KR102140980B1 - 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조 - Google Patents

차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 설치가 간편하고, 실시간 하중 측정이 가능하여 차량의 과적 및 전복을 미연에 방지할 수 있는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조에 관한 것으로서, 차축의 일측부 및 타측부의 하부에 각각 부착되는 부착부와; 상기 부착부의 하부면의 양측에 각각 용접되는 일측 용접부 및 타측 용접부가 양단부에 각각 형성되는 금속시트와, 상기 금속시트의 일측 용접부와 타측 용접부 사이에 위치한 중간부 상부면에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 상에 일측에서 타측방향으로 형성되는 선형 스트레인게이지 그리드패턴과, 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 전극과, 상기 전극 이외의 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴을 포함한 상태로 상기 절연층 상에 형성되는 보호층을 포함하는 축하중 센서부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조{Installation structure of sensor module to measure axial load of vehicle}
본 발명은 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조에 관한 것으로서, 특히 설치가 간편하고, 실시간 하중 측정이 가능하여 차량의 과적 및 전복을 미연에 방지할 수 있는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조에 관한 것이다.
통상적으로 대형 트럭이나 트랙터-트레일러 결합체 등과 같은 대형 차량이 고속으로 직선에서 곡선주행으로 진입 시 차량의 전복은 차량 및 운전자의 안전 확보에 있어 매우 중요한 사항이다. 이는 도로 물류 수송산업에서 대형 차량의 전복사고는 여러 가지 교통사고 중 많은 부분을 차지하고 있으며, 대형 차량의 물류 수송 특성상 전복 사고 시 위험 물질이 유출되어 환겨오염의 주 원인이 되기도 하기 때문이다.
이를 위해 종래 대형 차량의 전복사고를 줄이는 방법으로, 곡선 주행시 차량의 속도를 줄이는 방법이 있으나, 이는 사고 빈도를 줄일 수는 있지만 항상 운전자가 도로 상태, 차량의 주행 조건 및 차량의 적재 상태를 인지하고 있어야 하는 불편함이 있다. 또한 전복 사고를 줄이기 위한 다른 방법으로는 주행 중 차량이 기울어진 상태를 감지하여 전복사고가 발생할 가능성이 있을 때의 차량 정보를 운전자에게 제공하는 방법이 있으나, 상기 종래 전복 상태 검출시스템으로는 차량 전복이 발생하려고 할때 운전자에게 차량 상태를 제공하기 때문에 운전자가 효과적으로 대응하지 못하여 전복 사고를 미연에 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
한편 종래 전복 사고 및 감지 시스템으로는 특허문헌 0001에 스트레인 게이지 센서가 차량의 현가장치의 대향측 끝에 장착된 경우의 기술을 개시하고 있다. 상기 대향측에 설치된 스트레인 게이지 센서는 차량의 무게에 의해 유도되는 차량의 동적 거동을 제공한다. 따라서 차량의 한쪽에서 다른 쪽으로 전달되는 무게 이동량을 자동으로 잴 수 있다. 그러나 횡단하는 무게 이동만으로는 차량이 막 전복될 것인지 아닌지의 여부를 결정하기에 충분한 차량 정보를 운전자에게 제공하지 못하며 운전자가 대처할 수 있는 시간도 부족하게 되는 문제점이 있으며, 더욱이 이러한 접근법은 트랙터-트레일러에 스트레인 게이지 센서들을 설치하는 것이 필요하며 센서들의 구성요소가 외부에 노출되어 있어 빈번한 교체가 필요해 경비가 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한 특허문헌 0002에서는 수평방향 가속도 및 수평 방향 부하전달을 검출하기 위해 차량 프레임에 장착된 다수의 틸트 센서와 차량 현가시스템을 개시하고 있다.
상기 검출시스템은 차량에서 발생할 수 있는 최소 회전 모멘트와 비교하여 실제의 회전 모멘트를 나타내는 수평 방향 부하 전달비를 결정하고 유효 무게 중심 높이를 계산하기 위해 틸트 센서로부터의 측정값을 이용하여 차량의 동적 상태를 검출한다. 이 시스템과 결합된 디스플레이는 부하 전달비와 유효 무게 중심 높이의 판독 정보를 차량 운전자에게 제공하여 인지할 수 있게 구성되어 있다.
그러나 상기 차량 전복 상태 검출 시스템은 운전자에게 일정 시간내에 차량의 상태를 알려주어 전복 상태를 예측하고 사고를 대응하도록 하기 위해서는 많은 장비가 필요하거나 운전자가 충분히 대처할 만한 시간을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
US4078224A (1978.03.07) KR10-2000-0057486A (2000.09.15)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 설치가 간편하고, 실시간 하중 측정이 가능하여 차량의 과적 및 전복을 미연에 방지할 수 있는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
차축의 일측부 및 타측부의 하부에 각각 부착되는 부착부와;
상기 부착부의 하부면의 양측에 각각 용접되는 일측 용접부 및 타측 용접부가 양단부에 각각 형성되는 금속시트와, 상기 금속시트의 일측 용접부와 타측 용접부 사이에 위치한 중간부 상부면에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 상에 일측에서 타측방향으로 형성되는 선형 스트레인게이지 그리드패턴과, 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 전극과, 상기 전극 이외의 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴을 포함한 상태로 상기 절연층 상에 형성되는 보호층을 포함하는 축하중 센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조을 제공한다.
특히, 상기 축하중 센서부의 금속시트에는 상기 일측 용접부 및 타측 용접부의 내측에 관통구가 각각 형성되고, 상기 부착부에는 상기 금속시트의 관통구를 관통하는 스터드 볼트가 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 절연층 상에는 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴 방향과 직교하는 방향으로 형성되는 온도보상 그리드패턴과;
상기 온도보상 그리드패턴의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 보조전극;이 더 구비되는 것이 좋다.
특히, 상기 금속시트는 스테인리스로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조은 설치가 간편하고, 실시간 하중 측정이 가능하여 차량의 과적 및 전복을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이고,
도 3은 금속시트에 절연층, 선형 스트레인게이지 그리드패턴, 전극 및 보호층이 형성되는 과정을 순차적으로 나타내는 사시도이고,
도 4는 본 발명인 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조의 차량의 차축에 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 5는 도 4의 정면도이고,
도 6은 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 차축(90)에 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈이 설치된 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조은 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 부착부(10) 및 축하중 센서부(30)를 포함하여 구성된다.
도 2는 부착부(10)를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
상기 부착부(10)는 상기 축하중 센서부(30)를 차량의 차축(90)의 일측부 및 타측부의 하부에 간편하게 설치하고 차축(90)에 작용하는 압축하중을 상기 축하중 센서부(30)에 효과적으로 전달하기 위한 것이다.
상기 부착부(10)는 도 1과 같이 상기 차축(90)의 일측부 및 타측부의 하부에 각각 용접 등의 접합방법에 의해 설치된다.
상기 부착부(10)는 도 2와 같이 상기 축하중 센서부(30)가 고정되는 수평판부(110)와, 상기 수평판부(110)의 전단부 및 후단부에 각각 상측으로 절곡형성되어 차축(90)의 외주면에 접합 고정되는 전측 절곡부(120) 및 후측 절곡부(130)가 형성된다.
상기 부착부(10)에 전측 절곡부(120) 및 후측 절곡부(130)가 형성됨으로서, 종단면이 원형인 차축(90)의 하부에 간편하게 접합할 수 있다.
그리고 상기 수평판부(110)의 하부면에 상기 축하중 센서부(30)를 정위치에 용이하게 설치하기 위해 양측부에 스터드 볼트(140)가 형성되는 것이 좋다.
이때 상기 스터드 볼트(140)는 상기 수평판부(110)의 하부면의 일측부 및 타측부에 각각 전후로 형성되는 것이 좋다.
도 3은 축하중 센서부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
그리고 상기 축하중 센서부(30)는 차축(90)에 작용하는 압축하중을 기초로 축하중을 측정하기 위한 것으로서, 금속시트(310), 절연층(320), 선형 스트레인 게이지 그리드패턴(330), 전극(340) 및 보호층(350)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 금속시트(310)는 도 3과 같이 좌우 양단부에 일측 용접부(312) 및 타측 용접부(314)가 형성된다. 상기 일측 용접부(312) 및 상기 타측 용접부(314)는 상기 부착부(10)의 수평판부(110)에 스폿용접 등의 방법으로 접합된다.
그리고 상기 금속시트(310)의 일측 용접부(312) 및 타측 용접부(314)의 내측에는 상기 부착부(10)의 수평판부(110)에 형성된 스터드 볼트(140)가 관통되는 관통구(313,315)가 형성되는 것이 좋다. 상기 금속시트(310)의 관통구(313,315)를 상기 부착부(10)의 스터드 볼트(140)에 관통시킨 후 너트(150)를 이용해 고정한 상태에서 상기 금속시트(310)의 일측 용접부(312) 및 타측 용접부(314)를 스폿 용접함으로서, 작업자가 간편하게 상기 축하중 센서부(30)를 차축(90)에 고정할 수 있다.
또한, 상기 금속시트(310)가 상기 차량의 차축(90)에 스폿용접됨으로서, 부식 방지 등의 내구성을 향상시키기 위해 상기 금속시트(310)는 스테인리스 시트로 이루어지는 것이 좋다.
그리고, 상기 금속시트(310)의 상부면에는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 선형 스트레인 게이지 그리드패턴(330)을 형성하기 위한 절연층(320, insulating layer)이 형성된다.
상기 절연층(320)은 적어도 상기 금속시트(310)의 중간부를 포함한 상부면에 형성된다.
상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330)은 상기 차량의 차축(90)에 작용하는 압축하중에 의해 하중 인장되는 상기 금속시트(310)의 스트레인을 측정하기 위한 것으로서, 상기 절연층(320) 상에 상기 금속시트(310)의 전측에서 후측방향으로 선형으로 형성된다.
그리고, 상기 전극(340)은 상기 선형 스트레인 게이지 그리드패턴(330)의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 형성된다.
이때, 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330)을 이용하여 차량의 차축(90)에 작용하는 하중 인장을 측정할 때 차량의 차축(90)의 온도에 따라 측정값이 변화하기 때문에, 상기 절연층(320) 상에는 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330)방향과 직교하는 방향으로 형성되는 온도보상 그리드패턴(360)이 구비되는 것이 좋다.
상기 온도보상 그리드패턴(360)을 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330) 방향과 직교하는 방향, 즉 좌우방향으로 연장되는 선형 그리드로 형성함으로서, 차량의 축하중에 작용하는 인장하중의 영향을 최소화하고, 효과적으로 온도보상이 가능하다.
그리고, 상기 온도보상 그리드패턴(360)의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층(320) 상에 형성되는 보조전극(370)이 형성된다.
상기 보호층(350)은 상기 전극(340)과 상기 보조전극(370) 이외의 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330)을 포함한 상태로 상기 절연층(320)상에 형성되어 상기 금속시트(310)가 부식 및 산화되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 차축의 하부에 접합된 부착부에 축하중 센서부를 고정하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 축하중 센서부를 부착부에 너트고정한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 축하중 센서부를 부착부에 스폿용접으로 접합고정한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
차축의 일측부 및 타측부의 하부에 각각 상기 축하중 센서부(30)를 설치하는 상태를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5와 같이 상기 부착부(10)의 일측 절곡부 및 타측 절곡부를 차축(90)에 용접고정한다. 다음으로 상기 축하중 센서부의 관통구(313,315)를 상기 부착부(10)의 스터드 볼트(140)에 관통시킨 상태에서 상기 축하중 센서부(30)를 도 6과 같이 너트를 이용하여 고정한다.
상기 축하중 센서부(30)를 상기 부착부(10)의 하부면에 너트 고정한 상태에서 상기 축하중 센서부(30)의 일측 용접부(312) 및 타측 용접부(314)를 상기 부착부(10)에 스폿용접(SW)함으로서, 작업자가 상기 축하중 센서부(30)를 차축(90)의 정위치에 고정설치할 수 있는 이점이 있다.
도 8은 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
다음으로, 도 8에서 보는 바와 같이 제 1무선통신부(510), 제 1전원공급부(520), 제 2무선통신부(710), 제 2전원공급부(720), 연산부(740) 및 제어부(730)가 더 구비될 수 있다.
상기 제 1무선통신부(510)는 상기 축하중 센서부(30)의 선형 스트레인게이지 그리드패턴(330)이 각각 측정한 차량의 차축(90)의 일단부와 타단부의 하중 인장값을 무선송신할 수 있다.
상기 제 1전원공급부(520)는 상기 제 1무선통신부(510)로 전원을 공급하는 배터리 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
상기 제 2무선통신부(710), 제 2전원공급부(720), 연산부(740) 및 제어부(730)는 차량의 운전석 등 다양한 위치에 구비될 수 있다.
상기 제 2무선통신부(710)는 상기 제 1무선통신부(510)로부터 하중 인장값을 수신할 수 있다.
상기 제 2전원공급부(720)는 상기 제 2무선통신부(710)로 전원을 공급하는 배터리 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
상기 연산부(740)는 상기 제 2무선통신부(710)가 수신한 차축(90)의 일단부와 타단부의 하중 인장값을 합산할 수 있다.
상기 제어부(730)는 차량이 정지된 상태에서 상기 연산부(740)가 합산한 차축(90)의 일단부와 타단부의 하중 인장값을 미리 설정된 기준하중인장값과 비교하여 차량의 과적여부를 알림부(750)를 통해 운전자 또는 관리자에게 알릴 수 있다.
상기 알림부(750)는 다양한 종류로 이루어질 수 있으며, 일예로, 사이렌 소리 등의 경보음을 출력하는 스피커와 빛을 발광하는 LED 등의 발광부재 중 어느 하나 또는 모두로 이루어질 수 있다.
상기 연산부(740)가 합산한 차축(90)의 일단부와 타단부의 하중 인장값이 상기 제어부(730)에 미리 설정된 기준하중인장값을 초과한 경우, 상기 알림부(750)는 사이렌 소리 등의 경보음을 출력 및 빛을 발광하여 차량이 과적 상태임을 운전자 또는 관리자에게 알릴 수 있다.
상기 연산부(740)가 합산한 차축(90)의 일단부와 타단부의 하중 인장값이 상기 제어부(730)에 미리 설정된 기준하중인장값 이하인 경우, 상기 알림부(750)는 작동중지될 수 있다.
또한, 상기 제어부(730)는 차량 주행시에는 상기 제 2무선통신부(710)가 수신한 차축(90)의 일단부의 하중 인장값과 타단부의 하중 인장값을 비교하여 주행중 차량의 전복사고 등의 안전사고발생위험을 상기 알림부(750)를 통해 차량 운전자에게 알릴 수 있다.
상기 제 2무선통신부(710)가 수신한 차축(90)의 일단부의 하중 인장값과 타단부의 하중 인장값이 서로 상이한 경우, 상기 제어부(730)는 차축(90)의 일단부 또는 타단부에 들뜸현상이 발생되어 차량이 전복될 위험이 다분한 것으로 판단하여 상기 알림부(750)가 사이렌 소리 등의 경보음을 출력 및 빛을 발광하여 차량의 전복위험을 차량운전자에게 알릴 수 있다.
상기 제 2무선통신부(710)가 수신한 차축(90)의 일단부의 하중 인장값과 타단부의 하중 인장값이 동일한 경우, 상기 제어부(730)의 제어에 의해 상기 알림부(750)는 작동중지될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 특히, 실시간 하중 측정이 가능하여 차량의 과적 및 전복을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
10; 부착부,
30: 축하중 센서부
310: 금속시트,
320: 절연층,
330; 선형 스트레인게이지 그리드패턴,
340; 전극,
350; 보호층,
90: 차축

Claims (4)

  1. 차축의 일측부 및 타측부의 하부에 각각 부착되는 부착부와;
    상기 부착부의 하부면의 양측에 각각 용접되는 일측 용접부 및 타측 용접부가 양단부에 각각 형성되는 금속시트와, 상기 금속시트의 일측 용접부와 타측 용접부 사이에 위치한 중간부 상부면에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 상에 일측에서 타측방향으로 형성되는 선형 스트레인게이지 그리드패턴과, 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 전극과, 상기 전극 이외의 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴을 포함한 상태로 상기 절연층 상에 형성되는 보호층과, 상기 절연층상에 상기 선형 스트레인게이지 그리드패턴 방향과 직교하는 방향으로 형성되는 온도보상 그리드패턴과, 상기 온도보상 그리드패턴의 양쪽 끝에 전기적으로 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 보조전극을 포함하는 축하중 센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축하중 센서부의 금속시트에는 상기 일측 용접부 및 타측 용접부의 내측에 관통구가 각각 형성되고,
    상기 부착부에는 상기 금속시트의 관통구를 관통하는 스터드 볼트가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속시트는 스테인리스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조.
  4. 삭제
KR1020180163087A 2018-12-17 2018-12-17 차량의 축하중을 측정하기 위한 센서모듈의 설치구조 KR102140980B1 (ko)

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