KR20110051560A - 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 스틸휠(Steel wheel)의 굽힘 모멘트 내구 시험(Cornering Fatigue Test) 방법에 관한 것으로서, 굽힘 모멘트 내구 시험시 스틸휠을 장착하여 횡력을 가하는 부하암에 장착되는 지그와 스틸휠의 휠 고정면 사이에 스틸휠의 균열을 방지하기 위한 댐핑 플레이트를 장착하여 시험하는 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법이 개시된다.

스틸휠, 굽힘 모멘트 시험, 댐핑 플레이트

Description

스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법{Method for testing cornering fatigue of steel wheel}

본 발명은 자동차의 스틸휠(Steel wheel)의 굽힘 모멘트 내구 시험(Cornering Fatigue Test) 방법에 관한 것으로서, 굽힘 모멘트 내구 시험시 스틸휠을 장착하여 횡력을 가하는 부하암에 장착되는 지그(Zig)와 스틸휠의 휠 고정면 사이에 스틸휠의 균열을 방지하기 위한 댐핑 플레이트를 장착하여 시험하는 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법이 개시된다.

일반적으로, 자동차에 부착되는 스틸휠의 내구성 시험 항목중 하나로서 스틸휠의 굽힘 방향의 모멘트에 관한 내구성을 시험하는 굽힘 모멘트 내구 시험(Cornering Fatigue Test)이 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이 굽힘 모멘트 내구 시험은 통상적으로 스틸휠(10)의 하부면을 시험장치의 고정대(20)에 거치한 후, 스틸휠(10)의 하부 외주면을 상기 고정대(20)에 형성된 클램프(40)에 클램프 고정볼트(41)를 이용하여 부착시키고, 굽힘 방향의 모멘트인 횡력을 상기 스틸휠(10)에 인가하는 부하암(30)을 상기 스틸휠(10)의 하부면 개구를 통하여 고정시킨다.

이때, 상기 부하암(30)에 상기 스틸휠(10)을 고정시키기 위하여 상기 부하암(30) 말단에 원형 평판 형상의 지그(31)를 부착하고, 상기 지그(31)와 상기 스틸휠(10)의 중심부에 형성된 휠 고정면(50)을 휠 고정볼트(60)를 이용하여 상호 결합시킨다. 그리고, 이러한 방식으로 스틸휠(10)이 부하암(30)에 부착된 지그(31)의 상면상에 부착되면 이 상태에서 부하암(30)에 횡력을 가한후 스틸휠(10)을 회전시키는 방식으로 스틸휠(10)의 내구성을 측정하게 된다.

그런데, 실제 차량의 주행중에는 자동차에 장착되는 타이어나 조향 장치나 현가 장치에 설치된 스프링, 쇽업쇼바 및 부쉬들이 차량의 움직임에 따른 상대적인 변위를 흡수하는 반면, 상기 굽힘 방향 모멘트 내구 시험에서는 스틸휠(10)이 클램프(40)에 의하여 고정대(20)에 단단하게 장착되기 때문에 스틸휠(10)의 거동을 다른 부품들이 흡수할 수 없게 되어 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)과 벤트홀(70)을 연결하는 부위에 균열(fretting) 현상이 발생하며, 이는 도 2 에 도시된 바와 같다.

상기와 같은 도 2 에 도시된 균열 현상은 양 접촉 물체에 미세한 진폭의 상대운동이 발생함으로 인하여 발생하는 피로 균열(fretting fatigue)에 의한 손상이다.

따라서, 실차 주행 조건을 정확하게 반영하여 내구성을 시험하기 위해서는 상기와 같은 균열 현상을 방지할 수 있는 향상된 굽힘 모멘트 내구 시험 방법의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 실차 주행 조건에 보다 부합하기 위하여 종래의 굽힘 모멘트 내구 시험에서 발생될 수 있는 스틸휠의 균열 현상을 방지할 수 있는 보다 향상된 굽힘 모멘트 내구 시험 방법을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법의 구성은, 부하암을 이용하여 횡력을 가함으로써 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법에 있어서, 상기 부하암에 장착되는 지그와 스틸휠의 휠 고정면 사이에 평판 형상의 댐핑 플레이트를 장착하여 시험하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법은, 종래의 굽힘 모멘트 내구 시험에서 발생될 수 있는 스틸휠의 균열 현상을 방지할 수 있게 됨으로서, 실차조건에 부합하는 보다 내구성있는 스틸휠을 설계할 수 있는 효과가 있는 매우 진보한 발명인 것이다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명 스틸휠의 굽힘 모멘트 내구 시험 방법을 상세하게 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도 록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법의 플로우챠트이고, 도 4 는 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법은 기본적으로 도 1 에 도시된 바와 같은 통상적인 시험 장비를 이용하되, 상기 스틸휠을 장착하여 횡력을 가하는 부하암에 장착되는 지그와 스틸휠의 휠 고정면 사이에 스틸휠의 균열을 방지하기 위한 댐핑 플레이트를 장착하여 시험하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이를 각 단계별로 상세하게 설명하면, 스틸휠(10)을 부하암(30)에 고정시키는 지그(31)에 휠 고정볼트(60)를 압입한다(단계 S 10). 그리고, 상기 지그(31)의 하부에 부하암(30)을 결합시킨다(단계 S 20).

다음으로, 상기 지그(31)의 상부면에 평판 형상의 댐핑 플레이트(100)를 결합하고(단계 S 30), 상기 댐핑 플레이트(100) 상면에 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)을 위치시키고 휠 고정볼트(60)를 이용하여 상기 스틸휠(10)을 댐핑 플레이트(100) 상면에 체결시킨다(단계 S 40).

이어서, 클램프(40)를 이용하여 스틸휠(10)의 플렌지 부분을 고정시키고(단계 S 50), 상기 부하암(30)에 규정된 부하를 가한후 스틸휠(10)을 회전시켜 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험한다(단계 S 60).

이때, 진동 마찰을 최소화하기 위하여 댐핑 플레이트(100)의 하부면과 접촉되는 상기 지그(31)의 상면을 연삭 가공하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 단계를 가지는 본 발명 스틸힐의 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험 준비가 완료된 도면은 도 4 와 같다.

도면을 참조하면, 상술한 본 발명의 시험 방법과 같이 스틸휠(10)의 휠 고정면(50) 하부에 댐핑 플레이트(100)가 위치되고, 상기 댐핑 플레이트(100)는 그 하부에는 지그(31)가 게재되며, 지그(31)의 하부에는 부하암(30)이 결합되고, 휠 고정볼트(60)가 상기 지그(31)와 댐핑 플레이트(100) 및 상기 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)을 관통하여 너트에 의하여 체결된 구조로 이루어진다.

이때, 도 5 에 도시된 바와 같이 스틸휠(10)의 바닥면 방향에서 바라볼때, 상기 댐핑 플레이트(100)는 스틸휠(10)의 휠 고정면(50) 상에 거치되도록 설치되는 것이다.

도 6 은 본 발명 시험 방법에 채용되는 댐핑 플레이트(100)를 나타낸 평면도이다. 본 발명 실시예의 댐핑(damping) 플레이트(100)는 상기 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)의 형상을 따라서 원형으로 이루어진 평판 부재이며, 중심부에 상기 부하암(30)이 삽입되는 삽입공(101)이 형성되고, 상기 삽입공(101)의 주변에는 휠 고정볼트(60)가 압입되어 관통하는 관통공(102)이 형성된다. 도면에는 관통공(102)의 갯수가 4 개로 되어 있으나 필요에 따라서 관통공(102)을 5 개 또는 6 개로 형성할 수도 있다.

도 7 은 본 발명 댐핑 플레이트(100)의 일부 단면 확대도로서, 댐핑 플레이트(100)는 지그(31)와 스틸휠(10)의 휠 고정면(50) 사이에 게재되므로, 결합에 의한 압력을 지탱할 수 있도록 그 내층(110)은 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 내층(110)의 상부 및 하부에는 압력을 흡수할 수 있도록 고무 재질로 코팅처리된 외층(120)을 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명 실시예의 댐핑 플레이트(100)의 두께(d)는 0.7 mm 로 형성하였다.

또한, 상기 댐핑 플레이트(100)의 상면에 결합되는 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)과의 마찰 및 유동을 최소화시키기 위하여, 상기 댐핑 플레이트의 삽입공(101) 및 관통공(102) 주위는 버(burr)가 없도록 연마 가공하고, 그 표면도 연마 가공하여 매끄러운 표면 상태를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법의 시험 결과를하기의 표로서 설명하면 다음과 같다.

<표> 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법의 시험 결과

상기 시험 결과중 1번 시험, 2번 시험 및 3 번 시험은 종래의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법을 나타낸 것으로서, 본 발명 시험 방법의 비교례이다.

1 번 시험은 종래의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험하되, 스틸휠의 휠 고정면(50)과 접촉되는 지그(31)면을 연마하여 시험한 것으로서, 표의 좌측에 도시된 스틸휠(10)의 뒷면에 보는 바와 같이 스틸휠 접촉면이 벗겨지는 것은 물론 스틸휠(10)의 대략 35 만회 회전에서 표의 우측에서 보는 바와 같이 휠 고정면(50)과 벤트홀(70) 사이 부분에 프랫팅(균열)이 발생하였다.

2 번 시험은 종래의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험하되, 스틸 휠을 고정시키는 체결 토크를 매 3 만회 회전마다 확인(재조임)하여 시험한 것으로서, 표의 좌측에 도시된 스틸휠(10)의 뒷면에 보는 바와 같이 스틸휠 접촉면이 1번 시험례보다 덜 벗겨지나 대략 30 만회 회전에서 표의 우측에서 보는 바와 같이 휠 고정면(50)과 벤트홀(70) 사이 부분에 프랫팅(균열)이 역시 발생하였다.

3 번 시험은 종래의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험하되, 스틸휠의 좌면에 윤활유를 도포하여 시험한 것으로서, 표의 좌측에 도시된 스틸휠(10)의 뒷면에 보는 바와 같이 스틸휠 접촉면이 벗겨지는 것은 물론 대략 32 만회 회전에서 표의 우측에서 보는 바와 같이 휠 고정면(50)과 벤트홀(70) 사이 부분에 프랫팅(균열)이 역시 발생하였다.

4 번 시험은 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험하되, 본 발명 댐핑 플레이트(100)(표에는 일명 '댐핑심'으로 표기됨)의 두께가 0.3 mm 인 경우로서, 표의 좌측에 도시된 스틸휠(10)의 뒷면에 보는 바와 같이 스틸휠 접촉면이 전술한 1번, 2번 및 3 번 시험례보다 덜 벗겨지나, 대략 37 만회 회전에서 표의 우측에서 보는 바와 같이 휠 고정면(50)과 벤트홀(70) 사이 부분에 미세한 프랫팅(균열)이 역시 발생하였다. 이 경우 위 1번, 2번, 3 번 시험례에서의 회전수와 비교하여 회전수가 많은 지점에서 발생한 균열이므로 적어도 37 만회 회전 이전에는 균열이 발생하지 않는 것을 확인하였다.

5 번 시험은 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따라서 시험하되, 본 발명 댐핑 플레이트(100)의 두께가 0.7 mm 인 경우로서, 표의 좌측에 도시된 스틸휠(10)의 뒷면에 보는 바와 같이 스틸휠 접촉면이 전술한 1번, 2번 및 3번, 4 번 시험례보다 덜 벗겨지고, 대략 38 만회 회전결과 표의 우측에서 보는 바와 같이 휠 고정면(50)과 벤트홀(70) 사이 부분에 프랫팅(균열)이 전혀 발생하지 않았다.

따라서, 본 발명 댐핑 플레이트(100)의 두께가 0.7 mm 인 경우가 스틸휠(10)의 균열현상이 발생되지 않는 적합한 규격임을 확인하였다.

이상의 설명에서 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 통상의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법을 나타내는 도면,

도 2 는 통상의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법에 따른 스틸휠의 균열 현상을 나타내는 도면,

도 3 은 본 발명의 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법의 플로우챠트,

도 4 는 본 발명 스틸휠 굽힘 모멘트 시험 방법을 나타내는 도면,

도 5 는 본 발명의 댐핑 플레이트가 스틸휠에 거치되는 상태를 나타낸 도면,

도 6 은 본 발명 댐핑 플레이트의 평면도,

도 7 은 본 발명 댐핑 플레이트의 일부 단면 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 스틸휠 20; 고정대

30; 부하암 31; 지그

40; 클램프 41; 클램프 고정볼트

50; 휠 고정면 60; 휠 고정볼트

70; 벤트홀 100; 댐핑 플레이트

101; 삽입공 102; 관통공

110; 내층 120; 외층

Claims (4)

1. 부하암(30)을 이용하여 횡력을 가함으로써 스틸휠(10)의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법에 있어서,

   상기 부하암(30)에 장착되는 지그(31)와 스틸휠(10)의 휠 고정면(50) 사이에 평판 형상의 댐핑 플레이트(100)를 장착하여 시험하는 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 플레이트(100)는,

   상기 스틸휠(10)의 휠 고정면(50)의 형상을 따라서 원형으로 이루어지고, 중심부에 상기 부하암(30)이 삽입되는 삽입공(101)이 형성되고, 상기 삽입공(101)의 주변에는 휠 고정볼트(60)가 압입 관통하는 관통공(102)이 형성되는 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 댐핑 플레이트(100)는,

   금속 재질로 이루어진 내층(110)과, 상기 내층(110)의 상부 및 하부에 고무재질로 코팅처리된 외층(120)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 댐핑 플레이트(100)의 두께(d)는 0.7 mm 인 것을 특징으로 하는 스틸휠의 굽힘 모멘트를 시험하는 방법.

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