KR20210047438A - 베어링 간극 측정장치 및 방법 - Google Patents

베어링 간극 측정장치 및 방법 Download PDF

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박덕진
윤상근
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 베어링의 간극을 측정하여 베어링의 손상 여부를 판단할 수 있는 베어링 간극 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는, 실린더 내에 일정 압력의 정압과 부압을 선택적으로 공급하는 압력생성장치; 실린더헤드를 관통하여 구비되고, 상기 실린더 내에 정압과 부압이 순차적으로 생성됨에 따라 피스톤을 당기거나 밀어내는 힘을 가함으로써 단부의 탐침로드가 피스톤의 상면에 접촉된 상태에서 길이방향으로 이동되어 피스톤의 높이 변화량을 측정하는 변위측정장치;을 포함하는 베어링 간극 측정장치가 소개된다.

Description

베어링 간극 측정장치 및 방법{BEARING GAP MEASURING DEVICE AND METHOD}
본 발명은 베어링의 간극을 측정하여 베어링의 손상 여부를 판단할 수 있는 베어링 간극 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
엔진의 크랭크샤프트를 지지하면서 부드럽게 회전시킬 수 있도록 크랭크샤프트에 메인베어링이 설치되고, 크랭크핀에는 커넥팅로드베어링이 설치된다.
다만, 메인베어링과 커넥팅로드베어링은 크랭크샤프트의 빠른 회전속도와 높은 하중을 받고 있어, 엔진의 운전 중 베어링의 페일 및 손상이 발생할 수 있다.
그런데, 이 같은 베어링의 페일 및 손상 여부를 확인하기 위해서는 엔진을 분해하여 확인할 수 밖에 없어, 베어링의 손상 여부를 쉽게 인지하기 어려운 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-0618424 B1
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 베어링의 간극을 측정하여 베어링의 손상 여부를 판단할 수 있는 베어링 간극 측정장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 실린더 내에 일정 압력의 정압과 부압을 선택적으로 공급하는 압력생성장치; 실린더헤드를 관통하여 구비되고, 상기 실린더 내에 정압과 부압이 순차적으로 생성됨에 따라 피스톤을 당기거나 밀어내는 힘을 가함으로써 단부의 탐침로드가 피스톤의 상면에 접촉된 상태에서 길이방향으로 이동되어 피스톤의 높이 변화량을 측정하는 변위측정장치;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 압력생성장치는, 압축공기를 공급받아 설정된 정압으로 출력하는 공압레귤레이터; 공기를 흡입하여 부압을 발생시키는 부압발생기; 상기 부압발생기의 흡입 작동에 따라 설정된 부압으로 출력하는 부압레귤레이터; 공압레귤레이터와 변위측정장치 또는 부압레귤레이터와 변위측정장치를 선택적으로 연결하도록 작동되어 실린더 내에 정압 또는 부압을 생성하는 3웨이밸브;를 포함할 수 있다.
상기 변위측정장치는, 상기 실린더헤드를 관통하여 구비되고, 일단이 상기 압력생성장치와 연결되며, 타단이 상기 실린더의 연소실 내에 구비되어 공기가 유동되는 바디; 상기 바디 내부에 삽입되고, 하단이 상기 피스톤의 상면과 접촉되어 상하 길이방향을 따라 이동되는 탐침로드; 상기 바디의 타단에 결합되고, 탐침로드의 상하 이동변위를 측정하는 측정게이지;를 포함할 수 있다.
상기 바디의 상단 일측에 압력생성장치와 연결되는 연결홀이 형성되고; 상기 탐침로드의 외주면이 상기 바디의 내주면과 소정의 갭을 두고 삽입되어 통로가 형성됨으로써, 상기 연결홀이 통로와 연통될 수 있다.
상기 탐침로드의 상부 이동에 대한 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 바디의 내주면에 단차부가 형성되고; 상기 탐침로드의 외주면에 스토퍼가 돌출 형성되어, 상기 스토퍼가 상기 단차부의 단차면에 지지되며; 상기 리턴스프링이 탐침로드에 끼워지되 바디의 내면과 스토퍼 사이에 지지될 수 있다.
상기 단차부의 내경이 탐침로드의 외경에 대응하여 형성되고; 상기 단차부의 내주면에 상하 길이방향을 따라 바디통공이 형성되며; 상기 스토퍼의 외경이 바디의 내경에 대응하여 형성되고; 상기 스토퍼의 내주면에 상하 길이방향을 따라 스토퍼통공이 형성될 수 있다.
상기 바디의 상단에 측정게이지가 결합되고; 상기 측정게이지 하단의 측정자가 상기 탐침로드의 상단에 접촉되어 탐침로드의 이동량을 측정게이지에 의해 측정할 수 있다.
상기 바디는 스파크플러그홀에 관통하여 구비될 수 있다.
본 발명의 베어링 간극 측정장치를 이용한 간극 측정방법으로서, 피스톤을 특정 지점에 위치시킨 상태에서 압력생성장치에 의해 실린더 내에 정해진 부압을 생성하는 부압생성단계; 상기 부압 생성상태에서 변위측정장치에 의해 측정되는 피스톤의 위치를 확보하는 위치확보단계; 상기 부압 공급을 해제하고, 압력생성장치에 의해 상기 실린더 내에 정해진 정압을 생성하는 정압공급단계; 및 상기 정압 생성상태에서 변위측정장치에 의해 피스톤의 높이 변화량을 측정하는 변위측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피스톤은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태에 상응하는 지점에 위치시킬 수 있다.
상기 피스톤은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태의 상사점에 위치시킬 수 있다.
상기 위치확보단계에서는, 피스톤의 위치를 0으로 셋팅하여 확보할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 실린더 내에 부압 및 정압을 순차적으로 인가하는 과정에서 피스톤의 높이 변화량을 측정하여 베어링의 간극을 측정하고, 기통 별로 측정된 간극을 비교하여 베어링의 손상 여부를 확인함으로써, 엔진을 분해하지 않고도 베어링의 손상 및 페일 상태를 진단하게 되는바, 베어링의 고장 진단을 간편하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 간극 측정장치에 의해 실린더 내에 부압을 형성하는 작동을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 간극 측정장치에 의해 실린더 내에 정압을 형성하는 작동을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 압력생성장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 변위측정장치의 단면 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 탐침로드에 제1스토퍼 및 제2스토퍼가 결합된 형상과 스토퍼통공을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2스토퍼에 리턴스프링이 지지되는 형태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바디 하단에 형성된 바디통공의 형상을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 간극 측정방법의 과정을 순차적으로 도시한 블록도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 베어링 간극 측정장치는, 압력생성장치(300)와, 변위측정장치(400)를 포함하여 구성이 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 압력생성장치(300)는 실린더(100) 내에 일정 압력의 정압과 부압을 선택적으로 생성하게 된다.
예컨대, 상기 압력생성장치(300)에서 공압을 형성하거나 진공을 형성 가능하고, 이처럼 형성된 공압 또는 진공 압력을 변위측정장치(400)를 통해 실린더(100)의 연소실 내에 공급하게 된다.
변위측정장치(400)는, 실린더헤드(110)를 관통하여 구비되고, 상기 실린더(100) 내에 정압과 부압이 순차적으로 생성됨에 따라 피스톤(200)을 상부로 당기거나 하부로 밀어내는 힘을 가함으로써 단부의 탐침로드(420)가 피스톤(200)의 상면에 접촉된 상태에서 상하 길이방향으로 이동되어 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하게 된다.
예컨대, 상기 압력생성장치(300)에 의해 실린더(100) 내에 부압이 부여되면 피스톤(200)이 상부로 당겨지는 상태가 되고, 실린더(100) 내에 정압이 부여되면 피스톤(200)을 하부로 밀어내는 상태가 됨으로써, 부압시와 정압시의 피스톤(200)의 높이 차이를 검출하는 방법을 통해 피스톤(200)의 높이 변화량(변위)을 검출할 수 있게 된다.
즉, 베어링(B)의 페일이 발생하면 베어링(B)의 두께가 얇아져 피스톤(200)의 이동량도 커지게 되는 것으로, 메인베어링의 간극과, 커넥팅로드베어링의 간극과, 피스톤핀의 간극이 커질수록 피스톤(200) 높이 변화량도 함께 커지게 된다. 이에 실린더(100) 별로 피스톤(200)의 높이 변화량을 검출하여 높이 변화량이 임계값 이상으로 큰 실린더(100)의 경우 해당 실린더(100)의 베어링(B)이 손상 또는 페일이 발생한 것으로 진단하게 된다.
상기한 구성에 따라, 본 발명은 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하여 베어링(B)의 간극을 측정하고, 기통 별로 측정된 간극을 비교하여 베어링(B)의 손상 여부를 확인함으로써, 엔진을 분해하지 않고도 베어링(B)의 손상 및 페일 상태를 진단하게 되는바, 베어링(B)의 고장 진단을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 압력생성장치(300)의 구성과 함께 공압 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 압력생성장치(300)는, 압축공기를 공급받아 설정된 정압으로 출력하는 공압레귤레이터(330)와, 공기를 흡입하여 부압을 발생시키는 부압발생기(340)와, 상기 부압발생기(340)의 흡입 작동에 따라 설정된 부압으로 출력하는 부압레귤레이터(350)와, 공압레귤레이터(330)와 변위측정장치(400) 또는 부압레귤레이터(350)와 변위측정장치(400)를 선택적으로 연결하도록 작동되어 실린더(100) 내에 정압 또는 부압을 생성하는 3웨이밸브(360)를 포함하여 구성이 된다.
여기서, 상기 부압발생기(340)는 이젝터 등의 진공펌프일 수 있고, 3웨이밸브(360)는 3웨이 솔레노이드 밸브일 수 있다.
예컨대, 압축공기공급부가 필터레귤레이터(310)에 연결되고, 상기 필터레귤레이터(310)는 공압분배기(320)와 연결되며, 상기 공압분배기(320)는 공압레귤레이터(330)와 부압발생기(340)에 분기되어 연결된다. 또한, 상기 공압분배기(320)는 3웨이밸브(360)와도 연결되어 3웨이밸브(360)에 파일롯에어를 공급하게 된다.
그리고, 상기 공압레귤레이터(330)가 3웨이밸브(360)와 연결되고, 상기 3웨이밸브(360)는 변위측정장치(400)와 연결됨으로써, 공압레귤레이터(330)에서 공급되는 압축공기가 변위측정장치(400)를 통해 실린더(100) 내에 공급되어 정압이 형성될 수 있다.
또한, 상기 부압발생기(340)가 부압레귤레이터(350)와 연결되고, 상기 부압레귤레이터(350)는 3웨이밸브(360)와 연결되며, 상기 3웨이밸브(360)는 변위측정장치(400)와 연결되어 부압발생기(340)의 작동에 따라 실린더(100) 내의 공기가 변위측정장치(400)를 통해 흡입되고, 이에 실린더(100) 내에 부압이 형성될 수 있다.
아울러, 3웨이밸브(360)에 제어기(370)가 전기적으로 연결되어, 3웨이밸브(360)의 작동을 제어할 수 있고, 이에 부압 또는 정압 작동을 선택할 수 있다.
그리고, 상기 제어기(370)가 공압레귤레이터(330) 및 부압레귤레이터(350)에 각각 연결되어 공압레귤레이터(330)와 부압레귤레이터(350)가 설정된 정압 및 부압으로 세팅되도록 제어하게 된다. 공압레귤레이터(330)에 세팅되는 정압은 1bar 수준일 수 있고, 부압레귤레이터(350)에 세팅되는 부압은 0.8bar 수준일 수 있다.
이에, 상기 압력생성장치(300)를 통해 실린더(100) 내에 정압을 생성하는 작동을 살펴보면, 에어컴프레서 등의 압축공기공급부(시설공압)를 통해 압축된 공기가 필터레귤레이터(310)에 공급되어 일정 압력(ex : 5.5bar)으로 압축공기의 압력이 세팅된다.
그리고, 필터레귤레이터(310)에 공급된 압축공기가 공압분배기(320)에 공급되고, 공압분배기(320)로부터 공압레귤레이터(330)에 압축공기가 공급되어 압축공기의 압력이 설정된 압력(ex : 1bar)으로 세팅되며, 상기 공압레귤레이터(330)는 3웨이밸브(360)의 한 포트와 변위측정장치(400) 및 실린더(100)에 순차적으로 연결됨으로써, 상기 공압레귤레이터(330)에 공급된 압축공기가 실린더(100) 내에 공급되어 정압을 생성하게 된다.
더불어, 상기 실린더(100) 내에 부압을 생성하는 작동을 살펴보면, 부압발생기(340)의 작동에 따라 공기가 흡입되는 경우, 부압발생기(340)가 부압레귤레이터(350)와 연결되고, 부압레귤레이터(350)는 설정된 압력(ex : 0.8bar)으로 세팅되며, 상기 부압레귤레이터(350)는 3웨이밸브(360)의 다른 한 포트와 변위측정장치(400) 및 실린더(100)에 순차적으로 연결됨으로써, 상기 부압발생기(340)의 작동에 의해 실린더(100) 내의 공기가 흡입되어 부압을 생성하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 변위측정장치(400)를 도시한 것으로, 바디(410)와, 탐침로드(420)와, 측정게이지(450)를 포함하여 구성이 된다.
도면을 참조하면, 바디(410)는 내부가 비어 있는 관 형상으로 길게 형성된 것으로, 중단이 상기 실린더헤드(110)의 상단을 관통하여 구비되고, 일단이 상기 압력생성장치(300)와 연결되며, 타단이 상기 실린더(100)의 연소실 내에 구비됨으로써, 압력생성장치(300)에서 생성된 정압 및 부압이 바디(410) 내부를 통해 유동되어 연소실 내에 공급된다.
이때에, 상기 바디(410)는 스파크플러그홀(120)에 관통하여 구비될 수 있는 것으로, 상기 바디(410)의 외주면에 상기 스파크플러그홀(120)에 체결되는 나사산이 형성될 수 있다.
탐침로드(420)는 상기 바디(410) 내부에 길이방향을 따라 삽입되고, 하단이 상기 피스톤(200)의 상면에 직교하는 상태로 접촉되어 상기 피스톤(200)의 상하 이동에 따라 탐침로드(420)가 상하 길이방향을 따라 이동된다. 이를 위해, 상기 탐침로드(420)의 하단은 바디(410)의 하단으로 돌출되는 상태로 삽입될 수 있다.
측정게이지(450)는 상기 바디(410)의 타단에 결합되고, 탐침로드(420)의 상하 이동변위를 측정한다. 예컨대, 상기 측정게이지(450)는 아날로그 또는 디지털 방식의 다이얼게이지일 수 있고, 블루투스 기능이 내장된 것일 수 있다.
즉, 압력생성장치(300)에서 생성되는 압력이 바디(410)를 통과하여 실린더(100) 내부에 제공됨으로써, 상기 실린더(100) 내부에 정압 또는 부압을 생성하게 되고, 정압 또는 부압에 따라 피스톤(200)을 상부로 끌어올리거나 하부로 밀어내는 힘을 가하게 된다.
이때에, 상기 탐침로드(420)의 하단 끝부분이 피스톤(200)의 상면에 접촉됨으로써, 상기 피스톤(200)의 상하 이동에 따라 탐침로드(420) 역시 상하로 이동되고, 이에 측정게이지(450)를 통해 탐침로드(420)의 이동량을 검출하게 되는바 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정할 수 있게 된다.
이처럼, 상기 변위측정장치(400)는 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하는 역할과 함께, 압력생성장치(300)의 정압 및 부압 생성작동에 따라 실린더(100) 내외부에 공기를 유동시키는 통로 역할을 하기도 한다.
이에, 도 4를 참조하여, 상기 변위측정장치(400)를 통해 공기가 유동되는 구조에 대해 구조에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 바디(410)의 상단 일측에 압력생성장치(300)와 연결되는 연결홀(411)이 형성된다.
그리고, 상기 탐침로드(420)의 외주면이 상기 바디(410)의 내주면과 소정의 간극을 두고 삽입되어 통로(414)가 형성됨으로써, 상기 연결홀(411)이 통로(414)와 연통되는 구조가 된다.
즉, 압축공기가 연결홀(411)에 공급되면, 상기 연결홀(411)에 공급되는 공기가 탐침로드(420)와 바디(410) 사이에 형성된 통로(414)를 통해 하부로 유동되어 바디(410) 하단으로 토출됨으로써, 실린더(100) 내부에 정압을 형성하게 되고, 또한 부압발생기(340)에 의한 진공압력이 형성되면 바디(410) 하단으로 유입되는 공기가 탐침로드(420)와 바디(410) 사이에 형성된 통로(414)를 통해 연결홀(411)에 유입됨으로써, 실린더(100) 내부에 부압을 형성하게 된다.
더불어, 도 4 및 도 6과 같이 상기 변위측정장치(400)는 상기 탐침로드(420)의 상부 이동에 대한 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(430)을 더 포함하여 구성이 된다.
즉, 상기 탐침로드(420)의 하단이 피스톤(200)의 상면에 접촉된 상태에서 피스톤(200)이 상부로 이동되면 탐침로드(420)가 함께 상부로 이동되면서 리턴스프링(430)이 압축되고, 이 후 상기 피스톤(200)이 하부로 이동되면 상기 리턴스프링(430)의 탄성복원력에 의해 탐침로드(420)를 하부로 복원 이동시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 상기 바디(410)의 내주면에 단차부(412)가 형성된다.
그리고, 상기 탐침로드(420)의 외주면에 스토퍼가 돌출 형성되어, 스토퍼의 하단이 상기 단차부(412)의 단차면(413)에 지지된다.
예컨대, 도 4 및 도 7과 같이 상기 단차부(412)가 상기 바디(410)의 하단에 형성되고, 상기 단차부(412)에 대응하는 탐침로드(420)의 하부 위치에 제1스토퍼(421)가 형성됨으로써, 상기 제1스토퍼(421)의 저면이 상기 단차부(412) 상면의 단차면(413)에 지지되어 탐침로드(420)가 바디(410)로부터 이탈되는 것을 방지하게 된다.
이때에, 상기 탐침로드(420)가 안정적으로 상하 이동되도록 상기 단차부(412)의 내경이 탐침로드(420)의 외경에 대응하도록 형성될 수 있다. 이에, 상기 단차부(412)의 내주면에 상하 길이방향을 따라 바디통공(415)이 형성됨으로써, 공기가 바디통공(415)을 통과하여 유동될 수 있게 된다.
또한, 도 4 및 도 5와 같이 상기 제1스토퍼(421)의 외경이 바디(410)의 내경에 대응하여 형성될 수 있다. 이에 상기 제1스토퍼(421)의 내주면에 상하 길이방향을 따라 스토퍼통공(422)이 형성됨으로써, 공기가 상기 스토퍼통공(422)을 통해 유동될 수 있게 된다.
더불어, 상기 리턴스프링(430)이 코일스프링 형상으로 형성되어 탐침로드(420)의 상부에 끼워지되, 상기 리턴스프링(430)은 바디(410)의 내면과 스토퍼 사이에 지지될 수 있다.
예컨대, 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 탐침로드(420)의 상부 위치에 제2스토퍼(423)가 돌출되어 형성됨으로써, 상기 리턴스프링(430)의 하단이 제2스토퍼(423)의 상면에 지지되고, 상기 리턴스프링(430)의 상단이 바디(410)의 상단 내측, 바람직하게는 후술하는 연결캡(440)의 하단에 각각 지지되는 구조가 된다.
즉, 리턴스프링(430)의 하단이 제2스토퍼(423)의 상면에 지지됨으로써, 탐침로드(420)와 함께 제2스토퍼(423)가 상부로 이동되면 상기 리턴스프링(430)이 압축되면서 탄성복원력을 생성할 수 있게 된다.
이때에, 상기 탐침로드(420)가 안정적으로 상하 이동되도록 상기 제2스토퍼(423)의 외경이 바디(410)의 내경에 대응하여 형성될 수 있다. 이에 상기 제2스토퍼(423)의 내주면에 상하 길이방향을 따라 스토퍼통공(424)이 형성됨으로써, 공기가 상기 스토퍼통공(424)을 통해 유동될 수 있게 된다.
아울러, 도 4를 참조하여 상기 변위측정장치(400)를 통해 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하는 구조에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 바디(410)의 상단에 측정게이지(450)가 결합되고, 상기 측정게이지(450) 하단의 측정자(451)가 상기 탐침로드(420)의 상단에 접촉되어 탐침로드(420)의 이동량을 측정게이지(450)에 의해 측정할 수 있다.
이처럼, 상기 측정게이지(450)가 바디(410)에 상단에 직접 결합될 수 있지만, 바디(410)의 상단에 별물의 연결캡(440)을 결합하고, 상기 연결캡(440)에 측정게이지(450)를 결합하도록 구성할 수도 있다.
예컨대, 상기 바디(410)의 상단에 연결캡(440)의 하단이 결합되고, 상기 연결캡(440)의 상단에 측정게이지(450)가 결합된다. 이때에, 상기 바디(410)의 외주면과 연결캡(440)의 내주면 사이에는 O링이 체결되어 씰링을 수행하도록 구성이 된다.
그리고, 상기 연결캡(440)의 중앙에 상하 길이방향을 따라 바디(410)의 내부와 이어지는 홀(441)이 형성된다.
이에, 상기 홀(441)의 하단에 탐침로드(420)의 상단이 삽입되고, 상기 홀(441)의 상단에는 상기 탐침로드(420)의 상단과 연동하도록 측정게이지(450)의 측정자(451)가 삽입되는 구조가 된다. 이때에, 상기 연결캡(440)의 내주면과 탐침로드(420)의 외주면 사이에는 O링이 체결되어 씰링을 수행하게 된다.
즉, 탐침로드(420)의 상단에 측정자(451)의 하단이 지지됨으로써, 탐침로드(420)가 피스톤(200)의 상면에 접촉되어 상하 이동되면 측정자(451)가 함께 상하 이동되어 탐침로드(420)의 상하 이동량을 측정할 수 있게 된다.
한편, 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 베어링(B) 간극 측정장치를 이용하여 간극을 측정하는 방법을 살펴보면, 피스톤(200)을 특정 지점에 위치시킨 상태에서 압력생성장치(300)에 의해 실린더(100) 내에 정해진 부압을 생성하는 부압생성단계(S10); 상기 부압 생성상태에서 변위측정장치(400)에 의해 측정되는 피스톤(200)의 위치를 확보하는 위치확보단계(S20); 상기 부압 공급을 해제하고, 압력생성장치(300)에 의해 상기 실린더(100) 내에 정해진 정압을 생성하는 정압생성단계(S30); 및, 상기 정압 생성상태에서 변위측정장치(400)에 의해 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하는 변위측정단계(S40);를 포함하여 구성이 된다.
이때에, 상기 피스톤(200)은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태에 상응하는 지점에 위치시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 피스톤(200)은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태의 상사점에 위치시키게 됨으로써, 간극 측정 과정에서 실린더(100) 내부의 압력이 일정 압력의 정압 또는 부압 상태로 유지시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 위치확보단계에서는, 피스톤(200)의 위치를 0으로 셋팅하여 확보할 수 있다. 예컨대, 실린더(100) 내부에 진공압력을 공급하여 피스톤(200)을 상부로 끌어 올린 상태에서 다이얼게이지를 0으로 셋팅할 수 있고, 이에 정압 공급시에 피스톤(200) 이동량 계측이 손쉽게 이루어질 수 있게 된다.
이에, 본 발명에 따라 베어링(B)의 간극을 측정하는 과정을 예시하여 설명하면, 먼저 크랭크를 회전시켜 간극을 측정하고자 하는 실린더(100)의 피스톤(200)을 압축 상사점에 위치시킨다.
이어서, 스파크플러그를 탈거한 후, 스파크플러그홀(120)에 변위측정장치(400)의 바디(410)를 체결하고, 상기 변위측정장치(400)의 연결홀(411)에 압력생성장치(300)의 공기 주입구를 연결한다.
이 후, 부압발생기(340)를 작동하여 일정 진공압력을 생성하면, 도 1과 같이 실린더(100) 내부에 진공압력이 생성되어 연소실 내에 부압을 생성할 수 있게 된다.
이에, 상기 피스톤(200)이 상부로 끌어 올려지는 상태가 되고, 이 상태에서 다이얼게이지의 영점을 맞춘다.
이어서, 부압발생기(340)의 작동을 중지하여 실린더(100) 내의 부압을 해제한 후, 일정 압축공기의 압력을 생성하여 공급하게 되면, 도 2와 같이 실린더(100) 내부에 압축공기가 공급되어 연소실 내에 정압을 생성할 수 있게 된다.
이에, 상기 피스톤(200)을 하부로 밀려 내려가는 상태가 되고, 이 상태에서 다이얼게이지를 이용하여 눈금의 변화를 검출함으로써, 베어링(B)의 간극을 측정할 수 있게 된다.
아래의 표 1과 표 2는 본 발명의 베어링 간극 측정장치를 이용하여 각 실린더(100)의 베어링(B) 간극을 측정한 결과로서, 표 1의 경우 4번 실린더(100)가 다른 실린더(100) 대비하여 간극이 큰 것을 확인할 수 있는바, 4번 실린더의 베어링이 페일된 것으로 진단할 수 있다.
Figure pat00001
또한, 표 2의 경우 1번 실린더가 다른 실린더 대비하여 상대적으로 간극이 큰 것을 확인할 수 있는바, 1번 실린더의 베어링이 페일된 것으로 진단할 수 있다.
Figure pat00002
상술한 바와 같이, 본 발명은 실린더(100) 내에 부압 및 정압을 순차적으로 인가하는 과정에서 피스톤(200)의 높이 변화량을 측정하여 베어링(B)의 간극을 측정하고, 기통 별로 측정된 간극을 비교하여 베어링(B)의 손상 여부를 확인함으로써, 엔진을 분해하지 않고도 베어링(B)의 손상 및 페일 상태를 진단하게 되는바, 베어링(B)의 고장 진단을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 실린더
110 : 실린더헤드
120 : 스파크플러그홀
200 : 피스톤
300 : 압력생성장치
310 : 필터레귤레이터
320 : 공압분배기
330 : 공압레귤레이터
340 : 부압발생기
350 : 부압레귤레이터
360 : 3웨이밸브
370 : 제어기
400 : 변위측정장치
410 : 바디
411 : 연결홀
412 : 단차부
413 : 단차면
414 : 통로
415 : 바디통공
420 : 탐침로드
421 : 제1스토퍼
422 : 스토퍼통공
423 : 제2스토퍼
424 : 스토퍼통공
430 : 리턴스프링
440 : 연결캡
441 : 홀
450 : 측정게이지
451 : 측정자
B : 베어링

Claims (13)

  1. 실린더 내에 일정 압력의 정압과 부압을 선택적으로 공급하는 압력생성장치;
    실린더헤드를 관통하여 구비되고, 상기 실린더 내에 정압과 부압이 순차적으로 생성됨에 따라 피스톤을 당기거나 밀어내는 힘을 가함으로써 단부의 탐침로드가 피스톤의 상면에 접촉된 상태에서 길이방향으로 이동되어 피스톤의 높이 변화량을 측정하는 변위측정장치;을 포함하는 베어링 간극 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력생성장치는,
    압축공기를 공급받아 설정된 정압으로 출력하는 공압레귤레이터;
    공기를 흡입하여 부압을 발생시키는 부압발생기;
    상기 부압발생기의 흡입 작동에 따라 설정된 부압으로 출력하는 부압레귤레이터;
    공압레귤레이터와 변위측정장치 또는 부압레귤레이터와 변위측정장치를 선택적으로 연결하도록 작동되어 실린더 내에 정압 또는 부압을 생성하는 3웨이밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 변위측정장치는,
    상기 실린더헤드를 관통하여 구비되고, 일단이 상기 압력생성장치와 연결되며, 타단이 상기 실린더의 연소실 내에 구비되어 공기가 유동되는 바디;
    상기 바디 내부에 삽입되고, 하단이 상기 피스톤의 상면과 접촉되어 상하 길이방향을 따라 이동되는 탐침로드;
    상기 바디의 타단에 결합되고, 탐침로드의 상하 이동변위를 측정하는 측정게이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바디의 상단 일측에 압력생성장치와 연결되는 연결홀이 형성되고;
    상기 탐침로드의 외주면이 상기 바디의 내주면과 소정의 갭을 두고 삽입되어 통로가 형성됨으로써, 상기 연결홀이 통로와 연통되는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 탐침로드의 상부 이동에 대한 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 바디의 내주면에 단차부가 형성되고;
    상기 탐침로드의 외주면에 스토퍼가 돌출 형성되어, 상기 스토퍼가 상기 단차부의 단차면에 지지되며;
    상기 리턴스프링이 탐침로드에 끼워지되 바디의 내면과 스토퍼 사이에 지지되는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 단차부의 내경이 탐침로드의 외경에 대응하여 형성되고;
    상기 단차부의 내주면에 상하 길이방향을 따라 바디통공이 형성되며;
    상기 스토퍼의 외경이 바디의 내경에 대응하여 형성되고;
    상기 스토퍼의 내주면에 상하 길이방향을 따라 스토퍼통공이 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 바디의 상단에 측정게이지가 결합되고;
    상기 측정게이지 하단의 측정자가 상기 탐침로드의 상단에 접촉되어 탐침로드의 이동량을 측정게이지에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 바디는 스파크플러그홀에 관통하여 구비되는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정장치.
  10. 청구항 1에 기재된 베어링 간극 측정장치를 이용한 간극 측정방법으로서,
    피스톤을 특정 지점에 위치시킨 상태에서 압력생성장치에 의해 실린더 내에 정해진 부압을 생성하는 부압생성단계;
    상기 부압 생성상태에서 변위측정장치에 의해 측정되는 피스톤의 위치를 확보하는 위치확보단계;
    상기 부압 공급을 해제하고, 압력생성장치에 의해 상기 실린더 내에 정해진 정압을 생성하는 정압공급단계; 및
    상기 정압 생성상태에서 변위측정장치에 의해 피스톤의 높이 변화량을 측정하는 변위측정단계;를 포함하는 베어링 간극 측정방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 피스톤은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태에 상응하는 지점에 위치시키는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 피스톤은 흡기밸브와 배기밸브 모두가 폐쇄된 상태의 상사점에 위치시키는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 위치확보단계에서는,
    피스톤의 위치를 0으로 셋팅하여 확보하는 것을 특징으로 하는 베어링 간극 측정방법.
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