KR101368061B1 - 차량용 가변축 제어방법 - Google Patents

차량용 가변축 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변축 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 가변축 제어방법은 구동축과 연결되는 하중감지장치; 가변축의 하중을 감지하기 위한 가변축 공압센서; 및 상기 하중감지장치에서 제공하는 정보를 이용하여 구동축 축중하중을 산출하며 가변축을 제어하는 제어부;를 포함하는 가변축 제어시스템의 제어방법으로서, 제어부가 하중감지장치로부터 제공받는 정보를 바탕으로 차체의 적재하중을 산출하는 제1 단계; 제어부가 적재하중이 가변축의 동작을 위한 작동개시하중에 도달하는지 여부를 판단하는 제2 단계; 제2 단계에서 적재하중이 작동개시하중에 도달하면, 제어부가 가변축에 결합되는 바퀴가 지면에 닿도록 하여 구동축의 하중을 가변축으로 분산시키는 제3 단계; 제어부가 가변축 공압센서를 이용하여 상기 제3 단계에서 분산된 가변축 축중하중을 산출하는 제4 단계; 및 제어부가 구동축 축중하중이 가변축 축중하중보다 큰 값을 가지면서, 구동축 축중하중 및 가변축 축중하중이 일정한 비율이 되도록 가변축을 구동하는 제5 단계;를 포함한다.

Description

차량용 가변축 제어방법{Method for Controlling of Lift Axle of Vechile}
본 발명은 차량용 가변축 제어방법에 관한 것으로, 특히 차량을 운행하는 데에 안정성을 확보하며, 도로에 가해지는 충격이 최소화되도록 구동축과 가변축에 하중을 배분하기 위한 가변축 제어방법에 관한 것이다.
한계용량 이상의 무거운 짐을 싣고 다니는 트럭은 차량 자체의 안정성에도 문제를 야기하지만, 도로 파괴의 주범이 되고 있다. 따라서 이러한 트럭의 경우, 바퀴를 구동하는 축당 허용된 무게에 관한 안전규격이 있으며, 규정범위를 넘어서는 짐을 싣게 되는 경우에는 단속의 대상이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로 가변축(Lift Axle)을 장착하여 보조 바퀴를 운용하는 것이다. 가변축은 필요에 따라 내리거나(적차시) 올릴 수(공차시) 있도록 고안된 것으로서, 가변축을 내릴 경우 가변축에 연결된 보조바퀴가 차량의 하중을 나누어 지지함으로써 각 축당 부가되는 하중의 크기를 줄일 수 있다.
가변축은 리프트(Lift) 에어스프링(Air Spring)과 로드(Load) 에어스프링의 동작에 의해 내려지거나 올려진다. 그리고 리프트 에어스프링과 로드 에어스프링은 소정의 공기압 회로에 의해 동작하도록 구성되며, 동작의 제어는 운전자가 직접 제어하는 방식과 자동으로 제어하는 방식을 이용할 수 있다.
이 중에서 가변축을 자동으로 제어하는 방식은 적재물의 하중이 일정 임계치를 초과하면 일괄적인 방식으로 하중을 분산한다. 이러한 방식은 차체에 전체적으로 가해지는 하중이 다를 수 있는 것을 고려하지 않기 때문에, 하중의 크기에 따라서 구동의 안정성에 영향이 미칠 수 있는 것을 간과하고 있다. 또한, 과적 상태에서 도로에 과한 하중이 가해질 수 있는 문제점도 갖고 있다.
본 발명의 목적은 적재하중에 따라서 구동축과 가변축으로 하중을 배분하는 방법을 달리함으로써, 구동의 안정성을 확보하며 도로에 최소한의 부담을 줄 수 있도록 가변축을 구동할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 가변축 제어방법은 구동축과 연결되는 하중감지장치; 가변축의 하중을 감지하기 위한 가변축 공압센서; 및 상기 하중감지장치에서 제공하는 정보를 이용하여 구동축 축중하중을 산출하며 가변축을 제어하는 제어부;를 포함하는 가변축 제어시스템의 제어방법으로서, 제어부가 하중감지장치로부터 제공받는 정보를 바탕으로 차체의 적재하중을 산출하는 제1 단계; 제어부가 적재하중이 가변축의 동작을 위한 작동개시하중에 도달하는지 여부를 판단하는 제2 단계; 제2 단계에서 적재하중이 작동개시하중에 도달하면, 제어부가 가변축에 결합되는 바퀴가 지면에 닿도록 하여 구동축의 하중을 가변축으로 분산시키는 제3 단계; 제어부가 가변축 공압센서를 이용하여 상기 제3 단계에서 분산된 가변축의 축중하중을 산출하는 제4 단계; 및 제어부가 구동축 축중하중이 가변축 축중하중보다 큰 값을 가지면서, 구동축 축중하중 및 가변축 축중하중이 일정한 비율이 되도록 가변축을 구동하는 제5 단계;를 포함한다.
이때, 제5 단계는 구동축과 가변축이 받는 하중이 각각 6:4의 비율이 되도록 설정된다.
그리고, 제5 단계에 의한 하중 배분 이후에 구동축 축중하중이 미리 설정된 허용 축중하중 이상일 경우에는, 제어부는 구동축 축중하중에서 허용 축중하중을 감산하고, 감산 된 크기에 대응하는 하중을 가변축이 부담하도록 가변축을 구동하는 제6 단계;를 더 포함한다.
또한, 제6 단계에 의한 하중 배분 이후에 가변축 축중하중이 구동축 축중하중을 초과할 경우에는, 제어부는 구동축과 가변축이 동일한 하중을 부담하도록 가변축을 구동하는 제7 단계;를 더 포함한다.
제어부는 일정시간 단위마다 구동축 축중하중 및 가변축 축중하중을 산출함으로써 해당 시점의 각 축중하중에 따라서 제5 단계 내지 제7 단계 중의 제어방법 중 하나를 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부는 제3 단계가 수행된 이후에 산출되는 구동축의 하중이 작동개시하중 보다 작은 크기인 작동해제하중일 경우에 가변축의 동작을 해제하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가변축 제어방법은 적재하중에 따라서 가변축이 부담하는 하중을 능동적으로 제어함으로써 운행의 안정성과 도로의 안전을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명의 가변축 제어방법은 허용하중보다 작은 하중을 가변축의 구동을 위한 동작개시하중으로 설정하기 때문에 도로에 가해지는 하중을 최소화할 수 있고, 이때 구동축과 가변축에 배분되는 하중을 일정비율로 설정하기 때문에 가변축 축중하중에 대비한 구동축 축중하중의 크기를 항시 적절하게 유지하여서 구동에 안정성을 확보할 수 있다.
그리고, 본 발명의 가변축 제어방법은 구동축이 도로교통법이 정하는 허용 축중하중 이상일 경우에는 다시 하중 배분을 하기 때문에 운행자의 편의를 도모하고, 도로의 안전을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가변축 제어방법은 과적상황에서 구동축과 가변축의 하중을 동일하게 배분하기 때문에 도로의 파손이 최소화되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 가변축 제어시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 가변축 제어시스템의 실시 예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 가변축 제어방법의 순서도.
도 4는 본 발명에 의한 가변축 제어방법에 의한 하중 배분의 예를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 가변축 제어시스템에 이용되는 제1 실시 예의 하중감지장치를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 가변축 제어시스템에 이용되는 제2 실시 예의 하중감지장치를 나타내는 도면.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 차량용 하중감지장치를 이용한 가변축 제어시스템의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 차량용 하중감지장치를 이용한 가변축 제어시스템은 차량용 하중감지장치(100), 가변축 상승에어백(310), 가변축 하강에어백(320), 에어탱크(700), 솔로네이드 밸브(342), 감압 밸브(344) 및 제어부(500)를 구비한다.
차량용 하중감지장치(100)는 차체(410)의 하부에 설치되어 차체(410)에 적재되는 화물의 하중을 감지한다. 이를 위해서, 하중감지장치(100)는 차체(410)의 처짐량에 따라서 공기압의 변화를 제1 공압센서(139)를 이용하여 감지하고, 감지된 공압 정보를 제어부(500)로 제공한다.
제어부(500)는 하중감지장치(100)에서 제공되는 제1 공압센서(139)의 공압 정보를 이용하여 구동축(200)이 부담하는 하중을 산출한다. 또한, 제어부(500)는 구동축(200)이 부담하는 하중에 대응하여 가변축(300)의 상승/하강을 제어함으로써 구동축(200)의 하중을 가변축(300)으로 배분한다.
특히, 본 발명에 의한 제어부(500)는 적재되는 적재물에 의한 하중에 따라서 구동축(200)과 가변축(300)으로 하중을 배분하는 방법을 달리한다. 예컨대, 제어부(500)는 1차적으로 적재하중이 작동개시하중에 도달하면 일정한 비율에 따라서 구동축(200)과 가변축(300)이 하중을 배분하도록 조절하고, 또한 일정 비율에 따라서 하중을 배분할 때 구동축(200)의 하중이 허용하중을 초과하면 2차적으로 하중을 배분한다. 그리고, 제어부(500)는 과적 상태에서는 구동축(200)과 가변축(300)이 동일한 하중을 부담하도록 제어한다. 이와 같은 제어부(500)의 하중 배분 방법은 이후에 자세히 후술하도록 한다.
가변축 하강에어백(320)은 에어탱크(700)로부터 공압을 제공받아서 팽창함으로써 가변축(300)을 지면으로 하강시킨다. 이처럼 가변축 하강에어백(320)의 팽창으로 가변축(300)이 하강함에 따라서 가변축(300)은 차체(410)의 하중을 일부 부담한다. 즉, 가변축 하강에어백(320)은 가변축(300)을 지면으로 하강시켜서 구동축의 부하를 가변축(300)으로 분산시킨다.
가변축 상승에어백(310)은 에어탱크(500)로부터 공압을 제공받아서 팽창함으로써 가변축(300)을 상승시킨다. 이처럼 가변축 상승에어백(310)의 팽창으로 가변축(300)이 상승함에 따라서 가변축(300)이 받는 부하는 감소하고, 가변축(300)이 지면에서 이탈할 경우에는 차체(410)로부터 가변축(300)에 가해지는 하중은 제거된다.
솔로네이드 밸브(342)와 감압 밸브(344) 및 릴레이 밸브(346)는 에어탱크(700)로부터 가변축 상승에어백(310) 및 가변축 하강에어백(320)로 제공되는 공기의 공압 크기를 제어하기 위한 것이다.
솔로네이드 밸브(130)는 에어탱크(700) 및 가변축 상승에어백(310)과 연결되어서 제어부(500)의 제어에 따라서 에어탱크(700)의 공압을 가변축 상승에어백(310)으로 출력한다.
감압밸브(130)는 에어탱크(700)로부터 제공받은 공압을 출력압력만큼 조절하여 가변축 하강에어백(320)으로 출력한다.
제2 공압센서(330)는 가변축 하강에어백(320)의 압력을 측정하여 제어부(500)에 제공한다. 이처럼 압력센서(637)에 의한 가변축 하강에어백(320)의 압력감지는 가변축(300)이 인가받는 하중을 측정하는 데에 이용되는 가변축 공압센서이다..
조작부(652)는 소정의 압력 게이지를 구비하여 압력센서(637)가 감지한 압력을 표시하며, 자동모드를 위한 사용자의 설정압력을 입력받기 위한 키(Key)와 수동모드에서의 제어를 위한 조작레버를 구비한다. 수동 및 자동을 포함하는 조작부(652)에 의한 모든 제어명령은 제어부(500)에게 제공되며, 제어명령에 따른 조작은 제어부(500)에 의해 이루어진다.
이러한 가변축 제어시스템을 이용한 본 발명의 가변축 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 가변축 제어방법을 나타내는 순서도이다. 그리고, 도 4 및 [표 1]은 가변축 제어방법에 의해서 구동축과 가변축의 하중을 배분한 실시 예를 나타내고 있다.
도 4 및 [표 1]은 현행 도로교통법에서, 축당 10톤의 하중을 허용하는 5톤 차량를 예시로 설명된 것이다.
적재 하중 구동축 축중하중 가변축 축중하중
4 4 4
5 5 5
6 3.6 2.4
7 4.2 2.8
8 4.8 3.2
9 5.4 3.6
10 6 4
11 6.6 4.4
12 7.2 4.8
13 7.8 5.2
14 8.4 5.6
15 9 6
16 9.6 6.4
17 9.6 7.4
18 9.6 8.4
19 9.6 9.4
20 10 10
21 10.5 10.5
22 11 11
본 발명에 의한 가변축 제어방법은 먼저 하중감지장치(100)를 이용하여 적재하중을 산출한다. 가변축(300)을 구동하기 이전에는 차체(410)의 하중이 구동축(200)들에만 가해지기 때문에, 적재하중은 구동축(200)의 축중하중을 산출함으로써 계산될 수 있다. 예컨대, 차체(410)의 하중을 하나의 구동축(200)이 하나일 경우에는 구동축(200)의 하중이 적재하중으로 계산된다.
이때, 구동축(200)의 축중하중은 하중감지장치(100)의 제1 공압센서(139)에서 감지된 공압을 이용하여 산출할 수 있다.(S410)
최초 구동축(200)의 하중을 산출한 이후에, 제어부(500)는 일정시간 단위로 지속적으로 구동축(200) 및 가변축(300)의 하중을 산출한다. 이때, 가변축(300)의 하중은 가변축(300)에 결합되는 제2 공압센서(330)를 이용할 수 있다.
이러한 이유는 실제적으로 차량에 적재물을 적재하는 행동이 일순간에 행하여지지 않고, 일정 시간을 두고 행해지기 때문이다. 제어부(500)는 이처럼 일정시간 단위로 지속적으로 구동축(200)과 가변축(300)의 하중을 산출하면서, 변화하는 축중하중에 따라서 가변축(300)의 동작을 제어한다.
축중하중에 따른 구동축(200)과 가변축(300)의 하중 배분방법을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
제어부(500)는 이렇게 산출된 구동축(200)의 축중하중이 작동개시하중에 도달하는지를 판단한다. 이때, 작동개시하중이란 제어부(500)가 구동축(200)의 축중하중을 가변축(300)으로 배분하기 위해서 가변축(300)을 구동하기 시작하도록 설정되는 임계하중이다. 이때, 작동개시하중은 차량의 안정적인 주행과 도로의 안전을 위해서 도로교통법이 지정한 각 축당 허용 축중하중 보다 작게 설정된다.
예컨대, 현행 도로교통법은 5톤 트럭의 경우에 허용되는 축중하중을 10톤으로 제한하고 있고, 본 발명의 작동개시하중은 이러한 허용 축중하중 보다 작은 5톤으로 설정될 수 있다.(S303)
이와 같이 제어부(500)가 구동축(200)의 축중하중을 작동개시하중과 비교한 결과, 구동축(200)의 축중하중이 작동개시하중에 도달하지 않았다면 가변축(300)을 동작시키지 않는다.(S305)
그리고, 적재하중이 작동개시하중에 도달하였다면, 제어부(500)는 구동축(200)의 하중을 가변축(300)으로 배분한다. 이때, 제어부(500)의 1차적인 하중 배분은 구동축(200)과 가변축(300)의 하중을 일정 비율로 배분하되, 가변축(300)에 부가되는 하중이 구동축(200)에 부가되는 하중보다 작도록 하중을 배분한다. 예컨대, 구동축(200)과 가변축(300)의 하중이 배분되는 비율은 구동축 축중하중:가변축 축중하중=6:4 가 되도록 할 수 있다. 이처럼 구동축 축중하중이 가변축 축중하중 보다 크게 설정되는 이유는 구동력이 저하됨으로써 운전에 악영향을 끼치게 되는 것을 방지하기 위함이다.(S307)
이와 같이, 1차적인 하중 배분을 한 이후에도 제어부(500)는 구동축(200)의 축중하중을 산출한다. 그리고, 1차적인 하중 배분 이후에 구동축 축중하중이 허용 축중하중을 초과하는지 판단한다. 이때 허용 축중하중이란 도로교통법이 제한하는 축중하중으로서, 구동축(200) 및 가변축(300)에 각각 부가되는 하중으로서 허용될 수 있는 최대치의 하중이다. 즉, 언급한 바와 같이, 현행 도로교통법에서는 5톤 트럭의 경우에 허용 축중하중은 10톤이 된다.(S309)
1차 조절 이후에 구동축(200)의 축중하중이 허용 축중하중 보다 작은 값으로 조절된다면, 제어부(500)는 구동축(200) 및 가변축(300)의 하중을 1차 분배를 통한 하중이 되도록 가변축(300)의 하중을 설정한다.(S311)
그리고, 1차 하중 배분 이후에 구동축(200)의 축중하중이 허용 축중하중 이상의 크기로 조절된다면, 제어부(500)는 구동축(200)의 하중을 감산하여 구동축 축중하중이 허용 축중하중 보다 작도록 재조절한다. 즉, 제어부(500)는 2차 하중 배분을 통해서 구동축(200)의 하중을 감산하고, 감산한 정도에 대응하는 하중을 가변축(300)이 부담하도록 하중을 재분배한다.
예컨대, 적재하중이 17톤일 경우에 1차 하중 배분을 이용하면, 구동축 축중하중은 10.2톤이 되고, 가변축 축중하중은 6.8톤이 된다. 이와 같은 경우에는 구동축(200)에 허용 축중하중 이상의 하중이 부가되기 때문에 일정 하중을 다시 가변축(300)으로 부담시킨다.
이와 같이 2차 조절 이후에, 구동축(200)이 부담하는 하중은 구동축(200)이 1차적으로 하중 배분이 된 상태에서 구동축 축중하중이 허용 축중하중 보다 크지 않는 범위 내에서 최대인 하중값으로 설정될 수 있다. 예컨대, [표 1] 및 도 2에서와 같이, 허용 축중하중을 10톤일 경우에, 비율 배분을 통한 구동축 축중하중의 최대값은 9.6톤이 된다. 따라서, 감산을 통한 2차 하중 배분 과정은 S201 단계에서 산출한 하중에서 9.6톤을 감산한 하중을 가변축(300)이 부담하도록 하중을 배분한다.
이와 같이 감산을 통한 2차 하중 배분 과정은 가변축 축중하중이 구동축 축중하중을 초과하지 않는 범위 내에서 수행된다.(S313, S315)
즉, 감산을 통한 2차 하중 배분 이후에 구동축 축중하중이 가변축 축중하중 보다 작은 값으로 설정되면, 제어부(500)는 2차 하중 배분을 수행한 결과를 바탕으로 가변축(300)을 구동시킨다.(S317)
그리고, 2차 하중 배분 이후에 가변축 축중하중이 구동축 축중하중을 초과하면, 제어부(500)는 3차 하중 배분을 수행한다. 예컨대, S201 단계에서 산출된 구동축 축중하중이 20톤일 경우에 감산 배분을 통한 하중을 배분하면, 구동축(200)에는 9.6톤의 하중이 부가되고, 가변축(300)에는 10.4톤의 하중이 부가된다. 이처럼 가변축(300)이 구동축(200) 보다 큰 하중을 부담하면 차량을 운행하는 과정에서 구동력이 저하되기 때문에, 제어부(500)는 3차의 하중 배분을 한다.
3차 하중 배분이 필요한 경우는 구동축(200) 및 가변축(300)에 각각 부가되는 하중이 도로교통법에서 제한하는 허용 하중을 초과하는 경우이다. 이와 같이, 차체(410)에 하중을 가하는 적재물이 과적 상황일 경우에는 각각의 축에 부가되는 축중하중을 최소화하기 위해서 구동축(200)과 가변축(300)에 동일한 하중이 부가되도록 한다.(S319)
상술한 과정으로 진행되는 가변축 제어방법에서 가변축(300)으로 하중을 배분한 이후에, 가변축(300)의 구동을 제한하는 작동해제하중은 작동개시하중 보다 작은 크기로 설정된다. 작동해제하중이 작동개시하중 보다 작게 설정되는 것은, 작동개시하중에 의해서 하중 배분을 수행한 상태에서는 일정구간 내에서 구동축 축중하중이 작동개시하중 보다 작게 설정되기 때문이다. 예컨대, 적재하중이 6톤에서 9톤 사이일 경우에는 하중 배분에 의해서 구동축 축중하중은 작동개시하중인 6톤 보다 작은 하중을 부담하도록 하중 배분이 수행된다. 따라서, 작동해제하중을 작동개시하중과 같은 크기로 설정하면 적재하중이 6~9톤인 구간에서는 제어부(500)는 가변축(300)의 구동을 설정하였다가 해제하는 동작을 반복하게 된다.
따라서, 적재하중이 작동개시하중이상인 일정 구간에서 하중 배분 과정을 반복하는 것을 방지하기 위해서 작동해제하중은 작동개시하중 보다 작은 크기, 예컨대, 작동개시하중의 50%의 크기로 설정할 수 있다.
각각의 단계에서 구동축(200)과 가변축(300)의 축중하중이 설정된 상태를 최종적으로 세팅하는 과정은 자동으로 수행될 수도 있고, 사용자의 동작에 의할 수도 있다.
자동으로 하중 배분을 세팅하는 방법은 제어부(500)가 일정시간마다 구동축(200) 및 가변축(300)의 축중하중을 산출할 때, 연속적으로 수차례에 걸쳐서 축중하중의 변화가 없으면 그 시점에서 설정된 하중 배분을 이용하여 가변축(300)을 최종적으로 구동한다.
또는, 사용자의 입력에 의해서 하중 배분을 세팅하는 방법은 적재물의 적재가 완료된 이후에 조작부()를 통한 사용자의 입력동작으로 수행될 수 있다.
이와 같이 하중 배분이 세팅되어서 최종적으로 가변축(300)의 제어가 수행된 이후에는 수동으로 사용자가 명령동작을 입력하기 전까지, 가변축(300)은 초기에 제어된 상태를 유지한다. 이러한 이유는 운행중에 도로의 상태에 따라서 순간적인 충격에 의해서 지속적으로 구동축(200)과 가변축(300)의 축중하중이 변화되는 것에 따라서 가변축(300)의 제어상태가 변하는 것을 방지하기 위함이다.
전술한 본 발명에 의한 하중감지방법은 적재하중을 산출하고, 산출된 적재하중에 따라서 구동축(200)과 가변축(300)으로 하중을 배분하는 과정을 순차적으로 설명하고 있다. 즉, 1차 하중 배분 이후에 구동축(200)의 하중을 판단하여 2차 하중 배분 여부를 결정하며, 2차 하중 배분 이후에 구동축(200)과 가변축(300)의 하중을 판단하여 3차 하중 배분 여부를 결정한다.
반면에, 다른 실시 예에 의한 하중감지방법은 제어부(500)에 [표 1]과 같은 룩-업 테이블을 저장한 다음에, 첫 번째 단계에서 산출되는 적재하중에 따라서 구동축(200)과 가변축(300)으로 분배할 하중값을 매핑하는 방법을 이용할 수 있다.
예컨대, 가변축(300)을 구동하기 이전에 최초 산출된 적재하중이 18톤이었다면, 제어부(500)는 18톤의 적재하중에 대응하는 구동축(200)과 가변축(300)의 적재하중인 9.6톤과 8.4톤의 데이터를 검색하여, 각각의 하중을 부담하도록 가변축(300)을 구동할 수 있다.
한편, 실시 예에서 구동축(200)의 하중을 산출하기 위한 하중감지장치(100)는 제1 공압센서(139)를 이용하여 차체(410)의 처짐을 감지하는 것을 예로 하고 있다. 이와 같이, 차체(410)의 처짐을 감지하기 위한 하중감지장치(100)의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 하중감지장치(100')의 제1 실시 예를 나타내는 사시도이다.
제1 실시 예에 의한 하중감지장치(100')는 실린더(113), 제1 및 제2 로드(111,112), 메인스프링(115), 밸브(130) 및 제1 공압센서(139)를 구비한다.
실린더(113)는 내부가 비어있는 공간을 갖는 원통형으로 형성되며, 내부의 공간에는 메인스프링(115)이 삽입된다.
제1 로드(111)는 실린더(113) 내부로 일정 부분이 피스톤 운동 가능하도록 결합된다. 즉, 제1 로드(111)는 메인스프링(115)이 탄성 운동하는 방향으로 외력이 작용할 경우에 실린더(113) 내부로 밀려 들어가면서 메인스프링(115)을 압축한다.
제2 로드(112)는 실린더(113) 내부에서 메인스프링(115)이 탄성에 의해서 움직이는 것을 안내한다. 이러한 제2 로드(112)는 제1 로드(111)의 끝단에 연결되며, 실린더(113)의 길이보다 작게 형성된다.
밸브(130)는 메인스프링(115)이 압축되는 정도를 바탕으로 차체(410)가 받는 하중을 추정하기 위한 것으로 다이어프레임(137), 유로(131,132) 및 스템(135)를 구비한다.
다이어프레임(137)은 메인스프링(115)의 끝단에 배치되어 메인스프링(115)의 가압에 따라서 메인스프링(115)의 용수철 운동방향과 동일한 방향으로 움직인다.
유로(131,132)는 에어탱크에서 제공받는 공기가 유입되는 제1 유로(131) 및 제1 유로(132)를 경유한 공기를 배출하는 제2 유로(132)를 포함한다.
스템(135)은 다이어프레임(137)의 가압을 받지 않는 상태에서 유로를 폐쇄하며, 다이어프레임(137)이 가압하는 것에 대응하여 밀려남으로써 유로(131,132)를 개방한다.
그리고, 공압센서(139)는 유로(131,132)의 개방 정도에 따라서 가변하는 공압을 측정한다.
이처럼 본 발명에 의한 차량용 하중감지장치(100)는 메인스프링(115)을 포함하는 실린더(113)와 실린더(113) 끝단에 형성되는 밸브(130)를 포함하는 기둥 형태로 구현될 수 있다. 그리고, 이러한 구조의 차량용 하중감지장치(100)는 양 끝단이 각각 구동축 하우징(210) 및 차체(410)와 결합된다.
이를 위해서 차량용 하중감지장치(100)는 구동축 하우징 결합부(161) 및 차체 결합부(151)를 포함한다.
구동축 하우징 결합부(161)는 제1 로드(111)의 끝단에 장착되는 걸림축(110)이 걸리도록 상부 방향을 향해서 개구되는 홈이 형성되며, 엑슬(202)의 끝단에서 구동축(322)을 감싸는 구동축 하우징(210)에 결합된다.
제1 로드(111)의 걸림축(110)은 이러한 구동축 하우징 결합부(161)에 걸쳐진 상태에서 개구 영역을 수직으로 이동할 수 있도록 결합된다. 이때, 걸림축(110)은 자체적인 하중에 의해서 개구 영역의 하단에 고정된 것과 같은 상태를 유지한다. 즉, 제1 로드(111)는 완전히 고정된 상태가 아니기 때문에, 구동축 하우징 결합부(161)의 홈을 따라서 수직이동할 수 있다.
이때, 제1 로드(111)의 걸림축(10)이 구동축 하우징 결합부(161) 홈의 상부방향으로 수직이동하는 경우는 차체(410)의 적재물이 없거나 매우 적은 상태에서 구동축(322)의 바퀴가 구덩이 등에 순간적으로 빠지는 경우가 될 수 있다. 이때에는 구동축(322)의 바퀴가 차체(410)로부터 순간적으로 내려가기 때문에 상대적으로 차체(410)가 들려지는 것과 같다. 따라서 구동축 하우징 결합부(61)와 차체 결합부(51) 사이의 간격은 하중감지장치(100)가 정상적으로 결합된 상태에서보다 벌어지게 된다. 이때 제1 로드(111)의 걸림축(110)이 이동할 수 없도록 고정되어 있다면 메인스프링(115)을 인장시키는 것과 동일한 현상이 나타나고, 이러한 현상이 반복되며 메인스프링(115)의 스프링 상수에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제1 로드(111)의 걸림축(10)은 구동축 하우징 결합부(61)에서 수직으로 이동할 수 있도록 형성된다.
특히, 제1 로드(111) 부분이 순간적으로 내려앉는 정도가 심하면 단순히 메인스프링(115)을 당기는 정도가 아니라 기구적인 파손을 야기할 수 있기 때문에, 구동축 하우징 결합부(61)의 상부는 개구된 형태를 갖도록 형성된다.
고정용 프레임(51)은 차체(410)의 하단에 고정결합되고, 캡(141)은 이러한 고정용 프레임(51)에 회전축(43)을 이용하여 일정 범위 회전할 수 있도록 결합된다. 이와 같은 구조로 차량에 결합되는 차량용 하중감지장치(100)는 적재물에 의한 하중에 의해서 길이 변화가 나타난다.
이러한 구조에서 적재물에 의해서 차체(410)가 하중을 받으면, 차량용 하중감지장치(100)에서 구동축 하우징(210)에 결합되는 제1 로드(111)는 바퀴가 일정한 위치에 있기 때문에 수평으로부터 고정된 높이를 유지한다. 그리고, 차체(410)와 결합되는 캡(41)은 하중에 의해서 차체(410)가 아래로 내려앉는 것에 대응하여 하강한다. 즉, 차량용 하중감지장치(100)의 일단은 고정되고 타단의 위치가 가변하기 때문에 실린더(113)와 연결되는 제1 로드(111)는 실린더(113) 내부의 메인스프링(115)을 가압한다. 이때 제1 로드(111)에 의해서 메인스프링(115)이 압축될 경우에 밸브(130)에 인가되는 압력에 의해서 유로의 개방 여부가 결정된다. 그리고, 유로를 개방하는 정도에 따라서 달라지는 공압을 산출하여 차체(410)가 받는 하중을 추정한다.
도 6은 제2 실시 예에 의한 하중감지장치(100")의 실시 예를 나타내는 사시도이다.
제2 실시 예에 의한 하중감지장치(100")는 차량용 하중감지장치는 실린더(113), 제1 및 제2 로드(111,112), 메인스프링(115), 밸브(130), 공압센서(139) 및 완충 스프링(40)을 구비한다. 제2 실시 예의 설명에서 전술한 제1 실시 예와 동일한 구성에 있어서는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략한다.
제2 실시 예에 의한 하중감지장치(100)는 일 단이 구동축 하우징(210)에 고정되고 타 단이 차체(410)에 고정된다. 즉, 본 발명에 의한 차량용 하중감지장치(100)는 길이방향이 지면으로부터 수직으로 세워진 상태로 차량에 결합된다. 다시 말해서 하중감지장치(100)는 하중에 의해서 차체(410)가 처지는 방향과 동일한 방향으로 차량에 결합되기 때문에, 차체(410)의 처짐량이 적어도 하중감지장치(100)를 가압하는 힘을 효율적으로 이용할 수 있다.
이러한 구조에서 적재물에 의해서 차체(410)가 하중을 받으면, 구동축 하우징(210)에 결합하는 제1 로드(111)는 바퀴가 일정한 위치에 있기 때문에 수평으로부터 고정된 높이를 유지한다. 그리고, 차체(410)와 결합하는 완충 스프링(140)은 차체(410)가 아래로 내려앉는 것에 대응하여 하강한다.
즉, 차량에 결합되는 하중감지장치(100)에서 일 단의 위치는 고정되고, 타 단의 위치는 차체(410)가 상승하거나 하강하는 것에 따라서 지면으로부터 위치가 가변된다. 따라서, 하중감지장치(100)의 양 끝단 간의 강제적인 간격의 변화는 하중감지장치(100)를 끝단에서 가압하는 것과 같은 결과를 야기한다. 결국, 제1 로드(111)는 실린더(113) 내부로 밀려 들어가면서 메인스프링(115)을 가압한다. 그리고, 밸브(130)는 제1 로드(111)에 의해서 메인스프링(115)이 압축되면서 가압하는 정도에 따라서 유로의 개방 여부를 결정한다. 이때, 하중감지장치(100)는 밸브(130)의 유로가 개방되는 정도에 따라서 달라지는 공압을 산출하여 차체(410)가 받는 하중을 추정한다.
그리고, 완충 스프링(140)은 하중감지장치(100)가 물리적 외력에 의해서 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, 메인스프링(115)의 스프링 상수보다 큰 것을 이용하여 밸브(130)의 끝단과 결합된다. 완충 스프링(40)은 메인스프링(115)보다 큰 스프링 상수를 갖도록 형성되기 때문에 차체(410)가 처지면서 하중감지장치(100)를 가압할 경우에 하중감지장치(100)는 일차적으로 실린더(113) 내부의 메인스프링(115)이 압축된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (6)

  1. 구동축과 연결되는 하중감지장치; 가변축의 하중을 감지하기 위한 가변축 공압센서; 및 상기 하중감지장치에서 제공하는 정보를 이용하여 구동축 축중하중을 산출하며 가변축을 제어하는 제어부;를 포함하는 가변축 제어시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제어부가 상기 하중감지장치로부터 제공받는 정보를 바탕으로 차체의 적재하중을 산출하는 제1 단계;
    상기 제어부가 상기 적재하중이 가변축의 동작을 위한 작동개시하중에 도달하는지 여부를 판단하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 상기 적재하중이 상기 작동개시하중에 도달하면, 상기 제어부가 상기 가변축에 결합되는 바퀴가 지면에 닿도록 하여 상기 구동축의 하중을 상기 가변축으로 분산시키는 제3 단계;
    상기 제어부가 상기 가변축 공압센서를 이용하여, 상기 제3 단계에서 분산된 가변축의 축중하중을 산출하는 제4 단계;
    상기 제어부가 상기 구동축 축중하중이 상기 가변축 축중하중보다 큰 값을 가지면서, 상기 구동축 축중하중 및 가변축 축중하중이 일정한 비율이 되도록 상기 가변축을 구동하는 제5 단계; 및
    상기 제5 단계에 의한 하중 배분 이후에 상기 구동축 축중하중이 미리 설정된 허용 축중하중 이상일 경우에는, 상기 제어부가 상기 구동축 축중하중에서 상기 허용 축중하중을 감산하고, 감산된 크기에 대응하는 하중을 상기 가변축이 부담하도록 상기 가변축을 구동하는 제6 단계;를 포함하는 차량의 가변축 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제5 단계는 상기 구동축과 가변축이 받는 하중이 각각 6:4의 비율이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 가변축 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제6 단계에 의한 하중 배분 이후에 상기 가변축 축중하중이 상기 구동축 축중하중을 초과할 경우에는, 상기 제어부는 상기 구동축과 상기 가변축이 동일한 하중을 부담하도록 상기 가변축을 구동하는 제7 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변축 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 일정시간 단위마다 상기 구동축 축중하중 및 가변축 축중하중을 산출함으로써 해당 시점의 각 축중하중에 따라서 상기 제5 단계 내지 제7 단계 중의 제어방법 중 하나를 선택하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변축 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제3 단계가 수행된 이후에 산출되는 상기 구동축의 하중이 상기 작동개시하중 보다 작은 크기인 작동해제하중일 경우에 상기 가변축의 동작을 해제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변축 제어방법.
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