KR100482103B1 - Bending vibration meter for shaft in automobile - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 축 굽힘진동 측정장치에 관한 것으로, 축의 외주면에 설치되는 자력발생부와, 상기 자력발생부와 대향되도록 배치되는 유도코일과, 상기 유도코일에서 유기되는 유도기전력에 의해 축의 굽힘진동을 측정하는 측정수단을 포함하여 구성된 것으로, 측정대상의 축에 설치되어 있는 자력발생부와 차체에 설치되어 있는 유도코일 간의 전자기유도 현상에 의해 축의 굽힘진동을 측정하도록 되어 있는 바, 자동차의 주행상태에서 축의 굽힘진동을 측정할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft bending vibration measuring apparatus of a motor vehicle. It is configured to include a measuring means for measuring the bending vibration of the shaft by the electromagnetic induction phenomenon between the magnetic force generating portion installed on the axis of the measurement target and the induction coil installed on the vehicle body, the driving state of the vehicle The bending vibration of the shaft can be measured at.
Description
본 발명은 자동차의 축 굽힘진동 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 주행 상태에서 축 굽힘진동을 측정할 수 있는 자동차의 축 굽힘진동 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a axial bending vibration measuring apparatus of a vehicle, and more particularly to a axial bending vibration measuring apparatus of a vehicle capable of measuring the axial bending vibration in the driving state of the vehicle.
일반적으로, 자동차의 회전하는 축의 굽힘진동(Bending Vibration)이나 비틀림 진동(Torsional Vibration)을 측정하기 위해서는 특수한 측정 장비가 사용된다.Generally, special measuring equipment is used to measure bending vibration or torsional vibration of a rotating shaft of a vehicle.
즉, 회전하는 축에 직접 센서를 장착하여 측정할 수 없기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같은 레이저 측정 장비를 이용해 비 접촉 상태에서 축의 굽힘진동 및 비틀림진동을 측정하였다.That is, since it is not possible to measure by mounting the sensor directly on the rotating shaft, the bending vibration and torsional vibration of the shaft in the non-contact state was measured using a laser measuring equipment as shown in FIG.
그러나, 상기한 레이저 측정 장비는 고정된 장소에 설치되어 대상물을 측정하는 장치이기 때문에, 자동차가 주행하고 있는 상태에서 축의 굽힘진동을 측정할 수 없는 문제점이 있다.However, since the laser measuring equipment is a device installed at a fixed place to measure an object, there is a problem in that the bending vibration of the shaft cannot be measured while the vehicle is running.
예를 들어, 프로펠러 샤프트와 같은 경우는 대개의 회전하는 축이 그렇듯이 자동차의 바닥 면에서 회전하고 있기 때문에, 주행 상태에서는 상기한 레이저 측정 장비를 이용할 수 없다.For example, in the case of a propeller shaft, since the rotating shaft rotates on the bottom surface of the vehicle as is the case with most rotating shafts, the above-described laser measuring equipment cannot be used in a running state.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 자동차의 주행 상태에서 회전하는 축의 굽힘진동을 측정할 수 있는 자동차의 축 굽힘진동 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a shaft bending vibration measurement apparatus of a vehicle capable of measuring the bending vibration of the rotating shaft in the vehicle driving state. .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 축 굽힘진동 측정장치는, 축의 외주면에 설치되는 자력발생부와, 상기 자력발생부와 대향되도록 배치되는 유도코일과, 상기 유도코일에서 유기되는 유도기전력에 의해 축의 굽힘진동을 측정하는 측정수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In accordance with a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for measuring shaft bending vibration of a vehicle includes: a magnetic force generator disposed on an outer circumferential surface of an shaft, an induction coil disposed to face the magnetic force generator, and an induction coil. It characterized in that it comprises a measuring means for measuring the bending vibration of the shaft by the induced electromotive force.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 축 굽힘진동 측정장치에 대한 개략도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 자동차의 축 굽힘진동 측정장치는, 측정 대상 축의 외주면에 설치되는 환형(環形)의 영구자석(100)과, 이 영구 자석(100)과 일정 간격만큼 이격되어 대향되며 차체(예컨대?? 차체의 바닥면 등)에 부착되는 유도 코일(200)과, 이 유도코일(200)에서 유기되는 유도기전력의 파형에 의해 축의 굽힘진동을 측정하는 측정수단(300)으로 구성된다. 단, 여기서, 유도 코일(200)이 설치되는 차체는 자동차의 바디(Body) 만을 의미하지는 않으며, 상기한 차체에는 프레임(Fraim) 등 자동차의 몸체 전부가 포함된다.Figure 2 is a schematic diagram of the axial bending vibration measuring apparatus of the vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, as can be seen with reference to the same figure, the axial bending vibration measuring apparatus of the vehicle according to the present invention, the outer peripheral surface of the axis to be measured An annular permanent magnet 100 to be installed, an induction coil 200 which is spaced apart from the permanent magnet 100 by a predetermined interval and is attached to a vehicle body (for example, a bottom surface of the vehicle body), and It consists of a measuring means 300 for measuring the bending vibration of the shaft by the waveform of the induced electromotive force induced in the induction coil 200. However, in this case, the vehicle body in which the induction coil 200 is installed does not mean only the body of the vehicle, and the vehicle body includes all of the body of the vehicle such as a frame.
상기 측정수단(300)은 유도코일(200)에서 유기되는 유도기전력에 상응하는 전기적인 신호를 발생하는 신호입력부(310)와, 이 신호입력부로부터 발생된 신호를 처리하여 진동 주파수 및 진폭 등의 정보를 얻는 신호처리부(320)와, 이 신호처리부에서 얻어진 정보를 저장하는 저장부(330) 및, 이 저장부에 저장되어 있는 정보를 출력하는 출력부(340)로 구성된다.The measuring means 300 is a signal input unit 310 for generating an electrical signal corresponding to the induced electromotive force induced in the induction coil 200, and processing the signal generated from the signal input unit information such as vibration frequency and amplitude And a signal processor 320 for storing the information, a storage unit 330 for storing information obtained by the signal processor, and an output unit 340 for outputting information stored in the storage unit.
여기서, 출력부(340)는, 외부 테스터기로부터 입력되는 데이터 요청 신호에 따라 저장부(330)로부터 굽힘진동 측정정보를 출력하는 데이터 출력포트이거나, 측정정보를 화면상에 디스플레이하는 디스플레이 디바이스이거나, 측정정보를 지면(紙面)에 인쇄하여 출력하는 프린터일 수 있다.Here, the output unit 340 is a data output port for outputting bending vibration measurement information from the storage unit 330 according to a data request signal input from an external tester, a display device for displaying measurement information on a screen, or a measurement It may be a printer that prints information on a sheet of paper.
도 3은 프로펠러 샤프트의 축 굽힘진동을 측정하기 위해 본 발명을 적용한 트럭의 개략도로서, 본 발명이 적용된 트럭은, 엔진(10)의 출력축에 변속기(20)가 연결 설치되고, 이 변속기(20)의 출력축에 프로펠라 샤프트가 연결되며, 이 프로펠라 샤프트는 리어액슬(50)에 연결되어 엔진의 동력이 구동륜인 후륜으로 전달되어진다.3 is a schematic view of a truck to which the present invention is applied to measure the axial bending vibration of the propeller shaft. In the truck to which the present invention is applied, a transmission 20 is connected to an output shaft of the engine 10 and the transmission 20 is provided. The propeller shaft is connected to the output shaft of the propeller shaft is connected to the rear axle (50) is the power of the engine is transmitted to the rear wheel which is the driving wheel.
변속기(20)와 리어액슬(50)의 사이가 길고 양측의 연결부의 높이차이가 존재하므로 프로펠라 샤프트는 프론트샤프트(41)와 리어샤프트(42)의 두 부분으로 이루어지고, 변속기(20)와 프론트샤프트(41)의 사이, 프론트샤프트(41)와 리어샤프트(42)의 사이, 리어샤프트(42)와 리어액슬(50)의 사이는 유니버설조인트(61,62,63)를 매개로 연결되어진다.Since the transmission 20 and the rear axle 50 are long and there is a difference in height between the connecting portions on both sides, the propeller shaft consists of two parts, the front shaft 41 and the rear shaft 42, and the transmission 20 and the front. Between the shaft 41, between the front shaft 41 and the rear shaft 42, between the rear shaft 42 and the rear axle 50 are connected via a universal joint (61, 62, 63). .
상기 프론트샤프트(41)와 리어샤프트(42)가 설계시 설정된 일정한 각도를 유지하도록 하기 위해서 중간부분인 프론트샤프트(41)의 후단에 이를 지지하는 센터베어링(70)이 설치되고, 이 센터베어링(70)은 브라켓(80)을 매개로 프레임(30)에 고정된다.In order to keep the front shaft 41 and the rear shaft 42 at a predetermined angle set during the design, a center bearing 70 supporting the front shaft 41 is installed at the rear end of the front shaft 41. 70 is fixed to the frame 30 via the bracket (80).
이중, 프론트샤프트(41)와 리어샤프트(42) 중 소망하는 쪽에 환형의 영구자석(100)을 삽입 장착하고, 이 영구자석(100)에 대향되는 지점의 차체(예컨대, 프레임(30))에 유도코일(200)을 장착하며, 측정수단(300)은 차체의 내부에 설치한다.Of these, an annular permanent magnet 100 is inserted into the desired one of the front shaft 41 and the rear shaft 42, and the vehicle body (for example, the frame 30) at the point opposite to the permanent magnet 100 is inserted. The induction coil 200 is mounted, and the measuring means 300 is installed inside the vehicle body.
참고적으로, 도 3에서는, 프론트샤프트(41)에 영구자석(100)을 장착하였다.For reference, in FIG. 3, the permanent magnet 100 is mounted on the front shaft 41.
도 4의 (a) 내지 (c)는 영구자석과 유도코일 간의 거리변화에 따른 기전력의 크기 및 방향의 변화를 설명하기 위한 개략도로서, 도 4의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 영구자석(100)으로부터는 자기력선(M)이 발생된다.4 (a) to (c) is a schematic view for explaining the change in the magnitude and direction of the electromotive force according to the distance change between the permanent magnet and the induction coil, as shown in (a) of FIG. Magnetic field lines M are generated from 100.
이에, 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 영구자석(100)과 유도 코일(200)의 거리 가변에 따른 상대적인 운동이 수행되면, 전자기 유도현상에 의해 유도 코일(200)에 전류가 유도되고, 유도 코일(200)의 양단에는 유도기전력이 발생된다.Thus, as shown in (b) and (c) of Figure 4, when the relative movement is performed according to the distance between the permanent magnet 100 and the induction coil 200, the induction coil 200 by the electromagnetic induction phenomenon A current is induced at both ends of the induction coil 200 to generate an induced electromotive force.
참고적으로, "페러데이의 법칙"에 따르면, 유도기전력의 크기는 코일 속을 지나는 자기력 선속(자속)의 시간적 변화에 비례하고 코일의 감은 횟수 즉, 권선수(n)에 비례하는 것으로 정의되는 바, 이러한 페러데이의 법칙을 이용하면 유도기전력의 크기를 알 수 있다. 또, "렌쯔의 법칙"에 따르면 유도전류는 자석의 운동을 방해하려는 방향 즉, 코일 속을 지나는 자속이 변하는 것을 방해하려는 방향으로 흐른다고 정의되는 바, 이러한 렌??의 법칙을 이용하면 유도전류의 방향을 알 수 있다.For reference, according to "Faraday's law", the magnitude of induced electromotive force is defined as being proportional to the temporal change of magnetic flux (magnetic flux) passing through the coil and proportional to the number of turns of the coil, that is, the number of turns n. Faraday's law can be used to determine the magnitude of induced electromotive force. In addition, according to Lenz's law, the induction current flows in the direction of disturbing the movement of the magnet, that is, in the direction of preventing the change of magnetic flux through the coil. You can see the direction of.
본 발명은 상기한 바와 같은 영구자석(100)과 유도코일(200)의 상대적인 거리 변화 운동에 따라 유도기전력이 발생하는 전자기유도 현상을 이용한 것이다.The present invention utilizes the electromagnetic induction phenomenon in which induced electromotive force is generated according to the relative distance change movement of the permanent magnet 100 and the induction coil 200 as described above.
즉, 상기한 도 3과 같이 본 발명에 따른 축의 굽힘진동 측정장치를 장착한 상태에서 자동차를 주행시킨 후, 프론트샤프트(41)에 상하방향으로 굽힘진동이 발생되면, 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 프론트샤프트(41)가 상하방향으로 휘면서, 프론트샤프트(41)에 설치된 영구자석(100)과 유도코일(200) 간의 수직방향의 거리가 변화되는 운동이 발생된다.That is, after the vehicle is driven in a state in which the bending vibration measuring device of the shaft according to the present invention is mounted as shown in FIG. 3, if bending vibration occurs in the vertical direction in the front shaft 41, FIGS. As shown in (c), while the front shaft 41 is bent in the vertical direction, a movement occurs in which the vertical distance between the permanent magnet 100 and the guide coil 200 installed in the front shaft 41 is changed. do.
상기와 같이 영구자석(100)과 유도코일(200) 간의 상대적인 거리 변화 운동에 의해, 영구자석(100)에는 전자기유도 현상에 의해 유기기전력이 발생되며, 측정수단(300)의 신호입력부(310)에서는 유도코일(200)로부터 유기되는 유도기전력의 크기 및 방향에 상응하는 전기적인 신호가 발생된다.By the relative distance change between the permanent magnet 100 and the induction coil 200 as described above, the organic electromotive force is generated in the permanent magnet 100 by the electromagnetic induction phenomenon, the signal input unit 310 of the measuring means 300 In, the electrical signal corresponding to the magnitude and direction of the induced electromotive force emitted from the induction coil 200 is generated.
상기 신호입력부(310)로부터 발생된 신호는 신호처리부(320)에서 신호 처리되어 축의 굽힘진동에 대한 정보(예컨대, 진동 주파수 및 진폭 등)의 정보를 얻어지고, 이 신호처리부(320)에서 얻어진 정보는 저장부(330)에 저장됨과 더불어 출력부(340)를 통해 외부로 출력되게 된다.The signal generated from the signal input unit 310 is signal-processed by the signal processor 320 to obtain information on the bending vibration of the shaft (for example, vibration frequency and amplitude, etc.), and the information obtained by the signal processor 320. In addition to being stored in the storage unit 330 is output to the outside through the output unit 340.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.The present invention is described above by illustrating specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can easily make various changes and modifications to the present invention, and it should be noted that such variations or modifications are included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are used.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 측정대상의 축에 설치되어 있는 자력발생부와 차체에 설치되어 있는 유도코일 간의 전자기유도 현상에 의해 축의 굽힘진동을 측정하도록 구성되어 있는 바, 자동차의 주행상태에서 축의 굽힘진동을 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is configured to measure the bending vibration of the shaft by the electromagnetic induction phenomenon between the magnetic force generating portion provided on the shaft to be measured and the induction coil provided on the vehicle body. There is an effect that can measure the bending vibration.
도 1은 종래의 레이저를 이용한 축 굽힘/비틀림 진동 측정장치를 도시한 도면, 1 is a view showing a axial bending / torsional vibration measuring apparatus using a conventional laser,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 축 굽힘진동 측정장치에 대한 개략도,2 is a schematic diagram of an apparatus for measuring axial bending vibration of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 프로펠러 샤프트의 축 굽힘진동을 측정하기 위해 본 발명을 적용한 트럭의 개략도,3 is a schematic view of a truck to which the present invention is applied to measure the axial bending vibration of the propeller shaft;
도 4의 (a) 내지 (c)는 영구자석과 유도코일 간의 거리변화에 따른 기전력의 크기 및 방향의 변화를 설명하기 위한 개략도,Figure 4 (a) to (c) is a schematic diagram for explaining the change in the magnitude and direction of the electromotive force according to the distance change between the permanent magnet and the induction coil,
도 5의 (a) 내지 (c)는 주행시 발생되는 굽힘진동에 따라 축이 휘면서 축에 설치된 영구자석과 유도코일 간의 거리변화를 나타낸 도면.Figure 5 (a) to (c) is a view showing a change in distance between the permanent magnet and the induction coil installed on the shaft while the shaft is bent in accordance with the bending vibration generated during driving.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 엔진 20: 변속기10: engine 20: transmission
30: 프레임 41: 프론트 샤프트30: frame 41: front shaft
42: 리어 샤프트 50: 리어액슬42: rear shaft 50: rear axle
61, 62, 63: 유니버설 조인트 70: 센터베어링61, 62, 63: Universal joint 70: Center bearing
80: 브라켓 100: 영구 자석80: bracket 100: permanent magnet
200: 유도 코일 300: 측정수단200: induction coil 300: measuring means
310: 신호입력부 320: 신호처리부310: signal input unit 320: signal processing unit
330: 저장부 340: 출력부330: storage unit 340: output unit
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20040614 Patent event code: PE09021S01D |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20050331 Patent event code: PR07011E01D |
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