복원력에 의해 범퍼빔(5)이 복원된 상태를 고려하여 영구히 변형상태를 유지하는 변형량으로, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 제2변위센서(13)로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 충돌 이후, 일정 변위값을 유지하는 영구변형구간의 변위값이 된다.
따라서 제어기(15)는 상기한 바와 같은 대차(1)의 변위량(I) 정보와 상기 범퍼빔(5)의 변위량(D) 정보 및 상기 범퍼빔(5)의 영구 변위량(E) 정보를 표시수단(17)인 모니터를 통하여 표시함으로써 시험자가 충돌시험의 결과값을 쉽게 인식 할 수 있도록 해준다.(S4)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치가 적용된 상태의 차량용 범퍼빔의 저속 충돌시험을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치가 적용된 상태의 차량용 범퍼빔의 저속 충돌시험을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치를 이용한 변위측정방법의 공정 블록도이다.
도 5는 일반적인 범퍼빔의 충돌시험에서 변위량 비교시의 개념을 설명을 하기 위한 변위량의 개념 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치를 통하여 검출되는 시간대별 대차의 변위량 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변위측정장치를 통하여 검출되는 시간대별 범퍼빔의 변위량 그래프이다.
도 8은 종래기술에 따른 변위측정장치가 적용된 상태의 차량용 범퍼빔의 저속 충돌시험을 도시한 평면도이다.

Claims (10)

  1. 차량의 충격시험용 변위측정장치에 있어서,
    대차의 상부 전방 일측에 장착되어 베리어에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어에 대한 대차의 충돌 순간, 상기 대차가 밀려들어간 변위량을 검출하는 제1변위센서;
    상기 대차의 전방 일측에 장착되어 범퍼빔의 후면에 대하여 "0"점을 설정한 상태로, 상기 베리어에 대한 대차의 충돌 순간, 상기 범퍼빔이 밀려들어간 변위량을 검출하는 제2변위센서;
    상기 대차의 상부 일측에 구성되어 상기 제1변위센서 및 제2변위센서로부터 입력되는 각 변위신호를 실시간 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차 및 범퍼빔의 변위량 및 상기 범퍼빔의 영구 변형량을 산출하는 제어기;
    상기 제어기로부터 입력되는 대차 및 범퍼빔의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔의 영구 변위량 정보를 표시하는 표시수단을 포함하는 차량의 충격시험용 변위측정장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1변위센서는
    레이저 변위센서인 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제2변위센서는
    레이저 변위센서인 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정장치.
  4. 제1항에서,
    상기 표시수단은
    상기 제어기의 일측에 장착된 상태로, 상기 제어기로부터 인가되는 대차 및 범퍼빔의 변위량 정보와 상기 범퍼빔의 영구 변형량 정보를 시험자가 인식할 수 있도록 수치로 표시하여 주는 모니터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정장치.
  5. 차량의 충격시험용 변위측정방법에 있어서,
    대차의 상부 전방 일측에 장착되는 제1변위센서와, 상기 대차의 전방 일측에 장착되는 제2변위센서를, 베리어와 범퍼빔 후면에 대하여 각각 "0"점을 설정하는 단계;
    상기 대차를 상기 베리어에 대하여 일정속도의 저속으로 충돌시켜 충돌시험을 실시하는 동안 상기 제1변위센서와 제2변위센서의 실시간 변위신호를 수집하는 단계;
    상기 제1변위센서 및 제2변위센서의 각 실시간 변위신호를 내부 타이머를 통하여 시간대별로 분석하여 상기 대차의 변위량(Intrusion)과 범퍼빔의 변위 량(Defiection) 및 충돌 이후의 상기 범퍼빔의 영구 변형량을 분석하여 변위량 정보로 산출하는 단계;
    상기 대차의 변위량 정보와 상기 범퍼빔의 변위량 정보 및 상기 범퍼빔의 영구 변위량 정보를 모니터를 통하여 표시하는 단계로 이루어지는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1변위센서의 "0"점 설정은
    상기 대차 상의 범퍼빔을 상기 베리어에 접촉시킨 상태로, 상기 제1변위센서로부터 상기 베리어까지의 거리를 "0"으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
  7. 제5항에서,
    상기 제2변위센서의 "0"점 설정은
    상기 제2변위센서로부터 상기 범퍼빔의 후면까지의 거리를 "0"으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
  8. 제5항에서,
    상기 대차의 변위량(Intrusion)은
    상기 제1변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의 한 최저 피크(Peak)값인 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
  9. 제5항에서,
    상기 범퍼빔의 변위량(Defiection)은
    상기 제2변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 최대 변형에 의한 최저 피크(Peak)값인 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
  10. 제5항에서,
    상기 범퍼빔의 영구 변형량은
    상기 제2변위센서로부터 실시간 입력되는 "0"점 값으로부터 충돌 이후, 일정 변위값을 유지하는 영구변형구간의 변위값인 것을 특징으로 하는 차량의 충격시험용 변위측정방법.
KR1020080118264A 2008-11-26 2008-11-26 차량의 충격시험용 변위측정장치 및 변위측정방법 KR20100059478A (ko)

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