KR101959585B1 - 지게차 주행 안정 제어 방법 - Google Patents

지게차 주행 안정 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 재물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향각도 등을 고려하여 지게차의 무게 중심과 지게차의 자세를 안정적으로 제어 및 유지시킴으로써, 지게차의 직선 주행과 더불어 선회시 발생 될 수 있는 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있도록 한 지게차 주행 안정 제어 방법이 제공된다.

Description

지게차 주행 안정 제어 방법{Control Method for Driving Stabilization of Forklife}
본 발명은 지게차 주행 안정 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 적재화물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향 각도 등을 종합적으로 고려하여 직선 및 선회 주행시 지게차의 주행 자세는 물론, 무게 중심을 안정적으로 제어 및 유지시킴으로써 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 대한민국등록특허공보 10-315276호(이하, 특허문헌1 이라함)에서는 후방 차축과 차체를 서로 연결하는 구조로 요동 규제 장치가 설치되어 조건 성립 여부에 따라 후방 차축의 요동을 규제하는 제어기술이 제시되어 있다.
이러한, 상기 요동 규제 장치는 유압 실린더, 실린더 튜브, 피스톤 로드로 이루어진다. 특히 지게차의 선회시 측 방향 하중에 대해 사전 설정해 놓은 특정 한계 값 이상의 요잉 가속도가 검출될 때, 앞서 언급한 요동 규제 장치가 일시적으로 록킹 되어 후방 차축과 차체의 요동을 저감 시킴으로써 지게차의 주행에 대한 안정성을 도모하고 있다.
그런데, 특허문헌1은 앞서 언급한 바와 같이 지게차의 선회시나 방향 전환시에 후방 차축과 차제를 연결하고 있는 요동 규제장치의 구현을 정지시켜 요동을 저감 시키고, 그로 인해 측 방향 강성을 높여 지게차 전복을 방지하는 제어 기술로서, 이러한 특허문헌1의 제어 기술은 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 적재화물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향 각도 등에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않고 있어, 시시 각각 급격히 크게 변화 상황에서는 직선 및 선회 주행시에 지게차의 주행 자세는 물론, 무게 중심을 안정적으로 제어 및 유지시키지 못해 여전히 지게차 전복사고가 발생하는 문제가 있었다.
대한민국등록특허공보 10-315276호
본 발명은 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 적재화물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향 각도 등을 종합적으로 고려하여 직선 및 선회 주행시 지게차의 주행 자세는 물론, 무게 중심을 안정적으로 제어 및 유지시킴으로써 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있도록 한 지게차 주행 안정 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 지게차에 탑재되는 감지센서를 통해 지게차 주행속도(V), 적재화물 높이(HL), 왼쪽 뒷바퀴 조향각도(δRL), 오른쪽 뒷바퀴 조향각도(δRR), 오른쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFR), 왼쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFL), 오른쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WRR), 왼쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WRL)를 각각 감지하는 단계(A)와; 상기 단계(A) 이후, 감지센서를 통해 각각 감지된 데이터를 이용하여 지게차와 적재화물을 합산한 무게중심(CGT)을 계산하는 단계(B)와; 상기 단계(B)에서 무게중심(CGT)이 계산된 후 상기 지게차 주행속도(V)와 정지 및 저속 주행 상태를 판단하기 위해 설정 값(VTH)과 비교 판단하는 단계(C)와; 상기 단계(C)에서 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 클 경우, 정지 및 저속 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 정지 및 저속 상태 시 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(D); 를 수행하는 지게차 주행 안정 제어 방법을 통해 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 단계(C)에서 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 작을 경우, 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)와 제어용 조향각도 값(δTH)을 비교 판단하여 직선 주행 상태를 판단하는 단계(E)와; 상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 클 경우, 지게차가 직선 주행 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 직선 주행 상태시에 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(F);를 수행하는 지게차 주행 안정 제어 방법을 통해 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 작을 경우, 곡선 주행 상태로 판단하고 지게차 주행속도 및 시간(V, t), 평균 뒷바퀴 조행각도 및 시간(δ, t), 지게차와 적재화물을 합산한 무게중심(CGT), 적재화물 높이(HL)에 대한 데이터 값과 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 데이터 값 범위에 해당되는 편심 질량체의 각도(θECC)로 실시간으로 가변 제어하는 단계(G); 를 수행하는 지게차 주행 안정 제어 방법을 통해 목적을 달성할 수 있다.
삭제
본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법을 사용하게 되면, 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 적재화물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향 각도 등을 종합적으로 고려하여 직선 및 선회 주행시 지게차의 주행 자세는 함께 무게 중심을 안정적으로 제어 및 유지시킴으로써 지게차의 안정적인 주행 유도와 더불어 전복 사고를 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법을 나타낸 것으로, 도 1a는 플로우 차트이고, 도 1b는 도 1a를 설명하기 위해 지게차의 후미에서 바라본 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 적재화물의 적재시 편심 질량체의 무게 중심 이동 상태를 나타낸 것으로, 도 2a는 편심 질량체의 초기 위치 상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 무게 중심이 회전 중심의 반대 방향으로 편심 될 때를 나타낸 것으로, 도 3a는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 지게차를 후미에서 바라본 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 무게 중심이 회전 중심의 동일 방향으로 편심 될 때를 나타낸 것으로, 도 4a는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 지게차를 후미에서 바라본 도면이다.
도 5는 무게 중심에 대한 편심이 없을 때를 나타낸 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법을 나타낸 것으로, 도 1a에서는 플로우 차트가 도시되어 있고, 도 1b에서는 도 1a를 설명하기 위해 지게차의 후미에서 바라본 도면이 도시되어 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b는 적재화물의 적재시 편심 질량체의 무게 중심 이동 상태를 나타낸 것으로, 도 2a에서는 편심 질량체의 초기 위치 상태를 나타낸 도면이 도시되어 있고, 도 2b에서는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 도면이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법을 설명하기에 앞서 하기에서 언급되는 기호 및 해당 기호에 대한 설명은 표1과 같이 정의하기로 한다.
기호 설명
V 지게차 주행속도
HL 적재화물 높이
WFL 왼쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게
WFR 오른쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게
WRL 왼쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게
WRR 오른쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게
CGV 지게차의 무게중심
CGL 적재화물의 무게중심
CGT 지게차와 적재화물을 합산한 무게중심
VTH 지게차 정지 및 저속 상태를 구분하기 위한 설정 값
δRL 왼쪽 뒷바퀴 조향각도
δRR 오른쪽 뒷바퀴 조향각도
δ 평균 뒷바퀴 조향각도 δ= (δRL+δRR)/2
δTH 제어용 조향각도 설정 값
θ 편심질량체의 각도
θECC 무게중심의 편심을 부여하기 위해 가변된 편심 질량체의 각도
t 시간
먼저, 본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법은 도 1a ~ 도 2b에 도시된 바와 같이, 지게차에 탑재되는 외부센서(10)를 통해 지게차 주행속도(V), 적재화물 높이(HL), 왼쪽 뒷바퀴 조향각도(δRL), 오른쪽 뒷바퀴 조향각도(δRR), 오른쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFR), 왼쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFL), 오른쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물(15) 포함 무게(WRR), 왼쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물(15) 포함 무게(WRL)을 각각 감지하는 단계(A)를 수행하게 된다.
상기 단계(A) 이후, 외부센서(10)를 통해 감지된 데이터를 이용하여 지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT)을 계산하는 단계(B)를 수행하게 된다.
위와 같이 무게중심(CGT)이 계산된 상태에서 상기 지게차 주행속도(V)와 정지 및 저속 주행 상태를 판단하기 위하여 위해 설정 값(VTH)과 비교 판단하는 단계(C)를 수행하게 되는데, 이때 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 클 경우, 정지 및 저속 주행 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 정지 또는 저속 상태 시 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(D)를 수행한다.
참고로, 상기 설정 값(VTH)은 예를 들어 정지 및 저속 주행을 0 ~ 5km/h 범위로 가정할 때, 이를 기준으로 설정되는 것이므로 예컨대 정지 및 저속 주행에 대한 속도 범위가 변화되면 설정 값(VTH)도 이에 맞추어 변동하게 된다.
또한, 상기 단계(C)에서 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 작을 경우, 평균 뒷바퀴 조향각도(δ)와 제어용 조향각도 값(δTH)을 비교 판단하여 직선 주행 상태를 판단하는 단계(E)를 수행한다.
상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 설정 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 클 경우, 즉 지게차가 직선 주행 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 직선 주행 상태 시 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(F)를 수행하게 된다.
상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 설정 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 작을 경우, 즉 곡선 주행 상태로 판단하고 지게차 주행속도 및 시간(V, t), 평균 뒷바퀴 조행각도 및 시간(δ, t),지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT), 적재화물 높이(HL)에 대한 데이터 값과 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 데이터 값 범위에 해당되는 편심 질량체의 각도(θECC)로 실시간으로 가변 제어하는 단계(G)로 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 장치는 지게차의 후미에 장착되는 카운트 웨이트의 하부 중앙에 위치하는 상태로 설치된다. 이러한, 상기 지게차 주행 안정 제어 장치는 회전 가능하게 설치되는 편심 질량체(11)와, 상기 편심 질량체(11)에 결합 되는 구조로 연동하는 샤프트(14)와, 상기 샤프트(14)와 연결되며 편심 질량체 회전각 제어부(12)와 전기적 신호로 연결되는 제어 모터(13)로 구성된다.
아울러, 상기 편심 질량체(11)는 일측 부분이 제거된 원형 구조가 바람직하다. 그러나, 상기 편심 질량체(11)가 이러한 형상 구조로 한정되거나 국한될 필요는 없으며 편심을 부과하기 위한 형상 구조이라면 그 어떤 형상 구조도 무방하다.
따라서, 앞서 설명된 편심 질량체 회전각 제어부(12)로부터 전기적 신호가 제어 모터(13)로 인가되면, 제어 모터(13)는 인가되는 전기적 신호에 따라 구동을 하게 되고, 그로 인해 이와 연동하는 샤프트(14)의 회전과 함께 편심 질량체(11)가 앞서 설명된 바와 같이 가변 제어하게 된다.
예들 들어 설명하면, 도 2a에서 보듯이 지게차에 적재화물(15)이 적재시, 적재화물(15)의 무게중심(CGL)과 지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT)이 안정적인 무게 중심을 형성하는 가상의 삼각형 영역(16)으로부터 오른쪽으로 벗어나는 경우, 편심 질량체(11)의 무게 중심(S)을 도 2b에 도시된 바와 같이 편심 질량체(11)를 왼쪽으로 가변시켜 지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT)을 가상의 삼각형 영역(16) 내로 이동시킴으로써, 직선 및 선회 주행시 지게차의 주행 자세는 물론, 무게 중심을 안정적으로 유지시킴으로써 지게차의 전복 사고를 방지하게 된다.
도 3a 및 도 3b는 무게 중심이 회전 중심의 반대 방향으로 편심 될 때를 나타낸 것으로, 도 3a에서는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이고, 도 3b에서는 도 3a에 도시된 지게차를 후미에서 바라본 도면이 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 지게차의 무게중심(CGV)을 기준 하여 회전 중심의 반대 방향인 오른쪽으로 지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT)이 편심 이동되는 상태로 곡선 주행을 하게 될 경우, 앞서 설명된 바와 같이 무게 중심(CGT)의 반대 방향으로 편심 질량체(11)를 편심 이동시켜 전체적인 무게 중심에 대한 밸런스를 맞추어줌으로써 곡선 주행시 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있게 된다.
도 4a 및 도 4b는 무게 중심이 회전 중심의 동일 방향으로 편심 될 때를 나타낸 것으로, 도 4a에서는 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 지게차를 후미에서 바라본 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 지게차의 무게중심(CGV)을 기준 하여 회전 중심 의 동일 방향인 왼쪽으로 지게차와 적재화물(15)을 합산한 무게중심(CGT)이 편심 이동되는 상태로 곡선 주행을 하게 될 경우, 앞서 설명된 바와 같이 무게 중심(CGT)의 반대 방향으로 편심 질량체(11)를 편심 이동시켜 전체적인 무게 중심에 대한 밸런스를 맞추어줌으로써, 곡선 주행시 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있게 된다.
도 5에서는 무게 중심에 대한 편심이 없을 때를 편심 질량체의 가변 상태를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이 무게 중심에 대한 편심이 없는 상태로 직선 주행 또는 선회 주행시, 앞서 설명된 지게차 주행 안정 제어 방법의 단계(G)를 수행하여 편심 질량체 회전각 제어부(12)의 실시간 제어에 따라 화살표와 같이 편심 질량체(11)를 실시간으로 편심 이동시켜 무게 중심에 대한 밸런스를 맞추어줌으로써 직선 주행은 물론, 곡선 주행시 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 지게차 주행 안정 제어 방법을 적용하게 되면, 지게차에 적재되는 적재화물의 적재 위치, 재물의 무게, 적재화물의 무게 중심, 지게차의 주행속도, 지게차의 무게 중심, 조향각도 등을 고려하여 지게차의 무게 중심과 지게차의 자세를 안정적으로 제어할 수 있음을 물론, 특히 지게차의 직선 주행은 물론, 선회 주행시 발생 될 수 있는 지게차의 전복 사고를 방지할 수 있게 된다.
10 : 감지 센서 11 : 적재화물
12 : 편심 질량체 회전각 제어부 13 : 제어모터
14 : 샤프트 15 : 적재화물
16 : 가상의 삼각형 영역

Claims (4)

  1. 지게차에 탑재되는 감지센서를 통해 지게차 주행속도(V), 적재화물 높이(HL), 왼쪽 뒷바퀴 조향각도(δRL), 오른쪽 뒷바퀴 조향각도(δRR), 오른쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFR), 왼쪽 앞바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WFL), 오른쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WRR), 왼쪽 뒷바퀴에서 측정된 적재화물 포함 무게(WRL)를 각각 감지하는 단계(A)와;
    상기 단계(A) 이후, 감지센서를 통해 각각 감지된 데이터를 이용하여 지게차와 적재화물을 합산한 무게중심(CGT)을 계산하는 단계(B)와;
    상기 단계(B)에서 무게중심(CGT)이 계산된 후 상기 지게차 주행속도(V)와 정지 및 저속 주행 상태를 판단하기 위해 설정 값(VTH)과 비교 판단하는 단계(C)와;
    상기 단계(C)에서 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 클 경우, 정지 및 저속 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 정지 및 저속 상태 시 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(D);
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 지게차 주행 안정 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(C)에서 설정 값(VTH)이 지게차 주행속도(V)보다 작을 경우, 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)와 제어용 조향각도 값(δTH)을 비교 판단하여 직선 주행 상태를 판단하는 단계(E)와;
    상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 클 경우, 지게차가 직선 주행 상태로 판단하고 편심 질량체의 각도(θ)를 직선 주행 상태시에 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 편심 질량체의 각도(θECC)로 가변시켜 유지하는 단계(F);
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 지게차 주행 안정 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 단계(E)에서 제어용 조향각도 값(δTH)이 평균 뒷바퀴 조행각도(δ)보다 작을 경우, 곡선 주행 상태로 판단하고 지게차 주행속도 및 시간(V, t), 평균 뒷바퀴 조행각도 및 시간(δ, t), 지게차와 적재화물을 합산한 무게중심(CGT), 적재화물 높이(HL)에 대한 데이터 값과 편심 질량체 회전각 제어부(12)에 사전 입력되어 있는 데이터 값 범위에 해당되는 편심 질량체의 각도(θECC)로 실시간으로 가변 제어하는 단계(G);
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 지게차 주행 안정 제어 방법.
  4. 삭제
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