KR102390163B1 - Apparatus and Method for Measuring Load Weight of Axises of a Car - Google Patents

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Abstract

차량에 설치하여 차축의 하중을 측정하는 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 측정장치는 차량의 차축에 설치하여, 적재하중에 의해 차축이 변형될 때 차축의 두 지점 사이의 미세한 변형량의 차이를 측정하여 차축의 하중을 측정할 수 있다. 부가적으로 본 발명의 측정장치는 적재하중이 기준 크기 이상이 되면, 차량의 가변축을 제어하는 제어장치에게 제어신호를 제공하여 가변축을 내리도록 제어할 수도 있다. Disclosed are an apparatus and method for measuring a load on an axle by installing it in a vehicle. The measuring device of the present invention may be installed on the axle of a vehicle and measure the load on the axle by measuring the difference in the amount of minute deformation between two points of the axle when the axle is deformed by the load load. Additionally, the measuring device of the present invention may control the variable shaft to be lowered by providing a control signal to the control device for controlling the variable shaft of the vehicle when the load is greater than or equal to the reference size.

Description

차량에 설치하여 차축의 하중을 측정하는 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Measuring Load Weight of Axises of a Car}Apparatus and Method for Measuring Load Weight of Axis of a Car

본 발명은 완성차에 설치하는 장치로서, 적재하중에 의해 차축이 변형될 때 차축의 두 지점 사이의 미세한 변형량의 차이를 측정하여 차축의 하중을 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device installed in a finished vehicle, and relates to a device for measuring the load on the axle by measuring the difference in the amount of minute deformation between two points of the axle when the axle is deformed by the load.

운행 중인 차량, 특히 화물 차량의 차축에 부과된 하중은 과적 방지 및 가변축 제어 등 여러 가지 이유로 측정이 필요하다. 축당 하중에는 정해진 규격이 있는데 정격을 넘겨 적재하게 되면, 차량 파손과 도로 파손의 원인이 되기도 한다. 그래서 대한민국 도로법 77조 및 동법 시행령 79조와 도로교통법 39조 및 동법 시행령 22조에서는 도로파괴 및 안전을 감안하여 총중량 40톤 및 축 당 10톤으로 하중을 제한하고 있다. 하지만, 현실적으로 화물 차량의 운전자가 차량에 적재되어 있는 하중을 가늠하기 어렵기 때문에 총중량이나 축당 허용하중을 위반하는 일이 빈번하다. The load imposed on the axle of a moving vehicle, especially a freight vehicle, needs to be measured for several reasons, such as overload prevention and variable axle control. There is a set standard for the load per axle, but if the load exceeds the rating, it may cause damage to the vehicle and damage to the road. Therefore, in consideration of road destruction and safety, the load is limited to 40 tons in total weight and 10 tons per axle in Article 77 of the Korean Road Act and Article 79 of the Enforcement Decree of the same Act, Article 39 of the Road Traffic Act and Article 22 of the Enforcement Decree of the same law. However, in reality, since it is difficult for the driver of the freight vehicle to estimate the load loaded on the vehicle, the gross weight or the permissible load per axle is frequently violated.

축당 부가되는 하중을 줄이기 위한 방법으로 널리 사용되는 것 중 하나가, 가변 축을 사용하는 것이다. '가변 축'이란 중형 화물차에 주로 사용되는 차축의 한 종류로서, 차대(Chassis)에 고정된 축이 아니라 필요에 따라 내리고 들어올릴 수 있는 차축으로서, 과적 문제를 해결하기 위한 방법으로 사용한다. 가변축은 리프트 에어 벨로우즈(Lift Air Bellows)와 로드 에어 벨로우즈(Load Air Bellows)의 동작에 의해 내려지고 올려진다. 에어 벨로우즈는 '에어 스프링' 또는 '에어백'이라고도 한다. 리프트 에어 벨로우즈가 소정의 공기압으로 팽창하면 가변축이 올라가고, 반대로 로드 에어 벨로우즈가 팽창하면 가변축이 내려와 적재된 하중을 분산 지지한다. 리프트 에어벨로우즈와 로드 에어벨로우즈는 공기압 회로에 의해 동작하며, 운전자가 직접 제어할 수도 있고 자동으로 제어할 수도 있다.One of the widely used methods to reduce the load applied per shaft is to use a variable shaft. 'Variable axle' is a type of axle mainly used for medium-sized trucks. It is not an axle fixed to the chassis, but an axle that can be lowered and raised as needed. It is used as a method to solve the overload problem. The variable shaft is lowered and raised by the operation of Lift Air Bellows and Load Air Bellows. Air bellows are also called 'air spring' or 'air bag'. When the lift air bellows expands to a predetermined air pressure, the variable shaft rises. Conversely, when the load air bellows expands, the variable shaft descends to disperse and support the loaded load. The lift air bellows and the load air bellows are operated by a pneumatic circuit, and can be directly controlled by the operator or controlled automatically.

차축에 작용하는 하중을 측정하는 것은 다양한 이유로 필요하지만 가변축 제어를 위해서도 필수적이며, 다양한 방법들이 제시되고 있다. 그러나 가변축 자체가 완성차에 부가장착하는 형태로 일부 국가에서만 허용되는 것이기 때문에, 차축에 작용하는 하중을 측정하는 장치도 완성차에 부가장착하는 형태로 개발된다. 대한민국 공개특허 제10-2009-0073976호는 현가장치의 스프링의 처짐량을 측정하여 하중을 계산하는 방법을 제시하고, 대한민국 공개특허 제10-1999-0004089호는 차대와 스프링 연결부분에 로드셀(Load Cell)을 설치하는 방법을 제시한다. 스프링의 처짐을 인식하는 장치는 대형 장치로서 차대의 아래에 설치하는 것이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 기계적인 방법으로 인식하는 것이어서 내구성을 담보하기 어렵다. 스프링에 로드셀을 직접 설치하는 방법도 고가의 대용량 로드셀이 필요하고 진동과 충격에 대한 내구성을 보장하기 어렵다. Measuring the load acting on the axle is necessary for various reasons, but it is also essential for controlling the variable axle, and various methods have been proposed. However, since the variable shaft itself is permitted only in some countries in the form of attachment to the finished vehicle, a device for measuring the load acting on the axle is also developed in the form of attachment to the finished vehicle. Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2009-0073976 proposes a method of calculating a load by measuring the amount of deflection of a spring of a suspension device, and Korean Patent Publication No. 10-199-0004089 discloses a load cell (Load Cell) in a chassis and a spring connection part. ) and how to install it. The device for recognizing the deflection of the spring is a large device, and it is not easy to install it under the chassis, and it is difficult to guarantee durability because it is recognized by a mechanical method. The method of directly installing the load cell on the spring also requires an expensive, large-capacity load cell, and it is difficult to guarantee durability against vibration and shock.

한편, 정적인 상태에서 차축에 작용하는 하중은 판스프링에서 전달되는 적재 하중과 타이어에서 발생하는 지면 반력을 포함한다. 이 두 하중과 하중에 따른 모멘트 성분에 의해 차축은 미세하게 변형된다. 차축은 고강성 소재로 변형되지 않도록 제작되기 때문에, 차축의 변형은 대단히 작아서 일반적으로는 육안으로 확인할 수 없다. 보의 해석에 사용되는 이론을 차축에 적용하면, 차축은 수직방향(중력 방향) 힘과 수평방향 힘에 의해 변형된다. 수직방향 힘과 비교할 때 수평 방향 힘에 의한 변형은 무시할 정도이기 때문에, 차축은 수직방향 힘에 의해 변형된다고 할 수 있다. On the other hand, the load acting on the axle in a static state includes the load load transmitted from the leaf spring and the ground reaction force generated from the tire. The axle is slightly deformed by these two loads and the moment component according to the load. Since the axle is made of high rigidity material so as not to be deformed, the deformation of the axle is very small and cannot be generally confirmed with the naked eye. If the theory used in the beam analysis is applied to the axle, the axle is deformed by the vertical (gravity direction) force and the horizontal force. Since the deformation due to the horizontal force is negligible compared to the vertical force, it can be said that the axle is deformed by the vertical force.

다판 스프링 구조의 현가장치를 구비한 화물차량의 차축에 작용하는 수직방향 힘은 적재하중이다. 적재 하중이 판스프링 결합 부분을 통해 차축으로 전달되면, 직선이던 차축은 미세하게 변형되어 곡선이 된다. 실험해 보면, 5톤 중형화물차량에 18톤 중량을 적재할 때 구동 차축의 수직방향으로의 변형은 약 200 마이크로미터(㎛) 정도이며, 차축의 변형은 적재하중에 비례한다. 화물을 적재하는 중이거나 차량을 운행하는 중에 차축에 발생하는 미소 변형량을 측정할 수 있다면, 하중과 변형량의 관계에서 차축에 가해지는 하중을 측정할 수 있다. The vertical force acting on the axle of a freight vehicle equipped with a multi-plate spring suspension is the payload. When the load load is transmitted to the axle through the leaf spring coupling part, the straight axle is slightly deformed and becomes curved. As an experiment, when 18 tons of weight is loaded on a 5-ton medium-sized cargo vehicle, the vertical deformation of the driving axle is about 200 micrometers (㎛), and the deformation of the axle is proportional to the loading load. If it is possible to measure the amount of micro-deformation occurring on the axle while loading cargo or driving a vehicle, the load applied to the axle can be measured from the relationship between the load and the amount of deformation.

종래에 스트레인 게이지를 사용하여 차축의 변형량 측정하는 방법(대한민국 공개특허 제10-2019-0080183호)이 제시되었다. 스트레인 게이지를 차축에 고정한 상태에서 차축의 변형이 스트레인 게이지의 변형으로 전달되면, 변형량을 측정할 수 있다. 다만, 스트레인 게이지는 워낙 미세하고 민감한 센서이기 때문에 차축의 변형만을 인식할 수 있도록 차축에 충분한 안정된 상태로 고정되어야 한다. 따라서 이미 제작되어 운행 중인 차량에는 스트레인 게이지를 직접 설치하기가 매우 어렵기 때문에, 스트레인 게이지를 장착할 수 있도록 차축 자체의 설계를 변경해야 한다. 그것은 차축의 형태가 센서 부착에 적합하지 않은 것도 있고, 센서를 설치하는 과정에서 차축이 손상될 위험도 있기 때문이다. 대한민국 공개특허 제10-2019-0080183호는 센서 부착을 위해 특별한 형태의 차축을 제안하고 있다. Conventionally, a method of measuring the amount of deformation of an axle using a strain gauge (Korean Patent Publication No. 10-2019-0080183) has been proposed. When the deformation of the axle is transferred to the deformation of the strain gauge while the strain gauge is fixed to the axle, the amount of deformation can be measured. However, since the strain gauge is a very fine and sensitive sensor, it must be fixed to the axle in a sufficiently stable state so that only the deformation of the axle can be recognized. Therefore, since it is very difficult to directly install the strain gauge in a vehicle that has already been manufactured and operated, the design of the axle itself needs to be changed so that the strain gauge can be installed. This is because the shape of the axle is not suitable for attaching the sensor, and there is a risk that the axle may be damaged during the sensor installation process. Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0080183 proposes a special type of axle for attaching a sensor.

[관련 기술 문헌][Related technical literature]

1. 대한민국 공개특허 제10-2019-0080183호 (차축 부착형 차량 축하중 센서모듈)1. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0080183 (Axle-attached vehicle axle weight sensor module)

2. 대한민국 공개특허 제10-2009-0073976호 (차량의 하중 측정 장치 및 측정 방법)2. Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2009-0073976 (Apparatus and method for measuring vehicle load)

3. 대한민국 공개특허 제10-1999-0004089호 (트럭의 화물적재량 측정 및 확인장치)3. Republic of Korea Patent Publication No. 10-1999-0004089 (Truck load capacity measurement and confirmation device)

본 발명의 목적은 차량에 설치하여 축의 하중을 측정할 수 있는 장치를 제공함에 있다. 특히, 본 발명은 완성차에 설치하는 장치로서, 적재하중에 의해 차축이 변형될 때 차축의 두 지점 사이의 미세한 변형량의 차이를 측정하여 차축의 하중을 계산하는 장치를 제공하는 것이 목적이다. An object of the present invention is to provide a device that can be installed in a vehicle to measure the load on the shaft. In particular, an object of the present invention is to provide a device installed in a finished vehicle, which calculates the load on the axle by measuring the difference in the amount of fine deformation between two points of the axle when the axle is deformed by the load.

또한, 본 발명은 차량에 가변축이 설치된 경우에 그 가변축 제어장치와 연결되어, 적재하중이 기설정된 기준값 이상이 되면 가변축을 내리도록 제어하는 제어신호를 가변축 제어장치에게 제공할 수 있는 장치를 제공하는 것이 목적이다. In addition, the present invention is a device capable of providing a control signal for controlling the variable shaft to lower the variable shaft when the load is greater than or equal to a preset reference value by being connected to the variable shaft control device when the variable shaft is installed in the vehicle. The purpose is to provide

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차축 하중 측정장치는 차량에 설치되어 차축의 하중을 측정할 수 있다. 측정장치는 차축에 설치되는 측정단말과, 상기 측정단말과 통신하는 계산모듈을 포함한다. 측정단말은 차축이 적재하중에 의해 변형될 때, 상기 차축 상에 기설정된 고정점에서 측정방향으로의 변형량과 상기 고정점에서 이격된 측정점에서 상기 측정방향의 변형량의 차이를 측정하여, 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 계산모듈로 전송한다. 상기 계산모듈은 상기 측정단말이 제공하는 전기신호를 이용하여 상기 측정방향의 변형량의 차이로부터 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이를 계산하고, 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이에 비례하는 하중을 계산한다.The axle load measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object may be installed in a vehicle to measure the load on the axle. The measuring device includes a measuring terminal installed on the axle, and a calculation module communicating with the measuring terminal. When the axle is deformed by the load, the measuring terminal measures the difference between the amount of deformation in the measurement direction from a predetermined fixed point on the axle and the amount of deformation in the measurement direction at the measurement point spaced from the fixed point, An electric signal corresponding to the difference in the amount of deformation in the measurement direction is transmitted to the calculation module. The calculation module calculates the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the difference in the amount of deformation in the measurement direction using the electrical signal provided by the measurement terminal, and calculates a load proportional to the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle .

상기 측정단말은 측정부와 회로부를 포함한다. 실시 예에 따라, 상기 측정부는 접촉식 또는 비접촉식으로 구현될 수 있다. 접촉식에서, 상기 측정부는 상기 측정점에 일단이 접촉한 컨틸레버 형태의 측정단과 상기 측정단의 타단을 지지하며 상기 고정점에 고정된 몸체를 구비한다. 측정부는 상기 측정단의 일단이 상기 측정방향으로 움직인 변위에 대응하는 전기신호를 생성함으로써 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 생성한다. 이때, 상기 측정단의 일단은 적재하중에 의해 상기 차축의 수직방향 변형이 생길 때 상기 측정방향으로 움직이도록 구현된다. 접촉식에서, 상기 측정부는 상기 측정점을 향해 상기 측정방향으로 광선을 조사하여 상기 측정점까지의 거리를 측정하는 센서와 상기 센서를 수용하며 상기 고정점에 고정된 몸체를 구비하고, 상기 측정방향에서 상기 측정점까지의 거리에 대응하는 전기신호를 생성함으로써 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 생성한다. The measuring terminal includes a measuring unit and a circuit unit. According to an embodiment, the measuring unit may be implemented as a contact type or a non-contact type. In the contact type, the measuring unit includes a contilever-shaped measuring end in which one end is in contact with the measuring point, and a body supporting the other end of the measuring end and fixed to the fixed point. The measuring unit generates an electric signal corresponding to the difference in the amount of deformation of the axle in the measuring direction by generating an electric signal corresponding to the displacement of the one end of the measuring end moving in the measuring direction. At this time, one end of the measuring end is implemented to move in the measuring direction when the vertical deformation of the axle occurs due to the loading load. In the contact type, the measuring unit includes a sensor for measuring a distance to the measuring point by irradiating a light beam toward the measuring point in the measuring direction, and a body accommodating the sensor and fixed to the fixed point, and the measuring point in the measuring direction By generating an electric signal corresponding to the distance to , an electric signal corresponding to the difference in the amount of deformation in the measurement direction of the axle is generated.

회로부는 상기 측정부가 생성하는 전기신호를 증폭하여 상기 계산모듈로 전송한다. The circuit unit amplifies the electrical signal generated by the measurement unit and transmits it to the calculation module.

실시 예에 따라, 상기 측정단말은 상기 측정방향을 인식하는 방향센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 계산모듈은 상기 방향센서의 측정값을 이용하여 상기 측정방향을 계산하여, 상기 측정방향의 변형량으로부터 상기 차축의 수직방향 변형량을 계산할 수 있다. 상기 측정방향이 수직방향으로 설정되면 측정부의 측정값이 차축의 수직방향 변형 자체이므로 바람직하다. According to an embodiment, the measuring terminal may further include a direction sensor for recognizing the measuring direction. In this case, the calculation module may calculate the measurement direction by using the measurement value of the direction sensor, and calculate the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the amount of deformation in the measurement direction. When the measurement direction is set in the vertical direction, it is preferable that the measurement value of the measurement unit is the vertical deformation of the axle itself.

다른 실시 예에 따라, 상기 계산모듈은, 차량이 평지에 주차한 상태에서 상기 방향센서가 인식한 방향을 측정방향으로 설정하고, 차량이 경사면에 위치하여 상기 방향센서가 인식한 방향이 상기 측정방향과 일정한 크기 이상 달라지면 상기 측정단말이 제공하는 신호를 무시하고 하중을 계산하지 않을 수 있다. According to another embodiment, the calculation module sets the direction recognized by the direction sensor as the measurement direction while the vehicle is parked on a flat surface, and the direction recognized by the direction sensor when the vehicle is located on an inclined surface is the measurement direction and if it differs by more than a certain amount, the signal provided by the measurement terminal may be ignored and the load may not be calculated.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 고정점은 상기 차축과 상기 차축을 지지하는 판스프링이 결합되는 부분으로 설정되는 것이 좋다. According to another embodiment, it is preferable that the fixing point be set to a portion where the axle and a leaf spring supporting the axle are coupled.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 회로부는, 상기 차축 부근의 온도를 검출하는 온도 센서를 더 포함하여 상기 측정부의 전기 신호를 상기 검출온도에 따라 보상할 수 있다. According to another embodiment, the circuit unit may further include a temperature sensor for detecting a temperature in the vicinity of the axle to compensate the electrical signal of the measuring unit according to the detected temperature.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 측정단말은 개별 식별번호로 구분되며 상기 차량의 차축마다 적어도 하나가 설치될 수 있고, 상기 계산모듈은 표시부를 포함할 수 있다. 계산모듈은 상기 식별번호로 상기 측정단말이 제공하는 신호를 구분하여 개별적으로 하중을 계산하여 상기 표시부에 표시할 수 있다. According to another embodiment, the measurement terminal is identified by an individual identification number, and at least one may be installed for each axle of the vehicle, and the calculation module may include a display unit. The calculation module may divide the signal provided by the measurement terminal by the identification number, calculate the load individually, and display it on the display unit.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 측정단말은 상기 차축의 고정점에 부착되어 상기 측정부의 몸체를 지지함으로써 상기 몸체를 상기 고정점에 고정하는 고정부를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the measurement terminal may further include a fixing part attached to a fixing point of the axle to support the body of the measurement part, thereby fixing the body to the fixing point.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 계산모듈은, 상기 측정단말을 통해 계산한 차축의 하중이 기설정된 기준값 이상이 경우에 상기 차량에 설치된 가변축을 제어하는 가변축 제어장치에게 제어신호를 제공하여 상기 가변축이 하강되도록 제어할 수 있다. According to another embodiment, the calculation module provides a control signal to a variable shaft control device for controlling a variable shaft installed in the vehicle when the load on the axle calculated through the measurement terminal is greater than or equal to a preset reference value to provide a control signal to the variable shaft. The axis can be controlled to descend.

본 발명은 차량의 차축의 하중을 측정하는 방법에도 미친다. 본 발명의 방법은, 차축이 적재하중에 의해 변형될 때, 상기 차축에 설치된 측정단말이 상기 차축 상에 기설정된 고정점에서 측정방향으로의 변형량과 상기 고정점에서 이격된 상기 차축 상의 측정점에서 상기 측정방향의 변형량의 차이를 측정하는 단계와; 상기 측정단말이 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 계산모듈로 제공하는 단계와; 상기 계산모듈이 상기 측정단말로부터 제공되는 전기신호를 이용하여 상기 측정방향의 변형량의 차이로부터 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이를 계산하고, 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이에 비례하는 하중을 계산하는 단계를 포함한다. The invention also extends to a method for measuring the load on the axle of a vehicle. In the method of the present invention, when the axle is deformed by the load, the measurement terminal installed on the axle determines the amount of deformation in the measurement direction from a predetermined fixed point on the axle and the measurement point on the axle spaced from the fixed point. measuring a difference in the amount of deformation in a measurement direction; providing, by the measurement terminal, an electrical signal corresponding to a difference in the amount of deformation in the measurement direction of the axle to a calculation module; The calculation module calculates the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the difference in the amount of deformation in the measurement direction using the electrical signal provided from the measurement terminal, and calculates a load proportional to the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle includes steps.

실시 예에 따라, 상기 측정하는 단계는 접촉방식 또는 비접촉방식으로 구현될 수 있다. 접촉방식에서 상기 측정하는 단계는, 상기 고정점에 고정된 본체와 상기 측정점에 일단이 접촉하고 타단이 상기 본체에 고정된 캔틸레버 형태의 측정단을 구비한 상기 측정단말이, 상기 차축이 적재하중에 의해 변형될 때 상기 측정단이 측정방향으로 움직인 변위에 대응하는 전기신호를 생성함으로써 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 생성할 수 있다. According to an embodiment, the measuring may be implemented in a contact method or a non-contact method. In the contact method, the measuring includes: the measuring terminal having a main body fixed to the fixed point, one end in contact with the measuring point, and a cantilever-shaped measuring end fixed to the main body at the other end, the axle being loaded with the load. By generating an electric signal corresponding to the displacement in the measuring direction when the measuring end is deformed in the measuring direction, it is possible to generate an electric signal corresponding to the difference in the amount of deformation in the measuring direction of the axle.

비접촉 방식에서, 상기 측정하는 단계는, 상기 고정점에 고정된 몸체에 수용된 센서가 상기 측정점을 향해 상기 측정방향으로 광선을 조사하여 상기 측정점까지의 거리를 측정하고 상기 측정점까지의 거리에 대응하는 전기신호를 생성함으로써 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 생성할 수 있다. In the non-contact method, in the measuring step, a sensor accommodated in a body fixed to the fixed point irradiates a light beam in the measuring direction toward the measuring point to measure the distance to the measuring point, and electricity corresponding to the distance to the measuring point By generating the signal, it is possible to generate an electric signal corresponding to the difference in the amount of deformation in the measurement direction of the axle.

본 발명에 따른 측정장치는 차량의 차축에 설치하여 차축에 부가된 하중을 일반적인 센서를 이용하여 비교적 간단한 방법으로 측정할 수 있다. The measuring device according to the present invention can be installed on the axle of a vehicle and measure the load applied to the axle in a relatively simple way using a general sensor.

본 발명은 차축의 임의의 두 점 사이의 수직방향 변형을 측정하는데, 본 발명의 측정장치의 설치과정에서 수직방향과 비틀어진 상태에서 측정되더라도 그 설치 방향을 인식하여 측정값을 보정할 수 있다. 따라서 측정장치를 차량에 설치할 때의 오류를 자동으로 보정할 수 있다. 다시 말해, 완성차에 본 발명의 측정장치를 장착하는데 있어서 과도한 노력이 필요없다. The present invention measures the vertical deformation between any two points of the axle, and even if it is measured in the vertical direction and in a twisted state in the installation process of the measuring device of the present invention, the measured value can be corrected by recognizing the installation direction. Therefore, it is possible to automatically correct errors when the measuring device is installed in the vehicle. In other words, there is no need for excessive effort in mounting the measuring device of the present invention in a finished vehicle.

또한, 본 발명의 측정장치는 차량이 운행 중에 경사면에 위치함에 따라 적재하중이 차축에 미치는 영향이 왜곡되는 상황을 인식하여 자동으로 하중을 측정하지 않을 수 있다. In addition, the measuring device of the present invention may not automatically measure the load by recognizing a situation in which the effect of the load on the axle is distorted as the vehicle is positioned on an inclined surface while driving.

도 1은 본 발명의 차량용 차축 하중 측정장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 차축 하중 측정장치를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 측정장치가 차축에 설치된 예를 도시한 도면,
도 4는 차량에 복수 개의 측정장치가 설치된 예를 도시한 도면, 그리고
도 5는 적재하중에 의해 차축의 처짐이 발생한 상태를 모델링한 도면이다.
1 is a block diagram of a vehicle axle load measuring device of the present invention;
2 is a view showing an axle load measuring device for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing an example in which the measuring device of FIG. 2 is installed on the axle;
4 is a view showing an example in which a plurality of measuring devices are installed in a vehicle, and
5 is a view modeling a state in which the deflection of the axle occurs due to the loading load.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 차량용 차축 하중 측정장치(100)는 복수 개의 측정단말(110, 110b, 110c, 110d)과, 계산모듈(190)을 포함하여 차축에 가해지는 하중을 측정한다. 1 to 3, the vehicle axle load measuring apparatus 100 of the present invention includes a plurality of measuring terminals 110, 110b, 110c, 110d and a calculation module 190 to measure the load applied to the axle. measure

복수 개의 측정단말(110, 110b, 110c, 110d)은 유선 또는 무선 네트워크 수단을 통해 계산모듈(190)에 연결되는데 종래에 알려진 어떠한 네트워크 수단이어도 무방하다. 유선 네트워크라면, 차량용 통신수단으로 널리 사용되는 캔(CAN: Controller Area Network) 통신 또는 RS-485와 같은 방식을 이용할 수 있다. 도 1은 캔 통신이 적용된 예이다. A plurality of measurement terminals (110, 110b, 110c, 110d) is connected to the calculation module 190 through a wired or wireless network means, any network means known in the prior art may be used. In the case of a wired network, a method such as CAN (Controller Area Network) communication or RS-485, which is widely used as a communication means for vehicles, may be used. 1 is an example to which CAN communication is applied.

본 발명의 차축 하중인식은 적재하중에 의한 차축의 수직방향 변형을 센서를 이용하여 인식한 다음, 그 변형량을 이용하여 하중을 계산하는 방식을 사용한다. 이때, 본 발명이 특정하는 '수직방향'은 차량이 수평면에 위치한 상태의 중력방향으로 고정되며, 경사면에 위치한 상태에서 중력방향을 포함하는 것이 아니다. 본 발명은 차축의 특정 지점의 처짐량을 직접 측정하는 것이 아니라, 차축의 두 개 지점 사이의 처짐량의 차이를 인식하는데 있다. 이를 위해, 센서를 차축의 일 지점(이하, '고정점'이라 함)에 고정한 상태에서 고정점과 이격된 '측정점'의 변형을 측정한다. 따라서 고정점은 차축(10)의 어느 위치에 적용해도 무방하며 측정점과 이격되어 있으면 족하다. The axle load recognition of the present invention uses a method of recognizing the vertical deformation of the axle due to the loaded load using a sensor, and then calculating the load using the deformation amount. In this case, the 'vertical direction' specified in the present invention is fixed in the direction of gravity when the vehicle is positioned on a horizontal plane, and does not include the direction of gravity when positioned on an inclined plane. The present invention does not directly measure the amount of deflection at a specific point of the axle, but recognizes the difference in the amount of deflection between two points of the axle. To this end, in a state in which the sensor is fixed at a point on the axle (hereinafter referred to as a 'fixed point'), the deformation of the 'measurement point' spaced apart from the fixed point is measured. Therefore, the fixed point may be applied to any position of the axle 10, and it is sufficient if it is spaced apart from the measurement point.

차축(10)의 수직방향으로의 처짐은 차축 전체에 걸쳐 발생한다. 차축(10)은 현가장치의 좌우 두 개 판스프링과 연결되어 하중을 받기 때문에 차축(10)의 좌/우에 각각 하중점이 생긴다. 따라서 하중점은 현가장치 판스프링과 차축(10)이 결합된 부분으로 적재물의 하중이 프레임과 판스프링을 거쳐 전달되는 부분이다. 도 5를 참조하면, 차축(10)을 단일 탄성 빔으로 모델링할 때, 적재물의 하중(W)이 고르게 분배된다고 가정하면 하중점마다 전체 하중의 1/2이 가해진다. 이런 상황을 종합적으로 고려하면, 고정점은 차축(10)과 판스프링(미도시)이 결합되는 하중점에 설정하는 것이 좋다. 측정점은 고정점을 기준으로 차축(10)상의 좌측 또는 우측 어느 한쪽에 지정된다. 따라서 측정단말(110)은 차축(10)에 설치되어야 하며, 차량에는 복수 개의 차축(10)이 있기 때문에 차축(10)마다 적어도 하나의 측정단말(110)을 설치할 수 있다.Deflection in the vertical direction of the axle 10 occurs over the entire axle. Since the axle 10 is connected to the left and right two leaf springs of the suspension to receive a load, load points are formed on the left and right sides of the axle 10, respectively. Therefore, the load point is the part where the suspension plate spring and the axle 10 are combined, and the load of the load is transmitted through the frame and the plate spring. Referring to FIG. 5 , when the axle 10 is modeled as a single elastic beam, assuming that the load W of the load is evenly distributed, 1/2 of the total load is applied at each load point. Considering this situation comprehensively, it is preferable to set the fixed point at the load point where the axle 10 and the leaf spring (not shown) are coupled. The measuring point is designated on either the left or right side on the axle 10 with respect to the fixed point. Therefore, the measuring terminal 110 must be installed on the axle 10 , and since the vehicle has a plurality of axles 10 , at least one measuring terminal 110 can be installed for each axle 10 .

측정단말(110)은 차량의 차축마다 설치될 수 있기 때문에, 계산모듈(190)에는 복수 개의 측정단말(110, 110b, 110c, 110d)이 연결될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 측정단말(110)은 고정부(111), 측정부(130), 방향센서(150) 및 회로부(170)를 포함하여, 고정점에서 기설정된 측정방향의 차축의 변형량과 측정점에서 측정방향의 차축의 변형량의 차이를 측정하고 그 측정한 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 계산모듈(190)로 제공한다. 여기서 '측정방향'은 측정점을 수직으로 지나는 방향 중 하나로서, 측정부(130)의 측정방향으로 하드웨어적으로 고정된 방향이다. 차축(10)의 수직방향 변형량을 측정하는 것이 목적이므로, 측정단말(110)이 차축(10)에 설치될 때 측정방향이 차축(10)의 수직방향이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 측정단말(110)은 고정점에 고정된 상태에서 측정점의 변위를 측정함으로써, 고정점과 측정점에서 측정방향의 차축의 변형량의 차이를 측정한다. Since the measurement terminal 110 may be installed for each axle of the vehicle, a plurality of measurement terminals 110 , 110b , 110c , 110d may be connected to the calculation module 190 . 2 and 3 , the measurement terminal 110 includes a fixing unit 111 , a measurement unit 130 , a direction sensor 150 and a circuit unit 170 , and includes an axle in a predetermined measurement direction at a fixed point. The difference between the amount of deformation and the amount of deformation of the axle in the measurement direction is measured at the measurement point, and an electric signal corresponding to the difference in the measured amount of deformation is provided to the calculation module 190 . Here, the 'measurement direction' is one of the directions vertically passing through the measurement point, and is a direction fixed in hardware to the measurement direction of the measurement unit 130 . Since the purpose is to measure the amount of deformation in the vertical direction of the axle 10 , it is preferable to install the measuring terminal 110 so that the measuring direction becomes the vertical direction of the axle 10 when the measuring terminal 110 is installed on the axle 10 . The measuring terminal 110 measures the difference in the amount of deformation of the axle in the measurement direction at the fixed point and the measuring point by measuring the displacement of the measuring point while being fixed to the fixed point.

고정부(111)는 측정부(130)를 차축(10)의 고정점에 고정하는 장치로서 본 발명의 필수 구성이 아니다. 측정부(130) 자체를 차축(10)에 고정할 수 있으면 고정부(111)가 필요없다. 고정부(111)는 측정부(130)를 차축(10)의 고정점에 고정하기 위한 것이므로, 차축(10)에 완전히 고정되어야 한다. 고정부(111)를 고정하는 방법은 다양하며, 예를 들어 도 3에 도시된 것처럼 고정부(111)를 차축(10)에 용접할 수 있다. 한편, 도 2의 예에서 고정부(111)는 측정부(130)가 부착되는 평평한 부착면을 가지는데 측정단말(110)의 '측정방향'과 관련되어 있어서 측정방향에 수직한 면이다. The fixing part 111 is a device for fixing the measuring part 130 to the fixing point of the axle 10 and is not an essential component of the present invention. If the measuring unit 130 itself can be fixed to the axle 10 , the fixing unit 111 is not required. Since the fixing part 111 is to fix the measuring part 130 to the fixing point of the axle 10 , it must be completely fixed to the axle 10 . There are various methods of fixing the fixing part 111 , for example, the fixing part 111 may be welded to the axle 10 as shown in FIG. 3 . On the other hand, in the example of FIG. 2 , the fixing part 111 has a flat attachment surface to which the measurement part 130 is attached, and is related to the 'measuring direction' of the measuring terminal 110 and thus is a plane perpendicular to the measurement direction.

측정부(130)는 고정부(111)에 고정된 상태에서 차축(10)의 측정점에서의 측정방향으로의 차축(10)의 변형을 인식함으로써 고정점과 측정점에서의 차축(10)의 변형량의 차이를 측정한다. 앞서 설명한 것처럼, 하중 계산에 사용되는 것은 차축(10)의 수직방향(중력방향) 변형이므로, 측정방향도 수직방향(중력방향)인 것이 바람직하다. 다만, 차량의 차축(10)에 설치하는 과정에서 측정방향을 수직방향으로 설치하지 못할 수도 있다. 이처럼, 측정방향이 수직방향이 아니면, 계산모듈(190)에서 그 오차를 보정해야 한다. 오차 보정에는 측정방향이 수직방향을 기준으로 벌어진 각도를 인식할 필요가 있으며, 수직방향을 기준으로 벌어진 각도를 인식하기 위해 방향센서(150)를 사용한다. 방향센서(150)는 예를 들어 자이로 센서를 사용할 수 있으며, 계산모듈(190)은 방향센서(150)가 제공하는 값을 이용하여 측정단말(110)의 측정방향을 인식하고 수직방향에서 벌어진 각도를 계산한다. The measuring unit 130 recognizes the deformation of the axle 10 in the measuring direction at the measuring point of the axle 10 in the state fixed to the fixed part 111, so that the amount of deformation of the axle 10 at the fixed point and the measuring point is measured. Measure the difference. As described above, since it is the vertical direction (gravity direction) deformation of the axle 10 that is used for calculating the load, it is preferable that the measurement direction is also the vertical direction (gravity direction). However, in the process of installing it on the axle 10 of the vehicle, the measurement direction may not be installed in the vertical direction. As such, if the measurement direction is not the vertical direction, the error must be corrected in the calculation module 190 . For error correction, it is necessary to recognize an angle in which the measurement direction is spread based on the vertical direction, and the direction sensor 150 is used to recognize the angle spread in the vertical direction. The direction sensor 150 may use, for example, a gyro sensor, and the calculation module 190 recognizes the measurement direction of the measurement terminal 110 using the value provided by the direction sensor 150, and the angle widened in the vertical direction. to calculate

측정부(130)는 고정점에 고정된 상태에서 측정점이 측정방향으로 변형된 양을 접촉 또는 비접촉 방식으로 측정한다. 다시 말해, 측정부(130)는 측정방향의 고정된 일 지점(고정점이 아님)에서 측정점까지의 거리변화를 접촉 또는 비접촉으로 측정한다. The measuring unit 130 measures the amount of deformation of the measuring point in the measuring direction in a contact or non-contact manner while being fixed to the fixed point. In other words, the measurement unit 130 measures a change in the distance from a fixed point (not a fixed point) in the measurement direction to the measurement point by contact or non-contact.

도 2 및 도 3은 접촉방식의 예로서, 측정부(130)는 일단이 측정점에 접촉하는 측정단(131)과, 측정단(131)의 타단을 지지하며 측정단(131)의 변형을 인식하는 몸체(133)를 포함한다. 측정단(131)은 일종의 캔틸레버(Cantilever) 구조로, 외력, 즉 차축(10)의 변형에 의해 가압되는 부분으로서, 일단은 자유단으로서 차축(10)에 밀착된 상태로 설치되고 타단은 내부에 고정된다. 측정단(131)의 일단은 측정점에 접촉됨으로써 고정점을 기준으로 측정방향으로 움직이도록 구현된다. 적재하중에 의해 차축(10)에 수직방향의 변형이 생기면, 측정단(131)도 가압되면서 측정방향으로 움직인다. 몸체(133)는 측정단(131)의 타단이 측정방향으로 움직인 변위를 전기신호로 변환한다. 2 and 3 are examples of a contact method, in which the measuring unit 130 supports the measuring end 131 having one end in contact with the measuring point, and the other end of the measuring end 131 to recognize the deformation of the measuring end 131 . It includes a body 133 that does. The measuring end 131 is a kind of cantilever structure, and is a part that is pressed by an external force, that is, the deformation of the axle 10. One end is a free end and is installed in close contact with the axle 10, and the other end is inside. is fixed One end of the measuring end 131 is implemented to move in the measuring direction with respect to the fixed point by being in contact with the measuring point. If the axle 10 is deformed in the vertical direction by the load, the measuring end 131 is also pressed and moved in the measuring direction. The body 133 converts the displacement of the other end of the measuring end 131 in the measuring direction into an electric signal.

예를 들어, 측정부(130)는 전기 마이크로미터 센서나 로드셀(Load Cell)을 사용할 수 있다. 그 중 로드셀은 물체의 하중이나 외부에서 가해지는 힘 등을 측정하기 위한 센서 조립체로서, 외력에 의해 비례적으로 변형되는 탄성체와 이를 전기적 신호로 바꾸어주는 스트레인 게이지(Strain Guage)를 이용한 하중감지센서(Sensor)이다. 측정부(130)로 로드셀을 사용할 경우에, 측정단(131)의 움직임은 스트레인 게이지에 의해 전기 신호로 바뀐다. For example, the measurement unit 130 may use an electric micrometer sensor or a load cell. Among them, the load cell is a sensor assembly for measuring the load of an object or a force applied from the outside, and a load sensing sensor ( sensor). When a load cell is used as the measurement unit 130 , the movement of the measurement end 131 is converted into an electrical signal by the strain gauge.

종래의 다양한 센서기술에 의하면, 비접촉 방식으로는, 예를 들어 고주파 초음파 센서와 같은 비접촉 센서를 사용할 수 있다. 고주파 초음파 센서는 측정방향의 일 지점에서 측정점을 향해 광선을 조사하고 반사되는 광선을 이용하여 측정점까지의 거리를 인식한다. 적재하중에 의해 차축(10)이 변형되면 측정방향에서의 측정점까지의 거리가 변하게 되는데, 고주파 초음파 센서가 그 변경된 거리를 측정함으로써 고정점과 측정점에서의 차축(10)의 변형량의 차이를 측정할 수 있다. 도 2를 참조할 때, 측정단(131)을 대신하여, 몸체(133)에 초음파 센서와 같은 비접촉 센서가 장착되어 측정방향에서의 측정단까지의 거리를 측정하게 된다. According to various conventional sensor technologies, as a non-contact method, for example, a non-contact sensor such as a high-frequency ultrasonic sensor may be used. The high-frequency ultrasonic sensor irradiates a light beam from one point in the measurement direction toward the measurement point and recognizes the distance to the measurement point using the reflected beam. When the axle 10 is deformed by the load, the distance to the measuring point in the measuring direction is changed. can Referring to FIG. 2 , instead of the measuring end 131 , a non-contact sensor such as an ultrasonic sensor is mounted on the body 133 to measure the distance from the measuring end to the measuring end in the measuring direction.

방향센서(150)는 측정부(130)의 측정방향이 수직방향에서 얼마나 벗어나 있는지를 인식하는데 기여할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 무방하다. 예를 들어, 측정방향의 각도를 인식하는 가속도 센서(Acceleration Sensor) 또는 자이로 센서(Gyro Sensor)를 이용할 경우에, 계산모듈(190)은 방향센서(150)가 제공한 각도를 이용하여 측정방향이 수직방향과 이격된 각도를 인식할 수 있다. The direction sensor 150 may be any as long as it can contribute to recognizing how far the measurement direction of the measurement unit 130 is out of the vertical direction. For example, when using an acceleration sensor or a gyro sensor that recognizes the angle of the measurement direction, the calculation module 190 uses the angle provided by the direction sensor 150 to determine the measurement direction. It can recognize the angle separated from the vertical direction.

회로부(170)는 측정부(130)가 생성하는 전기신호를 처리하여 계산모듈(190)에게 전송하며, 방향센서(150)가 측정한 측정값도 계산모듈(190)에게 전송한다. 회로부(170)는 제1 통신부(171), 신호처리부(173) 및 온도센서(175)를 포함한다. 한편, 방향센서(150)는 측정부(130)의 일측에 부착될 수도 있지만, 회로부(170)에 내장되어 회로부(170) 전원으로 동작할 수도 있다. The circuit unit 170 processes the electrical signal generated by the measurement unit 130 and transmits it to the calculation module 190 , and also transmits the measurement value measured by the direction sensor 150 to the calculation module 190 . The circuit unit 170 includes a first communication unit 171 , a signal processing unit 173 , and a temperature sensor 175 . On the other hand, the direction sensor 150 may be attached to one side of the measurement unit 130 , it may be built into the circuit unit 170 to operate with power of the circuit unit 170 .

제1 통신부(171)는 신호처리부(173)가 생성한 전기신호를 자신의 식별번호와 함께 계산모듈(190)에게 전송한다. 예를 들어, 제1 통신부(171)는 캔 통신모듈이 될 수 있다. 신호처리부(173)는 측정부(130)로부터 전기신호를 읽어와 계산모듈(190)로 전송할 수 있도록 기본적인 노이즈 제거, 필터링 및 증폭 등을 수행한다. 온도센서(175)는 측정단말(110)이 설치된 부분의 온도를 측정하는 센서로서, 신호처리부(173)는 온도센서(175)가 측정한 온도를 기초로 전기신호에 발생하는 오차를 보상한다. 외부 온도에 따라 측정부(130)의 변형량 인식에 오차가 발생할 수 있기 때문이다. The first communication unit 171 transmits the electrical signal generated by the signal processing unit 173 to the calculation module 190 together with its identification number. For example, the first communication unit 171 may be a CAN communication module. The signal processing unit 173 reads the electrical signal from the measurement unit 130 and performs basic noise removal, filtering, amplification, and the like so that it can be transmitted to the calculation module 190 . The temperature sensor 175 is a sensor that measures the temperature of the portion where the measurement terminal 110 is installed, and the signal processing unit 173 compensates for an error occurring in the electrical signal based on the temperature measured by the temperature sensor 175 . This is because an error may occur in recognizing the amount of deformation of the measuring unit 130 depending on the external temperature.

계산모듈(190)에는 복수 개의 측정단말이 연결될 수 있으며, 각 측정단말은 식별번호로 구분된다. 도 4는 각 축마다 2개의 측정단말이 설치되어 모두 8개의 측정단말(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h)이 설치된 예로서, 캔 통신을 위한 케이블을 이용하여 계산모듈(190)에 연결되어 있다. A plurality of measurement terminals may be connected to the calculation module 190 , and each measurement terminal is identified by an identification number. Figure 4 is an example in which two measuring terminals are installed for each axis and all eight measuring terminals (110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h) are installed, and a calculation module using a cable for CAN communication (190) is connected.

계산모듈(190)은 제2 통신부(191), 표시부(193) 및 제어부(195)를 포함한다. 제2 통신부(191)는 측정단말(110)의 제1 통신부(171)와 통신한다. 한편, 복수 개의 측정단말(110)이 하나의 차량에 설치된 경우에는 제2 통신부(191)는 복수 개의 제1 통신부(171)와 연결된 형태가 되고 통신 마스터(Master)로 동작한다. The calculation module 190 includes a second communication unit 191 , a display unit 193 , and a control unit 195 . The second communication unit 191 communicates with the first communication unit 171 of the measurement terminal 110 . On the other hand, when a plurality of measurement terminals 110 are installed in one vehicle, the second communication unit 191 is connected to the plurality of first communication units 171 and operates as a communication master.

표시부(193)는 제어부(195)에 의해 동작하며, 제어부(195)가 각 측정단말(110)별로 계산한 적재하중을 표시하거나, 적재하중이 기설정된 기준값 이상인 경우에 그 이상 여부를 표시할 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 하중 측정장치(100)의 동작 상태 및/또는 제어를 위한 정보가 표시된다. The display unit 193 is operated by the control unit 195, and the control unit 195 displays the load calculated for each measurement terminal 110, or when the load load is equal to or greater than a preset reference value, it can be displayed. In addition, information for the operation state and/or control of the load measuring device 100 of the present invention is displayed.

제어부(195)는 개별 측정단말(110)별로 적재하중을 계산한다. 제어부(195)는 우선 측정단말(110)이 제공하는 전기신호를 이용하여 측정방향의 변형량의 차이를 인식하고, 측정방향의 변형량 차이로부터 차축(10)의 수직방향 변형량의 차이를 계산한다. 차축(10)의 수직방향 변형량의 차이가 계산되면, 제어부(195)는 차축의 수직방향 변형의 차이에 비례하는 적재하중을 계산한다. The control unit 195 calculates the loading load for each individual measuring terminal 110 . The control unit 195 first recognizes the difference in the amount of deformation in the measurement direction using the electrical signal provided by the measurement terminal 110, and calculates the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle 10 from the difference in the amount of deformation in the measurement direction. When the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle 10 is calculated, the control unit 195 calculates a load that is proportional to the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle.

차축의 수직방향 변형량의 차이로부터 적재하중의 계산Calculation of payload from the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle

도 5를 참조하면, 차축(10)의 수직방향으로의 처짐은 차축 전체에 걸쳐 발생한다. 이때 차축(10)을 단일 탄성 빔으로 모델링할 때, 차축(10)의 좌/우에 적재물의 하중(W)이 고르게 분배된다고 가정하면, 하중의 1/2씩 하중점에 가해진다. 하중점은 현가장치 판스프링과 차축(10)이 결합된 부분으로 적재물의 하중이 프레임과 판스프링을 거쳐 전달되는 부분이다. Referring to FIG. 5 , the deflection in the vertical direction of the axle 10 occurs over the entire axle. At this time, when modeling the axle 10 as a single elastic beam, assuming that the load W of the load is evenly distributed on the left and right sides of the axle 10, 1/2 of the load is applied to the load point. The load point is the part where the suspension plate spring and the axle 10 are coupled, and the load of the load is transmitted through the frame and the plate spring.

차축(10)의 임의의 지점에서의 처짐량은 적재하중과 선형적 비례관계에 있기 때문에 차축(10)의 임의 지점의 처짐량을 계산하면 적재하중을 계산할 수 있다. 다만, 차축(10)의 임의의 지점에서의 처짐량은 지점의 차축 선상의 위치에 따라, 즉 여러 조건에 따라 달라진다. 변형전의 차축(10)을 기준으로 처짐량을 직접 측정하기는 차량의 구조상 어렵다. 그러나 차축(10) 상에 두지점을 특정하고, 두 지점중 한 지점을 고정점으로 하고 다른 한 지점을 측정점으로 두 지점간의 처짐량의 차이를 측정할 수 있다.Since the amount of deflection at any point of the axle 10 is in a linear proportional relationship with the load, the load can be calculated by calculating the amount of deflection at any point of the axle 10 . However, the amount of deflection at any point of the axle 10 varies depending on the position of the point on the axle line, that is, depending on various conditions. It is difficult to directly measure the amount of deflection based on the axle 10 before deformation due to the structure of the vehicle. However, it is possible to specify two points on the axle 10, use one of the two points as a fixed point and measure the difference in the amount of deflection between the two points as the other point as a measurement point.

수학식 1은 적재하중을 계산하기 위한 것으로서, 고정점에서의 차축의 처짐량(y1)과 측정점에서의 차축의 처짐량(y2)의 차이로부터 적재하중(W)을 계산할 수 있다. Equation 1 is for calculating the loaded load, and the loaded load (W) can be calculated from the difference between the deflection amount (y 1 ) of the axle at the fixed point and the deflection amount (y 2 ) of the axle at the measurement point.

Figure 112020083986639-pat00001
Figure 112020083986639-pat00001

여기서, y1은 고정점의 처짐량이고, y2는 측정점의 처짐량이며, K는 비례상수이다. 고정점과 측정점 사이의 수직방향 처짐량의 차이(y1-y2)는 측정단말(110)이 제공하는 전기신호로부터 이론적인 방법 또는 실험적인 방법으로 계산할 수 있으며, 비례상수 K도 마찬가지 방법으로 구할 수 있다.Here, y 1 is the deflection of the fixed point, y 2 is the deflection of the measurement point, and K is the proportionality constant. The difference (y 1 -y 2 ) of the amount of deflection in the vertical direction between the fixed point and the measurement point can be calculated by a theoretical or experimental method from the electrical signal provided by the measurement terminal 110, and the proportionality constant K can also be obtained in the same way. can

<측정방향과 수직방향 사이의 오차><Error between measurement direction and vertical direction>

방향센서(150)가 제공하는 측정값을 이용하면, 제어부(195)는 수직방향에서 측정방향이 벌어진 각도를 계산할 수 있다. 이 각도와 삼각함수 방법을 이용하면, 측정방향이 수직방향과 다름에 따른 고정점과 측정점 사이의 처짐량의 차이(y1-y2) 또는 적재하중의 오차를 보정할 수 있다. If the measurement value provided by the direction sensor 150 is used, the controller 195 may calculate an angle at which the measurement direction is separated from the vertical direction. Using this angle and trigonometric function method, it is possible to correct the difference in the amount of deflection (y 1 -y 2 ) between the fixed point and the measurement point due to the difference in the measurement direction from the vertical direction or the error in the loading load.

경사면의 하중 측정 오차Load measurement error on slopes

한편, 차량이 경사면에 위치하면 적재하중이 차축(10)에 미치는 영향이 분산되어 차축의 수직방향 변형이 왜곡될 수 있고, 그 왜곡에 따라 정확한 하중 측정이 불가능해진다. On the other hand, when the vehicle is located on an inclined surface, the effect of the load on the axle 10 is dispersed, so that the vertical deformation of the axle may be distorted, and accurate load measurement becomes impossible according to the distortion.

따라서, 차축별 적재하중의 측정은 차량이 평지에 주차한 상태에서 수행되어야 한다. 제어부(195)는 차량이 평지에 주차한 상태에서 방향센서(150)가 제공한 측정값(설정값)으로 측정방향을 설정한다. 만약, 방향센서(150)가 제공한 측정값이 설정값을 일정 크기 이상으로 차이가 나면, 차량이 평면이 아닌 경사면에 위치해 있는 것으로 판단할 수 있다. Therefore, the measurement of the load load for each axle should be performed while the vehicle is parked on a flat surface. The control unit 195 sets the measurement direction to the measurement value (set value) provided by the direction sensor 150 in a state in which the vehicle is parked on a flat surface. If the measured value provided by the direction sensor 150 differs from the set value by more than a certain size, it may be determined that the vehicle is located on an inclined surface rather than a flat surface.

차량이 일정한 범위를 벗어나 경사면에 위치한 것으로 판단되면, 제어부(195)는 측정단말(110)이 제공하는 정보를 무시하고 적재하중을 계산하지 않을 수 있다. If it is determined that the vehicle is located on an inclined surface outside a certain range, the control unit 195 may ignore the information provided by the measurement terminal 110 and not calculate the load.

가변축 제어variable axis control

종래기술에서 설명한 것처럼, 차량에는 축중 하중이 기설정된 기준값 이상인 경우에 차축(10)에 부가된 하중을 분산하기 위해 가변축 시스템(미도시)을 장착할 수 있다. 가변축 시스템은 가변축을 작동하는 리프트 에어 벨로우즈(Lift Air Bellows)와 로드 에어 벨로우즈(Load Air Bellows)를 구동하는 구동부(미도시)와, 구동부를 제어하는 가변축 제어장치(미도시)를 구비한다. 이런 경우에, 본 발명의 하중 측정장치(100)는 가변축 제어장치(미도시)와 연결될 수 있다. 측정장치(100)가 제어신호를 제공하면, 가변축 제어장치는 제어신호에 따라 가변축을 하강하거나 상승시킨다. 이때, 측정장치(100)와 가변축 제어장치는 캔 통신에 함께 연결될 수도 있지만, 가변축 제어장치가 단순히 접점신호의 형태로 제어신호를 수신하여 가변축을 제어할 수 있다. As described in the prior art, the vehicle may be equipped with a variable shaft system (not shown) to distribute the load applied to the axle 10 when the axial load is equal to or greater than a preset reference value. The variable shaft system includes a drive unit (not shown) for driving lift air bellows and load air bellows for operating the variable shaft, and a variable shaft control device (not shown) for controlling the drive unit. . In this case, the load measuring device 100 of the present invention may be connected to a variable shaft control device (not shown). When the measuring device 100 provides a control signal, the variable shaft control device lowers or raises the variable shaft according to the control signal. In this case, the measuring device 100 and the variable shaft control device may be connected together through CAN communication, but the variable shaft control device may control the variable shaft by simply receiving a control signal in the form of a contact signal.

제어부(195)는 차축(10)의 하중이 기설정된 기준값 이상이 경우에 가변축 제어장치에게 제어신호를 제공하여 가변축이 하강하도록 제어할 수 있다. When the load on the axle 10 is greater than or equal to a preset reference value, the controller 195 may control the variable shaft to descend by providing a control signal to the variable shaft controller.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (10)

차량에 설치되어 차축의 하중을 측정하는 측정장치에 있어서,
차축이 적재하중에 의해 변형될 때, 상기 차축 상에 기설정된 고정점에서 측정방향으로의 변형량과 상기 고정점에서 이격된 측정점에서 상기 측정방향의 변형량의 차이를 측정하여, 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 계산모듈로 제공하며 상기 차축에 설치되는 측정단말; 및
상기 측정단말이 제공하는 전기신호를 이용하여 상기 측정방향의 변형량의 차이로부터 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이를 계산하고, 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이에 비례하는 하중을 계산하는 상기 계산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
In the measuring device installed in the vehicle to measure the load on the axle,
When the axle is deformed by the loaded load, the difference between the amount of deformation in the measurement direction from the fixed point preset on the axle and the amount of deformation in the measurement direction at the measurement point spaced from the fixed point is measured, and the measurement direction of the axle is a measuring terminal that provides an electric signal corresponding to a difference in deformation amount to a calculation module and is installed on the axle; and
The calculation module for calculating the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the difference in the amount of deformation in the measurement direction using the electrical signal provided by the measuring terminal, and calculating a load proportional to the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle Axle load measuring device, characterized in that it comprises.
제1항에 있어서,
상기 측정단말은 상기 측정방향을 인식하는 방향센서를 더 포함하고,
상기 계산모듈은 상기 방향센서의 측정값을 이용하여 상기 측정방향을 계산하여, 상기 측정방향의 변형량의 차이로부터 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
According to claim 1,
The measurement terminal further comprises a direction sensor for recognizing the measurement direction,
The calculation module calculates the measurement direction by using the measurement value of the direction sensor, and calculates the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the difference in the amount of deformation in the measurement direction.
제2항에 있어서,
상기 계산모듈은,
차량이 평지에 주차한 상태에서 상기 방향센서가 인식한 방향을 측정방향으로 설정하고, 차량이 경사면에 위치하여 상기 방향센서가 인식한 방향이 상기 측정방향과 일정한 크기 이상 달라지면 상기 측정단말이 제공하는 신호를 무시하고 하중을 계산하지 않는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
3. The method of claim 2,
The calculation module is
In a state in which the vehicle is parked on a flat surface, the direction recognized by the direction sensor is set as the measurement direction, and the measurement terminal provides Axle load measuring device, characterized in that the signal is ignored and the load is not calculated.
제1항에 있어서,
상기 측정단말은,
상기 차축 부근의 온도를 검출하는 온도 센서를 더 포함하여 상기 전기 신호를 상기 검출온도에 따라 보상하는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
According to claim 1,
The measuring terminal is
The axle load measuring device according to claim 1, further comprising a temperature sensor detecting a temperature in the vicinity of the axle to compensate the electric signal according to the detected temperature.
제1항에 있어서,
상기 고정점은 상기 차축과 상기 차축을 지지하는 판스프링이 결합되는 부분으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
According to claim 1,
The fixing point is an axle load measuring device, characterized in that the axle and the axle load measuring device, characterized in that set as a portion where the leaf spring supporting the axle is coupled.
제1항에 있어서,
상기 측정단말은 상기 차량의 차축마다 적어도 하나가 설치되고 개별 식별번호로 구분되며,
상기 계산모듈은 표시부를 포함하며, 상기 식별번호로 상기 측정단말이 제공하는 신호를 구분하여 개별적으로 하중을 계산하고 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
According to claim 1,
At least one measurement terminal is installed for each axle of the vehicle and is divided by an individual identification number,
The calculation module includes a display unit, the axle load measuring device, characterized in that by dividing the signal provided by the measuring terminal by the identification number to calculate the load individually and display the display unit.
제1항에 있어서,
상기 계산모듈은,
상기 측정단말을 통해 계산한 차축의 하중이 기설정된 기준값 이상이 경우에 상기 차량에 설치된 가변축을 제어하는 가변축 제어장치에게 제어신호를 제공하여 상기 가변축이 하강되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차축 하중 측정장치.
According to claim 1,
The calculation module is
Axle load, characterized in that when the load on the axle calculated through the measurement terminal is greater than or equal to a preset reference value, a control signal is provided to a variable axle control device for controlling the variable axle installed in the vehicle to control the variable axle to be lowered. measuring device.
차량의 차축의 하중을 측정하는 방법에 있어서,
차축이 적재하중에 의해 변형될 때, 상기 차축에 설치된 측정단말이 상기 차축 상에 기설정된 고정점에서 측정방향으로의 변형량과 상기 고정점에서 이격된 상기 차축 상의 측정점에서 상기 측정방향의 변형량의 차이를 측정하는 단계;
상기 측정단말이 상기 차축의 측정방향의 변형량의 차이에 대응하는 전기신호를 계산모듈로 제공하는 단계; 및
상기 계산모듈이 상기 측정단말로부터 제공되는 전기신호를 이용하여 상기 측정방향의 변형량의 차이로부터 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이를 계산하고, 상기 차축의 수직방향 변형량의 차이에 비례하는 하중을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차축의 하중을 측정하는 방법.
A method for measuring a load on an axle of a vehicle, the method comprising:
When the axle is deformed by the load, the difference between the amount of deformation in the measurement direction at the fixed point set on the axle by the measuring terminal installed on the axle and the amount of deformation in the measuring direction at the measuring point on the axle spaced apart from the fixed point measuring;
providing, by the measurement terminal, an electrical signal corresponding to a difference in the amount of deformation in the measurement direction of the axle to a calculation module; and
The calculation module calculates the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle from the difference in the amount of deformation in the measurement direction using the electrical signal provided from the measurement terminal, and calculates a load proportional to the difference in the amount of deformation in the vertical direction of the axle A method for measuring a load on an axle of a vehicle, comprising the steps of:
제8항에 있어서,
상기 측정단말은 방향센서를 이용하여 상기 측정방향을 인식하여 상기 계산모듈에게 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 하중을 계산하는 단계는, 상기 방향센서의 측정값을 이용하여 상기 측정방향을 계산하여 상기 측정방향의 변형량으로부터 상기 차축의 수직방향 변형량을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 차축의 하중을 측정하는 방법.
9. The method of claim 8,
The measuring terminal further comprises the step of recognizing the measuring direction using a direction sensor and providing it to the calculation module,
In the calculating of the load, the measurement direction is calculated using the measurement value of the direction sensor, and the vertical deformation amount of the axle is calculated from the deformation amount in the measurement direction. Way.
제9항에 있어서,
상기 계산모듈은, 차량이 평지에 주차한 상태에서 상기 방향센서가 인식한 방향을 측정방향으로 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 하중을 계산하는 단계는, 차량이 경사면에 위치하여 상기 방향센서가 인식한 방향이 상기 측정방향과 일정한 크기 이상 달라지면 상기 측정단말이 제공하는 신호를 무시하고 하중을 계산하지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 차축의 하중을 측정하는 방법.
10. The method of claim 9,
The calculation module further comprises the step of setting the direction recognized by the direction sensor as the measurement direction in a state in which the vehicle is parked on a flat surface,
In the step of calculating the load, when the direction recognized by the direction sensor differs from the measurement direction by a certain amount or more because the vehicle is located on an inclined surface, the signal provided by the measurement terminal is ignored and the load is not calculated. How to measure the load on the axle of
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