KR20080109457A - 에어 스프링의 체적 측정장치 및 체적 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 스프링의 내부에 물을 채워 체적을 측정하는 경우에 물의 무게에 의한 에어 스프링의 처짐 현상을 방지함으로써 정밀한 측정이 가능한 에어 스프링의 체적 측정장치 및 체적 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 액체를 채워 에어 스프링의 체적을 측정하는 에어 스프링의 체적 측정장치로서, 에어 스프링의 내부에 액체를 공급하기 위한 펌프와; 공급되는 액체의 유량을 측정하기 위한 유량계와; 체적이 측정될 에어 스프링을 수용할 수 있는 수조; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치와, 상기 체적 측정장치에 의해 에어 스프링의 체적을 측정하는 측정방법이 제공된다.

현가장치, 에어 스프링, 다이어프램, 체적 측정

Description

에어 스프링의 체적 측정장치 및 체적 측정방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VOLUME OF AN AIR SPRING}

도 1은 종래 기술에 따른 에어 스프링을 구비한 현가장치의 일례를 도시하는 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 에어 스프링의 체적 측정방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 에어 스프링의 체적 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

1 : 쇽업소버 3 : 에어 스프링

11 : 펌프 12 : 유량계

13a : 상부 커버 13b : 하부 커버

20 : 수조

본 발명은 압축 공기를 이용하여 자동차의 진동이나 충격이 흡수되도록 하는 현가장치의 에어 스프링의 체적 측정장치 및 체적 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어 스프링의 내부에 물을 채워 체적을 측정하는 경우에 물의 무게에 의한 에어 스프링의 처짐 현상을 방지함으로써 정밀한 측정이 가능한 에어 스프링의 체적 측정장치 및 체적 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 현가장치는 차체의 하부와 바퀴의 축 사이에 설치되어 차량의 바퀴로부터 차체에 전달되는 진동 또는 충격을 완충시키는 동시에 감쇠시키기 위한 것으로서, 스프링과 쇽업소버 등으로 이루어진다.

현가장치에 사용되는 스프링으로서는 코일 스프링이나 에어 스프링을 들 수 있는데, 에어 스프링을 가지는 현가장치의 경우 엔진에 의해 에어 컴프레서가 구동되며, 에어 컴프레서에서 압축된 공기는 워터 트랩 및 체크 밸브 등을 거쳐서 메인 에어 탱크에 저장된다. 그리고, 메인 에어 탱크 내부의 압력은 압력 조정기에 의해 일정한 범위 내로 조정되며, 일측에는 공기 압력의 이상 발생시 이를 해소하기 위한 안전 밸브가 설치된다. 메인 에어 탱크의 공기는 공기 파이프, 레벨링 밸브 및 서지 탱크 등을 경유하여 현가장치의 에어 스프링으로 도입된다.

도 1에는 종래 기술에 따른 에어 스프링을 가지는 현가장치의 일례가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 현가장치는, 쇽업소버(1)와, 이 쇽업소버의 외부에 설치되는 에어 스프링(3)을 가진다.

에어 스프링(3)은 그 상단 원주부분이 차체 측의 브래킷(2)에 고정되는 동시에 그 하단 원주부분이 쇽업소버(1) 외부의 코킹 플레이트(4)에 고정됨으로써 설치되며, 차량 주행중 쇽업소버(1)가 압축 또는 신장됨에 따라 에어 스프링(3)을 이루 는 고무재질 다이어프램의 형상, 즉 높이가 변화된다.

차종에 따라 각 차종에 사용되기 적합한 에어 스프링의 사양은 서로 상이하며, 서로 상이한 사양의 다양한 에어 스프링은 각각의 팽창 특성을 확인하여야 할 필요가 있다.

이러한 에어 스프링의 팽창 특성을 확인하기 위해서는 내부 압력에 따라 변동되는 에어 스프링의 체적을 정확하게 측정할 필요가 있으며, 이를 위해 통상 에어 스프링(3) 내에 물을 채움으로써 에어 스프링(3)의 체적을 측정하게 된다.

이와 같이 물을 채워 에어 스프링(3)의 체적을 측정하는 장치가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면 물은 펌프(11)와 유량계(12)를 통하여 에어 스프링(3) 내에 공급된다.

그런데, 물을 채워 에어 스프링(3)의 체적을 측정할 경우, 에어 스프링(3)을 이루는 다이어프램은 고무 재질로 이루어지기 때문에, 채워진 물의 자중에 의해 다이어프램의 처짐이 발생하는 문제가 있었다. 이와 같이 다이어프램의 처짐이 발생할 경우에 에어 스프링(3), 즉 다이어프램의 형상이 공기가 채워졌을 때와는 다른 형상을 가지므로 정확한 체적의 측정이 불가능하게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 에어 스프링의 내부에 물을 채워 체적을 측정하는 경우에 동일한 비중의 물이 채워진 수조 내에서 에어 스프링의 체적을 측정하여 물의 무게에 의한 에어 스프링의 처짐 현상을 방지함으로써 정밀한 측정이 가능한 에어 스프링의 체적 측정 장치 및 측정방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액체를 채워 에어 스프링의 체적을 측정하는 에어 스프링의 체적 측정장치로서, 에어 스프링의 내부에 액체를 공급하기 위한 펌프와; 공급되는 액체의 유량을 측정하기 위한 유량계와; 체적이 측정될 에어 스프링을 수용할 수 있는 수조; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치가 제공된다.

여기에서, 상기 수조는 체적이 측정될 에어 스프링을 완전히 수용될 수 있는 크기를 가지며, 상기 수조에는 상기 에어 스프링 내에 채워진 액체의 비중과 동일한 비중을 가지는 액체가 채워지는 것이 바람직하다.

상기 수조 내에 수용되는 상기 에어 스프링의 상하부는 그 형상이 변화되지 않도록 고정되는 동시에 수조 내의 액체가 에어 스프링 내부로 유입되거나 에어 스프링 내의 액체가 유출되지 않도록 상부 및 하부 커버에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.

상기 상부 커버에는 액체가 공급되기 위한 유입구가 형성되고, 상기 유입구에는 상기 펌프 및 유량계를 통하여 상기 에어 스프링 내에 액체를 공급하기 위한 배관이 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기 액체는 물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액체를 채워 에어 스프링의 체적을 측정하는 에어 스프링의 체적 측정방법으로서, 수조 내에 상하부가 밀봉된 에어 스 프링을 고정시키는 단계와; 유량계를 통해 유량을 측정하면서 상기 에어 스프링의 내부에 액체를 채워넣는 단계와; 상기 에어 스프링이 완전히 잠길 때까지 상기 수조의 내부에 액체를 채워넣는 단계와; 상기 에어 스프링 내에 공급된 액체의 유량을 측정하면서 상기 에어 스프링의 내부 압력이 측정하고자 하는 압력에 도달할 때까지 액체를 공급하는 단계와; 상기 에어 스프링 내에 공급된 액체의 유량에 근거하여 상기 에어 스프링의 체적을 산출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 에어 스프링의 체적 측정방법을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3에 있어서 도 1 및 도 2에서와 동일한 구성요소에는 설명의 편의상 동일한 부호를 부여한다.

에어 스프링(3)은, 그 상단 원주부분이 차체 측의 브래킷(2)에 고정되는 동시에 그 하단 원주부분이 쇽업소버(1) 외부의 코킹 플레이트(4)에 고정되는 다이어프램으로 이루어진다.(도 1 참조) 이와 같이 설치된 에어 스프링은 차량 주행중 쇽업소버(1)가 압축 또는 신장됨에 따라 다이어프램(3)의 형상, 즉 높이가 변화된다.

차종에 따라 각 차종에 사용되기 적합한 에어 스프링의 사양은 서로 상이하며, 서로 상이한 사양의 다양한 에어 스프링은 각각의 팽창 특성을 확인하여야 할 필요가 있다.

이러한 에어 스프링의 팽창 특성을 확인하기 위해서는 내부 압력에 따라 변 동되는 에어 스프링의 체적을 정확하게 측정할 필요가 있으며, 이를 위해 통상 에어 스프링(3) 내에 물을 채움으로써 에어 스프링(3)의 체적을 측정하게 된다.

실제 사용시 고압의 압축공기에 의해 팽창되는 에어 스프링(3)의 체적을 정확히 측정하기 위해, 압축공기를 공급하는 대신 필요한 압력까지 에어 스프링(3) 내에 물을 공급하고, 공급된 물의 유량을 측정하여 체적을 산출한다.

물을 이용한 체적 측정방법은 압축성 기체에 비해 측정이 용이하면서도 정확하고 고압으로 인해 에어 스프링(3)이 파열되더라도 실험자의 부상 등의 위험이 적다는 장점이 있다.

이와 같이 물을 채워 에어 스프링(3)의 체적을 측정하는, 본 발명에 따른 에어 스프링의 체적 측정장치가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 체적 측정장치는, 물을 공급하기 위한 펌프(11)와, 공급되는 물의 유량을 측정하기 위한 유량계(12)와, 체적이 측정될 에어 스프링(3)을 수용할 수 있는 수조(20)를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 수조(20) 내에는 체적이 측정될 에어 스프링(3)의 하부를 고정시킬 수 있는 지그(도시생략)가 마련된다. 이 지그로서는 에어 스프링(3)의 하부를 고정시킬 수 있다면 어떠한 구성을 가지는 것이라도 사용될 수 있다.

수조(20) 내에 고정되는 에어 스프링(3)의 상하부는 그 형상이 변화되지 않도록 고정되는 동시에 수조(20) 내의 물이 에어 스프링(3) 내부로 유입되거나 에어 스프링(3) 내의 물이 유출되지 않도록 상부 및 하부 커버(13a, 13b)에 의해 밀봉된 다. 이때 하부 커버(13b)는 상술한 지그(도시생략)와 일체로 형성되어 있어도 좋다.

상기 상부 커버(13a)에는 물이 공급되기 위한 유입구가 형성되고, 이 유입구에는 펌프(11)와 유량계(12)를 통하여 에어 스프링(3) 내에 물을 공급하기 위한 배관이 연결되어 있다.

또한, 도시하지는 않았지만, 수조(20)에는 물을 공급하기 위한 급수시설과 채워진 물을 빼내기 위한 배수시설이 설치되어도 좋다. 수조(20)는 체적을 측정할 에어 스프링(3)이 완전히 수용될 수 있을 정도의 크기를 가져야 한다.

이하, 상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 에어 스프링의 체적 측정장치를 이용하여 에어 스프링의 체적을 측정하는 방법을 설명한다.

우선, 수조(20) 내에 체적을 측정할 에어 스프링(3)을 고정 설치한다. 이때 에어 스프링(3)의 고정은 수조(20) 내에 마련된 지그(도시생략)를 활용하며, 에어 스프링(3)의 상하부에는 상부 및 하부 커버(13a, 13b)가 설치된다.

에어 스프링(3)에 상부 및 하부 커버(13a, 13b)를 설치하여 에어 스프링(3)이 밀봉되면, 펌프(11)와 유량계(12)를 통하여 에어 스프링(3)의 내부 압력이 대기압 혹은 대기압보다 약간 높은 압력에 도달할 때까지 물을 공급한다.

에어 스프링(3)에 물을 채운 후에 수조(20) 내에 물을 공급하여 에어 스프링(3)이 완전히 잠기도록 물을 채운다. 이때 수조(20) 내에 공급되는 물은 에어 스프링(3) 내에 채워진 물과 동일한 비중을 가지는 것이 바람직하다.

이와 같이 에어 스프링(3)과 수조(20)에 모두 물을 채운 후에는 에어 스프링(3)의 내부 압력이 원하는 압력에 도달할 때까지 에어 스프링(3)의 내부에 물을 천천히 공급한다. 에어 스프링(3)의 내부로 공급되는 물의 양은 유량계(12)에 의해서 측정되므로, 이를 근거로 에어 스프링(3)의 체적을 측정한다.

본 발명에 따르면, 수조(20) 내에 채워진 물의 압력은 대략 대기압 수준이고, 에어 스프링(3) 내에 채워진 물의 비중과 수조(20) 내에 채워진 물의 비중은 동일하므로, 에어 스프링(3) 내에 물을 채우더라도 에어 스프링(3)에 처짐이 발생하지 않는다.

그에 따라 에어 스프링(3)의 내부 압력이 원하는 압력에 도달할 때까지 물을 채우더라도 기체에 의해 팽창할 때와 동일한 형상으로 팽창하게 되어 에어 스프링(3)의 체적을 정확하게 측정하는 것이 가능하게 된다.

이상에서는 에어 스프링(3)의 내부에 물을 채우는 것을 예로 들어 설명하였지만, 에어 스프링(3) 내에 채워지는 액체의 비중과 수조(20) 내에 채워지는 액체의 비중이 동일하다면, 물 이외의 액체를 사용하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 에어 스프링의 체적 측정장치 및 측정방법을, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 에어 스프링의 내부에 물을 채워 체적을 측정하는 경우에 동일한 비중의 물이 채워진 수조 내에서 에어 스프링의 체적을 측정하여 물의 무게에 의한 에어 스프링의 처짐 현상을 방지함으로써 정밀한 측정이 가능한 에어 스프링의 체적 측정장치 및 측정방법이 제공된다.

Claims (5)

1. 액체를 채워 에어 스프링의 체적을 측정하는 에어 스프링의 체적 측정장치로서,

   에어 스프링의 내부에 액체를 공급하기 위한 펌프와;

   공급되는 액체의 유량을 측정하기 위한 유량계와;

   체적이 측정될 에어 스프링을 수용할 수 있는 수조;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 수조는 체적이 측정될 에어 스프링을 완전히 수용될 수 있는 크기를 가지며, 상기 수조에는 상기 에어 스프링 내에 채워진 액체의 비중과 동일한 비중을 가지는 액체가 채워지는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 수조 내에 수용되는 상기 에어 스프링의 상하부는 그 형상이 변화되지 않도록 고정되는 동시에 수조 내의 액체가 에어 스프링 내부로 유입되거나 에어 스프링 내의 액체가 유출되지 않도록 상부 및 하부 커버에 의해 밀봉되며,

   상기 상부 커버에는 액체가 공급되기 위한 유입구가 형성되고, 상기 유입구에는 상기 펌프 및 유량계를 통하여 상기 에어 스프링 내에 액체를 공급하기 위한 배관이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액체는 물인 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정장치.
5. 액체를 채워 에어 스프링의 체적을 측정하는 에어 스프링의 체적 측정방법으로서,

   수조 내에 상하부가 밀봉된 에어 스프링을 고정시키는 단계와;

   유량계를 통해 유량을 측정하면서 상기 에어 스프링의 내부에 액체를 채워넣는 단계와;

   상기 에어 스프링이 완전히 잠길 때까지 상기 수조의 내부에 액체를 채워넣는 단계와;

   상기 에어 스프링 내에 공급된 액체의 유량을 측정하면서 상기 에어 스프링의 내부 압력이 측정하고자 하는 압력에 도달할 때까지 액체를 공급하는 단계와;

   상기 에어 스프링 내에 공급된 액체의 유량에 근거하여 상기 에어 스프링의 체적을 산출하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 스프링의 체적 측정방법.

Images