KR20130062806A - 브레이크 디스크 거동 측정시스템 - Google Patents

브레이크 디스크 거동 측정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템은, 일측에는 휠이 장착되는 휠샤프트, 상기 휠샤프트와 함께 회전하도록 상기 휠샤프트의 일측에 설치되는 브레이크디스크, 상기 브레이크디스크의 한쪽면과 다른쪽 면을 따라서 배치되고, 차체에 고정되는 브레이크캘리퍼, 상기 브레이크디스크의 일면과 선택적으로 밀착되도록 상기 브레이크캘리퍼에 고정되어 장착되는 브레이크패드, 상기 휠샤프트의 회전을 감지하는 회전각센서, 상기 브레이크디스크의 일측에 장착되는 3축가속도센서, 상기 브레이크캘리퍼의 일측에 설치되는 기준가속도센서, 및 상기 회전각센서, 상기 3축가속도센서, 및 상기 기준가속도센서의 신호를 전달받아 이를 처리하는 신호처리기를 포함한다.
따라서, 구성과 설치가 비교적 간단하며, 축방향 및 회전방향 거동을 동시에 측정할 수 있고, 브레이크디스크와 같이 회전하는 회전체의 거동을 효과적으로 측정할 수 있다.

Description

브레이크 디스크 거동 측정시스템{BRAKE DISK BEHAVIOR DETECTION SYSTEM}
본 발명은 브레이크디스크에서 발생되는 스퀼노이즈를 줄이기 위해서 브레이크디스크의 거동을 보다 용이하게 측정할 수 있는 브레이크 디스크 거동 측정시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 스퀼노이즈(squeal noise)는 브레이크 시스템에는 직접적인 영향을 주지 않지만, 운전자와 보행자에게 불안감과 불쾌감을 주고, 만족도를 저하시킨다.
이를 개선하기 위해서, 제조사는 비교적 많은 비용을 지불하고 있으며, 지금도 지속적으로 개선을 위한 연구가 지속되고 있다.
이러한 스퀼노이즈를 개선하기 위해서 브레이크디스크의 거동을 상세하게 파악하고, 소음주파수가 브레이크디스크의 거동과 어떤 관계가 있는지 파악하는 것이 중요하다.
브레이크디스크의 거동을 측정하는 방법은 모달측정방법과 레이저를 이용한 광학식 측정방법이 있으나, 보다 정확한 거동을 파악하기 위해서 새로운 측정방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 브레이크디스크의 거동을 보다 효율적이고 정확하게 파악하기 위해서 새로운 측정방법을 이용하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템은, 일측에는 휠이 장착되는 휠샤프트, 상기 휠샤프트와 함께 회전하도록 상기 휠샤프트의 일측에 설치되는 브레이크디스크, 상기 브레이크디스크의 한쪽면과 다른쪽 면을 따라서 배치되고, 차체에 고정되는 브레이크캘리퍼, 상기 브레이크디스크의 일면과 선택적으로 밀착되도록 상기 브레이크캘리퍼에 고정되어 장착되는 브레이크패드, 상기 휠샤프트의 회전을 감지하는 회전각센서, 상기 브레이크디스크의 일측에 장착되는 3축가속도센서, 상기 브레이크캘리퍼의 일측에 설치되는 기준가속도센서, 및 상기 회전각센서, 상기 3축가속도센서, 및 상기 기준가속도센서의 신호를 전달받아 이를 처리하는 신호처리기를 포함한다.
상기 3축가속도센서는 상기 브레이크디스크의 외주면의 일측에 설치되는 것을 특징이다.
상기 기순가속도센서는 상기 3축가속도센서와 대응하여 상기 브레이크캘리퍼의 외측면에 설치된다.
상기 브레이크디스크의 회전하는 면에 슬라이딩되어 접촉하는 슬립링; 을 더 포함하고, 상기 신호처리기는 상기 실립링을 통해서 상기 3축가속도센서의 신호를 전달받는다.
상기 신호처리기는 상기 회전각센서, 상기 3축가속도센서, 및 상기 기준가속도센서의 신호를 전달받아 처리하여, 상기 휠의 회전방향으로 발생되는 상기 브레이크디스크의 진동신호를 일정구간 나눠서 기준진동신호에 대한 주파스응답신호를 이용하여 응답함수를 연산한다.
상기 신호처리기는 상기 응답함수를 이용하여 모델파라미터를 구하고, 이를 디스플레이장치를 통해서 디스플레이하여, 상기 브레이크디스크의 거동을 보여준다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 구성과 설치가 비교적 간단하며, 축방향 및 회전방향 거동을 동시에 측정할 수 있고, 브레이크디스크와 같이 회전하는 회전체의 거동을 효과적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 회전방향 주파수를 분석하기 위한 방법을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 브레이크디스크의 거동특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 도출된 결과를 이용하여 형태를 변경시킨 브레이크디스크의 일부 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 도출된 결과를 이용하여 형태를 변경시킨 브레이크디스크의 일부 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템의 효과를 보여주는 테이블이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 브레이크 디스크 거동 측정시스템은 일측에 휠(wheel)이 장착되고 회전하는 휠샤프트(140)가 회전가능하게 배치되고, 상기 휠샤프트(140)와 동심을 가지는 브레이크디스크(150)가 상기 휠샤프트(140)에 장착된다.
상기 브레이크디스크(150)는 디스크 형태로 그 외주면(121)의 중간에는 3축가속도센서(120)가 배치된다. 상기 브레이크디스크(150)의 한쪽면과 다른쪽면 그리고, 상기 외주면을 따라서 일정한 간격을 두고 캘리퍼(100)가 배치된다.
상기 캘리퍼(100)는 차체(미도시)에 고정된 상태이며, 상기 캘리퍼(100)의 내측에는 상기 브레이크디스크(150)의 한쪽 면과 다른쪽 면에 선택적으로 밀착되는 브레이크패드(105)가 장착된다.
상기 캘리퍼(100)에는 상기 3축가속도센서(120)와 대응하는 위치에 기준가속도센서(110)가 배치되고, 상기 휠샤프트(140)와 동축 상에 상기 브레이크디스크(150)와 전기적으로 밀착되는 슬립링(160)이 장착된다. 아울러, 상기 휠샤프트(140)의 회전각을 감지하는 회전각센서(130)가 고정되어 배치된다.
신호처리기(170)는 상기 슬립링(160)을 통해서 상기 3축가속도센서(120)의 신호를 수신하고, 상기 캘리퍼(100)에 장착되는 상기 기준가속도센서(110)의 신호를 수신하며, 상기 회전각센서(130)로부터 상기 휠샤프트(140)의 회전신호를 수신한다.
상기 브레이크디스크(150)가 회전하는 방향과 상기 휠샤프트(140)의 길이방향으로 진동이 발생되고, 이에 의해서 스퀼노이즈(squeal noise)가 발생될 수 있다. 이러한 스퀼노이즈를 줄이기 위해서 상기 브레이크디스크(150)의 거동을 정밀하게 분석할 필요가 있다.
상기 신호처리기(170)는 상기 회전각센서(130), 상기 기준가속도센서(110), 및 상기 3축가속도센서(120)에서 보내지는 신호를 이용하여 상기 브레이크디스크(150)의 거동을 분석한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 회전방향 주파수를 분석하기 위한 방법을 보여주는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상기 브레이크디스크의 회전방향을 따라서 그 회전각을 N도로 분할하여 분석한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 브레이크디스크의 거동특성을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 구간별 주파수 응답함수를 보여주는 것으로, x축은 주파수이고, y축은 N도의 등간격을 나타내고, z축은 가속도의 크기를 나타낸다.
스퀼노이즈 발생시 브레이크디스크(150)의 진동은 Stationary wave라는 기존 연구결과를 바탕으로 상기 3축가속도센서(120)는 마치 스캐너와 같은 역할을 한다. 이렇게 계측된 신호를 상기 브레이크디스크의(150) 진동신호를 일정한 구간으로 나눠서 기준 진동신호에 대한 주파수 응답함수를 구할 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 신호처리기(170)는 상기 응답함수를 이용하여 모달파라미터를 구하고, 이를 별도의 디스플레이장치를 통해서 디스플레이하여, 상기 브레이크디스크(150)의 거동을 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 도출된 결과를 이용하여 형태를 변경시킨 브레이크디스크의 일부 절개 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 브레이크디스크(150)의 내부에는 냉각핀(400)이 형성되고, 상기 냉각핀(400)의 형상을 직선형에서 곡선형으로 변경하여, 상기 브레이크디스크(150)의 거동을 보다 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템에서 도출된 결과를 이용하여 형태를 변경시킨 브레이크디스크의 일부 단면 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 브레이크디스크(150)의 내주면 일측에는 그 회전방향으로 설정된 길이의 보강부(500)가 형성되어, 상기 브레이크디스크(150)의 거동을 보다 개선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 거동 측정시스템의 효과를 보여주는 테이블이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3축가속도계를 이용한 브레이크디스크 거동 측정시스템은 진동을 계측하는 진동계측식이고, 비교적 저가이며, 축방향 및 회전방향 거동을 측정할 수 있고, 구성과 설치가 비교적 간단하다.
아울러, 상기 브레이크디스크(150)와 같이 회전하는 회전체의 거동을 측정할 수 있다. 따라서, 종래의 모달측벙 방법과 광학식 측정 방법에 비해서 기능과 효과가 우월하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 캘리퍼
105: 브레이크패드
110: 기준가속도센서
120: 3축가속도센서
121: 외주면
130: 회전각센도
140: 휠샤프트
150: 브레이크디스크
160: 슬립링
170: 신호처리기
400: 냉각핀
500: 보강부

Claims (6)

  1. 일측에는 휠이 장착되는 휠샤프트;
    상기 휠샤프트와 함께 회전하도록 상기 휠샤프트의 일측에 설치되는 브레이크디스크;
    상기 브레이크디스크의 한쪽면과 다른쪽 면을 따라서 배치되고, 차체에 고정되는 브레이크캘리퍼;
    상기 브레이크디스크의 일면과 선택적으로 밀착되도록 상기 브레이크캘리퍼에 고정되어 장착되는 브레이크패드;
    상기 휠샤프트의 회전을 감지하는 회전각센서;
    상기 브레이크디스크의 일측에 장착되는 3축가속도센서;
    상기 브레이크캘리퍼의 일측에 설치되는 기준가속도센서; 및
    상기 회전각센서, 상기 3축가속도센서, 및 상기 기준가속도센서의 신호를 전달받아 이를 처리하는 신호처리기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 3축가속도센서는 상기 브레이크디스크의 외주면의 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 기순가속도센서는 상기 3축가속도센서와 대응하여 상기 브레이크캘리퍼의 외측면에 설치되는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 브레이크디스크의 회전하는 면에 슬라이딩되어 접촉하는 슬립링; 을 더 포함하고,
    상기 신호처리기는 상기 실립링을 통해서 상기 3축가속도센서의 신호를 전달받는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 신호처리기는 상기 회전각센서, 상기 3축가속도센서, 및 상기 기준가속도센서의 신호를 전달받아 처리하여,
    상기 휠의 회전방향으로 발생되는 상기 브레이크디스크의 진동신호를 일정구간 나눠서 기준진동신호에 대한 주파스응답신호를 이용하여 응답함수를 연산하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 신호처리기는 상기 응답함수를 이용하여 모델파라미터를 구하고, 이를 디스플레이장치를 통해서 디스플레이하여, 상기 브레이크디스크의 거동을 보여주는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 거동 측정시스템.
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