KR20140009409A - 이동체의 속도 변화를 측정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는, 내부 공동(12)을 포함하는 강체를 포함하며; 상기 공동(12)의 적어도 하나의 벽체는 이동부(13)의 운동을 가능하게 하는 하나의 표면을 가진 트랙(121)이고, 상기 이동부(13)는 상기 공동(12) 내의 상기 트랙(121) 상에서 정지시의 초기 위치(131)와 상기 초기 위치(131)로부터 원위된 원위 위치(133) 사이로 자유롭게 운동할 수 있으며, 상기 원위 위치는 상기 공동(12)의 다른 단부에 위치되어 있고, 상기 원위 위치에는 상기 이동체의 가속도가 제로가 아닐 때 상기 이동부(13)가 도달할 수 있으며; 상기 이동부(13)는 상기 초기 위치(131)로부터 상기 원위 위치(133)로 상기 이동체의 가속도에 의해 상기 공동(12) 내에서 이동할 수 있고; 상기 원위 위치(133)에서 상기 이동부(13)의 존재를 검출할 수 있는 적어도 하나의 검출기(14)를 포함한다.

Description

이동체의 속도 변화를 측정하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING VARIATIONS IN THE SPEED OF A MOBILE BODY}
본 발명은 제 1 항 및 제 14 항의 전제부에 따라 시간의 함수로서 이동체의 속도 변화를 측정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
특히, 본 발명은, 예컨대, 철도 분야의 반송 대차(guided vehicle)와 같이 가속도에 대한 안전한 측정이 요구되는 차량, 특히, 반송 대차 분야에 관한 것이다. "반송 대차"는 안정성이 매우 중요한 버스, 트롤리 버스, 트램, 지하철, 기차 또는 열차 등의 대중 교통 수단을 의미한다. 일반적으로, 본 발명은 적어도 하나의 가속도 안전 기준을 준수하여야 하는 임의의 이동체(즉, 예컨대, 자동차와 같이 움직이거나 움직여지는 임의의 본체)에 적용된다. 특히, 이러한 안전 기준은 가속시, 예컨대, 비상 제동시, 상기 이동체를 보호할 수 있다. 본 발명에서의 가속도는 이동체의 양(+)의 가속도(시간의 함수로서 속도의 증가)와 음(-)의 가속도 또는 감속(시간의 함수로서 속도의 감소)을 의미한다.
많은 이동체에 있어서, 특히, 예컨대, 레일에서 또는 타이어로 주행하는 수동 또는 자동 지하철과 같이, 승객을 수송하는 이동체에 있어서, 이동체가 받는 가속도, 가속 또는 감속이 미리 정해진 역치 이상인지의 여부를 결정할 필요가 있다. 예를 들어, 지하철과 같은 반송 대차의 안전을 보장하기 위해, 비상 제동시의 가속도는 이하의 기준들을 특히 포함하는 여러 안전 기준을 동시에 의무적으로 준수하여야 한다.
- 안전 정지 거리를 산출하기 위한 추정치로서 사용되는 최소 감속값(통상적으로, 1.8m/s2);
- 이를 초과할 경우, 차량에 탑승하여 서있는 승객이 넘어질 위험이 있는 최대 감속값(통상적으로, 표준 ASCE 21에 따르면 3.2m/s2, 또는 표준 EN 13452에 따르면 3.5m/s2).
첫 번째 안전 기준(최소 감속값)을 준수하지 못한다는 것은 표준 EN-50126 면에서 "재해적인(catastrophic)" 것으로 간주되는 심각도 Ⅰ의 사건이다. 두 번째 안전 기준(최대 감속값)을 준수하지 못한다는 것은 표준 EN-50126 면에서 "중요한(critical)" 것으로 간주되는 심각도 Ⅱ의 사건 또는 "사소한(marginal)" 것으로 간주되는 심각도 Ⅲ의 사건이다. 다른 안전 기준은 비상 제동시 상기 이동체의 급격한 감속도 변화이다. 실제로, 상기 이동체의 안전을 보장하기 위해서는 비상 제동시 약 3 내지 6m/s3의 저크(jerk)가 관찰되어야 한다. 이러한 저크는 이동체의 속도 변화를 측정하기 위한 장치 및 방법이 짧은 응답 시간을 특징으로 한다는 것을 시사한다.
이동체의 가속도를 측정하기 위한 다양한 방법과 장치가 당업자에게 알려져 있다. 일부 감속계들은, 예컨대, 이동체의 감속을 측정하기 위해 수은으로 충전된 튜브를 사용한다. 이에 따라, GB 2 211 942 A는 밀봉된 U자형 또는 O자형 튜브 내부에 수용된 유체, 특히, 수은의 운동에 대한 전기 또는 광학 측정값에 기초하여 가속도를 측정할 수 있는 장치를 개시하고 있다. 불행하게도, 상기 튜브는 취약하여 쉽게 손상될 수 있기 때문에, 상기 유체가 쉽게 누설될 수 있으며, 상기 유체가 수은인 경우 유해한 것으로 밝혀질 수 있을 것이다. 또한, 이러한 감속계는 일반적으로 상기 이동체의 단일 운동 방향에 대하여 시간의 함수로서 이동체의 속도 변화를 표시할 수 있을 뿐이다. 이때, 이동체의 각각의 운동 방향은 가속도를 측정하기 위한 자신의 장치와 연관되어야만 한다. 특히, 2개의 운동 방향, 즉 개별적으로는 전진 운동과 후진 운동을 특징으로 하는 반송 대차의 경우, 상기 2개의 운동 방향에서의 가속도를 모두 측정하기 위해서는 2개의 감속계가 필요하다.
가속도를 측정하기 위한 다른 장치가 미국 특허 번호 제 4849655 호에 개시되어 있다. 이는 2개의 요소, 즉, 제 1 고정 요소와 상기 제 1 고정 요소에 대해 상대 운동하는 제 2 요소로 구성된 장치이다. 이 2개의 요소들은, 예컨대, 각각 자기장 방출체와 홀 효과 센서이다. 가속시, 2개의 요소들 간의 상대 운동은 센서에 의해 검출되는 자기장의 변화를 생성한다. 이 때, 홀 효과 센서는 이동체의 속도 변화와 상관있는 신호를 생성한다. 이 신호는 특히 상기 이동체의 제동을 모니터링하는 데 사용된다.
다른 장치들은 특히 회전 방향의 함수로서 전압을 변화시키는 센서에 의한 가속도의 검출 및 측정에 기초하거나(미국 특허 번호 제 5659137 호), 관성 질량으로서 수은을 이용한 각가속도계에 기초하거나(미국 특허 번호 제 3147391 호), 및 액체에 침지된 진자(pendulum)의 일부분의 운동 측정에 기초한다(미국 특허 번호 제 5134883 호). 불행하게도, 이들의 작동 원리는 일반적으로 복잡하며, 예컨대, 신호 분석이 필요하며, 또한 높은 제조 비용을 수반한다. 또한, 이 장치들은 긴 작동 기간 동안 신뢰할 수 없으며, 장치의 구성 요소 및 가속도 측정과 관련된 부품의 마모, 특히 기계적 마모를 겪게 된다.
본 발명의 목적은, 간단하며, 경제적으로 유리하고, 안전하며, 신뢰할 수 있고, 속도 변화를 신속하게 측정할 수 있는(즉, 특히, 약 100 내지 200㎳의 짧은 응답 시간을 가진), 시간의 함수로서 이동체의 속도 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 특히, 상기 가속도의 측정 또는 결정과 상관 있을 수 있는 신호의 처리와는 무관하게, 상기 이동체가 미리 정해진 한계 가속도 역치를 초과하는 시기를 신뢰할 수 있게 결정하는 것이다.
이러한 목적에 따라, 제 1 항 및 제 14 항의 내용에 의해 방법 및 장치가 제안된다. 일련의 종속항들도 본 발명의 이점을 제공한다.
본 발명은 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치를 제안하며, 상기 장치는,
- 내부 공동을 포함하는 강체(solid body)를 포함하며, 특히, 상기 내부 공동은 상기 강체에 속하는 하나 이상의 벽체에 의해 획정되고, 상기 공동은 폐쇄가능하거나 밀봉가능하며 이동부의 자유 운동을 허용할 수 있고,
- 상기 내부 공동의 상기 벽체들 중 적어도 하나의 벽체는 수평에 대해 경사진 트랙을 형성할 수 있으며, 상기 트랙의 일 표면은 상기 내부 공동 내의 상기 트랙 상에서 정지시의 초기 위치와 상기 초기 위치로부터 원위된 원위 위치 사이로 상기 이동부의 자유 운동, 예컨대, 직선 운동 또는 곡선 운동을 허용하며, 상기 원위 위치는 상기 내부 공동의 단부에 위치되어 있고, 상기 원위 위치에는, 특히, 가속도가 변할 때, 예컨대, 상기 이동체의 가속도가 제로가 아니고 역치보다 클 때, 상기 장치가 상기 이동체와 커플링되는 즉시, 상기 이동부가 도달할 수 있다. 특히, 상기 이동체가 수평면에서 평탄하게 정지하고 있으며 본 발명에 따른 상기 장치가 상기 이동체가 운동할 때 그 가속도를 측정하기 위해 상기 이동체와 커플링되는 경우, 상기 이동체의 가속도 절대값이 최소 값 미만일 때, 상기 초기 위치를 상기 이동부가 점유할 수 있는 반면, 상기 이동체의 가속도가 제로가 아니고, 특히, 상기 가속도의 부호가 상기 트랙의 평균 기울기의 부호(상기 기울기의 평균값을 특정하는 양 또는 음의 대수적 부호)와 반대이며 상기 가속도의 절대값이 최대 가속도 역치를 초과할 때만, 상기 공동의 단부에 위치된 상기 원위 위치에 상기 이동부가 도달할 수 있다. 특히, 상기 이동부는, 특히, 상기 트랙 상에서 회전 운동할 수 있는, 예컨대, 중공 또는 중실형 실린더 또는 볼 등의 원통형 또는 구형의 원형 강체이다.
- 상기 이동부는 상기 초기 위치로부터 상기 원위 위치로, 특히, 직선형 또는 곡선형 궤적을 따라 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 상기 내부 공동 내의 상기 강체 내부에서 이동할 수 있으며, 상기 원위 위치에서 상기 이동부의 위치 에너지는, 상기 측정 장치가 수평면 상에서 정지하고 있는 상기 이동체와 커플링될 때 정지시 상기 위치에서의 상기 이동부의 위치 에너지보다 특히 크다.
- 상기 원위 위치에서 상기 이동부의 존재를 검출할 수 있는 적어도 하나의 검출기를 포함한다.
또한, 본 발명은 이동체의 가속도를 측정하기 위한 방법을 제안하며, 상기 방법은,
- 상기 이동체가 가속할 때, 폐쇄된 공동 내에서, 정지시의 초기 위치로부터 원위 위치로, 이동부, 특히, 중공 또는 중실형 볼 또는 실린더 등의 원통형 또는 구형의 원형 강체가 이동하는 단계를 포함하며, 상기 이동부는 정지시의 초기 위치로부터 상기 초기 위치로부터 원위된 위치에 있으며 상기 공동의 단부에 있는 원위 위치로, 특히, 회전에 의해 자유롭게 운동할 수 있고, 상기 초기 위치와 상기 원위 위치는 연속적인 트랙에 의해 연결되어 있으며, 상기 트랙은, 특히, 수평에 대해 경사져 있고, 상기 공동의 벽체에 의해 형성되며, 상기 트랙 상에서 상기 2개의 위치들 사이로 상기 이동부의 운동을 허용할 수 있다. 특히, 상기 이동부는 상기 트랙(경사진 평면으로 형성된 트랙)을 형성하는 수평에 대해 각도(θ)로 경사진 평면 상에서의 직선 운동, 또는, 특히, 상기 초기 위치로부터 상기 원위 위치까지 기울기의 절대값이 감소하는 볼록한 트랙 상에서의 곡선 운동을 실시할 수 있다.
- 상기 원위 위치에서 상기 이동부의 존재를 검출하는 검출기에 의한 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명에서, 트랙은, 상기 초기 위치와 상기 원위 위치를 포함하며, 직선의 분획에 대해 수직한 평면에서 상기 직선의 분획의 일 단부로부터 연속적인 운동에 의해 생성되는 (예컨대, 상기 초기 위치와 상기 원위 위치 사이의) 표면을 의미한다. 바람직하게, 상기 트랙은 평탄한 곡선의 분획 또는 평탄한 폐쇄형 곡선(예컨대, 원)에 의해 형성되는 표면이며, 원의 한 지점은 상기 초기 위치와 상기 원위 위치를 포함하는 직선 또는 곡선을 나타내는 가변 지점을 통과한다. 즉, 바람직하게, 상기 트랙은 상기 초기 위치와 상기 원위 위치를 연결하는 평탄한 직선 또는 곡선 경로를 따라 상기 평탄한 폐쇄형 곡선 또는 상기 평탄한 곡선의 분획의 운동에 의해 생성된다.
예컨대, 상기 트랙은 직선형 또는 오목한(보울 형태의) 단면과 곡선형 또는 직선형 종단면을 구비한 스트립이며, 상기 스트립은 상기 공동 내부에서 밀폐되고 상기 공동의 그 벽체를 형성한다. 서로 접촉하게 될 수 있는 상기 트랙의 적어도 하나의 표면과 상기 이동부의 적어도 하나의 표면은 상기 트랙과 상기 이동부 사이에 작은 마찰을 보장하는 기하학적 구조와 재료를 특징으로 한다. 예컨대, 상기 이동부가 상기 트랙 상에서 활주하여 운동하는 경우에는, 상기 이동부의 표면과 상기 트랙의 표면은, 이들이 서로 접촉할 때, 낮은 마찰 계수와 높은 내마모성을 특징으로 하는 제 1 재료와 제 2 재료를 각각 포함하게 된다. 이는, 예컨대, 상기 이동부를 위한 텅스텐 탄화물과 상기 트랙을 위한 스틸을 포함한다. 낮은 마찰 계수를 가진 다른 재료 쌍들이 당업자들에게는 명확하게 알려져 있다.
본 발명에 따르면, 상기 강체는 특히 상기 공동의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 개구를 포함한 중앙부를 포함한다. 유리하게, 상기 중앙부는 특히 상기 이동부의 폭, 예컨대, 상기 볼의 직경 또는 상기 실린더의 높이와 동일하거나 그보다 큰 두께를 가지며, 특히, 상기 트랙을 포함할 수 있다. 또한, 상기 중앙부는 2개의 측부들 사이에, 특히 밀봉된 방식으로, 샌드위치될 수 있다. 또한, 상기 측부들로 상기 중앙부를 구획함으로써 형성된 상기 공동은 진공화되거나 특정 가스로 충전될 수 있다. 상기 특정 가스는, 예컨대, 상기 이동부 또는 상기 공동의 산화를 방지할 수 있으며 상기 공동 내에 낮은 습도를 보장할 수 있는 질소이다. 명백하게, 상기 강체의 상기 내부 공동은, 예컨대, 기계가공, 드릴링 및/또는 특히 상기 공동을 밀봉하기 위해 단일의 측부를 사용하거나 일체형 강체 내에 원형 부분을 가진 트랙-채널을 드릴링하는 등, 당업자들에게 공지된 다른 방법 및 장치에 따라 생성될 수 있으며, 상기 채널의 단부들은 드릴링 후에 플러깅될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 측부들은, 상기 개구를 구획함으로써 본 발명에 따른 상기 공동을 형성하기 위해, 상기 중앙부의 각 측면에 각각 배치되어 상기 개구를 구획할 수 있다. 유리하게, 상기 구획은 밀봉될 수 있다. 또한, 상기 측부들 중 적어도 하나는, 예컨대, 상기 검출기에 대한 지지체로서의 역할을 하기 위해 및/또는 상기 검출을 실시하기 위해, 적어도 상기 검출기와 협력할 수 있다. 특히, 상기 검출기는 상기 원위 위치의 반대측에 배치될 수 있다. 상기 검출기는, 예컨대, 이 경우에서 적어도 하나의 금속부를 포함한 상기 이동부를 검출할 수 있는 유도 센서이거나, 다른 경우에서 불투명한 상기 이동부를 검출할 수 있는 광학 센서이다. 모든 경우들에서, 상기 측부의 재료는 상기 검출기에 의해 실시되는 검출의 종류와 일치한다. 즉, 상기 이동부의 존재를 광학적으로 검출하기 위해서 투명한 재료이거나, 적어도 부분적으로 금속으로 제조된 부분과 금속 검출기를 이용할 경우에는 비전도성 재료이다.
특히, 본 발명에 따른 상기 장치의 상기 강체는 상기 이동체와 커플링될 수 있으며 상기 이동체의 제동 시스템과 협력할 수도 있다. 사실상, 본 발명에 따른 검출기는, 특히, 예컨대, 상기 원위 위치에서 상기 이동부의 존재를 상기 제동 시스템에 대해 신호할 수 있다. 유리하게, 상기 장치의 상기 강체는 상기 이동체의 수평부와 통합될 수 있다. 이에 따라, 유리하게, 본 발명에 따른 상기 검출기는 상기 원위 위치에서 상기 이동부의 존재의 검출에 관한 신호를 상기 제동 시스템으로 전달할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 트랙은, 특히, 상기 강체가 상기 이동체와 커플링되고, 상기 이동체가 수평면 상에서 정지하고 있을 때, 수평에 대해 각도(θ)로 경사진 평면을 형성하도록 구성된 평탄한 표면이다. 상기 장치의 상기 강체가 상기 이동체의 수평부와 통합되면, 상기 트랙은 상기 이동체의 상기 수평부, 예컨대, 이동체의 플로어에 대해 각도(θ)를 형성한다. 유리하게, 상기 공동은 지각할 수 있는 평행육면체 형상일 수 있으며, 평행육면체의 면들 중 하나는 상기 경사진 평면, 즉, 상기 트랙을 형성한다.
제 2 특정 실시예에 따르면, 상기 트랙은 곡선형 궤적을 형성하는 스트립이다. 유리하게, 상기 트랙은 상기 초기 위치로부터 상기 원위 위치까지 기울기가 감소하는 볼록한 트랙일 수 있다.
상기 이동체의 양의 가속도와 음의 가속도를 검출하기 위해, 제 1 장치는 양의 가속도를 측정할 수 있고 제 2 장치는 음의 가속도를 측정할 수 있도록, 각각 제 1 장치 및 제 2 장치인 본 발명에 따른 2개의 동일한 장치들이 대칭적으로 단부끼리 통합되거나 나란하게 통합될 수 있다. 사실상, 상기 이동체가 수평면 상에서 평탄하게 정지하고 있고, 일방향으로 상기 이동체가 운동할 때 그 가속도를 측정하기 위해 상기 장치들이 상기 이동체와 커플링되어 있을 때, 상기 제 1 장치의 트랙의 한 지점에서 상기 제 1 장치의 트랙의 기울기 값은, 기울기들이 제로 값을 갖지 않으면, 상기 제 1 장치의 상기 지점에 대해 대칭인 지점에서 상기 제 2 장치의 트랙의 기울기 값과 반대일 것이다. 이때, 상기 이동체의 음의 가속도는 트랙이 양의 기울기를 가진 장치에 의해 측정될 수 있을 것이며, 양의 가속도는 트랙이 음의 기울기를 가진 장치에 의해 측정될 수 있을 것이고, 바람직하게, 트랙의 기울기의 부호는 양이거나 음이다. 상기 이동체의 양 및 음의 가속도의 검출은, 특히, 제 3 실시예에 따른 상기 장치에 의해 실시될 수도 있다.
본 발명의 제 3 특정 실시예에 따르면, 상기 강체는, 특히, 상기 강체의 벽체들 중 하나 이상에 의해 획정되는 다른 공동을 포함하며, 상기 다른 공동은 상기 공동과 대칭이고 상기 공동과 소통하며, 이에 따라, 하나의 공동으로부터 다른 공동으로 상기 이동부의 자유 운동을 허용한다. 특히, 상기 다른 공동은 상기 공동의 단부에 위치된 상기 원위 위치와 상기 다른 공동의 단부에 위치된 다른 원위 위치 사이에 연속적인 경로를 상기 공동의 상기 트랙과 함께 형성할 수 있는 다른 트랙을 포함한다. 대칭성으로 인하여, 상기 초기 위치는 상기 원위 위치와 상기 다른 원위 위치로부터 동일한 거리에 위치하게 되며, 즉, 각각의 상기 공동들의 단부들로부터 동일한 거리에 위치하게 된다. 특히, 상기 다른 트랙은, 상기 강체가 수평면상에서 정지하고 있는 상기 이동체와 커플링될 때, 수평에 대해 각도(π-θ)(즉, θ와 크기가 동일하며 방향이 반대인)로 경사진 다른 평면이며, 상기 경사진 평면과 상기 다른 경사진 평면은 π-2θ와 동일한 2면 각도를 특징으로 하는 2면각을 지각할 수 있게 형성하고, 상기 초기 위치에 대응하는 2개의 평면들과 상기 다른 원위 위치에 대응하는 상기 다른 공동의, 특히, 폐쇄된 단부의 교차부에는, 상기 이동체의 가속도가 제로가 아니고 상기 가속도의 부호가 상기 다른 트랙의 평균 기울기의 부호와 반대이며 상기 가속도의 절대값이 최대 가속도 역치를 초과할 때, 상기 이동부가 도달할 수 있으며, 상기 다른 원위 위치도 상기 원위 위치와 대칭이며, 상기 이동부는 상기 이동체의 가속도의 양 또는 음의 부호의 함수로서 상기 초기 위치로부터 상기 원위 위치들 중 하나 또는 다른 하나로, 특히, 직선 방식으로, 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 자유롭게 운동할 수 있다.
본 발명의 어떠한 실시예에서든지, 하나 이상의 가속도 수준을 각각 측정하기 위해 트랙을 따라 하나 이상의 검출기들이 배치될 수 있다. 또한, 상기 초기 위치 또는 원위 위치들 중 적어도 하나는, 특히, 상기 위치에서 상기 이동부의 자화에 의해 상기 위치에서 상기 이동부를 안정화시키기 위해 상기 이동부의 적어도 하나의 금속부와 협력할 수 있는 자석을 포함한다. 유리하게, 상기 자석은 상기 위치 부근에서 상기 강체에 내장될 수 있다. 또한, 상기 초기 위치 또는 원위 위치들 중 적어도 하나에는, 특히, 상기 이동부와 상기 공동 및/또는 상기 다른 공동의 단부와의 충격 효과를 흡수할 수 있는, 예컨대, 흡수재로 제조된 버퍼가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 이동부가 상기 원위 위치에 있거나 상기 다른 원위 위치에 있을 때, 상기 이동부가 획득하게 되는 위치 에너지는, 바람직하게, 본 발명에 따른 장치가 수평면 상에서 정지하고 있는 상기 이동체에 설치되거나 고정된 경우, 상기 이동부가 상기 초기 위치에 있을 때 상기 이동부가 획득하게 되는 위치 에너지보다 크다. 즉, 상기 초기 위치 및 상기 원위 위치 또는 상기 다른 원위 위치에서 상기 강체의 위치 결정은, 바람직하게, 본 발명에 따른 장치가 수평면 상에서 정지하고 있는 상기 이동체에 설치되거나 고정되었을 때, 상기 원위 위치 또는 상기 다른 원위 위치에서 상기 이동부의 위치 에너지가 상기 초기 위치에서 상기 이동부의 위치 에너지보다 큰 것을 특징으로 한다.
다음 도면들을 이용하여 제공된 실시예 및 응용예는 본 발명의 더 나은 이해를 제공하는 데 도움이 될 것이다. 하나의 도면에 사용된 참조 번호는 다른 도면들에서도 일관되게 사용된다.
도 1은 차량과 커플링된 가속도 측정 장치의 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치의 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치의 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 일체형 강체를 포함한 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치의 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
실시예로서, 도 1은 본 발명에 따라 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치(1)를 도시하고 있으며, 특히, 상기 이동체는 장치(1)와 커플링된 차량(2)이다. 상기 장치(1)는 특히 상기 차량(2)의 수평 플로어(21)에 고정될 수 있으며, 상기 장치의 제동 시스템(22)에 연결될 수 있다. 유리하게, 이 장치는, 상기 차량이 철차륜 또는 타이어로 주행하는 궤도차이든 아니면 지하철/트램이든, 상기 차량이 특히 미리 정해진 최대 가속도 역치를 초과하는 시기를 신속하고, 안전하며, 신뢰할 수 있게 확인할 수 있도록 하며, 상기 초과를 제동 시스템(22)에 알릴 수 있는 신호를 전송함으로써 상기 가속도를 제한할 수 있도록 한다. 상기 신호는 중앙 제동 제어 유닛이나, 예컨대, 자동 열차 제어 유닛과 같은 일반 차량 제어 유닛으로, 예컨대, 차량의 공압, 유압 또는 전기 네트워크를 통해 직접 전송될 수 있다.
독자들이 본 발명을 이해할 수 있도록 돕기 위해, 이하의 설명에서는 도 1에 나타낸 바와 같은 직교 기준계(O, x, y, z)를 이용할 것이다. 이 직교 기준계는 차량에 대한 상기 장치(1)의 위치 결정을 가능하게 하는 통상의 기준계이다. 이 기준계는 차량의 운동 방향에 대해 평행한(예컨대, 상기 차량을 안내하는 레일에 대해 평행한) 종축(Ox), 상기 종축(Ox)에 대해 수직한 횡축(Oy), 및 상기 종축(Ox)과 상기 횡축(Oy)에 의해 형성되는 평면에 대해 수직한 수직축(Oz)을 포함한다. 수직축(Oz)은 특히 차량(2)의 플로어에 대해 수직하다. 상기 수직축은 캠버가 없는 평탄한 수평면인 경우 차량이 이동할 수 있는 지면에 대해서도 수직하다.
도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 상기 이동체에 설치될 수 있는 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치(1)의 본 발명에 따른 실시예의 단면(A)과 단면(B)을 도시하고 있으며, 상기 장치는 특히 가속도가 미리 정해진 가속도 역치를 초과하였는지를 신호할 수 있고, 상기 장치는,
- 내부 공동(12)을 포함하는 강체를 포함하며;
- 상기 공동(12)의 적어도 하나의 벽체는 트랙(121)을 형성할 수 있고, 상기 트랙의 표면은 상기 공동(12) 내의 상기 트랙(121) 상에서 정지시의 초기 위치(131)와 상기 초기 위치로부터 원위된 원위 위치(133) 사이로 이동부(13), 특히 볼의 자유 운동을 허용하며, 상기 원위 위치는 상기 공동의 단부에 위치하고 있다. 유리하게, 상기 트랙(121)은 수평에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 평면을 형성하도록 구성된 평탄면이며, 이에 따라, 상기 트랙은 일정한 양의 기울기를 특징으로 한다. 또한, 이동체의 가속도 절대값이 최소 양의 역치 미만일 때, 특히 상기 초기 위치(131)를 상기 이동부(13)가 점유할 수 있는 반면, 상기 이동체의 가속도가 제로가 아니고 상기 가속도의 부호가 상기 트랙의 기울기의 부호와 반대이며 상기 가속도의 절대값이 최대 양의 가속도 역치를 초과할 때, 상기 공동의 단부에 위치된 상기 원위 위치(133)에 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 상기 이동부(13)가 도달할 수 있다. 상기 이동체가 상기 최소 역치와 상기 최대 역치 사이에서 가속하는 경우, 상기 트랙의 기하학적 구조는 상기 이동부(13)가 상기 초기 위치(131)와 상기 원위 위치(133) 사이의 중간 위치(132)에 위치될 수 있도록 하며;
- 상기 볼(13)은 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 상기 공동 내의 경사진 평면 상의 직선 궤도를 따라 상기 초기 위치(131)로부터 상기 원위 위치(133)로, 그리고 그 반대로 자유롭게 운동할 수 있으며;
- 상기 원위 위치(133)에서 상기 볼(13)의 존재를 검출할 수 있고, 예컨대, 특히 상기 이동체의 제동을 제어 및 실행시킬 수 있는 제동 시스템(22)으로 전송될 수 있는 전기 신호 형태로 상기 존재에 관한 정보를 제공함으로써, 상기 이동체의 제동 시스템(22)과 협력할 수 있는 적어도 하나의 검출기(14)를 포함한다. 특히, 상기 이동부가 상기 볼(13)이든 아니면 이동식 실린더이든 상기 이동부의 존재를 검출하기 위해 여러 종류의 검출기가 고려될 수 있다. 이러한 검출은, 예컨대, 유도식 금속 근접 센서에 의한 검출 또는, 예컨대, 상기 초기 위치(131) 및/또는 상기 원위 위치(133)와는 반대로 상기 공동의 각 측면에 횡방향으로 배치된 발광기와 수광기를 특히 포함하는 광학 검출을 포함한다.
상기 강체는 특히 적어도 하나의 쉽게 기계가공할 수 있는 경질의 재료(금속, 세라믹 또는 경질 플라스틱)으로 제조되며, 상기 이동체가 수평면 상에 있을 때, 상기 경사진 평면이 수평에 대해 상기 각도(θ)만큼 기울어지도록, 상기 이동체의 하우징 내부 또는 차대에 상기 강체를 견고하게 고정할 수 있는 고정 수단을 포함할 수 있다. 특히, 상기 강체는 상기 가속도 역치를 변화시키기 위해 상기 이동체가 수평면에 있을 때 수평에 대해 상기 각도(θ)를 변화시킬 수 있는 경사 수단(예컨대, 나사 또는 스프링)을 포함한다. 바람직하게, 상기 이동부(13)는 금속(스틸 또는 스테인리스 스틸)으로 제조된다. 상기 강체는 상기 공동(12)의 적어도 일부를 포함하는 중앙부(111)와, 상기 중앙부(111)에 대해 상기 공동(12)이 밀봉되도록 형성하기 위해 그리고 상기 이동부(13)를 횡방향으로 유지하기 위해(즉, 이동부가 y축을 따라 횡방향에서 유지되도록 보장하기 위해) 상기 중앙부(111)의 각 측면에 특히 배치될 수 있는 2개의 측부(15)를 특히 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 검출기(14)는 이동부(13)의 전기 전도성 금속의 특성에 대해 반응할 수 있는 유도 센서이거나, 상기 이동부의 불투명성에 대해 반응할 수 있는 광학 센서이다. 이 목적을 위해, 상기 측부(15)들 중 적어도 하나, 특히, 상기 센서의 지지체 역할을 할 수 있는 측부는 상기 이동부(13)를 검출하기 위해 상기 검출기(14)가 사용하는 신호를 투과시키는 구역을 포함한다. 이 구역으로서는 상기 이동부(13)를 광학적으로 검출하기 위해 제공된 광학적으로 투명한 구역 또는 유도 검출인 경우 비전도성 재료로 형성된 구역이 포함될 수 있다.
공지된 바와 같이, 캠버가 없는 평탄한 경로에서 상기 이동체가 운동할 때, 수직축(Oz)을 따른 상기 이동부(13)의 가속도는 중력 가속도(g)이며, 종축(Ox)을 따른 가속도(a)는 상기 이동체의 운동의 2차 도함수(x(t))이므로, a=d2x/dt2이다. 상기 이동부(13)의 정지시 초기 위치(131)는, 상기 이동체가 종축(Ox)을 따라 양의 가속을 할 때, 상기 이동체가 정지하거나 일정한 속도일 때, 그리고 상기 이동체가 최소 양의 가속도 역치 미만으로 적당히 음의 가속(또는 감속)을 할 때, 상기 이동부(13)가 점유하는 위치이며, 예컨대, 상기 최소 양의 가속도 역치는 g·tan(θ)이고, 이 경우에서의 θ는 [0, π/2] 범위 이내이다. 상기 이동부(13)의 원위 위치(133)는, 감속이 최대 가속도 역치를 초과하도록 상기 이동체가 음의 가속 또는 감속을 할 때, 예컨대, 상기 감속이 g·tan(θ)보다 클 때, 상기 이동부(13)가 점유하는 위치이며, 이 경우에서의 θ는 [0, π/2] 범위 이내이다.
이동체가 기울기 각도(p)의 값을 특징으로 하는 경사진 경로를 따라 움직이면, 축(Oy)을 중심으로 한 각도(p)의 회전으로 이루어진 기준의 변화는 상기 축(Oz)을 따른 이동부(13)의 가속도가 작은 기울기(p)(작은 각도의 근사치)의 g에 가까운 g·cos(p)와 동일하며, 상기 축(Ox)을 따른 가속도가 a=d2x/dt2+g·sin(p)와 동일하다고 결정할 수 있도록 한다. 이 후자의 가속도도 상기 이동체 내의 탑승객들 뿐만 아니라 본 발명에 따른 장치에 영향을 미치기 때문에, 본 발명에 따른 상기 장치에 대한 기울기의 영향을 교정하기 위한 기울기 교정이 필요하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는, 상기 이동체가 수평면에서 이동하던지 경사진 경로, 예컨대, 경사면에서 이동하던지, 동일한 방식으로 작동할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 장치를 포함하는 상기 이동체가 위에서 이동할 수 있는 경로의 캠버의 영향을 평가할 수 있다. 사실상, 캠버의 각도(d)의 값을 특징으로 하는 캠버를 구비한 경로에서, 축(X)을 중심으로 한 각도(d)의 회전으로 이루어진 기준의 변화는 상기 이동부(13)가 경험하는 가속도를 용이하게 산출할 수 있도록 한다. 사실상, 이러한 경우, 축(Oz)을 따라 경험하는 가속도는 g·cos(d)와 동일하며, 그 값은 작은 캠버 각도(d)의 g에 가깝다. 축(Ox)을 따라 상기 이동부(13)가 경험하는 가속도는 a=d2x/dt2로서 변하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는, 캠버가 있거나 혹은 캠버가 없는 경로 상에서 상기 이동체가 가속할 때, 동일한 방식으로 작동할 수 있다.
도 3은 전술한 상기 제 3 실시예에 대응하는 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 장치의 단면을 도시한 도면이다. 사실상, 이러한 다른 실시예에 따르면, 장치(1)의 상기 강체는 특히 상기 공동(12)과 대칭적으로 동일하며 상기 공동과 소통하는 다른 공동(16)을 포함하며, 상기 다른 공동은 상기 공동(12)의 단부에 위치된 상기 원위 위치(133)와 상기 다른 공동(16)의 단부에 위치된 다른 원위 위치(134) 사이에 연속적인 경로를 상기 공동(12)의 트랙과 함께 형성할 수 있는 다른 트랙을 포함하고, 상기 다른 원위 위치(134)와 상기 원위 위치(133)에는 각각 본 발명에 따른 검출기가 설치될 수 있다. 대칭성으로 인하여, 상기 초기 위치(131)는 상기 단부들 사이의 중간에 있다. 특히, 상기 다른 트랙은, 상기 강체가 수평면상에서 정지하고 있는 상기 이동체와 커플링될 때, 수평에 대해 각도(π-θ)(즉, θ와 크기가 동일하며 방향이 반대인)로 경사진 다른 평면이며, 상기 경사진 평면과 상기 다른 경사진 평면은 π-2θ와 동일한 2면 각도를 특징으로 하는 2면각을 형성한다. 특히, 각각의 중공(16, 12)은 장치(1)의 강체의 중앙부(111)에서 중공화되거나 기계가공될 수 있으며, 상기 이동부(13)를 수용할 수 있으며 상기 이동부가 상기 공동들 중 하나로부터 다른 하나로 이동할 수 있도록 상기 두 공동들로 이루어진 폐쇄형 인클로저를 형성하기 위해, 상기 공동과 상기 다른 공동을 측부들이 측방향에서 폐쇄하거나 구획할 수 있다. 상기 이동부(13)는 특히 볼 또는 실린더(강체 또는 중공체)일 수 있다.
이에 따라, 도 3에 개시된 본 발명에 따른 장치는 양의 가속도 및 감속에 대한 최대 역치를 초과하는 시기를 측정할 수 있다. 따라서, 상기 장치는, 궤도차, 지하철 및 트램 등, 특히 역행 가능한 차량의 가속도를 모니터링할 수 있는 양방향 시스템을 포함한다. 도 3에 개시된 장치의 이 바람직한 실시예에 따르면, 상기 이동부(13)의 정지시 초기 위치(131)는, 상기 이동체가, 예컨대, g·tan(θ)의 절대값과 동일한 최소 양의 역치 미만의 절대값으로 종축(Ox)을 따라 적당히 가속(양의 가속 또는 음의 가속)을 할 때, 또는 상기 이동체가 정지하거나 일정한 속도일 때, 상기 이동부(13)가 점유하는 위치이다. 상기 이동부(13)의 원위 위치(133)는, 상기 이동체가 음의 가속 또는 감속을 할 때, 그리고 상기 감속이 최대 양의 가속도 역치(또는 최대 절대 가속도 값)를 초과하는 절대값을 가질 때, 예컨대, 상기 감속이 g·tan(θ)의 절대값보다 클 때, 상기 이동부(13)가 점유하는 위치이다. 상기 이동부(13)의 다른 원위 위치(134)는 상기 원위 위치(133)(수평에 대해 수직이며 상기 초기 위치(131)를 통과하는 대칭축)에 대해 대칭적으로 배열되어 있으며, 상기 이동체가 양의 가속을 할 때, 그리고 상기 양의 가속이 다른 최대 양의 가속도 역치를 초과할 때, 예컨대, 상기 이동체의 양의 가속이 g·tan(θ)의 절대값보다 클 때, 상기 이동부(13)가 점유하는 위치이다. 각각의 위치(131, 133, 134)들, 즉, 초기 위치(131), 원위 위치(133) 또는 다른 원위 위치(134)에는 상기 이동부(13)의 존재를 검출할 수 있는 검출기가 유리하게 설치될 수 있다.
유리하게, 본 발명에 따른 장치는 그 모든 실시예에서 상기 공동(12) 내에서 및/또는 상기 다른 공동(16) 내에서 상기 트랙 상의 적어도 하나의 위치에 상기 이동부(13)를 안정화시키는 안정화 수단을 특히 포함할 수 있다. 이 안정화 수단은, 특히, 감속이 최대 역치에 가까울 때, 상기 이동부(13)의 불규칙한 운동을 방지할 수 있도록 한다. 바람직하게, 상기 초기 위치(131) 및/또는 상기 원위 위치(133) 및/또는 상기 다른 원위 위치(134) 부근에서 상기 강체에 내장될 수 있는 자석은 상기 이동부(13)에 인력을 가함으로써 상기 이동부(13)를 상기 초기 위치(131) 및/또는 상기 원위 위치(133) 및/또는 상기 다른 원위 위치(134)에서 상기 이동부(13)를 안정화시킬 수 있다. 이 경우, 상기 이동부(13)가 초기 위치(131)로부터(또는, 마찬가지로, 상기 원위 위치(133, 134)들로부터) 멀어지는 운동을 하기 위해서는 자석에 의해 가해지는 인력을 극복할 수 있도록 최대 역치(g·tan(θ))에 대해 추가 가속도(da)가 필요하다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 안정화 수단은 사용중인 볼록한 형상의 트랙으로 구성되며, 상기 트랙의 기울기는 이동부(13)가 초기 위치(131)에서 원위 위치(133)로 진행할 때 감소하고, 다른 공동(16)이 상기 공동(12)과 소통하는 도 3의 특수한 경우에서는, 상기 이동부(13)가 초기 위치(131)에서 다른 원위 위치(134)로 진행할 때, 상기 기울기의 절대값이 감소한다.
상기 이동부(13)가 상기 초기 위치(131)에서 상기 원위 위치(133)로 운동하기 위해서는 a+da보다 큰 감속도가 필요하다는 점에서, 그리고 상기 이동부(13)가 상기 원위 위치(133)에서 상기 초기 위치(131)로 운동하기 위해서는 감속도(a-da)가 필요하다는 점에서, 전술한 각각의 상기 안정화 수단은 본 발명에 따른 장치의 거동에 대해 이력 효과를 도입한다. 바람직하게, 상기 초기 위치(131) 또는 상기 원위 위치(133) 또는 상기 다른 원위 위치(134) 중 적어도 하나는, 상기 이동부(13)와 상기 강체의 벽체들 간의 충격을 방지하기 위해, 특히, 상기 공동들 중 하나 또는 다른 하나의 단부와의 충격을 방지하기 위해, 상기 이동부(13)를 위한 댐핑 시스템을 포함한다. 예컨대, 고무 등의 흡수재로 제조된 버퍼가 상기 공동 및/또는 상기 다른 공동의 적어도 일 단부에 배치될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 장치는, 이동체와 함께, 예컨대, 차량의 플로어와 함께 본 발명에 따른 장치의 강체를 통합할 수 있는 통합 장치(예컨대, 스크류 또는 래치 시스템)에 의해 상기 이동체와 함께 통합될 수 있다. 바람직하게, 상기 통합 수단은, 이동체에 대한, 예컨대, 차량의 플로어에 대한 장치의 위치 결정 각도의 조정을 통해 최대 및 최소 가속도 역치를 미세하게 조정할 수 있다.
바람직하게, 상기 이동부(13)는 트랙 상의 원위 위치로부터 초기 위치를 분할하는 거리(D)와 동일하거나 그보다 작은 직경을 가진 스틸 볼이며, 최대 감속도 역치는 고정되고 a0=2.2m/s2과 동일하게 선택되며, 상기 경사진 평면의 기울기는 tan(θ)=2.2/9.81=0.224로 규정된다. 초기에 낮은 감속도가 시간이 경과할수록 일정한 저크(J)에 따라 변한다고 가정하면, 이 경우에서, 이동체의 가속도(a)(즉, 순간 감속도)는 당연히 a=a0+J·t로 주어진다. 가속도(a)가 최대 역치(a0=2.2m/s2)를 초과하는 즉시, 볼에 적용되는 뉴튼의 운동 법칙은
F = M · [a·cos(θ) - g·sin(θ)] = (M + I)· d2s/dt2를 의미하고,
여기서,
F는 힘이고,
t는 시간이며,
M은 볼의 질량이고,
I는 2/5·M과 동일한 볼의 구름 관성에 상응하는 질량이며,
s는 트랙을 따른 볼의 x-축이다.
그리고, 트랙을 따른 볼의 운동 방정식은
d2s/dt2 = 5/7·[a·cos(θ) - g·sin(θ)] 가 된다.
또한, 시간(t = 0)에서 , a0 = g·tan(θ)인 것을 고려하면, 상기 운동 방정식은
d2s/dt2 = 5/7·J·cos(θ)·t가 된다.
저크 값들이 3m/s3 및 6m/s3과 동일하고, 기울기가 일정한 평탄한 제 1 트랙과 기울기가 tan(θ)=0.224에서 tan(θ)=0.184로 선형적으로 변하는 볼록한 제 2 트랙이 ±0.2m/s2의 히스테리시스를 유발하며, 2개의 거리(D) 값이 각각 5㎜ 및 10㎜와 동일하다고 가정하면, 본 발명은 다음과 같은 결과를 얻을 수 있도록 할 수 있다.
데이터 결과
J[m/s3] 히스테리시스[m/s2] 거리[m] 응답시간[s] 검출시 감속도[m/s2]
3 0 0.005 0.24 2.72
6 0 0.005 0.19 3.14
3 0.2 0.005 0.23 2.89
6 0.2 0.005 0.19 3.34
3 0 0.01 0.31 2.93
6 0 0.01 0.24 3.44
3 0.2 0.01 0.29 3.07
6 0.2 0.01 0.24 3.64
이 표는, 히스테리시스가 없는 경사진 평면에서의 직선형 트랙과, 예컨대, 5㎜의 짧은 거리(D)에서, 감속도 역치를 초과하는 시기에 대한 측정이 가장 효과적일 것이라는 결론으로 이어진다.
따라서, 본 발명은 고장나기 쉬운 전자 분석 시스템을 사용하지 않고 간단한 방식으로 이동체의 종방향 가속도의 수준을 초과하는 시기를 확인하여 신호할 수 있도록 하며, 이에 따라, 상기 초과에 대한 측정의 신뢰도를 증대시킨다.
마지막으로, 도 4는 단면(A)과 단면(B)을 제공하며, 도 2에서 제안한 것과 동일한 참조 번호와 동일한 레이아웃을 사용하는 본 발명에 따른 장치의 다른 특수한 실시예를 제공하지만, 강체(18)가 일체형 강체, 예컨대, 일체형 플렉시글라스 강체이고, 상기 공동(12)이 상기 강체(18)를 드릴링하여 얻어진 실린더 형상이며, 그 각 단부가 플러그(17)를 나사결합함으로써 밀폐될 수 있고, 상기 플러그는 플러그(17)에 대한 볼(13)의 충격을 흡수하도록 구성된 버퍼를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 특히, 상기 강체(18)에서의 적어도 하나의 다른 드릴링, 특히, 상기 중공 실린더의 모선에 대해 수직한 드릴링은, 적어도 상기 원위 위치(133) 및/또는 상기 초기 위치(131)에서 상기 볼(13)의 존재를 검출할 수 있는 적어도 하나의 검출기(14)를 상기 강체(18)의 내부에 배치할 수 있도록 한다. 바람직하게, 각각의 검출기(14)는 상기 이동체의 제동 시스템(22)과 협력할 수 있으며, 바람직하게, 상기 초기 위치(131) 및 상기 원위 위치(133)에서 상기 볼(13)의 위치에 대해 센터링된다.
유리하게, 상기 원통형 공동(12)의 원형 부분은 상기 공동(12) 내에서 상기 볼(13)의 운동 안정성을 보장하도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 공동(12)에 의해 생성되는 트랙(121)은 밀폐된 원형의 평탄한 곡선에 의해 형성되는 표면, 즉 상기 원형 부분에 의해 형성되는 원이며, 원의 한 지점은 상기 초기 위치(131)와 상기 원위 위치(133)를 통과하는 직선을 나타내는 가변 지점을 통과한다. 따라서, 이러한 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 트랙(121)은 상기 초기 위치(131)와 상기 원위 위치(133) 사이의 일정한 양의 기울기를 특징으로 하는 오목한 표면이다. 특히, 상기 원통형 공동(12)은 상기 공동 내에서의 상기 볼(13)의 자유 운동을 제공하기 위해 상기 볼(13)의 직경보다 큰 직경을 특징으로 한다.
도 2에 있어서, 이동체의 가속도 절대값이 최소 양의 역치 미만일 때, 특히 상기 초기 위치(131)를 상기 이동부(13)가 점유할 수 있는 반면, 상기 이동체의 가속도가 제로가 아니고 상기 가속도의 부호가 상기 트랙의 기울기의 부호와 반대이며 상기 가속도의 절대값이 최대 양의 가속도 역치를 초과할 때, 상기 공동의 단부에 위치된 상기 원위 위치(133)에 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 상기 이동부(13)가 도달할 수 있다. 상기 이동체가 상기 최소 역치와 상기 최대 역치 사이에서 가속하는 경우, 상기 트랙의 기하학적 구조는 상기 이동부(13)가 상기 초기 위치(131)와 상기 원위 위치(133) 사이의 중간 위치(132)에 위치될 수 있도록 한다.
요약하자면, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 기존의 가속도 측정 장치 및 방법에 비해 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공한다.
- 이들은 상기 이동부(13)와 트랙을 위해 경질의 재료(예컨대, 스틸 또는 세라믹 트랙에서 구를 수 있는 스틸 볼)를 선택함으로써 마찰과 마모의 유해한 영향을 회피한다.
- 재료의 선택과 밀봉된 구조로 부식의 유해한 효과를 피한다. 필요하다면, 내부 산화를 피하기 위해, 조립시 공기 대신 불활성 가스(예컨대, 질소 또는 아르곤)를 도입할 수 있다.
- 상기 장치가 단일의 이동 요소를 포함한다는 점에서, 즉, 매우 간단하며 외부의 침입으로부터 보호되고 상기 밀폐된 공동 내에 배치되는 상기 이동부(13)를 포함한다는 점에서, 이들은 신뢰할 수 있으며 내구성이 있다.
- 이들은, 특히, 동종의 중복성(예컨대, 2개의 센서가 상기 이동부(13)의 원위 위치의 각 측부에 횡방향으로 배치된다)에 의해, 또는 이종의 중복성(예컨대, 하나의 센서가 초기 위치 또는 원위 위치 각각에서 상기 이동부(13)의 존재를 검출할 수 있다)에 의해, 또는, 특히, 상기 이동체가 각각 부동화되었을 때 상기 초기 위치에서 상기 이동부가 검출되었는지(또는, 각각, 상기 원위 위치에서 검출되지 않았는지)를 확인하여 상기 이동체의 운동에 의한 간섭성을 모니터링함으로써, 상기 이동부(13)의 존재에 대한 검출을 보장한다.
- 이들은 관성과 가속도 현상에 기초하기 때문에, 본질적인 안정성을 갖는다.
- 이들은 상기 이동체가 가속도 역치를 초과하는 시기에 대해 정확하고 재현가능한 측정을 보장한다. 거동의 정확성과 재현가능성은 구상중인 온도 범위(-40 ℃ 내지 +70℃)에서 불변하는 본 발명에 따른 장치의 기하학적 구조(이동부와 트랙)에 따라 결정된다.
- 본 발명에 따른 장치는 축(Ox, Oy, Oz)을 따라 표준 IEC-61373(표 1)에 의해 특정된 변화에 대해 감응하지 않는다.
- 이들은 트랙에 대한 검출기의 위치를 조정함으로써 가속도 역치를 초과하는 시기를 측정하기 위해 필요한 반응 시간을 제어할 수 있도록 한다. 사실상, 반응 속도는 트랙 상의 2개의 극단적인 위치(초기 위치 및 원위 위치)들 사이에 포함되는 거리에 의해 결정된다. 이 거리는 상기 이동부의 존재를 검출하는 검출기의 공간 해상도에 의해 허용되는 해상도의 한계까지 단축될 수 있다. 통상적으로, 이동부(13)로서 선택된 볼의 직경과 동일한 거리라면 효과적인 검출을 위해 충분하다.

Claims (15)

  1. 이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치(1)로서,
    상기 장치는,
    - 내부 공동(12)을 포함하는 강체를 포함하며, 상기 내부 공동은 이동부(13)의 자유 운동을 허용할 수 있고;
    - 상기 공동(12)의 적어도 하나의 벽체는 경사진 트랙(121)을 형성할 수 있으며, 상기 트랙의 일 표면은 상기 내부 공동(12) 내의 상기 트랙(121) 상에서 정지시의 초기 위치(131)와 상기 초기 위치로부터 원위된 원위 위치(133) 사이로 상기 이동부(13)의 자유 운동을 허용하며, 상기 원위 위치는 상기 공동(12)의 단부에 위치되어 있고, 상기 원위 위치에는 상기 가속도가 변할 때 상기 이동부(13)가 도달할 수 있으며;
    - 상기 이동부(13)는 상기 초기 위치로부터 상기 원위 위치로 상기 이동체의 가속도 효과에 의해 상기 공동(12) 내에서 이동할 수 있고;
    - 상기 원위 위치에서 상기 이동부(13)의 존재를 검출할 수 있는 적어도 하나의 검출기(14)를 포함하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강체는 상기 공동(12)의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 개구를 포함한 중앙부(111)를 포함하고, 상기 중앙부(111)는 2개의 측부(15)들 사이에 샌드위치된 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙부(111)는 상기 트랙(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(14)는 상기 원위 위치(133)의 반대측에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(14)는 유도 센서이며, 상기 이동부(13)는 적어도 하나의 금속부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(14)는 광학 센서이며, 상기 이동부(13)는 불투명한 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강체는 상기 이동체의 제동 시스템(22)과 협력하기 위해 상기 이동체 및 상기 검출기(14)에 커플링될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙(121)은, 상기 강체가 수평면 상에서 정지하고 있는 상기 이동체에 커플링될 때, 수평에 대해 각도(θ)로 경사진 평면을 형성하도록 구성된 평탄한 표면인 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동(12)은 지각할 수 있는 평행육면체 형상인 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙(121)은 곡선형 궤적을 형성하는 스트립인 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강체는 다른 공동(16)을 포함하며, 상기 다른 공동은 상기 공동(12)과 대칭이고 상기 공동과 소통하며, 상기 공동(12)의 단부에 위치된 상기 원위 위치(133)와 상기 다른 공동(16)의 단부에 위치된 다른 원위 위치(134) 사이에 연속적인 경로를 상기 공동(12)의 상기 트랙(121)과 함께 형성할 수 있는 다른 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기 위치(131) 또는 원위 위치(133, 134)들 중 적어도 하나는 상기 위치에서 상기 이동부를 안정화시키기 위해 상기 이동부(13)의 적어도 하나의 금속부와 협력할 수 있는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기 위치(131) 또는 원위 위치(133, 134)들 중 적어도 하나에는 상기 이동부(13)와 상기 강체의 벽체 간의 충격 효과를 흡수할 수 있는 버퍼가 설치된 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 장치.
  14. 이동체의 가속도를 측정하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    - 상기 이동체가 가속할 때, 폐쇄된 공동(12) 내에서, 정지시의 초기 위치(131)로부터 원위 위치(133)로, 이동부(13)가 이동하는 단계를 포함하며, 상기 이동부(13)는 정지시의 초기 위치(131)로부터 상기 초기 위치(131)로부터 원위된 원위 위치(133)로 자유롭게 운동할 수 있고, 상기 초기 위치(131)와 상기 원위 위치(133)는 상기 공동(12)의 벽체에 의해 형성된 경사진 연속적인 트랙(121)에 의해 연결되어 있으며, 상기 트랙은 상기 트랙(121) 상에서 상기 2개의 위치들 사이로 상기 이동부(13)의 운동을 허용할 수 있고;
    - 상기 원위 위치(133)에서 상기 이동부(13)의 존재를 검출하는 검출기(14)에 의한 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출기(14)는 상기 원위 위치(133)에서 상기 이동부(13)의 존재의 검출에 관한 신호를 상기 제동 시스템(22)으로 전달하는 것을 특징으로 하는,
    이동체의 가속도를 측정하기 위한 방법.
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