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차량 장착상태에서의 가스 스프링 동적 특성 연구
A Study on the Dynamic Characteristics of the Gas Spring on the Automotive Application 원문보기

드라이브ㆍ컨트롤 = Journal of drive and control, v.12 no.4, 2015년, pp.15 - 20  

이춘태 (Department of Automotive & Mechanical Engineering, Silla University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Unlike a typical metal spring, a gas spring uses compressed gas contained in a cylinder and compressed by a piston to exert a force. A common application includes automobiles where gas spring are incorporated into the design of open struts that support the weight of tail gate. They are also used in ...

주제어

#작용력선도   #반력선도   #가스 스프링   #모멘트선도   #압력   #테일게이트  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 즉, 대부분의 연구는 차량 장착 상태에서의 정적특성 해석결과만을 제시하고 있다. 따라서 본 논문에서는 유압, 공압 시스템용 해석 소프트웨어인 AMESim을 이용하여 가스 스프링의 차량 장착상태에서의 주요 성능지표인 모멘트(moment)선도, 작용력(effort force)선도, 반력(reaction force)선도와 같은 정적특성 해석 결과와 함께 가스 스프링 내부의 압력과 질량유량의 변화 그리고 작동시간 등의 동적 변화 특성에 대한 연구 결과를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 해석결과는 차량 장착상태에서의 가스 스프링 설계에 직접적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

가설 설정

  • )을 나타낸다. 그리고 공압챔버는 집중 파라미터 요소(lumped parameter element)로 가정하고 챔버에서의 평균적인 온도와 압력을 계산한다. 따라서 챔버에서의 질량유량은 기체의 밀도를 온도와 압력의 함수라고 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • 시뮬레이션은 상온(20℃)에서 테일게이트를 5초 동안 열고, 7초 동안 닫는 것으로 가정하였다. 그림에서와 같이 열리는 동안에는 양쪽 챔버의 압력차가 점차 커지는 것을 알 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
테일게이트의 개폐에 걸리는 시간 예측을 위하여 사용한 기능은 무엇인가? 2. 테일게이트의 개폐에 걸리는 시간은 시스템의 동적 해석을 통해서만 예측할 수 있는 특성으로 본 논문에서 AMESim 소프트웨어의 동특성 해석 기능을 이용하여 개폐에 요하는 시간을 예측할 수 있었다.
가스 스프링의 차량에서의 동특성 관련한 해외의 기존 연구현황은 어떠한가? 이와 같은 가스 스프링의 차량에서의 동특성과 관련된 기존의 연구로는 김영범 등이 가스 스프링의 단품 및 차량 장착상태에서의 이론식과 해석결과를 제시하였고1) 김창호 등은 상용 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 가스 스프링의 내부유동 및 오리 피스의 압력변화에 대한 기초연구를 수행하였다.2) 또한 해외의 연구로는 E. C. Macia 등에 의해 공압 시스템에서 오리피스를 통과하는 공기의 질량유량에 대한 이론식과 실험결과를 제시하였다.3) 또한, Yuval Tassay 등은 가스 스프링과 구조와 기능은 다르지만 공압 실린더에 대한 동적 모델링을 제안하였다.4-6) 그러나 이와 같은 기존의 연구에도 불구하고 가스 스프링의 차량 장착상태에서의 가스 스프링의 내부유동, 동작시간 등을 포함한 동적 특성을 연구한 결과는 전무한 실정이다.
가스 스프링은 자동차에서 어떤 역할을 하는가? 가스 스프링은 내부에 봉입된 고압의 질소가스에 의해 발생하는 반력을 이용하여 크고 무거운 커버나 도어 등과의 힘 평형을 이루어 안전하게 물체를 들거나, 닫거나, 적당한 위치에 위치시키는 작업을 쉽게 하도록 도와준다. 특히 가스 스프링은 자동차의 경우 테일게이트(tail gate), 트렁크리드(trunk lid) 및 엔진후드(hood)와 같이 힌지를 중심으로 회전하고 수직방향으로 작용하는 비교적 무거운 덮개의 무게를 고압 질소가스의 반력에 의해 적절히 상쇄시켜 대상 물의 개폐를 용이하게 한다. Fig.
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참고문헌 (6)

  1. Y. B. Kim, "A Study on the Optimal Design of Gas Spring for Vehicle", Journal of the KSPE, Vol.15, No.11, pp.39-45, 1998. 

  2. C. H. Kim, H. M. Kim, G. S. Choi, H. I. Jung, Y. H. Jin and C. W. Lim, "A Study of Numerical Analysis for Gas Spring Operate", Proceedings of KSAE, KSAE04-Y0019, pp.146-151, 2004. 

  3. E. C. Macia and J. X. Valls, "Determine of Flow Rate Characteristics of Pneumatic Fluid Power Valves", National Fluid Power Association Technical Paper Series N92-25.2, 1992. 

  4. Y. Tassay, T. Wu, J. Movellan and E. Todoro, "Modeling and Identification of Pneumatic Actuators", IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), pp.437-443, 2013. 

  5. V. Blagojevic and M. Stojiljkovic, "Mathematical and Simulink Model of the Pneumatic System with Bridging of the Dual Action Cylinder Chambers", Journal of the Mechanical Engineering - FACTA University, Vol.5, No.1, pp.23-31, 2007. 

  6. T. J. Um, "Optimization of design Parameters of a Pneumatic System", Journal of the korea fluid power systems society, Vol.4, No.2, pp.56-61, 2005. 

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