KR102336875B1 - 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 차량 전체 하중 및 구동축에 가해진 하중을 검출하는 하중 검출부; 차량의 시동 여부 및 키 존재 여부를 검출하는 시동/키 검출부; 및 상기 속도 검출부로부터 전송되는 차량 속도를 기준 속도와 비교하여 속도 초과 여부를 판별하고, 상기 하중 검출부로부터 전송되는 하중을 기준 하중과 비교하여 하중 초과 여부를 판별하며, 상기 차량 속도와 하중이 각각 기준 속도와 기준 하중을 초과하면 가변축을 하강시키고, 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서 차량 속도가 기준 속도 이하이면 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 가변축을 상승 또는 하강시키며, 하중이 기준 하중 이하인 경우에는 가변축을 상승시키는 가변축 구동부를 포함한다.

Description

차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법{Apparatus and Method for controlling Lift Axle Vechile}
본 발명은 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 특히 화물 자동차의 과적 운행을 미연에 방지하고 주행안정성을 높일 수 있도록 가변축 구동 제어가 가능한 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
한계용량 이상의 무거운 짐을 싣고 다니는 트럭은 차량 자체의 안정성에도 문제를 야기하지만 도로 파괴의 주범이 되고 있다. 이로 인해, 현재 도로법 시행령에서는 총중량 40톤으로 적재량을 제한하되 각각의 축당 하중을 10톤 이하로 제한하고 있다.
이러한, 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로 가변축(Lift Axle)을 운용하고 있다. 여기서, "가변축"이란 중형 화물차에 주로 사용되는 차축의 한 종류로 차대(Chassis)에 고정된 축이 아니라 필요에 따라 들어올리거나 내릴 수 있는 차축을 말한다. 이로 인해, 가변축을 내릴 경우 가변축에 연결된 보조바퀴가 차량의 하중을 나누어 지지하기 때문에 각각의 축에 부가되는 하중을 줄일 수 있다.
가변축은 리프트 에어 스프링(Lift Air Spring)과 라이드 에어 스프링(Ride Air Spring)의 동작에 의해 내려지거나 올려지게 되는데, 소정의 공기압이 팽창될 때 리프트 에어 스프링은 가변축을 올려지게 하고, 라이드 에어 스프링은 리프트 에어 스프링과 반대로 가변축을 내려지게 한다.
이와 같이, 리프트 에어 스프링과 라이드 에어 스프링은 소정의 공기압에 의해 동작 되도록 구성되고, 운전자가 직접 제어(즉, 수동 제어)하거나 자동으로 제어할 수 있다.
수동 제어는 사용자가 공압용 레귤레이터의 한쪽에 마련된 노브(Knob)를 직접 조작하여 에어 탱크에 연결된 밸브를 개방함으로써 에어 벨로우즈 또는 로드 에어 벨로우즈 중 하나로 공압을 제공하여 가변축을 제어하는데, 이러한 수동 제어 방식은 축하중 산출이 불가능하고, 운전자가 적재물의 하중을 어림짐작하여 조작하기 때문에 운행의 안정성에 영향을 줄 뿐만 아니라 과적 발생이 빈번한 문제가 있다.
한편, 자동 제어는 가변축으로 공급되는 압력을 설정된 압력과 비교하면서 레귤레이터를 자동으로 제어하는 방식이다. 그러나, 종래의 자동 제어는 차량이 정지된 상태에서만 가변축 제어가 가능할 뿐 운행중에는 가변축 제어가 불가능한 문제가 있다. 다시 말해, 차량 전체 중량이 40톤을 초과하거나 구동축 하중이 10톤을 초과하는 상태에서 차량이 운행될 때에는 무조건 가변축이 하강되어야 하나, 차량이 운행중인 상태에서 수렁에 빠지거나 일시 정차하는 경우 또는 차량 속도가 일정 속도 이하인 경우와 같이 일시적으로 가변축을 상승시켜야 하는 경우 정차 후 다시 가변축을 하강해야 하는 번거러움이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1440239호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 화물 자동차의 과적 운행을 미연에 방지하고 주행안정성을 높일 수 있도록 가변축 구동 제어가 가능한 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따르면, 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 차량 전체 하중 및 구동축에 가해진 하중을 검출하는 하중 검출부; 차량의 시동 여부 및 키 존재 여부를 검출하는 시동/키 검출부; 및 상기 속도 검출부로부터 전송되는 차량 속도를 기준 속도와 비교하여 속도 초과 여부를 판별하고, 상기 하중 검출부로부터 전송되는 하중을 기준 하중과 비교하여 하중 초과 여부를 판별하며, 상기 차량 속도와 하중이 각각 기준 속도와 기준 하중을 초과하면 가변축을 하강시키고, 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서 차량 속도가 기준 속도 이하이면 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 가변축을 상승 또는 하강시키며, 하중이 기준 하중 이하인 경우에는 가변축을 상승시키는 가변축 구동부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 속도 검출부는 차량 내부 컨트롤박스와의 캔통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 속도 신호 또는 GPS 신호를 이용하여 차량의 속도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 하중 검출부는 차량 내부 컨트롤박스와의 캔통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 축하중 데이터 또는 엑슬 하우징 위에 설치된 레벨센서로부터 전송되는 회전값을 이용하여 하중을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 가변축 구동부는 스마트폰에 설치된 앱이나 운전석 또는 가변축 주변에 설치된 가변축 조작패널로부터 가변축을 상승 또는 하강시키기 위한 제어신호를 전송받는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 가변축 스마트 구동방법은 차량 시동이 켜지면 구동축에 가해진 하중을 검출하여 기준 하중을 비교하는 단계; 차량의 속도를 검출하여 기준 속도와 비교하는 단계; 및 검출된 하중이 기준 하중을 초과하면, 검출된 차량 속도가 기준 속도를 초과할 때에는 가변축을 하강시키고, 검출된 차량 속도가 기준 속도 이하일 때에는 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 가변축의 동작을 제어하며, 검출된 하중이 기준 하중 이하이면, 가변축을 상승시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 가변축의 동작을 제어하는 단계는, 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량의 속도가 차량의 속도가 기준 속도 이하이나 0은 아닌 상태에서 외부로부터 별도의 제어신호가 전송되지 않으면 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면 하강된 가변축을 상승시키는 제1 가변축 제어단계; 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도가 0인 상태에서 시동 온 신호가 전송되면 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시키는 제2 가변축 제어단계; 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도가 0인 상태에서 시동 오프 신호와 키 존재 신호가 전송되면 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시키는 제3 가변축 제어단계; 및 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도는 0인 상태에서 시동 오프 신호와 키 부재 신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시키는 제4 가변축 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 제4 가변축 제어단계는, 외부에서 별도의 상승신호가 전송될 경우 상기 가변축을 상승시키고, 외부에서 별도의 상승신호가 전송되지 않을 경우에는 가변축을 하강된 상태로 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량 전체 중량이 40톤을 초과하거나 구동축 하중이 10톤을 초과하는 상태에서는 가변축이 무조건 하강되기 때문에 화물 자동차의 과적 운행을 방지할 수 있고, 기준 속도 이하로 운행되거나 멈춰있는 경우에는 운전자에 의해 가변축을 상승 또는 하강시킬 수 있기 때문에 차량이 수렁에 빠지는 등 일시적으로 가변축을 상승시켜야 하는 경우 가변축 제어가 가능하므로 주행안정성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동장치는 속도 검출부(10), 하중 검출부(20), 시동/키 검출부(30) 및 가변축 구동부(40)를 포함한다.
속도 검출부(10)는 차량(즉, 트럭)의 속도를 검출(즉, 차량 속도 계산)하는 곳으로, 차량 내부에 설치된 컨트롤 박스와의 캔(CAN) 통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 속도 신호를 이용하여 차량의 속도를 검출하거나 차량에 설치된 GPS로부터 전송되는 GPS 신호를 이용하여 차량의 속도를 검출한다.
하중 검출부(20)는 차량의 구동축에 가해진 하중을 검출하는 곳으로, 차량 구동축의 현가장치가 에어 서스펜션 타입으로 구성된 경우에는 차량 내부에 설치된 컨트롤 박스와의 캔 통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 공압 정보(즉, 축하중 데이터)를 이용하여 차량 전체 하중과 구동축에 가해진 하중을 검출(즉, 공압 정보를 이용하여 차량 하중 계산)하나, 차량 구동축의 현가장치가 리프 스프링(Leaf Spring) 서스펜션 타입으로 구성된 경우에는 엑슬 하우징 위에 설치된 레벨센서가 축하중에 따라 회전값이 변화되는데 이 회전값을 전달받아 차량 전체 하중과 구동축에 가해진 하중을 검출(즉, 레벨센서의 회전값을 이용하여 하중 계산)한다.
시동/키 검출부(30)는 차량의 시동 여부와 키의 존재 여부를 검출하는 것으로 컨트롤 박스에서 제공되는 정보를 이용하여 키의 존재 여부와 시동 여부를 검출한다. 다시 말해, 시동/키 검출부(30)는 운전석에 설치된 키 박스 내의 키가 존재(즉, 키 박스에 자동차 키가 끼워져 있는지) 여부를 검출하고, 시동의 온/오프 여부를 검출한다. 이때, 자동차 키가 무선키(즉, 스마트키)로 이루어진 경우 시동/키 검출부(30)는 무선키가 차량과 일정 거리 내에 존재하는지의 여부를 검출하여 키의 존재 여부를 검출한다.
가변축 구동부(40)는 속도 검출부(10)로부터 전송되는 차량 속도를 기준 속도(예를 들면, 30km/h)와 비교하여 차량의 속도 초과 여부를 검출하고, 하중 검출부(20)로부터 전송되는 하중을 기준 하중(예를 들면, 구동축당 10톤)과 비교하여 하중 초과 여부를 판별하며, 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서는 구동축과 가변축에 하중을 설정값으로 자동 분배시켜 가변축을 무조건 하강시키고, 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서 차량 속도가 기준 속도 이하이면 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 가변축을 상승 또는 하강시키며, 하중이 기준 하중 이하인 경우에는 가변축을 상승시킨다.
이때, 가변축 구동부(40)로 전송되는 외부 제어신호는 운전자가 직접 가변축을 상승 또는 하강시킬 때 발생 되는 신호로 운전자의 스마트폰에 설치된 앱(Application)을 통해 가변축 구동부로 전송되거나 차량 내부(즉, 운전석) 또는 가변축 주변에 설치된 가변축 조작패널에서 가변축 구동부로 전송된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동장치에서 가변축을 제어하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시동/키 검출부(30)에서 차량의 시동이 켜져 있음을 알리는 시동 온(on) 신호가 가변축 구동부(40)로 전송되면, 가변축 구동부(40)는 도 2와 같이 하중 검출부(20)로부터 검출된 구동축당 하중을 기준 하중과 비교하고, 속도 검출부(10)로부터 검출된 차량의 속도를 기준 속도와 비교한다.
이때, 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면, 가변축 구동부(40)는 가변축을 하강시킨다.
한편, 가변축 구동부(40)는 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하이나 0은 아닌 상태(즉, 서행 중)일 때 외부로부터 별도의 제어신호가 전송되지 않으면, 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시킨다.
또한, 가변축 구동부(40)는 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도는 0(즉, 차량이 멈춤)일 때 시동/키 검출부(30)로부터 시동 온 신호(즉, 차량의 시동이 켜져 있음)가 전송되면, 차량이 주행 중 일시적으로 정차한 것으로 판단하여 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시키며, 외부로부터 별도의 신호 전송이 없으면 가변축을 하강상태로 유지시킨다.
그리고, 가변축 구동부(40)는 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도는 0(즉, 차량이 멈춤)이며, 시동/키 검출부(30)로부터 시동 오프(off) 신호(즉, 차량의 시동이 꺼져 있음)가 전송된 상태에서 키 존재 신호(즉, 키 박스에 키가 존재)가 전송되면, 차량이 일시적으로 정차한 것으로 판단하여 가변축을 하강한 상태로 유지시키고, 외부로부터 가변축을 상승시키기 위한 상승신호가 전송되면, 하강된 가변축을 상승시키며, 외부로부터 별도의 신호 전송이 없으면 가변축을 하강상태로 유지시킨다.
여기서, 시동 오프 신호와 키 존재 신호가 전송되는 상황은 가변축 구동부(40)에서 차량이 완전히 멈춘 상태로 판단할 수도 있으나, 차량에 스탑앤고와 오토 스탑 기능이 장착되어 있는 경우 차량이 이동 중 신호등 앞에 멈출 때도 상기와 같은 신호 전송이 가능하므로 일시 정차한 것으로 판단한 후 외부 제어신호에 따라 가변축의 움직임을 제어하는 게 바람직하다.
또한, 가변축 구동부(40)는 하중이 기준 하중을 초과하고, 차량 속도는 0(즉, 차량이 멈춤)이며, 시동/키 검출부(30)로부터 시동 오프 신호가 전송된 상태에서 키 부재 신호(즉, 키 박스에 키가 존재하지 않음)가 전송되면, 차량이 목적지에 도착하여 완전히 멈춘 것으로 판단(즉, 차량이 주차되어 있는 상태)하여 하강된 가변축을 상승시킨다.
이렇게 시동 오프 신호와 키 부재 신호가 가변축 구동부(40)에 전송될 때 가변축 구동부(40)는 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 가변축의 동작을 제어할 수도 있다.
다시 말해, 시동 오프 신호와 키 부재 신호가 가변축 구동부(40)에 전송되고, 외부에서 별도의 상승신호가 전송될 경우에만 가변축 구동부(40)가 가변축을 상승시키고, 외부에서 별도의 상승신호가 전송되지 않을 경우에는 가변축을 하강된 상태로 유지시킬 수도 있다.
마지막으로, 가변축 구동부(40)는 하중 검출부(20)에서 검출된 하중이 기준 하중 이하일 경우에는 하강된 가변축을 상승시키거나 상승된 가변축을 그 상태로 유지시킨다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 가변축 스마트 구동장치 및 구동방법은 차량 전체 중량이 40톤을 초과하거나 구동축 하중이 10톤을 초과하는 상태에서는 가변축이 무조건 하강되기 때문에 화물 자동차의 과적 운행을 방지할 수 있고, 기준 속도 이하로 운행되거나 멈춰있는 경우에는 운전자에 의해 가변축을 상승 또는 하강시킬 수 있기 때문에 차량이 수렁에 빠지는 등 일시적으로 가변축을 상승시켜야 하는 경우 가변축 제어가 가능하므로 주행안정성을 높일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함을 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 속도 검출부 20: 하중 검출부
30: 시동/키 검출부 40: 가변축 구동부

Claims (7)

  1. 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부;
    차량 전체 하중 및 구동축에 가해진 하중을 검출하는 하중 검출부;
    차량의 시동 여부 및 키 존재 여부를 검출하는 시동/키 검출부; 및
    상기 속도 검출부로부터 전송되는 차량 속도와 상기 하중 검출부로부터 전송되는 하중을 각각 기준 속도 및 기준 하중과 비교한 후 상기 하중이 기준 하중 이하이면 가변축을 상승시키고, 상기 차량 속도와 하중이 각각 기준 속도와 기준 하중을 초과하면 가변축을 하강시키며, 상기 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서 차량 속도가 기준 속도 이하이나 0은 아닌 상태일 때에는 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키며, 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 상기 시동/키 검출부로부터 시동 온 신호가 전송될 때에는 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키며, 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 상기 시동/키 검출부로부터 시동 오프 신호와 키 존재 신호가 전송되면 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키며, 상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 상기 시동/키 검출부로부터 시동 오프 신호와 키 부재 신호가 전송되면 가변축을 상승시키는 가변축 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변축 스마트 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 검출부는 차량 내부 컨트롤박스와의 캔통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 속도 신호 또는 GPS 신호를 이용하여 차량의 속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변축 스마트 구동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하중 검출부는 차량 내부 컨트롤박스와의 캔통신을 통해 컨트롤 박스에서 제공되는 축하중 데이터 또는 엑슬 하우징 위에 설치된 레벨센서로부터 전송되는 회전값을 이용하여 하중을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변축 스마트 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변축 구동부는 스마트폰에 설치된 앱이나 운전석 또는 가변축 주변에 설치된 가변축 조작패널로부터 가변축을 상승 또는 하강시키기 위한 제어신호를 전송받는 것을 특징으로 하는 차량용 가변축 스마트 구동장치.
  5. 차량 시동이 켜지면 구동축에 가해진 하중을 검출하여 기준 하중을 비교하는 단계;
    차량의 속도를 검출하여 기준 속도와 비교하는 단계; 및
    검출된 하중 및 차량 속도를 기준 하중 및 기준 속도와 각각 비교하여 가변축의 동작을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 가변축의 동작을 제어하는 단계는,
    검출된 하중이 기준 하중 이하이면 상기 가변축을 상승시키는 제1 가변축 제어단계;
    검출된 차량 속도와 하중이 각각 기준 속도와 기준 하중을 초과하면 가변축을 하강시키는 제2 가변축 제어단계;
    상기 하중이 기준 하중을 초과한 상태에서 상기 차량 속도가 기준 속도 이하이나 0은 아닌 상태일 때에는 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키는 제3 가변축 제어단계;
    상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 시동 온 신호가 전송될 때에는 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키는 제4 가변축 제어단계;
    상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 시동 오프 신호와 키 존재 신호가 전송되면 가변축을 하강한 상태로 유지시키되 외부로부터 상승 신호가 전송되면 가변축을 상승시키는 제5 가변축 제어단계; 및
    상기 하중이 기준 하중을 초과하고, 상기 차량 속도가 0인 상태에서 시동 오프 신호와 키 부재 신호가 전송되면 가변축을 상승시키는 제6 가변축 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변축 스마트 구동방법.
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