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KR101478760B1 - 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법 - Google Patents

차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법 Download PDF

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KR101478760B1
KR101478760B1 KR1020140110706A KR20140110706A KR101478760B1 KR 101478760 B1 KR101478760 B1 KR 101478760B1 KR 1020140110706 A KR1020140110706 A KR 1020140110706A KR 20140110706 A KR20140110706 A KR 20140110706A KR 101478760 B1 KR101478760 B1 KR 101478760B1
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KR
South Korea
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load
movable shaft
vehicle
axle
measuring
Prior art date
Application number
KR1020140110706A
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English (en)
Inventor
김종우
조윤범
한성도
박성훈
정영우
이영혁
Original Assignee
주식회사 유디코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법에 관한 것으로, 구체적으로는 태그 액슬 및 리프팅 액슬을 포함하는 가동축이 구비된 차량, 특히, 화물 차량에서 상기 가동축에 인가된 실제 하중과, 상기 가동축을 포함한 상기 화물 차량의 전체 하중을 정확하게 측정할 수 있는 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 가동축 하중 계산부가 구비되어, 화물 차량의 가동축을 지지하는 에어 스프링에 인가된 압력으로부터 상기 가동축에 인가된 실제 하중을 계산할 수 있고, 상기 실제 하중을 이용하여 상기 화물 차량의 전체 하중을 계산할 수 있으므로, 상기 화물 차량에 화물이 적재되었을 시 상기 가동축에서 작용하는 실제 하중과, 상기 가동축을 포함한 모든 차축에 인가되는 상기 화물 차량의 전체 하중을 정확하게 측정할 수 있다.

Description

차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법{Apparatus and method for measuring lift axle weight of vehicle}
본 발명은 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법에 관한 것으로, 구체적으로는 태그 액슬 및 리프팅 액슬을 포함하는 가동축이 구비된 차량, 특히, 화물 차량에서 상기 가동축에 인가된 실제 하중과, 상기 가동축을 포함한 상기 화물 차량의 전체 하중을 정확하게 측정할 수 있는 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법에 관한 것이다.
최근, 화물 차량에서는 보조 타이어가 장착된 가동축을 현가장치로 사용하는 경우가 있다. 또한, 상기 가동축은 태그 액슬, 푸셔 액슬 및 리프팅 액슬을 포함하는 것으로, 상,하로 이동할 수 있게 구비되어 필요 시 상기 화물 차량의 전체 하중을 분산시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 가동축이 구비된 화물 차량에 적재된 화물이 없을 경우, 즉, 공차 시에는 상기 가동축을 올려 상기 보조 타이어가 지면에 닿지 않게 하여 마모를 방지할 수 있고, 상기 화물 차량에 화물을 적재한 경우, 즉, 상차 시에는 상기 가동축을 내려 상기 보조 타이어가 지면을 지지하도록 하여 상기 화물 차량의 전체 하중이 균형있게 분배될 수 있게 한다.
또한, 상기 가동축을 상,하로 이동시키기 위해 에어 스프링이 탑재되게 되는데, 상기 에어 스프링은 상기 가동축과 상기 화물 차량의 차체 사이에 위치하며 압축 공기에 의해 부피가 확장되거나 또는 반대로 축소되어 상기 가동축을 승강 및 하강시키게 된다. 이때, 승강용 에어 스프링 및 하강용 에어 스프링을 포함하는 복수 개의 에어 스프링이 구비되는 경우도 있다.
또한, 온-오프 스위치를 구비하여 상기 에어 스프링으로 기설정된 압력만큼 압축 공기가 주입되도록 하거나, 상기 에어 스프링의 압력 조절이 가능한 압력 스위치를 구비하여 상기 화물 차량의 운전자가 임의로 상기 에어 스프링의 압력을 조절할 수 있도록 구비되고 있다.
한편, 상기 가동축은 상기 화물 차량의 다른 차축과 달리 상기 에어 스프링에 인가된 압력에 의해 지지된 것이므로, 상기 가동축의 하중 계산 시 상기 에어 스프링의 압력에 따른 예상 하중을 예측하여 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 화물 차량의 운전자는 상기 가동축에 실제로 가해지는 실제 하중에 대해 정확하게 알 수 없었다.
또한, 상기 가동축의 실제 하중을 고려하지 않고 상기 에어 스프링의 압력을 반영하여 상기 화물 차량의 전체 하중을 계산할 경우에는 중량 오차가 크게 발생한다.
즉, 상기 화물 차량에 화물을 적재할 시 상기 중량 오차로 인해 상기 화물 차량의 전체 하중이 부정확하게 계산되므로, 상기 화물 차량의 운전자가 의도치 않게 과적 상태로 화물이 적재될 수 있고 상기 화물 차량의 주행 시 안전을 위협하는 문제점이 발생하게 된다
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 화물 차량의 가동축에 인가된 실제 하중을 정확하게 측정할 수 있는 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량의 가동축을 포함하는 모든 차축에 인가된 전체 하중을 정확하게 측정할 수 있는 차량의 가동축 하중 측정장치 및 하중 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에어 스프링의 팽창 또는 수축에 의해 상,하로 이동하는 가동축이 구비된 차량의 가동축 하중 측정장치로서, 상기 가동축을 하강시켜 지면에서 지지될 때, 상기 가동축의 지지를 위해 상기 에어 스프링에 인가된 압력을 측정하는 압력 측정부; 상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축에 인가된 축 하중을 측정하는 차축 하중 측정부; 및 상기 차축의 축 하중을 합산한 하중 합계와 상기 에어 스프링의 압력으로부터, 상기 가동축에 인가된 실제 하중을 실시간으로 계산하는 가동축 하중 계산부;를 포함하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가동축 하중 계산부는 아래의 수학식 1을 이용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112014080432736-pat00001
여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 중량환산 계수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가동축의 실제 하중은 상기 에어 스프링의 압력이 x축, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계가 y축 및 상기 가동축의 실제 하중이 z축인 3차원 좌표 상 평면의 한 점으로 계산된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가동축 하중 계산부는 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 상기 가동축의 하중, 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 각각 측정한 후, 아래의 수학식 2를 이용하여 상기 중량환산 계수를 계산한다.
[수학식 2]
Figure 112014080432736-pat00002
여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 압력 측정부는 상기 에어 스프링의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 차축 하중 측정부는 상기 차축의 판스프링에 설치되는 기울기 센서; 및 상기 차량의 차체에 설치되는 기준 기울기 센서;를 포함하고, 상기 기울기 센서에서 검출된 기울기와, 상기 기준 기울기 센서에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응하는 하중을 계산하도록 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 차축 하중 측정부는 상기 가동축을 제외한 차축 별로 각각 측정되는 하중을 합산하여 상기 하중 합계를 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가동축 하중 계산부는 상기 가동축의 실제 하중과 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 합산하여, 상기 차량의 전체 하중을 더 계산한다.
또한, 본 발명은 에어 스프링의 팽창 또는 수축에 의해 상,하로 이동하는 가동축이 구비된 화물 차량의 가동축 하중 측정방법으로서, (1) 상기 차량의 가동축이 하강하여 지면에서 지지될 때, 상기 에어 스프링으로 인가되는 압력을 측정하는 단계; (2) 상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 측정하는 단계; 및 (3) 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 하중 합계를 이용하여, 상기 가동축에 인가된 실제 하중을 실시간으로 계산하는 단계;를 포함하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (1)단계 이전에, (A) 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때, 상기 에어 스프링의 압력, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 상기 가동축의 하중을 각각 측정하여, 상기 가동축의 실제 하중을 실시간으로 계산하기 위한 중량환산 계수를 계산하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (A)단계는 아래의 수학식 3을 이용하여 상기 중량환산 계수를 계산한다.
[수학식 3]
Figure 112014080432736-pat00003
여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (3)단계는 아래의 수학식 4를 이용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산한다.
[수학식 4]
Figure 112014080432736-pat00004
여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 상기 중량환산 계수이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (2)단계는, (2-1) 상기 가동축을 제외한 차축의 판스프링에 설치된 기울기 센서에서 상기 판스프링의 기울기를 측정하고, 상기 차량의 차체에 설치된 기준 기울기 센서에서 기준 기울기를 측정하는 단계; 및 (2-2) 상기 기울기 및 상기 기준 기울기로부터 상기 차축 별로에 인가된 하중을 계산하고, 상기 차축 별 하중을 합산하여 상기 하중 합계를 계산하는 단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (2-2)단계는 상기 기울기 센서에서 검출된 기울기와, 상기 기준 기울기 센서에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응하는 하중을 상기 차축의 하중으로 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 (3)단계는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 상기 가동축의 실제 하중을 합산하여, 상기 차량의 전체 하중을 더 계산한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 에어 스프링의 압력 및 차축의 하중 합계를 이용하여 가동축에 인가된 실제 하중을 계산하는 가동축 하중 계산부가 구비되므로, 차량에 화물 적재 시 상기 차량의 가동축에서 작용하는 실제 하중을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가동축 하중 계산부에서 가동축의 실제 하중을 계산한 후 상기 차량의 전체 하중을 계산하므로, 상기 차량의 가동축을 포함한 모든 차축에 인가된 전체 하중을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치의 설치 상태를 나타내기 위한 도면.
도 3은 가동축 하중 계산부에서 계산된 실제 하중을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 하중 합계의 계산 과정을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치의 설치 상태를 나타내기 위한 도면이며, 도 3은 가동축 하중 계산부에서 계산된 실제 하중을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치는, 차량의 가동축에 인가되는 실제 하중 및 상기 차량의 전체 하중을 측정하기 위한 것으로, 압력 측정부(110), 차축 하중 측정부(120) 및 가동축 하중 계산부(130)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 차량은 태그 액슬, 푸셔 액슬 및 리프팅 액슬을 포함하는 가동축이 구비된 화물 차량을 뜻하며, 상기 가동축에는 보조 타이어가 연결되고, 상기 화물 차량의 차체와 상기 가동축의 사이에 위치하며 압축 공기에 의해 팽창 또는 수축하여 상기 가동축을 상,하로 이동시키는 에어 스프링을 포함한 것일 수 있다.
또한, 상기 에어 스프링에 압축 공기를 주입하면 상기 가동축이 하강하게 되고, 상기 가동축에 연결된 보조 타이어가 지면에서 지지되어 상기 화물 차량의 전체 하중을 분산시킬 수 있다.
상기 압력 측정부(110)는 상기 에어 스프링에 인가되는 압력을 측정하기 위한 것으로, 예컨대, 압력 센서로 구비될 수 있다.
또한, 상기 압력 센서는 상기 에어 스프링과 연결되거나 상기 에어 스프링 자체에 설치된 것일 수 있다. 또한, 상기 압력 센서는 상기 에어 스프링의 압력 측정을 위해 별도 설치되거나 상기 에어 스프링과 함께 설치된 것일 수 있다.
또한, 상기 압력 센서에서 측정되는 압력은, 바람직하게, 상기 에어 스프링에 의해 상기 가동축이 하강된 상태, 즉, 상기 에어 스프링에 의해 상기 가동축이 지지된 상태에서 상기 에어 스프링에 작용하는 압력일 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부(110)는 후술할 가동축 하중 계산부(130)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 에어 스프링의 압력을 측정한 후 신호로서 전송시킬 수 있게 구비된다.
상기 차축 하중 측정부(120)는 상기 차량의 차축에 인가된 하중을 측정하기 위한 것으로, 특히, 상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축으로 인가된 하중을 측정하도록 구비되며, 기울기 센서(121) 및 기준 기울기 센서(122)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 기울기 센서(121)는 차량의 판스프링에 설치되고 상기 차축에 인가되는 하중에 의해 상기 판스프링이 변형되는 기울기를 검출하며, 상기 기준 기울기 센서(122)는 상기 차량의 차체 또는 판스프링의 중앙에 설치되어 상기 기울기 센서(121)의 경사 변위량을 판단하기 위한 기준 기울기를 제공한다.
또한, 상기 차축 하중 측정부(120)는 상기 기울기 센서(121)에서 검출된 기울기와, 상기 기준 기울기 센서(122)에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응되는 하중으로 변환하여 상기 차축에 인가된 하중을 계산한다.
도 2를 참조하여, 1개의 가동축과 상기 가동축을 제외한 4개의 차축이 구비된 차량에서 상기 차축 하중 측정부(120)의 설치 위치를 살펴보면, 먼저, 상기 기울기 센서(121)는 상기 가동축을 제외한 각 차축과 연결되는 좌,우측 바퀴축에 하나씩 설치되며, 예컨대, 차축이 n개인 차량의 경우에는 2n개의 상기 기울기 센서(121)가 설치될 수 있다.
즉, 상기 4개의 차축이 구비된 차량에는 8개의 기울기 센서(121-1 내지 121-8)가 각 바퀴축에 연결된 판스프링에 설치되게 된다.
한편, 상기 기울기 센서(121)의 설치 시 상기 판스프링의 일측에만 설치하는 것으로 도시되어 있으나, 측정의 정확도를 높이기 위해서 판스프링의 양측에 모두 상기 기울기 센서(121)를 설치할 수도 있다.
또한, 상기 기준 기울기 센서(122)는 상기 차량의 차체 또는 판스프링의 상부 중앙에 설치될 수도 있다.
즉, 상기 차량의 제 3차축 및 제 4차축에 걸쳐 설치된 텐덤 서스펜션 판스프링의 경우, 상기 기준 기울기 센서(122-1, 122-2)를 상기 텐덤 서스펜션 판스프링의 상부 중앙에 설치하고, 상기 차량의 차체에도 기준 기울기 센서(122-3)가 설치되게 된다.
또한, 상기 차축 하중 측정부(120)는 후술할 가동축 하중 계산부(130)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 가동축을 제외한 차축 별로 각각 측정되는 하중을 합산한 하중 합계를 계산한 후 전송시킬 수 있게 구비될 수 있다.
다른 예로, 상기 차축 하중 측정부(120)는 상기 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 그 변형량을 측정하여 상기 가동축을 제외한 차축의 하중을 측정하도록 구비될 수도 있다.
상기 가동축 하중 계산부(130)는 상기 가동축에 실제로 인가된 실제 하중을 실시간으로 계산하기 위한 것으로, 상기 압력 측정부(110) 및 상기 차축 하중 측정부(120)에서 각각 측정된, 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 이용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산한다.
또한, 상기 가동축 하중 계산부(130)는 상기 가동축의 실제 하중을, 아래의 수학식 1을 이용하여 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112014080432736-pat00005
여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 중량환산 계수이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가동축의 실제 하중은 x축이 상기 에어 스프링의 압력, y축이 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 z축이 상기 가동축의 실제 하중인 3차원 좌표 상 평면의 한 점으로 계산되며, 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 차축의 하중 합계에 대응하는 값으로 계산되게 된다.
또한, 상기 가동축의 실제 하중이 계산되면, 상기 가동축 하중 계산부(130)는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계와 상기 가동축의 실제 하중을 합산하여 상기 차량의 모든 차축에 인가된 전체 하중을 실시간으로 계산할 수 있다.
한편, 상기 가동축의 실제 하중을 계산하기 위한 상기 중량환산 계수는, 아래의 수학식 2를 이용하여 사전에 실험 등을 통해서 계산된다.
[수학식 2]
Figure 112014080432736-pat00006
여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
이때, 상기 가동축의 하중, 즉, z1 내지 zn의 경우에는 상기 차량의 다른 차축과 다르게 상기 에어 스프링의 압력만 측정되므로, 저울 및 하중 센서를 포함하는 중량 측정장치를 이용하여 상기 가동축의 저울값을 직접 측정하는 방식으로 상기 가동축의 하중을 측정할 수 있다. 또한, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중의 경우에도 상기 저울값으로 측정될 수 있다.
즉, 상기 중량환산 계수는 차량에 화물을 적재하기 이전에, 공차 또는 만차 상태의 차량을 이용하여 1번 내지 n번만큼 실험을 반복하여 계산되고 데이터베이스 또는 메모리 등의 저장수단에 저장될 수 있다.
바람직하게, 상기 가동축 하중 계산부(130)는 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 입력받아, 상기 수학식 1 및 상기 수학식 2를 이용하여 상기 가동축의 실제 하중 및 상기 차량의 전체 하중을 계산할 수 있는 프로그램, 또는 상기 프로그램이 탑재된 컴퓨팅 장치로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치에는 상기 가동축 하중 계산부(130)에서 계산된, 상기 가동축의 실제 하중 및 상기 차량의 전체 하중을 운전자가 확인할 수 있게 표시하는 상기 하중 표시부(140)를 더 구비할 수도 있다.
또한, 상기 하중 표시부(140)는 휴대용 전자 기기, 차량 내부에 설치되는 전자기기, 또는 차량용 내비게이션 등 다양한 형태로 구현될 수 있고, 상기 가동축의 실제 하중 및 상기 차량의 전체 하중을 포함하여 상기 에어 스프링의 압력, 차축별 하중 및 차죽의 하중 합계 등을 더 표시할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 하중 합계의 계산 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정장치에서 수행되는 가동축 하중 측정방법을 설명한다.
먼저, 차량의 가동축에 인가된 실제 하중의 계산을 위한 중량환산 계수를 계산하게 된다(S110).
또한, 상기 중량환산 계수는 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때, 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축의 하중, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 각각 측정한 후 계산될 수 있다. 즉, 상기 중량환산 계수는 사전에 실험을 통해서 계산되며 1번 내지 n번 반복 실험이 이루어질 수 있다.
또한, 실험을 반복하여 측정된, 상기 에어 스프링의 압력, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 상기 가동축의 하중과, 아래의 수학식 3을 이용하여 상기 중량환산 계수를 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014080432736-pat00007
여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
또한, 상기 가동축의 하중, 즉, z1 내지 zn의 경우, 중량 측정장치를 이용하여 저울값을 직접 측정하는 방식으로 측정된다. 여기서, 상기 중량 측정장치는 저울 또는 하중 센서일 수 있다. 또한, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중도 상기 저울값으로 측정될 수 있다.
또한, 상기 중량환산 계수는 상기 차량의 운전자가 임의의 화물을 적재한 후 실시간으로 상기 가동축의 실제 하중을 계산할 때 반영될 수 있도록, 메모리 또는 데이터베이스를 포함하는 저장수단에 저장될 수 있다.
다음, 차량에 탑재된 에어 스프링에서 압력을 측정하게 된다(S120).
이때, 상기 차량은 화물이 적재된 상태, 즉, 상기 화물의 적재로 인해 상기 가동축을 하강시켜 상기 차량의 전체 하중을 분산시키고자 한 상태일 수 있다.
또한, 상기 에어 스프링에는 상기 가동축을 하강시키고, 또한, 지지하는 압력이 작용하는 상태일 수 있으며, 상기 에어 스프링의 압력은 압력 센서를 이용하여 측정할 수 있다.
다음, 상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축의 하중을 측정한 후 합산하여 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 측정하게 된다(S130).
또한, 상기 차량에 구비된 차축 별로 각각 하중이 측정되며, 예컨대, 차량에 구비된 N개의 차축에서 각각 하중이 측정되게 된다.
또한, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중을 측정하는 방식은, 예컨대, 차축과 연결된 판스프링의 기울기 변화를 이용하거나 상기 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 그 변형량을 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 가동축 하중 측정방법에서는, 상기 차축과 연결된 판스프링의 기울기 변화를 이용하여 상기 가동축을 제외한 차축의 하중을 측정하였다.
이때, 상기 차축의 판스프링에는 기울기 센서가 설치되고 상기 차량의 차체에는 기준 기울기 센서가 설치되어, 상기 기울기 센서에서 상기 차축에 인가된 하중에 의해 상기 판스프링이 변형되는 기울기가 검출되고 상기 기준 기울기 센서에서 기준 기울기가 검출되며(S131), 또한, 상기 기울기 센서에서 검출된 기울기 및 상기 기준 기울기 센서에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응하는 하중을 계산한다(S132).
또한, 상기 가동축을 제외한 차축 별로 인가된 하중이 모두 계산되면, 이를 합산하여 상기 하중 합계로 계산할 수 있다.
다음, 상기 가동축에 인가된 실제 하중 및 상기 차량의 전체 하중이 계산된다(S140).
이때, 상기 가동축의 실제 하중은 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 이용하여 실시간으로 계산된다.
또한, 상기 가동축의 실제 하중을 계산한 이후에는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계와 합산하여 상기 차량의 전체 하중을 계산할 수 있다.
또한, 상기 가동축의 실제 하중은, 아래의 수학식 4를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014080432736-pat00008
여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 상기 중량환산 계수이다.
즉, 사전에 실험을 통해 계산된 상기 중량환산 계수와, 실시간으로 측정된 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 평면방정식에 적용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산할 수 있다.
따라서, 상기 가동축과 상기 가동축을 제외한 차축 간의 중량 배분에 의한 영향이 반영된, 상기 가동축의 실제 하중을 정확하게 계산할 수 있게 된다.
또한, 상기 가동축의 실제 하중을 정확하게 계산할 수 있으므로, 상기 차량의 전체 하중도 정확하게 측정할 수 있게 되어 운전자가 차량에 적재된 화물의 하중을 정확하게 인지할 수 있고 의도하지 않은 과적을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110 : 압력 측정부
120 : 차축 하중 측정부
121 : 기울기 센서
122 : 기준 기울기 센서
130 : 가동축 하중 계산부
140 : 하중 표시부

Claims (15)

  1. 에어 스프링의 팽창 또는 수축에 의해 상,하로 이동하는 가동축이 구비된 차량의 가동축 하중 측정장치로서,
    상기 가동축을 하강시켜 지면에서 지지될 때, 상기 가동축의 지지를 위해 상기 에어 스프링에 인가된 압력을 측정하는 압력 측정부;
    상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축에 인가된 축 하중을 측정하는 차축 하중 측정부; 및
    상기 차축의 축 하중을 합산한 하중 합계와 상기 에어 스프링의 압력으로부터, 상기 가동축에 인가된 실제 하중을 실시간으로 계산하는 가동축 하중 계산부;를 포함하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가동축 하중 계산부는 아래의 수학식 1을 이용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
    [수학식 1]
    Figure 112014080432736-pat00009

    여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 중량환산 계수이다.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가동축의 실제 하중은 상기 에어 스프링의 압력이 x축, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계가 y축 및 상기 가동축의 실제 하중이 z축인 3차원 좌표 상 평면의 한 점으로 계산되는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 가동축 하중 계산부는 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 상기 가동축의 하중, 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 각각 측정한 후, 아래의 수학식 2를 이용하여 상기 중량환산 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
    [수학식 2]
    Figure 112014080432736-pat00010

    여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 측정부는 상기 에어 스프링의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 차축 하중 측정부는
    상기 차축의 판스프링에 설치되는 기울기 센서; 및
    상기 차량의 차체에 설치되는 기준 기울기 센서;를 포함하고,
    상기 기울기 센서에서 검출된 기울기와, 상기 기준 기울기 센서에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응하는 하중을 계산하도록 구비된 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차축 하중 측정부는 상기 가동축을 제외한 차축 별로 각각 측정되는 하중을 합산하여 상기 하중 합계를 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동축 하중 계산부는 상기 가동축의 실제 하중과 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 합산하여, 상기 차량의 전체 하중을 더 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정장치.
  9. 에어 스프링의 팽창 또는 수축에 의해 상,하로 이동하는 가동축이 구비된 화물 차량의 가동축 하중 측정방법으로서,
    (1) 상기 차량의 가동축이 하강하여 지면에서 지지될 때, 상기 에어 스프링으로 인가되는 압력을 측정하는 단계;
    (2) 상기 차량에서 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계를 측정하는 단계; 및
    (3) 상기 에어 스프링의 압력 및 상기 하중 합계를 이용하여, 상기 가동축에 인가된 실제 하중을 실시간으로 계산하는 단계;를 포함하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 (1)단계 이전에,
    (A) 상기 차량이 공차 또는 만차 상태일 때, 상기 에어 스프링의 압력, 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 상기 가동축의 하중을 각각 측정하여, 상기 가동축의 실제 하중을 실시간으로 계산하기 위한 중량환산 계수를 계산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (A)단계는 아래의 수학식 3을 이용하여 상기 중량환산 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
    [수학식 3]
    Figure 112014080432736-pat00011

    여기서, A, B, C 및 D는 상기 중량환산 계수이며, x1 내지 xn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 에어 스프링의 압력이며, y1 내지 yn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, z1 내지 zn은 차량이 공차 또는 만차 상태일 때 1번 내지 n번 측정된 상기 가동축의 하중이다.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 (3)단계는 아래의 수학식 4를 이용하여 상기 가동축의 실제 하중을 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
    [수학식 4]
    Figure 112014080432736-pat00012

    여기서, z는 상기 가동축의 실제 하중이고, x는 상기 에어 스프링의 압력이며, y는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계이며, A,B,C 및 D는 상기 중량환산 계수이다.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 (2)단계는,
    (2-1) 상기 가동축을 제외한 차축의 판스프링에 설치된 기울기 센서에서 상기 판스프링의 기울기를 측정하고, 상기 차량의 차체에 설치된 기준 기울기 센서에서 기준 기울기를 측정하는 단계; 및
    (2-2) 상기 기울기 및 상기 기준 기울기로부터 상기 차축 별로에 인가된 하중을 계산하고, 상기 차축 별 하중을 합산하여 상기 하중 합계를 계산하는 단계;를 포함하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 (2-2)단계는 상기 기울기 센서에서 검출된 기울기와, 상기 기준 기울기 센서에서 검출된 기준 기울기가 이루는 사잇각에 대응하는 하중을 상기 차축의 하중으로 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
  15. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (3)단계는 상기 가동축을 제외한 차축의 하중 합계 및 상기 가동축의 실제 하중을 합산하여, 상기 차량의 전체 하중을 더 계산하는 것을 특징으로 하는 화물 차량의 가동축 하중 측정방법.
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