KR20010062228A - 힘-감지 전향륜 - Google Patents

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KR20010062228A
KR20010062228A KR1020000074427A KR20000074427A KR20010062228A KR 20010062228 A KR20010062228 A KR 20010062228A KR 1020000074427 A KR1020000074427 A KR 1020000074427A KR 20000074427 A KR20000074427 A KR 20000074427A KR 20010062228 A KR20010062228 A KR 20010062228A
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KR
South Korea
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force
sensing
sensor
forward wheel
wheel assembly
Prior art date
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KR1020000074427A
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English (en)
Inventor
지싱어잭엘.
헝거잉크제랄드더블유.
밀너피터제이.
Original Assignee
사뮤엘 에이. 마르틴
홀란드 힛치 캄파니
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Abstract

전향륜 히치(fifth wheel hitch)와 통합되는 장착 구조를 사용하고 환경으로부터 보호되는 다중 센서를 채용하는 본 발명의 감지 시스템은 롤, 피치, 요오 및 연결봉(drawbar) 하중에 관한 정보를 제공하는 길이방향 축 및 수직축을 따라 힘을 정확하게 측정할 수 있고 표시 및 제어를 위한 출력 신호를 제공하는 센서를 사용한다. 일 실시예에서, 전향륜은 킹핀 수용 슬롯의 대향 측면들 상에서 저부면에 형성된 장착 박스와, 상기 각각의 장착 박스 내부에 장착된 힘-감지 유닛을 포함한다. 각각의 힘-감지 유닛은 수직 히치 축의 선단 및 후단에 위치된 수직방향 센서와, 전방 및 후방 수평방향 힘 센서를 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 각각의 센서는 힘-감지 유닛에 전향륜 판을 결합하는 탄성 중합체 스프링 및 상기 탄성 중합체 스프링으로부터 힘 센서까지 힘을 결합하는 플런저를 사용하는 감지 유닛에 장착된다.

Description

힘-감지 전향륜{FORCE-SENSING FIFTH WHEEL}
본 발명은 트레일러의 킹핀(kingpin)을 수용하고 트레일러 볼스터(bolster) 판, 킹핀 및 전향륜(fifth wheel) 사이의 힘을 감지할 수 있는 전향륜 히치(hitch) 및 이러한 감지된 정보를 처리하는 회로에 관한 것이다.
트럭 트레일러와 트럭 히치 사이의 힘의 식별은 여러 이유로 인하여 유용하다. 이러한 정보는, 예컨대 자동 제동 시스템에 채용되어 감지 시스템으로부터의신호가 안전한 가속을 위하여 하나 이상의 바퀴에 대한 초과의 제동을 방지하거나 다른 제동을 제어한다. 게다가, 이러한 시스템은 차량 운전자에게 피치(pitch), 요오(yaw) 및/또는 잠재적으로 위험한 롤(roll) 상태와 같은 과도한 트레일러 운동을 경고하는 데 유용하다.
알 수 있는 바와 같이, 트레일러 킹핀과 전향륜 조립체 사이의 상호 연결은 관련된 큰 힘의 검출을 위해 비교적 가혹한 환경을 제공하고, 검출된 힘에 관해 선형인 센서로부터의 신호를 가지고 정확한 감지 정보를 제공하기가 곤란하였다. 미국 특허 제5,286,094호 및 제5,289,435호는 히치 결합부에 대해 밀고 당기는 힘을 측정하기 위해 채용된 하나의 센서 구성과 장착을 개시한다. 그러나, 차량을 안정하게 작동시키도록 운전자에 의해 사용되는 피치, 요오 및 롤 정보와 같은 부가적인 정보를 제공하는 것이 바람직하다.
트랙터에 대한 트레일러의 결합부 사이의 다축(multiple axis) 힘 정보의 감지는, 장비가 노출되는 가혹한 환경뿐만 아니라 직면하는 힘이 비교적 크고 빠르게 변화하며 최종적으로 채용될 수 있는 센서로부터의 선형 출력 신호를 제공하는데 어려움이 있기 때문에 곤란하다.
본 발명의 시스템은 전향륜 히치와 통합될 수 있고 환경으로부터 보호되고 롤, 피치 및 요오에 관한 정보를 제공하기 위해 길이방향 축 및 수직축을 따라 힘을 정확하게 측정할 수 있는 감지 시스템을 제공한다. 본 발명의 시스템은 이러한 힘을 표시하고 경보를 발생하거나 차량 작동을 제어하기 위하여 사용될 수 있는 비교적 선형인 전기 출력 신호를 제공하는 센서를 사용한다.
도1은 본 발명을 실시하는 전향륜 조립체의 우측면도.
도2는 도1에 도시된 전향륜의 확대 저면도.
도3은 도2의 선 III-III을 따라 취한 좌측 힘-감지 유닛의 확대 부분 단면도.
도4는 도3에 도시된 감지 유닛의, 부분적으로 절결된 단면의 확대 부분 저면도.
도5는 힘-감지 유닛들 중 하나의, 확대되고 부분적으로 분해된 사시도.
도6은 힘-감지 유닛이 제거된 상태의, 도1 내지 도4의 전향륜의 좌측 저부측의 부분적으로 절결된 부분 사시도.
도7은 힘-감지 유닛이 설치된 상태의, 도6에 도시된 구조의 부분 사시도.
도8은 힘-감지 유닛들 중 하나에 대한 장착을 위한 수평 또는 길이방향 센서들 중 하나의 확대 분해 사시도.
도8a는 길이방향 센서의 장착 관계를 도시하는 확대 분해도.
도9는 본 발명의 힘-감지 시스템에 의해 제공된 정보를 사용하도록 채용된 회로의 블록 형태의 전기회로 다이어그램.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전향륜
16 : 킹핀 수용 슬롯
20a, 20b : 장착 박스
30 : 장착 핀
32 : 장착 브라켓
40 내지 47 : 센서
50, 52, 53 : 플런저
60, 62, 66, 67 : 패드
70a, 70b : 힘-감지 유닛
75 : 본체
100, 102, 104, 106 : 스프링
142, 143, 146, 147 : 전기 전도체
본 발명을 실시하는 시스템은 킹핀 수용 슬롯의 대향 측면들 상에서 저부면 상에 형성된 장착 박스들과 상기 장착 박스 각각의 내부에 장착된 힘-감지 유닛을 구비한 전향륜을 포함한다. 각각의 힘-감지 유닛은 수직 히치 축의 선단과 후단에 각각 위치된 전후방 센서와, 전후방의 길이방향 힘 감지 센서를 포함한다. 전향륜 조립체의 좌측과 우측의 힘-감지 유닛에서, 이러한 8개의 센서는 히치 상에서 검출된 수직 및 길이방향 힘으로부터 발생된 롤, 피치 및 요오 이동을 결정하도록 사용될 수 있는 신호 정보를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 각각의 센서는 힘-감지 유닛에 대해 전향륜 판을 결합하는 탄성 중합체 스프링 및 상기 탄성 중합체 스프링으로부터 힘 센서 자체로의 힘을 결합하는 플런저를 사용하는 감지 유닛에 장착된다. 양호한 실시예의 길이방향 센서는 또한 양 방향으로 힘을 감지할 수 있는 센서에 예비 하중을 인가하기 위한 한 쌍의 탄성 중합체 스프링을 포함한다. 또한, 본 발명의 양호한 실시예에서, 플런저는 힘이 인가될 때 탄성 중합체 스프링이 플런저와 선형 접촉 상태로 변형되는 것을 허용하도록 만곡된 개구를 구비한 원통형 개구 내에 장착된다.
이러한 시스템에서, 힘-감지 전향륜 조립체는 전향륜에 대한 킹핀 결합부 사이의 수직 및 수평 축들 내의 힘의 측정, 및 차량의 안전 작동을 제어하는 데 사용되는 차량에 대한 피치, 롤 및 요오와 수직 하중 정보를 표시할 수 있는 전기 회로에 대해 정확한 신호 정보를 제공한다.
본 발명의 상기의 특징과 다른 특징, 목적 및 장점들은 첨부 도면과 관련하여 이하의 설명을 함께 숙독함으로써 명확해질 것이다.
먼저, 도1 내지 도3을 참조하면, 상부면(12, 도1 및 도3), 저부면(14, 도2 및 도4), 및 전향륜의 좌우 측면 각각에 대해 분할된 돌출부(18a, 18b)에 의해 한정된 킹핀 수용 슬롯(16, 도2)을 포함하는 본 발명을 실시하는 전향륜(10)이 도시되어 있다. 실질적으로 동일하고 대칭인 좌측 장착 박스(20a) 및 우측 장착 박스(20b)가 전향륜(10)의 저부면(14)으로부터 하향으로 연장한다. 각각의 장착 박스는 이하에서 상세히 설명되는 힘-감지 유닛(70a, 70b)을 수용한다. 각각의 박스(20a, 20b)는 힘-감지 유닛(70a, 70b)과 마찬가지로, 실질적으로 동일하고 서로 거울대칭이다. 따라서 이하의 설명은 힘-감지 유닛(70a)과 이의 전향륜(10)에 대한 장착 관계에 대한 것이고, 힘-감지 유닛(70b)은 실질적으로 구조적으로 동일하다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 8개의 센서는 본 발명의 전향륜 감지 유닛에 의해 제공된 신호와 마찬가지로 별개로 식별된다.
전향륜 박스(20a, 도2 내지 도4)는 전방벽(22), 전향륜(10)의 폭방향으로 연장할 수 있는 후방벽(24), 외측벽(26) 및 내측벽(28)을 포함한다. 전향륜(10)을 트랙터 프레임에 고정된 트랙터 장착 브라켓(32)에 결합하는 장착 핀(30, 도3)을 수용하기 위하여 외측벽(26)은 내측벽(28)의 개구(29)와 정렬된 개구(27)를 포함한다. 장착 브라켓(32)에 대한 전향륜(10)의 결합은 종래의 것이고, 장착 핀(30)과 함께 전향륜을 트랙터에 대해 고정하는 탄성 중합체 인터페이스(31)를 채용한다. 그러나, 힘-감지 유닛(70a, 70b)들은 장착 브라켓(32)과 전향륜(10) 사이에서 인터페이싱되어, 킹핀과 전향륜 조립체(10) 사이에서 전달되는 모든 힘이 힘-감지 유닛(70a, 70b)을 통해 전달된다는 것을 알 수 있다. 킹핀 고정 기구 또는 전향륜 조립체의 다른 기계적 상세 사항은 도1과 도2에 도시되어 있지 않고, 이는 미국 특허 제4,659,101호에 상세히 개시되어 있다.
힘-감지 유닛(70a)[및 실질적으로 동일한 힘-감지 유닛(70b)]을 상세하게 설명하기 전에, 수직축(V)에서 교차하는 길이방향 축 "Lo"[도2의 전향륜(10)]과 횡축 "La"에 대한, 본 발명의 시스템 내에 채용된 8개의 센서의 위치가 도1 및 도2와 관련하여 설명된다. 전향륜 조립체의 좌측은 도2 및 도3에 가장 잘 도시된 바와 같이 전방의 수평 또는 길이방향 센서(40)와 후방의 길이방향 센서(41)를 포함한다. 좌측 감지 유닛(70a)은 또한 전방 수직방향 센서(42)와 후방 수직방향 센서(43)를 포함한다. 유사하게, 우측 힘-감지 유닛(70b)은 전방의 길이방향 센서(44), 후방의 길이방향 센서(45), 전방의 우측 수직방향 센서(46) 및 후방의 우측 수직방향 센서(47)를 포함한다. 센서들의 배치와 전향륜(10)의 박스(20a, 20b)에 대한 센서들의 장착은 도1 내지 도4에 도시되어 있다. 각각의 센서(40 내지 47)들은 서로 이격된 한 쌍의 전도성 판을 포함하고 전도성 판들 사이에 공기와 유전성 재료를 포함하는 압축 가능한 벨로우즈형 조립체 내에 장착된 용량성 센서(capacitive sensor)를 포함한다. 용량성 센서는 미국 특허 제5,286,094호 및 제5,289,435호에 개시된 일반적인 종류의 것일 수 있다. 이러한 환경에서 직면하는 하중 수준을 견딜 수 있는 다른 센서들이 사용될 수도 있다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 센서로 전달되는 힘은 대략 2 ㎜인, 서로를 향한 그리고 서로로부터 멀어지는 이동을 발생시키고, 이에 따라 도9에 도시되어 있고 이하에서 설명되는 전기 제어 회로에 사용되는 전기 신호를 제공하도록 채용되는 용량 변화(capacitance change)를 야기한다.
도3과 도5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 힘-감지 유닛(70a, 70b)은 도3에 도시된 바와 같이 유사한 형상의 장착 브라켓(32)과 정합하는 하향으로 형성된 반원통형 면(76)을 갖는 본체(75)를 포함한다. 본체(75)의 상부면(74)은, 좌측이 도시된 도3과 도6에 가장 잘 도시된 바와 같이 전향륜 판의 저부면(14) 내에 형성된 포켓(62', 63') 내에 위치된 패드(62, 63, 66 및 67)인 4개의 탄성 중합체 스프링에 의해, 전향륜(10)의 하부면(14)에 대해 이격된 관계로 위치된다. 유사하게, 우측은 우측 힘-감지 유닛을 위한 탄성 중합체 패드 스프링을 수용하는 포켓을 포함한다. 그러므로, 길이방향 축 Lo의 각각의 측면 상의 전향륜의 횡축 La의 선단 및 후단의 탄성 중합체 스프링은 전향륜 판과 힘-감지 유닛(70a, 70b) 사이의 인터페이스를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 후술되는 길이방향 탄성 중합체 스프링뿐만 아니라 수직 탄성 중합체 스프링은, 비록 최소 이력현상(hysteresis)을 갖는 폴리우레탄 또는 다른 탄성 중합체 재료도 채용될 수 있지만, 60 IRHD를 갖는 천연 고무로 제조된다. 양호한 실시예에서, 수직 패드(62, 63, 66 및 67)는 대략 90 ㎜ × 70 ㎜이고, 도3에 도시된 바와 같이 대략 15 ㎜의 두께 또는 깊이를 갖는다.힘-감지 유닛 본체(75)의 상부면(75)은 유사하게, 탄성 중합체 스프링이 전향륜에 결합된 킹핀에 의해 제공되는 압축 수직력 하에서 변형되는 것을 허용하도록 전향륜의 저부면(14)과 힘-감지 유닛의 상부면(74) 사이의 충분한 간극을 남겨두는 탄성 중합체 패드(62, 63)를 수용하는 포켓(62'', 63'', 도3)을 포함한다.
수직 패드(62, 63)는 도3에 가장 잘 도시된 바와 같이 얕은 오목 리세스(77)를 구비한 인터페이스를 한정하는 스프링 수용 포켓(62'', 63'')의 바닥으로부터 하향으로 연장하는 본체(75)의 원통형 개구(72) 내에서 활주 가능하게 연장하는 이격된 원통형 플런저 쌍(52, 53)과 결합하여, 예컨대 스프링(62)의 하부면(62a)이 개구(72) 내부로 변형되고 전향륜에 인가된 수직력에 대해 소정 거리로 선형으로 이동하는 플런저(52)의 단부와 결합할 수 있다. 오목 리세스(77) 및 수직 스프링과 관련 플런저(52) 사이의 각각의 인터페이스들은 이러한 힘들이 플런저 운동으로 선형적으로 변형되고 플런저(52)에 대해 도시된 표면 판(52')과 같은 각각의 플런저와 결합하는 편평 판(52')이 관련 센서(42)로 이송되는 것을 보장한다. 센서(42, 43 및 46, 47)는 본체(75) 내에 형성된 관련 포켓(42', 43') 내에 장착되어, 판(12) 상의 수직력이 패드(62, 63, 66 및 67) 및 이들과 관련 플런저 조립체를 통해 센서(42, 43, 46 및 47)로 전달된다. 전기 전도체(142, 143, 146 및 147, 도2 및 도9)는 센서들을 전향륜(10)의 보호된 저부면(14) 상에서 신호 처리 회로(200, 200')에 전기적으로 결합한다. 각각의 4개의 수직방향 센서는 정합 원통형 개구(72), 리세스(77) 및 이들과 관련된 플런저들과 실질적으로 동일한 구조이다.
이제 도5를 참조하면, 수평 또는 길이방향으로 연장하는 센서(40 내지 43)는 각각의 힘-감지 유닛(70a, 70b)의 본체(75) 내에 형성된 리세스(90) 내에 장착된다. 센서(40)는 장착 클립(103', 도8a)으로 대향 슬롯(40b, 도8 및 도8a)들에 의해 판(101)에 포획되어 유지된다. 클립(103')은 판(101)의 대향하는 표면 위에서 이격되어 판(101)에 용접된 에지(105')를 구비한다. 클립(103')은 센서(40, 41)들과 각각 관련된 패드(100, 102, 104 및 106)와 같은 한 쌍의 탄성 중합체 스프링에 의해 작동되는 관련 플런저(50)의 외부 대향부와 함께 판(101)과 가압 판(50')에 대해 센서(40)를 위치시키는 정지 탭(109)을 포함한다. 클립(103')은 도8에 도시되어 있지 않고, 플런저(50)는 도8a에 도시되어 있지 않다. 연속하여 적층되어 결합된 한 쌍의 탄성 중합체 스프링이 센서에의 예비 하중 인가를 허용하여 가속력 및 감속력 모두가 [전향륜의 길이방향 축(Lo)의 각각의 측면 상의 2개인] 4개의 수평방향 센서 각각에 의해 검출되도록, 길이방향 또는 수평 힘 센서(40 내지 43)의 각각과 연결되어 사용된다.
패드(100, 102)와 같은 탄성 중합체 스프링은 플런저(50)의 플런저(58, 59)들을 수용하기 위한 개구(101', 도8)를 구비한, 하방으로 연장하는 중간 판(101)의 대향 측면들 상에 장착된다. 각각의 판(101)은 도5 및 도8에 도시된 패드(100)와 같은 탄성 중합체 스프링 또는 패드를 수용하는 직사각형 시트(seat)(103, 도8)를 포함한다. 리세스(90)의 외부벽(110, 112)은 단부 판(120) 상에 장착된 패드(102)와 같은 탄성 중합체 패드가 후술되는 바와 같이 관련 센서(40)에 예비 하중을 인가하기 위해 패드(100)와 결합하는 것을 허용하도록 벽을 관통하는 직사각형 개구(111)를 구비한다.
단부 판(22, 24)은 외부 판(120, 122, 도3) 위로 연장하고, 4개의 감지 유닛 각각에 대해 센서(40 내지 43)에 예비 하중을 인가하기 위한 4개의 감지 유닛 각각의 전후방 측면에서 한 쌍의 이격된 나사결합 체결구(107)를 수용하는 개구를 포함한다. 체결구(107)는 도4에 가장 잘 도시된 바와 같이 판(101) 내의 나사 결합된 개구(105)에 의해 나사식으로 수용된다. 그러므로, 체결구(107)의 조임은 센서에 예비 하중을 인가하기 위해 대응 센서(40 내지 43)들과 결합 상태로 플런저(50)를 편의시키도록, 4개의 감지 유닛 각각을 위해 탄성 중합체 스프링 또는 패드(100, 102 및 104, 106)와 힘-감지 유닛의 대향 측면 상의 대응 스프링을 가압한다. 탄성 중합체 스프링(100, 102, 104 및 106)은 또한 전술된 수직방향 센서의 형상과 유사한 벨형 오목 진입부(77', 도3 및 도4)를 구비한 개구와 연통하여, 개구(72) 내부로의 탄성 중합체 스프링의 압출이 트레일러로부터 히치까지 인가된 힘이 선형 이동으로 변환되고, 이 선형 이동은 수평방향 센서에 전달되어 이에 응답하는 선형 출력 신호를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 수평 및 수직방향 센서 플런저 각각을 위한 대응하는 원통형 개구(72)를 둘러싸는 오목 반경부 각각은 약 2㎜의 반경을 가짐으로써, 오목한 진입 리세스(77, 77')의 직경은 각각의 플런저 조립체(50)와 관련된 플런저(52)를 수용하기 위해 개구(72)의 직경보다 큰 대략 4 ㎜이다. 양호한 실시예에서, 길이방향 스프링(100, 102, 104 및 106) 각각은 대략 73 ㎜ × 36 ㎜의 치수와 대략 13 ㎜의 (도3에서 좌측에서 우측으로의) 두께의 치수 범위를 갖고, 전술된 수직 스프링과 동일한 재료로 제조된다.
도5에 도시된 바와 같은 힘-감지 유닛 본체부(75) 내부로 연속하여 삽입되고 이어서 수직 스프링(62, 63)이 이미 장착된 도6에 도시된 직사각형 하우징(20a) 내에 장착되는 탄성 중합체 스프링에 관하여 위치되는 센서 및 플런저가 위치되는 상태로, 힘-감지 유닛 각각의 조립이 도5 및 도8에 도시되어 있다. 부분적으로 조립된 힘-감지 유닛에 있어서, 체결구(107)는 센서들에 예비 하중을 인가하기 위해 플런저를 센서(40 내지 43)와 결합 상태로 이동시켜 가속력 및 감속력이 4개의 길이방향 센서 각각에 의해 감지될 수 있도록, 개구(62)와 연통하는 벨형 리세스(77')로 탄성 중합체 스프링(100, 102, 104 및 106)을 변형시키는 상태로 길이방향 센서(40 내지 43)에 예비 하중을 인가시키도록 조립체의 판(101) 내부의 개구(105)를 통해 연장된다.
각각의 센서(40 내지 47)는 각각의 힘-감지 유닛을 위해 신호를 처리하는 전기 회로(200, 200')와 인터페이싱하도록 각각의 센서와 결합하는 동축 전도체를 포함하는 전도체(140 내지 147, 도2 및 도9)에 의해 결합된다. 온도 센서(190)는 도2에 도시된 바와 같이 벽(24) 상에서와 같이 편리한 위치에서 전향륜에 결합될 수도 있고 전도체(191)를 통해 적어도 전기 회로(200)에 결합될 수 있다.
센서의 기계적 구조, 센서 작동 플런저, 8개의 감지 유닛 각각과의 관계와 프레임 하부의 전향륜에 대한 8개의 감지 유닛의 관계와 함께 탄성 중합체 스프링이 설명되었고, 이제 도9에 도시된 전기 회로(300) 및 센서로부터의 신호에 대한설명이 도9와 관련하여 간략히 설명될 것이다.
용량성 센서(40 내지 47)는 주파수를 변경시키도록 용량의 변화에 응답하는 전압 조절형 오실레이터와 같은 종래 설계인 회로(200, 200')에 결합되고, 주파수는 주파수의 디지털 신호 표시로 변환될 수 있고, 그러므로 용량은 전향륜 상의 킹핀 인가 압력으로부터 센서에 인가된 힘에 관련된다. 수직방향 센서 상의 힘은 좌측과 우측에서 80,000 뉴톤으로 대략 0 내지 160,000 뉴톤의 범위이다. 길이방향 센서에 인가된 길이방향 힘은 -80,000 뉴톤으로부터 +80,000 뉴톤까지 변화한다. 회로(200, 200')는 전향륜의 저부면에 장착되고 차량 자체에 장착된 전기 회로(320)에 결합되는 적절한 전기 전도체(310)에 의해 결합된다.
회로(320)는 적절한 인터페이스 회로(340)를 통해 전도체(310)에 결합되고 종래의 방법으로 버스(bus, 355)를 통해 정보 표시 유닛(350)에 연결되는 마이크로 프로세서(microprocessor, 330)를 포함한다. 마이크로 프로세서(330)는 온도 센서(190)에 의해 검출된 온도의 함수로서 탄성 중합체 재료를 위한 소정의 보정 정보를 인가하도록 프로그램되어 있고, 롤 모멘트 정보를 제공하도록 가감될 수 있는 좌우측 수직 하중 정보를 제공하기 위하여 8개의 센서의 각각으로부터의 신호에 응답한다. 또한, 8개의 신호는 전방 및 후방 수직 하중을 검출함으로써 채용되는 데, 이는 피치 모멘트 정보를 제공하도록 가감될 수 있다. 4개의 수직방향 센서는 전체 수직 하중 정보를 제공하면서 길이방향 좌우측 신호가 정보 표시 유닛(350)에 모두 인가될 수 있는 요 정보를 가감할 수 있도록 추가된다. 이러한 신호는 또한 차량과 트레일러의 안전한 감속을 위해 제동 작동을 제한하거나 운전자가 트랙터트레일러를 안전하게 제어하도록 청각적 또는 시각적 경보 신호에 응답할 수 있도록 초과의 피치, 요오 또는 롤 경향을 운전자에게 지시하는 경보 신호를 위해 통상 트랙터 제작자에 의해 제공되고 마이크로 프로세서를 포함하는 트랙터 제어 모듈(360)에 적용될 수 있다.
그러므로 본 발명의 시스템에서, 신호는 킹핀의 수직축의 좌우측과 선단 및 후단에 대해 수평 및 수직 방향으로 트레일러와 트랙터 사이에서 연장하는 결합력을 정확하게 측정하기 위해 차량 작동자에 의해 사용되도록 제공된다. 시스템은 본 발명의 개선된 힘-감지 유닛에 의해 트레일러로부터 트랙터에 인가되는 힘에 대해 공지된 방식과 관련된 전기 신호를 제공한다.
당해 기술분야의 숙련자들은 본 명세서에 개시된 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다양한 변형이 특허청구범위에 의해 한정된 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 전향륜 히치와 통합될 수 있고 환경으로부터 보호되고 롤, 피치 및 요오에 관한 정보를 제공하기 위해 길이방향 축 및 수직축을 따라 힘을 정확하게 측정할 수 있는 감지 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (29)

  1. 힘-감지 전향륜 조립체에 있어서,
    각각의 포켓 내에 힘-감지 유닛을 수용하기 위해 저부면 내에서 좌측 포켓 및 우측 포켓을 구비한 전향륜과,
    각각의 포켓 내에 장착된 힘-감지 유닛을 포함하고,
    상기 각각의 힘-감지 유닛은 전향륜의 횡축의 전방과 후방으로 위치된 한 쌍의 수직방향 센서와 전향륜의 횡축의 선단 및 후단으로 위치된 한 쌍의 수평방향 센서를 포함하여, 상기 힘-감지 유닛이 트랙터에 대한 트레일러의 결합부에 대한 전체 수직 하중, 롤, 피치 및 요오 정보를 결정하는 데 사용되는 8개의 힘-감지 정보 채널을 제공하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 힘-감지 유닛은 상기 각각의 센서를 수용하기 위한 리세스를 구비한 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 본체는 각각의 센서와 연결된 플런저를 수용하기 위한 원통형 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 본체는 각각의 센서와 연결된 탄성 중합체 스프링을 수용하기 위한 리세스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 플런저가 연장하는 개구에는 탄성 중합체 재료가 상기 원통형 개구 내부로 선형으로 변형되는 것을 허용하는 오목한 인터페이스가 형성된 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수평방향 센서는 각각의 수평방향 센서와 연결된 플런저에 예비 압축 하중을 인가하기 위해 연속하여 결합된 한 쌍의 탄성 중합체 스프링과 체결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 전체 수직 하중, 롤 모멘트, 피치 모멘트, 요오 모멘트 및 길이방향 하중의 표시를 위한 신호 정보를 제공하기 위하여 상기 센서에 결합된 전기 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 전체 수직 하중, 롤 모멘트, 피치 모멘트, 요오 모멘트 및 길이방향 하중을 표시하기 위해 상기 전기 회로에 결합된 표시부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  9. 제4항에 있어서, 상기 수직 탄성 중합체 스프링 및 수평 탄성 중합체 스프링은 고무와 중합체 재료 중 하나로 제조된 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수직방향 센서를 위한 상기 스프링은 약 70 ㎜ × 90 ㎜의 치수와 약 15 ㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수평방향 센서를 위한 스프링은 약 36 ㎜ × 73 ㎜의 치수와 약 13 ㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 센서는 용량 센서인 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  13. 전향륜 조립체를 위한 힘-감지 유닛에 있어서,
    트랙터 장착 가능 브라켓과 전향륜 사이에서 전향륜에 대해 결합되는 하우징과,
    전향륜의 횡축의 전방과 후방으로 상기 하우징 내에 위치된 한 쌍의 수직방향 센서와,
    전향륜의 횡축의 선단 및 후단으로 상기 하우징 내에 위치되어, 상기 트랙터에 대한 트레일러의 결합부에 관한 힘-감지 정보를 제공하는 한 쌍의 수평방향 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하우징은 각각의 센서와 연결된 탄성 중합체 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  15. 제14항에 있어서, 상기 하우징은 각각의 센서와 탄성 중합체 스프링 사이에서 연장하는 플런저를 수용하는 원통형 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  16. 제15항에 있어서, 상기 플런저가 연장하는 상기 개구는 탄성 중합체 재료가 상기 원통형 개구 내부에서 변형되는 것을 허용하는 오목한 반경부를 구비한 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수평방향 센서는 상기 센서들에 예비 압축 하중을 인가하기 위해 연속하여 결합된 한 쌍의 탄성 중합체 스프링과 체결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수직 탄성 중합체 스프링 및 수평 탄성 중합체 스프링은 고무와 중합체 재료 중 하나로 제조된 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수직방향 센서를 위한 상기 스프링은 약 70 ㎜ × 90 ㎜의 치수와 약 15 ㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  20. 제19항에 있어서, 상기 수평방향 센서를 위한 스프링은 약 36 ㎜ × 73 ㎜의 치수와 약 13 ㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  21. 제13항에 있어서, 한 쌍의 힘-감지 유닛이 전향륜의 대향 측면들에 장착되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 힘-감지 유닛.
  22. 힘-감지 전향륜 조립체에 있어서,
    전향륜과,
    상기 전향륜의 대향 측면들 상에 장착되는 한 쌍의 힘-감지 유닛을 포함하고,
    각각의 힘-감지 유닛은 전향륜의 횡축의 전방과 후방으로 위치된 한 쌍의 수직방향 센서와, 전향륜의 횡축의 선단 및 후단으로 위치된 한 쌍의 수평방향 센서를 포함하여, 상기 힘-감지 유닛이 8개의 힘-감지 정보 채널을 제공하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 센서는 용량성 센서인 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  24. 제22항에 있어서, 상기 전향륜은 상기 힘-감지 유닛을 수용하기 위해 저부면에 형성된 포켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  25. 제22항에 있어서, 각각의 힘-감지 유닛은 상기 각각의 센서를 수용하는 리세스를 구비한 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  26. 제25항에 있어서, 상기 본체는 각각의 센서와 연결된 플런저를 수용하기 위한 원통형 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 본체는 각각의 센서와 연결된 탄성 중합체 스프링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  28. 제27항에 있어서, 상기 수평방향 센서는 상기 연결된 센서에 예비 압축 하중을 인가하기 위해 연속하여 결합된 한 쌍의 탄성 중합체 스프링과 체결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 탄성 중합체 센서는 패드이고, 상기 플런저가 형성된 개구는 탄성 중합체 재료가 상기 원통형 개구 내에서 선형으로 변형되는 것을 허용하는 상기 패드와의 오목한 인터페이스를 갖는 것을 특징으로 하는 힘-감지 전향륜조립체.
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