KR101502245B1 - 상용차량의 과적 방지 장치 - Google Patents

상용차량의 과적 방지 장치 Download PDF

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Abstract

상용차량의 과적 방지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치는 상용 차량에 적재된 화물의 하중 변화를 감지하는 감지부, 상기 감지부에서 감지된 하중 정보 신호를 입력 받아 상기 상용 차량의 적재 허용 하중 유무를 판단하는 제어부 및 상기 상용 차량에서 적재 허용 하중이 초과된 경우 리어 액슬(rear axle)로 전달되는 구동력의 회전 속도를 선택적으로 변화시키는 구동력 단속부를 포함한다.

Description

상용차량의 과적 방지 장치{The overload protection device for truck}
본 발명은 상용 차량의 화물칸에 적재된 하중이 기 설정된 적재 허용 하중을 초과할 경우 상기 상용 차량의 구조적 안전성과 운전자의 상해를 사전에 예방하기 위한 상용차량의 과적 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 많은 화물을 싣고 운행하는 덤프트럭과 같은 화물차량은 적재 화물의 중량에 의해 도로의 파손이 발생되고 차량의 안전에도 지대한 영향을 끼쳐 통상, 도로상에 과적 여부를 검증하는 과적 검문소를 설치하여 화물의 과적을 방지하고 있다
과적차량의 운행은 도로 및 교량 구조물 등에 손상 요인으로 작용하므로 도로의 내구연한을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시키고 과중한 무게로 인하여 조종 및 제동 능력이 떨어지므로 대형 교통사고의 원인이 되기도 한다.
또한 과적차량은 주행 성능이 상대적으로 떨어지므로 해당 도로의 용량을 저하시키며, 운행시 소음과 진동의 유발, 배기가스 배출 등으로 도로 주변의 환경 오염 요인으로도 작용한다. 이러한 과적의 폐해를 막기 위해 여러 가지 시스템들을 도입한 단속방법과 측정방법들이 나타나고 있다. 이러한 방법들 중 대부분이 도로면의 바닥에 센서를 설치하여 차량의 무게를 측정하는 고정식 축중 측정 시스템을 도입하고 있으며, 화물운송이 잦은 공사현장과 물류창고, 수출입항만 등에도 사설 계근대를 도입하고 있다.
하지만, 많은 예산과 장비운영의 문제점 때문에 전국적으로 확산되어 운영되지 못하고 있는 실정으로서 현재 도입되고 있는 대부분의 과적측정방법은 상차지점에서 멀리 떨어져 있는 계근대에서 이루어지고 있다.
이러한 현재 차량 중량측정의 구조상 문제는 화물차량의 이동중 과적으로 인한 도로 및 구조물의 파손이 불가피하게 이루어지는 경우가 발생할 뿐 아니라, 원거리에 위치한 계근대에서 측정한 적재량이 기준 초과시 다시 상차지까지 이동후 짐을 내려 재검사를 해야하는 문제점을 안고 있으며, 과적으로 인한 주행 중 주변의 이웃한 주행 차량과 교통사고가 발생될 경우 대행 사고로 이어질 수 있는 커다란 문제점을 가지고 있다.
대한민국등록특허 제10-1180939호 (등록일: 2012년09월03일)
본 발명의 실시 예들은 상용 차량의 화물칸에 최대 적재 허용 하중이 초과되는 경우 운전자의 안전을 위해 저속 주행만 가능하도록 하여 과적으로 인한 교통사고를 사전에 예방하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상용 차량에 적재된 화물의 하중 변화를 감지하는 감지부, 상기 감지부에서 감지된 하중 정보 신호를 입력 받아 상기 상용 차량의 적재 허용 하중 유무를 판단하는 제어부 및 상기 상용 차량에서 적재 허용 하중이 초과된 경우 리어 액슬(rear axle)로 전달되는 구동력의 회전 속도를 선택적으로 변화시키는 구동력 단속부를 포함한다.
상기 과적 방지 장치는 상기 제어부로 입력된 적재 허용 하중 정보 신호에 따라 기 설정된 적재 허용 하중 이상일 경우 운전자에게 현재 상용 차량의 적재 상태를 인지 가능하게 하는 표시부를 포함한다.
상기 표시부는 운전석 근방에 위치하고 운전자에게 시각적 신호를 제공하는 표시장치 및 청각적 신호를 제공하는 경고부를 포함한다.
상기 감지부는 상기 상용 차량에 설치된 서스펜션(suspension)의 전체 유동 상태 또는 쇽 업소버(shock absorber)의 이동 변위 중의 어느 하나 또는 모두를 감지하여 상기 상용 차량의 하중 변화를 감지한다.
상기 구동력 단속부는 상기 상용 차량에 설치된 추진축(propeller shaft)과 종감속 기어(final reduction gear) 사이에 설치되고 상기 추진축에서 전달된 회전력이 변속되는 유성기어부, 상기 제어부에 의해 작동되는 액추에이터에 의해 상기 유성기어부로 전달되는 프로펠러 샤프트의 회전력을 전환시키는 싱크로를 포함한다.
상기 유성기어부는 상기 추진축에서 전달된 회전력을 전달받는 캐리어, 상기 캐리어의 내측 원주 방향에 다수개가 배치된 유성기어, 상기 캐리어의 중앙에 위치되어 상기 유성기어와 치합되는 선기어를 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 상용 차량에 적재 가능한 화물이 초과하여 적재될 경우 이를 운전자에게 시각과 청각을 통해 정확하게 인지하게 하고, 상기 상용 차량을 저속 주행만 가능하도록 제어하여 과적으로 인한 사고 유발을 사전에 예방할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 상용 차량을 운전하는 운전자가 적재 허용 하중에 대한 인식을 변화시켜 불필요한 과적 운행 습관을 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치를 도시한 도면.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치의 표시부가 인스트루먼트 패널에 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치의 유성기어부의 일 실시 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치의 작동 상태도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상용차량의 과적 방지 장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1내지 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 상용차량의 과적 방지 장치(1)는 상용 차량에 설치되어 화물의 하중 변화를 감지하는 감지부(100)와, 제어부(200) 및 상기 제어부(200)에 의해 상용 차량의 이동 속도를 저속으로 제한하기 위한 구동력 단속부(300)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 감지부에 대해 설명한다.
상용 차량은 제조사에서 제품을 출시하기 전에 차량마다 상이하나 최초 설계시 화물칸에 적재될 수 있는 최대 적재 허용 하중이 수치적으로 계산되어 설계가 이루어지고, 상기 상용 차량에 적재 가능한 적재 허용 하중이 준수되도록 매뉴얼화하고 있다.
본 실시 예에 의한 감지부(100)는 이러한 상용 차량의 화물칸에 적재된 적재량을 감지하기 위해 설치되고, 일 예로 서스펜션(suspension)의 전체 유동 상태 또는 쇽 업소버(shock absorber)의 이동 변위 중의 어느 하나 또는 모두를 감지하여 제어부(200)에 하중 정보 신호를 전송하거나, 액슬 하우징에 설치되어 상기 상용 차량의 화물칸에 대한 하중 변화를 감지한다.
상기 서스펜션은 상용 차량에 화물이 적재되기 이전에는 화물칸의 중력 방향으로 가해지는 하중이 발생되지 않으므로 유동이 발생되지 않은 상태가 유지되고, 상기 상용 차량에 다량의 화물이 적재될 경우에는 상기 서스펜션의 유동 변화가 발생되고 이러한 유동 변화에 의해 상기 상용 차량에 적재된 화물의 무게를 감지할 수 있다.
상기 감지부(100)는 일 예로 발광부와 수광부를 이용한 센서를 설치하여 상기 서스펜션의 유동에 따른 차이를 감지할 수 있으며 유동 변화를 감지할 수 있는 다른 센서를 사용하여 상용 차량의 하중 변화를 감지하는 것도 가능함을 밝혀둔다.
감지부(100)가 쇽 업소버에 설치될 경우 상기 쇽 업소버에 설치된 코일 스프링 또는 실린더의 이동 변위를 감지하여 상기 상용 차량의 화물칸에 적재된 화물의 하중 변화를 감지할 수 있다.
상기 감지부(100)는 도면에 도시하지는 않았으나 화물칸의 하면에 부착되는 로드셀(미도시)을 이용하여 상용 차챵의 하중 변화를 감지하는 것도 가능함을 밝혀둔다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제어부에 대해 설명한다.
제어부(200)는 차량에 장착된 ECU 또는 상기 상용 차량의 하중 변화만을 제어하는 별도의 제어모듈로 구성될 수 있으며, 상용 차량의 적재 허용 하중 유무를 판단한다.
제어부(200)는 상용 차량의 다양한 종류에 상관 없이 사용 가능하도록 별도의 입력부(미도시)가 설치되고, 상기 입력부를 통해 상용 차량의 다양한 종류에 따른 최대 적재 허용 하중과, 화물이 적재되기 이전의 초기 적재 하중이 셋팅된다.
예를 들어 작업자는 제1 상용 차량에 화물이 적재되기 이전의 초기 적재 하중을 nKg가정하여 수치적으로 제어부(200)에 입력하고, 화물칸에 다량의 화물이 적재될 경우를 가정하여 n+Kg으로 가정한 특정 수치를 입력할 경우 상기 제어부(200)에 대한 셋팅이 완료된다.
이와 같은 방식으로 상용 차량의 다양한 적재 능력에 따라 화물칸에 적재 가능한 최대 적재 허용 하중은 1톤 또는 N톤 까지 변화되며 상기 상용 차량에 화물이 적재되기 이전 단계에서 제어부(200)에 대한 사전 셋팅을 실시할 수 있다.
본 실시 예에 의한 과적 방지 장치는 제어부(200)로 입력된 적재 허용 하중 정보 신호에 따라 기 설정된 적재 허용 하중 이상일 경우 운전자에게 현재 상용 차량의 적재 상태를 인지 가능하게 하는 표시부(400)를 포함하고, 상기 표시부(400)는 운전석 근방에 위치하고 운전자에게 시각적 신호를 제공하는 표시장치(410) 및 청각적 신호를 제공하는 경고부(420)를 포함한다.
상기 표시부(400)가 표시장치(410)과 경고부(420)로 이루어지는 이유는 상기 표시장치(410)을 통해서는 운전자가 시각과 청각 모두를 통해 현재 화물칸에 적재된 화물의 적재 허용 하중 상태를 정확하게 인지하기 위해서이다.
또한 경고부(420)는 운전자가 청각적으로 현재의 화물칸에 적재된 화물의 적재 허용 하중 상태를 인지하기 위해서 설치되며, 시각 장애인 또는 청각 장애인을 포함한 일반인 모두 상기 표시장치(410)과 경고부(420)를 통해 현재 화물칸에 적재된 화물의 적재 허용 하중 상태를 정확하게 인지할 수 있다.
본 실시 예에 의한 표시부(400)는 화물칸의 실제 적재된 상태를 상기 표시장치(410)로 전송하기 위한 카메라 유닛(2)을 더 포함하고, 상기 카메라 유닛(2)을 통해 촬영된 데이터가 상기 표시장치(410)로 표시되므로 운전자가 화물칸으로 이동하지 않고서도 화물칸에 적재된 화물의 상태를 정확하게 인지하고 후속 조치를 실시할 수 있다.
또한 상기 표시장치(410)은 감지부(100)가 감지한 무게의 중량의 숫자로 표시되어 운전자가 현재 화물칸에 적재된 화물의 중량 상태를 이동하기 이전의 상태에서 정확하게 인지할 수 있으며, 이를 통해 과적 운행으로 인한 사고 발생을 사전에 예방할 수 있다.
본 실시 예에 의한 표시장치(410)은 인스트루먼트 패널에 위치되어 운전자가 시동을 온(On) 함과 동시에 활성화되어 표시되고, 경고부(420)는 부저음이 발생되거나 경광등이 점등되도록 구성되어 기 설정된 최대 적재 허용 하중이 초과된 경우 선택적으로 작동된다.
따라서 상용 차량에 탑승한 운전자는 목적지로 이동하기 이전에 화물칸에 적재된 화물의 상태와 최대 적재 허용 하중 이내인지를 시각과 청각으로 정확하게 인지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 구동력 단속부에 대해 설명한다.
첨부된 도 1 또는 도 3을 참조하면, 구동력 단속부(300)는 상용 차량에서 적재 허용 하중이 초과된 경우 리어 액슬(rear axle)로 전달되는 구동력의 회전 속도를 선택적으로 변화시키며, 유성기어부(310)와 싱크로(320)를 포함한다.
유성기어부(310)는 상용 차량에 설치된 추진축(propeller shaft)(20)과 액슬 하우징(3)의 내측에 위치된 종감속 기어(final reduction gear)(미도시) 사이에 설치되고 상기 추진축(20)에서 전달된 회전력이 변속된다.
보다 상세하게 설명하면, 유성기어부(310)는 추진축(20)에서 전달된 회전력을 전달받는 캐리어(312)와, 상기 캐리어(312)의 내측 원주 방향에 다수개가 배치된 유성기어(314)와, 상기 캐리어(312)의 중앙에 위치되어 상기 유성기어(314)와 치합되는 선기어(316)를 포함한다.
제어부(200)는 상용 차량의 현 상태가 최대 적재 허용 하중을 초과하지 않는 경우에 액추에이터(30)에 작동 신호를 인가하지 않아 상기 액추에이터(30)가 미 작동된 상태에서 상기 추진축(20)으로 전달된 회전력이 캐리어(312)로 직접 전달되어 화살표 방향으로 캐리어(312)의 회전이 이루어지고, 액슬 하우징(3)의 종감속 기어를 통해 후륜 차축으로 전달되어 회전력의 변화 없이 상용 차량의 주행이 이루어지도록 제어한다. 이 경우 상기 추진축(20)에서 전달된 회전력을 100이라고 가정할 때 상기 후륜 차축으로 전달되는 회전력 또한 별다른 손실 없이 100으로 전달된다.
제어부(200)는 현재 화물칸에 적재된 화물량이 증가되어 최대 적재 허용 하중이 초과된 경우 액추에이터(30)를 작동시켜 싱크로(320)가 작동되도록 제어한다. 이 경우 상기 싱크로(320)가 선기어(316)와 추진축(20)이 동력 전달되도록 전환되어 상기 선기어(316)와, 유성기어(314)로 회전력이 전달된 후에 캐리어(312)를 통해 최종적으로 기어비가 감속된 회전력이 감속된 상태로 변속되어 종감속 기어를 통해 후륜 차축으로 전달되므로 상기 상용 차량은 저속 상태로만 주행되어 운전자가 현재 상태가 과적 상태인 것을 정확하게 인지 할 수 있다.
액추에이터(30)는 유압에 의해 작동되거나 공압에 의해 작동될 수 있으며 특정 방식으로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 또한 싱크로(320)는 상기 유성기어부(310)와 일체 또는 별도의 구성으로 분리되어 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 상용차량의 과적 방지의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 2 또는 도 4를 참조하면, 제어부(200)는 상용 차량에 시동이 온(On)될 경우 현재 화물칸의 하중 상태를 감지부(100)를 통해 입력 받아 현재 화물칸에 적재된 하중 상태를 확인한다.
예를 들어 제어부(200)는 화물칸에 다량의 화물이 적재 완료된 이후 기 설정된 최대 적재 허용 하중을 초과되는 것으로 판단될 경우 운전자가 시각 및 청각으로 모두 인지할 수 있도록 표시장치(410)과 경고부(420)에 제어 신호를 전송한다.
상기 표시장치(410)은 카메라 유닛을 통해 촬영된 영상 정보가 표시되고 현재 화물칸의 최대 적재 허용 하중과 실제 적재된 화물의 중량이 표시되며, 경고부(420)를 통해서는 음성과 경광등으로 운전자에게 현재 화물이 과적된 상태임을 알린다.
운전자는 상기 표시장치(410)과 경고부(420)를 통해 과적 상태임을 인지하고 상기 화물칸에 적재된 화물의 일부를 내리거나 필요한 조취를 곧바로 실시하여 과적으로 인한 사고를 사전에 예방한다.
만약 제어부(200)는 상기 표시장치(410) 및 경고부(420)에 대한 제어와 동시에 액추에이터(30)에 제어 신호를 전송하여 싱크로(320)를 작동시킨다.
상기 싱크로(320)는 선기어(316)와 치합되어 엔진에서 발생된 구동력이 전달되고 화살표 방향으로 유성기어(314)와 캐리어(312)가 회전되면서 기어비가 변속되어 후륜 차축으로 전달되는 최종적인 회전력은 상기 추진축(20)에서 입력된 속도 보다 감속된 상태로 전달되므로 상용 차량이 저속으로 주행된다.
따라서 운전자는 현재 화물칸에 다량의 화물이 적재된 과속 상태인 것을 인지하여 이동을 중지하고 화물칸의 상태를 점검하게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
2 : 카메라 유닛
20 : 추진축
30 : 액추에이터
100 : 감지부
200 : 제어부
300 : 구동력 단속부
310 : 유성기어부
320 : 싱크로
312 : 캐리어
314 : 유성기어
316 : 선기어
400 : 표시부
410 : 표시장치
420 : 경고부

Claims (6)

  1. 상용 차량에 적재된 화물의 하중 변화를 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 감지된 하중 정보 신호를 입력 받아 상기 상용 차량의 적재 허용 하중 유무를 판단하는 제어부; 및
    상기 상용 차량에서 적재 허용 하중이 초과된 경우 리어 액슬(rear axle)로 전달되는 구동력의 회전 속도를 선택적으로 변화시키는 구동력 단속부;
    를 포함하고,
    상기 구동력 단속부는,
    상기 상용 차량에 설치된 추진축(propeller shaft)과 종감속 기어(final reduction gear) 사이에 설치되고 상기 추진축에서 전달된 회전력이 변속되는 유성기어부 및
    상기 제어부에 의해 작동되는 액추에이터에 의해 상기 유성기어부로 전달되는 프로펠러 샤프트의 회전력을 전환시키는 싱크로를 포함하는 상용차량의 과적 방지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 과적 방지 장치는,
    상기 제어부로 입력된 적재 허용 하중 정보 신호에 따라 기 설정된 적재 허용 하중 이상일 경우 운전자에게 현재 상용 차량의 적재 상태를 인지 가능하게 하는 표시부를 포함하는 과적 방지 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    운전석 근방에 위치하고 운전자에게 시각적 신호를 제공하는 표시장치 및 청각적 신호를 제공하는 경고부를 포함하는 과적 방지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 상용 차량에 설치된 서스펜션(suspension)의 전체 유동 상태 또는 쇽 업소버(shock absorber)의 이동 변위 중의 어느 하나 또는 모두를 감지하여 상기 상용 차량의 하중 변화를 감지하는 과적 방지 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유성기어부는,
    상기 추진축에서 전달된 회전력을 전달받는 캐리어,
    상기 캐리어의 내측 원주 방향에 다수개가 배치된 유성기어 및
    상기 캐리어의 중앙에 위치되어 상기 유성기어와 치합되는 선기어를 포함하는 과적 방지 장치.
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