KR20190128174A - 섀시 부품에서의 과하중 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 섀시 부품의 목표 상태 변수를 검출하는 센서를 포함하는, 바아 형태의 섀시 부품용 과하중 검출 장치에 관한 것으로, 이 장치는, 센서가 개별 섀시 부품을 위한 변형 검출 센서로서 구현된 것을 특징으로 한다.

Description

섀시 부품에서의 과하중 검출 장치

본 발명은, 특허 청구항 1의 전제부에 따른 과하중 검출 장치에 관한 것이다.

현대의 자동차, 특히 승용차에, 한 편으로는 운전자의 부담을 덜어주지만, 다른 한 편으로는 섀시로부터 운전자로의 피드백이 점점 더 줄어들게 하는 보조 시스템이 장착되는 경우가 점차 증가하고 있다. 이와 같은 추세는, 예컨대 구부러진 타이 로드(tie rod)의 휨 또는 트랜스버스 컨트롤 암(transverse control arm)의 변형과 같은 결함을 운전자가 감지하지 못하는 상황을 야기할 수 있다. 그러나 상응하는 실험을 통해, 섀시 구성 요소의 소성 변형 이후의 잔여 수명이 때때로 현저하게 감소한다는 사실이 공지되어 있다. 다시 말해, 운전자가 보조 시스템의 보상 작용에 의해 예컨대 장애물 통과에 의한 타이 로드의 손상을 감지하지 못하고, 추후에 이러한 원인으로 파손 및 사고가 발생하는 상황에 이를 수 있다.

따라서, DE 10 2010 043 778 A1호는, 효력 발생 시 확실하게 감지될 수 있는 조향 유격(steering play)을 유발하는 기계식 과하중 보호 장치를 갖는 컨트롤 암 요소를 기술하고 있지만, 상기 조향 유격은 이미 기술한 바와 같이 보조 시스템에 의해 보상되었을 수 있고, 그에 따라 운전자는 인식할 수 없을 수 있다.

DE 10 2013 018 526 A1호는, 자동차의 차축 조정의 변화를 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 상기 시스템은, 신호를 평가 장치로 전송하는 힘 측정 유닛 또는 각도 측정 유닛을 구비한다. 평가 장치는 순시 신호를 기준 신호와 비교하며, 이 경우 기준 신호의 초과가 차량 축의 과하중로서 해석된다.

힘 신호의 평가는 종종 더 큰 블러링(blurring)과 결부되는데, 그 이유는 계산된 하중 한계를 초과하여 발생하는 힘이 반드시 손상까지 초래하는 것은 아니기 때문이다. 결과적으로, 이 경우 사실상 불필요할 수도 있는 수리가 수행된다.

각도 측정도 마찬가지로 명확한 측정 변수는 아닌데, 그 이유는 과하중 시 2개의 컨트롤 암이 축 내부에서 구부러지기는 하지만, 변형이 외견상 보상됨으로써 상기 두 컨트롤 암 사이의 각도가 허용 오차 범위 내로 유지되는 이론적인 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 이와 같은 경우에는, 2개의 컨트롤 암을 교체할 수는 있지만, 시스템은 이와 같은 경우를 인식하지 못할 수도 있다.

본 발명의 과제는, 종래 기술에 공지된 문제점들이 제거된 과하중 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 센서가 개별 섀시 부품을 위한 변형 검출 센서로 구현됨으로써 해결된다.

종래 기술과 달리, 섀시 부품의 변형은 참조 변수로서 수집된다. 즉, 종래 기술에 비해, 섀시 기하구조의 변화 또는 심지어 손상 상황까지도 초래하는 오류를 즉각 검출할 수 있게 하는 변수가 사용된다. 또한, 단 하나의 부품에서 하중이 측정된다. 섀시 내부에서의 보상 효과는 발생할 수 없다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 센서는 복수의 개별 센서를 포함한다. 한 편으로 소정의 중복성(redundancy)이 있으며, 측정 오류가 검출될 수 있다.

변형 방향의 결정과 관련하여, 개별 센서들이 서로 상이한 평면에 배치된다.

매우 간단히 취급될 수 있는 센서를 얻기 위해, 개별 센서들이 하나의 케이지를 형성한다. 케이지는 구조 강도가 낮기 때문에, 측정 신호의 품질을 저하시키지 않는다.

이를 위해, 케이지가 섀시 부품의 길이 방향으로 일측에 고정되는 구성이 추가로 제안된다. 축 장력도 마찬가지로 측정 신호를 위조할 수 있다.

센서의 고정을 위해, 케이지는 환형 고정 섹션을 구비한다. 센서 자체는 고정 기능과 관련하여 하중을 받지 않는다.

바람직한 일 종속 청구항에 따르면, 고정 섹션은 섀시 부품의 고정 수단에 의해 고정된다. 케이지는 예컨대 유니언 너트에 의해 조여지는 플라스틱으로 형성될 수 있다.

이를 위해, 고정 섹션은 예를 들어 슬롯 형상의 리세스를 구비함으로써 반경방향으로 탄성을 갖도록 구현된다.

또 다른 실시예에서, 섀시 부품은 두 부분으로 분할되고, 고정 섹션이 배치된 접합선을 형성한다. 결과적으로, 센서를 위한 추가 고정 수단이 불필요하다.

추가로, 고정 섹션과 고정 수단이 서로 단단히 연결되어 있는 구성이 제안될 수 있다. 이로 인해, 조립 과정 동안의 조작이 확연히 간소화된다.

아주 작은 변형조차도 최대한 검출할 수 있기 위하여, 센서는 적어도 가장 낮은 구조 강도를 갖는 섀시 부품의 영역 근처에 배치된다.

본 발명은, 이하의 도면 설명을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 섀시의 예시적인 개략도이다.
도 2는 조립 부품으로서의 베어링을 갖는 타이 로드를 도시한 도이다.
도 3은 스러스트 베어링만 포함하여 도 2에 따른 타이 로드를 도시한 도이다.
도 4 및 도 5는 센서를 포함한 타이 로드의 상세도이다.

도 1에 예시적으로 도시된 차량 측면용 섀시(1)는, 상부 구조물 측에 조인트(3; 5)를 통해 고정된 트랜스버스 컨트롤 암(7)을 포함하며, 상기 트랜스버스 컨트롤 암에는 휠(11)을 위한 휠 캐리어(9)가 배치되어 있다. 진동 댐퍼(13) 및 기본적으로만 도시된 차량 지지 스프링(15)을 통해 차량 상부 구조물(17)이 섀시(1) 상에 지지된다.

섀시(1)는 조향 가능하게 구현되어 있고, 개략적으로만 도시된, 섀시 부품(21)이 연결되어 있는 조향 장치(19)를 포함한다. 본 실시예에서, 섀시 부품(21)은, 단부 측에 베어링(23; 25)을 각각 하나씩 구비한 타이 로드(21)로서 형성되어 있다. 타이 로드(21)와 휠 캐리어(9) 사이에는 조향 레버(27)가 배치되어 있고, 이 조향 레버를 통해 타이 로드(21)의 축방향 운동이 휠 캐리어(9) 또는 휠(11)의 피벗 운동으로 변환된다. 원칙적으로 본 발명은 조향 불가능한 섀시에서도 사용될 수 있다.

도 2는, 도 1에 따른 타이 로드(21)가 상응하는 장착 상태에 있는 모습을 보여준다. 타이 로드(21)는 두 부분으로 분할되어 있고, 타이 로드(21)와 상기 타이로드에 대해 아래로 꺾인 조향 레버(27) 사이의 규정 각도를 조정하기 위해, 길이 조정을 위한 나선형 샤프트(29)를 포함한다(도 3 참조). 타이 로드(21)는, 나선형 연결부(33)가 조향 장치(19)에 의해 폐쇄될 때 타이 로드를 회전시키기 위한 하나 이상의 키 면(key face, 31)을 갖는다.

섀시(1)에 과하중이 가해지면, 변형이 조향 거동뿐만 아니라 차량의 방향 안정성에도 직접적으로 영향을 미치기 때문에, 타이 로드(21)는 더욱 민감한 부품인 경향이 있다.

도 4 및 도 5는, 베어링(23)으로의 나선형 연결부(33)의 영역에 있는 타이 로드의 부분 영역에 한정된다. 타이 로드(21)는, 과하중 검출을 위해, 섀시 부품 또는 타이 로드(21)의 목표 상태 변수를 수집하는 센서(35)를 갖는다. 구체적으로, 센서는 타이 로드(21)를 위한 변형 검출 센서로서 구현되어 있다.

센서는, 타이 로드(21)의 길이 방향으로 연장되는 복수의 개별 센서(37)를 포함한다. 따라서, 개별 센서들은 원주 방향으로 분포된 상태에서 서로 상이한 평면에 배치된다. 개별 센서(37)는 다양한 측정 방법을 따를 수 있다. 기본적으로, 개별 센서의 길이 변동은 전기 신호의 변동을 야기하고, 이러한 변동된 전기 신호는 도시되지 않은 평가 장치에 공급된다. 타이 로드(21)가 구부러지면, 비틀린 경우와 똑같은 변형이 발생하며, 이 경우 단부측 베어링(23; 25)으로 인해 타이 로드(21)의 비틀림 발생 가능성이 거의 없다.

도 4에서도 마찬가지로 알 수 있는 바와 같이, 개별 센서(37)가 케이지(39)를 형성하거나 개별 센서(37)가 케이지 상에 지지된다. 케이지(39)의 길이 방향 웨브(41) 및 단부 측 베어링 링(43)이 바람직하게 플라스틱으로 형성됨으로써, 개별 센서(37)의 고정은 이미 사출 성형 과정의 범주에서 구현될 수 있다. 케이지(39)의 내부 직경은 타이 로드의 회전이 가능하도록 치수 설계된다.

케이지는 섀시 부품의 길이 방향으로 일측에서 고정되는데, 다시 말해 베어링(23)의 단부는 고정되고 조향 레버(27) 방향의 타측 단부는 자유롭다. 이러한 고정점은 본 변형예를 위해 결정된 것이고, 축의 또 다른 실시예에서는 달리 실현될 수도 있다. 일측 고정에 의해 센서(35) 내부에서 축방향 응력이 방지되어야 한다.

케이지(39)는, 플랜지 영역(47) 또는 원뿔 영역을 포함하는 환형 고정 섹션(45)을 갖는다. 고정 섹션(45)은 다시 고정 수단(49)에 의해 고정되며, 이때 섀시 부품의 나선형 너트가 나선형 샤프트(29) 내에 맞물려서 케이지(39)를 고정한다. 그 결과, 고정 섹션(45)은 두 부분으로 분할된 섀시 부품, 즉, 타이 로드(21) 또는 나선형 샤프트(29)와 베어링(23) 사이의 접합선(51)에 배치된다(도 3).

예를 들어 고정 섹션(45)이 원주 방향으로 분포 배열된 소수의 리세스(53) 또는 슬롯을 구비함으로써, 고정 섹션(45)은 바람직하게 반경방향으로 탄성을 갖도록 구현된다.

고정 섹션(45)이 고정 수단(49)에 일체로 사출 성형됨으로써, 고정 섹션(45)과 고정 수단(49)이 서로 단단히 연결되는 구성도 제안될 수 있다(도 5).

바람직하게, 센서(35)는 적어도 가장 낮은 구조 강도를 갖는 섀시 부품 또는 타이 로드(21)의 영역 근처에 배치된다. 그럼으로써, 타이 로드의 다른 부품들 또는 부품 섹션들에서 아직 측정될 수 없었던 아주 작은 변형까지도 이제는 검출할 수 있게 된다.

1: 섀시
3: 조인트
5: 조인트
7: 트랜스버스 컨트롤 암
9: 휠 캐리어
11: 휠
13: 진동 댐퍼
15: 지지 스프링
17: 차량 상부 구조물
19: 조향 장치
21: 섀시 부품(타이 로드)
23: 베어링
25: 베어링
27: 조향 레버
29: 나선형 샤프트
31: 키 면
33: 나선형 연결부
35: 센서
37: 개별 센서
39: 케이지
41: 종방향 웨브
43: 베어링 링
45: 고정 섹션
47: 플랜지 영역
49: 고정 수단
51: 접합선
53: 리세스

Claims (11)

1. 섀시 부품(21)의 목표 상태 변수를 검출하는 센서(35)를 포함하는, 바아 형태의 섀시 부품용 과하중 검출 장치에 있어서,
   센서(35)가 개별 섀시 부품(21)을 위한 변형 검출 센서로서 구현된 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 센서(35)가 복수의 개별 센서(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
3. 제2항에 있어서, 개별 센서들(37)이 서로 상이한 평면에 배열되는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 개별 센서들(37)이 하나의 케이지(39)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
5. 제4항에 있어서, 케이지(39)가 섀시 부품(21)의 길이 방향으로 일측에 고정되는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
6. 제1항에 있어서, 케이지(39)가 환형 고정 섹션(45)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
7. 제6항에 있어서, 고정 섹션(45)이 섀시 부품(21)의 고정 수단(49)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
8. 제6항에 있어서, 고정 섹션(45)이 반경방향으로 탄성을 갖도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
9. 제6항에 있어서, 섀시 부품(21)이 두 부분으로 분할되어 있고, 고정 섹션(45)이 배치되어 있는 접합선(51)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
10. 제6항에 있어서, 고정 섹션(45)과 고정 수단(49)이 서로 단단히 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.
11. 제1항에 있어서, 센서(35)가 적어도, 가장 적은 구조 강도를 갖는 섀시 부품(21)의 영역 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는, 과하중 검출 장치.

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