KR20190042278A - 타이어 하중 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 공차 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 이용하여 공차기준 재설정 기울기를 생성하는 공차기준 재설정 기울기 생성 과정; 공차 상태에서의 타이어 하중인 공차 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정; 기준 하중의 화물을 적재한 적재 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 온도와 압력을 이용하여 적재기준 재설정 기울기를 생성하는 적재기준 재설정 기울기 생성 과정; 기준 하중의 화물을 적재한 적재 차량 상태에서의 타이어 하중인 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정; 및 상기 공차기준 재설정 기울기, 타이어별 공차 타이어 하중, 적재기준 재설정 기울기, 및 타이어별 기준적재 타이어 하중을 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 화물 적재 타이어 하중 산출 과정;을 포함할 수 있다.

Description

타이어 하중 보정 방법{Method for compensating tire load}

본 발명은 타이어 하중 보정 방법으로서, 화물 적재된 차량의 타이어 하중을 산출하고 이를 보정하는 타이어 하중 보정 방법에 관한 것이다.

현재 대용량의 화물 운송 차량의 경우 법으로 지정한 법적 허용 적재 중량을 넘지 않는 범위 내에서 화물을 운송하여야 하는데 이를 적정 화물 중량을 측정하기가 어려워 과적하는 경우가 많다. 이러한 과적은 차량의 운행 상태에도 부정적 영향을 미치고 필요 이상의 하중을 도로에 가하게 되어 도로 파손 및 도로 유지관리 비용이 상승되는 원인이 되기도 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 현재 화물차량의 경우 화물 적재시 적재하중이 늘어날 때 마다 서스펜션의 한 종류인 판스프링의 각도가 기울어지는 정도에 따라 무게를 환산해서 적재하중을 측정하는 방법, 에어 서스펜션에 걸리는 압력의 변화를 무게로 측정해서 적재하중을 측정하는 방법이 상용화되어 사용되고 있으나 가격이 비싸고 설치 과정도 복잡할 뿐만 아니라 판스프링 측정 방식의 경우 시간이 지나면서 판스프링의 탄성이 떨어져서 오차가 발생되는 단점이 있다.

이런 점을 감안하여 현재 상용화되어 시판중인 타이어 압력감지시스템( Tire Pressure Monitoring System, 이하 TPMS)의 온도, 압력 측정 장치를 이용하여 화물 운송차량의 적재량에 따라 TPMS 상의 타이어의 온도와 압력 변화를 측정하여 화물 적재 하중을 관리해주는 소프트웨어와 장치에 관한 특허가 등록되어 있다. 즉, 본 출원인은, 타이어의 온도와 압력을 상시적으로 관리하여 적정 수준을 유지하는 TPMS의 기본 원리와 기술을 이용하여 화물 적재시 화물 운송 차량의 화물 적재량이 증가함에 따르는 TPMS 상의 타이어압력 변화를 측정하여 법적 최대 적재 하중을 넘지 않도록 관리해주는 특허(한국등록특허 10-1729260)를 등록받았다.

한국등록특허 10-1729260은, 공차 상태일 때의 타이어 압력과 최대적대 상태일 때의 타이어 압력 간의 기울기를 이용하여 실제로 화물이 적재되었을 때의 측정되는 타이어 압력에 따라서 타이어 하중을 산출함으로써, 화물 적재 하중을 관리해준다.

도 1을 참조하여 상술하면, 공차 상태에서 주행 직전 타이어의 압력과 온도를 고유 초기값으로 읽어들여 저장한다. 이때 타이어 내부의 온도는 계절적 요인이나 하루 중 시간대 별로 차이를 무시하고 처음 공차인 상태에서 주행 직전의 휠축에 결합된 각 타이어의 개별 타이어 압력 및 온도값을 측정한다.(도 1의 A점)

그 다음 공차인 상태에서 30분 주행 후 첫 번째와 마찬가지로 휠축에 결합된 타이어의 압력 및 온도값을 측정하여 저장한다(도 1의 B점). 이 두 점을 연결하면 각 타이어의 온도 변화에 따른 압력값의 변화 그래프를 구할 수 있게 된다.

그 다음 순서로 차량 운행 직전에 각 차종별로 정해진 차량형식승인 총하중에 (본 출원인에 의해 출원된 한국등록특허 10-1729260에서 공차하중 + 최대적재 하중의 의미로 차량형식승인 최대적재하중이란 용어로 쓰였으나 여기서부터는 의미를 명확하게 하기 위하여 차량형식승인 총하중으로 쓰기로 한다, 아울러 차량형식 승인상 최대로 적재할 수 있는 화물의 하중을 최대적재하중이라고 하기로 한다) 맞추어 최대적재하중(예를 들어 덤프트럭의 각 타이어당 최대적재하중이 3ton이면 3ton)을 적재한 후 각 타이어의 온도와 압력을 읽어 들이고 이 값을 저장한다(도 1의 C점).

이렇게 최대적재하중을 적재한 상태에서 30분 운행 후 각 타이어별 온도와 압력을 읽어들이고 저장한다(도 1의 D점).

이렇게 측정된 공차 정지 상태에서의 온도와 압력과, 공차 상태에서 30분 주행 후의 측정된 온도와 압력의 두 점을 직선으로 연결하면, 도 1의 직선 AB와 같이 공차 상태에서의 온도 값의 변화에 따른 압력값의 변화량을 보여주는 그래프(이하, '공차기준 기울기'라 함)를 구할 수 있다. 또한 같은 방식으로 최대적재하중 상태에서 정지 상태일 때와 30분 운행 뒤에 측정된 두 값을 각각 연결하면 도 1의 직선 C-D, 즉 최대적재하중 상태에서의 온도값에 따른 압력값의 변화량을 보여 주는 그래프(이하, '최대적재기준 기울기'라 함)를 구할 수 있다.

이러한 공차기준 기울기와 최대적재기준 기울기를 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때의 측정되는 타이어 압력에 따라서 타이어 하중을 산출하는 것이다. 예를 들어 도 1에서 화물 탑재 후에 섭씨 50℃에서 측정되는 제1타이어(1축 L/H)의 타이어 압력이 142psi일 경우, 이러한 142ps는 제1타이어의 공차기준 기울기와 제1타이어의 최대적재기준 기울기간의 수직선상에서 중간 지점에 해당된다. 따라서 공차기준 기울기의 전제 조건인 2ton과 최대적재기준 기울기의 전제 조건인 5ton의 중간값(1/2)인 3.5ton이 제1타이어에 가해지는 타이어 하중으로서 산출된다.

마찬가지로 도 2의 경우에서, 화물 탑재 후에 섭씨 50℃에서 측정되는 제1타이어 압력이 145ps일 경우, 이러한 145ps는 제1타이어의 공차기준 기울기와 제1타이어의 최대적재기준 기울기간의 수직선상에서 3/4 지점에 해당된다. 따라서 공차기준 기울기의 전제 조건인 2ton과 최대적재기준 기울기의 전제 조건인 5ton간의 3/4값인 4.25ton이 제1타이어에 가해지는 타이어 하중으로서 산출된다.

상기의 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 초기 세팅되는 공차기준 기울기와 최대적재기준 기울기를 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때의 측정되는 타이어 압력에 따라서 타이어 하중을 산출하고 있다.

그런데 현실적으로 각 휠축의 타이어 공기압력은, 자연적 누기(漏氣), 타이어 교체 등으로 인하여 타이어 공기압 변동이 발생될 수 있다. 예를 들어, 사용 환경과 시간의 경과에 따라 다르지만 평균적으로 매월 1~2% 정도의 타이어 내 공기가 자연적으로 누기되며 이에 따라 타이어 압력의 변화가 생긴다. 이 때문에 산출 기반이 되는 공차기준 기울기와 최대 적재 기반 압력 기울기는 차량의 운행 시간이 많아질수록 달라지게 된다.

즉, 차량의 운행시간이 많아질수록 타이어 바람이 빠지거나, 타이어 교체 등의 복합적인 이유로 인하여, 공차 상태에서 측정되는 도 1의 A점 및 B점, 최대적재 상태에서 측정되는 도 1의 C점 및 D점이 달라질 수 있다. 따라서 결과적으로 운행 시간이 많이 경과할 경우에는, 초기 세팅되는 A-B 직선인 공차기준 기울기와 C-D 직선인 최대적재기준 기울기가 맞지 않게 된다.

타이어 압력을 이용하여 타이어 하중을 산출함에 있어서, 주기적으로 A-B 직선인 공차기준 기울기와 C-D 직선인 최대적재기준 기울기를 재설정한 후 재설정된 기울기를 이용하여 타이어 하중을 산출해야 한다. 따라서 타이어 내 압력변화를 무시하고 적재하중을 정확히 측정하기는 어려움이 있으므로, 이러한 타이어 압력변화를 자동으로 보정하여 적재 하중을 정확히 산출하는 방안이 반드시 필요하다.

한국등록특허 10-1729260

본 발명의 기술적 과제는 차량 운행 기간 중 자연누기, 타이어 마모 및 타이어 교체 등의 이유로 타이어 압력 변화가 발생하더라도, 자동으로 보정하여 적재 하중을 정확히 산출하는 보정 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 공차의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후의 각 타이어별 온도와 압력값을 측정하는 것과 함께 미리 설정된 보정 온도 (여기서 보정온도는 특정 온도에서의 각 타이어의 압력값을 산출하기 위해 임의로 설정한 온도. 이 특정온도에 도달했을 때의 각 타이어의 압력값을 구하면 이를 모두 합산하는 방식으로 차량 전체의 타이어 압력값을 구할 수 있다. 여기서는 50℃를 보정온도로 설정하였다 ) 도달할 때의 압력을 읽어 들여 저장하는 공차 기준 재설정 기울기를 생성하는 공차 기준 재설정 기울기 생성 과정; 공차 상태에서의 각 타이어에 가해지는 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정; 기준하중의 화물을 적재한 적재 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 각 타이어의 온도와 압력을 이용하여 적재 기준 재설정 기울기를 생성하는 적재 기준 재설정 기울기 생성 과정; 기준하중의 화물을 적재한 상태에서 타이어에 가해지는 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정; 및 상기 공차 기준 재설정 기울기, 타이어별 공차 타이어 하중, 적재 기준 재설정 기울기, 및 타이어별 기준적재 타이어 하중을 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 화물 적재 타이어 하중 산출 과정;을 포함할 수 있다.

도 7에서의 공차기준 재설정 기울기 생성 과정은(S510)은, 공차 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 공차 시동 온도 및 압력 측정 과정; 30분 주행 후의 온도와 압력값의 측정과 이와 별도로 이미 설정된 상기 보정 온도에 도달할 때의 각 타이어별 온도와 압력을 측정하여 저장하는 공차 주행 압력 측정 과정; 및 온도축인 X축과 압력축인 Y축으로 이루어진 XY좌표에서, 공차 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 주행 중에 측정된 각 온도별 압력을 연결하여 공차 기준 재설정 기울기를 생성하는 공차기준 재설정 기울기 설정 과정;을 포함할 수 있다.

타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정은(S520), 상기 보정 온도에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 공차 타이어 합산 압력을 산출하는 공차 타이어 합산 압력 산출 과정; 상기 공차 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 공차 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 압력 비율 산출 과정; 및 공차 중량에 각 타이어의 공차 타이어 압력 비율을 곱하여, 공차 상태에서의 타이어에 가해지는 하중인 공차 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 공차 타이어 압력 비율 적용 과정;을 포함할 수 있다.

상기 적재 기준 재설정 기울기 생성 과정은(S530), 기준하중의 화물을 적재한 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 적재 시동 온도 및 압력 측정 과정; 기준하중 적재 차량의 30분 주행후의 각 타이어별 온도와 압력의 측정과 이와 별도로 이미 설정된 상기 보정 온도에 도달할 때의 각 타이어별 온도와 압력을 측정하여 저장하는 적재 주행 압력 측정 과정; 및 적재 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 주행 중에 측정된 각 온도별 압력을 연결하여 적재 기준 재설정 기울기를 생성하는 적재 기준 재설정 기울기 설정 과정;을 포함할 수 있다.

상기 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정은(S540), 상기 보정 온도에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 적재 타이어 합산 압력을 산출하는 적재 타이어 합산 압력 산출 과정; 상기 적재 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 적재 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 타이어별 적재 타이어 압력 비율 산출 과정; 및 상기 기준 중량에 각 타이어의 적재 타이어 압력 비율을 곱하여, 기준 중량의 화물을 적재한 상태에서의 타이어 하중인 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 적재 타이어 압력 비율 적용 과정;을 포함할 수 있다.

공차 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 온도와 압력을 연결하여 생성한 공차기준 기울기를 저장하는 공차기준 기울기 저장 과정; 최대적재 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 온도와 압력을 연결하여 생성한 최대적재 기준 기울기를 저장하는 최대적재 기준 기울기 저장 과정; 공차기준 기울기 저장 및 최대적재 기준 기울기 저장이 있은 후 미리 설정된 주행기간이 경과된 후에, 상기 공차기준 기울기, 최대적재 기준 기울기를 이용하여 운행 기간 경과 공차 타이어 압력을 산출하는 운행 기간 경과 공차 타이어 압력 산출 과정; 상기 공차기준 기울기 저장시의 공차 차량의 타이어 압력값과, 상기 운행 기간 경과 공차 타이어 압력값간의 차이인 압력 보정값을 생성하는 압력 보정값 생성 과정; 상기 공차기준 기울기, 최대적재하중 기준 기울기를 이용하여 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 보정전 압력값 산출하는 보정 압력 선도 산출 과정; 및 상기 화물 적재 타이어 보정전 압력값에 상기 압력 보정값을 증감하여 화물 적재 타이어 보정 하중을 산출하는 화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정;을 포함할 수 있다.

상기 화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정은, 도12에서 예시되는 바와 같이 주행기간 경과 임의 적재 화물의 타이어 하중을 Y, 공차 하중을 E, 차량형식승인 총하중을 F, 상기 자연 누기 후 공차 기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y3, 자연 누기 후 상기 최대적재하중 기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y4, 임의 적재 화물의 보정 온도에서의 압력값을 y5라 할 때, Y = E + (F - E) × (y5-y3)/(y4-y3)에 의해 산출됨을 특징으로 할 수 있다.

또한 타이어 공기의 자연적 누기, 타이어 교체시 타이어 공기 주입량 변동으로 인한 압력 변동을 정확히 보정하기 위해서 차량의 수평상태를 알려주는 차량자세센서를 차량에 부착하여 타이어 보정에 사용하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 이미 상용화되어 사용 중인 TPMS를 이용하여 큰 비용을 투입하지 않고도 소프트웨어와 장치의 일부 변경을 통하여 타이어 온도와 압력의 변화를 측정하여 적재하중을 산출해 낼 수 있다. 이를 통하여 과적을 방지함으로써 화물 차량 운전자들의 과적에 따른 벌금이나 벌점으로 인한 불이익을 방지할 수 있다. 공사현장에서 대략적 무게로 추정하는 운임료에 대하여 정확한 적재하중 측정값을 근거로 운임료에 의한 쌍방간의 불만 해소 효과가 있다. 적절한 화물 적재로 도로 파손 및 변형을 최소화할 수 있으며 이에 따르는 복구 비용이 줄어들어 막대한 예산 낭비를 막을 수 있다.

도 1 내지 도 3은 기존의 타이어 하중 산출을 위한 기울기 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 4축의 휠축을 가지는 대형차량에 구비되는 타이어 예시 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 조건별 타이어 압력을 나타낸 테이블(보정1 방식 적용).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기준 기울기를 재설정한 기준 재설정 기울기를 이용하여 타이어 하중을 산출하는 제1보정 방안으로 타이어 하중을 산출하는 과정을 도시한 플로차트.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공차기준 재설정 기울기 생성 및 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정을 도시한 플로차트.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적재기준 재설정 기울기 생성 및 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정을 도시한 플로차트.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재설정되는 기울기의 그래프를 도시한 그림.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안으로 타이어 하중을 산출하는 과정을 도시한 플로차트.
도 11은 보정값 적용에 따른 각 조건별 타이어 압력을 나타낸 테이블 (보정2 방식 적용).
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보정값 산출 근거가 되는 그래프를 도시한 그림.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 출원인에 의해 출원된 한국등록특허 10-1729260는, 개별적으로 타이어별로 저울 측정을 거치지 않고도 각 타이어의 하중을 산출한다. 이를 나타낸 것이 도 3의 기존의 타이어 하중 산출을 위한 기울기 그래프이다 즉, 공차 상태일 때의 타이어 압력과 최대적재하중 상태일 때의 타이어 압력간의 기울기를 이용하여 실제로 화물이 적재되었을 때의 측정되는 타이어 압력에 따라서 타이어 하중을 산출해주고 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하여 간략하게 설명하면, 1축의 L/H에 위치한 제1타이어에 가해지는 공차 하중이 2ton이고 이 화물차량의 형식승인 최대적재하중이 3ton이라고 가정한다. (현행 도로교통법상 법적 허용 축하중은 10ton임을 근거로 예시) 그리고 화물 차량에 임의의 화물을 적재한 후 타이어 압력을 측정해 보니 50℃에서 180psi로 나타났다면(T3(x1,y3), 공차 상태의 온도 압력 그래프인 직선 A-B와 최대적재하중 상태의 온도-압력 그래프인 직선 C-D를 기준으로 50℃일 때의 각각의 압력값 T1(x1,y1)과 T2(x1,y2)의 값을 이용하여 아래의 [수학식 1]로서 나타낼 수 있고 이를 통해 임의 화물의 하중을 산정할 수 있다.

[수학식 1]

Y = E + (F - E) × (■ - y1) × (y2 - y1)

여기서, Y는 실적재 하중, E는 공차 하중(차량 제조사에서 제공되는 값), F 는 차량형식승인 총하중 (공차하중+최대적재하중), y1은 공차상태에서 온도가 x1일 때의 1축 L/H타이어 압력, y2는 최대적재하중 적재시의 온도가 x1일 때의 1축 L/H타이어 압력, ■는 공차상태에서 어떤 양의 화물 적재 시 후 온도가 x1일 때의 측정되는 1축 L/H타이어 압력값을 말한다.

예를 들어, 측정 시점에서의 타이어 온도가 50℃ 인 상태에서 임의의 화물은 적재한 후 압력값이 T3(x1,y3) 로 나타날 경우, E는 2ton, F는 5ton, y1은 160, y2는 200, ■는 y3 값인 180이 된다.

이를 식에다 적용하면 공차 하중을 포함한 실적재하중값 Y=2ton+(5ton-2ton)*(180-160)/(200-160)=3.5ton으로 나타나며 공차하중 2ton을 제하면 1.5ton의 화물을 적재하였음을 알 수 있고 과적 상태가 아님을 알 수 있다.

만약 임의의 적재 화물을 적재한 상태에서 1축 LH의 값이 T4(x1, y4)이라고 한다면 y4의 값은 220이므로 동일한 방식으로 위의 [수학식 1]을 이용하면 E는 2ton, F는 5ton, y1은 160, y2는 200, ■는 y4값인 220을 가지게 되어 실적재하중값 Y=2ton +(5ton-2ton)*(220-160)/(200-160)=6.5ton으로 나타난다. 이 값은 최대적재하중 5ton에 비해 1.5ton을 초과하여 화물을 적재하였음을 알 수 있다..

이런 방식으로 위에서 임의의 적재화물의 온도-압력 그래프를 각 타이어별로 생성하게 되면 같은 방식으로 각 타이어별로 가해지는 하중의 값들을 합산하면 차량 전체에 가해지는 공차 하중을 포함한 실적재화물의 총하중을 알 수 있게 되고, 축별로도 각기 합산을 통해 축하중을 알 수 있게 된다. 그 이후로는 어떤 화물이 적재되든 각 타이어에 부하되는 하중을 측정할 수 있게 된다.

그런데 이 방법을 사용하는데 있어 최대적재하중 그래프(직선 C-D)를 구하기 위해서는 공차를 제외한 특정한 무게의 화물을 적재하여야 한다는 번거로움이 있다. 즉 차량형식승인 총하중이 5ton일 때 공차하중 2ton을 제외하면 3ton의 최대적재하중값을 가진 화물을 구해야 하는데 이 과정이 번거롭고 절차와 시간이 많이 소요된다. 따라서 이러한 방법을 통하지 않고도 간단하게 최대적재하중 그래프 대신 (도3의 직선 C-D) 대신 임의의 화물을 적재하여 계근대에서 하중을 측정하였을 때 3.5ton으로 나타날 경우 이 차량의 정지상태에서의 온도-압력값과 30분 주행 뒤의 온도-압력값을 구하면 임의의 적재하중 그래프를 (즉 3.5ton 온도-압력 그래프, 도3의 직선 C`-D`)를 구할 수 있다. 이 임의 적재 상태에서의 온도-압력 그래프인 직선 C`-D`와 공차 상태에서의 온도와 압력값 그래프인 도3의 직선 A-B를 상기 [수학식 1]을 이용하여 차량에 적재되는 화물의 무게를 산정할 수 있게 된다. (이후 직선 C`-D`를 생성하기 위한 임의의 적재 화물의 하중을 기준적재하중이라 하기로 한다).

만약 측정 차량이 가변축을 장착하고 있고 이 축의 타이어에 대한 압력이 측정 초기에 읽어 들인 공차중량 압력값과 적재 후의 압력값이 같거나 작아 진 경우에는 가변 축이 전혀 하중을 받지 않고 있음을 알 수 있고 이를 하중 측정에서 자동으로 제외한다. 가변축을 내릴 경우에는 압력값의 변화에 따라 자동으로 산정하게 된다.

그런데 차량의 사용 중 타이어의 자연적인 누기 또는 타이어의 교체 등의 이유로 초기 단계에서 설정된 각 타이어의 온도와 압력이 각 타이어 별로 달라지게 되어 초기 설정된 온도 및 압력에 대한 보정이 필요하게 되는데 이에 대한 방법은 초기 설정된 공차시 타이어 압력값 및 적재시 타이어 압력값 변동을 재설정하거나 초기 압력값으로 보정이 필요하다.

즉, 초기 세팅된 기울기 그래프를 이용하여 타이어 하중을 산출하였는데, 타이어의 자연적 공기 누기, 타이어의 교체 등의 이유로 타이어의 압력이나 온도가 초기 설정값과 다른 상태로 변동시에, 본 발명은, i)초기의 기준 기울기가 아닌 기준 기울기를 재설정하여 생성한 기준 재설정 기울기를 이용하여 타이어 하중을 산출하는 제1보정 방안 또는 ii) 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 기존 방식으로 산출한 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안을 제시한다.

이하, 기준 기울기를 재설정한 기준 재설정 기울기를 이용하여 타이어 하중을 산출하는 제1보정 방안에 대하여 도 4 내지 도 9와 함께 상술하며, 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안에 대하여 도 10 내지 및 도 12와 함께 상술하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 4축의 휠축을 가지는 대형차량에 구비되는 타이어 예시 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 조건별 타이어 압력을 나타낸 테이블이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기준 기울기를 재설정한 기준 재설정 기울기를 이용하여 타이어 하중을 산출하는 제1보정 방안으로 타이어 하중을 산출하는 과정을 도시한 플로차트이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공차기준 재설정 기울기 생성 및 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정을 도시한 플로차트이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적재기준 재설정 기울기 생성 및 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정을 도시한 플로차트이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재설정되는 기울기의 그래프를 도시한 그림이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안으로 타이어 하중을 산출하는 과정을 도시한 플로차트이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 보정값 산출 근거가 되는 그래프를 도시한 그림이다.

우선, 본 발명의 제1보정 방안의 이해를 돕기 위하여 도 4, 도 5. 도 9와 함께 제1보정 방안의 예시를 설명한다.

(1단계) 공차 상태에서의 시동을 켜면 차량 자세센서 (가속도계 또는 자이로 등), 과적알람장치도 자동으로 활성화되어 각 타이어의 온도와 압력을 읽어 들여 저장한다. 이후 30분 정도 운행하면서 각 휠축 별로 특정 보정 온도 (20℃ 또는 60℃든 상관없지만 여기서 여름날의 기온을 감안하여 50℃를 기준으로 한다)에 도달할 때 각각의 압력을 읽어들여 저장한다. 이 과정을 통해 각 타이어별로 50℃에 도달 했을 때 각각의 압력을 알 수 있다. 각 타이어 별로 50℃에 도달했을 때의 압력은 전후축, 단륜과 복륜, 타이어의 마모 정도, 측정 당시 타이어 내부의 공기 주입량에 따라 같을 수도 있고 다를 수도 있다.

(2단계) 이와 동시에 30분 정도의 주행 중에 각 타이어의 압력과 온도를 읽어 들인다.

(3단계) 공차 상태에서 시동 전에 측정된 온도와 압력의 좌표값과 30분 주행 뒤의 온도와 압력값의 좌표를 연결하면 공차기준 재설정 기울기(A'-B')가 생성된다.(도 9)

(4단계) 50℃ 때 저장되었던 각 타이어의 압력값의 합을 구한 다음 이를 별도로 저장한다.

(5단계) 1단계에서 구한 50℃ 휠축별 타이어 압력값을 4단계에서 구한 각 타이어의 압력값의 합으로 나누어 각 타이어별 전체 압력값에서의 비율을 구한다.

(6단계) 이를 공자 하중(이 공차중량은 차량 제조사의 제원표로 이미 알고 있다. 여기서는 20ton으로 가정한다. 만약 제조사에서 공자 하중값이 주어지지 않는다면 공차상태에서 계근대를 이용하여 공자 하중을 구할 수 있다. 20ton에서 각 타이어별 압력 비율로 배분하게 되면 각 타이어별로 가해지는 공차하중이 산출되며 이를 좌우 휠축 타이별로 합산을 하면 각 축하중이 산정된다.

도 4와 도 5를 그리고 도 9를 기준으로 비교해보면 초기 세팅 상태에서 자연 누기로 인한 타이어 압력이 감소한 뒤의 4축 화물차량의 전체 총 타이어압력은 1560 psi인데 이중 제1타이어(1축 L/H)의 압력값은 160 psi라고 하면 전체 타이어 압력의 10.3%가 되며 이는 공차 상태에서 제1타이어에 가해지는 하중은 2.05ton이 된다. 따라서 제1타이어 기준 공차 상태에서의 공차기준 재설정 기울기(A'-B')(온도-압력 그래프)가 구성된다.

같은 방식으로 제1축에 있는 다른 제2타이어(1축 R/H)에 가해지는 하중은 2.12 ton이 되며 이를 합산하면 공차상태에서 제1축에 가해지는 축하중은 4.17 ton이 된다. 만약 임의의 화물을 적재하여 계근대에서 총하중을 재어보니 36ton으로 표시되면 총 적재화물의 하중은 공자 하중 20ton을 제하면 16ton임을 알 수 있다. 여기서 16ton 중량의 임의의 화물은 모래와 같은 비교적 균질하게 타이어에 압력을 가할 수 있는 화물일 수도 있고 암석 같은 위치에 따라 타이어에 각기 다른 압력을 가할 수 있는 비균질적인 화물도 있을 수 있으나 타이어별 개별적인 온도 압력 그래프로 각각의 타이어에 가해지는 하중을 측정 하기 때문에 적재 화물의 상태나 형태는 고려의 대상이 아니다.

여기서 16ton의 화물을 적재한 상태에서 전체 타이어의 압력이 보정온도 기준 공차상태에서의 전체압력 1560psi에서 1800psi로 변하고 제1타이어의 압력이 160psi에서 180psi로 변했다면 제1타이어가 전체 타이어 압력의 10.0%가 되고 이는 총하중 36ton 기준으로 약 3.60ton의 하중을 받게 된다는 것을 알 수 있다.

같은 방식으로 제2타이어(1축, R/H)가 165psi에서 181psi로 변했다면 제2타이어는 약 3.62ton의 하중을 받고 있음을 알 수 있다. 여기서 제1타이어와 제2타이어에 가해지는 하중을 다 더하면 1축에 대한 축하중은 7.22ton이 된다(도 5).

기준적재하중 상태에서 각 타이어별 온도와 압력값을 읽어 들인 후, 30분 정도 주행 중의 온도와 압력을 읽어 들이면 기준적재하중의 온도 압력 그래프인 적재기준 재설정 기울기(C'-D')를 도출해 낼 수 있는데 제1타이어와 관련해서는 2.05ton의 공차중량 직선 (A`-B`)와 3.60ton의 적재기준 재설정 기울기(C'-D')의 그래프를 도출해 낼 수 있으며, 마찬가지로 제2타이어의 경우 2.12ton의 공차 하중을 가진 (A`-B`)와 3.62 ton의 적재기준 재설정 기울기(C'-D')의 그래프를 가지게 된다.

이를 기준으로 제1축과 제2축에 가해지는 압력값의 변화에 대하여 적재하중을 측정하지 않고도 선행특허에서의 [수학식1]을 사용하여 어떤 화물을 실었을 경우 압력값의 변화값에 따른 적재하중을 자동적으로 산정할 수 있게 된다. 나머지 각 타이어에 가해지는 하중도 각기 독립적으로 구해지게 되는데 이러한 과정을 통하여 각 타이어별 하중을 구할 수 있게 되며 이를 같은 축의 좌우 타이어에 가해지는 하중을 더하면 축하중을 계산할 수 있고 좌측의 합과 우측의 합을 비교하면 좌우의 하중 분포가 적절한지 아니면 한 쪽으로 치우쳐 져 있는지를 쉽게 알 수 있게 된다. 마지막으로 각 타이어별 하중을 합산하면 화물 차량의 총 적재 하중을 구할 수 있게 된다.

이하에서는, 상기에서 설명한 제1보정 방안의 예시를 플로차트와 함께 상술하기로 한다.

본 발명의 제1보정 방안은 도 6에 도시한 바와 같이, 공차기준 재설정 기울기 생성 과정(S510), 공차 타이어 하중 산출 과정(S520), 적재기준 재설정 기울기 생성 과정(S530), 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정(S540), 타이어별 화물 적재 타이어 하중 산출 과정(S550), 언밸러스 및 과적 알람 과정(S560)을 포함할 수 있다.

공차기준 재설정 기울기 생성 과정(S510)은, 자연 누기 상태에서의 공차 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 공차 차량의 30분 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 이용하여 공차기준 재설정 기울기(A'-B')를 생성하는 과정이다(도 9).

공차기준 재설정 기울기 생성 과정(S510)은 도 7에 도시한 바와 같이, 공차 시동 온도 및 압력 측정 과정(S511), 공차 주행 압력 측정 과정(S512), 및 적재기준 재설정 기울기 설정 과정(S513)을 포함할 수 있다.

공차 시동 온도 및 압력 측정 과정(S511)은, 공차 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 과정이다. 시동을 켜면, 본 발명의 차량 자세센서, 과적알람장치가 활성화되어, 시동 후의 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장한다.

공차 주행 압력 측정 과정(S512)은, 공차 차량 주행이 이루어지는 동안, 각 타이어별로 설정된 보정 온도에 도달하였을 때의 각 타이어의 압력을 측정하여 저장하는 과정이다. 예를 들어, 보정 온도가 50℃로 설정되었다고 가정할 경우, 각 타이어별로 온도가 50℃에 도달할 때의 압력을 측정하여 저장한다.

공차기준 재설정 기울기 설정 과정(S513)은, 온도축인 X축과 압력축인 Y축으로 이루어진 XY좌표에서, 공차 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 연결하여 공차기준 재설정 기울기(A'-B')를 생성하는 과정이다. 도 9에 도시한 공차기준 기울기(A-B)에 대한 초기 설정된 후에, 시간이 지나게 되면, 타이어에서 바람이 빠지거나 타이어 교체로 인하여 기울기를 재설정할 필요가 있는데, 공차 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 30분 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 연결하여 도 7에 도시한 바와 같이 공차기준 재설정 기울기(A'-B')를 생성할 수 있다.

한편, 공차기준 재설정 기울기(A'-B') 생성이 있은 후, 공차 상태에서의 타이어에 가해지는 하중인 공차 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정(S520)을 가진다.

타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정(S520)은 도 7에 도시한 바와 같이, 공차 타이어 합산 압력 산출 과정(S521), 타이어별 공차 타이어 압력 비율 산출 과정(S522), 공차 타이어 압력 비율 적용 과정(S523)을 가질 수 있다.

공차 타이어 합산 압력 산출 과정(S521)은, 설정된 보정 온도에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 공차 타이어 합산 압력을 산출하는 과정이다. 예를 들어, 보정 온도가 50℃라 가정하면, 50℃일 때 저장되었던 각 타이어의 압력값의 합을 공차 타이어 합산 압력으로서 산출한다.

타이어별 공차 타이어 압력 비율 산출 과정(S522)은, 공차 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 공차 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 과정이다. 예를 들어, 4축 화물차량의 전체 총 타이어압력은 1560psi 인데 이중 제1타이어(1축 L/H)의 압력값은 160psi 라고 하면 전체 타이어 압력의 10.3%가 된다.

공차 타이어 압력 비율 적용 과정(S523)은, 공자 하중에 각 타이어의 공차 타이어 압력 비율을 곱하여, 공차 상태에서의 타이어 하중인 공차 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 과정이다. 예를 들어, 제1타이어(1축 L/H)의 압력값은 160psi로서 전체 타이어 압력의 10.3%에 해당되면, 이는 공차 상태에서 제1타이어에 가해지는 공차 타이어 하중은 전체 공자 하중 20ton의 10.3%로서 2.05ton이 된다.

한편, 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정(S520)을 거친 후, 적재기준 재설정 기울기 생성 과정(S530)을 가진다. 적재기준 재설정 기울기 생성 과정(S530)은, 기준적재하중 상태에서 차량의 시동 후에 온도와 압력을 측정한 후 30분 주행 후에 측정된 각 타이어의 온도와 압력을 이용하여 도 9의 적재기준 재설정 기울기(C'-D')를 생성하는 과정이다.

적재기준 재설정 기울기 생성 과정(S530)은 도 8에 도시한 바와 같이, 적재 시동 온도 및 압력 측정 과정(S531), 적재 주행 압력 측정 과정(S532), 적재기준 재설정 기울기 설정 과정(S533)을 가질 수 있다.

적재 시동 온도 및 압력 측정 과정(S531)은, 기준적재하중 상태에서 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 과정이다. 예를 들어, 16ton의 화물을 공차중량 20ton 차량에 적재하고 시동 건 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 것이다. 따라서 총 36ton 하중을 가지는 적재차량이 시동 걸릴 때의 각 타이어의 온도와 압력을 파악할 수 있다.

적재 주행 압력 측정 과정(S532)은, 기준적재하중 상태에서 30분 주행 후에 온도와 압력값을 측정하여 저장하는 것이며 이와 아울러 보정 온도에 도달할 때의 각 타이어의 압력을 측정하여 저장하는 과정이다 예를 들어, 보정 온도가 50℃로 설정되었다고 가정할 경우, 각 타이어별로 온도가 50℃에 도달할 때의 압력을 측정하여 저장한다.

적재기준 재설정 기울기 설정 과정(S533)은, 기준적재하중 상태에서의 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력과, 30분 주행 후에 측정돤 각 타이어의 온도와 압력을 연결하여 적재기준 재설정 기울기(C'-D')를 생성하는 과정이다. 따라서 도 9에 도시한 바와 같이 차량 출고시에 초기 세팅된 적재기준 기울기(C-D)와 다르게 적재기준 재설정 기울기(C'-D')의 그래프가 형성될 수 있다. 차량 출고 후 오랫동안 주행하게 되면 타이어에서 바람이 빠지거나 타이어 교체 등의 이유로 초기 세팅된 적재기준 기울기(C-D)가 아니라 적재기준 재설정 기울기(C'-D')의 그래프 형태를 가지게 되는 것이다.

적재기준 재설정 기울기(C'-D')의 생성이 있은 후, 기준적재하중 상태에서 타이어에 가해지는 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정(S540)을 가진다.

타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정(S540)은 도 8에 도시한 바와 같이, 적재 타이어 합산 압력 산출 과정(S541), 타이어별 적재 타이어 압력 비율 산출 과정(S542), 및 적재 타이어 압력 비율 적용 과정(S543)을 가질 수 있다.

적재 타이어 합산 압력 산출 과정(S541)은, 보정 온도(예컨대, 50℃)에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 적재 타이어 합산 압력을 산출하는 과정이다.

타이어별 적재 타이어 압력 비율 산출 과정(S542)은, 적재 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 적재 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 과정이다. 예를 들어, 4축 화물차량의 기준적재하중의 총 타이어압력의 합이 1800 psi인데 이중 제1타이어(1축 L/H)의 압력값은 180 psi라고 하면 전체 타이어 압력의 10.0%가 된다.

적재 타이어 압력 비율 적용 과정(S543)은, 기준 하중에 각 타이어의 적재 타이어 압력 비율을 곱하여, 기준 하중의 화물을 적재한 상태에서의 타이어 하중인 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 과정이다. 예를 들어, 공자 하중 20ton에 기준 하중 16ton을 적재하여 기준적재하중 상태의 차량의 총중량이 36ton이라 가정할 때, 제1타이어(1축 L/H)의 압력값은 180psi로서 전체 타이어 압력의 10.0%에 해당되면, 이는 기준하중 적재 적재 상태에서 제1타이어에 가해지는 기준적재 타이어 하중은, 기준하중 적재 차량의 중량 36ton의 10%인 3.6.ton이 된다(도 5).

한편, 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정(S540)이 있은 후, 공차기준 재설정 기울기(A'-B'), 타이어별 공차 타이어 하중, 적재기준 재설정 기울기(C'-D')를 기준으로 해서 상기 언급한 [수학식 1]을 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 과정을 가진다.

이와 같이, 타이어별 화물 적재 타이어 하중을 산출함으로써, 그 산출된 값을 이용하여 타이어 하중 언밸런스 알람, 과적 알람 등을 할 수 있게 된다(S560).

또한 공차기준 재설정 기울기 생성 과정, 및 적재기준 재설정 기울기 생성 과정(S530)은, 0° ~ 2° 범위 내의 수평 상태의 차량일 때 측정되는 온도 및 압력 측정을 이용하며, 0° ~ 2° 범위를 벗어난 차량일 때 측정되는 온도 및 압력은 폐기 처분하도록 한다. 0° ~ 2° 범위를 벗어나 수평 상태가 아닌 차량 상태에서 압력 측정할 경우, 정확한 압력 측정이 될 수 없기 때문이다. 참고로, 차량의 전후좌우 수평을 맞추기 위한 차량 자세센서(자이로, 가속도 센서 등)가 차량 수평 여부를 측정하게 된다.

한편, 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안에 대하여 도 10 내지 도 12와 함께 상술하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정 방안으로 타이어 하중을 산출하는 과정을 도시한 플로차트이며, 도 11은 보정값 적용에 따른 각 조건별 타이어 압력을 나타낸 테이블이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보정값 산출 근거가 되는 그래프를 도시한 그림이다.

보정 1의 방식에 따라 모든 화물의 하중을 측정할 수 있게 되었으나 시간의 흐름에 따라 자연적인 공기 누기 (타이어 공기압 저하 또는 누기) 또는 타이어의 교체 등의 타이어 압력에 변화가 생기게 되면 해당 휠축 타이어에 대한 기울기 그래프의 재설정이 필요하나, 본 발명의 제2보정 방안은 초기 설정된 압력값을 보정하여. 하중을 산출하도록 하는 것이다.

따라서 별도의 보정값을 산출하여 산출된 보정값을 타이어 하중에 적용시키는 제2보정은, 도 10에 도시한 바와 같이, 공차기준 기울기 저장 과정(S910), 최대 적재기준 기울기 저장 과정(S920), 운행 기간 경과 공차 타이어 압력 산출 과정(S930), 압력 보정값 생성 과정(S940), 보정 압력선도 산출 과정(S950), 화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정(S960), 및 언밸런스 및 과적 알람 과정(S970)을 포함할 수 있다.

공차기준 기울기 저장 과정(S910)은, 공차 차량의 시동 후에 측정된 각 타이어의 온도와 압력과, 30분 주행 후에 측정된 각 타이어의 온도와 압력을 연결하여 생성한 공차기준 기울기(A-B)를 저장하는 과정이다.

최대 적재기준 기울기 저장 과정(S920)은, 최대적재하중 상태에서 차량의 시동후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력, 30분 주행 후의 측정되는 온도와 압력을 연결하여 생성한 최대적재기준 기울기(C-D)를 저장하는 과정이다.

즉 초기 세팅 시의 각 휠축 타이어의 공차 상태의 공차기준 기울기(A-B)와 최대적재하중 기준 기울기 그래프(C-D)를 각기 저장하여 화물 적재 시마다 압력값의 차이를 이용하여 하중을 산출하는 것이다.

운행 기간 경과 공차 타이어 압력 산출 과정(S930)은, 공차기준 기울기 저장 및 최대적재하중 기준 기울기 저장이 있은 후 미리 설정된 운행 기간이 경과된 후에, 공차기준 기울기, 최대적재하중 기준 기울기를 이용하여 운행 기간 경과 공차 타이어 압력을 산출하는 과정이다.

사용환경과 시간의 경과에 따라 다르지만 평균적으로 매월 1~2% 정 도의 타이어 내 공기가 자연적으로 누기되며 이에 따라 타이어 압력의 변화가 생긴다. 이렇게 누기된 휠축 타이어의 경우 도 11에서와 같이 공차 상태에서 온도와 압력의 기울기(A'-B')를 그려보면 초기 세팅 시의 공차 상태의 압력 직선인 공차기준 기울기(A-B)보다 압력값이 떨어지게 된다.

압력 보정값 생성 과정(S940)은, 공차기준 기울기 저장시의 공차 타이어 압력과, 운행 기간 경과 공차 타이어 압력간의 차이인 압력 보정값을 생성하는 과정이다. 보정 압력 선도 산출 과정(S950)은, 공차기준 기울기, 최대적재기준 기울기를 이용하여 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 적재 타이어 보정 압력선도를 산출하는 과정이다. 예를 들어, 실제로 보정 온도 50℃일 때 타이어의 자연 누기 후 측정한 1축 L/H 공차 타이어 압력이 160psi 이고, 타이어 자연 누기 전, 초기 설정된 공차하중 1축 L/H 타이어 공차 압력은 165psi 에 타이어 하중 값이 2 ton 이라고 가정하면, 초기설정 타이어 압력값과 자연 누기 후 타이어 압력값이 5psi 차이가 발생된다.

도 11과 도 12에서 예시되는 바와 같이 초기 세팅시의 타이어 압력값과 자연 누기 후의 타이어 압력 차이 값인 5psi를 초기 설정 공차하중 압력값 165psi에서 압력값 차이인 보정값 5 psi를 차감하여 새로 설정된 공차하중 선도 A'-B'를 산출 할 수 있다.

또한 같은 방법으로 초기 설정된 최대적재 타이어 압력값에서 공차시 자연 누기로 인한 보정 값 5psi를 차감하여 새로이 설정된 화물 적재 타이어 압력 선도 C'-D'를 산출 할 수 있다.(도 12)

화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정(S960)은, 화물 적재 타이어 보정전 타이어 자연 누기 압력 보정값을 가감하여 화물 적재 타이어 보정 하중을 산출하는 과정이다. 예를 들어 도 11과 도 12에서와 같이 어떤 차량의 형식승인총하중이 40ton이고 공차하중은 20ton이라고 하면 최대적재하중은 20ton이 된다. 이를 초기 세팅 시점을 기준으로 제 1 타이어 (1축 L/H)를 기준으로 보정 온도 기준 50℃에서 이 타이어에 가해지는 공차하중이 2.00ton이고 공차기준 기울기 압력값이 165psi라고 한다.(도12 직선 A-B상의 점 K1(x1,y1)) 이후 자연 누기 후에 측정한 제 1타이어의 공차하중이 2.05ton 에 공차기준 기울기 압력값이 160psi인 경우를 가정하면(직선 A`-B`상의 점 K3(x1,y3)) 이 둘 사이의 압력값의 차이는 5psi이며 이 경우 압력보정값은 5psi가 된다. 보정온도 50℃에서 차량형식승인 총하중의 제1 타이어에서의 하중은 4.00ton이며 이 때의 타이어 압력값이 190psi이다. 이후 자연 누기 상태에서 후 차량형식승인 총하중의 제1 타이어에서의 하중은 4.02ton이며 이 때의 타이어 압력값이 185psi라고 할 경우 경우 임의로 적재한 화물의 압력값이 L(x1,y5)로 나타날 경우 이 화물의 하중값은 자연 누기 후의 온도 압력 그래프인 자연 누기 후 공차기준 재설정 기울기인 직선 A`-B`와 자연 누기 후 최대적재하중 기준 재설정 기울기인 직선 직선 C`-D`를 기준으로 아래와 같은 방식으로 계산하여 산출할 수 있으며 이를 수식으로 표현하면 하기의 [수학식 2]와 같다.

[수학식 2]

Y = E + (F - E) × (y5-y3)/(y4-y3)

= E + (F - E) × (y5 - (y1-보정압력값)) / ((y2-보정압력값)-y3)

= E + (F - E) × ((y5+보정압력값) - (y3+보정압력값)) / ((y4+보정압력값)-(y3+보정압력값))

여기서, 운행 기간 경과 임의 적재 화물의 타이어 하중을 Y (즉 도 12의 점 L (x1,y5)의 하중값), 자연 누기 후의 공차 하중을 E, 자연누기 후의 차량형식승인 총하중 F, 공차기준 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y1, 최대적재하중 기준 기울기의 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y2, 상기 자연 누기 후 공차기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y3, 자연 누기 후 상기 최대적재하중 기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y4, 임의 적재 화물의 보정 온도에서의 압력값을 y5라고 한다면 ,

Y= 2.05ton+(4.02-2.05)ton×(175-160)/(185-160)=3.23ton으로 나온다.

또는 자연 누기로 인한 압력값 감소분 5psi를 공차기준 기울기의 50℃에서의 압력값 165psi에서 5psi를 차감하고 (y1- 보정압력값, y1-5), 최대적재하중 기준 기울기의 압력값 190psi에서 5psi를 차감하여 자연 누기 최대적재하중 기준 재설정 기울기 값을 적용하면

Y = 2.05ton+(4.02-2.05)ton × (175-(165-5))/((190-5)-160) = 3.23ton으로 나온다.

마찬가지로 = E + (F - E) × ((y5+보정압력값) -(y3+보정압력값))/ ((y4+보정압력값)-(y3+보정압력값))으로 변형하여

Y = 2.05ton+(4.02-2.05)ton × ((175+5)-(160+5))/((185+5)-(160+5))=3.23ton으로 같은 값을 구할 수 있다.

반대로 타이어에 공기를 더 주입하여 타이어의 압력이 초기 설정값에 비해 높아지게 되더라도 동일한 방식으로 적용하여 직선 A-B의 값으로 보정한 후 적재 시의 하중을 측정하면 된다.

상기 공차기준 기울기 저장 과정(S910), 및 최대적재기준 기울기 저장 과정, 및 운행 기간 경과 공차 타이어 압력값 산출 과정(S930)은, 0° ~ 2° 범위 내의 수평 상태의 차량일 때 측정되는 온도 및 압력 측정을 이용하여 저장 또는 산출하며, 0° ~ 2° 범위를 벗어난 차량일 때 측정되는 온도 및 압력은 폐기 처분하고 사용하지 않도록 한다.

보정을 위한 측정시 각 휠축 타이어의 정확한 온도와 압력값을 찾기 위해서 차량이 수평으로 위치하여야 하는데 이를 위하여 전후좌우 수평을 맞추기 위한 차량 자세센서(자이로, 가속도 센서 등 ; 차량의 전후좌우 수평을 확인하는 센서)를 부착하여 사용한다. 초기 압력값을 보정하기 위한 조건은 차량 시동시 정지된 차량자세가 수평자세 (시스템에 설정된 범위)를 유지한 상태로 각 휠축 타이어 내부온도가 초기설정 압력값과 자연누기 및 타이어 교환으로 변경되어진 압력값과 비교할 뿐만 아니라 모든 휠축 타이어도 같이 비교하여 초기 설정된 압력값으로 보정하는 방법으로서, 반드시 차량이 정지된 상태에서 차량자세가 수평자세의 경우 뿐만 아니라 주행중에도 초기 설정된 압력값으로 보정하도록 한다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

S510:공차기준 재설정 기울기 생성 과정
S520:공차 타이어 하중 산출 과정
S530:적재기준 재설정 기울기 생성 과정
S540:타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정
S550:타이어별 화물 적재 타이어 하중 산출 과정
S560:언밸러스 및 과적 알람 과정

Claims (8)

1. 공차 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 공차 상태에서 일정기간 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 이용하여 공차기준 재설정 기울기를 생성하는 공차기준 재설정 기울기 생성 과정;
   공차 상태에서의 타이어 하중인 공차 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정;
   기준 하중의 화물을 적재한 적재 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 일정 간 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 이용하여 적재기준 재설정 기울기를 생성하는 적재기준 재설정 기울기 생성 과정;
   기준 하중의 화물을 적재한 상태에서의 타이어 하중인 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정; 및
   상기 공차기준 재설정 기울기, 타이어별 공차 타이어 하중, 적재기준 재설정 기울기, 및 타이어별 기준적재 타이어 하중을 이용하여, 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 타이어별 화물 적재 타이어 하중 산출 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 공차기준 재설정 기울기 생성 과정은,
   공차 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 공차 시동 온도 및 압력 측정 과정;
   공차 상태에서 일정 기간 주행 후의 온도와 압력값의 측정과 이와 별도로 이미 설정된 상기 보정 온도에 도달할 때의 각 타이어별 압력을 측정하여 저장하는 공차 주행 압력 측정 과정; 및
   온도축인 X축과 압력축인 Y축으로 이루어진 XY좌표에서, 일정 기간 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 연결하여 공차기준 재설정 기울기를 생성하는 공차기준 재설정 기울기 설정 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 타이어별 공차 타이어 하중 산출 과정은,
   상기 보정 온도에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 공차 타이어 합산 압력을 산출하는 공차 타이어 합산 압력 산출 과정;
   상기 공차 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 공차 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 타이어별 공차 타이어 압력 비율 산출 과정; 및
   공자 하중에 각 타이어의 공차 타이어 압력 비율을 곱하여, 공차 상태에서의 타이어 하중인 공차 타이어 압력을 타이어별로 산출하는 공차 타이어 압력 비율 적용 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 적재기준 재설정 기울기 생성 과정은,
   기준 하중의 화물을 적재한 적재 차량의 시동 후에, 각 타이어의 온도와 압력을 측정하여 저장하는 적재 시동 온도 및 압력 측정 과정;
   일정 기간 주행 후 측정된 각 타이어별 온도와 압력값의 저장 및 이와 별도로 이미 설정된 상기 보정 온도에 도달할 때의 각 타이어별 압력을 측정하여 저장하는 적재 주행 압력 측정 과정; 및
   적재 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 일정 기간 주행 후에 측정된 각 타이어별 온도와 압력을 연결하여 적재기준 재설정 기울기를 생성하는 적재기준 재설정 기울기 설정 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 타이어별 기준적재 타이어 하중 산출 과정은,
   상기 보정 온도에서의 각 타이어의 압력을 합산한 값인 적재 타이어 합산 압력을 산출하는 적재 타이어 합산 압력 산출 과정;
   상기 적재 타이어 합산 압력에서 각 타이어 압력이 차지하는 비율인 적재 타이어 압력 비율을 타이어별로 산출하는 타이어별 적재 타이어 압력 비율 산출 과정; 및
   상기 기준 하중에 각 타이어의 적재 타이어 압력 비율을 곱하여, 기준 하중의 화물을 적재한 상태에서의 타이어 하중인 기준적재 타이어 하중을 타이어별로 산출하는 적재 타이어 압력 비율 적용 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
6. 공차 차량의 시동 후에 측정된 온도와 압력, 일정 기간 주행 후에 측정되는 온도와 압력을 연결하여 생성한 공차기준 기울기를 저장하는 공차기준 기울기 저장 과정;
   최대적재 차량의 시동후에 측정된 온도와 압력, 일정 기간 주행 후에 측정되는 온도와 압력을 연결하여 생성한 최대적재기준 기울기를 저장하는 최대적재기준 기울기 저장 과정;
   공차기준 기울기 저장 및 최대적재기준 기울기 저장이 있은 후 미리 설정된 운행 기간이 경과된 후에, 상기 공차기준 기울기, 최대적재기준 기울기를 이용하여 운행 기간 경과 공차 타이어 압력을 산출하는 운행 기간 경과 공차 타이어 압력 산출 과정;
   상기 공차기준 기울기 저장시의 공차 차량의 타이어 압력값과, 상기 운행 기간 경과 공차 타이어 압력값간의 차이인 압력 보정값을 생성하는 압력 보정값 생성 과정;
   상기 공차기준 기울기, 최대적재기준 기울기를 이용하여 실제로 화물이 적재되었을 때 측정되는 각 타이어의 타이어 압력에 따른 화물 적재 타이어 보정전 압력값 산출하는 보정 압력 선도 산출 과정; 및
   상기 화물 적재 타이어 보정전 압력값에 상기 압력 보정값을 증감하여 화물 적재 타이어 보정 하중을 산출하는 화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 화물 적재 타이어 보정 하중 산출 과정은,
   운행 기간 경과 임의 적재 화물의 타이어 하중을 Y, 공차 하중을 E, 차량형식승인 총하중을 F, 공차기준 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y1, 최대적재하중 기준 기울기의 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y2, 상기 자연 누기 후 공차기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y3, 자연 누기 후 상기 최대적재하중 기준 재설정 기울기에서 보정 온도일 때의 타이어 압력을 y4, 임의 적재 화물의 보정 온도에서의 압력값을 y5라 할 때,
   Y = E + (F - E) × (y5-y3)/(y4-y3)
   = E + (F - E) × (y5 -(y1-보정압력값)) / ((y2-보정압력값)-y3)
   = E + (F - E) × ((y5+보정압력값) - (y3+보정압력값)) / ((y4+보정압력값)-(y3+보정압력값))에 의해 산출됨을 특징으로 하는 타이어 하중 보정 방법.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   타이어 공기의 자연적 누기, 타이어 교체시 타이어 공기 주입량 변동으로 인한 압력 변동을 정확히 보정하기 위해서 차량의 수평상태를 알려주는 차량자세센서를 차량에 부착하여 타이어 보정에 사용하는 과정;
   을 포함하는 타이어 하중 보정 방법.

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