KR20200046736A

KR20200046736A - 접촉식 슬라이딩 온도 센서

Info

Publication number: KR20200046736A
Application number: KR1020180128293A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 최돈범
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-05-07
Also published as: KR102191755B1

Abstract

접촉식 슬라이딩 온도 센서는 몸체부, 접촉부, 조정판, 브라켓, 조정부 및 와이어를 포함한다. 상기 몸체부는 하부 공간을 형성한다. 상기 접촉부는 측정 대상과 접촉하는 접촉면을 포함한다. 상기 조정판은 상기 하부 공간에 위치한다. 상기 브라켓은 상기 조정판으로부터 연장되어 상기 접촉부에 고정되며, 상기 접촉부에 소정의 탄성력을 제공한다. 상기 조정부는 상기 몸체부를 관통하여 상기 조정판의 위치를 제어하여, 상기 접촉면의 위치를 조절하는 적어도 하나의 스크류를 포함한다. 상기 와이어는 일단은 상기 접촉부에 연결되고, 타단은 상기 조정판에 연결되며, 상기 접촉부와의 사이에서 온도차를 야기한다.

Description

접촉식 슬라이딩 온도 센서{CONTACTING TYPE SLIDING TEMPERATURE SENSOR}

본 발명은 슬라이딩 온도 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동시 발생하는 제동디스크의 표면온도 변화를 접촉방식으로 접촉면을 조절하며 실시간으로 측정할 수 있는 접촉면 조정이 가능한 접촉식 슬라이딩 온도 센서에 관한 것이다.

일반적으로 주행 중인 철도 차량을 포함한 차량을 정지시키는 제동 작용은 차륜-제륜자, 또는 디스크-라이닝의 마찰력에 의해 이루어지는데, 이러한 제동 작용시 디스크의 마찰면에서는 고온의 발열이 발생하며 다양한 문제를 야기한다. 이에, 상기 디스크 마찰면의 발열로 인한 문제를 해결하기 위해서는 상기 디스크 마찰면에 대한 온도 측정이 필요하다.

이러한 디스크 마찰면에서의 마찰열에 대한 측정과 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0836908호에서는 회전하는 브레이크 로터의 표면 온도 측정을 위해, 브레이크 로터에 소정 간격으로 온도감지센서를 위치하여 제동시 발생하는 로터의 열을 측정하는 기술을 개시하고 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0576311호에서는 철도차량의 제동디스크 표면온도 측정장치와 관련하여, 비 접촉식 온도 센서를 이용하여 주행중의 제동에 의한 디스크 표면의 온도 변호를 측정하고, 열특성의 해석에 적용하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 이상과 같이, 브레이크 로터의 표면 온도 또는 제동디스크의 표면 온도의 측정을 위한 온도 센서가 측정 대상과 소정 거리 이격되어 비 접촉식으로 센싱을 수행하는 경우, 측정 방법의 한계상, 측정 대상에 대한 정확한 온도 측정이 어려우며, 실제 온도의 추정을 위한 온도 보상 등의 단계가 필요하여, 측정 결과의 신뢰성이 높지 않은 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0836908호 대한민국 등록특허 제10-0576311호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 제동시 발생하는 제동디스크의 표면온도 변화를 접촉식으로 직접 측정함으로써 측정 결과의 정확성이 향상되고, 접촉면의 조정을 통해 측정부의 편마모를 최소화하여 센서의 수명을 향상시킬 수 있는 접촉식 슬라이딩 온도 센서에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 슬라이딩 온도 센서는 몸체부, 접촉부, 조정판, 브라켓, 조정부 및 와이어를 포함한다. 상기 몸체부는 하부 공간을 형성한다. 상기 접촉부는 측정 대상과 접촉하는 접촉면을 포함한다. 상기 조정판은 상기 하부 공간에 위치한다. 상기 브라켓은 상기 조정판으로부터 연장되어 상기 접촉부에 고정되며, 상기 접촉부에 소정의 탄성력을 제공한다. 상기 조정부는 상기 몸체부를 관통하여 상기 조정판의 위치를 제어하여, 상기 접촉면의 위치를 조절하는 적어도 하나의 스크류를 포함한다. 상기 와이어는 일단은 상기 접촉부에 연결되고, 타단은 상기 조정판에 연결되며, 상기 접촉부와의 사이에서 온도차를 야기한다.

일 실시예에서, 상기 스크류는 한 쌍의 제1 및 제2 스크류들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 스크류들 각각은 상기 조정판의 양 측의 높이를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 브라켓은, 상기 조정판의 제1 측과 상기 접촉부의 고정홀 사이에 연결되는 제1 브라켓, 상기 조정판의 제2 측과 상기 접촉부의 고정홀 사이에 연결되는 제2 브라켓, 및 상기 제1 및 제2 브라켓들이 상기 고정홀에서 서로 연결되는 중앙 브라켓을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 브라켓은, 상기 조정판과 상기 몸체부의 사이에 탄성을 제공하며 연결되는 탄성부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 조정판의 양 측의 높이가 각각 제어됨에 따라, 상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓에 인가되는 탄성이 각각 변화하여 상기 접촉면의 위치가 변화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 조정판의 양 측의 높이가 균일하게 제어되면, 상기 접촉면은 제1 방향을 회전축으로 회전하고, 상기 조정판의 양 측의 높이가 서로 다르게 제어되면, 상기 접촉면은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 회전축으로 회전할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 몸체부에는 상기 조정부가 위치하는 측의 반대측에 몸체 고정홀이 형성되어, 외부 유닛에 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 접촉부는, 상기 접촉면의 전단 및 후단으로 휘어지며 연장되는 앞면 및 후면, 상기 접촉면의 상측에 형성되며, 상기 브라켓이 고정되는 고정홀이 형성된 고정프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 와이어는, 상기 접촉부와 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 와이어는, 상기 브라켓과 평행하게 연장되는 제1 연장부, 및 상기 제1 연장부로부터 휘어지며 연장되어 상기 접촉부에 지지력을 제공하는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 조정판에 연결되어, 상기 와이어와 상기 접촉부 사이에서 발생되는 제벡효과(Seebeck Effect)에 따른 기전력 차이를 외부로 제공하는 신호선, 및 상기 신호선과 연결되는 커넥터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 측정 대상은, 철도차량 또는 일반차량의 제동 디스크일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량은 물론 일반차량의 디스크 제동 시험을 위한 장비로 사용되어, 특히 측정 대상인 디스크와 직접 접촉하여 온도를 센싱하므로, 측정 결과의 정확성이 보다 향상되고, 온도 보정을 위한 별도의 유닛이나 단계를 생략할 수 있다.

특히, 접촉부의 접촉면은 디스크와 직접 접촉하는 경우, 균일하게 접촉되지 않으므로 접촉면의 편마모가 발생할 수 있는데, 상기 조정판의 위치를 조정부를 통해 제어하고, 이를 통해 접촉면의 위치 제어가 가능하므로, 편마모의 발생을 방지하여 항상 균일한 접촉을 유지할 수 있다. 이에 따라, 센서의 수명을 향상시킬 수 있다.

이 경우, 접촉면의 위치 제어시, 한 쌍의 스크류들의 위치를 개별적으로 제어할 수 있어, 조정판을 다양한 위치로 변화시킬 수 있으며, 이에 따라, 접촉면의 길이 방향으로의 연장 방향을 몸체부의 길이 방향으로의 연장 방향에 대하여 소정 각도를 이루도록 변경할 수 있는 것(즉, 제1 방향을 중심으로 회전)은 물론, 상기 접촉면의 너비 방향으로의 연장 방향을 상기 몸체부의 너비 방향으로의 연장 방향에 대하여도 소장 각도를 이루도록 변경할 수 있다(즉, 제2 방향을 중심으로 회전).

또한, 와이어와 접촉부의 재질을 다르게 구성하여 제벡효과를 유도하여 온도를 측정하는 것은 물론, 상기 와이어가 접촉부에 대한 소정의 탄성을 제공하여 상기 접촉부의 위치를 고정시키는 역할을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 상기 접촉부가 접촉면 외에 전단 및 후단에 휘어진 앞면 및 후면을 포함하므로, 특히 분리형 디스크와 같은 디스크에 대하여도 온도 센싱을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬라이딩 온도 센서를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 슬라이딩 온도 센서를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 접촉부의 접촉면을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 슬라이딩 온도 센서에서 조정부의 제어에 따른 접촉부의 회전 상태를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 슬라이딩 온도 센서에서 조정부의 제어에 따른 접촉부의 다른 회전 상태를 도시한 평면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 슬라이딩 온도 센서를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 슬라이딩 온도 센서를 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 슬라이딩 온도 센서(10)는 접촉부(100), 와이어(200), 브라켓(300), 몸체부(400), 조정부(500), 조정판(600), 신호선(700) 및 커넥터(800)를 포함한다.

상기 접촉부(100)는 온도 측정의 대상이 되는 측정 대상과 직접 접촉하는 접촉하며, 상기 측정 대상은, 도시하지는 않았으나, 철도차량이나 일반차량의 제동 디스크일 수 있으며, 상기 제동 디스크는 일체형 제동 디스크 외에 분리형 제동 디스크도 가능하여, 형상이나 배열에 제한되지는 않는다.

나아가, 상기 측정 대상은 반드시 제동 디스크로 제한되지는 않으며, 후술되는 제벡효과(Seebeck Effect)를 통해 온도 계측이 가능한 발열체라면 모두 가능할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 접촉부(100)는, 접촉면(110), 앞면(120), 후면(130) 및 고정 프레임(140)을 포함한다.

상기 접촉면(110)은 상기 앞면(120) 및 상기 후면(130)과 함께, 상기 측정 대상의 표면에 직접 접촉하는 면으로, 전체적으로는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 두께를 가지는 사각형 형상을 가질 수 있다.

한편, 상기 접촉면(110)은 중앙 부분으로써 동일한 평면을 형성하고, 상기 앞면(120) 및 상기 후면(130)은 상기 접촉면(110)의 전단 및 후단으로부터 연장된다.

이 경우, 상기 앞면(120)은 평행하게 연장되는 상기 접촉면(110)의 전단으로부터 휘어지도록 연장되고, 상기 후면(130)은 평행하게 연장되는 상기 접촉면(110)의 후단으로부터 휘어지도록 연장된다.

그리하여, 상기 접촉면(110), 상기 앞면(120) 및 상기 후면(130)은 일체로 형성되지만, 전체적으로 'U'자형 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

특히, 상기 접촉면(110)은 상기 앞면 및 후면을 포함하여, 전체적으로 길이방향(제2 방향, Y)으로 상대적으로 길게 연장됨으로써, 측정 대상과 접촉하는 면적을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 측정 대상이 일체로 형성된 디스크가 아닌 중간에 유격이 형성되는 분리형 디스크인 경우에도 충분한 접촉을 통해 온도 측정을 수행할 수 있다.

한편, 상기 고정 프레임(140)은 상기 접촉면(110)의 상측에 형성되며, 소정의 높이에 상기 브라켓(300)이 고정되는 고정홀(141)이 형성된다.

그리하여, 상기 접촉부(100)는 하측은 측정 대상과 접촉하는 면(面)이 형성되고, 상측에는 상기 브라켓(300)이 고정되는 고정 프레임(140)이 구비된다.

상기 몸체부(400)는 전체적으로 길이방향인 제2 방향(Y)으로 연장되며 소정의 두께를 가지는 사각 블록의 형상을 가지지만, 측단면의 형상은 'ㄱ'자 형상을 가지며, 이에 따라 하측에 하부 공간(401)을 형성하게 된다.

즉, 상기 몸체부(400)의 상면은 평행하게 연장되고, 하부에는 하부 공간(401)이 형성되는 블록 형상을 갖는다.

이 때, 상기 몸체부(400)는, 길이 방향으로의 연장 길이가 너비 방향(제1 방향, X)으로의 연장 길이보다 길게 형성된다.

상기 몸체부(400)의 일 끝단에는 상기 조정부(500)가 결합되고, 상기 몸체부(400)의 타 끝단에는 고정홀(410)이 형성된다.

상기 고정홀(410)은 도면상에는 별도의 연결 유닛이 연결되지 않은 것으로 도시하였으나, 본 실시예에 의한 상기 슬라이딩 온도센서(10)가 별도의 유닛에 고정되거나 부착되기 위해서 상기 고정홀(410)을 통해 별도의 연결유닛이 연결될 수 있다.

또한, 상기 몸체부(400)는 상기 제1 방향 및 제2 방향들(X, Y)에 의해 형성되는 평면과 평행하게 연장되며, 후술되는 측정 과정을 통해서도 상기 몸체부(400)의 연장되는 방향은 변화하지 않고, 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 의해 형성되는 평면과 평행하게 유지된다.

상기 조정부(500)는 상기 몸체부(400)의 일 끝단에 구비되며 도시된 바와 같이 한 쌍의 제1 및 제2 스크류들(510, 520)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520) 각각은, 상기 몸체부(400)를 스크류 결합을 통해 관통하며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520) 각각은, 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 동시에 수직인 제3 방향(Z)과 평행하게 연장된다.

또한, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)은 상기 제1 방향(X)을 따라 서로 인접하도록 위치한다.

한편, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)의 끝단들, 즉 상기 몸체부(400)를 관통하여 상기 하부 공간(401)으로 돌출되는 끝단들은, 상기 조정판(600)의 끝단에 각각 위치하게 된다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)은 앞서 설명한 바와 같이, 스크류 결합을 통해 상기 몸체부(400)를 관통하고, 이에 따라 상기 몸체부(400)를 관통하는 길이가 변화할 수 있으므로, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)의 관통 길이에 따라 상기 조정판(600)의 위치도 변화하게 된다.

즉, 상기 조정판(600)은 상기 하부 공간(401) 상에 위치하며, 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(400)와 일정 면적 중첩하도록 배치된다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)의 끝단들은 각각 상기 조정판(600)의 앞 단의 양 측들(601, 602) 각각에 위치하게 된다.

그리하여, 상기 제1 스크류(510)가 상기 몸체부(400)를 관통하여 상기 하부 공간(401)으로 돌출되면, 상기 돌출되는 양만큼 상기 조정판(600)의 제1 측(601)은 하부 방향(즉, 음의 제3 방향(-Z))으로 이동하게 된다.

마찬가지로, 상기 제2 스크류(520)가 상기 몸체부(400)를 관통하여 상기 하부 공간(401)으로 돌출되면, 상기 돌출되는 양만큼 상기 조정판(600)의 제2 측(602)도 하부 방향(즉, 음의 제3 방향(-Z))으로 이동하게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에서는 상기 조정부(500)가 한 쌍의 제1 및 제2 스크류들(510, 520)을 포함하며, 각각은 별도로 구동되어 하부에 위치하는 상기 조정판(600)의 제1 측 또는 제2 측의 위치를 제어하게 된다.

한편, 이상과 같이 상기 조정판(600)의 위치가 제어됨에 따라, 브라켓(300)을 통해 연결된 상기 접촉부(100)의 접촉면의 위치도 제어될 수 있고, 궁극적으로 측정 대상과의 접촉면의 균일성을 향상시킬 수 있다.

상기 브라켓(300)은 상기 조정판(600)으로부터 연장되어 상기 접촉부(100)에 고정되며, 상기 접촉부(100)에 소정의 탄성력을 제공하여 위치를 고정시킨다.

보다 구체적으로, 상기 브라켓(300)은 제1 브라켓(310), 제2 브라켓(320) 및 중앙 브라켓(330)을 포함한다.

상기 제1 브라켓(310)은 상기 조정판(600)의 제1 측(601)과 상기 접촉부(100)의 고정홀(141) 사이를 연결하고, 상기 제2 브라켓(320)은 상기 조정판(600)의 제2 측(602)과 상기 접촉부(100)의 고정홀(141) 사이를 연결하며, 상기 중앙 브라켓(330)은 상기 고정홀(141)의 사이에서 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320)을 서로 연결한다.

물론, 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320), 및 상기 중앙 브라켓(330)은 설명을 위해 분리되는 요소로 구분할 뿐, 일체로 연결된 하나의 브라켓일 수 있으며, 이에 따라 금속과 같은 동일한 재료, 동일한 두께, 나아가 동일한 탄성 계수를 가질 수 있다.

상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320), 및 상기 중앙 브라켓(330)은 상기 접촉부(100)에 고정됨에 따라, 상기 접촉부(100)에 소정의 탄성을 제공하며, 이에 따라, 상기 접촉부(100)는 측정 대상에 대하여 일정한 접촉력을 유지할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320), 및 상기 중앙 브라켓(330)이 상기 접촉부(100)에 인가하는 탄성은, 상기 접촉부(100)가 측정 대상과 직접 접촉함에 따라 소정의 힘을 전달받는다 하더라도, 이렇게 전달되는 힘에 의해 상기 접촉부(100)의 위치가 변화하지 않을 수 있을 정도로 충분한 크기인 것이 바람직하다.

그리하여, 상기 접촉부(100)의 위치가 설정된 상황에서, 상기 탄성력을 제공받기 때문에, 상기 접촉부(100)는 상기 측정 대상으로부터 받는 힘에 의해 그 위치가 가변되지 않을 수 있다.

또한, 상기 브라켓(300)은 탄성부(330)를 더 포함한다. 상기 탄성부(330)는 상기 몸체부(400)의 하부 공간(401) 상에서, 상기 조정판(600)과 상기 몸체부(400)의 하면 사이에 연결되며, 소정의 탄성력을 가진다.

이에 따라, 상기 조정판(600) 역시 상기 몸체부(400) 방향으로 밀착하려는 탄성력을 제공받으며, 이에 따라 상기 조정판(600)은 상기 몸체부(400)의 하면에 밀착하여 위치하게 된다.

또한, 상기 조정판(600)이 받는 탄성력으로 인해, 앞서 설명한 바와 같이 상기 조정부(500)에 의해 상기 조정판(600)의 위치가 변화되도록 제어되지 않는다면, 측정 대상에 대한 측정 상황에서 상기 접촉부(100)가 상기 측정 대상과 직접 접촉하여 소정의 힘을 전달받는다 하더라도, 상기 조정판(600)의 기 설정된 위치를 유지하게 된다.

상기 와이어(200)는 제1 단(201)은 상기 접촉부(100)에 연결되고, 제2 단(202)은 상기 조정판(600)에 연결된다.

상기 와이어(200)는 제1 연장부(210) 및 제2 연장부(220)를 포함한다.

상기 제1 연장부(210)는 상기 조정판(600)과 연결된 제2 단(202)을 포함하여, 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320)의 사이에서 상기 제2 방향(Y)을 따라 연장된다.

반면, 상기 제2 연장부(220)는 상기 제1 연장부(210)로부터 연장되며, 휘어진 형상으로 상기 제1 단(201)이 상기 접촉부(100)의 접촉면(110)과 고정 프레임(140)이 연결되는 부분까지 'C'자 형태로 연장된다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 연장부들(210, 220) 역시, 설명의 편의를 위해 서로 구분하여 설명하였을 뿐 일체로 형성되며, 이에 따라 재료나 두께는 모두 동일하게 형성될 수 있다.

이상과 같이, 상기 와이어(200)가 제1 연장부(210)는 제2 방향(Y)을 따라 연장되고, 상기 제2 연장부(220)가 'C'자 형태로 휘어지며 상기 접촉면(110)과 연결되는 상기 고정 프레임(140)의 앞단에 연결됨에 따라, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)에 소정의 힘을 제공할 수 있다.

따라서, 상기 접촉부(100)는 상기 와이어(200)를 통해서도 소정의 고정력 또는 지지력을 제공받게 되며, 이에 따라, 측정 대상에 대한 직접 접촉을 통한 측정을 수행하는 경우라 하더라도, 상기 접촉부(100)의 기 설정 위치나 자세가 변화하지 않게 된다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 연결 관계를 통해, 상기 와이어(200), 상기 접촉부(100) 및 상기 브라켓(300)은 전체적으로, 하나의 폐루프(closed loop)를 형성하게 된다.

한편, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)와는 서로 다른 재질로 형성된다. 즉, 상기 접촉부(100)를 구성하는 구성요소들은 모두 동일한 금속재로 형성될 수 있는데, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)의 재료와는 다른 재질의 금속재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 접촉부(100)와 상기 와이어(200)의 재질은, 측정 대상인 제동 디스크가 상대적으로 고온인 것을 고려하여, K형 열전대인 크롬(Cr)과 알루미늄(Al)으로 각각 형성될 수 있으며, 이와 달리, J형 열전대인 철(Iron)과 콘스탄탄(Constantan)으로 각각 형성될 수도 있고, T형인 구리(Cu)와 콘스탄탄, 또는 N형인 니크로실(Nicrosil)과 니실(Nisil) 등으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)와 연결되지만, 실제 마찰에 의해 열이 발생하는 상기 접촉면(110)의 반대면에 상기 고정 프레임(140)의 하측에 연결되며, 상기 와이어(200)의 굵기는 상기 접촉면(110)과 대비하여 상대적으로 매우 작으므로, 상기 접촉면(110)에서 발생되는 열이 상기 와이어(200)로 전달되는 것은 제한적이다.

이와 같이, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)와 소정의 폐회로를 구성하면서도 서로 다른 금속 재료로 형성되며, 상기 접촉면(110)에서 측정 대상과 마찰이 발생됨에 따라, 서로 다른 온도를 유지하게 된다. 그리하여, 상기 와이어(200)는 상기 접촉부(100)와의 사이에서 소위, 제벡효과(Seebeck Effect)를 발생시키게 된다.

이 경우, 상기 제벡효과란, 서로 다른 두 종류의 금속선을 접속하여 폐회로를 제작하는 경우, 두 접합부를 서로 다른 온도로 유지하면 회로에 기전력이 발생하는 현상으로, 상기 발생되는 기전력은 온도차에 비례하여 온도를 측정할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서도, 상기 와이어(200)와 상기 접촉부(100)의 사이에서는 상기 접촉면(110)이 측정 대상과 접촉하여 열이 발생됨에 따라, 기전력이 발생하게 되며, 이러한 기전력은 상기 와이어(200)와 상기 접촉부(100) 사이의 온도차에 비례하여 증가하게 된다.

그리하여, 상기 기전력을 측정함으로써, 상기 접촉부(100)와 직접 접촉되는 측정 대상의 온도를 계측할 수 있다.

이 경우, 상기 신호선(700)은, 상기 조정판(600)에 연결되어 상기 와이어(200)와 상기 접촉부(100)의 사이에서 발생되는, 상기 제벡효과에 따른 기전력 차이를 외부로 제공하며, 상기 커넥터(800)는 상기 신호선(700)과 연결되어, 전원을 공급받거나 측정된 센싱값을 외부로 전달한다.

이하에서는, 상기 접촉부(100)의 위치 제어에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 1 및 도 2의 접촉부의 접촉면을 도시한 평면도이다. 도 4는 도 1 및 도 2의 슬라이딩 온도 센서에서 조정부의 제어에 따른 접촉부의 회전 상태를 도시한 측면도이다. 도 5는 도 1 및 도 2의 슬라이딩 온도 센서에서 조정부의 제어에 따른 접촉부의 다른 회전 상태를 도시한 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접촉부(100)는 상기 제1 방향(X)을 회전축으로 회전하여 자세가 변화될 수 있으며, 상기 제2 방향(Y)을 회전축으로 회전하여 자세가 변화될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 방향을 회전축으로 한 회전이나 상기 제2 방향을 회전축으로 한 회전은 동시에 수행되거나, 각각 수행될 수 있다.

또한, 상기 접촉부(100)의 회전에 의한 자세 변화는 상기 조정부(500)를 통한 상기 조정판(600)에 대한 위치 제어를 통해 구현될 수 있다.

즉, 도 5를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)이 동일한 깊이로 상기 몸체부(400)를 관통하여 상기 음의 제3 방향(-Z)으로 이동된다면, 상기 조정판(600)의 일 끝단, 즉 제1 및 제2 측들(601, 602)은 동시에 상기 음의 제3 방향(-Z)인 하부방향으로 이동하게 된다.

이와 같이, 상기 조정판(600)의 일 끝단이 하부방향으로 이동하게 되면, 상기 조정판(600)에 연결된 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320)은 상기 조정판(600) 방향으로 당겨지게 되며, 이에 따라 상기 접촉부(100)는 상기 고정홀(141)을 회전 중심축으로 도 5에 화살표로 도시된 바와 같이, 시계 방향으로 회전하게 된다.

그리하여, 상기 접촉부(100)는 상기 접촉면(110)을 중심으로 측정 대상과 접촉한 상태에서, 상기 후면(130)도 상기 측정 대상과 접촉하도록 자세가 변경되게 된다.

또한, 이상과 같은 상기 접촉부(100)의 자세 변경에 따라, 최초 위치에서 상기 몸체부(400)와 평행하게 연장되던 상기 접촉면(110)은, 상기 몸체부(400)와 상기 몸체부(400)의 길이 방향의 연장방향(제2 방향, Y)에 대하여 소정의 각도를 이루도록 자세가 변화하게 된다.

이는, 상기 접촉부(100)가 디스크와 접촉하는 과정에서, 상대적으로 상기 접촉면(110)의 전단부가 상기 측정 대상과 밀착 정도가 심해지는 경우, 상대적으로 후단부가 상기 측정 대상과 보다 밀착되도록 상기 접촉부(100)의 자세를 변경시킴으로써, 상기 접촉면(110)의 편마모를 방지하고, 상기 측정 대상과의 균일한 밀착을 유도할 수 있다.

이와 달리, 도 6을 참조하면, 상기 제1 스크류(510)만 소정의 깊이로 상기 몸체부(400)를 관통하여 상기 음의 제3 방향(-Z)으로 이동된다면, 상기 조정판(600)의 일 끝단 중, 상기 제1 측(601)만이 상기 음의 제3 방향(-Z)인 하부방향으로 이동하게 된다.

이와 같이, 상기 조정판(600)의 일 끝단 중 상기 제1 측(601)만이 하부방향으로 이동하게 되면, 상기 조정판(600)에 연결된 상기 제1 및 제2 브라켓들(310, 320) 중 상기 제1 브라켓(310)만이 상기 조정판(600) 방향으로 당겨지게 되며, 이에 따라 상기 접촉부(100)는 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 도 5에 화살표로 도시된 바와 같이, 회전하게 된다.

그리하여, 상기 접촉부(100)는 상기 접촉면(110)을 중심으로 측정 대상과 접촉한 상태에서, 상대적으로 좌측부(도면상에서는 빗금친 하측부)가 상기 측정 대상과 보다 밀착되도록 자세가 변경되게 된다.

또한, 이상과 같은 상기 접촉부(100)의 자세 변경에 따라, 최초 위치에서 상기 몸체부(400)와 평행하게 연장되던 상기 접촉면(110)은, 상기 몸체부(400)와 상기 몸체부(400)의 너비 방향의 연장방향(제1 방향, X)에 대하여 소정의 각도를 이루도록 자세가 변화하게 된다.

이는, 상기 접촉부(100)가 디스크와 접촉하는 과정에서, 상대적으로 상기 접촉면(110)의 우측부(도면상에서 빗금치지 않은 상측부)가 상기 측정 대상과 밀착 정도가 심해지는 경우, 상대적으로 좌측부가 상기 측정 대상과 보다 밀착되도록 상기 접촉부(100)의 자세를 변경시킴으로써, 상기 접촉면(110)의 편마모를 방지하고, 상기 측정 대상과의 균일한 밀착을 유도할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에서는, 상기 접촉부(100)가 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 회전하거나, 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 회전하는 것에 대하여만 예시하여 설명하였으나, 상기 제1 방향(X)과 상기 제2 방향(Y)으로 동시에 회전하도록 제어할 수 있음은 자명하다.

즉, 상기 접촉부(100)는, 상기 접촉부(100)가 상기 측정 대상과의 접촉되는 상태를 고려하여, 즉 편마모가 발생하는 가의 여부를 고려하여, 상기 제1 및 제2 스크류들(510, 520)의 이동량 제어를 통해, 다양한 위치로의 자세 변경을 수행할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았으나, 상기 다양한 위치로의 자세 변경을 실시간으로 수행하기 위해, 상기 접촉부(100)가 상기 측정 대상과의 접촉 상태를 모니터링하기 위한 별도의 모니터링 유닛이 구비될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량은 물론 일반차량의 디스크 제동 시험을 위한 장비로 사용되어, 특히 측정 대상인 디스크와 직접 접촉하여 온도를 센싱하므로, 측정 결과의 정확성이 보다 향상되고, 온도 보정을 위한 별도의 유닛이나 단계를 생략할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 슬라이딩 온도 센서
100 : 접촉부 110 : 접촉면
141 : 고정홀 200 : 와이어
210 : 제1 연장부 220 : 제2 연장부
300 : 브라켓 330 : 탄성부
400 : 몸체부 500 : 조정부
510 : 제1 스크류 520 : 제2 스크류
600 : 조정판 700 : 신호선
800 : 커넥터

Claims

하부 공간을 형성하는 몸체부;
측정 대상과 접촉하는 접촉면을 포함하는 접촉부;
상기 하부 공간에 위치하는 조정판;
상기 조정판으로부터 연장되어 상기 접촉부에 고정되며, 상기 접촉부에 소정의 탄성력을 제공하는 브라켓;
상기 몸체부를 관통하여 상기 조정판의 위치를 제어하여, 상기 접촉면의 위치를 조절하는 적어도 하나의 스크류를 포함하는 조정부; 및
일단은 상기 접촉부에 연결되고, 타단은 상기 조정판에 연결되며, 상기 접촉부와의 사이에서 온도차를 야기하는 와이어를 포함하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서,
상기 스크류는 한 쌍의 제1 및 제2 스크류들을 포함하고,
상기 제1 및 제2 스크류들 각각은 상기 조정판의 양 측의 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제2항에 있어서, 상기 브라켓은,
상기 조정판의 제1 측과 상기 접촉부의 고정홀 사이에 연결되는 제1 브라켓;
상기 조정판의 제2 측과 상기 접촉부의 고정홀 사이에 연결되는 제2 브라켓; 및
상기 제1 및 제2 브라켓들이 상기 고정홀에서 서로 연결되는 중앙 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제3항에 있어서, 상기 브라켓은,
상기 조정판과 상기 몸체부의 사이에 탄성을 제공하며 연결되는 탄성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제3항에 있어서,
상기 조정판의 양 측의 높이가 각각 제어됨에 따라,
상기 제1 브라켓 및 상기 제2 브라켓에 인가되는 탄성이 각각 변화하여 상기 접촉면의 위치가 변화하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제5항에 있어서,
상기 조정판의 양 측의 높이가 균일하게 제어되면, 상기 접촉면은 제1 방향을 회전축으로 회전하고,
상기 조정판의 양 측의 높이가 서로 다르게 제어되면, 상기 접촉면은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 회전축으로 회전하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서,
상기 몸체부에는 상기 조정부가 위치하는 측의 반대측에 몸체 고정홀이 형성되어, 외부 유닛에 고정되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서, 상기 접촉부는,
상기 접촉면의 전단 및 후단으로 휘어지며 연장되는 앞면 및 후면;
상기 접촉면의 상측에 형성되며, 상기 브라켓이 고정되는 고정홀이 형성된 고정프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서, 상기 와이어는,
상기 접촉부와 서로 다른 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제9항에 있어서, 상기 와이어는,
상기 브라켓과 평행하게 연장되는 제1 연장부; 및
상기 제1 연장부로부터 휘어지며 연장되어 상기 접촉부에 지지력을 제공하는 제2 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서,
상기 조정판에 연결되어, 상기 와이어와 상기 접촉부 사이에서 발생되는 제벡효과(Seebeck Effect)에 따른 기전력 차이를 외부로 제공하는 신호선; 및
상기 신호선과 연결되는 커넥터를 더 포함하는 슬라이딩 온도센서.
제1항에 있어서, 상기 측정 대상은,
철도차량 또는 일반차량의 제동 디스크인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 온도센서.