Driving tests to evaluate ride comfort and handling performance of a car are highly dependent on the sense of the trained driver. In order to quantify and objectify this process, we propose a sensor that is small enough to be inserted between automobile parts and capable of measuring the force between parts. It can be used at various locations where rubber bushes are installed to determine the main transmission path of vibration during driving. In order to secure a large measurement range with a small size compared to conventional multiaxial force sensors, elastic element design, strain gauge attachment, and Wheatstone bridge circuit design were performed based on finite element analysis simulation. In addition, calibration of the fabricated sensor was performed and performance evaluation was carried out. We investigated the causes of errors such as hysteresis phenomena, creep, surface friction, magnitude and frequency of applied load, and ambient temperature. Solutions for reducing errors was carried out based on investigations. As a result, we developed a sensor capable of measuring the three-axis dynamic load applied to the rubber bush during driving and verified the performance of the sensor experimentally.
자동차의 승차감과 핸들링 성능을 평가하기 위한 주행 테스트는 훈련된 드라이버의 감각에 크게 의존하여 진행된다. 이 과정을 정량화, 객관화 하기 위하여 자동차 부품 사이에 삽입 가능할 정도로 크기가 작고 수 톤에 달하는 부품간 힘을 측정할 수 있는 센서를 제안한다. 고무 부시가 장착되는 여러 위치에 설치하여 진동의 주요 전달 경로를 파악하는 용도로 사용가능 하다. 기존 다축 힘센서들에 비해 작은 크기로 큰 측정 범위를 확보하기 위해 유한요소해석 시뮬레이션에 기반한 탄성체 설계, 스트레인게이지 부착 및 휘트스톤 브릿지 회로 구성을 수행하였다. 또한 제작한 센서의 캘리브레이션을 진행하고 성능 평가를 수행했다. 히스테리시스 현상, 크립, 표면 마찰, 인가 하중의 크기, 진동수, 주변 온도 등 오차를 야기하는 요인들을 고찰하고 이를 해결할 수 있는 방안을 모색했다. 결과적으로 차량의 노면 주행 시 부시에 인가되는 3축 동하중을 측정할 수 있는 센서를 개발 하였으며, 실험적으로 센서의 성능을 검증하였다.
