KR101035277B1 - 변속기용 결함 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기에 관한 것으로서, 특히, 조립이 완료된 변속기 부품의 결함을 정밀하게 검출할 수 있는 변속기용 결함 검출방법에 관한 것이다.

본 발명은, 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계; 시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계; 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계; 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법을 제공한다.

자동차, 차량, 변속기, 자동변속기, 결함

Description

변속기용 결함 검출방법 {FAULT DETECTING METHOD FOR TRANSMISSION}

본 발명은 변속기에 관한 것으로서, 특히, 조립이 완료된 변속기 부품의 결함을 정밀하게 검출할 수 있는 변속기용 결함 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동 변속기용 아웃풋 샤프트는 지지하는 베어링으로 베어링 용량이 큰 니들 롤러 베어링을 적용하고 있다.

이러한 테이퍼 롤러 베어링은 주기적으로 오일 윤활이 실시되어야, 베어링의 마모 등의 이상 없이 원활한 작동이 이루어진다.

이러한 테이퍼 롤러 베어링의 적극적인 윤활을 위해서, 테어퍼 롤러 베어링 외측의 케이스에 형성된 유로에서, 오리피스 구멍을 통해 오일을 공급하는 강제 윤활 방식을 적용한다.

상기한 바와 같이 설치되는 베어링의 결함여부를 판단하기 위해 품질검사가 이루어지며, 변속기의 품질검사는 조립이 완성된 단품상태에서 이루어진다.

종래 기술에 따른 변속기의 품질검사는 변속기를 외부 동력원으로 강제 구동 시킨 다음, 구동이 이루어지는 변속기에서 발생되는 이상소음의 청취 및 강제 구동 후 각 기어류 및 베어링류에 대한 육안검사 등을 통해 이루어졌다.

종래 기술에 따른 변속기용 결함 검출방법은 변속기를 강제 구동시킨 후에 변속기에서 발생되는 소음을 작업자가 청취하거나 진동 발생여부를 육안으로 검사하기 때문에 결함여부를 정확히 판단하기 어려운 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 변속기의 결함여부를 정확히 판단하고 각 부품별로 결함여부를 판단할 수 있는 변속기용 결함 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계; 시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계; 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계; 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하고; 상기 진동신호를 검출하는 단계는, 상기 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계; 상기 변속기의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계; 상기 변속기의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계; 및 상기 변속기의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함하고; 상기 진동신호를 검출하는 단계는 상기 내륜, 상기 외륜, 상기 롤러 및 상기 케이지에 해당하는 주파수에 따라 다르게 나타나는 변조파형을 동시에 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법을 제공한다.

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본 발명에 따른 변속기용 결함 검출방법은 구동 중인 변속기에서 발생되는 진동 신호를 스펙트럼으로 변환시키는 단계 및 스펙트럼을 오더성분으로 산출하는 단계가 구비됨으로써, 정상상태의 변속기에서 산출된 기준값과 오더성분을 손쉽게 비교할 수 있으므로 변속기의 결함여부를 정확히 판단할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 변속기용 결함 검출방법은 롤러베어링의 각 부품에 해당하는 오더성분을 산출함으로써, 롤러베어링의 각 부품별로 결함여부를 정확히 판단할 수 있으므로 결함이 발생된 부품을 재조립 또는 교체하여 결함을 정확히 해결할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 변속기용 결함 검출방법의 일 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로 써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법이 도시된 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출장치가 도시된 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법에 의해 도시된 스펙트럼이 도시된 그래프이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법은 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계(S10)와, 시험 대상의 변속기(50)로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계(S20)와, 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계(S30)와, 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계(S40)와, 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계(S50)를 포함한다.

조립이 완성된 변속기(50)를 강제 구동시킨 후에 변속기(50)에서 발생되는 진동신호를 검출하여 고속 푸리에 변환에 의해 스펙트럼으로 변환하고, 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하여 기준값과 오더성분을 비교함으로써, 변속기(50)의 결함여부를 정확히 판단할 수 있게 된다.

변속기(50)에서 검출되는 진동신호는 시간영역에서의 변조파형으로 나타나는 데, 샤프트류, 즉 롤러베어링이나 롤러베어링에 밀착되게 설치되는 샤프트에 손상이 있는 경우에는 입력축(14)의 1회전 시 마다 손상부위와의 접촉에 따라 주기적인 이상 충격의 진동으로 나타나고, 오조립에 따라 수반되는 언밸런스에 의한 경우에는 샤프트와 롤러베어링의 질량중심과 회전중심 사이의 불일치에 따라 언밸런스 진동으로 나타나게 된다.

여기서, 진동신호를 검출하는 단계(S20)는 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함한다.

진동신호를 검출하는 단계에서 나타나는 변조파형에서 각 부품에 해당되는 주파수 대역이 다르기 때문에 1회의 진동신호 검출에 의해 내륜, 외륜, 롤러, 및 케이지의 진동신호를 동시에 검출할 수 있게 된다.

이렇게 1회 검출에 의해 감지된 진동신호에서 롤러베어링 각 부품의 결함을 판단하는 주파수를 산출하는 공식은 아래에 기재된 <공식1>과 같다.

<공식1>은 변속기의 결함 검출 이론으로 널리 알려진 공식이므로 이를 활용한 자세한 검출방법에 기재는 생략하기로 한다.

상기한 바와 같은 변속기용 결함 검출방법을 행하기 위한 결함 검출장치는 변속기(50)의 입력축(14)에 연결되는 모터(10)와, 변속기(50)에 구비되어 진동신호를 감지하는 진동감지센서(60)와, 입력축(14) 및 진동감지센서(60)로부터 입력되는 진동신호에 따라 상기한 결함 검출방법에 의해 결함 여부를 판단하는 제어부(70) 와, 모터(10)와 같은 테스트 장치의 구동을 제어하는 컨트롤러(30)와, 제어부(70)에서 판단된 결함여부를 표시하는 출력부(80)를 포함한다.

<공식1>

이로써, 모터(10)에 변속기(50)를 연결하여 강제 구동시키면 진동감지센서(60)에 의해 진동신호를 검출하게 되고, 검출된 진동신호가 제어부(70)에 입력되면 상기한 결함 검출방법에 의해 롤러베어링 각 부품의 결함여부를 판단하게 된다.

여기서, 결함여부를 판단하는 자세한 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 진동감지센서(60)에 의해 감지된 진동신호를 고속 푸리에 변환 처리하게 되면, 주파수 영역에서 파형의 스펙트럼으로 변환되는데, 각 부품에 결함이 있는 경우에는 주기적인 정현파가 아닌 특정의 주기를 가지거나 불규칙하게 튀는 주파수가 발생하게 된다.

이러한 스펙트럼으로부터 오더성분을 산출하게 되는데, 오더성분은 각 부품의 회전체가 가지는 고유한 물성치에 해당하는 것이다.

상기한 바와 같은 오더성분을 산출하는 방법은 후술되는 <공식2>에 의해 산출되며, <공식2>에 의해 산출되는 오더성분의 구체적인 예는 생략하기로 한다.

<공식2>

입력축(14)의 다양한 rpm에 따라 가변되는 롤러베어링 각 부품에서의 결함을 산출하기 위한 주파수는 가변되지만, 이렇게 오더성분을 산출하게 되면 입력축(14)의 rpm과 상관없이 가변되지 않는 각 부품의 결함을 산출하기 위한 수치가 산출되는 것이다.

상기한 바와 같은 롤러베어링 각 부품의 오더성분을 정상상태에서의 기준값과 비교하게 되면, 변속기(50)의 롤러베어링 각 부품에 대한 결함상태의 유무관계를 파악하게 된다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 차량에 설치되는 자동변속기용 결함 검출방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량의 자동변속기가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 결함 검출방법이 사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법이 도시된 순서도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출장치가 도시된 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법에 의해 도시된 스펙트럼이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 모터 30 : 컨트롤러

50 : 변속기 70 : 제어부

80 : 출력부

Claims (2)

1. 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계;

   시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계;

   진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계;

   스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및

   오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하고;

   상기 진동신호를 검출하는 단계는,

   상기 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계;

   상기 변속기의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계;

   상기 변속기의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계; 및

   상기 변속기의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함하고;

   상기 진동신호를 검출하는 단계는 상기 내륜, 상기 외륜, 상기 롤러 및 상기 케이지에 해당하는 주파수에 따라 다르게 나타나는 변조파형을 동시에 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법.
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