KR101519237B1 - 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법에 관한 것으로, 프레임에 부착된 샤클브라켓과, 프레임에 판스프링이 장착되기 위해 판스프링의 일측에 구비되어 샤클브라켓과 결합된 샤클과, 샤클브라켓에 구비된 로드셀과, 판스프링의 형상변화에 따라 발생되는 샤클의 회전에 의해 로드셀을 가압하기 위해 샤클에 고정된 외팔보를 포함하며, 샤클브라켓에 로드셀을 구비하고, 샤클에 외팔보를 구비함으로써 트럭의 축하중 계측이 가능하므로, 그 구성이 간단하여 설치 및 유지보수가 용이한 효과가 있는 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법을 제공한다.

Description

트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법{AXIAL-LOAD-MEASURING-DEVICE OF TRUCK AND OPERATION-METHOD THEREOF}

본 발명은 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판스프링을 프레임에 인장 가능하게 고정하기 위한 샤클브라켓에 로드셀을 구비하고, 판스프링이 인장 됨에 따라 회전되는 샤클의 회전력에 의해 로드셀을 가압하도록 샤클에 외팔보가 장착된 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.

도로의 파손을 보호하기 위해 트럭의 축중별 하중을 10톤 미만, 차량 총 중량을 40톤 미만으로 제한하는 규제가 존재한다. 화물 운송 중 과적 여부를 측정하여 과적 적발시 범칙금이 부과되므로, 사전에 과적상태를 판단하기 위해서 축하중을 측정하는 기술이 필요하다.

일반적으로 축하중을 측정하기 위해서 스트레인게이지, 로드셀 및 레이저 거리 측정기가 사용된다.

그러나, 스트레인게이지와 로드셀은 그 가격이 비싸며, 축하중을 측정하기 위한 구성이 복잡하고, 레이저 거리 측정기를 이용한 센서는 정확도가 낮은 단점이 있었다.

더욱이, 트럭의 현가장치에 포함되는 판스프링은 교체주기가 약 1~2년으로, 판스프링에 직접 부착되는 스트레인게이지 또는 로드셀의 경우에, 판스프링 교체 시 매번 다시 장착해야 하는 번거로움이 있었으며, 재장착 비용이 소모되었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0044604호(2010.04.30.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 트럭의 축하중이 증대되었을 때, 판스프링과 프레임 사이에 구비된 샤클의 각도변화를 통하여 축중의 변화량 및 현 상태의 축하중을 계측할 수 있는 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트럭 축하중 측정 장치에 따르면, 프레임에 부착된 샤클브라켓과, 프레임에 판스프링이 장착되기 위해, 판스프링의 일측에 구비되어 샤클브라켓과 결합된 샤클과, 샤클브라켓에 구비된 로드셀과, 판스프링의 형상변화에 따라 발생되는 샤클의 회전에 의해 로드셀을 가압하기 위해 샤클에 고정된 외팔보를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 로드셀은 지면과 수평하도록 샤클브라켓의 일측에 장착될 수 있으며, 로드셀은 샤클브라켓의 폭방향 중심으로부터 프레임의 길이방향 중심을 향해 소정거리 이격되어 장착될 수 있으며, 외팔보는 샤클의 길이방향 중심축과 수평하도록 샤클의 외측에 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 샤클브라켓에는 지면을 향해 돌출된 장착부가 형성되며, 샤클에는 장착부가 삽입가능한 결합홈이 형성되며, 프레임의 폭방향 중심축과 수평하게 장착부를 관통하는 힌지의 양단을 결합홈 양측에 구비된 체결부가 감싸 조임으로써 샤클브라켓과 샤클이 결합될 수 있으며, 체결부는 힌지의 외주를 감쌀수 있는 관형상이며 길이방향을 따라 절개된 고정관부와, 고정관부의 절개된 부위에 체결력을 가하기 위하여 고정관부의 절개된 부위에 고정관부의 폭방향을 따라 형성된 볼팅부를 포함하며, 외팔보의 일측이 고정관부의 절개된 부위에 삽입되어 볼팅부를 관통하는 볼트의 체결력에 의해 체결부에 고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 외팔보의 강성이 샤클의 강성보다 작을 수 있으며, 로드셀을 통해 계측된 압력값을 수신하는 ECU를 더 포함할 수 있으며, 축하중 값을 표시하기 위해 프레임이 구비되는 차량에 축중모니터링 모니터가 마련될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법에 따르면, 화물 적재시 발생되는 판스프링과 연결된 샤클의 회전에 의해 샤클에 부착된 외팔보가 샤클브라켓의 일측에 구비된 로드셀을 가압하는 압력을 측정하는 압력측정단계와, 압력을 근거로 샤클의 회전각을 추정하는 회전각추정단계와, 회전각을 근거로 샤클을 통해 프레임과 연결된 판스프링에 가해지는 축하중을 측정하는 축하중측정단계를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법을 제공한다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 회전각추정단계와 축하중측정단계는 트럭 축하중 측정 장치가 장착된 차량에 구비된 ECU를 통해 수행되며, ECU는 압력값으로부터 샤클의 회전각을 계산하고, 샤클의 회전각에 따른 축하중 값을 최종 환산하는 알고리즘이 구비될 수 있으며, 알고리즘은 판스프링에 가해지는 축하중과 축하중에 따른 샤클의 회전각 사이의 관계를 나타내는 제1관계값과, 샤클의 회전각과 로드셀에서 측정되는 압력값 사이의 관계를 나타내는 제2관계값과, 외팔보의 변형에 따라 로드셀에 가해지는 압력값을 계산하는 수학식 1을 이용하여 축하중 값을 환산하도록 ECU에 구비될 수 있으며, [수학식 1]은

일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트럭 축하중 측정 장치에 따르면, 프레임에 부착된 샤클브라켓과, 프레임에 판스프링이 장착되기 위해 판스프링의 일측에 구비되어 샤클브라켓과 결합된 샤클과, 샤클브라켓에 구비된 로드셀과, 판스프링의 형상변화에 따라 발생되는 샤클의 회전에 의해 로드셀을 가압하기 위해 샤클에 고정된 외팔보와, 로드셀을 통해 측정된 외팔보의 압력값으로부터 샤클의 회전각을 계산하고, 샤클의 회전각에 따른 축하중 값을 최종 환산하는 알고리즘이 저장된 ECU를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치를 제공한다.

이러한 본 발명에 따른 트럭 축하중 측정 장치 및 그 작동방법에 의하면, 샤클브라켓에 로드셀을 구비하고, 샤클에 외팔보를 구비함으로써 트럭의 축하중 계측이 가능하므로, 그 구성이 간단하여 설치 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.

또한, 판스프링의 수명과 상관없이 지속적인 사용이 가능하므로, 차량 유지비가 낮아지는 효과가 있다.

또한, 현재 사용되는 샤클브라켓과 샤클에 로드셀과 외팔보를 추가 장착하는 것으로 설치되므로, 사용에 있어 제약이 적다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치의 사시도,
도 2는 도 1의 트럭 축하중 측정 장치의 평면도,
도 3은 도 1의 트럭 축하중 측정 장치의 설치상태도,
도 4는 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법의 절차도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 트럭 축하중 측정 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 트럭 축하중 측정 장치의 설치상태도 이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 트럭 축하중 측정 장치는, 프레임(F)에 부착된 샤클브라켓(100)과, 프레임(F)에 판스프링(S)이 장착되기 위해 판스프링(S)의 일측에 구비되어 샤클브라켓(100)과 결합된 샤클(200)과, 샤클브라켓(100)에 구비된 로드셀(300)과, 판스프링(S)의 형상변화에 따라 발생되는 샤클(200)의 회전에 의해 로드셀(300)을 가압하기 위해 샤클(200)에 고정된 외팔보(400)를 포함한다.

또한, 외팔보(400)의 강성이 샤클(200)의 강성보다 작은 것을 특징으로 한다.

샤클브라켓(100)은 프레임(F)의 하단에 부착되는데, 프레임(F)의 하단면과 측면을 감싸는 U자 형상의 부착부가 프레임(F)의 하단을 감싸듯 장착되고, 부착부의 측면을 관통하는 리벳 또는 볼트의 체결력으로 프레임(F)에 부착된다.

또한, 샤클브라켓(100)에는 후술할 장착부(110)가 지면을 향해 돌출 형성되는데 장착부(110)는 강체로써 축하중에 의해 파손되지 않도록 제작된다.

샤클(200)은 샤클브라켓(100)과 판스프링(S)을 연결고정하게 되는데, 샤클(200)의 길이방향 양단이 판스프링(S)의 인장에 의해 그 중점을 기준으로 회전가능하도록 제작된다.

로드셀(300)은 지면과 수평하도록 샤클브라켓(100)의 일측에 장착되는데, 샤클브라켓(100)의 폭방향 중심으로부터 프레임(F)의 길이방향 중심을 향해 소정거리 이격되어 장착된다.

본 발명의 일실시예에서 로드셀(300)은 샤클브라켓(100)의 일측에 고정구(320)를 통해 부착된 고정판(310)에 돌출되도록 장착된다.

고정판(310)은 샤클브라켓(100)을 감쌀수 있도록 그 단면이 ㄷ자 형상으로 제작되며, 샤클브라켓(100)에 고정되기 위하여 양단에 돌기편이 구비된다. 고정구(320)가 돌기편을 관통하여 샤클브라켓(100)에 체결됨으로써 고정판(310)이 샤클브라켓(100)에 고정된다.

로드셀(300)은 고정판(310) 상에 위치되되, 비적재시 외팔보(400)가 로드셀(300)에 닿지 않으며, 최대 적재상태에서 외팔보(400)가 파손되지 않도록 조정되는 것이 바람직하다.

또한, 로드셀(300)의 계측범위 내의 힘이 외팔보(400)로부터 로드셀(300)로 전달되도록 외팔보(400)의 강성을 조절하는 것이 바람직하다.

외팔보(400)는 샤클(200)의 길이방향 중심축과 수평하도록 샤클(200)의 외측에 고정된다.

샤클브라켓(100)에는 지면을 향해 돌출된 장착부(110)가 형성되며, 샤클(200)에는 장착부(110)가 삽입가능한 결합홈(210)이 형성된다.

프레임(F)의 폭방향 중심축과 수평하게 장착부(110)를 관통하는 힌지(120)의 양단을 결합홈(210) 양측에 구비된 체결부(220)가 감싸 조임으로써 샤클브라켓(100)과 샤클(200)이 결합된다.

체결부(220)는 힌지(120)의 외주를 감쌀수 있는 관형상이며 길이방향을 따라 절개된 고정관부(221)와, 고정관부(221)의 절개된 부위에 체결력을 가하기 위하여 고정관부(221)의 절개된 부위에 고정관부(221)의 폭방향을 따라 형성된 볼팅부(222)를 포함한다.

외팔보(400)의 일측이 고정관부(221)의 절개된 부위에 삽입되고 볼팅부(222)를 관통하는 볼트(223)의 체결력에 의해 체결부(220)에 고정된다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치는 차량(V)에 적재되는 화물의 중량이 증가 될수록, 샤클(200)의 회전각도는 더 커지게 되며, 이에 따라, 외팔보(400)가 로드셀(300)을 누르는 힘은 증가 된다.

외팔보(400)가 로드셀(300)을 누르는 힘은 샤클(200) 회전에 의한 것으로, 실제 화물에 의해 발생되는 축하중에 비하여 작은 힘으로, 로드셀(300)에 의해 측정가능한 범위 내에서 측정된다.

그러므로, 외팔보(400)가 로드셀(300)을 누르는 힘을 실제 화물이 적재됨으로써 발생한 축하중으로 환산해야 하는데, 이를 위해서 본 발명의 일실시예는 로드셀(300)을 통해 계측된 압력값을 수신하는 ECU(E)를 더 포함하게 된다. 또한, ECU(E)를 통해 환산된 축하중 값을 표시하기 위해 프레임(F)이 구비되는 차량(V)에 축중모니터링 모니터(M)가 마련된다.

도 4는 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법의 절차도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 작동방법은, 화물 적재시 발생되는 판스프링(S)과 연결된 샤클(200)의 회전에 의해 샤클(200)에 부착된 외팔보(400)가 샤클브라켓(100)의 일측에 구비된 로드셀(300)을 가압하는 압력을 측정하는 압력측정단계(S100)와, 압력을 근거로 샤클(200)의 회전각을 추정하는 회전각추정단계(S200)와, 회전각을 근거로 샤클(200)을 통해 프레임(F)과 연결된 판스프링(S)에 가해지는 축하중을 측정하는 축하중측정단계(S300)를 포함한다.

회전각추정단계(S200)와 축하중측정단계(S300)는 트럭 축하중 측정 장치가 장착된 차량(V)에 구비된 ECU(E)를 통해 수행되며, ECU(E)는 외팔보(400)가 로드셀(300)을 누르는 힘 즉, 압력값으로부터 샤클(200)의 회전각을 계산하고, 샤클(200)의 회전각에 따른 축하중 값을 최종 환산하는 알고리즘이 구비된다.

알고리즘은 판스프링(S)에 가해지는 축하중과 축하중에 따른 샤클(200)의 회전각 사이의 관계를 나타내는 제1관계값과, 샤클(200)의 회전각과 로드셀(300)에서 측정되는 압력값 사이의 관계를 나타내는 제2관계값과, 외팔보(400)의 변형에 따라 로드셀(300)에 가해지는 압력값을 계산하는 수학식 1을 이용하여 축하중 값을 환산하게 된다.

이때, P는 외팔보(400)가 로드셀(300)에 가하는 힘이고, E는 외팔보(400)의 재질 탄성계수이고, I는 외팔보(400)의 단면계수이고, a는 외팔보(400)의 변위이고, L은 외팔보(400)의 길이다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 트럭 축하중 측정 장치는 샤클브라켓(100)에 구비된 로드셀(300)과 샤클(200)에 구비된 외팔보(400)를 통하여, 샤클(200) 회전에 따른 외팔보(400)가 로드셀(300)을 가압하는 힘을 ECU(E)에 저장된 알고리즘을 통하여 실제 축하중으로 환산하게 되므로, 그 구성이 간단하고 현재 양산 중인 트럭에 간단히 적용된다.

100: 샤클브라켓 110: 장착부 120: 힌지
200: 샤클 210: 결합홈 220: 체결부
221: 고정관부 222: 볼팅부 223: 볼트
300: 로드셀 310: 고정판 320: 고정구
400: 외팔보
E: ECU F: 프레임 M: 모니터
S: 판스프링 V: 차량
S100: 압력측정단계 S200: 회전각추정단계
S300: 축하중측정단계

Claims (13)

1. 프레임에 부착된 샤클브라켓;
   상기 프레임에 판스프링이 장착되기 위해 상기 판스프링의 일측에 구비되어 상기 샤클브라켓과 결합된 샤클;
   상기 샤클브라켓에 구비된 로드셀;
   상기 판스프링의 형상변화에 따라 발생되는 상기 샤클의 회전에 의해 상기 로드셀을 가압하기 위해 상기 샤클에 고정된 외팔보;를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치에 있어서,
   상기 샤클브라켓에는 지면을 향해 돌출된 장착부가 형성되며,
   상기 샤클에는 상기 장착부가 삽입가능한 결합홈이 형성되며,
   상기 프레임의 폭방향 중심축과 수평하게 상기 장착부를 관통하는 힌지의 양단을 상기 결합홈 양측에 구비된 체결부가 감싸 조임으로써 상기 샤클브라켓과 상기 샤클이 결합된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로드셀은 지면과 수평하도록 상기 샤클브라켓의 일측에 장착된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 로드셀은 상기 샤클브라켓의 폭방향 중심으로부터 상기 프레임의 길이방향 중심을 향해 소정거리 이격되어 장착된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 외팔보는 상기 샤클의 길이방향 중심축과 수평하도록 상기 샤클의 외측에 고정된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 체결부는 상기 힌지의 외주를 감쌀수 있는 관형상이며 길이방향을 따라 절개된 고정관부와, 상기 고정관부의 절개된 부위에 체결력을 가하기 위하여 상기 고정관부의 절개된 부위에 상기 고정관부의 폭방향을 따라 형성된 볼팅부를 포함하며,
   상기 외팔보의 일측이 상기 고정관부의 절개된 부위에 삽입되어 상기 볼팅부를 관통하는 볼트의 체결력에 의해 상기 체결부에 고정된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 외팔보의 강성이 상기 샤클의 강성보다 작은 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 로드셀을 통해 계측된 압력값을 수신하는 ECU를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
9. 제1항에 있어서,
   축하중 값을 표시하기 위해 상기 프레임이 구비되는 차량에 축중모니터링 모니터가 마련된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치.
10. 화물 적재시 발생되는 판스프링과 연결된 샤클의 회전에 의해 상기 샤클에 부착된 외팔보가 샤클브라켓의 일측에 구비된 로드셀을 가압하는 압력을 측정하는 압력측정단계;
    상기 압력을 근거로 상기 샤클의 회전각을 추정하는 회전각추정단계;
    상기 회전각을 근거로 상기 샤클을 통해 프레임과 연결된 판스프링에 가해지는 축하중을 측정하는 축하중측정단계;를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법에 있어서,
    상기 회전각추정단계와 상기 축하중측정단계는 차량에 구비된 ECU를 통해 수행되며,
    상기 ECU는 상기 압력값으로부터 상기 샤클의 회전각을 계산하고, 상기 샤클의 회전각에 따른 축하중 값을 최종 환산하는 알고리즘이 구비된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법에 있어서,
    상기 알고리즘은 상기 판스프링에 가해지는 축하중과 상기 축하중에 따른 상기 샤클의 회전각 사이의 관계를 나타내는 제1관계값과,
    상기 샤클의 회전각과 상기 로드셀에서 측정되는 압력값 사이의 관계를 나타내는 제2관계값과,
    상기 외팔보의 변형에 따라 상기 로드셀에 가해지는 압력값을 계산하는 수학식을 이용하여 축하중 값을 환산하도록 상기 ECU에 구비된 것을 특징으로 하는 트럭 축하중 측정 장치의 작동방법.
    [수학식]
    

    
11. 삭제
12. 삭제
13. 제 1항에 있어서,
    상기 로드셀을 통해 측정된 상기 외팔보의 압력값으로부터 상기 샤클의 회전각을 계산하고, 상기 샤클의 회전각에 따른 축하중 값을 최종 환산하는 알고리즘이 저장된 ECU;를 포함하는 트럭 축하중 측정 장치.

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